TW201100776A - Waveguide with integrated lens - Google Patents

Description

201100776 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於用於樣品照明之波導。更明確言 之’本發明係關於緊鄰折射體積之平面波導。 本申請案主張2009年3月2曰申請且名為「具集成透鏡之 Ο

波導（WAVEGUIDE WITH INTEGRATED LENS)」的美國臨 時專利申請案第61/156,586號及2009年11月12日申請之美 國實用新型申請案第12/617,535號之優先權，該二案之揭 示内容以引用之方式併入本文中。 本發明係在美國商務部授予之合約7〇NanB7H7053下由 政府支援完成。政府對本發明具有特定權利。 【先前技術】 經螢光標記之探針提供一種判別生物樣品之含量特徵的 便利方法。藉由調節一螢光探針之結合化學，可達成用於 複雜分子（諸如RNA、DNA、蛋白質及細胞結構）偵測之高 專一性。由力螢光團通常吸收及再發射斯&克斯位移輻射 而不官螢光團是結合或未結合至—待制物質，因此必須 分離已結合螢光團與未結合螢光團。 從未結合f光團分離已結合螢光團之—常見方法依賴經 螢光標記物質之空間定位。例如，在—「夹心免疫檢驗」 中，化學處理-表面以將一待偵測物質結合至該表面。螢 光探針其後附接至已結合至該表㈣該物f。其後可利用 一洗滌步驟從系統移除未結合螢光團。 若可將激發光限制於該表面，則可進-步減少背景螢 146488.doc 201100776 光^全内反射螢光（TIRF)係減少背景榮光之一方法。大體 而言’當光自-介質傳播至另―介質時，卩面處將反射該 光之一部分。然而，若光傳播進入具較低光學折射率之一 ㈣1當光束人射於表面上之角度（相對於表面法線）大 於臨界角」日夺，將反射所有光。在較低折射率材料中， 光強度隨著離表面之距離而呈指數衰減。此指數衰減場 (稱為「消散場」）對可見光具有⑽奈米至丨微米數量級之 特性衰減長度。因此，消散場之光僅激發定位於於表面處 之螢光團。 在一簡化實施方案中，利用自表面反射一次之一雷射光 束執行TIRF。此係、已為人接受之TIRF顯微術及其他生物 感測技術之基礎。然而，藉由將雷射光束限制於一波導 内’可實現多次反射且可照亮較大區域^干波導幾何形 狀係可行，各自具有特定折衷。 早模平面波導（亦稱為薄膜波導或集成光學波導）將光限 制；：有小於傳播光之波長之薄尺寸的-小橫截面區域 中。早模波導之優點在於產生明顯較強之消散場。單模波 導之缺點在於為達成有效光耦合，單模波導通常需要具精 :對準容限之—棱鏡或光柵。另彳，單模平面波導製造昂 貴丄因為導引層通常為沈積於—基板上具有嚴格厚度容^ 2薄膜。相比之下’—多模平面波導比單模平面波導實 貝上更容易輕合-雷射光束且更易於建構。例如，一桿準 :毫米厚載玻片可用作一有效波導，可經由載玻片邊：將 耗合至該有效波導。另外，多模波導之尺寸係與當前塑 146488.doc 201100776 膠射出成型技術相容。 對於基於螢光之檢驗系統，期望摘測區域中有一均句 消散場。根據定義，對於—單模平面波導，消散場強度沿 .光傳播方向為均勻（忽略波導内部之散射損耗及吸收）。然 、 ^對於—可棄式臨床器件，成本、穩健性及使用容易性 係同樣重要。藉由調整一多模波導之輸入麵合，可最佳化 均勻性及場強度。 ❹雖然-多模波導中之每—個別模式沿傳播方向具有—均 勻強度，但是當耗合至—多模波導時可激發一模式分佈； 此模式分佈將於表面上相長干涉及相消干涉且導致一空間 i不同之場強度。當波導厚度遠大於光波長時，可忽略波 冑之模式結構’且料巾之強度可經處料自波導兩個表 •面全内反射且與相鄰反射相干涉之一習知繞射光束。 圖1繪示包括多模波導之既有輕合方案1〇5_115的若干實 例。使用-多模波導12〇之轉合方案1G5包括利用一柱面透 ❹鏡別而將平行於波導12〇傳播之一雷射光束125聚焦於波 導120之邊緣中。然而，對於以臨界角入射之一光束，一 ⑽光束之場強度係最大的，且對於具有與表面法線成— . 之一入射角的—光束（即’掠入射），-TIR光束之場強度 ' 為零。因此，在方案105之組態巾，平行於TIR表面之一入 射光束當利用柱面透鏡130耦合至波導120時將具有小消散 場強度。 藉由耦合方案110繪示耦合方案1〇5之一變動案。在方案 11〇中，由一柱面透鏡140聚焦之一雷射光束135係以一適 146488.doc 201100776 當角度入射於—波導145之邊緣上，使得光束135之中心光 線在波導内以接近於TIR臨界角照射在於表面上以使消散 場強度最大化。藉由選擇聚焦光學器件可實現場強度與均 勻性之間的折衷。若使用—近準直光束以藉由接近於 臨界角地操作而達成高場強度，則在表面強度變得充分均 勻之前必須使光束在波導内進行多次反射，因此需要一較 長波導'然而，若光束係高度聚焦，則表面強度以極少次 反射而正規化，但以臨界角之外之角度傳播之光線中含有 大量能量，且導致消散場強度沿波導長度而降低。 必須使一柱面透鏡（諸如透鏡130與14〇)分別相對於一波 導（諸如波導120與145)之輸入面精確對準，以使一雷射光 束聚焦於輸入面上。藉由耦合方案115繪示對此問題提出 的-解決方案。在輕合方案115中，例如，藉由將透鏡元 件結合至平面波導或藉由模製—單—光學組件而使一透鏡 150與-波導155合併為—單—光學組件。雖然此使得透鏡 15〇之焦點恰好遠離波導155之邊緣，仍必須將一雷射光束 160與波導155之透鏡15〇精細對準以將光束16〇耦合至波導 155。對於需要相對於光源重複放置一波導組件的應用， 非常期望使光耦合對失準相對不敏感。 【發明内容】 本發明之實施例容許將光耦合至一平面波導，該平面波 導提供用於樣品照明之一強消散場，同時消除或大幅減少 一使用者之疏忽失準。本發明之實施例進一步容許容易地 調譜波導内部之内傳播肖，提供消散場強度之簡單調整。 146488.doc 201100776 本發明之實施例亦提供用於執行檢驗之裝置，執行檢驗包 括以對一流體室之光學性質不敏感的方式將該室放置於一 平面波導上。 ' 在一所主張之實施例中’揭示一種用於照亮一樣品以供 . 分析之裝置。該裝置包含一光源、一平面波導及一折射體 積。3亥光源沿一傳播向量提供光。該平面波導係經定向使 得該傳播向量垂直於該平面波導之法線向量且往平行於該 0 平面波導之法線向量的一方向自該平面波導偏移。被定位 成緊鄰該平面波導之該折射體積使由該光源提供之光光學 I馬合至該平面波導。 另一所主張之實施例說明一種用於執行樣品分析之方 ' 法自一光源沿一傳播向量提供光。利用該光照亮被定位 成緊鄰一平面波導之一折射體積。該波導係經定向使得該 傳播向量垂直於該平面波導之法線向量且往平行於該平面 波導之法線向量的一方向自言亥平面〉皮導偏矛多。其後經由該 〇 折射體積使光耦合至該平面波導。 在另—所主張之實施例中，揭示一種用於執行生物檢驗 之裝置。該裝置包含一光源、一平面波導、一折射體積及 貞測器。該光源沿-傳播向量提供光。該平面波導具有 、’σ σ至其一面的複數個特定結合分子。該平面波導可進一 '、、° &至°亥平面波導之該面之兩個或兩個以上不同特 定結合分子的—陣列。另外，該平面波導之光軸被定向成 -平f於該傳播向量且往垂直於該平面波導之-面的-方向 自x傳播向里偏移。該折射體積使由該光源提供之光光學 146488.doc 201100776 搞口至β亥平φ ;皮導，且該折射體積被定位成緊鄰該平面波 導。忒折射體積包含一平凸桎面透鏡之至少一區段。該偵 測器係經定位以偵測自—區域發射之光，該區域係緊鄰結 口有忒複數個特定結合分子的該平面波導之該面。 【實施方式】 本技術之實施例基於消散場使用—種包括具有—集成透 鏡之一波導的裝置來提供樣品照明，諸如螢光伯測及檢驗 中所涉及之樣品照明。該裝置之總組態可使得結合至—波 導表面之發螢光分子受一消散場激發而從在波導内傳播之 一光束滲入相鄰溶液中，該傳播光束係由一成一體地連接 之透鏡引人m束（諸如—雷射光束）可平行於波導表 面傳播，使得系統對波導平移不敏感。入射光束亦可自波 導光轴適當偏移，使得透鏡表面處之光折射以一接近於 ram界角之—角度將光束引導至波導中。另外，可將一 第二集成柱面透鏡添加至波導輸出端。此可有利於使一第 二雷射往相反方向搞合，諸如用於多色彩螢光檢驗。 該裝置亦可將—流體室結合至平面波導，使得該室與該 平面波導之接觸係在傳播光之光學路徑以外，消除對材料 (~包括該室）之光學性質的限制。在—些先前組態中，流體 室利用低折射率材料’該材料經機械夾箝而與平面波導接 觸以限制波導/室接觸區域處之光學損耗。藉由使波導/室 接觸自光學路徑分離’可使用傳統結合方法（諸如黏著劑 或塑膠焊接）以將該室附接至波導。此外，流體室可包括 一第二平面波導或部分由一第二平面波導形成，其中該流 I46488.doc 201100776 體室係安置於兩個平面波導之間。在此類配置中，可將光 耦合至兩個平面波導以及由該流體室形成之體積。 Ο 〇 圖21會示描述例示性實施例之—通用組態·。該組態 2〇0包含—光源205、—折射體積210及-平面波導215。光 源2〇5可包含沿一傳播向量22〇提供光之一雷射或任何其他 準直或近準直光源。將折射體積21〇定位成緊鄰平面波導 215。折射體積210與平面波導2丨5之間的折射率可能缺乏 不連續性。例如，折射體積210可利用佔據兩者之間任何 間隙之折射率匹配流體而緊鄰或緊靠平面波導2丨5。或 者，折射體積210可與平面波導215整合為一單一單元或物 件。將平面波導215定向成使得傳播向量22〇垂直於平面波 導2 15之法線向量225。此外，平面波導在平行於平面波導 21 5之法線向量225的方向上具有一偏移23〇。 圖3繪示根據一實施例具有一集成透鏡31〇之一波導3〇5 的一例不性橫截面視圖3〇〇。另外，視圖3〇〇描繪一準直光 束315’諸如具有適於激發一檢驗表面32〇處之螢光探針之 一波長的一雷射光束。具有相關透鏡31〇之平面波導3〇5係 經組悲以透過平面波導3〇5之底部注入激發光3丨5。一流槽 可將所期望目標化合物結合至表面，該流槽包括一密封機 構（諸如一墊片325)、一入口埠330、一輸出埠335及一流體 樣品室340(在流體樣品室340中於波導頂部表面320上沈積 化學化合物）。集光與濾光光學器件345可捕獲來自波導頂 部表面320之螢光。其後將該螢光信號引導至一成像器件 3 50 ’諸如CCD或CMOS相機。此外，該流槽之頂部 '底部 146488.doc -9- 201100776 及/或壁可用作沈積化合物之表面。 值得注意的是，流體樣品室340可包括類似於波導305之 一第二平面波導或部分由類似於波導3〇5之一第二平面波 導形成，使得流體樣品室340係安置於該兩個平面波導之 間。在此類組悲'中’可將光耦合至兩個平面波導及由流體 樣品室340形成之體積。本文所描述之原理同樣適用於具 有多個平面波導之組態。 圖4提供具有集成透鏡31〇之波導3〇5的一詳細橫截面視 圖400。為作進一步參考，圖5係繪示具有集成透鏡31〇之 例示性波導305的一等斜投影視圖5〇〇。返回參考圖4，準 直光束3 15往平行於或幾乎平行於平面波導3〇5之光軸之一 方向傳播，但自戎光軸偏移使得該準直光束3〗5照射在柱 面透鏡3 10之彎曲表面。對於波導結構係一可拆卸可消耗 物品之一臨床儀器，此幾何形狀可放寬將準直光3 1 5可重 現地耦合至波導305所需之位置容限。如圖4中所繪示，光 3 15以相對於透鏡310之局部表面法線成一非零肖度以照射 在於透鏡310之彎曲表面上。 根據司乃耳（Snell)定律所闡釋之折射，光束315發生折 射使得其以相對於波導3〇5之光軸成一角度β照射在波導 305之頂部表面。將角度ρ定義為内傳播角。選擇光束 之中^與柱面透鏡3 1 〇之頂點之間的垂直距離y使得ρ小於 谷許發生全内反射之臨界角的餘角。對於透鏡3丨〇彎曲表 面之一給定半徑R及柱面透鏡31〇之給定折射率η，由以下 方程式使距離y與角度β相關： 146488.doc • 10- 201100776 ' y = R 〇 ^l-2ncosp + n2 由於光束315具有一空間範圍，故透鏡31〇之彎曲表面將 用於使光束315聚焦。選擇透鏡31〇之彎曲表面之半徑r使 • 得對於給定光束直徑之光束315，入射於波導305頂部表 面上之角度範圍係適於在偵測區域内提供一均勻消散場強 度同時仍在TIR臨界角之外。期望使光束315聚焦於波導 〇 3G5頂部表面上以容許最大失準容限。可由下式、給出包括 波導305及透鏡3 1()於頂部表面上產生一聚焦光束之結構的 總厚度t : 使用適當厚度"夺，光束3 15將聚焦於離界定透鏡31〇彎 曲Ϊ面之圓周中心—水平距机處。可由以下方程式使❻ 先則定義之量相關聯·· ❹ -^lyR-y2 L. y tan/? · - 一可以若干不同方式製造包括波導奶及透鏡加之結構。 二：方法係藉由射出成型技術而以塑膠建構整個總成。另 代方法係分別由類似折射率材料製作平面波導及 其後可藉由-透明光學黏結劑、光學接觸而永久接 口或利用折射率匹配流體/油/凝膠而暫時接合。 諸如結合圖3招;诚 > 幽y 4何形狀可容易地經由平移(非旋 轉）入射雷射光克而，敕 周相傳播角⑻。此容許-較不複雜 I46488.doc •11- 201100776 之機械設計以將雷射耦合至波導。另外，期望改變入射角 時無需一新的射出成型波導，因為使用圖3及圖4所揭示幾 何形狀之透鏡的焦點對一雷射光束相對於波導3〇5光軸之 平移係很不敏感。此外，可在未改變讀出儀器的情況下完 成入射角之所要改變，此容許在不實體改變該儀器的情況 下變動匣功能。可利用匣上之一條碼以識別用於解譯來自 一給定匣之信號的資訊。 為防止光在自頂部表面第一次反射後自波導3〇5洩漏， 截短柱面透鏡3 1 0使其未延伸超過焦點位置。由連接柱面 透鏡310頂點與底部表面上相對於焦點之點的線所界定之 區域（見例如圖3中之「光學無作用區（deadz〇ne)355」）將 永遠不會有成功耦合至波導之光在其内傳播。因而，透鏡 的在表示為光學無作用區355之區域中的精確形狀可包括 任何便利开> 狀，其刖提為透鏡3丨〇未延伸超過穿過焦點之 垂直線。對單—射出成型器件，#中使材料成本最小 化係重要，期望移除標記為光學無作用區h 5之區域中的 所有塑膠。若製作經由習知光學製程而製成之兩個獨立組 件，可容易地製造已經切割以移除超過焦點之材料的一傳 充柱面透鏡3 1 0 °可期望具有低自動螢光性質之材料以使 信號收集中之背景貢獻最小化。 因為以離軸幾何形狀使用柱面透鏡310，故若彎曲表面 為圓形則焦距處展現最小光學像差。當圓形輪廊功能性運 作使用一非球形表面可用於延伸入射光束之垂直位置 範圍m匕可將s亥光束耗合至+面波導3，容許較大範 146488.doc 201100776 圍地調整：度β。利用熟習此項技術者所熟悉之光線追蹤 程式可計算自一圓形輪廓之適當偏差。 波導3 0 5頂部表面在焦點之前的大區域可將_樣品室密 封。光學路徑中可無用於密封表面之墊片奶。因此，; 使用較大範圍之墊片材料，而僅需估計該等墊片材料之化 學/生物相容性且無需估計其等之光學性質。例如，可使 用-黏性背襯式間隔件以在無一複雜夾箝機構的情況下形 成一密封流槽。亦可藉由利用具有多通道之一墊片而將多 個流槽併入至一單一生物感測器中。

Ο 圖6係繪示具有多通道之一例示性墊片6〇5之一等斜投影 視圖。可選擇通道寬度以匹配人射光束之未聚焦尺寸，使 得沿波導長度至墊片之光耦合最少化。可包含用於在通道 間平移入射光束之一機構。另外，可適當處理波導3〇5在 流動通道内之頂部表面以容許捕獲螢光標記之目標分子， 諸如蛋白質、RNA、DNA或細胞結構。 附接至墊片之一蓋使流槽完整。可經由蓋中之小孔引入 流體樣品且流體樣品流經通道，使流體與波導頂部表面交 互作用。亦可在流動通道外部包含流體貯槽以將流體引入 流動通道中，及在流動通道之出口埠包含一溢流貯槽以在 流體通過流動通道後容納流體。至於塑膠組件，可藉由將 該等通道模製為塑膠組件之一者且利用熟習此項技術者已 知之方法（例如，雷射或超音波焊接）直接接合該兩個塑膠 組件而視需要消除墊片。 由波導305内之光建立的消散場可激發已附接至波導3〇5 146488.doc -13· 201100776 頂部表面之螢光團。當 . 螢先團鬆弛及發射頻率偏移輻射 時’可由一透鏡或—备幻# ^ 一 ” 11透鏡（例如，集光光學器件345)捕 獲發射光以將一表面影傻 ^ 像轉移至—平面，該平面係藉由一 。 象盗件35〇)(諸如一 CCD或CM0S感測 ㈡成像。亦可於波導表面與成像ϋ件之間放置-光學 滤先盗以消除未被捕獲螢光團頻率偏移之散射入射光。 圖7係用料行樣品分析之—例示性方法的一流程 圖。可以各種順序來執行該方法·之步驟。此外，可從 方法7〇0添加或減去若干步驟，且該等步驟仍落在本技術 之Μ内。可基於消散場對螢光债測及檢驗執行圖7中所 縿示之方法。 在步驟 705 中，自一.、s 光源—傳播向量提供光。該光源 可包含一雷射或任何其他準直或近準直光源。 在步驟710中，用光照亮一折射體積。將該折射體積定 位成緊鄰一平面波導， 導。在例示性實施例中 且可整合該折射體積與該平面波 ’該折射體積可包含一平凸柱面透 鏡之至區^又，其中將該折射體積之縱軸定向成垂直於 該平面光導之光軸及法線向量。 在步驟715中，經由該折射體積將光耦合至該平面波 V。汶波導係定向成使得該傳播向量垂直於平面波導之法 線向量且往平行於該平面波導之法線向量之一方向自該平 面波導偏移。 在選用步驟720中，藉由往平行於該平面波導之法線向 里的一方向平移該光源而調諸由該光源提供之光至該平面 146488.doc -14- 201100776 波導的光學麵合。 在步驟725中，平行於該平面波導之光轴平移該光源 時，維持由該光源提供之光至該平面波導的一致光學耦 合0 . 在步驟730中，將一生物樣品定位於一貯槽中，該貯槽 至少部分由該平面波導之一面形成。 在^驟735中，偵測自緊鄰該平面波導之一面的一區域 ◎ 發射之光。在一些貫施例中，定位一偵測器以偵測自一區 域發射之光，該區域係緊鄰結合有複數個捕獲分子之該平 面波導之面。 上文已參考例示性實施例描述本發明。熟習此項技術者 應瞭解在不脫離本發明之較廣範疇下可作出各種修改且可 使用其他實施例。因此，本發明意欲涵蓋基於例示性實施 例之此等及其他變化。 【圖式簡單說明】 〇 圖1繪示包括多模波導之既有耦合方案的若干實例。 圖2繪示描述例示性實施例之一通用組態。 圖3繪示具有—集成透鏡之一例示性波導的—橫截 ' 圖。 Z、 •，圖4提供圖3中所描繪之具有集成透鏡之波導的一詳細橫 截面視圖。 圖5料7F具有集成透鏡之例示性波導的-等斜投影視 圖。 圖6係繪示具有多通道之一例示性墊片之一等斜投影視 146488.doc -15· 201100776 圖。 圖7係用於執行樣品分析之一例示性方法的一流程圖。 【主要元件符號說明】 105 耦合方案 110 耦合方案 115 耦合方案 120 多模波導 125 雷射光束 130 透鏡 135 雷射光束 140 透鏡 145 波導 150 透鏡 155 波導 160 雷射光束 200 通用組態 205 光源 210 折射體積 215 平面波導 220 傳播向量 225 法線向量 230 偏移 300 波導的橫截面視圖 305 平面波導 146488.doc -16· 201100776 310 集成透鏡 315 準直光束 320 檢驗表面 325 墊片 入口埠 330 335 340 345 350 355 400 500

輸出埠 流體樣品室 集光與濾光光學器件 成像器件 光學無作用區 波導的橫截面視圖 波導的等斜投影視圖 605 墊片

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Claims (1)

1. 201100776 七、申請專利範圍： 一種用於照亮一樣品以供公 仏刀析之裝置，該裝置包括·· 一光源’其係用於沿-傳播向量提供光； 平面波導，其聽定向使得該傳播向量垂直於該平 面波導之法線向量且往平行於該平面料之該法線向量 的一方向自該平面波導偏移；及

   >折射體積’其係用於將由該光源提供之光光學輕合 至該平面波導，該折射體積係被定位成緊鄰該平面波 2·如°月求項1之裝置’其中該光源平行於該平面波導之光 軸的-相對平移係與由該光源提供之該光至該平面波導 • 的光學耦合無關。 3.如咕求項1之裝置，其中光在該平面波導中之一内傳播 角係藉由往平行於該平面波導之該法線向量的一方向相 對平移該光源而調諧。 〇 如靖求項1之裝置，其中該平面波導具有結合至其一面 之複數個捕獲分子。 如μ求項1之裝置，其進一步包括一偵測器，該偵測器 、疋位以偵測自緊鄰該平面波導之一面的一區域發射之 - 光。 月求項1之裝置，其中該折射體積包括一平凸柱面透 鏡之至少一區段。 士吻求項1之裝置，其中該光源包含一雷射、一白色光 '原或發光二極體之一者或多者。 146488.doc 201100776 月求項1之裝置，其中該折射體積係經塑形以使一光 學像差最小化。 月长項1之襞置’其中該平面波導及該折射體積係整 合為—單一物品。 10·如凊求項1之裝置，其中該折射體積與該平面波導之間 的折射率缺乏—不連續性。 11_如請求項丨之裝置，其進一步包括一流體室，該流體室 之第一側係緊靠該平面波導結合有複數個捕獲分子之 一面。 12 ·如β求項11之裝置’其中至少部分由該平面波導結合有 該禝數個特定結合分子之該面及該流體室界定之一區域 形成—生物樣品貯槽。 13 ·如β求項11之裝置，其中該流體室進一步包括一第二平 面波導。 14.如咕求項13之褒置，其中該折射體積係經組態用於將光 光學耗合至該平面波導及該第二平面波導中使得經導 引光照亮安置於該平面波導與該第二平面波導之間的該 體積。 1 5.種用於執行樣品分析之方法該方法包括： 自一光源沿一傳播向量提供光； 利用該光照亮被定位成緊鄰_平面波導之—折射體 積；及 —經由該折射體積將該光耗合至該平面波導，該波導係 經疋向使得該傳播向量垂直於該平面波導之該法線向量 146488.doc 201100776 且往平行於該平面波導之該法線向量的一方向自該平面 波導偏移。 16·如請求項15之方法，其進一步包括：藉由往平行於該平 面波導之該法線向量的一方向平移該光源而調諧由該光 . 源提供之該光至該平面波導的光學耦合。 17. 如請求項15之方法，其進一步包括：平行於該平面波導 之該光軸平移該光源時’維持由該光源提供之該光至該 平面波導的一致光學耦合。 〇 18. 如請求項15之方法，其進一步包括：將一生物樣品定位 於一貯槽中’該貯槽係至少部分由該平面波導之一面形 成。 • I9.如請求項15之方法，其進一步包括：偵測從緊鄰該平面 • 波導之—面之一區域發射的光。 20. —種用於執行生物化學檢驗之裝置，該裝置包括： 一光源’其係用於沿一傳播向量提供光； 〇 一平面波導，其具有結合至其一面之複數個捕獲分 子°亥平面波導之光軸係被定向成平行於該傳播向量且 往垂直於該平面波導之―面的―方向自該傳播向量偏 ' 移； - 一折射體積，其係用於將由該光源提供之光光學耦合 至該平面波導，該折射體積係被定位成緊鄰該平面波導 • 且包括-平凸柱面透鏡之至少-區段，該折射體積之縱 轴係被定向成垂直於該平面波導之該光軸；及 一債測n，該_器係經^定位以偵測自—區域發射之 146488.doc 201100776 光，該區域係緊鄰該平面波導結合有該複數個捕獲分子 之該面。 146488.doc