專利名稱：用于熒光光譜測(cè)定的光纖光學(xué)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于增強(qiáng)樣品中的分析物的光譜檢測(cè)的改進(jìn)光學(xué)幾何的設(shè)備和方法。更特別地，本發(fā)明涉及用于朊病毒(prion)和其它低水平的分析物的超靈敏檢測(cè)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
執(zhí)行激光誘導(dǎo)熒光以及其它類型的光譜測(cè)量(諸如紅外、UV-vis (紫外線-可見(jiàn)光)、磷光等)的傳統(tǒng)方法是使用小的透明試管來(lái)包含待分析的樣品。標(biāo)準(zhǔn)的試管具有大約IcmX Icm的尺寸并且高度大約為3. 5cm且底部是密封的。試管通常由熔融石英或光學(xué)性能的硼硅玻璃制成，是光學(xué)拋光的并且可具有防反射覆層。試管從上部開(kāi)口端填充，該上部開(kāi)口端可配備有塞子。為了執(zhí)行測(cè)量，試管填充有待研究的液體，然后利用通過(guò)試管面之一而聚焦的激光照射該試管。透鏡被放置成與試管面之一成直線，該試管面之一被設(shè)置與輸入窗口成九十度，以收集激光誘導(dǎo)熒光，以便減少來(lái)自激光自身以及來(lái)自其它噪聲的干擾。實(shí)際上僅試管的一小部分被激光照射，并且產(chǎn)生可檢測(cè)的光譜發(fā)射。輸出信號(hào)由于以下事實(shí)而顯著減少透鏡由于立體角的原因而僅拾取大約百分之十的光譜發(fā)射。這種一般系統(tǒng)已使用了至少七十五年。2006年12月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11 /634，546中描述的先前開(kāi)發(fā)將輸出信號(hào)量相對(duì)于當(dāng)時(shí)已知的現(xiàn)有技術(shù)增加了大約十倍，從而導(dǎo)致熒光化合物的檢測(cè)的微摩爾極限。本發(fā)明在該技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行了改進(jìn)，并且可導(dǎo)致熒光化合物的埃摩爾 (attomole)量的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
以下描述本發(fā)明的一些非限制性實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；與樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自激勵(lì)源的輻射沿樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，輻射誘發(fā)從樣品發(fā)射的信號(hào)；以及，至少兩個(gè)在樣品架(sample holder)周圍布置的線性陣列，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中，光纖的第一端沿容器的長(zhǎng)度并且在該容器附近布置；每個(gè)陣列中的光纖的第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ；以及多根光纖接收信號(hào)并且將信號(hào)從光纖的第一端傳送到包括光纖的第二端的末端端口 ；以及末端端口組件，其光學(xué)耦合到單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；與樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自激勵(lì)源的輻射沿樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，輻射誘發(fā)從樣品發(fā)射的熒光信號(hào)；以及，至少四個(gè)在樣品架周圍按照平面陣列布置的線性陣列，并且其中，相鄰的線性陣列相對(duì)于彼此以90度定向，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中，光纖的第一端沿容器的長(zhǎng)度并且在該容器附近布置；每個(gè)陣列的光纖的第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ；并且多根光纖接收信號(hào)并且將信號(hào)從光纖的第一端傳送到包括光纖的第二端的末端端口 ；以及末端端口組件，其光學(xué)耦合到單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器，其中，末端端口組件包括至少一個(gè)透鏡。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的方法，所述方法包括設(shè)置用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；設(shè)置與樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自激勵(lì)源的輻射沿樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，輻射誘發(fā)從樣品發(fā)射的信號(hào)；以及設(shè)置至少兩個(gè)在樣品架周圍布置的線性陣列，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中，光纖的第一端沿容器的長(zhǎng)度并且在該容器附近布置；每個(gè)陣列的光纖的第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ；多根光纖接收信號(hào)并且將信號(hào)從光纖的第一端傳送到包括光纖的第二端的末端端口 ；以及設(shè)置光學(xué)耦合到單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器的末端端口組件。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的方法，所述方法包括設(shè)置用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；設(shè)置與樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自激勵(lì)源的輻射沿樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，輻射誘發(fā)從樣品發(fā)射的熒光信號(hào)；以及設(shè)置至少四個(gè)在樣品架周圍按照平面陣列布置的線性陣列，并且其中，相鄰的線性陣列相對(duì)于彼此以90度定向，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中，光纖的第一端沿容器的長(zhǎng)度并且在該容器附近布置；每個(gè)陣列的光纖的第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ；并且多根光纖接收信號(hào)并且將信號(hào)從光纖的第一端傳送到包括光纖的第二端的末端端口 ；以及設(shè)置光學(xué)耦合到單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器的末端端口組件，其中，末端端口組件包括至少一個(gè)透鏡。


圖1是示出本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意表示。圖2是示出本發(fā)明的末端端口組件的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖的示意表示。圖3是本發(fā)明的樣品容器的一個(gè)實(shí)施例的示意表示。圖4是從一側(cè)觀看的、圖3的樣品容器的示意表示。圖5是從上部觀看的、圖3的樣品容器的示意表示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)。所關(guān)注的分析物可以是生物或化學(xué)性質(zhì)的，并且僅作為示例可包括化學(xué)組成部分(chemical moiety) (毒素、代謝物、藥物以及藥物殘留物)、肽、蛋白質(zhì)、細(xì)胞成分、病毒及其組合。所關(guān)注的分析物可以在流體中，或者例如在諸如凝膠的支持介質(zhì)(supporting media)中。在一個(gè)實(shí)施例中，所關(guān)注的分析物是朊病毒，其是細(xì)胞型朊蛋白(I^Pg)的構(gòu)造改變形式(PrPse), 其具有不同的生理化學(xué)和生物化學(xué)特性，例如聚合、不溶性、抗消化蛋白酶以及富含β片 (β-sheet-rich) 二級(jí)結(jié)構(gòu)。這里，“朊病毒”被理解為表示在引起可傳播性海綿樣腦病 (TSE)或朊病毒疾病時(shí)涉及的蛋白質(zhì)類感染因子的異常異構(gòu)體(例如，PrPse),并且此處理解為包括但不限于人類疾病克雅氏病(CJD)、格斯特曼綜合癥(GSS)、致死性家族性失眠癥 (FFI)和苦魯病，以及疾病的動(dòng)物形式牛海綿狀腦病(BSE，通常被稱為瘋牛病)、慢性消耗性疾病(CWD)(在麋鹿和鹿中)以及癢病(在羊中)。應(yīng)理解，“蛋白質(zhì)類(proteinaceous)，， 表示朊病毒可包括蛋白質(zhì)以及其它生物化學(xué)實(shí)體，因此不旨在暗示朊病毒僅包括蛋白質(zhì)。通過(guò)與樣品307(圖幻進(jìn)行光連通的激勵(lì)源來(lái)照射樣品。來(lái)自激勵(lì)源的輻射可沿樣品的長(zhǎng)度方向。激勵(lì)源可包括但不限于激光、閃光燈、弧光燈、發(fā)光二極管等。優(yōu)選地，激勵(lì)源是激光。適當(dāng)?shù)募す獾囊粋€(gè)非限制性示例是532nm、倍頻Nd: YAG激光。對(duì)樣品的照射使樣品發(fā)射信號(hào)。該信號(hào)可選自如下組熒光、磷光、紫外線輻射、可見(jiàn)光輻射、紅外輻射、喇曼散射(Raman scattering)及其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)是熒光信號(hào)。可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的方法，將發(fā)射的信號(hào)與樣品中的分析物的濃度關(guān)聯(lián)。圖1描繪了本發(fā)明的系統(tǒng)100。在該實(shí)施例中，4個(gè)線性陣列101從樣品架102延伸到末端端口 103，樣品架102容納細(xì)長(zhǎng)透明的樣品容器306。末端端口的遠(yuǎn)端104插入末端端口組件200中。線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，多根光纖可選地由保護(hù)鞘和/或絕緣鞘包圍。光纖的數(shù)量可變化，并且在一個(gè)實(shí)施例中，光纖的數(shù)量為從大約10 到大約100，替選地從大約25到大約75，以及替選地為大約50。線性陣列的數(shù)量可變化，并且至少是2個(gè)。線性陣列的最大數(shù)量取決于樣品架的尺寸，因?yàn)闃悠芳鼙仨氉銐虼笠詾楣饫w的第一端提供充足的空間，以包圍樣品容器并且緊緊靠近(例如，從大約Imm到大約1cm) 樣品容器。在一個(gè)實(shí)施例中，線性陣列的數(shù)量為從2到10，替選地從大約4到6，并且替選地為4。在一個(gè)實(shí)施例中，線性陣列按照平面陣列來(lái)布置，其中相鄰的線性陣列彼此等距地定向并且圍繞樣品架。當(dāng)線性陣列的數(shù)量是4時(shí)，相鄰的線性陣列相對(duì)于彼此以90度的角度定向。線性陣列的長(zhǎng)度可變化很大，并且取決于光纖的數(shù)量和性質(zhì)。長(zhǎng)度必須足以允許來(lái)自每個(gè)線性陣列的光纖的成束而不會(huì)犧牲光纖的完整性。原理上，光纖的長(zhǎng)度不存在上限，這將允許樣品遠(yuǎn)離用于分析樣品的診斷設(shè)備而設(shè)置。光纖的第一端可沿包括樣品的容器的長(zhǎng)度以基本線性的方式來(lái)布置。光纖的第二端被成束在一起以形成單個(gè)末端端口。換言之，來(lái)自每個(gè)線性陣列的光纖的給定長(zhǎng)度的第二端被混合以形成單個(gè)束。優(yōu)選地，來(lái)自每個(gè)線性陣列的光纖的第二端隨機(jī)地散置在束內(nèi)。 多根光纖接收從所關(guān)注的分析物發(fā)射的信號(hào)，并且將信號(hào)從光纖的第一端傳送到包括光纖的第二端的末端端口。光纖具有高數(shù)值孔徑(NA)，其對(duì)應(yīng)于sine θ/2，其中θ是所接受的入射光的角度(光接受角)。在本發(fā)明中，NA可從大約0.20到大約0.25而變化，并且光接受角為從大約20度到大約45度。光接受角被選擇為使得基本上所有發(fā)射的信號(hào)都可被多根光纖截取。這保證了來(lái)自稀釋分析物(諸如I^rPse)的信號(hào)的最佳采集效率。在一個(gè)實(shí)施例中，光纖包括熔融石英。光纖可具有從大約20微米到大約400微米的直徑。來(lái)自每個(gè)線性陣列的光纖的成束提供了一些優(yōu)點(diǎn)。并非針對(duì)每個(gè)線性陣列都需要單獨(dú)的檢測(cè)器，而是可使用單個(gè)檢測(cè)器。對(duì)于包括四個(gè)線性陣列的系統(tǒng)，這導(dǎo)致檢測(cè)區(qū)域具有4個(gè)單獨(dú)的檢測(cè)器的四分之一尺寸。因此，背景噪聲顯著減小，這進(jìn)而提高了信噪比，并且因而降低了檢測(cè)的極限。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器的尺寸為從大約0. 5mmX0. 5mm到大約 ImmX 1mm。本發(fā)明的系統(tǒng)的檢測(cè)的極限是至少0. 1埃摩爾(attomole)的分析物，替選地為至少200埃摩爾，替選地為從大約0. 1埃摩爾到大約1. 0微摩爾，替選地從大約0. 1埃摩爾到大約1納摩爾(nanomole)，并且替選地從大約0. 4埃摩爾到大約1. 0埃摩爾的分析物。 替選地，系統(tǒng)的檢測(cè)的極限為至少0. 1埃克(attogram)的分析物，并且替選地為至少10埃克的分析物。圖2描繪了本發(fā)明的末端端口組件的一個(gè)實(shí)施例。包括成束光纖的單個(gè)末端端口的遠(yuǎn)端104插入末端端口組件200的入口 202中。信號(hào)通過(guò)光纖、經(jīng)由末端端口組件200 被傳送到出口 207，然后被傳送到輸出光纖208，該輸出光纖208進(jìn)而與檢測(cè)器接觸。輸出光纖208可具有從大約300微米到大約500微米的直徑，并且優(yōu)選地為大約400微米。因此，末端端口組件將單個(gè)末端端口光學(xué)耦合到檢測(cè)器。末端端口組件可包括用于校準(zhǔn)入射信號(hào)的第一透鏡203。末端端口組件還可包括第二透鏡204，第二透鏡204用于將輸出信號(hào)聚焦到適合于輸出光纖208的NA(數(shù)值孔徑)。末端端口組件還可包括至少一個(gè)陷波濾波器205和至少一個(gè)帶通濾波器206。適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器的非限制性示例包括光電二極管檢測(cè)器、光倍增器、電荷耦合裝置、 光子計(jì)數(shù)設(shè)備、光譜儀及其任意組合。圖3描繪了本發(fā)明的適當(dāng)樣品架102的一個(gè)實(shí)施例。放置間隔物303以便為細(xì)長(zhǎng)透明的容器306提供空間，以穿過(guò)樣品架300。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品架300是毛細(xì)管，并且可由玻璃、石英或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞H作為示例，毛細(xì)管可容納100微升的流體。間隔物303還被放置成為光纖的第一端提供槽304或空間，以包圍透明容器并緊緊靠近透明容器。間隔物302通過(guò)頂端板305和底端板302而保持在原位， 頂端板305和底端板302 二者均通過(guò)諸如螺絲的、用于緊固的裝置301附連到間隔物303。本發(fā)明的系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是，除了對(duì)激光供電所需的外部電源之外，不需要外部電源來(lái)采集和檢測(cè)從所關(guān)注的分析物發(fā)射的信號(hào)。這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了便攜性以及因此增大了應(yīng)用范圍。另外，沒(méi)有外部電源進(jìn)一步顯著減少了必須克服的背景噪聲的量，這進(jìn)而有助于檢測(cè)的更低的極限。所捕獲的發(fā)射信號(hào)通過(guò)光電檢測(cè)器被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并且被傳送到分析器(未示出)，該分析器接收電信號(hào)并針對(duì)分析物的存在而分析樣品。分析器的示例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是很好理解的。分析器可包括鎖定放大器、或者本領(lǐng)域已知的用于分析由此處描述的不同類型的光電檢測(cè)器生成的電信號(hào)的任何其它裝置，該鎖定放大器使得能夠進(jìn)行電信號(hào)的相位靈敏檢測(cè)。示例 1通過(guò)沿毛細(xì)管的軸線聚焦來(lái)自固態(tài)倍頻Nd:YAG激光(Beam of Light Tech. ， 克拉克馬斯(Clackamas)，俄勒網(wǎng)州(OR))的經(jīng)時(shí)間調(diào)制的光來(lái)激勵(lì)樣品，該光具有波長(zhǎng)為532nm、典型功率為30mW的連續(xù)波，這與參考材料若丹明(rhodamine)的吸收峰值很好地匹配。光纖組件被設(shè)計(jì)為包括4個(gè)線性陣列，這4個(gè)線性陣列跨越了毛細(xì)管大約三分之一的長(zhǎng)度，并且圍繞毛細(xì)管的周邊、相對(duì)于彼此以90度而放置。由于光纖的大數(shù)值孔徑(0. 22，或者 23度的光接受角)，因此光纖的這種定向?qū)е聵悠返囊曇暗耐耆采w。 由4個(gè)線性陣列采集的光被組合成群(即，被成束或被組合)，并被聚焦到安裝了全息陷波濾波器(Kaiser Optical Systems公司，安阿伯(Ann Arbor)，密歇根州(MI))和帶通濾波器(Omega Optical公司，布萊特爾博羅(Brattleboro)，佛蒙特州(VT))的傳輸光學(xué)器件中。這些分別用于消除來(lái)自激勵(lì)源的散射光，以及對(duì)指示器染料(reporter dye) 的熒光檢測(cè)的帶限。然后，光被聚焦回到單個(gè)多模400微米的光纖(Thorlabs 公司，牛頓(Newton)，新澤西州(NJ))中，并且被耦合到單個(gè)低噪聲光伏二極管檢測(cè)器(United Detector Technology，霍索恩(Hawthorne)，加利福尼亞州(CA))，其中，該檢測(cè)器安裝在 BNC連接器上，該BNC連接器直接在檢測(cè)電子器件的預(yù)放大器上。信號(hào)的檢測(cè)采用相位靈敏的檢測(cè)方案或“鎖定”的檢測(cè)方案。利用用于生成檢測(cè)系統(tǒng)的參考頻率的光學(xué)斬波器 (optical chopper) (Thorlabs公司)對(duì)激勵(lì)源進(jìn)行調(diào)制。二極管檢測(cè)器安裝在跨導(dǎo)預(yù)放大器(transconductance pre-amplifier) (Stanford Research Systems 公司，桑尼維爾 (Sunnyvale)，加利福尼亞州(CA))的輸入上，以減小總的線路阻抗并且消除與這些低水平的信號(hào)的阻抗匹配的難度。然后，利用鎖定放大器(Manford Research Systems)檢測(cè)信號(hào)，并且通過(guò)LabView (National Instruments公司，奧斯汀(Austin)，明尼蘇達(dá)州(TX)) 程序來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取。該程序包括電子帶狀圖，并且將帶有時(shí)間戳的值存儲(chǔ)在ASCII文件中，該電子帶狀圖支撐(pole)鎖定放大器以得到其電壓讀數(shù)，并且周期性地向操作者顯示測(cè)量的時(shí)間歷史。鎖定放大器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)該被選擇為提供幾十赫茲的帶寬。對(duì)于測(cè)量， 選擇3秒的時(shí)間常數(shù)。鎖定需要若干個(gè)持續(xù)的時(shí)間常數(shù)，以獲得穩(wěn)定的讀數(shù)(在該情況下為3秒到30秒)。在載入新樣品后信號(hào)已經(jīng)穩(wěn)定之后(20秒到30秒)，取測(cè)量的值。激勵(lì)源的調(diào)制以及鎖定檢測(cè)器的參考頻率是75 ,其被選擇為使得環(huán)境噪聲最小化。除此之外，還利用鎖定放大器以線頻率(line-frequency)或兩倍線頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，并且以調(diào)制頻率對(duì)預(yù)放大器信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。對(duì)于樣品，選擇INa/V的預(yù)放大器靈敏度，從而提供IM Ohm的輸入阻抗。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，保持一組啟動(dòng)過(guò)程，其包括對(duì)于所有電子器件(激光器、鎖定放大器、預(yù)放大器)的15分鐘的加熱，對(duì)暗信號(hào)電平的視覺(jué)檢查以保證系統(tǒng)正確地電接地，對(duì)激光功率的測(cè)量以檢查穩(wěn)定性和輸出電平，對(duì)激光對(duì)準(zhǔn)的視覺(jué)檢查。使用具有蒸餾、去離子的水的毛細(xì)管，來(lái)檢查對(duì)基線信號(hào)的控制測(cè)量。通過(guò)測(cè)量降低濃度的玫瑰紅(Iihodamine Red)的熒光信號(hào)發(fā)射，來(lái)測(cè)試儀器的靈敏度極限。玫瑰紅可檢測(cè)0.01?？?ag) [20埃摩爾(am)]的濃度。通過(guò)使用來(lái)自鹿、倉(cāng)鼠、 老鼠和羊的全長(zhǎng)度重組I^rP (rPrP)進(jìn)行測(cè)定，來(lái)執(zhí)行特異性和靈敏度的確定。與所測(cè)試的物種無(wú)關(guān)，可檢測(cè)性的極限是> lOagPrP。檢查來(lái)自正常和感染的倉(cāng)鼠、鹿以及羊的腦勻漿以得到它們?cè)诒景l(fā)明的方法中的用途。10%腦勻漿的蛋白質(zhì)印跡法(western blotting)確認(rèn)了原材料中的存在。在與作為對(duì)完全的蛋白水解消化的確定的從正常的倉(cāng)鼠腦物質(zhì)[ul]中去除I^Pg —起的1 消化之后，在Hi處理移至更低分子大小的ft·產(chǎn)的特性帶之前，典型的PrP帶型在10%腦勻漿中是明顯的。從臨床用動(dòng)物以清潔劑提取的腦勻漿的連續(xù)稀釋已表明蛋白質(zhì)印跡法的ft·產(chǎn)檢測(cè)的極限大約是10_3到10_4，而在附加的IO1倍到IO2倍的稀釋(數(shù)據(jù)未示出)之后，通過(guò)捕獲酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)來(lái)檢測(cè)ft·!^是靈敏的。相比之下，使用相同的單克隆抗體(Mabs)和腦勻漿，該手稿中所報(bào)告的測(cè)定的靈敏度超過(guò)蛋白質(zhì)印跡法和捕獲ELISA的靈敏度至少5個(gè)量級(jí)。采用本發(fā)明的方法，使用信號(hào)與基線的比率(S/B)來(lái)評(píng)估腦勻漿中的 PrP可檢測(cè)性。確定大于1. 1的S/B比率表明存在ft~P。通過(guò)SOFIA對(duì)來(lái)自倉(cāng)鼠、羊和鹿的正常和感染的腦組織的經(jīng)Hi處理和未處理的腦勻漿的連續(xù)稀釋進(jìn)行測(cè)定。如所期望的，在 Hi處理之后，所有來(lái)自正常腦組織的樣品具有小于1. 1的S/B比率，而與指示不存在I^Pg 的所測(cè)試的濃度無(wú)關(guān)。如總的信號(hào)輸出或1. 1以上的S/B比率所表明的，來(lái)自經(jīng)Hi處理的感染的倉(cāng)鼠腦勻漿的連續(xù)10倍稀釋的抗蛋白酶可被檢測(cè)為10_"的稀釋，而來(lái)自羊和鹿的可被檢測(cè)為10_1(1。另外，對(duì)于倉(cāng)鼠以及羊和鹿，來(lái)自經(jīng)Hi處理的腦勻漿的最大檢測(cè)從10_7的稀釋到10_8的稀釋而變化。在10倍連續(xù)稀釋的未經(jīng)1 處理的正常腦勻漿的情況下，對(duì)于倉(cāng)鼠，可至10_"的稀釋而通過(guò)SOFIA檢測(cè)到ft~PG，而對(duì)于鹿和羊，可至10_1Q的稀釋而檢測(cè)到PrPG(峰值檢測(cè)在10_6到10_7的稀釋處)，此后S/B比率都降到1. 1以下。來(lái)自感染的倉(cāng)鼠、感染癢病的羊以及感染CWD的鹿的、未經(jīng)1 處理的腦組織的S/B比率繼續(xù)指示存在ft~P。對(duì)于羊和鹿至10—11的稀釋(峰值檢測(cè)在10_7處)以及對(duì)于倉(cāng)鼠至10_13的稀釋(峰值檢測(cè)在10_8 處)，來(lái)自受感染組織的連續(xù)稀釋的腦勻漿均示出S/B值大于1. 1。這些結(jié)果指示可以在仍維持檢測(cè)全部PrP^的能力的同時(shí)，將來(lái)自未經(jīng)蛋白酶處理的、受感染的腦組織的PrP稀釋成超過(guò)可檢測(cè)性的水平。這些結(jié)果還暗示在患臨床疾病的感染的腦中，全部比 I^Pg多至少1個(gè)對(duì)數(shù)。對(duì)此的支持，先前已報(bào)道了在癢病感染期間在腦中累積并且達(dá)到比I^Pg高10倍的濃度。使用先前公布的關(guān)于感染的倉(cāng)鼠的數(shù)據(jù)(R. Atarashi等， "Ultrasensitive detection of scrapie prion protein using seeded conversion of recombinant prion protein", Nature Meth. Vol. 4 (2007) pp. 645-650), SOFIAS ^ 經(jīng)Hi處理的倉(cāng)鼠腦的的大約IOag的檢測(cè)極限。直接根據(jù)倉(cāng)鼠數(shù)據(jù)的推斷暗示可以從羊和鹿腦物質(zhì)中檢測(cè)到1毫微微克的PrPSc;。然而，假設(shè)等同的抗體反應(yīng)，以克當(dāng)量(未示出數(shù)據(jù))為基礎(chǔ)，稀釋樣品的蛋白質(zhì)印跡法指示在倉(cāng)鼠腦中存在比羊和鹿腦物質(zhì)中多至少10-100倍的PrPse，這暗示后兩個(gè)物種中的蛋白質(zhì)的檢測(cè)可以在IO-IOOag或更好的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，除非另外具體聲明，所有百分比都按照總組分的重量計(jì)算。除非另外具體聲明，所有比率都是重量比率。所有范圍都是包括端點(diǎn)并且可組合的。 除非另外具體聲明，所有數(shù)字量被理解為由詞“大約”限定。
具體實(shí)施方式
中引用的所有文獻(xiàn)在相關(guān)部分通過(guò)引用而合并于此；任何文獻(xiàn)的引用不應(yīng)被解釋為承認(rèn)其相對(duì)于本發(fā)明為現(xiàn)有技術(shù)。就該文獻(xiàn)中的術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義與通過(guò)引用合并的文獻(xiàn)中的同一術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義沖突的情況而言，應(yīng)適用該文獻(xiàn)中為該術(shù)語(yǔ)指定的含義或定義。盡管示出和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是， 可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，進(jìn)行各種其它改變和修改。因此，旨在在所附權(quán)利要求中覆蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有這樣的改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；b)與所述樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自所述激勵(lì)源的輻射沿所述樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，所述輻射誘發(fā)從所述樣品發(fā)射的信號(hào)；以及c)至少兩個(gè)在樣品架周圍布置的線性陣列，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中I.所述光纖的所述第一端沿所述容器的長(zhǎng)度并且在所述容器附近布置； .每個(gè)陣列的所述光纖的所述第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ；iii.所述多根光纖接收所述信號(hào)以及將所述信號(hào)從所述光纖的所述第一端傳送到包括所述光纖的所述第二端的所述末端端口 ；以及d)末端端口組件，其光學(xué)耦合到所述單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述末端端口組件還包括至少一個(gè)透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述末端端口組件還包括陷波濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述末端端口組件還包括帶通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括4個(gè)線性陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述線性陣列按照平面陣列布置，并且其中，相鄰的線性陣列相對(duì)于彼此以90度定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述激勵(lì)源是激光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)選自以下組焚光、磷光、紫外線輻射、 可見(jiàn)光輻射、紅外輻射、喇曼散射及其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)陣列的所述光纖的所述第二端以隨機(jī)順序成束在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)未連接到電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器具有從大約0.5mmX0. 5mm到大約 ImmXlmm的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)線性陣列包括大約10根到大約100根光纖。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖具有從大約20度到大約45度的光接受角。
14.一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；b)與所述樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自所述激勵(lì)源的輻射沿所述樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，所述輻射誘發(fā)從所述樣品發(fā)射的熒光信號(hào)；以及c)至少四個(gè)在樣品架周圍按照平面陣列布置的線性陣列，并且其中，相鄰的線性陣列相對(duì)于彼此以90度定向，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中i.所述光纖的所述第一端沿所述容器的長(zhǎng)度并且在所述容器附近布置； .每個(gè)陣列的所述光纖的所述第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口 ； iii.所述多根光纖接收所述信號(hào)以及將所述信號(hào)從所述光纖的所述第一端傳送到包括所述光纖的所述第二端的所述末端端口 ；以及d)末端端口組件，其光學(xué)耦合到所述單個(gè)末端端口以及檢測(cè)器，其中所述末端端口組件包括至少一個(gè)透鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述樣品包括從大約0.1埃摩爾到大約1納摩爾的所述所關(guān)注的分析物。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述末端端口組件還包括陷波濾波器和帶通濾波器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述激勵(lì)源是激光。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器具有從大約0.5mmX0. 5mm到大約 ImmXlmm的尺寸。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)線性陣列包括大約10根到大約100根光纖。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖具有從大約20度到大約45度的光接受角。
全文摘要
提供了一種用于檢測(cè)樣品中所關(guān)注的分析物的存在的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于樣品的細(xì)長(zhǎng)透明容器；與樣品進(jìn)行光連通的激勵(lì)源，其中，來(lái)自激勵(lì)源的輻射沿樣品的長(zhǎng)度方向，并且其中，輻射誘發(fā)從樣品發(fā)射的信號(hào)；以及至少兩個(gè)在樣品架周圍布置的線性陣列，每個(gè)線性陣列包括多根具有第一端和第二端的光纖，其中，光纖的第一端沿容器的長(zhǎng)度并且在該容器附近布置；每個(gè)陣列的光纖的第二端成束在一起以形成單個(gè)末端端口。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102362179SQ201080013299
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者佩里·克萊頓·格雷, 理查德·魯本斯坦, 馬丁·S·皮爾奇 申請(qǐng)人:洛斯阿拉莫斯國(guó)家安全有限責(zé)任公司, 紐約州立大學(xué)研究基金會(huì)