專利名稱：熒光檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在樣品中氣良熒光材料和檢測(cè)熒光的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
已開發(fā)了供定性和定量測(cè)量使用的各種光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)。 一種常用的系統(tǒng)涉及使用熒光化合物作為與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽，該目標(biāo)如聚合sm式反應(yīng)(PCR)擴(kuò)增的反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)用適當(dāng)^L頻率的光照射時(shí)，已確認(rèn)許多化合物呈現(xiàn)出熒光。例如， 熒光素被波長(zhǎng)約為490 nm的光激發(fā)，并發(fā)射波長(zhǎng)約為520 nm的光。^Ut 和發(fā)射波長(zhǎng)之間的差距允許通過參考發(fā)射波長(zhǎng)觀察和定性或定量測(cè)量熒 光。一種常規(guī)熒光讀取系統(tǒng)使光穿過使激發(fā)波長(zhǎng)光透射的一帶通濾光器， 穿過樣品，穿過^L射波長(zhǎng)光透射的第二帶通濾光器，并到ii^r測(cè)器。在 該經(jīng)典系統(tǒng)中，多個(gè)樣品諸如通過使用傳送裝置來穿梭式就位以便依次讀 取。為了加速此過程，開發(fā)了可替選的步進(jìn)系統(tǒng)(例如，參見美國專利 No. 6， 015， 674 )，或者提供多個(gè)發(fā)光二極管以及光纖網(wǎng)絡(luò)，以同時(shí)執(zhí)行若 干測(cè)試(例如，參見美國專利No.6， 597， 450)。盡管這些類型的系統(tǒng)另_有 用的，但它們產(chǎn)生了降低系統(tǒng)靈敏度的光學(xué);W^噪聲，并且由于將光學(xué)系 統(tǒng)頭移動(dòng)到樣品或?qū)悠芬苿?dòng)到光學(xué)系統(tǒng)頭所花費(fèi)的時(shí)間，它們需類*相當(dāng) 多的時(shí)間來測(cè)量所有的樣品。光纖器件系統(tǒng)迅逸受與光纖器件的4吏用相關(guān) 聯(lián)的信號(hào)的衰減，這也降低了靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于在樣品中^Ut和檢測(cè)熒光的i殳備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，4!供了用于保持多個(gè)樣品的樣品保持器以及光學(xué)集管(optical manifold),該光學(xué)集管具有用于多個(gè)樣品中的每一個(gè)的單 獨(dú)的亂良源和單獨(dú)的光敏接收器。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)集管僅包含亂良源，且光敏接收器與樣品保 持器相聯(lián)結(jié)。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)集管僅包含光敏接收器，且激發(fā)源與樣品保 持器相聯(lián)結(jié)。在另一個(gè)實(shí)施例中，未提供光學(xué)集管，且氣《源和光敏接收器均位于 樣品保持器中。本發(fā)明允許無需使用移動(dòng)部件并且無任何光學(xué)機(jī)械干擾或電子干擾 地快速激發(fā)并測(cè)量熒光。它呈現(xiàn)出優(yōu)異的信噪比，這允許其對(duì)非常低水平 的熒光差異ii行區(qū)分。本發(fā)明的這些和其它特征將從以下描述和所附權(quán)利要求中變得更完 全地顯而易見，或者可以通過如下面所闡述的本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)知。


為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考在附圖中圖 示的本發(fā)明的特定實(shí)施例來提供本發(fā)明的更具體描述。應(yīng)當(dāng)理解，這些附 圖僅描繪了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)其范圍的限制。4^H吏用 附圖用另外的特性和細(xì)節(jié)來描述和解釋本發(fā)明，在附圖中圖l是包括光學(xué)集管、樣品保持器和光敏接收器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2是包括光學(xué)集管、樣品保持器和光^t接收器的另一個(gè)實(shí)施例的示 意圖。圖3是包括光學(xué)集管、樣品保持器和光Jlt接收器的另一個(gè)實(shí)施例的示 意圖。圖4是包括光學(xué)集管、樣品保持器和光^t接收器的另一個(gè)實(shí)施例的示 意圖。圖5描繪了其中結(jié)合有激發(fā)源和光敏接收器的樣品保持器。 圖6描繪了樣品保持器和光學(xué)集管，該樣品保持器具有常規(guī)96井板 的配置，該光學(xué)集管具有96個(gè)樣品保持器中的每一個(gè)所聯(lián)結(jié)的激發(fā)源和 光敏接收器。圖7是描繪與光學(xué)集管、樣品保持器和光敏接收器相結(jié)合的控制器的 一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖8是描繪與光學(xué)集管、樣品保持器和光敏接收器相結(jié)合的控制器的 另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)的可替選實(shí)施例的示意圖。圖10描繪了在PCR的最初7個(gè)循環(huán)期間的熒itiL光度。圖11描繪了在沒有DNA擴(kuò)增的情況下，在PCR熱循環(huán)器的最初7個(gè) 循環(huán)期間的熒; UL光度。圖12示出了使用常規(guī)樣品^ft對(duì)于黑色不透明PCR瓶，在PCR的最 初7個(gè)循環(huán)期間的噪聲的熒光iL復(fù)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種用于在單個(gè)樣品或諸如常規(guī)96井板中的樣品陣列 中測(cè)量少量熒光的光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)特征^l在^tiL/發(fā)射期間沒有 M移動(dòng)或光學(xué)部件的共享，從而導(dǎo)致了非?？焖俚淖x取，并避免了因光 學(xué)M移動(dòng)引起的靈4t^損失。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例描繪在圖1中，其圖示了一種用于實(shí)踐本發(fā)明的 配置。圖1圖示了靠近由樣品井支座38A保持的樣品瓶22而定位光學(xué)集 管20。樣品瓶22包含樣品24，樣品24可包含待使用熒光進(jìn)行定性或定 量檢測(cè)的物質(zhì)。光學(xué)集管20被提供有產(chǎn)生氣t頻率光的氣t源26。 ^JC帶通濾光器 28使^JL頻率光通過。激發(fā)源26和激發(fā)帶通濾光器28被布置成使得^JL頻率光將照射樣品 24。發(fā)射帶通濾光器30位于樣品24上方，使得它將被來自樣品中熒光材 料的發(fā)射所照射。適當(dāng)?shù)墓饷艚邮掌?2接收穿itiC射帶通濾光器30的光。盡管也可使用其它配置，但是目前優(yōu)選地，激發(fā)源和光敏接收器應(yīng)設(shè) 定為偏軸的，以便形成與PCR井中的目標(biāo)液體基本符合的光線軌跡。已發(fā)
現(xiàn)偏離7 JLA合適的。當(dāng)然，根據(jù)這里的教導(dǎo)，普通技術(shù)人員應(yīng)理解其它 配置也是可以的。圖2圖示了一種用于保持樣品的不同方法。不同于示出使用樣品瓶的 圖l，圖2示出了使用可保持適當(dāng)體積的樣品的凹窩34。根據(jù)這些教導(dǎo)， 對(duì)普通技術(shù)人員而言，使用其它結(jié)構(gòu)代替凹窩將是顯而易見的。圖3圖示了圖1中的部件的可替選幾何布置。在圖3中，集管36A 支撐樣品井22上方的光^t接收器32和帶通濾光器30，并且樣品井支座 38B配備有氣吏源26和氣發(fā)帶通濾光器28。圖4類似于圖3，但是激發(fā)源和亂t帶通濾光器位于集管36B中，并 JU1射帶通濾光器30和光敏接收器32位于樣品井支座38C中。圖5描繪了本發(fā)明的一個(gè)可替選實(shí)施例，其省略了單獨(dú)光學(xué)集管的使 用，圖5示出了在樣品井支座38D中結(jié)合激發(fā)源26和光敏接收器32的一 種方式。與其它實(shí)施例一樣，圖5的實(shí)施例亦可包括氣發(fā)帶通濾光器26 和發(fā)射帶通濾光器30。由于在樣品保持器中結(jié)合這些部件的成本，優(yōu)選 地，樣品保持器組件應(yīng)是可再次使用的，并且為了實(shí)現(xiàn)容易地處置樣品， 優(yōu)選地，應(yīng)將樣品保持器而不是凹窩或其它非可處置的樣品容器配置為容 納樣品瓶22。在圖5中，激發(fā)源和光敏接收器被描繪為彼此成一直線。 根據(jù)il^的教導(dǎo)，普通技術(shù)人員應(yīng)理解，其它配置也會(huì)提供本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。適當(dāng)?shù)腲L源包括LED和激光二極管。目前優(yōu)選地，^Jt源應(yīng)提供高 的發(fā)光度，該發(fā)光度優(yōu)選地在約7000到25， 000毫燭光功率的范圍內(nèi)。亦 優(yōu)選地，激發(fā)源應(yīng)具有小于約20度的^t束，以便無需會(huì)聚光學(xué)器件就 可提供高效的發(fā)射。適當(dāng)?shù)墓饷艚邮掌靼蚧k光敏電阻器、PIN二極管、光敏晶體管 或能夠檢測(cè)氣t頻率光的其它器件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)理解，可能不需要帶通濾光器，或者提供其 它結(jié)構(gòu)代替帶通濾光器來去除非期望的光，或者光源的光是所需波長(zhǎng)的單 色光?？梢蕴砑悠渌Y(jié)構(gòu)如聚焦光學(xué)器件，但是在上述配置中已發(fā)現(xiàn)通常不 必要單獨(dú)的光學(xué)器件。圖1-5示出了與單個(gè)樣品相關(guān)聯(lián)的各種光學(xué)部件配置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 之一是能夠同時(shí)處理大數(shù)目的樣品。圖6圖示了將圖1的基本配置用于常 規(guī)96井板40的每個(gè)樣品井。il^圖6中通過提供配備有^JC源26、激
發(fā)帶通濾光器28、發(fā)射帶通濾光器30和光敏接收器32的96個(gè)不同組合 的集管42來完成，所述96個(gè)不同組合與96個(gè)樣品井相關(guān)聯(lián)。圖6的配 置適合于與PCR或ELISA讀取器或其它多個(gè)樣品必需物相結(jié)^g^吏用。圖6 的配置能夠無任何光學(xué)機(jī)械干擾或電子干擾地在僅幾毫秒內(nèi)讀取常規(guī)96 井板的96個(gè)井中的每一個(gè)。集管是非常堅(jiān)固的和高度可靠的，從而使得 其適合于便攜式實(shí)驗(yàn)室i殳備。圖7示意性地描繪了控制器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例.提供DC電源44來給 多個(gè)歉義源26供電。提供一個(gè)或多個(gè)繼電器46來使多個(gè)氣發(fā)源26中的 每一個(gè)工作。計(jì)算機(jī)或可編程邏輯控制器(未示出)或其它控制器按需要 接通和關(guān)斷激發(fā)源?？稍谀承┡渲弥惺褂脝蝹€(gè)繼電器46來同時(shí)激活所有 的氣5l源，或者可對(duì)于每一個(gè)氣義源使用單獨(dú)的繼電器。使用在上面針對(duì)各部件分配的相同標(biāo)號(hào)，還在圖7中示出了光學(xué)^Ut 部件的示意圖示出激發(fā)源26與激發(fā)帶通濾光器28相結(jié)合，以便將^JL 光引導(dǎo)到樣品瓶22中。發(fā)射帶通濾光器30和光敏接收器32接收來自樣 品的熒光發(fā)射光。來自光敏接收器的數(shù)據(jù)優(yōu)選地被傳遞到相應(yīng)的放大器 48，放大器48放大來自對(duì)應(yīng)光^t接收器的信號(hào)?？梢栽O(shè)想典型的光^t接 收器將產(chǎn)生^^信號(hào)，在這樣的情形下，優(yōu)選地，每個(gè)放大器應(yīng)具有可調(diào) 節(jié)的增益，使得可以執(zhí)行校準(zhǔn)以確保每個(gè)光敏接收器/放大器組合為I^ 的分析提供可比較的數(shù)據(jù)，從而在校準(zhǔn)情況下慮及了可能存在于系統(tǒng)部件 之間的差異。來自放大器48的信號(hào)M送到復(fù)用設(shè)備50，復(fù)用設(shè)備50與鐘控設(shè) 備52配合工作來控制來自各放大器的多個(gè)輸入之間的切換，并JUt送信 號(hào)到計(jì)算機(jī)的模擬輸入54，其中寬a使用術(shù)語"計(jì)算機(jī)"來包括能夠 執(zhí)行此功能的可編程邏輯控制器或其它結(jié)構(gòu)的使用。圖8描繪了控制系統(tǒng)的另 一個(gè)實(shí)施例，說明了各種控制器系統(tǒng)可以有 利地與上述光學(xué)部件相結(jié)^^1。圖8示出了來自計(jì)算機(jī)的模擬輸出56， 模擬輸出56連接到用于驅(qū)動(dòng)激發(fā)源26的放大器58。用作激發(fā)源的LED 呈現(xiàn)與所施加電壓成比例的亮度。這允許計(jì)算機(jī)或控制器響應(yīng)于所需靈敏 度而控制用作激發(fā)源的LED的強(qiáng)度，或可替選地，解決校準(zhǔn)要求。 一種校 準(zhǔn)方法是使用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)化熒光材料，并校準(zhǔn)每個(gè)通道，直至每個(gè) 通道產(chǎn)生相同的測(cè)量輸出為止。各種方法可用于執(zhí)行此校準(zhǔn)例如，可分 別調(diào)節(jié)放大器的增益或調(diào)節(jié)亂t源的強(qiáng)度，或者可以在計(jì)算機(jī)處進(jìn)行調(diào) 節(jié)。在圖8的實(shí)施例中，優(yōu)選地，光4t接收器應(yīng)具有通常稱為"雪崩式" 接收器的類型，其指的是當(dāng)熒光材料的發(fā)射發(fā)光度達(dá)到特定水平時(shí)，從全 "斷"狀態(tài)改變?yōu)槿?通"狀態(tài)的接收器。導(dǎo)致光^t接收器改變?yōu)?通" 狀態(tài)所需的施加電壓可被用作熒光量的度量。例如，如果將光敏接收器移 到"通"狀態(tài)需要相對(duì)大的電壓(高強(qiáng)度氣義源)，則在樣品中僅產(chǎn)生少 量熒光。反之亦然如果似目對(duì)小的電壓就導(dǎo)致光^t接收器的激活，則這 暗示了大量熒光產(chǎn)生.導(dǎo)致光lt接收器改變?yōu)?通"狀態(tài)所需的電壓的測(cè) 量允許了定量確定樣品中熒光材料的量。非線性放大器58可被有利地用于放大來自光敏接收器32的信號(hào)。優(yōu) 選地，放大器58應(yīng)具有可變?cè)鲆嬲{(diào)節(jié)能力，以允許它們?cè)诟鞣N情況下更 加有用。移位寄存器60用于監(jiān)測(cè)至計(jì)算機(jī)或控制器的輸入62的多個(gè)l 信號(hào)之一。在此配置中，數(shù)字"時(shí)鐘"信號(hào)64可用于導(dǎo)致移位寄存器60 在來自各光敏接收器的多個(gè)輸入之間切換，使得所有通道被計(jì)算機(jī)讀取。圖9示意性地描繪了高增益、低噪聲電光系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。示出此 系統(tǒng)具有兩個(gè)樣品瓶22以;Mi關(guān)聯(lián)的光學(xué)部件，盡管應(yīng)理解，有用的系 統(tǒng)可包括僅單個(gè)樣品或4艮多樣品。激發(fā)源26和氣&帶通濾光器28枕故置成以便將^JL射引導(dǎo)到樣品 瓶22內(nèi)的樣品上。示出發(fā)射帶通濾光器30與光敏電阻器70相組合，光 敏電阻器70是能夠從微小的熒光光子發(fā)射源產(chǎn)生高電子增益的靈敏的光 敏電阻器。當(dāng)使用熒光素作為熒光材料時(shí)，優(yōu)選的光敏電阻器具有高阻抗 硫化鎘類型，其證明對(duì)熒光素發(fā)射波M良好的光電響應(yīng)。與光敏電阻器70相聯(lián)結(jié)的是高阻抗降電阻器72，它們的組合甚至在 低光水平的情況下，也允許產(chǎn)生相對(duì)大的電信號(hào)。濾波電容器74的包括 通過提供分';5W徑來阻止射頻(RF)電噪聲的放大，來抑制電子射頻(RF) 干擾。線性放大器76被提供有增益調(diào)節(jié)，以便允許多個(gè)電光電路彼此平 衡。圖9的光電系統(tǒng)被提供有由計(jì)算機(jī)控制的門控繼電器78和DC電源 44。線性放大器76的輸出有利地傳到模擬門控復(fù)用器80，模擬門控復(fù)用 器80又連接到數(shù)字門信號(hào)82和計(jì)算機(jī)的模擬輸入84。線性放大器還提 供與模擬門控復(fù)用器80相匹配的阻抗。模擬復(fù)用器提供了一種裝置，通 過該裝置，管理計(jì)算機(jī)可以每幾亳秒對(duì)多個(gè)線性放大器輸出的所有輸出進(jìn) 行采樣和讀取，管理計(jì)算機(jī)優(yōu)選地是供圖9的實(shí)施例使用的可編程邏輯控 制器。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與常M明樣品^f目比，黑色不透明超低熒光樣品瓶的使 用允許檢測(cè)更低水平的熒M射。不希望被理論束繂，認(rèn)為常規(guī)逸明瓶壁 中微小的熱感應(yīng)變化對(duì)背景熒光的變化有貢獻(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室中常見的為了標(biāo)識(shí) 而稍微染色的瓶也常常是高熒光的，這已^U1現(xiàn)增加了噪聲并且降低了靈 敏度。圖9的實(shí)施例提供與光電倍增管(PMT)的光靈歉變類似的光靈敏 度。其可感測(cè)很低光水平的小變化，并且不需要機(jī)械步進(jìn)^l來在少于一 秒內(nèi)讀取96個(gè)包含熒光材料的樣品瓶。此實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)光 敏電阻器占據(jù)僅約9mm x 9mm的空間，其僅是PMT所需空間的量的一 小部分。此實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于其使用低電壓，而PMT通常需要1000 伏或更高的電壓。圖9的實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⑵渑c使用聚合Sm式反應(yīng)(PCR) 的擴(kuò)增的監(jiān)測(cè)相結(jié)M用，該監(jiān)測(cè)是通過在PCR過程的很早期監(jiān)測(cè)熒光 的差異來進(jìn)行的。在常規(guī)系統(tǒng)中，最初5個(gè)PCR循環(huán)常常被認(rèn)為是"零" 基線，因?yàn)樵谶@些循環(huán)期間不能成功檢測(cè)到DNA生長(zhǎng)。由于噪聲，在常 規(guī)系統(tǒng)中，直到第20個(gè)循環(huán)才可以可靠皿察到DNA擴(kuò)增。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 圖9的實(shí)施例可以在循環(huán)5和循環(huán)7之間檢測(cè)到正的DNA擴(kuò)增。對(duì)于一 些應(yīng)用，早檢測(cè)到DNA擴(kuò)增允i械用較少的熱循環(huán)。圖10圖示了熒光探頭的發(fā)光輸出，其當(dāng)DNA為雙股時(shí)處于其最高 水平，而當(dāng)DNA為單股時(shí)處于其最低水平。雙股DNA的穩(wěn)定生長(zhǎng)由退 火階鼠表端處的不斷增大的照度峰來指示。在變性階段期間，當(dāng)所有雙股 DNA轉(zhuǎn)變回單股DNA時(shí)，發(fā)光度暫時(shí)降低。當(dāng)連續(xù)的退火階ISJC生時(shí)， 發(fā)光度返回并達(dá)到不斷更高的水平，并且更多的DNA產(chǎn)生。此系統(tǒng)允許 精確觀察PCR過程中的生化M速率。知道PCR過程中的^JL速率在該 過程的預(yù)測(cè)和優(yōu)化中是很有用的。更復(fù)雜的觀M是可以的。例如，在PCR循環(huán)的變性部分期間，降 低的發(fā)光度的對(duì)數(shù)曲線產(chǎn)生。相反，當(dāng)退火發(fā)生時(shí)，檢測(cè)到對(duì)數(shù)增大的熒 光。對(duì)于用在PCR實(shí)踐中的傳統(tǒng)熱循環(huán)器，本發(fā)明的靈氣變可能不完全 有用，但是，與通過引用B結(jié)合于此的標(biāo)題為"RapidThermocycler"、 提交于2004年11月18日、并且與本申請(qǐng)有共同受讓人的共同未決的專 利申請(qǐng)?zhí)?0/991,746中所公開的新穎的熱循環(huán)器相組合，本發(fā)明是尤其有 用的。這是因?yàn)槌Ｒ?guī)熱循環(huán)器在不同階段之間的過渡時(shí)間通常為約45秒，并且這些延長(zhǎng)的過渡時(shí)間趨向于消除或扭曲所觀察的曲線。為了得到較好 的結(jié)果，階段之間的過渡時(shí)間應(yīng)優(yōu)選地減少至僅幾秒鐘。常規(guī)熱循環(huán)器還遭受顯著的熱噪聲，在"Rapid Thermocycler"申請(qǐng)的熱循環(huán)器中，熱噪 聲得以減小。圖11圖示了當(dāng)沒有發(fā)生擴(kuò)增時(shí)的PCR讀數(shù)。由于熒光探頭當(dāng)暴露于 恒定照度時(shí)的固有衰減，峰的斜率不斷下降。當(dāng)將沒有附著物的化學(xué)上純 的熒光素暴露于探頭時(shí)，觀察到相同的衰減。觀察到持續(xù)暴露于強(qiáng)激發(fā)光 源的衰減速率是每秒約0.02 % 。在本發(fā)明中觀察到的熒it^光度衰減與由 于DNA的增長(zhǎng)而引起的發(fā)光度增"M目反地起作用。此現(xiàn)象用于將DNA 的增長(zhǎng)和不增長(zhǎng)之間的發(fā)光度差異擴(kuò)大。在循環(huán)1到循環(huán)3期間，熒光信 號(hào)的衰減使樣品發(fā)光度降低的程度可超過與DNA的增長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的發(fā)光度 增大的程度。但是，在循環(huán)4及其后的循環(huán)中，與DNA的增"M目關(guān)聯(lián)的 發(fā)光度增大#^總發(fā)光度增大。此后，DNA增長(zhǎng)的二元性壓倒了熒光信 號(hào)衰減。圖12比較了透明熱塑性瓶與黑色不透明瓶的使用。通過使用黑色不 透明瓶，常規(guī)透明樣品瓶的背景信號(hào)可被幾乎完全消除。當(dāng)背景熒光保持 最小時(shí)，由于信噪比提高，電光信號(hào)可被更高地放大。對(duì)于需要檢測(cè)低水 平熒光變化的應(yīng)用，超低熒光瓶非常有助于減小噪聲。當(dāng)可能有害的生物試劑的定性PCR檢測(cè)對(duì)時(shí)間敏感時(shí)，低水平熒光 檢測(cè)是有用的。統(tǒng)計(jì)上特定檢測(cè)所需的時(shí)間量從當(dāng)使用常規(guī)熒光PCR檢 測(cè)系統(tǒng)時(shí)的近一小時(shí)或更長(zhǎng)減少到當(dāng)將本發(fā)明與上面援引的共同未決的 申請(qǐng)中描述的快速熱循環(huán)器相組M用時(shí)的15分鐘或更短。本發(fā)明提供了非常有用且快速的熒光光學(xué)讀取器系統(tǒng)，其能夠無需任 何移動(dòng)部件并且無任何光學(xué)機(jī)械干擾或電子千擾地在僅幾亳秒內(nèi)讀取96 井板的每個(gè)井。該系統(tǒng)提供了優(yōu)異的信噪比，這允許其用于區(qū)分非常低水 平的熒光差異。本發(fā)明的系統(tǒng)頗為緊湊并JUL夠堅(jiān)固，以使其不僅在實(shí)驗(yàn) 室應(yīng)用中而且在意圖用在現(xiàn)場(chǎng)中的便攜式設(shè)備中都是實(shí)用的。在不背離本發(fā)明的精神或必要特征的情況下，本發(fā)明可以按其它特定 形式來實(shí)施。所述實(shí)施例在所有方面應(yīng)視為僅說明性的而非限制性的。因 此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是由前面的描述來指示。落入權(quán)利 要求的等同內(nèi)容的含義和范圍內(nèi)的所有變化將包括在權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)熒光的系統(tǒng)，包括用于保持多個(gè)樣品的樣品保持器，所述多個(gè)樣品中的至少一些可包含熒光材料；多個(gè)激發(fā)源，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用一個(gè)激發(fā)源，所述多個(gè)激發(fā)源能夠激發(fā)所述熒光材料；多個(gè)光敏接收器，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用一個(gè)光敏接收器，所述多個(gè)光敏接收器能夠當(dāng)所述熒光材料被激發(fā)時(shí)檢測(cè)來自所述熒光材料的熒光發(fā)射；光學(xué)集管，用于與所述樣品保持器相結(jié)合來保持每個(gè)激發(fā)源和每個(gè)光敏接收器，使得每個(gè)激發(fā)源的工作將激發(fā)所述對(duì)應(yīng)樣品內(nèi)的任何熒光材料，并將由所述對(duì)應(yīng)光敏接收器來檢測(cè)。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)激發(fā)源和所述對(duì)應(yīng)光敏接收 器為偏軸的，以^t^限定從^JL源到所述樣品并回到所i^應(yīng)光敏接收器 的光線抓逸的同時(shí)，彼此非?？縤afc裝配。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)激發(fā)源和對(duì)應(yīng)光敏接收器偏 離軸7度。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括所述光^t接收器中的每一個(gè)所 聯(lián)結(jié)的放大器。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所逸故大器中的每一個(gè)被提供有 可調(diào)節(jié)增益控制。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)源的照度與所施加的電 壓成比例，并且還包括所述多個(gè)激發(fā)源中的每一個(gè)的可變電壓控制。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述光敏接收器中的每一個(gè)包括 雪崩式接收器。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括用于依次從所述多個(gè)光敏接收 器向記錄設(shè)M送數(shù)據(jù)的控制器。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述樣品保持器被配置成容納多 個(gè)樣品瓶。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述樣品保持器包含多個(gè)用于保持樣品的凹窩。
11. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述光敏接收器包括高阻皿化 鎘光敏電阻器，并且還包括用于產(chǎn)生電信號(hào)的高阻抗降電阻器。
12. 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，還包括用于抑制電子射頻干擾的濾 波電容器。
13. —種用于檢測(cè)熒光的系統(tǒng)，包括 用于保持多個(gè)樣品的樣品保持器；多個(gè)亂t源，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用一個(gè)氣發(fā)源； 多個(gè)光^t接收器，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用一個(gè)光^t接收器；光學(xué)集管；所述光學(xué)集管被配置用于與所述樣品保持器相結(jié)合來保持所述多個(gè) 激發(fā)源或所述多個(gè)光敏接收器二者之一，且所述樣品保持器被配置成保持 所述多個(gè)激發(fā)源或所述多個(gè)光敏接收器二者中的另一個(gè)，使##個(gè)激發(fā)源 的工作將激發(fā)所述對(duì)應(yīng)樣品內(nèi)的任何熒光材料，并將由所述對(duì)應(yīng)光敏接收
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)集管保持所述多個(gè)激 發(fā)源，且所述樣品保持器保持所述多個(gè)光敏接收器。
15. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)集管保持所述多個(gè)光 敏接收器，且所述樣品保持器保持所述多個(gè)激發(fā)源。
16. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括所述光敏接收器中的每一個(gè) 所聯(lián)結(jié)的放大器。
17. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述放大器中的每一個(gè)被H:供 有可調(diào)節(jié)增益控制。
18. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)源的照度與所施加的 電壓成比例，并且還包括所述多個(gè)激發(fā)源中的每一個(gè)的可變電壓控制。
19. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述光敏接收器中的每一個(gè)包 括雪崩式接收器。
20. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括用于依次從所述多個(gè)光敏接 收器向記錄設(shè)M送數(shù)據(jù)的控制器。
21. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述樣品保持器被配置成容納 多個(gè)樣品瓶。
22. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述樣品保持器包含多個(gè)用于 保持樣品的凹窩。
23. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述光敏接收器包括高阻抗硫 化鎘光敏電阻器，并且還包括用于產(chǎn)生電信號(hào)的高阻抗降電阻器。
24. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括用于抑制電子射頻干擾的濾 波電容器。
25. —種用于檢測(cè)熒光的系統(tǒng)，包括 用于保持多個(gè)樣品的樣品保持器；多個(gè)激發(fā)源，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用一個(gè)激發(fā)源；多個(gè)光敏接收器，所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)用 一個(gè)光^t接收器；所述樣品保持器被配置用于保持所述多個(gè)激發(fā)源和多個(gè)光^t接收器， 使^^個(gè)氣義源的工作將救t所述對(duì)應(yīng)樣品內(nèi)的伶河熒光材料，并將由所 ^f應(yīng)光敏接收器4t^測(cè)。
26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述光敏接收器包括高阻M 化鎘光敏電阻器，并且還包括用于產(chǎn)生電信號(hào)的高阻抗降電阻器。
27. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，還包括用于抑制電子射頻干擾的濾 波電容器。
28. —種用于在多個(gè)樣品中檢測(cè)熒光的方法，包括 提供多個(gè)樣品；為所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)4^供激發(fā)源； 為所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)提供光敏接收器； 激活每個(gè)激發(fā)源；并且 測(cè)量每個(gè)光敏接收器的輸出。
29. —種用于熒光監(jiān)測(cè)使用聚合im式反應(yīng)的擴(kuò)增的方法，包括下列 步驟提供黑色不透明〗氐熒光樣品瓶； 執(zhí)行所述聚合im式反應(yīng)；并且在所述樣品瓶?jī)?nèi)樣品的所述聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的過程中，使用熒光檢測(cè) 系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)熒itiL射。
全文摘要
公開了用于在樣品中激發(fā)和檢測(cè)熒光的設(shè)備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于保持多個(gè)樣品的樣品保持器以及具有所述多個(gè)樣品中的每一個(gè)的激發(fā)源、光敏接收器或二者的光學(xué)集管。在另一實(shí)施例中，所述光學(xué)集管僅包含所述激發(fā)源或光敏接收器二者之一，且所述激發(fā)源和光敏接收器二者中的另一個(gè)與所述樣品保持器相聯(lián)結(jié)。此系統(tǒng)允許無需使用移動(dòng)部件并且無任何光學(xué)機(jī)械干擾或電子干擾地快速激發(fā)并測(cè)量熒光。它呈現(xiàn)出優(yōu)異的信噪比，這允許其對(duì)非常低水平的熒光差異進(jìn)行區(qū)分。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101166966SQ200580046269
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者丹文·雷·羅伯茨, 小威廉·D·比克莫爾 申請(qǐng)人:高級(jí)分子系統(tǒng)公司