用于读取微阵列的设备的制作方法

专利名称：：用于读取微阵列的设备的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及用于检查生物材料的系统和方法。具体地说，本实用新型涉及通过暴露包括探针特征的生物探针阵列给激发光和检测来自与杂交一个或多个探针特征的探针的靶分子相关联的荧光标签的响应发射光获取图像。例如，系统包括使用显微镜透镜以收集从靶发射的光线的基于CCD的光学架构，并采用高功率LED作为光源。在本实用新型的实例中，使用在荧光标签的激发之外的波长，采用第一LED用于自动聚焦功能，且采用第二LED用于提供激发范围之内的激发光。
背景技术：
：合成的核酸探针阵列，例如Affymetrix0^6<:1^@探针阵歹1」，和点样的阵列，已经被用于产生空前大量的生物系统信息。例如，可以从Affymetrix,Inc.ofSantaClara,California购买的用于表达应用的GeneChipHumanGenomeU133Plus2.0阵列，包括一个含1,300,000个寡核苷酸特征的微阵列，其覆盖了包含38,500个特征明确的人基因的超过47,000转录子和变体。类似地，可以从Affymetrix,Inc.ofSantaClara,California购买的用于基因型应用的GeneChipMapping500K探针组由两个阵列组成，每个阵列能够表示平均250，000SNP的基因型。对来自例如微阵列的表达或基因型数据的分析可以使得开发新药物和新诊断仪器。
实用新型内容满足这些和其他的需要的系统、方法和产品利用示例性的、非限制的实施在此进行描述。各种替换、修改和等效物是可能的。例如，此处使用示例性的实施描述分析来自生物材料的阵列的数据的特定系统、方法和计算机软件产品。其他示例性的实施涉及来自AffymetrixGeneChip探针阵列的数据。然而，这些系统、方法和产品可以应用于很多其他类型的探针阵列和，更通常的，用于根据其他现有技术和/或将来可能开发的技术生产的许多平行生物分析。例如此处描述的该系统，方法和产品可以用于核酸，从cDNA克隆产生的PCR产物，蛋白，抗体或许多其他生物材料的平行分析。这些材料可以分布在载玻片(通常用于点样阵列)上，用于GeneChip阵列的基片上，或珠子上，光纤上，或其他基片或介质上，其可以包括载玻片或其他基片顶部上的聚合物涂覆或其他层。此外，探针不需要固定在基片之内或其上，如果固定，无需设置在规则图样或阵列中。出于便利，术语"探针阵列"将在下文中通常广泛用于表示所有这些类型的阵列和平行生物分析。用于获取探针阵列的图像的系统的实施例被描述为包括第一发光二极管，其提供在激发光谱之外的光；第二发光二极管，其提供在激发光谱之内的光；和检测器，其检测在第一波长范围中的光，其中该第一波长范围包括(a)响应于来自第二发光二极管的光，从与设置在探针阵列上的一个或多个探针相关联的荧光分子发射的光；和(b)响应于来自第一发光二极管的光，从设置在探针阵列上的一个或多个反射元件反射的光。而且，用于获取探针阵列的图像的系统的实现被描述为包括计算机，其包括具有在其上存储用于执行的仪器控制应用的系统存储器；扫描器，其执行来自仪器控制应用的指令，其包括(a)第一发光二极管，其提供在激发光谱之外的光，(b)第二发光二极管，其提供在激发光谱之内的光，和(C)检测器，其检测在第一波长范围中的光，其中该第一波长范围包括(1)响应于来自第二发光二极管的光，从与设置在探针阵列上的一个或多个探针相关联的荧光分子发射的光；和(2)响应于来自第一发光二极管的光，从设置在探针阵列上的一个或多个反射元件反射的光。上述实施例和实现不必须是彼此包含或排斥的，并可以以任何不冲突的和其他可能的方式组合，不管它们是否呈现得与相同的或不同的实施例或实现相关。对一个实施例或实现的描述对于其他的实施例和/或实现不是限制性的。此外，任何一种或多种本说明书其他地方描述的功能、步骤、操作或技术可以在替换性的实现中与摘要中描述的一种或多种功能、步骤、操作或技术组合。因此，上述实施例是示例性的而不是限制性的。当结合附图时，以下详述的说明书中的上述特征和进一步的特征将更加清楚。在附图中，相同的附图标记表示相似的结构或方法步骤，附图标记最左边的数字表示参考的部分首次出现的图的号码(例如，元件100首次出现在图1中)。在功能框图中，矩形通常表示功能部分而平行四边形通常表示数据。在方法流程图中，矩形通常表示方法步骤，菱形通常表示决定部分。然而所有这些规定都是代表性的或示例性的，而不是限制性的。图1是能够扫描探针阵列的扫描器和用于图像获取和分析的计算机系统的一个实施例的功能框图2是图1的扫描器-计算机系统的一个实施例的功能框图，其包括扫描器光学件和检测器；图3A是子阵列的荧光图像；图3B是示出铬特征和荧光特征之间的空间关系的子阵列的图像；且图4是图2的适合用于提供激发光和检测发射信号的扫描器光学件和检测器的简化图示。具体实施方式a)总述本实用新型有许多优选实施例并依赖于许多专利、专利申请和其他的参考文献以获得本领域人员公知的细节。因此，当专利、专利申请和其他的参考文献在下文被引用或重复时，应当理解其以全文引为多功能参考以及用于所引述的主题。如在本申请中应用的，单数形式"一""一种"和"该"包括复数形式，除非上下文明确指明相反的意思。例如，术语"一种试剂"包括多个试剂，包括其混合物。个体不限于人，而是还包括其他生物体，包括但不限于哺乳动物，植物，细菌，或来自上述任何生物的细胞。整个实用新型公开中，本实用新型的不同方面可以表示为范围的形式。应当理解以范围形式的描述只是为了方便和简洁，不应当认为是对实用新型范围的僵化的限制。因此，范围的说明应当认为明确公开所有可能的子范围以及该范围内单独的数值。例如，对从1到6的范围的描述应当考虑为明确公开子范围例如1到3，l到4，l到5，2到4，2到6，3到6等，以及该范围内单独的数值，例如1,2,3,4，5，和6。无论范围有多宽，这同样适用。本实用新型的实践可以采用，除非有另外的说明，有机化学、聚合物技术、分子生物学(包括重组技术)、细胞生物学、生物化学和免疫学的现有的技术和说明，这些是本领域的公知技术。这样的现有技术包括聚合物阵列合成、杂交、连接和使用标记物检测杂交。合适的技术的具体的示例可以参考下文的示例。然而，其他等效的现有方法当然也可以使用。这样的现有技术和描述可以在标准实验室手册，例如GenomeAnalysis:ALaboratoryManualSeries(基因组分析实验室手册系歹ll)(Vols.I-IV)，UsingAntibodies:ALaboratoryMa皿al(使用抗体实验室手册)，Cells:ALaboratoryManual(细胞实验室手册)，PCRPrimer:ALaboratoryManual(PCR引物实验室手册)，和MolecularCloning:ALaboratoryManual(分子克隆实验室手册)(全部来自ColdSpringHarborLaboratoryPress),Stryer，L.(1995)Biochemistry(4thEd.)Freeman,NewYork,Gait,"OligonucleotideSynthesis:APracticalApproach(寡核苷酸合成实用方法)"1984，IRLPress,London,NelsonandCox(2000)，Lehninger,PrinciplesofBiochemistry(生物化学原理)3rdEd.，W.H.FreemanPub.，NewYork,NYandBerg等(2002)Biochemistry,5thEd.，W.H.FreemanPub.，NewYork,NY,中找到，所有这些在此以其全文引为多用途的参考。本实用新型可以采用固体基片，包括一些优选的实施例中的阵列。适用于聚合物(包括蛋白质)阵列合成的方法和技术已经描述于美国专利序列号09/536,841;WO00/58516;U.S.专利号5,143,854;5,242,9745,252,7435,482,8675，593，8395,837,8325,981,1856,136,269;，324,633;，491,074;,599,695;,856,101;，981,956;5,384,2615,405,7835,424,1865,451,683;;5,527,6815,550,2155,571,6395,578,832;;5,624,7115,631，7345,795,7165,831,070;;5，858，6595,936,3245,968,7405，974，164;;6,025,6016,033,8606,040,1936,090,555;6,269,846;and6,428,752;PCT申请号PCT/US99/00730(国际公布号WO99/36760);和PCT/US01/04285(国际公布号WO01/58593);其在此以其全文引作多用途的参考。以具体的实施例描述合成技术的专利包括U.S.专利5，412，087;6,147,205;6,262,216;6,310,189;5,889,165;和5,959,098。核酸阵列描述于许多上述专利，但相同的技术也适用于多肽阵列。本实用新型有用的核酸阵列包括那些从Affymetrix(SantaClara,CA)以商标名GeneChip⑧.购得的阵列。阵列的例子显示于网站affymetrix.com。本实用新型还构思连接到固体基片的聚合物的许多应用。这些应用包括基因表达监测，图谱，文库筛选，基因分型和诊断。基因表达监测和制作图谱方法示于美国专利5,800,992;6,013,449;6,020,135;6,033,860;6,040,138;6,177,248;和6，309，822。基因分型及其应用示于美国序列号10/442,021;10/013,598(U.S.专利申请公开号20030036069);和U.S.专利5,856,092;6,300,063;5，858，659;6,284,460;6，361，947;6,368,799;和6，333，179。其他的应用在美国专利5,871,928;5,902,723;6,045,996;5,541，061;和6，197，506中有具体表现。本实用新型在某些优选实施例中还构思样品制备。在基因分型之前或同时，基因组样品可以通过多种机制扩增，其中一些采用PCR。参见例如PCRTechnology:PrinciplesandApplicationsforDNAAmplification(PCR技术DNA扩增原理和应用)(Ed.H.A.Erlich，FreemanPress,NY,NY,1992);PCRProtocols:AGuidetoMethodsandApplications(PCR操作方法和应用指南)(Eds.Innis,等，AcademicPress,SanDiego,CA，1990);Mattila等，NucleicAcidsRes.19，4967(1991);Eckert等，PCRMethodsandApplications(PCR方法和应用)l,17(1991);PCR(Eds.McPherson等，IRLPress,Oxford);和U.S.专禾U4,683,202;4，683，195;4,800,159;4,965,188;和5,333,675，以其全文引作多用途参考。这些样品可以在阵列上扩增。参见，例如，U.S.专利6,300,070和U.S.序列号09/513,300，其在此引为参考。其他合适的扩增方法包括连接酶链式反应(LCR)(例如，Wu和Wallace,Genomics4,560(1989),Landegren等，Science241,1077(1988)和Barringer等Gene89:117(1990))，转录扩增(Kwoh等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA86，1173(1989)和WO88/10315),自主序列复制(Guatelli等，Proc.Nat.Acad.Sci.USA,87,1874(1990)和WO卯/06995)，靶多核苷酸序列的选择性扩增(U.S.专利6,410,276)，共有序列引发的聚合酶链式反应(CP-PCR)(U.S.专利4,437,975),任意最初的聚合酶链式反应(AP-PCR)(U.S.专利5,413,909;5，861,245)和基于核酸的序列扩增(NABSA)。(参见U.S.专利5,409,818;5,554,517;和6,063,603，在此各自引为参考)。其他可用的扩增方法描述于U.S.专利5,242,794;5,494,810;4,988,617;禾QU.S.序列号09/854,317，在此各自引为参考。在Dong等，GenomeResearch11，1418(2001)，在U.S.专利6,361,947，6,391,592禾卩U.S.序列号09/916,135;09/920,491(U.S.专禾廿申请公开20030096235);09/910,292(U.S.专利申请公开20030082543);和10/013,598中描述另外的样品制备的方法和降低核酸样品复杂性的技术。进行多核苷酸杂交分析的方法是本领域发展完善的技术。杂交分析方法和条件根据应用的情况而不同，并根据通常的结合方法包括那些参考如下的方法选择Maniatis等MolecularCloning:ALaboratoryManual(分子克隆实验室手册)(2ndEd.ColdSpringHarbor,N.Y，1989);BergerandKimmelMethodsinEnzymology(酶学方法)，Vol.152,GuidetoMolecularCloningTechniques(分子克隆技术指南)(AcademicPress,Inc.,SanDiego，CA,1987);YoungandDavism,P.N.A.S，80:1194(1983)。进行重复的和可控制的杂交反应的方法和设备描述于U.S.专利5,871,928;5，874，219;6，045，996;6,386,749;禾P6,391,623，在此各自引为参考。本实用新型的某些优选实施例中还构思配体之间杂交信号的检测。例如，用于信号检测及处理强度信号的方法和设备描述于U.S.专利5,143,854;5,547,839;5,578,832;5,631,734;5，腸，992;5,834,758;5，856，092;5,902,723;5,936,324;5,981,956;6，025，601;6,090,555;6，141，096;6,171,793;6,185,030;6,201,639;6,207,960;6,218,803;6,225,625;6,252,236;6,335,824;6,403,320;6,407,858;6,472,671;6,490,533;6,650,411;和6,643,015，U.S.专利申请序列号10/389,194;60/493,495;和PCT申请PCT/US99/06097(公开为W099/47964)，各自在此以其全文引为多功能参考。本实用新型的实践还采用现有生物学方法、软件和系统。本实用新型的计算机软件产品一般包括计算机可读介质，其具有计算机可执行的指令以执行本实用新型方法的逻辑步骤。合适的计算机可读介质包括软盘，CD-ROM/DVD/DVD-ROM,硬盘驱动器，闪存，ROM/RAM,磁带等。计算机可执行指令可以用合适的计算机语言或数种语言的组合来写成。基本的计算机生物学方法描述于，例如Setubal和Meidanis等，IntroductiontoComputationalBiologyMethods(计算生物学方法介绍)(PWSPublishingCompany,Boston,1997);Salzberg，Searles,Kasif,(Ed.)，ComputationalMethodsinMolecularBiology(分子生物学i十算丰几方法)，(Elsevier,Amsterdam,1998);Rashidi禾口Buehler,BioinformaticsBasics:ApplicationinBiologicalScienceandMedicine(生物信息学基础在生物科学和医学中的应用)(CRCPress,London,2000)和Ouelette禾口BzevanisBioinformatics:APracticalGuideforAnalysisofGeneandProteins(生物信息学基因和蛋白质分析实用指南)(Wiley&Sons,Inc.,2nded.，2001)。参见U.S.专利6,420,108。本实用新型还利用不同计算机程序产品和软件用于多种目的，例如，探针设计、数据管理、分析和设备操作。参见U.S.专利5,733,729;5,593,839;5,795,716;5，733，729;5,974,164;6,066,454;6，090，555;6,185,561;6,188,783;6,223,127;6，228，593;6,229,911;6,242,180;6,308,170;6，361，937;6,420,108;6，484，183;6,505,125;6,510,391;6,532,462;6，546，340;和6,687,692。另外，本实用新型具有优选实施例，其包括在网络例如因特网上提供基因信息的方法，如U.S.序列号10/197,621;10/063,559(美国公开号20020183936);10/065,856;10/065,868;10/328,818;10/328,872;10/423,403;和60/482,389所示。b)定义术语"混合"指由于迁徙导致的种群之间的基因流现象。混合可以产生连锁不平衡(LD)。这里使用的术语"等位基因"是在染色体上给定的位点(位置)的若干可替换形式中任何一个。等位基因可以表示多态性的一个形式，例如双等位基因的SNP可以具有可能的等位基因A和B。等位基因还可以用于表示在给定的基因和或染色体片段上的两个或多个SNP的等位基因的组合。等位基因在种群中的频率是该特定的等位基因出现的次数除以该位点等位基因的总数量。此处使用的术语"阵列"指有意产生的分子的集合，其可以通过合成或生物合成而制备。阵列中的分子可以是一样的或彼此不同的。阵列可以具有不同的形式，例如，可溶性分子的库；树脂珠结合的化合物的库；二氧化硅芯片，或其他固体支持物。此处使用的术语"生物单体"指生物聚合物的单个单元，其可以与相同的或其他的生物单体链接以形成生物聚合物(例如，带有两个连接基团的单个氨基酸或核苷酸，该基团的一个或两个可以具有可除去的保护基团)或链接不是生物聚合物的一部分的单个单元。因此，例如，核苷酸是寡核苷酸生物聚合物的生物单体，氨基酸是蛋白或多肽生物聚合物的生物单体；例如亲和素，生物素，抗体片段等也是生物单体。此处使用的术语"生物聚合物"或"生物的聚合物"用来表示生物的或化学的基团的重复单元。代表性的生物聚合物包括，但不限于，核酸，寡核苷酸，氨基酸，蛋白质，肽，激素，寡糖，脂，糖脂，脂多糖，磷脂，上述物质的合成类似物，包括但不限于反向的核苷酸，肽核酸，Meta-DNA，和上述的组合。此处使用的术语"生物聚合物合成"用以包括无机和有机的生物聚合物的合成生产。与生物聚合物相关的是"生物单体"。此处使用的术语"组合合成策略"是通过顺序添加试剂而平行合成差异的聚合物序列的有序的策略，其可以通过反应物矩阵和转换矩阵来显示，其产品是产物矩阵。反应物矩阵是l列m行的待添加的构建模块的矩阵。开关矩阵是二元数字的全体或子集，优选有序的，在l和m之间以列形式排列。"二元策略"是其中至少两个相邻的步骤说明基片上所需区域的一部分，通常是一半的策略。在二元合成策略中，形成所有可以从有序的反应物的组形成的可能的化合物。在最优选的实施例中，二元合成指还影响在先的添加步骤的合成策略。例如其中用于掩模策略的开关矩阵将以前照射过的区域分成两半，照射大约一半以前照射的区域并保护剩余的一半(同时也保护大约一半以前保护的区域和照射大约一半以前保护的区域)。应该认识到二元循环可以被非二元循环间隔开，以及只有一部分基片接受二元方案。组合的"掩模"策略是使用光或其他空间选择性去保护或激活因子除去材料的保护基团以添加其他物质如核苷或氨基酸等。此处使用的术语"互补"指核苷酸或核酸之间的杂交或碱基配对，例如在双链DNA分子的两条链或在寡核苷酸引物和待测序或扩增的单链核酸的引物结合位置之间。互补的核苷酸通常是A和T(或A和U)，或C和G。当一条链的核苷酸，以合适的核苷酸插入或缺失且以最优化排列并比较，与另一条链至少约80%核苷酸配对，通常至少约90%一95%配对，且更优选至少约98到100%配对时，两个单链RNA或DNA分子称为是互补的。或者，当RNA或DNA链在选择性杂交条件下与其互补物杂交时，被称为存在互补性。通常选择性杂交发生在至少14到25个核苷酸的范围内至少约65%互补性，优选至少约75%，更优选至少约90%互补性。参见M.KanehisaNucleicAcidsRes.12:203(1984)，此处引为参考。此处使用的术语"有效量"指足够引起想要的结果的量。此处使用的术语"基因组"是有机体染色体中的全部遗传物质。来源于具体的有机体染色体的遗传物质的DNA是基因组DNA。基因组库是克隆的集合，这些克隆以一组随机产生的代表有机体总体基因组的重叠的DNA片段制成。此处使用的术语"基因型"指个体在基因组一个或多个位置携带的遗传信息。基因型可以指出单一多态性的信息，例如单一SNP。例如，如果SNP是双等位基因的并且可能或者是A或C，则如果个体是对于A纯合的，在SNP的基因型的那个位置是纯合的A或AA。基因型还可以指出现在许多多态性位置的信息。此处使用的术语"Hardy-Weinberg均衡"(HWE)指导致使个体不能复制的病症的纯合的等位基因不从种群消失而是以不可检测的杂合状态方式以恒定的等位基因频率留存在种群中的原理。此处使用的术语"杂交"指其中两个单链的多核苷酸非共价地结合形成稳定的双链多核苷酸的过程；三链杂交理论上也是可能的。得到的(通常)双链多核苷酸是"杂交物"。形成稳定的杂交物的多核苷酸群体的比例此处称为"杂交程度"。杂交通常在严紧条件下完成，例如，盐浓度仅仅大约1M并且温度至少25。C。例如，5XSSPE(750mMNaCl，50mM磷酸钠，5mMEDTA,pH7.4)和温度25-30°C的条件，或100mMMES，1M[Na+]，20mMEDTA,0.01%Tween-20和温度30-50°C，优选地约45-5(TC是适合等位基因特异性探针杂交的优选条件。杂交可以在因子例如在大约0.1mg/ml鲱鱼精子DNA，大约0.5mg/ml乙酰化BSA存在的情况下完成。其他的因素可以影响杂交的严紧性，包括互补链的碱基组成和长度，存在有机溶剂和碱基错配程度，参数的组合比任何一个的单独绝对度量更重要。适合于微阵列的杂交条件描述于GeneExpressionTechnicalManual,2004禾口GeneChipMappingAssayManual,2004。此处使用的术语"杂交探针"是能够以碱基特异性方式结合核酸互补链的寡核苷酸。这样的探针包括肽核酸，如Nielsen等，Science254，1497-1500(1991)的描述，LNAs,如Koshkin等Tetrahedron54:3607-3630,1998，和US专利6,268,490的描述，适配子，和其他核酸类似物和核酸模拟物。此处使用的术语"特异性杂交到"指分子只在严格的条件下当那个序列存在于复杂混合物(例如总体细胞的)DNA或RNA中时，结合，双链化或杂交到特定的核苷酸序列或序列。此处使用的术语"起始生物单体"或"起始物生物单体"表示通过电抗性的亲核试剂共价地附着到聚合物表面的第一个生物单体，或与附着到聚合物的接头或间隔臂附着的第一个生物单体，该接头或间隔臂通过反应性的亲核试剂附着到聚合物。此处使用的术语"分离的核酸"指是优势类的目标类发明(S卩，在摩尔基础上，它在组合物中是比任何其他的个体类型更大量的)。优选，分离的核酸包括在所有出现的大分子种类中的至少大约50，80或90%(以摩尔计)。最优选的，该目标种类被纯化到基本均一(污染物不能通过现有的检测方法在组合物中检测到)。此处使用的术语"配体"指被特定的受体识别的分子。被受体结合或与受体反应的因子被称作"配体"，该术语定义只针对其相应的受体才有意义。该术语"配体"不暗示任何特定的分子大小或其他的结构或组成的特性，只表示该物质能够结合受体或与受体相互作用。同时，配体可以或者作为受体结合的天然的配体，或作为可以作为激动剂或者拮抗剂的功能类似物。本实用新型可以研究的配体的例子包括而不局限于，细胞膜受体激动剂和拮抗剂，毒素和毒液，病毒表位，激素(例如阿片剂，类固醇等)，激素受体，肽，酶，酶底物，底物类似物，过渡状态类似物，辅助因子，药物，蛋白，和抗体。此处使用的术语"连锁分析"指一种基因分析的方法，其中数据从受侵害的家族收集，许多独立的家族或延伸家系许多世代后与疾病共同隔离的基因组的区域被识别。因为位于家系全部受影响的成员共有的基因组的区域，从而可以识别疾病位点。此处使用的术语"连锁不平衡"，有时被称作"等位基因相关"指特定的等位基因或遗传标志与在附近的染色体的位置具体的等位基因，或遗传标比群体中任何特定的等位基因预期偶然的频率更经常地优先相关。例如，如果位点X具有等位基因A和B，其以相同频率出现，且连锁的位点Y具有等位基因C和D，其以相同频率出现，人们预期AC组合发生的频率为0.25。如果AC更经常地发生，则等位基因A和C处于连锁不平衡。连锁不平衡可以由某些等位基因组合的自然选择引起，或因为等位基因已经被引入到群体中时间太短还没有与连锁等位基因达到平衡。通过检测附近的标记和疾病位点之间的不平衡，疾病位点周围的遗传间隔可能是狭窄的。连锁不平衡的另外信息参见Ardlie等，Nat.Rev.Gen.3:299-309，2002。术语"LOD值"或"LOD"是在相对于零假设的具体的假设发生的数据的概率优势率的对数。LOD-log[假定连锁的概率/假定不连锁的概率]。此处使用的术语"混合类群"或"复杂类群"指任何包含所需的和非所需的核酸的样品。作为非限制性的例子，核酸的复杂群体可以是总基因组DNA，总基因组RNA或其组合。此外，核酸的复杂群体可以富集给定的群体但包括不合需要的群体。例如，核酸的复杂的群体可以是已经富集所需的信息RNA(mRNA)序列但还包括一些非所需的核糖体RNA序列(rRNA)的样品。此处使用的术语"单体"指可以连接到一起形成寡聚物或聚合物的一组分子的任何成员。对于(多)肽合成的例子来说对本实用新型有用的该类单体包括，而不局限于L-氨基酸，D-氨基酸，或合成的氨基酸。此处使用的"单体"指合成寡聚物的基本组的任何成员。例如，L-氨基酸的二聚物形成合成多肽的400个"单体"的基本组。不同的基本组的单体可以在合成聚合物的随后步骤中使用。术语"单体"也指能够结合不同的化学亚单位形成比单独的任何亚单位更大的化合物的化学的亚单位。此处使用的术语"mRNA"或"mRNA转录本"，指的是，包括，但是不限于一个或多个前mRNA转录本，转录过程中间体，准备翻译的成熟的mRNA和基因的转录本或基因，或来源于一个或多个mRNA转录本的核酸。转录过程可以包括剪接、编辑和降解。此处使用的来源于mRNA转录本的核酸指mRNA转录本或其子序列最终作为模板用以合成的核酸。因此，从mRNA反向转录的cDNA，从cDNA转录的RNA，从cDNA扩增的DNA，从扩增的DNA转录的RNA等等，全部来源于mRNA转录，检测这样的衍生的产品表现出样品中原始的转录本存在和/或在样品中的丰度。因此，mRNA衍生的样品包括，但不局限于一个或多个基因的mRNA转录本，从mRNA反向转录的cDNA，从cDNA转录的cRNA，从基因扩增的DNA，从扩增的DNA转录的RNA等等。此处使用的术语"核酸库"或"阵列"指有意产生的核酸集合，其能够或者合成或生物合成制备并以各种不同的形式筛选生物活性(例如，能溶解的分子的库；和连接到树脂珠的寡聚物的库，硅片，或者其他的固体支持物)。另外，术语"阵列"包括能够通过将基本上任何长度的核酸(例如，从i到大约iooo核苷酸单体长度)点样在基片上的那些核酸库。此处使用的术语"核酸"指任何长度的核苷酸，或者核糖核苷酸，脱氧核糖核苷酸或肽核酸(PNA)的多聚体形式，其包含嘌呤和嘧啶碱基，或其他的天然的，化学或生物化学修饰的，非天然的或衍生的核苷酸碱基。多核苷酸的骨架能够包含糖和磷酸基，通常可以发现在RNA或DNA中，或修改的或取代的糖或磷酸基。多核苷酸可以包含修改的核苷酸，例如甲基化核苷酸和核苷酸类似物。核苷酸的序列可以被非核苷酸成分中断。因此该术语核苷，核苷酸、脱氧核苷和脱氧核苷酸通常包括例如这些此处描述的类似物。这些类似物是具有一些和天然存在的核苷或核苷酸一样的结构特点的分子，使得当掺入到核酸或寡核苷酸内后，它们允许与溶液中天然存在的核酸序列杂交。一般这些类似物通过替换和/或修改碱基，核糖或磷酸二酯部分而从天然存在的核苷和核苷酸衍生得到。变化可以定做以使杂交物形成稳定或不稳定或增强与所需的互补的核酸序列杂交的特异性。此处使用的术语"核酸"可分别地包括任何嘧啶和嘌呤碱基，优选胞嘧啶，胸腺嘧啶，和尿嘧啶，和腺嘌呤和鸟嘌呤的聚合物或寡聚物。参见AlbertL.Lehninger，PrinciplesofBiochemistry,793-800页(WorthPub.1982)。实际上，本实用新型构思任何脱氧核糖核苷酸，核糖核苷酸或肽核酸组分，和其任何化学的变体，例如这些碱基甲基化的，羟甲基化的或糖基化的形式等。组合物中的聚合物或寡聚物可以是异质的或同质，并且可以分离自天然存在的来源或可以人工或合成生产。另外，核酸可以是DNA或RNA，或其混合物，并可以以单链的或双链的形式方式永久地或暂时存在，包括同源双链体，异源双链体，和杂交物状态。此处使用的术语"寡核苷酸"或"多核苷酸"指从至少2，优选至少8，更优选至少20核苷酸长度的核酸或特异性杂交到多核苷酸的化合物。本实用新型的多核苷酸包括脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)序列，其可以从天然源，重组生产或人工合成的来源和其模拟物分离到。本实用新型的多核苷酸的另一个例子可以是肽核酸(PNA)。本实用新型还包括其中具有非传统的碱基配对，例如Hoogsteen碱基配对的情况，其己经在tRNA分子中鉴定到并假定存在于三链螺旋中。本申请中"多核苷酸"和"寡核苷酸"是可互换地使用的。此处使用的术语"多态性"指在群体内发生两个或更多生殖决定的选择性的序列或等位基因。多态性标记或位点是发生差异的位点。优选的标记具有至少两个等位基因，选择的群体中每个的发生频率大于1%，更优选大于10%或20%。多态性可以包含一个或多个碱基变化，插入，重复，或删除。多态性位点可以小至一个碱基对。多态性标记包括限制片段长度多态性，可变数量串联重复(VNTR's)，高变区，微卫星，二核苷酸重复，三核苷酸重复，四核苷酸重复，单一顺序重复，和插入元件比如Alu。第一个鉴定的等位基因形式被任意指定作为参考形式而其他等位的形式是指定为备择的或变体等位基因。选定的群体中最经常发生的等位基因形式有时被认为是野生型。对等位基因形式而言，二倍体生物可以是纯合的或杂合的。双等位基因多态性具有两个形式。三等位基因的多态性具有三个形式。单发性核苷酸多态性(SNP)被包含在多态性中。此处使用的术语"引物"指在适当的情况下能够作为模板指导的DNA合成起始点的单链寡核苷酸，所述情况例如缓冲液和温度，存在四种不同的核苷三磷酸和聚合因子，例如DNA或RNA聚合酶或反转录酶。引物的长度，在任何给定的例子中，取决于例如引物打算的用途，并且范围通常从15到30核苷酸。短的引物分子通常要求冷的温度以与模板形成充分稳定的杂交复合物。引物不必反映模板的确切序列但必须充分地互补以与这样的模板杂交。引物位点是引物杂交到模板上的区域。引物对是一组引物，其包括与待扩增的序列5'末端杂交的5'上游引物和与待扩增的序列3'端的互补物杂交的3'下游引物。此处使用的术语"探针"指被特定的靶子识别的表面固定的分子。参见U.S.专利号6,582,908作为与具有全部可能的10个，12个和更多碱基的探针组合的例子。本实用新型可以研究的探针的例子包括而不局限于，细胞膜受体激动剂和拮抗剂，毒素和毒液，病毒表位，激素(例如阿片剂，类固醇等)，激素受体，肽，酶，酶底物，底物类似物，外源凝集素，糖，寡核苷酸，核酸，低聚糖，蛋白，和单克隆抗体。此处使用的术语"受体"指与给定的配体有亲合力的分子。受体可以是天然存在的或人造的分子。此外，它们可以未改变的状态或作为与其他的种类聚集体而使用。受体可以共价地或非共价地附着到，结合成分，或者直接地或通过特异性的结合物质。可以用于本实用新型的受体的例子包括，但不局限于，抗体，细胞膜受体，单克隆抗体和与具体的抗原决定簇反应的抗血清(比如在病毒，细胞或其他的上)，药物，多核苷酸，核酸，肽，辅助因子，外源凝集素，糖，多糖，细胞，细胞膜，和细胞器。本领域内受体有时指抗配体。作为此处使用的术语受体，意思没有差别。当两个大分子通过分子的识别形成复合物时形成"配体受体对"。本实用新型可以研究的受体的其他的例子包括但不局限于U.S.专利号5,143,854显示的那些分子，其在此以全文引为参考。此处使用的术语"固相支持物"，"支持物"，和"基片"是可互换使用的，指具有刚性或半刚性的表面的材料或一组材料。在许多实施例中，该固相支持体的至少一个表面将是基本上平坦的，尽管在一些实施例中可物理分离不同的化合物的合成区域是合乎需要的，例如，孔，突起的区域，插脚，蚀刻沟等等。根据其他的实施例，该一个或多个固相支持体将采取珠，树脂，凝胶剂，微球体，或其他几何构型的形式。参见美国专利号5,744,305作为示例性的基片。此处使用的术语"靶"指与给定的探针有亲合力的分子。靶可以是天然存在的或人工的分子。此外，它们可以未改变的状态或作为与其他的种类聚集体而使用。靶可以共价地或非共价地附着到结合成分，或者直接地或通过特异性的结合物质。可以用于本实用新型的靶的例子包括，但不局限于，抗体，细胞膜靶子，单克隆抗体和与具体的抗原决定簇反应的抗血清(比如在病毒，细胞或其他的材料上)，药物，寡核苷酸物，核酸，肽，辅助因子，外源凝集素，糖，多糖，细胞，细胞膜，和细胞器。本领域内靶有时指抗-探针。作为此处使用的术语靶，意思没有差别。当两个大分子通过分子的识别形成复合物时形成"探针耙配对"。C)本实用新型的实施例在这里描述图像系统和检测方法的实施例，其使得能够通过扫描包括探针特征的探针阵列获取数据。具体地说，描述实施例包括使用LED光源组合的基于CCD的光学架构以执行自动聚焦的功能和荧光分子的激发。探针阵列140:在图1、2和3中提供探针阵列140的说明性实例。上面关于"核酸探针分析"及其他有关公开提供探针阵列的描述。在各种实现中，探针阵列140可以配置在盒或壳体内，例如可以从Affymetrix,IncofSantaClaraCalifornia获得的GeneChip探针阵列。探针阵列的例子和相关的盒或壳体可以在美国专利序列号5,945,334，6,287,850，6,399,365，6,551,817中找到，各自在此以全文引作多用途参考。此外探针阵列140的一些实施例可以与以下文献中的栓或柱有关，其中，例如，探针阵列140可以经粘贴、焊接或其它现有技术中己知的方式附着到可以可操作地耦接到盘、带或其它类型的类似基片的栓或柱。与栓或柱相关联的探针阵列140的实施例的实例可以在U.S.专利序列号10/826,577中找到，其被命名为"ImmersionArrayPlatesforInterchangeableMicrotiterWellPlates(用于可互换的微量多孔板的浸没阵列板)"，在2004年4月16日提交，其在此以其全文引为多用途参考。服务器120:图1示出了经网络连接工作站计算机的服务器计算机的典型配置。在一些实现中，可以由一个或多个其它计算机执行服务器120的任意功能，和/或可以通过一组计算机并行执行这些功能。典型地，服务器120是设计用于经网络服务多个工作站或其它计算机平台的网络服务器类的计算机。但是，服务器120可以是任意的多种类型的通用目的计算机，比如个人计算机、工作站、主框架计算机、或现在或将来开发的其它计算机平台。服务器120典型地包括比如处理器、操作系统、系统存储器、存储器存储装置和输入-输出控制器的已知组件。本领域普通技术人员应该理解存在服务器120的组件的很多可能的配置，其典型地包括高速缓存存储器，数据备份单元和很多其它装置。类似地，可以在网络服务器中实现很多硬件和相关软件或固件组件。例如，组件可包括一个或多个防火墙以保护数据和应用、不间断的电源，LAN开关，网络服务器路由软件和很多其它组件。本领域普通技术人员容易认可怎样实现这些和其它现有组件。服务器120可以采用一个或多个处理元件，例如，其包括多个处理器；例如，多个IntelXeonTM3.2GHz处理器。作为另外的实例，处理元件可以包括多种其它可购买获得的处理器中的一个或多个，比如来自Intel的Itanium264比特处理器或Pentium处理器，来自SunMicrosystems的SPARC⑧处理器，来自AdvancedMicroDevices的OpteronTM处理器，或其它现在或将来可用的处理器。处理元件的一些实施例可以包括被称为多核芯处理器和/或使得能够在单一或多核芯配置中采用并行处理技术。另外，本领域普通技术人员将理解，可以在通常被称为32或64位的架构中配置处理元件，或其它现在已知或将来开发出的其它架构配置中。处理元件执行操作系统，其可以是，例如，来自MicrosoftCorporation的Windows类型的操作系统(比如WindowsXPProfessional(其可以包括因特网信息服务器(IIS)的版本))；来自AppleComputerCorp.的MacOSX服务器操作系统；来自SunMicrosystems的Solaris操作系统，来自Compaq的Tru64Unix,可从很多供应方或开放源获得的其它Unix⑧或Linux类型的操作系统；另一或将来的操作系统；或其一些组合。操作系统以己知方式与固件和硬件接口连接，且促进处理器协同和执行可以以多种编程语言写成的多种计算机程序的功能。操作系统典型地和处理器协同工作，协调和执行服务器120的其它组件的功能。操作系统还提供调度安排，输入-输出控制、文件和数据管理，存储器管理和通信控制和相关服务，这些都根据已知技术。系统存储器可以是任意的各种已知或将来存储器存储装置。其实例包括任意通常可获得的随机存取存储器(RAM)、比如常驻硬盘或带的磁介质，比如读和写光盘的光介质，或其它存储器存储装置。存储器存储装置可以是任意的各种已知或将来的装置，包括光盘驱动器、磁带驱动器、可拆卸硬盘驱动器、USB或闪存驱动器、或磁碟驱动器。这种类型的存储器存储装置典型地从程序存储介质(没有示出)读取，和/或写到程序存储介质，比如，光盘、磁带、可拆卸硬盘、USB或闪存驱动，或软盘。这些或其它现有或将来开发的程序存储介质中的任意都可认为计算机程序产品。如认可的，这些程序存储介质典型地存储计算机软件程序和/或数据。计算机软件程序也称为计算机控制逻辑，典型地被存储在与存储器存储装置结合使用的系统存储器和/或程序存储装置中。在一些实施例中，计算机程序产品被描述为包括具有在其中存储的控制逻辑(计算机软件程序，包括程序代码)的计算机可用介质。当由处理器执行时，控制逻辑使得处理器执行这里所述的功能。在其它实施例中，一些功能主要在使用例如硬件状态机的硬件中实现。硬件状态机实现从而执行这里所述的功能是本领域普通技术人员熟知的。输入-输出控制器可以包括多种已知装置中的任意，其用于接收和处理来自用户的信息，不管是人或机器，不管是本地或远程的。这种装置包括，例如，调制解调器卡、网络接口卡、声卡或其它类型的用于任意的多种己知输入或输出装置的控制器。在所示的实施例中，服务器120的功能部分经系统总线彼此通信。这些通信中的一些在其它替换实施例中被使用网络或其它类型的远程通信实现。如本领域普通技术人员所显而易见的，如果以软件实现，可以通过输入装置之一将服务器应用载入系统存储器和/或存储器存储器件。这些载入的要件的全部或部分也可以位于只读存储器或类似存储器存储装置中，这些装置不需要首先通过输入装置载入所述要件。本领域普通技术人员可理解任意载入的要件或其部分可以由处理器以已知方式载入系统存储器、或高速缓存存储器(没有示出)、或两者，以利执行。扫描器100:杂交到探针阵列的标记的靶，可以使用不同的装置检测，有时称为扫描器，如上面关于信号检测的方法和仪器所述的。示例性的装置在图1显示为扫描器100，其可以合并有多种光学元件，比如图4所示的包括与扫描器光学件和检测器200相关联的多个光学元件的实例。例如，扫描器通过检测来自与靶分子相关的标记物发射的荧光或其他的发射，或通过检测透射的、反射的或散射的辐射而成像。一般的方案使用光学的和其他元件来提供激发光和有选择地收集发射。例如，扫描器100提供信号，其代表检测的发射强度(和可能其他的特征，例如可能与检测的波长有关的颜色)或光的反射波长，以及基片上检测到发射或反射波长的位置。一般地，信号包括对应于扫描的基片上基本的子区域的强度信息。在这里术语"基本的"表示由此区域的发射或反射波长的强度和/或其他的特征各自通过单个值来代表。当作为图像显示用于察看或操作时，基本的图像元素，或像素，经常代表这些信息。因此，在目前例子中，像素可以具有代表扫描了发射或反射波长的基片的基本子区域的强度的单一值。像素还可能具有代表另一个特征，比如颜色，正或负像，或其他的图像表示类型的另一个值。像素的大小可以在不同的实施例中不同，并且可以包括2.5nm、1.5um、l.O!itn，或亚微米像素大小。信号可以合并到数据中的两个例子是分别由Affymetrix微阵列套件(描述于U.S.专利申请10/219,882，其在此以全文引作多用途参考)或AffymetrixGeneChip操作软件(描述于U.S.专利申请序列号10/764,663，其在此以全文引作多用途参考)或Affymetrix⑧命令控制软件(描述于U.S.专利申请序列号11/279,068，其在此以全文引作多用途参考)基于从GeneChip阵列扫描的图像所产生的，以及由AffymetrixJaguar软件(描述于U.S.专利申请序列号09/682,071，其在此以全文引作多用途参考)基于从点样阵列扫描所产生的，以*.dat或"if形式的数据文件。可以用本实用新型实施例实现的扫描系统的例子包括U.S.专利申请序列号10/389,194;和10/913,102，两者引作参考；禾nU.S.专利申请序列号10/846,261，名称为"System,Method,andProductforProvidingAWavelength-TunableExcitationBeam(提供波长可调的激发光束的系统，方法和产品)"，于2004年5月13日提交；和U.S.专利申请序列号No.11/260,617，名称为"System,MethodandProductforMultipleWavelengthDetectionUsingSingleSourceExcitaion(利用单光源激发的多波长检测的系统、方法和产品)"，于2005年10月27日提交，将其每一个在此以全文引作多用途参考。扫描器100的实施例采用CCD类型(称为电荷耦合器件)架构，其使用CCD或冷却CCD照相机()作为具有广视场的检测元件。例如，在下面关于扫描器光学件和检测器200详细描述用于从探针阵列140获取图像的基于CCD的光学架构。计算机150:计算机150的示例性的例子提供于图1，以及更详细地在图2中。计算机150可以是任何类型的计算机平台例如工作站，个人电脑，服务器，或任何其他现在或将来的计算机。计算机150—般包括己知部件，比如处理器255，操作系统260，系统存储器270，存储器存储装置281，和输入输出控制器275，输入装置240，和显示/输出装置245。显示/输出装置245可以包括提供视觉信息的显示设备，这些信息一般地可以是逻辑上和/或物理上组织成像素的阵列。还可以包含图形用户界面(GUI)控制器，其可以包括任何不同的已知或将来的软件程序用于提供图形输入输出界面，比如GUI246。例如GUI246可以向用户，例如用户101提供一个或多个图示，并还能够通过GUI246使用本领域技术人员公知的选择或输入方法处理用户输入。那些本领域技术人员将理解计算机150有许多可能的组件结构而且一些一般地可以归入计算机150的组件未显示，例如高速缓冲存储器，数据备份单元，和许多其他的装置。处理器255可以是能购得的IntelCorporation生产的Itanium⑧或Pentium⑧处理器，SunMicrosystems生产的SPARC处理器，AMDcorporation生产的Athalon或OptemnTM处理器，或可以是变得可以获得或将来可以获得的其他的处理器中的一种。处理器255的一些实施例还可以包括被称为多核芯处理器的，和/或能够在单一或多核芯配置中采用并行处理技术。例如，多核芯架构典型地包括两个或多个处理器"执行核芯"。在本实例中，每个执行核芯可以作为独立处理器执行，使得能够进行多线程的并行执行。另外，本领域普通技术人员将理解，处理器255可以被配置在通常称为32或64位架构中，或现有已知或将来开发的其它架构配置中。处理器255执行操作系统260,其可以是，例如来自MicrosoftCorporation的Windows⑧型操作系统(比如WindowsXP);从AppleComputerCorp.获得的MacOSX操作系统(比如7.5MacOSXvl0.4"Tiger"或7.6MacOSXv10.5"Leopard"操作系统)；从许多供应商处获得的Unix⑧或Linux型操作系统或被认为是开放源代码的操作系统；另外的或将来的操作系统；或其一些组合。操作系统260与固件和硬件以众所周知的方式界面连接，并促进处理器255的协调和执行用不同编程语言写出的各种计算机程序的功能。操作系统260，一般地和处理器255合作，协调并执行计算机150.另外的组件的功能。操作系统260还提供时序调度，输入输出管理，文件和数据管理，存储器管理，和通信控制以及有关的服务，所有的都是根据已知的方法。系统存储器270可以是任何的各种已知或将来的存储器存储装置。其例子包括任何通常可利用的随机存取存储器(RAM)，磁介质比如常驻硬盘或磁带，光学介质比如读和写光盘，或其他的存储器存储装置。存储器存储装置281可以是任何的各种已知的或将来的装置，包括光盘驱动器，磁带驱动器，可拆卸硬盘驱动器，USB或闪存驱动器，或软盘驱动器。这种类型的存储器存储设备281—般地从程序存储介质(未显示)读和/或写，分别地例如光盘，磁带，可拆卸硬盘，USB或闪存驱动器，或软盘。任何程序存储介质，或其它现在使用中或可以以后开发的介质，可以被认为是计算机程序产品。应当理解，这些程序存储介质一般存储计算机软件程序和/或数据。计算机软件程序，也叫做计算机控制逻辑，一般地保存在结合存储器存储装置281使用的系统存储器270和/或程序存储装置中。在一些实施例中，计算机程序产品被描述为包括具有存储在其中的控制逻辑(计算机软件程序，包括程序代码)的计算机可用的介质。该控制逻辑，当被处理器255执行时，使处理器255执行此处描述的功能。在其他的实施例中，一些功能主要在使用例如硬件状态机的硬件内实现。实现硬件状态机从而执行此处描述的功能对于本领域技术人员来说将是显而易见的。输入输出控制器275可以包括任何的各种能接受以及处理来自用户的信息的装置，无论用户是人或机器，无论本地的或远程的。这样的装置包括，例如，调制解调器卡，无线卡，网络接口卡，声卡，或其他类型用于任何各种已知的输入装置的控制器。输入输出控制器275的输出控制器可以包括能向用户显示信息的任何的各种已知显示设备的控制器，无论用户是人或机器，无论本地的或远程的。在举例说明的实施例中，计算机150的功能元件通过系统总线290彼此通信。在另外的替换实施例中，一些这样的通信可以使用网络或其他类型的远程通信而完成。对于本领域技术人员明显的是，仪器控制以及图像处理应用272，如果以软件实现，可以载入系统存储器270和/或存储器存储装置281中并从其执行。应用272的全部或部分还可以驻留在只读存储器或类似存储器存储装置281的装置中，这样的装置不要求应用272首先通过输入输出控制器275载入。本领域技术人员能认识到，应用272，或其部分，可以通过处理器255以已知的方式载入系统存储器270或高速缓冲存储器(未显示)，或上述两者，以利于执行。在图2还图解保存在系统存储器270的库文件274，校准数据276和实验资料277，以及因特网客户端279。例如，实验数据277可以包括与一个或多个实验或分析相关的数据，例如激发波长范围，发射波长范围，消光系数和/或相关的激发功率电平值，或其他的与一个或多个荧光的标记物有关的值。另外，因特网客户端279可以包括使得能够使用网络访问在另一计算机上的远程服务的应用，例如，其可以包括通常被称为"网络浏览器"的应用。在本实用新型的实例中，一些通常采用的网络浏览器包括可从NetscapeCommunicationsCorp.获得的Netscape8.0;可从MicrosoftCorporation获得的具有SP1的MicrosoftInternetExplorer6，可从MozillaCorporation获得的MozillaFirefox1.5;可从AppleComputerCorp.获得的Safari2.0，或其它类型的当前已知或将来开发出的网络浏览器。而且，在相同或其它实施例中，因特网客户端279可以包括，或可以是，特定软件应用的要件，其使得能够经比如网络125的网络访问远程信息，例如，其是可从Affymetrix，Inc.ofSantaClaraCalifornia获得的GeneChipDataAnalysisSoftware(GDAS)包或ChromosomeCopyNumberTool(CNAT)，每个使得能够从远程资源访问信息，且具体地说来自由Affymetrix,Inc提供的设立在一个或多个服务器上的网站NetAffxTM的探针阵列注释信息。网络125可以包括为本领域技术人员清楚地了解的许多各种类型网络中的一种或多种。例如，网络125可以包括采用通常被称为适于通信的TCP/IP协议的局域或广域网，且其可以包括具有互联的计算机网络的万维系统(其通常被称为因特网)的网络，或还可以包括多种内部网架构。本领域普通技术人员将理解，联网环境中的一些用户希望采用通常被称为"防火墙"(有时也被称为分组滤光器或边界保护设备)，以控制到和来自硬件和/或软件系统的信息业务。例如，防火墙可以包括硬件或软件部分或其一些组合，其典型地被设计以加强用户实现适当的安全政策，比如网络监管等。仪器控制和图像处理应用272:仪器控制和图像处理应用272可以包括任意的多种已知或未来的图像处理应用。己知仪器控制和图像处理应用的一些实例包括AffymetrixMicroarraySuite,和AffymetrixGeneChip⑧操作软件(在下文中称为GCOS)应用。典型地，应用272的实施例可以通过输入设备240之一载入系统存储器270和/或存储器存储装置281。应用272的一些实施例包括存储在系统存储器270中的可执行代码。例如，应用272的所述实施例可包括，例如，Affymetrixcommand-consoletm軟件。应用272的实施例可以有益地提供称之为模块接口，其用于一个或多个计算机或工作站和一个或多个服务器，以及一个或多个仪器。这里使用的术语"模块"通常指的是可以集成到核心要件或者和核心要件交互以提供灵活的、可升级的和可定制的平台的要件。例如，如下面详细所述的，应用272可以包括"核心"软件要件，其使得能够通信并执行用于任意仪器控制和图像处理应用所需的主要功能。这种主要功能性可以包括经多种网络架构的通信，或比如将原始强度数据处理为.dat文件的数据处理功能。在本实例中，模块软件要件，比如被称为插件模块的，可以与核心软件要件接口连接以执行更具体或次级的功能，例如，专用于具体仪器的功能。具体地说，具体或次级功能可以包括可定制用于用户101所期望的具体应用的功能。另外，集成模块和核心软件要件被认为是单一软件应用，且被称作应用272。在当前描述的实施中，应用272可以与一个或多个服务器、一个或多个工作站和一个或多个仪器的一个或多个要件或处理通信，和从其接收指令或信息，或控制其。而且，具有在其上存储的应用272的实施的服务器120或计算机150的实施例可以位于本地或远程，且和一个或多个附加服务器和/或一个或多个其它计算机/工作站或仪器通信。在一些实施例中，应用272可以具有数据加密/解密功能。例如，需要加密和GUI246相关联的数据、文件、信息，或其他信息，其可以经网络125传送到一个或多个远程计算机或服务器，以用于数据安全和保密目的。例如，可以为诊断目的采用探针阵列140的一些实施例，其中数据和患者和/或疾病的诊断或医药情况相关联。在很多应用中需要为患者信息的保密而利用加密来保护数据。另外，在其中访问仅限于所选方，比如患者和它们的医师的情况中，可以采用单向加密技术。在本实例中，仅所选方具有解密或将数据和患者关联的密钥。在一些应用中，单向加密的数据可存储在一个或多个公共数据库或数据仓库中，其中甚至数据库或数据仓库的管理者也不能将数据和用户关联或以其它方式解密信息。所述的加密功能性在其中为了机密和/或去除实验误差的目的，需要彼此隔离一个或多个数据元素的临床试用应用中也具有可用性。应用272的多种实施例可以提供一个或多个交互的图形用户界面，其允许用户101基于在GUI246中呈现的信息做出选择。本领域普通技术人员将理解，GUI246的实施例可以多种语言格式编码，比如HTML、XHTML、XML、javascript、Jscript，或其它本领域普通技术人员已知的、用于创建或加强可见的和与因特网客户端279兼容的"网页"的语言。例如，因特网客户端379可以包括多种因特网浏览器，比如，MicrosoftInternetExplorer,NetscapeNavigator,MozillaFirefox，AppleSafari,或其它本领域公知的浏览器。可经一个或多个浏览器观看的GUI246的应用，允许用户101完成对数据、管理和登录功能的远程访问，而不需要任意其它专用软件要件。应用272可提供交互的GUI246的一个或多个实现，其允许用户101在对数据、管理和登录功能的访问中从包括数据选择、实验参数、校准值和探针阵列信息的多种选项中选择。在一些实施例中，应用272能够在操作系统上以非英语格式运行，其中应用272能够从用户101接收以非英语语言格式，比如汉语、法语、西班牙语等输入，且以相同或其它所需语言输出输出信息给用户101。例如，应用272可以在GUI246的多种实施中，以用户101所需的语言输出呈现信息给用户101，且类似地从用户101以所需语言接收输入。在本实例中，将应用272国际化，使得其能够以所需语言解释来自用户101的输入，其中该输入是关于应用272的功能和性能的可接受输入。应用272的实施例还包括仪器控制特征，其中比如扫描器100、自动装载器、或液体处理系统的单独类型或特定仪器的控制功能可以组织作为应用272的插件类型模块。例如，每个插件模块可以是单独组件，且可以提供仪器控制特征的定义给应用272。如上所述，每个插件模块在存储在系统存储器270时功能地集成应用272，且因此涉及应用272包括任意集成的插件模块。在本实例中，每个仪器可具有插件模块的一个或多个相关实施例，例如，其可以是专用于仪器的模型，仪器固件或脚本的修订，仪器实施例的数目和/或配置等。另外，用于相同仪器，比如扫描器100的插件模块的多个实施例被存储在系统存储器270中以由应用272使用，其中用户101可以选择所需模块实施例以采用，或作为选择地由在机器可读标识中直接编码，或经阵列文件，库文件，实验文件等间接编码的数据定义这种模块选择。仪器控制特征可包括控制一个或多个仪器的一个或多个元件，例如，其包括杂交设备、液体处理系统、自动装载器和扫描器100的元件。仪器控制特征还能够从一个或多个仪器接收信息，其包括实验或仪器状态、处理步骤、或其它相关信息。仪器控制特征可以，例如，在应用272的接口控制下或者是应用272的接口要件。在一些实施例中，用户可经GUI246之一输入所需控制命令和/或接收仪器控制信息。经GUI或其它接口的仪器控制的另外的实例在美国专利申请序列号10/764,663中提供，其标题为"System,MethodandComputerSoftwareProductforInstrumentControl,DataAcquisition,Analysis,ManagementandStorage",于2004年1月26日提交，将其在此以全文引作多用途参考。在一些实施例中，应用272可采用"阵列文件"，其包括由应用272为图像的多种处理功能采用的数据以及其它相关信息。通常，需要将与探针阵列140的实施例，实验、用户、或一些其组合相关的数据或元数据的元素合并到没有复制的单一文件(也就是，作为可以在确定应用中的.dat文件的实施例)，其中复制有时是误差源。这里使用的术语"元数据"指的是关于数据的数据。在一些实施例中还可能需要限制或禁止在阵列文件中覆盖数据的能力。优先的，可以将新的信息附加到阵列文件而不是删除或覆盖信息，这提供了可追溯和数据完整的优点(也就是，如一些管理机构所需的)。例如，阵列文件可以与探针阵列140的实施例的一个或多个实现相关，其中阵列文件用作统一一组探针阵列140上的数据。阵列文件可由应用272经登录处理创建，其中用户101经一个或多个GUI246输入数据到应用272。在本实例中，可由用户101使阵列文件与定制标识符(customidentifier)相关联，该定制标识符包括机器可读标识，比如下面将详细说明的机器可读标识。作为选择，应用272可以创建阵列文件，且将阵列文件和识别探针阵列140的实施例的机器可读标识自动关联(也就是，在机器可读标识和探针阵列140之间的关系可由制造商指定)。应用272可采用多种数据元素，用于来自一个或多个库文件，比如库文件274或其它库文件的阵列文件的创建和更新。作为选择地，阵列文件可包括具有关于探针阵列140的相关实施例的数据的一个或多个附加数据文件的指针。例如，探针阵列140的制造商或其它用户可以提供库文件274或其它文件，该文件定义比如探针身份；探针阵列140的有效区域的尺寸和位置(也就是，关于一些基准或坐标系统)；多种实验参数；仪器控制参数；或其它类型的有用信息的特征。另外，阵列文件还可包括一个或多个元数据元素(其包括用于阵列文件的一个或多个唯一标识符，机器可读标识符的人类可读形式)，或其它元数据元素。另外，应用272可存储包括采样标识符、阵列名称、用户参数、事件日志的数据(也就是，作为元数据，或存储的数据)，例如，其包括识别扫描阵列的次数的值，例如在每个.cel文件和采用来产生.cel文件的一个或多个.dat文件之间的关系的关系历史，以及其它类型的对于处理和数据管理有用的数据。例如，用户101和/或自动数据输入设备或程序(没有示出)可提供关于实验的设计或进行的数据。用户101可指定Affymetrix目录或定制芯片类型(例如，HumanGenomeU133plus2.0chip)，通过从在一个或多个GUI246中显示的预定列表中选择或通过扫描条形码、射频标识符(RFID)、磁条、或其它形式的关于芯片的电子标识，来读取其类型，部件号码，阵列标识符等。应用272可以将芯片类型、部件号码、阵列标识符等和在数据表或库文件中存储的多种扫描参数相关联，比如计算机150的库文件274，其包括要扫描的芯片区域，芯片上用于自动聚焦的铬元件的位置或其它的特征，用于读取芯片的激发光的波长或强度/功率等。而且，应用272的一些实施例可以二进制类型格式编码阵列文件，其可以最小化数据毁坏的概率。但是，应用272可进一步使得能够以多个不同格式输出阵列文件。而且，在相同或另外的实施例中，应用272可产生或访问"盘(plate)"文件。盘文件可编码一个或多个数据元素，比如一个或多个阵列文件的指针，且优选地可包括多个阵列文件的指针。在一些实施例中，从扫描器100获取原始图像数据，且由应用272操作以产生中间结果。例如，从扫描器100获取的、表示为图2的检测信号292的原始强度数据，可以被定向到.dat文件发生器并被写到数据文件(*.dat)，其包括从探针阵列140的实施例的扫描获得的数据的每个像素的强度值。在相同或其它实施例中，扫描探针阵列140的子区域(称为子阵列)可能是有利的，其中扫描的每个子区域的检测的信号292被写到.dat文件的单独实施例。继续本实例，应用272还可编码作为元数据的用于每个.dat文件的唯一标识符以及阵列文件的相关实施例的指针，到产生的每个.dat文件中。这里使用的术语"指针"通常指的是一种编程语言数据类型、变量、或数据对象，其利用比如系统存储器270中的存储器存储装置中所引用的元素的存储器地址或标识符，来引用另一数据对象、数据类型、变量等。在一些实施例中，指针包括作为指针指向的目标的文件的唯一标识符，例如.dat文件中的指针包括阵列文件的唯一标识符。子区域的产生和图像处理的其它实例在美国专利申请序列号No.11/289,975中描述，其题目为"System,Method,andProductforAnalyzingImagesComprisingSmallFeatureSizes"，于2005年11月30日提交，将其在此以全文引作多用途参考。而且，应用272还可包括通过处理每个.dat文件产生一个或多个.cd文件(*.cel)的xel文件发生器。作为选择的，.cel文件发生器的一些实施例可以从处理多个.dat文件产生单一.cd文件，比如通过上述处理多个子区域的实例。类似于上述.dat文件，xd文件425的每个实施例还可包括一个或多个元数据元素。例如，应用272可编码每个.cel文件的唯一标识符以及相关阵列文件和/或用于产生.cd文件的一个或多个.dat文件的指针。对于由扫描器100扫描的每个探针特征，每个.cel文件包括表示由扫描器对那个探针测量的像素强度的单一值。例如，这个值可包括在杂交到相应探针的靶中存在的标签了的mRNA丰度的测量。在每个探针中可存在很多这种mRNA，且在GeneChip⑧探针阵列上的探针可包括，例如，设计来检测mRNA的数百万个寡核苷酸。作为选择地，该值可以包括关于由GeneChip探针阵列的探针检测的DNA或其它核酸的序列组成的测量。如上所述，应用272使用扫描器100接收从探针阵列140得到的图像数据，且产生.dat文件，之后该.dat文件由应用272处理以产生.cel强度文件，其中应用272可在图像处理功能中使用来自阵列文件的信息。例如，.cd文件发生器可使用比如尺寸信息的数据元素，对每个.dat文件中图像数据执行"栅格放置方法"，以确定和定义图像中探针特征的位置。典型地，.cel文件发生器将栅格和.dat文件中的图像数据相关联，为了检测图象中的探针特征和探针特征的已知位置和身份的位置关系。栅格对图像的精确配准(registration)对于产生的xel文件中信息的精确性很重要。而且，.cel文件发生器的一些实施例向用户101提供对准来自GUI246的实现中所选.dat文件的图像数据的栅格图形表示，且进一步使得用户101能够使用通常采用的方法来手动精调栅格放置位置，例如在栅格上放置光标，比如通过按下鼠标上的按钮来选择，且将栅格拖拉到与图像的优选位置关系。应用272之后可执行有时被称为"特征提取"的方法，对于作为由栅格的边界线定义的区域图像中表示的每个探针赋予强度值。栅格配准、位置精调的方法以及特征提取的实例在美国专利Nos.6,090,555;6,611,767;6，829，376，禾卩U.S.专利申请序列号Nos.10/391,882,和10/197,369中描述，将其在此以全文引作多用途参考。如所述的，可由应用272产生的另一文件是使用xhp文件发生器产生的.chp文件435。例如，通过分析在一些情况中和来自阵列文件的信息组合，另外和指定关于探针和控制的序列和位置的细节的lab数据和/或库文件274组合的.cel文件获得每个.chp文件。在一些实施例中，和探针阵列140相关联的机器可读标识符可直接指示库文件，或间接经阵列文件中的一个或多个标识符来指示，以采用用于探针和它们位置的识别。在.chp文件中存储的产生的数据包括杂交程度、绝对和/或差异(两个或多个实验)表达，基因型比较，多态性和突变检测，和其它分析结果。在一些替换实施例中，用户101可采用不同应用以处理数据，比如独立分析应用。分析应用的实施例包括任意的多种已知或探针阵列分析应用，且具体地，专用于设计用于基因型或表达应用的探针阵列140的实施例的分析应用。可存在分析应用的多种实施例，比如由探针阵列制造商开发的用于探针阵列140的专用实施例的应用，商用第三方软件应用，开放源代码应用，或其它本领域熟知的用于对来自探针阵列140的数据具体分析的应用。己知基因型分析应用的一些实例包括AffymetrixGeneChip数据分析系统(GDAS),AffymetrixGeneChip基因型分析软件(GTYPE)，AffymetrixGeneChip目标基因型分析软件(GTGS)，和AffymetrixGeneChip序列分析软件(GSEQ)应用。基因型分析应用的另外的实例可在美国专利申请序列号10/657,481;10/986,963禾卩11/157,768中找到。将其每一个在此以全文引作多用途参考。典型地，分析应用的实施例可以通过输入装置240之一载入系统存储器270和/或存储器存储装置281。分析应用的一些实施例包括存储在系统存储器270中的可执行代码。可以使应用272能够输出.cel文件、.dat文件或其它文件到分析应用，或使得能够通过该分析应用访问计算机150上的这些文件。对于和特定系统或应用的兼容性的导入和/或导出功能性，可通过上述关于插件模块的一个或多个集成模块使之能够实现。例如，分析应用能够执行处理的强度数据比如.cel文件中的数据的专用分析。在本实例中，用户101可能需要处理和探针阵列140的多个实现相关联的数据，且因此分析应用将接收与每个探针阵列相关联的xel文件用于处理。在本实例中，应用272响应于来自分析应用的询问或请求转发合适的文件。在相同或其它实例中，用户101和/或第三方开发者可采用软件开发工具包，其使得能够进行文件格式的程序访问，或应用272的结构。因此，其它软件应用比如所述分析应用的开发者，可集成且无缝地功能地添加到，或使用来自应用272的数据，其向用户101提供范围宽广应用和处理能力。与关于探针阵列的软件或数据相关的软件开发工具包的另外的实例在美国专利号6,954,699和美国申请序列号10/764,663和11/215,900中描述，将其在此以全文引作多用途参考。关于AffymetrixGeneChip⑧操作系统或AffymetrixMicroarraySuite(如所述，例如，在美国专利申请序列号10/219,882和10/764,663中，将两者在此以全文引作多用途参考)，描述.cel和xhp文件的另外实例。为了方便，通常用在这里的术语"文件"指的是由应用272和其它应用比如分析应用380的可执行的对应部分产生或使用的数据，其中根据比如所述的.dat，.cd和xhp格式的格式写入数据。另外，数据文件还可用作应用272或能够读取文件格式的其它软件的输入。本领域普通技术人员将理解，可由与多种仪器相关联的软件或固件执行一个或多个应用272的操作。例如，扫描器100可包括具有执行或控制和扫描器100相关联的一个或多个操作的固件组件的计算机。仪器控制和图像分析应用的再一实例在美国专利序列号No.11/279,068中描述，题目为"System,MethodandComputerProductforSimplifiedInstrumentControlandFileManagement",于2006年4月7日提交，将其在此以全文引作多用途参考。扫描器光学件和检测器200:图4提供了和扫描器100相关联的光学元件的可能实施例的简化图形实例，所示为扫描器光学件和检测器200。扫描器光学件和检测器200的一个实施例如图4所示。源420A是由LumiledsLightingLLC(SanJoseCA，型号LXHL-LE3C或LXHL-LM3C)制造的、且具有5()5nm或530nm的标称中心波长的"LuxeonIII"发光二极管。这个LED的标价小于5美元。可从其它制造商比如Creelnc(DurhamNC)获得类似的LED。实际的中心波长可能与标称中心波长相差达15nm，且LED的发光光谱具有大约30nm的半幅全宽。源420A在大约2-pi立体弧度(一个半球)上发光。由源420A发出的光的一部分由透镜423A校准，该透镜423A是具有17mm焦距和25mm直径的非球面透镜(NewportCorp,IrvineCA，型号KPA031-C)。源420B是具有590nm的标称中心波长的"Luxeon"发光二极管(LumiledsLightingLLC,型号LXHL-ML1D)。由420B发出的光的一部分由透镜423B校准，其也是具有17mm焦距和25mm直径的非球面透镜。源420A的目的是从与探针阵列140杂交的标签的靶分子激发荧光。源420B用于自动聚焦，如下所述。由透镜423A产生的校准的光束435通过孔425和滤光器427。孔425是薄的黑色阳极电镀铝碟中的11mmX8.5mm矩形开口。因此，在通过孔425之后，光束435具有矩形的截面。滤光器427是带通滤光器，其有效透射470—550nm波长的光，且吸收或反射其它波长的光(ChromaTechnologyCorp,RockinghamVT，型号HQ510/80)。类似的滤光器由OmegaOpticalInc(BrattleboroVT)和SemrockInc(RochesterNY)制造。作为选择的，滤光器427是550nm的短通(shortpass)滤光器，其有效地透射波长短于550nm的光且阻止较长的波长。虽然源420A具有505nm或530nm的标称中心波长，其发射一些波长达600nm或甚至更长的光。滤光器427的目的是防止这些长波长的光打到探针阵列140和检测器490的照相机。分束器440反射光束435且透射光束437，将两个光束有效组合为单一光束439。分束器440是长通(longpass)二色性分束器，其有效反射470—550nm的光，且有效透射570—610nm的光。分束器440可以是由比如ChromaTechnologyCorp.制造的定制二色分束器，或由比如CheshireOptical(KeeneNH)的公司制造的非定制分色滤光器。作为选择的，滤光器440可以是频谱中性分束器(spectrallyneutralbeamsplitter)(例如，反射中性密度滤光器)，其反射光束435的一部分且透射光束437的一部分。在图4中，光束435垂直光束437,且分束器440以45度入射角工作，但是其它几何布置也是可能的。光束439通过透镜429，其是具有150mm焦距的平凸透镜(EdmundIndustrialOptics,BarringtonNJ,型号32-975)，且光速439由分束器440'反射，其是类似于分束器440的长通二色性分束器。透镜429将光束439聚焦到透镜450的出射光瞳443。光束439通过透镜450，其是具有20mm焦距和0.3数值孔径的NikonCFIPlanFluor10x显微镜物镜，且到达探针阵列140。上述光学系的目的是有效和均匀地照射探针阵列140。为了方便，在下面描述中使用薄透镜近似来描述所有透镜。源420A到透镜423A的距离等于透镜423A的焦距，且透镜429到出射光瞳的距离等于透镜429的焦距。因此，在出射光瞳443形成源420A的图像。这个图像的大小等于源420A的大小乘以透镜429的焦距并除以透镜423A的焦距。为了最大发光效率，应该选择透镜423A和429的焦距使得源420A的图像大致充满或略微过充满出射光瞳443。如果透镜340是远心的，那么出射光瞳443到透镜450的距离等于透镜340的焦距，就如同多数显微镜物镜。如果透镜450不是远心的，那么出射光瞳443到透镜45()的距离可以是零。从孔425到透镜429的距离等于透镜429的焦距，且透镜450到探针阵列140的距离等于透镜450的焦距。因此，孔425的图像在探针阵列140形成。该图像的大小等于孔425的大小乘以透镜450的焦距并除以透镜429的焦距。如果孔425由来自源420A的光均匀填充，那么均匀照亮探针阵列140。孔425的目的是匹配探针阵列140的照射区域和检测器290的视场。孔425的尺寸，和透镜450及429的焦距，应被选择使得探针阵列140的照射区域等于或略大于检测器490的照相机的视场。不需要照射过大的区域，因为其增加了到达检测器490的照相机的杂散光的量，且因为多数荧光标签易受光(致)褪色影响。但是，能够可选地省略孔425。在该情况中，透镜423A到透镜429的距离等于透镜429的焦距，且在探针阵列140上形成透镜423的光瞳的图像。如果透镜423A的光瞳由来自源420A的光均匀填充，则均匀照亮探针阵列140。这个光学布置通常被称为Kohler照射。类似地，从源420B到透镜423B的距离等于透镜423B的焦距，且透镜423B到透镜429的距离等于透镜429的焦距。在出射光瞳443形成源420B的图像，且在探针阵列140形成透镜420B的光瞳的图像。结合到探针阵列140的标签靶分子在由来自源420A的光照射时发荧光。由标签的靶分子发出的部分荧光由透镜450会聚和校准。产生的荧光光束452透射通过分束器440，和滤光器460，且由透镜470聚焦到检测器490的照相机上。滤光器460是570—610nm带通滤光器(ChromaTechnologyCorp，型号HQ590/40)或570nm长通滤光器。滤光器460的目的在于在阻挡不需要的光的同时透射尽可能多的所需荧光。不需要的光主要包括来自源420A的由探针阵列140或探针阵列140的外壳或支撑结构反射或反向散射的光。不需要的光还包括来自探针阵列140的表面上玻璃、胶水、塑料、杂质的荧光、磷光或Raman散射等；如果其发射光谱充分不同于荧光团的发射光谱，则该不需要的光能由滤光器460阻挡。如果靶分子标签有R-藻红蛋白，上述的LED、带通滤光器和二色性分束器波长是合适的。如果使用其它荧光团，则可能需要改变这些波长。其它荧光体可包括，例如，荧光素、若丹明或花青染料；螯合镧系元素荧光体；可从QuantumDotCorp(HaywardCA)或EvidentTechnologies(TroyNY)得到的半导体纳米晶体；禾BFRET(荧光谐振能量传输)标签。为了有效的荧光激发，源420A需要以荧光团强烈吸收的波长发光，且滤光器427需要在这些波长具有高透光度。滤光器460需要在荧光团发光的波长具有高透光度。滤光器427和滤光器460的通带不应该重叠。检测器490的照相机是科研级的数字照相机(HamamatsuCorp,BridgewaterNJ，型号C8484-05G)，其包括CCD(电荷耦合器件)传感器。(这个照相机不包括通常认为的照相机镜头。而代之以使用透镜470)。传感器包括1,370,000(1344X1024)感光像素的矩形阵列。每个像素是6.45平方微米。传感器的感光区域的总尺寸因此是6.6048mmX8.6688mm。在590nm的检测量子效率超过60%。照相机具有12位数字输出。可从比如Photometries(TucsonAZ),CookeCorp(RomulusMI),和Sensovation(BelmontCA)的其它制造商获得类似的照相机。多数照相机包括Sony的型号为ICX285AL的CCD传感器。C8484-05G是非冷却照相机，且当环境温度是将近250C时无光电流大约是1电子/像素/秒。无光电流对于10秒的结合不对照相机噪声有显著贡献。热电冷却版本(C8484-03G)已可获得但是更昂贵。透镜470由两个消色差接合的双合透镜(achromaticcementeddoublet)(NewportCorp,型号PAC067)构成，每个具有250mm的焦距和25.4mm的直径。类似的透镜可从几个其它提供商获得。透镜的组合在2个消色差透镜之间的气隙(airspace)是lmm时在590nm具有126.28mm的焦距。焦距取决于气隙。例如，在气隙是11.42mm时焦距是129mm。能够使用比如Zemax(ZemaxDevelopmentCorp,SanDiegoCA)或Oslo(LambdaResearchCorp，LittletonMA)的光学设计软件来计算透镜组合的光特性。当具有170微米的盖片玻璃(coverglass)位于物镜和焦平面之间时多数标准显微镜物镜给出最小的球面像差(sphericalaberration)。如果在标准Affymetrix基片上合成探针阵列140，且安装在标准Affymetrix盒中，大约700微米厚的玻璃或二氧化硅基片位于物镜和焦平面之间，引起球面像差。如果探针阵列140安装在浸入4栓或96栓扫描盘的栓上，球面像差甚至更大，因为在扫描盘底部的窗口是700微米厚，且另外在窗口和探针阵列之间存在含水液体层(大约400微米厚)。减少这种球面像差的一种方法是，使用为厚盖片玻璃优化的显微镜物镜。作为选择的，能够使用标准显微镜物镜，可以设计透镜470以减少或消除由厚窗口引起的球面像差。另外，应该对于离轴像差，比如彗形像差、场曲率、侧向颜色、像散和失真，很好地校正透镜470。在检测器4卯的照相机形成探针阵列140的图像。如果透镜450的焦距是20mm且透镜470的焦距是129mm，那么探针阵列140的有效像素大小是1微米(检测器490的照相机的6.45微米像素大小乘以透镜459的焦距除以透镜470的焦距)。因此，检测器490的照相机的视场是1.344mmX1.024mm。如果孔425的大小是11mmX8.5mm，那么由源420A照亮的区域的大小是1.46mmX1.13mm，略大于检测器490的照相机的视场。透镜470的焦距不必需是129mm，且透镜450的焦距不必需是20mm。其它焦距和焦距比率也适于一些应用。下面表中描述了四个显微镜物镜。在该表中，对于590nm波长示出场的深度和艾里斑(Airydisk)直径。该表中的"盖片玻璃厚度"表示设计显微镜物镜用于的盖片玻璃厚度(其可能不是实际使用的盖片玻璃厚度)。<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>比如"艾里斑直径"、"数值孔径"等的光学术语是本领域普通技术人员熟知的，且在例如ModernOpticalEngineering(W丄Smith,McGraw-Hill,2000)禾卩OpticalSystemDesign(R.E.FischerandB.Tadic-Galeb,McGraw-Hill,2000)的文献中进行了描述。艾里斑直径和数值孔径成反比；因此，当数值孔径增加时空间分辨率增加。另外，荧光会聚效率和数值孔径的平方成正比。为此原因，需要高的数值孔径。另一方面，显微镜物镜的视场的直径和标称放大倍数成反比(4x，10x,60x等)；且如表所示，当标称放大倍数低时数值孔径小。另外，聚焦深度与数值孔径的平方成正比，意味着如果使用高数值孔径物镜需要严格的自动聚焦公差。为此原因，显微镜物镜的选择取决于应用。如上所述，如果在探针阵列i40上特征之间中心-中心距离在大约5和10微米之间，NikonCFIPlanFluor10x物镜和1微米的有效像素尺寸是合适的。OlympusUPLSAPO10x物镜比NikonCFIPlanFluor10x具有更高的数值孔径，使得能够在每单位时间会聚更多的荧光光子。如果使用这种物镜且需要l微米的有效像素大小，透镜470的焦距应是116.1mm。如果在探针阵列140上的特征之间的中心-中心距离是1微米，透镜450能够是NikonCFIPlanFluorELWD60xC，且透镜470能够是具有120mm焦距的非定制的消色差接合的双合透镜。这个透镜组合给出0.179微米(6.45微米乘以3.333mm且除以120mm)的有效像素大小。作为另一选择，透镜450是NikonCFIPlanApochromat4x。透镜470具有117mm的焦距且由三个非定制消色差透镜制成(两个具有300mm的焦距且一个具有400mm的焦距)。有效像素大小是2.75微米(6.45微米乘以50mm除以117mm)。检测器490的照相机的视场是2.8mmX3.7mm。如果在探针阵列140上的特征之间的中心-中心距离大于大约14微米，这个配置是有用的。上述讨论的显微镜物镜是无限共轭(infinite-conjugate)物镜，表示设计其用于无限共轭比率。当设计用于特定盖片玻璃厚度的无限共轭物镜与该盖片玻璃厚度一同使用，但是在有限共轭(finite-conjugate)比率时，产生球面像差。但是，当无限共轭物镜与其不是设计用于的盖片玻璃厚度时，使用在有限共轭比率的物镜能够消除由盖片玻璃引起的球面f象差。参考S.Stallinga,"Finiteconjugatesphericalaberrationcompensationinhighnumerical-apertureopticaldiscreadout,"AppliedOptics44，7307-7312(2005)，以及其中包括的参考文献。当以无限共轭比率使用物镜450时，透镜470的第二主点到照相机490的距离等于透镜470的焦距。当以有限共轭比率使用物镜450时，透镜470的第二主点到照相机490的距离比透镜470的焦距小几毫米。在一些情况中，透镜470包括一个或多个定制光学元件以修正离轴像差。在下面的表中示出实例。这个透镜使用两个非定制接合的双合透镜和一个定制接合的双合透镜，且意在和OlympusUPLSAPO10x物镜一起使用。<table>tableseeoriginaldocumentpage45</column></row><table>探针阵列140安装在3轴平移台上(DeltronPrecisionInc，BethelCT，型号LS2-1-A05-XYZ-E-NPN-1)。其它合适的平移台可从比如THKAmericaInc(SchaumburgIL)禾卩IKOInternationalInc(TorranceCA)的公司获得。平移的X和Y轴平行于探针阵列140的平面，且如果探针阵列140的合成区域大于检测器490的照相机的视场时这是需要的。Z轴平行于透镜450的光轴(垂直于探针阵列140的平面)，且用于聚焦调整。由具有0.9度步进尺寸的尺寸14步进马达(LinEngineering,SantaClaraCA，型号3509V-03-01)驱动每个轴。该马达由3轴运动控制器(SimpleStepLLC,NewtonNJ，型号SSXYZMicro77)控制。导向螺杆(leadscrew)节距是0.05英寸，且以每整步8微步(每个旋转3200微步)的微步进模式驱动这些马达。因此，每个微步的大小标称是0.396875微米。能够使用多种其它马达(例如，伺服马达、线性马达和压电马达)和运动控制器。平移台能够可选地包括线性或转动编码器。作为选择地，可将探针阵列140安装在两轴(XY)台上，而透镜450安装在单轴(z)台上。z轴能够是垂直、水平或以一些其它角度。由TexasInstrumentsmodelPT6214稳压器(regulator)以恒流模式驱动每个LED。PT6214主要意在用作电压源，但是可通过电流感应反馈电阻的方式配置为电流源。作为选择地，可购买多种其它LED驱动器。当将电流设置为0.9A时(其是LuxeonIIILED的最大推荐电流的卯％)，由LED产生的热大约是3W。每个LED安装在有鳍片的热沉上，且可选地由小的风扇冷却。可以通过应用于PT6214的"禁止"管脚的数字(TTL)信号(由SN7407或类似的集电极开路型缓冲器缓冲)来导通和关闭每个LED。可以安装在计算机150中的数字输入-输出板、或者通过运动控制器的辅助数字输出，或者通过检测器490的照相机的辅助数字输出，来提供该TTL信号。LED的效率随着温度增加而降低。可选地，可以热电冷却或液体冷却LED，但是这些方法增加成本和仪器的复杂性。仪器电子结构很简单。可以通过标准的台式或笔记本计算机控制仪器，或可选地由扫描器100中的嵌入式计算机控制。计算机分别通过IEEE-1394(火线)接口和RS-232或RS-485接口与照相机及运动控制器通信。不需要帧接收器或其他数据获取板。唯一需要的定制电路板是用于控制LED的非常简单的电路板。在IEEE-1394线缆上提供给照相机的电源。给运动控制器和LED的电源由12V、6.5A开关电源提供(Digi-KeyCorp,ThiefRiverFallsMN，型号SPN75國12S等)。以MicrosoftVisualBasic,Visual0++或其它合适的语言编写控制仪器的软件。该仪器典型地用于获得具有5.9mmX5.9mm的合成区域的DNA阵列的图像。因为合成区域远大于检测器490的照相机的视场，将阵列划分为49个子阵列，每个具有大约850微米X850微米的尺寸。作为选择，可以将阵列划分为35个子阵列，每个具有大约850微米X1180微米的尺寸。放置探针阵列140使得第一子阵列在检测器490的照相机的视场中心，调整聚焦(如下所述)，获得第一子阵列的图像。在计算机屏幕上显示该图像为灰度级或伪彩色(false-color)图像，且以Affymetrix"dat"格式、"tif"格式，或任意其它所需格式写到盘中。之后移动探针阵列140使得第二子阵列在检测器490的照相机的视场中心，再次调整聚焦，获得第二子阵列的图像，如此这般。有时需要获取每个子阵列的2个图像短曝光(例如，共0.2秒)以从亮特征捕捉图像；和长曝光(例如，共2秒)以改进暗特征的信噪比。子阵列300的图像如图3A所示。例如，图3A是中心子阵列的荧光图像。每个特征的标称尺寸是8微米X8微米。(中心-中心特征间距是8微米X8微米。每个特征的实际尺寸是6微米X6微米。在特征之间存在2微米的空白间隔(blankstreet))。因为每个子阵列比检测器490的照相机的视场小大约200微米，视场中每个子阵列的中心仅需要接近，且非常廉价的平移台即能够提供足够的精确性。如果需要可对图像执行暗场和亮场修正。当长时间结合使用非冷却照相机时特别需要暗场修正。如果不执行暗场修正，那么相比检测器中其它像素具有更高无光电流的"热像素"在图像中作为亮点出现。如果源420A以非均匀功率密度照射检测器490的照相机的视场，亮场修正特别有用。暗场和亮场修正皆是本领域普通技术人员所熟知的。因为封装探针阵列140和在仪器上安装探针阵列140的机械公差，探针阵列Mo的平面通常不是精确平行于平移台的xY平面。因此，对于每个子阵列最优聚焦不同。每个角部子阵列包括至少一个反射特征，典型地铬方形或L比如反射特征305。角部子阵列由590nm的LED照亮，且当以l微米到IO微米步长调整聚焦时获取图像。对于每个图像计算锐度。能够通过二次插值(抛物线拟合)计算其它Z位置。在获取任意荧光图像之前，对于每个角部子阵列执行这个过程。通过插值计算其它子阵列的最优聚焦。因为铬特征相对于荧光特征的位置已知(图3B)，反射光图像也可以用于调整探针阵列140在X和Y方向的位置，以保证每个子阵列在检测器490的照相机的视场中心。例如，图3是以530nm激发(对于荧光成像)和590nm激发(对应反射光成像)获取的角部子阵列300的图像。大的L形特征是铬标记，示为用于自动聚焦的反射特征305。荧光标签小的方形特征。在这里所述的实施例中，自动聚焦特征位于探针阵列140的四个角部附近。但是，自动聚焦特征的很多其它布置也是可能的。例如，自动聚焦特征可位于探针阵列140的三个角部附近，或在不是角部的三个非共线位置。作为选择的，单一自动聚焦特征可位于探针阵列140的中心附近，且其它自动聚焦特征可以不存在。作为另一选择，子阵列的每一个可包括一个或几个自动聚焦特征。其它自动聚焦方法也是可能的。例如，能够省略源420B，且出于寻找聚焦的目的，源420A能够用于获得反射特征的图像。在该情况中，滤光器460安装在机动滑块或滤光轮上，且在自动聚焦过程期间从光径移去(因为滤光器460在源420A的发射波长不具有透射性)。作为选择地，能够省略反射特征，且能够通过获取一系列荧光图像执行自动聚焦。如果荧光团易受光(致)褪色影响则不希望采用该方法。作为另一选择，该用于自动聚焦的特征可以是聚酰亚胺而不是铬。自动聚焦采用的反射元件和方法比如抛物线拟合的另外实例描述于美国专利申请序列号No.10/389,194，题目为"System，MethodandProductforScanningofBiologicalMaterials",于2003年3月14日提交；和美国专利申请序列号No.10/769,575,题目为"SystemandMethodforCalibrationandFocusingaScannerInstrumentUsingElementsAssociatedwithaBiologicalProbeArray",于2004年1月29日提交，在此将其全文引入作为参考。上述仪器的很多变化都是可能的。在下面列出了这些变化中的一些o该仪器能够支持几个探针阵列，且顺序扫描它们。如果平移台具有足够行程，该仪器能够扫描96井盘(96-wellplate)。源420A和源420B的位置能够互换。在该情况中，分束器440能够是短通二色性分束器，而不是长通二色性分束器。一个或两个LED能够由源比如弧光灯、闪光灯、金属卤化物等或激光来代替。能够使用Abbe照射替代Kohler照射。如果使用Abbe照射，可能需要通过矩形光导管、或光通道，或随机化光纤束的方式均匀化来自源420A的光，其中均化器的出口面成像到探针阵列140上。如果透镜450具有足够长的工作距离，来自源420A的光能够旁通透镜450，且以大约45度的入射角冲击探针阵列140。在该情况中，可能需要使用透镜450周围的几个LED用于荧光激发，代替单一LED。反射器能够用于在分束器44()'和出射光瞳443之间，或分束器440'和滤光器460之间，或在透镜470和检测器490的照相机之间，以引起光路径的90度弯曲。这个90度弯曲可以使得光学系统更加紧凑。可以改变透镜423A、423B和429的焦距和焦距比率。透镜470是可购买的照相机透镜或定制多元件透镜。透镜450可以是其不是显微镜物镜的单元件或多元件透镜。透镜450可以是有限共轭的而不是无限共轭物镜；在该情况中，能够省略透镜470。能够使用具有较大或较小数目像素和较大或较小像素大小的照相机。可从包括ApogeeInstrumentsInc(RosevilleCA，modelU4000)禾口RoperScientificInc(TucsonAZ，modelK4)的几个制造商获得具有4,190,000感光像素(2048X2048)的照相机；这些照相机的像素大小是7.4微米X7.4微米。具有1l，OO()，OOO感光像素的照相机也是可用的。照相机能够具有8，10，12，14或16位数字输出，且能够使用USB(通用串行总线)，IEEE-1394(火线)，或PCI接口。作为选择地，照相机能够具有模拟输出，该模拟输出由帧接收器来数字化。照相机能够包含CMOS传感器而不是CCD传感器。在一些情况中，可使用非常廉价的消费级照相机。可以以光散射微粒(例如，具有大约1到ioo纳米范围的直径的金或银的纳米微粒)或以磷光标签标记靶分子，而不是使用荧光标签。能够由安装在手动或机动滤光轮或滑块上的两个或多个滤光器代替(具有不同传输光谱)滤光器460。之后该仪器用于顺序获得两色或多色荧光图像，如果杂交到探针阵列140的靶分子被以两个或多个不同荧光团标记的话，其是有用的。例如，如果以具有565nm、605nm、655nm和705nm的峰值发射波长的四种不同半导体纳米晶体标签来标记靶分子，合适的发射滤光器分别包括ChromamodelsHQ565/40,HQ605/40，HQ655/40，和HQ705/40。如果其包括两个或多个照相机，该仪器能够用于同时获得两色或多色图像。探针阵列140不需要是DNA阵列。其可以是肽阵列或一些其它类型的阵列。可能不需要3轴转换器。如果封装和安装探针阵列140的机械公差足够小，则能省略Z轴(和自动聚焦过程)。如果探针阵列140小于检测器490的照相机的视场，则能够省略X和Y轴。如果透镜450的聚焦深度过短，使得在跨子阵列的聚焦中存在显著变化，那么探针阵列140可安装在2轴倾斜台上，且能在自动聚焦过程期间调整节距和偏转(yaw)。倾斜台可以是，例如，挠曲台，万向台，或动力台(kinematicstage);且能够由，例如，现有的步进马达、微縮步进马达(MicroMoElectronicsInc，ClearwaterFL)，或压电致动器驱动。在一些实施例中，可采用在美国专利5，578，832和5,631,734中描述的自动聚焦方法代替上述的聚焦方法，将其在此完全包括并引入作为参考。在于2005年4月22日提交的，题目为"MethodsandDevicesforReadingMicroarray"，序列号为No.60/673,969的美国临时专利申请中，描述了具有类似光学架构的扫描器系统的另外的实例，在此将其完全包括并引入作为参考。已经如上描述了不同的实施例和实现方法，本领域技术人员明显可知，前述仅由数个例子代表的内容只是示例性的而非限制性的。在示例的实施例中将功能赋予不同的功能部件的许多其他方案也是可能的。任何部件的功能可以在另外的实施例中以不同的方式完成。此外，在另外的实施例中，一些部件的功能可以通过更少的或单个部件来完成。类似地，在一些实施例中，任何功能部件可以与示例的实施例中描述的那些相比执行更少的或不同的操作。此外，为示例的目的清楚显示的功能部件可以在具体的实现方法中结合到其他的功能部件中。此外，功能或功能的各部分的顺序通常可以改变。在示例的实施例中，某些功能部件、文件、数据结构等可以描述为位于特定计算机的系统存储器中。然而，在其他的实施例中，它们可以位于或分布于共同定位和/或彼此远程的计算机系统或其他平台上。例如，任何描述为共同定位和对服务器或其他的计算机是"本地"的一个或多个数据文件或数据结构，可以位于与对该服务器是远程的一个或多个计算机系统。另外，本领域技术人员将理解，在功能部件和不同的数据结构之间的控制流和数据流，可以以很多方式变化，而不同于上述的或此处引作参考的文献中的控制流和数据流。更具体地，中间功能部件可以引导控制流或数据流，并且不同部件的功能可以组合、划分或另外重新安排，以允许平行处理或为其他目的。此外，可以使用中间数据结构或文件，且各种描述过的数据结构或文件可以组合或另外组织。许多其他的实施例，及其修改形式，被认为落入由权利要求书及其等效物限定的本实用新型的范围中。权利要求1.一种用于获取探针阵列的图像的系统，其特征在于该系统包括第一发光二极管，其提供激发光谱之外的光；第二发光二极管，其提供激发光谱之内的光；和检测器，其检测第一波长范围中的光，其中该第一波长范围包括(a)响应于来自第二发光二极管的光而从与设置在探针阵列上的一个或多个探针相关联的荧光分子发射的光；和(b)响应于来自第一发光二极管的光而从设置在探针阵列上的个或多个反射元件反射的光。2.如权利要求l所述的系统，其特征在于从一个或多个反射元件反射的光线适用于自动聚焦方法。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于该反射元件和探针阵列设置在相同平面。4.一种用于获取探针阵列的图像的系统，其特征在于该系统包括计算机，其包括系统存储器，该系统存储器其上存储有用于执行的仪器控制应用；扫描器，其执行来自仪器控制应用的指令，其包括(a)第一发光二极管，其提供在激发光谱之外的光(b)第二发光二极管，其提供在激发光谱之内的光，和(C)检测器，其检测在第一波长范围中的光，其中该第一波长范围包括(1)响应于来自第二发光二极管的光而从与设置在探针阵列上的一个或多个探针相关联的荧光分子发射的光；和(2)响应于来自第一发光二极管的光而从设置在探针阵列上的一个或多个反射元件反射的光。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于该计算机位于扫描器的远程位置。6.如权利要求4所述的系统，其特征在于该计算机嵌入在扫描器中。7.如权利要求4所述的系统，其特征在于该仪器控制应用从检测器接收信号。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于该信号对应于从-个或多个反射元件反射的光。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于该仪器控制应用采用该信号，以用于自动聚焦方法。10.如权利要求4所述的系统，其特征在于该信号对应于从荧光分子发射的光。11.如权利要求IO所述的系统，其特征在于该仪器控制应用从信号产生图像数据。12.如权利要求11所述的系统，其特征在于该图像数据包括.dat或.tif文件。13.如权利要求4所述的系统，其特征在于该指令包括扫描探针阵列的一个或多个子阵列。专利摘要本实用新型描述了用于获取探针阵列图像的系统的实施例，其包括第一发光二极管，其提供激发光谱之外的光；第二发光二极管，其提供激发光谱之内的光；和检测器，其检测第一波长范围中的光，其中该第一波长范围包括(a)响应于来自第二发光二极管的光从与设置在探针阵列上的一个或多个探针相关联的荧光分子发射的光；和(b)响应于来自第一发光二极管的光从设置在探针阵列上的一个或多个反射元件反射的光。文档编号G01N21/64GK201063023SQ200620112568公开日2008年5月21日申请日期2006年4月24日优先权日2005年4月22日发明者大卫·斯特恩申请人:阿菲梅特里克斯公司