[发明专利]部分封装的基于波导的感测芯片、系统和使用方法

说明书

用于检测分析物水平的光学读取器和对准工具。本文描述一种用于从流体样品(例如血液样品)检测分析物水平的小型的、一次性部分封装的感测芯片，其具有暴露的以直接暴露多个激励波导和收集波导的集成感测芯片的边缘，以及光学读取器，以及操作它们的方法。流体样品可施加至壳体中的感测芯片的感测表面，使得可光学地检测分析物水平。还描述一种使用这些设备和包括光学检测器的系统的感测分析物的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月29日提交的美国临时申请No.62/030,473的优先权，通过引用将该申请的全部公开内容整体并入本文。

本申请还要求2014年2月28日提交的美国专利申请No.14/194,437的优先权，通过引用将该申请的全部公开内容整体并入本文。

引用文献的并入

在本说明书中提及的所有出版物和专利申请通过引用整体并入本文，其程度如同每个单独的出版物或专利申请被具体和单独地指明通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于生物感测应用中的部分封装的基于波导的感测芯片。

背景技术

在市场和应用中，以不同形式使用光波导变得普遍。光纤形式的光波导是用于在海洋、大陆和一直到单个家庭之间传输电信和数据通信信号的最常见的手段。在医学中，光纤广泛用于内窥镜检查、体内和体外诊断、手术和许多其它应用。光纤还用作用于检测大型基础设施项目(例如桥梁)和深油井内的温度和应力的感测系统的部分。

使用类似于用于产生电子“芯片”的技术在平圆晶片(通常由硅制成)上形成不同类型的光波导。光学芯片的这些“平面波导”形式的部件也被称为平面光波电路(PLC)。PLC芯片比裸光纤更复杂，并且用于通过分割其功率、将其切换到不同路径、对其进行时间调制或将其分散到其不同组分(即，波长)来操纵光。

在生物感测应用中使用波导芯片已经在US7,951,583B2、US8,187,866B2和US8,288,157B2中描述。在这些类型的应用中，将感测芯片部分地封装在盒体(cartridge)(优选低成本)或壳体中是有利的，其用于方便地处理小芯片、接受待测试的生物样品、储存运行测试所需的试剂、将样品和试剂引入到感测芯片、并且允许感测芯片容易地插入到光学读取器中。

发明内容

大体上，本文描述一种用于检测来自样品(例如血液样品)的分析物的水平(多个)的装置(包括系统和方法，例如盒体)和方法。这些装置可包括在壳体中的感测芯片；感测芯片可包括感测表面、一个或多个激励波导和一个或多个收集波导。通常，这些感测芯片仅部分地封装在壳体(“盒体”)内，使得芯片的一个或多个侧面/边缘区域被暴露，并且特别地，使得芯片的边缘/侧面区域包括多个收集波导和一个或多个激励波导的端部。芯片上的感测表面以及流体处理部(废液、阀、混合室等)可以用壳体封装，以及在一些变型中，感测芯片的大部分。

芯片可以布置成使得施加到芯片的侧面(例如边缘)区域的激励光可以沿着芯片中的(例如平面的)波导行进以激励感测表面上的分子(例如，光敏分析物或检测部分结合到分析物)，使得其发射光，然后该光通过收集(平面的)波导，用于从芯片的侧区(例如边缘)区域检测。侧面区域(多个)可部分形成激励波导和收集波导的暴露部分。

这些部分封装的芯片通常与光学读取器配合，光学读取器可以施加光(激励光)且当在芯片的表面上发生与来自样品的分析物的结合时，接收感测(收集)光；检测的结合可用于确定样品中分析物的浓度。