專利名稱：用于結(jié)合靶分子的裝置的制作方法
交叉引用文獻數(shù)據(jù)本申請要求以下申請的優(yōu)先權(quán)1999年12月6日提交的臨時申請N°60/168,767，以及2000年8月7日提交的美國專利申請N°09/634,709。
人們注意到，微孔道的流體動力學和那些直徑更大的管，例如裝水的咖啡杯不同。實際上，由于咖啡杯具有更大的內(nèi)徑，當裝水的咖啡杯從直立狀態(tài)傾斜到橫向傾斜的位置時，盡管杯子的縱軸在其傾斜狀態(tài)不再是垂直的，但水的頂層表面將不會同時傾斜，而是保持與地面平行。在另一方面，由于水的表面張力性質(zhì)和粘度，以及顯微(微)孔道的微米級直徑，當微孔道從直立狀態(tài)傾斜到橫向傾斜狀態(tài)時，其頂部表面將不再與地面保持平行，和大直徑圓柱體如咖啡杯的情況不同，其將傾斜。在微孔道傾斜的情況下，在該傾斜的微孔道內(nèi)，水頂層表面的縱軸將與該傾斜的微孔道的縱軸保持共軸。1998年12月1日公開的HOUSTON ADVANCED RESEARCHCENTER(發(fā)明人Kenneth BEATTIE)的美國專利5,843,767，本文以下稱為“Beattie專利”，公開了一種用于結(jié)合靶分子的裝置，其包括具有多個橫向穿過的離散的管的基片。這些管與基片的表層垂直相交。第一結(jié)合試劑固定化在第一組管壁上，而第二結(jié)合試劑固定化在第二組管壁上。通過與含有未表征的多聚核酸例如重組DNA、PCR片段等和其他生物分子的樣品進行核酸探針雜交，這種裝置被用來鑒定或表征核酸序列。
在Beattie專利中，權(quán)利要求中的這些管的直徑被限定在0.03到10微米的范圍內(nèi)。限定最大閾直徑值的原因在于，如果采用Beattie專利中提到的直立管或孔道，只要直徑超過10微米，都將在管的頂部入口擴大光暈假象，從而大大降低檢測靈敏度。
在九十年代，微型制造技術(shù)已經(jīng)在許多工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)制造工藝的縮微化和自動化。在從事高通量基因組繪圖和測序(參見目前的人類基因組計劃，剛完成第一階段)工作的實驗室中，由微處理器控制的分析儀器和機器人設備日益增多，從這一點可以反映出微型制造技術(shù)對生物醫(yī)學研究的影響。熒光標記受體的光學檢測被應用在測序上?？梢酝ㄟ^使用電荷耦合裝置陣列，或者共焦激光成像技術(shù)如DNA鏡(TM)進行這種檢測。
毛細管玻璃陣列已經(jīng)被當作高表面積納米多孔支持結(jié)構(gòu)，在雜交時用來粘連DNA靶或探針。這種毛細管玻璃晶片含有規(guī)則幾何陣列，由平行的孔或管組成該陣列，這些孔或管的直徑小到33納米，列，由平行的孔或管組成該陣列，這些孔或管的直徑小到33納米，大到幾微米。這些孔或管用作樣品孔，用于在各雜交位點放置基本上均一的生物分子樣品。這些孔采用準分子激光加工技術(shù)制成。
然而，這種現(xiàn)有技術(shù)顯微檢測裝置常常需要電荷耦合裝置，且不能掃描所有的樣品區(qū)。這是因為，如Beattie專利中提到的，由于垂直的微孔道，當其直徑超過10微米時將產(chǎn)生更大的光暈假象，并大大降低顯微觀測靈敏度。這就是Beattie專利所要求保護的微孔道直徑限制在0.03到10微米的范圍內(nèi)的原因。
本領(lǐng)域已知在亞納米的精度上將亞納升的微滴轉(zhuǎn)移到平面上的方法。因此，可以采用能夠把亞納升的DNA溶液轉(zhuǎn)移到晶片表面上的微注射或微滴注系統(tǒng)。
發(fā)明目的因此，本發(fā)明的重要目的是對上述現(xiàn)有技術(shù)，特別是以上Beattie專利所公開的技術(shù)進行改進，這種改進通過提供一種裝置實現(xiàn)，所述裝置能對大批量生物分子同時進行檢測，并能為各生物分子檢測創(chuàng)造均一的檢測環(huán)境，避免用來檢測偏差的統(tǒng)計檢驗。
本發(fā)明的另一重要目的是，用毛細管作為能產(chǎn)生稱為管道效應(pipping effect)的內(nèi)反射的環(huán)境，以增加生物分子檢測的靈敏度和分辨率。
本發(fā)明的再一目的是把毛細管用作樣品和試劑流過的環(huán)境，以增加生物分子間的相互作用，從而減少保溫時間，同時增加靈敏度和分辨率，這樣就能用更稀的樣品達到同樣的效果。
本發(fā)明總的目的是降低人工成本和與這種裝置的操作有關(guān)的有效樣品體積。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，公開了一種剛性平板芯片(panel chip)，其用于承載用顯微鏡觀察的生物樣品，所述玻璃平板具有頂部平面、底部支持面和至少一些從所述頂部到底部表面相互平行地延伸的孔道，各所述孔道具有頂部入口使所述生物樣品進入，其中各所述孔道傾斜，相對于與所述頂部平面垂直的軸形成銳角，各所述孔道的內(nèi)徑適應含有液體的生物樣品的流通粘度。
優(yōu)選地，該平板芯片由玻璃、石英、聚丙烯、聚烯烴、尼龍或熔凝硅石組成。更優(yōu)選地，該平板芯片由透明玻璃制成。最優(yōu)選地，該玻璃平板芯片的厚度在0.5到5毫米的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述孔道是圓柱形的。優(yōu)選地，所述圓柱形孔道具有恒定的直徑，其范圍為10到2000微米，更優(yōu)選為50到200微米，最優(yōu)選為約100微米。
所述銳角應在20到80度的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約42度。
優(yōu)選地，所述孔道的數(shù)目在幾百到幾千個的范圍內(nèi)，所述孔道延伸穿過所述玻璃平板的厚度。
本發(fā)明還涉及一種用平面激光掃描儀觀察玻璃平板中的生物樣品的方法，該玻璃平板的類型為具有頂部平面、底部支持面和多個從所述頂部到底部表面相互平行地延伸的孔道，各孔道具有頂部入口使生物樣品進入，所述方法包括下列步驟a)以傾斜模式斜置孔道，從而相對于與玻璃平板頂部平面垂直的軸形成銳角；b)擴大各所述孔道的內(nèi)徑，使其足以適應含有液體的生物樣品的動力輔助的流通粘度；c)給含有液體的生物樣品的內(nèi)部提供熒光素染料；d)讓相干激光束橫穿過選定的孔道頂部入口，并共軸地射入相應的孔道，以激發(fā)熒光素染料，其中被激發(fā)的染料產(chǎn)生光學可見的光，但在頂部入口附近沒有光暈產(chǎn)生。
e)給熒光素染料足夠的時間向上發(fā)射出光學可見的光，越過所述孔道頂部入口；f)用平面激光掃描儀對這束從發(fā)射熒光素光暈的孔道向上而出的光進行光學檢測，以產(chǎn)生有關(guān)該生物樣品的化學性質(zhì)的證據(jù)數(shù)據(jù)。
圖7是和圖5和6類似的圖，但顯示的是本發(fā)明的玻璃平板芯片內(nèi)部的傾斜孔道的優(yōu)選實施方案；
圖8是圖7中所示傾斜孔道的更大比例的截面圖，顯示各種生物分子和蛋白如何附著在玻璃平板芯片的該傾斜微孔道管的內(nèi)壁上；圖9是本發(fā)明的環(huán)形芯片的另一實施方案的頂視圖；圖9A是圖9所示的環(huán)形芯片的中部的放大頂視圖；圖9B是本發(fā)明的芯片的另一實施方案的前視圖，其具有圓錐形狀，其中孔道以向上放射狀的向內(nèi)傾斜外圍模式放置，用離心，而不用真空輔助裝置，來注入和從微孔道排出生物樣品液體。
現(xiàn)有技術(shù)圖3A所示是兩個相鄰孔道從微孔道的頂部看的頂視圖。18a代表第一孔道的頂部開口，18b代表同一孔道的底部開口。18是該微孔道的內(nèi)壁。
當把孔道的直徑從2微米增大到200微米，即增加兩個數(shù)量級時，孔道的內(nèi)表面積將比黑孔表面積增加200/2即100倍。在圖3A的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，該增加是10000倍，即4個數(shù)量級。因此這將成為破壞圖象質(zhì)量的關(guān)鍵因素，使得圖3A中所示的孔道的直徑在操作中無法超過約10微米。這在圖3A中，在以下計算中證明18b＝2微米(孔道直徑)圖3A中的內(nèi)壁18的表面積＝2π×H，其中H是孔道高度各孔道開口的面積2/2×2/2×π＝π(不用單位)18b＝孔道直徑的200微米圖3A中的內(nèi)壁18的表面積＝200π×H各孔道開口的面積200/2×200/2×π＝10000π(不用單位)我們可以看出，當圖3A中的內(nèi)壁18表面積增大100倍時，圖3A中黑孔假象18b增大10000倍(指數(shù))。但在如圖4A所示的本發(fā)明中，情況就不是這樣，因為當孔道直徑從2微米增大到200微米時，沒有黑孔或光暈假象出現(xiàn)。當沒有熒光時，從頂部看，現(xiàn)有技術(shù)圖3A的18b的黑孔或光暈假象在圖像捕獲中產(chǎn)生黑色光暈樣外觀。
而且，現(xiàn)有技術(shù)圖3A中的光學成像檢測沿著芯片微孔道全長進行冗長的多次橫向?qū)用鎾呙瑁c圖4A所示的本發(fā)明的表面掃描相反。
圖2顯示與本發(fā)明的芯片一起使用的共焦成像系統(tǒng)。系統(tǒng)M包括樣品支架N，用來放置含樣品的芯片；激光槍O，發(fā)射光束到樣品支架；黑孔光檢測器P，用來對片孔道內(nèi)的生物分子進行成像。分光鏡Q和斜鏡裝置R被放置在樣品支持架、光檢測器和激光槍之間。針孔組件S放置在光檢測器和分光鏡之間。激光掃描透鏡T放置在樣品支架和掃描鏡之間。空間過濾器和光束放大器，U放置在激光槍和分光鏡之間。
在圖2中，分光鏡既可以讓發(fā)自激光槍O的激光束在第一方向上到達樣品支架N，又能讓生物分子的成像光束通過中間分光鏡Q的反射到達檢測器P。光檢測器P應該與適宜的顯微鏡相連，例如，具有等焦臂和亞微衍射分辨率的顯微鏡(動力檢測范圍為12或16bit)，如BIOMEDICAL PHOTOMETRIC inc.(Waterloo，Canada)生產(chǎn)的商標為“MACROSCOPE”或“DNAscope”的顯微鏡。
圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)的另一種微孔道。這些多孔硅納米孔道的直徑小于1微米，即約0.03微米，這些孔道呈不規(guī)則形狀陣列，長度和大小可變。它們是尺寸和長度不均一的。其激發(fā)發(fā)射水平最低。其具有最大干擾。此外，它具有小于1微米的小內(nèi)徑，意味著需要高真空壓力來迫使液體樣品進入，這將危及芯片結(jié)構(gòu)的完整。而且，由于變化的長度和不均一性，結(jié)合的樣品液體量不同。
圖4和圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的微芯片10。玻璃平板芯片10分別具有頂部和底部平面12、14，它們互相平行，它們之間為玻璃體16的完整厚度。本發(fā)明的微孔道形成均一長度的微孔道管的規(guī)則陣列，并沿預定的恒定角度取向延伸。更特別地，中空微孔道18相對于與頂部和底部平面12和14垂直的軸傾斜地延伸。底部平面14是玻璃平板的支持面。微孔道18的頂部入口18a與玻璃平板的頂部平面12共面，而微孔道18的底部口18b在玻璃板的底部平面14上開口。微孔道在整個長度上是均一的，形成傾斜的液體流通。這種微孔道可以使用電荷耦合裝置(CCD)、光電倍增管(PMT)或平面激光掃描儀，進行生物樣品檢測。它具有最大的發(fā)射激發(fā)。它具有最小的干擾。最重要的是，在頂部開口18a處不會產(chǎn)生假象光暈環(huán)，優(yōu)選用平面激光掃描儀在該處進行觀察。本發(fā)明的微孔道具有最大的內(nèi)反射和最大的靈敏度。它比現(xiàn)有技術(shù)中的微孔道具有更大的直徑，減少垂直(plumbing)問題。因為檢測器P位于孔道頂部，射出孔道的光線是垂直的，并且相互平行，在中心沒有黑孔。
在本發(fā)明的微孔道中，其相對于玻璃平板頂部表面的傾斜形成固定的角度值，從Snell′s定律計算
n1sinθ＝n2sinφ空氣的折射率是1，水的是1.33，玻璃的在1.41到1.61的范圍內(nèi)(平均為1.51)，取決于生產(chǎn)商。
從大學物理中可知，Snell′s定律是幾何光學定律，其定義當光線遇到折射界面時發(fā)生的偏離程度。其中n1是入射光經(jīng)過的介質(zhì)的折射率，θ是入射光射在界面上的折射界面處相對于法線而言的角度；n2是折射光經(jīng)過的介質(zhì)的折射率，φ是折射光經(jīng)過的折射界面處相對于法線而言的角度。如果光線從低折射率的介質(zhì)進入高折射率的介質(zhì)中，它將向靠近法線偏離。如果光線從高折射率的介質(zhì)進入低折射率的介質(zhì)，它將向遠離法線偏離。當光線以大于臨界角的入射角(相對于法線)從高折射率的介質(zhì)入射到與低折射率介質(zhì)的界面上，將發(fā)生全內(nèi)反射。即使沒有金屬反射涂層(例如鋁或銀)的存在，這種反射也會發(fā)生。
微孔道的傾斜度使激光束精密地以其最大強度穿透微孔道中包含液體的樣品。
微孔道的傾斜角β，即微孔道的縱軸與垂直于玻璃平板頂部表面的軸之間的角度由于玻璃材料和折射率而不同α+β＝90°β+θ＝90°β＝90°-θ激光束的入射光垂直于樣品玻璃板的頂部表面，因此激光束最大程度地穿透，而沒有任何不希望的反射；這非常重要，因為光束越強，孔道中越多的熒光素染料將被激發(fā)。
如圖7所示，一旦激光束20撞擊孔道管的玻璃壁，就形成反射光束20′和折射光束20″。如果θ角為90度，光束平行于玻璃芯的側(cè)面，并停留在孔道管內(nèi)部。另一方面，如果θ角為0，光束將射出孔道管。當管18中發(fā)生最大內(nèi)反射和最小光逃逸時，選擇臨界角。臨界角是重要的，因為如果角度低于該值，一些光線將穿過片的玻璃核芯，并從光孔道管18中逃逸。假設折射率是1.46的玻璃材料的臨界角等于44°。傾斜角β＝α＝90-44＝46。設定該傾斜角以形成最大全內(nèi)反射和最小光束折射損失。
或者，芯片可以由非透明材料制成。然后，微孔道18′可以涂布內(nèi)部光反射涂層18a′，該涂層優(yōu)選由選自鋁和銀的金屬材料制成。以這種方式，芯片10′不必是透明的?？椎廊匀槐３中绷餍螤?，但是有反射金屬涂層18a′(參見圖8)。這種金屬涂層通常是鋁，在200到1000納米(nm)之間平均反射率為90％。同樣，幾種其他金屬的真空鍍膜也產(chǎn)生極好的反射器。圖8中的保護性單層22保護層18a′不被氧化，層18a′可以是硅(SiO2)、氟化鎂(MgF2)或其他物質(zhì)的沉積，保證從紫外到紅外范圍內(nèi)的高反射。微孔道的斜流形狀有助于保證最高水平的光穿透和從微孔道中射出。由于內(nèi)孔道涂布有反射性材料，光不能從核芯材料中逃逸，并以其最大值射出。因此，沒有Snell′s定律或臨界角，而僅有傾斜角。
我們現(xiàn)在將說明本發(fā)明的斜流技術(shù)。盡管稱為三維芯片的流通片與平面芯片相比具有許多優(yōu)點，但仍然有許多由這些芯片本身性質(zhì)而產(chǎn)生的問題，這些問題使它們不合需要和不經(jīng)濟。這些問題包括- 垂直(plumbing)；- 檢測；以及使用昂貴的顯微鏡和能夠掃描孔道全長的儀器檢測。
另一方面，通過使用斜流技術(shù)，出現(xiàn)了一類新的三維基因芯片，解決了這些問題。
由于垂直問題，隨著微孔道直徑的降低和玻璃板厚度的增加，使液體穿過微孔道的頂部入口所需要的壓力增加。更特別地，當現(xiàn)有技術(shù)微孔道的內(nèi)徑降到10微米以下時，需要更高的真空壓力水平，其使保持芯片的結(jié)構(gòu)完整成為問題。另一方面，增加微孔道直徑和降低玻璃板芯片的厚度，則產(chǎn)生不希望的假象，包括在微孔道頂部入口周圍的擴散光暈。這種光暈假象將降低激光表面掃描儀的影像質(zhì)量，因而降低不同微孔道的橫向強度對比。并且，降低孔道直徑和增加孔道數(shù)目將損害芯片的結(jié)構(gòu)完整。
或者，如圖9B所示，芯片形狀可以不是矩形(如圖4)，而是圓錐形或圓形。微孔道18′陣列將以向上放射狀向內(nèi)傾斜的方式放置。通過這種芯片10′，用于將生物樣品溶液從微孔道18′排出或注入的動力輔助裝置可以采用離心機取代小型真空輔助裝置?？梢栽诶?500 RPM下使離心機運行約2分鐘，使生物樣品溶液進入并穩(wěn)定在微孔道內(nèi)部。注意，這種用于在芯片的傾斜微孔道中填充生物樣品溶液的離心技術(shù)對于現(xiàn)有技術(shù)中具有垂直(非傾斜)微孔道的芯片無效。實際上，在現(xiàn)有技術(shù)的芯片中，與本發(fā)明的傾斜角微孔道的情況相反微孔道中的液體不能從底部排出。在圓錐形芯片上進行的物質(zhì)點樣也比在矩形芯片上容易。圖象檢測可以更大量，因為掃描可以通過圓盤沿其中心的圓周運動而實現(xiàn)。由于體積減小，可以制成手提便攜裝置。
對于檢測問題，大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)微陣列產(chǎn)生在顯微鏡的載玻片上，其中結(jié)合反應和信號產(chǎn)生發(fā)生在一個平面上。在基因芯片三維設計中，該結(jié)合反應在芯片的整個厚度或深度發(fā)生。因此，由于信號必須在芯片的整個厚度上采集，因此景深變得更重要。使用共焦掃描光學器件的常規(guī)商品微陣列讀數(shù)器不適用于這些芯片。只有昂貴的定制的CCD足夠大，可以在一個檢測步驟中成象整個微陣列。因此，從非常薄的光學片獲得信號的共焦概念與流通芯片的三維幾何相抵觸。為了產(chǎn)生良好的橫向分辨率，以分辨各點，必須從整個芯片厚度上采集光。因而在橫向和景深之間存在分辨率折中，并且這引起截面標準(section criteria)的額外重量。DNA越高，獲得的橫向和深度分辨率就越高。例如，1X物鏡的影像面積是8.5×6.8mm其中對于40X物鏡而言，其降低到0.22×0.17mm。
本發(fā)明的斜流非常不同。實際上，斜流芯片通過全新的設計解決了上述問題。如圖7所示，光線或入射光必須穿透微孔道頂部入口，激發(fā)存在于樣品液體中的熒光分子，發(fā)射光必須能夠從管中射出。當入射光垂直于芯片頂部表面時，將達到其最高效率，并且反射光為零。在這種情況中，所有光都將穿過該管。通過選擇使內(nèi)反射最大折射損失最小的與芯片核芯材料的θ臨界角，傾斜角β可以計算得到?？椎拦軆?nèi)的熒光分子被激發(fā)后，多數(shù)發(fā)射光將垂直于頂部芯片表面地射出，這將改善光采集和檢測系統(tǒng)，如圖7中20所示。
在斜流中a)不需要從管的整個厚度采集光，因為可以從微孔道的頂部入口18a表面采集，起平面芯片的作用。因此，避免使用昂貴的具有特殊物鏡的裝置。
b)常規(guī)三維芯片中可見的光暈假象消失。當強度對比在最終結(jié)果中起決定性作用時，這將使得不同孔道的成象強度更加均勻和一致。也就是說，通過空管觀看，當觀看者將管子傾斜時，管的底部顯然將從視線中消失。
c)通過增加光穿透和激發(fā)并最大化全內(nèi)反射和最小化干擾，將增加檢測靈敏度，使孔道直徑可以增加，從而可以減少因液體通過孔道和高壓真空相關(guān)的問題，這些問題損害芯片的結(jié)構(gòu)完整。
由于通過選擇合適的θ角或臨界角而使折射光最小化，因此干擾也被最小化。
在圖象分析中，干擾是一種重要現(xiàn)象。因為大多數(shù)平面芯片使用激光束進行掃描，因此可以通過將入射光定位在適當?shù)呐R界角來最小化干擾。當光穿過光導纖維若干英里時，這更為顯著。
相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，例如圖6所示，因為微孔道具有非均一的內(nèi)部空間，在芯片的長度上空間不同，干擾達到其最大值，大部分光從孔道中逃逸。而且，因為微孔道長度變化，沒有任何兩個孔道相同，因此結(jié)合到這些孔道的熒光素染料的量不同；這將導致由于結(jié)合分子的量的不均勻而產(chǎn)生的不同強度。
圖8示意性地描述了樣品溶液中的生物分子如何結(jié)合到圓柱形孔道管18的內(nèi)壁上。同樣在圖8中，18a′是孔道界面，其具有比孔道管18低的折射率。該層也可以由折射性金屬涂層制成，如鋁或銀，成為具有內(nèi)部金屬涂層的類型的孔道。這些生物分子可以包括-抗原A，將抗體B連接到孔道管18的壁上；-酶C，用特異性抗體B′綴合于抗原A′和抗體B的組合上；-金顆粒D，也用特異性抗體B綴合；-DNA分子E，將熒光素分子以它們的激發(fā)熒光態(tài)，F(xiàn)′，連接到孔道管18的內(nèi)壁上，或?qū)⒂锰禺愋悦妇Y合的二次抗體B連接到孔道管18的內(nèi)壁上；-為了與酶C綴合的抗體B′形成顏色，需要底物F。
應注意，臨界角和優(yōu)選的角的問題與透明芯片實施方案相關(guān)，但與微孔道內(nèi)壁有反射性金屬內(nèi)涂層的芯片無關(guān)。在后一實施方案中，一旦光線進入微孔道，由于金屬涂層的存在，光線沒有逃逸的機會。金屬涂層的微孔道芯片的一般概念是，一旦將微?；蚪饦擞浀纳锓肿佑糜跈z測，孔道內(nèi)壁的該反射性內(nèi)涂層失去光澤，這樣在該反射涂層表面出現(xiàn)不透明或黑色層，因此光線不能有效穿過，孔道中光強反射的降低將確定生物分子的特性；這還是一種廉價的易于實施的技術(shù)。采用金標記的生物時，通常還使用銀增強技術(shù)，來增強金標技術(shù)的強度。另一方面，在透明芯片概念中，當被激發(fā)時，熒光染料產(chǎn)生更多的光，警示有陽性結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于承載用顯微鏡觀察的生物樣品的剛性平板芯片，所述平板芯片(10)具有頂部平面(12)、底部支持面(14)和至少一些從所述頂部到底部表面相互平行地延伸的孔道(18)，各所述孔道具有頂部入口(18a)使所述生物樣品進入，其中各所述孔道(18)傾斜，從而相對于與所述頂部平面垂直的軸形成銳角，各所述孔道的內(nèi)徑適應含有液體的粘生物樣品的流通粘度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板芯片，其中各所述孔道的形狀選自直圓柱形和橫截面多邊圓柱形，且所述孔道是圓柱形的，并且以選自圓形和圓錐形陣列的陣列放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板芯片，其中所述圓柱形孔道具有恒定的直徑，其范圍在10到2000微米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板芯片，其中所述孔道直徑范圍在50到200微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板芯片，其中所述孔道直徑約為100微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板芯片，其中所述銳角的范圍在30到60度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平板芯片，其中所述銳角約為42度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板芯片，其中所述銳角的范圍在30到60度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板芯片，其中所述銳角約為42度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板芯片，其中所述孔道的數(shù)目為約幾千個到幾萬個，延伸通過所述玻璃平板的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板芯片，其由選自以下的材料制成玻璃、石英、聚丙烯、聚烯烴、尼龍、熔凝硅石和金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平板芯片，其中所述平板芯片由透明玻璃制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的玻璃平板芯片，其厚度為約0.5到5毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板芯片，其中各所述孔道襯有內(nèi)涂層，所述內(nèi)涂層由反光金屬材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的平板芯片，其中所述孔道內(nèi)涂層材料是選自鋁和銀的金屬材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的平板芯片，其中所述孔道具有保護單層沉積，所述保護單層由選自硅或氟化鎂的材料制成。
17.一種用平面激光掃描儀觀察玻璃平板中的生物樣品的方法，該玻璃平板(10)的類型為具有頂部平面(12)、底部支持面(14)和多個從所述頂部到底部表面相互平行地延伸的孔道(18)，各孔道具有頂部入口(18a)使生物樣品進入，所述方法包括下列步驟a)以傾斜模式斜置孔道，從而相對于與玻璃平板頂部平面垂直的軸形成明顯的銳角；b)擴大各所述孔道的內(nèi)徑，使其足以適應含有液體的生物樣品的動力輔助的流通粘度；c)給含有液體的生物樣品的內(nèi)部提供熒光素染料；d)讓相干激光束橫穿過選定的孔道頂部入口，并共軸地射入相應的孔道，以激發(fā)熒光素染料，其中被激發(fā)的染料產(chǎn)生光學可見的光，但在頂部入口附近沒有光暈產(chǎn)生；e)給熒光素染料足夠的時間向上發(fā)射出光學可見的光，越過所述孔道頂部入口；f)對這束從發(fā)射熒光素光暈的孔道向上而出的光進行光學檢測，以產(chǎn)生有關(guān)該生物樣品的化學性質(zhì)和位置的證據(jù)數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生物樣品的所述動力輔助的流通選自低真空輔助和離心力。
19.一種用平面激光掃描儀觀察玻璃平板中的生物樣品的方法，該玻璃平板(10)的類型為具有頂部平面(12)、底部支持面(14)和多個從所述頂部到底部表面之間相互平行地延伸的孔道(18)，各孔道具有頂部入口(18a)使生物樣品進入，所述方法包括下列步驟a)以傾斜模式斜置孔道，從而相對于與玻璃平板頂部平面垂直的軸形成明顯的銳角；b)擴大各所述孔道的內(nèi)徑，使適應含有液體的生物樣品的動力輔助的流通粘度；c)讓相干激光束橫穿過選定的孔道頂部入口，并共軸地射入相應的孔道；d)檢測因生物分子結(jié)合到孔道內(nèi)壁而造成的光強降低；以及e)分析該光強降低，以產(chǎn)生有關(guān)該生物樣品的化學性質(zhì)和位置的證據(jù)數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的觀察方法，其在所述步驟c)和d)之間另外包括步驟(c1)c1)檢測因標記微粒結(jié)合到孔道而造成的光強降低，所述標記微粒選自金和微球體珠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于承載用顯微鏡觀察的生物樣品的平板芯片(panel chip)。該玻璃平板具有頂部平面、底部支持面和至少一些從頂部表面到底部表面相互平行地延伸的孔道。各孔道具有頂部入口使生物樣品進入，其中各孔道傾斜，從而相對于與所述頂部平面垂直的軸形成明顯的銳角，這樣因反射的零損失而使光最大限度地進入孔道中，并形成最大量的全內(nèi)反射，使最大量的光射出微孔道，其射出方式不產(chǎn)生假象光暈(artifact halo)，以達到最高檢測和靈敏度。各孔道的內(nèi)徑適應含有生物樣品的液體的流通粘度。
文檔編號C40B40/02GK1407914SQ00816798
公開日2003年4月2日 申請日期2000年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者法里博爾茲·拉赫巴爾－德干 申請人:羅伊斯技術(shù)有限公司