用于具有可选择的激发光路的基于光学的测量的方法和系统与流程

本发明总体涉及用于对样品的基于光学的测量(诸如基于荧光或基于吸光度的测量等)的方法、设备和系统。具体地说，本发明涉及通过在不同的激发光路中进行选择来实现激发光的波长选择，其中不同的激发光路中的一个包括单色仪并且另一个绕过(bypass)单色仪。

背景技术：

已经开发了各种分析仪器以用于对样品(例如，化合物、生物材料等)进行作为生命科学产业中有用的测定的一部分的基于光学的测量(例如，荧光、冷光(luminescence)和吸光度)。许多分析仪器被设计为仅实施一种或几种专门测量。另一方面，多模式分析仪器(也称为多模式读取器)被设计为在单个仪器中执行多种分析测定。多模式分析仪器可设计为能被重新构造以使用户能够选择要执行的不同类型的测量。一些多模式分析仪器利用专用的盒(cartridge)使重新构造成为可能。

一些类型的测量，诸如荧光和吸光度测量等，要求样品被在这里称为“激发”光的光束照射。在荧光测量的情况下，需要激发光来诱发样品中的荧光。在典型的实例中，样品被相对较短波长的激发光照射，并且作为响应发射相对较长波长的荧光。该“发射”光由合适的光检测器测量，在荧光测量的情况下，该光检测器通常是光电倍增管(pmt)。在吸光度测量的情况下，当吸光度测量基于对透过样品的激发光的量与入射在样品上的激发光的量进行比较时，需要激发光。需要激发光的测量可能还要求用于照射样品的激发光限于特定波长或非常窄的波长带。在荧光测量的情况下，荧光响应可能要求特定的激发波长。在吸光度测量的情况下，所使用的光检测器(在吸光度测量的情况下通常是光电二极管)可能在某一波长或非常窄的波长带处具有最佳灵敏度。

因此，波长选择装置已用于基于光学的分析仪器的激发光路(以及发射光路)中。波长选择装置包括单色仪和滤波器，单色仪和滤波器的设计和操作是为本领域技术人员所熟悉的。与单色仪和滤波器有关的优点和缺点也是已知的。取决于要执行的测量类型、分析中的样品类型以及其它因素，一种类型的波长选择装置可能优于其它类型。在一些情况下，有用的是采用串联的两种不同类型的波长选择装置(例如，单色仪和滤波器)，而在其它情况下，有用的是在绕过一种类型的波长选择装置的同时采用另一种类型的波长选择装置。

技术实现要素：

为了整体或部分地解决前述问题和/或本领域的技术人员可能已经观察到的问题，本发明提供了如下文列举的实施方式中通过举例来说明的方法、工艺、系统、设备、仪器和/或装置。

根据一个实施例，通过基于光学的测量来分析样品的方法包括：在第一激发光路与第二激发光路之间进行选择，其中：所述第一激发光路引导来自光源的激发光通过激发单色仪、通过激发滤波器并且到达所述样品；并且所述第二激发光路在绕过所述激发单色仪的同时引导来自所述光源的激发光通过所述激发滤波器，并且到达所述样品；在所述光源处生成激发光；通过使生成的激发光沿所述第一激发光路和所述第二激发光路中被选择的一者传输而照射所述样品，其中，照射所述样品产生发射光；并且通过将所述发射光传输到光检测器来测量所述发射光。

根据另一实施例，样品分析设备或系统构造为用于执行本文中披露的任何方法中的全部或部分。

根据另一实施例，用于对样品进行基于光学的测量的样品分析设备或系统包括：光源，其构造为用于生成激发光；光检测器，其构造为用于测量所述发射光；以及激发光路选择装置，其构造为用于根据本文中披露的任何方法而在所述第一激发光路和所述第二激发光路之间进行选择。

根据另一实施例，用于对样品进行基于光学的测量的样品分析设备或系统包括：光源，其构造为用于生成激发光；激发光学器件，其构造为用于将来自所述光源的所述激发光引导到所述样品，其中所述样品响应于被所述激发光照射而产生发射光；光检测器，其构造为用于测量所述发射光；以及发射光学器件，其构造为用于将来自所述样品的所述发射光引导至所述光检测器，其中：所述激发光学器件包括激发滤波器、激发单色仪和激发光路选择装置，所述激发光路选择装置构造为在所述第一激发光路和所述第二激发光路之间进行选择；所述第一激发光路引导来自光源的激发光通过激发单色仪、通过激发滤波器并且到达所述样品；并且所述第二激发光路在绕过所述激发单色仪的同时引导来自所述光源的激发光通过所述激发滤波器，并且到达所述样品。

在查看以下附图和详细说明时，本领域的技术人员将会或将变得更加容易地理解本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点。希望的是全部这种附加的系统、方法、特征和优点都包括在该说明内、本发明的范围内并受所附权利要求保护。

附图说明

通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是主要用于示出本发明的原理。在附图中，全部不同视图中相应的部分具有相同的附图标记。

图1是根据本文中披露的实施例的样品分析设备的实例的示意图。

图2是样品分析设备的另一示意图。

图3是根据本文中披露的实施例的光源以及激发路径选择装置的部件的实例的示意性正视图，该激发路径选择装置构造为在第一激发光路和第二激发光路之间进行选择(切换)。

图4是根据本文中披露的实施例的光源、激发单色仪以及激发路径选择装置的其它部件的实例的示意性透视图。

图5是根据本文中披露的实施例的激发路径选择装置的实例的示意性透视图。

图6是根据本文中披露的实施例的激发滤波器保持器以及激发路径选择装置的部件的实例的示意性透视图。

具体实施方式

如本文中所用的，术语“分析物”通常是指要通过基于光学的技术来检测或测量的物质。分析物的实例包括但不限于：蛋白质(包括膜结合蛋白质)、抗原物质、半抗原、抗体、毒素、有机化合物、肽、微生物、氨基酸、核酸、激素、类固醇、维生素，药物(包括为治疗目的而施用的那些，以及为非法目的施用的那些)、药物中间体或副产物、细菌、病毒颗粒和前述中任何的抗体或代谢物(如果适用)，以及前述中任何的两种或更多种的组合。

如本文中所用的，术语“样品”通常是指已知含有或疑似含有分析物的材料。在实施本文中披露的主题时，样品可以在从源获得的情况下直接使用或在预处理以改变样品的特征之后使用。样品可以源自诸如生理流体等任何生物源，生理流体包括例如血液、组织液、唾液、眼晶状体液、脑脊髓液、汗液、尿液、乳汁、腹水、黏膜液(raucous)、滑液、腹膜液、阴道分泌物、羊水等。可以在使用前对样品进行预处理，例如从血液制备血浆、稀释粘性流体等。预处理方法可以包括过滤、沉淀、稀释、蒸馏、浓缩、干扰组分的灭活、色谱、分离步骤以及试剂的添加。除了生理流体之外，还可以使用诸如水、食品等其它液体样品，以用于实施环境或食品加工化验。另外，可使用已知含有或疑似含有分析物的固体材料作为样品。在一些情况下，可有益的是改性固体样品以形成液体介质或从固体样品中释放分析物。

如本文中所用的，术语“光”通常是指可量化为光子的电磁辐射。作为本公开涉及的光，光可以以从紫外(uv)到红外(ir)的范围内的波长传播。在本公开中，术语“光”不旨在限于可见光范围内的电磁辐射。在本公开中，术语“光”、“光子”和“辐射”可互换使用。

如本文中所用的，关于对从样品发出的光学信号的检测或测量，诸如“发射光”或“已发射光”等术语是指作为发荧光或发冷光的结果而从样品发射的光。另外，为方便起见，诸如“发射光”或“已发射光”等术语也指透过样品并为了测量吸光度而被收集的光。

图1是根据一些实施例的样品分析设备100的实例的示意图。在图1中，样品分析设备100的各个部件示意性地基本沿整个光传输的方向逐一布置。图2是样品分析设备100的另一示意图。在理解部件通常以任意方式布置的情况下，通常可以将图2视为正视图。在实际的实施例中，部件彼此的相对位置可以与图1和图2中示意性描绘或建议的相对位置有较大不同。

样品分析设备100构造为用于对样品(或多个样品)执行一种或多种基于光学的测量，以检测或测量所关注的分析物。在一些实施例中，样品分析设备100构造为使用户能够选择要执行的期望类型的光学测量，诸如基于荧光、吸光度、冷光、细胞成像等的测量。例如，用户能够重新构造样品分析设备100的光学器件以执行期望类型的光学测量。因此，在一些实施例中，样品分析设备100可以是多模式读取器。例如，作为多模式读取器，样品分析设备100可以通过这样重新构造：使用户能够在可用的多个不同的盒中选择专用盒，并且将所选择的盒装载到样品分析设备100中以便建立针对期望应用的光学和电学回路。以这种方式，所选择的盒可以可操作地联接到样品分析设备100，由此样品分析设备100被适当地构造为用于实施所选择的实验。每个盒可以包括针对特定类型的实验(例如，荧光、吸光度、冷光等)或为特定类型的实验而优化的内部光学器件。容纳在盒内的内部光学器件可以通过盒壳体的光学端口与容纳在样品分析设备100的壳体内的外部光学器件通信。一些盒可以附加地包括一个或多个内部光源和/或一个或多个内部光检测器。样品分析设备100可以构造为同时接纳和支撑多于一个盒，并且随后可以选择特定盒以耦合到由样品分析设备100限定的光路中(诸如通过将所选择的盒移动到样品分析设备100内部的操作位置)。美国专利no.9,188.527和no.8,119,066中描述了基于盒的多模式读取器的实例，该专利的全部内容以引用的方式并入本文。

通常，本领域技术人员理解基于光学的样品分析仪器中设置的各种部件的结构和操作，并且由此本文仅对其进行简要描述以便于理解本公开的主题。在所示实施例中，样品分析设备100包括：样品载体104，其构造为用于支撑被分析的一个或多个样品；光源108，其用于生成激发光；光检测器112，其用于接收和测量从样品传播的发射光(例如，通过荧光或冷光)；激发光学器件116，其构造为用于沿激发光路将激发光从光源108引导到样品并以一种或多种方式处理或改变激发光；以及发射光学器件120，其构造为用于沿发射光路将发射光(例如，在荧光或冷光的作用下由样品发射)从样品引导到光检测器112并以一种或多种方式处理或改变激发光。当构造为多模式读取器时，样品分析设备100还可以包括盒模块124以及中间或接口光学器件126，盒模块124构造为可移除地接纳并支撑多个专用盒，多个专用盒构造为实现上述特定的基于光学的测量(例如，荧光、吸光度、冷光等)，并且中间或接口光学器件126构造为提供在所选择的盒与激发光学器件116及发射光学器件120之间的光学接口。样品分析设备100还包括设备壳体128，设备壳体128封装样品载体104和盒模块124(当处于对样品实施光学测量的操作位置时)，以及样品分析设备100的其它部件，诸如光源108、光检测器112、激发光学器件116和发射光学器件120等。设备壳体128可以包括一个或多个面板、门、抽屉等，以允许触及样品分析设备100的内部区域，包括将样品装载到样品载体104上并将盒装载到盒模块124中。样品分析设备100还可以包括设备壳体128中的培育室130(图2)，在该培育室130处可以可操作地定位(支撑在样品载体104上的)样品(多个样品)。

通常，样品载体104构造为用于沿一个或多个轴线移动一个或多个样品。例如，样品载体104可以是在水平平面中可以二维移动的x-y台，尽管在其它实施例中也可以沿第三竖直(z)维度移动。样品载体104可以是手动致动的、半自动的或全自动的(机动的)台或平台。在典型的实施例中，一个或多个样品由适当的样品支撑件支撑或保持，该样品支撑件又进而由样品载体104支撑。通常，样品支撑件可以是构造为用于在分析期间保持一个或多个样品的一个或多个容器。作为非限制性实例，样品支撑件可以是多孔板(也称为微量滴定板、微孔板或光学板)、一个或多个比色皿或小瓶、支撑含有各个样品的斑点或印迹的基板等。样品载体104可以移动进设备壳体128并从设备壳体128移出。因此，在样品载体104处于外部位置(例如，样品载体104至少部分地位于设备壳体128外部)时，样品或支撑一个或多个样品的样品支撑件可以安装到样品载体104上。然后可以将样品载体104移动到使样品载体104完全位于设备壳体128中的内部位置(如图1所示)，以便将样品(或相继地将多个样品)与样品分析设备100的一个或多个光学部件对准。

光源108用在需要激发(照射)样品的实施例中，诸如荧光和吸光度检测技术等。在一些实施例中，光源108是宽带光源，诸如闪光灯(例如，氙闪光灯、氘闪光灯、卤素闪光灯、金属卤化物闪光灯等)，其可以构造为产生脉冲光束。在其它实施例中，如本领域技术人员理解的那样，可以设置诸如发光二极管(led)、激光二极管(ld)、激光器等其它光源，并且样品分析设备100可以构造为能够在不同类型的光源之间切换。

通常，激发光学器件116可以包括例如一个或多个透镜、孔、滤波器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、单色仪、衍射光栅、棱镜、光路开关等。在本实施例中，激发光学器件116包括激发单色仪132和激发滤波器保持器136。如本领域技术人员所理解的，激发单色仪132和激发滤波器保持器136都用作波长选择器，波长选择器用于控制要进一步通过光学系统的激发光的特定波长(或窄波长带)。也就是说，激发单色仪132和激发滤波器保持器136都用于接收来自光源108的激发光，并且以期望波长或窄波长带(颜色)向前传输激发光，但激发单色仪132和激发滤波器保持器136以不同的原理运行。

激发单色仪132包括一个或多个衍射光栅，一个或多个衍射光栅在空间上分离激发光的不同波长。激发单色仪132通过将衍射光栅旋转到使具有所选泽的波长的激发光与出口狭缝对准的位置而传输激发光的具有选择的波长的分量。激发光的具有未被选择的波长的所有分量都不与出口狭缝对准，并且由此其在超过激发单色仪132的光路中的传播被阻挡。

另一方面，激发滤波器保持器136支撑由具有不同光传输特性的材料构成的多个滤波器。也就是说，滤波器被制定成使激发光的不同波长穿过。激发滤波器保持器136构造为可通过旋转(在所示实施例中)或线性平移(即，滑动)而移动。因此，激发滤波器保持器136可以被致动以将选择的滤波器移动到光路中，由此所选择的滤波器仅允许所选择的波长(或窄波长带)在超过激发滤波器保持器136的光路中前进，同时阻挡所有其它波长。在一个实施例中，激发滤波器保持器136包括八个位置，这八个位置包括由滤波器占据的多达六个位置(例如，长通、短通、带通等)，另一位置是使激发光可以在没有任何干扰的情况下通过的开口孔，并且又一位置设置有完全阻挡激发光的材料。

在一些实施例中，激发滤波器保持器136可以包括主近场通信(nfc)标签，主近场通信标签用于存储与位于激发滤波器保持器136处的所有滤波器有关的信息。激发滤波器保持器136还可以包括用于每个滤波器的单独nfc标签(例如，位于每个滤波器位置处)。样品分析设备100可以包括nfc天线，nfc天线被定位为使得，当激发滤波器保持器136被装载到样品分析设备100中时，nfc天线读取与位于nfc天线前方的任何滤波器相关联的信息。当主nfc标签位于nfc天线的前方时，与滤波器相关联的特定信息可以存储在主nfc标签上。

在本实施例中，用于要从光源108传输到激发滤波器保持器136的激发光的光路被分成第一激发光路140和第二激发光路144。如图1中示意性示出的，激发单色仪132仅在第一激发光路140中(即，仅与第一激发光路140光学地通信或仅在第一激发光路140中运行)。因此，第一激发光路140引导来自光源108的激发光通过激发单色仪132、通过激发滤波器保持器136的所选择的激发滤波器，并且向前到达样品(被适当地定位在样品载体104处)。第二激发光路144在绕过激发单色仪132的同时引导来自光源108的激发光通过激发滤波器保持器136的所选择的激发滤波器，并且到达样品。样品分析设备100构造为用于在第一激发光路140和第二激发光路144之间切换光路。换言之，样品分析设备100构造为用于选择由光源108生成的激发光是被引导通过第一激发光路140还是被引导通过第二激发光路144，并且由此选择是否绕过激发单色仪132。为此目的，激发光学器件116包括激发路径选择装置148。如下面进一步描述的，激发路径选择装置148是可移动的(可被致动以移动)，以便将来自光源108的激发光引导到第一激发光路140或第二激发光路144中。还将变得显而易见的是，激发路径选择装置148可以仅包括单个可移动部件，即，仅需要单个可移动部件来将激发光导向到所选择的(第一或第二)激发光路140或144中。

还如图1所示，在一些实施例中，激发光学器件116还可以包括保持多个不同的光学部件的附加光学器件保持器152。附加光学器件保持器152可移动(通过旋转或滑动)，以便将所选择的光学部件插入激发单色仪132和激发滤波器保持器136之间的第一激发光路140中，以及插入到光源108和激发滤波器保持器136之间的第二激发光路144中。附加光学器件保持器152可以包括一个或多个衰减滤波器，衰减滤波器提供不同的衰减因子(例如，无衰减、10d、20d、30d等)，以在测量具有高响应的样品的情况下(这会使光检测器112饱和)减小激发光的能量。附加光学器件保持器152之后的基准分束器(未示出)可以将激发光束的一部分分离为基准光束，该基准光束被引导至基准光电二极管(未示出)。基准光电二极管可以用于追踪激发光的能量。基于由基准光电二极管测量的激发光的强度，样品分析设备100的系统控制器(计算装置)190(图2)可以通过致动附加光学器件保持器152移动以便将具有选择的衰减因子的衰减滤波器插入有效的激发光路140或144中，而使激发光衰减。可以如美国专利申请公开no.2013/0119277中描述的那样实施这种动态范围扩展的技术，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。附加地，或作为衰减滤波器的替代，可以定位在附加光学器件保持器152处的光学部件的其它实例包括但不限于光束整形孔、开口孔(即，不使穿过其中的光束衰减或改变的孔)以及具有专门功能的滤波器(例如，长通、短通、带通等)。

通常，发射光学器件120可以包括例如一个或多个透镜、孔、滤波器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、单色仪、衍射光栅、棱镜、光路开关等。在本实施例中，发射光学器件120包括发射单色仪156和发射滤波器保持器160。发射滤波器保持器160可以支撑具有不同光传输特性的多个发射滤波器。发射单色仪156和发射滤波器保持器160通常可以类似于本文所述的激发单色仪132和激发滤波器保持器136，并且可以根据需要进行优化以用于发射光路。

在本实施例中，用于要从样品(或取决于所实施的测量技术，从中间盒和/或接口光学器件126)传输到光检测器112的发射光的光路被分成第一发射光路164和第二发射光路168。如图1中示意性示出的，发射单色仪156仅在第一发射光路164中(即，仅与第一发射光路164光学地通信或仅在第一发射光路164中运行)。因此，第一发射光路164引导发射光通过发射单色仪156、通过发射滤波器保持器160的所选择的发射滤波器，并且向前到达光检测器112。第二发射光路168在绕过发射单色仪156的同时引导发射光通过发射滤波器保持器160的所选择的发射滤波器，并且到达光检测器112。样品分析设备100构造为用于在第一发射光路164和第二发射光路168之间切换发射光路。换言之，样品分析设备100构造为用于选择是否绕过发射单色仪156。在本实施例中，接口光学器件126包括主光路选择装置172，主光路选择装置172构造为用于在第一发射光路164和第二发射光路168之间切换。

通常，光检测器112构造为响应于接收到来自发射光学器件120的发射光信号而生成电测量信号，并将该测量信号传输到与样品分析设备100设置在一起或设置在样品分析设备100外部的信号处理电路(例如，数据采集电路)(例如，通常由系统控制器190代表)。根据实施例，基于对要检测的发射波长的灵敏度的优化的需要，光检测器112可以是光电倍增管(pmt)、光电二极管、电荷耦合器件(ccd)、诸如互补金属氧化物半导体(cmos)等有源像素传感器(aps)。在典型实施例中，所示光检测器112包括一个或多个pmt，该一个或多个pmt被优化以用于处理荧光和/或冷光发射光信号。可以提供被优化为用于处理吸光度发射光信号的单独的光检测器(图1和图2中未示出)，诸如光电二极管等。

如上所述，盒模块124构造为可移除地接纳和支撑多个专用盒，多个专用盒构造为用于实现特定的基于光学的测量(例如，荧光、吸光度、冷光等)。为此目的，盒模块124可以包括多个容纳器(receptacle)或槽，各个盒可以安装(装载)在这些容纳器或槽中，并且此后被卸载(移除)。盒模块124是可以以自动、半自动或手动方式移动的。例如，盒模块124可以穿过设备壳体128的门移动到至少部分处于外部的位置，这有利于盒的安装和卸载。作为另一实例，盒模块124可以在设备壳体128的内部内移动，以使所选择的盒与样品分析设备100的光学系统光学对准(即，被放置为与激发光学器件116和发射光学器件120光学地通信)。取决于使用给定盒的实验的类型，由盒的盒壳体封装的内部光学器件可以包括各种部件，诸如反射镜、滤波器、棱镜、衍射光栅、内部光源和/或内部光检测器等。

通常，接口光学器件126可以包括例如一个或多个透镜、光学读取头、孔、滤波器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、光路开关等。在本实施例中，接口光学器件126包括主光路选择装置172。除了构造为在第一发射光路164和第二发射光路168之间进行切换之外，主光路选择装置172还可以构造为通过在激发光学器件116和样品之间以及在样品和发射光学器件120之间选择适当光路来选择测量方法。主光路选择装置172还可以构造为选择是否将盒模块124(即，安装在盒模块124中的特定盒)放置为与光路(激发光路和/或发射光路)光学地通信(插入到光路中)。出于这些目的，主光路选择装置172可以包括结构体，在该结构体处安装、附接或形成有各种光学部件，诸如，一个或多个透镜、孔、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器等。主光路选择装置172的结构体可以提供多个可选择的位置，并且可以是可移动的(例如，可滑动的)以选择哪个位置是光路中的可操作位置或有效位置。

如图2所示，接口光学器件126还可以包括：顶部吸光度透镜176(用于吸光度测量的透镜)，其位于样品载体104上方(与支撑在样品载体104上的选择的样品对准)；顶部荧光/冷光透镜180(用于荧光和冷光测量的透镜)，其位于样品载体104上方(与支撑在样品载体104上的选择的样品对准)；底部吸光度读取头184，其位于样品载体104下方(与支撑在样品载体104上的选择的样品对准)；以及底部荧光读取头188，其位于样品载体104下方(与支撑在样品载体104上的选择的样品对准)。在一些实施例中，顶部荧光/冷光透镜180可以朝向和远离样品移动，以适应不同的多孔板尺寸、填充体积、样品高度等，并避免多孔板的相邻孔之间的串扰。

测量方法的选择可涉及如本文所述的操作激发路径选择装置148以选择第一激发光路140或第二激发光路144，并结合操作主光路选择装置172来选择位置。作为一个非限制性实例，主光路选择装置172可以提供以下可选择位置。

位置0：该位置可用于将盒模块124的专用盒耦合到光路中以提供扩展的系统能力，诸如时间分辨荧光、多重时间分辨荧光、荧光偏振、测定、测定等。

位置1：该位置可用于与激发单色仪132和激发滤波器保持器136相结合的吸光度测量。激发光束被引导至顶部吸光度透镜176。顶部吸光度透镜176是聚焦透镜，该聚焦透镜使激发光束准直，使得该光束的焦点位于样品的中央。发射光(在这种情况下，透过样品的光)被底部吸光度读取头184收集。然后可以将透射光引导至吸光度专用的光检测器(例如，光电二极管，图1中未示出)。该位置还可用于与发射滤波器保持器160相结合的冷光测量。如本领域技术人员所理解的，冷光测量不使用激发光，而是通过向样品中添加适当的试剂来引发冷光。来自样品的冷光发射光被顶部荧光/冷光透镜180收集，并被引导通过发射光学器件120并到达光检测器112。

位置2：该位置可用于与激发单色仪132和发射单色仪164相结合，或者与激发滤波器保持器136和发射单色仪164相结合的底部读取荧光测量。激发光经由激发光纤(未示出)被引导至底部荧光读取头188，底部荧光读取头188将激发光束聚焦在样品上(从而从多孔板的底部照射样品)。发射光(在这种情况下，从样品发射的荧光)被底部荧光读取头188收集。然后，发射光可以经由发射光纤(未示出)被引导至主光路选择装置172，并且随后被向前引导通过发射光学器件120并到达光检测器112。

位置3：该位置可用于与激发单色仪132和发射滤波器保持器160相结合，或与激发滤波器保持器136和发射滤波器保持器160相结合的底部读取荧光测量。如上所述地使用激发光纤、底部荧光读取头188和发射光纤。

位置4：该位置可用于与激发单色仪132和发射单色仪164相结合，或者与激发滤波器保持器136和发射单色仪164相结合的顶部读取荧光测量。在该位置处，发射光被引导到顶部荧光/冷光透镜180，顶部荧光/冷光透镜180将激发光束聚焦在样品上(从而从多孔板的顶部照射样品)。然后，发射光可以由相同的顶部荧光/冷光透镜180收集，并且随后向前通过发射光学器件120并到达光检测器112。该位置还可用于与发射单色仪164相结合的冷光测量。来自样品的冷光发射光被顶部荧光/冷光透镜180收集并随后被引导通过发射光学器件120并到达光检测器112。

位置5：该位置可用于与激发滤波器保持器136和发射滤波器保持器160相结合的顶部读取荧光测量。如上所述，在这种情况下可以使用顶部荧光/冷光透镜180和光检测器112。该位置还可用于与激发滤波器保持器136和发射滤波器保持器160相结合的荧光偏振测量或时间分辨荧光测量。

根据对本实施例中实施的主光路选择装置172的各种位置0-5进行比较显而易见的是，主光路选择装置172的位置决定了发射光是通过发射单色仪164还是通过发射滤波器保持器160。更一般地，能由样品分析设备100进行的各种类型的基于光学的测量可以与激发单色仪132、激发滤波器保持器136、发射单色仪164和发射滤波器保持器160的任何组合相结合地实施。

在一些实施例中，样品分析设备100还可以包括液体分配系统(例如，注射器针头(多个注射器针头)、管道、泵(多个泵)、储存池(多个储存池)等，未示出)，液体分配系统构造为在样品已被可操作地定位在样品分析设备100中之前或之后，将液体添加到样品(例如，添加到布置在样品载体104上的样品支撑件的选择的孔中或选择的印迹上)。例如，如本领域技术人员所理解的，可以将标记试剂添加到样品中以用于荧光、冷光或其它类型的测量。在一些实施例中，可以添加两种或更多种不同类型的试剂。

样品分析设备100还可以包括系统控制器(例如，计算装置)190。如本领域技术人员所理解的，系统控制器190可以包括一个或多个模块，一个或多个模块构造为用于对样品分析设备100的各种功能方面进行控制、监测和/或计时，和/或用于从样品分析设备100接收数据或其它信号(诸如来自光检测器112的测量信号等)并且将控制信号传输到光检测器112和/或其它部件。例如，系统控制器190可以构造为用于协调样品载体104、盒模块124(如果提供)、激发单色仪132、激发滤波器保持器136、激发路径选择装置148、发射单色仪156、发射滤波器保持器160和主光路选择装置172的操作(例如，移动和位置)。出于所有这些目的，系统控制器190可以经由布线或无线通信链路与样品分析设备100的各种部件通信。在典型的实施例中，系统控制器190包括提供整体控制的主电子处理器，并且可以包括构造为用于专用控制操作或特定信号处理任务的一个或多个电子处理器。系统控制器190还可以包括用于存储数据和/或软件的一个或多个存储器和/或数据库。系统控制器190还可以包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括用于执行本文中披露的任何方法的指令。系统控制器190的功能模块可以包括电路或者其它类型的硬件(或固件)、软件或两者。例如，模块可以包括用于接收来自光检测器112的测量信号的信号处理(或数据采集)电路以及用于处理测量信号(诸如用于生成图形数据)的软件。系统控制器190还可以包括一种或多种用户界面装置或与一种或多种用户界面装置通信，诸如用户输入装置(例如，小键盘、触摸屏、鼠标等)、用户输出装置(例如，显示屏、打印机、视觉指示器或警报、听觉指示器或警报等)、由软件控制的图形用户界面(gui)、以及用于装载电子处理器可读的介质的装置(例如，包含在软件、数据等中的逻辑指令)。系统控制器190可以包括用于控制和管理系统控制器190的各种功能的操作系统(例如，microsoft软件)。

根据一些实施例，使用样品分析设备100进行光学测量的实验可以如下实现。将一个或多个样品引入样品分析设备100中并放置在相对于样品分析设备100的光学器件和其它部件的适当操作位置。通常，样品的“操作”位置是“光学对准”位置，即，建立足以从样品获取光学数据的光路的位置。取决于实验，操作位置还可以对应于样品与样品分析设备100“流体对准”，即，定位为能够诸如通过操作如上所述的液体分配系统等将流体分配到样品上。样品引入可能涉及将一个或多个样品装载在微孔板或其它类型的样品支撑件的一个或多个孔中(例如，根据如本领域技术人员所理解的诸如蛋白质印迹法(westernblot)等印迹技术制备样品)，并且例如与上述样品载体104的使用类似，将样品支撑件装载或安装在样品分析设备100中。取决于样品和要进行的测量类型，如本领域技术人员所理解的，在将样品定位在样品分析设备100中之前，可以对样品进行预制或处理(培育、混合、均质化、离心、缓冲、添加试剂、诸如固相萃取等分析分离、色谱、电泳等)。

除了样品引入之外，样品分析设备100或其某些部件(光学器件、电子器件等)可能需要构造为用于实现要进行的特定类型的测量。例如，如果基于盒，则可以将适当的盒(或多个盒)安装在样品分析设备100的盒模块124中。在安装盒之后，设置在盒中的光学器件成为样品分析设备100的设备壳体128内的光学回路的一部分。例如，盒光学器件可以与激发光学器件116、发射光学器件120和/或接口光学器件126对准(光学地通信)。安装盒导致建立这样的电学路径：其用于将电能、数据和控制信号传输到盒和/或从盒传输电能、数据和控制信号。

然后根据需要处理样品以从样品诱发光子发射以用于测量。在冷光测量的情况下，可以诸如通过操作如上所述的液体分配系统等添加试剂以诱发冷光响应。在荧光测量的情况下，光源108和相关的激发光学器件116(以及如上所述的可能的盒和/或接口光学器件126)用于照射或激发样品以诱发荧光响应。荧光测量可能还涉及添加试剂以诱导荧光响应。在冷光或荧光测量的情况下，发射光学器件120(以及如上所述的可能的盒和/或接口光学器件126)用于收集来自样品的发射光并将发射光引导至光检测器112。光检测器112将这些光信号转换成电信号(检测器信号或测量信号)并将电信号传输到信号处理电路，信号处理电路诸如可以由如上所述的样品分析设备100的系统控制器190提供。

在吸光度测量的情况下，光源108和相关的激发光学器件116(以及如上所述的可能的盒和/或接口光学器件126)用于照射样品。在这种情况下，“发射”光是透过样品的光，由于一些光被样品吸收的缘故，与入射在样品上的激发光相比“发射”光发生衰减。如上所述，透射(“发射”)光可以被引导至吸光度检测器，该吸光度检测器可以与所示的光检测器112分开。

对于所实施的任何光学测量技术，可以处理多个样品。例如，可以移动(诸如通过使用样品载体104等移动)在其上或其中设置有多个样品的样品支撑件，以使每个样品与用于实验的光学器件依次对准，从而依次地从所有样品中获取测量值。

现在将描述通过基于光学的测量来分析样品的方法的实例，该方法包括对激发路径的选择。通常，该方法可以结合需要通过激发光激发或照射样品的基于光学的测量来实施，基于光学的测量的实例包括基于荧光的测量和基于吸光度的测量。取决于要执行的具体方法，可能希望将用于激发或照射样品的激发光限制为特定波长(或窄波长带)。因此，该方法可涉及对要传输到样品的激发光的波长进行选择。另外，该方法可涉及对模态(modality)的选择，通过模态来选择波长(即，激发光被限制到该波长)。在一个实施例中，波长选择模态的选择涉及到选择是采用激发单色仪132作为波长选择的第一级并采用激发滤波器保持器136作为波长选择的第二级，还是采用激发滤波器保持器136作为波长选择的唯一模态。因此，该方法可以包括在第一激发光路140和第二激发光路144之间进行选择。如上所述，第一激发光路140引导来自光源108的激发光通过激发单色仪132(即，到达激发单色仪132并且随后向前到达激发滤波器保持器136)、通过激发滤波器保持器136并且到达样品。另一方面，第二激发光路144在绕过激发单色仪132的同时引导来自光源108的激发光通过激发滤波器保持器136，并且到达样品。取决于是选择了第一激发光路140还是第二激发光路144，或者设定(通过移动来调节)激发滤波器保持器136，或者设定激发滤波器保持器136和激发单色仪132两者，以便选择朝向样品进一步传输的期望的波长。

通过从安装到激发滤波器保持器136的多个激发滤波器中选择激发滤波器来对激发滤波器保持器136进行设定，该激发滤波器具有有效通过期望波长的光传输特性并且阻挡激发光的其它波长。随后移动激发滤波器保持器136(通过滑动或旋转)，以便将所选择的激发滤波器插入第一激发光路140和第二激发光路144中被选择的一者中。通过将激发单色仪132移动(通常为旋转)到这样的位置来设定激发单色仪132：在此位置，激发单色仪132将沿着第一激发光路140透射选择波长的激发光。在典型的实施例中，激发单色仪132接收来自光源108的宽带激发光并将激发光分散成不同的波长，这些波长作为单独的光束相对于彼此沿不同的方向(角度)从激发单色仪132传播出去。激发单色仪132的位置决定哪个特定波长光束与出口狭缝对准，并且由此该光束能够向前传输到激发滤波器保持器136，而未被选择的波长被阻挡并且不通过出口狭缝。因此，改变激发单色仪132的位置会改变向前传输的波长。

在选择激发波长和激发光路(第一激发光路140或第二激发光路144)之后，在光源108处生成的激发光沿选择的激发光路140或144传输。然后将得到的选择波长的激发光传输到样品。然后该方法可以如本文其它地方一般描述的那样继续进行。因此，响应于被激发光照射，样品产生发射光(在测量吸光度的情况下可以是透过样品的光)，并且发射光被传输到光检测器112并由光检测器112(或者吸光度专用光检测器)测量。

根据实施例，该方法可以包括样品分析设备100的其它部件的操作和/或使用，诸如如本文其它地方所述的：盒模块124的一个或多个盒、接口光学器件126、主光路选择装置172、发射单色仪164、发射滤波器保持器160等。

图3是光源108以及激发路径选择装置148的部件的实例的示意性正视图，激发路径选择装置148构造为在第一激发光路140和第二激发光路144之间进行选择(切换)。通常，激发路径选择装置148可以包括一个或多个部件，诸如可以移动以实现激发光路的选择的光束控制装置等。在图3所示的实施例中，激发路径选择装置148包括抛物面反射镜302形式的光束控制装置。在图3中，激发路径选择装置148已经移动到抛物面反射镜302与光源108和激发滤波器保持器136光学对准的位置。在该位置处，抛物面反射镜302被定向为沿第二激发光路144的方向反射激发光束306，从而将激发光束306在绕过激发单色仪132的同时直接传输到激发滤波器保持器136。

图4是光源108、激发单色仪132和激发路径选择装置148的其它部件的实例的示意性透视图。在图4所示的实施例中，激发单色仪132构造为双单色仪。如本领域技术人员所理解的，双单色仪包括两个串联定位的衍射光栅，以改善来自被处理光束的杂散光的消除。如图4所示，激发单色仪132包括串联布置的第一衍射光栅410和第二衍射光栅414。第一衍射光栅410和第二衍射光栅414是可旋转的，以便选择由光源108生成的激发光的特定波长。在图4所示的实施例中，激发路径选择装置148还包括分别为平面反射镜418和抛物面反射镜422形式的两个附加的光束控制装置。在图4中，激发路径选择装置148已经移动到这样的位置：平面反射镜418与光源108和第一衍射光栅410光学对准，并且抛物面反射镜422与第二衍射光栅414和激发滤波器保持器136光学对准。在该位置处，平面反射镜418被定向为朝向第一衍射光栅410反射激发光束406，第一衍射光栅410将激发光束406传输到第二衍射光栅414。同样在该位置，抛物面反射镜422被定向为从第二衍射光栅414接收激发光束406的波长特定分量，并将波长特定分量反射为朝向激发滤波器保持器136的光束。因此，图4(至少部分地)示出了第一激发光路140的实例。

图5是根据实施例的激发路径选择装置548的实例的示意性透视图。激发路径选择设备548可以对应于以上所述并在图1中示出的激发路径选择设备148。在所示实施例中，激发路径选择装置548包括可移动基座550，可以将用于在第一激发光路140和第二激发光路144之间进行选择(切换)的所有光束控制装置(例如，抛物面反射镜302、平面反射镜418和抛物面反射镜422)安装在可移动基座550上。基座550可在第一位置和第二位置之间移动(例如，通过旋转)，在第一位置中第一激发光路140有效(平面反射镜418和抛物面反射镜422如图4所示地定位)，并且在第二位置中第二激发光路144有效(抛物面反射镜302如图3所示地定位)。换句话说，基座可在抛物面反射镜302和光源108对准的第一位置与平面反射镜418和光源108对准的第二位置之间移动。如本领域技术人员所理解的，通过将基座550适当地联接到马达554，可以使基座550的移动自动化。由于抛物面反射镜302、平面反射镜418和抛物面反射镜422与基座一起移动，因此在第一激发光路140和第二激发光路144之间进行切换仅需要单个部件(即，基座550)的移动。

图6是根据实施例的激发滤波器保持器636以及激发路径选择装置148或548的部件的实例的示意性透视图。激发滤波器保持器636可以对应于以上所述并在图1中示出的激发滤波器保持器136。例如，当选择第一激发光路140时，该部件可以是以上所述并在图4中示出的抛物面反射镜422，或者当选择第二激发光路144时，该部件可以是以上所述并在图3中示出的抛物面反射镜302。在图6所示的实施例中，激发滤波器保持器636包括结构体634和安装各个激发滤波器638的多个容纳器。在本实例中，激发滤波器保持器636可线性移动(即，可滑动)，以便将所选择的激发滤波器638插入在第一激发光路140或第二激发光路144中行进的激发光束606的路径中。同样在本实例中，激发滤波器保持器636包括齿条642以实现线性移动。本领域技术人员可以理解，旋转小齿轮或其它适当的部件(由适当的电机和介入的传动部件驱动)可以与齿条642接合以驱动激发滤波器保持器636的线性移动，激发滤波器保持器636可被支撑在适当的轴承或线性导轨上。

将理解的是，本文描述的过程、子过程和过程步骤中的一个或多个可以由在一个或多个电子或数字受控装置上的硬件、固件、软件或前述两个或更多个的组合执行。软件可以存在于适当的电子处理部件或系统中的软件存储器(未示出)中，例如，图2中示意性描绘的系统控制器(计算装置)190。软件存储器可以包括用于实现逻辑功能(即，可以以诸如数字电路或源代码等数字形式，或者以诸如模拟源(诸如模拟电的、声音的或视频的信号)等模拟形式实现的“逻辑”)的可执行指令的有序列表。指令可以在处理模块内执行，处理模块包括例如一个或多个微处理器、通用处理器、处理器组合、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)。此外，示意图描述了具有物理(硬件和/或软件)实施方式的功能的逻辑划分，该物理实施方式不受架构或功能的物理布局的限制。本文中描述的系统的实例可以以各种构造实现，并且运行为单个硬件/软件单元中或者多个不同的硬件/软件单元中的硬件/软件部件。

可执行指令可以实现为存储有指令的计算机程序产品，当由电子系统的处理模块(例如，图2中所示的系统控制器190)执行时，指令指导电子系统执行指令。计算机程序产品可以选择性地体现为用于或关于指令执行系统、设备或装置(诸如基于电子计算机的系统、包含处理器的系统)，或可以选择性地从指令执行系统、设备或装置获取指令并执行该指令的其它系统的任何非暂时性计算机可读存储介质。在本公开的上下文中，计算机可读存储介质是可以存储用于或关于指令执行系统、设备或装置的程序的任何非暂时性装置。非暂时性计算机可读存储介质可以选择性地是例如电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置。非暂时性计算机可读介质的更具体实例的非穷举列表包括：具有一个或多个电线的电连接件(电)；便携式计算机磁盘(磁)；随机存取存储器(电)；只读存储器(电)；可擦除可编程只读存储器，诸如闪存等(电)；光盘存储器，诸如cd-rom、cd-r、cd-rw等(光)；以及数字通用盘存储器，即dvd(光)。应注意的是，由于程序可以经由例如片材或其它介质的光学扫描而以电子方式获取，然后编译、解释、或在必要时以适当方式进行其它处理，并且随后储存在计算机存储器或机械存储器内，因此非暂时性计算机可读存储介质甚至可以是打印程序的片材或其它适当的介质。

还应理解的是，本文使用的术语“信号通信”是指两个或多个系统、装置、部件、模块或子模块能够经由沿某些类型的信号路径行进的信号而彼此通信。信号可以是沿第一和第二系统、装置、部件、模块或子模块之间的信号路径从第一系统、装置、部件、模块或子模块向第二系统、装置、部件、模块或子模块传达信息、电力或能量的通信、电力、数据或能量信号。信号路径可以包括物质的、电的、磁的、电磁的、电化学的、光的、有线的或无线的连接。信号路径还可以包括第一和第二系统、装置、部件、模块或子模块之间的附加的系统、装置、部件、模块或子模块。

更一般地，此处使用的诸如“通信”和“相连通”(例如，第一元件与第二元件“通信”或“相连通”)等术语表示两个或多个元件或部件之间的结构的、功能的、机械的、电的、信号的、光的、磁的、电磁的、离子的或流体的关系。因此，实际上一个元件被描述为与第二元件通信/相连通并不是指排除了附加元件出现在第一与第二元件之间，和/或与第一和第二元件可操作地相联或接合的可能性。

应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的各个方面和细节作出改变。此外，前述描述仅意在说明的目的，而并非意在限制—本发明由权利要求书限定。