RU2492450C2 - Система биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (нпво) и способ обнаружения сигнала датчика, основанного на нпво - Google Patents
Система биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (нпво) и способ обнаружения сигнала датчика, основанного на нпво Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492450C2 RU2492450C2 RU2010132366/28A RU2010132366A RU2492450C2 RU 2492450 C2 RU2492450 C2 RU 2492450C2 RU 2010132366/28 A RU2010132366/28 A RU 2010132366/28A RU 2010132366 A RU2010132366 A RU 2010132366A RU 2492450 C2 RU2492450 C2 RU 2492450C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- sensitive surface
- wavelength
- signal
- field
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 5
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 26
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000002449 isotope indicator Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системе биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). Система с НПВО содержит два источника света, средство включения и выключения первого и второго источников света в противофазе, объем образца с примыкающей чувствительной поверхностью, детектор для обнаружения света, отраженного от чувствительной поверхности. Чувствительная поверхность освещается первым источником света с соблюдением условия полного внутреннего отражения и генерированием затухающего ноля с некоторой длиной затухания в пределах объема образца. Система дополнительно содержит средство изменения длины затухания затухающего поля и средство корреляции обнаруживаемых сигналов с изменением длины затухания затухающего поля. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности системы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) и способу обнаружения сигнала биодатчика, основанного на НПВО.
Уровень техники
Заявитель подал несколько одновременно рассматриваемых заявок, относящихся к биодатчикам или системам биодатчиков.
Биодатчики обычно обеспечивают обнаружение заданной конкретной молекулы в пределах аналита или образца текучей среды, при этом количество упомянутых молекул в типичном случае является малым. Поэтому, если надлежит обнаружить, присутствуют ли эти молекулы в пределах аналита или образца текучей среды, то используют целевые частицы, например, зерна суперпарамагнитного изотопного индикатора, которые связываются с конкретным местом или пятном связывания. В альтернативном варианте, при анализе на ингибирование эти молекулы могут ингибировать связывание этих частиц или зерен с чувствительной поверхностью.
Одним известным методом обнаружения этих частиц изотопного индикатора, связанных с пятнами связывания, является использование эффекта НПВО. При этом свет подается в образец или объем образца под углом, при котором может происходить полное внутреннее отражение. Если вблизи поверхности образца частиц нет, то свет полностью отражается. Однако если частицы изотопного индикатора связаны с упомянутой поверхностью, то условие полного внутреннего отражения нарушено, часть света рассеивается в образец, и поэтому количество света, отраженного поверхностью, уменьшается. Путем измерения интенсивности отраженного света с помощью оптического детектора создается возможность оценить количество частиц или зерен, связанных с поверхностью.
Например, в уровне техники известен способ формирования изображений микрогеометрии поверхности пластин на основе полного внутреннего отражения (ПВО), описанный в документе US 5953115. В данном способе луч излучения со спектральной полосой пропускания направляют на оптически плоскую поверхность прозрачной основы под углом θ к границе раздела для создания отраженного излучения от неровностей с последующим преобразованием в видимое изображение.
Известен также счетчик частиц, описанный в JP 2001264235 (А), который решает задачу определения распределения частиц. Количество частиц в данном счетчике подсчитывается на основе изменения количества света, падающего на поверхность, на которую попадают частицы.
В документе JP 2003035661 (А) описан способ измерения инфракрасного спектра поглощения методом нарушенного полного внутреннего отражения, в котором обеспечивают высокоточное измерение веществ разной твердости путем создания давления с задней стороны поверхности материала, присоединенного к призме, и извлечения модулирующего сигнала, реагирующего на изменение силы соединения благодаря улучшенному инфракрасному поглощению поверхности.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является модульный датчик для флуоресцентной спектроскопии с полным внутренним отражением, описанный в документе WO 00/29829 А2, используемый для контроля паров и аналитов в жидкой фазе. Датчик, зафиксированный на тонком полимерном покрытии, контролирует следовое количество аналита с помощью иммунологической реакции на основе флуоресценции.
Недостаток использования эффекта НПВО заключается в том, что системы с НПВО работают таким образом, что начальный сигнал, т.е. сигнал, выдаваемый, когда вблизи чувствительной поверхности нет частиц или зерен, имеет высокий уровень. Тогда связывание зерен с поверхностью будет уменьшать оптический сигнал изначально высокого уровня. Таким образом, интересующий сигнал «х», а именно количество зерен вблизи поверхности, измеряется величиной (1-х), т.е. как (малое) изменение сигнала изначально высокого или большого уровня. Если изменение сигнала «х» оказывается довольно малым по сравнению с полным измеренным оптическим сигналом, т.е. (1-х), это может вызывать так называемые «проблемы коэффициента усиления», поскольку начальный сигнал имеет большой уровень относительно интересующего сигнала. Поэтому трудно усилить сигнал «х», так как фоновый сигнал (1-х) также усиливается, что может привести, например, к нелинейному поведению или даже насыщению усилителя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и т.д. Кроме того, это приводит к сигналу, который весьма чувствителен к изменениям коэффициента усиления.
Сущность изобретения
Поэтому было бы желательно ограничить или, по меньшей мере, понизить фон в системе биодатчика, основанного на НПВО, и получить возможность прямого измерения количества зерен, связанных с чувствительной поверхностью в таком биодатчике. Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать усовершенствованную систему НПВО-биодатчика, которая позволяет преодолеть вышеупомянутые проблемы. Дополнительная задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать усовершенствованный способ осуществления измерения или анализа с помощью НПВО-биодатчика. Эти задачи решаются с помощью признаков, охарактеризованных в пунктах формулы изобретения.
Данное изобретение основано на идее модуляции длины затухания затухающего поля, генерируемого за счет эффекта НПВО, и соответственной демодуляции отраженного сигнала. Таким образом, получается «прямой» сигнал, который исчезает, как только вблизи чувствительной поверхности не оказывается частиц.
Соответственно, в данном изобретении предложена система с НПВО, содержащая первый источник света, излучающий свет первой длины волны, объем образца с примыкающей чувствительной поверхностью, детектор для обнаружения света, отражаемого от упомянутой чувствительной поверхности. Чувствительная поверхность освещается упомянутым первым источником света с соблюдением условия полного внутреннего отражения и генерированием затухающего поля с длиной затухания в пределах объема образца. Система также содержит средство изменения длины затухания затухающего поля и средство корреляции обнаруженных сигналов с изменением длины затухания затухающего поля.
Возможны несколько путей изменения длины затухания затухающего поля. Например, чтобы изменить длину затухания затухающего поля, можно изменять угол падения, под которым освещается чувствительная поверхность. Однако предпочтительным является средство изменения длины затухания затухающего поля, выполненное с возможностью изменения первой длины волны первого источника света.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, система с НПВО дополнительно содержит второй источник света, излучающий свет второй длины волны, отличающейся от первой длины волны, и дополнительно содержит оптическое средство, обеспечивающее освещение чувствительной поверхности первым и вторым источниками света. Например, с помощью дихроичных зеркал можно обеспечить перекрытие лучей двух источников света, например, лазера, излучающего в синей области спектра, и лазера, излучающего в красной области спектра. Это обеспечивает параллельную подачу красного и синего света в объем образца.
В предпочтительном варианте, система дополнительно содержит средство включения и выключения первого и второго источников света в противофазе. В случае лазера, излучающего в красной области спектра, и лазера, излучающего в синей области спектра, это средство предпочтительно выполнено с возможностью модуляции обоих лазеров с высокой частотой, такой, как несколько сотен мегагерц, и дальнейшей модуляции длины волны с умеренной частотой в диапазоне между примерно 10 и 100 кГц. Поскольку свет, освещающий чувствительную поверхность, отражается от упомянутой поверхности и обнаруживается детектором, эти « модуляции интенсивности и длины волны обнаруживаются. Упомянутый, обнаруженный сигнал затем демодулируется средством демодуляции. Если частота демодуляции, предназначенная для модуляции длины волны, выбрана на достаточно высоких частотах, то можно исключить присутствующий на низких частотах шум с параметром 1/f. В преимущественном варианте, эта система дополнительно содержит средство управления интенсивностями первого и второго источников света друг относительно друга.
Данное изобретение также относится к способу обнаружения сигнала биодатчика, основанного на НПВО. Упомянутый способ включает в себя этап, на котором освещают чувствительную поверхность, примыкающую к объему образца, светом первой длины волны, и при этом выполняется условие полного внутреннего отражения, а в пределах объема образца генерируется затухающее поле с длиной затухания. Способ дополнительно включает в себя этапы, на которых обнаруживают свет, отраженный на чувствительной поверхности, и изменяют длину затухания затухающего поля во время освещения и обнаружения.
При этом длину затухания затухающего поля можно изменять либо путем изменения угла падения луча освещающего света, либо путем изменения первой длины волны.
По выбору, способ дополнительно включает в себя этап, на котором освещают чувствительную поверхность светом второй длины волны. В этом случае чувствительная поверхность предпочтительно освещается попеременно светом первой и второй длины волны. Способ может также дополнительно включать в себя этап, на котором демодулируют обнаруженный сигнал.
Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными из описываемых ниже вариантов осуществления изобретения, со ссылками на которые и будет приведено разъяснение.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематически показан сигнал детектора известной системы с НПВО.
На фиг.2 схематически показана зависимость длины затухания затухающего поля от длины волны.
На фиг.3 схематически показан предпочтительный вариант осуществления системы с НПВО в соответствии с данным изобретением.
На фиг.4 показана блок-схема, демонстрирующая, как осуществляется управление источниками света в соответствии с данным изобретением.
На фиг.5 показана схема модуляции двух источников света в соответствии с данным изобретением.
На фиг.6а показана еще одна блок-схема, демонстрирующая, как осуществляется управление источниками света в соответствии с данным изобретением.
На фиг.6b схематически показан сигнал детектора системы с НПВО в соответствии с данным изобретением.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг.1 показана диаграмма с типичным сигналом для известной системы с НПВО. Сплошная кривая отображает интенсивность света, отражаемого чувствительной поверхностью системы с НПВО. Единицы интенсивности и времени являются произвольными. В начале измерения, т.е. в момент t=0, измеряемая интенсивность начинается значением примерно 0,35, которое отображает фон упомянутого измерения. Это количество света, отражаемого на светочувствительной поверхности при отсутствии частиц или зерен вблизи чувствительной поверхности. По истечении некоторого времени, т.е. в момент t=0,45, частицы осаждаются на чувствительную поверхность или принудительно увлекаются к ней, например, за счет магнитного притяжения, и вследствие этого интенсивность отраженного света снижается. Сигнал ослабляется до достижения горизонтального участка кривой на уровне примерно 0,27, где кривая в этом случае насыщается или стабилизируется. Колебания в этом случае обусловлены протоколом возбуждения магнитных зерен, используемым при этом конкретном типе анализа.
Интересующий сигнал «х» представляет собой разность (обозначенную двухсторонней стрелкой) между уровнем этого горизонтального участка кривой и уровнем фона, составляющим 0,35. Таким образом, фактическая информация о представляющих интерес величинах относительного изменения сигнала дает значение примерно 21%. При реальных анализах изменение измеряемого сигнала может быть менее 0,1%. В общем случае, это может привести к неудовлетворительному отношению «сигнал шум» и может, в частности, вызывать так называемые «проблемы коэффициента усиления», Например, трудно усилить сигнал «х» довольно малого уровня, поскольку тогда усиливается также фоновый сигнал, что может привести к насыщению усилителей. Поэтому данное изобретение имеет целью снижение или исключение этого фона.
Данное изобретение предусматривает использование того факта, что длина затухания затухающего поля уменьшается по экспоненциальному закону в направлении, перпендикулярном чувствительной поверхности. Соответственно, над чувствительной поверхностью имеется лишь очень малый слой, который чувствителен к обнаружению частиц. Данное изобретение основано на идее фактического изменения или варьирования, в частности модуляции, длины затухания затухающего поля. Длину затухания затухающего поля можно вычислить следующим образом:
Здесь λ - длина волны света, θ - угол поступающего света относительно нормали к чувствительной поверхности, a n1 и n2 - показатели преломления подложки и образца текучей среды, соответственно. Согласно этой формуле, модуляция длины волны поступающего света вызывает также модуляцию длины затухания затухающего зондирующего оптического поля. Это приводит к модулированному сигналу, который можно обнаружить с помощью стандартных методов демодуляции..
На фиг.2 схематически изображено влияние длины волны на длину затухания затухающего поля. На фиг.2а показано, что чувствительная поверхность 1 освещена красным светом и генерирует затухающее поле 2 с большой длиной затухания. Осажденные или связанные частицы 3 полностью погружены внутрь затухающего поля 2 в этом случае. Если вместо красного света используется синий свет (т.е. свет меньшей длины волны), как показано на фиг.2b, то длина затухания затухающего поля 2 оказывается значительно меньшей, и частицы 3 лишь частично подвержены воздействию затухающего поля. Соответственно, переключение между красным и синим светом приводит к отражению разных сигналов от чувствительной поверхности.
На фиг.3 показана принципиальная схема системы биодатчика, основанного на НПВО в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения. Лазер 4, излучающий в синей области спектра, и лазер 5, излучающий в красной области спектра, генерируют лучи 11 и 12 синего и красного света, соответственно. Красный свет 12 отражается на зеркале 6 и подается в дихроичное зеркало 7. Дихроичное зеркало 7 используется для создания перекрытия лучей 11 и 12. Второе дихроичное зеркало 8 используется для подачи части луча света из центрального луча. Упомянутый свет направляется через цветные светофильтры 9а и 9b в детекторы 10а и 10b для синего и красного света, соответственно. Центральный луч используется для освещения чувствительной поверхности объема образца.
В соответствии с данным изобретением, оба лазерных источника 4 и 5 включаются и выключаются в противофазе с высокой частотой fλ. Интенсивностью обоих лазерных лучей 11 и 12 следует управлять так, чтобы детектор, который обнаруживает свет, отраженный на чувствительной поверхности, показывал идентичный отклик для обоих лазеров, если на чувствительной поверхности нет зерен или частиц. Этого можно достичь, например, с помощью схемы управления с обратной связью по принципу «ведущий ведомый», как показано на фиг.4. В источник тока лазера, излучающего в красной области спектра, подается напряжение Vуст уставки, которое возбуждает лазер 5, излучающий в красной области спектра (см. фиг.3). Красный свет обнаруживается детектором 10b красного света, который выдает напряжение Vкрасн детектора. Упомянутое напряжение Vкрасн детектора используется для управления источником тока лазера, излучающего в синей области спектра. Вместе с тем, чтобы гарантировать вышеупомянутый идентичный отклик детекторов для лучей обоих лазеров, следует модифицировать напряжение Vкрасн детектора, например - умножить его на параметр коррекции, а именно, на зависящую от длины волны чувствительность детектора, Sдетектор(λ). Этот параметр задают надлежащим образом с учетом чувствительности детектора для обеих длин волн. Упомянутый управляющий сигнал подается в источник тока лазера, излучающего в синей области спектра, и возбуждает лазер 4, излучающий в синей области спектра. Интенсивность синего света обнаруживается в детекторе 10а синего света, который выдает напряжение Vсин детектора, подаваемое обратно в источник тока лазера, излучающего в синей области спектра. Как можно заметить на фиг.4, система, излучающая в области синего света, представляет собой ведомый контур для системы, излучающей в области красного света. Сигнал Vкрасн можно использовать в качестве входного для первого, ведущего контура управления, чтобы попытаться поддерживать постоянное значение оптического выходного сигнала лазера, излучающего в красной области спектра. В то же время, фактическое измеренное напряжение детектора для получения напряжения Vсин лазера, излучающего в синей области спектра, вводится во второй, ведомый контур управления, делая интенсивность лазера, излучающего в синей области спектра, равной интенсивности лазера, излучающего в красной области спектра. Для этого нужно знать чувствительность детектора, Sдетектор, как функцию длины волны. В общем случае, хорошо известно, как можно измерить эту чувствительность.
На фиг.5 показана схема модуляции с помощью лазеров, излучающих в красной и синей областях спектра, которые можно легко изготовить на основе технологии оптических запоминающих устройств. Путем модуляции обоих лазеров высокой частотой fлазера (не показана) в диапазоне нескольких сотен мегагерц, выходная мощность лазера стабилизируется и делается чувствительной к оптической обратной связи. Кроме того, длина волны падающего луча модулируется переключением между лазерами, излучающими в красной и синей областях спектра (не показано). В качестве зависящей от длины волны частоты fλ модуляции выбирают частоту в диапазоне примерно 10-100 кГц. Тогда сигнал, обуславливаемый наличием зерен или частиц, находящихся вблизи чувствительной поверхности, можно обнаружить либо путем непосредственной демодуляции на частоте fλ модуляции, либо путем демодуляции на боковых частотах fлазера fλ.
Если в качестве частоты fλ выбрана достаточно высокая частота, то исключается присутствующий на низких частотах шум с параметром 1/f. Кроме того, если мощности обоих лазеров должным образом откалиброваны с помощью вышеописанного контура управления, то в этом сигнале детектора нет частных составляющих на частотах fλ или fлазера±fλ. Соответственно, измерение сигнала не происходит, если зерен или частиц нет. В данном случае предполагается, что обе частоты, fлазера и fλ, оказываются значительно выше ширины: fнч полосы фильтра контура управления. Ширину полосы фильтра контура управления выбирают так, что во время процедуры измерений можно исключить изменения сигнала низкой частоты, например дрейф из-за изменений температуры.
Как только частицы оказываются связанными с чувствительной поверхностью, генерируется сигнал с частотой fλ. Интенсивность сигнала линейно зависит от количества частиц. В общем же случае, сигнал не будет линейно зависимым от длины волны. Вместе с тем, используемые длины волн являются фиксированными и известными, что приводит к необходимости учета калибровочного коэффициента приборов, который во время измерений является постоянным.
В варианте осуществления, описанном выше, выборка сигнала проводится посредством демодуляции.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, реальное измерение, не зависящее от составляющей постоянного тока, можно получить следующим образом. Оба лазера запитывают импульсами в противофазе с частотой fλ, как уже описано выше. Для стабилизации выходных мощностей обоих лазеров, управлять контуром управления можно также с помощью главного детектора, который обнаруживает свет, отраженный на чувствительной поверхности. С этой целью главный фотодетектор следует синхронно стробировать с помощью схемы лазерной модуляции. Например, четные импульсы могли бы обеспечить измерение отражения красного света, а нечетные импульсы могли бы обеспечить измерение отражения синего света. В альтернативном варианте, можно использовать два дискретных детектора в комбинации с двумя цветными светофильтрами.
Сигнал, содержащий информацию о частицах или зернах, присутствующих на чувствительной поверхности, теперь определяется как сигнал разности между отражением красного света и отражением синего света. Чтобы избавиться от всех сдвигов до начала фактического измерения, второй контур управления, управляющий выходной мощностью лазера, излучающего в синей области спектра, использует этот сигнал разности в качестве своего управляющего сигнала. Соответственно, управление интенсивностью лазера, излучающего в синей области спектра, осуществляют так, что все сдвиги автоматически уменьшаются до нуля. Как только текучая среда-образец вводится в объем образца и начинается фактическое измерение, второй контур управления разрывается, а его самый последний стробированный управляющий сигнал сохраняется и используется в качестве статического управления для источника тока лазера, излучающего в синей области спектра. Как только частицы начинают проходить сквозь затухающую волну, сигнал разности между отражениями красного и синего света отклонится от нуля, поскольку лазер, излучающий в красной области спектра, продемонстрирует более интенсивное рассеяние по сравнению с лазером, излучающим в синей области спектра. В этом случае можно замерить базис реального нулевого сигнала.
На фиг.6 показан соответствующий контур управления для этого варианта осуществления. На фиг.6а изображен типичный выходной сигнал детектора для этого варианта осуществления. В начале измерения имеет место этап калибровки, описанный выше, и длится он до тех пор, пока. не будет минимизирован сигнал. Сразу же после установления базиса этого нулевого сигнала оказывается возможным принудительное увлечение частиц к чувствительной поверхности, приводящее к увеличению реального или прямого сигнала.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, модуляция длины затухания затухающего поля достигается путем модуляции угла падения луча освещающего света относительно нормали чувствительной поверхности. Вообще говоря, больший угол ввода относительно нормали чувствительной поверхности приведет к меньшей длине затухания затухающего поля. Соответственно, изменение угла падения и демодуляция сигнала, отраженного на чувствительной поверхности, также приведут к получению «прямого» сигнала, который зависит лишь от количества частиц вблизи чувствительной поверхности.
Конечно, необходимо удостовериться в том, что используемый угол падения всегда удовлетворяет условию полного внутреннего отражения.
Изменение угла падения может быть достигнуто, например, путем перемещения источника света и детектора точно в противофазе для гарантии того, что отраженный свет всегда будет сфокусирован на детекторе.
Хотя изобретение изображено на чертежах и подробно описано в вышеизложенном описании, такие изображение и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничительными; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники поймут, что в раскрытые варианты осуществления можно внести другие изменения, и смогут воплотить их при практической реализации заявляемого изобретения на основании изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий(ая)» не исключает другие элементы или этапы, а признак единственного числа не исключает множество. Один-единственный процессор или блок может выполнять функции нескольких конструктивных элементов, упоминаемых в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения упоминаются определенные меры, не означает, что нельзя с выгодой использовать комбинацию этих мер. Любые символы обозначений в формуле изобретения не следует считать ограничивающими объем притязаний.
Claims (6)
1. Система с нарушенным полным внутренним отражением, содержащая первый источник света, излучающий свет первой длины волны, второй источник света, излучающий свет второй длины волны, отличающейся от первой длины волны, средство включения и выключения первого и второго источников света в противофазе, объем образца с примыкающей чувствительной поверхностью, при этом чувствительная поверхность освещается упомянутым первым источником света с соблюдением условия полного внутреннего отражения и генерированием затухающего поля с длиной затухания в пределах объема образца, детектор для обнаружения света, отраженного от чувствительной поверхности, средство изменения длины затухания затухающего поля путем модуляции первой длины волны первого источника света, средство корреляции обнаруженных сигналов с изменением длины затухания затухающего поля и средство демодуляции сигнала, обнаруженного детектором.
2. Система по п.1, дополнительно содержащая оптическое средство, обеспечивающее освещение чувствительной поверхности первым и вторым источниками света.
3. Система по п.1, дополнительно содержащая средство управления интенсивностями лучей света первого и второго источников света относительно друг друга.
4. Система по п.1, в которой средство изменения длины затухания выполнено с возможностью изменения угла между чувствительной поверхностью и лучами света первого источника света.
5. Способ обнаружения сигнала биодатчика, основанного на эффекте нарушенного полного внутреннего отражения, включающий в себя этапы, на которых:
а) освещают чувствительную поверхность, примыкающую к объему образца, попеременно в противофазе светом первой длины волны и светом второй длины волны, отличающейся от первой длины волны, при этом выполняется условие полного внутреннего отражения, а в пределах объема образца генерируется затухающее поле с длиной затухания,
б) обнаруживают свет, отраженный от чувствительной поверхности,
в) изменяют длину затухания затухающего поля путем изменения первой длины волны во время этапов а) и б),
г) коррелируют обнаруженный сигнал с изменением длины затухания затухающего поля и
д) демодулируют обнаруженный сигнал.
а) освещают чувствительную поверхность, примыкающую к объему образца, попеременно в противофазе светом первой длины волны и светом второй длины волны, отличающейся от первой длины волны, при этом выполняется условие полного внутреннего отражения, а в пределах объема образца генерируется затухающее поле с длиной затухания,
б) обнаруживают свет, отраженный от чувствительной поверхности,
в) изменяют длину затухания затухающего поля путем изменения первой длины волны во время этапов а) и б),
г) коррелируют обнаруженный сигнал с изменением длины затухания затухающего поля и
д) демодулируют обнаруженный сигнал.
6. Способ по п.5, в котором изменяют длину затухания затухающего поля путем изменения угла входа освещения.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP08100068 | 2008-01-03 | ||
| EP08100068.9 | 2008-01-03 | ||
| PCT/IB2008/055406 WO2009083879A1 (en) | 2008-01-03 | 2008-12-18 | Evanescent field modulation in a biosensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010132366A RU2010132366A (ru) | 2012-02-10 |
| RU2492450C2 true RU2492450C2 (ru) | 2013-09-10 |
Family
ID=40497622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010132366/28A RU2492450C2 (ru) | 2008-01-03 | 2008-12-18 | Система биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (нпво) и способ обнаружения сигнала датчика, основанного на нпво |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8390817B2 (ru) |
| EP (1) | EP2240762A1 (ru) |
| JP (1) | JP5878690B2 (ru) |
| CN (1) | CN101910825B (ru) |
| RU (1) | RU2492450C2 (ru) |
| WO (1) | WO2009083879A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9772272B2 (en) * | 2009-09-28 | 2017-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Substance determining apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185640A (en) * | 1991-09-13 | 1993-02-09 | Genral Analysis Corporation | Multifaceted probes for optical analysis |
| RU2021590C1 (ru) * | 1993-03-31 | 1994-10-15 | Петр Иванович Никитин | Способ измерения параметров внешнего воздействия на среду или объект и устройство для его осуществления |
| US5953115A (en) * | 1997-10-28 | 1999-09-14 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for imaging surface topography of a wafer |
| JP2001264235A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Ohm Denki Kk | 微粒子カウンタ、微粒子カウント方法および微粒子カウントプログラムを記録した媒体 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2164670A1 (de) * | 1971-12-24 | 1973-06-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur kontinuierlichen messung organischer substanzen in wasser und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| US3902807A (en) * | 1973-10-25 | 1975-09-02 | Du Pont | Method for operating an attenuated total reflection infrared system |
| US4846183A (en) * | 1987-12-02 | 1989-07-11 | The Boc Group, Inc. | Blood parameter monitoring apparatus and methods |
| US5018865A (en) * | 1988-10-21 | 1991-05-28 | Ferrell Thomas L | Photon scanning tunneling microscopy |
| EP0536187B1 (en) * | 1990-06-06 | 1994-09-21 | Novo Nordisk A/S | Method and device for in vivo measuring blood sugar levels |
| US5291884A (en) * | 1991-02-07 | 1994-03-08 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Apparatus for measuring a blood parameter |
| JP3346004B2 (ja) * | 1993-07-05 | 2002-11-18 | 株式会社デンソー | 液中粒子濃度検出装置 |
| US5548393A (en) * | 1993-07-05 | 1996-08-20 | Nippondenso Co., Ltd. | Oil deterioration detection apparatus and apparatus for detecting particles in liquid |
| US5637458A (en) * | 1994-07-20 | 1997-06-10 | Sios, Inc. | Apparatus and method for the detection and assay of organic molecules |
| JPH08201278A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Shimadzu Corp | スペクトル測定装置 |
| US6159748A (en) * | 1995-03-13 | 2000-12-12 | Affinitech, Ltd | Evaluation of autoimmune diseases using a multiple parameter latex bead suspension and flow cytometry |
| US5939709A (en) * | 1997-06-19 | 1999-08-17 | Ghislain; Lucien P. | Scanning probe optical microscope using a solid immersion lens |
| CN1555242A (zh) * | 1998-10-13 | 2004-12-15 | ÷�°��յٿ�˹��˾ | 红外衰减全反射测量系统 |
| US6300638B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-10-09 | Calspan Srl Corporation | Modular probe for total internal reflection fluorescence spectroscopy |
| AU1342302A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-26 | Harvard College | Method and apparatus for gradient generation |
| US7123764B2 (en) * | 2000-11-08 | 2006-10-17 | Surface Logix Inc. | Image processing method for use in analyzing data of a chemotaxis or haptotaxis assay |
| JP2003035661A (ja) | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Konica Corp | 減衰全反射法による赤外吸収スペクトルの測定方法及び装置 |
-
2008
- 2008-12-18 JP JP2010541117A patent/JP5878690B2/ja active Active
- 2008-12-18 EP EP08866170A patent/EP2240762A1/en not_active Ceased
- 2008-12-18 RU RU2010132366/28A patent/RU2492450C2/ru active
- 2008-12-18 CN CN200880123841.4A patent/CN101910825B/zh active Active
- 2008-12-18 WO PCT/IB2008/055406 patent/WO2009083879A1/en active Application Filing
- 2008-12-18 US US12/810,867 patent/US8390817B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185640A (en) * | 1991-09-13 | 1993-02-09 | Genral Analysis Corporation | Multifaceted probes for optical analysis |
| RU2021590C1 (ru) * | 1993-03-31 | 1994-10-15 | Петр Иванович Никитин | Способ измерения параметров внешнего воздействия на среду или объект и устройство для его осуществления |
| US5953115A (en) * | 1997-10-28 | 1999-09-14 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for imaging surface topography of a wafer |
| JP2001264235A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Ohm Denki Kk | 微粒子カウンタ、微粒子カウント方法および微粒子カウントプログラムを記録した媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100290052A1 (en) | 2010-11-18 |
| EP2240762A1 (en) | 2010-10-20 |
| US8390817B2 (en) | 2013-03-05 |
| CN101910825B (zh) | 2014-04-23 |
| JP2011508887A (ja) | 2011-03-17 |
| CN101910825A (zh) | 2010-12-08 |
| WO2009083879A1 (en) | 2009-07-09 |
| RU2010132366A (ru) | 2012-02-10 |
| JP5878690B2 (ja) | 2016-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5577137A (en) | Optical chemical sensor and method using same employing a multiplicity of fluorophores contained in the free volume of a polymeric optical waveguide or in pores of a ceramic waveguide | |
| CN104949929B (zh) | 用于在吸收光谱法中修正入射光波动的方法和系统 | |
| JP3076604B2 (ja) | 表面プラズモン共鳴装置 | |
| JP4640797B2 (ja) | 生体分子相互作用測定装置及び測定方法 | |
| US20020003627A1 (en) | Doubly-differential interferometer and method for evanescent wave surface detection | |
| WO2000029820A3 (en) | Probe for evanescent excitation of fluorescence | |
| US20150041682A1 (en) | Systems and Methods for Monitoring Phenanthrene Equivalent Concentrations | |
| US8334522B2 (en) | Method for the quantitative determination of the concentration of fluorophores of a substance in a sample and apparatus for carrying out the same | |
| US9632031B2 (en) | System for in vitro detection and/or quantification by fluorometry | |
| JP2010518394A (ja) | 基板上に置かれた蛍光サンプルを分析するための装置および方法 | |
| US7705990B2 (en) | Optical sources for SPR applications | |
| JP2008256380A (ja) | 光計測装置及び光計測装置の調整方法 | |
| CN110927121A (zh) | 一种基于白光干涉光谱的相位型spr检测装置及方法 | |
| JP5241274B2 (ja) | 被検出物質の検出方法 | |
| Persson et al. | Approach to optical interference fringes reduction in diode laser absorption spectroscopy | |
| US20100141938A1 (en) | Method and apparatus for detection of analytes | |
| JP5487150B2 (ja) | 光学的測定方法および光学的測定装置 | |
| RU2492450C2 (ru) | Система биодатчика на основе нарушенного полного внутреннего отражения (нпво) и способ обнаружения сигнала датчика, основанного на нпво | |
| JP5371268B2 (ja) | ガス濃度計測方法および装置 | |
| CN111829971A (zh) | 一种减小宽光谱透过率测量误差的方法 | |
| JP2005127748A (ja) | 光熱変換測定装置及びその方法 | |
| JP7348933B2 (ja) | 光学測定装置及び光学測定方法 | |
| JP6414407B2 (ja) | ラマン分光装置、および電子機器 | |
| RU132548U1 (ru) | Фотометр пламенный | |
| JP3783131B2 (ja) | 全反射減衰を利用したセンサー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210723 |