进行样本的冷光和荧光测量的装置和相关方法
【专利说明】进行样本的冷光和荧光测量的装置和相关方法
[0001]相关专利串请的交叉引用
[0002]本申请涉及美国临时专利申请序列号61/791，295和61/791，879并主张它们的优先权，这两份专利申请均于2013年3月15日提交，并且其完整的和全部的公开内容明确地以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本教导涉及用于进行诊断测定的系统和过程，并且更具体地涉及用于进行针对过敏和自身免疫疾病的诊断测定的自动化免疫分析仪系统和过程。
【背景技术】
[0004]本节的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息，而不应理解为构成现有技术。
[0005]在自动化免疫化学分析过程中，患者的生物样本(例如，血清或血浆)中的被分析物分子附接到顺磁性颗粒。为了移除与也可能存在于样本中的潜在化学源相关联的背景信号，通常在该过程中实施多个洗涤步骤。然而，这些洗涤步骤的结果是对于后续化学过程来说将损失原始颗粒的一部分。
[0006]因此，需要这样的过程:该过程允许量化在洗涤步骤之后剩余的颗粒，以便使来自患者样本的冷光信号标准化。本申请旨在改善并解决本领域的这些已知不足中的一些。
【发明内容】
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种用于光学地测量反应比色杯中的样本的动态化学范围的过程。根据本公开的该方面，该过程包括将光学检测器从不透光的光学器件箱内的冷光读取位置移动到该不透光的光学器件箱内的荧光读取位置。通过将光学检测器移动到荧光读取位置，可以使来自荧光光源的串扰最小化。
[0008]根据本公开的另一个方面，提供了一种用于自动化免疫化学分析仪的光学读取子组件，该子组件包括:光学移液器，其被构造成作为在自动化分析仪上的化学过程的一部分而从比色杯抽吸样本；不透明的光学器件箱，其以不透光的方式与光学移液器、与分叉光纤束的公共端和发射端、与排放管、并且与多引脚电功率/信号连接器配合；荧光激发光源；分叉光纤束，其一个分支连接到光源，其另一个分支通过一系列发射光学滤波器连接到光学器件箱的荧光检测端口，并且其公共端连接到光学器件箱，使得光学器件箱可以高效地照亮并因此激励光学移液器的顶端中的荧光样本并且同时从荧光样本收集发射光的一部分；排放端口，其允许从光学器件箱移除来自移液器顶端的流体的小滴，而不将杂散光引入箱中；光学检测器，其具有足够的动态范围以测量来自样本的荧光和冷光信号两者；以及快门机构，其可在冷光读取位置、荧光读取位置和光学上暗的位置之间移动光学检测器。
[0009]根据本公开的另一个方面，提供了一种用于测量样本的冷光和荧光的设备，该设备包括:不透光的光学器件箱，其能够接纳包含样本的移液器顶端；光学传感器，其位于光学器件箱内并且能够设置在冷光读取位置和荧光读取位置两者；激发光光纤束和样本传输光纤束；激发光组件，其将激发光投射到激发光光纤束的第一末端上；以及串联滤波器，其沿着样本传输光纤束定位；其中，光学传感器在处于冷光读取位置时观测来自样本的冷光读数，然后转移到荧光读取位置以将激发光投射到激发光光纤束的一端内，激发光光纤束被构造成将激发光转移到移液器顶端内的样本上；并且其中，传输光纤束被构造成将观测到的样本的冷光读数通过串联滤波器传输到设置在荧光读取位置的光学传感器。
[0010]根据本公开的又一个方面，提供了一种用于控制自动化荧光和冷光读取装置的自动化方法，该方法包括以下步骤:将光学移液器从中立位置移动至比色杯内的位置；从比色杯抽吸样本；将光学移液器升高到比色杯之外并且通过抽吸一定体积的空气而将样本定位在光学移液器的顶端处；移动光学移液器以将光学移液器的透光顶端定向在光学器件箱的内部区域内；通过电动马达将光学传感器从第二位置旋转至第一位置；测量并记录来自光学传感器的冷光读数；将光学传感器旋转至第三位置；使激发发光二极管能够将激发光投射到激发光纤束的一个末端上；将来自激发光纤束的激发光投射到样本上；将观测到的反应通过传输光纤束传输到从光学传感器横跨设置的传输末端；测量并记录从传输末端投射到光学传感器上的荧光读数；将光学传感器旋转至第二位置；在光学传感器处于第二位置时，测量并记录暗读数；将光学移液器从光学器件箱移动至洗涤站；通过分配一定体积的空气来冲洗来自光学移液器的样本；将系统液体抽吸到光学移液器中并且在洗涤循环中分配系统液体；以及将光学移液器移动至中立位置，以便为下一样本做好准备。
[0011]根据本公开的又一个方面，提供了一种自动化荧光和冷光读取机，该读取机包括:光学移液器，其具有透光顶端、不透明本体和在不透明本体周围的盘形特征；移液器转移臂，其将光学移液器转移到多个位置，所述多个位置包括读取位置、洗涤位置和样本抽吸位置；光学器件箱，当光学移液器处于读取位置时，该光学器件箱可包含不透光的内部环境；联接到光学器件箱的排放端口，该排放端口联接到排放管，该排放管将任何过量的液体转移到内部环境之外；第一光纤过渡部，其联接到光学器件箱，该第一光纤过渡部形成不透光的密封以允许第一光纤束暴露内部环境内的发射末端；第二光纤过渡部，其联接到光学器件箱，该第二光纤过渡部形成不透光的密封以允许公共末端光纤束暴露内部环境内的公共末端；步进马达，其联接到快门机构；光学传感器，其联接到快门机构，快门机构和步进马达控制光学传感器的取向；光学对准板，其包含第一读取位置、第二读取位置和第三读取位置；以及在光学器件箱上的可重入密封件，可重入密封件设计成与光学移液器的不透明本体周围的盘形特征、荧光激发组件部分配合，该荧光激发组件容纳发光二极管，该发光二极管被构造成将荧光信号传输到荧光激发光纤束的末端；其中，当移液器转移臂将光学移液器转移到读取位置时，可重入密封件和盘形特征可以彼此部分地配合，以防止光进入内部环境；并且其中，当移液器处于读取位置时，光学传感器可以在第一读取位置对准，在第一读取位置，透光顶端内的样本的冷光读数可由光学传感器来测量，并且光学传感器在第三读取位置对准，在第三读取位置，穿过第一光纤束的发射末端获得来自透光顶端中的样本的荧光测量值。
【附图说明】
[0012]通过参照结合附图对本发明的实施方案的以下描述，本发明的上述方面及其实现方式将变得更显而易见，并且本发明本身将更好理解，在附图中:
[0013]图1是根据本申请的教导的自动化免疫化学分析仪和试剂系统的俯视示意图；
[0014]图2是图1的自动化免疫化学分析仪和试剂系统的光学子组件的透视图；
[0015]图3是图2的光学子组件的一部分的前侧视图，其中前表面被移除；
[0016]图4是图3的光学子组件的一部分的内部部件中的一些的分解透视图；
[0017]图5是图3的光学子组件的一部分的局部剖视图，其具有处于第一位置的光学传感器和设置在其中的光学移液器；
[0018]图6是图3的光学子组件的一部分的局部剖视图，其中光学传感器处于第三位置；
[0019]图7是图3的光学子组件的一部分的局部剖视图，其中移液器设置在光学子组件内；
[0020]图8是根据本申请的教导的串联光纤滤光器组件的透视图；
[0021]图9是图8的串联光纤滤光器组件的分解透视图；
[0022]图10是根据本申请的教导的荧光激发子组件的透视图；
[0023]图11是图10的荧光激发子组件的剖视图；
[0024]图12是根据本申请的教导的分叉光纤电缆布线系统的俯视侧剖视图；以及
[0025]图13是流程图，示出了图2的光学子组件的系统控制逻辑。
[0026]贯穿各视图，对应的附图标记指示对应的部件。虽然本文提出的范例以多种形式说明本发明的实施方案，但下文公开的实施方案并非意图为穷举性的或被解释为将本发明的范围限制到所公开的精确形式。
【具体实施方式】
[0027]通过参照本申请的实施方案的以下描述，本申请的上述方面及其实现方式将变得更显而易见，并且本申请本身的教导将更好理解。此外，虽然本文提出的范例以多种形式示出了本申请的实施方案，但下文公开的实施方案并非意图为穷举性的或被解释为将本申请的范围限制到所公开的精确形式。相反，实施方案被选择和描述为使得本领域的其他技术人员可以了解和理解本申请的原理和实践。
[0028]除非另行定义，本文使用的所有技术术语和科学术语都具有本申请所属领域内的普通技术人员所通常理解的同样的含义。虽然在本申请的实践或测试中可以使用类似或等同于本文所述那些的任何方法和材料，但现在描述具体的方法和材料。
[0029]图1示出了根据本公开的教导的自动化诊断免疫化学分析仪100的各种部件。自动化免疫化学分析仪100可获取被分析物样本，创建允许样本结合到顺磁性颗粒的环境，进行多个洗涤步骤，然后量化并标准化被分析物样本的冷光信号。这可以通过自动化过程来实现，该过程使用旋涡器102、R1移液器104、反应转子106、光学移液器108、光学器件箱110、多次漂洗移液器112、试剂转子114、单次漂洗移液器116、样本转子118、样本移液器120、R2移液器122和混合基质容器124。
[0030]为了更好理解本公开的机械方面，将概述一种取样过程，该过程解释了所述设备可用来量化和标准化被分析物样本的冷光信号的一种可能的方法。具体而言，自动化免疫化学分析仪100开始首先将带荧光标记的顺磁性颗粒或荧光珠(fluo-bead)分配到位于反应转子106内的比色杯中。荧光珠可以开始位于旋涡器102中并且由Rl移液器104转移到反应转子106。Rl移液器104可抽吸所需量的荧光珠混合物并将抽吸的量转移到反应转子106，在反应转子中，抽吸的混合物被注入反应转子106的比色杯中。在注入比色杯之后，光学移液器108可以从反应转子106的比色杯抽吸测试样本并将测试样本转移到光学器件箱110。一旦样本被设置在光学器件箱110内，就可以记录焚光和冷光测量值。焚光和冷光信号的初始记录可用作荧光信号的基线测量值，该测量值可对应于样本中的荧光珠的初始浓度。在记录测量值之后，多次漂洗移液器112可使用洗涤缓冲液来漂洗比色杯。
[0031]接着，可将荧光珠通过Rl移液器104从旋涡器102转移到反应转子106中的比色杯。然后，Rl移液器104可以从试剂转子114抽吸捕获剂并将捕获剂注入位于反应转子106中的比色杯内。在培养期之后，单次漂洗移液器116可以注入漂洗缓冲液以使荧光珠再悬浮。然后，在一段时间内，可以由反应转子106内的磁体局部化大量的悬浮焚光珠。在磁体将荧光珠在比色杯内基本上局部化之后，多次漂洗移液器112可以抽吸并丢弃一部分漂洗缓冲液，将一部分局部化的荧光珠留在比色杯中。多次漂洗移液器112可以继续将洗涤缓冲液注入反应转子106的比色杯中，使荧光珠再悬浮。荧光珠可以再次被反应转子106内的磁体局部化，以便由多次漂洗移液器112接着从反应转子106中的比色杯抽吸并丢弃未被局部化的一部分样本。
[0032]患者样本可被包含在样本转子118中的样本管内。患者样本可以进一步用样本稀释剂部分稀释。此时，样本移液器120可以抽吸一部分患者样本并将该患者样本注入反应转子106的比色杯中以使荧光珠再悬浮。反应转子106内包含患者样本的比色杯可以接着培养患者样本。在一个实施方案中，培养温度可以为约37°C +/_约0.2°C，而培养时间可以为约37.75分钟+/-约2分钟。在培养之后，单次漂洗移液器116可以注入漂洗缓冲液以使荧光珠再悬浮。另一个局部化过程由反应转子106通过允许将荧光珠基本上收集在反