專利名稱：：具有將多個(gè)光學(xué)模塊連接到公共檢測(cè)器的纖維束的多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化驗(yàn)系統(tǒng)，以及更具體地涉及用于使用熒光染料來(lái)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)物質(zhì)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：經(jīng)常使用光盤系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行多種生物學(xué)、化學(xué)或生物化學(xué)化驗(yàn)。在典型系統(tǒng)中，使用可旋轉(zhuǎn)盤作為用于存儲(chǔ)和處理流體樣品的介質(zhì)，該流體樣品例如血液、血漿、血清、尿或其他流體。一種類型的分析是聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)，該聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)經(jīng)常被用于核酸序列分析。具體地，PCR經(jīng)常被用于DNA測(cè)序、克隆、基因作圖以及其他形式的核酸序列分析。通常，PCR依賴DNA-復(fù)制酶在高溫下維持穩(wěn)定的能力。PCR中具有三個(gè)主要階段變性、退火和延伸。在變性期間，在大約94。C對(duì)液體樣本進(jìn)行加熱。在這個(gè)過(guò)程期間，雙鏈DNA"熔解"成單鏈DNA。在退火期間，將單鏈DNA冷卻到大約54°C。在這個(gè)溫度，引物結(jié)合或"退火"到要復(fù)制的DNA片斷的端部。在延伸期間，將樣本加熱到75°C。在這個(gè)溫度，酶將核苷酸添加到目的序列，最終形成DNA模板的互補(bǔ)副本。新DNA鏈變成用于下個(gè)事件序列或"周期"的新目的。設(shè)計(jì)了許多現(xiàn)有的PCR儀器來(lái)實(shí)時(shí)地在PCR期間確定特定DNA和RNA序列的水平。很多儀器基于對(duì)于熒光染料的使用。具體地，很多傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)PCR儀器檢測(cè)在PCR產(chǎn)品的擴(kuò)增期間按比例生成的熒光信號(hào)。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)PCR儀器使用用于檢測(cè)不同熒光染料的不同方法。例如，一些傳統(tǒng)的PCR儀器將白光源和濾光輪結(jié)合，用于在光譜上分辨每個(gè)染料。白光源是鎢鹵素?zé)襞?，具有最多幾千小時(shí)的壽命。濾光輪通常是復(fù)雜的容易磨損的機(jī)電部件。
發(fā)明內(nèi)容通常，本發(fā)明涉及用于在實(shí)時(shí)PCR(聚合酶鏈反應(yīng))期間檢測(cè)多個(gè)目的物質(zhì)的技術(shù)，該實(shí)時(shí)PCR在這里指的是多重PCR。具體地，多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置被描述為包括多個(gè)光學(xué)模塊?？梢詫?duì)每個(gè)光學(xué)模塊進(jìn)行優(yōu)化，用于檢測(cè)在分離波長(zhǎng)帶處的各個(gè)熒光染料。換句話說(shuō)，光學(xué)模塊可以被用來(lái)詢問(wèn)在不同波長(zhǎng)處的多個(gè)平行反應(yīng)。這些反應(yīng)可以例如在旋轉(zhuǎn)盤的單個(gè)處理腔(例如井)中發(fā)生。利用多分支光纖束將多個(gè)光學(xué)模塊光學(xué)連接到單個(gè)檢測(cè)器。以這種方式，通過(guò)使用多個(gè)光學(xué)模塊和單個(gè)檢測(cè)器例如光電倍增管來(lái)獲得重用。在每個(gè)模塊中的光學(xué)元件可以被選擇為使得靈敏度最大以及使得譜串?dāng)_的量最小，串?dāng)_例如是來(lái)自另一光學(xué)模塊上的一種染料的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置包括旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤具有保持各個(gè)樣本和多個(gè)熒光染料的多個(gè)處理腔。裝置進(jìn)一步包括多個(gè)光學(xué)模塊，每個(gè)光學(xué)模塊包括被選擇用于不同染料的光源。光學(xué)模塊的光源激勵(lì)旋轉(zhuǎn)盤的不同區(qū)域，并且捕捉從盤發(fā)射出的熒光。將光纖束連接到多個(gè)光學(xué)模塊，從而將熒光從多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)絾蝹€(gè)檢測(cè)器。在另一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取裝置。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接到該數(shù)據(jù)獲取裝置的檢測(cè)裝置，其中，檢測(cè)裝置包括具有多個(gè)處理腔的旋轉(zhuǎn)盤，每個(gè)處理腔具有發(fā)射不同波長(zhǎng)的熒光的多個(gè)物質(zhì)、多個(gè)光學(xué)模塊、檢測(cè)器和光纖束，其中，每個(gè)光學(xué)模塊被光學(xué)地配置為激勵(lì)物質(zhì)并且捕捉由物質(zhì)發(fā)射出的不同波長(zhǎng)的熒光，將光纖束連接到多個(gè)光學(xué)模塊，從而將熒光從多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)綑z測(cè)器。在另外的實(shí)施例中，一種方法，包括旋轉(zhuǎn)具有多個(gè)處理腔的盤，每個(gè)處理腔具有多個(gè)物質(zhì)，這些物質(zhì)發(fā)射不同波長(zhǎng)的熒光；利用多個(gè)光束來(lái)激勵(lì)盤，從而產(chǎn)生多個(gè)發(fā)射的熒光束；利用多個(gè)不同的光學(xué)模塊來(lái)捕捉熒光束，其中，光學(xué)模塊被光學(xué)配置用于不同波長(zhǎng)；利用光纖束將熒光束從多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)絾蝹€(gè)檢測(cè)器；并且從檢測(cè)器輸出表示熒光束的信號(hào)。在裝置能夠執(zhí)行實(shí)時(shí)PCR的同時(shí)，該裝置還能夠在發(fā)生任何類型的生物學(xué)反應(yīng)時(shí)對(duì)該生物學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。該裝置能夠獨(dú)立地或作為選擇組地調(diào)制每個(gè)反應(yīng)的溫度，并且該裝置能夠通過(guò)在兩個(gè)腔之間包括閥來(lái)支持反應(yīng)的各個(gè)階段。通過(guò)使用對(duì)閥傳輸能量脈沖的激光器，從而在反應(yīng)期間打開(kāi)該閥。在一些實(shí)施例中，該裝置可以是便攜式的，以允許在遙遠(yuǎn)區(qū)域或臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行操作。該裝置可以包括用于實(shí)時(shí)分析反應(yīng)的數(shù)據(jù)獲取計(jì)算機(jī)，或該裝置可以通過(guò)有線或無(wú)線通信接口將數(shù)據(jù)通信到另一裝置。在附圖和以下的描述中闡述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)描述和附圖以及權(quán)利要求是顯而易見(jiàn)的。圖1是示出多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置的示例性實(shí)施例的框圖；圖2是示出示例性光學(xué)模塊的示意圖，該光學(xué)模塊對(duì)應(yīng)于圖1的熒光檢測(cè)裝置的多個(gè)光學(xué)模塊的任何一個(gè)；圖3是更詳細(xì)地示出多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置的實(shí)例實(shí)施例的框圖；圖4是連接到光纖束的四個(gè)光纖的單個(gè)檢測(cè)器的框圖5是示出多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置的示例性操作的流程圖；圖6和7示出可以被用于多重PCR的常見(jiàn)熒光染料的吸收和發(fā)射光譜；圖8A和8B示出在PCR分析期間利用單個(gè)檢測(cè)器從兩個(gè)示例性光學(xué)模塊獲得的原始數(shù)據(jù)；圖9是示出針對(duì)時(shí)間偏移進(jìn)行調(diào)節(jié)后的數(shù)據(jù)的圖；圖IOA和IOB示出用于從兩個(gè)示例性光學(xué)模塊接收到的數(shù)據(jù)的檢測(cè)極限。具體實(shí)施方式圖1是示出多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置10的示例性實(shí)施例的框圖。在示出的例子中，裝置IO具有四個(gè)光學(xué)模塊16，這些光學(xué)模塊16為四種不同染料的光學(xué)檢測(cè)提供四個(gè)"通道"。特別地，裝置IO具有四個(gè)光學(xué)模塊16，這些光學(xué)模塊16在任何給定時(shí)間激勵(lì)旋轉(zhuǎn)盤13的不同區(qū)域，并且收集從染料發(fā)射的不同波長(zhǎng)的熒光能量。結(jié)果，可以使用光學(xué)模塊16來(lái)詢問(wèn)在樣品22中發(fā)生的多重、平行反應(yīng)。多重反應(yīng)可以例如同時(shí)地在旋轉(zhuǎn)盤13的單個(gè)腔中發(fā)生。每個(gè)光學(xué)模塊16在盤13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)詢問(wèn)樣本22并收集不同波長(zhǎng)的熒光能量。例如，在模塊16中的激勵(lì)源可以被順序地激活足夠的時(shí)期，從而收集對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，光學(xué)模塊16A可以被激活一定時(shí)期，以收集在第一波長(zhǎng)范圍的數(shù)據(jù)，該第一范圍針對(duì)對(duì)應(yīng)于第一反應(yīng)的第一染料而選擇。然后可以失活激勵(lì)源，并且可以激活在模塊16B中的激勵(lì)源，以在第二波長(zhǎng)范圍處詢問(wèn)樣本22，該第二范圍針對(duì)對(duì)應(yīng)于第二反應(yīng)的第二染料而選擇。這個(gè)過(guò)程繼續(xù)直到已經(jīng)捕捉到來(lái)自所有光學(xué)模塊16的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，在光學(xué)模塊16中的每個(gè)激勵(lì)源被激活大約2秒的初始周期以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，接著是詢問(wèn)周期，該詢問(wèn)周期持續(xù)盤13的10-50轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，可以對(duì)激勵(lì)源排序以得到更短(例如1或2毫秒)或更長(zhǎng)的周期。在一些實(shí)施例中，可以同時(shí)地激活多于一個(gè)的光學(xué)模塊，從而在盤13旋轉(zhuǎn)的同時(shí)進(jìn)行對(duì)于樣本22的同時(shí)詢問(wèn)。雖然描述了單個(gè)樣本22，盤13可以包含保持樣本的多個(gè)腔。光學(xué)模塊16可以在不同波長(zhǎng)處詢問(wèn)不同腔的一些或全部。在一個(gè)實(shí)施例中，盤13包括圍繞盤13的圓周間隔開(kāi)的96個(gè)腔。刑用96個(gè)腔和四個(gè)光學(xué)模塊16，裝置10能夠從384個(gè)不同的物質(zhì)獲取數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)模塊16包括激勵(lì)源，該激勵(lì)源是高能發(fā)光二極管(LED)，它們?cè)诙鄠€(gè)波長(zhǎng)中可以購(gòu)買到，并且具有較長(zhǎng)的壽命(例如IOO，OOO小時(shí)或更多)。在另一實(shí)施例中，傳統(tǒng)的鹵素?zé)襞莼蛩y燈泡可以被用作激勵(lì)源。如在圖1中所示，可以將每個(gè)光學(xué)模塊16連接到光纖束14的一個(gè)分支上。光纖束14提供用于從光學(xué)模塊16接收熒光信號(hào)而不喪失靈敏度的柔性機(jī)構(gòu)。通常，光纖束包括并排放置并且在端部處結(jié)合到一起且封裝在柔性保護(hù)套中的多個(gè)光纖?；蛘?，光纖束14可以包括較小數(shù)量的分離的大直徑多模式纖維，這些纖維是玻璃的或者塑料的，并具有共有的端部。例如，對(duì)于四個(gè)光學(xué)模塊的裝置，光纖束16可以包括四個(gè)獨(dú)立的多模式纖維，每個(gè)纖維具有l(wèi)mm的芯直徑。束的公共端部包含結(jié)合到一起的四個(gè)纖維。在該例子中，檢測(cè)器18的孔徑可以是8mm，該孔徑大于足夠用來(lái)連接到四個(gè)纖維的孔徑。在該例子中，光纖束14將光學(xué)模塊16連接到單個(gè)檢測(cè)器18。光纖承載由光學(xué)模塊16收集的熒光并且有效地將捕捉的光傳輸?shù)綑z測(cè)器18。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器18是光電倍增管。在其它實(shí)施例中，檢測(cè)器可包括多個(gè)光電倍增元件，一個(gè)光電倍增元件用于單個(gè)檢測(cè)器中的每個(gè)光纖。在其他實(shí)施例中，可以使用一個(gè)或多個(gè)固態(tài)檢測(cè)器。使用單個(gè)檢測(cè)器18可以是有利的，因?yàn)檫@樣允許使用高度靈敏的并且可能昂貴的檢測(cè)器(例如光電倍增器)，同時(shí)維持最小成本，因?yàn)閮H僅需要單個(gè)檢測(cè)器。在這里對(duì)單個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行討論；然而，可以包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器，用于檢測(cè)更大數(shù)量的染料。例如，可以對(duì)系統(tǒng)添加四個(gè)另外的光學(xué)模塊16和第二檢測(cè)器，從而允許檢測(cè)從一個(gè)盤發(fā)射的八個(gè)不同的波長(zhǎng)。光學(xué)模塊16可以從裝置移除，并且可以容易地與其他光學(xué)模塊進(jìn)行互換，這些其他光學(xué)模塊針對(duì)不同波長(zhǎng)的詢問(wèn)進(jìn)行了優(yōu)化。例如，光學(xué)模塊16可以物理安裝在殼體的位置中。每個(gè)光學(xué)模塊16可以被容易地沿著與光學(xué)模塊的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記(例如引導(dǎo)銷)匹配的引導(dǎo)件(例如凹入槽)插入在殼體的相應(yīng)位置中。每個(gè)光學(xué)模塊包括光學(xué)輸出端口(在圖2中示出)，用于連接到光纖束14的一個(gè)分支。該光學(xué)輸出端口可以具有連接到分支的螺紋連接器的螺紋端?；蛘?，可以使用"快速連接"的形式(例如，具有0形環(huán)和捕捉銷的可滑動(dòng)連接)，該"快速連接"形式允許將纖維束14可滑動(dòng)地嚙合到光學(xué)輸出端口中以及從該光學(xué)輸出端口脫出。此外，每個(gè)光學(xué)模塊16可以具有一個(gè)或多個(gè)電觸頭，用于當(dāng)完全插入時(shí)電連接到控制單元23。用于和旋轉(zhuǎn)盤13—起使用的示例性可移除光學(xué)模塊在2005年7月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)No.11/174,754名為"MULTIPLEXFLUORESCENCEDETECTIONDEVICEHAVINGREMOVABLEOPTICALMODULES"中進(jìn)行了描述。裝置10的模塊式結(jié)構(gòu)允許裝置被容易地適用于在給定分析環(huán)境中的所有熒光染料，該分析環(huán)境例如多重PCR?？梢杂迷谘b置10中的其他化學(xué)處理包括Invader(ThirdWave,Madison,Wisconsin)、轉(zhuǎn)錄介導(dǎo)擴(kuò)增(GenProbe，SanDiego，California)、熒光標(biāo)記酶聯(lián)免疫吸附化驗(yàn)(ELISA)或熒光原位雜交(FISH)。裝置IO的模塊式結(jié)構(gòu)可以提供另外的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)對(duì)用于小特定目的范圍的波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)激勵(lì)源(未示出)和激勵(lì)及檢測(cè)濾光器進(jìn)行選擇，從而選擇性地激勵(lì)和檢測(cè)在多重反應(yīng)中的對(duì)應(yīng)染料，來(lái)優(yōu)化每個(gè)光學(xué)模塊16的靈敏度。為了實(shí)例的目的，裝置IO被示出為4色多重布置，但是或多或少的通道都可以與適當(dāng)?shù)墓饫w束14一起使用。該模塊式設(shè)計(jì)允許用戶通過(guò)簡(jiǎn)單地向基座20添加另外光學(xué)模塊16以及將纖維束14的一個(gè)分支插入到新光學(xué)模塊中，來(lái)容易地現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置10。光學(xué)模塊16可以具有集成電子器件，該集成電子器件識(shí)別光學(xué)模塊，并且將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)下載到裝置IO的內(nèi)部控制光學(xué)模塊或其他內(nèi)部電子器件(例如控制單元23)中。在圖1的例子中，樣本22被容納在盤13的腔內(nèi)，該盤13被安裝在處于控制單元23的控制下的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。槽傳感器觸發(fā)器27提供控制單元23使用的輸出信號(hào)以及數(shù)據(jù)獲取，用于在盤旋轉(zhuǎn)期間將數(shù)據(jù)獲取與腔位置進(jìn)行同步。槽傳感器觸發(fā)器27可以是機(jī)械或光學(xué)傳感器。例如，該傳感器可以是發(fā)送光束到盤13的激光器，并且控制單元23使用傳感器，該傳感器檢測(cè)通過(guò)盤13中的槽的光，以定位在盤上的腔。光學(xué)模塊16可以被物理安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)25上方。結(jié)果，在任何一個(gè)時(shí)間，光學(xué)模塊16與不同的腔交疊。檢測(cè)裝置IO還包括用于調(diào)制盤13上的樣本22的溫度的加熱元件(未示出)。該加熱元件可以包括包含在反射外殼中的鹵素?zé)襞?。反射腔被成形為將?lái)自燈泡的輻射聚焦到盤13的徑向部分(radialsection)中。通常，盤13的加熱區(qū)在盤13旋轉(zhuǎn)時(shí)就像一個(gè)環(huán)。在該實(shí)施例中，反射外殼的形狀可以是允許準(zhǔn)確聚焦的橢圓和球形幾何體的結(jié)合。在其他實(shí)施例中，反射外殼可以具有不同的形狀，或者燈泡可以廣泛地輻射較大的區(qū)域。在其他實(shí)施例中，反射外殼可以被成形為將來(lái)自燈泡的輻射聚焦到盤13的單個(gè)區(qū)域上，例如包含樣本22的單個(gè)處理腔。在一些實(shí)施例中，加熱元件可以加熱空氣并且推動(dòng)在一個(gè)或多個(gè)樣本上方的熱空氣，從而調(diào)節(jié)溫度。另外，可以利用盤直接對(duì)樣本進(jìn)行加熱。在這種情況下，加熱元件可以位于平臺(tái)25中，并且被熱耦合到盤13上。在加熱元件中的電阻可以如控制單元23控制的那樣，加熱盤的選擇區(qū)域。例如，區(qū)域包含一個(gè)或多個(gè)腔，也可以是整個(gè)盤。用于和旋轉(zhuǎn)盤13—起使用的示例性加熱元件在2005年7月5日提交的名為"HEATINGELEMENTFORAROTATINGMULTIPLEXFLUORESCENCEDETECTIONDEVICE"的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)No.11/174,691中進(jìn)行了描述?？蛇x擇地或者另外地，裝置IO還可以包括冷卻元件(未示出)。在裝置10中包括風(fēng)扇以向盤13提供冷空氣也就是室溫空氣。需要進(jìn)行冷卻來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)樣本的溫度并在完成實(shí)驗(yàn)之后對(duì)樣本進(jìn)行存儲(chǔ)。在其他實(shí)施例中，冷卻元件可以包括在平臺(tái)25和盤13之間的熱耦合，并且平臺(tái)25可以在需要時(shí)候降低其溫度。例如，一些生物學(xué)樣本可以在4攝氏度進(jìn)行存儲(chǔ)，以減少酶活性或蛋白質(zhì)變性。檢測(cè)裝置10還能夠控制在處理腔中包含的反應(yīng)物質(zhì)。例如，將一些物質(zhì)加載到處理腔中以生成第一反應(yīng)并且稍后在第一反應(yīng)終結(jié)之后向樣本添加另一物質(zhì)可以是有利的?？梢蕴砑蛹す庖龑?dǎo)閥(laserhomingvalve)系統(tǒng)，以控制將內(nèi)部保持腔與處理腔分開(kāi)的閥，從而在盤13的旋轉(zhuǎn)期間控制物質(zhì)到腔的添加。該激光引導(dǎo)閥系統(tǒng)可以被定位在一個(gè)光學(xué)模塊16中或與光學(xué)模塊分開(kāi)。在盤13下面，直接在激光器下方可以是用于相對(duì)于盤13定位激光器的激光傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，該激光器是具有至少兩個(gè)功率設(shè)置的近紅外(NIR)激光器。在低功率設(shè)置下，激光定位傳感器可以通過(guò)識(shí)別通過(guò)盤13中的槽的NIR光來(lái)指示激光器在腔閥上方的位置處。一旦激光器處于適當(dāng)?shù)奈恢锰帲刂茊卧?3指示激光器輸出高功率能量的短脈沖從而對(duì)閥進(jìn)行加熱并打開(kāi)閥。打開(kāi)的閥然后可以允許內(nèi)部流體樣本從內(nèi)腔向著外處理腔流動(dòng)并實(shí)施第二反應(yīng)。在一些實(shí)施例中，盤13可以包含多個(gè)閥以順序地生成多個(gè)反應(yīng)。當(dāng)使用多個(gè)腔閥時(shí)，還可以使用多于一個(gè)的激光器和激光傳感器的組。用于和旋轉(zhuǎn)盤13—起使用的示例性激光引導(dǎo)閥控制系統(tǒng)在2005年7月5日提交的名為"VALVECONTROLSYSTEMFORAROTATINGMULTIPLEXFLUORESENCEDETECTIONDEVICE"的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)No.11/174,957中進(jìn)行了描述。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)21可以順序地或者并行地為每個(gè)染料從裝置10收集數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)21順序地從光學(xué)模塊16收集數(shù)據(jù)，并且利用從槽傳感器觸發(fā)器27測(cè)量的每個(gè)光學(xué)模塊的觸發(fā)器延遲，來(lái)對(duì)空間交疊進(jìn)行校正。用于裝置10的一個(gè)應(yīng)用是實(shí)時(shí)PCR，但是在這里描述的技術(shù)可以被擴(kuò)展到其他使用在多個(gè)波長(zhǎng)處的熒光檢測(cè)的平臺(tái)。裝置io可以結(jié)合快速熱循環(huán)、使用加熱元件以及離心驅(qū)動(dòng)的微觀流體，用于核酸的分離、擴(kuò)增和檢測(cè)。通過(guò)使用多重?zé)晒鈾z測(cè)，可以并行地檢測(cè)和分析多個(gè)目的物質(zhì)。對(duì)于實(shí)時(shí)的PCR，使用熒光來(lái)測(cè)量在三個(gè)通常技術(shù)的一個(gè)中的擴(kuò)增量。第一種技術(shù)是使用染料例如SybrGreen(MolecularProbes,Eugene,Oregon)，這種染料的熒光在結(jié)合到雙鏈DNA上后得到增加。第二種技術(shù)使用熒光標(biāo)記探針(雜交探針、發(fā)夾探針等)，該熒光標(biāo)記探針的熒光當(dāng)結(jié)合到擴(kuò)增的目的序列后發(fā)生改變。這種技術(shù)類似于使用雙鏈DNA結(jié)合染料，但是更特別，因?yàn)樵撎结槍H僅結(jié)合到目的序列的一定片斷。第三種技術(shù)是使用水解探針(TaqmanTM，AppliedBioSystems,FosterCityCalifornia)，其中聚合酶的核酸外切酶在PCR的延伸階段從探針?lè)至?cleave)淬滅分子，使得其是熒光激活的。在每種方法中，熒光與擴(kuò)增目的濃度是線性成比例的。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)21在PCR反應(yīng)期間測(cè)量來(lái)自檢測(cè)器18的輸出信號(hào)(或可選擇地利用控制單元23來(lái)取樣和通信)，從而接近實(shí)時(shí)地觀察擴(kuò)增。在多重PCR中，利用獨(dú)立地測(cè)量的不同染料來(lái)對(duì)多個(gè)目的進(jìn)行標(biāo)記。大體說(shuō)來(lái)，每個(gè)染料將具有不同的吸收和發(fā)射光譜。為此，光學(xué)模塊16可以具有激勵(lì)源、透鏡和相關(guān)的濾光器，這些激勵(lì)源、透鏡和相關(guān)的濾光器被任意地選擇用于在不同波長(zhǎng)處對(duì)樣本22進(jìn)行詢問(wèn)。適用于結(jié)合本發(fā)明一起使用的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)技術(shù)或材料的一些例子可以在例如共同轉(zhuǎn)讓的名為"ENHANCEDSAMPLEPROCESSINGDEVICESSYSTEMSANDMETHODS"(Bedingham等)的美國(guó)專利No.6,734,401以及名為"SAMPLEPROCESSINGDEVICES"的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.US2002/0064885中進(jìn)行了描述。其他可用的裝置結(jié)構(gòu)可以在例如2000年6月28日提交的名為"THERMALPROCESSINGDEVICESANDMETHODS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.60/214，508、2000年6月28日提交的名為"SAMPLEPROCESSINGDEVICES,SYSTEMSANDMETHODS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.60/214,642、2000年10月2曰提交的名為"SAMPLEPROCESSINGDEVICES,SYSTEMSANDMETHODS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.60/237,072、2001年1月6日提交的名為"SAMPLEPROCESSINGDEVICES,SYSTEMSANDMETHODS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.60/260，063、2001年4月18日提交的名為"ENHANCEDSAMPLEPROCESSINGDEVICES,SYSTEMSANDMETHODS"的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.60/284，637以及名為"SAMPLEPROCESSINGDEVICESANDCARRIERS"的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No.US2002/0048533中找到。其他的潛在裝置結(jié)構(gòu)可以在例如名為"CENTRIFUGALFILLINGOFSAMPLEPROCESSINGDEVICES"(Bedingham等)的美國(guó)專利No.6，627,159中找至lj。圖2是示出示例性光學(xué)模塊16A的示意圖，其對(duì)應(yīng)于圖1的任何光學(xué)模塊16。在這個(gè)例子中，光學(xué)模塊16A包括高功率激勵(lì)源LED30、準(zhǔn)直透鏡32、激勵(lì)濾光器34、二向色濾光器36、聚焦透鏡38、檢測(cè)濾光器40和透鏡42，從而將熒光聚焦到光學(xué)輸出端口19上，該光學(xué)輸出端口19被連接到光纖束14的一個(gè)分支上。接著，來(lái)自LED30的激勵(lì)光被利用準(zhǔn)直透鏡32進(jìn)行校直、利用激勵(lì)濾光器34進(jìn)行濾光、傳輸通過(guò)二向色濾光器36、并且利用聚焦透鏡38被聚焦到樣本22中。由樣本發(fā)射的得到熒光在被聚焦到連接到光學(xué)輸出端口的光纖束14的一個(gè)分支之前被利用相同的聚焦透鏡38進(jìn)行聚光、被二向色濾光器36反射、并且由檢測(cè)濾光器40進(jìn)行濾光。然后，光纖束14將光傳輸?shù)綑z測(cè)器18?；诠鈱W(xué)模塊16A利用的多種染料的特定吸收和發(fā)射譜帶，來(lái)選擇LED30、準(zhǔn)直透鏡32、激勵(lì)濾光器34、二向色濾光器36、聚焦透鏡38、檢測(cè)濾光器40和透鏡42。以這種方式，針對(duì)不同的染料，多個(gè)光學(xué)模塊16可以被配置和加載在裝置10中。表1列出了可以用在針對(duì)多種熒光染料的4通道多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置10中的示例性元件。FAM、HEX、JOE、VIC、TET、ROX是Applera、Norwalk、California的商標(biāo)。Tamra是AnaSpec，SanJose，California的商標(biāo)。TexasRed是MolecularProbe的商標(biāo)。Cy5是Amersham，Buckinghamshire,UnitedKingdom的商標(biāo)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>所述的模塊式多重檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)化對(duì)于廣泛多種染料的檢測(cè)的靈活性?？芍脩艨梢跃哂卸鄠€(gè)不同光學(xué)模塊的集(bank)，該多個(gè)不同的光學(xué)模塊可以按照需要被插入到裝置10中，任何時(shí)間可以使用這些模塊中的N個(gè)，其中，N是裝置支持的通道的最大數(shù)量。因此，裝置10和光學(xué)模塊16可以與任何熒光染料和PCR檢測(cè)方法一起使用?？梢允褂幂^大的光纖束來(lái)支持較大數(shù)量的檢測(cè)通道。此外，多個(gè)光纖束可以與多個(gè)檢測(cè)器一起使用。例如，兩個(gè)4分支光纖束可以與八個(gè)光學(xué)模塊16和兩個(gè)檢測(cè)器18—起使用。圖3是多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置10的功能框圖。具體地，圖3示出了裝置元件之間的電連接以及通過(guò)這些元件的光的大體路徑。在圖3的例子中，裝置10包括至少一個(gè)處理器44或其他控制邏輯、存儲(chǔ)器46、盤電機(jī)48、光源30、激勵(lì)濾光器34、透鏡38、檢測(cè)濾光器40、聚光透鏡42、檢測(cè)器18、槽傳感器觸發(fā)器27、通信接口50、加熱元件54、激光器55和電源52。如圖3所示，透鏡38和聚光透鏡42不需要被電連接到另一元件。此外，光源30、濾光器34和40、透鏡38和聚光透鏡42表示一個(gè)光學(xué)模塊16。雖然沒(méi)有在圖3中示出，如之前所述的，裝置IO可以包含另外的光學(xué)模塊16。在這種情況下，每個(gè)另外的光學(xué)模塊可以包括基本上與圖3所示類似地布置的元件。光沿著圖3中的通過(guò)多個(gè)元件的一定路徑。一旦由光源30發(fā)射了光，該光進(jìn)入激勵(lì)濾光器34并作為分離波長(zhǎng)的光離開(kāi)。該光然后通過(guò)透鏡38，在透鏡38處，光離開(kāi)檢測(cè)裝置IO并激勵(lì)在處理腔(未示出)中的樣本22。樣本22通過(guò)在不同波長(zhǎng)處發(fā)出熒光來(lái)進(jìn)行響應(yīng)，這時(shí)該光進(jìn)入透鏡38并由檢測(cè)濾光器40進(jìn)行濾光。濾光器40去除來(lái)自樣本22的需要熒光之外的波長(zhǎng)的背景光。剩余的光被發(fā)送通過(guò)聚光透鏡42并在由檢測(cè)器18檢測(cè)到之前進(jìn)入光纖束14的分支。檢測(cè)器18接著對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行放大。處理器44、存儲(chǔ)器46和通信接口50可以是控制單元23的一部分。處理器44控制盤電機(jī)48以按照需要旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)盤13，從而收集熒光信息或通過(guò)盤13移動(dòng)流體。處理器44可以使用從槽傳感器觸發(fā)器27接收的盤位置信息，以在旋轉(zhuǎn)期間識(shí)別盤13上的腔的位置，并使得對(duì)于從盤接收的熒光數(shù)據(jù)的獲取同步。處理器44還可以控制在光學(xué)模塊16中的光源30何時(shí)通電和斷電。在一些實(shí)施例中，處理器44控制激勵(lì)濾光器34和檢測(cè)濾光器40。根據(jù)正在輻射的樣本，處理器44可以改變?yōu)V光器，從而允許不同波長(zhǎng)的激勵(lì)光到達(dá)樣本，或者允許不同波長(zhǎng)的熒光到達(dá)聚光透鏡42。在一些實(shí)施例中，可以針對(duì)特定光學(xué)模塊16的光源30對(duì)一個(gè)或兩個(gè)濾光器進(jìn)行優(yōu)化，并且該一個(gè)或兩個(gè)濾光器是不能被處理器44改變的。聚光透鏡42被連接到光纖束14的一個(gè)分支，光纖束14為光提供從聚光透鏡到檢測(cè)器18的光學(xué)路徑。處理器44可以控制檢測(cè)器18的操作。雖然檢測(cè)器18可以一直(constantly)檢測(cè)所有光，但是一些實(shí)施例可以使用其他的獲取模式。處理器44可以確定檢測(cè)器18何時(shí)收集數(shù)據(jù)，并且可以通過(guò)編程來(lái)設(shè)置檢測(cè)器18的其他配置參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器18是光電倍增管，該光電倍增管從由聚光透鏡42提供的光中捕捉熒光。作為響應(yīng)，檢測(cè)器18生成表示接收到的光的輸出信號(hào)(例如模擬輸出信號(hào))。雖然圖3中沒(méi)有示出，檢測(cè)器18可以同時(shí)接收來(lái)自裝置10的其他光學(xué)模塊16的光。在這種情況下，輸出信號(hào)19電氣地表示由檢測(cè)器18從多個(gè)光學(xué)模塊16接收到的光學(xué)輸入的組合。處理器44還可以控制來(lái)自裝置10的數(shù)據(jù)流。可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器46中用于進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)例如來(lái)自檢測(cè)器18的取樣熒光、來(lái)自加熱元件54和相關(guān)傳感器的樣本溫度以及盤旋轉(zhuǎn)信息。處理器44可以包括以下的任何一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其他數(shù)字邏輯電路。此外，處理器44提供用于固件、軟件或它們的組合的操作環(huán)境，這些固件、軟件或它們的組合被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如存儲(chǔ)器46上。存儲(chǔ)器46可以包括用于存儲(chǔ)多種信息的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器。例如，一個(gè)存儲(chǔ)器可以包含特定配置參數(shù)、可執(zhí)行指令，并且一個(gè)存儲(chǔ)器可以包含收集的數(shù)據(jù)。因此，處理器44可以使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器46中的數(shù)據(jù)，用于控制裝置操作和校準(zhǔn)。存儲(chǔ)器46可以包括隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃速存儲(chǔ)器等等中的一個(gè)或多個(gè)。處理器44可以另外地控制加熱元件54?；诖鎯?chǔ)器46中包含的指令，加熱元件54可以根據(jù)期望的加熱曲線被選擇性地驅(qū)動(dòng)，以控制一個(gè)或多個(gè)腔的溫度。通常，加熱元件在盤旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)盤13的徑向部分進(jìn)行加熱。加熱元件54可以包括鹵素?zé)襞?，以及用于將加熱能量聚焦在盤13的特定區(qū)域上的反射器。在其他實(shí)施例中，加熱元件54可以順序地加熱一個(gè)或多個(gè)腔。這個(gè)實(shí)施例要求當(dāng)加熱腔時(shí)盤13是靜止的。在任何實(shí)施例中，加熱元件54能夠按照需要非?？斓么蜷_(kāi)和關(guān)斷。激光器55被用來(lái)控制閥打開(kāi)，該閥打開(kāi)允許讓內(nèi)腔的內(nèi)容流到盤13上的另一腔，例如處理腔。處理器44和支持硬件驅(qū)動(dòng)激光器55來(lái)選擇性地打開(kāi)盤13中包含的特定的閥。處理器44可以與盤13下面的激光傳感器相互作用，用于確定激光器相對(duì)于期望閥的位置。當(dāng)處于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，處理器44輸出信號(hào)來(lái)引導(dǎo)激光器55生成瞄準(zhǔn)閥的能量脈沖。在一些情況下，該脈沖可以持續(xù)大約0.5秒，而其他實(shí)施例可以包括更短或更長(zhǎng)的打開(kāi)時(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)與激光器55的通信利用處理器44來(lái)控制激光能量和脈沖持續(xù)時(shí)間。處理器44使用通信接口50來(lái)與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)21進(jìn)行通信。通信接口50可以包括單個(gè)方法或方法的組合來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。一些方法可以包括用于以較高數(shù)據(jù)傳輸速度進(jìn)行硬件連接的通用串行總線(USB)端口或IEEE1394。在一些實(shí)施例中，可以將存儲(chǔ)裝置直接附著到這些端口的一個(gè)，從而進(jìn)行用于后處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這些數(shù)據(jù)可以由處理器44進(jìn)行預(yù)處理并準(zhǔn)備好用于查看，或者原始數(shù)據(jù)可能需要在分析開(kāi)始之前被完整地處理。還可以通過(guò)射頻(RF)通信或局域網(wǎng)(LAN)連接來(lái)完成與檢測(cè)裝置10的通信。此外，可以通過(guò)直接連接或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)來(lái)獲得連接性，該網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)例如可以是支持有線或無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)集線器或路由器。例如，檢測(cè)裝置IO可以在一定的RF頻率上傳輸數(shù)據(jù)，從而被目的數(shù)據(jù)獲取裝置21接收到。數(shù)據(jù)獲取裝置21可以是通用計(jì)算機(jī)、筆記本式計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算裝置或?qū)Ｓ醚b置。此外，多個(gè)數(shù)據(jù)獲取裝置可以同時(shí)地接收數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，數(shù)據(jù)獲取裝置21可以和檢測(cè)裝置IO—起被包括作為一個(gè)集成檢測(cè)和獲取系統(tǒng)。另外，檢測(cè)裝置IO能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)例如因特網(wǎng)來(lái)從遠(yuǎn)程裝置下載更新的軟件、固件以及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。通信接口50還可以使得處理器44能夠監(jiān)視盤存報(bào)告單的任何故障。如果發(fā)生操作問(wèn)題，處理器44能夠輸出出錯(cuò)信息，從而通過(guò)提供操作數(shù)據(jù)來(lái)協(xié)助用戶進(jìn)行故障排除。例如，處理器44可以提供信息來(lái)幫助用戶診斷故障加熱元件或同步問(wèn)題。電源52向裝置IO的元件傳輸操作功率。電源52可以使用來(lái)自標(biāo)準(zhǔn)115伏特電插座的電力或包括電池或發(fā)電電路來(lái)生成操作功率。在一些實(shí)施例中，可以對(duì)電池進(jìn)行再充電以允許延長(zhǎng)的操作。例如，裝置IO可以是便攜式的以檢測(cè)緊急情況下例如災(zāi)區(qū)中的生物學(xué)樣本。圖4是連接到光纖束的四個(gè)光學(xué)模塊的單個(gè)檢測(cè)器18的功能框圖。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器18是光電倍增管。光纖束14的每個(gè)分支、光纖14、光纖14B、光纖14C和光纖14D被連接到檢測(cè)器18的光學(xué)輸入接口55。以這種方式，由任何光纖14攜載的光被提供到檢測(cè)器18的單個(gè)光學(xué)輸入接口55。在一些實(shí)施例中，光纖束14的每個(gè)分支可以具有不同的直徑、長(zhǎng)度或兩者都不同。例如，光纖14A可能比光導(dǎo)纖維14的其他光纖的直徑更大，從而向檢測(cè)器18傳輸更多的光。光學(xué)輸入接口55提供聚集的光到電子倍增器56。陽(yáng)極58收集電子并生成對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)作為輸出信號(hào)。換句話說(shuō)，如所示，光纖14配合在用于檢測(cè)器18的輸入光學(xué)孔徑中。由此，檢測(cè)器18可以被用來(lái)同時(shí)地檢測(cè)來(lái)自光纖束14的每個(gè)分支的光。光學(xué)輸入接口55向電子倍增器56提供光。對(duì)于光電倍增管來(lái)說(shuō)，來(lái)自光纖的光子首先撞擊發(fā)光陰極，然后該發(fā)光陰極釋放出光電子。光電子然后通過(guò)撞擊一系列倍增器電極進(jìn)行串聯(lián)(cascade)，在與每個(gè)倍增管電極接觸后發(fā)射出更多的光電子。得到的電子組實(shí)際上倍增了由光纖14最初傳輸?shù)男」庑盘?hào)。增加數(shù)量的電子最終由陽(yáng)極58進(jìn)行收集。將來(lái)自陽(yáng)極58的電流作為模擬輸出信號(hào)傳輸?shù)诫娏麟妷悍糯笃?9，該模擬輸出信號(hào)表示來(lái)自由多個(gè)光學(xué)模塊16提供的樣本的光學(xué)熒光信號(hào)?？刂乒鈱W(xué)模塊23包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器60，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器60將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為采樣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，也就是數(shù)字信號(hào)。處理器44接收該數(shù)字信號(hào)并將采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器46中，用于通信到數(shù)據(jù)獲取裝置21，如前所述。在一些實(shí)施例中，A/D轉(zhuǎn)換器60可以被包含在檢測(cè)器18中而不是控制光學(xué)模塊23中。以這種方式，可以使用單個(gè)檢測(cè)器18來(lái)收集來(lái)自光纖束14的所有光并生成表示該所有光的信號(hào)。一旦該信號(hào)由放大器59進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其可以被數(shù)字分離成與由每個(gè)獨(dú)立光學(xué)模塊16收集的光對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)?？梢岳妙l率范圍將整個(gè)(也就是整體)信號(hào)分離為表示每個(gè)熒光的每個(gè)檢測(cè)信號(hào)。這些頻率可以利用由數(shù)據(jù)獲取裝置21應(yīng)用的或者在裝置10中的數(shù)字濾光器進(jìn)行分離。在其他實(shí)施例中，放大的信號(hào)可以使用模擬濾光器利用頻率進(jìn)行分離并發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器60之前的分離通道。每個(gè)通道然后可以被分開(kāi)地?cái)?shù)字化并發(fā)送到數(shù)據(jù)獲取裝置。在任一種情況下，該單個(gè)檢測(cè)器能夠捕捉來(lái)自每個(gè)光學(xué)模塊16的所有熒光信息。數(shù)據(jù)獲取裝置21然后可以實(shí)時(shí)地繪制和分析從盤13的每個(gè)腔獲取的信號(hào)而不需要多個(gè)檢觀!j器。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器18可以不是光電倍增管。通常，檢測(cè)器18可以是任何類型的模擬或數(shù)字檢測(cè)裝置，并且該模擬或數(shù)字檢測(cè)裝置能夠捕捉來(lái)自光學(xué)傳輸機(jī)構(gòu)例如光纖束14的多個(gè)分支的光并且能夠生成該捕捉的光的可傳輸表示。其他實(shí)施例可以包括作為放大光電二極管或光電晶體管的檢測(cè)器。圖5是示出多重?zé)晒鈾z測(cè)裝置10的操作的流程圖。最初，用戶在數(shù)據(jù)獲取裝置21上或經(jīng)由與控制單元23的接口來(lái)指定程序參數(shù)(62)。例如，這些參數(shù)可以包括用于旋轉(zhuǎn)盤13的速度和時(shí)段，限定用于反應(yīng)的溫度曲線以及在盤13上的樣本位置。接著，用戶將盤13加載到檢測(cè)裝置10中(64)。在固定了裝置IO之后，用戶起動(dòng)程序(66)，導(dǎo)致控制單元23來(lái)以指定的速度開(kāi)始旋轉(zhuǎn)盤(68)。在盤開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，可能發(fā)生兩個(gè)并發(fā)流程。首先，檢測(cè)裝置IO開(kāi)始檢測(cè)來(lái)自由一個(gè)或多個(gè)樣本中的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生的激勵(lì)光的熒光(70)。檢測(cè)器18對(duì)來(lái)自每個(gè)樣本的熒光信號(hào)進(jìn)行放大，這些信號(hào)被同步至每個(gè)相應(yīng)樣本以及發(fā)射熒光的時(shí)間(72)。在這個(gè)流程期間，處理器44將捕捉的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器46并且可以實(shí)時(shí)地將這些數(shù)據(jù)通信通信到數(shù)據(jù)獲取裝置10，從而監(jiān)視運(yùn)行的程序和另外處理的程序(73)?；蛘撸幚砥?4可以將數(shù)據(jù)保存在裝置10中直到程序完成。處理器44繼續(xù)檢測(cè)樣本的熒光并保存數(shù)據(jù)直到程序完成(74)。一旦運(yùn)行完成，控制單元23停止盤的旋轉(zhuǎn)(76)。在這個(gè)流程期間，控制單元23監(jiān)視盤溫度(78)并調(diào)節(jié)盤或每個(gè)樣本的溫度來(lái)獲得用于這個(gè)時(shí)間的目的溫度(80)?？刂茊卧?3持續(xù)監(jiān)視并且控制該溫度，直到程序完成(82)。一旦運(yùn)行完成，控制單元23將樣本的溫度保持在目的存儲(chǔ)溫度，通常是4攝氏度(84)。裝置10的操作可以與圖5的例子不同。例如，在程序期間可以調(diào)節(jié)每分鐘的盤轉(zhuǎn)數(shù)，并且可以使用激光器55來(lái)打開(kāi)盤上的腔之間的閥，從而允許多重反應(yīng)。這些步驟可以根據(jù)用戶限定的程序，在操作中以任何順序進(jìn)行。實(shí)例圖6和7示出為了多重PCR而在裝置10中可以使用的通用熒光染料的吸收和發(fā)射光譜。在這些例子中，染料的吸收最大值在480-620irni的范圍內(nèi)變化，并且得到的發(fā)射最大值在520-670nm的范圍內(nèi)變化。在圖6中用于每個(gè)染料的信號(hào)被編號(hào)為FAM88、Sybr90、JOE92、TET94、HEX96、ROX98、TxRed100禾卩Cy5102。在圖7中的信號(hào)是FAM104、Sybr106、TET108、JOE110、HEX112、ROX114、TxRed116和Cy5118。FAM、HEX、JOE、VIC、TET、ROX是Applera、Norwalk、California的商標(biāo)。Tamra是AnaSpec，SanJose，California的商標(biāo)。TexasRed是MolecularProbes的商標(biāo)。Cy5是Amersham,Buckinghamshire，UnitedKingdom白勺商標(biāo)。在一個(gè)例子中，對(duì)96腔盤填充稀釋在標(biāo)準(zhǔn)PCR反應(yīng)緩沖液中的不同濃度的FAM和ROX染料。每個(gè)染料的四個(gè)復(fù)制以從200nMFAM和2000nMROX開(kāi)始的2x稀釋系列進(jìn)行添加。每個(gè)樣本容積為10gL。腔82具有5pL的200nMFAM和的2000nMRox的混合物。裝置10被構(gòu)建為具有用于檢測(cè)染料的兩個(gè)光學(xué)模塊16的兩通道多重PCR檢測(cè)裝置。第一光學(xué)模塊(FAM光學(xué)模塊)包括藍(lán)光LED、475nm激勵(lì)濾光器和520nm檢測(cè)濾光器。第二光學(xué)模塊(ROX光學(xué)模塊)包括綠光LED連同560nm激勵(lì)濾光器和610nm檢測(cè)濾光器。另一種選擇是包括橙色LED和在580mn激勵(lì)濾光器，從而對(duì)ROX檢測(cè)進(jìn)行優(yōu)化。執(zhí)行PCR分析，并且將來(lái)自樣本的熒光信號(hào)多路傳輸?shù)椒植婀饫w束中。該纖維束與單個(gè)檢測(cè)器尤其是光電倍增管(PMT)進(jìn)行接口。利用與在通用計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的VisualBasic數(shù)據(jù)獲取程序接口的國(guó)家儀器數(shù)據(jù)獲取(DAQ)板來(lái)收集數(shù)據(jù)。在盤以1000轉(zhuǎn)/分鐘(額定)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)獲取數(shù)據(jù)。順序地使用FAM光學(xué)模塊和ROX光學(xué)模塊來(lái)詢問(wèn)樣本。每個(gè)掃描由平均50個(gè)旋轉(zhuǎn)組成。來(lái)自兩個(gè)光學(xué)模塊的原始數(shù)據(jù)顯示在圖8A和8B中。在圖8A中的圖是通過(guò)對(duì)FAM光學(xué)模塊中的LED通電而獲得的，而在圖8B中的圖是通過(guò)對(duì)ROX光學(xué)模塊中的LED通電而獲得的。在分析期間，收集的數(shù)據(jù)清楚地示出在任一時(shí)刻，與光學(xué)模塊相關(guān)聯(lián)的時(shí)間偏移物理地定位在不同腔上面。通過(guò)確定在用于特定腔也就是這種情況下的腔82的光學(xué)模塊1和2之間的時(shí)間偏移來(lái)計(jì)算偏移值。換句話說(shuō)，該時(shí)間偏移指示對(duì)于相同的腔的由FAM光學(xué)模塊捕捉的數(shù)據(jù)以及由R0X光學(xué)模塊捕捉的數(shù)據(jù)之間的時(shí)間延遲量。圖9是示出用于每個(gè)腔的偏移減去綜合數(shù)據(jù)的圖。FAM由散列標(biāo)記條(hashmarkedbar)指示，而ROX由打開(kāi)條(openbar)標(biāo)記，并且ROX數(shù)據(jù)被放置在FAM數(shù)據(jù)之上。數(shù)據(jù)示出，在光學(xué)模塊l上沒(méi)有來(lái)自ROX染料的信號(hào)，并且在光學(xué)模塊2上沒(méi)有來(lái)自FAM染料的信號(hào)。在光學(xué)模塊1上具有較高的背景，通過(guò)濾光器的優(yōu)化組來(lái)對(duì)該背景進(jìn)行調(diào)整。對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析從而確定檢測(cè)的限制(LOD)，描述為等于基線噪聲水平的信號(hào)?；€噪聲水平被定義為空腔的十次掃描的平均加上標(biāo)準(zhǔn)差的3倍。通過(guò)繪制的綜合信號(hào)相對(duì)于FAX和ROX的濃度的線性最小二乘法擬合標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定LOD。FAM和ROX光學(xué)模塊的LOD被分別地計(jì)算為l和4nM，如圖10A和10B所示。權(quán)利要求1.一種檢測(cè)裝置，包括電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)盤，該盤具有多個(gè)處理腔，所述每個(gè)處理腔保持相應(yīng)樣本以及多個(gè)熒光染料；多個(gè)光學(xué)模塊，其中，每個(gè)所述光學(xué)模塊包括被選擇用于所述染料的不同一個(gè)的光源以及用來(lái)捕捉從所述盤發(fā)射的熒光的透鏡；檢測(cè)器；以及光纖束，連接到所述多個(gè)光學(xué)模塊，從而將所述熒光從所述多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)剿鰴z測(cè)器。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述每個(gè)光學(xué)模塊進(jìn)一步包括激勵(lì)濾光器和檢測(cè)濾光器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，進(jìn)一步包括槽傳感器觸發(fā)器，所述槽傳感器觸發(fā)器提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)用于將所述盤的旋轉(zhuǎn)與由所述檢測(cè)器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述光纖束包括多個(gè)光纖分支，所述每個(gè)光線分支在所述檢測(cè)器的孔徑處終止。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)器包括光電倍增器、放大光電二極管、雪崩光電二極管或光電晶體管。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述光學(xué)模塊的光源包括發(fā)光二極管或激光二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述裝置包括至少兩個(gè)光學(xué)模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述裝置包括至少四個(gè)光學(xué)模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測(cè)裝置，其中，所述光源被選擇用于使用多個(gè)波長(zhǎng)處的熒光檢測(cè)來(lái)檢測(cè)聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的不同物質(zhì)。10.—種檢測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)獲取裝置；以及連接到所述數(shù)據(jù)獲取裝置的檢測(cè)裝置，其中，所述檢測(cè)裝置包括電機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)具有多個(gè)處理腔的盤，每個(gè)所述處理腔具有發(fā)射不同波長(zhǎng)的熒光的多個(gè)物質(zhì)；多個(gè)光學(xué)模塊，其中，所述每個(gè)光學(xué)模塊被光學(xué)配置為激勵(lì)所述物質(zhì)并捕捉由所述物質(zhì)發(fā)射的不同波長(zhǎng)的熒光；檢測(cè)器；以及光纖束，連接到所述多個(gè)光學(xué)模塊，從而將所述熒光從所述多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)剿鰴z測(cè)器。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)獲取裝置計(jì)算在所述光學(xué)模塊之間的時(shí)間偏移，并且基于所述時(shí)間偏移來(lái)處理來(lái)自所述檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)。12.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)光學(xué)模塊進(jìn)一步包括被選擇用于不同波長(zhǎng)的激勵(lì)濾光器和檢測(cè)濾光器。13.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)裝置進(jìn)一步包括槽傳感器觸發(fā)器，所述槽傳感器觸發(fā)器提供輸出信號(hào)，用于將所述盤的旋轉(zhuǎn)與由所述檢測(cè)器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)光學(xué)模塊可以被物理安裝在所述裝置的各個(gè)位置處，以及其中，每個(gè)光學(xué)模塊可以沿著與所述光學(xué)模塊的--個(gè)或多個(gè)標(biāo)記配合的引導(dǎo)件插入到相應(yīng)位置中。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)光學(xué)模塊包括用于連接到光纖束的分支的光學(xué)輸出端口。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，光學(xué)輸出端口具有螺紋端從而連接到所述分支的螺紋連接器。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)輸出端口具有可滑動(dòng)連接，所述可滑動(dòng)連接允許將所述光纖束與所述光學(xué)輸出端口可滑動(dòng)地嚙合或者可滑動(dòng)地從所述光學(xué)輸出端口脫出。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括偏置部件，所述偏置部件與所述可滑動(dòng)的連接相關(guān)聯(lián)，從而迫使所述光纖束緊靠所述光學(xué)輸出端口。19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)光學(xué)模塊具有一個(gè)或多個(gè)電觸頭，用于當(dāng)所述光學(xué)模塊被完全插入到所述位置中時(shí)電連接控制單元。20.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖束包括多個(gè)光纖分支，所述多個(gè)光纖分支均在所述檢測(cè)器的孔徑處終止。21.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器是光電倍增器、放大光電二極管、雪崩光電二極管或光電晶體管。22.—種方法，包括旋轉(zhuǎn)具有多個(gè)處理腔的盤，所述每個(gè)處理腔具有發(fā)射不同波長(zhǎng)的熒光的多個(gè)物質(zhì)；利用多個(gè)光束來(lái)激勵(lì)所述盤，從而生成多個(gè)發(fā)射的熒光束；利用多個(gè)不同的光學(xué)模塊來(lái)捕捉所述熒光束，其中，所述光學(xué)模塊被光學(xué)配置為用于不同波長(zhǎng)；利用光纖束將所述熒光束從所述多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)絾蝹€(gè)檢測(cè)器；以及從所述檢測(cè)器輸出表示檢測(cè)到的光束的信號(hào)。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中利用所述多個(gè)光束激勵(lì)所述盤可以通過(guò)將所述光束發(fā)送通過(guò)激勵(lì)濾光器而完成，而捕捉所述熒光束可以通過(guò)將所述熒光束發(fā)送通過(guò)檢測(cè)濾光器而完成。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括提供來(lái)自槽傳感器觸發(fā)器的輸出信號(hào)，用于將所述盤的旋轉(zhuǎn)與由所述檢測(cè)器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述單個(gè)檢測(cè)器包括光電倍增器、放大光電二極管或光電晶體管。26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，通過(guò)發(fā)光二極管或激光二極管來(lái)產(chǎn)生所述多個(gè)光束。27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，從至少兩個(gè)光學(xué)模塊產(chǎn)生和捕捉光束。28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，從至少四個(gè)光學(xué)模塊產(chǎn)生和捕捉光束。29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括針對(duì)所述多個(gè)光束的每一個(gè)選擇波長(zhǎng)，用于利用多個(gè)波長(zhǎng)的熒光檢測(cè)來(lái)激勵(lì)聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的不同物質(zhì)。全文摘要描述了用于在實(shí)時(shí)PCR(聚合酶鏈反應(yīng))中檢測(cè)多個(gè)目的物質(zhì)的技術(shù)。例如，描述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)獲取裝置和連接到數(shù)據(jù)獲取裝置的檢測(cè)裝置。檢測(cè)裝置包括具有多個(gè)處理腔的旋轉(zhuǎn)盤，處理腔具有多個(gè)物質(zhì)，物質(zhì)發(fā)射不同波長(zhǎng)的熒光。該裝置進(jìn)一步包括多個(gè)光學(xué)模塊。每個(gè)光學(xué)模塊被光學(xué)配置為激勵(lì)物質(zhì)并捕捉由物質(zhì)發(fā)射的不同波長(zhǎng)的熒光。連接到多個(gè)光學(xué)模塊的纖維束將熒光從多個(gè)光學(xué)模塊傳輸?shù)絾蝹€(gè)檢測(cè)器。文檔編號(hào)G01N21/64GK101156059SQ200680011451公開(kāi)日2008年4月2日申請(qǐng)日期2006年3月24日優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日發(fā)明者威廉姆·拜丁漢姆,巴里·W·羅博萊,彼得·D·陸德外斯申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司