CN101147049A

CN101147049A - 成像方法和装置

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Publication number: CN101147049A
Application number: CNA2005800241596A
Authority: CN
Inventors: 威廉·拉斯曼; 戴维·拉林; 罗伯特·A·里伯曼; 罗萨·U·肯彭; 赫伯特·沙皮罗
Original assignee: Maven Technologies LLC
Current assignee: Maven Technologies LLC
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2025-05-10
Also published as: WO2005116598A2; WO2005116598A3; US20050024642A1; US7193711B2; JP2007538256A; CN101147049B; AU2005248770B2; EP1747432A4; EP1747432A2; AU2005248770A1; KR20070012707A

Abstract

提供一种成像方法和装置，包括发射偏振光束的光源，和包括控制层和/或光反射表面的光学组件。控制层有利地考虑控制渐逝波产生的特性，以优化在渐逝波内的标本阵列的图像。光反射表面包括有利地考虑在受体指定区域的灵活控制、用于连接受体/捕获剂的连接部分。

Description

成像方法和装置

技术领域

本发明涉及与光学透明材料边界的内反射结合的成像技术和装置，更具体地说，涉及这样的技术和装置的使用，即，用于检测光学透明衬底上的物质的存在、成分、数量、和/或空间分布。

背景技术

本发明涉及生物芯片(也称为基因芯片、蛋白质芯片、微阵列和其它名称)的成像。为了鉴别与阵列接触的测试材料的成分，在衬底表面形成生物或化学活性位点的阵列是已知的。一般，这种处理要求例如低聚核苷酸、无性繁殖DNA、抗体、肽、受体、酶、抑制剂等的位点，它们被处理成显示荧光、电致发光、电流变化、电压变化等，用于提供所测试材料中成分存在的可检测信号。

发明内容

根据本发明的原理，来自光源部件具有偏振光束的光通过透明衬底照射，并且在衬底表面进行反射，例如，全内反射(TIR)。在1991年由牛津Pergamon出版社出版的M.Born和E.Wolf的“Principles of Optics(光学原理)”第6版第47-55页描述了全内反射。反射光用偏振传感二维阵列检测器或其它类型检测器检测。在光束横截面中，由标本阵列引起的局部偏振状态的变化用于获得在衬底表面的表面每点的物质的存在和成分的信息。

在光束横截面内任一点的全内反射在入射面偏振的光成分和垂直于入射面偏振的成分之间产生相移。反射光通过偏振传感检测器(诸如二维阵列检测器)检测，然后，来自这个检测器的信号在计算机中处理，以提供在标本表面上的物质的二维信息。在反射光束的横截面中的偏振状态的空间分布变化可表示对应于检测器位置的标本阵列位置上的标本中的物质。

根据本发明的一个实施例，提供一种成像装置，其包括发射偏振光束的光源，和包括控制层和光反射表面的光学组件。光束通过控制层并且被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场(evanescent field)，光反射表面适于在其上提供标本阵列，使得在渐逝场中的标本阵列导致在光束的横截面中的空间分布偏振变化。该装置还包括定位的检测器，以检测光束中的空间分布偏振变化，提供标本阵列的图像。

根据本发明的另一实施例，提供一种成像装置，其包括具有光反射表面的光学组件，其中光束被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供渐逝场，光反射表面包括在其上提供标本阵列的连接部分(coupling means)，使得渐逝场中的标本阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化。

根据本发明的又一实施例，提供一种成像方法，其包括使偏振光束射入具有控制层和光反射表面的光学组件，利用控制层在光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场。该方法还包括：提供在渐逝场中的标本阵列，所述标本阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化；以及使经反射的光束从光学组件出来，在所述光学组件中，检测并处理光束中的空间分布偏振变化，以提供标本阵列的图像。

根据本发明的又一实施例，提供一种成像方法，其包括：使偏振光束射入具有光学反射的光学组件，其中光学组件具有在其上提供捕获剂阵列的连接部分；和在光反射表面附近提供渐逝场。该方法还包括：提供感兴趣分子(molecules of interest)，使得在渐逝场中与感兴趣分子连接的捕获剂阵列导致在光束横截面上的空间分布偏振变化；使反射光束射出光学组件，其中检测并处理光束中的空间分布偏振变化，以提供与感兴趣分子连接的捕获剂阵列的图像。

根据本发明的又一实施例，提供一种供成像装置使用的盒，该盒包括：光反射表面，含有连接部分，以让在其上形成标本阵列；控制层，其构成为将来自光源的偏振光束引导到光反射表面，使得在光反射表面的偏振光束的反射在标本阵列附近产生控制的渐逝场；和连接光反射表面的流槽(flowcell)，流槽包括用于在标本阵列上使分析物流动的入口和出口。

本发明的装置和方法特别适于水溶液的成像材料。而且，特别适于检测位于光反射表面、作为部分分子薄膜系统的二维生物分子阵列的分析物连接和分离。在各种应用中，多个离散标本位点以阵列形式出现，其中该方法和装置使阵列成像，以区分每个离散标本位点。有利地，在本发明中不是必需而是选择性地使用荧光或分子标记。

结合附图，从下面表述的实施例的详细描述，更容易理解本发明的这些和其它特征及优点。

附图说明

图1是根据本发明原理的图示系统的框图；

图2是图1的系统的实施例的框图；和

图3、4、和5是图1的系统的可替换部分的框图。

在不同的图中使用的相同附图标记表示相似或相同的特征。还应该注意，附图可以不按比例画出。

具体实施方式

本发明包括用成像技术分析二维排列的化学物质的方法和装置。已知偏振状态的偏振光束照射到光学组件(例如，全内反射件(TIR件))中，用于在光反射表面(例如，全内反射表面(TIR表面))反射，然后，从光学组件出射。在本文的上下文中，作为在层厚小于照明光的相干长度的层叠光学结构中遇到的反射重叠称为单反射。

化学样品在反射光束的渐逝场中的光反射表面上或上方的适当位置。在反射后，光束通过偏振传感二维检测器，诸如，偏振器和照相机、或其它类型的检测器。然后，处理反射光束的比例，以判断在光束二维横截面中局部的偏振状态的变化。这样提供标本的偏振状态变化的空间分布图。可获得多种技术来判断偏振的变化，诸如，测量零状态的偏移或将输入偏振状态与输出偏振状态相比较。

由于在光反射表面的反射，在渐逝场内的材料的折射率构成决定光束的偏振状态变化。在光反射表面内的这种构成的二维变化与反射光束横截面上空间分布的偏振状态的各种变化相关。

在一种应用中，化学样品朝相应的其它分子(在此称为配体)形成具有特定亲和力的分子二维阵列(在此称为受体，通常称为捕获剂或亲和剂)。在这种应用中，本发明用于表示在阵列上捕获剂与分子之间的结合的存在、不存或结合率。这种阵列通常由多个离散标本位点组成。本方法和装置将阵列成像，以辨别在反射光束横截面中用偏振状态局部变化表示的每个离散标本位点。

受检测器的分辨力的限制，本发明在整个区域上用非常高的空间分辨的分辨率(在埃以下的范围内)检测的情况下，有可能测量标本的厚度和/或标本的折射率构成。应该注意，厚度和折射率测量是检测器的电子特性函数，空间分辨率是与光学组件相关的光学特性函数。本发明在标本是水溶液的应用中特别有用。在特殊应用中，本发明用于判断溶液形式的生物试剂的存在，诸如，在免疫吸收剂的应用中，测量在渐逝场中的TIR表面它们与抗体的连接。在另一应用中，本发明通过测量在渐逝场的光反射表面上它们与其它核酸序列的连接，判断溶液中核酸序列的存在和结构。

图1和2表示实现本发明的一个实施例的装置。如图1所示，装置10可以方便地描述为由三个主要部分组成。第一部分包括偏振光源组件12，第二部分包括提供控制层和/或光反射表面的光学组件14，第三部分包括偏振传感成像检测器组件16，其例如可以采用二维阵列检测器。

检测器组件16的数据沿连接器24用电信号发送到处理器18(诸如，特殊编程的计算机)，用户访问包括图像显示的系统。数据可以表示为图像、数据表、曲线图、或其它形式。偏振光源组件12将已知偏振状态20的偏振光入射到光学组件14，在光学组件14上产生光束反射可以改变偏振状态。改变偏振状态的反射光22入射到检测器组件16，其中反射光11在光束横截面上被空间地记录。记录的数据发送给处理器18，其中偏振状态的变化取决于提供偏振状态变化的空间分辨图。标本表示为离散位点的阵列，每个位点在位点区域内成像它的偏振状态变化。

图2更详细地表示优选实施例的示意性框图。偏振光源组件12具有光源26、光束形成构件28(如果光源的性质是使光束形成有用或必要)、偏振器30、和光学延迟器32。

光学组件14具有光学元件34，其具有光学表面36。同时，示出在光学表面36上的控制层38，和在光学表面36与控制层38之间的系数匹配物质40。在一个实例中，标本42放在控制层38的光反射表面39上。

在本发明的一个实施例中，光学元件34是棱镜，连同与入射光束20和出射光束22相关的控制层38一起构成，使得光束在反射表面39仅反射一次，然后射出棱镜。如果标本直接放在光学表面36上，那么光学表面36是光学反射表面。但是，这不是通常的应用，因为标本(诸如生物芯片)通常在标本载玻片上制备更方便，并且放在装置中。在一个实例中，具有光反射表面39的控制层38可以起标本载玻片的作用，或者控制层38可以与标本载玻片结合操作。然而，在结构上，本发明包括具有光反射表面的结构，光束在进入和离开光学结构之间的反射表面反射。换言之，具有与标本光学接触的光反射表面，使得与全内反射相关的渐逝场与标本相互作用。

在一个实施例中，后反射检测器组件16具有偏振器44和成像检测器，例如，二维阵列检测器46，优选CCD或CMOS型照相机。处理器18是特殊编程的计算机(或处理器)和用于在成像区域的横截面上将图像处理成空间分辨的薄膜厚度变化的显示。检测由于全内反射在光束横截面产生的局部偏振状态的空间分布变化需要成像。这样对于表面上每个可分辨点，提供在衬底表面上物质阵列的存在和成分的信息。在反射光束的横截面中包括不同的偏振状态变化，表示对应于检测器位置的标本阵列的位置的标本物质。

处理器18接收作为电信号(在检测器24上)的数据，并且表征在二维阵列上空间偏振状态的变化。在处理器18中，在一个实施例中，通过将来自光处理组件12的入射光的已知偏振状态与光束内空间分辨的二维反射光22的变化偏振状态比较进行分析和处理，提供空间分布点的图或标本阵列中的位点。然后，通过处理器18分析偏振转换，以提供化学标本中元素的存在和特性的信息。其它已知技术，诸如零位处理可以用于判断偏振状态的变化。

可替换地，光源26可以是LED、SLD(超级发光二极管)、白炽光源或激光。如果使用LED或SLD，图2中所示的构造是合适的，其中光束形成构件28是准直器。如果使用白炽光源，还要使用光纤。在一个实施例中，装置中的光源26是中等带宽的准单色光源。根据本发明，光源26优选中等带宽的LED。优选带宽是大约10nm-50nm范围内的最大波长的半全宽，更优选在30nm-50nm范围内的最大波长的半全宽。

在可替换实施例中，光学延迟器32可以代替设置在偏振器44之前的位置，以接收出射光束22。

图3表示另外的实施例。在光源是激光50的实施例中，移动扩散器52适于产生最小的光斑偏移波动，并且激光产生的光斑图案最大。移动扩散器52连接到机械致动器54上，机械致动器54优选提供光斑偏移波动的电机或伺服装置。然后，光束继续通过光束形成元件28、偏振器30、和光学延迟器32，射出光源组件12，作为光束20。

在图2和3所示的实施例中，偏振器30采用选择已知偏振状态的偏振器。偏振器30可以是由电机控制信号驱动的机械致动器类型，以能够改变和选择光束20的偏振状态。

如上所述，单独的或与系数匹配物质组合的(图2的)光学元件34以各种方式用于标本，以限定光学组件，只要标本在反射光束的渐逝场中。

如上所述，(图2的)标本42可以直接设置在光学表面36上，在这种情况下，光学表面36可以是光学反射表面。但是，这样是不方便的，并且重复使用可能降低光学表面36的光学质量。因此，与习惯作法一样，提供生物芯片或其它化学化验标本，采用标本载玻片或其它支撑装置。在生物芯片中通常是提供在结构上支撑的离散标本位点阵列。术语全内反射光学元件是指单独的或与其它元件组合而具有已知的全内反射现象的已知光学元件。图2示出使用与具有光反射表面39的控制层38组合的棱镜。

图4示出可替换的光学布置，其中控制层60设置在系数匹配物质62上，系数匹配物质62又设置在具有上表面58的平板光学构件56上。标本64安装在光反射表面66上，在一个实施例中，光反射表面64是在控制层60的顶部。光束20进入光学组件，当它进入时被折射，并且在光反射表面66单次反射后离开光学构件56。可以在实施本发明中采用用于提供全内反射和渐逝场的其它机构，只要标本设置在与反射相关的渐逝场中。

从图5中可以看出，光束22通过的后反射检测器组件16可替换地由偏振构件70、光束形成构件72、和成像检测器74(诸如二维阵列检测器或其它类型成像检测器)组成。

如上述实施例所述，光学组件14包括具有光反射表面39的控制层38(图2)，可替换地，光学组件包括具有光反射表面44的控制层60(图4)。

控制层38和60都提供光学元件给它们各自的光反射组件，使得渐逝波的参数，例如，高度(其与透入介质的波有关)和强度(其与波在介质中衰减的快慢有关)可以形成并且进一步控制，用于优化标本阵列的图像。根据控制层的参数，诸如厚度和光学性能(包括折射率和反射特性)，控制层38和60有利地用于以较小的锐角控制渐逝波的产生和/或在标本载玻片的指定区域灵活控制背景噪音。通过控制渐逝波的穿透深度，可以减小载体介质的噪音。例如，如果渐逝波的穿透深度比受体/设计生物芯片的复合配体的净高小，噪音分布和介质的漂移将最小化。

在一个实例中，控制层可以由玻璃、液晶、金属膜、和/或半导体材料组成。在另一实例中，液晶可以充当光闸、调制器、和/或优化控制层的光学性能，从而用于控制在控制层附近产生的渐逝波。金属膜包括金、银、钛、和/或铬。在又一实例中，为了控制渐逝波的高度和强度，可以给金属施加电势，以改变金属膜的电导系数。

控制层关键是临界角。较高折射率材料用于TIR的产生和最小倾斜角的渐逝波(从而成像)，从而通过减小宽高比失真和焦平面倾斜来提高图像质量。使用在分析物和流动介质之间具有折射率差异的衬底材料是有利的。差异范围越大，灵敏度越高。

控制层38和60还都可提供分别与标本42和64接触的光反射表面，并可提供用于结合感兴趣的分子的受体的准确放置。对感兴趣分子具有亲和力的连接部分(诸如，生物分子物质)可以包含在光反射表面上。因此，连接部分用于将受体/捕获剂与光反射表面连接，从而可以收集有关感兴趣分子的信息。有利地，控制层38和60例如利用特殊蛋白质灵活控制受体指定区域。

在一个实例中，控制层38和60包括由选自半导体、金属(诸如金、银、钛、或铬)、和/或塑料的材料组成的光反射表面。在另一实例中，光反射表面由硅烷材料(例如，玻璃)组成，连接部分包括与生物分子具有亲和力的硅烷剂(诸如，环氧树脂或乙醛)，以使光反射表面硅烷化。在又一实例中，光反射表面由金属(例如，金、银钛、或铬)组成，连接部分包括含硫化合物(诸如，硫醇)，以便连接捕获剂或派生其它层的光反射表面。有利地，硫醇通过各种化学连接而呈献给或容易连接各种受体/捕获剂(诸如，蛋白质、核酸、和聚乙二醇)。

受体直接在玻璃表面的固定可以通过氨基硅烷、乙醛硅烷、和环氧硅烷的不同构件、分别依靠Schiff碱和环氧结构共价结合玻璃表面，并共价结合受体或其化学派生部分。合成核苷酸也可以通过磷酰胺化学结构直接与玻璃连接，而不是通过连接活性成分。

类似地，线性或支系的碳水化合物、脂肪或具有上述胺、乙醛、或环氧成分的合成聚合物可以用于增加受体固定的表面面积，用于适应表面能量(湿润)、和用于防止配体分子的非指定吸收。脂肪双分子层用作研究受体分子的固定层，其一般存在这种活的有机体的层中。表面结合的抗生物素蛋白或生物素可以用作至抗生素蛋白化或生物素蛋白化的受体分子或另一中间层的中间连接物。

硝酸纤维具有很大表面面积卷曲和多孔渗水表面，并且一般用于分离和“印迹”试验的传统基于电荷的核酸和蛋白质结合的介质。一般比这些技术采用的薄的硝酸纤维对于在本发明内使用是特别有利的。多孔渗水硝酸纤维膜一般是等于或厚于微米，但是，硝酸纤维可以铸入固态物体中，诸如薄膜或载玻片。铸入的硝酸纤维具有大约1.62的折射率，同时具有光滑的反射表面，可以用作标本载玻片衬底或棱镜/光栅衬底以及生物分子连接点。然而，因为铸造材料具有很小的表面面积和材料的结合稀疏，通过溶液蚀刻、吸附、扩大、或机械设备使表面粗糙小于λ/2是有利的。硝酸纤维的化学衍生和表面电荷操纵也使有利的。用于制造多孔(微浓度测定)板的各种其它工程塑料也可以衍生出共价结合或静电保持受体分子。透明并且具有高于1.6的折射率的工程塑料对于增加灵敏度和图像质量是有利的。

本发明的方法和装置可以用于与具有离散标本位点型的生物芯片或含有分析物的离散位点或位置阵列的微浓度测定板结合，其中在偏振状态检测的变化与反射光束的离散位置空间相关。因此，这里使用的控制层和标本是指需要分析的任何类型的化学或生物阵列。上述装置和方法对于在水介质中的成像材料特别有益。

上述的发明提供非常灵敏的光学成像系统，用于在光学透明材料(诸如玻璃或塑料芯片)表面上的生物芯片阵列元素结合状态的实时成像。在20mm圆形场中内切的15mm正方形的示例性显示阵列中，具有与成像光学装置的横向分辨率相称尺寸的离散标本位点，得到完全平行、高达5百万传感器场的连续的实时读取。传感器对表面连接的灵敏度是在毫微微克/mm.sup.2的范围内(例如，每平方微米一个DNA)。

图1的装置通过在芯片上的化学反应的图案成像来工作。那些反应对在每个位点起反应的材料高度、表面浓度、和/或折射率产生变化。成像面积可以是整个生物芯片阵列或整个芯片阵列的一部分。通过提供不同材料的位点阵列，在位点流动的测试材料的不同成分以与这些成分相同的方式结合。由于在阵列的不同位点包括各种材料位置的计算机存储器，图1的装置形成的图像识别测试材料的成分，并且还可以判断随着时间连续成像发生反应的速度。用所述的装置，在记录中间高度变化的短时间周期可以动态成像高差，从而可以判断高度变化速度以及允许高度变化速度、或在生物芯片阵列中高度变化的中间量的比较。

使用装置和生物芯片的过程如下：

将生物芯片表面放在与装置组合的流槽中，使得具有位点的载玻片表面是光反射表面，在一个实例中，是TIR表面；起初，校准装置，使得从生物芯片反射的光产生全线性偏振；将分析物调整到零位置，以完全阻挡线性偏振光。

当到达零位置时，与初始状态偏离的芯片(载玻片)表面的每个区域突出为亮位点，其强度直接与偏离引起的厚度(高度)变化有关。含有目标分子的溶液在生物芯片表面上流动。由芯片反射的光的偏振变换产生的强度变化可以连续地在阵列上显示，以分析在生物芯片上产生的厚度变化。在检测器上测量的相对强度涉及样品参数和基于详细的“琼斯积分”和“米勒(Mueller)积分)传感器系统描述、利用计算机程序的偏振元件的设定。用这些程序，理论上的图表填入要求的测量数据组中，根据参数变化可以看见输出。

在程序开始时，调整装置，使得整个生物芯片的图像均匀的暗。当目标分子开始结合基准取样器时，位点图像的强度增强。期望对于高亲和力作用强度最高，期望对于低亲和力作用轻微变化。强度变化的速度与系统亲和力的限制相关。例如，在单个程序中，利用正确制备的生物芯片，可以进行多个受体的亲和力测量。而且，也可以测量结合密度的效果(因为在位点中使用不同浓度的受体)，以判断是否存在位的限制(例如，几何干涉、聚集等)和判断测量的动态范围。

本发明涉及趋于零的椭圆偏光法，但是，偏离零位或相位调制椭圆偏光法也在本发明的范围内。有利地，偏离零位和相位调制可以利用较高水平光通过量的二维检测器(例如，CCD，CMSOS)的改善的噪音特性。

虽然在上述实例中涉及生物芯片，程序和结果通常应用于光反射表面的化学敏感材料。

上面就具有光反射表面并且在表面上具有分子位点阵列的棱镜描述了本发明。在另一实施例中，上面也描述，在位于棱镜上的分离载玻片或控制层上形成阵列，在棱镜和分离载玻片或控制层之间具有系数匹配液体，使得仅仅在载玻片或控制层的上表面形成光反射表面。

本发明的上述实施例仅仅是示意性的，而不是限制性的。不脱离本发明在其稍宽的方面可以作出各种变化和变型。因此，本发明不限于具体的结构、尺寸、或加工参数。因此，附加的权利要求包括所有的这些变化和变型，因为落入本发明的真实精神和范围内。

本申请是2003年6月23日提交的美国专利申请No.10/602,555的部分继续申请，而美国专利申请No.10/602,555又是2000年7月11日提交的美国专利申请No.09/614,503(现在的美国专利No.6,594,011)的部分继续申请。

本申请也是2002年1月12日提交的美国专利申请No.10/046,620的部分继续申请，而美美国专利申请No.10/046,620又是2000年7月11日提交的美国专利申请No.09/614,503(现在的美国专利No.6,594,011)的部分继续申请。

本申请也是2001年4月19日提交的美国专利申请No.09/838,700的部分继续申请，而美美国专利申请No.09/838,700又是2000年7月11日提交的美国专利申请No.09/614,503(现在的美国专利No.6,594,011)的部分继续申请。

出于完整的目的，上述美国专利申请No.10/602,555，No.10/046,620，No.09/838,700和美国专利No.6,594，011在此并入作为参考。

Claims

1.一种成像装置，包括：

发射偏振光束的光源；

包括控制层和光反射表面的光学组件，其中所述光束通过控制层并且被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场，光反射表面适于在其上提供标本阵列，使得在渐逝场中的标本阵列导致在所述光束的横截面中的空间分布偏振变化；和

检测器，设置为检测所述光束的空间分布偏振变化，以提供标本阵列的图像。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制层包括玻璃、液晶、和/或半导体材料。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的厚度。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的折射率。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的反射特性。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述光反射表面包括施加电势的金属膜。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述金属膜包括金、银、钛、和/或铬。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述标本阵列包括由多个场形成的二维阵列，所述多个场包括生物分子物质。

9.如权利要求8所述的装置，其中所述生物分子物质是蛋白质、肽、碳水化合物、脂肪、和/或多聚核苷酸序列。

10.一种成像装置，包括：

发射偏振光束的光源；

包括光反射表面的光学组件，其中所述光束被光反射表面反射，以在光反射表面附近提供渐逝场，光反射表面包括在其上提供标本阵列的连接部分，使得在渐逝场中的标本阵列导致在所述光束的横截面中的空间分布偏振变化；和

11.如权利要求10所述的装置，其中所述光反射表面由从包括半导体、金属和塑料的组中选择的材料组成。

12.如权利要求10所述的装置，其中所述光反射表面由硅烷组成，所述连接部分包括硅烷剂。

13.如权利要求10所述的装置，其中所述光反射表面由金属组成，所述连接部分包括含硫化合物。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述金属包括金、银、钛、和/或铬。

15.如权利要求13所述的装置，其中含硫化合物是硫醇。

16.如权利要求10所述的装置，其中所述光反射表面由塑料组成。

17.如权利要求10所述的装置，其中所述连接部分具有生物分子物质的亲和力。

18.如权利要求10所述的装置，其中所述标本阵列包括由多个场形成的二维阵列，所述多个场包括生物分子物质。

19.如权利要求18所述的装置，其中所述生物分子是蛋白质、肽、碳水化合物、脂肪、和/或多聚核苷酸序列。

20.一种成像方法，包括：

使偏振光束射入包括控制层和光反射表面的光学组件；

利用所述控制层在所述光反射表面附近提供具有控制高度和强度的渐逝场；

在渐逝场中提供标本阵列，该标本阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化；和

使经反射的光束经过光学组件，在所述光学组件中，光束的空间分布偏振变化被检测和处理，以提供标本阵列的图像。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述控制层的光学性能用于控制渐逝场的高度和强度。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述控制层的光学性能从包括厚度、折射率、和反射特性组中选择。

23.如权利要求20所述的方法，其中所述控制层由液晶组成，液晶用于控制控制层的光学性能。

24.如权利要求20所述的方法，其中所述光反射表面由金属组成。

25.如权利要求24所述的方法，还包括给金属施加电势，以控制渐逝场的高度和强度。

26.一种成像方法，包括：

使偏振光束射入光学组件，所述光学组件包括光发射表面，所述光发射表面具有在其上提供捕获剂阵列的连接部分；

在光反射表面附近提供渐逝场；

提供感兴趣分子，使得与渐逝场中感兴趣分子连接的捕获剂阵列导致在光束横截面中的空间分布偏振变化；和

使经反射的光束经过光学组件，其中光束的空间分布偏振变化被检测和处理，以提供与感兴趣分子连接的捕获剂阵列的图像。

27.如权利要求26所述的方法，其中所述连接部分用于将捕获剂与光反射表面连接。

28.如权利要求26所述的方法，其中所述光反射表面由玻璃组成。

29.如权利要求28所述的方法，其中所述连接部分包括使光反射表面硅烷化的硅烷剂。

30.如权利要求26所述的方法，其中所述光反射表面由金属组成。

31.如权利要求30所述的方法，其中所述连接部分包括含硫化合物，以使捕获剂派生或连接至光反射表面。

32.一种用于成像装置的盒，该盒包括：

光反射表面，其包括连接部分，以允许在其上形成标本阵列；

控制层，构成为将光源的偏振光束引导到光反射表面，使得偏振光束在光反射表面的反射在标本阵列附近产生控制的渐逝场；和

连接光反射表面的流槽，流槽包括用于在标本阵列上使分析物流动的入口和出口。

33.如权利要求32所述的盒，其中所述光源和所述控制层被构成为用于所述光束在光反射表面的单反射。

34.如权利要求32所述的盒，其中所述光反射表面由从半导体、金属和塑料组成的组中选择的材料组成。

35.如权利要求32所述的盒，其中所述光反射表面由硅烷组成，所述连接部分包括硅烷剂。

36.如权利要求32所述的盒，其中所述光反射表面由金属组成，所述连接部分包括含硫化合物。

37.如权利要求36所述的盒，其中所述金属包括金、银、钛、和/或铬。

38.如权利要求36所述的盒，其中所述含硫化合物包括硫醇。

39.如权利要求32所述的盒，其中所述光反射表面由塑料组成。

40.如权利要求32所述的盒，其中所述连接部分具有对生物分子物质的亲和力。

41.如权利要求32所述的盒，其中所述控制层包括玻璃、液晶、和/或半导体材料。

42.如权利要求32所述的盒，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的厚度。

43.如权利要求32所述的盒，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的折射率。

44.如权利要求32所述的盒，其中所述控制层具有控制渐逝场产生的反射特性。

45.如权利要求32所述的盒，其中所述光反射表面包括施加电势的金属膜。

46.如权利要求45所述的盒，其中所述金属膜由金、银、钛、和/或铬组成。

47.如权利要求32所述的盒，其中所述标本阵列包括由多个场形成的二维阵列，所述多个场包括生物分子物质。

48.如权利要求47所述的盒，其中所述生物分子物质是蛋白质、肽、碳水化合物、脂肪、和/或多聚核苷酸序列。