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原文传递诊断性光子生物传感器方法、装置以及系统

专利名称：	诊断性光子生物传感器方法、装置以及系统
摘要：	本文公开了一种用于光子生物传感器的装置、方法以及系统。光子生物传感器包括基板，基板具有与芯吸区和样本检测区流体连通的样本添加区。基板还包括被配置为光学耦合到光源的光学输入端口和被配置为光学耦合到光检测器的光学输出端口。光子生物传感器还包括连接到基板的光子集成电路(“PIC”)。PIC包括：与光学输入端口对准的第一光栅耦合器、与光学输出端口对准的第二光栅耦合器、位于第一光栅耦合器与第二光栅耦合器之间的至少一个波导、以及设置在至少一个波导内的至少一个检测元件。
专利类型：	发明专利
申请人：	奥索临床诊断有限公司;纽约州立大学研究基金会;罗切斯特大学
发明人：	雷蒙德·F·雅库博维奇;哈罗德·沃伦;本杰明·米勒;迈克尔·布莱恩;丹尼尔·斯泰纳;约翰·科涅蒂;纳撒尼尔·凯蒂;米哈兹·阿贝丁;娜达丽娅·托克拉诺娃
专利状态：	有效
申请日期：	2022-01-27T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202280012549.5
公开号：	CN117043583A
代理机构：	北京东方亿思知识产权代理有限责任公司
代理人：	李宇红
分类号：	G01N21/64;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/64
申请人地址：	美国新泽西州;;
主权项：	1.一种光子生物传感器装置，包括：基板，所述基板包括：与芯吸区和样本检测区流体连通的样本添加区，其中所述样本检测区位于所述样本添加区与所述芯吸区之间，光学输入端口，设置在所述样本检测区内或与所述样本检测区相邻，其中所述光学输入端口被配置为光学耦合到光源，以及光学输出端口，设置在所述样本检测区内或与所述样本检测区相邻，其中所述光学输出端口被配置为光学耦合到光检测器；以及光子集成电路，设置在所述基板正上方，其中所述光子集成电路包括：第一光栅耦合器，与所述光学输入端口对准，第二光栅耦合器，与所述光学输出端口对准，至少一个波导，位于所述第一光栅耦合器与所述第二光栅耦合器之间，以及至少一个检测元件，设置在所述至少一个波导内。 2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个检测元件包括至少一个捕获分子。 3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个检测元件包括以下至少一者：环形谐振器、双环谐振器、圆柱形谐振器、球形谐振器、螺旋波导、光子晶体、马赫-曾德干涉仪(“MZI”)或其组合。 4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的装置，其中，所述至少一个波导包括氮化硅波导。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述光子集成电路具有矩形棱柱或长方体形状。 6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一光栅耦合器设置在所述光子集成电路的一个面的第一侧，所述第二光栅耦合器设置在所述光子集成电路的同一个面的相对的第二侧，并且所述至少一个检测元件定位在所述第一侧与所述第二侧之间。 7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述光子集成电路的长度在2毫米-20毫米(“mm”)之间，宽度在0.25mm-10mm之间，且高度在0.1mm-5mm之间。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述基板还包括与所述检测区和所述样本添加区流体连通的增强区或共轭区，其中所述增强区或所述共轭区包括用于与所述流体样本结合的至少一种试剂。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述光学输入端口包括通过所述基板的第一隧道，且所述光学输出端口包括通过所述基板的第二隧道。 10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一隧道位于所述样本检测区中流体通路的第一侧，且所述第二隧道位于所述样本检测区中所述流体通路的相对的第二侧。 11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述基板还包括片匣、载玻片或测试卡中的至少一者。 12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，还包括光源和光电检测器，所述光源和光电检测器包括在实验室分析仪或护理点(“PoC”)分析仪中的至少一者的读取头内。 13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，还包括流体通路，所述流体通路将所述样本添加区、所述检测区以及所述芯吸区流体耦合，其中所述流体通路包括微柱或凸起，所述微柱或凸起基本上垂直于所述基板的表面且具有高度、直径以及相互间距以实现所述流体样本的横向毛细管流动。 14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述高度在1μm-1000μm之间，所述直径在10μm-100μm之间，且所述微柱之间的相互间距在5μm-100μm之间。 15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，所述检测区被配置为对所述流体样本内的一种或多种分析物提供荧光或比色检测中的至少一者。 16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中，使用UV固化胶粘剂、物理堆叠或胶带/胶水涂敷中的至少一者将所述光子集成电路连接到所述基板。 17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，所述光学输入端口是第一光学输入端口，所述光学输出端口是第一光学输出端口，并且所述光子集成电路是第一光子集成电路，并且，其中，所述基板还包括：第二光学输入端口，位于所述样本检测区的另一位置处且被配置为光学耦合到所述光源，以及第二光学输出端口，位于所述样本检测区的所述另一位置处且被配置为光学耦合到所述光检测器。 18.根据权利要求17所述的装置，还包括第二光子集成电路，所述第二光子集成电路在所述另一位置处连接到所述基板，所述第二光子集成电路包括：第一光栅耦合器，与所述第二光学输入端口对准；第二光栅耦合器，与所述第二光学输出端口对准；至少一个波导，位于所述第一光栅耦合器与所述第二光栅耦合器之间；以及至少一个检测元件，沿所述至少一个波导设置，且被定位为：如果在所述流体通路内存在所述流体样本，则在所述另一位置处接触所述流体样本。 19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一光子集成电路的至少一个检测元件被配置为用于检测第一分析物，且所述第二光子集成电路的至少一个检测元件被配置为用于检测第二分析物。 20.一种基板，包括：与芯吸区和样本检测区流体连通的样本添加区，其中所述样本检测区位于所述样本添加区与所述芯吸区之间；光学输入端口，设置在所述样本检测区内，其中所述光学输入端口被配置为光学耦合到光源；光学输出端口，设置在所述样本检测区内，其中所述光学输出端口被配置为光学耦合到光检测器；以及光子集成电路，设置在所述基板正上方，其中所述光子集成电路包括：第一光栅耦合器，与所述光学输入端口对准，第二光栅耦合器，与所述光学输出端口对准，至少一个波导，位于所述第一光栅耦合器与所述第二光栅耦合器之间，以及至少一个检测元件，设置在所述至少一个波导内。 21.根据权利要求20所述的基板，其中，所述至少一个检测元件被定位为：如果在所述样本检测区内存在流体样本，则接触所述流体样本。
所属类别：	发明专利