本發(fā)明涉及一種用于測量液體樣品中的熒光的檢測器、包括該檢測器的用于生化分析的裝置、特別是用于進(jìn)行實時pcr分析的裝置。

背景技術(shù)：

在過去幾年中，基于核酸序列的擴(kuò)增的分子診斷測試的傳播，特別是使用專門設(shè)計的熒光標(biāo)記和酶的技術(shù)，已使得核酸序列的快速且定量(或半定量)分析對于多個診斷應(yīng)用——其中幾個旨在識別作為傳染病原由的病原體，甚至在其他領(lǐng)域例如腫瘤學(xué)和藥物基因?qū)W成為可能。

最廣泛傳播的技術(shù)是實時pcr(rtpcr)，然而，基于溫度循環(huán)或等溫反應(yīng)的一系列其他方法也用的很多。

為了優(yōu)化此類分析中的生化部分，已經(jīng)做出了巨大的努力，但是進(jìn)行反應(yīng)以及獲取結(jié)果需要的裝置仍然是限制這些分析傳播的因素。特別地，尺寸、成本、以及使用該類型的儀器所需的技能仍令人望而卻步。

在現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)下，分析系統(tǒng)被描述為使用幾個檢測器，每個檢測器專用于一個具體的檢測波長。然而，這些裝置具有幾個缺點，例如在多傳感器攝像頭市場上缺少可用性，成本、以及生產(chǎn)包括幾個單個檢測器的檢測器的復(fù)雜性。

專利申請wo2012151358描述了一種照明設(shè)備，其包括聯(lián)接到該設(shè)備的機(jī)械臂的光源陣列和透鏡矩陣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

那么，本發(fā)明擺出和解決的技術(shù)問題是提供一種能夠避免以上參照已知技術(shù)提到的缺點的檢測器。

該問題由根據(jù)權(quán)利要求1的檢測器和根據(jù)權(quán)利要求9的裝置解決。

本發(fā)明還提供下面的優(yōu)勢：

-檢測構(gòu)造的大幅簡化、降低的成本、由于在設(shè)計光學(xué)構(gòu)造方面允許將檢測器本身劃分為獨立區(qū)域的更大的自由度而帶來的更佳性能；

-通過同時提高系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)化反應(yīng)性能；

-通過發(fā)展能夠接近沿不同的機(jī)械軸線分開的光學(xué)元件和電子元件的樣品架的設(shè)計，極大地改善了儀器的適用性。

本發(fā)明的優(yōu)選特征是附屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明的其他優(yōu)勢、特征和使用方式將從以下通過實例而非為限制目的示出的一些實施例的詳細(xì)描述中變得明顯。

附圖說明

將參照附圖，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測器的優(yōu)選實施例的爆炸圖；

圖2示出了使用在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例中的樣品保持盒的爆炸圖；

圖3示出了使用在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例中的運動機(jī)械系統(tǒng)在其“打開”構(gòu)造下的立體圖；

圖4示出了和圖3中同樣的運動機(jī)械系統(tǒng)在其“關(guān)閉”構(gòu)造下的立體圖；

圖5示出了使用在圖4和5中的機(jī)械系統(tǒng)中的壓力板組的立體圖。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例的構(gòu)造的縱向截面；

圖7示出了使用在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例中的樣品保持盒的爆炸圖。

具體實施方式

首先參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的、用于測量液體樣品中熒光的檢測器被指定為整體10。

在將被置于檢測器的合適的反應(yīng)區(qū)域、圖中未示出的液體樣品內(nèi)，將發(fā)生感興趣的、會根據(jù)光學(xué)上可檢測的反應(yīng)以定質(zhì)或定量的方式檢測的化學(xué)和生化反應(yīng)。在圖1的實施例中，產(chǎn)生的信號是熒光型的。

在本示例中，檢測器1包括通過合適的機(jī)械手段2，3連接到光學(xué)單元的、特別是cmos或ccd類型的光學(xué)傳感器1。

檢測器的光學(xué)單元除了包括用于照射檢查中的液體樣品的光源之外，還包括多個光學(xué)濾波器6和多個透鏡5，在本示例中，有四個不同的濾波器6和透鏡5，但根據(jù)其他實施例，濾波器6和透鏡5可以是6個，8個，10個，20個等。濾波器可以根據(jù)將要進(jìn)行的分析類型具有不同的波長。根據(jù)一個實施例，一個或多個所述透鏡5可以是非球面透鏡。

檢測器還包括將光學(xué)單元劃分為機(jī)械上分開的不同區(qū)域(本示例中分為4個區(qū)域)的第一元件4，其中每一個區(qū)域容納一個特定的濾波器6和透鏡5，因此穿過樣品的決定區(qū)域的光將由傳感器1的特定分區(qū)檢測。

如圖1所示，光學(xué)單元和傳感器布置成垂直于縱向軸線(a)，對應(yīng)于檢查中的液體樣品的反應(yīng)區(qū)域所位于的平面。

于是，圖1中可見和描述的布置使得對檢查中的樣品的n個反應(yīng)區(qū)域的每一個進(jìn)行m個獨立的測量成為可能(其中m是傳感器被分區(qū)的區(qū)域的數(shù)量)，等于合計n*m個獨立的測定。這樣的結(jié)果還可以通過使用m個獨立的傳感器獲得(每個傳感器具有其專門的光學(xué)組)，但是這樣的構(gòu)造具有明顯的經(jīng)濟(jì)和性能缺點，因為單個傳感區(qū)域優(yōu)選地盡可能近以最大化“視錐”的重疊并進(jìn)而最大化可用的反應(yīng)區(qū)域。

優(yōu)選地，使用的光學(xué)傳感器為cmos類型且能夠制作由一系列構(gòu)成最小傳感單元的“像素”組成的“圖像”，該構(gòu)造的描述結(jié)果為具有m個分開的圖像，每一個圖像相對于傳感器的總的一個(相對于由單元本身分析的像素)具有1/m的分辨率)。在根據(jù)本發(fā)明的檢測器中，優(yōu)選地使用配備有以下分辨率的傳感器：像素1/m仍足以制作反應(yīng)區(qū)域的圖像。

仍參照如1中的實施例，光學(xué)單元包括窗8，窗面向放置檢查中的液體樣品的反應(yīng)區(qū)域，在限定的波長透明。檢測器10還包括用于緊固光學(xué)單元的手段7，特別地，該手段7包括具有用于固定到透明窗8的元件的基部元件7。

包括根據(jù)此處描述的檢測器的用于進(jìn)行生化分析的裝置、特別是用于進(jìn)行實時pcr分析的裝置，也是本發(fā)明的主題。

現(xiàn)在參照圖2，用于根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例中的樣品保持盒被指定為整體11示出。

這樣的樣品保持盒11使得發(fā)生在檢查中的液體樣品中發(fā)生的光學(xué)和電子事件的獨立且同時檢測成為可能，樣品保持盒11包括：

-板12，或根據(jù)其他實施例一組單個的較小的板，優(yōu)選由導(dǎo)熱材料例如鋁制成；

-放置在所述板12的周圍的可選架13、用于在裝填反應(yīng)劑后處理并提供用于密封板的結(jié)構(gòu)；

-用于密封盒的蓋15，由透明材料制成以允許光源通過到達(dá)發(fā)生在樣品中的反應(yīng)；

-可選的電氣接口14，16，用于將盒電連接到存在于用于電測量和/或阻抗的裝置中的元件。裝置中存在的該元件可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于電測量和/或阻抗的手段。

更詳細(xì)地，電氣接口由連接器14和電子板16組成，電子板16具有通過合適的金屬絲組件(例如由平放在電子板16上方或內(nèi)部的cu或其他金屬制成的跡線)連接且終止在連接器14的電極。因此，在和合適的電子板16電接觸時，檢查中的樣品中的反應(yīng)發(fā)生，合適的電子板16在裝置中且通過阻抗，電壓，安培數(shù)測量進(jìn)行期望的測量。

相對于現(xiàn)有技術(shù)中的盒，例如進(jìn)行實時pcr測量的裝置的板提供了進(jìn)行光學(xué)或電子測量的可能性，沒有允許在同一裝置上獨立進(jìn)行兩種類型的分析的盒模塊。此處呈現(xiàn)的使用就盒而言的不同軸線來進(jìn)行不同性質(zhì)的測量或處理(在此處呈現(xiàn)的示例中，根據(jù)一個軸線的光學(xué)測量和根據(jù)垂直于該軸線的另一軸線的電子測量)的可能性可被推廣至包括附加的例如機(jī)械和熱作用，其中從盒中提取同樣的運動和熱量(隨后在具體實施例中描述的壓力板和加熱元件)。

使用電子測量的示例包括固定化到放置在存在于盒中的“小空穴”內(nèi)的電極上的具有抗體的已確定的細(xì)胞(例如，腫瘤細(xì)胞，細(xì)菌)的表面蛋白質(zhì)的雜交事件的電子檢測?？梢员O(jiān)測到由連結(jié)到電極的細(xì)胞團(tuán)給出的電極上的阻抗變化且該阻抗變化指明了想要檢測的細(xì)胞種類在樣品中的呈現(xiàn)。

現(xiàn)在參照圖3和圖4，示出了指定為整體20的運動機(jī)械系統(tǒng)，分別在盒被插入或移除的“打開”構(gòu)造和進(jìn)行分析的“關(guān)閉”構(gòu)造下。

系統(tǒng)20具有基本上相對裝置縱向發(fā)展的布局，因此通過豎直地移動關(guān)閉鎖進(jìn)行打開和關(guān)閉機(jī)構(gòu)。這允許將壓力板27插入機(jī)構(gòu)，在關(guān)閉步驟中，壓力板27施加預(yù)定壓力到盒的上面(例如通過運動機(jī)構(gòu)中彈簧的存在)。

該布置為上鎖可以被提升至打開裝置(即分析儀器)且允許樣品保持架的插入，其中通過降低上部得到裝置的關(guān)閉，且導(dǎo)致壓力板27施加由例如彈簧或其他等同機(jī)構(gòu)預(yù)定的壓力到樣品保持架上。

這區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的實時pcr儀器中使用的金屬面罩，因此那些僅有加熱樣品保持架的上部(在那個例子中，板)的目的以避免冷凝，但沒有施加顯著的壓力，因為他們是被簡單放置的。

該系統(tǒng)特別是該壓力板27的使用，以及所述的豎直分布的幾何形狀的使用，除了該效果(壓力板的溫度也可以通過適當(dāng)?shù)碾娐穪砜刂?以外，具有不同的優(yōu)勢：

-當(dāng)通過和樣品保持架(幾乎所有情形下)的熱傳導(dǎo)發(fā)生熱交換時，改善和盒外殼的熱交換；

-保證例如平放在外殼中的彈簧頂針(pogopin)和樣品保持架的下表面上的隆起接觸之中的優(yōu)化的電接觸；

-當(dāng)反應(yīng)體積關(guān)閉時通過例如承受來自反應(yīng)體積內(nèi)側(cè)的壓力的制止器或其他方法改善機(jī)械密封；

-遮蔽可能到達(dá)傳感器的雜光；

-將動能轉(zhuǎn)移到盒本身，例如在分析反應(yīng)的合適時刻打破填充反應(yīng)劑的囊泡，從盒的一個區(qū)域轉(zhuǎn)移流體到另一個且密封反應(yīng)體積，如果需要甚至通過使用朝向盒本身指向的壓力板的表面上的分級的‘探針’以及將壓力板的全部運動分割為一系列的分開的通道。

根據(jù)圖3和4中示意性呈現(xiàn)的實施例，機(jī)械系統(tǒng)20包括和裝置集成的第一滑動架21。第二移動架22通過滑動機(jī)構(gòu)(具有軌)連接到第一架。

在移動架22上緊固有手段(23a，23b，24)以在“關(guān)閉”構(gòu)造下施加壓力到壓力板上(繼而到盒上)。

根據(jù)圖中呈現(xiàn)的實施例，所述用于施加壓力到壓力板上的手段包括第一元件23a和第二元件23b，第一元件23a和第二元件23b之間通過彈簧間隔開。所述第二元件23接合到屬于壓力板組的螺釘24上。于是螺釘24向下推動框架25且由此將壓力板27推向盒，盒接合在外殼28中。

圖5詳細(xì)地示出了壓力板組。在圖3和4的示例中，壓力板組放置在系統(tǒng)的中心，其具有多個在位置和尺寸上和樣品保持架正下方的反應(yīng)體積相等的孔，安置在其外殼的下部上。壓力板組包括集成到壓力板組的架(框架)25、然后集成到系統(tǒng)上部的壓力板27。機(jī)械地緊固到壓力板27的壓力板的架25傳遞運動和關(guān)閉到壓力板本身的壓力。優(yōu)選地，壓力板組的形狀適于進(jìn)入假如放置在盒上的外殼，其中熱活性部分相對于盒的支撐架形成凹部。

可選地，該系統(tǒng)可以包括例如市場上可用的那些釋放/鉤掛機(jī)構(gòu)，釋放/鉤掛機(jī)構(gòu)一旦關(guān)閉機(jī)構(gòu)，將保持系統(tǒng)在其位置，且在打開步驟中釋放/鉤掛機(jī)構(gòu)可以被激活以釋放機(jī)構(gòu)。圖6詳細(xì)示出了該裝置的另一個實施例的構(gòu)造，主要提供了儀器的一些部分的布置的倒轉(zhuǎn)，特別地：

-樣品照射從底部向上發(fā)生(于是，光學(xué)組位于樣品保持架之下)；

-光學(xué)組的幾何形狀保持不變，所有的元件相對于前述實施例處于相對同樣的位置；

-相反地，加熱元件，以鋁板12為例，在樣品保持架11之上且加熱(和/或冷卻)表面接觸樣品保持架11的上表面。

關(guān)于“豎直”機(jī)械運動，可以提供兩個變型，第一個中，加熱元件相對于結(jié)構(gòu)是“移動”的且推擠樣品保持架，第二個中，置于具有釋放和分級壓力功能的適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)(例如彈簧)上的樣品保持架被從底部向加熱元件推擠。

圖7詳細(xì)描繪了可以用在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的樣品保持架11的實施例。樣品保持架可以整個由同樣材料制成，或可選地，由導(dǎo)熱部分(例如鋁)制成且具有合適的特性(例如，反射性，其自身的熒光性)，繼而被包含到架13中，考慮到樣品保持架的處理和機(jī)械接口連接。樣品保持架可以具有從其一側(cè)穿到另一側(cè)的通孔。

仍參照圖7，該裝置還可以包括放置在樣品保持架(例如通過膠合，粘合或機(jī)械鎖定)的下面的光學(xué)窗口40。光學(xué)窗口40可以通過例如在單個件上成型和架集成。光學(xué)窗口40的主要特征是在感興趣的波長上是透明的。該裝置還可以進(jìn)一步包括用于關(guān)閉樣品保持架的上面的適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)，例如借助粘合劑和導(dǎo)熱膜41。有利地，熱量流過該元件，加熱/冷卻樣品保持架，而非光(而光從底部到達(dá))。

該構(gòu)造具有下面示出的附加優(yōu)勢：

a、一般地，由于粘合性和抵抗具有光透明性的加熱的體積中的壓力的密封之間不完美的折中，當(dāng)反應(yīng)體積的關(guān)閉發(fā)生在光學(xué)讀數(shù)的同一側(cè)上時，這產(chǎn)生關(guān)鍵性。

b、而且，如果液體樣品相對于傳感器在反應(yīng)體積的“底部”，膜或關(guān)閉制止器變成所述體積中最冷的點，其中冷凝以小的滴狀物的形式產(chǎn)生。這樣強(qiáng)制集成附加的加熱機(jī)構(gòu)。

c、通過產(chǎn)生兩個優(yōu)勢：由于從傳感器的角度來看，發(fā)射信號的體積不在小空穴的“底部”，信號強(qiáng)度在一側(cè)增加，帶有光學(xué)窗口的關(guān)閉過程發(fā)生在生產(chǎn)期間且在裝填樣品后不是單個操作員的責(zé)任，所述構(gòu)造中的反應(yīng)體積和光學(xué)窗口直接接觸(重力使得反應(yīng)體積停置在光學(xué)窗口上)。于是，冷凝的形成是不可能的。

至此，通過參照一些優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。這意味著屬于相同發(fā)明核心的其它實施方案可以存在，如下列報導(dǎo)的權(quán)利要求的保護(hù)范圍所限定的。