專利名稱：分析裝置、方法和試劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于進(jìn)行分析(assay)的裝置、系統(tǒng)、方法、試劑和 工具組件。本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)、方法、試劑和工具組件的一些實(shí)施 方式可以被用于在多孔板分析形式下進(jìn)行自動(dòng)取樣、樣品準(zhǔn)備和/或樣 品分析。例如，它們可以被用于自動(dòng)分析從空氣和/或液體樣品中得到 的微粒。
背景技術(shù)：
很多方法和系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)出來用于進(jìn)行化學(xué)、生物化學(xué)和/或生 物學(xué)的分析了。這些方法和系統(tǒng)在包括醫(yī)療診斷、食品和飲料測試、 環(huán)境監(jiān)測、加工質(zhì)量控制、藥物發(fā)明和基礎(chǔ)科學(xué)研究在內(nèi)的很多應(yīng)用 中都是不可或缺的。
多孔分析板(也被稱作微孔板或微板)己經(jīng)成為多樣品的處理和 分析的標(biāo)準(zhǔn)形式。多孔分析板可以采用多種形式、大小和形狀。為方
12便起見，對(duì)于用于處理高通量分析樣品的儀器， 一些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出現(xiàn)了。 典型地，多孔分析板被制成標(biāo)準(zhǔn)的尺寸和形狀，并且具有標(biāo)準(zhǔn)的孔排
列?？椎呐帕邪ㄔ?6孔板(孔的12x8陣列)、384孔板(孔的24x16 陣列)和1536孔板(孔的48x32陣列)中發(fā)現(xiàn)的那些。生物分子篩選 學(xué)會(huì)已經(jīng)公布了用于多種板形式的被推薦的微板規(guī)格(參考 http:〃www.sbsonline.org)。
用于在多孔板上進(jìn)行分析測量的多種平板讀取器可以得到，其包 括測量光吸收、發(fā)光(例如，熒光、磷光、化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)發(fā)光) 發(fā)射、放射線發(fā)射的變化，光散射中的變化和電磁場內(nèi)的變化。 Wohlstadter等人的美國專利申請(qǐng)文獻(xiàn)2004/0022677和2005/0052646， 分別位于美國專利申請(qǐng)10/185,274和10/185,363中，介紹了對(duì)在多孔 板形式下進(jìn)行單元和多元ECL (電化學(xué)發(fā)光)分析很有用的解決方案。 它們包括由具有形成孔壁的通孔的板頂部和被密封到板頂部上以形成 孔底面的板底部組成的板。板底部被襯有傳導(dǎo)層以為那些孔提供電極 表面，這些電極表面不僅作為結(jié)合反應(yīng)的固相支撐，還作為誘導(dǎo)電化 學(xué)發(fā)光(ECL)的電極。傳導(dǎo)層可以還包括用于施加電能到電極表面 上的電觸頭。
盡管已經(jīng)已知了那些用于進(jìn)行分析的方法和系統(tǒng)，但仍需要用于 在多孔板分析形式下進(jìn)行自動(dòng)取樣、樣品準(zhǔn)備和/或樣品分析的改進(jìn)裝 置、系統(tǒng)、方法、試劑和工具組件。

發(fā)明內(nèi)容
我們介紹了一種用于在多孔板形式下進(jìn)行分析的裝置，其具有一 個(gè)或多個(gè)下述理想的特征i)高靈敏度，ii)大動(dòng)態(tài)范圍，iii)尺寸 小，重量輕，iv)基于陣列的多路復(fù)用能力，v)自動(dòng)操作(包括取樣 和/或試劑運(yùn)輸)；vi)處理多個(gè)板的能力，和vii)處理被密封的板的 能力。我們還介紹了在這種裝置中很有用的部件，和使用這種裝置和 部件的方法。它們尤其被很好地適用于，雖然并不僅限于，環(huán)境、醫(yī) 療或食品樣品的自動(dòng)分析。此裝置和方法可以與很多包括，但不僅限 于，測量一個(gè)或多個(gè)可檢測信號(hào)的分析檢測技術(shù)一起使用。它們中的一些適合電化學(xué)發(fā)光測量，特別是，適合與帶有集成電極的多孔板(和 使用這些板的分析方法) 一起使用的實(shí)施方式，例如那些分別位于
Wohlstadter等人的美國申請(qǐng)10/185,274和10/185,363中的美國申請(qǐng)文 獻(xiàn)2004/0022677和2005/0052646中所介紹的，以及Glezer等人共同 提交的標(biāo)題為"Assay Modules Having Assay Reagents and Methods of Making and Using Same."的美國申請(qǐng)11/,—。
一種用于測量來自密封式多孔分析板的孔的信號(hào)的裝置被提供 了，其包括a)用于從多孔板的孔上拆除密封件的密封件拆除工具， 和b)用于測量從所述多孔板的孔內(nèi)發(fā)出的信號(hào)的檢測系統(tǒng)。密封件
拆除工具可以通過下述幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)其功能i)用帶有密封件穿刺末
端的探針穿刺密封膜，ii)抓住并拆除孔上的蓋，iii)從孔的頂部剝離
密封膜，或iv)用取芯工具(coring tool)拆除密封件。
在一個(gè)實(shí)施方式中，密封件拆除工具是穿刺探針，其包括O穿
刺部分，其具有逐漸變細(xì)到定點(diǎn)的外表面，以在穿刺方向(穿刺操作 過程中的平移軸線)的一端形成穿刺末端，和ii)密封件移動(dòng)部分， 其被沿穿刺方向與穿刺部分相鄰布置。在某些特殊實(shí)施方式中，密封 件移動(dòng)部分具有垂直于穿刺方向的橫截面形狀，其被選擇以與探針在 其上面操作的孔的開口形狀大概一致。探針的尺寸可以相對(duì)于孔的開 口稍微小點(diǎn)，以允許探針滑動(dòng)進(jìn)入孔的開口，并靠著孔壁壓住或折疊 被被穿刺的密封件。這種方法可以被用于拆除密封件，密封件對(duì)于使 用位于孔上方的檢測器(例如，光檢測器和/或光成像系統(tǒng))檢測孔內(nèi) 的分析信號(hào)來說是障礙。適當(dāng)?shù)拈g隙可以基于特殊膜的厚度選擇，禾口/
或可以被選擇為小于約0.1英寸、小于大0.2英寸或小于約0.3英寸。 在穿刺工具的一個(gè)實(shí)施例中，密封件移動(dòng)部分的橫截面形狀是圓 形。在另一實(shí)施例中，其為正方形或帶有圓角的正方形。穿刺部分可 以是圓錐形狀。作為替代地，它可以包括暴露的切割邊，例如，其從 末端在徑向方向上延伸，并能夠在穿刺過程中切割密封件，和幫助靠 著孔壁重復(fù)折疊密封件。在一個(gè)特殊實(shí)施例中，末端是棱錐形狀，而 棱錐的邊提供暴露的切割邊。
在某些實(shí)施方式中，穿刺探針是彈簧加載式的，以使探針沿所述
14穿刺方向施加到板密封件上的最大向下的力被彈簧的彈簧常數(shù)限定。 探針可以還包括限定所述穿刺探針在所述孔內(nèi)行程的最大距離的與所 述密封件移動(dòng)部分相鄰的板止動(dòng)部分。在一個(gè)特殊實(shí)施方式中，止動(dòng) 部分是探針的寬度太大不能進(jìn)入孔內(nèi)的部位，且最大距離由止動(dòng)部分 碰撞到孔頂部處的距離限定。
此裝置可以進(jìn)一步包括移液探針(pipettingprobe)。在一個(gè)實(shí)施方 式中，穿刺探針具有平行于穿刺方向的通孔。可選擇地，通孔從穿刺 末端偏離，并且移液探針被可移動(dòng)地置于通孔內(nèi)，以當(dāng)使用穿刺探針 拆除孔密封件時(shí)，移液探針能夠被抽回到穿剌探針內(nèi)，并且它可以在 移液操作過程中被從穿刺探針伸出去。穿刺探針和移液探針可以被彼 此獨(dú)立控制，例如，通過單獨(dú)的電機(jī)。作為替代地， 一個(gè)電機(jī)可以被 用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)探針。在一個(gè)實(shí)施例中，穿刺探針包括如上所述的板止 動(dòng)部分，而移液探針被通過彈簧連接到穿刺探針上。此彈簧的彈簧常 數(shù)被選擇為使得i)當(dāng)探針不在物體上施加力時(shí)，移液探針被抽回到 穿刺探針的通孔內(nèi)，ii)朝著孔移動(dòng)移液探針導(dǎo)致穿刺探針一起移動(dòng)， 并允許傳遞足夠的力以移動(dòng)孔上的密封件，且iii)繼續(xù)移動(dòng)經(jīng)過穿刺 探針行程的最大距離使得彈簧壓縮且移液探針從穿刺探針中伸出來進(jìn) 入所述孔內(nèi)，在那里它可以被用于吸引液體到孔內(nèi)和從孔內(nèi)吸出液體。
一種使用包括(如上所述的)密封件拆除工具的裝置的方法被提 供了，該方法包括從多孔板的孔拆除密封件并檢測來自所述孔的所述 信號(hào)。拆除密封件可以包括穿刺多孔板的孔上的密封件和，可選擇地， 將密封件切割成段(例如，使用穿刺末端上的切割邊)并抵靠著孔的 內(nèi)壁折疊這些切割段。該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟中的一個(gè)或多 個(gè)吸引樣品到孔內(nèi)、吸引分析試劑到孔內(nèi)、從孔內(nèi)排出液體、清洗 孔、照亮孔或施加電勢到孔內(nèi)的電極上。另外，該方法可以進(jìn)一步包 括在板的一個(gè)或多個(gè)額外孔上重復(fù)如上所述的某些部分或所有步驟。
一種可以被用于傳輸多孔板分析裝置使用的試劑和存儲(chǔ)多孔板分 析裝置產(chǎn)生的廢液的試劑盒被提供了。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，試劑盒包 括封有內(nèi)部體積的盒體。盒體具有試劑端口和廢液端口以傳輸試劑和 接收廢液。在盒體內(nèi)，試劑盒還包括分別被連接到試劑和廢液端口的試劑腔和廢液腔。腔的體積是可調(diào)的以使試劑和廢液所占用的盒體體 積的相對(duì)比例可以被調(diào)整，例如，作為試劑在分析中被消耗但作為廢
液被返回到盒內(nèi)。盒體的整個(gè)內(nèi)部體積可以小于約2倍、小于約1.75 倍、小于約1.5倍、或小于約1.25倍的殼體內(nèi)被存儲(chǔ)的液體體積，例 如，最初被提供到殼體內(nèi)的試劑的體積，這樣，最小化了廢液和試劑 存儲(chǔ)所需的空間，并且為方便起見，允許單步驟試劑補(bǔ)充和廢液排出。 在某些實(shí)施方式中，該裝置具有被設(shè)置成接收盒的試劑盒溝槽，并提 供流體連接到廢液和試劑端口上，可選擇地，通過"快插式接頭"或"快 速連接接頭"。
試劑腔和廢液腔可以通過被置于盒體內(nèi)的可收縮的袋被提供。作 為替代地，試劑和廢液腔中的其中一個(gè)可以通過可收縮的袋被提供， 而另一個(gè)可以通過盒體自身提供(也就是說，除去盒體內(nèi)可收縮的袋 限定的體積之外的盒體內(nèi)的體積)。除了第一試劑和廢液腔之外，試劑 盒可以進(jìn)一步包括被連接到一個(gè)或多個(gè)額外試劑和/或廢液端口的一 個(gè)或多個(gè)額外的可收縮的試劑和/或廢液腔。
一種使用這種試劑盒的方法被提供了。該方法包括從試劑腔內(nèi)排 出試劑并將廢液引入到廢液腔內(nèi)。在某些實(shí)施方式中，試劑體積的至 少約70%、至少約80%或至少約90%被作為廢液重新引入到試劑盒內(nèi)。
一種液體分配器被提供了。該分配器可以被用于添加液體到多孔 板的孔內(nèi)或從中排出液體。 一種包括分配器的分析裝置被提供了。液 體分配器的一個(gè)實(shí)施方式包括包含豎直管元件的移液探針。此分配器 還包括探針導(dǎo)引件，其以豎直定向的方式支撐管元件且其被設(shè)置成允 許所述管元件在完全伸出位置和完全收回位置之間的導(dǎo)引件內(nèi)豎直移 動(dòng)。分配器還包括彈性元件，其被連接到豎直管元件和探針導(dǎo)引件上， 以偏壓管元件到完全伸出位置(也就是，被向下伸出)。豎直平移臺(tái)被 連接到探針導(dǎo)引件上以升高和降低探針。
管元件具有通過其液體被分配或吸引的下部開口。在一個(gè)實(shí)施方 式中，下部開口是直頭管端?？蛇x擇地，該端部可以被開槽以允許當(dāng) 開口被壓到平面上時(shí)液體通過開口運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，分配器
16包括兩個(gè)或多個(gè)管元件。在一個(gè)特殊實(shí)施方式中，不同試劑通過不同 管元件被分配。在另一特殊實(shí)施方式中， 一個(gè)管元件可以被用于分配 試劑而另一管元件被用于吸引廢液。多個(gè)管元件可以被設(shè)置為很多種 排列，例如，平行管排列或同軸管排列。
一種用于使用液體分配器添加液體到容器，例如多孔板的孔，內(nèi) 或從中抽取液體的方法被提供了。 一種方法包括a)通過降低平移臺(tái)
以降低移液探針到容器內(nèi)，直到探針接觸到容器的底表面，b)繼續(xù)降
低平移臺(tái)以使所述管元件推動(dòng)彈簧并收回到探針導(dǎo)引件中的所述完全
伸出位置和完全收回位置之間的位置，c)通過移液探針添加液體到容 器中和/或從中抽取液體，和d)通過升高所述平移臺(tái)，將移液探針升 高到所述容器外。
在使用帶有可穿刺密封件的容器的特殊實(shí)施方式中，該方法可以 進(jìn)一步包括降低平移臺(tái)直到探針接觸和穿刺密封件。另外，穿刺密封 件可以進(jìn)一步包括e)降低平移臺(tái)直到移液探針接觸板密封件，(f)繼 續(xù)降低平移臺(tái)以使管元件推動(dòng)彈簧并收回到探針導(dǎo)引件中的完全收回 位置，和g)進(jìn)行降低平移臺(tái)以使移液探針穿刺板密封件，并且管元 件返回到完全伸出位置。
一種在多孔板上進(jìn)行發(fā)光分析(luminescence assay)的裝置被提供 了。 一個(gè)實(shí)施方式包括發(fā)光性測量可以在其內(nèi)部被進(jìn)行的無光環(huán)境的 不透光封罩。該封罩包括板平移臺(tái)，以在封罩內(nèi)水平移動(dòng)板到特殊分 析處理和/或檢測步驟被實(shí)施的區(qū)域。該封罩還包括具有一個(gè)或多個(gè)板 引入口的封罩頂部，通過這些板引入口這些板可以被降低到板平移臺(tái) 上或從板平移臺(tái)上移走(手工地或機(jī)械地)。滑動(dòng)的不透光門被用于在 進(jìn)行發(fā)光測量之前密封板引入口不受環(huán)境光影響。
該裝置可以還包括光檢測器，其可以被安裝在不透光封罩內(nèi)或， 作為替代地，它可以被安裝在封罩頂部上的檢測間隙上(例如，通過 不透光連接器或隔板)。在某些實(shí)施中，光檢測器是成像光檢測器例如 CCD相機(jī)，且它可以還包括透鏡。該裝置可以還包括移液系統(tǒng)、密封 件穿刺系統(tǒng)、試劑和廢液存儲(chǔ)容器、樣品或試劑管的管保持器、用于 傳輸/排除樣品/試劑/廢液的流體輸送站等。這些部件可以是傳統(tǒng)的部件，例如現(xiàn)有技術(shù)中已知的部件。作為替代地，該裝置可以使用此處 所介紹的特殊部件。而且，該裝置可以包括計(jì)算機(jī)或其它電學(xué)系統(tǒng)以 控制裝置的操作，包括，例如，操作電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)和激發(fā)和/或分析光 信號(hào)。
用于在多孔板上進(jìn)行發(fā)光分析的裝置的另一實(shí)施方式包括不透光 封罩，其包括i) 一個(gè)或多個(gè)具有可以被升高和降低的板吊裝平臺(tái)的板 升降器，ii)具有被放置于板升降器上方的一個(gè)或多個(gè)板引入口及檢測
口的不透光封罩頂部，該封罩頂部包括用于密封板引入口的滑動(dòng)不透 光門，和iii)用于在一個(gè)或多個(gè)水平方向上平移板的板平移臺(tái)。平移 臺(tái)包括在板下面支撐具有開口的板的板保持器，以允許被放置于板保 持器下面的板升降器接近和提升板。而且，板平移臺(tái)被設(shè)置成將板定 位于檢測口下面并將這些板定位于板升降器上方。
該裝置還包括一個(gè)或多個(gè)板堆垛器和光檢測器。板堆垛器被安裝 在封罩頂部上板引入口上方，且被設(shè)置成從板升降器上接收板或傳輸 板到板升降器上。光檢測器被安裝到封罩頂部上，并用不透光密封件 連接到成像口上。
該裝置的某些特殊實(shí)施方式可以還包括移液系統(tǒng)，以傳輸液體到 裝置的分析板上的孔內(nèi)或從孔內(nèi)排除液體。在一個(gè)特殊實(shí)施方式中， 移液系統(tǒng)包括被安裝到移液平移臺(tái)上的移液探針，以在豎直方向上和， 可選擇地，在一個(gè)或多個(gè)水平方向上移動(dòng)所述移液探針。而且，封罩 頂部具有一個(gè)或多個(gè)移液口，而且滑動(dòng)不透光門也具有一個(gè)或多個(gè)移 液口?；瑒?dòng)不透光門具有使封罩頂部上的移液口和滑動(dòng)不透光門上的 移液口對(duì)正的移液位置。移液平移臺(tái)被安裝在封罩頂部上，且其被設(shè) 置成使，當(dāng)滑動(dòng)不透光門處于移液位置時(shí)，移液探針可以被降低以接 近被放置于封罩頂部上的移液口下方的孔。
該裝置的另一可選擇部件是密封件拆除工具例如板密封件穿刺探 針。在一個(gè)實(shí)施例中，封罩頂部和滑動(dòng)不透光門具有穿刺探針口，而 不透光門具有使門上和頂部上的穿剌口對(duì)正的穿刺位置。穿刺探針被 安裝在封罩頂部上，且其被設(shè)置成使，當(dāng)滑動(dòng)不透光門處于穿刺位置 時(shí)，穿刺探針可以被降低以穿刺被放置于封罩頂部上的穿刺口下方的孔上的密封件。具有優(yōu)勢地，當(dāng)穿刺探針和移液探針都存在時(shí)，它們 都可以被一個(gè)平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)，例如如上面所介紹的用于被集成的移液/ 穿刺工具上的那種。在替代實(shí)施方式中，支撐移液探針的移液平移臺(tái) 包括探針平移元件，且移液平移臺(tái)被設(shè)置成借助于探針平移元件水平 移動(dòng)并抓住穿刺探針，并豎直移動(dòng)以降低和升高所述穿刺探針。
此裝置的其它可選部件是板接觸部件，以使電接觸到板上并提供 電能到被置于所述光檢測器(例如用于誘導(dǎo)ECL)下面的孔內(nèi)的電極 上。
一種使用該裝置在多孔板上進(jìn)行發(fā)光分析的方法也被提供了。這 些板可以是傳統(tǒng)的多孔板。在某些實(shí)施方式種，被適于在電化學(xué)發(fā)光
分析中使用的板如美國申請(qǐng)10/185,274; 10/185,363和10/238,391中 所介紹的被使用了。在每次檢測從一個(gè)孔內(nèi)發(fā)出的ECL的分析方法 中，這些孔內(nèi)的電極和電極觸點(diǎn)被適于允許每次只應(yīng)用電能到一個(gè)孔 內(nèi)的電極上。此裝置可以尤其很好地適于在包含干燥試劑和/或被密封 的孔的板上進(jìn)行分析，例如，共同提交的Glezer等人的標(biāo)題為"Assay Modules Having Assay Reagents and Methods of Making and Using Same."的美國申請(qǐng)11/—,—。
在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括a)將板引放到板堆垛器上，b) 打開不透光門，c)從堆垛器上降低板到板平移臺(tái)上的板保持器上，d) 密封不透光門，e)移動(dòng)板以將一個(gè)或多個(gè)孔放置于光檢測器下面，e) 檢測從該一個(gè)或多個(gè)孔內(nèi)發(fā)出的光，f)打開不透光門，g)移動(dòng)板到 板堆垛器下面的位置，和h)升高板到板堆垛器上。該方法可以還包 括移動(dòng)所述板支架以將一個(gè)或多個(gè)另外的孔放置與所述光檢測器下 面，并檢測從所述一個(gè)或多個(gè)另外的孔內(nèi)發(fā)出的光。該方法可以，可 選擇地，還包括下述步驟中的一個(gè)或多個(gè)i)移液樣品/或試劑進(jìn)或出 一個(gè)所述孔，ii)從其中一個(gè)或多個(gè)所述孔上拆除密封件，或iii)應(yīng) 用電能到其中一個(gè)或多個(gè)所述孔內(nèi)的電極上(例如，以誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā) 光)。
該裝置包括移液探針，且封罩頂部和滑動(dòng)門包括移液口，該方法
可以進(jìn)一步包括滑動(dòng)滑動(dòng)不透光門到移液位置并使用移液探針從板的一個(gè)或多個(gè)孔中引入和/或排出試劑和/或樣品。該裝置包括密封件穿 剌探針，且封罩頂部和滑動(dòng)門包括穿刺口，該方法可以進(jìn)一步包括 滑動(dòng)滑動(dòng)不透光門到穿刺位置，在穿刺探針下面對(duì)準(zhǔn)板上的孔，并穿 刺孔上的密封件。它們可以被重復(fù)以密封板上的其它孔。在一個(gè)實(shí)施 方式中，在被移液探針接近之前，板上的孔的密封件被用密封件穿刺 工具穿刺。在另一實(shí)施方式中，該孔首先被穿刺密封件以在密封件上 形成一個(gè)或多個(gè)小孔或缺口的移液探針接近。該孔然后被穿刺探針穿 剌以完全移動(dòng)密封件并允許不受防礙地檢測從孔內(nèi)發(fā)出的信號(hào)。
光檢測器可以是傳統(tǒng)的光檢測器，例如光電二極管、雪崩光電二 極管、光電倍增管或類似構(gòu)件。合適的光檢測器還包括這些光檢測器
的陣列。可以被使用的光檢測器還包括成像系統(tǒng)例如CCD和CMOS
相機(jī)。光檢測器可以還包括透鏡、光導(dǎo)件等，以在檢測器上對(duì)光進(jìn)行 引導(dǎo)、聚焦和/或成像。在某些特殊實(shí)施方式中，成像系統(tǒng)被用于成像 從分析板的一個(gè)或多個(gè)孔內(nèi)的結(jié)合區(qū)域的陣列中發(fā)出的光，且分析裝 置報(bào)告所述陣列的各自元件發(fā)出的光的發(fā)光強(qiáng)度值。
一種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)也被提供，其包括分析物檢測模塊和空氣取樣 系統(tǒng)。空氣取樣系統(tǒng)處理空氣以濃縮空氣中的顆粒物質(zhì)并將這些顆粒 懸浮到液體懸浮液中。檢測模塊是用于在此處公開的多孔板上進(jìn)行發(fā) 光分析的裝置。在操作中，空氣取樣系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)處理空氣并傳 輸樣品給分析物檢測模塊，后者然后對(duì)分析板上的一個(gè)或多個(gè)孔內(nèi)的 一種或多種目標(biāo)分析物進(jìn)行分析，并且在分析完成之后，報(bào)告結(jié)果。 空氣取樣系統(tǒng)、檢測模塊和這兩個(gè)部件之間的界面，優(yōu)選地，被設(shè)計(jì) 在自主式模式下操作。在選定的間隔時(shí)間內(nèi)，其他的樣品被從空氣取 樣系統(tǒng)傳輸?shù)綑z測模塊中并在分析板上不用的孔內(nèi)進(jìn)行分析。此分析 可以被安排在系列模式下運(yùn)行。作為替代地，該分析可以被安排以在 其中一些步驟重疊的交錯(cuò)模式下運(yùn)行。通過使用多孔板(和固定多個(gè) 多孔板的板堆垛器)，在不需要補(bǔ)充消費(fèi)品的情況下可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的 自主式操作。


20圖1示出了多孔板讀出器IOO的安裝視圖。
圖2示出了揭露光檢測器和流體部件的實(shí)施方式的板讀出器100 的視圖。
圖3示出了板讀出器IOO的光檢測系統(tǒng)160的一個(gè)實(shí)施方式。
圖4示出了一種流體和密封件穿刺部件的實(shí)施方式。
圖5示出了樣品/廢液傳輸站300的實(shí)施方式。
圖6a-6c示出了彈簧加載式移液探針400的實(shí)施方式。
圖7a-7b示出了板密封件穿刺探針225的實(shí)施方式。
圖8示出了集成的板密封件穿刺件/移液器500的實(shí)施方式。
圖9a-9c示出了板讀出器100的不透光封罩110的實(shí)施方式的俯
視圖并示意了滑動(dòng)不透光門150 (用平行的陰影線示出)的操作。
圖IO示出了板讀出器IOO的不透光封罩IIO的一個(gè)實(shí)施方式中存
在的機(jī)械部件的視圖。
具體實(shí)施例方式
詳細(xì)的介紹部分提供了本發(fā)明的某些實(shí)施方式的介紹，這些實(shí)施 方式不應(yīng)被認(rèn)為是限制本發(fā)明而僅意于示意某些發(fā)明方面。圖1示出 了多孔板讀出器100的一個(gè)實(shí)施方式的等軸測視圖。板讀出器100具 有不透光封罩UO和流體/成像系統(tǒng)封罩130。輸入和輸出板堆垛器122 和120分別保持著板105以在分析中使用(板被示出具有可選擇的板 密封件)。板堆垛器120和122具有彈簧加載式板釋放門閂125，以允 許板從下面的不透光封罩上被升高(使用本視圖中沒有被示出的板升 降器)以在堆垛中被捕獲。輸入堆垛122上的門閂還可以被直接釋放 以允許板從堆垛上被釋放到下面的板升降器(未示出)上。窗口 140 在流體/成像系統(tǒng)封罩130上為條形碼讀出器提供光路，以讀出輸入堆 垛122上的板上的條形碼。可選擇地，板堆垛蓋(未示出)可以被安 裝在板堆垛上方以保護(hù)堆垛中的板不受環(huán)境影響。板堆垛蓋可以包括 加熱器和/或冷卻器(例如，熱電加熱器/冷卻器)和/或干燥腔以保持 板堆垛處于可控的溫度和/和濕度下。
圖2是不帶有流體/成像系統(tǒng)封罩130的蓋和板105的板讀出器100的視圖。本視圖示出了提供不透光密封件到位于板堆垛器120和 122下面的不透光封罩100頂部上的板引入口上的滑動(dòng)不透光門150。 通過帶電機(jī)155被連接到打開門150的線性螺桿驅(qū)動(dòng)(未示出)上。 板讀出器100的被提供的視圖示意出了用于移動(dòng)包括門150的本裝置 的很多部件的某些特殊平移機(jī)構(gòu)的使用；同時(shí)所選擇的特殊機(jī)構(gòu)可以 具有某些發(fā)明性的優(yōu)勢，此說明并不意于加以限制，且本領(lǐng)域技術(shù)人 員將能夠從很多傳統(tǒng)的單軸或多軸平移機(jī)構(gòu)中進(jìn)行選擇。還應(yīng)注意， 為了簡化附圖，電路板沒有被示出。
成像系統(tǒng)160被安裝在不透光封罩110頂部上的成像口上，且能 夠成像從封罩IIO上的板上發(fā)出的光。泵170被用于驅(qū)動(dòng)流體通過集 成的移液系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠選擇合適的泵以在本系統(tǒng)中使 用，包括但不僅限于隔膜泵、蠕動(dòng)泵和高壓注射(或活塞)泵(如圖 所示)。泵170還包括多路閥以允許泵從不同流體線路上推進(jìn)和吸引液 體。作為替代地，多個(gè)泵可以被用于在不同流體線路上彼此獨(dú)立地控 制流體。條形碼讀出器180和旋轉(zhuǎn)鏡185被用于從輸入板堆垛器122 上的板上掃描條形碼。流體輸送站200被用于傳輸樣品到裝置上、清 洗集成的移液器(pipettor)并從移液器內(nèi)排出廢液。穿刺工具225被 用于穿刺和移動(dòng)被密封板的孔上的密封件，以允許孔的無障礙成像。 移液平移臺(tái)250提供雙移液探針260的水平和豎直移動(dòng)。
圖3是聚焦于成像系統(tǒng)160的部件上并示出了通過相機(jī)支架164 被安裝在不透光封罩110頂部上的相機(jī)162的板讀出器100的另一視 圖。被連接到相機(jī)162上的透鏡166被用于提供從封罩IIO上的板上 發(fā)出的光的聚焦成像。隔膜168密封透鏡166和封罩IIO頂部上的口， 并允許成像系統(tǒng)160成像從封罩110上發(fā)出的光，同時(shí)保持封罩110 處于保護(hù)其不受環(huán)境光影響的不透光環(huán)境中。在成像系統(tǒng)160中使用 的合適的相機(jī)包括，但不僅限于，傳統(tǒng)的相機(jī)例如膠片相機(jī)、CCD相 機(jī)、CMOS相機(jī)和類似相機(jī)。CCD相機(jī)可以被冷卻以降低電學(xué)噪音。 透鏡166是可以由玻璃或注塑塑料制成的高數(shù)值孔徑透鏡。成像系統(tǒng) 可以被用于同時(shí)成像板的一個(gè)孔或多個(gè)孔。對(duì)從一個(gè)孔發(fā)出的光進(jìn)行 成像的光收集效率高于由于CCD芯片尺寸和被成像的區(qū)域尺寸更接近匹配而對(duì)一組孔進(jìn)行成像的效率。被成像區(qū)域尺寸的被減小和收集 效率的增加允許使用小的便宜的CCD相機(jī)和透鏡，同時(shí)保持檢測中的 高靈敏度。特別的優(yōu)勢是，由于它們的低成本和小尺寸，使用非冷卻
的相機(jī)或具有最小程度冷卻(優(yōu)選地，冷卻到約-20。C，約-10。C，約0°C 或更高溫度)的相機(jī)。
圖4示出了板密封件穿刺工具225、移液平移臺(tái)250和樣品/廢液 站300的放大視圖。移液平移臺(tái)250包括被安裝在電動(dòng)豎直平移臺(tái)280 上的雙探針移液器260，電動(dòng)豎直平移臺(tái)280反過來被安裝在水平平 移臺(tái)270上。水平平移臺(tái)270使用電機(jī)和帶驅(qū)動(dòng)沿線性導(dǎo)軌移動(dòng)豎直 平移臺(tái)280，并在穿刺工具225和樣品/廢液站300之間水平移動(dòng)移液 器260。豎直平移臺(tái)280使用電動(dòng)線性螺桿驅(qū)動(dòng)升高和降低雙探針移 液器260。運(yùn)動(dòng)的范圍允許探針260接近樣品/廢液站中的液體和接近 (通過不透光封罩IIO頂部上的口，圖中未示出)位于封罩110上的 板上的孔。
雙探針移液器260包括流體連接以連接兩個(gè)探針到兩個(gè)流體線路 上。使用兩個(gè)探針允許其中一個(gè)探針被用于傳輸液體到孔內(nèi)而另一個(gè) 探針被用于排出廢液。作為替代地，這兩個(gè)探針可以被用于從兩個(gè)不 同的流體線路傳輸不同的試劑。豎直平移臺(tái)280包括被制成滑動(dòng)到穿 刺工具225上的槽227內(nèi)的形狀的穿刺探針平移元件265。通過使用 移液平移臺(tái)270，探針平移元件可以被移動(dòng)以通過軛狀物265在槽227 處接觸和抓住穿刺探針225。然后，豎直平移臺(tái)280的向上和向下運(yùn) 動(dòng)可以被用于控制穿刺探針225的豎直位置。
圖5示出了樣品/廢液站300的兩個(gè)視圖。輸送站300具有三個(gè)被 限定在其上表面上的開放腔樣品腔310、廢品腔320和清洗腔330。 樣品310與流體連接器312流體連接。被傳輸?shù)搅黧w連接器312上的 樣品(例如，從空氣取樣系統(tǒng))注入樣品腔310并使移液器260可使 用。廢液腔320排空流體連接器322并為移液器260提供容器以傳輸 廢液。清洗腔330可以被用于清洗移液器260的表面；移液器260被 插入到腔330內(nèi)，而流體系統(tǒng)被指令在沿移液器260的外側(cè)表面流動(dòng) 的清洗液溢出到廢液腔320之前進(jìn)行分配。腔310、 320、 330被凹陷在孔305內(nèi)，這樣腔310和330中的任 何溢出都被指令成為廢液而不會(huì)溢出輸送站300。流體傳感器314和 324被包括以監(jiān)測腔310和320內(nèi)的液面水平，并保證正確的操作。 合適的流體傳感器包括但不僅限于光學(xué)反射和電容式傳感器。
試劑塊340僅僅被用于提供外部液體試劑源(被連接到流體連接 器344上)和泵170 (被連接到流體連接器342上)之間的連接。試 劑塊340被使用流體傳感器346監(jiān)控以保證液體試劑的傳輸。在特殊 應(yīng)用中如果不需要液體試劑可以被省略。液體試劑的可能用途的非獨(dú) 占性實(shí)施例包括用作泵和流體線路的工作液體、用作清洗分析孔的清 洗緩沖液和/或用作為發(fā)光測量提供最佳環(huán)境的讀取緩沖液。在一個(gè)實(shí) 施方式中，它是電化學(xué)發(fā)光讀取緩沖液。廢液和液體緩沖液可以被存 儲(chǔ)在外面的或內(nèi)部的瓶內(nèi)。作為替代地，它們可以被存儲(chǔ)在，例如此 處所介紹的，試劑盒內(nèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解樣品/廢液站300的功能部件中的一個(gè)或多 個(gè)(例如，其中一個(gè)腔、試劑塊、傳感器等)可以被省略或可以被提 供在彼此獨(dú)立的部分中。另外，樣品腔可以通過其它提供樣品的方法 補(bǔ)充或替換。例如，管支架和/或源板座可以被引入到此裝置中。那樣 的實(shí)施方式可以被設(shè)置成使探針260的行程足以接近那些管或那些源 板上的孔。支架或板保持器可以還具有運(yùn)動(dòng)軸線，以幫助提供到所有 管和孔的通道。在一個(gè)實(shí)施方式中，探針在橫向方向上(也就是，相 對(duì)于儀器的基板來說從一側(cè)到另一側(cè))的水平運(yùn)動(dòng)和管或板保持器在 長度方向上(也就是從前面到后面)的運(yùn)動(dòng)提供了到管支架上的管的 陣列和/或被固定在板保持器上的源板上的孔的陣列的通道。
圖6a示出了可以被用于移液器260上的兩個(gè)探針上或其中一個(gè)探 針上的移液探針末端400的詳細(xì)視圖。探針400是帶有直頭端的中空 管，其直頭端上具有圍繞探針的圓周切進(jìn)末端內(nèi)部的槽410，以當(dāng)探 針與表面接觸時(shí)，液體被吸引到探針內(nèi)和從中分配出去。圖中示出了 矩形槽，但是很明顯，包括三角形或半圓形開口的可替代的幾何形狀 可以被使用。在圍繞探針末端的圓周上可以具有一個(gè)或多個(gè)槽。槽可 以排列成對(duì)稱圖案，或者槽可以被布置在探針的特殊側(cè)面上(不對(duì)稱的)以使液體可以從優(yōu)選的方向被吸引，也就是說，為了從繞孔底面 邊緣的半月牙形狀上推動(dòng)液體。
可選擇地，被用于這些裝置內(nèi)的移液探針是彈簧加載式的，這樣
它們不損壞表面或探針就可以接觸到表面。圖6b和6c示出了顯示有 可以被使用的可替代探針實(shí)施方式的液體分配器420。液體分配器420 包括具有豎直管元件425的移液探針424和探針導(dǎo)引件430，其被設(shè) 置成允許管元件425在導(dǎo)引件430內(nèi)的完全伸出位置(圖6b)和完全 收回位置(圖6c)之間豎直移動(dòng)。如圖所示，探針424的大直徑部位 被由導(dǎo)引件430的內(nèi)表面限定的兩個(gè)位置止動(dòng)件之間限定，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)位置止動(dòng)件的可替代結(jié)構(gòu)。分配器420還包括彈 簧元件440，其在導(dǎo)引件430的表面和豎直管元件425上的凸緣(或 領(lǐng)狀物)435之間被壓縮，這樣，當(dāng)探針的底面上不存在外部力時(shí)， 所述管元件仍停留在伸出位置。分配器還包括被連接到導(dǎo)引件430(未 示出)上以允許升高和降低導(dǎo)引件430的豎直平移臺(tái)。
在使用分配器420的移液操作的一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)引件被降低 以使探針424被降低到容器內(nèi)直到它接觸底表面。繼續(xù)降低使得管元 件425推動(dòng)彈簧440，并收回到探針導(dǎo)引件430內(nèi)的完全伸出位置和 完全收回位置之間的位置。液體被添加到孔中或從中被排出，而探針 424被升高到孔外面。在使用帶有可穿剌密封件的容器的特殊實(shí)施例 中，該方法可以進(jìn)一步包括降低平移臺(tái)直到探針424接觸并穿刺密封 件。另外，穿刺密封件可以還包括e)降低平移臺(tái)直到移液探針424 接觸板密封件，f)繼續(xù)降低平移臺(tái)以使管元件425推動(dòng)彈簧440并收 回到探針導(dǎo)引件430內(nèi)的完全收回位置，和g)繼續(xù)降低平移臺(tái)以使 移液探針424穿刺板密封件，且管元件425返回到完全伸出位置。
圖7a-7b示出了裝置100的穿刺探針225的兩個(gè)視圖。穿刺探針 225包括帶有逐漸變細(xì)到頂點(diǎn)以在穿刺方向(探針移動(dòng)以穿刺孔的方 向，在本實(shí)施例中是探針的長軸)的一端形成穿刺末端451的外表面 的穿剌部分450。穿刺探針225還包括被沿穿刺的尺寸與穿刺部分450 相鄰布置的密封件移動(dòng)部分452。移動(dòng)部分452相對(duì)于它將要穿剌的 孔的開口的形狀(在本實(shí)施例中是帶有圓角的方形孔) 一致，但尺寸稍微小些。當(dāng)穿刺部分450穿刺密封件后，移動(dòng)部分452抵靠著孔壁 推動(dòng)板密封件并防止密封件干擾孔內(nèi)信號(hào)的檢測。穿刺探針225還包 括與移動(dòng)部分452相鄰的板止動(dòng)部分454。止動(dòng)部分454被制成使其 不能進(jìn)入目標(biāo)孔的尺寸，并因此限定了探針225在目標(biāo)孔內(nèi)的最大行 程。
如上所述，移動(dòng)部分452與它將要穿刺的孔的形狀一致。橫截面 區(qū)域(垂直于穿剌方向)可以采用包括，但不僅限于，圓形、橢圓形、 多邊形(規(guī)則的或不規(guī)則的)和帶有圓角的多邊形的任意孔形狀。在 一個(gè)特殊實(shí)施例中，它是正方形或帶有圓角邊緣的正方形。穿刺部分 450可以采用包括，但不僅限于，圓錐形和棱錐形的形狀。如圖7a所 示，它具有帶有從末端451在徑向方向上延伸的邊453的正方棱錐形 狀。棱錐的邊，具有優(yōu)勢地，形成在穿刺操作過程中幫助將密封件切 割成段的切割邊。例如，如圖7a-7b中所示的穿刺探針被設(shè)計(jì)為在帶 圓角的正方孔上穿剌密封件，對(duì)角切割密封件以形成四個(gè)三角形的密 封件段并抵靠著孔壁折疊這些段。切割邊還可以從表面上被提升，例 如，穿刺系統(tǒng)基本上可以是圓錐形狀但是已經(jīng)升高了從圓錐表面延伸 的切割邊。 一種用于分析包括穿刺探針和被密封的板的多孔板的裝置 也被提供了。適合的板包括用密封薄膜(例如，粘合劑，熱密封，或 超聲焊接的薄膜)密封的板。該薄膜可以包括，但不僅限于，塑料和 金屬薄膜或兩者的組合的材料。在一個(gè)特殊實(shí)施方式中，密封件是金 屬箔片(可能被涂有密封層例如可熱密封的或結(jié)合劑涂層或薄膜)例 如可熱密封的或粘的鋁箔。
如圖7b中所示，穿刺探針225是彈簧加載式的以提供可恢復(fù)力并 限制能夠被施加到板上的最大力。穿刺探針225包括滑動(dòng)進(jìn)入探針導(dǎo) 引件470上的口內(nèi)的探針軸460，其中探針導(dǎo)引件470被固定安裝到 不透光封罩110頂部上(參考圖2)。壓縮彈簧461提供偏壓探針軸460 以完全升高到探針導(dǎo)引件470內(nèi)的可恢復(fù)力?？苫謴?fù)力被提供在下面 兩者之間0被固定約束在軸460上的銷464，和ii)被固定約束在 導(dǎo)引件470和封罩110頂部之間但可以在軸460的槽463 (槽463限 定探針軸460相對(duì)于導(dǎo)引件470的運(yùn)動(dòng)范圍)內(nèi)自由移動(dòng)的銷462。探針225被設(shè)計(jì)以通過施加力到活塞465上(例如，通過用探針移動(dòng) 元件265抓住槽227 (如圖4中所示)并在豎直方向內(nèi)移動(dòng)探針移動(dòng) 元件265)在穿刺方向內(nèi)被移動(dòng)?；钊?65和銷464之間的第二壓縮 彈簧(未示出)限制了使用穿刺探針225可能施加的力；如果被施加 了過大的力，活塞將壓縮第二壓縮彈簧而不是相對(duì)于導(dǎo)引件470移動(dòng) 軸460。槽467內(nèi)的銷466限定了活塞465在軸460內(nèi)的最大行程。
圖8示出了被集成為一個(gè)單元的穿剌探針和移液探針的可替代實(shí) 施方式。圖8示出了包括密封件穿刺探針510的密封穿刺件/移液器 500，密封件穿刺探針510具有帶有密封件穿刺末端521、密封移動(dòng)部 分522和板止動(dòng)部分524的密封件穿刺部分520。穿刺件/移液器500 還包括穿剌探針導(dǎo)引件540，其具有探針510在其內(nèi)可以沿穿刺方向 滑動(dòng)的圓柱形開口。穿刺探針510還具有平行于穿刺方向并，在一個(gè) 實(shí)施例中，從穿刺末端521偏離的的通孔525。移液探針530被可移 動(dòng)地置于通孔525內(nèi)并被固定連接到導(dǎo)引件540上，這樣，穿刺探針 510遠(yuǎn)離導(dǎo)引件540的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致移液探針530從穿刺探針510伸出， 并且穿刺探針510朝向?qū)б?40的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致移液探針530收回到 穿刺探針510內(nèi)。導(dǎo)引件540內(nèi)的壓縮彈簧545推動(dòng)穿刺探針510遠(yuǎn) 離導(dǎo)引件540并收回移液探針530 (穿刺探針510的最大位移被物理 止動(dòng)件，特別是探針510上的領(lǐng)狀物526和導(dǎo)引件540上的凸緣547 限定)。
在操作中，板導(dǎo)引件540向著被密封的孔被降低以使穿剌探針510 穿刺并移動(dòng)孔上的密封件。壓縮彈簧545的彈簧常數(shù)被選擇以使密封 件不從本質(zhì)上壓縮彈簧545 (且移液探針530保持收回到通孔525內(nèi) 并與穿刺探針510—起移動(dòng))就可以被穿刺。導(dǎo)引件540的繼續(xù)降低 使得板止動(dòng)部分524接觸孔的頂表面，阻止穿刺探針510的進(jìn)一步移 動(dòng)，并使得彈簧545壓縮和移液探針530伸到孔內(nèi)。
圖9a-9c示出了在拆除安裝在封罩110頂部上的大部分部件后裝 置100的不透光封罩110的俯視圖(參考圖1—2)。圖9示出了滑動(dòng) 不透光門150處于三個(gè)不同位置(為清楚起見，門150的暴露表面被 用平行的陰影線示出了)時(shí)的三個(gè)視圖(a — c)。在圖9a中，門150處于完全被密封的位置，以完全密封封罩110頂部上的板引入口 626、 穿刺探針口 630和移液探針口 640。光檢測口 610被清除了障礙以允 許檢測和/或成像從被置于口 610下面的孔發(fā)出的光。本視圖還示出了 被安裝在口 610下面封罩110底面上的板接觸機(jī)構(gòu)615。板接觸機(jī)構(gòu) 615被設(shè)計(jì)以與在孔內(nèi)具有電極的板一起使用，且與這些電極的電極 觸點(diǎn)被排列在板的底面上；板接觸機(jī)構(gòu)615為被置于口 610下面的孔 的電極觸點(diǎn)提供電接觸。
在圖9b中，滑動(dòng)門150被部分打開以使滑動(dòng)門150上的穿刺探針 和移液探針口與封罩IIO頂部上的對(duì)應(yīng)口 630和640對(duì)正。當(dāng)門處于 此位置時(shí)，穿剌探針和移液探針可以接近被置于適當(dāng)口下方的孔。多 個(gè)移液口被提供以使移液探針可以接近板上的一個(gè)孔或多個(gè)孔內(nèi)的多 個(gè)位置而不需要重新放置該板，在圖9c中，滑動(dòng)門150被完全打開， 完全打開板引入口 626并允許在板堆垛器120和122和板升降器625 之間傳輸板。
圖IO示出了存在于不透光封罩110內(nèi)的機(jī)械部件。板平移臺(tái)710 被安裝于封罩110內(nèi)被升高的位置，并提供板保持器720和保持板730。 平移臺(tái)710包括為板保持器720提供移動(dòng)的兩個(gè)水平軸的線性導(dǎo)引件 和電機(jī)，并允許板保持器720和封罩IIO覆蓋帶有封罩IIO的大部分 水平區(qū)域。板保持器72在邊緣處支撐成板730并在中心處是開放的， 這樣，板升降器740和接觸機(jī)構(gòu)750可以通過板保持器720接觸板730 的底面。當(dāng)板保持器720被放置在升降器740上的其中一個(gè)平臺(tái)745 上方時(shí)，升降器740的電機(jī)驅(qū)動(dòng)剪叉結(jié)構(gòu)可以運(yùn)行以升高平臺(tái)，并從 板保持器720上提升板730到被安裝于封罩110頂部上的板堆垛器上。 類似地，當(dāng)板保持器720被放置于接觸機(jī)構(gòu)750上方時(shí)，接觸機(jī)構(gòu)750 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)可以運(yùn)行以升高電接觸755使它們接觸板730底 面上的電極觸點(diǎn)，并允許通過所述觸點(diǎn)電能被應(yīng)用到板730上的孔內(nèi) 的電極上，例如，引入電化學(xué)發(fā)光到那些電極上。應(yīng)注意，用于移動(dòng) 板、電接觸、探針等的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)并不局限于此處所描述的特殊機(jī)構(gòu)， 雖然這些機(jī)構(gòu)可能具有特殊的優(yōu)勢。本領(lǐng)域技術(shù)人員在他們的范圍內(nèi) 選擇其它傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)部件的預(yù)期運(yùn)動(dòng)也是很好的。在一個(gè)實(shí)施方式中，平移臺(tái)710可以被用于實(shí)現(xiàn)板保持器720的 快速單軸或兩軸振動(dòng)并，因此，在板保持器上震動(dòng)和混和板的成分。 振動(dòng)分布可以從持續(xù)的單軸震動(dòng)變化到周期的軌道震動(dòng)。 一個(gè)實(shí)施例 包括與軸一起在兩個(gè)不同的頻率上振動(dòng)。此系統(tǒng)可以還提供聲波技術(shù) 以在樣品孵育過程中加強(qiáng)混和，例如，Wohlstadter等人的美國專利 6,413,783中所介紹的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，不透光封罩包括被置于成像口下面和板保持 器的高度下面的光源。這個(gè)布置允許在板上使用基準(zhǔn)孔或窗口以被用 于修正板對(duì)準(zhǔn)中的誤差。從光源發(fā)出的光經(jīng)過基準(zhǔn)并在成像系統(tǒng)上成 像以確認(rèn)和修正板的對(duì)準(zhǔn)。具有優(yōu)勢地，從與板頂部匹配的板底面(例 如，在有關(guān)的美國申請(qǐng)10/185,274和10/185,363中所介紹的帶有與注 塑的板頂部匹配的絲網(wǎng)印刷的板底部的板)形成的板，具有優(yōu)勢地， 包括被排列(例如，絲網(wǎng)印刷)或切刻到板底面上去的基準(zhǔn)以修正板 底部相對(duì)于板頂部的錯(cuò)位(不重合度)。在一個(gè)特殊實(shí)施方式中，這種 板上的板頂部包括與板底面上的基準(zhǔn)對(duì)齊的孔(例如，在板頂部的外 側(cè)框架上)以允許基準(zhǔn)的成像。因此，從板下面產(chǎn)生的光的成像可以 被用于將板的確切位置傳達(dá)給成像處理軟件，且還提供相機(jī)聚焦檢查。 然后使用兩軸定位系統(tǒng)該板可以被重新對(duì)準(zhǔn)。這樣， 一種板的定位方 法被提供，包括(1)提供具有光路開口的板；(2)從底面照亮板； (3)檢測從光路開口來的光；和(4)可選擇地，重新對(duì)準(zhǔn)該板。
此裝置、系統(tǒng)、方法、試劑和工具組件可以被用于對(duì)環(huán)境樣品進(jìn) 行分析。它們尤其可以被很好地適于在多孔板分析形式下進(jìn)行自動(dòng)取 樣、樣品準(zhǔn)備和分析。
一個(gè)實(shí)施方式是自主式環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其包括(l)樣品收集模塊； (2)可選擇地，樣品處理模塊；和(3)生物制劑檢測模塊，其中， 這些模塊被流體連接，或在一個(gè)可連接的實(shí)施例中，以允許樣品在模 塊之間傳輸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，自主式環(huán)境系統(tǒng)允許多周周期的持 續(xù)操作所需要的人員交互被減少了。
可以被檢測到的生物制劑包括病毒、細(xì)菌、真菌和寄生病原體以 及生物毒素。這些制劑本身可以被檢測到，或者可以通過測量從這些制劑得到的物質(zhì)包括，但不僅限于，細(xì)胞片段、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、 多聚糖和毒素被檢測。
在一個(gè)實(shí)施方式中，自主式環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)抽取空氣樣品，將空氣 樣品中的顆粒物質(zhì)懸浮在收集液體中制造液體樣品，并對(duì)包括病毒、 細(xì)菌和毒素的一個(gè)或多個(gè)生物制劑進(jìn)行分析。此分析可以在單元或多 元分析形式下進(jìn)行。
生物制劑的一些實(shí)施例包括，但不僅限于，痘苗病毒(vaccinia virus)、布魯氏菌(Brucella spp.)、肉毒桿菌毒素A(botulinum toxin A)、 蓖麻毒素(ricin)、葡萄球菌腸毒素B (staph enterotoxin B (SEB))、 委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒(Venezuelan equine encephalitis (VEE))、鼠疫 桿菌(Yersinia pestis (YP))、炭疽桿菌(Bacillus anthracis (BA))、 貝氏柯克斯體(Coxiella burnetii ( CB ))、和法蘭西氏土倫桿菌 (Francisella tularensis (FT))。
在一個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還包括接收和處理從生物制劑檢測模 塊傳來的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)中做肯定識(shí)別并，可選擇地， 提高進(jìn)行測試的頻率，發(fā)送數(shù)據(jù)以警告適當(dāng)?shù)臋?quán)威機(jī)構(gòu)，并進(jìn)一步可 選擇地，自動(dòng)警告附近自動(dòng)提高分析頻率和/或降低檢測極限以鑒定生 物制劑是否存在的其它自主式環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。
這樣， 一種自主式環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)被提供了。根據(jù)一個(gè)實(shí)施 方式，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)自主式環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過獲得在操作周期的時(shí) 間內(nèi)在那一特殊位置上對(duì)背景的取樣，說明各個(gè)位置上的背景數(shù)據(jù)， 來自動(dòng)確認(rèn)各自的檢測閾極限。所獲得的背景水平信息被用于跟蹤平 均的背景水平和背景水平的標(biāo)準(zhǔn)偏離，并對(duì)各自的自主式環(huán)境監(jiān)測系 統(tǒng)的現(xiàn)場位置動(dòng)態(tài)地調(diào)整檢測閾極限。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，樣品收集模塊能夠收集和處理環(huán)境樣品，例 如從空氣樣品中被過濾的或被濃縮的懸浮顆粒?？梢员皇褂玫目諝馊?樣系統(tǒng)包括基于過濾器的收集器、碰撞采樣器、虛擬碰撞采樣器和濕 式旋風(fēng)除塵器?？梢员皇褂玫臉?biāo)準(zhǔn)樣品收集模塊的實(shí)施例包括美國專 利6,888,085; 6，887，710; 6,867,044和6,567,008中所介紹的系統(tǒng)。另 外，或作為替代地，樣品收集模塊可以被設(shè)置成收集、濃縮和/或處理其它種類的樣品例如水樣、土樣、臨床樣品、環(huán)境擦拭樣品等，環(huán)境污泥、食物樣品、飲料、包括塵土懸浮物的樣品或生物樣品?？梢赃M(jìn)行分析的臨床樣品包括，但不僅限于，糞便、粘膜拭子、生理流體和/或包含細(xì)胞懸浮物的樣品。生物樣品的特殊實(shí)施例包括血液、血清、血漿、組織吸引(活檢)、組織勻漿、細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)上清液(包括真核生物細(xì)胞和原核生物細(xì)胞的培養(yǎng))、尿和腦脊髓液。
用于將包含在氣溶膠微粒流中的微粒懸浮在收集溶液中的裝置可以使用超聲波破碎儀、漩渦混合器、震動(dòng)器、簡易混合器或其它構(gòu)件以優(yōu)化液體和空氣樣品之間的接觸。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，表面活性劑可以被添加到收集液體中以防止生物制劑在收集器溶液中遺失成顆粒(包括，但不僅限于，紙張、碎片和灰塵)。很有用的表面活性劑包括，但不僅限于，離子或非離子型洗滌劑或表面活性劑(例如，非離子型洗滌劑/表面活性劑的種類可以
通過這些商標(biāo)名字BRIJ、 TRITON、 TWEEN、 THESIT、 LUBROL、GENAPOL、 PLURONIC、 TETRONIC和SPAN知道)。根據(jù)另一實(shí)施方式，被吸附在微粒上的生物制劑，例如纖維素基的細(xì)胞碎片，通過使用羥酸例如乙酸或檸檬酸進(jìn)行處理被釋放回到溶液中去。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，生物制劑的檢測通過對(duì)樣品的物理或化學(xué)處理被改進(jìn)了。此處理可以被用于(1)濃縮樣品中的生物制劑，(2)逐漸溶解生物制劑和/或使生物制劑分成碎片，和(3)暴露結(jié)合地點(diǎn)，否則仍然無法接近。
裝置可以包括濃縮器系統(tǒng)以通過過濾篩選法、親和濃縮法和/或離心過濾法濃縮懸浮在液體樣品中的生物制劑。過濾篩選法濃縮器系統(tǒng)可以使用被選擇以當(dāng)排除過剩溶液時(shí)仍保留細(xì)菌和病毒微粒的過濾器。在一個(gè)實(shí)施例中，過濾篩選法濃縮器系統(tǒng)使用保留生物分子，例如蛋白質(zhì)、毒素、核酸、多聚糖和油脂，的過濾器。該系統(tǒng)可以還提供從過濾器中排出生物制劑并將其重新懸浮在溶液中，例如通過在相反方向上流動(dòng)緩沖溶液和/或超聲生物處理法。
離心篩選法濃縮器系統(tǒng)，通過排除跟蹤離心篩選器的過剩溶液，將生物制劑從液體中分離開。該系統(tǒng)還提供在排出過剩的液體后將被濃縮的生物制劑重新懸浮在更小體積的液體中。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該系統(tǒng)使用包括能夠結(jié)合到生物制劑上去的 親和樹脂的親和濃縮單元。親和樹脂的實(shí)施例包括，但不僅限于，疏
水作用樹脂(C4-C18、聚天冬酰胺、聚乙基天冬酰胺和聚甲基天冬酰
胺)。此樹脂可以被很方便地包裝在柱內(nèi)、盒內(nèi)或用作穿珠。該系統(tǒng)通 過用解析溶劑洗脫提供生物制劑從親和介質(zhì)中的去除。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，通過在至少一個(gè)微粒，或很多微粒(例如， 很多磁響應(yīng)微粒)的表面上固定，至少一種分析物可以被濃縮，或被 動(dòng)地(例如，通過非特異結(jié)合)，或通過與分析物的結(jié)合一方(例如， 結(jié)合分析物的抗體)的結(jié)合反應(yīng)，或通過化學(xué)聯(lián)接例如通過共價(jià)鍵(例
如，與NHS —酯反應(yīng))和/或通過與合適的連接劑反應(yīng)，或通過一種或 多種特殊的結(jié)合試劑和/或通過它們的組合。
在一個(gè)實(shí)施方式中，超聲溶解系統(tǒng)被引入到樣品處理模塊中，例 如在Wohlstadter等人的美國專利6，413，873中所介紹的系統(tǒng)。作為替 代地，樣品處理模塊可以包括化學(xué)溶解系統(tǒng)。通過洗滌劑、酸、堿或 其它溶解制劑的化學(xué)溶解可以被用于砸開(顯出)植物細(xì)菌、芽孢和 病毒顆粒。被用于化學(xué)溶解的酸性或堿性溶液可以在樣品被傳輸?shù)椒?析物檢測模塊之前被中和。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，溶解系統(tǒng)被引入到包 括濃縮器系統(tǒng)的分離器的上游。作為替代地，溶解在從濃縮器單元中 去除生物制劑之后進(jìn)行。
樣品處理模塊可以還包括局部凈化系統(tǒng)，其能夠去除不需要的物 質(zhì)和在某些實(shí)施例中除去干擾物質(zhì)。例如，局部凈化系統(tǒng)可以包括生 物分子可以透過，但大顆粒透不過的的過濾器。該模塊可以還包括化 學(xué)局部凈化系統(tǒng)(例如，用于使用酒精沉淀核酸的系統(tǒng))。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，生物制劑檢測模塊包括用于從多孔板上讀出 電化學(xué)發(fā)光(ECL)的讀出器。例如，基于ECL的多元測試在以下專 利文獻(xiàn)中被介紹了分別位于美國申請(qǐng)10/185,274和10/185,363中的 美國專利文獻(xiàn)2004/0022677和2004/0052646 ;位于美國申請(qǐng) 10/238,960中的美國專利文獻(xiàn)2003/0207290;位于美國申請(qǐng)10/238,391 中的美國專利文獻(xiàn)2003/0113713;位于美國申請(qǐng)10/744,726中的美國專利文獻(xiàn)2004/0189311;位于美國申請(qǐng)10/980,198中的美國專利文獻(xiàn) 2005/0142033。
在一個(gè)實(shí)施方式中，生物制劑檢測模塊具有用于接收樣品和緩沖 液，并將它們分布到板上的孔中去的集成的移液器和流體歧管。根據(jù) 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該模塊允許每次誘導(dǎo)和測量從僅僅一個(gè)孔內(nèi)發(fā)出 的光(ECL)。
圖1中示出的分析物檢測模塊的一個(gè)實(shí)施例示出了緊湊裝置內(nèi)部 的設(shè)置，該裝置包括用于存儲(chǔ)和移動(dòng)板的機(jī)械系統(tǒng)、用于測量發(fā)光(包 括ECL)的光檢測器、在用于傳輸樣品到板上去的流體界面和移液系 統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)模塊的電路板。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，分析物檢測模塊具有三個(gè)子系統(tǒng)(1)光檢 測，(2)液體處理，和(3)板處理。每個(gè)子系統(tǒng)可以，可選擇地，具 有內(nèi)嵌式誤差檢測部件以保證可靠的操作并減少誤檢的可能性。
還被提供了一種方法，用于對(duì)包括，但不僅限于，生物戰(zhàn)劑的生 物制劑進(jìn)行分析。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法為結(jié)合分析法。在另一 實(shí)施方式中，該方法為固相結(jié)合分析法(在一個(gè)實(shí)施例中，為固相免 疫分析法)，并包括用一個(gè)或多個(gè)結(jié)合存在于分析混合物中的目標(biāo)分析 物(或它們的結(jié)合競爭者)的結(jié)合表面來接觸分析混合物。該方法可 以還包括用一個(gè)或多個(gè)能夠與目標(biāo)結(jié)合物特異結(jié)合的檢測試劑接觸分 析混和物。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，多元結(jié)合分析方法在現(xiàn)有技術(shù)中可以 有很多形式。合適的分析方法包括夾心式或競爭性結(jié)合分析(sandwich or competitive binding assay )形式。夾心式免疫分析法的實(shí)施例在美國 專利4,168,146和4,366,241中被介紹了。競爭性免疫分析法的實(shí)施例 包括在授予Buechler等人的美國專利4,235,601 ;4,442,204和5,208,535 中公開的那些。在一個(gè)實(shí)施例中，具有優(yōu)勢地，小分子毒素例如海洋 毒素和真菌毒素可以在競爭性免疫分析法形式下被測定。
可以被用作檢測試劑、結(jié)合表面的結(jié)合組成充分和/或橋接試劑的 結(jié)合試劑包括，但不僅限于，抗體、受體、向心配合體、半抗原、抗 原、抗原決定基、抗原、核酸適體、雜交雙方和插入體。合適的結(jié)合 試劑組成包括，但不僅限于，蛋白質(zhì)、核酸、麻醉藥、類固醇、激素、脂質(zhì)、多聚糖和它們的組合。術(shù)語"抗體"包括完整的抗體分子(包括 通過抗體子單元的體外再聯(lián)合組成的雜交抗體)、抗體片斷和包括抗體
的抗原結(jié)合區(qū)的重組蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(例如，J. Cell Physiol.在《Porter & Weir》雜志1966年的67期(補(bǔ)充版)，51-64頁；Hochman等人的《生 物化學(xué)》1973年的12期，1130-1135頁中所介紹的，此處被以引用方 式并入)。此術(shù)語還包括完整的抗體分子、抗體片斷和已經(jīng)被化學(xué)改變， 例如通過引入標(biāo)記，的抗體結(jié)構(gòu)。
此處所使用的"被測量"應(yīng)被理解為包括定量和定性測量，并包括 為很多目的進(jìn)行的測量，這些目的包括，但不僅限于，檢測分析物的 存在、用數(shù)量表示分析物的量、識(shí)別已知的分析物和/或確定樣品中未 知分析物的身份。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，被結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)結(jié)合表面 上的第一結(jié)合試劑和第二結(jié)合試劑的量可以被表示為樣品中分析物的 濃度值，例如，單位體積樣品中每種分析物的量。
使用基于電化學(xué)發(fā)光的分析形式，分析物可以被檢測到。優(yōu)選地， 電化學(xué)發(fā)光測量使用被固定或被收集到電極表面上的結(jié)合試劑進(jìn)行。 特別優(yōu)選的電極包括可以被排列在特殊設(shè)計(jì)的盒和/或多孔板(例如， 24孔，96孔，384孔等的多孔板)底面上的絲網(wǎng)印刷碳墨電極。從碳 素電極表面上的ECL標(biāo)記的電化學(xué)發(fā)光被誘導(dǎo)，并使用如有關(guān)的美國 申請(qǐng)10/185,274和10/185,363中所介紹的成像板讀出器(標(biāo)題均為 "Assay Plates, Reader Systems and Methods for Luminescence Test Measurements",于2002年6月28日提交，在此以引入方式并入)進(jìn) 行測量。類似的板和板讀出器目前可以商業(yè)買到(美國馬里蘭州蓋瑟 斯堡市(Gaithersburg) LLC公司的Meso Scale Diagnostics的分支， Meso Scale Discovery提供的MULTI-SPOT⑧和MULTI-ARRAYTM板 和SECTOR⑧裝置)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，被固定在板內(nèi)電極上的抗體可以被用于在夾 心式免疫分析形式下檢測被選擇的生物制劑。在另一實(shí)施方式中，排 列在板內(nèi)集成電極上的抗體的微陣列將被用于在夾心式免疫分析形式 下檢測多種被選擇的生物制劑。因此，每個(gè)孔包括一種或多種被固定 到板的工作電極上的捕捉抗體和，可選擇的，以干躁形式標(biāo)記的檢測抗體和樣品分析和實(shí)施正和負(fù)控制所必須的所有額外試劑。在一個(gè)實(shí) 施例中，在單個(gè)孔內(nèi)具有多個(gè)結(jié)合表面的陣列允許重復(fù)測試以大大減 少錯(cuò)誤的肯定識(shí)別。
一種正控制(positive control)方法被提供以識(shí)別通過干擾信號(hào)的 生成而可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的負(fù)測量的條件或樣品。根據(jù)這一方面，正控制 方法包括用結(jié)合試劑(例如，抗體)將樣品接觸到不希望在環(huán)境樣品 中看到的正控制物質(zhì)(例如，非毒性正控制物質(zhì))上；然后，用被標(biāo) 記的檢測試劑(例如，抗體)將樣品接觸到正控制物質(zhì)上和可控量的 正控制物質(zhì)上，并測量信號(hào)。因此，不管什么樣品，正控制都應(yīng)該一 直提供常數(shù)正信號(hào)。被大大減小的信號(hào)可以指示出樣品干涉到抗體結(jié) 合反應(yīng)或信號(hào)產(chǎn)生過程，或可能顯示出板或裝置上的故障。
一種使用與檢測試劑不相配的捕捉試劑(例如抗體)的負(fù)控制 (negative control)方法被提供了。該方法包括在不相配的檢測試劑存 在的情況下使用捕捉試劑接觸樣品并測量信號(hào)。因此，不管什么樣品， 負(fù)控制都提供負(fù)信號(hào)。從負(fù)控制被大大提高的信號(hào)顯示出樣品中物質(zhì) 的存在，例如導(dǎo)致不相配的檢測試劑非特異結(jié)合到負(fù)控制捕捉試劑上 去的交聯(lián)劑。
一種方法被提供了，其使用從相同種類(例如，多細(xì)胞系老鼠、 野兔、山羊等)的非特異性抗體的混合物作為特異的捕捉抗體以識(shí)別 所有的非特異性結(jié)合效果，否則其將提供錯(cuò)誤的肯定識(shí)別。此混合物 可以被選擇以包括在真正的的測試測量中使用的抗體的種類。
一種在交互獨(dú)立可尋址的孔內(nèi)使用至少兩種不同的捕捉試劑和檢 測試劑對(duì)(例如，抗體)以減小錯(cuò)誤的肯定識(shí)別的頻率的方法被提供 了。因此，第一結(jié)合試劑對(duì)被用作主要識(shí)別，如果它是肯定的，再使 用第二結(jié)合試劑對(duì)進(jìn)行確認(rèn)測試。這些對(duì)可以將生物制劑的相同標(biāo)記 或抗原決定基作為目標(biāo)，或作為替代地，通過將生物制劑的不同標(biāo)記 或抗原決定基作為目標(biāo)，它們可以進(jìn)一步增加這兩次測量的正交性。 在交互孔內(nèi)布置至少兩種不同的抗體對(duì)可能特別具有優(yōu)勢。根據(jù)這一 方面，這些對(duì)被交替設(shè)置為主要證明，因此消除了專門將孔用作確認(rèn) 測試的需要。相反，如果根據(jù)大部分的近期測試(基于第一對(duì)或第二對(duì))樣品被懷疑是陽性，通過運(yùn)行隨后的測試孔，確認(rèn)被很簡單地進(jìn) 行。
檢測方法的可靠性可以通過在一個(gè)孔內(nèi)提供兩種或多種不同的捕
捉抗體被進(jìn)一步改進(jìn)，其中(a)這兩種或多種不同的抗體認(rèn)識(shí)相同的 生物目標(biāo)的相同標(biāo)記和/或抗原決定基；和/或b)這兩種或多種不同的 抗體認(rèn)識(shí)相同的生物目標(biāo)的不同標(biāo)記和/或抗原決定基。
用于生物制劑檢測的一種方法包括(1)使用樣品收集模塊(方式 例如，通過使用集成的氣溶膠取樣系統(tǒng)收集空氣樣品中的氣溶膠)收 集空氣樣品；(2)將氣溶膠懸浮在液體中；(3)可選擇地，將氣溶膠 懸浮液傳輸?shù)綐悠诽幚砟K中；(4)可選擇地，濃縮和/或局部提純樣 品處理模塊中的氣溶膠(方式例如，通過去除大顆粒進(jìn)行局部提純)；
(5)將液體樣品轉(zhuǎn)移到多孔板的孔內(nèi)，(6)與相同制劑對(duì)比，添加至 少一種檢測抗體；(7)進(jìn)行分析測量并識(shí)別對(duì)生物制劑來說是陽性的 樣品；(8)可選擇地，通過重復(fù)(5)至(7)步驟進(jìn)行確認(rèn)測試；和
(9)發(fā)布警告?？蛇x擇地，檢測試劑以干躁形式存在于孔內(nèi)且步驟(6) 可以被省略。在本實(shí)施例中，樣品的添加使得干躁試劑重新構(gòu)造。在 一個(gè)實(shí)施方式中，步驟(5)包括通過使用集成的移液系統(tǒng)將樣品轉(zhuǎn)移 到孔內(nèi)。
步驟(5)可以包括將液體樣品打入到樣品腔內(nèi)(例如，裝置IOO 的樣品腔310)，并使用移液系統(tǒng)(例如，裝置100的探針260)將樣 品轉(zhuǎn)移到板(例如，裝置100的不透光封罩IIO上的板)上的孔內(nèi)。 在一個(gè)實(shí)施方式中，如上面所介紹的裝置IOO被用于執(zhí)行此操作和隨 后的分析步驟((6)至(9))中的一個(gè)或多個(gè)(或所有)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，該板具有樣品中的結(jié)合試劑(例如，抗體或 核酸)和生物制劑的固定不變陣列，這兩種試劑結(jié)合到對(duì)應(yīng)的固定試 劑和對(duì)應(yīng)被標(biāo)記的檢測試劑上去以形成夾層式復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施方 式中，該陣列被形成于電極上，并且使用ECL測量方法進(jìn)行檢測。在 一個(gè)實(shí)施方式中，在添加ECL讀出緩沖器之后，通過應(yīng)用電壓到工作 電極上，電極上的標(biāo)記被誘導(dǎo)而發(fā)出ECL，而發(fā)出的ECL被用CCD 相機(jī)成像?？蛇x擇地，在進(jìn)行ECL測量之前可以加上清洗以提供分析靈敏度上的優(yōu)勢，尤其對(duì)于骯臟環(huán)境中的氣溶膠樣品產(chǎn)生的光學(xué)混濁 樣品。成像分析被用于確認(rèn)發(fā)出的光在陣列上的位置，并因此識(shí)別樣 品中的制劑。成像分析還提供從抗體陣列的每個(gè)元素發(fā)出的光的強(qiáng)度 并允許精確測量每種生物制劑的數(shù)量。
在本公開中引用的專利、專利申請(qǐng)和文獻(xiàn)在此處被整體以引用方 式并入。
本發(fā)明不會(huì)被局限于此處所介紹的特殊實(shí)施方式的范圍內(nèi)。事實(shí) 上，除了此處所介紹的那些之外，從前面的介紹和附圖中得出的本發(fā) 明的各式修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是很明顯的。那些修改旨在 權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
使用"包括"一詞的權(quán)利要求允許權(quán)利要求范圍內(nèi)包含其它元素； 除此之外，本發(fā)明還可使用下述表達(dá)方式"主要由...組成"(也就是， 如果它們不在本質(zhì)上影響本發(fā)明的作用，允許該權(quán)利要求范圍內(nèi)包含 其它元素)，或"由...組成"(也就是，只允許權(quán)利要求中列出的元素， 而沒有一般的與本發(fā)明相關(guān)的雜質(zhì)或不合邏輯的行為)。這三個(gè)表達(dá)方 式中的任一個(gè)可以被用于保護(hù)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于測量來自密封式多孔分析板的孔的信號(hào)的裝置，該裝置包括(a)用于從所述多孔板的孔拆除密封件的密封件拆除工具；和(b)用于測量來自所述多孔板的孔的所述信號(hào)的檢測系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述密封件拆除工具包括帶有密封件穿刺末端的穿刺探針。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述穿刺探針包括穿刺部分，其具有逐漸變細(xì)到頂點(diǎn)以在穿刺方向的一端形成所述穿刺末端的外表面；和密封件移動(dòng)部分，其被沿所述穿刺方向與所述穿刺部分相鄰布置，具有垂直于所述穿刺方向的橫截面形狀，該橫截面形狀與所述各個(gè)孔的孔開口大致一致，但尺寸小于所述孔開口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述橫截面形狀為圓形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述橫截面形狀是正方形或帶圓角的正方形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一所述的裝置，其中，所述穿刺部分為棱錐形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一所述的裝置，其中，所述穿刺部分是圓錐形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一所述的裝置，其中，所述穿刺部分具有在徑向方向上從所述末端延伸的暴露邊緣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一所述的裝置，其中，所述穿刺探針是彈簧加載式的，這樣，由活塞施加到板密封件上的沿所述穿刺方向的向下的最大力由彈簧的彈簧常數(shù)限定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一所述的裝置，其中，所述穿刺探針還包括板止動(dòng)部分，其與所述密封件移動(dòng)部分相鄰，限定所述穿刺探針在所述孔內(nèi)行程的最大距離。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一所述的裝置，其還包括移液探針。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述穿剌探針具有平行于所述穿刺方向但從所述穿刺末端偏離的通孔；并且所述移液探針被可移動(dòng)地置于所述通孔內(nèi)，以使在密封件拆除操作過程中它可以被收回到所述穿刺探針內(nèi)，且在移液操作過程中它可以從所述穿刺探針中伸出來。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述穿刺探針和移液探針的運(yùn)動(dòng)被彼此獨(dú)立地控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述穿刺探針還包括與所述密封件移動(dòng)部分相鄰、限定所述穿刺探針在所述孔內(nèi)行程的最大距離的板止動(dòng)部分；并且所述移液探針通過彈簧被連接到所述穿刺探針上，所述彈簧的彈簧常數(shù)被選擇為使得-(i) 當(dāng)所述移液探針從所述孔內(nèi)被完全收回時(shí)，它不從所述穿刺探針內(nèi)伸出來；(ii) 所述移液探針朝向孔的平移導(dǎo)致所述穿刺探針一起平移，并允許傳遞足以拆除所述孔上的密封件的力；和(iii)繼續(xù)平移經(jīng)過所述穿刺探針行程的最大距離導(dǎo)致彈簧被壓縮并且所述移液探針從所述穿刺探針伸出到所述孔內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述密封件拆除工具是取芯工具。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述密封件拆除工具是剝離工具。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述密封件拆除工具是蓋拆除工具。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一所述的裝置，其中，所述檢測系統(tǒng)是光成像系統(tǒng)。
19. 一種使用根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一所述的裝置檢測來自多孔板的孔的信號(hào)的方法，該方法包括(a) 從多孔板的孔上拆除密封件；和(b) 檢測來自所述孔的所述信號(hào)。
20. —種使用根據(jù)權(quán)利要求2至18中任一所述的裝置檢測來自多孔板的孔的信號(hào)的方法，該方法包括(a) 穿刺多孔板的孔上的密封件；和(b) 檢測來自所述孔的所述信號(hào)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述穿刺包括將所述密封件切割成段；和抵靠著所述孔的內(nèi)側(cè)壁折疊所述段。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一所述的方法，其還包括下述步驟中的一個(gè)或多個(gè)吸引樣品到所述孔內(nèi)；吸引分析試劑到所述孔內(nèi)；清洗所述孔；照亮所述孔；施加電勢到所述孔上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一所述的方法，其還包括在所述板的一個(gè)或多個(gè)額外的孔重復(fù)所述方法。
24. —種試劑盒，包括(a) 封有內(nèi)部體積的盒體，其中所述盒體具有分別傳輸試劑和接收廢液的試劑端口和廢液端口；(b) 設(shè)在所述盒體內(nèi)并被連接到所述試劑端口的試劑腔；和(c) 設(shè)在所述盒體內(nèi)并被連接到所述廢液端口的廢液腔；其中，所述試劑腔和廢液腔中的至少一個(gè)是可收縮的，這樣，腔占用的體積可以隨著液體被添加到腔內(nèi)而增加，隨著液體從腔內(nèi)被排出而減小。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的試劑盒，其中所述試劑和廢液腔都是可收縮的。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的試劑盒，其還包括被連接到一個(gè)或多個(gè)額外的試劑和/或廢液端口的一個(gè)或多個(gè)額外的可收縮的試劑和/或廢液腔。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24至26中任一所述的試劑盒，其中，所述試劑盒的內(nèi)部體積小于盒內(nèi)所存儲(chǔ)的液體的體積的1.5倍。
28. —種使用根據(jù)權(quán)利要求24至27中任一所述的試劑盒的方法， 該方法包括(a) 從所述試劑腔內(nèi)排出試劑；和(b) 引入廢液到所述廢液腔內(nèi)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中從所述試劑盒排出的液體 試劑的至少80%被作為廢液重新引入到所述試劑盒內(nèi)。
30. —種液體分配器，包括 (a) 包括豎直管元件的移液探針；(b) 以豎直定向的方式支撐所述管元件的探針導(dǎo)引件，其中， 所述探針導(dǎo)引件被設(shè)置成允許所述管元件在所述導(dǎo)引件內(nèi)在完 全伸出位置和完全收回位置之間豎直移動(dòng)；(c) 被連接到所述豎直管元件和探針導(dǎo)引件上的彈簧元件， 其偏壓所述管元件到所述完全伸出位置；和(d) 被安裝到所述探針導(dǎo)引件上以允許升高和降低所述探針 的豎直平移臺(tái)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的液體分配器，其中，所述管元件在下 部開口處被開槽。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的液體分配器，其中，所述探針包括兩 個(gè)平行的或同軸的豎直管元件。
33. —種使用根據(jù)權(quán)利要求30-32中任一所述的液體分配器添加 液體到容器內(nèi)和/或從中抽取液體的方法，該方法包括(a)通過降低所述平移臺(tái)而降低所述移液探針到所述容器 內(nèi)，直到所述探針接觸到所述容器的底表面；(b) 繼續(xù)降低所述平移臺(tái)，使所述管元件推動(dòng)所述彈簧并 在所述探針導(dǎo)引件中收回到位于所述完全伸出和完全收回位置之間的位置；(c) 通過所述移液探針添加液體到所述容器內(nèi)和/或從中抽 取液體；和(d) 通過升高所述平移臺(tái)將所述移液探針升高到所述容器外。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述容器被可穿刺的板 密封件密封，且所述方法還包括降低所述平移臺(tái)直到所述探針接觸并 穿刺所述密封件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述穿刺包括降低所述平移臺(tái)直到所述移液探針接觸所述板密封件； 繼續(xù)降低所述平移臺(tái)，使所述管元件推動(dòng)所述彈簧并在所述探針導(dǎo)引件內(nèi)收回到所述完全收回位置；和繼續(xù)降低所述平移臺(tái)，使所述移液探針穿刺所述板密封件，而所述管元件返回到所述完全伸出位置。
36. —種在多孔板上進(jìn)行發(fā)光分析的裝置，該裝置包括(a)不透光封罩，其包括(i) 一個(gè)或多個(gè)板升降器，其具有可以被升高和降低的 板升降平臺(tái)；(ii) 不透光封罩頂部，其具有一個(gè)或多個(gè)被置于所述板 升降器上方的板引入口并且具有成像口，其中，所述封罩頂 部包括用于密封所述板引入口的滑動(dòng)不透光門；和(iii) 板平移臺(tái)，用于在一個(gè)或多個(gè)水平方向上平移板， 其中，所述板平移臺(tái)包括用于支撐板的板支架，所述板支架 具有開口以允許被置于板支架下面的所述板升降器接近并提 升板，且所述板平移臺(tái)被設(shè)置成將板置于所述成像口下方以及將所述板置于所述板升降器上方；(b) —個(gè)或多個(gè)板堆垛器，其被安裝在所述封罩頂部上、 位于所述板引入口上方，其中，所述板堆垛器被設(shè)置成接收板 或傳輸板到所述板升降器上；和(c) 光檢測器，其被安裝在所述封罩頂部上并通過不透光 密封件連接到所述成像口上。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其還包括用于傳輸液體到所述 裝置中分析板上的孔內(nèi)或從中排出液體的移液系統(tǒng)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中(i) 所述移液系統(tǒng)包括移液探針，其被安裝在移液平移臺(tái)上， 以在豎直方向上和，可選擇地，在一個(gè)或多個(gè)水平方向上，平 移所述移液探針；(ii) 所述封罩頂部具有一個(gè)或多個(gè)移液口；(iii) 所述滑動(dòng)不透光門具有一個(gè)或多個(gè)移液口，其中，所 述滑動(dòng)不透光門具有使所述封罩頂部的所述移液口與所述滑動(dòng) 不透光門的所述移液口對(duì)正的移液位置；和(iv) 所述移液平移臺(tái)被安裝在所述封罩頂部上且被設(shè)置成 允許，當(dāng)所述滑動(dòng)不透光門處于所述移液位置時(shí)，降低所述移 液探針以接近被置于所述封罩頂部的所述移液口下方的孔。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其還包括選自下面一組的部件 試劑和/或樣品傳送站，試劑和/或樣品管支架，探針清洗站，廢液站， 它們的組合；其中，所述移液平移臺(tái)被設(shè)置成在一個(gè)或多個(gè)水平方向 上平移，以接近所述部件內(nèi)的液體和/或傳輸液體到所述部件內(nèi)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36至39中任一所述的裝置，其還包括板密封 件穿刺探針。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38至39中任一所述的裝置，其還包括板密封 件穿刺探針，其中-(0所述封罩頂部具有穿刺探針口；(ii) 所述滑動(dòng)不透光門具有穿刺探針口，其中，所述滑動(dòng) 不透光門具有使所述封罩頂部的所述穿刺探針口與所述滑動(dòng)不 透光門的所述穿刺探針口對(duì)正的穿刺位置；和(iii) 所述穿刺探針被安裝到所述封罩頂部上且被設(shè)置成允 許，當(dāng)所述滑動(dòng)不透光門處于所述穿刺位置時(shí)，降低所述穿刺 探針以穿刺被置于所述封罩頂部的所述穿刺口下方的孔上的密 封件。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述移液平移臺(tái)包括探 針平移元件，且所述移液平移臺(tái)被設(shè)置成借助于探針平移元件水平移 動(dòng)接觸所述穿刺探針，和借助于探針平移元件豎直移動(dòng)以降低和升高 所述穿刺探針。
43. 根據(jù)權(quán)利要求36至42中任一所述的裝置，其還包括板接觸 部件，以提供電能到被放置于所述光檢測器下面的孔內(nèi)的電極上。
44. 一種使用根據(jù)權(quán)利要求36至43中任一所述的裝置進(jìn)行分析 的方法，該方法包括(a) 引入板到一個(gè)所述板堆垛器上；(b) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以暴露所述一個(gè)所述板堆垛器 下面的板引入口；(c) 使用一個(gè)所述板升降器以從所述一個(gè)所述板堆垛器上 降低所述板到所述板支架上；(d) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以密封所述板引入口；(e) 平移所述板支架以將其中一個(gè)或多個(gè)孔放置于所述光 檢測器下面；(e)檢測來自所述一個(gè)或多個(gè)孔的光；(f) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以暴露至少一個(gè)所述板引入口；(g) 平移所述板支架以將所述板放置于所述一個(gè)所述板引入n下面；和(h) 升高一個(gè)所述板升降器以升高所述板到一個(gè)所述板堆垛器上。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其還包括下述步驟中一個(gè)或多個(gè).吸引樣品/或試劑到一個(gè)所述孔內(nèi)或從一個(gè)所述孔內(nèi)吸出； 從其中一個(gè)或多個(gè)所述孔拆除密封件；施加電能到其中一個(gè)或多個(gè)所述孔內(nèi)的電極上。
46. —種使用根據(jù)權(quán)利要求42至43中任一所述的裝置進(jìn)行分析 的方法，該方法包括(a) 引入板到一個(gè)所述板堆垛器上；(b) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以暴露一個(gè)所述板引入口；(c) 使用一個(gè)所述板升降器從所述一個(gè)所述板堆垛器上降 低所述板到所述板支架上；(d) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門到所述穿刺位置；(e) 對(duì)準(zhǔn)所述穿刺探針下面的所述板的孔并穿刺所述孔上 的密封件；(f) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門到所述移液位置；(g) 使用所述移液探針以從所述板的其中一個(gè)或多個(gè)孔引 入和/或排出試劑和/或樣品；(h) 滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以密封所述板引入口；(i) 平移所述板支架以將其中一個(gè)或多個(gè)孔放置于所述光檢 測器下面；(j)檢測來自所述一個(gè)或多個(gè)孔的光；(k)滑動(dòng)所述滑動(dòng)不透光門以暴露一個(gè)所述板引入口；(1)平移所述板支架以將所述板置于一個(gè)所述板升降器上方；和(m)升高所述板升降器以升高所述板到一個(gè)所述板堆垛器上。
47. 根據(jù)權(quán)利要求44至46中任一所述的方法，其還包括平移所 述板支架以將一個(gè)或多個(gè)額外的孔放置于所述光檢測器下面并檢測來 自所述一個(gè)或多個(gè)額外孔的光。
48. 根據(jù)權(quán)利要求44至47中任一所述的方法，其中，所述檢測 來自所述一個(gè)或多個(gè)孔的光包括施加電勢到所述一個(gè)或多個(gè)孔內(nèi)的電 極上。
49. 根據(jù)權(quán)利要求44至48中任一所述的方法，其中，所述光檢 測器是成像系統(tǒng)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述成像系統(tǒng)被用于對(duì) 來自所述一個(gè)或多個(gè)孔內(nèi)結(jié)合區(qū)域的陣列的光成像，且所述裝置對(duì)從 所述陣列的各個(gè)元件發(fā)出的光報(bào)告發(fā)光強(qiáng)度值。
51. 根據(jù)權(quán)利要求44至50中任一所述的方法，其中，所述板的 一個(gè)或多個(gè)孔包括干燥的分析試劑。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，包括干燥的分析試劑的 所述一個(gè)或多個(gè)孔被密封以保護(hù)所述干燥試劑不受環(huán)境影響。
全文摘要
描述了一種用于進(jìn)行分析的裝置、系統(tǒng)、方法、試劑和工具組件以及它們的準(zhǔn)備過程。特別地，它們被很好地配置成在多孔板分析形式下進(jìn)行自動(dòng)取樣、樣品準(zhǔn)備和分析。例如，它們可以被用于環(huán)境監(jiān)測中對(duì)從空氣和/或液體中得到的樣品中的顆粒進(jìn)行自動(dòng)分析。
文檔編號(hào)B01L99/00GK101529246SQ200680053216
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者B·杰弗里-科克爾, C·M·克林頓, C·史蒂文斯, E·N·格列澤, G·西加爾, M·?？? S·M·庫馬爾, S·科瓦奇 申請(qǐng)人:梅索斯卡萊科技公司