CN1178751C - 用于结合靶分子的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于承载用显微镜观察的生物样品的平板芯片(panel chip)。该玻璃平板具有顶部平面、底部支持面和至少一些从顶部表面到底部表面相互平行地延伸的孔道。各孔道具有顶部入口使生物样品进入，其中各孔道倾斜，从而相对于与所述顶部平面垂直的轴形成明显的锐角，这样因反射的零损失而使光最大限度地进入孔道中，并形成最大量的全内反射，使最大量的光射出微孔道，其射出方式不产生假象光晕(artifact halo)，以达到最高检测和灵敏度。各孔道的内径适应含有生物样品的液体的流通粘度。

Description

用于结合靶分子的装置

交叉引用文献数据

本申请要求以下申请的优先权：1999年12月6日提交的临时申请N°60/168,767，以及2000年8月7日提交的美国专利申请N°09/634,709。

技术领域

本发明涉及一种用于生物分子成像的多微孔道芯片及其使用方法，特别地，本发明提供一种微孔道芯片装置，其能同时进行大批量生物分子的检测，并为各生物分子检测提供均一的检测环境，避免用来检测偏差的统计检验。

背景技术

已知在流体动力学中，由于包含流体，通常是水分的生物样品的粘度，随着微孔道直径减小和玻璃板厚度增加，使该流体通过并进入多孔道玻璃平板的动压力上升。该阈值是这样的，孔道直径小于10微米，让水穿过微孔道所需的真空压增大，此时玻璃样品的结构完整成为问题。但是，在另一方面，采用在10微米以上增大孔道直径并减小玻璃板厚度，仍需要真空压，但其程度降低，但产生不希望的假象，特别是孔道顶部入口增加的扩散光晕。这些不希望的假象光晕严重破坏图象质量和检测灵敏度。

人们注意到，微孔道的流体动力学和那些直径更大的管，例如装水的咖啡杯不同。实际上，由于咖啡杯具有更大的内径，当装水的咖啡杯从直立状态倾斜到横向倾斜的位置时，尽管杯子的纵轴在其倾斜状态不再是垂直的，但水的顶层表面将不会同时倾斜，而是保持与地面平行。在另一方面，由于水的表面张力性质和粘度，以及显微(微)孔道的微米级直径，当微孔道从直立状态倾斜到横向倾斜状态时，其顶部表面将不再与地面保持平行，和大直径圆柱体如咖啡杯的情况不同，其将倾斜。在微孔道倾斜的情况下，在该倾斜的微孔道内，水顶层表面的纵轴将与该倾斜的微孔道的纵轴保持共轴。1998年12月1日公开的HOUSTON ADVANCED RESEARCHCENTER(发明人：Kenneth BEATTIE)的美国专利5,843,767，本文以下称为“Beattie专利”，公开了一种用于结合靶分子的装置，其包括具有多个横向穿过的离散的管的基片。这些管与基片的表层垂直相交。第一结合试剂固定化在第一组管壁上，而第二结合试剂固定化在第二组管壁上。通过与含有未表征的多聚核酸例如重组DNA、PCR片段等和其他生物分子的样品进行核酸探针杂交，这种装置被用来鉴定或表征核酸序列。

在Beattie专利中，权利要求中的这些管的直径被限定在0.03到10微米的范围内。限定最大阈直径值的原因在于，如果采用Beattie专利中提到的直立管或孔道，只要直径超过10微米，都将在管的顶部入口扩大光晕假象，从而大大降低检测灵敏度。

在九十年代，微型制造技术已经在许多工业领域实现制造工艺的缩微化和自动化。在从事高通量基因组绘图和测序(参见目前的人类基因组计划，刚完成第一阶段)工作的实验室中，由微处理器控制的分析仪器和机器人设备日益增多，从这一点可以反映出微型制造技术对生物医学研究的影响。荧光标记受体的光学检测被应用在测序上。可以通过使用电荷耦合装置阵列，或者共焦激光成像技术如DNA镜(TM)进行这种检测。

毛细管玻璃阵列已经被当作高表面积纳米多孔支持结构，在杂交时用来粘连DNA靶或探针。这种毛细管玻璃晶片含有规则几何阵列，由平行的孔或管组成该阵列，这些孔或管的直径小到33纳米，列，由平行的孔或管组成该阵列，这些孔或管的直径小到33纳米，大到几微米。这些孔或管用作样品孔，用于在各杂交位点放置基本上均一的生物分子样品。这些孔采用准分子激光加工技术制成。

然而，这种现有技术显微检测装置常常需要电荷耦合装置，且不能扫描所有的样品区。这是因为，如Beattie专利中提到的，由于垂直的微孔道，当其直径超过10微米时将产生更大的光晕假象，并大大降低显微观测灵敏度。这就是Beattie专利所要求保护的微孔道直径限制在0.03到10微米的范围内的原因。

本领域已知在亚纳米的精度上将亚纳升的微滴转移到平面上的方法。因此，可以采用能够把亚纳升的DNA溶液转移到晶片表面上的微注射或微滴注系统。

发明目的

因此，本发明的重要目的是对上述现有技术，特别是以上Beattie专利所公开的技术进行改进，这种改进通过提供一种装置实现，所述装置能对大批量生物分子同时进行检测，并能为各生物分子检测创造均一的检测环境，避免用来检测偏差的统计检验。

本发明的另一重要目的是，用毛细管作为能产生称为管道效应(pipping effect)的内反射的环境，以增加生物分子检测的灵敏度和分辨率。

本发明的再一目的是把毛细管用作样品和试剂流过的环境，以增加生物分子间的相互作用，从而减少保温时间，同时增加灵敏度和分辨率，这样就能用更稀的样品达到同样的效果。

本发明总的目的是降低人工成本和与这种装置的操作有关的有效样品体积。

发明内容

根据本发明，公开了一种刚性平板芯片(panel chip)，其用于承载用显微镜观察的生物样品，所述玻璃平板具有顶部平面、底部支持面和至少一些从所述顶部到底部表面相互平行地延伸的孔道，各所述孔道具有顶部入口使所述生物样品进入，各所述孔道的内径适应含有液体的生物样品的流通粘度，其特征在于各所述孔道倾斜，以相对于与所述顶部平面垂直的轴形成锐角。

优选地，该平板芯片由玻璃、石英、聚丙烯、聚烯烃、尼龙或熔凝硅石组成。更优选地，该平板芯片由透明玻璃制成。最优选地，该玻璃平板芯片的厚度在0.5到5毫米的范围内。

优选地，所述孔道是圆柱形的。优选地，所述圆柱形孔道具有恒定的直径，其范围为10到2000微米，更优选为50到200微米，最优选为约100微米。

所述锐角应在20到80度的范围内，优选为约42度。

优选地，所述孔道的数目在几百到几千个的范围内，所述孔道延伸穿过所述玻璃平板的厚度。

本发明还涉及一种用平面激光扫描仪观察玻璃平板中的生物样品的方法，该玻璃平板的类型为具有顶部平面、底部支持面和多个从所述顶部到底部表面相互平行地延伸的孔道，各孔道具有顶部入口使生物样品进入，孔道以倾斜模式斜置，从而相对于与玻璃平板顶部平面垂直的轴形成锐角，且各所述孔道的内径足够大，以适应含有液体的生物样品的动力辅助的流通粘度；所述方法包括下列步骤：

a)给含有液体的生物样品的内部提供荧光素染料；

b)让相干激光束横穿过选定的孔道顶部入口，并共轴地射入相应的孔道，以激发荧光素染料，其中被激发的染料产生光学可见的光，但在顶部入口附近没有光晕产生。

c)给荧光素染料足够的时间向上发射出光学可见的光，越过所述孔道顶部入口；

d)对从孔道向上射出的这束荧光进行光学检测，以产生有关该生物样品的化学性质和位置的证据数据。

本发明还涉及一种用平面激光扫描仪观察玻璃平板中的生物样品的方法，该玻璃平板的类型为具有顶部平面、底部支持面和多个从所述顶部到底部表面之间相互平行地延伸的孔道，各孔道具有顶部入口使生物样品进入，孔道以倾斜模式斜置，从而相对于与玻璃平板顶部平面垂直的轴形成明显的锐角；各所述孔道的内径足够大，以适应含有液体的生物样品的动力辅助的流通粘度；所述方法包括下列步骤：

a)让相干激光束横穿过选定的孔道顶部入口，并共轴地射入相应的孔道；

b)检测因生物分子结合到孔道内壁而造成的光强降低；以及

c)分析该光强降低，以产生有关该生物样品的化学性质和位置的证据数据。

附图描述

图1是现有技术的显微镜和计算机系统装置的示意性透视图，该装置偶连于电荷耦合装置单元，用来观察承载样品的玻璃平板；

图2是共焦成像系统的示意性透视图，该系统用于本发明的微芯片的样品架上的表面检测；

图3是现有技术的微芯片在部分放大后的等比截面图，显示孔道与片的顶部表面垂直；

图3A是图3中片顶部表面的两个相邻孔道的顶视图；

图4是本发明的多孔道玻璃平板在部分放大后的等比截面图，显示倾斜的孔道贯穿玻璃平板芯片厚度的倾斜；

图4A是和图3A类似的图，但其是本发明的芯片，从图中可以看出，观测者无法从个微孔道的顶端直接透视到底端；

图5是与图3中的微孔道类似的现有技术单直微孔道的示意图，显示光线不能没有反射能量损失地完全进入微孔道，并且提示如果激光束与表面垂直地进入，其进入微孔道并从另一端出来，而不产生全内反射；

图6是另一种现有技术不规则形状微孔道的示意图，显示光线如何不能没有反射地完全进入孔道，该具有非均一内壁的纳米多孔硅显示散射的内反射，其增加干扰和从微孔道内逃逸出去的光。

图7是和图5和6类似的图，但显示的是本发明的玻璃平板芯片内部的倾斜孔道的优选实施方案；

图8是图7中所示倾斜孔道的更大比例的截面图，显示各种生物分子和蛋白如何附着在玻璃平板芯片的该倾斜微孔道管的内壁上；

图9是本发明的环形芯片的另一实施方案的顶视图；

图9A是图9所示的环形芯片的中部的放大顶视图；

图9B是本发明的芯片的另一实施方案的前视图，其具有圆锥形状，其中孔道以向上放射状的向内倾斜外围模式放置，用离心，而不用真空辅助装置，来注入和从微孔道排出生物样品液体。

具体实施方式

图3和图5显示现有技术的微孔道，如以上Beattie专利中的。各个这样的微孔道是均一长度类型的规则阵列，与平板表面垂直。其在玻璃观察平板内垂直或竖直。该微孔道的长度和形状均一，且是竖直的。如图1所示，其需要对孔道进行全长扫描检测，需要特别的扫描仪器，因而检测费用很高。其具有平均发射激发、干扰以及在顶部样品入口处附近产生光晕圈，从而构成假象。其具有平均至低的灵敏度。其最大操作直径小于或等于10微米。由于这种微孔道的直径太小，无法无辅助加样，因此另外需要密封和真空压力来把液体样品装入微孔道。

现有技术图3A所示是两个相邻孔道从微孔道的顶部看的顶视图。18a代表第一孔道的顶部开口，18b代表同一孔道的底部开口。18是该微孔道的内壁。

当把孔道的直径从2微米增大到200微米，即增加两个数量级时，孔道的内表面积将比黑孔表面积增加200/2即100倍。在图3A的现有技术系统中，该增加是10000倍，即4个数量级。因此这将成为破坏图象质量的关键因素，使得图3A中所示的孔道的直径在操作中无法超过约10微米。这在图3A中，在以下计算中证明：

18b＝2微米(孔道直径)

图3A中的内壁18的表面积＝2π×H，其中H是孔道高度

各孔道开口的面积：2/2×2/2×π＝π(不用单位)

18b＝孔道直径的200微米

图3A中的内壁18的表面积＝200π×H

各孔道开口的面积：200/2×200/2×π＝10000π(不用单位)

我们可以看出，当图3A中的内壁18表面积增大100倍时，图3A中黑孔假象18b增大10000倍(指数)。但在如图4A所示的本发明中，情况就不是这样，因为当孔道直径从2微米增大到200微米时，没有黑孔或光晕假象出现。当没有荧光时，从顶部看，现有技术图3A的18b的黑孔或光晕假象在图像捕获中产生黑色光晕样外观。

而且，现有技术图3A中的光学成像检测沿着芯片微孔道全长进行冗长的多次横向层面扫描，与图4A所示的本发明的表面扫描相反。

图2显示与本发明的芯片一起使用的共焦成像系统。系统M包括样品支架N，用来放置含样品的芯片；激光枪O，发射光束到样品支架；黑孔光检测器P，用来对片孔道内的生物分子进行成像。分光镜Q和斜镜装置R被放置在样品支持架、光检测器和激光枪之间。针孔组件S放置在光检测器和分光镜之间。激光扫描透镜T放置在样品支架和扫描镜之间。空间过滤器和光束放大器，U放置在激光枪和分光镜之间。

在图2中，分光镜既可以让发自激光枪O的激光束在第一方向上到达样品支架N，又能让生物分子的成像光束通过中间分光镜Q的反射到达检测器P。光检测器P应该与适宜的显微镜相连，例如，具有等焦臂和亚微衍射分辨率的显微镜(动力检测范围为12或16bit)，如BIOMEDICAL PHOTOMETRIC inc.(Waterloo，Canada)生产的商标为“MACROSCOPE”或“DNAscope”的显微镜。

图6显示了现有技术的另一种微孔道。这些多孔硅纳米孔道的直径小于1微米，即约0.03微米，这些孔道呈不规则形状阵列，长度和大小可变。它们是尺寸和长度不均一的。其激发发射水平最低。其具有最大干扰。此外，它具有小于1微米的小内径，意味着需要高真空压力来迫使液体样品进入，这将危及芯片结构的完整。而且，由于变化的长度和不均一性，结合的样品液体量不同。

图4和图7显示根据本发明的优选实施方案的微芯片10。玻璃平板芯片10分别具有顶部和底部平面12、14，它们互相平行，它们之间为玻璃体16的完整厚度。本发明的微孔道形成均一长度的微孔道管的规则阵列，并沿预定的恒定角度取向延伸。更特别地，中空微孔道18相对于与顶部和底部平面12和14垂直的轴倾斜地延伸。底部平面14是玻璃平板的支持面。微孔道18的顶部入口18a与玻璃平板的顶部平面12共面，而微孔道18的底部口18b在玻璃板的底部平面14上开口。微孔道在整个长度上是均一的，形成倾斜的液体流通。这种微孔道可以使用电荷耦合装置(CCD)、光电倍增管(PMT)或平面激光扫描仪，进行生物样品检测。它具有最大的发射激发。它具有最小的干扰。最重要的是，在顶部开口18a处不会产生假象光晕环，优选用平面激光扫描仪在该处进行观察。本发明的微孔道具有最大的内反射和最大的灵敏度。它比现有技术中的微孔道具有更大的直径，减少垂直(plumbing)问题。因为检测器P位于孔道顶部，射出孔道的光线是垂直的，并且相互平行，在中心没有黑孔。

在本发明的微孔道中，其相对于玻璃平板顶部表面的倾斜形成固定的角度值，从Snell′s定律计算：

                  n1sinθ＝n2sinφ

空气的折射率是1，水的是1.33，玻璃的在1.41到1.61的范围内(平均为1.51)，取决于生产商。

从大学物理中可知，Snell′s定律是几何光学定律，其定义当光线遇到折射界面时发生的偏离程度。其中n1是入射光经过的介质的折射率，θ是入射光射在界面上的折射界面处相对于法线而言的角度；n2是折射光经过的介质的折射率，φ是折射光经过的折射界面处相对于法线而言的角度。如果光线从低折射率的介质进入高折射率的介质中，它将向靠近法线偏离。如果光线从高折射率的介质进入低折射率的介质，它将向远离法线偏离。当光线以大于临界角的入射角(相对于法线)从高折射率的介质入射到与低折射率介质的界面上，将发生全内反射。即使没有金属反射涂层(例如铝或银)的存在，这种反射也会发生。

微孔道的倾斜度使激光束精密地以其最大强度穿透微孔道中包含液体的样品。

微孔道的倾斜角β，即微孔道的纵轴与垂直于玻璃平板顶部表面的轴之间的角度由于玻璃材料和折射率而不同：

α+β＝90°

β+θ＝90°

β＝90°-θ

激光束的入射光垂直于样品玻璃板的顶部表面，因此激光束最大程度地穿透，而没有任何不希望的反射；这非常重要，因为光束越强，孔道中越多的荧光素染料将被激发。

如图7所示，一旦激光束20撞击孔道管的玻璃壁，就形成反射光束20′和折射光束20″。如果θ角为90度，光束平行于玻璃芯的侧面，并停留在孔道管内部。另一方面，如果θ角为0，光束将射出孔道管。当管18中发生最大内反射和最小光逃逸时，选择临界角。临界角是重要的，因为如果角度低于该值，一些光线将穿过片的玻璃核芯，并从光孔道管18中逃逸。假设折射率是1.46的玻璃材料的临界角等于44°。倾斜角β＝α＝90-44＝46。设定该倾斜角以形成最大全内反射和最小光束折射损失。

或者，芯片可以由非透明材料制成。然后，微孔道18′可以涂布内部光反射涂层18a′，该涂层优选由选自铝和银的金属材料制成。以这种方式，芯片10′不必是透明的。孔道仍然保持斜流形状，但是有反射金属涂层18a′(参见图8)。这种金属涂层通常是铝，在200到1000纳米(nm)之间平均反射率为90％。同样，几种其他金属的真空镀膜也产生极好的反射器。图8中的保护性单层22保护层18a′不被氧化，层18a′可以是硅(SiO₂)、氟化镁(MgF₂)或其他物质的沉积，保证从紫外到红外范围内的高反射。微孔道的斜流形状有助于保证最高水平的光穿透和从微孔道中射出。由于内孔道涂布有反射性材料，光不能从核芯材料中逃逸，并以其最大值射出。因此，没有Snell′s定律或临界角，而仅有倾斜角。

我们现在将说明本发明的斜流技术。尽管称为三维芯片的流通片与平面芯片相比具有许多优点，但仍然有许多由这些芯片本身性质而产生的问题，这些问题使它们不合需要和不经济。这些问题包括：

-垂直(plumbing)；

-检测；以及

使用昂贵的显微镜和能够扫描孔道全长的仪器检测。

另一方面，通过使用斜流技术，出现了一类新的三维基因芯片，解决了这些问题。

由于垂直问题，随着微孔道直径的降低和玻璃板厚度的增加，使液体穿过微孔道的顶部入口所需要的压力增加。更特别地，当现有技术微孔道的内径降到10微米以下时，需要更高的真空压力水平，其使保持芯片的结构完整成为问题。另一方面，增加微孔道直径和降低玻璃板芯片的厚度，则产生不希望的假象，包括在微孔道顶部入口周围的扩散光晕。这种光晕假象将降低激光表面扫描仪的影像质量，因而降低不同微孔道的横向强度对比。并且，降低孔道直径和增加孔道数目将损害芯片的结构完整。

或者，如图9B所示，芯片形状可以不是矩形(如图4)，而是圆锥形或圆形。微孔道18′阵列将以向上放射状向内倾斜的方式放置。通过这种芯片10′，用于将生物样品溶液从微孔道18′排出或注入的动力辅助装置可以采用离心机取代小型真空辅助装置。可以在例如2500RPM下使离心机运行约2分钟，使生物样品溶液进入并稳定在微孔道内部。注意，这种用于在芯片的倾斜微孔道中填充生物样品溶液的离心技术对于现有技术中具有垂直(非倾斜)微孔道的芯片无效。实际上，在现有技术的芯片中，与本发明的倾斜角微孔道的情况相反微孔道中的液体不能从底部排出。在圆锥形芯片上进行的物质点样也比在矩形芯片上容易。图象检测可以更大量，因为扫描可以通过圆盘沿其中心的圆周运动而实现。由于体积减小，可以制成手提便携装置。

对于检测问题，大多数现有技术微阵列产生在显微镜的载玻片上，其中结合反应和信号产生发生在一个平面上。在基因芯片三维设计中，该结合反应在芯片的整个厚度或深度发生。因此，由于信号必须在芯片的整个厚度上采集，因此景深变得更重要。使用共焦扫描光学器件的常规商品微阵列读数器不适用于这些芯片。只有昂贵的定制的CCD足够大，可以在一个检测步骤中成象整个微阵列。因此，从非常薄的光学片获得信号的共焦概念与流通芯片的三维几何相抵触。为了产生良好的横向分辨率，以分辨各点，必须从整个芯片厚度上采集光。因而在横向和景深之间存在分辨率折中，并且这引起截面标准(section criteria)的额外重量。DNA越高，获得的横向和深度分辨率就越高。例如，1X物镜的影像面积是：

8.5×6.8mm

其中对于40X物镜而言，其降低到

0.22×0.17mm。

本发明的斜流非常不同。实际上，斜流芯片通过全新的设计解决了上述问题。如图7所示，光线或入射光必须穿透微孔道顶部入口，激发存在于样品液体中的荧光分子，发射光必须能够从管中射出。当入射光垂直于芯片顶部表面时，将达到其最高效率，并且反射光为零。在这种情况中，所有光都将穿过该管。通过选择使内反射最大折射损失最小的与芯片核芯材料的θ临界角，倾斜角β可以计算得到。孔道管内的荧光分子被激发后，多数发射光将垂直于顶部芯片表面地射出，这将改善光采集和检测系统，如图7中20所示。

在斜流中：

a)不需要从管的整个厚度采集光，因为可以从微孔道的顶部入口18a表面采集，起平面芯片的作用。因此，避免使用昂贵的具有特殊物镜的装置。

b)常规三维芯片中可见的光晕假象消失。当强度对比在最终结果中起决定性作用时，这将使得不同孔道的成象强度更加均匀和一致。也就是说，通过空管观看，当观看者将管子倾斜时，管的底部显然将从视线中消失。

c)通过增加光穿透和激发并最大化全内反射和最小化干扰，将增加检测灵敏度，使孔道直径可以增加，从而可以减少因液体通过孔道和高压真空相关的问题，这些问题损害芯片的结构完整。

由于通过选择合适的θ角或临界角而使折射光最小化，因此干扰也被最小化。

在图象分析中，干扰是一种重要现象。因为大多数平面芯片使用激光束进行扫描，因此可以通过将入射光定位在适当的临界角来最小化干扰。当光穿过光导纤维若干英里时，这更为显著。

相反，在现有技术中，例如图6所示，因为微孔道具有非均一的内部空间，在芯片的长度上空间不同，干扰达到其最大值，大部分光从孔道中逃逸。而且，因为微孔道长度变化，没有任何两个孔道相同，因此结合到这些孔道的荧光素染料的量不同；这将导致由于结合分子的量的不均匀而产生的不同强度。

图8示意性地描述了样品溶液中的生物分子如何结合到圆柱形孔道管18的内壁上。同样在图8中，18a′是孔道界面，其具有比孔道管18低的折射率。该层也可以由折射性金属涂层制成，如铝或银，成为具有内部金属涂层的类型的孔道。这些生物分子可以包括：

-抗原A，将抗体B连接到孔道管18的壁上；

-酶C，用特异性抗体B′缀合于抗原A′和抗体B的组合上；

-金颗粒D，也用特异性抗体B缀合；

-DNA分子E，将荧光素分子以它们的激发荧光态，F′，连接到孔道管18的内壁上，或将用特异性酶缀合的二次抗体B连接到孔道管18的内壁上；

-为了与酶C缀合的抗体B′形成颜色，需要底物F。

应注意，临界角和优选的角的问题与透明芯片实施方案相关，但与微孔道内壁有反射性金属内涂层的芯片无关。在后一实施方案中，一旦光线进入微孔道，由于金属涂层的存在，光线没有逃逸的机会。金属涂层的微孔道芯片的一般概念是，一旦将微粒或金标记的生物分子用于检测，孔道内壁的该反射性内涂层失去光泽，这样在该反射涂层表面出现不透明或黑色层，因此光线不能有效穿过，孔道中光强反射的降低将确定生物分子的特性；这还是一种廉价的易于实施的技术。采用金标记的生物时，通常还使用银增强技术，来增强金标技术的强度。另一方面，在透明芯片概念中，当被激发时，荧光染料产生更多的光，警示有阳性结果。

Claims (20)

1.一种用于承载用显微镜观察的生物样品的刚性平板芯片，所述平板芯片(10)具有顶部平面(12)、底部支持面(14)和至少一些从所述顶部到底部表面相互平行地延伸的孔道(18)，各所述孔道具有顶部入口(18a)使所述生物样品进入，各所述孔道的内径适应含有液体的粘生物样品的流通粘度；其特征在于各所述孔道(18)倾斜，从而相对于与所述顶部平面垂直的轴形成锐角。

2.根据权利要求1所述的平板芯片，其中各所述孔道的形状选自直圆柱形和横截面多边圆柱形，且所述孔道是圆柱形的，并且以选自圆形和圆锥形阵列的阵列放置。

3.根据权利要求2所述的平板芯片，其中所述圆柱形孔道具有恒定的直径，其范围在10到2000微米之间。

4.根据权利要求3所述的平板芯片，其中所述孔道直径范围在50到200微米之间。

5.根据权利要求4所述的平板芯片，其中所述孔道直径为100微米。

6.根据权利要求3所述的平板芯片，其中所述锐角的范围在30到60度之间。

7.根据权利要求6所述的平板芯片，其中所述锐角为42度。

8.根据权利要求4所述的平板芯片，其中所述锐角的范围在30到60度之间。

9.根据权利要求8所述的平板芯片，其中所述锐角为42度。

10.根据权利要求4所述的平板芯片，其中所述孔道的数目为几千个到几万个，延伸通过所述玻璃平板的厚度。

11.根据权利要求3所述的平板芯片，其由选自以下的材料制成：玻璃、石英、聚丙烯、聚烯烃、尼龙、熔凝硅石和金属。

12.根据权利要求11所述的平板芯片，其中所述平板芯片由透明玻璃制成。

13.根据权利要求12所述的玻璃平板芯片，其厚度为0.5到5毫米。

14.根据权利要求1所述的平板芯片，其中各所述孔道衬有内涂层，所述内涂层由反光金属材料制成。

15.根据权利要求14所述的平板芯片，其中所述孔道内涂层材料是选自铝和银的金属材料。

16.根据权利要求15所述的平板芯片，其中所述孔道具有保护单层沉积，所述保护单层由选自硅或氟化镁的材料制成。

17.一种用平面激光扫描仪观察玻璃平板中的生物样品的方法，该玻璃平板(10)的类型为具有顶部平面(12)、底部支持面(14)和多个从所述顶部到底部表面相互平行地延伸的孔道(18)，各孔道具有顶部入口(18a)使生物样品进入，孔道以倾斜模式斜置，从而相对于与玻璃平板顶部平面垂直的轴形成明显的锐角；各所述孔道的内径适应含有液体的生物样品的动力辅助的流通粘度；所述方法包括下列步骤：

a)给含有液体的生物样品的内部提供荧光素染料；

b)让相干激光束横穿过选定的孔道顶部入口，并共轴地射入相应的孔道，以激发荧光素染料，其中被激发的染料产生光学可见的光，但在顶部入口附近没有光晕产生；

c)给荧光素染料足够的时间向上发射出光学可见的光，越过所述孔道顶部入口；

d)对从孔道向上射出的这束荧光进行光学检测，以产生有关该生物样品的化学性质和位置的证据数据。

18.根据权利要求17所述的方法，其中生物样品的所述动力辅助的流通选自低真空辅助和离心力。

19.一种用平面激光扫描仪观察玻璃平板中的生物样品的方法，该玻璃平板(10)的类型为具有顶部平面(12)、底部支持面(14)和多个从所述顶部到底部表面之间相互平行地延伸的孔道(18)，各孔道具有顶部入口(18a)使生物样品进入，孔道以倾斜模式斜置，从而相对于与玻璃平板顶部平面垂直的轴形成明显的锐角；各所述孔道的内径适应含有液体的生物样品的动力辅助的流通粘度；所述方法包括下列步骤：

a)让相干激光束横穿过选定的孔道顶部入口，并共轴地射入相应的孔道；

b)检测因生物分子结合到孔道内壁而造成的光强降低；以及

c)分析该光强降低，以产生有关该生物样品的化学性质和位置的证据数据。

20.根据权利要求19所述的观察方法，其在所述步骤a)和b)之间另外包括步骤(a1)，其中所述步骤(a1)如下：

a1)检测因标记微粒结合到孔道而造成的光强降低，所述标记微粒选自金和微球体珠。

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