專利名稱：多色生物傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)探測(cè)領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及用于光學(xué)探測(cè)的 方法和系統(tǒng)，例如，所述光學(xué)探測(cè)可以是(例如)采用顆粒或熒光團(tuán)對(duì)(例 如)在生物、化學(xué)或者生化分析中的定性或定量探測(cè)中采用的發(fā)光信號(hào)進(jìn) 行探測(cè)，并且涉及用于改進(jìn)這種探測(cè)方法和系統(tǒng)的手段。
背景技術(shù)：
(US6617590)描述了一種圖像讀取設(shè)備，其包括三個(gè)激光源、釆用發(fā) 自所述激光源的激光束進(jìn)行表面掃描的掃描機(jī)構(gòu)、光探測(cè)器以及用于將發(fā) 自圖像載體的光導(dǎo)引至所述光探測(cè)器的共焦光學(xué)系統(tǒng)。所述設(shè)備對(duì)若干相 關(guān)探測(cè)技術(shù)作了規(guī)定，所述探測(cè)技術(shù)例如是微陣列成像、放射自顯影成像、 化學(xué)發(fā)光成像等。其包括具有針孔的共焦切換構(gòu)件，所述針孔具有不同的 直徑并且設(shè)置在所述共焦光學(xué)系統(tǒng)和所述光探測(cè)器之間。上述設(shè)備的缺點(diǎn) 在于，忽略了共焦透鏡的色差，因而將制約同時(shí)的多色探測(cè)。
熒光是生命科學(xué)研究中經(jīng)常采用的現(xiàn)象。熒光探針和接合作用廣泛用 于跟蹤細(xì)胞成分和蛋白質(zhì)定位的所在，并以卓越的靈敏度和選擇性探測(cè)包 括活細(xì)胞的復(fù)雜生物分子組裝中的特定成分，例如，生物分子。
熒光探針是一種熒光團(tuán)，其被設(shè)計(jì)為在生物樣品的特異性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 定位，或者對(duì)特異性激發(fā)做出響應(yīng)。多色標(biāo)記實(shí)驗(yàn)需要故意引入兩個(gè)或更 多的探針，從而同時(shí)監(jiān)測(cè)不同的生化功能。該技術(shù)主要應(yīng)用于諸如流式細(xì) 胞術(shù)、DNA測(cè)序、熒光原位雜交(FISH)、熒光顯微術(shù)、熒光光譜法、熒 光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)、熒光漂白恢復(fù)(FRAP)等的分析技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
目前，同時(shí)多色探測(cè)受到現(xiàn)有光學(xué)探測(cè)裝置的局限性或相關(guān)成本的嚴(yán) 格限制。借助于使多次發(fā)射的光譜分離最大化有助于信號(hào)隔離和數(shù)據(jù)分析。因 此，在多色應(yīng)用中光譜帶寬窄的熒光團(tuán)特別有用。用于多色標(biāo)記的理想染 、:斗組合應(yīng)表現(xiàn)出在與激發(fā)波長(zhǎng)一致時(shí)有強(qiáng)的吸收以及充分分離的發(fā)射光 譜。需要單種染料具有大的吸收消光系數(shù)和大波長(zhǎng)(斯托克斯)位移的必 要組合。很難找到這些材料。此外，多波長(zhǎng)聚焦常常意味著昂貴而復(fù)雜的 光學(xué)系統(tǒng)，例如成像透鏡組、將樣品置于諸如顯微鏡中的焦點(diǎn)中的可移動(dòng) 部件、或傾斜部件。
本發(fā)明的目的是獲得一種用于諸如發(fā)光信號(hào)探測(cè)的光學(xué)探測(cè)的好方法
和系統(tǒng)，所述光學(xué)探測(cè)例如是探測(cè)來自生物、化學(xué)或生化顆粒的發(fā)射。本
發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于可以獲得高效而高質(zhì)量的探測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)
點(diǎn)還在于可以在系統(tǒng)中僅利用單個(gè)光學(xué)元件，例如折射元件將具有不同波
，或波長(zhǎng)范圍的不同輻照束聚焦在基質(zhì)上而獲得高質(zhì)量的探測(cè)。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，降低了因折射元件不能使多個(gè)波長(zhǎng) 光聚焦在單個(gè)點(diǎn)而導(dǎo)致的球面像差和色差。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，無需調(diào)節(jié)所有光學(xué)元件，或僅需要 最小限度的調(diào)節(jié)，即無需校正透鏡或復(fù)合透鏡組即可獲得更清晰的焦點(diǎn)。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還包括使用令所述裝置更加魯棒并且對(duì)磨 損不太敏感的固定元件(沒有可移動(dòng)部件)以及提供用于聚焦和收集光的 單個(gè)光學(xué)元件，例如折射元件。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還在于可以在該系統(tǒng)上進(jìn)行很寬范圍的應(yīng) ，，且由于在低像差或無像差操作中進(jìn)行多波長(zhǎng)激發(fā)和收集，因此可以使 ^很寬范圍的標(biāo)記。
以上目的是通過根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明涉及一種用于探測(cè)基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)的探測(cè)系統(tǒng)，該探測(cè)系統(tǒng) 包括輻照單元，其用于產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)所述基質(zhì)上的發(fā) 光位點(diǎn)；第一光學(xué)元件，例如第一折射元件，其適于接收至少兩個(gè)具有不 同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束，所述至少兩個(gè)輻照束為要聚焦在基質(zhì)上的激 發(fā)輻照束和/或要從所述基質(zhì)上的受激發(fā)發(fā)光位點(diǎn)收集的發(fā)光輻照束；以及 光學(xué)補(bǔ)償器，其用于對(duì)所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束中 的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差。所述調(diào)節(jié)可以是選擇
7性調(diào)節(jié)。所述光學(xué)像差可以是由第一光學(xué)元件，例如第一折射元件引起的 像差。其可以是激發(fā)輻照束和/或發(fā)光輻照束的任意一種或兩者中的色差， 每一種輻照束具有在特征不同波長(zhǎng)或特征不同波長(zhǎng)范圍下的輻照。兩種輻 照束可以是單個(gè)激發(fā)輻照束和所要收集的發(fā)光輻照束。根據(jù)本發(fā)明的具體 實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，獲得了一種系統(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)了借助于相同的光學(xué)元件
(例如相同的折射元件)對(duì)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束進(jìn)行折射， 其中像差被降低，甚至避免。獲得所述系統(tǒng)的操作允許利用標(biāo)準(zhǔn)和/或廉價(jià) 的光學(xué)元件，例如折射元件以將至少一個(gè)激發(fā)輻照束聚焦在基質(zhì)上，來提 供所述系統(tǒng)。所述探測(cè)系統(tǒng)還可以包括探測(cè)單元，所述探測(cè)單元至少具有 用于將發(fā)光輻照束聚焦到至少一個(gè)探測(cè)器元件上的第二光學(xué)元件，例如第
二折射元件。所述探測(cè)單元可以包括像素化探測(cè)器(piexlated detector)。根 據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在利用標(biāo)準(zhǔn)和/或廉價(jià)光學(xué)元件，例如 折射元件的同時(shí)可以降低輻照束的像差。第一光學(xué)元件，例如第一折射元 件可以是所述系統(tǒng)的物鏡透鏡。
所述輻照單元可以適于產(chǎn)生至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的激發(fā) 輻照束，并且所述第一光學(xué)元件，例如第一折射元件可以適于接收至少兩 個(gè)激發(fā)輻照束。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在探測(cè)系統(tǒng)和 方法中使用具有不同輻照波長(zhǎng)的多個(gè)激發(fā)，由此降低在不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范 圍下進(jìn)行的不同輻照發(fā)生的像差量。這可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用，即，利用多種標(biāo)記 操作，從而獲得時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的成本降低。這還可以實(shí)現(xiàn)多色激發(fā)、具有 高靈敏度的無像差或低像差探測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是獲得了適 用于各種標(biāo)記的方法和系統(tǒng)，例如可以成功探測(cè)出具有較小斯托克斯位移 的標(biāo)記。所述第一光學(xué)元件，例如折射元件可以適于通過其位置接收至少 兩個(gè)激發(fā)輻照束。
光學(xué)補(bǔ)償器可以至少在輻照束之一中弓I入相移。光學(xué)補(bǔ)償器可以是相 位板。
光學(xué)補(bǔ)償器可以至少在激發(fā)輻照束之一中引入相移以將激發(fā)輻照束聚 焦在基質(zhì)上的相同焦點(diǎn)。本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，僅利用單個(gè)光 學(xué)元件就生成了用于至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束的適當(dāng)光 路。光學(xué)補(bǔ)償器和第一光學(xué)元件(例如折射元件)可以是分立元件。這樣 就能夠成本有效地生產(chǎn)探測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)榭梢詮默F(xiàn)有的大量生產(chǎn)的低成本光 學(xué)拾取單元集成出最大的現(xiàn)有部件，且可以使用市場(chǎng)上能買到的透鏡。光 學(xué)補(bǔ)償器可以并入第一光學(xué)元件，例如第一折射元件中。本發(fā)明的具體實(shí) 施例的優(yōu)點(diǎn)在于，該探測(cè)系統(tǒng)可以是魯棒的。所述探測(cè)系統(tǒng)可以適于選擇 所述至少兩個(gè)輻照束中要在某一時(shí)刻使用的一個(gè)。本發(fā)明的具體實(shí)施例的 優(yōu)點(diǎn)在于，可以選擇最適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)波長(zhǎng)來探測(cè)基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)。
所述輻照單元可以適于同時(shí)產(chǎn)生所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照束中的至少兩 個(gè)。本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，同時(shí)激發(fā)和探測(cè)減少了總的分析時(shí) 間或允許在固定時(shí)段內(nèi)提高靈敏度?？梢栽陲@著不同的期間內(nèi)接收輻照束。
所述探測(cè)系統(tǒng)還可以包括探測(cè)單元，所述探測(cè)單元至少具有探測(cè)器元 件和光學(xué)元件，所述光學(xué)元件用于將至少兩個(gè)發(fā)光輻照束作為平行發(fā)光輻 照?qǐng)龆劢乖谔綔y(cè)器元件上。本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，每個(gè)輻照 束可以靠近諸如第二折射元件的第二光學(xué)元件的光軸通過諸例如第二折射 元件的第二光學(xué)元件，即，每個(gè)輻照束與諸如第二折射元件的第二光學(xué)元 件的光軸之間的平均距離小。
所述探測(cè)系統(tǒng)還可以包括探測(cè)單元，所述探測(cè)單元至少具有探測(cè)器元 件和光學(xué)元件，所述光學(xué)元件用于將至少兩個(gè)發(fā)光輻照束作為呈一條線排 列的相鄰發(fā)光輻照?qǐng)龆劢乖诨|(zhì)上。本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于， 可以從不同的發(fā)光輻照?qǐng)鐾瑫r(shí)獲得顯著不同的發(fā)光信息。
所述探測(cè)系統(tǒng)可以包括探測(cè)單元，其適于同時(shí)探測(cè)來自發(fā)光位點(diǎn)的不 同發(fā)光輻照束，所述不同發(fā)光輻照束的每一個(gè)具有基本不同的波長(zhǎng)。本發(fā) 明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用，即可以同時(shí)使用多種標(biāo)記， 由此降低探測(cè)的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。
所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照束為平均波長(zhǎng)分別可以處于760nm到800nm、 640nm到680nm以及380nm到420nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一、第二和第三輻照 束。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以從現(xiàn)有的大量生產(chǎn)的低成本光 學(xué)拾取單元獲得生物傳感器的各部件，從而允許以成本有效的方式獲得探 測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的入射輻 照束中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)的光學(xué)補(bǔ)償器，所述光學(xué)補(bǔ)償器適于利用相同 的光學(xué)元件，例如折射元件將所述至少兩個(gè)入射輻照束聚焦于基質(zhì)上的相 同焦點(diǎn)。
所述調(diào)節(jié)可以是選擇性調(diào)節(jié)。
所述光學(xué)補(bǔ)償器可以受非周期相位結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的具體實(shí)施例 的優(yōu)點(diǎn)在于，為了制造光學(xué)補(bǔ)償器，在設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器之后可以使用公知 的技術(shù)。
所述光學(xué)補(bǔ)償器可以是具有不同非周期相位結(jié)構(gòu)的相位輪，至少兩個(gè) 輻照束布置成通過所述相位輪。
本發(fā)明還涉及一種用于探測(cè)基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)的方法，該方法包括 產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)所述基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)；對(duì)至少兩個(gè)具有 不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束進(jìn)行引導(dǎo)，例如進(jìn)行折射，所述至少兩個(gè)輻 照束為要聚焦在基質(zhì)上的激發(fā)輻照束和/或要從所述基質(zhì)上的被激發(fā)發(fā)光位
點(diǎn)收集的發(fā)光輻照束；以及對(duì)所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻
照束之一進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差。
產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束的所述步驟可以包括產(chǎn)生至少兩個(gè)激發(fā)輻照 束，對(duì)至少兩個(gè)輻照束進(jìn)行引導(dǎo)，例如進(jìn)行折射的所述步驟可以包括將至
少兩個(gè)激發(fā)輻照束聚焦在基質(zhì)上；并且對(duì)所述至少兩個(gè)輻照束之一進(jìn)行調(diào) 節(jié)的所述步驟可以包括對(duì)所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照束中的至少一個(gè)進(jìn)行以在 所述基質(zhì)上產(chǎn)生公共焦點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及一種用于設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器的基于計(jì)算機(jī)的方法，該方法 包括獲取有關(guān)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束中每一個(gè)的波
長(zhǎng)或平均波長(zhǎng)的信息，獲取有關(guān)用于聚焦所述至少兩個(gè)輻照束的諸如折射
元件的光學(xué)元件的位置和光學(xué)特性的信息；以及考慮到要為由諸如單個(gè)折 射元件的單個(gè)光學(xué)元件聚焦的所述至少兩個(gè)輻照束獲得相同焦點(diǎn)，確定光 學(xué)補(bǔ)償器的最佳特征參數(shù)，使得降低所述至少兩個(gè)輻照束的光學(xué)像差。
本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行用于設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器的基于計(jì)算機(jī)的方法的計(jì) ^機(jī)程序產(chǎn)品，該方法包括獲取有關(guān)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍 的輻照束中的每一個(gè)的波長(zhǎng)或平均波長(zhǎng)的信息，獲取有關(guān)用于聚焦所述至少兩個(gè)輻照束的諸如折射元件的光學(xué)元件的位置和光學(xué)特性的信息；以及 考慮到要為由諸如單個(gè)折射元件的單個(gè)光學(xué)元件聚焦的所述至少兩個(gè)輻照 $獲得相同焦點(diǎn)，確定光學(xué)補(bǔ)償器的最佳特征參數(shù)，使得降低所述至少兩 _+輻照束的光學(xué)像差。
本發(fā)明還涉及一種存儲(chǔ)如上所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的機(jī)器可讀數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)裝置和/或這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品通過局域或廣域電信網(wǎng)絡(luò)的傳輸。
借助于下文所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供本發(fā)明的這一和其他目的及 優(yōu)點(diǎn)。
在獨(dú)立和從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的特定和優(yōu)選方面。在適當(dāng)?shù)?情況下，從屬權(quán)利要求的特征可以與獨(dú)立權(quán)利要求的特征組合以及與其他 從屬權(quán)利要求的特征組合，并非僅僅如權(quán)利要求中所明確給出的那樣。本 發(fā)明的教導(dǎo)允許設(shè)計(jì)用于生物傳感器中進(jìn)行多波長(zhǎng)聚焦的改進(jìn)方法和設(shè) '備。
本發(fā)明的以上及其他特性、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述 中變得明顯，附圖作為舉例示了本發(fā)明的原理。僅出于舉例的目的給出該 說明書，并不限制本發(fā)明的范圍。下文援引的參考圖是指附圖。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的實(shí)施例的探測(cè)系統(tǒng)的示意圖； 圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的探測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，其采用了三 個(gè)激發(fā)輻照束，從而最多同時(shí)激發(fā)三個(gè)標(biāo)記；
r 圖3示出了可以在圖2所示的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)中采用的示范性濾光器組 的透射特性；
圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的探測(cè)裝置的替代光學(xué)系統(tǒng)的示意圖，其采用 了兩個(gè)激發(fā)輻照束，從而最多同時(shí)激發(fā)兩個(gè)標(biāo)記；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第二實(shí)施例的探測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的 示意圖，其采用了單個(gè)激發(fā)輻照束和兩個(gè)發(fā)光輻照束，以實(shí)現(xiàn)FRET測(cè)量;
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第三實(shí)施例的探測(cè)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的 示意圖，其能夠使兩個(gè)發(fā)光輻照束在相同的像素化探測(cè)器上成像；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三方面的實(shí)施例的沿光學(xué)補(bǔ)償器的半徑的示范
11性非周期相位結(jié)構(gòu)的示意圖8是可以用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第四方面的另一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)補(bǔ) 償器的設(shè)計(jì)方法的處理系統(tǒng)的示意圖。
在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元件。
具體實(shí)施例方式
將參考具體實(shí)施例并且參照特定的附圖來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不 限定于此，其僅由權(quán)利要求限定。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不構(gòu)成對(duì) 發(fā)明范圍的限制。所描述的附圖只是示意性的而非限制性的。在附圖中， 為了舉例說明的目的， 一些元件的尺寸可以被放大并未按比例繪制。在本 說明書和權(quán)利要求書中采用術(shù)語(yǔ)"包括"的地方，其不排除其他元件或步 驟。當(dāng)用不定冠詞或定冠詞表示單數(shù)名詞例如"一"、"所述"時(shí)，其包括 多個(gè)該名詞，除非有其他特別的說明。
此外，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等被用于相似元 件之間的區(qū)分，并不一定被用于描述前后或時(shí)間的次序。要明白所用的術(shù) 語(yǔ)在合適的情況下是可以互換的，本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠按不同 于本文所述或圖示的其他次序進(jìn)行操作。
在此單獨(dú)地提供了下面的術(shù)語(yǔ)或定義，以有助于理解本發(fā)明。這些定 義不應(yīng)當(dāng)被解釋為具有比本領(lǐng)域人員所了解的定義更小的范圍。術(shù)語(yǔ)"輻 照"或"發(fā)光"通常是指UV輻照、可見光輻照或紅外輻照，但是本發(fā)明 不限定于此，也可以采用其他類型的電磁輻照。所提及的輻照束的波長(zhǎng)可 以是所述輻照束的平均波長(zhǎng)，也可以是獲得最大發(fā)射所處的波長(zhǎng)。如在本 文所使用的，術(shù)語(yǔ)"基質(zhì)"描述了必須將輻照束聚焦到其上，并且從其上 議集發(fā)光輻照束的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明設(shè)想進(jìn)行探測(cè)的發(fā)光位點(diǎn)是基質(zhì)上發(fā) 射至少一個(gè)發(fā)光束的區(qū)別的位點(diǎn)或樣點(diǎn)，所述發(fā)光束具有至少一個(gè)發(fā)光束 波長(zhǎng)或者至少一個(gè)中央發(fā)光束波長(zhǎng)?？梢栽O(shè)想有任何發(fā)光信號(hào)，例如，反 射、散射、熒光、化學(xué)發(fā)光、電發(fā)光、生物發(fā)光或其他發(fā)光。發(fā)光位點(diǎn)還 可以由對(duì)光進(jìn)行散射或反射的表面的結(jié)構(gòu)特征提供。發(fā)光位點(diǎn)可能涉及基 質(zhì)上的受到占據(jù)的位點(diǎn)，例如，受到具有發(fā)光標(biāo)記的耙顆粒占據(jù)的位點(diǎn)。 將在接近分析物分子或者與之結(jié)合時(shí)發(fā)射光或者改變其光輸出，例如，熄滅或者至少部分熄滅所發(fā)射的光或者改變所發(fā)射的光的顏色的分子稱為
"光學(xué)可變分子"。發(fā)自于基質(zhì)的發(fā)光包括遠(yuǎn)離和/或穿過基質(zhì)透射的光；或
者所述發(fā)光是由放置于基質(zhì)上的元件，例如，微陣列內(nèi)的在受到適當(dāng)波長(zhǎng)
的光激發(fā)之后發(fā)出熒光光的熒光標(biāo)記建立的；或者所述發(fā)光是由諸如光散 射光柵的基質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)特征建立的。所述基質(zhì)可以是任何適當(dāng)?shù)幕|(zhì)， 例如，載玻片、微陣列、硅芯片、諸如尼龍膜的膜、諸如尼龍濾光器的濾 光器、微流體裝置、粗糙化金屬基質(zhì)、諸如含有染色的DNA或蛋白質(zhì)的瓊 脂糖凝膠的凝膠或者任何具有用于提供發(fā)光位點(diǎn)的適當(dāng)表面的其他裝置。 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"樣品"涉及包括感興趣分析物的組合物。如本文 所使用的，術(shù)語(yǔ)"分析物"是指有待通過本發(fā)明的方法探測(cè)的物質(zhì)。分析 物可以是固有發(fā)光提供者，也可以是通過施加標(biāo)記而實(shí)現(xiàn)發(fā)光的。如本文 所使用的，術(shù)語(yǔ)"標(biāo)記"是指能夠產(chǎn)生可探測(cè)信號(hào)的分子或材料?？梢允?標(biāo)記直接附著至分析物，或者可以使標(biāo)記通過諸如帶標(biāo)記探針的連接部分 附著至分析物。這些作用在于與分析物發(fā)生特異性結(jié)合的探針是通過能使 與分析物發(fā)生特異性結(jié)合或者對(duì)應(yīng)于分析物的至少(特異性)部分的化合 物與標(biāo)記連接而獲得的。分析物特異性探針的性質(zhì)將由所要探測(cè)的分析物 的性質(zhì)決定。就最為一般的情況而言，基于與分析物的特異性相互作用設(shè) 計(jì)所述探針，所述特異性相互作用例如可以是但不限于抗原-抗體結(jié)合、互 補(bǔ)核甘酸序列結(jié)合、碳水化合物-凝集素結(jié)合、互補(bǔ)肽序列結(jié)合、配體-受體 結(jié)合、輔酶-酶結(jié)合、酶抑制劑-酶結(jié)合、等等。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于從基質(zhì)探測(cè)發(fā)光位點(diǎn)的探測(cè)系 統(tǒng)。例如，這樣的探測(cè)系統(tǒng)可以例如是用于探測(cè)(例如)具有顆粒形式(但 是本發(fā)明不限于此)的化學(xué)、生物或生化分析物的探測(cè)系統(tǒng)。典型地，這 樣的探測(cè)系統(tǒng)包括輻照單元，所述輻照單元生成至少一個(gè)用于輻照基質(zhì)的 ，發(fā)輻照束。典型地，這樣的至少一個(gè)激發(fā)輻照束可以導(dǎo)致基質(zhì)上的發(fā)光 ^點(diǎn)的激發(fā)，從而導(dǎo)致至少一次發(fā)光輻照的發(fā)射。所述探測(cè)系統(tǒng)典型地可 以包括第一光學(xué)元件，例如第一折射元件，其適于接收至少兩個(gè)具有不同 波長(zhǎng)的輻照束，由此所述至少兩個(gè)輻照束為由所述輻照單元生成的激發(fā)輻 照束。將采用所述第一光學(xué)元件，例如第一折射元件將這些束聚焦于所述 基質(zhì)上，和/或?qū)⒁柚谒龅谝还鈱W(xué)元件，例如第一折射元件收集來自所述基質(zhì)上的受激發(fā)的發(fā)光位點(diǎn)的發(fā)光輻照束。因此，根據(jù)第一方面，所 述探測(cè)系統(tǒng)還包括光學(xué)補(bǔ)償器，所述光學(xué)補(bǔ)償器用于對(duì)所述至少兩個(gè)輻照 束中的至少一個(gè)進(jìn)行，以便降低或者至少部分補(bǔ)償由單個(gè)光學(xué)元件，例如 單個(gè)折射元件引起的光學(xué)像差。典型地，這樣的光學(xué)像差可能是由用于對(duì) 具有不同波長(zhǎng)的輻照束進(jìn)行引導(dǎo)，例如進(jìn)行折射的單個(gè)第一光學(xué)元件，例 如折射元件引起的，例如，所述輻照束可以是不同激發(fā)輻照束、 一個(gè)激發(fā) 輻照束和一個(gè)發(fā)光輻照束或者不同的發(fā)光輻照束。圖1通過舉例說明的方 式示出了包括基本部件和任選部件的探測(cè)系統(tǒng)100的示意性概圖。探測(cè)系
統(tǒng)100適于探測(cè)樣品6上的光發(fā)射位點(diǎn)。如圖1所示，探測(cè)系統(tǒng)100包括 輻照單元102、適于接收至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束的諸如折射元件 25的光學(xué)元件25以及用于降低或校正由所述諸如折射元件25的光學(xué)元件 25在所述輻照束內(nèi)引入的光學(xué)像差的光學(xué)補(bǔ)償器。在下文中將對(duì)圖1所示 的示范性探測(cè)系統(tǒng)的上述部件以及額外的或者任選的部件做更為詳細(xì)的進(jìn) 一步說明。
如上所述，探測(cè)系統(tǒng)100典型地包括具有至少一個(gè)輻照源的輻照單元 102。所述至少一個(gè)輻照源可以是任何適于在探測(cè)系統(tǒng)中使用的輻照源，例 如，光源。所述至少一個(gè)輻照束具有至少一個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)人。所述至少一個(gè)輻 照源可以是包括諸如激光器的輻照源的照明陣列，其發(fā)射具有處于波長(zhǎng)、、 X2、X3......^下的輻射的激發(fā)輻照束，或者發(fā)射處于預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射，
以輻照基質(zhì)。所述輻照源還可以包括白光源，其可以被濾波成若干具有處 于特定波長(zhǎng)下的輻射或者具有處于特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的輻照束。所述 輻照源還可以包括一個(gè)或多個(gè)單色或準(zhǔn)單色光源，例如激光器或放電燈或 光發(fā)射二極管。所述光源可以包括氬激光器、二極管激光器、氦激光器、 染料激光器、鈦藍(lán)寶石激光器、Nd:YAG激光器等。例如，所述輻照單元可 以包括可調(diào)諧輻照源，例如可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其用于依次提供至少一 個(gè)輻照束，或者所述輻照單元可以包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器，從而同時(shí) 或者連續(xù)提供至少一個(gè)輻照束。因而，所述至少一個(gè)輻照源可以是多個(gè)輻 ;^源，例如兩個(gè)或三個(gè)輻照源。典型地，所述多個(gè)輻照源允許進(jìn)行多路復(fù) 用。所述至少一個(gè)輻照源適于發(fā)射處于預(yù)定波長(zhǎng)或預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射， 例如光，所述輻射適于激發(fā)或輻照發(fā)光位點(diǎn)，例如像熒光位點(diǎn)這樣的發(fā)光
14位點(diǎn)。例如，這樣的位點(diǎn)可以包括存在于樣品內(nèi)的光學(xué)可變顆粒。例如， 在所生成的輻射是熒光輻射的情況下，所述激發(fā)輻射的光波長(zhǎng)通?？梢蕴?br> '于(例如)200nm到2000nm的范圍內(nèi)，或(例如)處于400nm到1100nm 的范圍內(nèi)，但是本發(fā)明不限于此。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述輻照單元102可 以適于采用所生成的至少一個(gè)輻照束掃描所要研究的基質(zhì)。所述至少一個(gè) 輻照束的激發(fā)場(chǎng)可以是單個(gè)樣點(diǎn)、細(xì)長(zhǎng)樣點(diǎn)或者一行部分重疊的樣點(diǎn)。采 用至少分段的細(xì)長(zhǎng)樣點(diǎn)允許激發(fā)基質(zhì)的不同區(qū)域，如果要進(jìn)行明顯不同的 探測(cè)，則這種做法將得到對(duì)不同結(jié)合位點(diǎn)的占據(jù)的同時(shí)探測(cè)。因此，通過 所述至少分段的細(xì)長(zhǎng)樣點(diǎn)可以得到經(jīng)濟(jì)有效的探測(cè)方法。
探測(cè)系統(tǒng)100還包括第一光學(xué)元件25，例如第一折射元件25，其被定 位成使之接收至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束。這樣的輻照束可以是由輻 照單元102生成的激發(fā)輻照束、從基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)收集的由所述激發(fā)輻 照束激發(fā)的發(fā)光輻照束、或者一個(gè)或多個(gè)激發(fā)輻照束和一個(gè)或多個(gè)發(fā)光輻 照束的組合。這樣的第一光學(xué)元件25可以是折射元件25，例如，常規(guī)或標(biāo) 準(zhǔn)折射元件，例如，光存儲(chǔ)裝置中采用的物鏡透鏡。典型地，所述第一光 學(xué)元件25，例如第一折射元件25可以是所述探測(cè)系統(tǒng)中用于將(一個(gè)或多 個(gè))激發(fā)輻照束聚焦到基質(zhì)上的物鏡透鏡。但是，所述光學(xué)元件也可以是 拋物面反射鏡以及若干其他適于接收至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束的屈 光、反射和折反射成像機(jī)構(gòu)，包括棱鏡。如上所述，作為替代，或者除此 之外，可以采用所述第一光學(xué)元件25，例如第一折射元件25，從而既實(shí)現(xiàn) ^發(fā)輻照在基質(zhì)上的聚焦，又實(shí)現(xiàn)對(duì)來自基質(zhì)的發(fā)光輻照(如果存在的話) 的收集。典型地，針對(duì)一個(gè)具體的波長(zhǎng)對(duì)共同用于不同輻照束的探測(cè)系統(tǒng) 100，更具體而言，對(duì)所述光學(xué)元件25 (例如第一折射元件25)進(jìn)行優(yōu)化。 對(duì)于具有多個(gè)波長(zhǎng)的輻照束而言使用相同的第一光學(xué)元件25，例如第一折 射元件25引起光學(xué)像差，例如色差，因?yàn)楣鈱W(xué)元件，例如折射元件通常適 用于第一預(yù)定波長(zhǎng)，如果具有其他預(yù)定波長(zhǎng)的輻照束通過所述光學(xué)元件， 例如折射元件25，則將導(dǎo)致像差。
所述探測(cè)系統(tǒng)還包括光學(xué)補(bǔ)償器5，其用于降低或者至少部分補(bǔ)償因?qū)?單個(gè)光學(xué)元件，例如單個(gè)折射元件用于具有不同波長(zhǎng)的輻照束而引起的光 琴像差，通過設(shè)置所述光學(xué)補(bǔ)償器的位置，使得具有不同波長(zhǎng)并且穿過所述單個(gè)光學(xué)元件，例如單個(gè)折射元件的輻照束同樣在其光路上遇到所述光 學(xué)補(bǔ)償器。 一般而言，所述光學(xué)補(bǔ)償器通常將針對(duì)不同的輻照束引入不同 的光路距離(OPD)差，以校正由所述的用于具有不同波長(zhǎng)的不同輻照束 的光學(xué)元件，例如折射元件引起的光學(xué)像差。此外，還可以校正由其他光 學(xué)元件引起的光學(xué)像差。例如，可以通過引入相移而引入光路距離差。這 種相移可以是這樣的，即對(duì)于所述輻照束之一而言相移(對(duì)27l取模)可以 基本為零，或者對(duì)于所設(shè)計(jì)的所有輻照束而言其可以基本不為零。所述光 學(xué)補(bǔ)償器可以至少部分補(bǔ)償，即，其可以降低由多個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照 束引起的平均光學(xué)像差。如果將若干具有不同波長(zhǎng)的激發(fā)輻照束與單個(gè)光 學(xué)元件，例如單個(gè)折射元件一起使用，則所述降低或補(bǔ)償可以使所述不同 的激發(fā)輻照束聚焦到基質(zhì)上的相同焦點(diǎn)上。換言之，所述光學(xué)補(bǔ)償器可以 降低或至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差，從而使不同的波長(zhǎng)進(jìn)入共同的焦點(diǎn)。本發(fā) 明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以將光學(xué)補(bǔ)償器與來自光學(xué)拾取單元的光學(xué)元 嘩結(jié)合使用，從而以經(jīng)濟(jì)有效的方式運(yùn)行若干相關(guān)的生物測(cè)定。所述光學(xué)
補(bǔ)償器可以是任何適當(dāng)?shù)脑试S至少部分校正這種光學(xué)像差的光學(xué)補(bǔ)償器5， 例如相位板。例如，所述光學(xué)補(bǔ)償器5可以是衍射元件，其對(duì)輻照束進(jìn)行
衍射，從而使波長(zhǎng)最短的輻照束被引入基本為零的相位變化(對(duì)27T取模)，
同時(shí)根據(jù)一級(jí)衍射使其他輻照束中的至少一個(gè)發(fā)生衍射。光學(xué)補(bǔ)償器的另 一個(gè)例子可以是(例如)接近閃耀衍射光柵的具有臺(tái)階狀剖面的衍射元件， 其中，為波長(zhǎng)最短的輻照束選擇零級(jí)衍射，為其他輻照束中的至少一個(gè)選
擇一級(jí)和/或更高級(jí)的衍射。例如，所述光學(xué)補(bǔ)償器5還可以是包括非周期 相位結(jié)構(gòu)(NPS)的用于降低或者至少部分補(bǔ)償所述輻照束中的至少一個(gè)的 波前像差的光學(xué)元件，其中，所述相結(jié)構(gòu)包括雙折射材料，并且具有非周 期臺(tái)階狀剖面。典型地，將所述雙折射材料與所采用的光的不同偏振狀態(tài) 結(jié)合使用。光學(xué)補(bǔ)償器5的另一個(gè)例子是以提供了與額外的徑向表面輪廓 相疊加的跨越其寬度引入了恒定相位的基本徑向區(qū)輪廓的非周期相位結(jié)構(gòu) (NPS)為基礎(chǔ)的，其中，所述非周期相位結(jié)構(gòu)引入了可變相位。在這一示 范性光學(xué)補(bǔ)償器中，由所述光學(xué)補(bǔ)償器引入的相位改變可以對(duì)于所有輻照 束而言不為零，因而有可能對(duì)一個(gè)輻照束引入小的像差，但是在考慮針對(duì) 所有輻照束的光學(xué)像差時(shí)，則改善了平均像差量。需要注意的是，只是通
16過舉例說明的方式提供了上述光學(xué)補(bǔ)償器的例子，本發(fā)明不限于此。可以 采用的光學(xué)補(bǔ)償器的另一個(gè)例子是基于液晶材料的使用的光學(xué)補(bǔ)償器，可 以根據(jù)所施加的電壓對(duì)所述光學(xué)補(bǔ)償器進(jìn)行切換，以改變補(bǔ)償性態(tài)，由此 能夠根據(jù)所選擇的波長(zhǎng)優(yōu)化補(bǔ)償。本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，所采 用的光學(xué)補(bǔ)償器不依賴于根據(jù)不同輻照束的不同衍射級(jí)的衍射，因而不會(huì) 在所要校正的不同像差之間帶來任何關(guān)聯(lián)。所述光學(xué)補(bǔ)償器可以同時(shí)為不 ,司的輻照束降低或者至少部分補(bǔ)償像差，或者所述光學(xué)補(bǔ)償器可以包括不 同的部分，通過調(diào)節(jié)每一部分來降低或至少部分補(bǔ)償具有特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng) 范圍的輻照束的像差。例如，所述光學(xué)補(bǔ)償器可以(例如)是包括不同部 分的相位輪，其中的每一部分用于補(bǔ)償或降低具有不同波長(zhǎng)或不同波長(zhǎng)范 圍的不同輻照束的光學(xué)像差?？梢詾椴煌鈱W(xué)補(bǔ)償器，例如相位輪或基于 液晶材料的光學(xué)補(bǔ)償器提供控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)適于根據(jù)選定的輻照 束選擇所述光學(xué)補(bǔ)償器的給定部分，并使之進(jìn)入輻照束路徑。
典型地，所述探測(cè)系統(tǒng)還可以包括探測(cè)單元iio，其用于探測(cè)和定量測(cè)
量通過收集來自基質(zhì)的發(fā)光輻照束而獲得的發(fā)光響應(yīng)。這樣的探測(cè)單元可 'M包括至少一個(gè)探測(cè)器，所述探測(cè)器例如為光探測(cè)器、電荷耦合器件
(CCD)、電荷注入器件(CID)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、光電 倍增管、雪崩光電二極管、固態(tài)光學(xué)探測(cè)器件、顯微鏡或攝像機(jī)。所述至 少一個(gè)探測(cè)器可以是若干個(gè)適于探測(cè)從基質(zhì)收集的不同發(fā)光輻照束的探測(cè) 器。所述至少一個(gè)探測(cè)器可以是像素化探測(cè)器或者一行多個(gè)單像素探測(cè)器。 例如，這樣的探測(cè)器可以是電荷耦合器件(CCD)探測(cè)器或CID、 一排光 子管倍增器、 一排雪崩光電二極管或者其他包括獨(dú)立探測(cè)像素陣列的輻照 探測(cè)器。典型地，優(yōu)選將所述至少一個(gè)探測(cè)器的寬度，或者在采用像素化 探測(cè)器的情況下，將所述至少一個(gè)探測(cè)器的探測(cè)器元件的寬度設(shè)置為，可 以針對(duì)基質(zhì)上的空間上明顯不同的區(qū)域發(fā)生探測(cè)，其中，所述空間分立的 區(qū)域使得，在檢査過程中，幾乎總是最多有一個(gè)被占據(jù)的結(jié)合位點(diǎn)出現(xiàn)在 單個(gè)像素探測(cè)到的區(qū)域內(nèi)。所述空間分立的區(qū)域允許數(shù)字探測(cè)方式，艮P， 允許探測(cè)給定結(jié)合位點(diǎn)是否被占據(jù)，由此將得到二元判定。由單個(gè)像素探 測(cè)到的典型區(qū)域的大小可以介于0.01nm2和100^112之間，優(yōu)選介于0.1pm2 和25jnm2之間，例如，ljxm2。在具體實(shí)施例中，可以提供評(píng)估單元lll，其用于確定發(fā)光位點(diǎn)的濃度或分布，和/或用于對(duì)所獲得的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 處理，從而(例如)使兩個(gè)不同測(cè)量相互關(guān)聯(lián)，以檢驗(yàn)輕微結(jié)合的發(fā)光顆 粒是否對(duì)探測(cè)結(jié)果造成了影響。這樣的評(píng)估機(jī)構(gòu)可以包括諸如微處理器的 處理機(jī)構(gòu)，和/或用于存儲(chǔ)所獲得的和/或經(jīng)過處理的評(píng)估信息的存儲(chǔ)器部 件。此外，也可能存在典型的輸入/輸出機(jī)構(gòu)112?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)能浖?專用硬件處理機(jī)構(gòu)控制所述評(píng)估單元111來執(zhí)行所述評(píng)估步驟。因而，可 以通過任何適當(dāng)?shù)姆绞剑?，通過專用硬件或適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)、微控
制器或諸如微處理器的嵌入式處理器、諸如PAL、 PLA或FPGA的可編程 n陣列等實(shí)現(xiàn)所述評(píng)估機(jī)構(gòu)111?？梢詫⑺鼋Y(jié)果顯示在任何適當(dāng)?shù)娘@示機(jī) 構(gòu)112上，例如，顯示在可視顯示單元、繪圖機(jī)或打印機(jī)等上。評(píng)估機(jī)構(gòu) 111還可以具有與局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的連接，以便將所述結(jié)果傳輸至遠(yuǎn)程位 置。
探測(cè)系統(tǒng)100的其他任選部件可以是諸如聚焦伺服系統(tǒng)的聚焦控制機(jī) 構(gòu)113和諸如跟蹤伺服系統(tǒng)的跟蹤控制機(jī)構(gòu)114，所述機(jī)構(gòu)用于控制激發(fā)束 的聚焦，以及控制(例如)特定軌道上的激發(fā)束的位置。所述聚焦控制機(jī) 構(gòu)可以以不同的聚焦方法為基礎(chǔ)，例如，所述方法可以是但不限于Foucault 楔聚焦法。典型地，可以將跟蹤控制機(jī)構(gòu)114用于控制獲得準(zhǔn)確的空間探 測(cè)所需的跟蹤。這樣的系統(tǒng)可以包括致動(dòng)器。探測(cè)系統(tǒng)100還可以包括高 頻控制機(jī)構(gòu)和諸如電荷耦合器件(CCD)的輔助探測(cè)器，可以采用所述輔 助探測(cè)器優(yōu)化跟蹤和聚焦功能。
除了通常作為用于將激發(fā)束聚焦到樣品上的物鏡元件的第一光學(xué)元件
25，例如第一折射元件25之外，所述探測(cè)系統(tǒng)還可以包括其他光學(xué)元件，
例如，諸如偏振選擇或二向色分束器的分束器103、 二向色濾光器104、用
于將來自激發(fā)輻射源112的光朝向樣品引導(dǎo)和從樣品引導(dǎo)的透鏡和/或反射
鏡105等。如果存在若干個(gè)輻照源，并且每個(gè)適于提供具有不同預(yù)定波長(zhǎng)
或者不同預(yù)定波長(zhǎng)范圍的激發(fā)輻照束，和/或如果將采用不同的探測(cè)器探測(cè)
若干個(gè)不同的發(fā)光輻照束，那么尤其需要引入這樣的額外部件?？梢圆捎?br> 二向色濾光器或者二向色分束器阻擋不需要的激發(fā)輻射，避免其入射到所 述至少一個(gè)探測(cè)器元件上?？梢詫⑺龉鈱W(xué)元件劃分到輻照光學(xué)系統(tǒng)106內(nèi)?，F(xiàn)在，將通過若干具體實(shí)施例和實(shí)例說明本發(fā)明的第一方面，但是本發(fā)明不限定于此。
根據(jù)第一方面的第一具體實(shí)施例描述了上文針對(duì)第一方面描述的探測(cè)系統(tǒng)，其中，具有不同波長(zhǎng)并且被布置為穿過相同的光學(xué)元件25，例如，
相同的折射元件25的多個(gè)輻照束為激發(fā)輻照束。換言之，在本實(shí)施例中，所述探測(cè)系統(tǒng)采用單個(gè)光學(xué)元件，例如，折射元件將至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的激發(fā)輻照束聚焦到基質(zhì)上?？梢圆捎玫募ぐl(fā)輻照束的數(shù)量不受限制，例如，其可以是兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)等?？梢酝瑫r(shí)采用激發(fā)輻照束，即，將激發(fā)輻照束的激發(fā)場(chǎng)同時(shí)聚焦到基質(zhì)6上，或者可以從所述多個(gè)激發(fā)輻照束中選擇一個(gè)或多個(gè)激發(fā)輻照束來使用。也可以順次選擇所述激發(fā)輻照束。，實(shí)施例包括用于對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的激發(fā)輻照束中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)的光學(xué)補(bǔ)償器5，從而降低或者至少部分補(bǔ)償由單個(gè)光學(xué)元件，例如單個(gè)折射元件引發(fā)的光學(xué)像差。所述光學(xué)補(bǔ)償器5可以具有與上文所述的相同的特征和優(yōu)點(diǎn)。其可以適于降低或者至少部分補(bǔ)償具有不同波長(zhǎng)的不同激發(fā)束的光學(xué)像差，從而將不同的激發(fā)束聚焦到基質(zhì)上的相同焦點(diǎn)上。因而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以將激發(fā)輻照束適當(dāng)?shù)鼐劢沟交|(zhì)上，從而得到準(zhǔn)確有效的系統(tǒng)。因而，將通過若干個(gè)例子來說明本實(shí)施例。
在第一個(gè)例子中，探測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)激發(fā)輻照束，其能夠?qū)崿F(xiàn)采用三個(gè)不同的每者具有不同波長(zhǎng)的激發(fā)輻照束實(shí)施激發(fā)。換言之，第一輻照束具有第一預(yù)定波長(zhǎng)、、第二輻照束具有不同的第二預(yù)定波長(zhǎng)、、而第三輻照束具有不同的第三預(yù)定波長(zhǎng)M。在本例子中，第三波長(zhǎng)^短于第二波長(zhǎng)、，而第二波長(zhǎng)？12短于第一波長(zhǎng)、，但是本發(fā)明不限于此。在一個(gè)具體的設(shè)置中，所述第一、第二和第三波長(zhǎng)、、、、、的波長(zhǎng)范圍分別是，^位于大約770到810nm的范圍內(nèi)，、位于大約640到680nm的范圍內(nèi)，、位于大約為400到420nm的范圍內(nèi)，所述三個(gè)波長(zhǎng)優(yōu)選分別是基本785nm、基本660nm和基本405nm。如果所采用的三個(gè)不同的波長(zhǎng)是光學(xué)拾取單元中經(jīng)常采用的三個(gè)不同波長(zhǎng)，則典型地可以在所述探測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用這種系統(tǒng)中的若干部件，這為獲得這樣的探測(cè)系統(tǒng)提供了經(jīng)濟(jì)有效的方法。例如，l采用典型的光學(xué)元件，例如，光存儲(chǔ)系統(tǒng)中采用的典型折射元件25時(shí)，
19所述第一、第二和第三輻射束可以分別具有大約0.5、 0.65和0.85的數(shù)值孔徑(NA)。如上所述，可以同時(shí)執(zhí)行采用具有不同波長(zhǎng)的輻照束的激發(fā)，即，同時(shí)在基質(zhì)上提供輻照束，或者可以選擇一個(gè)或多個(gè)具有特定激發(fā)波長(zhǎng)的輻照束來使用。圖2以舉例的方式示出了采用三個(gè)激發(fā)輻照束的系統(tǒng)。#為舉例，本發(fā)明不限于此，圖2所示的探測(cè)系統(tǒng)還示出了若干用于收集所生成的發(fā)光輻照束的探測(cè)器。在本例子中，描述了一種用于探測(cè)三個(gè)不同發(fā)光輻照束的探測(cè)單元，但是所述探測(cè)單元可以適于探測(cè)更少或更多的不同發(fā)光輻照束。此外，在當(dāng)前例子中，所示的探測(cè)系統(tǒng)適于采用單個(gè)光學(xué)元件25，例如單個(gè)折射元件25，同時(shí)完成將激發(fā)輻照束聚焦到基質(zhì)上的操作和收集發(fā)光輻照束的操作，但是本實(shí)施例也可以設(shè)想采用其他光學(xué)部件完成對(duì)發(fā)光輻照束的采集的探測(cè)系統(tǒng)。在圖2所示的示范性探測(cè)系統(tǒng)中，通過在不同的波長(zhǎng)下工作的三個(gè)輻照源l、 2、 3，例如，三個(gè)不同的激光器生成三個(gè)激發(fā)輻照束。在圖2所示的示范性探測(cè)系統(tǒng)中，采用三個(gè)分束器Al、 12和13使所述不同的輻照路徑部分重疊。在本例子中，透鏡21將所述激發(fā)輻照束進(jìn)行準(zhǔn)直，但是本發(fā)明不限于此。采用二向色分束器31使不同輻照束的輻照朝向光學(xué)補(bǔ)償器5發(fā)射，之后，采用第一光學(xué)元件，例如，第一折射元件25 (例如，物鏡透鏡)將所述光聚焦到基質(zhì)6上。光學(xué)補(bǔ)償器5適于降低和/或補(bǔ)償因?qū)⑾嗤墓鈱W(xué)元件，例如折射元件用于以不同波長(zhǎng)或不同波長(zhǎng)范圍發(fā)射的激發(fā)輻照束而發(fā)生的光學(xué)像差，從而在基質(zhì)6上得到所述激發(fā)輻照束的共同焦點(diǎn)。基質(zhì)6可以具有固定厚度，例如，0.6mm的厚度，但是本發(fā)明不限于此。典型地，所述基質(zhì)包括發(fā)光位點(diǎn)。響應(yīng)于所述激發(fā)，可以從基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)生成發(fā)光輻照。換言之，可以響應(yīng)于所述激發(fā)生成至少一個(gè)發(fā)光輻照束。在本例子中，由具有不同波長(zhǎng)的激發(fā)輻照束激發(fā)的發(fā)光輻射包括具有不同波長(zhǎng)的不同發(fā)光輻照束。在本例子中，所述發(fā)光輻照束通過諸如折射元件25的光學(xué)元件25和第一二向色濾光器31而抵達(dá)探測(cè)單元。在圖2所示的特定例子中，可以通過長(zhǎng)通(longpass)二向色濾光器32反射波長(zhǎng)最短的發(fā)光輻射，例如，綠光發(fā)射，并借助帶通濾光器41對(duì)所述光進(jìn)一步過濾，進(jìn)而用透鏡22將其聚焦到第一探測(cè)器51上。之后，再次借助二向色反射鏡33將通過二向色濾光器32的熒光分開?？梢栽俅谓柚蛏珵V光器33來反射所述最短的波長(zhǎng)，其將通過帶通濾光器42，并用透鏡23聚焦到探測(cè)器52上。其余熒光也將通過帶通濾光器43，并用透鏡24聚焦到第三探測(cè)器53上。由于存在三個(gè)用于激發(fā)的不同波長(zhǎng)和其中的熒光必須被探測(cè)的三個(gè)不同波段，因而所采用的濾光器優(yōu)選具有非常特異性的反射和透射特性。例如，第一二向色濾光器31對(duì)于405、 650和780nm激光線必須是反射性的，但是對(duì)于所引起的熒光必須是輻射可透過的。例如，可以從Omega濾光器(www.omegafilters.com)獲得這樣的多波段二向色濾光器。圖3描繪出適于本實(shí)施例的例子的典型的標(biāo)準(zhǔn)二向色濾光器的一些光譜131、 132、 13和典型的標(biāo)準(zhǔn)帶通濾光器的一些光譜141、142、 143。需要指出的是，只是作為舉例提供出這些光譜，并且可以對(duì)所述濾光器的濾光器特性進(jìn)行調(diào)諧，以便使所述濾光器與特定應(yīng)用最佳匹配。需要指出的是，聚焦到基質(zhì)上的激發(fā)輻照的一部分被所述基質(zhì)反射并且被二向色濾光器31反射?？梢越柚哥R21將經(jīng)反射的輻照聚焦到用于聚焦和跟蹤的聚焦和跟蹤機(jī)構(gòu)113、 114 (圖2中未示出)的探測(cè)器4上。由于可以采用多個(gè)激光器同時(shí)激發(fā)樣品，因而可以在聚焦和跟蹤探測(cè)器4的前面放置濾光器，以確保僅采用單個(gè)激光器就能實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)母櫍瑥亩筛櫺盘?hào)。
根據(jù)第二個(gè)例子，上述探測(cè)系統(tǒng)僅借助兩個(gè)不同的諸如激光器的輻照源2、 3工作。圖4所示的示范性探測(cè)系統(tǒng)還包括兩個(gè)用于探測(cè)兩個(gè)分立的發(fā)光輻照束的探測(cè)器51、 53。需要指出的是，在本例子中，根據(jù)所要探測(cè)的發(fā)光輻照束的數(shù)量以及所采用的探測(cè)器的功能性，也可以采用更多或更少的探測(cè)器。對(duì)于大多數(shù)生物測(cè)定而言，釆用兩種不同的標(biāo)記，并由此僅采用前述例子中采用的三個(gè)諸如激光器的輻照源中的兩個(gè)就足夠了。由于在典型情況下只需探測(cè)兩個(gè)熒光波段，因而其簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)。具體而言，對(duì)用于適當(dāng)引導(dǎo)輻照束的濾光器31、 32的要求不是十分嚴(yán)格。波長(zhǎng)的不同組合可能是有利的。將輻照束與較短的波長(zhǎng)結(jié)合將允許在樣品上探測(cè)到較小的探測(cè)樣點(diǎn)，因?yàn)檠苌錁O限通常隨波長(zhǎng)成比例變化。例如，具有(例如)基本405nm和基本650nm的波長(zhǎng)的輻照束得到的發(fā)光事件的可分辨性要高于采用具有(例如)基本650nm和780nm的波長(zhǎng)的輻照束得到的發(fā)光事件的可分辨性。另一方面，由于通常更多的物質(zhì)在受到短波長(zhǎng)的激發(fā)時(shí)發(fā)出熒光，因而采用較短的波長(zhǎng)可能導(dǎo)致更大的背景信號(hào)。例如，可以采用具有較大波長(zhǎng)的輻照束，例如，波長(zhǎng)(例如)基本為650nrn和780nrn的輻照 束來減輕后一問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第二實(shí)施例涉及上述探測(cè)系統(tǒng)，其中，僅采 用了單個(gè)激發(fā)輻照束，但是其中，還采用用于將所述單個(gè)激發(fā)輻照束聚焦 到基質(zhì)上的諸如折射元件的光學(xué)元件25來收集至少一個(gè)與所述激發(fā)輻照束 具有不同波長(zhǎng)的發(fā)光輻照束。因此，所述探測(cè)系統(tǒng)包括用于針對(duì)由諸如折 射元件的光學(xué)元件引起的光學(xué)像差而對(duì)所述激發(fā)輻照束或所述發(fā)光輻照束 中的至少一個(gè)進(jìn)行的光學(xué)補(bǔ)償器。將采用例子對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行說明，但 是本發(fā)明不限于此例子。根據(jù)第二實(shí)施例的示范性探測(cè)系統(tǒng)，如圖5所示， 采用單個(gè)激發(fā)輻照束來激發(fā)樣品6，并從樣品6探測(cè)至少一個(gè)(例如，兩個(gè)) 不同的發(fā)光輻照束。例如，可以在熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)實(shí)驗(yàn)中采用 這一構(gòu)造。在FRET中，采用單個(gè)激光器來激發(fā)供體染料。這一染料能夠 在第一探測(cè)器51探測(cè)的第一波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)發(fā)出熒光。但是，如果受體染料處 于附近(距離小于5nm)，并且其吸收光譜與供體染料的發(fā)射重疊，那么就 能夠使能量發(fā)生轉(zhuǎn)移。之后，所述受體染料將在第二探測(cè)器53探測(cè)的第二 紅移波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)發(fā)出熒光。通過監(jiān)測(cè)兩個(gè)通道之間的比率，有可能測(cè)量?jī)?種染料之間的距離，由此能夠得到(例如)實(shí)時(shí)PCR中的重要信息。采用 了所述特定配置(其中一個(gè)波長(zhǎng)激發(fā)要與多個(gè)波長(zhǎng)探測(cè)相結(jié)合)的替代例 子同樣可以用于其他情況下，例如，在采用能夠以一個(gè)共同的波長(zhǎng)激發(fā)的 但是將得到在頻譜上分立的發(fā)光(例如，其例子例如為量子點(diǎn))的熒光物 質(zhì)的組合時(shí)?？梢栽赨V內(nèi)對(duì)這些熒光物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，從而得到處于不同 的相當(dāng)窄的熒光間隔內(nèi)的熒光。
在第三實(shí)施例中，本發(fā)明涉及上述探測(cè)系統(tǒng)，例如，根據(jù)第一或第二 實(shí)施例的探測(cè)系統(tǒng)，但是其中，所述探測(cè)系統(tǒng)適于采用相同的像素化探測(cè) 器探測(cè)至少兩個(gè)不同的具有不同波長(zhǎng)的發(fā)光輻照束。這樣的探測(cè)系統(tǒng)可以 每次僅采用單個(gè)激發(fā)輻照束工作，從而(例如)實(shí)現(xiàn)熒光共振能量轉(zhuǎn)移 (FRET)，或者其可以同時(shí)采用兩個(gè)激發(fā)輻照束工作。典型地，所述探測(cè) 系統(tǒng)將所述激發(fā)輻照束聚焦到基質(zhì)上，以激發(fā)樣品。所述基質(zhì)上的激發(fā)場(chǎng) 可以具有任何適當(dāng)?shù)男螤睢Ｔ趦?yōu)選實(shí)施例中，其可以具有至少分段的細(xì)長(zhǎng) 形狀，由此，與中高數(shù)值孔徑物鏡的受衍射限制的樣點(diǎn)相比，所述基質(zhì)上的激發(fā)場(chǎng)可以充分大。典型地，本實(shí)施例的探測(cè)系統(tǒng)采用了能夠?qū)崿F(xiàn)兩種 顏色探測(cè)的濾光器布置，從而可以實(shí)現(xiàn)并行讀出方案。作為舉例，將針對(duì) 在基質(zhì)上生成具有至少分段的細(xì)長(zhǎng)形狀的激發(fā)場(chǎng)的探測(cè)系統(tǒng)對(duì)本實(shí)施例進(jìn) 行說明，但是本發(fā)明不限于此，也可以采用其他的基質(zhì)上的激發(fā)場(chǎng)的形狀。 ^這樣的探測(cè)系統(tǒng)中，典型地，可以將相位板或柱面透鏡放到激發(fā)輻照束 ^3路徑內(nèi)，其在激發(fā)輻照束上添加了額外的相結(jié)構(gòu)，從而采用上述標(biāo)準(zhǔn)物 鏡在樣品上建立了至少分段的激發(fā)場(chǎng)，例如，激發(fā)點(diǎn)構(gòu)成的線或細(xì)線。根 據(jù)本實(shí)施例，可以將所得到的來自激發(fā)場(chǎng)的發(fā)光響應(yīng)成像到探測(cè)單元上， 從而能夠并行讀出信息。由此，收集來自樣品的發(fā)光輻照束，并將其引導(dǎo) 到至少部分不同的光學(xué)路徑上，從而將不同的發(fā)光輻照束成像到像素化探 測(cè)器的不同區(qū)域上。可以將不同的發(fā)光輻照束作為并行的發(fā)光輻照?qǐng)鲆粋€(gè) 疊一個(gè)地聚焦到所述像素化探測(cè)器上。后面這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，所得到的 每一發(fā)光輻照束與用于將發(fā)光輻照束聚焦到探測(cè)器上的第二光學(xué)元件(例 如，折射元件)的平均距離小。后面這樣做的有利之處還在于，對(duì)第二光 學(xué)元件(例如，折射元件)的要求不那么高。或者，可以將發(fā)光輻照束作 為按一條線排列的相鄰發(fā)光輻照?qǐng)鼍劢沟较袼鼗綔y(cè)器上。后面這樣的操 作對(duì)于降低有可能在對(duì)兩個(gè)并行分隔的發(fā)光場(chǎng)執(zhí)行發(fā)光探測(cè)時(shí)產(chǎn)生的拖影
(smear)是有利的，即，可以由不同的發(fā)光輻照束獲得同時(shí)存在的區(qū)別的 發(fā)光信息。但是，其對(duì)用于將發(fā)光輻照束聚焦到探測(cè)器上的第二光學(xué)元件
(例如，折射元件)提出了更為嚴(yán)格的要求，因?yàn)檫@時(shí)采用了更寬的透鏡 視野，并且在與光學(xué)元件的光軸的距離更大時(shí)往往產(chǎn)生更大的像差。將針 對(duì)圖6所示的示范性探測(cè)系統(tǒng)對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行說明，圖6示出了探測(cè)系統(tǒng) 的照明收集部分。采用二向色反射鏡31將從樣品6收集的發(fā)光輻照束與經(jīng) 反射的激發(fā)輻照分隔開。所述發(fā)光輻照束通過二向色反射鏡31，并可使用 任選濾光器67進(jìn)一步提純，以剔除(例如)激發(fā)光，并提高信噪比。之后， 可以采用二向色反射鏡60將發(fā)光輻照束分成兩個(gè)輻照束，每一輻照束具有 特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。在本例子中，第一發(fā)光輻照束被反射，并且在任選 通過帶通濾光器62之后，被傾斜反射鏡61引導(dǎo)至像素化2D探測(cè)器。傾斜 反射鏡61相對(duì)于二向色反射鏡60稍微成一角度。在被所述反射鏡61反射 之后，所述光再次由二向色反射鏡60進(jìn)行反射。然后所述光相對(duì)于光軸以
23第一小角度進(jìn)入第二光學(xué)元件(例如折射元件)，即聚焦透鏡65，使得所述
光將被稍微偏離光軸地聚焦在像素化傳感器66上。第二發(fā)光輻照束通過二 向色反射鏡60并可以借助光學(xué)帶通反射鏡63進(jìn)行過濾。然后該光被放置 成小角度的反射鏡64反射，之后再次通過二向色反射鏡60。其相對(duì)于光軸 以第二小角度進(jìn)入第二光學(xué)元件(例如折射元件)，即聚焦透鏡65，所述第 二小角度與第一小角度不同，因此其被聚焦在攝像機(jī)上稍微不同的位置處。 為了減小激發(fā)輻照的影響，可以在位置67處使用單個(gè)濾光器，其允許兩個(gè) 發(fā)光輻照束通過而不允許激發(fā)輻照束通過，或者可以在位置62和63處設(shè) 置處于不同波段的兩個(gè)分立濾光器。第一種選擇的優(yōu)點(diǎn)是僅在容易接近的 位置需要單個(gè)濾光器，而第二種選擇實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)發(fā)光輻照束的較好分離。 需要指出的是，如果僅使用二向色反射鏡60來分離兩個(gè)發(fā)光輻照束，則二 向色反射鏡的性能通常不如好的帶通濾光器，從而產(chǎn)生較大的串?dāng)_。這種 設(shè)置的缺點(diǎn)是可能難以處理濾光器的位置。需要注意的是，上述設(shè)置僅是 示范性的，很多不同設(shè)置可以產(chǎn)生根據(jù)本實(shí)施例的可能的并行讀出方案。 這種布置允許在相同的攝像機(jī)上對(duì)兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的不同輻 照束成像。圖6的插圖示出了兩種可能的布置。在圖6 (a)中描繪出第一 優(yōu)選實(shí)施例。在攝像機(jī)上對(duì)具有至少分段細(xì)長(zhǎng)形狀的發(fā)光輻照?qǐng)鲞M(jìn)行水平 方向成像。在這種布置中，反射鏡60、 61和64的取向是這樣的，即將來 自兩個(gè)發(fā)光輻照束的線彼此相鄰，其平行且相鄰或成一直線。這種布置的 優(yōu)點(diǎn)是在讀出期間，兩個(gè)發(fā)光輻照?qǐng)鰧⒉粫?huì)通過探測(cè)器的相同區(qū)域。因此 可以連續(xù)地照射樣品。缺點(diǎn)可能是需要較大數(shù)量的水平方向像素。此外， 由于信息散布于較大面積上，因此第二光學(xué)元件(例如折射元件)，例如聚 焦透鏡65應(yīng)當(dāng)具有大的視野以防止邊緣上的像差。
圖6 (b)中所示的第二種布置借助平行且堆疊地設(shè)置兩個(gè)發(fā)光輻照?qǐng)?(不成一條直線)克服了這些問題。因此，它們都距聚焦透鏡65的光軸較 近，從而減小了像差。缺點(diǎn)是在陣列讀出期間，第一發(fā)光輻照束的信息將 會(huì)通過聚焦第二發(fā)光輻照束的區(qū)域。為了防止拖影，人們必需要將所述數(shù) 據(jù)快速移動(dòng)通過該區(qū)域或短暫地遮擋激發(fā)光。這些方案可能會(huì)干擾甚至防 礙樣品的連續(xù)讀出和移動(dòng)。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種探測(cè)基質(zhì)上發(fā)光位點(diǎn)的方法，該方法包括針對(duì)至少兩個(gè)通過相同光學(xué)元件(例如折射元件)的具有不同波長(zhǎng) 的輻照束進(jìn)行光學(xué)像差校正，所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束將要聚 焦在基質(zhì)上或?qū)⒁獜幕|(zhì)進(jìn)行收集。這種探測(cè)發(fā)光位點(diǎn)的方法通常包括產(chǎn) 生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)基質(zhì)上的發(fā)光位點(diǎn)。所述至少一個(gè)激發(fā)輻照 束可以是多個(gè)激發(fā)輻照束，例如為兩個(gè)、三個(gè)或更多激發(fā)輻照束以允許激 發(fā)不同的標(biāo)記?？梢酝瑫r(shí)生成多個(gè)激發(fā)輻照束，或者，可以選擇具有最適 當(dāng)激發(fā)行為，例如最適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的激發(fā)輻照束以供使用。 該方法還包括利用單個(gè)光學(xué)元件(例如折射元件)對(duì)至少兩個(gè)具有不同波 長(zhǎng)的輻照束進(jìn)行引導(dǎo)(例如進(jìn)行折射)，其中所述兩個(gè)輻照束可以是要聚焦 在基質(zhì)上的激發(fā)輻照束、要從基質(zhì)上的受激發(fā)的發(fā)光位點(diǎn)收集的發(fā)光輻照 束、或其組合。通常為至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的不同輻照束使用單個(gè)光學(xué) 元件(例如折射元件)，從而在至少一個(gè)輻照束中引起光學(xué)像差。因此，根 據(jù)本發(fā)明的方法還包括對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束之一進(jìn)行以便減 少，或如果可能的話完全補(bǔ)償光學(xué)像差。通常，對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng) 的輻照束之一進(jìn)行的所述步驟可以包括在至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束 的至少一個(gè)中提供光路差?？梢越柚谠谥辽賰蓚€(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束 的至少一個(gè)中引起相移來獲得這樣的光路差。后面這種做法可以采用光學(xué) 補(bǔ)償器來實(shí)現(xiàn)。對(duì)至少兩個(gè)輻照束之一進(jìn)行調(diào)節(jié)的所述步驟可以包括選擇 光學(xué)補(bǔ)償器的特定部分以便借助于使光學(xué)補(bǔ)償器的特定部分處于輻照束路 徑之中進(jìn)而校正特定的輻照束。例如，可以響應(yīng)于選擇特定的激發(fā)輻照束 而選擇光學(xué)補(bǔ)償器的特定部分?；蛘撸瑢?duì)至少兩個(gè)輻照束之一進(jìn)行調(diào)節(jié)的 所述步驟可以包括使輻照束同時(shí)通過光學(xué)補(bǔ)償器，由此所有輻照束都受到 光學(xué)補(bǔ)償器影響，但對(duì)于至少兩個(gè)輻照束而言影響效果不同。換言之，可 以對(duì)不同的輻照束，例如不同的激發(fā)輻照束同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。可以利用在本 發(fā)明的第一方面中所述的探測(cè)系統(tǒng)來有利地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明該方面的探測(cè) 方法。在根據(jù)第二方面的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及如上所述探測(cè)基質(zhì)上 發(fā)光位點(diǎn)的方法，其中，產(chǎn)生至少兩個(gè)激發(fā)輻照束，且其中，將至少兩個(gè) 輻照束進(jìn)行折射的所述步驟包括將至少兩個(gè)激發(fā)輻照束聚焦在基質(zhì)上或由 將至少兩個(gè)激發(fā)輻照束聚焦在基質(zhì)上構(gòu)成。在本實(shí)施例中，對(duì)輻照束的至 少一個(gè)進(jìn)行的所述步驟可以是進(jìn)行如下方式的調(diào)節(jié)，即在基質(zhì)上使兩個(gè)激發(fā)輻照束達(dá)到公共焦點(diǎn)。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種光學(xué)補(bǔ)償器，在使用不同波長(zhǎng)探測(cè) 基質(zhì)上的光發(fā)射位點(diǎn)時(shí)，該光學(xué)補(bǔ)償器用于降低或至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差。 更具體而言，將光學(xué)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)成對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的 入射輻照束中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié))，由此所述光學(xué) 補(bǔ)償器允許調(diào)節(jié)至少一個(gè)輻照束，使得可以利用相同的光學(xué)元件(例如折 射元件)將至少兩個(gè)輻照束聚焦在表面(例如基質(zhì))上的相同焦點(diǎn)。這種 表面可以是將要偶合樣品的基質(zhì)的表面，或者，例如是用于探測(cè)發(fā)光輻照 束的探測(cè)器的表面。換言之，所述光學(xué)補(bǔ)償器可以降低或至少部分補(bǔ)償光 學(xué)像差，從而實(shí)現(xiàn)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束進(jìn)入公共焦點(diǎn)。通常， 這種光學(xué)補(bǔ)償器針對(duì)不同的輻照束引入光路距離(OPD)差，以便校正由 具有不同波長(zhǎng)的不同輻照束使用的光學(xué)元件(例如折射元件)所引起的光 學(xué)像差。此外，也可以對(duì)由其他光學(xué)元件所引起的光學(xué)像差進(jìn)行校正。例 如可以借助于引入相移而引入光路距離差。這種相移可以是這樣的，即對(duì) 于輻照束之一而言相移(對(duì)27T取模)可以基本為零，或者對(duì)于所設(shè)計(jì)的所 有輻照束而言其可以基本不為零。所述光學(xué)補(bǔ)償器至少部分可以補(bǔ)償，即 可以降低由多個(gè)具有不同波長(zhǎng)的輻照束引起的平均光學(xué)像差。本發(fā)明實(shí)施 例的優(yōu)點(diǎn)是可以與來自光學(xué)拾取單元的光學(xué)元件接合使用所述光學(xué)補(bǔ)償 器，以便以經(jīng)濟(jì)有效的方式運(yùn)行若干相關(guān)的生物測(cè)定。所述光學(xué)補(bǔ)償器可 以是任何能夠至少部分校正這種光學(xué)像差的適當(dāng)光學(xué)補(bǔ)償器，例如相位板。 例如，所述光學(xué)補(bǔ)償器可以是衍射元件，其對(duì)輻照束進(jìn)行衍射，從而使波
長(zhǎng)最短的輻照束被引入基本為0的相位變化(對(duì)2tu取模)，而根據(jù)一級(jí)衍
射使其他輻照束中的至少一個(gè)發(fā)生衍射。光學(xué)補(bǔ)償器的另一例子可以是(例 如)接近閃耀衍射光柵的具有臺(tái)階狀剖面的衍射元件，其中，為波長(zhǎng)最短 的輻照束選擇零級(jí)衍射，為其他輻照束中的至少一個(gè)選擇一級(jí)和/或更高級(jí)
的衍射。例如，所述光學(xué)補(bǔ)償器5還可以是包括非周期相位結(jié)構(gòu)(NPS)的 用于降低或至少部分補(bǔ)償所述輻照束中的至少一個(gè)的波前像差的光學(xué)元 件，其中，所述相結(jié)構(gòu)具有雙折射材料且具有非周期性臺(tái)階狀剖面。光學(xué) 補(bǔ)償器5的另一個(gè)例子是以提供了與額外的徑向表面輪廓相疊加的跨越其 寬度引入了恒定相位的基本徑向區(qū)輪廓的非周期相位結(jié)構(gòu)(NPS)為基礎(chǔ)的，
26其中，所述非周期相位結(jié)構(gòu)引入可變相位。在這一示范性光學(xué)補(bǔ)償器中， 由光學(xué)補(bǔ)償器引入的相位變化可以對(duì)于所有輻照束而言不為零，因而有可 能對(duì)一個(gè)輻照束引入小的像差，但是在考慮針對(duì)所有輻照束的光學(xué)像差時(shí)， 則改善了平均像差量。再一種光學(xué)補(bǔ)償器可以是基于液晶的使用。需要注 意的是，只是通過舉例說明的方式提供了上述光學(xué)補(bǔ)償器的例子，本發(fā)明 不限于此?？梢砸耘c光學(xué)補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)元件分離開(例如與物鏡透鏡 分離開)的元件的形式提供光學(xué)補(bǔ)償器。需要注意的是，也可以將光學(xué)補(bǔ) 償器直接放置在光學(xué)元件的本體(例如透鏡本體)上。本發(fā)明的具體實(shí)施 例的優(yōu)點(diǎn)在于，所用的光學(xué)補(bǔ)償器不依賴于根據(jù)不同輻照束的不同衍射級(jí) 的衍射，因而不會(huì)在所要校正的不同像差之間帶來任何關(guān)聯(lián)。
該光學(xué)補(bǔ)償器可以同時(shí)為不同的輻照束減輕或至少部分補(bǔ)償光學(xué)像 差，或者所述光學(xué)補(bǔ)償器可以包括不同的部分，通過調(diào)節(jié)每一部分來降低 或至少部分補(bǔ)償具有特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束的像差。例如，所述光 學(xué)補(bǔ)償器可以(例如)是包括不同部分的相位輪，其中的每一部分用于補(bǔ) 償或降低具有不同波長(zhǎng)或不同波長(zhǎng)范圍的不同輻照束的光學(xué)像差?？梢詾?一些光學(xué)補(bǔ)償器，例如基于液晶的光學(xué)補(bǔ)償器或相位輪提供控制機(jī)構(gòu)，所 述控制機(jī)構(gòu)適于根據(jù)選定的輻照束選擇所述光學(xué)補(bǔ)償器的給定部分，并使 之進(jìn)入輻照束路徑。
在特定例子中，.作為舉例示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的光學(xué)補(bǔ)償器， 但本發(fā)明不限定于此。所提供的光學(xué)補(bǔ)償器允許降低三個(gè)具有不同波長(zhǎng)或
波長(zhǎng)范圍的激發(fā)束的光學(xué)像差。所述光學(xué)補(bǔ)償器典型地包括平坦的基底基
質(zhì)，在所述基質(zhì)上形成非周期相位結(jié)構(gòu)(NPS)。 NPS包括一系列具有不同 高度的環(huán)形區(qū)域，每個(gè)環(huán)形區(qū)域都被高度受到控制的離散臺(tái)階分隔開。NPS 的這些區(qū)域在整個(gè)區(qū)域中引入恒定的相位，并且以這樣的方式選擇這些區(qū) 域，即在臺(tái)階位置處，所述區(qū)域?qū)τ诶缛齻€(gè)輻照束中選定的一個(gè)的波長(zhǎng) 而言基本不可見。換言之，可以找到這樣的臺(tái)階，其對(duì)于所述波長(zhǎng)中的一 個(gè)而言增加了相位，所述相位(對(duì)2兀取模)等于零。選擇區(qū)域的寬度和臺(tái) 階的高度以為其他兩個(gè)波長(zhǎng)提供期望的像差補(bǔ)償。將這種區(qū)域的高度hj (區(qū) 摔j在基質(zhì)的基底表面上方的高度)設(shè)計(jì)成等于其中，mj為整數(shù)，人為波長(zhǎng)，m為制造NPS的材料在該波長(zhǎng)下的折射率。 在NPS與空氣交界的情況下，上述等式成立；該界面也可以介于兩種不同 材料之間，在這種情況下分母變?yōu)?n廠ri2)。在另一個(gè)例子中，NPS結(jié)構(gòu)的 每個(gè)區(qū)域除了基本徑向區(qū)域剖面之外還包括疊加在NPS的每個(gè)區(qū)域之內(nèi)、 或至少一些區(qū)域之內(nèi)的基本區(qū)域剖面上的額外徑向表面剖面，以增加可變
相位。區(qū)域的這一額外徑向表面剖面在其徑向?qū)挾确秶鷥?nèi)提供區(qū)域內(nèi)的高 度變化。該額外徑向表面剖面是非衍射的。區(qū)域內(nèi)每個(gè)高度變化都遠(yuǎn)小于 各區(qū)域之間的高度變化，可以將區(qū)域平均高度與其相鄰區(qū)域平均高度之間 的高度變化用作所述各區(qū)域之間的高度變化。區(qū)域內(nèi)的每個(gè)高度變化通常 最多為區(qū)域平均高度與其相鄰區(qū)域平均高度之間高度變化的一半。所述額 外徑向表面剖面具有如下效果，即進(jìn)一步降低具有不同波長(zhǎng)的輻照束中的 至少一個(gè)(更優(yōu)選兩個(gè))的殘余像差(典型為球面像差)，同時(shí)為通常針對(duì) 其優(yōu)化透鏡設(shè)計(jì)的一個(gè)波長(zhǎng)引入可接受的像差?；蛘?，透鏡設(shè)計(jì)可能對(duì)于 任何波長(zhǎng)都不是最優(yōu)的。在每個(gè)區(qū)域中額外徑向表面剖面可以相同或不同。 結(jié)果，每個(gè)波長(zhǎng)的峰峰殘余光路差(OPD)優(yōu)選小于0.5個(gè)波長(zhǎng)，更優(yōu)選小 于0.4個(gè)波長(zhǎng)，更優(yōu)選小于0.333個(gè)波長(zhǎng)。此外，至少兩個(gè)波長(zhǎng)的最大殘余 OPD優(yōu)選小于0.333個(gè)波長(zhǎng)，更優(yōu)選小于0.2個(gè)波長(zhǎng)。然而，每個(gè)波長(zhǎng)還有 殘余的高級(jí)像差。因此，每個(gè)波長(zhǎng)的峰峰殘余OPD通常至少為0.05個(gè)波長(zhǎng)， 可以至少為0.1個(gè)波長(zhǎng)，甚至至少為0.2個(gè)波長(zhǎng)。在另一個(gè)例子中，將每個(gè) NPS區(qū)域之內(nèi)的表面制作為非球面，以便進(jìn)一步降低具有所述波長(zhǎng)的至少 一個(gè)(更優(yōu)選為兩個(gè))的殘余像差，同時(shí)為針對(duì)其優(yōu)化光學(xué)元件(例如透 鏡)設(shè)計(jì)的一個(gè)波長(zhǎng)引入可接受的像差。在這種情況下，由額外徑向表面 剖面提供的徑向高度變化包括逐漸變化的高度變化，其從區(qū)域最內(nèi)部分處 的零點(diǎn)開始，結(jié)束于區(qū)域最外部分處最大的高度變化量。最大高度變化的 大小遠(yuǎn)小于各區(qū)域之間的高度變化。例如，在利用針對(duì)^優(yōu)化的透鏡來補(bǔ) 償具有波長(zhǎng)^<X2<a3的輻照束的系統(tǒng)中可以使用的典型臺(tái)階高度可以處于 如下范圍內(nèi)
28= m氺H--^
"1 -1 ，其中-0.4〈A〈0.4 (2)
其中，in為整數(shù)。作為舉例，圖7示出了可能的非周期相位結(jié)構(gòu)的徑向剖 面，可以將其用于降低三個(gè)具有不同波長(zhǎng)的不同輻照束的光學(xué)像差，在該 例子中波長(zhǎng)為408nm、 660nm和790nm。需要指出的是，為了計(jì)算每個(gè)區(qū) 域中使用的額外徑向表面剖面，可以使用評(píng)價(jià)函數(shù)(merit fUnction)。分別 針對(duì)每個(gè)徑向位置確定最佳的局部區(qū)域高度。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，改變局 部區(qū)域的高度并針對(duì)每個(gè)局部區(qū)域高度確定評(píng)價(jià)函數(shù)。具有最低評(píng)價(jià)的局 部區(qū)域高度具有最高質(zhì)量，并被選作該半徑的最佳局部區(qū)域高度。 一個(gè)波 長(zhǎng)(^， X2， X3)是在殘余OPD接近零的時(shí)候質(zhì)量高，然而，評(píng)價(jià)函數(shù)考 慮到了每個(gè)波長(zhǎng)的質(zhì)量，并對(duì)各質(zhì)量進(jìn)行平衡以提供由評(píng)價(jià)函數(shù)測(cè)量的最 高總體質(zhì)量。從必需要校正的OPD減去因區(qū)域高度造成的OPD，并取該值 的小數(shù)部分，從而計(jì)算殘余OPD，使得所有殘余OPD介于一0.5個(gè)波長(zhǎng)和 十0.5個(gè)波長(zhǎng)之間?？梢允褂玫脑u(píng)價(jià)函數(shù)例子如下
評(píng)價(jià)=(f^ * )+ (f^ * wo尸z)義)+ (『a *及o尸z)義) (3 )
在方程(3)中，ROPDu、 ROPDu和ROPDw為不同輻照束的殘余OPD。 將它們?cè)龃蟮浇o定的正偶次冪，在該例子中為4次冪，以確保一個(gè)波長(zhǎng)下 的高殘余OPD在結(jié)構(gòu)的光損失方面比其他波長(zhǎng)下的低殘余OPD差得多。 利用加權(quán)因子Wn，可以對(duì)每個(gè)輻照束的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)。評(píng)價(jià)函數(shù)選擇最優(yōu) 解，使得每個(gè)波長(zhǎng)、或至少兩個(gè)波長(zhǎng)的峰峰殘余OPD優(yōu)選小于0.5個(gè)波長(zhǎng)、 更優(yōu)選小于0.4甚至更優(yōu)選小于0.333個(gè)波長(zhǎng)。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器的方法，該方法使 得光學(xué)補(bǔ)償器能夠降低至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的入射輻照束中 的至少一個(gè)中的光學(xué)像差，所述入射輻照束將要在用相同的光學(xué)元件(例 如折射元件)聚焦時(shí)聚焦于基質(zhì)上的相同焦點(diǎn)。換言之，本發(fā)明提供了一 種設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的第三方面光學(xué)補(bǔ)償器的方法。通過設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器從 而引入這種特征，由此使至少兩個(gè)入射輻照束的光路差是這樣的，即使在 由單個(gè)光學(xué)元件(例如折射元件)聚焦時(shí)所述輻照束有公共的焦點(diǎn)。這樣 的特征例如可以是在相位板中引入的非周期相位結(jié)構(gòu)，由此可以考慮到對(duì) 于至少兩個(gè)入射輻照束而言光路不同，考慮到在由單個(gè)光學(xué)元件(例如折射元件)聚焦時(shí)輻照束的公共焦點(diǎn)，，來優(yōu)化這些特征的高度。通常，這種
方法包括獲取有關(guān)輻照束波長(zhǎng)或平均波長(zhǎng)的信息；獲取有關(guān)用于聚焦輻照 束的光學(xué)元件(例如折射元件)的位置和光學(xué)特性的信息；以及計(jì)算光學(xué) 補(bǔ)償器的最佳特征參數(shù)，使得考慮到要為由單個(gè)光學(xué)元件(例如折射元件) 聚焦的輻照束獲得相同焦點(diǎn)的情況下降低輻照束的光學(xué)像差?？梢越柚?利用預(yù)定算法、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、或以任何其他適當(dāng)方式進(jìn)行仿真來獲得最 佳特征參數(shù)?？梢砸宰詣?dòng)和/或自動(dòng)化的方式進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面的上述設(shè)計(jì)方法可以被實(shí)現(xiàn)為諸如圖8中所示 的處理系統(tǒng)700。圖8示出了處理系統(tǒng)700的一種配置，其包括至少一個(gè)耦 合到存儲(chǔ)器子系統(tǒng)705的可編程處理器703，所述存儲(chǔ)器子系統(tǒng)705包括至 少一種形式的存儲(chǔ)器，例如RAM、 ROM等?？梢园ù鎯?chǔ)子系統(tǒng)707，其 具有至少一個(gè)盤片驅(qū)動(dòng)器和/或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和/或DVD驅(qū)動(dòng)器。在一些 實(shí)現(xiàn)中，可以包括顯示系統(tǒng)、鍵盤和指點(diǎn)裝置，作為提供給用戶進(jìn)行手工 輸入信息的用戶接口子系統(tǒng)709的一部分。還可以包括用于輸入和輸出數(shù) 據(jù)的端口?？梢园ǜ嘣?，例如網(wǎng)絡(luò)連接、與各種裝置的接口等，但 圖8中未示出。可以用各種方式耦合處理系統(tǒng)700的各種元件，所述方式 包括經(jīng)由圖8中所示的總線子系統(tǒng)713，為簡(jiǎn)單起見圖8中為單個(gè)總線，但 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其包括至少一條總線的系統(tǒng)。存儲(chǔ)器子系統(tǒng) 705的存儲(chǔ)器有時(shí)可以保持一組指令的部分或全部(在711所示的任一種情 況下)，所述指令在處理系統(tǒng)700上執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本文所述的設(shè)計(jì)方法的各步 驟。于是，盡管如圖8所示的處理系統(tǒng)700為現(xiàn)有技術(shù)，但是包括實(shí)現(xiàn)用 于設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器的方法的各方面的指令的系統(tǒng)不是現(xiàn)有技術(shù)，因此圖8 未被標(biāo)注為現(xiàn)有技術(shù)。
需要指出的是，處理器703或各處理器可以是通用或?qū)Ｓ锰幚砥?，?f以包括在例如具有執(zhí)行其他功能的其他部件的芯片的裝置中。因而，可 以在數(shù)字電子電路或計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或其組合中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一 個(gè)或多個(gè)方面。此外，可以在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面，該 計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品確實(shí)嵌入在承載供可編程處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀代碼的載 體介質(zhì)中。術(shù)語(yǔ)"載體介質(zhì)"是指任何參與向處理器提供指令以進(jìn)行執(zhí)行 的介質(zhì)。這種介質(zhì)可以采取很多形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)例如包括光盤或磁盤，例如作為海量存儲(chǔ)器的一部分 的存儲(chǔ)裝置。易失性介質(zhì)包括海量存儲(chǔ)器。易失性介質(zhì)包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，
例如RAM。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的普通形式例如包括軟盤、柔性盤、硬盤、磁 帶或任何其他磁性介質(zhì)、CD-ROM、任何其他光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡、紙帶、 任何其他帶孔的圖案的物理介質(zhì)、RAM、 PROM、 EPROM、閃速EPROM、 任何其他存儲(chǔ)器芯片或盒式磁帶、如下文所述的載波、或任何計(jì)算機(jī)可以 從其讀出內(nèi)容的其他介質(zhì)。在承載一個(gè)或多個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)指令的序列 以供處理器執(zhí)行期間可以涉及到各種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。例如，最初 :口了以在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤上承載所述指令。所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以將所述指 令加載到其動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中并利用調(diào)制調(diào)解器通過電話路線將所述指令發(fā)送 出去。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本地的調(diào)制調(diào)解器可以接收電話路線上的數(shù)據(jù)并利用紅 外線發(fā)射機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)。耦合到總線的紅外線探測(cè)器可以接收 紅外信號(hào)中承載的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)置于總線上?？偩€將數(shù)據(jù)輸送到主存儲(chǔ)器， 處理器從主存儲(chǔ)器檢索和執(zhí)行指令?？梢匀芜x地將主存儲(chǔ)器所接收的指令 在處理器執(zhí)行之前或之后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上。還可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)中的載波傳 輸指令，所述網(wǎng)絡(luò)例如為L(zhǎng)AN、 WAN或因特網(wǎng)。傳輸介質(zhì)可以采取聲波或 光波的形式，例如在無線電波和紅外數(shù)據(jù)通信期間產(chǎn)生所述聲波或光波。 》輸介質(zhì)包括同軸電纜、銅線和光纖，包括包含計(jì)算機(jī)中的總線的線。
本發(fā)明的應(yīng)用可以在分子診斷領(lǐng)域中臨床診斷、即時(shí)診斷、高級(jí)生 物分子診斷研究、生物傳感器、基因和蛋白質(zhì)表達(dá)陣列、環(huán)境傳感器、食 品質(zhì)量傳感器等。本發(fā)明允許在成本有效的封裝中進(jìn)行大量有用的生物測(cè) 定。
還可以將多種顯色標(biāo)記用于微陣列技術(shù)，流式細(xì)胞計(jì)，由于兩種顯色 染料分子的電子激發(fā)態(tài)之間的相互作用而發(fā)生的基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移 (FRET)的探測(cè)，諸如實(shí)時(shí)核酸探測(cè)和實(shí)時(shí)PCR定量的基于分子信標(biāo)的探 測(cè)技術(shù)，諸如表面增強(qiáng)拉曼光譜法(SERS)、表面增強(qiáng)熒光(SEF)或表面 增強(qiáng)共振拉曼光譜法(SERRS)的表面增強(qiáng)探測(cè)技術(shù)，微流體探測(cè)等。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的探測(cè)系統(tǒng)為落射熒光(epi-fluorescence)生 物傳感器，這意味著光從上方入射到表面上，但它也可以是透射生物傳感 器，這意味著光從下方入射并透射通過微陣列。如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例提供或使用用于探測(cè)方法的光學(xué)補(bǔ)償器， 該探測(cè)方法涉及到多個(gè)要聚焦到公共焦點(diǎn)的波長(zhǎng)。在當(dāng)前的高吞吐量分子 診斷中，需要同時(shí)探測(cè)多個(gè)標(biāo)記，本發(fā)明為其提供了一種成本有效的方案。 這些可激發(fā)標(biāo)記產(chǎn)生的波長(zhǎng)位移會(huì)產(chǎn)生多個(gè)一般與輻照束不同的波長(zhǎng)，如 果目標(biāo)是對(duì)單獨(dú)的標(biāo)記進(jìn)行敏感性探測(cè)，則對(duì)于輻照束而言像差校正很關(guān) 鍵。
本發(fā)明的具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以同時(shí)使用和探測(cè)不同的標(biāo)記， 因?yàn)槟壳敖柚谔峁┙?jīng)恰當(dāng)設(shè)計(jì)的光學(xué)補(bǔ)償器降低或至少部分補(bǔ)償了多波 長(zhǎng)探測(cè)系統(tǒng)通常會(huì)發(fā)生的光學(xué)像差。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，用于實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)行多波長(zhǎng)聚焦 的物鏡的其他布置是顯而易見的。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管本文針對(duì)根據(jù)本發(fā) 明的裝置和方法討論了優(yōu)選實(shí)施例、特定構(gòu)造和配置以及材料，但是在不 脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下可以做出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變和修 正。
權(quán)利要求
1、一種用于探測(cè)基質(zhì)(6)上的發(fā)光位點(diǎn)的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述探測(cè)系統(tǒng)(100)包括-輻照單元(102)，其用于產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)所述基質(zhì)(6)上的發(fā)光位點(diǎn)，-第一光學(xué)元件(25)，其適于接收至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束，所述至少兩個(gè)輻照束為要聚焦在基質(zhì)上的激發(fā)輻照束和/或要從所述基質(zhì)(6)上的受激發(fā)發(fā)光位點(diǎn)收集的發(fā)光輻照束，以及-光學(xué)補(bǔ)償器，其用于對(duì)所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述輻照單元(102)適 于產(chǎn)生至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的激發(fā)輻照束，所述第一光學(xué)元 件(25)適于接收所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照束。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述光學(xué)補(bǔ)償器(5)至 少在所述輻照束之一中引入相移。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述光學(xué)補(bǔ)償器(5) 至少在所述激發(fā)輻照束之一中引入相移以將所述激發(fā)輻照束聚焦于所述基 質(zhì)上的相同焦點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述光學(xué)補(bǔ)償器(5) 和所述第一光學(xué)元件(25)為分立元件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述光學(xué)補(bǔ)償器(5) ，并入所述第一光學(xué)元件(25)中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述探測(cè)系統(tǒng)適于選擇要在某一時(shí)刻使用的所述至少兩個(gè)輻照束之一。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述輻照單元(102) 適于同時(shí)產(chǎn)生所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照束中的至少兩個(gè)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述探測(cè)系統(tǒng)還包 括探測(cè)單元，所述探測(cè)單元至少具有探測(cè)器元件和光學(xué)元件，所述光學(xué)元 件用于將所述至少兩個(gè)發(fā)光輻照束作為平行發(fā)光輻照?qǐng)龆劢乖谒鎏綔y(cè) 器元件上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，其中，所述探測(cè)系統(tǒng)還 包括探測(cè)單元，所述探測(cè)單元至少具有探測(cè)器元件和光學(xué)元件，所述光學(xué) 元件用于將所述至少兩個(gè)發(fā)光輻照束作為呈一條線排列的相鄰發(fā)光輻照?qǐng)?而聚焦在所述基質(zhì)(6)上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述探測(cè)系統(tǒng)包括探測(cè) 單元，其適于同時(shí)探測(cè)來自所述發(fā)光位點(diǎn)的不同發(fā)光輻照束，所述不同發(fā) 光輻照束的每一個(gè)具有基本不同的波長(zhǎng)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)系統(tǒng)(100)，所述至少兩個(gè)激發(fā)輻照 朿為平均波長(zhǎng)分別處于760nm到800nm、 640nm到680nm以及380nm到 420nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的第一、第二和第三輻照束。
13、 一種用于對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的入射輻照束中的 至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)的光學(xué)補(bǔ)償器(5)，所述光學(xué)補(bǔ)償器適于利用相同的光 學(xué)元件將所述至少兩個(gè)入射輻照束聚焦于基質(zhì)上的相同焦點(diǎn)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)補(bǔ)償器(5)，所述光學(xué)補(bǔ)償器(5) 受非周期相位結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)補(bǔ)償器(5)，其中，所述光學(xué)補(bǔ)償器 (5)為具有不同非周期相位結(jié)構(gòu)的相位輪，所述至少兩個(gè)輻照束布置成通過所述相位輪。
16、 一種用于探測(cè)基質(zhì)(6)上的輻射位點(diǎn)的方法(200)，所述方法(200) 包括產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)所述基質(zhì)(6)上的發(fā)光位點(diǎn)， 對(duì)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束進(jìn)行引導(dǎo)，所述至少兩個(gè)輻照束為要聚焦在所述基質(zhì)上的激發(fā)輻照束和/或要從所述基質(zhì)(6)上的受激發(fā)發(fā)光位點(diǎn)收集的發(fā)光輻照束，對(duì)所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束之一進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便至少部分補(bǔ)償光學(xué)像差。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法(200)，其中 產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束的所述步驟包括產(chǎn)生至少兩個(gè)激發(fā)輻照束， 對(duì)至少兩個(gè)輻照束進(jìn)行引導(dǎo)的所述步驟包括將至少兩個(gè)激發(fā)輻照束聚焦在所述基質(zhì)(6)上，以及對(duì)所述至少兩個(gè)輻照束之一進(jìn)行調(diào)節(jié)的所述步驟包括調(diào)節(jié)所述至少兩 個(gè)激發(fā)輻照束中的至少一個(gè)以在所述基質(zhì)(6)上產(chǎn)生公共焦點(diǎn)。
18、 一種用于設(shè)計(jì)光學(xué)補(bǔ)償器(5)的基于計(jì)算機(jī)的方法(300)，所述 方法(300)包括-獲取有關(guān)至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束中每一個(gè)的波長(zhǎng) 或平均波長(zhǎng)的信息，-獲取有關(guān)用于聚焦所述至少兩個(gè)輻照束的光學(xué)元件的位置和光學(xué)特性 的信息，以及-考慮到要為由所述單個(gè)光學(xué)元件聚焦的所述至少兩個(gè)輻照束獲得相同 焦點(diǎn)，確定光學(xué)補(bǔ)償器的最佳特征參數(shù)，使得降低所述至少兩個(gè)輻照束的 光學(xué)像差。
19、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法。
20、 一種機(jī)器可讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求19所述的計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品通過局域或廣域電信網(wǎng)絡(luò) 的傳輸。
全文摘要
描述了一種用于探測(cè)基質(zhì)(6)上的發(fā)光位點(diǎn)的探測(cè)系統(tǒng)(100)。所述探測(cè)系統(tǒng)(100)通常包括輻照單元(102)，其用于產(chǎn)生至少一個(gè)激發(fā)輻照束以激發(fā)基質(zhì)(6)上的發(fā)光位點(diǎn)。所述至少一個(gè)激發(fā)輻照束可以是多個(gè)激發(fā)輻照束。所述探測(cè)系統(tǒng)(100)還包括第一光學(xué)元件，例如折射元件(25)，其適于接收至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束，所述至少兩個(gè)輻照束為要聚焦在基質(zhì)上的激發(fā)輻照束和/或要從所述基質(zhì)(6)上的受激發(fā)發(fā)光位點(diǎn)收集的發(fā)光輻照束。所述探測(cè)系統(tǒng)(100)還包括光學(xué)補(bǔ)償器，其用于對(duì)所述至少兩個(gè)具有不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的輻照束中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便降低或補(bǔ)償光學(xué)像差。本發(fā)明還涉及一種對(duì)應(yīng)的探測(cè)方法、一種相位板和一種用于設(shè)計(jì)這種相位板的方法。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101490533SQ200780027374
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者E·M·H·P·范戴克, M·I·博安法, R·溫貝格爾-弗里德爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司