SE527896C2 - Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning - Google Patents

Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning

Info

Publication number
SE527896C2
SE527896C2 SE0301470A SE0301470A SE527896C2 SE 527896 C2 SE527896 C2 SE 527896C2 SE 0301470 A SE0301470 A SE 0301470A SE 0301470 A SE0301470 A SE 0301470A SE 527896 C2 SE527896 C2 SE 527896C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
support plate
grooves
microarray
polymeric
focal length
Prior art date
Application number
SE0301470A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0301470L (sv
SE0301470D0 (sv
Inventor
Tomas Lindstroem
Ove Oehman
Original Assignee
Aamic Ab
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 Aamic Ab filed Critical Aamic Ab
Priority to SE0301470A priority Critical patent/SE527896C2/sv
Publication of SE0301470D0 publication Critical patent/SE0301470D0/sv
Priority to AU2004241519A priority patent/AU2004241519B2/en
Priority to US10/556,961 priority patent/US8000001B2/en
Priority to BRPI0410782A priority patent/BRPI0410782B1/pt
Priority to EP04733713A priority patent/EP1625396A1/en
Priority to CNB2004800135554A priority patent/CN100449314C/zh
Priority to JP2006532195A priority patent/JP2007500358A/ja
Priority to PCT/SE2004/000761 priority patent/WO2004104585A1/en
Publication of SE0301470L publication Critical patent/SE0301470L/sv
Publication of SE527896C2 publication Critical patent/SE527896C2/sv
Priority to US13/179,143 priority patent/US20110306519A1/en
Priority to JP2011197011A priority patent/JP2011242411A/ja

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/648Specially adapted constructive features of fluorimeters using evanescent coupling or surface plasmon coupling for the excitation of fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277Apparatus
    • B01J2219/00497Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527Sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277Apparatus
    • B01J2219/0054Means for coding or tagging the apparatus or the reagents
    • B01J2219/00572Chemical means
    • B01J2219/00576Chemical means fluorophore
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/0061The surface being organic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00632Introduction of reactive groups to the surface
    • B01J2219/00637Introduction of reactive groups to the surface by coating it with another layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659Two-dimensional arrays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00702Processes involving means for analysing and characterising the products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0636Integrated biosensor, microarrays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/06Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654Lenses; Optical fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5088Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above confining liquids at a location by surface tension, e.g. virtual wells on plates, wires

Description

2 hybridisera med probmolekylerna i fläckarna. test belyses mikroarraystödplattan med en exciterande ljuskälla och positionen och intensiteten av det emitterade fluorescerande ljuset detekteras. Färgen pä den använda fluoroforen fungerar som en markör som indikerar att en reaktion har ägt rum mellan màlmolekyler i provet och probmolekyler i fläckarna. De optiska organen för belysning av stödplattan och detektering av ljuset som emitteras från stödplattan kan inkludera en mikroarrayscan- ner eller en mikroarray-bildkamera (eng. imager).
En scanner kan innefatta en smalbandig exciterande ljuskälla, exempelvis en laser, och exempelvis en fotomultiplikator (eng.
PMT, Photo Multiplier Tube) för detektering av emitterat ljus.
En bildkamera innefattar en bredbandig exciterande ljuskälla, exempelvis en xenonlampa, vàglängdsfilter för att åstadkomma monokromatiskt ljus och en detektor för emitterat ljus, exempelvis en CCD-kamera (Charged-Coupled Device).
I mikroarrayteknik finns det flera fördelar med att använda po- lymeriska objektglas vid tillverkning av mikroarraystödplattor istället för objektglas av glas. En av fördelarna är att polyme- riska objektglas har en högre ytsilanolgruppsdensitet än objekt- glas av glas, vilket ökar antalet reaktionsgrupper som deltar i objektglasets provbindningsprocess, vilket resulterar i att bindningsplatserna har en större yttäckning. Dessutom uppvisar polymerer ett flertal egenskaper och är enklare att modifiera för att därigenom àstadkomma en högre bindningskapacitet. Den icke-specifika bindningen är också vanligtvis lägre pä polymeriska objektglas än pà objektglas av glas. Dessutom är en högre immobiliseringsgrad möjlig pä polymeriska objektglas, även utan UV-tvärbindningar eller blockering och kräver ingen förhybridisering.
En nackdel med användning av polymeriska objektglas är dock att en högre backgrundssignal uppträder beroende pà autofluorescens jämfört med användning av objektglas av glas. 10 15 20 25 30 35 Förut känd teknik inom området mikroarraystödplattor framgår ex- empelvis av WO Ol/94032, som beskriver ytförstoring av en stöd- platta genom att förse den med pyramidiska eller koniska för- djupningar, àstadkommande en ökad tillgänglig yta för provet.
Som konsekvens av detta kan ett ökat antal bindningsplatser åstadkommas, vilket ökar signal/brusförhållandet.
Genom ytförstorande mönster erhålls enkelt en ökning av den tillgängliga ytan med två eller tre gånger i jämförelse med plana stödplattor.
Eftersom det finns ett behov av ytterligare förbättringar av mikroarray-baserade optiska tester (assayer) är ett syfte med denna uppfinning av åstadkomma en förbättrad polymerisk mikoarraystödplatta för att ge optiska tester en ytterligare förbättrad prestanda jämfört med förut känd teknik, exempelvis med avseende på signal/brusförhàllandet.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ovannämnda syfte ästadkoms genom en polymerisk mikroarray- stödplatta för ett optiskt testarrangemang, såväl som genom det optiska testarrangemanget innefattande en polymerisk mikro- arraystödplatta och genom förfarandet att bilda mikrostruk- tursegenskaper på en polymerisk mikroarraystödplatta för ett op- tiskt testarrangemang, enligt de bifogade patentkraven, vilka härmed införlivas i sin helhet.
Den polymeriska mikroarraystödplattan för ett optiskt test- arrangemang innefattar optiska organ för detektering av ljus emitterat från mikroarraystödplattan. Stödplattan är försedd med mikrostruktursegenskaper innefattande ett ytförstorande mönster, och mönstret innefattar skåror som har ett utvalt djup (d), så att summan av nämnda utvalda djup (d) och variationerna av stöd- plattans tjocklek (th) huvudsakligen överensstämmer med fokallängden för nämnda optiska organ. 10 15 20 25 30 (fl 'D \l CO \C> ON Skàrorna kan ha en utvald snedställningsvinkel (d) i förhållande till stödplattsytan, snedställningsvinkeln (d) utvald för att ge stödplattsytan en önskad reflektivitet.
Skárorna kan ha raka eller rundade kanter, och kan ha åstadkom- mits i mer än en riktning pà stödplattsytan.
Avståndet mellan de enskilda skârorna kan vara konstant eller variera över stödplattsytan.
Stödplattans mikrostrukturegenskaper kan dessutom innefatta ett extra skikt utvalt för att ge stödplattan en önskad transparens eller reflektivitet. Det extra skiktet kan vara av ett metal- liskt, ett halvledande eller av ett dielektriskt material, och kan vara beläget ovanpå substratet eller i substratets botten.
Stödplattans mikrostruktursegenskaper kan dessutom innefatta en dielektrisk spegel belägen ovanpå substratet eller i substratets botten.
Stödplattans mikrostruktursegenskaper kan dessutom innefatta ett diffraktivt gitter överlagrat pà åtminstone en del av stödplat- tans ytförstorande mönster.
Stödplattans mikrostruktursegenskaper kan dessutom innefatta ljusabsorberande pigment.
I förfarandet för bildande av mikrostruktursegenskaper, innefat- tande skàror, i en polymerisk mikroarraystödplatta för ett op- tiskt testarrangemang, har skàrorna ett djup (d) och en sned- ställningsvnkel (d) och stödplattan har en tjocklek (th). Det optiska testarrangemanget innefattar optiska organ med en viss fokallängd. Skàrornas djup väljes så att skàrdjupet (d) och 10 15 20 25 30 35 Cr: 3 -l OO \C> cyr .§.§§u¿.§¿_¿ 5 O II II variationerna i stödplattans tjocklek (th) huvudsakligen överensstämmer med det optiska organets fokallängd.
Skàrornas snedställningsvinkel (a) i förhållande till stöd- plattsytan kan väljas för att ge stödplattsytan en önskad reflektivitet.
Andra särdrag och ytterligare fördelar med uppfinningen kommer att framgå av följande beskrivning och av de icke-begränsande exemplen, såväl som av de bifogade patentkraven.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Denna uppfinning kommer nu att beskrivas mer detaljerat och med hänvisning till exemplen och till ritningarna, av vilka: Figur 1 illustrerar ett objektglas som bildar en mikroarray- stödplatta innefattande V-formade skåror med utvalt djup och snedställningsvinkel i förhållande till stödplattsytan, och figur 2 illustrerar ett scannande optiskt testarrangemang inne- fattande en mikroarraystödplatta.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Termerna och uttrycken som används i beskrivningen och i patent- kraven är avsedda att ha den betydelse som vanligtvis används av fackmannen.
I enlighet med denna uppfinning àstadkoms förbättrad prestanda med en polymerisk mikroarraystödplatta i optiska tester genom att utvalda mikrostruktursegenskaper införlivas i den polyme- riska mikroarraystödplattan.
Uppfinningskonceptet är att förbättra prestandan, exempelvis öka signal/brusförhàllandet, med en mikroarraystödplatta i ett op- tiskt testarrangemang som innefattar optiska organ, genom styr- 10 15 20 25 30 35 5'“7 896 vara: :°a: :axx :u“w I-Jäf: ii ::.:..i šüfiââ * : z z la. .Il z oro. 00 'øø- .uø. 6 ning av amplitudförändringar (dvs. intensiteten) och/eller frekvensen (våglängden) av absorberat, reflekterat eller trans- mitterat ljus. Detta àstadkoms genom att mikroarraystödplattan förses med mikrostruktursegenskaper innefattande skåror som har ett djup anpassat till fokallängden av de optiska organen i testarrangemanget, såväl som till variationerna av stödplattans tjocklek.
Denna uppfinning kan tillämpas exempelvis i fluorescens- eller fosforescensbindningstester, och den polymeriska mikroarray- stödplattans utvalda mikrostruktursegenskaper har förmåga att påverka testprestandan på olika sätt. Mikroarraystödplattan innefattar ett substrat försett med en kemiskt modifierad ytbeläggning, och substratet är tillverkat av ett polymeriskt objektglas. Stödplattstjockleken varierar över stödplattsytan, och tjockleksvariationen är vanligtvis mindre än 15-20 mikrometer, beroende pä objektglaskvalitén. Mikrostruktur- egenskaperna enligt uppfinningen ökar exciteringskapaciteten jämfört med plana stödplattor beroende pà en ökning av antalet fotoner i ytbeläggningen där de fluorescenta eller fosforescenta markörerna är belägna. När markörerna är fluorescenta ökar stödplattans emitteringskapacitet beroende pà en ökning av antalet fotoner som emitteras från den fluorescenta färgen och som när det optiska detekteringssystemet, och en brusreducering àstadkoms genom att oönskad bakgrundsfluorescens undviks genom reducering av fotonantalet som när in i och ut ur stödplatts- substratet.
Således tjänar denna uppfinning till att öka signal/brusför- hällandet i optiska tester genom användning av utvalda mikrostruktursegenskaper innefattande ytförstorande mönster som àstadkoms i den polymeriska mikroarraystödplattan, mikro- strukturegenskaperna utvalda och anpassade för att åstadkomma en önskad effekt pà testarrangemangets optiska egenskaper, vars optiska egenskaper kan beskrivas i termer av geometrisk optik och/eller fysikalisk optik. Geometrisk optik behandlar ljusfort- 10 15 20 25 30 35 LH '> *J æ: \Cr ON plantningen som ett stràlfenomenï medan fysikalisk optik, à andra sidan, använder de elektromagnetiska vàgornas vàgnatur. I geometrisk optik går ljusvägen längs stràlar, medan diffraktionsfenomen och interferensfenomen är närvarande i fysi- kalisk optik. I geometrisk optik är ljusvàglängden betydligt kortare än storleken pà ytans mikrostruktursegenskaper, medan ljusvàglängden i fysikalisk optik överensstämmer med storleken pá ytans mikrostruktursegenskaper.
I denna uppfinning innefattar de optiska organen företrädesvis en mikroarray-scanner, som kan inkludera konfokal optik som en- dast tar emot ljus emitterat inom den objektiva linsens fokallängd, exempelvis genom blockering av oönskat ljus med hjälp av en fokuseringsöppning (eng. pinhole), vilket därigenom reducerar det detekterade bruset.
Figur 2 avser att illustrera en utföringsform av ett scannande fluorescenstestarrangemang 2, innefattande en mikroarray- stödplatta 1 och optiska organ 3, 4, 6. De optiska organen innefattar en laser 3 för att rikta exciterande ljus mot mikroarraystödplattan, en fotomultiplikator (PMT) 4 för detekte- ring av ljus emitterat från mikroarraystödplattans bindnings- platser och en fokuseringsöppning 6 för brusreducering.
Den uppfunna mikroarraystödplattans mikrostruktursegenskaper in- nefattar skåror som har ett utvalt djup i förhållande till de optiska organens fokallängd och till stödplattans tjock- leksvariation. Skàrorna kan ha raka eller rundade kanter, och kan exempelvis vara V-formade, sinusformade, triangulär-, trapets- eller binärformade. Skàrorna kan också vara struktu- rerade i mer än en riktning på stödplattan. Exempelvis kan pyramidformade skåror bildas av två intilliggande, V-formade skåror, strukturerade med 90° vinkel mellan nämnda skärors riktningar. 10 15 20 25 30 35 (TI -) <1 \C> ON ooo oo» o . q o o o o oooo o oo o o o o o o o I o o o u v o o o o oo ao o o o o o o ooo o v o o o o 8 Avstàndet mellan de enskilda skårorna kan vara konstant eller kan varieras över stödplattsytan. Skàrstorleken är betydligt större än våglängden på det exciterande ljuset, och en skàra kan i typfallet ha ett djup pà mellan 5 och 10 mikrometer, och kan ha en snedställningsvinkel pà exempelvis 55°, beroende pà de op- tiska organen och på stödplattans önskade geometriska optiska egenskaper.
Figur 1 illustrerar en sidovy av en utföringsform av den upp- funna mikroarraystödplatta 1 med en tjocklek th. Mikro- arraystödplattan är försedd med mikrostruktursegenskaper innefattande ett ytförstorande mönster 5, mönstret innefattande V-skåror som har ett utvalt djup, d, och en snedställningsvnkel, d, i förhållande till stödplattsytan. Stödplattsytan kan ha en area pà exempelvis 25 mm x 75 mm, och objektglasplanheten medför vissa variationer i tjockleken över stödplattans yta, nämnda va- riationer vanligtvis mindre än 15-20 mikrometer.
Mikroarraystödplattan kan tillverkas med olika metoder, och fö- reträdesvis genom polymer-replikering av en master-struktur ex- empelvis genom injektionsformning, gjutning eller prágling. Mas- terstrukturen av skaran görs vanligtvis av kisel eller glas, ex- empelvis genom kemisk vàt- eller torretsning, genom fotoresist- litografi eller genom mekanisk linjering (exempelvis genom slip- ning eller svarvning).
I enlighet med en första utföringsform av uppfinningen innefat- tar stödplattans mikrostruktursegenskaper ett ytförstorande mönster, exempelvis V-formade skàror, skárdjupet anpassat till fokallängden av testarrangemangets optiska organ, sá att summan av skärornas utvalda djup, d, och tjockleksvariationen av stödplattan huvudsakligen överensstämmer med fokallängden.
Enligt ett utföringsexempel är skårorna pyramidformade och skà- rornas masterstruktur anisotropiskt etsad i (100) kisel, vilket resulterar i en snedställningsvinkel på 55°. Om de optiska orga- nens fokallängd är 20-30 mikrometer och stödplatts-objektglas- 10 15 20 25 30 35 kvalitén begränsar variationerna i stödplattstjockleken ti 15 mikrometer väljes skàrdjupet till 5-10 mikrometer i detta utföringsexempel. Därigenom ligger summan av skàrdjupet och tjockleksvariationen över stödplatts-objektglasytan gott och väl inom fokallängden, huvudsakligen överensstämmande med nämna fokallängd. Som resultat ökar signalen genom förstoringen av arean av stödplattsytan som orsakas av skàrorna, vilket resulterar i fler bindningsplatser och som konsekvens av detta en högre fluorescenssignal. Pä samma gång sänks brussignalen beroende pà det faktum att volymen av autofluorescent material reduceras inom fokallängden. Skàrstrukturen resulterar också i ett ökat hydrofobiskt uppträdande, eftersom vätningsvinkeln är större för en strukturerad polymer än för en plan polymer, vilket underlättar tryckning av mikroarrayer med hög fläckdensitet pá stödplattan.
Skàrornas snedställningsvinkel i en stödplatta kommer att pà- verka ingàngsvinkeln pà ljuset som faller in mot stödplattan och ändra stödplattans ytreflektion beroende pà Brewster-egenskaper.
Ytreflektionen kan därför styras genom val av en lämplig sned- ställningsvinkel för skáran, med hänsyn till stödplattsmateria- lets brytningsindex. Exempelvis reflekteras ungefär 4 % av cir- kulàrpolariserat ljus som faller in mot en plan polymerisk yta om polymeren har ett brytningsindex pà 1.5, och ungefär 17 % reflekteras om ingàngsvinkeln på det infallande ljuset är 70 grader, dvs. reflektiviteten fyrdubblas. Den ökade ytreflektivi- teten kombinerat med skàrorna kommer att underlätta för det in- fallande ljuset att reflekteras åtminstone tvâ gånger mot ytan och som en konsekvens av detta exciteras fluoroforer pà två olika ställen.
Genom att välja en lämplig snedställningsvinkel för skårorna med hänsyn till de optiska konstanterna för både substratet och yt- beläggningsmaterialet kan riktningen av det spegelreflekterade ljuset från ytan ändras för att säkerställa att riktningen för det emitterade ljusets optiska väg inte följer det exciterande 10 15 20 25 30 35 01 hå *J OG \0 0\ rule oømfi ul o 0 _ U__! u; n 001000 I I 001000 0 1 I 00 00 Inca Û O »mac imon 0 0 I n Q s O 10 ' ljusets optiska väg. Detta år fördelaktigt eftersom exciterings- energin är betydligt större än emitteringsenergin och detekto- rerna i mikroarrayscannern således kan mättas om de optiska vä- garna överensstämmer med varandra.
I enlighet med en andra utföringsform av uppfinningen kan man öka stödplattsprestandan ytterligare genom att åstadkomma ett reflekterande skikt gjort av ett metalliskt, halvledande eller dielektriskt material. För synligt ljus är ett skikt av silver, platina, palladium eller guld fördelaktigt. Skikttjockleken an- passas företrädesvis till stödplattans önskade transparens, och skiktet kan vara beläget på stödplattssubstratets övre yta eller i stödplattans botten. Exempelvis transmitterar ett 20 nm tjockt guldskikt ca. 50% of det röda ljuset. En fördel med ett extra metallskikt är att ytkemin år enklare att utföra pà ett metall- skikt än på en polymer yta. En ytterligare fördel är möjligheten att utnyttja skiktets semi-transmitterande egenskaper, dvs. ge- nom att använda den absorption av vissa våglängdsband som sker i metaller, halvledare och i dielektrikum för att få siktet att transmittera vissa våglängder och reflektera andra våglängder.
I enlighet med en tredje utföringsform av uppfinningen är stöd- plattan försedd med en dielektrisk spegel innefattande en inter- ferensskiktsstruktur bestående av flera skikt. Skikten kan vara en kvarts våglängd tjocka, innefattande alternerande oxider, ex- empelvis kiseldioxid eller titandioxid, med förhàllandvis lågt respektive högt brytningsindex. Den dielektriska spegeln kan vara belägen pà stödplattssubstratets övre yta eller på stöd- plattans botten. Genom interferensskiktsstrukturen kan reflekti- viteten styras i vissa våglängdsband, vilket åstadkommer en våglängdsfiltrering. Genom en ökad ytreflektivitet reduceras bruset som beror på bakgrundsfluorescensen, eftersom mindre ljus transmitteras in i stödplattssubstratet och exciterar auto- fluorescens i detta. 10 15 20 25 30 35 11 I enlighet med en fjärde utföringsform av denna uppfinni_, ar stödplattan försedd med ett diffraktivt skikt överlagrat pà skä- rorna. Höjden av de diffraktiva gitterskårorna och avståndet mellan individuella skåror i gitterstrukturen är lika med ana- lysljusvåglängden, dvs. flera hundra nanometer. Genom det diff- raktiva gittret àstadkoms en ytterligare ökad ytförstoring, så- väl som en möjlighet att reflektera/transmittera utvalda våg- längder i bestämda riktningar. Det diffraktiva gittret kan också innefatta en anti-reflekterande struktur anpassad att reducera ytreflektionen av det infallande, exciterande ljuset eller en reflektionsförstärkande struktur anpassad att öka ytreflektio- nen. Det diffraktiva gittret kan bildas exempelvis genom elektronstrålelitografi, och gittrets skårstruktur kan exempelvis vara sinusformad, triangulär, trapetsformad eller binärformad. Gitterskàrorna kan ha raka eller runda kanter och avståndet mellan individuella gitterskåror kan vara konstant eller varieras i gittret.
I enlighet med en femte utföringsform av uppfinningen är stöd- plattssubstratsabsorptionen anpassad till de exciterande och/eller emitterade våglängderna från den exciterande ljuskäl- lan i syfte att göra materialet “optiskt svart”. Ett sätt att åstadkomma detta är att färga in polymerer med små ljusabsorbe- rande pigment, så att substratet bli fullständigt svart, dvs högabsorberande, för den aktuella våglängden.
I enlighet med en sjätte utföringsform av uppfinningen utformas stödplattan för att antingen transmittera eller absorbera det exciterande ljusets våglängd och att absorbera våglängden fràn de använda fluoroforerna. Därigenom kan autofluoresensen hindras från att emitteras från stödplattan och bidra till bruset.
Uppfinningen är inte begränsad till de utföringsformer som beskriv i figurerna, utan kan varieras fritt inom patentkravens skyddsomfàng.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 CT! ßq “\1 CI) \C) CT\ o o n o o nu canon u han o PATENTKRAV l. Polymerisk mikroarraystödplatta (1) för ett optiskt testarrangemang (2), nämnda arrangemang innefattande optiska organ med en viss fokallängd för detektering av ljus emitterat från stödplattan (1), stödplattans tjocklek (th) varierande över dess yta med ett visst tjockleks- variationsvärde, stödplattan (1) försedd med utvalda mikrostruktursegenskaper innefattande ett ytförstorande mönster (5), kännetecknad av att nämnda ytförstorande mönster (5) innefattar skåror som har ett utvalt djup (d) anpassat till de optiska organens fokallängd och till stödplattans tjockleksvariationsvärde så att summan av nämnda utvalda djup (d) och nämnda tjockleksvariationsvärde huvudsakligen överensstämmer med nämnda fokallângd. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt patentkravet 1, kännetecknad av att skàrorna har en utvald sned- ställningsvinkel (a) i förhållande till stödplattsytan, nämnda utvalda snedställningsvinkel (a) anpassad till brytningsindex för materialet i stödplattan för att ge stödplattsytan en önskad reflektivitet. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att åtminstone nägra av skàrorna har raka kanter. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att åtminstone nägra av skàrorna är rundade. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknad av att stödplattsytan är försedd med skåror i mer än en riktning. 10 15 20 25 30 35 10. ll. 12. 13. 13 Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknad av att avståndet mellan de enskilda skårorna är konstant över stödplattans yta. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknad av att avståndet mellan de enskilda skårorna varierar över stödplattans yta. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-7, kännetecknad av att stödplattans mikrostruktursegenskaper dessutom innefattar ett extra skikt. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt patentkravet 8, kännetecknad av att det extra skiktets tjocklek är valt för att ge stödplattan en önskad transparens. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt patentkravet 8, kânnetecknad av att det extra skiktets tjocklek är valt för att ge stödplattan en önskad reflektivitet. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-10, kännetecknad av att stödplattans mikrostruktursegenskaper dessutom innefattar en dielektrisk spegel. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-11, kännetecknad av att stödplattans mikrostruktursegenskaper dessutom innefattar ett diffraktivt gitter överlagrat på åtminstone en del av stödplattans ytförstorande mönster. Polymerisk mikroarraystödplatta enligt något av patentkraven 1-11, kännetecknad av att nämnda stödplatta är försedd med ljusabsorberande pigment. 10 15 20 25 30 35 14. 15 16. U1 53 \J OD %3 O\ 14 Optiskt testarrangemang (2) innefattande en polymerisk mikroarraystödplatta (1) och optiska organ med en viss fokallängd för detektering av ljus emitterat från nämnda mikroarraystödplatta (1), stödplattans tjocklek (th) varierande över dess yta med ett visst tjockleks- variationsvärde, stödplattan (1) försedd med mikro- strukturegenskaper innefattande ett ytförstorande mönster (5), kännetecknad av att nämnda ytförstorande mönster (5) innefattar skàror som har ett utvalt djup (d) som är anpassat till de optiska organens fokallängd och till stödplattans tjockleksvariationsvärde så att summan av nämnda utvalda djup (d) och nämnda tjockleksvariationsvärde huvudsakligen överensstämmer med nämnda fokallängd. .Optiskt testarrangemang (2) innefattande en polymerisk mikroarraystödplatta enligt patentkravet 14, kännetecknad av att skàrorna har en utvald snedställningsvinkel (d) i förhållande till stödplattsytan, nämnda utvalda sned- ställningsvinkel (a) anpassad till brytningsindex för materialet i stödplattan för att ge stödplattsytan en önskad reflektivitet. Förfarande för att bilda mikrostruktursegenskaper innefattande skåror i en polymerisk mikroarraystödplatta (1) i ett optiskt testarrangemang (2) innefattande optiska organ med en viss fokallàngd för detektering av ljus emitterat från nämnda stödplatta, stödplattans tjocklek (th) varierande över dess yta med ett visst tjockleks- variationsvärde, kännetecknat av anpassning av djupet (d) av nämnda skåror till nämnda fokallängd och till nämnda tjockleksvariationsvärde så att summan av det utvalda djupet och av tjockleksvariationsvärdet huvudsakligen överensstämmer med de optiska organens fokallängd. 10 |_4 ~J 5 2 7 8 9 6 ïïïëš EIEE. (E53 ïï"ï ' I II. I I I 15 E.. E .: 0-0.. g o: .'E. O zon. ut' . .OQ- .inc .:'....c....._...a.. _... :_ ..._ ..._ ___... " Fuiial. anus c 114.312 yqtcutkiaíêt 15 , kâïlnêtêCkïlåt ä? anpassning av skàrornas snedställningsvinkel (a) i förhållande till stödplattsytan till brytningsindex för materialet i stödplattan för att ge stödplattsytan en önskad reflektivitet.
SE0301470A 2003-05-20 2003-05-20 Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning SE527896C2 (sv)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0301470A SE527896C2 (sv) 2003-05-20 2003-05-20 Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning
PCT/SE2004/000761 WO2004104585A1 (en) 2003-05-20 2004-05-18 Polymeric microarray support, method of forming microfeatures and on optical assay arrangement
EP04733713A EP1625396A1 (en) 2003-05-20 2004-05-18 Polymeric microarray support, method of forming microfeatures and on optical assay arrangement
US10/556,961 US8000001B2 (en) 2003-05-20 2004-05-18 Method of forming polymeric microarray support
BRPI0410782A BRPI0410782B1 (pt) 2003-05-20 2004-05-18 suporte de micro arranjo polimérico, método de formação de micro características e uma disposição de ensaio ótico
AU2004241519A AU2004241519B2 (en) 2003-05-20 2004-05-18 Polymeric microarray support, method of forming microfeatures and on optical assay arrangement
CNB2004800135554A CN100449314C (zh) 2003-05-20 2004-05-18 聚合物微阵列支持体、形成微特征的方法及一种光学检定装置
JP2006532195A JP2007500358A (ja) 2003-05-20 2004-05-18 高分子のマイクロアレイ支持体、微細特徴の形成方法、及び、光学分析装置
US13/179,143 US20110306519A1 (en) 2003-05-20 2011-07-08 Method of forming polymeric microarray support
JP2011197011A JP2011242411A (ja) 2003-05-20 2011-09-09 マイクロアレイ支持体とプローブ分子との組み合わせおよびマイクロアレイ支持体形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0301470A SE527896C2 (sv) 2003-05-20 2003-05-20 Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0301470D0 SE0301470D0 (sv) 2003-05-20
SE0301470L SE0301470L (sv) 2004-11-21
SE527896C2 true SE527896C2 (sv) 2006-07-04

Family

ID=20291357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0301470A SE527896C2 (sv) 2003-05-20 2003-05-20 Optisk testanordning för biologiska prover, samt en microarray till anordningen och metoden för dess användning

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8000001B2 (sv)
EP (1) EP1625396A1 (sv)
JP (2) JP2007500358A (sv)
CN (1) CN100449314C (sv)
AU (1) AU2004241519B2 (sv)
BR (1) BRPI0410782B1 (sv)
SE (1) SE527896C2 (sv)
WO (1) WO2004104585A1 (sv)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7814456B2 (en) * 2004-11-22 2010-10-12 Tela Innovations, Inc. Method and system for topography-aware reticle enhancement
EP1849004A1 (en) 2005-01-17 2007-10-31 Gyros Patent Ab A versatile flow path
SE529254C2 (sv) * 2005-06-17 2007-06-12 Aamic Ab Optiskt testsystem
WO2007072418A2 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Increasing energy density in sub-wavelength wire-grids
US20130094019A1 (en) * 2010-06-02 2013-04-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sample carrier with light refracting structures
SG11201805665UA (en) * 2016-03-28 2018-10-30 Illumina Inc Multi-plane microarrays
GB201610426D0 (en) 2016-06-15 2016-07-27 Q-Linea Ab Sample holder for image based analysis of samples
KR102459968B1 (ko) * 2022-01-21 2022-10-27 주식회사 큐어팜텍 기능성 약물이 함유된 생분해성 수지 제조방법 및 이에 의해 제조된 생분해성 수지

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58102157A (ja) * 1981-12-15 1983-06-17 Olympus Optical Co Ltd 粒子凝集パタ−ン判定方法
US5354695A (en) * 1992-04-08 1994-10-11 Leedy Glenn J Membrane dielectric isolation IC fabrication
US5143854A (en) * 1989-06-07 1992-09-01 Affymax Technologies N.V. Large scale photolithographic solid phase synthesis of polypeptides and receptor binding screening thereof
US6143576A (en) 1992-05-21 2000-11-07 Biosite Diagnostics, Inc. Non-porous diagnostic devices for the controlled movement of reagents
US6905882B2 (en) 1992-05-21 2005-06-14 Biosite, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membranes
US6156270A (en) 1992-05-21 2000-12-05 Biosite Diagnostics, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membranes
US6767510B1 (en) 1992-05-21 2004-07-27 Biosite, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membranes
GB9314991D0 (en) * 1993-07-20 1993-09-01 Sandoz Ltd Mechanical device
JP3029524B2 (ja) 1993-10-06 2000-04-04 シャープ株式会社 回折格子の製造方法
US5575962A (en) * 1994-12-02 1996-11-19 Lucent Technologies Inc. Method for fabricating optical quality molds with precision microfeatures
WO1997005492A1 (fr) * 1995-07-31 1997-02-13 Precision System Science Co., Ltd Recipient
US6391265B1 (en) 1996-08-26 2002-05-21 Biosite Diagnostics, Inc. Devices incorporating filters for filtering fluid samples
US20020177144A1 (en) * 1997-12-30 2002-11-28 Jose Remacle Detection and/or quantification method of a target molecule by a binding with a capture molecule fixed on the surface of a disc
DE19919092A1 (de) * 1999-04-27 2000-11-02 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur optischen Auswertung eines Gegenstandsarrays
JP3859050B2 (ja) * 2000-01-17 2006-12-20 横河電機株式会社 バイオチップ読み取り装置
JP3551860B2 (ja) * 1999-10-05 2004-08-11 株式会社日立製作所 Dna検査方法及びdna検査装置
US7217573B1 (en) 1999-10-05 2007-05-15 Hitachi, Ltd. Method of inspecting a DNA chip
CN1263161A (zh) * 1999-12-29 2000-08-16 中国科学院上海冶金研究所 一种cDNA微阵列芯片、制作方法及其应用
JP2001208974A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Nikon Corp 共焦点型顕微鏡及び一括照明型顕微鏡
JP3886382B2 (ja) * 2000-02-16 2007-02-28 ウイスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション 顕微鏡的病原体の検出方法及び装置
JP2001238674A (ja) * 2000-02-29 2001-09-04 Nikon Corp Dnaアレイ、dnaアレイ読み取り装置、及びdnaアレイ製造装置
US20020012953A1 (en) * 2000-03-14 2002-01-31 Jauho Eva Irene Stenbaek Methods for separation and isolation of subpopulations of cells in biological samples
DE50114329D1 (de) * 2000-06-02 2008-10-30 Eppendorf Ag Für mikroarrays dienenden oberflächenfunktionalisierten trägern zur immobilisierung von biomolekülen
US7148058B2 (en) * 2000-06-05 2006-12-12 Chiron Corporation Protein microarrays on mirrored surfaces for performing proteomic analyses
US7202076B2 (en) * 2000-10-30 2007-04-10 Sru Biosystems, Inc. Label-free high-throughput optical technique for detecting biomolecular interactions
EP1373870B1 (de) 2001-03-28 2007-07-11 Clondiag Chip Technologies GmbH Vorrichtung zur referenzierung von fluoreszenzsignalen
US20040126767A1 (en) 2002-12-27 2004-07-01 Biosite Incorporated Method and system for disease detection using marker combinations
US20020187249A1 (en) * 2001-05-08 2002-12-12 Wilhelm Pluster Process for the production of surface-functionalized supports that serve as starting materials for microarrays used for immobilizing biomolecules
JP4834242B2 (ja) * 2001-05-30 2011-12-14 オリンパス株式会社 蛍光読み取り装置
US20030003457A1 (en) * 2001-06-26 2003-01-02 Valeri Golovlev Bio-polymer array system with detection sensitivity enhanced by radiation treatment
JP2003035710A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Dainippon Printing Co Ltd バイオセンサー用基板およびこれを用いたバイオセンサー
JP2003107086A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Olympus Optical Co Ltd フロスト面を有する基板を用いた核酸プローブアレイ

Also Published As

Publication number Publication date
US20110306519A1 (en) 2011-12-15
EP1625396A1 (en) 2006-02-15
AU2004241519A1 (en) 2004-12-02
AU2004241519B2 (en) 2009-05-07
CN100449314C (zh) 2009-01-07
WO2004104585A1 (en) 2004-12-02
BRPI0410782B1 (pt) 2016-03-01
JP2011242411A (ja) 2011-12-01
JP2007500358A (ja) 2007-01-11
US8000001B2 (en) 2011-08-16
CN1791798A (zh) 2006-06-21
BRPI0410782A (pt) 2006-06-20
SE0301470L (sv) 2004-11-21
US20070065935A1 (en) 2007-03-22
SE0301470D0 (sv) 2003-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1912740B1 (en) Optical assay system
TWI692633B (zh) 整合式分析裝置之陣列
JP5705432B2 (ja) 光学アッセイシステム
US8189204B2 (en) Surface wave enabled darkfield aperture
US8625195B2 (en) Objective-type dark-field illumination device for microfluidic channel
US20110306519A1 (en) Method of forming polymeric microarray support
US20090010589A1 (en) Optical sensor based on surface electromagnetic wave resonance in photonic band gap materials
US20110226972A1 (en) Reflective Focusing and Transmissive Projection Device
JP2002506972A (ja) 光を検出するための光学的構成
US7902619B2 (en) Portable optical detection chip and manufacturing method thereof
US11415514B2 (en) Biochip device
US8541760B2 (en) Method for calibrating a deflection unit in a TIRF microscope, TIRF microscope, and method for operating the same
AU2020366521B2 (en) Virtual fiducials
CN117642514A (zh) 具有缩小尺度单元阱的集成分析器件的阵列
JP2001074657A (ja) 光計測方法および装置
Grot et al. Integrated photonic structures for efficient, massively-parallel collection of directional single-molecule fluorescence

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed