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ES2694017T3 - Dispositivo para la detección exaltada de la emisión de una partícula diana - Google Patents

Dispositivo para la detección exaltada de la emisión de una partícula diana Download PDF

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ES2694017T3
ES2694017T3 ES07870317.0T ES07870317T ES2694017T3 ES 2694017 T3 ES2694017 T3 ES 2694017T3 ES 07870317 T ES07870317 T ES 07870317T ES 2694017 T3 ES2694017 T3 ES 2694017T3
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Hervé RIGNEAULT
Pierre-François LENNE
Jérôme WENGER
Evgueni Popov
Thomas Ebbesen
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Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

Dispositivo (1) para la detección de la emisión de una partícula diana (6) en una longitud de onda de emisión, comprendiendo dicho dispositivo: - un fotodetector (2, 2A, 2B) que comprende una superficie de detección sensible que tiene un alto índice óptico; - dicha partícula diana (6) puede estar situada cerca de dicha superficie sensible en un medio de análisis (13) que tiene un bajo índice óptico para la detección de campo cercano de la emisión de la partícula diana; comprendiendo dicho dispositivo además: - una máscara metálica (3) que cubre dicha superficie sensible; - dicha máscara comprende al menos una zona opaca (4) en dicha longitud de onda de emisión y al menos un orificio (5) con un diámetro menor que la longitud de onda de emisión de la partícula diana (6); - dicho orificio es capaz de recibir dicha partícula diana, comprendiendo dicha máscara interfaces con el medio de análisis y con dicha superficie sensible, en donde dicha al menos una zona opaca de dicha máscara comprende al menos una ranura (10, 10A, 10B) colocada al nivel de al menos una de dichas interfaces, rodeando cada una de dichas al menos una ranura cada uno de dichos al menos un orificio.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para la deteccion exaltada de la emision de una partmula diana
La invencion se refiere a un dispositivo para la deteccion de la emision de una partmula diana en una longitud de onda de emision, comprendiendo dicho dispositivo:
- un fotodetector que comprende una superficie sensible de deteccion de alto mdice optico;
- siendo dicha partmula diana posicionable cerca de dicha superficie sensible en un medio de analisis de bajo mdice optico. "
Tal dispositivo es conocido por la publicacion “Opto-electronic DNA chip: high performance chip reading with an allelectric interface”, Frederic Mallard et al., Biosensors & Bioelectronics, 20 (2005) 1813-1820. Esta publicacion ensena una matriz de fotodeteccion de tipo CMOS utilizada para recibir sondas de injerto, pudiendo las sondas recibir moleculas diana de ADN por hibridacion. Dichas moleculas diana de ADN pueden hibridarse en la superficie de la matriz utilizando sondas situadas en la superficie de la matriz. Las sondas estan adaptadas para recibir las moleculas de ADN diana a detectar. Una vez que las moleculas diana de ADN se posicionan en las sondas mediante hibridacion y enjuague de una manera conocida per se, la publicacion mencionada anteriormente ensena la deteccion de la emision de las partmulas diana utilizando la matriz de fotodeteccion.
En el dispositivo mencionado anteriormente, despues del injerto, las sondas se alinean en la superficie exterior del fotodetector. Para un medio de analisis que comprende las sondas de mdice optico bajo y un fotodetector de mdice optico alto, las leyes de Snells-Descartes indican que es posible obtener una deteccion de la emision de las partmulas en el fotodetector de alto mdice optico.
La ventaja del dispositivo mencionado anteriormente es que permite mejorar la sensibilidad de la deteccion con respecto a los sistemas de deteccion de campo lejano conocidos por una camara debido al gran angulo solido bajo el cual las partmulas ven el fotodetector.
Sin embargo, la sensibilidad del dispositivo todavfa no es satisfactoria, y es ventajoso mejorar aun mas la sensibilidad de dicho dispositivo, es decir, aumentar la cantidad de senal de emision de las partmulas diana recogidas en el fotodetector.
Otros documentos en el campo tecnico proporcionan informacion sobre varios aspectos relacionados con los microchips integrados: US 2005/0214160 A1; WO 2007/045755 A1; H. Rigneault et al. Phys. Rev. Lett 95 (2005) 117401; F. Mallard et al. Biosens. Bioelectron. 20 (2005) 1813-1820; C. Genet y T.W. Ebbesen, Nature 445 (2007) 39-46. El objeto de la invencion es, en particular, mejorar el dispositivo como se describio anteriormente para obtener una mejor sensibilidad.
Para ello, la invencion se refiere a un dispositivo de acuerdo con las caractensticas tecnicas de la reivindicacion 1.
De acuerdo con la invencion, por ejemplo, cuando una sonda se injerta en el dispositivo cerca de la superficie sensible en el orificio, y una partmula diana se hibrida con la sonda, la senal optica emitida por la partmula diana queda confinada, lo que permite mejorar la cantidad de senal recogida.
Mas concretamente, se ha demostrado, en el caso de la deteccion de la fluorescencia de campo lejano, que la presencia de orificios o nano-orificios permite retardar la saturacion de la fluorescencia, al tiempo que aumenta la intensidad de excitacion local en el orificio y el rendimiento radiativo de fluorescencia, lo que mejora la tasa de fluorescencia por partmula diana. La publicacion “Enhancement of Single-Molecule Fluorescence Detection in Subwavelength Apertures” Rigneault et al., Physical Review Letters, 11, 117401 2005, ilustra este fenomeno. Sin embargo, este resultado no se presenta en la publicacion anterior salvo para deteccion de campo lejano.
De acuerdo con la invencion, la exaltacion de la emision y la deteccion de las partmulas diana se lleva a cabo para una deteccion de campo cercano, es decir, generalmente para una distancia entre la partmula diana hibridada con una sonda injertada y la superficie sensible del fotodetector inferior a la longitud de onda de emision de la partmula diana.
La ventaja de la mascara tambien es que el tamano de los orificios se puede reducir libremente hasta diametros mas pequenos a la longitud de onda de emision de las partmulas diana. Esto puede permitir obtener altas densidades de emision por unidad de area mientras permite la deteccion de partmulas individuales.
Ademas, la deteccion por el fotodetector se mejora aun mas, de acuerdo con la invencion, gracias a al menos una ranura colocada en una interfaz de la mascara, rodeando cada una de dichas al menos una ranura cada uno de dichos al menos un orificio.
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Por lo tanto, de acuerdo con la invencion, las ranuras forman una red de ondulacion de forma circular y tienen el doble efecto de exaltar aun mas la luz emitida por las partmulas diana y dirigir la luz emitida por la partmula diana en una o mas direcciones del espacio. De esta forma, la directividad de la emision y la cantidad de senal recogida se mejoran. De esta manera, la sensibilidad del fotodetector es mejor.
Por otro lado, cuando la partmula es excitada por un haz de excitacion y la ranura se coloca en la interfaz entre la mascara y el medio de analisis, el dispositivo mejora la eficiencia de la excitacion al orientar sustancialmente el haz de excitacion al orificio y por lo tanto a la partmula a excitar.
El efecto ffsico que permite obtener estos resultados es un acoplamiento al modo plasmon en la interfaz que incluye la ranura. Mediante este acoplamiento plasmonico, la luz es dirigida y exaltada.
En las reivindicaciones dependientes se exponen realizaciones ventajosas de la invencion.
De una manera conocida, por ejemplo de la publicacion Mallard mencionada anteriormente, el fotodetector se divide en una pluralidad de pfxeles. Estos pfxeles forman, de manera conocida, unidades de deteccion en las que la senal electrica emitida por la transformacion fotoelectrica se puede detectar individualmente.
En este fotodetector dividido en pfxeles, existe un problema particular en el contexto de la deteccion de la emision de partmulas diana.
De hecho, en el fotodetector de alto mdice optico, la senal emitida por la partmula diana de un medio de bajo mdice optico, y colocada en la interfaz con el fotodetector de alto mdice optico, tiene lobulos d emision, de modo que la misma partmula genera una senal a la vez en varios pfxeles del fotodetector. Por lo tanto, la senal detectada por un pixel no corresponde realmente a la senal emitida por una partmula diana. Este efecto danino se conoce como “cross-talk” en ingles o diafoma.
Una realizacion de la invencion tiene como objetivo reducir la diafoma en un fotodetector tal como se definio anteriormente y que comprende una pluralidad de pfxeles.
Para ello, el fotodetector comprende una pluralidad de pfxeles, y en el que dichos orificios tienen una dimension mas pequena que el tamano de los pfxeles de dicha pluralidad de pfxeles, y dicha mascara esta dispuesta con respecto a dicho fotodetector de manera que cada uno de dichos al menos un orificio esta posicionado frente a un pixel de dicha pluralidad de pfxeles.
De esta manera, la senal emitida por una partmula diana injertada en la sonda en el orificio esta confinada por el orificio y se dirige preferentemente en el pixel. Esto evita que las partmulas diana emitan en multiples pfxeles. Por lo tanto, la diafoma entre pfxeles adyacentes se reduce y los pfxeles fotosensibles se afslan efectivamente de las partmulas diana libres que no se injertan en las sondas.
La mejora de la directividad de la senal es ademas particularmente ventajosa en el contexto de un fotodetector de acuerdo con esta realizacion, ya que esto tambien reduce la diafoma como se definio previamente.
Ademas, para mejorar el confinamiento en el orificio, dicha mascara es una pelmula de metal perforada con orificios. Esto permite obtener la opacidad requerida para la mascara para la longitud de onda de emision de la partmula diana.
Ademas, dicha partmula diana es capaz de emitir a dicha longitud de onda de emision cuando es excitada por un haz de excitacion emitido por medios de excitacion y dicha superficie sensible es tal que es insensible a dicho haz de excitacion.
Las partmulas que se excitan opticamente para emitir luz se llaman partmulas fluorescentes. En el caso de tales partmulas fluorescentes, la senal de excitacion a menudo es molesta para la deteccion de la emision de fluorescencia.
Gracias a la realizacion anterior, la senal de emision no interfiere con la deteccion en el fotodetector, y no influye en el calculo de la emision detectada.
En este caso, la ranura se puede posicionar en la trayectoria del haz de excitacion.
De acuerdo con una realizacion, la superficie sensible se hace insensible a la senal de emision por medio de un filtro de bloqueo colocado entre dichos medios de excitacion y dicha superficie sensible, estando dispuesto dicho filtro de bloqueo para bloquear las longitudes de onda de la senal de excitacion.
De esta manera, solo se detecta la emision de las partmulas en el fotodetector, incluso si la excitacion es necesaria para detectar la emision.
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En este caso, la ranura puede colocarse ventajosamente en la interfaz entre la zona opaca y el filtro de bloqueo.
Ademas, en un fotodetector conocido, por ejemplo en la publicacion Mallard mencionada anteriormente, las sondas se distribuyen en la superficie del fotodetector y la medicion de la senal detectada se realiza promediando la senal recibida en todas las sondas. Este efecto promedio general en una poblacion grande, sin embargo, afecta la calidad de los resultados.
Para superar este inconveniente, de acuerdo con una realizacion de la invencion, dicha mascara es tal que cada uno de dichos al menos un orificio puede recibir solo una sonda.
De esta manera, con orificios muy pequenos que contienen una sola sonda, es posible realizar mediciones en el regimen de emision por moleculas individuales. De esta manera, se reduce asf el efecto medio mencionado anteriormente.
La invencion tambien se refiere a un biochip que comprende un dispositivo como se ha descrito anteriormente.
El bio-chip puede comprender al menos una sonda injertada en dicho fotodetector, estando situada dicha sonda en dicho al menos un orificio.
Segun una realizacion, cada uno de dichos al menos un orificio comprende una unica sonda.
El biochip tambien puede comprender al menos una partfcula diana hibridada con dicha sonda.
La invencion tambien se refiere a un procedimiento de deteccion de la emision de una partfcula diana en una longitud de onda de emision que comprende las etapas que consisten en:
- proporcionar un dispositivo como se ha descrito anteriormente;
- posicionar dicha partfcula en dicho al menos un orificio;
- detectar la emision de dicha partfcula utilizando dicho fotodetector.
El procedimiento tambien puede incluir etapas que consisten en:
- injertar al menos una sonda en dicho al menos un orificio;
- hibridar dicha partfcula diana con dicha sonda para posicionar selectivamente dicha partfcula diana en dicho orificio.
La invencion se entendera mejor por medio de la descripcion detallada de al menos una realizacion a continuacion con referencia a las figuras adjuntas en las que:
- La figura 1 representa una vista en seccion lateral de un dispositivo para la deteccion de la emision de una partfcula diana;
- La figura 2 representa una vista desde arriba del dispositivo de la figura 1;
- La figura 3 representa una vista en seccion lateral de una realizacion particular del dispositivo de la invencion;
- La figura 4 representa una vista fotografica desde arriba de las ranuras utilizadas en la realizacion de la figura 3;
- La figura 5 representa una vista esquematica de la vista fotografica de la figura 4;
- La figura 6 a la figura 8 representan vistas en seccion lateral de realizaciones particulares del dispositivo de la invencion;
- La figura 9 representa una vista desde arriba de una realizacion particular del dispositivo de la figura 1.
En las figuras, referencias identicas representan elementos tecnicos similares.
La figura 1 ilustra un dispositivo 1 adecuado para detectar la emision de una partfcula 6.
La partfcula 6 puede ser cualquier partfcula capaz de emitir luz y en particular una partfcula fluorescente, que requiere excitacion para emitir luz, o una partfcula quimioluminiscente o bioluminiscente que no requiere excitacion optica para emitir luz. La emision de luz puede deberse a la emisividad termica. En el caso de una partfcula fluorescente, la fluorescencia puede ser una fluorescencia parametrica de tipo Rayleigh o Hyper-Rayleigh, o una fluorescencia vibratoria de tipo Raman espontanea o estimulada.
El dispositivo 1 comprende un fotodetector 2, que tiene una superficie superior 9 transparente a la luz emitida por las partfculas 6. Las sondas 7A, 7B pueden fijarse en la superficie superior 9 mediante injerto. En el contexto de las pruebas biologicas, por ejemplo para chips de ADN, las sondas 7A, 7B son moleculas injertadas en la superficie superior 9. Mediante hibridacion, las partfculas diana 6 se asocian selectivamente con las sondas 7A, 7B. La emision de las partfculas diana 6 hibridadas selectivamente se puede usar para caracterizar las partfculas diana 6. De una manera conocida, por ejemplo para chips de ADN, por lo tanto, se realizan las etapas de injerto de las sondas 7A,
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7B, hibridacion de las partmulas 6, enjuague para retener solo las partmulas hibridadas selectivamente y observacion de la luz emitida por las partmulas 6 hibridadas selectivamente.
En el contexto de la invencion, las etapas de injerto e hibridacion pueden llevarse a cabo por metodos conocidos. Ademas, a continuacion se describe un dispositivo que comprende sondas injertadas cerca de la superficie sensible del fotodetector y partmulas hibridadas con la sonda, pero se entiende que es posible utilizar el dispositivo independientemente de las sondas, pudiendo venderse los dispositivos de deteccion con o sin sondas injertadas. El dispositivo 1 comprende una mascara 3 que cubre el fotodetector 2 en su superficie superior 9. La mascara 3 comprende orificios 5 y zonas opacas 4. Las zonas opacas 4 son opacas a la radiacion emitida por las partmulas diana 6. Para lograr esta opacidad, la mascara 3 es, por ejemplo, una pelmula metalica de oro o aluminio, es decir, las zonas opacas 4 son metalicas, de oro o de aluminio. Los orificios 5 pueden recibir las sondas 7A, 7B y dejarlas dentro del medio de analisis 13. La pelmula metalica perforada con los orificios 5 se deposita en el fotodetector 2. La opacidad de la pelmula metalica 3 en la longitud de onda de la emision de las partmulas 6 se puede lograr mediante la eleccion apropiada del espesor de la pelmula.
El fotodetector 2 es, por ejemplo, un semiconductor del tipo CMOS o CCD. La estructura del fotodetector 2 corresponde, por ejemplo, a un dispositivo llamado APS, un acronimo de “Active Pixel Sensor” que tiene un area activa de silicio. La deteccion tambien se puede realizar mediante amplificacion optica o amplificacion electronica por avalancha o en cascada. En la figura 1, solo se muestra una zona activa del fotodetector 2. Se entiende que otros elementos no activos pueden completar el fotodetector 2.
La zona activa 2 de silicio del fotodetector 2 tiene un mdice optico de aproximadamente 3,5, que es mayor que el mdice optico del medio de analisis 13. Este ultimo tiene, por ejemplo, un mdice optico del orden de 1,33 como el del agua a 20 °C, o un mdice de aproximadamente 1 para el aire. Este medio de analisis es conocido en el campo de la hibridacion y la deteccion de la emision de las partmulas diana.
Cuando las partmulas diana 6 se fijan en las sondas 7A, 7B, el efecto de esta diferencia de mdice optico es permitir una deteccion satisfactoria en el fotodetector 2, por emision de una senal en el fotodetector 2. Las leyes de Snell- Descartes o la teona del electromagnetismo permiten confirmar esta afirmacion.
Durante la emision de las partmulas diana 6, la zona opaca 4 permite confinar la senal 8 emitida hacia el fotodetector 2, para mejorar la deteccion.
El fotodetector 2 se puede dividir en pfxeles 2A, 2B correspondientes a unidades de deteccion separadas. El fotodetector APS como se menciono anteriormente comprende, por ejemplo, una matriz de 640 * 480 pfxeles que tiene un tamano de 5,6 micrometros por 5,6 micrometros.
Los orificios 5 de la mascara 3 se colocan ventajosamente sobre cada uno de los pfxeles y tienen dimensiones mas pequenas que las de los pfxeles.
En el caso de las dimensiones de pfxeles mencionadas anteriormente, los orificios tienen, por ejemplo, dimensiones del orden de unos cientos de nanometros por unos cientos de nanometros. La mascara 3 es en este caso una pelmula de metal perforada con nano-orificios 5.
Las zonas opacas 4 de la pelmula 3 confinan la emision de las partmulas diana 6 a cada uno de los pfxeles. La senal 8 emitida por una partmula hacia un pixel se desvfa poco hacia el pixel adyacente, de modo que se reduce la interferencia entre los pfxeles.
En la figura 2 se ilustra una vista desde arriba del dispositivo 1. Se muestra la mascara metalica 3, que cubre el fotodetector 2. La mascara 3 comprende los orificios 5 y las zonas opacas 4. La estructura de las zonas opacas 4 se describira con mas detalle mas adelante en una realizacion particular de la invencion.
La figura 3 es una vista lateral del dispositivo 1 segun una realizacion particular de la invencion, en una primera configuracion. En la figura 3, la partmula 6, hibridada con una sonda 7A es una partmula fluorescente, excitada por un laser de excitacion 14 que emite un haz de excitacion 11, pero se entiende que la realizacion que se describira puede ser identica en el caso de una partmula bioluminiscente o quimioluminiscente. En el caso de la excitacion por un haz de excitacion 11, la pelmula metalica 3 es preferiblemente tambien opaca a las longitudes de onda del haz de excitacion.
En la figura 3, las zonas opacas 4 comprenden una ranura 10 formada por zonas bajas 10B y zonas altas 10A. La ranura 10 forma preferiblemente una ondulacion circular alrededor del orificio 5. Las areas altas 10A pueden tener una forma de almena como en la figura 3, pero tambien otra forma, como por ejemplo una forma sinusoidal o triangular. Las areas altas y bajas 10A y 10B pueden disponerse en un espaciado de progresion lineal o no lineal.
La ranura 10 se coloca en la superficie superior de la zona opaca 4 en oposicion a la superficie lateral de la zona opaca que forma el orificio 5.
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De acuerdo con esta realizacion, el haz de excitacion 11 es interceptado por la ranura 10. La ranura 10 esta posicionada en la interfaz entre el medio de analisis 13 y la zona opaca 4. La ranura 10 genera asf un modo mediante acoplamiento del tipo plasmonico entre el medio de analisis 13 en contacto con la ranura, la zona opaca 4, que confina el haz de excitacion 11 hacia la partfcula 6. Este fenomeno de confinamiento se ilustra mediante las flechas oblicuas 11A en la figura 3. La eficiencia de la excitacion se mejora asf en esta realizacion. Esta realizacion es, por lo tanto, particularmente ventajosa en el caso de una partfcula fluorescente para mejorar la calidad de la excitacion.
Ademas, al igual que antes, la zona opaca 4 tambien confina la luz emitida hacia el fotodetector 2. El conjunto mejora asf la eficiencia de la excitacion y la emision y, por lo tanto, la calidad global de la deteccion de acuerdo con la invencion.
La figura 4 representa una representacion fotografica de la ranura 10 en la que se reconoce el orificio 5, rodeado por una sucesion de zonas altas 10A y zonas bajas 10B. La ranura se forma en la superficie de la zona opaca 4.
La figura 5 es una representacion esquematica de la ranura 10 en la que se reconoce el orificio 5, rodeado por una sucesion de zonas altas 10A y zonas bajas 10B. La ranura esta formada en la superficie superior 12A de la zona opaca 4.
Se proporciona un ejemplo de dimensionamiento de la mascara 3 que comprende la ranura 10, entendiendose que este dimensionamiento no es de ninguna manera limitante dentro del alcance de la invencion. La longitud de onda emitida por la partfcula 6 es del orden de 500 nanometros. El orificio 5 es, por ejemplo, circular con un diametro de 150 a 200 nanometros. La altura de la mascara 3 es mayor que la altura de la sonda 7A, 7B, de modo que la zona opaca 4 enmascara la luz emitida por la partfcula 6 cuando se fija a la sonda 7A, 7B. La zona opaca 4, o equivalentemente, el orificio 5, tiene una altura de aproximadamente 200 nanometros. La ranura 10, es decir, las zonas altas 10A, o equivalentemente las zonas bajas 10B, tiene una altura de aproximadamente 50 nanometros. El paso que separa las zonas altas de las zonas bajas es de aproximadamente 80 nanometros.
La figura 6 ilustra otra configuracion del dispositivo 1 de acuerdo con la invencion en la que la ranura 10 esta situada en la interfaz entre la zona opaca 4 y la superficie superior 9 del fotodetector 2, en la superficie inferior 12B de la zona opaca. 4. La ranura 10 comprende, como anteriormente, zonas altas 10A y zonas bajas 10B. Esta vez, es especialmente la directividad de la luz emitida por la partfcula 6 la que mejora. Esto es valido tanto si la partfcula 6 esta excitada como no. De acuerdo con esta realizacion, el efecto de acoplamiento plasmonico por la ranura 10, entre la zona opaca 4 y el medio de analisis 13 en el orificio 5, permite un mejor confinamiento de la luz y una mayor directividad hacia el fotodetector 2, y en particular hacia el pixel 2A del fotodetector colocado debajo del orificio 5.
La figura 7 ilustra, las dos realizaciones descritas anteriormente que se pueden combinar para mejorar tanto la directividad de la luz emitida por la partfcula 6, como la directividad de la excitacion por el haz de excitacion 11. En este caso, una primera ranura 10 se coloca en la interfaz entre la zona opaca 4 y el medio de analisis 13, y una segunda ranura 10 se coloca en la interfaz entre la zona opaca 4 y la superficie superior 9 del fotodetector 2. La superficie superior 12A y la superficie inferior 12B de la zona opaca 4 comprenden, por lo tanto, una ranura que forma una ondulacion circular alrededor del orificio 5.
La figura 8 ilustra una realizacion particular de la invencion en la que el dispositivo 1 comprende un filtro de bloqueo 15. Este filtro de bloqueo 15 es capaz de filtrar la longitud de onda o el rango de longitud de onda del haz de excitacion 11 para No perturbar la deteccion de la luz emitida por la partfcula 6, cuando se encuentra en una longitud de onda diferente. El filtro de bloqueo 15 puede formar la superficie superior del fotodetector 2 como en la figura 8, o se puede colocar en contacto con esta superficie superior 9 o incluso incluirse en el fotodetector 2.
De forma alternativa, para no perturbar la deteccion de la luz emitida por la partfcula 6, el propio fotodetector 2 se elige para que sea insensible a la longitud de onda o al rango de longitud de onda del haz de excitacion 11.
La figura 9 ilustra una vista desde arriba de una realizacion del dispositivo 1 en el que se ha ilustrado mediante lmeas discontinuas la matriz de pfxeles 2A, 2B del fotodetector 2 sobre el que se ha colocado la mascara 3. Ventajosamente, la mascara 3 es tal que un solo orificio 5 esta colocado con respecto a cada pixel 2A, 2B. De esta manera, se reduce la diafoma entre los pfxeles adyacentes.
Ademas, el tamano de los orificios 5 puede ser tal que solo se posicione una sonda en el orificio 5 durante el injerto. De esta manera, la luz detectada por un pixel corresponde sustancialmente a la luz emitida por una sola partfcula, lo que hace posible superar los efectos del promediado.
Todas las realizaciones descritas anteriormente pueden aplicarse a una configuracion tal en la que el fotodetector 2 comprende una pluralidad de pfxeles correspondientes a una pluralidad de fotodetectores en paralelo. En particular, las realizaciones en las que la mascara 3 comprende ranuras 10 pueden usarse ventajosamente para una matriz de pfxeles con el fin de reducir la diafoma entre los pfxeles.
Dicha matriz de pfxeles puede funcionar en un modo continuo en el que la senal optica emitida por las partfculas diana 6 se detecta integrando la senal para cada p^xel, o grupo de pfxeles, del fotodetector 2. Tambien es posible realizar mediciones fotometricas.
5 La matriz de pfxeles tambien puede funcionar en modo pulsado en el que la senal se integra en intervalos de tiempo cortos frente al tiempo caractenstico del fenomeno a estudiar. El analisis de traza resultante proporciona informacion sobre la asociacion molecular que se va a estudiar. Este modo de operacion se usa, por ejemplo, en el caso de la espectroscopia de correlacion de fluorescencia, de las imagenes de tiempo de vida de fluorescencia o de la transferencia de energfa por resonancia de fluorescencia.
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El dispositivo 1 como se describio anteriormente se puede usar ventajosamente como un detector en un bio-chip, por ejemplo, un biochip de ADN o protema. En este caso, el bio-chip comprende sondas 7A, 7B injertadas en los orificios 5 para recibir las partfculas diana 6.
15 Tambien se puede utilizar como detector de presencia bacteriana, por ejemplo, para pruebas de alimentos.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (1) para la deteccion de la emision de una partmula diana (6) en una longitud de onda de emision, comprendiendo dicho dispositivo:
    - un fotodetector (2, 2A, 2B) que comprende una superficie de deteccion sensible que tiene un alto mdice optico;
    - dicha partmula diana (6) puede estar situada cerca de dicha superficie sensible en un medio de analisis (13) que tiene un bajo mdice optico para la deteccion de campo cercano de la emision de la partmula diana;
    comprendiendo dicho dispositivo ademas:
    - una mascara metalica (3) que cubre dicha superficie sensible;
    - dicha mascara comprende al menos una zona opaca (4) en dicha longitud de onda de emision y al menos un orificio (5) con un diametro menor que la longitud de onda de emision de la partmula diana (6);
    - dicho orificio es capaz de recibir dicha partmula diana,
    comprendiendo dicha mascara interfaces con el medio de analisis y con dicha superficie sensible, en donde dicha al menos una zona opaca de dicha mascara comprende al menos una ranura (10, 10A, 10B) colocada al nivel de al menos una de dichas interfaces, rodeando cada una de dichas al menos una ranura cada uno de dichos al menos un orificio.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que dicha ranura esta situada en la interfaz entre dicha zona opaca y dicho medio de analisis.
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que dicha ranura esta situada en la interfaz entre dicha zona opaca y una superficie de dicho fotodetector.
  4. 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho fotodetector comprende una pluralidad de pfxeles (2A, 2B) y en el que dicho al menos un orificio (5) tiene una dimension menor que la dimension de los pfxeles de dicha pluralidad de pfxeles y dicha mascara esta dispuesta con respecto a dicho fotodetector de manera que cada uno de dichos al menos un orificio esta colocado frente a un pixel de dicha pluralidad de pfxeles.
  5. 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha partmula diana es capaz de emitir a dicha longitud de onda de emision cuando es excitada por un haz de excitacion (11) emitido por medios de excitacion (14) y dicha superficie sensible es tal que es insensible a dicho haz de excitacion.
  6. 6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, en el que dicha ranura esta situada en la trayectoria de dicho haz de excitacion.
  7. 7. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 5 o 6 anteriores, en el que dicho dispositivo comprende un filtro de bloqueo (15) situado entre dichos medios de excitacion y dicha superficie sensible, estando dispuesto dicho filtro de bloqueo para bloquear la longitud de onda del haz de excitacion.
  8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion anterior, en el que dicha ranura esta situada en la interfaz entre dicha zona opaca y dicho filtro de bloqueo.
  9. 9. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho fotodetector es un semiconductor de silicio.
  10. 10. Bio-chip que comprende un dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  11. 11. Bio-chip segun la reivindicacion 10, que comprende al menos una sonda injertada en dicho fotodetector, estando dicha sonda situada en dicho al menos un orificio.
  12. 12. Bio-chip segun la reivindicacion 11, en el que cada uno de dichos al menos un orificio comprende una unica sonda.
  13. 13. Bio-chip segun una de las reivindicaciones 11 a 12, que comprende al menos una partmula diana hibridada con dicha sonda.
  14. 14. Procedimiento de deteccion de la emision de una partmula diana (6) en una longitud de onda de emision que comprende etapas que consisten en:
    - proporcionar un dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 9;
    - posicionar dicha partmula en dicho al menos un orificio;
    - detectar la emision de dicha partmula utilizando dicho fotodetector.
  15. 15. Procedimiento de deteccion de la emision de una partfcula diana segun la reivindicacion anterior, que comprende etapas que consisten en:
    - injertar al menos una sonda en dicho al menos un orificio;
    5 - hibridar dicha partfcula diana en dicha sonda para situar dicha partfcula diana en dicho orificio.
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