进行样本的冷光和荧光测量的装置和相关方法_3

文档序号:9553097阅读:来源:国知局
0049]由于来自样本的冷光信号可能是非常低的,可以使用诸如光电倍增管(PMT)的高灵敏度光学检测器。在第一读取位置326或冷光读取位置,PMT紧邻透光顶端208内的样本,并且因此接受从样本发射的冷光光子的相当大一部分。在第三读取位置330或荧光读取位置,PMT紧邻接收纤维束的一端,并且捕获源自其顶端的发射光的大部分。除了荧光和冷光读取位置之外,PMT还可被置于第二读取位置328或光学隔离位置,在该位置,可以获得暗电流和其它电子背景测量值。
[0050]光学传感器316可由快门机构314在读取位置326、328和330中的每一个之间来回转变。快门机构314可联接到步进马达、气动臂或任何其它类似的机构,该机构可允许光学传感器316的移动。快门机构314也可以与快门传感器318连通。快门传感器318可以监测快门机构314的取向并且确认或决定快门机构314的所需移动。快门传感器318可确认光学传感器316与光学对准板320上的多个读取位置326、328和330中的任一个准确地对准。
[0051]为了进一步有利于准确的光学读取,可在快门机构314和光学对准板320之间使用凸轮系统。当光学传感器316从一个读取位置转变到另一个位置时,凸轮系统可允许光学传感器316与位于读取位置326、328和330中的每一个处的可重入密封件分离或联接到可重入密封件。凸轮系统可并入设置在光学对准板320的表面内的U形通道332。U形通道332可遵循沿着光学对准板320的表面的弧线,该弧线与快门步进马达218轴的枢转中心同心。U形通道332还可具有位于第二读取位置328和第三读取位置330的一个或多个定位部334。一个或多个定位部334可在光学对准板320中形成比在U形通道332中略大的凹部。虽然一个实施方案可能仅示出在第二读取位置328和第三读取位置330的一个或多个定位部334,但本领域技术人员可理解第一读取位置326如何也可具有通往其的定位部和U形通道。
[0052]图4以分解图示出了在光学器件箱110被移除的情况下的快门组件314。光学对准板320可以是围绕枢轴销404可枢转的。此外,枢轴销404可以由枢轴销保持板406联接到第五部段310的内部部分。在枢轴销404、枢轴销保持板406和光学对准板320之间的关系可以使得光学对准板320可以围绕枢轴销404的轴线旋转。光学对准板320也可以联接到一个或多个弹簧408。一个或多个弹簧408可具有:第一端部,其在U形通道332的相对侧上的位置处联接到光学对准板320 ;和第二端部,其联接到第五部段310的内部部分。
[0053]U形通道332可以与位于快门机构联接器412上的凸轮销402相互作用,以维持光学对准板320和光学传感器316之间的特定取向。更具体而言,当凸轮销402设置在U形通道332中时,凸轮销402可以在光学对准板320和光学传感器316之间保持轻微的间隙。然而,当凸轮销402进入一个或多个定位部334时,光学对准板320可以围绕枢轴销404的轴线朝光学传感器316旋转。一旦凸轮销402至少部分地位于一个或多个定位部334中,光学对准板320可能变得定向成离光学传感器316足够的距离,以允许光学传感器316围绕第一读取位置326、第二读取位置328和第三读取位置330中的任一个接触光传感器密封件410。当快门机构314重新定位光学传感器316时,凸轮销402可以离开一个或多个定位部334并且将光学对准板320围绕枢轴销404轴线略微旋转远离光学传感器316。凸轮销402离开一个或多个定位部334并进入U形通道332的转变可以略微压缩一个或多个弹簧408并允许光学传感器316不再接触光传感器密封件410。凸轮销402可以接着沿着光学对准板320的U形通道332继续移动,直到它到达紧接的一个或多个定位部334。此夕卜,虽然在快门机构314的实施方案中未不出用于将光学传感器316定向在第一读取位置326的定位部,但光学对准板320可以终止于一位置处,该位置在光学传感器处于第一读取位置326时允许凸轮销402变得离开光学对准板320设置。类似于移入和移出一个或多个定位部334,凸轮销可以从光学对准板320移开或移动至光学对准板以将光学传感器316定向在读取位置326、328和330之间。
[0054]快门机构314可以由轮毂414联接到快门步进马达218。轮毂414可以是基本上圆柱形的,并具有可以略大于步进马达轴416外径的内通孔。轮毂414也可具有用于将轮毂414可压缩地联接到步进马达轴416的装置。此外,轮毂414可具有平行于内通孔的至少一个通孔,其允许轮毂414可移除地联接到快门机构314。当轮毂414可压缩地联接到步进马达轴416并且快门机构314联接到轮毂414的所述至少一个通孔时,快门步进马达218可以基本上控制快门机构314的移动。
[0055]与轮毂414相对的快门机构314的端部可以联接到快门机构联接器412。快门机构联接器412还可以将光学传感器316联接到快门机构314。最后,凸轮销402可以联接到快门机构联接器312以确保在光学对准板320和光学传感器316之间的正确对准。快门机构314可允许光学传感器316测量来自单个样本的冷光信号和荧光信号,同时使来自荧光激发光源的串扰最小化。
[0056]图5示出了处于第一读取位置326的光学传感器316的局部剖视图500,其中光学移液器108的盘形特征212至少部分地联接到光学移液器可重入密封件220。在第一读取位置326,光学传感器316可以设置成紧邻光学移液器108的透光顶端208。光学对准板320也可以容纳光传感器密封件410和在第一读取位置326处的中性密度光学滤波器502。中性密度光学滤波器502可以设置在透光顶端208和光学传感器316之间,在这里,中性密度光学滤波器502可以将光学信号调整到光学传感器316的光学动态范围内。
[0057]光学传感器316紧邻透光顶端208可允许光学传感器316分析位于光学移液器108的透光顶端208内的样本的冷光。在冷光读取期间,至关重要的是背景光的量减少到最小值。背景光可以是可能从外部源进入光学器件箱110的任何不期望的光。通过基本上限制允许进入光学器件箱I1的背景光的量,冷光读取的一致性和准确性大大提高。图5更清楚地示出了当光学移液器108位于光学器件箱110中时盘形特征212、光学移液器可重入密封件220和不透明本体210如何能显著地减少可能进入光学器件箱的背景光的量。
[0058]在第二读取位置328,光学传感器316可以基本上设置在关闭位置,其中,光学对准板320不包含通孔并且因此阻挡光学传感器316的读取端。在第二读取位置328,光学传感器316可以与任何形式的照明基本上隔离。该读取位置可能是有利的,因为它可以允许暗电流和其它电子背景测量被实现并用来有助于所需测量的校准和准确性。
[0059]图6示出了光学传感器316处于第三读取位置330时的透视局部剖视图600。图12进一步示出在第三读取位置330时分叉光纤电缆1202如何可以用来将荧光激发光分配到所需位置1200和从所需位置分配。更具体而言,分叉光纤电缆1202可由多个光纤纤维组成,并可具有发射光纤电缆束1216,其将公共末端1206连接到荧光激发发射端1204。此夕卜,第一传输光纤电缆束1214可将公共末端1206连接到光纤过滤器外壳1212,而第二传输光纤电缆束1215可将光纤过滤器外壳1212连接到传输端1208。公共末端1206可由随机构型的来自荧光激发发射端1204的光纤纤维和来自传输端1208的光纤纤维构成。此外,在一个实施方案中,在传输端1208中可存在比荧光激发发射端1204中略微更多的光纤纤维。图6示出了在第三读取位置330时光学传感器316如何可与分叉光纤电缆1202的传输端1208的末端部分对准。这种对准可以允许光学传感器316准确地读取分叉光纤电缆1202的传输端1208的传输。
[0060]荧光激发发射端1204可至少部分地设置在荧光激发发射源外壳1210内。荧光激发发射源外壳1210可容纳用于将荧光激发光源发射到分叉光纤电缆1202的荧光激发发射端1204上的系统。当荧光被发射到荧光激发发射端1204上时,荧光激发光可以通过分叉光纤电缆1202转移到公共末端1206。在公共末端1206处,荧光激发光可以被投射到位于光学移液器108的透光顶端208内的样本上。
[0061]图7示出了荧光激发光如何进入光学器件箱110。图7示出了其中设有光学移液器108的情况下的光学器件箱110的局部剖视图700。当光学移液器108设置在光学器件箱110内时,透光顶端208可以定位在紧邻分叉光纤电缆1202的公共末端1206的范围内。公共末端1206紧邻光学器件箱110内的透光顶端208可以允许将从公共末端1206发射的荧光激发光投射到位于透光顶端208内的样本上。当荧光激发光被投射到透光顶端208内的样本上时,可以在样本内发生响应反应。例如,透光顶端208中的荧光珠可具有结合到其的荧光标签。标签中的分子可吸收激发光能量,该能量可以提升分子能态。激发态可以自发地去激发以产生光学传感器316检测的荧光。
[0062]当荧光激发光投射到其上时,来自分叉光纤电缆1202的传输端1208的公共末端1206的部分可以捕获透光顶端208内的样本的响应反应。响应反应的视觉方面可以从公共末端1206通过光纤过滤器外壳1212转移到传输端1208之外,在这里,其可由光学传感器316观测。为了确保传输端1208不转移在公共末端1206处的非所需的反射的荧光激发光,可在相对于公共末端1206的透光顶端208之后定位光讲702。
[0063]光阱702可以基本上抑制从公共末端1206投射的任何荧光激发光被反射离开光学器件箱I1的内表面并进入公共末端1206的第一传输光纤束1214。通过允许未被透光顶端208内的样本吸收的任何残余的荧光激发光通过光阱开口 704进入光阱702,光阱702可以防止焚光激发光的反射。在焚光激发光进入光讲开口 704之后,转向器706可以围绕光阱702的内部区域708分散荧光激发光。转向器706和内部区域708可由基本上不反射的表面构成,该表面防止引入光阱702的任何光被反射出光阱702。
[0064]图10和图11示出了荧光激发源。更具体地讲,图10示出了荧光激发组件1000的透视图。荧光激发组件1000安装在与光学器件箱110分离的封罩中。根据本公开的一个方面,光源为高功率LED,其光谱输出将高效地激发样本内的顺磁性颗粒上的荧光标签顺磁;但也可以使用诸如激光器或激光二极管的其它光源。安装到LED电路板的透镜可将光会聚到光纤束的端部上。在进入纤维之前,激发光可穿过窄带通光学滤波器,从而可以大大减少作为背景辐射的潜在来源的带外光。在纤维束中的光纤可具有相对低数值的孔径,以便大幅减少可能入射到样本上并有助于背景的广角激发光的量。激发光源中的硅光电二极管可用来监测LED的光强度。无源散热器可附接到光源以将温度保持在其标称操作范围内。
[0065]在一个实施方案的更多细节中,荧光激发组件1000可包括本体1002、第一覆盖件1004、第二光纤覆盖件1006、第二光纤覆盖件1008、控制板1010和散热器1012。分叉光纤电缆1202的荧光激发发射端1204可以终止于荧光激发组件1000的本体1002内。此外,第一光纤覆盖件1006和第二光纤覆盖件1008可以将分叉光纤电缆1202的荧光激发发射端1204联接到荧光激发组件1000。第一光纤覆盖件1006和第二光纤覆盖件1008可以是基本
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