JP2020512543A - マルチモード干渉導波路を用いるオプトフルイディックアナライト検出システム - Google Patents
マルチモード干渉導波路を用いるオプトフルイディックアナライト検出システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
幾つかの実施形態において、マルチターゲット感知プラットフォームは、MMI導波路に沿って複数(例えば、2又はそれ以上)の異なる励起波長を使用し、複数(例えば、2、3、又はそれ以上)の別々の交差する流体チャネルの中のチャネル依存且つ色依存のマルチスポットパターンを作ることによって、生体粒子の空間多重化とスペクトル多重化を組み合わせてよい。各蛍光信号のためのスポット数は、高い感度での複数のターゲットの直接同定を提供してよい。
・ヨウ化亜鉛水溶液
・ヨウ化ナトリウム水溶液
・ZnCl2水溶液
・イオン液体、例えば(カチオン/アニオン)
〇(1−Et−3−Me−Im−N)/(SO2F)2)
〇(1−Et−3−Me−Im−N/(CN)2)
〇(1−Et−3−Me−Im/TCB)
〇(1−Et−3−Me−Im/SCN)
〇(1−Et−3−Me−Im/SO3OH)
〇(1−Et−3−Me−Im/SO3CH3)
〇(Et−Py−N/(SO2F)2)、及び/又は
〇(He−Py−N/(SO2F)2)
・その他のイオン液体、例えば
〇コリンリン酸二水素、及び/又は
〇融点降下溶媒
・エチレングリコール
・有機液体、例えば
〇ベンジルベンゾアート
〇2−ブロメチルベンゼン
〇DMSO
〇1,1,2,2−テトラブロモエタン
〇1,1,2,2−テトラクロロエタン、及び/又は
〇テトラクロロエチレン、及び/又は
・水溶液、例えば
〇AgNO3
〇CdCl2
〇KBr+HgBr
〇Hg(NO3)2:H2O+HgBr2、及び/又は
〇Hg(NO3)2:H2O+HgI2
空間的に多重化されたバイオセンシングウイルス検出アッセイの実証のために、H2N2不活性化ウイルス型に赤の(Dylight 633)蛍光染料で標識し、H1N1不活性ウイルス型に緑の(Dylight 550)蛍光染料で標識した。これらを混合し、図1Aに示されるような配置で、MMI導波路の端からそれぞれ異なる3つの距離Lにおいて同じMMI導波路と交差する3つの別々の流体チャネル全ての端をカバーする3つの入口貯蔵部にピペットで注入した。633nm及び520nmに調整したレーザを使って、両方の波長の標識されたウイルスを同時に励起し、出口貯蔵部に真空をかけて、粒子の流れを誘発した。ウイルスは液体コア導波路を下流に移動しながら、それが移動しているチャネルに応じて異なる数の励起スポットを通過する。これらが励起スポットを通過すると、それらがタグ付けされた色にしたがって異なる数の励起スポット(例えば、異なるスポットパターン)により励起される。粒子の蛍光発光信号は、粒子が移動しているそれぞれの液体コア導波路により捕捉されて、その後、固体コア集光導波路により集光され、3×1のYジャンクション(例えば、図1A参照)を使って1つの出力導波路へと合成される。すると、信号はバンドパス及びノッチ光学フィルタを通過し、励起波長が取り除かれ、最終的に単一光子計数検出器により検出された。
図4A及び4Bは、図3A及び3Bの例と同様に、3つの異なるアナライトチャネルと、1つのMMI導波路を通って伝搬する2つの異なる光の波長(520nmと633nm)を使った複数のウイルスの検出の別の例を示す。図4Aは、その結果として得られる、異なる数のピークを有する蛍光信号を示し、図4Bは個別のウイルス信号を示し、3つの別々のチャネルからの6つの異なるピーク群(633nmの光により励起されるウイルスについての8つのピーク、6つのピーク、及び4つのピークの群及び、520nmの光により励起されるウイルスの10つのピーク、7つのピーク、及び5つのピークの群)を示している。
前述のように、毛細管及びチップ型マイクロチャネル内のアナライトの依存型マルチスポット励起が最近紹介され、バイオマーカ及びその他のターゲットの多項目同時光解析を実行するための強力な方法であることが判明している。その原理は、集積された光学素子、例えばMMI導波路を使って、ターゲットが流れるチャネル内に波長依存のスポットパターンを作ることに基づいている。
実像 L=3pLπ、pは偶数
鏡像 L=3qLπ、qは奇数
及び、
pλM=qλS
で、λMは実像を生成する波長であり、λSは鏡像を生成する波長である。
前述のように、光学多重化及び多重分離は、光通信システム又は集積されたバイオセンサ等、フォトニックシステムの重要な構成要素であってよい。しかしながら、例えばAWGを使用する、光多重化及び/又は多重分離のための導波路を用いた特定の既知の方法は、例えば湾曲した導波路を回避したい場合、検討対象の波長が比較的広い間隔である場合、及び/又は所期の用途が、可視範囲の市販の染料を用いた蛍光多重項目同時検出である場合(例えば、可視範囲染料は相互の間隔が広いかもしれない)、理想的ではないかもしれない。
実像 L=3pLπ、pは偶数
鏡像 L=3qLπ、qは奇数
及び、
pλM=qλS
で、λMは実像を生成する波長であり、λSは鏡像を生成する波長である。
上で説明したように、MMI導波路は、バイオマーカ及びその他のターゲットの多項目同時光解析のためのパワーフルなツールとして、毛細管内のアナライトのスペクトル依存型マルチスポット励起に使用されてよい。しかしながら、中実材料で製作されたMMI導波路は、中実MMI導波路材料の屈折率における不均一性によって、不完全なスポットパターンが作られるかもしれない。さらに、最良のパターンは、どちらも相補型金属酸化膜半導体マイクロ加工、微小電気機械システムのマイクロ加工、又はその他の結果である屈折率のばらつき又は寸法のわずかな変化により、所望の波長からずれるかもしれない。
以下に、本明細書の開示による各種の非限定的な実施形態の列挙を示す。下記の実施形態の何れの1つ又は複数も、全体的又は部分的に、本明細書で論じられた他の何れの1つ又は複数の実施形態とも組み合わせられてよい。
基板と、
基板上に設置され、システムにより検出されることになる第一のアナライトを含む第一の液体を受けるように構成された第一のアナライトチャネルと、
基板上に配置され、システムにより検出されることになる第二のアナライトを含む第二の液体を受けるように構成された第二のアナライトチャネルと、
基板上に設置され、第一の位置において第一のアナライトチャネルと、また第二の位置において第二のアナライトチャネルと交差するマルチモード干渉(MMI)導波路であって、
第一の波長の入射光と第二の波長の入射光を受け取り、
第一のアナライトチャネルに入射する第一の波長の光の第一の数のスポットを有する第一のスポットパターンを生成し、
第二のアナライトチャネルに入射する第一の波長の光の第二の数のスポットを有する第二のスポットパターンを生成し、
第一のアナライトチャネルに入射する第二の波長の光の第三の数のスポットを有する第三のスポットパターンを生成し、
第二のアナライトチャネルに入射する第二の波長の光の第四の数のスポットを有する第四のスポットパターンを生成する
ように構成されたMMI導波路と、
第一のスポットパターン、第二のスポットパターン、第三のスポットパターン、及び第四のスポットパターンのうちの1つにより励起されるアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器と、
1つ又は複数のプロセッサであって、
検出された蛍光バーストを表す検出器からの信号を受け取り、
受け取った信号内の検出されたバーストの数に基づいて、信号が第一のチャネル又は第二のチャネルのどちらに対応するかを特定し、
受け取った信号内の検出されたバーストの数に基づいて、信号が第一の波長の光又は第二の波長の光のどちらに対応するかを特定する
ように構成された1つ又は複数のプロセッサと、
を含む。
第一の位置はMMI導波路の光入射ポートから第一の距離に位置し、それによって第一の波長の光は第一の位置において第一の数のスポットを形成し、第二の波長の光は第一の位置において第三の数のスポットを形成し、
第二の位置はMMI導波路の光入射ポートから第二の距離に位置し、それによって第一の波長の光は第二の位置において第二の数のスポットを形成し、第二の波長の光は第四の位置において第四の数のスポットを形成する。
MMI導波路の高さは、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい。
第一のアナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
第一のアナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい。
基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい。
基板と、
基板上に設置され、システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受けるように構成されたアナライトチャネルと、
基板上に配置され、アナライトチャネルと交差する1つ又は複数の第一の導波路であって、第一の入射ポートにおいて第一の波長の入射光を受け取り、第一の波長の入射光から生成された第一のマルチスポットパターンを交差するアナライトチャネルへと向けるように構成された1つ又は複数の第一の導波路と、
基板上に設置され、アナライトチャネルと交差する1つ又は複数の第二の導波路であって、第二の入射ポートにおいて第二の波長の入射光を受け取り、第二の波長の入射光から生成された第二のマルチスポットパターンを交差するアナライトチャネルへと向けるように構成された1つ又は複数の第二の導波路と、
基板上に設置された多重分離マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
多重分離MMI導波路の第一の端に設置され、第一の波長の入射光と第二の波長の入射光を受け取るように構成された第三の入射ポートと、
多重分離MMI導波路の、第一の端と反対の第二の端に設置され、第一の波長の光が1つ又は複数の導波路の第一の群の第一の入射ポートに向けられるような第一の射出ポートと、
多重分離MMI導波路の第二の端に設置され、第二の波長の光の鏡像を射出するように構成された第二の射出ポートであって、第二の波長の光は1つ又は複数の導波路の第二の群の第二の入射ポートに向けられるような第二の射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含む。
第一の射出ポートは、多重分離MMI導波路の中心から第一の方向にずれており、第一の波長の光の実像を出力するように構成され、
第二の射出ポートは、多重分離MMI導波路の中心から、第一の方向と反対の第二の方向にずれている。
多重分離MMI導波路の高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
多重分離MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい。
アナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
アナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい。
基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい。
基板と、
基板上に設置され、システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受け取るように構成されたアナライトチャネルと、
基板上に設置された多重分離マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
多重分離MMI導波路の第一の端に設置され、第一の波長の入射光と第二の波長の入射光を受け取るように構成された第一の入射ポートと、
多重分離MMI導波路の第一の端の反対の多重分離MMIの第二の端に設置され、第一の波長の光を射出するように構成された第一の射出ポートと、
多重分離MMI導波路の第二の端に設置され、第二の波長の光を射出するように構成された第二の射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含み、
多重分離MMI導波路は、第一の波長の射出光と第二の波長の射出光をアナライトチャネルに入射させて、チャネル内の1つ又は複数のアナライトを励起させるように構成される。
第一の射出ポートは、第一の方向に多重分離MMI導波路の中心からずれ、第一の波長の光の実像を出力するように構成され、
第二の射出ポートは、第一の方向と反対の第二の方向に多重分離MMI導波路の中心からずれ、第二の波長の光の鏡像を出力するように構成される。
多重分離MMI導波路の高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
多重分離MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい。
アナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
アナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい。
基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい。
基板と、
基板上に設置され、システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受けるように構成されたアナライトチャネルと、
基板上に設置された多重化マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
多重化MMI導波路の第一の端に設置され、第一の波長の光を受け取るように構成された第一の入射ポートと、
多重化MMI導波路の第一の端に設置され、第二の波長の光を受け取るように構成された第二の入射ポートと、
多重化MMI導波路の第一の端の反対の多重化MMI導波路の第二の端に設置され、第一の波長の光と第二の波長の光の光を射出するように構成された射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含み、
多重化MMI導波路は、第一の波長の射出光と第二の波長の射出光をアナライトチャネルに入射させて、チャネル内の1つ又は複数のアナライトを励起するように構成される。
第一の入射ポートは、多重化MMI導波路の光の伝搬方向に垂直な第一の方向に多重化MMI導波路の中心からずれ、
第二の入射ポートは、第一の方向と反対の第二の方向に多重化MMI導波路の中心からずれている。
射出ポートは、第一の方向に多重化MMI導波路の中心からずれ、第一の波長の光の実像と第二の波長の光の光の鏡像を出力するように構成される。
多重化MMI導波路の高さは、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
多重化MMI導波路の幅は、10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい。
アナライトチャネルの高さは、1μm、2μm、5μm、又は1μmより小さいか、それと等しく、
アナライトチャネルの幅は、1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい。
基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい。
基板と、
基板上に設置され、システムにより検出されることになる第一のアナライトを含む第一の溶液を受けるように構成された第一のアナライトチャネルと、
基板上に設置され、第一のアナライトチャネルと交差する調節可能な液体コアマルチモード干渉(LC−MMI)導波路であって、
第一の液体コア部分であって、
第一の流体を受け取るように構成された中空のチャネルと、
中空のチャネルの境界を定める側壁と、
第一の流体が中空のチャネルの中に、又はそこから流れることができるように構成された第一の開口と、
を含む第一の液体コア部分と、
第一の波長の入射光を受け取るように構成された第一の光入射ポートと、
を含むLC−MMI導波路と、
を含み、
LC−MMI導波路は、第一の波長の入射光から生成された第一のマルチスポットパターンを交差する第一のアナライトチャネルへと向けるように構成される。
システムは、基板上に設置され、システムにより検出されることになる第二のアナライトを含む第二の溶液を受けるように構成された第二のアナライトチャネルをさらに含み、
LC−MMI導波路は、第一の波長の入射光から生成された第二のマルチスポットパターンを交差する第二のアナライトチャネルに向けるように構成され、第一の液体コア部分とは独立して調節できるように構成された第二の液体コア部分をさらに含む。
中空のチャネルの高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
中空のチャネルの幅は10μm、50μm、100μm、250μm、又は500μmより小さいか、それと等しい。
第一のアナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
第一のアナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい。
基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい。
Claims (50)
- オンチップアナライト検出システムにおいて、
基板と、
前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになる第一のアナライトを含む第一の液体を受けるように構成された第一のアナライトチャネルと、
前記基板上に配置され、前記システムにより検出されることになる第二のアナライトを含む第二の液体を受けるように構成された第二のアナライトチャネルと、
前記基板上に設置され、第一の位置において前記第一のアナライトチャネルと、また第二の位置において前記第二のアナライトチャネルと交差するマルチモード干渉(MMI)導波路であって、
第一の波長の入射光と第二の波長の入射光を受け取り、
前記第一のアナライトチャネルに入射する前記第一の波長の光の第一の数のスポットを有する第一のスポットパターンを生成し、
前記第二のアナライトチャネルに入射する前記第一の波長の光の第二の数のスポットを有する第二のスポットパターンを生成し、
前記第一のアナライトチャネルに入射する前記第二の波長の光の第三の数のスポットを有する第三のスポットパターンを生成し、
前記第二のアナライトチャネルに入射する前記第二の波長の光の第四の数のスポットを有する第四のスポットパターンを生成する
ように構成されたMMI導波路と、
前記第一のスポットパターン、前記第二のスポットパターン、前記第三のスポットパターン、及び前記第四のスポットパターンのうちの1つにより励起されるアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器と、
1つ又は複数のプロセッサであって、
前記検出された蛍光バーストを表す前記検出器からの信号を受け取り、
前記受け取った信号内の検出されたバーストの数に基づいて、前記信号が前記第一のチャネル又は前記第二のチャネルのどちらに対応するかを特定し、
前記受け取った信号内の前記検出されたバーストの数に基づいて、前記信号が前記第一の波長の光又は前記第二の波長の光のどちらに対応するかを特定する
ように構成された1つ又は複数のプロセッサと、
を含むオンチップアナライト検出システム。 - 前記プロセッサはさらに、前記受け取った信号内の前記検出されたバーストの数に基づいて、前記アナライトの身元を同定するように構成される、請求項1に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一のアナライトチャネルと前記第二のアナライトチャネルは各々、蛍光バーストの光を前記検出器に向かって案内するように構成される導波路である、請求項1及び2の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記検出器は前記チップ上に設置され、前記アナライトチャネルと同一平面内で前記アナライトチャネルから案内された光を受け取るように構成される、請求項1〜3の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の位置は前記MMI導波路の光入射ポートから第一の距離に位置し、それによって前記第一の波長の前記光は前記第一の位置において前記第一の数のスポットを形成し、前記第二の波長の前記光は前記第一の位置において前記第三の数のスポットを形成し、
前記第二の位置は前記MMI導波路の前記光入射ポートから第二の距離に位置し、それによって前記第一の波長の前記光は前記第二の位置において前記第二の数のスポットを形成し、前記第二の波長の前記光は前記第四の位置において前記第四の数のスポットを形成する、
請求項1〜4の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記MMI導波路の高さは、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
前記MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい、
請求項1〜5の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一のアナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記第一のアナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい、
請求項1〜6の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
前記基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい、
請求項1〜7の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - オンチップアナライト検出システムにおいて、
基板と、
前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受けるように構成されたアナライトチャネルと、
前記基板上に配置され、前記アナライトチャネルと交差する1つ又は複数の第一の導波路であって、第一の入射ポートにおいて第一の波長の入射光を受け取り、前記第一の波長の前記入射光から生成された第一のマルチスポットパターンを交差する前記アナライトチャネルへと向けるように構成された1つ又は複数の第一の導波路と、
前記基板上に設置され、前記アナライトチャネルと交差する1つ又は複数の第二の導波路であって、第二の入射ポートにおいて第二の波長の入射光を受け取り、前記第二の波長の前記入射光から生成された第二のマルチスポットパターンを交差する前記アナライトチャネルへと向けるように構成された1つ又は複数の第二の導波路と、
前記基板上に設置された多重分離マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
前記多重分離MMI導波路の第一の端に設置され、前記第一の波長の入射光と前記第二の波長の入射光を受け取るように構成された第三の入射ポートと、
前記多重分離MMI導波路の、前記第一の端と反対の第二の端に設置され、前記第一の波長の光が1つ又は複数の導波路の第一の群の前記第一の入射ポートに向けられるような第一の射出ポートと、
前記多重分離MMI導波路の前記第二の端に設置され、前記第二の波長の光の鏡像を射出するように構成された第二の射出ポートであって、前記第二の波長の光は1つ又は複数の導波路の前第二の群の前記第二の入射ポートに向けられるような第二の射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含むオンチップアナライト検出システム。 - 前記第三の入射ポートは、前記多重分離MMI導波路内の光の伝搬方向に垂直な第一の方向に、前記多重分離MMI導波路の中心からずれている、請求項9に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の射出ポートは、前記多重分離MMI導波路の前記中心から前記第一の方向にずれており、前記第一の波長の光の実像を出力するように構成され、
前記第二の射出ポートは、前記多重分離MMI導波路の前記中心から、前記第一の方向と反対の第二の方向にずれている、
請求項10に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記1つ又は複数の導波路の第一の群は、マルチモード干渉により前記第一のマルチスポットパターンを生成するように構成された第一のアナライト励起MMI導波路を含む、請求項9〜11の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記1つ又は複数の導波路の第二の群は、マルチモード干渉により前記第二のマルチスポットパターンを生成するように構成された第二のアナライト励起MMI導波路を含む、請求項9〜12の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記1つ又は複数の導波路の第一の群は1つ又は複数のシングルモード導波路を含む、請求項9〜13の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記1つ又は複数の導波路の第二の群は1つ又は複数のシングルモード導波路を含む、請求項9〜14の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の波長の前記光と前記第二の波長の前記光の一方又は両方により励起されたアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器をさらに含む、請求項9〜15の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記多重分離MMI導波路の高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
前記多重分離MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい、
請求項9〜16の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第三の入射ポートが中心からずれるオフセット距離は、前記多重分離MMI導波路の幅の10%、25%、又は45%より大きいか、それと等しい、請求項10〜17の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記アナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記アナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい、
請求項9〜18の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
前記基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい、
請求項9〜19の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - オンチップアナライト検出システムにおいて、
基板と、
前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受けるように構成されたアナライトチャネルと、
前記基板上に設置された多重分離マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
前記多重分離MMI導波路の第一の端に設置され、第一の波長の入射光と第二の波長の入射光を受け取るように構成された第一の入射ポートと、
前記多重分離MMI導波路の前記第一の端の反対の前記多重分離MMI導波路の第二の端に設置され、前記第一の波長の光を射出するように構成された第一の射出ポートと、
前記多重分離MMI導波路の前記第二の端に設置され、前記第二の波長の光を射出するように構成された第二の射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含み、
前記多重分離MMI導波路は、前記第一の波長の射出光と前記第二の波長の射出光を前記アナライトチャネルに入射させて、前記チャネル内の1つ又は複数のアナライトを励起させるように構成されるオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の入射ポートは、前記多重分離MMI導波路内の光の伝搬方向に垂直な第一の方向に、前記多重分離MMI導波路の中心からずれている、請求項21に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の射出ポートは、前記第一の方向に前記多重分離MMI導波路の前記中心からずれ、前記第一の波長の光の実像を出力するように構成され、
前記第二の射出ポートは、前記第一の方向と反対の第二の方向に前記多重分離MMI導波路の前記中心からずれ、前記第二の波長の光の鏡像を出力するように構成される、
請求項22に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の波長の前記射出光と前記第二の波長の前記射出光の一方又は両方により励起されたアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器をさらに含む、請求項21〜23の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の波長の前記光と前記第二の波長の前記光の一方又は両方により励起されたアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器をさらに含む、請求項21〜24の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記多重分離MMI導波路の高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
前記多重分離MMI導波路の幅は10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい、
請求項21〜25の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の入射ポートが中心からずれるオフセット距離は、前記多重分離MMI導波路の幅の10%、25%、又は45%より大きいか、それと等しい、請求項22〜26の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記アナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記アナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい、
請求項21〜27の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
前記基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい、
請求項21〜28の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - オンチップアナライト検出システムにおいて、
基板と、
前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになるアナライトを含む液体を受けるように構成されたアナライトチャネルと、
前記基板上に設置された多重化マルチモード干渉(MMI)導波路であって、
前記多重化MMI導波路の第一の端に設置され、第一の波長の光を受け取るように構成された第一の入射ポートと、
前記多重化MMI導波路の第一の端に設置され、第二の波長の光を受け取るように構成された第二の入射ポートと、
前記多重化MMI導波路の前記第一の端の反対の前記多重化MMI導波路の第二の端に設置され、前記第一の波長の光と前記第二の波長の光の光を射出するように構成された射出ポートと、
を含む多重分離MMI導波路と、
を含み、
前記多重化MMI導波路は、前記第一の波長の射出光と前記第二の波長の射出光を前記アナライトチャネルに入射させて、前記チャネル内の1つ又は複数のアナライトを励起するように構成されるオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の入射ポートは、前記多重化MMI導波路の光の伝搬方向に垂直な第一の方向に前記多重化MMI導波路の中心からずれ、
前記第二の入射ポートは、前記第一の方向と反対の第二の方向に前記多重化MMI導波路の前記中心からずれている、
請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記射出ポートは、前記第一の方向に前記多重化MMI導波路の前記中心からずれ、前記第一の波長の光の実像と前記第二の波長の光の光の鏡像を出力するように構成される、
請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の波長の射出光及び前記第二の波長の射出光の一方又は両方により励起されたアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器をさらに含む、請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記多重化MMI導波路の高さは、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、又は5μmより小さいか、それと等しく、
前記多重化MMI導波路の幅は、10μm、25μm、50μm、100μm、又は250μmより小さいか、それと等しい、
請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の入射ポートが中心からずれるオフセット距離は、前記多重化MMI導波路の幅の10%、25%、又は45%より大きいか、それと等しい、請求項31に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記アナライトチャネルの高さは、1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記アナライトチャネルの幅は、1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい、
請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
前記基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい、
請求項30に記載のオンチップアナライト検出システム。 - オンチップアナライト検出システムにおいて、
基板と、
前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになる第一のアナライトを含む第一の溶液を受けるように構成された第一のアナライトチャネルと、
前記基板上に設置され、前記第一のアナライトチャネルと交差する調節可能な液体コアマルチモード干渉(LC−MMI)導波路であって、
第一の液体コア部分であって、
第一の流体を受け取るように構成された中空のチャネルと、
前記中空のチャネルの境界を定める側壁と、
前記第一の流体が前記中空のチャネルの中に、又はそこから流れることができるように構成された第一の開口と、
を含む第一の液体コア部分と、
第一の波長の入射光を受け取るように構成された第一の光入射ポートと、
を含むLC−MMI導波路と、
を含み、
前記LC−MMI導波路は、前記第一の波長の前記入射光から生成された第一のマルチスポットパターンを前記交差する第一のアナライトチャネルへと向けるように構成されるオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一の液体コア部分は、前記第一の流体が前記中空のチャネルから流出し、前記第一の流体を第二の流体と交換できるように構成され、前記第二の流体は前記第一の流体とは異なる屈折率を有する、請求項38に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記基板上に設置され、前記第一の流体の温度を変化させて、前記LC−MMI導波路を摂氏0.01度、摂氏0.1度、摂氏1度、摂氏10度、又は摂氏100度より大きいか、それと等しいだけ温度調整するように構成された温度制御装置をさらに含む、請求項38及び39の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記システムは、前記基板上に設置され、前記システムにより検出されることになる第二のアナライトを含む第二の溶液を受けるように構成された第二のアナライトチャネルをさらに含み、
前記LC−MMI導波路は、前記第一の波長の前記入射光から生成された第二のマルチスポットパターンを前記交差する第二のアナライトチャネルに向けるように構成され、前記第一の液体コア部分とは独立して調節できるように構成された第二の液体コア部分をさらに含む、
請求項38〜40の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一のマルチスポットパターンにより励起されたアナライトからの蛍光バーストを検出するように構成された検出器をさらに含む、請求項38〜41の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記中空のチャネルの高さは0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記中空のチャネルの幅は10μm、50μm、100μm、250μm、又は500μmより小さいか、それと等しい、
請求項38〜42の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記第一のアナライトチャネルの高さは1μm、2μm、5μm、又は10μmより小さいか、それと等しく、
前記第一のアナライトチャネルの幅は1μm、2μm、5μm、10μm、又は20μmより小さいか、それと等しい、
請求項38〜43の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記基板の幅は2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しく、
前記基板の長さは2mm、5mm、1cm、2cm、又は5cmより小さいか、それと等しい、
請求項38〜44の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。 - 前記側壁の1つ又は複数により前記中空のチャネルから分離された加圧チャネルをさらに含み、前記加圧チャネルを加圧することにより、前記側壁の1つ又は複数が変形して、前記第一の液体コア部分の幅が調節される、請求項38〜45の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記システムは、前記液体コア部分の中の前記第一の流体を加圧して、前記側壁の1つ又は複数を変形させて、前記第一の液体コア部分の幅を調節するように構成される、請求項38〜46の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の液体コア部分の幅を調節することは、前記幅を0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、又は10μmより大きいか、これと等しいだけ調節することを含む、請求項47に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の液体コア部分の幅を調節することは、前記幅を前記部分の静的幅の125%、前記部分の静的幅の150%、前記部分の静的幅の200%、又は前記部分の静的幅の500%より大きいか、それと等しくなるように増大させることを含む、請求項47及び48の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
- 前記第一の液体コア部分の幅を調節することは、前記幅を前記部分の静的幅の1%、前記部分の静的幅の10%、前記部分の静的幅の25%、前記部分の静的幅の50%、又は前記部分の静的幅の75%より小さいか、それと等しくなるように減少させることを含む、請求項38〜49の何れか1項に記載のオンチップアナライト検出システム。
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CN113317765B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-03-28 | 华中科技大学 | 一种光学纹身传感薄膜、其制备方法和全光纤数字脉象仪 |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004191944A (ja) * | 2002-11-29 | 2004-07-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光分波器および光合分波器ならびにそれらを用いた光デバイス |
JP2008523383A (ja) * | 2004-12-10 | 2008-07-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マルチスポット調査装置 |
JP2008524578A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マルチスポット調査装置 |
US20140313510A1 (en) * | 2011-06-06 | 2014-10-23 | Brigham Young University | Multiplex fluorescent particle detection using spatially distributed excitation |
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---|---|---|---|---|
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JP2008523383A (ja) * | 2004-12-10 | 2008-07-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マルチスポット調査装置 |
JP2008524578A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | マルチスポット調査装置 |
US20140313510A1 (en) * | 2011-06-06 | 2014-10-23 | Brigham Young University | Multiplex fluorescent particle detection using spatially distributed excitation |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DAMLA OZCELIK: "Optofluidic Devices for Biomolecules Sensing and Multiplexing", UC SANTA CRUZ ELECTRONIC THESES AND DISSERTATIONS, JPN7022000925, December 2016 (2016-12-01), US, pages 1 - 230, ISSN: 0004937089 * |
S.BALSLEV, ET.AL.: "Lab-on-a-chip with integrated optical transducers", LAB ON A CHIP, vol. 2006巻6号, JPN7022000926, 22 December 2005 (2005-12-22), US, pages 213 - 217, ISSN: 0004937090 * |
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