RU2010120919A - Однофотонный спектрометр - Google Patents

Однофотонный спектрометр Download PDF

Info

Publication number
RU2010120919A
RU2010120919A RU2010120919/28A RU2010120919A RU2010120919A RU 2010120919 A RU2010120919 A RU 2010120919A RU 2010120919/28 A RU2010120919/28 A RU 2010120919/28A RU 2010120919 A RU2010120919 A RU 2010120919A RU 2010120919 A RU2010120919 A RU 2010120919A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
channels
light
photon
photosensor
Prior art date
Application number
RU2010120919/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2486481C2 (ru
Inventor
Андрий ЦУПРЮК (US)
Андрий ЦУПРЮК
Иван ТОВКАЧ (US)
Иван ТОВКАЧ
Дмитрий ГАВРИЛОВ (US)
Дмитрий ГАВРИЛОВ
Георгий ГУДКОВ (US)
Георгий ГУДКОВ
Вера ГОРФИНКЕЛЬ (US)
Вера ГОРФИНКЕЛЬ
Борис ГОРБОВИЦКИЙ (US)
Борис ГОРБОВИЦКИЙ
Дмитро ГУДКОВ (US)
Дмитро ГУДКОВ
Original Assignee
Дзе Рисерч Фаундейшн Оф Стейт Юниверсити Оф Нью Йорк (Us)
Дзе Рисерч Фаундейшн Оф Стейт Юниверсити Оф Нью Йорк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзе Рисерч Фаундейшн Оф Стейт Юниверсити Оф Нью Йорк (Us), Дзе Рисерч Фаундейшн Оф Стейт Юниверсити Оф Нью Йорк filed Critical Дзе Рисерч Фаундейшн Оф Стейт Юниверсити Оф Нью Йорк (Us)
Publication of RU2010120919A publication Critical patent/RU2010120919A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2486481C2 publication Critical patent/RU2486481C2/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/14—Heterocyclic carbon compound [i.e., O, S, N, Se, Te, as only ring hetero atom]
    • Y10T436/142222—Hetero-O [e.g., ascorbic acid, etc.]
    • Y10T436/143333—Saccharide [e.g., DNA, etc.]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

1. Однофотонный датчик, содержащий ! по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик, причем каждый канал фотодатчика имеет фоточувствительные пиксели, предназначенные для приема разных спектров света и для создания импульсов тока в ответ на отдельные фотоны принятых спектров света, ! многоканальный усилитель, причем каждый канал усилителя предназначен для приема импульсов тока, соответствующих спектрам света от соответствующего одного из каналов датчика многоканального фотодатчика и для усиления импульсов тока, и ! многоканальный счетчик фотонов, причем каждый канал счетчика предназначен для приема усиленных импульсов тока от соответствующего одного из каналов усилителя многоканального усилителя, причем многоканальный счетчик фотонов имеет интегратор, предназначенный для суммирования усиленных импульсов тока на каждом канале счетчика в течение заранее определенного интервала времени. ! 2. Однофотонный датчик по п.1, содержащий оптические волокна, передающие полихроматический свет на разделитель спектров света. ! 3. Однофотонный датчик по п.2, в котором, по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик содержит линейную фотоумножительную матрицу, имеющую совокупность каналов, причем разные каналы принимают разные спектры света от разделителя спектров света. ! 4. Однофотонный датчик по п.3, в котором линейная фотоумножительная матрица выбрана из группы, состоящей из линейных фотоумножительных матриц, имеющих более 4 каналов, более 8 каналов, более 16 каналов или более 32 каналов. ! 5. Однофотонный датчик по п.4, в котором линейная фотоумножительная матрица содержит 32 канала. ! 6. Однофотонный датчик по п.5, в

Claims (32)

1. Однофотонный датчик, содержащий
по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик, причем каждый канал фотодатчика имеет фоточувствительные пиксели, предназначенные для приема разных спектров света и для создания импульсов тока в ответ на отдельные фотоны принятых спектров света,
многоканальный усилитель, причем каждый канал усилителя предназначен для приема импульсов тока, соответствующих спектрам света от соответствующего одного из каналов датчика многоканального фотодатчика и для усиления импульсов тока, и
многоканальный счетчик фотонов, причем каждый канал счетчика предназначен для приема усиленных импульсов тока от соответствующего одного из каналов усилителя многоканального усилителя, причем многоканальный счетчик фотонов имеет интегратор, предназначенный для суммирования усиленных импульсов тока на каждом канале счетчика в течение заранее определенного интервала времени.
2. Однофотонный датчик по п.1, содержащий оптические волокна, передающие полихроматический свет на разделитель спектров света.
3. Однофотонный датчик по п.2, в котором, по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик содержит линейную фотоумножительную матрицу, имеющую совокупность каналов, причем разные каналы принимают разные спектры света от разделителя спектров света.
4. Однофотонный датчик по п.3, в котором линейная фотоумножительная матрица выбрана из группы, состоящей из линейных фотоумножительных матриц, имеющих более 4 каналов, более 8 каналов, более 16 каналов или более 32 каналов.
5. Однофотонный датчик по п.4, в котором линейная фотоумножительная матрица содержит 32 канала.
6. Однофотонный датчик по п.5, в котором многоканальный усилитель содержит 32 канала импульсного усиления, причем каждый из каналов импульсного усиления предназначен для приема импульсов тока от соответствующего одного из 32 каналов линейной фотоумножительной матрицы.
7. Однофотонный датчик по п.1, в котором каждый из импульсов тока, вырабатываемых каждым каналом, по меньшей мере, одного многоканального фотодатчика, имеет длительность τPULSE менее 2 нс.
8. Однофотонный датчик по п.1, в котором каждый из импульсов тока, вырабатываемых каждым каналом, по меньшей мере, одного многоканального фотодатчика, имеет длительность τPULSE менее 1 нс.
9. Однофотонный датчик по п.1, в котором каждый из импульсов тока, вырабатываемых каждым каналом, по меньшей мере, одного многоканального фотодатчика, имеет длительность τPULSE менее 0,1 нс.
10. Однофотонный датчик по п.1, в котором каждый из импульсов тока, вырабатываемых каждым каналом, по меньшей мере, одного многоканального фотодатчика, имеет длительность τPULSE менее 0,01 нс.
11. Однофотонный датчик по п.1, в котором диапазон линейного отсчета фотонов многоканального счетчика фотонов составляет до, по меньшей мере, 107 фотоотсчетов в секунду.
12. Однофотонный датчик по п.1, в котором диапазон линейного отсчета фотонов многоканального счетчика фотонов составляет 108 фотоотсчетов в секунду.
13. Однофотонный датчик по п.1, в котором диапазон R линейного отсчета фотонов многоканального счетчика фотонов подчиняется соотношению R≥1/τRESPONSE, где τRESPONSE это время, необходимое однофотонному счетчику для реагирования на отдельный фотон.
14. Однофотонный датчик по п.1, в котором многоканальный фотодатчик содержит кремниевый фотоумножитель, каждый из каналов которого содержит матрицу отдельных пикселей, причем каналы параллельно соединены друг с другом на общей кремниевой подложке.
15. Однофотонный датчик по п.2, содержащий пару многоканальных фотодатчиков и светоделитель, предназначенный для приема падающего полихроматического света и для создания двух раздельных пучков полихроматического света, причем каждый из пучков света падает на один из пары разделителей спектров света.
16. Однофотонный датчик по п.15, в котором каждый канал датчика каждого из пары многоканальных фотодатчиков имеет фоточувствительные пиксели, предназначенные для приема разных спектров света от каждого из пары разделителей спектров света и для создания импульсов тока в соответствии с ними.
17. Однофотонный датчик по п.15, в котором светоделитель содержит дихроичное зеркало.
18. Однофотонный датчик по п.15, в котором светоделитель содержит полупрозрачное зеркало.
19. Однофотонный датчик по п.1, в котором полихроматический свет состоит из флуоресцентных спектров, вырабатываемых смесью, образованной совокупностью флуоресцентных красителей.
20. Однофотонный датчик, содержащий оптические волокна, предназначенные для приема отдельной длины волны падающего полихроматического света и для передачи отдельной длины волны света на фоточувствительные пиксели, образующие один или несколько каналов многоканального фотодатчика.
21. Однофотонный датчик по п.20, в котором падающий полихроматический свет состоит из флуоресцентных спектров, вырабатываемых смесью, образованной совокупностью флуоресцентных красителей.
22. Однофотонный датчик по п.21, в котором оптические волокна содержат входные концы, образующие заранее определенный угол приема света, соответствующий отдельной длине волны падающих флуоресцентных спектров.
23. Однофотонный датчик по п.22, в котором каждое из оптических волокон предназначено для приема отдельной длины волны падающих флуоресцентных спектров, отличающейся от длины волны падающих флуоресцентных спектров, принятых другими оптическими волокнами, и для передачи отдельной длины волны падающих флуоресцентных спектров на соответствующий один из каналов многоканального фотодатчика.
24. Однофотонный датчик по п.22, в котором заранее определенная совокупность оптических волокон предназначена для приема отдельной длины волны падающих флуоресцентных спектров и для передачи отдельной длины волны падающих флуоресцентных спектров на соответствующую совокупность каналов многоканального фотодатчика.
25. Способ идентификации последовательностей ДНК, содержащий этапы, на которых
маркируют выбранные фрагменты ДНК флуоресцентными красителями,
вводят фрагменты ДНК в оптоволоконный разделительный капилляр,
освещают маркированные фрагменты ДНК в оптоволоконном разделительном капилляре лазерным светом заранее определенной длины волны для создания спектров флуоресценции из фрагментов ДНК,
освещают оптическое волокно спектрами флуоресценции из фрагментов ДНК, причем оптическое волокно переносит спектры флуоресценции на разделитель спектров света, выход разделителя спектров света падает на, по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик, причем каждый канал фотодатчика имеет фоточувствительные пиксели, предназначенные для приема разных спектров света от разделителя спектров света и для создания импульсов тока в ответ на отдельные фотоны каждой отдельной длины волны разных спектров света.
26. Способ по п.25, в котором лазерный свет вырабатывается лазерами, выбранными из группы Ar-ионного и АИГ-Nd лазеров, причем длины волны лазеров находятся в диапазоне от 488 до 532 нм.
27. Способ по п.25, в котором заранее определенные длины волны равны 488 нм, 514 нм или 532 нм.
28. Способ по п.25, в котором оптоволоконный разделительный капилляр имеет диаметр сердцевины около 200 микрон.
29. Способ по п.25, содержащий этап, на котором разделяют фрагменты ДНК в оптоволоконном разделительном капилляре с помощью электрофореза.
30. Способ по п.25, в котором, по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик содержит линейную фотоумножительную матрицу с 32 каналами.
31. Способ регистрации микрочастиц с цветовой кодировкой, содержащий этапы, на которых
маркируют микрочастицы флуоресцентными красителями,
взвешивают меченые микрочастицы в буферной жидкости,
пропускают буферную жидкость с мечеными микрочастицами через оптоволоконный капилляр с заранее определенной скоростью,
освещают меченые микрочастицы в оптоволоконном капилляре лазерным светом для создания спектров флуоресценции от них,
освещают оптическое волокно спектрами флуоресценции от меченых микрочастиц, причем оптическое волокно переносит спектры флуоресценции на разделитель спектров света, выход разделителя спектров света падает на, по меньшей мере, один многоканальный фотодатчик, причем каждый канал фотодатчика имеет фоточувствительные пиксели, предназначенные для приема разных спектров света от разделителя спектров света и для создания импульсов тока в ответ на отдельные фотоны каждой отдельной длины волны разных спектров света.
32. Способ по п.31, содержащий этап, на котором отсчитывают фотоны каждой отдельной длины волны разных спектров света с помощью однофотонного счетчика по п.1.
RU2010120919A 2007-10-25 2008-10-24 Однофотонный спектрометр RU2486481C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32007P 2007-10-25 2007-10-25
US61/000,320 2007-10-25

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013113957/28A Division RU2013113957A (ru) 2007-10-25 2013-03-28 Однофотонный спектрометр

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010120919A true RU2010120919A (ru) 2011-11-27
RU2486481C2 RU2486481C2 (ru) 2013-06-27

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
CN101889192A (zh) 2010-11-17
CN101889192B (zh) 2012-07-04
US8582098B2 (en) 2013-11-12
EP2215441A2 (en) 2010-08-11
WO2009055012A3 (en) 2009-08-20
WO2009055012A2 (en) 2009-04-30
IL205162A0 (en) 2010-11-30
US20140117217A1 (en) 2014-05-01
US20110108711A1 (en) 2011-05-12
JP2013190435A (ja) 2013-09-26
JP2014222237A (ja) 2014-11-27
RU2013113957A (ru) 2014-10-10
US20140186967A1 (en) 2014-07-03
US20140186966A1 (en) 2014-07-03
JP2011501189A (ja) 2011-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2013113957A (ru) Однофотонный спектрометр
AU2017377057B2 (en) Optical coupler and waveguide system
KR100647317B1 (ko) 다채널 형광 측정용 광학계 및 이를 채용한 다채널 형광시료 분석 장치
DE602006021554D1 (de) Multiplex-fluoreszenznachweisvorrichtung mit mehreren über ein faserbündel an einen gemeinsamen detektor gekoppelten optischen modulen
US20060273260A1 (en) Flow Cytometer Acquisition And Detection System
MX2007012159A (es) Dispositivo de deteccion de fluorescencia de transmision multiple que tiene modulos opticos removibles.
US20210215606A1 (en) Waveguide excitation uniformity
US11774674B2 (en) Optical waveguides and couplers for delivering light to an array of photonic elements
EP1099107B1 (en) Imaging system for luminescence assays
RU2543429C2 (ru) Устройство для мониторинга множества дискретных сигналов флуоресценции
JPWO2020047262A5 (ru)
EP1099106B1 (en) Improved imaging system for luminescence assays
KR20230172580A (ko) 간접 드레인 결합을 갖는 광검출기 회로
KR20210083489A (ko) 현장형 분자진단 장치 및 기기에 사용 가능한 소형이며 저가의 형광 광학 장치
KR101403065B1 (ko) 레이저 유발 형광을 이용한 모세관 전기영동을 위한 다채널 형광 검출기
TW200710382A (en) Multiplex fluorescence detection device having removable optical modules
TW200710393A (en) Multiplex fluorescence detection device having fiber bundle coupling multiple optical modules to a common detector