CN100465619C - 发光测试检测用的检测板、读数系统和方法 - Google Patents

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Abstract

使用具有一体化电极的检测组件与适合于接受检测组件的阅读器装置进行发光测量，在检测组件的孔或检测区域中诱导发光，优选电极诱导发光并测量所诱导的发光。

Description

发光测试检测用的检测板、读数系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2001年6月29日提交的美国临时申请系列号60/301,392的优先权，其并入本文作为参考。
1.技术领域
本申请涉及用于进行化学、生物化学和/或生物检测的板、板部件、试剂盒、装置和方法。
2.背景技术
2.1 化学、生物化学和生物检测
为了进行化学、生物化学和/或生物检测，已经开发了许多方法和系统。这些方法和系统在许多用途中是必需的，包括医学诊断、食品和饮料测试、环境监测、制造质量控制、药物发现和基础科学研究。取决于用途，希望的是检测方法和系统具有以下特征之一项或多项：i)处理量大、ii)灵敏度高、iii)动态范围大、iv)精确度和/或精度高、v)成本低、vi)试剂消耗量低、vii)与样品处理和加工的现有仪器系统具有兼容性、viii)获得结果时间短、ix)对干扰物和配合样品基质不敏感、和x)形式不复杂。引入这些特性或其它性能参数方面改进的新检测方法和系统具有显著的价值。
目前，有许多市售仪器，它们利用电致化学发光(ECL)进行分析测定。可以诱导发射ECL的物质(ECL-活性物质)已经用作ECL标记物。ECL标记物的实例包括：i)有机金属化合物，其中金属例如来自第VIII族的贵金属，包括含Ru和含Os的有机金属化合物，如三-二吡啶基钌(RuBpy)部分和ii)发光氨及相关化合物。与ECL标记物一起参与ECL过程的物质在本文中被称为ECL共反应物。常用的共反应物包括用于来自RuBpy的ELC的叔胺(例如见U.S.5,846,485，并入本文作为参考)、草酸盐和过硫酸盐，和用于来自发光氨的ECL的过氧化氢(例如见U.S.5,240,863，其并入本文作为参考)。由ECL标记物产生的光可以用作诊断过程中的指示信号(Bard等人，U.S.5,238,808，其并入本文作为参考)。例如，ECL标记物可以共价结合到结合剂上，如抗体或核酸探针；结合剂参与结合作用可以通过测量由ECL标记物发出的ECL来监测。另外，来自ECL-活性化合物的ECL信号可以表示化学环境(例如见U.S.5,641,623，其描述了ECL检测，该检测监测ECL共反应物的形成或破坏，其并入本文作为参考)。对于ECL、ECL标记物、ECL检测和进行ECL检测的测试设备的更多背景，参见U.S.5,093,268、5,147,806、5,324,457、5,591,581、5,597,910、5,641,624、5,643,713、5,679,519、5,705,402、5,846,485、5,866,434、5,786,141、5,731,147、6,066,448、6,136,268、5,776,672、5,308,754、5,240,863、6,207,369和5,589,136和公开的PCT WO99/63347、WO00/03233、WO99/58962、WO99/32662、WO99/14599、WO98/12539、WO97/36931和WO98/57154，其每一个都并入本文作为参考。
市售的ECL仪器已经表明了意外的性能。由于许多原因，包括其优异的敏感性、动态范围、精度和配合物样品基质的容错，它们已经被广泛使用。市售测试设备使用流动池基的设计，具有耐久可重新使用的流动池。耐久流动池的使用提供许多优点，但是也有一些局限性，例如在检测处理量方面。在某些用途中，例如潜在治疗性药物的化学文库筛选、检测测试设备应当以非常高的速度对少量样品进行大量分析。为了提高检测处理量，已经开发了许多技术。多孔检测板的使用允许多个样品的平行处理和检测，所述多个样品分布在板的多个孔中。通常，在多孔检测板(也称为微量板或微量滴定板)中储存、处理和/或分析样品和反应物。多孔检测板可以具有许多形式、尺寸和形状。为了方便，对于处理高处理量检测的样品所用的一些测试设备，已经出现了一些标准。多孔检测板通常以标准尺寸和形状制造并且具有标准的孔排列。一些确定的孔排列包括96孔板(12×8孔阵列)、384孔板(24×16孔阵列)和1536孔板(48×32孔阵列)上发现的那些。生物分子筛选协会(The Society for Biomolecular Screening)已经公布了对于各种板安排形式的推荐微量板技术要求(见http://www.sbsonline.org)，所述推荐的技术要求并入本文作为参考。
在标准板安排形式中进行的检测可以利用容易获得的设备储存和移动这些板，以及容易获得的设备快速将液体分配到板中或从板中去除。对于快速测定放射性、荧光、化学发光和在板的孔中或来自板的孔的光吸收率，许多测试设备是市售的，但是，对于测量由多孔检测板的孔发射的ECL，还没有商品仪器。
2.2检测板
图1表示标准96孔检测板100。检测板100包括裙边112、周围的壁114、顶面116和8×12阵列的孔118，这些孔由间隔120分开，以及空白基底区域128。裙边112包围板100的基底并且通常宽度为3.365英寸，长5.030英寸。为了有利于取向，裙边112和周围的壁114包括凹口130。顶面116从周围的壁114沿着板100延伸到孔118的最外孔的各个中线。孔118的每一个包括一个池壁122，其具有内表面124和池底126，一起确定一个圆筒形区域。裙边112、周围的壁114、顶面116、孔118、间隔120、池底126和基底区域128是板100的整体成型的特征。另外，板100可以省略池底126。
标准96孔检测板不特别适合于电致化学发光测试。在这样的板中孔的尺寸小，每个孔约0.53平方英寸，对于电极的引入和/或由这些电极表面放出的光的有效收集产生了很大障碍。当考虑甚至更高孔数量的板时，例如384孔板和1536孔板，尺寸问题变得更加困难。
3.发明内容
本发明涉及进行检测测定的检测组件(优选的是检测板，更优选的是多孔检测板)、方法和装置。本发明的检测组件可以包括一个或多个，优选为多个孔、腔室和/或检测区域，用于进行一种或多种检测测定。优选地，这些孔、腔室和/或检测区域包括一个或多个电极用于诱导孔、腔室和/或检测区域中的材料发光。该检测组件还可以包含检测试剂(液体或干燥形式的)，优选在该检测组件的孔、腔室或检测区域中。这样的检测试剂可以固定在组件的电极上或者限制在组件的电极上(例如通过使用合适设计的包围电极表面的电介质表面)。优选地，构造所述组件以便可以在该检测组件的许多部分中进行发光测量(优选的是一次测定一个以上检测区域、孔或腔室，但是不是全部的)。本发明的一个方面涉及在检测组件中用于电极和电接触的新型结构和材料。本发明还涉及用于使用测试组件进行测量的装置、方法、系统和试剂盒。本发明还涉及制造本发明的组件和板的方法。
多孔检测板可以包括若干元件，例如顶板、底板、孔、工作电极、反电极、参比电极、介电材料、电连接和检测试剂。所述板的孔可以由顶板中的孔洞/开口确定。底板可以固定到顶板上(直接连接或者与其它部件组合)并且可以用作孔底。另外，所述板的孔可以定义为在板表面上的压痕或凹坑。多孔检测板可以具有任何数量的孔，这些孔可以具有任何尺寸或形状，以任何形式或结构排列，并且可以由许多种不同材料构成。对于板和孔的数量、尺寸、形状和结构，本发明的优选实施方案使用工业标准安排形式。标准安排形式的实例包括96-、384-、1536-和9600-孔板，并且这些孔按二维排列构造。其它安排形式可以包括单孔板(优选具有许多检测区域)、2孔板、6孔板、24孔板和6144孔板。
根据本发明，工作电极、反电极和任选的参比电极可以引入所述孔中。本发明描述了在多孔检测板中用于电极的若干新结构和材料。本发明的多孔检测板可以使用一次，或者可以多次使用，并且非常适合于所述板是一次性的用途。此外，检测试剂，优选为干试剂和/或湿试剂，可以引入到所述检测板中，优选引入到一个或多个孔或检测区域中。在一些实施方案中，多孔板的一个孔可以包括多个检测区域。
本发明涉及的过程涉及电极的使用和光的产生，包括适合于这些过程的方法、装置和检测组件。本发明还涉及测量来自这些过程中的光，例如在检测进行过程中。这样的过程的实例包括电致化学发光(也称为电解产生的化学发光)、电致发光和由电化学产生的物质引发的化学发光。为了应用且为了方便，这三种过程将称为“电极诱导发光”。电致化学发光涉及电解产生的物质和光的发射。例如，电致化学发光可以涉及由以下过程产生的发光：其中一种或多种反应物以电化学方式产生并且经过一种或多种化学反应产生发光的物质，优选反复进行。本发明还涉及不需要使用电极的过程，例如化学发光、荧光、生物发光、磷光、涉及由闪烁体发光的光密度和过程。本发明还涉及不包括发光的过程，例如电化学过程(例如涉及电流或电压的测量或产生)或电过程(例如涉及电阻或阻抗的测量)。
本发明还涉及可以用来在检测组件中或其上进行的检测中诱导和测量发光的装置，优选的是电极诱导发光，更优选的是电致化学发光，所述检测组件优选是多孔检测板。本发明还涉及可以用来通过某些基于光学的检测方法进行检测的装置，其中不使用电极诱导发光，如荧光检测、化学发光检测、生物发光检测和磷光检测。本发明还涉及可以用来诱导和/或测量电流和/或电压(例如在电极处)的装置。电流和/或电压的测定可以独立进行或者与照明和/或与发光测量同时进行(例如在分光电致化学发光测量或光电化学测量中)。
所述装置可以引入，例如一个或多个光检测器；不透光的外壳；把检测板输送进出该装置的机构(特别是进出不透光外壳)；使检测板与光检测器和/或与电触点对准并取向的机构；跟踪并识别板的机构(例如条形码阅读器)；进行到板的电连接的机构、一个或多个用于诱导发光的电能源、以及合适的设备、电子装置和/或软件。该装置还可以包括储存、堆放、移动和/或分配一个或多个多孔检测板的机构(例如板叠放机和/或板输送机)。可以构造该装置以便通过基本同时或同时测量依次来自板的多个区段和/或来自整个板的光来测量来自多孔检测板的光。该装置还可以引入微处理器和计算机来控制仪器内的一些功能和帮助数据的储存、检测和表示。
本发明的另一个方面涉及进行检测的方法，包括测量来自检测板的发光。根据本发明，有利的是分区段测量检测板的发光。另一个实施方案涉及在具有许多孔的多孔板中进行电极诱导发光(优选电致化学发光)检测的方法。
本发明的仍然另一个方面涉及用于多种检测的检测板和板部件(例如底板、顶板和多孔板)。因此，一个实施方案涉及底板(例如没有顶板)，其可以与顶板结合形成适合于检测的多孔板。例如，具有许多图案化电极的底板，所述电极可以在顶面上，这些电极的排列方式使得当底板与多孔顶板结合时，每个孔具有一个或多个，优选两个或多个导电性电极表面。
另一个实施方案涉及具有一个或多个开口的改进的顶板，其构造使得当固定或放在底板上时，形成一个或多个检测孔。优选地，顶板形成其孔表面具有改善检测的性能和特性(例如光反射、表面张力等)的孔。例如，设计顶板使其形成用于改善发光收集效率的孔表面。
本发明的另一个方面涉及包含本发明装置以及本发明多孔板的系统。优选地，该系统含有进行检测如高处理量检测所必需的全部部件，包括光检测器、电能源和其上放置多孔板的板支持体。
本发明的再一个方面涉及用于本发明的检测板、装置和方法的试剂盒。优选地，该试剂盒在一个或多个容器中包括多孔板和一种或多种检测试剂。
4.附图说明
图1表示具有96个孔的工业标准多孔检测板。
图2表示根据本发明的一个实施方案的多孔检测板的顶视图。
图2A表示根据本发明的另一个实施方案的多孔检测板的孔200的顶视图。孔200有壁162，具有内表面164、反电极166和形成孔200的底的工作电极168。
图2B表示根据本发明的多孔检测板的孔220的顶视图。孔220具有壁222、反电极226A和226B以及工作电极230。
图2C表示根据本发明的多孔检测板的孔240的顶视图，孔240具有壁242、反电极246A和246B以及工作电极250。
图2D表示根据本发明的多孔检测板的孔260的顶视图，孔260具有壁262、反电极266和工作电极270。
图2E表示根据本发明的顶板280。顶板280包括顶板主体281、顶面282、壁285和内表面286。顶板280有孔284，其可以部分用于形成本发明的多孔检测板的孔壁。
图2F表示根据本发明的顶板290，其中顶板290具有384个方孔291。
图2G表示根据本发明的顶板295，其中顶板295具有1536个孔297。
图2H表示从根据本发明的多孔检测板2000的一侧观察的截面图。板2000具有支持体/工作电极2001、多个孔2002、介电层2004、反电极2006、唇板2008和顶板2009。板2000还可以引入对于多孔检测板在别处描述的其它特征，如检测试剂、电连接、支持材料等。
图2I表示从根据本发明的多孔检测板2010的一侧观察的截面图。板2010具有支持体2011、一个或多个孔2012、工作电极2013、介电层2014、反电极2016、唇板2018和边界2019。板2010还可以引入对于多孔检测板在别处描述的其它特征，如检测试剂、电连接、支持材料等。
图2J表示从根据本发明的多孔检测板2020的一侧观察的截面图。板2020具有支持体2021、一个或多个孔2022、一个或多个工作电极2023、一个或多个反电极2026、唇板2028和一个或多个边界2029。板2020还可以引入以上对于多孔检测板所述的其它特征，如检测试剂、电连接、支持材料等。
图3A表示根据本发明的另一个实施方案的孔300。孔300具有壁302，其具有内表面304、反电极306A和306B、工作电极310和检测区域312。
图3B表示根据本发明的孔330，其中孔330有许多检测区域336。
图3C表示根据本发明的孔360，其中孔360有许多检测区域366。
图4A表示根据本发明的再一个实施方案的孔400。孔400有具有内表面404的壁402、反电极406A和406B、工作电极410、以及限定工作电极410的区域418的边界416。
图4B表示根据本发明的孔430。边界440把反电极434A和434B与工作电极444分开。
图4C表示根据本发明的孔460，其中边界470把反电极464A和464B与工作电极474分开。工作电极474有多个检测区域476。
图4D表示根据本发明的孔480，其具有壁482、反电极484A和484B、边界492、工作电极494、边界498A和498B以及检测区域499A和499B。
图4E表示根据本发明的孔4900。孔4900具有带有内表面4903的壁4902、反电极4904A和4904B、暴露支持体的间隙4906A和4906B、带有暴露工作电极4910的多个孔洞4912的阻挡层4908。
图5表示根据本发明的另一个实施方案的多孔检测板500。
图6表示本发明的多孔检测板中分段导电层的实例。图6A表示导电层600，其分成6段602A、602B、602C、602D、602E和602F。图6B表示导电层620，其被分成12段622A-L。图6C表示导电层640，其被分成96段644。
图7表示本发明的多孔检测板中分段电极的实例。图7A表示电极700，其被分成6段。图7B表示电极720，其被分成12段。图7C表示电极740，其被分成8段。图7D表示电极760，其被分成96段。
图8A表示本发明的多孔检测板800。
图8B表示本发明的多孔检测板830。
图8C表示由图8B中所示的多孔检测板的两个孔842A和842B的程式化(stylized)截面图。
图9A表示根据本发明的多孔板930的部件。图9B表示图9A中所示的多孔检测板930的三个孔的程式化截面图。
图10A表示本发明的多孔检测板1000。
图10B表示图10A中所示的多孔检测板1000的三个孔的程式化截面图。
图11A表示本发明的96孔检测板1100。
图12A表示本发明的348孔检测板1200。
图13A表示本发明的多孔检测板1300，其在每个孔中有多个流体容纳区域。
图13B表示本发明的多孔检测板1350，其在每个孔中有多个流体容纳区域。
图14A表示本发明的多孔检测板1400，其在每个孔中有多个流体容纳区域。
图14B表示图14A中所示的96孔检测板1400的三个孔的程式化截面图。
图15表示本发明的多孔检测板1500，其在每个孔中有多个流体容纳区域。
图16A表示本发明的多孔检测板1600，其在基底上有单一的图案化导电层。图16B表示导电层1640，其具有工作电极段1642和反电极段1644。图16C表示板1660并且表明在多孔检测板中使电极分段的另一种方案。
图17表示根据本发明的一个实施方案的装置。阅读器1700包含盖罩1702、带有一个或多个门或孔1714的不透光外壳1704、光检测器1706、光学装置1708、多孔检测板1710、板对准器1712、板传送器1716、条形码阅读器1718、电子装置1720、电流/电压源1722、板的电连接器1724、计算机1726、电源1728、数据和网络连接1730、指示器1732、试剂处理器1734、一个或多个板叠放机、机器人装置1738、和板载体1740。
图18表示根据本发明的一种装置。阅读器1800表示选定的元件，表示不透光外壳1804、光检测器1806、光学装置1808、板传送器1816、板电子装置1820、输入板叠放机1836A、输出板叠放机1836B、输入板叠1837A、输出板叠1837B、以及输出门或孔1814B。
图19表示根据本发明的装置的选定部件，其中该图例突出了光学装置1908、光检测器1907、板的区段1910A和具有触点1925的板电连接器1924的对准。还给出了不透光外壳1904、门或孔1914、板1910、板载体1940和板传送器1916。
图20表示根据本发明的装置的选定部件，其中该图例突出了本发明的多孔检测板2042的区段2042A的成像。还表示了光检测器2057、光学装置2057、滤光器2059、板载体2040和板传送器2047。
图21表示根据本发明的装置的选定部件，其中该图例突出了板区段2110A、具有触点2125的板电连接器2124、光检测器2106的光电二极管阵列2107的相对位置。还表示了板2110、光检测器电路板2105、板传送器2116和板载体2140。
图22表示本发明装置的选定部件。其中该图例突出了光电二极管阵列2207，这里给出了光电二极管2207A-H分别与多孔检测板的孔2210A-H的相对位置。还表示了板电连接器2224、电子装置2220、电触点2205、遮光板2208、不透光外壳2204和板载体2240。
图23表示根据本发明的装置。阅读器2300表示选定的元件，其表示底盘2301、光检测器2306、多孔检测板2310、板传送器2316、板电连接器2324和多个触点2325。
图24表示从本发明多孔检测板的若干实施方案的孔中发出的ECL信号与孔中钌-三-双哌啶浓度的关系。ECL信号使用冷却的CCD照相机成像进行测定。
图25表示从本发明的多孔检测板的若干实施方案的孔中发出的ECL信号与孔中钌-三-双哌啶浓度的关系。ECL信号用八个光电二极管的一个阵列测定。
图26表示使用本发明的多孔检测板的两个实施方案进行前列腺特异性抗原(PSA)的夹心免疫检测。图形表示ECL信号与PSA浓度的关系。ECL信号用冷却的CCD照相机成像进行测定。
图27表示使用本发明的多孔检测板的两个实施方案进行前列腺特异性抗原(PSA)的夹心免疫检测。图形表示ECL信号与PSA浓度的关系。ECL信号用八个光电二极管的一个阵列测定。
图28表示使用本发明的多孔检测板的两个实施方案进行AFP的夹心免疫检测。图形表示ECL信号与AFP浓度的关系。ECL信号用冷却的CCD照相机成像进行测定。
图29表示通过多孔检测板的孔中的四种分析物(IL-1β、IL-6、TNF-α和IFN-γ)的ECL夹心免疫检测进行的独立测定。每个孔中的工作电极形成具有四个检测区域的图案，每个检测区域包含对于检测物之一特异性的捕获抗体。图形表示由每个检测区域发出的ECL信号与检测物浓度的关系。
图30表示通过多孔检测板的孔中的四种分析物(IL-1β、IL-6、TNF-α和IFN-γ)的ECL夹心免疫检测进行的独立测定。每个孔中的工作电极形成具有四个检测区域的图案，每个检测区域包含对于分析物之一特异性的捕获抗体。该图表示由检测含有四种分析物的各种混合物的样品所用一个区段的孔发出的ECL的图像。突出的孔被注释以表示四个检测区域的排列。该特定孔用来检测含有IL-1β和TNF-α各250pg/mL和IL-6和IFN-γ各8pg/mL的样品。
图31表示使用本发明的多孔检测板进行核酸杂交检测。该图形表示ECL信号与钌-三-双吡啶标记的DNA靶浓度之间的关系。ECL信号用冷却的CCD照相机成像进行测定。
图32表示在基于化学发光的测定中使用本发明的多孔检测板。
图33表示由本发明的1536孔板发出的积分电致发光强度与孔中的钌(II)-三-双吡啶二氯化物浓度的关系。
图34A表示在具有6个方形部分的2×3阵列的检测板上的优选触点位置。
图34B表示具有一组12个直列部分的检测板上的优选触点位置。
图35a-f是使用CCD照相机的自动诊断装置的典型框图。
图36a-f是使用光电二极管阵列的自动诊断装置的典型框图。
图37是表示条形码信息沿着微量滴定板边缘的放置。
图38表示为了根据本发明的一个实施方案用单个光检测器测量而构造的四点孔的顶视图。
5.发明详述
本发明包括进行各种不同类型测量的测试装置和方法。本文所用的词语“测量”及其动词形式“测量”包括定量和定性测定。
本发明包括进行基于发光的检测的检测组件(例如板、测深尺、测量单元、暗盒、卡盘、元件或器件)、板或组件部件、装置和方法。本发明描述在检测组件中用于电极的若干新结构和/或材料，特别是多孔检测板。一个实施方案涉及具有许多检测区域或检测区域的检测组件，优选的是一个或多个孔或腔室。本发明的检测组件可以使用一次或者可以多次使用；在优选的实施方案中，所述组件(例如板)是一次性的。
在本说明书中，本发明的概念可以公开在检测板范围内(例如优选的电极结构、电极材料、层合结构、从板的底部进行与电极电接触的装置、测量电极诱导发光(优选电致化学发光)的装置和方法)，但是，这些概念还可以用于涉及其它类型检测组件的实施方案。本发明的优选实施方案涉及检测组件，优选的是检测板，其具有许多检测孔(例如“多孔板”)。本发明的优选装置设计用于与多孔检测组件一起操作并且通常并入诱导和测量电极诱导发光的特征中。本发明的多孔检测组件和装置尤其是大大改善了发光、特别是电极诱导发光、更特别是电致化学发光测量的速度、效率、质量、容易程度和成本。
本发明的多孔检测组件(例如板)能够在多孔检测组件的一个或多个孔或腔室(例如多孔检测板的孔)内进行基于电极诱导发光的检测。多孔检测板可以包括若干单元，例如包括顶板、底板、孔、工作电极、反电极、参比电极、介电材料、用于电连接的接触表面、电连接电极和接触表面的导电通孔、粘合剂、检测试剂、以及识别标志或标记。所述板的孔可以由顶板中的孔洞限定；顶板中的孔洞内壁可以限定孔的内壁。底板可以固定到顶板上(直接或者与其它部件结合)，并且可以用作孔的底。
多孔检测组件(例如板)可以具有任何数量的孔和/或腔室，所述孔和/或腔室可以具有任何尺寸或形状、以任何图案或结构排列，并且可以由许多种不同材料组成。本发明的优选实施方案是多孔检测板在板和孔的数量、尺寸、形状和结构方面使用工业标准的多孔板布置形式。标准布置形式的实例包括96-、384-、1536-和9600孔板，并且所述孔以二维阵列排列。其它形式包括单孔、两孔、六孔和24孔以及6144孔板。优选地，所述孔和/或腔室具有至少一个引入其中的第一电极，更优选还包括至少一个第二电极。根据优选的实施方案，所述孔和/或腔室具有至少一个引入其中的工作电极，更优选还包括至少一个反电极。根据特别优选的实施方案，工作电极、反电极以及任选的参比电极引入到所述孔和/或腔室中。检测板优选是平的，但是也可以是弯曲的(不是平的)。
而且，一种或多种检测试剂可以包含在检测组件的孔、腔室和/或检测区域中(例如在多孔检测板的孔中)。这些检测试剂可以固定或放置在孔和/或腔室的一个或多个表面上(优选在电极表面上，更优选在工作电极表面上)，并且可以固定或放置在不同的检测区域中(例如固定在孔和/或腔室的一个或多个表面上，优选在工作电极和/或反电极上，最优选在工作电极上的有图案试剂阵列形式)。检测试剂还可以包含或定位在所述孔和/或腔室内。例如，有图案的介电材料可以限制或定位流体。
本发明的优选装置可以用来在检测组件中进行的检测中诱导和测量发光，优选的是多孔检测板中。例如其可以引入一个或多个光检测器；不透光外壳；用于接触检测组件的电连接器；传送多孔检测组件进出该装置的机构(特别是进出不透光外壳)；使多孔检测组件与光检测器和电触点校准和取向的机构；追踪和识别组件的机构(例如一个或多个条形码阅读器(例如一个条形码阅读器用于阅读板或组件一侧和另一个用于阅读板或组件的另一侧)；取向传感器；进行到组件的电连接的机构、一个或多个用于诱导组件中发光的电能源；和合适的电子装置及软件。
所述装置还可以包括储存、叠放、移动和/或分配一个或多个检测组件(例如多孔板叠放器)的机构。该装置有利地使用光检测器阵列(例如光电二极管阵列)或成像光检测器(例如CCD照相机)来测量光。这些检测器允许所述装置同时测量来自多个孔(和/或腔室)的光和/或使从各个孔(和/或腔室)发出的光的强度和空间分布成像。
所述装置优选可以测量来自检测组件的、优选多孔检测板的一个或多个区段的光。在一些实施方案中，一个区段包括一组孔(和/或腔室)，数量在1个和小于检测组件中总孔(和/或腔室)数的一个数之间(例如多孔板的一行、一列或孔的二位子阵列)。在优选的实施方案中，一个区段包括多孔板的4％-50％的孔。在特别优选的实施方案中，多孔检测板被分成列区段(每个区段包含一行或一列孔)或者方形区段(例如标准尺寸的多孔板可以分成相等尺寸的6个方形区段)。在一些实施方案中，一个区段可以包含一个或多个孔，在这些孔中具有一个以上流体容纳区域。所述装置优选适合于在给定组件、优选是板中顺序诱导ECL和/或顺序测量来自其中的各个区段的ECL。
所述装置还可以引入微处理器和计算机来控制仪器中的某些功能并帮助数据的储存、分析和表示。这些微处理器和计算机可以位于所述装置内，或者可以在与所述装置相互作用的远程位置(例如通过网络连接)。
在优选的测量操作的一般描述中，用于电极诱导发光(优选电致化学发光)检测的样品、反应物和试剂被引入到检测组件中(优选引入到多孔检测板的一个或多个孔中)。所述组件(例如板及其孔中的内容物)被引入到测量装置中，一次一个或多个(例如使用板叠放器)。一个组件优选被传送到所述装置的密封区域中，特别是进入不透光外壳中。所述装置定位该组件使得一个或多个(优选一个)区段与光检测器和/或与电连接器机构对准。在电连接到一个区段后，该装置施加电压和/或电流波形并诱导该区段内的标记物发光。该装置用光检测器测量所发出的光并记录结果。该装置然后顺序重复对其它区段的测量(优选一次一个区段)。各个区段的顺序测量可能涉及进行到许多区段的电连接，然后依次对合适的区段施加电能和/或可以涉及使所述组件、光检测器和/或电触点彼此相对移动，以便在激发(firing)前使光检测器和/或电触点与合适的区段对准。在一个替代实施方案中，所述装置可以一次测量整个组件。在全部测量完成后，然后优选把所述组件传送出不透光外壳。
在特别优选的实施方案中，根据本发明的检测组件(特别是多孔检测板)和装置可以大大改善进行发光测量的速度和效率。通过在多孔检测板的孔中直接引入诱导电极诱导发光的能力，本发明克服了现有技术的主要局限性，即需要将标准多孔板中的孔的内容物(其没有电极诱导发光测试必需的技术特征)传送到可以进行基于电极诱导发光的测量的独立仪器中。在本发明的优选实施例中，多种电极诱导发光(优选电致化学发光)测量可以同时在同一个板的不同孔中进行。这样的同时操作显著提高了处理样品的速度、消除了样品的交叉污染、显著改善了总的测试效率并且能够同时测量多种分析物。因为本发明的优选实施方案把电极引入到多孔检测板的每个孔中，它消除了在该装置中对耐久的、可重新使用的测量池的需要，这显著降低了装置的成本和复杂性。通过测量来自多孔检测板中各个区段的发光，该装置平衡了快速测量和高光收集效率这些希望的特性。
根据本发明的多孔检测板的一个重要优点是能够使它们与已经用于处理工业标准多孔板的其它装置兼容。与现有板处理设备的兼容性有利于检测板的快速有效且经济的装载、加工处理、储存和废弃。标准板处理设备可以用来传送检测板从一个装置到另一个装置，或者进出储存处。现有的流体传送装置入自动移液装置、板洗涤器和混合工位可以用来传送样品、反应物、溶液和其它试剂进出多孔检测板的各个孔。有利地，检测板的形状和尺寸与进行预处理反应、摇动或混合操作或储存的标准装置兼容。与现有设备和样品处理方法的兼容性使得容易把本发明的多孔检测板和装置与处理和加工板的现有实验室设备一体化(这样的设备可以整体或部分并入所述装置中和/或在功能上连接或结合到所述装置上)。这种兼容性在高处理量筛选操作中是特别有利的。
5.1 多孔检测板
本发明的一个方面涉及改进的检测组件(例如板)，其适合于用在检测、优选发光检测、更优选电极诱导发光检测、甚至更优选电致化学发光检测中。本发明的检测组件优选不仅适合于ECL检测，而且适合于荧光检测、化学发光检测、生物发光检测、磷光检测、光透射性检测(例如光密度或光散射的测量)和电化学检测(例如在涉及测量电流或电压的测量中)。
根据本发明的一个优选的实施方案，检测组件或板包括一个或多个(优选两个或多个、6个或多个、24个或多个、96个或多个、384个或多个、1536个或多个、或9600个或多个)检测孔、检测腔室和/或检测区域(例如在组件表面上的离散位置，其中发生检测反应和/或其中发出检测信号；通常在电极表面上，优选在工作电极表面上)。根据一个特别优选的实施方案，检测板是多孔检测板，具有标准孔结构(例如6孔、24孔、96孔、384孔、1536孔、6144孔或9600孔)。
电极诱导发光孔(优选电致化学发光孔(即适合于电致化学发光的孔))或电极诱导发光区域(优选电致发光检测区域(即适合于电致化学发光检测的检测区域))可以包括第一电极表面(如工作电极表面)，优选还包括第二电极表面(如反电极表面)。
本发明还涉及多孔组件，优选检测板，用于进行一种或多种检测，该组件含有许多孔(和/或腔室)，其中多个孔(和/或腔室)中的两个或多个包括至少一个第一电极表面，优选至少一个反电极表面。根据优选的实施方案，多个孔(和/或腔室)中的两个或多个包含工作电极表面，优选反电极，适合于在孔中诱导发光。本发明还涉及多孔组件，优选板，用于进行一种或多种检测，该组件含有多个孔，其中多个孔中的一个或多个包含工作电极表面和反电极表面，用于诱导孔中的发光。优选地，所有或基本所有的孔包含电极表面。
另一个实施方案涉及多孔检测组件，优选检测板，用于进行电极诱导发光(优选电致化学发光)检测，该组件，优选板，含有许多孔，其中许多孔中的每一个包含至少一个第一电极表面(例如工作电极)，优选至少一个第二电极表面(例如反电极)。
另一个实施方案涉及进行一种或多种电极诱导发光(优选电致化学发光)检测的检测板，所述板具有许多包含电极表面的孔或检测区域，其中电极表面基本由至少一个工作电极表面和至少一个反电极表面组成。
优选地，所述检测区域或检测孔没有参比电极，以便产生更大的检测区域密度和简化诱导及测量发光的测试设备。
优选地，工作电极靠近反电极，但是在物理上不接触反电极。优选地，工作电极表面和反电极表面在所述孔内基本上处于相同高度或在相同高度上。
根据另一个实施方案，在工作电极和反电极之间的间距优选较小，更优选小于0.5英寸，甚至更优选小于0.2英寸，甚至更优选小于0.1英寸，甚至更优选小于0.01英寸，最优选小于0.005英寸。优选地，这些电极集成到测试组件中，该测试组件优选的是测试板，允许不使用外来电极探头而诱导发光，优选电极诱导发光，更优选电致化学发光。优选地，检测试剂固定在工作电极上(以下进一步讨论)。在另一个优选的实施方案中，没有检测试剂固定在工作电极上(以下进一步讨论)。在另一个优选的实施方案中，一种或多种检测试剂固定在工作电极上(以下进一步讨论。在另一个优选的实施方案中，两种或多种检测试剂固定在工作电极上(以下进一步讨论)。
为了增强发光收集效率和/或减小成像表面的尺寸和/或光检测器的数量，所述组件优选的是可按区段进行电寻址的。也就是说，不是一次测量来自单个孔、腔室或检测区域的光(这会减小光收集效率、需要多个光检测器或者需要使用更大的光检测器)，所述组件和装置被构造成允许测量检测组件多个部分中的发光(优选一次测量一个以上检测区域、孔或腔室，但不是全部)。优选地，检测组件的这些部分是分段的，其中术语“区段”或“段”在板或组件范围内使用时，同在本文中用来指可独立寻址的组，每组中有一个或多个(优选两个或多个)可共同寻址的检测孔、检测腔室或检测区域。优选地，所述区段包含一个或多个电极、更优选两个或多个可共同寻址的(例如电连接的)工作电极。
一个实施方案涉及检测组件(优选检测板，更优选多孔板)，其用于进行发光检测(优选电极诱导发光检测，更优选电致化学发光检测)，其包含在其上具有形成图案的许多电极的基底表面，其中，许多电极被图案化，以便形成可独立寻址的区段，这些区段包含可共同寻址的电极。
根据另一个实施方案，检测组件(优选多孔板)有许多孔，每个孔包含第一电极表面(优选适合于在电极诱导发光检测中用作工作电极)，且优选包含第二电极表面(优选在电极诱导发光检测中用作反电极)。参考图2，根据本发明的一个特别优选的实施方案的多孔检测板150的每个孔158包含工作电极168和反电极166。
工作电极的表面积可以小于、等于或大于反电极的表面积。在一些实施方案中，工作电极表面优选大于反电极表面。例如，见图2A、2B和2D。这种结构允许有更大的工作电极表面，在其上固定检测试剂。优选地，工作电极表面与反电极表面的表面比为至少2:1，更优选至少5:1，甚至更优选至少10:1，仍然更优选至少50:1，甚至更优选至少100:1，最优选至少500:1。出乎意料的是，本发明的检测组件为电致化学发光检测提供了非常小的反电极表面。优选地，工作电极基本在所述孔的中心，以便使放在所述孔上方的光检测器可以捕获的由所述电极发出的ECL百分比最大。
根据另一个实施方案，第一电极表面(例如工作电极表面)位于每个孔底部的中心并且第二电极表面(例如反电极表面)靠近每个孔底部的周边。在一些实施方案中，工作电极表面位于每个孔的底部中心并且完全被反电极表面包围。参考图2D，工作电极270完全被反电极266包围。优选地，反电极表面靠近、但不接触反电极(由间隙和/或绝缘材料268隔开)。
本发明的另一个实施方案涉及具有许多孔的多孔检测组件，每个孔具有包含第一电极表面、第二电极表面和电介质表面的孔底(优选电介质表面是在第一电极表面和第二电极表面之间的孔底表面)，其中第一电极表面与电介质表面的比例为至少5:1，优选10:1，更优选30:1。
根据另一个实施方案，孔底包含30-99.1％的工作电极表面、0.1-50％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面。优选地，孔底包含30-99.1％的工作电极表面、0.1-30％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面，更优选所述孔底包含50-99.1％的工作电极表面、0.1-20％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面，甚至更优选的是75-99.1％的工作电极表面、0.1-10％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面，甚至更优选的是80-99.1％的工作电极表面、0.1-5％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面，最优选的是85-99.1％的工作电极表面、0.1-1％的反电极表面和0.01-70％的电介质表面。
另外，对于一些用途，希望的是工作电极表面小，例如相对于孔或孔底的表面积。在某些用途中，这种结构可以降低非特异性信号。根据本发明的一个实施方案，多孔检测组件含有多个孔，每个孔有包含第一电极表面、第二电极表面和电介质表面的孔底(优选电介质表面是在第一电极表面和第二电极表面之间的孔底表面)，其中第一电极表面和电介质表面(或者孔底表面)的比例小于1:5，优选1:10，更优选1:30。
根据本发明的一个优选的实施方案，检测组件包含被电介质表面限定的第一电极表面(优选工作电极表面)，电介质表面被升高或降低(优选升高)和/或与电极表面具有不同的疏水性(优选更疏水)。优选地，电介质边界比电极表面高0.5-100微米，或者更优选高2-30微米，或最优选高8-12微米。甚至更优选的是，电介质边界具有清晰限定的边缘(即提供陡峭的边界壁和/或在电极和电介质边界之间的界面处的锐角)。优选的是，第一电极表面对水的接触角比电介质表面小10度，优选小15度，更优选小20度，再优选小30度，甚至更优选小40度，最优选小50度。具有被升高和/或比电极表面更疏水的电介质表面的一个优点是在试剂沉积过程中，电介质边界可以用来限制试剂在电极表面的边界内。特别地，具有用陡峭边界壁和/或在电极与电介质边界之间界面处的锐角的清晰限定的边缘特别用于“钉扎”溶液液滴并把它们限制在电极表面上。
根据另一个实施方案，检测组件包含一个或多个(优选两个或多个)孔，所述孔具有一个或多个第一电极表面(优选一个或多个工作电极表面)和在其中固定的多个检测区域。优选地，多个检测区域中的至少两个包含不同的结合试剂。优选地，每个孔包含至少4个，更优选至少7个，甚至更优选至少10个检测区域，最优选至少15个检测区域。一个优选的实施方案是24孔板，其中每个孔包含至少16个，优选至少25个，更优选至少64个，甚至更优选至少100个检测区域，最优选每个孔至少250个检测区域。
本发明的另一个实施方案涉及具有多个孔的多孔组件(优选多孔板)，其中，这些孔包含多个在其上固定检测区域的工作电极表面。优选地，检测区域是可独立寻址的。例如，一个孔可以包含多个检测区域，其中每个检测区域包含与所述孔内的其它检测区域无关的可独立寻址的电极。在另一个实施方案中，一组孔各自包含多个检测区域，其中每个检测区域包含与所述孔内其它检测区域无关的可独立寻址的电极，但是该电极可以与每个其它孔中的检测区域共同寻址。
如上所讨论和以下更详细描述的，本发明的一个方面涉及使用成像系统检测所发出的光。根据一个优选的实施方案，该装置可以使用照相机，其使检测组件(例如多孔板)成像。由于在照相机或成像表面与发光源(例如工作电极表面)之间的距离可能影响图像质量，控制该距离是优选的。例如，如果工作电极表面(例如可以诱导或产生发光的表面)在孔底上形成并且两个或多个孔同时成像，工作电极表面的高度(和到照相机的相应距离)优选基本相同。优选地，变化小于0.01英寸，更优选小于0.005英寸，最优选小于0.001英寸。因此，优选的是控制可以导致这种变化的参数(例如电极厚度和高度、检测组件的弯曲或翘曲等)。
因此，检测板的底板优选是平的。例如，当多孔检测板放在平坦表面上时，从平坦表面到多个孔的每一个中的电极表面测得的高度变化优选小于0.01英寸，更优选小于0.005英寸，最优选小于0.001英寸。也就是说，参见图2H、2I和2J和图8C、9B、10B和14B中的截面图，每个孔中的每个工作电极表面的垂直高度优选基本相同(即在整个孔或检测区域中的垂直高度相同)。优选地，在至少每个区段内的孔内，每个工作电极表面的垂直高度是相同的(即在整个区段中的垂直高度相同)。甚至更优选的是，在板的每个区段内的垂直高度是基本相同的(即在整个板内相同的垂直高度)。否则，光检测器或成像系统可能需要对每个区段重新聚焦，以优化测量(以下在5.8节中将进一步讨论)。
因此，另一个实施方案涉及多孔板，其包括：
(a)多个孔，这些孔具有孔底；和
(b)板基底；
其中，当多孔板放在平坦表面上时，所述孔底从平坦表面上升高0.050-0.150英寸，优选0.103-0.107英寸，更优选0.104-0.106英寸，最优选约0.105英寸。
甚至对于不同的板布置形式，提供更均匀一致的孔底升高能够控制电极表面的高度变化。优选地，所述板包含大于100个孔或者小于90个孔。因此，无论所述板是96孔板、6孔板、384孔板或其它孔板，都可以保持所述高度。这允许使用不同的板结构而不会扭曲图像或者不必重新聚焦成像系统。也就是说，如果对于各个板保持照相机与工作电极表面的距离，人们可以使用许多不同的板布置形式，而不必重新聚焦成像系统。例如如果使用包括具有不同板布置形式的一些板的板组，这是特别有利的。
优选地，板底的厚度小于10cm，优选小于5cm，甚至更优选小于1cm，甚至更优选小于5mm，甚至更优选小于1mm，甚至更优选为0.1mm，甚至更优选为0.01mm，最优选小于0.001mm。
根据一个实施方案，使用“腿”或裙板来提高板离开放置它的任何表面。图1表示裙板112，图8C表示表示裙板836。两者都是根据本发明的“裙板”的实施方案，它们可以构造用来提高所述板。优选地，所述板被提高以保持工作电极表面与成像表面或照相机之间的距离。因此，尽管384孔板的孔深可能与96孔板的孔深不同，但是可以构造96孔板上的腿来调节其工作电极表面与384孔板的工作电极表面相当。有利地，也可以构造底板的裙板和/或升高以防在一个板组中的一个板的孔上边缘或唇与该板组中相邻的较高板的底面相接触。防止这样的接触防止了板粘在一起并减少在板底上发生冷凝。另外，所述板可以适合于在叠放时形成密封(例如减少或防止污染和/或孔内含物的蒸发)。
根据一个实施方案，可以使用粘结层944把顶板连接到底板上并且还提供孔之间的密封(例如还可以见图8A的粘结层806；图8B的粘结层844；图16A的粘结层1604)。优选地，粘结层的厚度为0.0002-0.01英寸，更优选为0.0005-0.008英寸，甚至更优选为0.002-0.006英寸，最优选约0.005英寸。优选地，在这样的实施方案中，孔壁厚度至少为0.03英寸，更优选至少0.05英寸，以便可靠且无泄漏地密封。根据一个优选的实施方案，粘结层是双面涂敷的薄膜，其优选包含至少0.5密耳(0.02mm)的载体薄膜(例如聚酯)，在两面涂敷至少2密耳(0.08mm)的胶粘剂(优选丙烯酸基胶粘剂)。载体提供尺寸稳定性，2密耳胶粘剂涂层防止泄漏。优选地，粘结层是KeystoneTapes W-546、3M 4768或其组合，更优选3M 4768。其它合适的胶粘剂或胶粘剂层可以包括Ideal(887)、3M(444、442、415)、MorganIB-2100、Nashua 943、Permacel P-941、Tesa 4972、Avery Dennison胶粘剂(例如UVA胶带)和Adhesives Research胶粘剂。
优选地，这些孔与每个相邻的孔相隔0.03-0.3英寸，优选(对于96孔板)约0.09-0.11英寸，最优选约0.104英寸。优化孔壁厚度和孔间隔有利地减小且优选防止样品从一个孔漏到另一个孔中。例如如果所述装置的电触点向上推到孔底上导致弯曲，这可能存在问题。
减少孔泄漏问题的另一个途径涉及改善孔之间的密封。参见图9B，工作电极表面958和电介质层950优选延伸到孔942之外。因此，本发明的一个实施方案涉及包含电介质表面和工作电极层的多孔板，其中电介质层由在一部分工作电极层上形成的电介质层组成，其中工作电极层和电介质层延伸到孔壁之外。根据另一个实施方案，工作电极层和电介质层沉积到底板或基底上并且延伸到孔之外来帮助密封这些孔。优选地，至少一部分工作电极表面、反电极表面和/或电介质层延伸到孔壁之外。
根据本发明的另一个方面，一个或多个电极集成到底板或检测组件基底上。在本发明的一个实施方案中，通过把这样的底板或检测组件基底与合适的检测组件顶部结合来形成检测组件。顶部可以包含孔洞、孔、通道、管、隔室等，它们限定检测组件内的孔、腔室、通道、管和/或微流体学。因此，本发明还涉及底板或检测组件基底，其具有许多电极、电触点和导电通孔组合。本发明范围内还包括多孔板，其通过把合适的顶板与底板结合而形成，并且包括适合于使用这样的板进行检测的装置和方法。
因此，本发明的另一个方面涉及检测组件基底，优选多孔板底板(例如没有顶板)。例如，这样的底板可以与顶板结合，因此形成用于进行检测的多孔板。
图2表示根据本发明的优选实施方案的多孔检测板150。96孔检测板150包含外唇152、内唇154、顶面156和96个独立的孔158，这些孔由间隔160分开。在孔158与间隔160之间限定的是孔间区域170。
优选地，板150的大部分(例如除了孔158底表面以外的全部)是整体模塑结构，其用刚性热塑性材料制成，如聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯(另外，整个板，包括孔158的底表面，可以是整体的结构)。根据一个优选的实施方案，所述材料包含与High Impact Polystyrene(HIPS)共混的聚苯乙烯，以减小材料的脆性。优选地，4-16wt％的HIPS与聚苯乙烯共混，更优选约8-12wt％。理想地，板150的整体结构用便宜的材料制成，所述材料一般不能透过在ECL测量中常见的试剂，抵抗生物分子的吸附，并且可以承受适度的热和光。有利地，板材料(包括用于密封所述孔的任何胶粘剂)不能透过溶解高处理量筛选的化学文库常用的有机溶剂(优选所述板不受DMSO或甲醇的10％水溶液、更优选DMSO或甲醇的20％水溶液，最优选100％DMSO或甲醇的影响)。优选地，在用来制备板的部件中避免使用含硅氧烷的材料，因为硅氧烷可能污染板的表面并影响润湿、吸附和/或表面的电极性质(优选所述板或所述板的给定部件含有小于1wt％硅氧烷、更优选小于0.1wt％，最优选小于0.01％硅氧烷)。
用于板150的不同颜色的材料可以用来改善某些ECL测量方法的结果。优选的是使用不透光的材料以防孔之间的交叉干扰。高反射性金属涂层或构成材料可以为每个孔158提供特别的反射性内表面，以提高光可以传输到光检测器的效率。不透明的白色塑料材料如用光散射颗粒(例如氧化铅、氧化铝、二氧化硅，或者优选的二氧化钛颗粒)填充的塑料可以为每个孔158提供一种高光散射的内表面，从而改善光收集效率。另外，用于板150的不透明黑色材料可以有利地防止来自孔158内不同位置的ECL产生光的反射或散射，以防止在ECL测试过程中的反射干涉。一般来说，当成像一个孔发射的光(例如在使用照相机产生该孔发射的光的图像时)时，有利的是孔158的内表面包含吸收性(例如黑色)非散射材料，因为散射光的检测将降低图像的保真度。一般来说，当以非成像方式检测光时(例如使用单个光检测器检测从一个孔发出的全部光时)，有利的是孔158的内表面包含反射性或高散射性材料，以便使检测器处的光收集最大。
板150可以由结合在一起的若干部件构成。在许多实施方案中，板150和元件外唇152、内唇154、顶面156、间隔160、孔间区域170、角部凹口或坡口172和壁162(具有内表面164)构成顶板。板150的顶板可以有孔洞，其侧面由壁162的内表面164限定。顶板然后可以与底板组合，底板与顶板一起限定孔158。底板有利的是包含工作电极168，并且可以进一步包含反电极166。底板任选可以包括一个或多个独立的参比电极(未示出)。优选地，不包括参比电极。底板可以是连续的元件或者可以由许多元件组成，或者结合在一起或者完全是分离的。工作电极168可以包含用于底板的主要结构，或者可以支撑在提供合适结构性能的另一个元件上。底板可以通过许多措施结合到顶板上，例如使用胶粘剂或其它粘合剂、导电或介电薄膜通过粘合、融合或焊接组成部件、通过机械紧固件如夹子、螺丝钉、键和槽、或者通过本领域已知的其它结构或措施。
另外，板150可以用可成型成适当形状的任何材料制成。可以使用诸如塑料、弹性体、陶瓷、复合材料、玻璃、金属、碳材料等材料。虽然优选的是板150的大部分是单一的整体结构，但是提供具有可拆卸或者其它邻接的部件尤其是孔158的板150也在本发明范围内。板150可以是导电的或者不导电的。在板是导电性的用途中，板150可以接地或者本身作为反电极或工作电极。
外唇152向下且向内延伸，以提供在板150的整个周边延伸的刚性唇。外唇152可以用来帮助板150的对准和取向，并且可以用来允许机器人系统处理所述板。如图所示，外唇152优选包括两个凹入的角部凹口172，其为板150提供识别的物理标记。具体地，角部凹口172促进板150的对准和处理并且有助于将板150与其它沿其各个边具有不同凹进区域结构的其它板区分开。有利的是，外唇152的尺寸和结构优选符合类似类型检测板的规格(footprints)标准，或者至少与其兼容。
内唇154从外唇152顶面向上延伸到略高于顶面156的高度。顶面156因此凹入内唇154内。内唇154的其它矩形形状在两个角部被用来限定角部凹口172而成型的角部切口中断。
顶面156在内唇154边界内沿板150的周边延伸。优选地，顶面156向内延伸到每个最外面的孔158的中点。另外，顶面156是通过在孔158之间限定的区域内延伸的连续表面。优选的是，间隔160在结构上将孔158相互连接，并且与孔158的外表面结合，限定孔间区域170。
每个孔158，优选包括壁162、内表面164、反电极166和工作电极168。如图所示，壁162可以限定延伸到顶面156之上的圆筒形空间并且向下延伸到至少反电极166或工作电极168。另外，壁162可以不延伸到电极166或168，并且可以埋入顶面156中。在另一个未示出的实施方案中，壁162是具有四边形、优选方形或矩形截面的直线。
壁162具有内表面164，内表面164的形状优选为圆筒形并且限定孔158的体积。内表面164优选延伸孔158的深度。在底部，或者在靠近孔158底部的位置，反电极166和/或工作电极168包含孔158的底部表面。这样的底部表面优选与板150或孔158不是整体的，因为它由不同的材料构成。反电极166和工作电极168可以是共面的或者在孔158内的不同深度。优选地，内表面164、反电极166和工作电极168一起形成适合于容纳液体以及固体、凝胶和类似物质状态的容器。
孔间区域170可以是通过板150延伸的开口通道，或者优选包括与板150成为整体的基底结构。这样的基底结构可以各自带有识别孔158的标记。除了角部凹口172以外，板150可以带有其它识别标记。例如，板150可以在顶面156、在内唇154的外部上、在外唇152的外表面上、在板150的下面上或在板的其它位置上包括条形码识别带状图案。
在另一个优选的实施方案中，板150可以构造成具有任意孔数的多孔检测板。例如，可以根据本文所述的本发明构造1-孔、6-孔、24-孔、96-孔、384-孔、1536-孔、6144-孔和9600-孔板。本发明的多孔检测板的孔数可以为1-2、2-6、6-24、24-96、96-384、384-1536、1536-9600、6144-100,000、或者大于100,000个。优选的实施方案具有体积为10nL-100nL、100nL-1μL、1μL-100μL、100μL-1mL和500μL-10mL的孔。板150的孔158可以按许多不同的形状和尺寸构造，例如具有矩形截面的孔、非常浅的孔或凹陷(凹坑)等，以适应特定的反应标准或现有设备并且实施根据本发明的整体ECL电极技术。
检测试剂(例如粘合剂、共反应剂、ECL标记)可以固定在孔158的底部表面上。这些试剂可以共价或非共价地固定在底部表面上。有利的是试剂被固定在工作电极168上。在优选的实施方案中，检测试剂被固定在工作电极168上的检测区域内。这些检测区域可以分开或者邻接。在一些实施方案中，含有检测试剂的多个分开的检测区域存在于工作电极168上。
根据一个实施方案，所述板还包含外罩或盖或板密封装置(“外罩”)，适合于覆盖这些孔，从而减少或防止蒸发和/或防止污染。所述外罩例如可以是硬塑料外罩或粘结柔性胶带。所述外罩可以是一次性的和/或可再用的。
根据一个实施方案，所述外罩是不透明的，以保护板内的光敏部件。在该实施方案中，在发光测量前除去所述外罩。根据另一个实施方案，所述外罩是透明的，优选足够透明使得可以通过它测量发光。优选地，至少所述外罩的底部被处理(例如用亲水或疏水涂层处理)，以防止盖子的有害模糊。根据一个实施方案，底部表面是疏水的，以减少冷凝并且因此减少模糊。根据另一个实施方案，底部表面是亲水的，以促进均匀润湿并且因此也减少模糊。
5.1.1 多孔检测板中的孔的实施方案
图2A-D、3A-C和4A-E提供孔158的一些替代结构的视图。这些图表示具有第一电极(优选工作电极)、第二电极(优选反电极)、和在某些情况下的边界的孔。这些图表示部件的放大表面。在本发明的一些实施方案中，这些部件中的一些可以具有隐藏在其它部件下面的附加表面。优选地，第一和第二电极不处于电接触(例如在电极之间在垂直和/或水平方向上至少存在小间隙或者一些插入材料)。在这些图中，表示分开工作电极和反电极表面的线可以代表这样的间隙或插入材料。优选地，工作电极放置或基本放置在孔底的中心，以便使工作电极处产生的发光被孔壁的遮蔽最少；优选地，反电极放在或基本放在孔的边缘。图2A表示包含壁162的孔200，其具有内表面164、反电极166和工作电极168。孔200任选可以包含参比电极(未示出)。如图所示，壁162的内表面164确定圆筒形空间。在该圆筒空间的底部或底部附近，反电极166在内表面164与圆形工作电极168之间的环形区域延伸。孔162优选由前面对于板150所述的材料构成。但是，它还可以由其它材料构成和/或在其表面164上有涂层。反电极166可以与工作电极168的表面共面或者其可以在不同深度。它还可以是固定在内表面164上的材料或涂层。优选的是反电极166本身确定在工作电极168以上的圆筒形空间。优选地，反电极166的内部半径为内表面164半径的至少20％，更优选为内表面164半径的至少50％，最优选为内表面164半径的至少80％。优选地，反电极166不与工作电极168直接接触并且在电极166和168之间插入间隙或绝缘层(未示出)。
图2B表示孔220，它是孔158的另一个实施方案。孔220包含具有内表面224的壁222、反电极226A和226B、和工作电极230。反电极226A和226B优选是对称的电极区域，其紧靠内表面224的相对侧面。反电极226A和226B通过插入电极之间的间隙或绝缘层与工作电极230电隔离。反电极226A和226B的每一个优选小于由内表面224确定的横截面积的40％，更优选小于该面积的20％，最优选小于该面积的10％。孔220任选可以包含参比电极(未示出)。
图2C表示孔240，它是孔158的另一个实施方案。孔240包含具有内表面244的壁242、反电极246A和246B和工作电极250。优选的反电极246A和246B紧靠内表面244的相对侧面。反电极246A和246B优选通过插入电极之间的间隙(或绝缘层)248A和248B与工作电极250电隔离。反电极246A和246B的每一个优选小于由内表面244确定的横截面积的40％，更优选小于该面积的20％，最优选小于该面积的10％。孔240任选可以包含参比电极(未示出)。
图2D表示孔260，它是孔158的另一个实施方案。孔260包含具有内表面264的壁262、反电极266和工作电极270。反电极266紧靠内表面264。反电极266优选通过插入电极之间的间隙(或绝缘层)268与工作电极270电隔离。反电极266优选小于由内表面264确定的横截面积的40％，更优选小于该面积的20％，甚至更优选小于该面积的10％，甚至更优选小于该面积的5％，最优选小于该面积的1％。孔260任选可以包含参比电极(未示出)。
图3A表示孔300，它是孔158的另一个实施方案。孔300包含具有内表面304的壁302、反电极306A和306B和工作电极310。孔300任选可以包含参比电极(未示出)。反电极306A和306B优选紧靠内表面304。反电极306A和306B优选通过插入电极之间的间隙(或绝缘层)308A和308B与工作电极310电隔离。工作电极310可以但不一定与内表面304接触。工作电极310具有一个或多个检测区域312。检测区域312可以含有检测试剂。检测区域312优选包含检测结合试剂(以便形成结合的区域)、反应基底(例如酶活性的基底)或校验试剂。检测区域312可以包含干燥、液体、凝胶或固体形式的检测试剂。所述试剂可以固定在工作电极310上。检测区域312可以包含用于样品中一种或多种分析物的结合试剂，并且每个检测区域可以含有相同或不同的检测试剂。检测区域312可以通过在工作电极310表面上的特定区域上沉积试剂(例如通过用于沉积试剂的各种方法)来形成，或者可以引入到工作电极310中(例如作为吸入在构成工作电极310中的试剂)。在另一个实施方案中，检测区域310被定义为相互之间和/或与工作电极310表面的其它区域具有不同物理、化学或组成性质的工作电极310的区域。例如，检测区域可以代表特别亲水或疏水的区域、具有高或低表面积的区域、凹入或凸出、由物理障碍物包围的区域和/或具有高或低导电性的区域。它们还可以包含在电极表面沉积一种或多种材料(例如凝胶)的区域。图3B和3C分别表示孔330和360，它们表示其它实施方案。孔330具有与检测区域312以不同图案排列的检测区域336。孔360具有检测区域366，其表明检测区域366的不同形状。将会理解的是，本文所述检测区域的形状、数量、分布图案和性质可以具有许多变化，其全部包括在本发明中。每个孔优选包含一个或多个、优选至少两个区域、更优选至少4个、甚至更优选至少7个、甚至更优选至少15个、最优选至少20个检测区域。其它优选的实施方案包括其中每个孔包含至少50个、更优选至少75个、甚至更优选至少100个检测区域的板。
图4A-4E表示孔158的实施方案，它们表明在工作电极上使用边界来确定一个或多个不同的暴露区域和/或检测区域。虽然每个图表示暴露区域或检测区域的具体数量、形状和排列，但是应当理解本发明包括这些参数变化的孔。图4A表示孔400，即孔158的另一个实施方案，表示使用边界在一个电极上形成不同的区域(特别是如上所述的检测区域)。孔400包含具有内表面404的壁402、反电极406A和406B和工作电极410。孔400任选可以包含参比电极(未示出)。反电极406A和406B优选紧靠内表面404。反电极406A和406B优选通过插入电极之间的间隙(或绝缘层)408A和408B与工作电极410电隔离。工作电极410具有多个区域420，每个具有由边界416确定的内部区域418(在另一个实施方案中孔400只有一个区域420)。边界416可以由沉积在工作电极410上的材料构成或者可以用与工作电极410相同的材料构成。边界416可以是其中从工作电极410去除材料的区域。边界416还可以包括工作电极410中具有不同物理、化学或组成性能的区域。例如，相对于内部区域416，边界416可以是亲水或疏水的、具有高或低表面积、具有不同高度和/或具有高或低导电性。边界416优选由沉积在工作电极410上的不导电或电介质材料构成。边界416可以与工作电极410共面，并且可以从工作电极410的表面伸出或进入。内部区域418可以包含如上所述的检测区域。在优选的实施方案中，边界416限制在工作电极410上的材料(例如液体、检测试剂等)。边界416可以用来帮助或引导材料到区域420上的沉积，例如通过防止沉积在内部区域418中的液体铺展到工作电极410的周围区域或铺展到反电极406A和406B(例如以便使试剂可控地固定在工作电极410上确定的检测区域上)。在一个实施方案中，限制在边界416内的液体或其他材料的弯月面可以作为透镜。边界416还可以用作使用本发明的装置进行测量过程中的标记，例如允许进行检测区域的定位或识别。图4B表示孔430，即孔158的另一个实施方案。孔430包含具有内表面432的壁431、反电极434A和434B以及工作电极444。孔430任选可以包含参比电极(未示出)。工作电极444的暴露区域由边界440限定，边界440具有内周边和外周边(替代地，在边界440中的多个孔洞确定工作电极444的多个暴露区域)。边界440可以紧靠反电极434A和434B，并且可以紧靠内表面432。另外，边界440可以在反电极434A和434B下面延伸，或者至少部分在反电极434A和434B上面延伸。在一些实施方案中，边界440在反电极434A和434B之下延伸并且使它们与工作电极444电隔离。边界440可以由沉积在工作电极444上的材料构成或者可以用也可以不用与工作电极444相同的材料构成。边界440可以是其中从工作电极444中去除材料的区域。边界440还可以包括工作电极444中具有不同物理、化学或组成性能的区域。边界440优选由沉积在工作电极444上的电介质材料构成。边界440可以与工作电极444共面，并且可以伸出或进入工作电极444的表面。工作电极444可以具有如上所述的检测区域。在优选的实施方案中，边界440限制在工作电极444上的材料(例如液体、检测试剂等，例如因此可以使试剂受控地固定在工作电极444上)。边界440可以用来帮助或引导材料到工作电极444上的沉积，例如通过防止液体铺展到工作电极444的周围区域或铺展到反电极434A和434B。边界440还可以用作使用本发明的装置进行测量过程中的标记。在一个优选的实施方案中，工作电极444是导电材料，是自支持材料或支持在另一种材料上；边界440是沉积在工作电极444上的不导电材料，其覆盖除了由边界440内周边限定区域以外的工作电极；反电极434A和434B沉积在边界440上并且由边界440与工作电极444隔开；具有内表面432的壁431用于确定反电极434A和434B的外边界并限定孔430的内壁。在另一个实施方案中，边界440不延伸在反电极434A和434B之下。
图4C表示孔460，即孔158的另一个实施方案。孔460包含具有内表面462的壁461、反电极464A和464B和工作电极474。孔460任选可以包含参比电极(未示出)。工作电极474的暴露区域由边界470限定。边界470可以紧靠反电极464A和464B，并且可以紧靠内表面462。可替代的方案是，边界470可以在反电极464A和464B之下或之上延伸。在一些实施方案中，边界470在反电极464A和464B之下延伸并且使它们与工作电极474电隔离。边界470可以由沉积在工作电极474上的材料构成或者可以用也可以不用与工作电极474相同的材料构成。边界470可以是其中从工作电极474中去除材料的区域。边界470还可以包括工作电极474中具有不同物理、化学或组成性能的区域。边界470优选由沉积在工作电极474表面上的电介质材料构成。边界470可以与工作电极474共面，并且可以伸出或进入工作电极474的表面。工作电极474可以具有如上所述的检测区域。在优选的实施方案中，边界470限制在工作电极474上的材料(例如液体、检测试剂等)。边界470可以用来帮助或引导材料到工作电极474上的沉积，例如通过防止液体铺展到工作电极470的周围区域或铺展到反电极464A和464B。边界470还可以用作使用本发明的装置进行测量过程中的标记。在一个优选的实施方案中，工作电极474是导电材料，是自支持材料或支持在另一种材料上；边界470是沉积在工作电极474上的不导电材料，其覆盖工作电极470；反电极464A和464B沉积在边界470上并且通过边界470与工作电极474隔开；具有内表面462的壁461用于确定反电极464A和464B的外边界并限定孔460的内壁。在另一个实施方案中，边界470沉积在工作电极474上使得它不在反电极464A和464B之上或之下延伸。孔460包含具有检测区域476的工作电极474，如以上对于孔300、330和360所述的。在另一个实施方案，工作电极474上的检测区域476由以上对孔400所述的附加边界限定。
图4D表示孔480，即孔158的另一个实施方案。孔480包含具有内表面484的壁482、反电极488A和488B、边界492和工作电极494。孔480任选可以包含参比电极(未示出)。工作电极494的区域499A和499B由边界498A和498B限定。边界498A和498B可以由沉积在工作电极494上的材料构成或者可以用与工作电极494相同的材料构成。边界498A和498B可以是其中从工作电极494中去除材料的区域。边界498A和498B还可以包括工作电极494中具有不同物理、化学或组成性能的区域。例如边界498A和498B可以是亲水的或疏水的、具有高或低表面积、和/或具有高或低导电性的区域。边界498A和498B优选由沉积在工作电极494表面上的不导电或电介质材料构成并且可以提供物理边界。边界498A和498B可以与工作电极494共面，并且可以伸出或进入工作电极494的表面。暴露的工作电极区域499A和499B可以包含如上所述的检测区域。在优选的实施方案中，边界498A和498B限制在工作电极494上的材料(例如液体、检测试剂等)。边界498A和498B可以用来帮助或引导材料到内部区域499A和499B上的沉积，例如通过防止液体铺展到工作电极494的周围区域或铺展到反电极488A和488B。边界498A和498B还可以用作使用本发明的装置进行测量过程中的标记。
图4E表示孔4900，即孔158的另一个实施方案。孔4900包含具有内表面4903的壁4902、反电极4904A和4904B、间隙4906A和4906B(这些间隙优选是电介质表面，其把工作电极4910与反电极4904A和4904B分开)、以及具有暴露工作电极4910的多个孔洞4912的阻挡层4908。孔4900任选可以包含参比电极(未示出)。在一个优选的实施方案中，边界4908可以是提供边界的介电材料，所述边界可以限定小体积的流体到电极的暴露区域上(例如因此使试剂受控地固定到工作电极4910上的限定检测区域上)。工作电极4910可以具有固定在其表面上的检测试剂，所述表面在边界4908中的多个孔洞4912暴露工作电极4910的区域中。边界4908可以用来帮助或引导材料到工作电极4910上的沉积，这里孔洞4912暴露工作电极4910。
5.1.2 电极
本发明的一个方面涉及改进的电极组合物和表面以及包含这些电极组合物和表面的检测组件。本发明中的电极优选由导电材料构成。电极可以包含金属如金、银、铂、镍、钢、铱、铜、铝、导电合金等。它们还可以包含氧化物包覆的金属(例如氧化铝包覆的铝)。根据一个实施方案，工作电极和反电极不是相同的材料(例如金属反电极和碳工作电极)。电极优选由碳基材料如碳、炭黑、石墨碳、碳纳米管、碳原纤、石墨、碳纤维及其混合物构成。电极优选包含元素碳(例如石墨、炭黑、碳纳米管等)。有利的是它们可以用导电性碳-聚合物复合材料、分布在基质中的导电颗粒(例如碳墨、碳浆、金属墨)和/或导电聚合物构成。本发明的一个优选实施方案是一种检测组件，优选是多孔板，其具有电极(例如工作电极和/或反电极)，所述电极包含碳，优选包含碳层，更优选为碳墨的丝网印刷层。一些有用的碳油墨包括由AchesonColloids Co.(例如，Acheson 440B、423ss、PF407A、PF407C、PM-003A、30D071、435A、Electrodag 505SS和Aquadag TM)、E.I.DuPont de Nemours and Co.(例如Dupont 7105、7101、7102、7103、7144、7082、7861D和CB050)、Conductive Compounds Inc(例如C-100)和Ercon Inc.(例如G-451)生产的材料。
电极还可以由半导体材料构成(例如硅、锗)或由半导体薄膜如氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡等构成。电极还可以用含有导电复合材料、油墨、浆料、聚合物共混物、金属/非金属复合材料等的材料的混合物构成。这样的混合物可以包括与不导电材料混合的导电性或半导性材料。电极材料优选基本不含硅氧烷基材料。电极可以通过成型方法(例如在电极制备过程中)、通过图案化沉积、通过图案化印刷、通过选择性腐蚀、通过切割过程如冲切或激光钻孔和/或电子微制备中已知的技术(例如化学腐蚀、光刻胶材料的光刻图案化、微刻技术等)形成图案。
术语“碳原纤”、“碳纳米管”、单壁纳米管(SWNT)、多壁纳米管(MWNT)、“石墨纳米管”、“石墨原纤”、“碳细管”、“原纤”和“buckeytubes”，所有这些术语可以用来描述粗分类的碳材料(见Dresselhaus，M.S.；Dresselhaus，G.；Eklund，P，C.；“Science ofFullerenes and Carbon Nanotubes”，Academic Press，San Diego，CA.，1996，和其中引用的参考文献)。术语“原纤”和“碳原纤”在本申请全文中用来包括该粗分类的碳基材料。
在U.S.4,663,230、5,165,909和5,171,560中公开的各种碳原纤是特别有利的。它们的直径可以为约3.5nm-70nm，长度大于直径的102倍，并且具有多层、特别是连续层的有序碳原子的外部区域和不同的内部核心区域。仅仅为了说明的目的，碳原纤的典型直径可以为约7-25nm，长度的典型范围可以为1000nm-10,000nm。碳原纤也可以具有单层碳原子并且直径为1nm-2nm。
可以使碳材料形成各种聚集体。例如，如在U.S.5,110,693和其中引用的参考文献所述，两个或多个独立的碳原纤可以形成缠绕原纤的微观聚集体。这些聚集体的尺寸可以为5nm-若干厘米。仅仅为了说明的目的，一种类型的微观聚集体(“棉花糖或CC”)类似于缠绕纤维的锭子或棒，其直径可以为5nm-20,000nm，长度可以为100nm-1mm。再次为了说明的目的，另一种类型的原纤微观聚集体(“鸟巢，或BN”)可以大致为球形，其直径可以为0.1μm-1000μm。可以形成每种类型(CC和/或BN)的更大聚集体或每种类型的混合物(参见下文)。
可以用在本发明中的原纤包括但不限于单个的原纤、一个或多个原纤的聚集体、一个或多个原纤的悬浮液、原纤的分散体、原纤与其它材料(例如油、石蜡、蜡、聚合物、凝胶、塑料、粘合剂、环氧化物、聚四氟乙烯、金属、有机液体、有机固体、无机固体、酸、碱、陶瓷、玻璃、橡胶、弹性体、生物分子和介质等)的混合物及其组合。本发明的一个优选实施方案涉及包含一种基底的多孔板，该基底包含含有碳纳米管的复合材料，其中基底的表面被腐蚀以暴露碳纳米管，从而形成一个或多个工作电极。
电极可以是自支持的或者可以支持在另一种材料上，例如在薄膜、塑料片、胶粘剂薄膜、纸、衬垫、网格、毛毡、纤维状材料、凝胶、固体(例如金属、陶瓷、玻璃)、弹性体、液体、带子、胶粘剂、其它电极、介电材料等上。支持体可以是刚性或柔性的、平坦或变形的、透明、半透明、不透明或反射性的。支持体优选包含平坦的塑料片材，如乙酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯(例如Mylar(聚酯薄膜))、聚酰亚胺(例如Kapton)或聚苯乙烯。根据一个实施方案，所述材料包含与高冲击性聚苯乙烯(High Impact Polystyrene(HIPS)共混的聚苯乙烯，以降低材料的脆性。优选4-16wt％的HIPS与聚苯乙烯共混，更优选约8-12wt％。电极材料可以通过本领域已知的各种涂敷和沉积方法涂敷到支持体上，例如刷涂、喷涂、丝网印刷、喷墨印刷、激光印刷、旋涂、蒸镀、化学气相沉积、层合等。被支持的电极可以使用光刻技术(例如在电子装置的微制备中所建立的技术)、通过选择性腐蚀和/或通过选择性沉积(例如通过掩模进行的蒸镀或CVD法)来图案化。在一个优选的实施方案中，电极由沉积在基底上的丝网印刷导电墨构成。另一个实施方案涉及包含化学腐蚀的金属(例如钢)或冲切镀铝薄膜的反电极与丝网印刷工作电极的组合。
电极可以用另一种导电材料支持。有利的是导电性碳电极可以与导电性金属浆料接触。电极优选被(或者能被)转化(derivatized)或改性，例如在电极上固定检测试剂如结合试剂。可以附着例如抗体、抗体片断、蛋白质、酶、酶底物、抑制剂、辅因子、抗原、半抗原、脂蛋白、脂糖、细菌、细胞、子细胞组分、细胞受体、病毒、核酸、抗原、类脂物、糖蛋白、碳水化合物、肽、氨基酸、激素、蛋白质结合配体、药剂、和/或其组合。还可能希望附着非生物实体，例如但不限于聚合物、弹性体、凝胶、涂层、ECL标志、氧化还原活性物质(例如三丙基胺、草酸盐)、无机材料、化学官能团、螯合剂、连接剂等。试剂可以通过各种方法固定在电极上，包括被动吸附、特异性结合和/或通过形成与电极表面上存在的官能团的共价结合。
电极可以通过化学或机械处理改性，以改善试剂的固定。表面可以被处理以引入用于试剂固定的官能团或者增强其吸附性。表面处理也可以用来影响电极表面的性质，例如水在表面上的铺展或者在电极表面处的电化学过程的动力学。可以使用的技术包括暴露于电磁辐射、电离辐射、等离子体或化学试剂如氧化剂、亲电子试剂、亲核试剂、还原剂、强酸、强碱和/或其组合。腐蚀电极的一种或多种组分的处理由于增大粗糙度因而增大电极表面积，可能是特别有益的。对于在聚合物基质或粘合剂中含有导电性颗粒或纤维(例如碳颗粒或原纤)的复合电极，聚合物的选择性腐蚀可以用来暴露导电颗粒或纤维。
一个特别有用的实施方案是通过用等离子体、特别是低温等离子体(也称为辉光放电)处理来改性电极，更广义地说，改性引入本发明的材料。为了改变电极的表面特性而进行改处理，电极在处理过程中与等离子体接触。等离子体处理例如可以改变电极的物理性质、化学组成或表面化学性质。这些变化例如可以帮助试剂的固定、减少污染、改善与其它材料的附着、改变表面润湿性、促进材料沉积、产生图案、和/或改善均匀性。有用的等离子体的实例包括氧、氮、氩、氨、氢、碳氟化合物、水及其组合。氧等离子体对于暴露碳-聚合物复合材料中的碳颗粒是特别优选的。氧等离子体还可以用来向碳或有机材料(这些可以被活化，例如作为活化的酯或酰基氯)中引入羧酸或其它氧化后的碳官能性，以便可以偶合试剂。类似地，含氨等离子体可以用来引入用于氨基，用于与检测试剂偶合。
电极表面的处理可能是有利的，以便改善或促进试剂固定、改变电极的润湿性能、增大表面积、增大用于试剂固定或分析物结合的结合容量、和/或改变在电极上的电化学反应动力学。但是，在一些用途中，使用未处理的电极可能是优选的。例如，我们已经发现，在吸附结合试剂(例如抗生物素蛋白、抗生物素蛋白链菌素或抗体)之前腐蚀碳墨电极是有利的，此时该用途要求动态范围大并因此要求单位面积电极的结合能力高。我们已经发现，氧化性腐蚀(例如用氧等离子体)具有额外的优点，因为三丙基胺(TPA)氧化的电位和水的接触角相对于未腐蚀的墨都被减小。水的低接触角允许通过用小体积的缓冲水溶液涂敷试剂使试剂被吸附在电极表面上，并允许该小体积均匀铺展在电极表面上。出乎意料地，我们已经发现，优异的检测也可以在未腐蚀的碳墨电极上进行，尽管在墨中存在聚合物粘合剂。实际上，在一些要求高灵敏性或低非特异性结合的用途中，优选的是使用未腐蚀碳墨电极，以便使暴露的碳的表面积最小，从而使背景信号和来自试剂与暴露的碳非特异性结合的损耗最小。取决于所用的墨和用来涂敷该墨的方法，电极表面不容易被水溶液润湿。我们已经发现，通过向试剂溶液中加入低浓度非离子洗涤剂以促进溶液在电极表面上的铺展，我们可以在试剂吸附过程中补偿电极的低润湿性。在用小体积溶液局部固定试剂过程中，均匀铺展是特别重要的。例如，我们已经发现，加入0.005-0.04％的Triton 
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允许蛋白质溶液在未腐蚀的碳墨表面上铺展而不影响蛋白质到电极上的吸附并且不破坏涂敷在电极上或靠近电极的介电薄膜限制流体到电极表面上的能力(优选厚度为0.5-100微米的印刷介电薄膜，或更优选2-30微米，或最优选8-12微米并且具有清晰确定的边缘)。优选地，当非离子洗涤剂如TritonX-100用来促进捕获试剂到未腐蚀丝网印刷电极上的铺展(即以便允许固定捕获试剂)，允许含有捕获试剂的溶液干燥到电极表面上。已经发现，该干燥步骤显著改善固定过程的效率和可重现性。
电极可以用化学官能团改性，该化学官能团可以用来向其上附着其它材料。材料可以共价附着到这些官能团上，或者它们可以非共价吸附到改性或未改性的电极上。
电极可以用共价附着到其表面上的化学官能团制备。这些化学官能团包括但不限于COOH、OH、NH2、活化的羧基(例如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)-酯)、聚-(乙二醇)、硫醇、烷基((CH2)n)基团、和/或其组合)。某些化学官能团(例如COOH、OH、NH2、SH、活化的羧基)可以用来将试剂偶合到电极上。为了进一步参考有用的固定和生物接合技术，参见G.Hermanson，A.Mallia和P.Smith，Immobilized AffinityLigand Techniques(Academic Press，San Diego，1992)和G.Hermanson，Bioconjugate Techniques(Academic Press，San Diego，1996)。
在优选的实施方案中，NHS-酯基用来附着其它分子或带有亲核化学官能团(例如胺)。在一个优选的实施方案中，天然地和/或通过化学衍生作用，亲核化学基团存在于生物分子之上和/或之内。合适的生物分子的实例包括但不限于氨基酸、蛋白质及其官能片断、抗体、抗体的结合片断、酶、核酸，及其组合。这是许多这样的可能技术之一并且一般可以应用于这里给出的实例和许多其它类似材料和/或生物分子。在优选的实施方案中，可以用于ECL的试剂可以通过NHS-酯基团附着到电极上。
可以用在ECL测试中的试剂可以通过共价键(例如与NHS-酯反应)、通过与合适的连接剂(参见上文)反应、通过非特异性结合、和/或通过其组合附着到电极上。
控制材料到电极上的非特异性结合程度可能是希望的。简单地利用非限制性实施例，可能希望的是减少或防止蛋白质、抗体、抗体片断、细胞、子细胞颗粒、病毒、血清和/或其组分的一种或多种、ECL标记物(例如RuII(bpy)3和RuIII(bpy)3衍生物)、草酸酯、三烷基胺、抗原、分析物、和/或其组合)。在另一个实施方案中，可能希望增强生物分子的结合。
减少或防止非特异性结合的一种或多种化学部分(也成为阻断基团)可以存在在电极之内、之上或附近。这样的部分，例如PEG部分和/或带电的残基(例如磷酸根、铵离子)可以附着到或者涂敷在电极上。有用的阻断试剂的实例包括蛋白质(例如血清白蛋白和免疫球蛋白)、核酸、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺和洗涤剂或表面活性剂(例如以商品名Brij、Triton、Tween、Thesit、Lubrol、Genapol、Pluronic、Tetronic和Span已知的非离子洗涤剂/表面活性剂)。
电极中所用的材料可以用表面活性剂处理，以减少非特异性结合。例如，电极可以用本领域技术人员熟知的表面活性剂和/或洗涤剂处理(例如Tween系列、Triton、Span、Brij)。PEG和/或以与PEG类似方式起作用的分子(例如低聚糖或多糖、其它亲水低聚物或聚合物)(“聚乙二醇化学：生物技术和生物医学用途(Polyethylene glycolchemistry：Biotechnical and Biomedical Applications”)，Harris，J.M.编，1992，Plenum Press)可以用来代替表面活性剂和/或洗涤剂和/或与它们一起使用。诸如以上列出的某些物质的不希望的非特异性结合可以被阻断试剂的竞争性非特异性吸附阻断，例如用诸如牛血清白蛋白(BSA)或免疫球蛋白G(IgG)。可以在电极上吸附或共价附着检测试剂，随后用阻断试剂处理该电极，以便阻断表面上残留的未占据位置。
在优选的实施方案中，可能希望固定(通过共价或非共价措施)生物分子或其它介质到含碳材料上，例如炭黑、原纤和/或分散在另一种材料中的碳。可以附着抗体、抗体片断、蛋白质、酶、酶底物、抑制剂、辅因子、抗原、半抗原、脂蛋白、脂糖、细胞、子细胞组分(例如细胞器或膜片断)、细胞受体、病毒、核酸、抗原、类脂物、糖蛋白、碳水化合物、肽、氨基酸、激素、蛋白质结合配体、药剂和/或其组合。还可能希望附着非生物物质，例如但不限于聚合物、弹性体、凝胶、涂层、ECL标记、氧化还原活性物质(例如三丙基胺、草酸酯)、无机材料、螯合剂、连接剂等。可以使多种物质共吸附，以便在电极表面上形成混合层。
在本发明的多孔检测板上使用的电极通常是非多孔的，但是，在一些用途中，有利的是使用多孔电极(例如碳纤维或原纤的毡、烧结金属和沉积在过滤膜、纸或其它多孔基底上的金属薄膜)。这些用途包括使用通过电极过滤溶液的用途，以便：1)增大到电极表面的传质(例如提高溶液中分子与电极表面上的分子的结合动力学)；ii)捕获在电极表面上的电极；和/或iii)从孔中除去液体。
在本发明的检测组件中所用的电极有利地能诱导发光物质的发光。优选的是电极由与生物介质相容的材料构成，不透过发光测量中通常遇到的试剂，并且坚固。
工作电极可以具有以上对于电极一般描述的性质的一种或多种。用于工作电极的优选材料是在叔烷基胺(如三丙基胺)存在下能够诱导钌-三-双吡啶的电致化学发光的材料。这样的优选材料的实例包括铂、金、ITO、碳、碳-聚合物复合材料和导电性聚合物。在一个实施方案中，工作电极用一种或多种导电材料的连续导电片材或薄膜制成。该片材或薄膜可以挤出、压制或模塑，并且可以是自支持的。在一个优选的实施方案中，工作电极由碳-聚合物复合材料制成。该复合材料可以由在基质(例如，诸如EVA、聚苯乙烯、聚乙烯、ABS的聚合物)中分散的导电性碳颗粒(例如碳原纤、炭黑、石墨碳)构成。工作电极可以另外包含其它导电材料，例如导电金属墨可以印刷在导电复合材料上。
在另一个实施方案中，工作电极由在基底上沉积或图案化的导电材料构成(例如通过印刷、刷涂、涂布、旋涂、蒸发、化学气相沉积、电解沉积、无电沉积、光刻和其它电子学微制备技术等)。在一个优选的实施方案中，工作电极包含印刷在聚合物支持体上的导电性碳墨(例如通过喷墨印刷、激光印刷或最优选地通过丝网印刷)。工作电极可以是连续薄膜，它可以是一个或多个分开的区域(例如图案)，或者它可以是多个连接的区域。工作电极可以另外包含其它导电材料，例如碳墨覆盖层可以沉积在导电金属墨(例如银墨)底层上，底层用来提高薄膜的导电性。以多层形式印刷或沉积覆盖层可能是有益的，以保证底层完全被覆盖，使得底层不干扰随后的加工过程或者不干扰ECL测量(例如优选的电极材料在一层银墨上包含两层，优选三层碳墨，该层最优选通过丝网印刷沉积)。作为替代方案的是，可以使用一或两层碳。对于在印刷的银墨层上包含一个或多个印刷碳墨层的电极，银层厚度优选为2.5微米-25微米，更优选4-7微米(或者作为替代方案的是产生优选小于2欧姆/平方、更优选0.05-0.2欧姆/平方的电阻的厚度)，组合的碳层厚度优选为2.5-75微米，或者更优选6-25微米(或者作为替代方案的是产生优选小于100欧姆/平方或更优选小于30欧姆/平方或最优选20-30欧姆/平方的电阻的厚度)。
反电极可以具有以上对于电极和对于工作电极一般描述的一种或多种性质。在一个实施方案中，反电极用一种或多种导电材料的连续导电片材或薄膜制成。这种板或薄膜可以挤出、压制或模塑，并且可以是自支持的。在一个优选的实施方案中，反电极用碳-聚合物复合材料制成。该复合材料可以由分散在基质(例如聚合物，如EVA、聚苯乙烯、聚乙烯、ABS)中的导电碳颗粒(例如碳原纤、炭黑、石墨炭)构成。反电极可以另外包含其它导电材料，例如导电金属墨可以印刷在导电复合材料上。
在另一个实施方案中，反电极包含金属涂层、薄膜或箔。本发明的一个优选的实施方案是具有孔的多孔板，所述孔含有(优选在板的两个或多个孔中)工作电极和反电极，工作电极包含碳(优选碳墨或分散在基质中碳颗粒，例如碳纳米管)，反电极包含金属涂层、薄膜或片材或箔(优选包含铝、不锈钢、镍或银)。箔反电极可以是自支持的或着可以支持在另一种材料上。它可以另外包含胶粘剂材料、不导电层和/或支撑材料。箔可以有孔，有利的是以图案形式，所述图案与工业标准的多孔检测板中孔的图案相对应。通过从连续薄膜中除去材料，这些孔可以用冲压、钻孔、燃烧、激光钻孔、机加工、腐蚀或其它方式引入，或者可以为了引入孔而产生(或成型)该薄膜。在一个优选的实施方案中，反电极用塑料片材或支持体，其在一侧上涂敷铝薄膜或箔，在另一个侧上涂敷胶粘剂层，优选具有可去除的背衬带。
在另一个实施方案中，反电极用在基底上(如以上对于工作电极所描述的)沉积和/或图案化的导电材料制成。在一个优选的实施方案中，反电极包含在聚合物支持体上印刷的导电碳墨。反电极可以是连续薄膜，它也可以是一个或多个分开的区域(例如图案)，或者它可以是多个连接的区域。反电极可以另外包含其它导电材料，例如导电金属墨(例如银墨)可以印刷在基底上并且可以与反电极的导电墨接触。
本发明测试装置出乎意料的特征是其能够进行准确、精确且可重复的电极诱导发光检测，特别是电致化学发光检测，而没有使用独立的参比电极和恒电位器(即没有使用三电极结构：工作电极、反电极和参比电极)。在两电极系统(工作电极和反电极)中，施加在工作电极和反电极上的电势至少部分分布在两个电极/溶液界面上。在反电极表面上电势的不确定性质直接导致工作电极上电势的不确定性。这一问题可以通过使用具有稳定界面电势的反电极来解决，所述稳定的界面电势由溶液中的氧化还原电对来确定，优选由限定在电极表面的氧化还原电对来确定(这样的反电极有时称为“反/参比电极)。有用的“反/参比电极”材料的一些实例包括金属/金属卤化物电对如银/氯化银；金属/金属氧化物电对如银/氧化银、镍/氧化镍和锌/氧化锌；和具有多个金属氧化态的金属氧化物如锰的氧化物。对于最佳性能，这些“反/参比电极”应当具有足够高浓度的可获得氧化还原物质，以防止在ECL测量过程中电极的极化。
出乎意料的是，使用两电极结构和通常不认为是有用的“反/参比电极”的反电极，例如：铝(假定具有自然氧化物层)和各种形式的碳(包括含有炭黑、石墨和/或碳原纤的复合材料)，我们已经在ECL测量中观察到优异的性能和精度(例如变化系数<10％，更优选<5％，甚至更优选为2％，最优选<1％)。不受理论限制，我们认为这种不曾预料到的性能是由于以下原因获得的：i)保持ECL多孔检测板制造过程的一致和可重复；ii)在ECL诱导过程中保持相对一致的化学环境和/或iii)选择合适的电压或电流波形。一般来说，在通常用于产生ECL的高电流条件下，反电极上的界面电势由电极上水的还原电势决定；只要电极表面和化学环境保持相对一致，界面电势就具有高可重现性。用来诱导ECL的电压/电流波形优选涉及i)施加足以诱导ECL的电压和电流和ii)保持ECL直至ECL强度衰减(假定由于ECL共反应物的消耗或电极表面上的检测组分的破坏)。在这些条件下，ECL对时间的曲线具有峰的形式。这样的波形容许工作电极和反电极电势、溶液电阻等的某种不一致性；这些变化往往使ECL峰的起点和终点漂移，但是对于峰下的总积分光信号影响非常小。特别优选的电压/电流波形是在小于诱导ECL所需电压的电压下开始升高并且在足以使ECL信号衰减到峰强度10％以下的电势结束的电压。
出乎意料地，我们还已经发现，尽管使用其暴露的几何表面面积等于或小于工作电极的暴露几何表面面积的反电极，在使用两电极系统的ECL测量中，我们可以获得优异的性能和精度(例如变化系数<10％，更优选<5％，甚至更优选2％，最优选<1％)。甚至当使用上述非常规的反电极，也可以获得这样的优异性能。相反，在标准电化学检测中，认为反电极比工作电极大是非常有利的，以保证电流不受反电极上的化学过程或传质过程的限制。减小反电极表面积在ECL检测用多孔检测板的设计中产生一些优点；通过减小反电极面积，可以增大活性工作电极面积，从而增大在电极表面上发生的反应的动力学，增大使用工作电极上所固定的结合试剂进行检测的结合能力和/或可以在给定工作电极上图案化的检测区域的数量。在本发明的多孔板的优选实施方案中，工作电极和反电极的几何表面积的比例大于1、大于2、大于5、大于10、大于50，最优选大于100。
虽然在许多应用中，有利的是具有占据大部分检测区域(由于上述原因)的电极表面积，但是在其它应用中，有利的是具有小的暴露工作电极表面(优选小于4mm2，更优选小于1mm2，甚至更优选小于0.1mm2，最优选小于0.01mm2)。例如，小工作电极表面在某些情况下可能导致产生更高的灵敏性和更低的非特异性信号。例如，在使用固定在工作电极上的结合试剂进行结合检测过程中，来自结合试剂的标记结合对(partner)的信号应当大致与电极面积无关(假定电极的结合能力足以结合全部标记的结合对并且可以使结合反应进行完全)。非特异性信号，例如由于非特异性结合产生的信号，一般应当随电极面积线形变化。在这样的条件下，减小电极面积可以导致特异性信号与非特异性信号比例的改善。根据本发明的多孔检测板的一个实施方案，孔底包含工作电极并且工作电极表面与孔底表面积的比例(或者与孔底上的电介质表面的比例)小于1:5，优选1:10，更优选1:30。
尽管有这些优异的性能，但是我们已经用两电极系统观察到，某些专门的用途可能要求具有独立的参比电极的多孔检测板，以便可以用恒电位计控制工作电极电势。参比电极可以使用上述用于工作电极和反电极的材料和方法来制造。优选的是参比电极具有稳定的界面电势，该电势由限制在电极表面上的氧化还原电对确定；具有该性质的材料的实例包括金属/金属卤化物电对如银/氯化银；金属/金属氧化物电对如银/氧化银、镍/氧化镍和锌/氧化锌；以及具有多个金属氧化态的金属氧化物如锰的氧化物。许多参比电极材料具有取决于其化学环境的表面电势(例如取决于pH值或卤素离子的浓度)。如果必要，可以通过用薄膜(例如亲水聚合物薄膜)涂敷该电极来防止参比电极的化学环境变化，所述薄膜提供电极表面上良好限定的化学环境(例如受控的氢离子或卤素离子浓度)，但是允许离子进出所述薄膜。用离子可渗透性薄膜覆盖这些聚合物薄膜的大部分可能是有利的，以便平衡对流入和流出该聚合物薄膜的离子的要求以及在薄膜中的化学环境基本保持不受与样品或试剂溶液接触影响的要求(例如参见US 5,384,031和4,933,048)。
本发明的电极和电源可以直接连接或者可以通过导电性引线或通路连接，所述导电性引线或通路优选由导电基质如金属、导电性含碳材料或复合材料、导电性聚合物或电解质溶液构成。本发明的一个实施方案涉及检测组件，其包含通过电解质溶液(例如所谓“浮动电极”)连接到电源的电极，这样的电极优选适合于诱导电极诱导发光(更优选电致化学发光)。利用实施例，在图4E中所示的多孔检测板的孔的一个实施方案中，反电极4904A和4904B可以适合于独立连接到电能源的两个接线柱上。在该实施方案的使用中，在电极4904A和4904B上施加电势用来诱导电极4910中的电势，并且优选诱导在电极4910上的发光标记物的发光(最优选电致化学发光)。
5.1.3 电介质
本发明的检测组件可以使用电介质墨、薄膜或其它电绝缘材料(下文称为电介质)。本发明中的电介质可以用来防止电极之间的电连通、限定图案化区域、把材料结合在一起(即作为胶粘剂)、支持材料、限定检测区域、作为掩模、作为标志和/或含有检测试剂和其它流体。电介质是不导电的并且有利的是无孔的(即不允许材料传输)和在电极诱导发光测量中遇到的介质存在下抵抗溶解或降解作用的。本发明中的电介质可以是液体、凝胶、固体或分散在基质中的材料。它们可以用未固化的形式沉积并固化成为固体。它们可以是墨、固体薄膜、带或片材。用于电介质的材料包括聚合物、光刻胶、焊接掩模、塑料、胶粘剂、凝胶、玻璃、不导电墨、不导电浆料、陶瓷、纸、弹性体、硅氧烷、热塑性塑料。优选地，本发明的电介质材料基本不含硅氧烷。不导电墨的实例包括可紫外线固化的电介质如由Acheson ColloidsCo.(例如Acheson 451SS、452SS、PF-021、PD-039、ML25251、ML25240、ML25265和Electrodag 38DJB16 clear)、Nazdar Inc.(半色调油墨的SPL 4000系列)和E.I.du Pont de Nemours and Co.(例如Dupont：5018、3571和5017)所生产的材料。
本发明电介质可以用各种方法涂敷，例如印刷、喷涂、层合、或者可以用胶粘剂、胶水、溶剂或者利用机械紧固件固定。电介质层中的图案和/或孔洞可以通过成型方法(例如在层的制备过程中)、用选择性腐蚀和/或通过切割过程如冲切或激光钻孔来形成。电介质可以通过使用已经建立的光刻技术(例如在半导体电子工业中所用的技术)和/或通过使用蒸镀或CVD法的图案化沉积(例如通过掩模的沉积)以图案形式沉积和/或腐蚀。在一个优选的实施方案中，通过印刷(例如喷墨印刷、激光印刷，更优选丝网印刷)在基底上沉积电介质墨，并且任选紫外线固化。优选的是丝网印刷的电介质是可紫外线固化的，与溶剂基电介质相比，可以改善边缘清晰度。在另一个优选的实施方案中，不导电聚合物薄膜使用胶粘剂固定到支持体上。
当使用印刷在电极上或者靠近电极的电介质墨限制流体到电极表面的区域中时，电介质薄膜的厚度优选为0.5-100微米，更优选2-30微米，最优选8-12微米，并且优选具有清晰的边缘，并具有陡壁。
5.1.4 顶板
本发明包括顶板和组合的板，组合的板包括顶板和优选的底板，底板限定具有一个或多个电极表面的孔底，最优选具有一个或多个工作电极表面，且任选具有一个或多个反电极表面。优选的是顶板是带有孔洞的结构，其中该结构可以与底板结合形成多孔板，板中孔的壁至少部分由通过顶板的孔洞的内表面限定。通过顶板的孔洞可以是多种形状的(例如圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形、星形等)。这些孔洞可以是各种尺寸的。它们也可以在孔洞内具有不规则的尺寸(例如孔洞在不同的深度可以变窄或变宽)。例如，所述孔洞可以形似锥体，在底部变窄，以便优化由孔底发出的光的收集。顶板还可以在其上具有帮助识别顶板、区分顶板与顶板的其它结构、或者帮助对准和处理顶板的结构或标志。有利的是顶板的尺寸和结构优选与用于检测板的标记(footprints)和形状的工业标准符合或者至少与其兼容。
顶板可以用导电或不导电材料制造。优选的是大部分顶板是整体成型结构，用刚性热塑性材料制成，例如聚乙烯、乙酸酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯(例如Mylar)、聚酰亚胺(例如Kapton)或聚苯乙烯。优选的是支持体包含塑料平板。根据一个实施方案，所述材料包含与高冲击聚苯乙烯(HIPS)共混的聚苯乙烯，以减小材料的脆性。优选的是4-16wt％的HIPS与聚苯乙烯共混，更优选约8-12wt％。最佳的是该整体结构用一般不透过反应物、可以承受中等水平的热和光并且优选抗生物分子吸附的便宜材料形成(或者用该材料涂敷)，优选的是顶板基本不含硅氧烷。顶板可以是透明或半透明的。不同颜色的材料可以用来改善某些ECL测量过程的结果。
优选的是顶板包含不透光的材料，以防孔之间的交叉干扰。高反射性金属涂层或组成材料可以为每个孔提供特别反射性的内表面，以提高把光传送到光检测器的效率。不透明的白塑料材料如用光散射颗粒(例如氧化铅、氧化铝、二氧化硅或者优选的二氧化钛颗粒)填充的塑料可以为高光散射的孔提供内表面，从而改善光收集效率。在一个实施方案中，优选的顶板包含塑料(例如孔壁)，所述塑料包含这种光散射颗粒的浓度为4-20wt％，优选6-20％，更优选6-15％，甚至更优选6-12％，最优选约9％或10％。在另一个优选的实施方案中，顶板包含不透明的，优选非反射性的黑色材料，以防来自孔内不同位置的ECL发光的反射或散射，并且防止在ECL检测测量中的反射干扰。一般来说，当由孔发射的成像光(例如在使用照相机产生所述孔发出的光的图像时)，有利的是孔的内表面(例如由顶板限定的)包含吸收性(例如黑色)的、优选非散射材料，因为散射光的检测将降低图像的保真度。一般来说，当以非成像方式检测光时(例如当使用单一光检测器来检测从一个孔发出的全部光时)，有利的是孔的内表面包含反射性或者高散射性材料，以防由于光在孔壁上的吸收而产生光损失并且使在检测器上收集的光最多。
本发明的另一个方面涉及用于本发明的检测组件(例如顶板、暗盒(cassette)部件等)，特别是发光检测中所用的检测组件。更具体地，本发明人已经发现了用于形成检测组件部件例如顶板的改进材料，其产生最小的背景发光。
如上所述，可以向顶板中加入TiO2，以提供高散射性表面，增大来自孔的光收集效率并且防止孔之间的交叉干扰。当插入一起之前将板暴露于紫外线或荧光时，使用TiO2板的一个缺点是较长寿命的发光(在数分钟数量级上)。该光强度呈指数衰减，因此产生不希望的与时间相关的背景强度信号。可以认为，二氧化钛是这种光的来源。对于这种光发射的原因的一种解释(尽管是推测性的)是：在用带隙光激发时，在TiO2中产生光生电子空穴。该电子空穴与水反应产生羟基。当羟基与TiO2的导带电子反应时，产生光。
为了克服这一问题，在板读数循环期间优选使用“读数前的等待”时间和/或使用滤光器减少所述作用。但是，在进一步研究时，申请人发现TiO2的适当选择(更具体的是通过某些方法制造的的TiO2)可以大大减少背景发光并消除对仪器中滤光器的需要。更具体地，使用具有发光减少性涂层的TiO2可以使测量前的等待时间减少到小于2分钟，优选小于1分钟，更优选小于50秒，甚至更优选小于40秒，甚至更优选小于30秒，最优选小于约10秒而不用使用滤光器。应当注意，所述等待时间取决于数据处理的算法以及给定检测的信号水平特征。更复杂的算法可以用来进一步减少由于TiO2的衰减发光引起的等待时间(例如背景信号的二次方或指数拟合)。
二氧化钛以三种不同结晶形式存在：金红石(最常见的)、锐钛矿(可得到的，但是较不常见)和板钛矿(少见)。此外，大多数市售TiO2在制造过程中经过表面处理。有两种类型的表面处理：有机和无机的。TiO2在制造过程中可以经过其任一种或两种过程。有机处理用来降低TiO2颗粒的表面能，所以它可以在聚合物中良好分散。没有有机处理，亲水的TiO2将不会分散，而是保持聚集。用于TiO2的常见有机表面处理是用多元醇(低分子量聚乙二醇)、硅氧烷和聚二甲基硅氧烷处理。无机表面处理通过防止由紫外光产生的自由基破坏为白色颜料提供耐久性。常见的无机处理包括磷酸盐、氧化铝、氧化锆和二氧化硅。氧化铝和氧化锆是优选的有机处理，用于防止自由基损坏。
本申请人已经发现，使用无机表面处理的TiO2作为检测组件部件如顶板的添加剂导致背景发光减小。因此，本发明的一个实施方案涉及一种检测组件部件，其包含已经经过无机处理的TiO2。优选的是所述无机处理选自磷酸盐、氧化铝、氧化锆和二氧化硅；甚至更优选的是氧化铝和/或氧化锆；最优选的是氧化铝。因此，根据一个优选的实施方案，TiO2包含无机涂层，优选氧化铝涂层。非故意的发光也可以通过使用滤光器、更短的波形和/或更复杂的数据处理算法来减少。例如，可以选择滤光器来透过希望的ECL信号的波长(优选500-800nm，更优选550-650nm)并吸收来自顶板的发光(优选的是波长小于500nm的光)。可替代的方案是，使用产生短且强的ECL脉冲的电压波形(例如斜率>1 V/s的斜坡波形来诱导ECL，以减小在ECL测量中的综合背景发光。如果背景发光的衰减特性是已知的或者被测量，对于在背景发光和ECL测量之间的一段时间，可以调节在校正中所用的背景发光值(例如通过建立指数衰减形式的背景发光与时间常数的模型或者通过使用指数衰减的线性近似)。
图2E表示根据本发明的一个优选的实施方案的顶板。顶板280包括顶板本体281、顶面282、孔壁285和孔内表面286。顶板280具有由顶面282和内表面286限定的一个或多个孔洞284。顶板280优选具有如上所述的光吸收/反射/散射性质。孔洞284优选是如上所述构造的。顶板280还具有一个或多个角部凹口287，其提供顶板280的识别物理标志。特别地，角部凹口287有利于顶板280的对准和处理并有助于区别顶板280与沿着其各自周边具有不同结构凹口区域的其它板。有利的是顶板本体281的尺寸和结构优选与类似类型的检测板的特征(footprint)和形状的工业标准相符，或者至少与其兼容。顶板280优选还包含标记283，其可以由来识别特定的孔洞284。
图2F表示顶板280的另一个实施方案。顶板290表示具有多个孔291的顶板。在一个优选的实施方案中，顶板290中的孔洞291具有方形的横截面形状。在另一个实施方案中，孔洞291具有圆形的横截面形状，并且随着它们远离板的顶面直径减小。在图2F中，顶板280具有384个孔洞291，以二维的行和列的阵列形式布置。图2G表示顶板280的另一个实施方案。顶板295表示具有孔洞297的阵列的顶板。在一个优选的实施方案中，顶板295中的孔洞297具有圆形的横截面形状。在另一个实施方案中，孔洞297具有方形的横截面形状。在图2G中，顶板295具有1536个孔。
本发明还包括检测组件顶部和包含检测组件顶部和底板或检测组件基底的组装检测组件。检测组件顶部可以是顶板(如上所述的)。检测组件顶部可以具有例如孔洞、通道和/或孔，其在与底板或检测组件基底配合时限定孔/和或腔室，这样的孔和/或腔室优选包含由底板或检测组件基底提供的一个或多个电极(和/或检测区域)。检测组件顶部可以具有附加的通道、管或其它微流体学(microfluidics)，以便可以使样品流入、流出检测组件的孔、流动池和腔室，和/或在其之间流动。
5.1.5 电极/触点结构
本发明的另一个方面涉及新型的电极和/或触点结构。根据本发明，电极和触点的形状、组成、放置/位置、结构、图案、厚度、表面性质和许多其它特性被优化以产生改进的方法和系统。
优化电极的结构可以获得：(i)更高密度的检测阵列；(ii)在多个孔和/或检测区域上电压变化的减小；(iii)检测组件分成可独立寻址的部分(例如在多孔检测板上的可独立寻址的区段，每个区段具有可共同寻址的孔)；和/或(iv)容易制造。
优化触点结构(例如在检测组件基底和/或检测底板的底部上的电触点)可以获得：(i)减少必需的电连接器的数量；(ii)减小多个孔和/或检测区域上的电压变化；(iii)控制接触过程中孔底的任何挠曲和变形；(iv)把检测组件分成可独立寻址的部分(例如在多孔检测板上的可独立寻址区段，每个区段具有可共同寻址的孔)；和/或(iv)制造容易。
本发明的一个实施方案涉及多孔板，其包含具有多行开孔的顶板和底板，所述底板上具有图案化的第一电极带(优选工作电极带)和第二电极带(优选反电极带)，其中顶板固定在基底上，从而由所述开口形成多行孔，其中每个孔的底部包含至少第一电极带的暴露部分和第二电极带的两个暴露边缘部分。更具体地，参见图10A，工作电极带1052和反电极带1054布置在板底上，使得当底板连接到顶板时，工作电极带位于每个孔的中心，并且在每个侧面上有两个相邻反电极的一部分。
本发明的另一个实施方案涉及多孔板，其包含具有多行开孔的顶板和基底，其中顶板放在基底上，从而由所述多个开孔和孔底形成的多个孔行，所述孔底包含工作电极带的中心部分和在该部分工作电极带的每一侧上的两个反电极带的一部分。优选的是所述孔行与工作电极带和反电极带对准，其中多个孔行的每一个包含：(i)第一个孔，其包含包括第一工作电极带(优选位于该孔的中心)暴露部分的第一孔底、包括第一反电极带暴露部分的第一边缘部分和包括第二反电极带暴露部分的第二边缘部分和(ii)至少第二个孔，第二个孔包含包括第一工作电极带(优选位于中心)暴露部分的第二孔底、包括第一反电极带暴露部分的第一边缘部分和包括第二反电极带暴露部分的第二边缘部分。见图10A和16A。
本发明的另一个方面涉及检测组件，该检测组件优选具有孔和/或腔室，最优选的是多孔板，包含具有第一侧面和第二侧面的基底，所述基底包含在第一侧面上的多个第一电极表面(优选工作电极表面)和优选的多个第二电极表面(优选反电极表面)以及在第二侧面上的一个或多个导电性触点，其中所述多个孔和/或腔室的两个或多个，优选全部或基本全部各自包含一个或多个工作电极表面和一个或多个反电极表面。
本发明的一个实施方案中涉及多孔板，其中板基底包括一个或多个导电性触点，适合于：(a)在多个孔上均匀分布施加到导电性触点上的电压，优选分布电压使得任何电压变化小于0.5伏，更优选小于0.1伏，甚至更优选小于0.01伏；(b)在多个孔上均匀分布电压，使得从触点到反电极的有效电阻和从触点到所述多个孔的工作电极的有效电阻之和的变化小于10欧姆，优选小于5欧姆，更优选小于1欧姆，最优选的是恒定的；和/或(c)在多个孔上均匀分布电压，使得对于多个孔的Vc减去Vw的变化小于0.5伏，优选Vc-Vw的变化小于0.1伏，最优选小于50毫伏，其中Vc和Vw分别定义为在反电极上的电压和在工作电极上的电压。
优选的是所述板包含板触点，所述板触点适合于均匀分布电流和/或电压到所述孔上。根据一个实施方案，板基底还包含底面，该底面包含至少一个独立的电触点表面，该电触点表面与具有可共同寻址孔的多个可独立寻址区段的每一个电连接。板或板基底可以进一步包含位于板表面上、优选在板的底面上的一个或多个共用(对于一个以上区段)的电触点表面(例如可以有一个或多个共用电触点表面，其连接到整个板共用的反电极表面上)。有利的是电触点位置定位在多个孔之间的底面上，使得设备触点接触孔之间的板。根据一个实施方案，底面每个区段包含2-10个电触点表面，甚至更优选底面每个区段包含2、6或7个触点表面。
根据一个实施方案，底板或基底包含含有多个电触点或触点位置的底表面，优选的是以2×3阵列形式排列的电触点位置阵列。
术语“触点位置”在本文用来表示其中来自设备的电连接器接触所述板的实际检测板位置。术语“触点”或“触点表面”是指底板上的导电性表面，其与电连接或电连接器接触。“触点位置”位于“触点表面”内。“触点表面”的面积可以显著大于“触点位置”的面积。例如，参见图10A，其表示底板，表示工作电极触点1072(其通过导电性通孔1062电连接到工作电极1052上)和反电极触点1074(其通过通孔1064电连接到反电极1054上)。该图表示了一个实施方案，其中细长的反电极接触表面1074更大，但是包围了由设备的反电极电连接器接触的位置(例如如图34B所示的优选的反电极触点位置3470)。
优选的是电触点位置的每一个与每个相邻电触点位置的距离为0.1-1英寸，更优选0.2-0.8英寸，甚至更优选0.3-0.4英寸。
优选的是在板的底面上的触点表面包含位于板的孔之间的触点位置，使得将触点位置与电连接器接触不会使孔的底面变形。图34A表示(相对于具有按标准96孔板结构排列的孔3405的所表示的完全组装的多孔板3400)在板3400底板上的优选的触点位置。板3400具有一个阵列，优选的是2×3阵列的方形区段或区域3410(分成用虚线表示的区段)，其中每个区段包含在底板的底面上的一个或多个电触点位置3420(用X表示)和3430(用*表示)，所述触点位置位于板3400上的孔之间。在每个区段上的触点位置优选按2×3阵列排列。电触点位置3420优选连接到工作电极；电触点位置3430优选连接到反电极。电触点位置位于至少一个、优选至少两个、更优选至少4个、最优选全部的以下位置，这些位置由分别从板的左边和上边测量的坐标(X，Y)确定(英寸，±0.250”，优选±0.125”)(从上面观察所述板，即参见图1，孔Al最靠近左上角)。
(i)第一区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.743，0.620)、(1.097，0.620)、(1.451，0.620)、(0.743，1.329)、(1.097，1.329)、(1.451，1.329)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(0.743，0.620)、(1.451，0.620)、(0.743，1.329)和(1.451，1.329)和/或一个或多个反电极触点位置选自(1.097，0.620)和(1.097，1.329)；
(ii)第二区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.161，0.620)、(2.515，0.620)、(2.869，0.620)、(2.161，1.329)、(2.515，1.329)、(2.869，1.329)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(2.161，0.620)、(2.869，0.620)、(2.161，1.329)和(2.869，1.329)和/或一个或多个反电极触点位置选自(2.515，0.620)和(2.515，1.329)；
(iii)第三区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.579，0.620)、(3.933，0.620)、(4.287，0.620)、(3.579，1.329)、(3.933，1.329)、(4.287，1.329)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(3.579，0.620)、(4.287，0.620)、(3.579，1.329)和(4.287，1.329)和/或一个或多个反电极触点位置选自(3.933，0.620)和(3.933，1.329)；
(iv)第四区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.743，2.038)、(1.097，2.038)、(1.451，2.038)、(0.743，2.747)、(1.097，2.747)、(1.451，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(0.743，2.038)、(1.451，2.038)、(0.743，2.747)和(1.451，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(1.097，2.038)和(1.097，2.747)；
(v)第五区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.161，2.038)、(2.515，2.038)、(2.869，2.038)、(2.181，2.747)、(2.515，2.747)、(2.869，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(2.161，2.038)、(2.869，2.038)、(2.161，2.747)和(2.869，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(2.515，2.038)和(2.515，2.747)；
(vi)第六区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.579，2.038)、(3.933，2.038)、(4.287，2.038)、(3.579，2.747)、(3.933，2.747)、(4.287，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(3.579，2.038)、(4.287，2.038)、(3.579，2.747)和(4.287，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(3.933，2.038)和(3.933，2.747)；
关于96孔板，上述触点位置的图案表示在图34A中，但是它不限于与96孔板一起使用，并且可以应用于许多板布置形式的板或底板，包括1、2、6、24、384、1536、6144和9600孔板。优选的是触点位置位于完全组装板的孔之间的区域中。
触点位置的优选位置也可以关于完全组装板中的孔位置来说明。优选的实施方案涉及具有电极和电触点表面的96孔板。参见图1，该96孔板包含行(用字母A-H表示)和列(用数字1-12表示)。该板优选包含以下区段的一个或多个，优选两个或多个，更优选全部(如图34A中所示)：
第一区段包含孔A1至A4、B1至B4、C1至C4和D1至D4；
第二区段包含孔A5至A8、B5至B8、C5至C8和D5至D8；
第三区段包含孔A9至A12、B9至B12、C9至C12和D9至D12；
第四区段包含孔E1至E4、F1至F4、G1至G4和H1至H4；
第五区段包含孔E5至E8、F5至F8、G5至G8和H5至H8；
第六区段包含孔E9至E12、F9至F12、G9至G12和H9至H12；
每个标记是指用行和列确定的板的区域。例如A1指A行1列的孔。我们在本文中使用以下符号表示在孔之间的区域“孔1-孔2”。例如，表述“A1-B2”在本文中用来表示在孔A1(A行，1列)和B2(B行、2列)之间的区域。表述“A1-A4”用来指包括孔A1、A2、A3和A4的区域，包括其间的间隙。
根据本发明的一个优选的实施方案，所述区段在板底上在以下区段位置中的一个或多个，优选两个或多个，更优选四个或多个，最优选6个中包含一个或多个电触点位置或触点表面(参见图1和34A)：
(i)第一区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：A1-B2、A2-B3、A3-B4、C1-D2、C2-D3、C3-D4，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自A1-B2、A3-B4、C1-D2和C3-D4，和/或一个或多个反电极触点位置选自A2-B3和C2-D3；
(ii)第二区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：A5-B6、A6-B7、A7-B8、C5-D6、C6-D7、C7-D8，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自A5-B6、A7-B8、C5-D6和C7-D8，和/或一个或多个反电极触点位置选自A6-B7和C6-D7；
(iii)第三区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：A9-B10、A10-B11、A11-B12、C9-D10、C10-D11、C11-D12，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自A9-B10、A11-B12、C9-D10和C11-D12，和/或一个或多个反电极触点位置选自A10-B11和C10-D11；
(iv)第四区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：E1-F2、E2-F3、E3-F4、G1-H2、G2-H3、G3-H4，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自E1-F2、E3-F4、G1-H2和G3-H4，和/或一个或多个反电极触点位置选自E2-F3和G2-H3；
(v)第五区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：E5-F6、E6-F7、E7-F8、G5-H6、G6-H7、G7-H8，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自E5-F6、E7-F8、G5-H6和G7-H8，和/或一个或多个反电极触点位置选自E6-F7和G6-H7；
(vi)第六区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：E9-F10、E10-F11、E11-F12、G9-H10、G10-H11、G11-H12，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自E9-F10、E11-F12、G9-H10和G11-H12，和/或一个或多个反电极触点位置选自E10-F11和G10-H11；
照此类推，在384孔板或用于384孔板的底板上的优选触点位置可以用与384孔板的孔的关系来确定，所述384孔板具有用A-P行和1-24列的孔的标准结构。在一个实施方案中，所述板优选包含以下区段的一个或多个，优选两个或多个，更优选全部：
第一区段包含孔A1至A8、B1至B8、C1至C8、D1至D8、E1至E8、F1至F8、G1至G8和H1至H8；
第二区段包含孔A9至A16、B9至B16、C9至C16、D9至D16、E9至E16、F9至F16、G9至G16和H9至H16；
第三区段包含孔A17至A24、B17至B24、C17至C24、D17至D24、E17至E24、F17至F24、G17至G24和H17至H24；
第四区段包含孔I1至I8、J1至J8、K1至K8、L1至L8、M1至M8、N1至N8、O1至O8和P1至P8；
第五区段包含孔I9至I16、J9至J16、K9至K16、L9至L16、M9至M16、N9至N16、O9至O16和P9至P16；
第六区段包含孔I17至I24、J17至J24、K17至K24、L17至L24、M17至M24、N17至N24、O17至O24和P17至P24；
优选的是每个板区段在板底上在以下区段位置中的一个或多个，优选两个或多个，更优选四个或多个，最优选6个中包含一个或多个电触点位置或触点表面：
(i)第一区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：B2-C3、B4-C5、B6-C7、F2-G3、F4-G5、F6-G7，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自B2-C3、B6-C7、F2-G3和F6-G7，和/或一个或多个反电极触点位置选自B4-C5和F4-G5；
(ii)第二区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：B10-C11、B12-C13、B14-C15、F10-G11、F12-G13、F14-G15，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自B10-C11、B14-C15、F10-G11和F14-G15，和/或一个或多个反电极触点位置选自B12-C13和F10-G11；
(iii)第三区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：B18-C19、B20-C21、B22-C23、F18-G19、F20-G21、F22-G23，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自B18-C19、B22-C23、F18-G19和F22-G23，和/或一个或多个反电极触点位置选自B20-C21和F20-G21；
(iv)第四区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：J2-K3、J4-K5、J6-K7、N2-O3、N4-O5、N6-O7，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自J2-K3、J6-K7、N2-O3和N6-O7，和/或一个或多个反电极触点位置选自J4-K5和N4-O5；
(v)第五区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：J10-K11、J12-K13、J14-K15、N10-O11、N12-O13、N14-O15，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自J10-K11、J14-K15、N10-O11和N14-O15，和/或一个或多个反电极触点位置选自J12-K13和J14-K15；
(vi)第六区段位置的一个或多个，更优选两个或多个，最优选六个：J18-K19、J20-K21、J22-K23、N18-O19、N20-O21、N22-O23，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自J18-K19、J22-K23、N18-O19和N22-O23，和/或一个或多个反电极触点位置选自J20-K21和N20-O21；
图34B是本发明的另一个实施方案，表示(关于所示的完全组装的多孔板3450，具有按标准96孔板结构排列的孔3455)在板3450的底板上的优选触点位置，所述板具有与板3400不同排列的区段。板3450具有一种阵列，优选1×12阵列的直列区段或区域3460(分成用虚线表示的区段)，其中每个区段包含在底板的底面上的一个或多个电触点位置3480(用X表示)和3470(用*表示)，所述触点位置位于板3450上的孔之间。在每个区段上的触点位置优选的是排列成7×1阵列。电触点位置3480优选连接到工作电极；电触点位置3470优选连接到反电极。所述电触点位置位于至少一个，优选至少两个，更优选至少四个，最优选的是全部以下位置，这些位置由分别从板的左边和上边测量的坐标(X，Y)确定(英寸，±0.250”，优选±0.125”)(从上面观察所述板，即参见图1，孔A1最靠近左上角)。
(i)第一区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.566，0.620)、(0.566，0.975)、(0.566，1.329)、(0.566，1.684)、(0.566，2.038)、(0.566，2.393)、(0.566，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(0.566，0.620)、(0.566，1.329)、(0.566，2.038)和(0.566，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(0.566，0.975)、(0.566，1.684)和(0.566，2.393)；
(ii)第二区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.920，0.620)、(0.920，0.975)、(0.920，1.329)、(0.920，1.684)、(0.920，2.038)、(0.920，2.393)、(0.920，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(0.920，0.620)、(0.920，1.329)、(0.920，2.038)和(0.920，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(0.920，0.975)、(0.920，1.684)和(0.920，2.393)；
(iii)第三区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(1.275，0.620)、(1.275，0.975)、(1.275，1.329)、(1.275，1.684)、(1.275，2.038)、(1.275，2.393)、(1.275，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(1.275，0.620)、(1.275，1.329)、(1.275，2.038)和(1.275，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(1.275，0.975)、(1.275，1.684)和(1.275，2.393)；
(iv)第四区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(1.629，0.620)、(1.629，0.975)、(1.629，1.329)、(1.629，1.684)、(1.629，2.038)、(1.629，2.393)、(1.629，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(1.629，0.620)、(1.629，1.329)、(1.629，2.038)和(1.629，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(1.629，0.975)、(1.629，1.684)和(1.629，2.393)；
(v)第五区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(1.983，0.620)、(1.983，0.975)、(1.983，1.329)、(1.983，1.684)、(1.983，2.038)、(1.983，2.393)、(1.983，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(1.983，0.620)、(1.983，1.329)、(1.983，2.038)和(1.983，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(1.983，0.975)、(1.983，1.684)和(1.983，2.393)；
(vi)第六区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.338，0.620)、(2.338，0.975)、(2.338，1.329)、(2.338，1.684)、(2.338，2.038)、(2.338，2.393)、(2.338，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(2.338，0.620)、(2.338，1.329)、(2.338，2.038)和(2.338，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(2.338，0.975)、(2.338，1.684)和(2.338，2.393)；
(vii)第七区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.692，0.620)、(2.692，0.975)、(2.692，1.329)、(2.692，1.684)、(2.692，2.038)、(2.692，2.393)、(2.692，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(2.692，0.620)、(2.692，1.329)、(2.692，2.038)和(2.692，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(2.692，0.975)、(2.692，1.684)和(2.692，2.393)；
(viii)第八区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.046，0.620)、(3.046，0.975)、(3.046，1.329)、(3.046，1.684)、(3.046，2.038)、(3.046，2.393)、(3.046，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(3.046，0.620)、(3.046，1.329)、(3.046，2.038)和(3.046，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(3.046，0.975)、(3.046，1.684)和(3.046，2.393)；
(ix)第九区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.400，0.620)、(3.400，0.975)、(3.400，1.329)、(3.400，1.684)、(3.400，2.038)、(3.400，2.393)、(3.400，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(3.400，0.620)、(3.400，1.329)、(3.400，2.038)和(3.400，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(3.400，0.975)、(3.400，1.684)和(3.400，2.393)；
(x)第十区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.755，0.620)、(3.755，0.975)、(3.755，1.329)、(3.755，1.684)、(3.755，2.038)、(3.755，2.393)、(3.755，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(3.755，0.620)、(3.755，1.329)、(3.755，2.038)和(3.755，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(3.755，0.975)、(3.755，1.684)和(3.755，2.393)；
(xi)第十一区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(4.109，0.620)、(4.109，0.975)、(4.109，1.329)、(4.109，1.684)、(4.109，2.038)、(4.109，2.393)、(4.109，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(4.109，0.620)、(4.109，1.329)、(4.109，2.038)和(4.109，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(4.109，0.975)、(4.109，1.684)和(4.109，2.393)；
(xii)第十二区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(4.463，0.620)、(4.463，0.975)、(4.463，1.329)、(4.463，1.684)、(4.463，2.038)、(4.463，2.393)、(4.463，2.747)，最优选的是一个或多个工作电极触点位置选自(4.463，0.620)、(4.463，1.329)、(4.463，2.038)和(4.463，2.747)和/或一个或多个反电极触点位置选自(4.463，0.975)、(4.463，1.684)和(4.463，2.393)；
具有1×12区段阵列的96孔或底板的触点位置也可以相对于完全组装板中的孔的位置来限定。优选至少一个，最优选全部区段有一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)触点位置，这些触点位置选自：An-Bn、Bn-Cn、Cn-Dn、Dn-En、En-Fn、Fn-Gn和Gn-Hn，其中n是表示限定该区段(参考图1)的板列的数字，最优选有至少一个工作电极触点位置，其选自An-Bn、Cn-Dn、En-Fn和Gn-Hn，至少一个反电极触点位置，其选自Bn-Cn、Dn-En和Fn-Gn。
根据本发明的优选实施方案，上述具有2×3或1×12的区段阵列和在所述区段上限定的触点位置的底板还包括具有多个开孔的顶板，形成多个与所述电极对准的孔。
本发明还涉及为了测量来自具有上述触点结构的多孔板的发光而构造的装置。更具体地，包含在上述触点位置处接触所述底板的电连接器。本发明还涉及进行检测的方法，包括在上述触点位置处接触检测板的步骤。
根据一个实施方案，该装置包含多个电连接器，其中多个电连接器被构造以接触所述底面，优选在孔之间的底面。优选的是多个电连接器包含一个或多个工作连接器(即接触所述板把电源连接到工作电极的电连接器)和一个或多个反连接器(即接触所述板把电源连接到反电极的电连接器)。
优选的是每个区段通过在6个位置，更优选的是如上限定的2×3位置阵列处的多个电连接器接触。
本发明的另一个优选实施方案涉及包含用于测量由所述多个孔发出的光的光检测器和多个电连接器的装置，其中该多个电连接器被构造接触多孔板的底面，优选的是在上述触点位置的384孔板的底面。
本发明的另一个方面涉及在第一表面上有多个电极和在第二表面上有多个“触点区段”的底板(和相应的多孔板)。术语“触点区段”在本文中用来指可独立寻址的触点区域或区段。图11A表示触点区段1170的一个实例，其包含工作触点表面1172和反电极表面1174。
因此，本发明的另一个实施方案涉及一种多孔底板和/或多孔板，其包括：
(a)具有顶面和底面的基底；
(b)在顶面上的多个图案化的工作电极；
(c)在顶面上的多个图案化的反电极，每个图案化的反电极与相应的图案化工作电极相关；和
(d)在底面上的两个或多个可独立寻址的触点区段，每个触点区段对应于在顶面上包含所述多个图案化工作电极的一个或多个和所述多个图案化反电极的一个或多个的电极区段，并且包括多个导电性触点表面。
优选地，多个导电性触点表面包括：
(i)位于第一触点区域内的第一导电性触点表面，该第一导电性触点表面电连接到顶面上的一个或多个相应的图案化工作电极；和
(ii)位于第二触点区域内的第二导电性触点表面，该第二导电性触点表面电连接到顶面上的一个或多个相应的图案化反电极；
其中第一导电性触点表面和第二导电性触点表面之间相互在电路上分开。
优选地，两个或多个区段包含至少6个区段，更优选的是等尺寸区段的2×3阵列的6个区段。
根据优选的实施方案，基底还包含：(i)第一导电通孔，其电连接底面上的第一导电触点表面与顶面上的一个或多个相应的图案化工作电极和(ii)第二导电通孔，其电连接第二导电触点表面与顶面上的一个或多个相应的图案化反电极。
优选地，第一触点区域具有U型结构，第二触点区域具有T型结构，其中U型结构与该区段内的T型结构相配合。见图11A和12A。表I(下文)给出所述U型第一触点区域和所述T型第二触点区域的优选位置，其相对于完全组装的96孔板(具有标准结构的A-H行，1-12列)和完全组装的384孔板(具有标准结构的A-P行，1-24列)中的孔位置进行限定。该表通过把触点区域分成大致按直线对准的部分来描述这些触点区域，所述直线的终点相对于板上的孔来限定。
参见图11A和12A，优选的实施方案包括具有标准孔结构的96孔板或384孔板(或用于所述96孔板或384孔板的底板)、多孔板(或底板)，包括：
具有顶面和底面的基底；
顶面上的多个图案化工作电极；
在顶面上的多个图案化反电极，每个图案化反电极与相应的图案化工作电极相关；在底面上的一个或多个，优选6个可独立寻址的触点区段(例如表I中所列出的触点区域的一或多个，优选全部)，每个触点区段对应于一个电极区段，其包含在顶面上的多个图案化工作电极中的一个或多个和在顶面上的多个图案化反电极的一个或多个，该一个或多个可独立寻址的触点区段包括多个导电性触点表面；优选的是其中用于给定触点区段的多个导电性触点表面包括：
(i)位于第一触点区域内的第一导电性触点表面，该第一触点区域具有U型结构并包括按表I所定义的排列的线段，其中第一导电性触点表面电连接(优选利用一个，或更优选多个通过所述基底的导电性通孔，所述通孔优选位于由所述第一触点区域限定的区域内)到顶面上的一个或多个相应的图案化工作电极；和
(ii)位于第二触点区域内的第二导电性触点表面，该第二触点区域具有T型结构并包括按表I所定义的排列的线段，其中第一导电性触点表面电连接(优选利用一个，或更优选多个通过所述基底的导电性通孔，所述通孔优选位于由所述第二触点区域限定的区域内)到顶面上的一个或多个相应的图案化反电极；
其中第一导电性触点表面和第二导电性触点表面相互电隔离。
本发明的其它实施方案包括在上述区段的任一个或多个中旋转上述U和/或T型结构。例如，旋转U和/或T型结构90度、180等。
                       表I
Figure C02817104D00631
表I.底板底面上的触点区域的优选位置表。触点区域描述为包含大致按板底上的直线排列的线段，这些直线的端点用与板的孔位置的关系来限定。记号A1是指孔A1。记号A1-B2是指在孔A1和B2之间的中点位置。所以，记号A2-A3至C2-D3是指在孔A2和A3之间的中点开始到C2和D3之间的中点结束的直线。
再次参见图11A和12A，本发明的另一个实施方案涉及多孔底板或检测基底和/或包含所述底板或检测基底的检测组件(优选的是多孔底板和/或包含所述底板的多孔板)，所述底板或检测基底包含：
(a)分成2×3区段阵列的基底，该基底具有顶面和底面，每个区段具有由列和行限定的检测区域阵列；
(b)在每个区段内的顶面上的一个或多个工作电极，每个区段包含细长的工作电极，其按阵列的列排列；
(c)在每个区段内的顶面上的一个或多个反电极，每个区段包含细长的反电极，其按阵列的列排列；并且与细长的工作电极电隔离且位于细长的工作电极之间；和
(d)在每个区段底面上的一个或多个触点。
优选地，每个检测区域限定完全组装检测组件中的孔或腔室的表面。更优选地，检测区域阵列对应于标准96孔板或384孔板中的孔的结构，细长的反电极包括与检测区域相邻或位于其间的加宽的电极(窄区域与工作电极区域的电阻匹配，而加宽区域保证反电极表面暴露在板的孔中)，和/或细长的反电极与细长的连接器电连接，所述细长的连接器垂直并靠近所述区段内每个细长反电极的一端。优选的是每个检测区域覆盖至少两个细长反电极的一部分和一个细长工作电极的一部分。
本发明的一个实施方案涉及一种检测组件或检测组件元件(优选多孔板或多孔板底板)，其包括：
(a)具有顶面和底面的基底；
(b)在顶面上的多个工作电极(优选图案化的)；
(c)在顶面上的多个反电极(优选图案化的)，每个反电极与相应的工作电极相关；和
(d)两个或多个可独立寻址的区段，每个区段在底面上具有两个或多个可独立寻址的触点区域，每个触点区域对应于在所述区段之一内的检测区域或孔区域内的一个或多个电极(例如在连接到顶板上后形成一部分孔底的基底表面)。
优选的是这些区段包括至少6个，优选至少12个线性区段。优选的是每个区段包含一行或一列孔。根据一个优选的实施方案，所述区段包含1×12阵列的等尺寸线性区段，其中每个区段对应于一列孔。
优选的是基底还包含：(i)第一导电性通孔，其电连接底面上的工作电极触点表面与顶面上的一个或多个相应的图案化工作电极和(ii)第二导电性通孔，其电连接底面上的反电极触点区域与顶面上的一个或多个相应的图案化反电极。优选的是包含一个或多个环形结构的一个或多个工作电极触点表面和一个或多个反电极触点表面具有细长的结构，所述反电极触点表面优选对于区段的一个以上，更优选全部是共用的。
本发明的另一个实施方案，图10A中所示的，涉及多孔板或多孔板的底板，包含：
(a)具有顶面和底面的基底，该底板具有区域阵列，对应于标准96孔板结构，所述阵列包含行A、B、C、D、E、F、G和H，和列1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12；
(b)在顶面上的多个工作电极(优选图案化的)；
(c)在顶面上的多个反电极(优选图案化的)，每个反电极与相应的工作电极相关；和
(d)两个或多个可独立寻址的区段，每个区段在底面上有两个或多个可独立寻址的触点，所述触点对应于区段之一内的检测区域内的一个或多个电极；
其中所述触点包括第一区段触点，包括：
(i)位于一个或多个工作触点区域内的一个或多个工作触点，在A1-B1、C1-D1、E1-F1和G1-H1处，一个或多个工作触点电连接到顶面上的一个或多个相应的，优选图案化的反电极上；和
(ii)在B1-C1、D1-E1和F1-G1处在一个或多个反触点区域内的一个或多个反触点，反触点表面电连接到顶面上的一个或多个相应的，优选图案化的反电极上；
其中，一个或多个工作触点和一个或多个反触点相互电隔离。
优选地，电极表面处于底板或基底顶面上，所述触点处于底面上，在这种情况下，板基底有利地进一步包括一个或多个导电性通孔(例如填充或涂敷导电材料的孔洞)，其使顶面上的一个或多个工作电极表面和一个或多个反电极表面与底面上的导电性触点电连接。优选地，板基底包含两个或多个导电性通孔，更优选6个或更多，甚至更优选12个或多个，最优选24个或更多个导电性通孔。
因此，本发明的另一个实施方案涉及具有多个孔的多孔板，其包含具有顶面和底面的基底，顶面包含多个电极，底面包含一或多个电触点，其中基地还包括一个或多个导电性通孔，其使一个或多个电触点与电极电连接。优选地，一个或多个导电性通孔位于所述孔之间和/或与所述孔相邻，而不是直接位于孔之下，以减少有害泄漏的可能性。
优选地，基底包括一个或多个多余的导电性通孔，其电连接到每个工作电极表面和反电极表面。也就是说，工作电极和/或反电极每个电极通过两个或多个通孔电连接到所述板触点。即使单一的通孔足以电连接一个电极到电触点上，提供多余的通孔可以更均匀分布电压或电流。
本发明的另一个实施方案涉及具有标准96孔板结构的多孔板，该阵列包含一个或多个，优选两个或多个，更优选全部的以下区段：
包含孔A1至A4、B1至B4、C1至C4和D1至D4的第一区段；
包含孔A5至A8、B5至B8、C5至C8和D5至D8的第二区段；
包含孔A9至A12、B9至B12、C9至C12和D9至D12的第三区段；
包含孔E1至E4、F1至F4、G1至G4和H1至H4的第四区段；
包含孔E5至E8、F5至F8、G5至G8和H5至H8的第五区段；
包含孔E9至E12、F9至F12、G9至G12和H9至H12的第六区段；
顶面包含多个电极，每个区段包含一个或多个区段电极；
底面包含一个或多个在底面上的可独立寻址的触点区段，每个触点区段对应于板的区段中的区段电极；
其中每个区段进一步包括一个或多个导电性通孔，所述通孔使一个或多个触点区域与相应的区段电极电连接，一个或多个导电性通孔的每一个位于孔之间和/或与所述孔相邻。
优选地，每个区段包含两个、更优选3个、甚至更优选4个、最优选至少8个通孔。优选的是每个区段包含2×4阵列形式的8个通孔。根据一个优选的实施方案，通孔包含通孔对。
根据一个优选的实施方案，所述通孔包括：
(i)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第一区段通孔，其包含沿着靠近A1-A4的区段边缘的4个通孔和在C1-D1、C2-D2、C3-D3和C4-D4处的4个通孔；
(ii)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第二区段通孔，其包含沿着靠近A5-A8的区段边缘的4个通孔和在C5-D5、C6-D6、C7-D7和C8-D8处的4个通孔；
(iii)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第三区段通孔，其包含沿着靠近A9-A12的区段边缘的4个通孔和在C9-D9、C10-D10、C11-D11和C12-D12处的4个通孔；
(iv)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第四区段通孔，其包含沿着靠近H1-H4的区段边缘的4个通孔和在E1-F1、E2-F2、E3-F3和E4-F4处的4个通孔；
(v)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第五区段通孔，其包含沿着靠近H5-H8的区段边缘的4个通孔和在E5-F5、E6-F6、E7-F7和E8-F8处的4个通孔；
(vi)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第六区段通孔，其包含沿着靠近H9-H12的区段边缘的4个通孔和在E9-F9、E10-F10、E11-F11和E12-F12处的4个通孔；
优选地，位于这些区段的第一导电性区域内的每个区段通孔电连接底面上的一个或多个触点到顶面上的一个或多个工作电极和/或位于区段的第二导电性区域内的每个区段通孔电连接底面上的一个或多个触点到顶面上的一个或多个反电极上。
本发明的另一个实施方案涉及具有标准384孔板结构的多孔板，所述阵列包含行A至P和列1至24，所述阵列包含一个或多个，优选两个或多个，更优选四个或多个，最优选6个下述区段：
包含A1至A8、B1至B8、C1至C8、D1至D8、E1至E8、F1至F8、G1至G8和H1至H8的第一区段；
包含A9至A16、B9至B16、C9至C16、D9至D16、E9至E16、F9至F16、G9至G16和H9至H16的第二区段；
包含A17至A24、B17至B24、C17至C24、D17至D24、E17至E24、F17至F24、G17至G24和H17至H24的第三区段；
包含I1至I8、J1至J8、K1至K8、L1至L8、M1至M8、N1至N8、O1至O8和P1至P8的第四区段；
包含I9至I16、J9至J16、K9至K16、L9至L16、M9至M16、N9至N16、O9至O16和P9至P16的第五区段；
包含I17至I24、J17至J24、K17至K24、L17至L24、M17至M24、N17至N24、O17至O24和P17至P24的第六区段；
顶面包含多个电极，每个区段包含一个或多个区段电极；
顶面包含一个或多个在底面上的可独立寻址的触点区段，每个触点区段与区段电极相对应；
其中每个区段进一步包括一个或多个导电性通孔，所述通孔使一个或多个触点区域与相应的区段电极电连接，一个或多个导电性通孔的每一个位于孔之间和/或与所述孔相邻。
优选地，每个区段包含至少两个、优选至少3个、更优选至少4个、甚至更优选至少8个通孔。根据一个优选的实施方案，每个区段包含16个通孔，优选按2×8阵列形式排列。优选的是所述通孔包含通孔对。
根据另一个优选的实施方案，所述通孔包括：
(i)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第一区段通孔，其包含沿着靠近A1-A8的区段边缘的4个通孔和沿着G1-H1至G8-H8的4个通孔；
(ii)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第二区段通孔，其包含沿着靠近A9-A16的区段边缘的4个通孔和沿着G9-H9至G16-H16的4个通孔；
(iii)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第三区段通孔，其包含沿着靠近A17-A24的区段边缘的4个通孔和沿着G17-H17、G24-H24的4个通孔；
(iv)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第四区段通孔，其包含沿着靠近P1-P8的区段边缘的4个通孔和沿着I1-J1至I8-J8的4个通孔；
(v)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第五区段通孔，其包含沿着靠近P9-P16的区段边缘的4个通孔和沿着I9-J9至I16-J16的4个通孔；
(vi)两个或多个，优选三个或多个，更优选全部的第六区段通孔，其包含沿着靠近P17-P24的区段边缘的4个通孔和沿着I17-J17至I24-J24的4个通孔；
5.2 本发明多孔检测板的实施方案
在以下各节中，描述了本发明检测组件，特别是多孔检测板的各种实施方案。附图将表明具有特定的孔数量和排列的板，通常附图表示具有12×8孔阵列的96孔板。但是，板的结构和单元的描述应当理解为一般性的，即它们可以应用于或者容易应用于各种检测组件，包括具有按任意排列的任意数量孔的板(例如在高处理量筛选中所用的任何标准板形式)。
5.2.1 多层电极板
图5表示本发明多孔检测板的实施例。多孔检测板500包括层状结构，该层状结构按顺序包含第一导电层508、介电层506、第二导电层504和顶板502。通过顶板502的孔洞503、通过第二导电层504的孔洞505和通过介电层506的孔洞507(这些孔洞分别具有内表面509、510和512)对齐以形成多个孔，所述多个孔具有由第一导电层508确定的孔底和由内表面509、510和512确定的孔壁。在层合结构平面内的孔洞的截面形状可以是圆形的、方形的或者任意形状。孔洞的内壁可以垂直于层合结构的平面，以提供圆柱形孔，或者它们可以成型成例如圆锥或半球的孔。在本发明的一个实施方案中，孔洞503、505和507的直径是相同的；在该实施方案中，只有第二导电层504的内表面510暴露于板孔的空间中。作为另一种选择，孔洞503的直径可以大于孔洞505和507的直径，以便使导电层504的一部分顶面暴露于板孔的空间中。
第一导电层508是一种适合于在ECL检测中(见以上ECL电极的描述)用作反电极，或者优选是工作电极的材料。在一个实施方案中，它是一种导电的材料片材，例如金属片或箔(例如铂或金箔)或者导电性塑料片材。优选的是导电塑料复合材料片材，包含在聚合物基质中分散的碳颗粒(例如碳原纤)。在一个替代实施方案中，导电层508是支撑在基底上的导电材料薄膜。合适的薄膜包括涂层如包含分散在基质中的导电性颗粒的导电墨(例如碳基或金属基导电墨)或金属或碳薄膜(例如通过蒸镀或CVD方法或层合沉积在基底上的金属或碳薄膜)。合适的基底包括塑料片材、玻璃和陶瓷。到第一导电层的电接触可以通过接触任何暴露的导电性表面，优选底面来进行。到第一导电层508顶部的电接触可以通过使该层的宽度和/或长度大于其它层的宽度或长度来促进。在第一导电层508在非导电性基材上包含导电性涂层的实施方案中，可以通过引入贯通非导电性基材的通孔进行到板底部的电连接。这样的通孔优选的是通过插入导电材料如金属丝或者用导电性材料如金属填充墨来填充而使其导电，以提高从导电层到板底部的高导电性通路。根据另一个实施方案，孔洞可以用碳填充墨填充。导电层508通常提供不透过流体的阻挡层并且起到将流体盛装在孔内的作用。但是，任选地可以使用多孔导电层508来进行点-斑(dot-blot)检测和其它检测，这些检测受益于样品或试剂通过板底部或工作电极的过滤。
介电层506是一种电绝缘材料并防止导电层504和508电接触。合适的材料包括非导电性塑料、玻璃或陶瓷片材，优选包含涂敷在一侧或两侧上的胶粘剂，以提供到导电层504和/或508(例如单面或双面胶带)的粘结结合。在这样的电介质层中，孔507可以通过成型方法(例如在层的制造过程中)、通过选择性腐蚀、或者优选在板的最终组装之前通过切割法如冲切或激光钻孔来形成。作为一种替代方案，电介质层506是一种电绝缘涂层，例如电介质墨、聚合物薄膜、光刻胶薄膜和/或陶瓷或玻璃薄膜(例如通过蒸镀或CVD法沉积的陶瓷或玻璃薄膜)。在这样的层中的孔洞507可以通过切割、通过涂层的选择性腐蚀(例如通过光刻法或在物理掩模存在下通过腐蚀)或者通过例如丝网印刷、激光印刷或喷墨印刷或通过掩模沉积进行的涂层图案化沉积来形成。
第二导电层504是一种适合于在ECL检测中用作工作电极，或者优选的是反电极的材料(见以上关于ECL的描述)。任选地，可以省略第二导电层504(例如当顶板502包含电极材料或者当用来分析所述板的装置能够提供电极(例如以一个或多个导电探头的形式)。在一个实施方案中，它是一种导电片材，例如金属片或箔(例如铝、铂或金箔)或者导电性塑料片材(例如包含在聚合物基质中分散的碳颗粒)。在这样的导电层中，孔洞505可以通过成型方法(例如在该层的制造过程中)、通过选择性腐蚀、或者优选通过在板的最后组装之前的切割过程如冲切或激光钻孔来形成。在一个替代实施方案中，导电层504是支撑在基底上的导电材料薄膜。合适的薄膜包括涂层如包含分散在基质中的导电性颗粒的导电墨(例如碳基或金属基导电墨)或金属薄膜(例如通过蒸镀或CVD方法或层合沉积在基底上的诸如铝、金和箔的金属薄膜)。合适的基底包括塑料片材、玻璃和陶瓷。在这样的层中的孔洞505可以通过切割、通过涂层的选择性腐蚀(例如通过光刻法或者在物理掩模的存在下通过蚀刻)或者通过诸如丝网印刷、激光印刷或喷墨印刷或通过掩模沉积的方法进行涂布的图案化沉积来形成。在本发明的优选实施方案中，电介质层506和第二导电层504都通过金属涂敷的胶带提供(即包含靠近非导电塑料片材的一层胶粘剂，其涂敷在与金属薄膜(优选的是铝的蒸镀薄膜)相反的一面上。优选的是孔洞505和507通过在板组装前的切割过程如冲切或激光钻孔在这样的带中同时形成。到第二导电层的电接触可以通过接触任何暴露的导电性表面来进行。到第二导电层504顶部或底部的电接触可以通过使该层的宽度和/或长度大于板顶的宽度或长度来促进。作为替代的方案，可以引入通过其它层的开口以提供第二导电层504的附加暴露表面。这样的开口可以是通孔，通过插入导电材料如金属丝或通过用导电材料如金属填充墨填充使该通孔导电，以提供从第二导电层504到所述板底部或顶部的高导电性通路。多孔检测板500任选包括附加的导电层(未示出)，其包含适用于参比电极的材料。该参比电极层应当与其它导电层电隔离，例如根据需要使用附加的电介质层。
顶板502是在本申请中如前所述的顶板。优选地，它遵照微量板尺寸和孔数的工业标准，因此与用于储存、移动和处理微量板的市售设备兼容。顶板502通常用不导电的塑料制成。它可以用导电材料制成或者用导电材料涂敷(适合于在ECL检测中用作工作电极或优选的是反电极)，在这种情况下，第二导电层504可以省略。优选的是顶板502的底面包含胶粘剂层，以便提高到第二导电层504的粘结结合。在一些替代实施方案中，省略板顶502。
在使用中，板500的部件502、504、506和508应当与相邻层密封，以防板500的孔内所含流体泄漏。密封可以利用紧固件和/或夹具在压力下把这些部件固定在一起来实现。这样的紧固件和/或夹具可以集成到板500上和/或它们可以包含在外部夹具中。另外，密封可以利用这些部件表面上的胶粘剂层来实现。在一些情况下，这些部件本身具有胶粘性；例如蒸镀的薄膜、CVD薄膜、流延聚合物薄膜、印刷墨等可以被设计成附着到沉积它们的基底上。一些密封也可以通过焊接法如超声波焊接或溶剂焊接(例如通过涂敷一种软化或部分溶解待密封表面的一个或两个的溶剂)。板的各层优选对齐，使得导电层508的暴露区域在孔的中心并且被导电层504的暴露区域包围。
在操作中，试样被引入到板500的孔中。电能源连接第一和第二导电层508和504。在这些连接上施加电能导致通过导电层508和504的暴露表面在试样上施加了电化学势。在ECL检测的情况下，优选的是施加电能以便在导电层508表面处或附近产生ECL(即导电层508提供工作电极，导电层504提供反电极)，使得在孔中心附近产生光。
在一些优选的实施方案中，所述板被分成可独立寻址区段，每个区段具有可共同寻址的孔。这样的分段可以通过把导电层504和/或508分成多个可独立寻址的区段来进行。图6A表示与上述第二导电层504类似的第二导电层600，但是该层被分成相互之间电绝缘的6个方形段(602A-F)。对例如段602A施加电势将导致在板区段中选择性施加到流体上的电势，所述板区段由与段602A接触的孔确定。这样的分区段可以进行来自板中每个区段的ECL的依次诱导和测量。某些替代的分段方案表示在图6B中(导电层620被分成直列区段622A至622L)和图6C中(导电层640被分成各个孔区段644)。图7A表示与上述第一导电层508类似的第一导电层700，但是该层被分成6个方形段(702A-F)，它们之间相互电隔离。向例如段702A施加电压将导致电压被选择性施加到由与段702A接触的孔限定的板区段中的流体上。一些替代的分段方案表示在图7B(导电层720被分成沿着板宽度方向的直列区段722)、图7C(导电层740被分成沿着板长度方向的直列区段742)、和图7D(导电层760被分成各个孔区段766)中。一般来说，为了把板500分成可独立寻址的区段500，仅要求板500的导电层504和508之一分段，这是因为为了构成电化学电路，必须进行到这两个导电层的电连接。在一些实施方案中，两个导电层504和508的分段用来使可独立寻址的区段数量最大并使电触点数量最少。例如，使用第一导电层740(如图7C所示)与第二导电层620(如图6B所示)所形成的板可以进行96孔的独立寻址并且仅需要20个电触点。板500的导电层504和/或508的分段可以利用各种方法实现，包括切割过程如冲切或钻孔、选择性蚀刻如通过光刻或者通过掩模蚀刻或者通过选择性沉积。
5.2.2 单电极层的板
导电层的分段可以用来在给定孔内提供多个独立电极。图16A表示本发明多孔检测板的另一个实施例。多孔检测板1600在结构上与图5的多孔检测板500类似，但是它在载体上有单导电层，该导电层被分段以提供在给定孔中的两个或多个独立的电极(例如反电极和工作电极)。多孔检测板1600是一种层状结构，其依次包括顶板1602、胶粘剂层1604、电介质层1606、导电层1608和基底1610。分别通过顶板1602和胶粘剂层1604的孔洞1603和1605形成多个孔，这些孔具有由电介质层1606、导电层1608和/或基底1610确定的孔底。导电层1608被分成两个电隔离的区段，即一个工作电极区段1620和一个反电极区段1622。设计该分段使得在给定孔中的流体暴露于两个区段的表面。单元1612表示对齐并叠放的层1606、1608和1610，按照从上到下的顺序为1606(上)、1608和1610(下)，以形成具有一体化电极的底板。
顶板1602是本申请中前面描述的顶板。优选地，它符合微量板尺寸和孔数的工业标准，因此与储存、移动和处理微孔板的市售设备兼容。顶板1602一般用不导电塑料制造。胶粘剂1604优选的是适合于把顶板密封到单元1602上的胶粘剂涂层或胶带，并且优选形成不透流体的高电阻密封。胶粘剂1604优选的是双面胶带。任选可以省略胶粘剂1604。在这样的情况下，顶板1602可以通过顶板1602上的胶粘剂涂层或者通过其它密封技术密封到1612上，例如热封、溶剂焊接、超声波焊接、或利用夹具施加压力。在一些替代实施方案中，省略顶板1602。
电介质层1606是一种电绝缘材料并且用来限定导电层1608接触孔内流体的区域。在图16A中，除了由电介质层1606中的孔1607限定的区域以外，电介质1606覆盖暴露于给定孔空间的全部工作电极区段1620。由孔洞1607形成的边界在工作电极1620上限定流体包含区域，其可以用来限制少量流体与暴露的电极接触，但是不与该孔内的其它暴露表面接触。这样的流体包含区域可以有利地用于在孔内工作电极的活性区域上选择性固定试剂。作为一种替代方案，.可以省略电介质层1606。优选的是电介质层1606是一种电绝缘层如电介质墨、聚合物薄膜、光刻胶薄膜和/或陶瓷或玻璃薄膜(例如通过蒸镀或CVD法沉积的陶瓷或玻璃薄膜)。在这些层中的孔洞1607可以通过涂层的选择性腐蚀(例如通过光刻或通过在物理掩模存在下的蚀刻)或者通过例如丝网印刷、激光印刷或喷墨印刷或通过掩模沉积的方法图案化沉积涂层。作为替代的方案，电介质层1606可以是非导电性塑料、玻璃或陶瓷的片材，优选在一侧或两侧包含胶粘剂涂层，以提供结合到毗邻层的胶粘剂。在这样的电介质层中，孔洞1607可以通过以下方法形成：成型方法(例如在该层的制备过程中)、选择性蚀刻或者优选的是通过在板的最后组装之前进行的切割过程例如冲切或激光钻孔。
导电层1608包含适合于在ECL检测中(见以上ECL电极的描述)用作反电极或者工作电极的材料。工作电极区段1620和反电极区段1622可以包含不同的材料(以便为其功能优化其每种材料)或者它们可以包含相同的材料(以便简化其形成，例如通过在一个丝网印刷步骤中印刷两个区段)。优选地，导电层1608是支持在基底1610上的导电性材料的涂层。合适的薄膜包括诸如导电墨或金属薄膜(例如通过蒸镀或CVD法沉积在基底上的金属薄膜)的涂层，所述导电墨包含在基质中分散的颗粒(例如碳基或金属基导电墨)。图案化区段的形成可以通过薄膜的选择性图案化沉积(例如通过丝网印刷、激光印刷、喷墨印刷、通过掩模蒸镀等)和/或通过连续薄膜的选择性图案化蚀刻(例如通过半导体工业中所用的光刻和化学蚀刻方案)。另外，区段1620和1622是例如通过冲切从导电材料片材上切割的区段，所述导电材料片材例如金属片材或箔(例如铂、金、钢或铝箔)或者导电塑料片材如在聚合物基底中包含分散的碳颗粒(例如碳原纤)的导电塑料复合材料片材。任选地，导电层1608包含附加的区段(未示出)，该附加区段包含适合于用作参比电极的材料。
基底1610是非导电性材料，如塑料片材、玻璃或陶瓷。可以使电极区段1620和1622与任何暴露表面电接触。到电极区段上面的电接触可以通过延长这些区段的宽度和/或长度(以及基底1610的宽度和/或长度)超出板顶1602的宽度和/或长度来促进。另外，通过引入通过基底1610的通孔，可以制造到板底部的电连接。这样的通孔优选的是通过插入导电材料如金属线或用导电材料如金属填充墨填充使其导电，以提供从电极区段到板底部的高导电性通路。
在使用中，板1600的部件1602、1606和1608应当与毗邻层密封，以防板1600的孔内所含有的流体泄漏。密封可以利用紧固件和/或夹具在压力下把这些部件在物理上固定在一起来实现。这样的紧固件和/或夹具可以集成到板1600上和/或它们可以包含在外部夹具中。另外，密封可以利用这些部件表面上的胶粘剂涂层来实现(参见以上在5.1节中的讨论)。合适的胶粘剂包括丙烯酸类胶粘剂(3M 200MP)。
根据一个实施方案，可以使用聚丙烯顶板。为了把顶板连接到底板上，优选的是使用低表面能(LSE)胶粘剂。在LSE胶粘剂和非LSE胶粘剂之间的唯一区别是流动或“浸湿”特性。非LSE胶粘剂如3M 200MP不会粘结到特征是具有低表面能的表面上，如聚丙烯。用于聚丙烯的一种合适的胶粘剂是改性的丙烯酸类，如3M 300LSE，其专门设计用于低表面能塑料。
在一些情况下，这些部件本身具有胶粘性；例如蒸镀的薄膜、CVD薄膜、流延聚合物薄膜、印刷的墨等可以被设计成附着到沉积它们的基底上。一些密封也可以通过焊接法如超声波焊接或溶剂焊接(例如通过涂敷一种软化或部分溶解一个或两个待密封表面的溶剂)来实现。板的各层优选对齐，使得区段1620的暴露区域在孔的中心并且由区段1622的暴露区域包围。
在操作中，试样被引入到板1600的孔中。电能源连接到工作电极区段1620和反电极区段1622上。在这些连接上施加电能通过工作电极区段1620和反电极区段1622的暴露表面在试样上施加了电化学势。
在一些优选的实施方案中，所述板被分成可独立寻址区段，所述区段具有可共同寻址的孔。这样的分段可以通过进一步把工作电极区段1620和/或反电极区段1622分成多个可独立寻址的区段来进行。图16B表示具有工作电极区段1642和反电极区段1644的导电层1640。导电层1640与上述导电层1608类似，但是工作电极区段1642进一步分成12个子区段(1642A-L)，这些子区段之间相互电隔离。对例如子区段1642A施加电势将产生选择性施加到与子区段1642A接触的孔所确定的板区段中流体上的电势。某些替代的分段方案表示在图16C中(导电层1660的工作电极区段1662和反电极区段1664被分成6个方形区段)。一般来说，为了把板1600分成可独立寻址的区段，仅要求工作电极区段1620和反电极区段之一被进一步分段，因为为了构成电化学电路，必须进行与特定孔接触的这两个导电层的电连接。在一些实施方案中，这些区段的图案化通过把工作电极区段1620和反电极区段1622进一步分段来简化。
5.2.3 多层电极板的具体实施方案
本发明的另一个方面涉及检测板，优选的是多孔板，其中使用相互毗邻的导电箔或导电薄膜或层形成一个或多个电极表面。
本发明的一个实施方案涉及用于进行检测的多孔检测板，其包含：
(a)第一导电层，优选分成两个或多个电隔离的部分；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；
(c)在所述绝缘层上的第二导电层，第二导电层具有多个导电层开口，第二导电层优选分成两个或多个电隔离的部分；和
(d)具有多个顶板开口的顶板；其中绝缘层位于第一导电层和顶板之间，并且其中绝缘层开口、第二导电层开口和顶板开口对齐，形成多个孔。
根据另一个实施方案，第一导电层包含基底，该基底包含分区的导电表面。优选的是所述层“被分区”，以便与板区段对应或对齐。
根据另一个实施方案，第一导电层含有包含导电表面的基底，第二层包含在绝缘层上的分区的导电薄膜，其具有多个导电薄膜开口。
优选的是第一导电层包含原纤复合材料，其底部涂敷或刷有导电金属，优选的是银。
仍然进一步的实施方案涉及用于进行检测(优选的是电极诱导发光，更优选的是电致化学发光检测)的多孔板，其包含：
(a)导电层；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；
(c)在所述绝缘层上的导电薄膜，其具有多个导电薄膜开口，该导电薄膜被分成两个或多个电隔离区段；和
(d)具有多个顶板开口的顶板；其中绝缘层位于导电层和顶板之间，并且导电层开口和顶板开口对齐，形成用于进行所述检测的孔。
另一个方面涉及用于进行检测(优选电极诱导发光，更优选电致化学发光检测)的多孔板，其包括：
(a)被分成两个或多个电隔离区段的导电层；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；
(c)在所述绝缘层上的导电薄膜，其具有多个导电薄膜开口，该导电薄膜被分成两个或多个电隔离区段；和
(d)具有多个顶板开口的顶板；其中绝缘层位于导电层和顶板之间，并且绝缘层开口和顶板开口对齐，形成用于进行所述检测的孔。
图8B表示多孔检测板830的分解图，包含附加转接的板500的实施方案(在图5中所表示的)可以方便地进行与该板导电层的电连接。图8C表示板830的两个孔842A和842B的程式化(stylized)截面图。板830包括一种叠层结构，该叠层结构按顺序包含顶板832、胶粘剂层844、导电带层852B、导电层858和导电带层852A。通过在折叠854处沿导电层858折叠导电带848，提供了导电带层852A和852B。分别通过顶板832、胶粘剂层844和导电带层852B的孔洞834、846和856对齐，以形成具有由导电层858确定的孔底的多个孔。通过导电带852A的多个孔洞850可以进行到从板底部830到导电层858的电接触。在折叠导电带848之后，孔洞850优选与板830的孔之间的区域对齐。例如，图8C表示板830的两个孔(842A和842B)的截面图。通过导电带层852A的孔洞853暴露导电层858的底面，以提供电触点872。触点872位于孔842A和842B之间的导电层区域上；这种布置可以进行到触点872的电连接，而不会扭曲或干扰暴露于孔842A或842B的导电层858表面。
顶板830是与图5中的顶板502类似的顶板。胶粘剂层844是适合于在顶板502与导电带层852B之间形成不透过流体的密封的胶粘剂。胶粘剂层844可以是例如通过喷涂涂敷到顶板502或导电带层852B上的胶粘剂涂层。在一个优选的实施方案中，胶粘剂层844是双面胶带(即两面涂敷胶粘剂的塑料薄膜)。孔洞846优选通过诸如激光钻孔或冲切的切割法形成。导电带848优选的是一种叠层结构，其包含导电薄膜864、电介质薄膜866和胶粘剂薄膜868。导电薄膜864是适合于在ECL检测中用作工作电极或优选反电极的材料(例如见图5中类似的第二导电层504的描述)。任选地，可以省略导电薄膜864(例如当顶板832包含电极材料时或者当用来分析所述板的装置能够提供电极时(例如以一个或多个导电探头的形式)。导电薄膜864优选的是具有足够的导电性，使得在检测中使用板期间，施加到导电带层中的导电薄膜864上的电压被平均分布到导电带层852B中的导电薄膜864表面上。电介质层866是适合于防止导电薄膜864和导电层858之间电接触的电绝缘薄膜。胶粘剂薄膜868是适合于在电介质薄膜866与导电层864之间形成流体不透过性密封的胶粘剂。任选地，胶粘剂薄膜提供导电薄膜864与导电层858的电隔离；则介电薄膜866可以省略。在一个实施方案中，导电带848是在一个面上涂敷胶粘剂涂层且在另一个面上涂敷导电涂层的绝缘塑料薄膜，所述导电涂层例如蒸镀金属薄膜，优选的是用铝制成。孔洞850和856优选的是通过诸如激光钻孔或冲切的切割法形成。
导电层858是适合于在电极诱导发光检测中用作反电极或优选用作工作电极的材料(例如参见图5中的类似第一导电层508和图7中的700、720、740和760的描述)。优选的是导电层858是在聚合物基质中包含碳颗粒，最优选碳原纤的复合材料。其优选分成12个电隔离的列区段，对应于板830中的一列孔。导电带层852A中的孔洞850暴露导电层858的底面。希望的是施加到导电层858底面的电压产生在导电层858顶面区域上的均匀电压分布，导电层858的顶面区域形成板830中的孔底。这样的均匀电压分布可以通过提供多个均匀分布的位置进行到导电层858的电连接来实现。例如，孔洞850按4×12阵列排列，以便暴露中心在板830的孔列中第一和第二孔之间、第三和第四孔之间、第五和第六孔之间、以及第七和第八孔之间的区域中的导电层底部。导电层858的导电性也有助于电压的均匀分布。当使用具有中等导电性的材料时，例如碳颗粒分布在基质中的复合材料，有利的是导电层858在该层底面上包含高导电性涂层，以便更好地在该层的表面上分布电压。优选的高导电性涂层包括金属薄膜(例如蒸镀的、电沉积或无电沉积的薄膜)和含金属涂料(例如银涂料)。合适的银涂料包括得自E.I.du Pont de Nemours and Co.(例如Dupont 5000、5007、5008、5021、5025、5028、5031和5089)、Acheson Colloids Co.(例如Acheson PD-020、479SS、478SS、725、PF-007、EL-010、820C和Electrodag 506SS)和Conductive Compounds Inc.(例如AG-410和AG-500)。
在操作中，试样被引入到板830的孔中。电能源连接导电薄膜864和导电层858的一个或多个区段上。优选的是到导电薄膜的连接通过接触板底面上的导电带层852A来进行。优选的是到导电层858的一个或多个区段上的连接通过导电带层852A中的孔洞850接触导电层858底面来进行。在这些连接上施加电能导致通过导电薄膜864和导电层858的暴露表面在试样上施加电化学势(电化学势的施加被分区段限制在接触导电层858的一个或多个区段的孔中)。在ECL检测情况下，优选的是施加电能以便在导电层858表面处或附近产生ECL(即导电层858提供工作电极)，使得在孔中心附近产生光。
图8B表示一种多孔检测板，其通过导电层858的分段而具有分成列区段的8×12阵列的孔。应当容易清楚的是，这种设计容易适合于具有不同孔数、不同孔排列或不同区段排列的板(例如见下文1536板的讨论)。图8A表示一种替代的分段方案。多孔检测板800包含一种叠层结构，其按顺序包含顶板804、胶粘剂层806、提供导电带层814B的导电带810、和导电层820。导电带810在折叠点818处折叠，以提供靠近导电层820的导电带层814A(和在导电层820反面上来自导电带层814B)。板800的部件与对于板830所描述的部件类似，除了以下以外：i)导电层820被分成6个方形区段(在96孔板中对应于6个区段，每个区段有4×4阵列的孔)和ii)通过导电带层814A的孔洞812的排列对于这种区段排列优化。孔洞812按4×6阵列排列，每个孔中心位于由每个4×4区段的孔确定的主对角线上的第一和第二孔之间以及第三和第四孔之间。该板与板800类似，但是具有不同的孔数，例如通过替代顶板802、胶粘剂层806和导电板层814B中的希望孔洞排列，可以制造384、1536或9600孔，所述替代优选使用工业标准。
本发明的另一个实施方案涉及1536孔板，其中反电极(例如见图8A的反电极导电带810)包围在工作电极周围(例如参见图8A的工作电极导电层820)，并且用于工作电极触点的进入孔洞通过反电极包围并与工作电极(或用于工作电极的触点)接触。优选的是4个工作电极触点接触底板(通过反电极包围中的孔洞)并按方形排列，以便均匀分布工作电极区域上的电流(例如图8A中的分段工作电极表面820)。优选的是两个反电极触点与反电极片材接触，以便提供多余的接触并防止单一污染接触区域或连接器。
仍然另一个实施方案涉及一种通过以下过程形成的多孔板：叠放导电层和电介质层，然后通过该多层复合材料钻孔，从而形成孔，优选的是具有包含反电极和/或工作电极表面的壁的孔。例如，参见图5，使用第一导电层508、电介质层506、第二导电层504和顶板502形成多孔板(优选1536或更高的孔板)，其中一层或多层没有孔洞(例如孔洞502、505和/或507)。在这些层结合在一起后，用激光等钻出通过各个层的孔洞形成孔洞502、505和/或507，从而形成多孔板，其中每个孔包含工作电极表面(例如形成孔底的暴露第一导电层508)和反电极表面(例如形成一部分孔壁的暴露第二导电层)。
5.2.4 具有导电顶板的板的具体实施方案
本发明另一个方面涉及具有涂敷导电性表面的顶板的多孔板(例如刷涂顶板)。刷涂顶板然后固定到具有工作电极表面的基底上，从而顶板的导电表面可以有利地提供反电极表面。
一个实施方案涉及一种多孔板，其包含：
(a)导电层；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；和
(c)包含导电表面的顶板，该顶板具有多个顶板开口；其中绝缘层位于导电层和顶板之间，并且绝缘层开口和顶板开口对齐，形成用于进行检测的孔。
另一个实施方案涉及包含下列的多孔板：
(a)其上具有多个图案化电极的基底表面；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；和
(c)包含导电表面的顶板，该顶板具有多个顶板开口；其中绝缘层位于基底表面与顶板之间，并且绝缘层开口和顶板开口对齐，在所述多个电极的一个或多个上形成板开口，从而形成孔。
仍然另一个实施方案涉及包含下列的多孔板：
(a)分成两个或多个电隔离区段的导电层；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；和
(c)包含导电表面的顶板，该顶板具有多个顶板开口；其中绝缘层位于导电层与顶板之间，并且绝缘层开口和顶板开口对齐形成孔。
仍然另一个实施方案涉及包含下列的多孔板：
(a)导电层；
(b)具有多个绝缘层开口的绝缘层；和
(c)包含分成两个或多个电隔离区段的导电表面的顶板，该顶板具有多个顶板开口；
其中绝缘层位于导电层与顶板之间，并且绝缘层开口和顶板开口对齐形成孔。
在板800(或830)(图8A和8B)的一些实施方案中，导电带810(或848)可以省略。在这些实施方案中，顶板802(或832)包含导电材料，该导电材料适合于在ECL中用作工作电极或优选用作反电极。顶板802可以用诸如金属或含碳塑料复合材料的导电材料制成。另外，通过诸如金属薄膜(例如蒸镀、电沉积或无电沉积金属薄膜)或诸如银涂料的含金属涂料。通过把导电层820(或858)和/或顶板802(或832)分成电隔离的段可以实现把这些板分成具有可共同寻址孔的可独立寻址区段。通过分成各个小块或通过在连续片上的导电涂层图案化，可以把顶板分段。
在操作中，试样被引入到板800(或830)的孔中。电能源连接到顶板802(或832)和导电层820(或858)的一个或多个区段上。优选的是到顶板802(或832)的连接通过接触板的侧面来进行。优选的是到一段或多段导电层820(或858)上的连接通过接触板底面进行。在这些连接上施加电能导致通过顶板802(或832)的暴露表面和导电层820(或858)在试样上施加电化学势(电化学势的施加被分区段限制在接触所述一段或多段导电层820(或858)的孔中)。在ECL检测情况下，优选的是施加电能以便在导电层820或858表面处或附近产生ECL(即导电层820或858提供工作电极)，使得在孔中心附近产生光。
5.2.5 具有导电通孔的多层电极板
图9A表示多孔检测板的分解图，这是来自图5的多孔检测板500的一个实施方案，它包含附加的转接(adaptation)，用于方便地进行到板的导电层的电连接。图9B表示相同板的三个孔942A、942B和942C的程式化截面图。板930包括一种叠层结构，该叠层结构按顺序包含顶板932、胶粘剂层944、第二导电层948、电介质层950、第一导电层958、基底层959和触点层960。分别通过顶板932、胶粘剂层944、第二导电层948和电介质层950的孔洞934、946、949和956对齐，以形成具有由第一导电层858确定的孔底的多个孔。通过基底959的导电性通孔962提供在第一导电层958和限定电触点963的触点层960部分之间的导电性通路(963A优选的是工作触点，963B优选的是反触点)。分别通过基底959和电介质层950的导电性通孔964和966提供在第二导电层和限定电触点965的部分触点层960之间的导电性通路。所以，通过分别接触电触点965和963，可以制造到导电层948和958的电连接。单元970(图9A)表示对齐并叠放的层960、959、958、950和948，从上到下按顺序为949(上)、950、958、959和960(下)，以形成具有一体化电极的板底。
顶板932是与图5中的顶板502类似的顶板。胶粘剂层944是适合于在顶板932与第二导电层948之间形成流体不透过性密封的胶粘剂。胶粘剂层944可以是例如通过喷涂涂敷到顶板932或第二导电层948上的胶粘剂涂层。在一个优选的实施方案中，胶粘剂层944是双面胶带(即两面涂敷胶粘剂的塑料薄膜)。孔洞946优选通过诸如激光钻孔或冲切的切割法形成。任选可以省略胶粘剂944(当第二导电层948或顶板932有胶粘性时或者当不使用胶粘剂实现密封时，例如通过夹紧、热封、超声波焊接、溶剂焊接等进行密封时)。另外，顶板932和胶粘剂944都可以省略。第二导电层948是适合于在ECL检测中用作工作电极或优选用作反电极的材料(例如见图5中类似的第二导电层504的描述)。优选地，它是导电性涂层，例如碳油墨，并且可以通过诸如喷墨印刷、激光印刷或者最优选丝网印刷的印刷法来形成。第二导电层948优选的是具有足够的导电性，使得在检测中使用该板期间，施加到第二导电层948上的电压平均分布到其表面上。为了用中等导电性电极材料如碳墨获得适当的高导电性，第二导电层948包含两层可能是有利的：i)高导电性底层如银粉漆和ii)电极材料顶层如碳墨。当形成这样的层时，例如通过两步印刷法，顶层足够厚并具有合适的尺寸是有利的，以保证孔932中的样品不会暴露于底层材料。电介质层956是适合于防止导电层948与导电层958之间电接触的电绝缘薄膜。优选的是电介质层包含电介质墨并且通过诸如丝网印刷的印刷法和任选的紫外线固化形成。
第一导电层958是适合于在ECL检测中用作反电极或优选用作工作电极的材料(例如参见图5中的类似第一导电层508和图7中的700、720、740和760的描述)。优选的是第一导电层958包含诸如碳墨的导电性涂层并且任选可以包含高导电性底层，如银墨，以便在检测期间更好地分布该层上的电压。这样的一层或两层涂层可以通过诸如丝网印刷的印刷法来形成，并且优选进行设计以保证孔932中的样品不接触底层。第一导电层958分成12个电隔离的列区段，对应于板830中的一列孔；这样的分段可以通过图案化印刷来实现，例如通过丝网印刷。基底959是不导电材料，如不导电的塑料片材。基底959中的通孔962和964优选通过诸如冲切或激光钻孔的切割法制造。通孔962用导电材料填充以提供电触点963和第一导电层959之间的电连接。通孔964和966用导电材料填充以提供在触点965和第二导电层948之间的电连接(孔洞964和966位于第一导电层958的区段之间，以保证它们与第一导电层958电隔离)。通孔962、964和966优选在导电层960、958和/或948形成过程中用导电材料填充，例如在基底上丝网印刷导电墨过程中，迫使过量墨进入基底的孔洞中，以便用导电墨填充孔洞。触点层965是导电材料，如导电墨。优选它是丝网印刷的银粉漆，具有丝网印刷的碳墨覆盖层，以防止银的腐蚀。我们还发现存在暴露的银似乎不利地影响表面的等离子体处理(甚至在板的反面)；所以，当使用等离子体改进检测板表面时，没有暴露的银是特别有利的。
在操作中，试样被引入到板930的孔中。电能源连接到第二导电层948和一段或多段导电层958上(分别通过电触点965和一个或多个电触点963)。在这些连接上施加电能导致通过导电层948和958的暴露表面在试样上施加电化学势(电化学势的施加被分段限制在接触一段或多段导电层958的孔中)。在ECL检测情况下，优选的是施加电能以便在导电层958表面处或附近产生ECL(即导电层958提供工作电极)，使得在孔中心附近产生光。
5.2.6 具有导电通孔的单层电极板
本发明的另一个方面涉及具有一个或多个印刷电极的多孔板。因此本发明的一个实施方案涉及包含下列的多孔板：
(a)基底表面；
(b)在基底表面上的一个或多个工作电极；
(c)在基底表面上的一个或多个反电极；和
(d)具有顶板开口的顶板；
其中顶板开口位于基底表面上，以形成具有至少一个工作电极和至少一个反电极的多个孔。
优选的是所述电极印刷、最优选丝网印刷在基底上。优选的是所述电极包含碳油墨。
另一个实施方案涉及具有多个孔的多孔板，其包含通过涂敷包含碳的两个或多个导电层形成的第一电极表面。
优选的是形成三层或多层碳。优选的是图案化的工作电极表面通过涂敷第一层碳和第二层碳来形成，其中一层碳的面积大于另一层碳的面积。
优选地，所述孔包含通过向包含银的导电层上涂敷一层或多层碳形成的工作电极表面。优选地，一层或多层碳完全覆盖所述导电层。
图10A和10B表示本发明多孔检测板的另一个实施方案。多孔检测板1000类似于图16A的多孔检测板1600，但是包含另外的转接，以便方便地进行到板的导电层的电连接。多孔检测板1000是一种按顺序包含顶板1020、胶粘剂层1030、电介质层1040、导电层1050、基底层1060和触点层1070。分别通过顶板1020和胶粘剂层1030的孔洞1022和1032对齐，以形成具有由电介质层1040、导电层1050和/或基底层1060确定的孔底和有孔洞1022和1032的内表面确定的孔壁的多个孔。通过基底层1060的通孔1062和1064提供在导电层1050的单元和接触层1070的单元之间的电通路。单元1080表示对齐并叠放的层1070、1060、1050和1040，从上到下按顺序为1040(上)、1050、1060和1070(下)，以形成具有一体化电极的底板。
顶板1020是与图5中的顶板502类似的板顶。胶粘剂层1030是适合于在顶板1020与电介质层1040、导电层1050和/或基底层1060之间形成流体不透过性密封的胶粘剂。胶粘剂层1030可以是例如通过喷涂涂敷到顶板1020上的胶粘剂涂层。在一个优选的实施方案中，胶粘剂层1030是双面胶带(即两面涂敷胶粘剂的塑料薄膜)。孔洞1032优选通过诸如激光钻孔或冲切的切割法形成。任选可以省略胶粘剂1030(例如当相邻层具有胶粘剂层或或者当不使用胶粘剂实现密封时，例如通过夹紧、热封、超声波焊接、溶剂焊接等进行密封时)。另外，顶板1020和胶粘剂1030都可以省略。
导电层1050包含适合于在ECL检测中用作工作电极和/或反电极的材料并支持在基底1060上，基底1060是一种不导电基底，如塑料片材或薄膜。优选地，导电层1050是导电性涂层，例如碳墨，并且可以通过诸如丝网印刷的印刷法来形成。导电层1050例如通过以确定的图案丝网印刷分成12个电隔离的工作电极段1052和13个电连接的反电极段1054。如图中所示，设计分段使得在给定孔中的流体与至少一个工作电极段和至少一个反电极段接触。工作电极段可以具有与反电极段不同的组成，以便优化电极的性能或它们可以包含相同的材料，以便使制造复杂性最小，例如减少印刷步骤的数量。优选地，它们都包含在银墨底层上的碳墨覆盖层；碳墨提供活性电极表面，银墨提供足够的导电性，使得在检测中使用板期间，电压均匀分布在特定区段上。当形成这样的层时，例如通过两步印刷法，有益的是覆盖层具有比底层略大的尺寸并且它具有合适的厚度，以保证孔1002中的样品不暴露于底层材料。以多层形式印刷或沉积覆盖层可能是有益的，以保证底层被完全覆盖，使得底层不干扰后续的加工步骤或者不干扰ECL测量(例如优选的电极材料包含在一层银墨上的三层碳墨，这些层最优选通过丝网印刷沉积)。电介质层1040是一种电绝缘薄膜，优选通过诸如丝网印刷的印刷法用电介质墨形成。使电介质层1040图案化，以便确定导电层1050接触孔1002中的流体的表面(例如不被覆盖的表面)。电介质层1040中的孔洞1042确定导电层1050的工作电极段1052上的流体容纳区域。在这样的流体容纳区域中，电介质层作为一种阻挡层，它可以用来在工作电极上限制小体积流体。电介质层1040任选可以省略。
触点层1070是一个导电层，其允许进行多孔检测板到外部电能源的电连接。触点层以一系列工作电极触点1072和反电极触点1074的形式分段，使得可以独立连接到电极1052和1054的特定段上。触点层优选通过印刷，最优选通过丝网印刷银墨底层(以提供高导电性)，然后印刷碳墨覆盖层(以防止银墨的腐蚀并防止暴露的银对后续等离子体加工步骤的任何不利影响)来形成。基底1060中的孔洞1062和1064优选通过诸如冲切或激光钻孔的切割法制造。孔洞1062用导电材料填充，以提供在工作电极触点1072和工作电极段1052之间的电连接。孔洞1064用导电材料填充，以提供在反电极触点1074与反电极段1054之间的电连接。孔洞1062和1064优选在导电层1050或触点层1070形成过程中，例如在基底上印刷导电墨过程中用导电材料填充，迫使过量的墨进入基底中的孔内，以便用导电墨填充所述孔洞。
在操作中，试样被引入到板1000的孔中。电能源连接到一个或多个工作电极段1052和一个或多个反电极段1054上(分别通过一个或多个工作电极触点1072和一个或多个反电极触点1074)。在这些连接上施加电能导致通过电极段1052和1054的暴露表面在试样上施加电化学势(电化学势的施加被分段限制在与电能源电连接的接触工作电极和反电极段的孔中)。
如图10A和10B所示的板1000是分成12个可独立寻址区段的96孔板，每个可独立寻址区段具有8个孔(即12列，每列8个孔)。图10A和10B中所示的结构容易改变，以便应用于具有不同孔数、不同孔排列和/或不同可独立寻址区段排列的板。
图11A和12A表示两个替代实施方案。图11A表示结构和功能与板1000类似的多孔检测板1100，但是构造这些部件以便把所述板分成6个可独立寻址的方形区段，每个区段具有4×4孔阵列。单元1180表示对齐并叠放的层1140、1150、1160和1170，从上到下按顺序为1140(上)、1150、1160和1170(下)。图12A表示结构和功能与板1100类似的多孔检测板1200，但是构造所述元件以便提供按24×16阵列的384个孔。单元1280表示对齐并叠放的层1240、1250、1260和1270，从上到下按顺序为1240(上)、1250、1260和1270(下)。
在图11A和12A的详图C中表示的电极图案(即分别用于导电层1150和1250的图案)表示合适电极图案设计中的一些有用概念。一般来说，电极材料应当具有足够的导电性，使得沿电极表面的电压降比相反电极之间的电压降小。通过合适的电极设计，尽管不要求，但是可以对电极表面上的这些小电压降进行附加补偿。图12A表示导电层1250分成i)电极1254，其优选提供板的孔内的反电极表面和ii)电极1252，其优选提供板的孔内的工作电极表面。这些电极被分成沿着给定板区段长度的电极带。电极1252的每个全宽度带与电极1254的两个半宽度带配合，使得在该区段长度上的总电阻在相反电极之间均匀匹配。相反的电极在所述区段的相反两端接触，以便使到特定孔的引线中的总电阻应当为恒定值。由于该电阻产生的任何电压降因此应当是恒定的，并且不应当引起在孔之间的可变性。类似地，在如图11A所示的电极1152和1154中的电阻沿着区段的长度方向匹配；在这种情况下，电阻匹配通过使电极1154图案化来实现，使得电极的长度包括与窄区域(帮助沿电极1154长度方向的总电阻与电极1152匹配)交替的宽区域(以便使孔内的电极表面面积最大)。
5.2.7 具有分成多个检测区域的孔的板的具体实施方案
在本发明的一些实施方案中，在多孔检测板的孔中的工作电极有效面积被分成多个检测区域。例如，在ECL结合检测中所用的工作电极可以在其表面的不同区域上固定多种不同的结合试剂，以形成多个不同的结合区域，这些区域对所关注的分析物的亲和力不同。具有这样的电极的孔可以在同一个孔中的同一个试样中同时测量多种不同的分析物(例如通过使所述孔发出的光成像并使所关注的每种分析物的量与对该分析物特定的检测区域发出的光相关联)。图案化的电介质可以用来帮助把一个孔中的工作电极分成一个或多个检测区域；所述检测区域由覆盖工作电极的电介质层中的一个或多个孔洞限定。电介质层提供可以限定小体积流体到由暴露的工作电极区域(下文也成为流体容纳区域)形成的检测区域的阻挡层。使用电介质层形成这样的检测区域在图4的描述中更详细描述。流体在选定流体容纳区域上的微分配可以进行试剂在特定流体容纳区域中的选择性固定，或者限制某些检测步骤到特定的流体容纳区域。
图13、14和15表示本发明的多孔检测板的实例，其在每个孔中有多个流体容纳区域。图13A表示多孔检测板1300，一种与多孔检测板500(如图5所示)类似的板，但是通过电介质层1306的孔洞1312已经被改变，以便在工作电极表面(即第一导电层1308)上限定多个流体容纳区域。图13B表示多孔检测板1350，一种与多孔检测板500(如图5所示)类似的板，但是，在第二导电层中的孔洞1360的图案和在电介质层1356中的孔洞1362的图案已经被改变，以便在工作电极表面(即第一导电层1358)上限定多个流体容纳区域。图13A和13B的变化也可以类似地引入到由图8、9、10、11和12所描述的本发明的具体实施方案中。图14表示多孔检测板1400，一种与多孔检测板1600(如图16所示)类似的板，但是通过电介质层1406的孔洞的图案已经被改变，以便在工作电极表面(即工作电极段1422)上限定多个流体容纳区域。单元1412表示对齐并层叠的层1406、1408和1410，从上到下按顺序为1406(上)、1408和1410(下)。图14的变化也可以类似地引入到图10-12所描述的本发明的具体实施方案中。图14不表示分区段或导电触点，但是，这样的分区段和/或导电触点也可以引入，如以上类似地对图10和/或11所述的。图15表示多孔检测板1500，即本发明的一个实施方案，其特别适合于染色体组或蛋白质组(proteomic)分析。多孔检测板1500是板1300的一种变化，其仅具有6个可独立寻址的方孔。选择孔的尺寸以便优化通过成像仪器(如下所述)对由所述孔产生的光进行成像的效率。多孔检测板1500是一种叠层结构，其按顺序包含顶板1520、胶粘剂层1530、导电带层1514B、电介质层1540、导电层1552、基质1560、触点层1572和导电带层1514A。单元1580表示对齐并叠放的层1572、1560、1552和1540，从上到下按顺序为1540(上)、1552、1560、1572(下)。导电带层1514A和1514B通过在折叠1516处(类似与图8A)绕单元1580折叠导电带1510来提供。孔洞1522、1532和1518对齐，以形成具有由单元1580限定的孔底的多个孔。通过基底1560的通孔1562提供导电层1552与接触层1572之间的电通路。通过导电带层1514A的通孔1512提供到接触层1572的通路(所以提供到接触导电层1552的路径)。除了孔的具体排列以外，顶板1520类似于图10的板顶1020。胶粘剂层1530是与图10中的胶粘剂层1030类似的胶粘剂并且可以省略。导电带1510与图8A中所述的导电带810类似。基底1560、导电层1552、电介质层1540和触点层1572在组成和制备上类似于对图10所述的基底1060、导电层1050、电介质层1040和触点层1072。导电层1552被分成6个方形区段，以便把板1500分成6个可独立寻址的区段(每个区段有一个孔)。通过电介质层1540的孔洞1542在每个孔中限定一些(优选10-50,000个，更优选100-10,000个；在图中表示了256个)流体容纳区域。通过将结合试剂选择性微分配到特定流体容纳区域中，诸如特殊核酸序列或特殊蛋白质的结合试剂可以选择性引入和/或固定到特定流体容纳区域中。
虽然说明本发明板的实施方案的图对于孔、区段和流体容纳区域/检测区域的数量、形状和分布表示了特定的图案，但是应当清楚，这些设计可以改变以适应这些参数的宽范围变化。
5.3 阅读多孔检测板的装置
本发明的另一个方面涉及测量来自具有多个孔的多孔检测板或在一个孔中具有多个检测区域的单孔板的发光，优选电极诱导发光，更优选电致化学发光的装置。尽管对于电极诱导发光构造了所述装置，但是这样的装置还可以相对于其它发光检测进行构造，例如化学发光和/或荧光检测。
优选地，改变所述装置以测量来自所述多个孔的至少一部分的光。优选地，所述部分包含板的一个或多个，更优选两个或多个，甚至更优选四个或多个，最优选8个或多个且优选少于全部的孔。
该装置可以包含用于在多个孔的至少一部分内产生发光的电能源，优选电能源以电压或电流形式施加到多个孔的一部分中。优选的是所述部分包含一个或多个，更优选两个或多个，甚至更优选四个或更多，最优选八个或多个，优选少于板的所有孔。电能源可以包括电缆、电源、发电机、电池或其它能量储存介质等。优选地，电能源包括子电系统(例如电流源、电压源或电流和/或电压波形发生器)，其能够向所述多个孔的一个或多个提供电流和/或电压。应当理解，术语“电能源”包括要求这样的源连接到外电源(例如壁上插座)的设备和装置。根据一个优选的实施方案，电能源能够向工作电极施加电压，相对于反电极，该电压为0-+8伏直流电。优选地，电能源的电压分辨率小于或等于50mV，优选20mV，甚至更优选10mV，最优选5mV。根据另一个优选的实施方案，电能源能够产生由斜坡(恒定的dV/dt)组成的电压波形。
该装置还可以包括用来夹持所述多孔检测板的支持体或板夹具。优选地，所述支持体包含用来携带所述板进入和/或通过该装置的载体(例如抽屉(drawer))，其优选进入和/或通过该装置内的不透光外壳。
根据另一个实施方案，该装置进一步包含运动控制子系统(优选包含一个或多个计算机，线性传动装置或具有一个、两个、三个或多个运动轴的传送台，和/或驱动所述运动的马达)，用于移动板进出该装置并用于使所述板与装置内的光检测器和/或电触点对齐。优选地，运动控制子系统提供至少四个步进马达的独立控制。优选地，运动控制子系统能够独立地控制最大板载体速度。而且，运动控制子系统优选可以控制每个运动轴的加速和/或提供在每个运动轴上的板位置编码器的整体性和/或用来使用位置编码器证明每个轴的板位置。优选地，运动控制子系统体使用位置编码器提供失速检测。该板运动控制子系统优选(i)具有小于或等于0.01英寸，优选小于或等于0.005英寸，甚至更优选小于或等于0.001英寸的运动分辨率，(ii)能够提供至少1英寸/秒，优选至少5英寸/秒的连续运动和/或(iii)能够在0.01英寸，更优选0.005英寸，甚至更优选0.001英寸内的圆形公差区域内放置所述板。
在本发明的一个实施方案中，所述装置包括一个或多个电连接器(任选包括为板触点子系统的一部分)，用来连接电能源到所述孔和/或板支持体。优选该电连接器用来接触多孔板的底。优选该装置包含两个或多个电连接器，更优选3-20个电连接器，甚至更优选包含6个电连接器。电连接器可以引入在板夹具内，使得通过把板放在板夹具中实现到所述板的电连接，或者电连接器可以放在单独的部件中。可替换地，一些电连接器可以引入在板夹具内，另外一些可以包括在单独的部件内。
根据一个优选的实施方案，该装置包含2×3阵列的电连接器，优选该2×3阵列包含四个工作电连接器和两个反电连接器。根据另一个优选的实施方案，该装置包含7个电连接器，优选为7个电连接器的线性阵列，最优选为4个工作电连接器的线性阵列和3个反电连接器的线性阵列。在另一个实施方案中，一个或多个电连接器(优选两个或多个，更优选3-20个)引入到板夹具中，使得通过将所述板放在板夹具中实现到所述板的电连接。
优选电连接器和/或板触点子系统用来进行到检测板底面的连接。可选地，至少一个电触点连接到板的顶面或侧面上。优选由于电触点和/或板接触子系统的力产生的板的向上移动小于0.010英寸。根据另一个实施方案，板接触子系统的最小步进分辨率至少为0.004英寸。
优选测量所发出的光以确定例如在一个或多个样品中存在或不存在目标分析物，或者确定目标分析物的量。该装置可以包含用于测量多个孔的至少一部分内的发光的光检测器。可替换地，所述装置可以包含插入或邻接合适的光检测器的结构(例如狭缝等)，比如薄膜。这样的装置可以包括所述系统的全部其它部件，但是用户可以添加光检测器。优选这样的装置可以用来与一个或多个光检测器配合。
本发明的一个优选的实施方案引入光检测器，该检测器用于测量由至少一部分所述多个孔发出的光。优选该装置同时包括光检测器和在多个孔内产生发光的电能源，所述发光更优选电致化学发光，光检测器用于测量所发出的光。有利的是这样的装置还包括用来连接电能源到所述孔的电连接器。
本发明的一个方面涉及能够分区段测量发光和/或产生发光的装置。例如，该装置在小于整个板和/或少于板上的全部孔内可以诱导发光和/或测量所发出的光。本文所用的术语“区段”被定以为可独立寻址的区段，所述区段包含可共同寻址的孔。优选一个“区段”包含一个或多个孔，两个或多个孔，少于全部的孔，和/或少于50％的孔。
因此，本发明的一个实施方案涉及用于测量来自具有多个可独立寻址区段的多孔板的发光的装置，可独立寻址的区段包含可共同寻址的孔。
根据一个实施方案，该装置包括一个或多个电连接器，用来连接电能源到可独立寻址区段。优选该装置还包括用于夹持所述板的板夹具和电连接器，并且板夹具可以相对移动以便依次接触各个区段。在替代实施方案中，一个或多个电连接器(优选3-20个)被并入到板夹具内以便通过把所述板放置在板夹具中实现到板的一个或多个区段的电连接。
根据一个实施方案，该装置包含板夹具，用于在检测步骤中夹持所述板到测量平台或检测位置上(例如诱导和/或检测发光的地方)，该装置还包含多个电连接器，用于接触所述板，从而向所述孔提供电能。优选电连接器接触板的底面。有利的是所述接触发生在孔之间，优选推压到孔壁上，即板最坚韧的地方。
该装置可以包括板夹具，用于在测量过程中夹持所述板到测量平台上。当电连接器接触板底时，这是有利的，因为夹具被构造成夹持所述板向下和/或防止所述接触升高该板。例如当使用成像系统对所述孔的发光进行成像时，这是重要的。如果允许连接器升高或者移动所述板，则图象可能被扭曲。
根据一个实施方案，该装置包含光检测器和用于夹持多孔检测板的支持体，其中光检测器和支持体可以相对移动，以便依次测量各个区段。
本发明的另一个方面涉及使用成像系统对所发出的光进行成像。优选该装置进一步包含计算机图像分析仪。根据一个优选的实施方案，该计算机有扣除背景光和/或消除宇宙射线诱导的假象和/或光检测器中的任何缺陷的软件。
本发明的一个实施方案涉及用于测量来自多孔检测板的发光的装置，该多孔检测板具有多个孔，该装置包含：
(a)一种包含照相机的成像系统，该成像系统用来对所述多个孔的至少一部分进行成像，然后测量发光；和
(b)用于在所述多个孔的至少一部分内产生发光的能源，该电能源以电压或电流的形式施加到多个孔的该部分上。
另一个实施方案涉及用于测量来自多孔检测板的发光的装置，该多孔检测板具有多个孔，该装置包含：
(a)一种包含照相机的成像系统，该成像系统用来对所述多个孔的至少一部分进行成像，从而测量发光；和
(b)用于向各个区段中的多个孔提供电能的电能源。
本发明的另一个实施方案涉及用于测量来自多孔检测板的发光的装置，该多孔检测板具有多个孔，该装置包含：
(a)一种包含照相机的成像系统，该成像系统用来对各个区段中的多个孔进行成像，从而测量各个区段中的发光；和
(b)电能源，该电能源以电压或电流的形式向该部分所述孔施加电能。
因此，本发明包括用于测量来自多孔检测板的装置，该多孔检测板具有多个孔，该装置包括成像系统，所述成像系统包含照相机，该成像系统用于对多孔检测板的多个孔的至少一部分进行成像。优选所述装置进一步包括支持体，该支持体用于夹持多孔检测板在检测位置上，即照相机可以对该部分成像的位置。有利的是照相机和/或支持体用来分区段对多个孔进行成像，并由此测量发光。优选该装置进一步包含照相机安装系统，用于定位照相机和/或任何相关的光学器件(例如透镜)。优选照相机安装系统保持成像系统的照相机成像表面和/或相关的光学器件垂直于多孔板，并保持在±5度，更优选±3度，甚至更优选±2度，最优选±1度内。
提供一种装置、方法和板，其能够在各个区段中测量发光，允许更大的光检测效率。因此，本发明的一个实施方案涉及包含成像系统的装置，该成像系统用于同时对多个孔中的至少两个所发出的发光进行成像，其中所述成像收集一个发光锥，锥的全角至少为10度，优选至少15度，更优选至少20度，甚至更优选至少25度，最优选至少30度。
根据另一个实施方案，该装置还包含用来夹持多孔检测板在检测位置上的支持体和/或用来连接多孔检测板到电源的电连接器。优选该装置用于连接电连接器到多个区段和/或依次对多个区段进行成像。
本发明的另一个方案涉及一种装置或方法，其使用光检测器阵列，优选离散的光检测器阵列，如光电二极管阵列。
因此，本发明的一个实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的装置，该多孔检测板具有多个孔，其包含：
(a)一个光检测器阵列，用来检测来自至少一部分多孔检测板的光，优选分区段进行检测；和/或
(b)一种电能源，用来提供到多孔板的电连接，优选分区段进行；其中所述装置优选分区段诱导和/或测量发光。
另一个实施方案涉及一种装置，其进一步包含：
(a)一个用于夹持多孔检测板在检测位置中的支持体；和/或
(b)用来连接多孔板的区段到电能源的电连接器；其中该装置优选连接电连接器到多个区段和/或依次检测来自多个区段的发光。
优选的是，其中所述装置用来允许光检测器阵列相对于支持体移动，因此可以使每个区段与检测器阵列对齐。
根据一个优选的实施方案，所述装置每个区段每个孔包含一个检测器。优选的是光检测器的阵列可以与孔的阵列对齐。例如，参见图1，八个合适尺寸的的光电二极管的直线阵列可以与一排孔对齐。优选的是光检测器阵列是直线阵列，其可以线性扫描所述板。
根据另一个实施方案，该装置可以使用组件(优选是板)，其中，在该组件上的工作电极和/或反电极用所述装置提供的一个或多个探头代替，所述探头优选为一个阵列的工作电极探头和/或反电极探头，其被插入所述孔中，向所述孔提供电能。单个探头可以对齐并排列，因此每次向多孔板的一个孔提供电能，或者可以使用一个探头阵列，向多个孔提供电能(例如所述阵列可以用来向一组孔提供电能，然后移动，向另一组孔提供电能)。优选所述探头包含一个或多个光纤探头，其上涂敷电极材料来作为电极(优选反电极)和导管，该导管用于传输在这些孔中产生的光到该装置的一个或多个光检测器中。
根据一个优选的实施方案，该装置进一步包含一个或多个机械人和/或计算机系统，用于执行以下功能的一个或多个：(i)移动检测组件；(ii)振动检测组件(及其中的检测内含物)；(iii)储存板(例如冷藏单元)；(iv)液体或试剂处理(例如混合试剂)；和(v)试剂输送(例如把试剂分配到这些孔中等)。
图17表示本发明装置的一个实施方案，读数器1700包括罩盖(或外壳)1702、带有一个或多个门和/或孔的不透光外壳1704、光检测器1706、光学装置1708、多孔检测板1710、板对齐机构1712、板传输机构1716、条形码阅读器1718、电子装置1720、电流/电压源1722、板的电连接器1724、计算机1726、电源1728、数据和网络连接1730、指示器1732、试剂处理器1734、一个或多个板堆叠器、机器人1738、以及板载体1740。优选罩盖1702的大部分是模塑结构，用硬质塑料材料制成，如聚氨酯、结构泡沫、ABS、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。罩盖1702也可以引入金属(例如铝、黄铜、钢)、复合材料(例如碳纤维复合材料、聚合物复合材料)和/或碳基材料。罩盖1702还可以是涂敷的；导电性涂料(例如含有金属薄片的涂料)可以用来降低电磁干扰(即作为EMI屏蔽)。所述罩盖优选用来包封、支持和防护阅读器的某些部件。罩盖可以引入排风孔或其他开口，并且还可以包括一个或多个风扇，用于冷却该仪器和/或用于保持空气通过该仪器的循环。在一个优选的实施方案中，所述罩盖提供用于冷却光检测器1706的单个吸气和排气孔。
不透光外壳1704是一个密封腔，其设计用于防止光的进入或排出。优选不透光外壳1704的大部分由硬质材料如钢或铝构成。在一个优选的实施方案中，不透光外壳1704由铝钢金属构成。不透光外壳1704还可以引入非刚性或柔性材料。在一个优选的实施方案中，不透光外壳包含柔性密闭单元泡沫衬垫，其作为密封件以防止光通过。不透光外壳1704具有一个或多个门和/或孔1714，并且通过它们，在读数装置操作过程中本发明的多孔检测板可以通过。孔1714引入一个门，它开启时允许多孔检测板进出读数装置。通过在门和孔1714之间的接合处的舌片和槽结构打开和关闭所述门。舌片和槽结构提供曲折的路经，减少光的传输。门或孔1714的移动是通过线性执行机构机械驱动的，线性执行机构由计算机1726和电子装置1720控制。不透光外壳连接到光学装置1708，或者如果省略光学装置1708，则连接到光检测器1706。外壳1704提供光学装置1708(或光检测器1706)之间的柔性(compliant)耦合，其可以把所发出的光聚焦到光检测器(例如通过聚焦透镜)而不破坏不透光外壳。这种柔性耦合可以包括一个或多个反射板、不透光密封件或不透光柔性外壳。在一个优选的实施方案中，柔性耦合是滑动性不透光密封件，其由硅氧烷密封垫或密封层构成。根据另一个优选的实施方案，所述耦合包括在透镜-不透光外壳界面上的柔性的、不透光膜盒(优选用氯丁橡胶制成)。该膜盒可以容易地聚焦和移动透镜，同时仍然提供不透光密封。不透光外壳1704可以拆卸而不干扰光学器件和/或光检测器1706。不透光外壳的壁优选是黑色的，以减少光的反射。优选不透光外壳用于提供一定程度的外来光阻碍，使得环境光从500 lux变化到0 lux时，背景信号变化的表观系数增大不大于20％，更优选不大于15％，甚至更优选不大于10％，最优选不大于5％。
光检测器1706主要在读数装置1700中的电化学发光检测进行过程中测量由多孔检测板发出的光。光检测器1706优选是一个或多个测量光强度的光检测器，或者使所发出的光成像的一个或多个光检测器。光检测器的实例包括照相机、光电二极管、雪崩光电二极管、CCD芯片、CCD照相机、光电倍增管、CMOS检测器、薄膜、磷光材料和增强器。光检测器可以被冷却以减少背景信号。在优选的实施方案中，光检测器1706是光电二极管阵列。在另一个优选的实施方案中，光检测器1706是电荷耦合装置(CCD)照相机。光检测器1706连接到计算机1726和电子装置1720。光检测器1706可以结合到光学装置1708和/或结合到不透光外壳1704。光检测器还可以引入控制电子装置、连接器和高速电缆，用于高效传输图象到1720和计算机1726。光检测器1706的活性表面(或当光检测器1706是成像检测器如CMOS或CCD芯片时的成像表面)优选与待成像的目标(例如单个孔、多孔检测板区段或多孔检测板)的尺寸相匹配，以平衡对光捕获效率和所记录图像的空间分辨率的要求与检测器(以及相关的光学装置)的成本和尺寸。优选的是光检测器的有效表面或成像表面的面积为待检测或成像的面积的25％-200％，更优选为20％-100％。在用于成像六个方形区段形式的标准多孔检测板的优选实施方案中，成像检测器(例如CCD或CMOS芯片)的面积为0.95平方英寸-2.0平方英寸，或者更优选为0.95-1.2平方英寸。在一个替代实施方案中，可以使用更小的成像检测器，而不会明显损失光捕获效率或分辨率，即在光学装置1708中包括锥形的光学纤维束。例如，光学装置1708可以包括透镜的组合，优选是远心透镜，其投射具有优选待成像面积的25％-100％(更优选50％-100％)的面积的图像，锥形光学纤维束将该图像减小到成像检测器的尺寸。
光学装置1708一般收集从多孔检测板1710发出的光并把该光聚焦在光检测器1706上。光学装置可以包括例如传输、散射、阻塞、滤光、放大、衍射、折射和/或反射光的元件。光学装置1708还可以包括物理/机械元件，它们提供机械支持或者耦合光学元件到读数装置1700的其他元件。元件的实例包括透镜、棱镜、滤光器、分光镜、反射镜、光学纤维、光学耦合镜、光学环氧树脂和胶粘剂、窗口、调制器、光学涂层等。在一个优选的实施方案中，光学装置1708包含远心透镜，以获得大面积上的均匀光收集(其否则可能通过使用非远心透镜的光学装置以扭曲的方式成像)。透镜的直径(特别是多元件透镜的前透镜元件)优选与待成像物体(例如多孔检测板区段)的尺寸相匹配，以平衡对最小扭曲和最大光捕获效率的要求与透镜的成本。在用于成像六个方形区段形式的标准多孔检测板的透镜的实施方案中，透镜或复合透镜的第一透镜元件的直径为3.0”-5.0”，更优选为3.5”-4.5”，最优选为3.9”-4.3”。对于来自目标平面内的点源的半球形辐射，这些透镜的光捕获效率优选大于2％，更优选大于5％。用于来自目标平面的接受光的全锥角优选大于10％，更优选大于15％，甚至更优选大于20％，甚至更优选大于25％，最优选大于30％。在另一个实施方案中，光学装置1708包含一个或多个光学纤维或者光学纤维阵列。在另一个优选的实施方案中，光学装置1708包含窗口和/或滤光器并且不在光检测器1706上聚焦光。在另一个实施方案中，光学装置1708包含透镜和光学纤维束(例如锥形光学纤维束)。光学装置1708可以包含柔性耦合，其允许聚焦而不会破坏光学装置与不透光外壳之间的连接的不透光性质。光学装置任选可以包括滤光器，其设计用于相对于背景光最大可能地收集希望的发光信号。在优选的实施方案中，光学装置1708包括滤光器，其设计用于选择性通过由过渡金属标记物产生的发光，特别是钌-三-二吡啶标记物。优选的是在这样的系统中的光学装置将阻断波长大于800nm(或更优选750nm)以及任选波长小于500nm(或更优选550nm)的大部分光。滤光器元件可以任选为可拆卸或可更换的。根据一个优选的实施方案，滤光器具有带通特性，具有750nm+/-25nm的长波截止(50％透过)和小于550nm的短波截止，和/或具有大于80％的平均通带透过率。根据另一个实施方案，该装置包含覆盖光检测器的滤光器(例如二色性、干涉和/或吸收性滤光器)。例如，光检测器可以是光检测器阵列，其包含用滤光器覆盖的硅二极管(例如二色性、干涉和/或吸收性滤光器)。
板输送机构1716移动多孔检测板进出读数装置1700，以及在读数装置1700中移动。板输送机构1716包含在输送过程中夹持多孔板的板载体1740、一个或多个移动板载体1740的线性平移台、一个或多个可磁化的(优选可以可逆磁化的)薄片、传感器、以及对齐和/或将多孔检测板固定在载体上的各种机构。板输送机构1716主要由金属和塑料构成。在一个实施方案中，板输送机构1716移动板1710从板堆叠器1736通过孔1714进入不透光外壳1704，反之亦然。在一个操作实例中，一个或多个多孔检测板被装在板堆叠器1736中。在计算机控制下，板输送机构1716和板堆叠器中的升降机移动到原始位置，这可以用传感器证实。板输送机构1716平移出不透光外壳1704，通过孔1714进入板堆叠器1736。板输送机构1716的移动携带板载体1740与缩回装载弹簧的后滑动器的元件接触并旋转位于板载体1740上的装载弹簧的定位元件，准备好板载体1740以接受多孔检测板。板堆叠器中1736中的升降机，由马达驱动，升高多个板。电磁线圈打开堆叠器1736中的装有弹簧的销子，使板堆叠器1736中的升降机降低多个板直至一个板1710(在所述板堆积的下面)通过所述销子。该装有弹簧的销子然后关闭，堆叠器继续降低板1710直至板1710放在板输送机构1710的板载体1740上。传感器，优选红外传感器，证实板1710处于板载体1740上。在板输送机构1716将板载体1740移出板堆叠器1736时，装有弹簧的定位元件释放并推动板1710使其靠在板载体1740的一个边上。装有弹簧的后滑动器也释放，覆盖板1710的一部分后边缘并推动板1710靠到板载体1740的另一个边上。任选地，板输送机构缩回板载体1740，这启动将板1710紧紧固定在板载体1740上的一个销子，使得施加到板1710底面上的向上的垂直力(例如为了与电连接器1724处于良好电接触)不会移动所述板。板输送机构移动板载体1740通过孔1714进入不透光外壳1704。孔1714关闭，并且板输送机构1716平移板1710到条形码阅读器1718，后者识别板1710。平移板1710直至板1710的第一区段与光学装置1708和板的电连接器1724对齐。在进行一种或多种电化学发光检测测量后，通过使用可以用不同顺序进行的类似的一套步骤，板输送机构1716然后将板1710从不透光外壳1704移出。在另一个实施方案中，各个板1710被放在板载体1740中(例如手动或通过机器人装置1738)。板载体1740的运动通过一个或多个线性执行机构实现。在一个实施方案中，用步进马达以开路结构驱动执行机构。当计算机1726指示步进马达移动特定数量的步骤时，板被移动到特定位置。在另一个实施方案中，使用由计算机1726控制的闭合反馈回路，用DC马达驱动板输送机构1716中的板载体1740的运动。
板载体1740中的板1710的移动和位置由板对齐机构1712证实。板对齐机构1712使用一个或多个传感器来证实板载体1740的一些位置和/或设定其位置的参考点。例如传感器可以是机械传感器、光传感器、电传感器、磁传感器或其它准确检测物体位置的已知传感器。在一个优选的实施方案中，板对齐机构1712引入霍尔效应传感器，其检测板载体1740或在板输送机构1716的一个或多个轴上的一个或多个可磁化的(优选可以可逆磁化的)薄片(用可磁化的钢制成的)(当其在霍尔传感器和与霍尔传感器相对安装的磁体之间运动，因此阻断磁体对传感器的影响时检测所述薄片)。当板输送机构1716处于“原始”位置时，所述薄片和霍尔传感器可以用来检测，并且因此可以用来测定板输送机构1716的真正位置。在另一个优选的实施方案中，板对齐机构引入红外传感器，当板1710和/或板载体1740遮断红外光路径时，检测在红外光源与红外光检测器之间光的遮断。板对齐机构1712还可以包括证实步进马达已经进行特定数量的步骤和/或证实步进马达已经停止的传感器。在一个优选的实施方案中，该传感器包含光学编码器。在另一个优选实施方案中，板对齐机构1712引入压力开关，以检测板的角部凹口(例如在图9A中的板顶932的上和下左角部上的凹口)。凹口的存在与否决定板载体1740中板的取向。如果传感器确定所述板处于不正确的取向，计算机1726可以指示仪器以停止运行、跳跃所述板，或者更优选阅读所述板，但是变换数据，以便校正这种错误取向(因此防止昂贵样品的高代价耽误或损失)。
条形码阅读器1718在阅读装置1700中用来识别具体的多孔检测板。条形码阅读器优选是固定位置的激光条形码扫描器，例如OpticonSeries NLB 9625/9645。电子装置参与操作、控制和检测阅读装置1700中的一个或多个电子和/或机械元件。电子装置1720可以包含在各种装置中通常遇到的多种元件，例如电线、电路、计算机芯片、存储器、逻辑电路、模拟电子装置、屏蔽、控制器、变压器、I/O装置等。电流/电压源1722是能够产生确定电压波形和/或确定电流波形的电路。电流/电压源1722连接到电子装置1720、计算机1726和板电连接器1724。在本发明的一个实施方案中，电流/电压源1722包括稳压器。稳压器对于阅读包括独立参比电极的板是有利的并且允许工作电极和/或反电极处的电压相对于参比电极处的电压进行参比。
板的电连接器1724进行与多孔检测板1710接触，以允许通过电流/电压源1722施加电流和/或电压波形。板的电连接器1724包含一个或多个连接器、电连接、线性执行机构和任选的支持体。在一个优选的实施方案中，连接器是装有弹簧的，以改善与板1710的电接触。连接器可以用具有导电外表面的任何合适材料制造。优选的是它们足够耐用，以承受与板的重复接触。连接器通常由硬质金属或涂有高导电性金属薄膜(例如金或银)的金属合金构成。在一个优选的实施方案中，连接器包括有镀金的镍/银构成的华夫(waffle)-点接触头，在镍/银容器中的镀金不锈钢弹簧上装载的弹簧，例如由InterconnectDevices，Inc.(GSS-18.3.8-G)提供的连接器。在一个替代实施方案中，连接器由涂有高导电性材料的柔性材料制成。连接器的支持体可以用在连接器被推压到板上时能够支撑连接器的任何材料制成。在一个优选的实施方案中，板的电连接器1724的支持体由电路板构成，优选具有将连接器电连接到电流/电压源1722和/或电子装置1720上的迹线。板电连接器1724可以包括传感器(在一个优选的实施方案中为霍尔传感器)，其证实原始位置。板电连接器1724还可以引入热传感器(例如热敏电阻、热电偶、铂RTD)，在一个优选的实施方案中，其在板电连接器1724的支持体上装有弹簧。在一个实施方案中，热传感器与多孔检测板1710进行接触，以测量其温度。在板电连接器1724中的线性执行机构推动连接器(和任选支持体)进入板1710，以进行电连接。
有利的是该装置包括温度传感器或温度计，用来测量板的温度。温度传感器或热传感器优选可以检测孔温，误差在5℃内，更优选在3℃内，甚至更优选在1℃内，最优选在0.25℃内。甚至更优选的是温度传感器可以在10秒内达到稳态，优选在5秒内，更优选在3秒内。该传感器可以是接触式传感器(例如热敏电阻、热电偶或铂RTD)。可选择地，它可以是非接触式传感器，如IR传感器。在一个优选的实施方案中，该装置包含一个或多个非接触式温度传感器，并且该装置能够测量板上各个位置的温度(例如使用多个传感器和/或通过相对传感器移动所述板)。在另一个优选的实施方案中，该装置进一步包含计算机，用来接收来自温度传感器的信号，向用户报告该温度，并且优选调节所测量的发光信号，以考虑温度对发光信号、电致化学发光信号和/或在检测进行过程中发生的其它反应的影响。该计算机优选进一步包含存储器，用于储存数据和/或在各种温度下进行的校正测量得到的校正曲线，并包含软件，使用所述数据和/或校正曲线将实验数据相对于温度变化进行归一化。根据另一个实施方案，该装置还包含温度控制器以控制孔内的温度。根据仍然另一个实施方案，如果所检测的温度超出指定范围，该装置用来拒绝或标记检测板(例如指明软件错误或警告等)。
计算机1726参与操作、控制、管理数据，以及监测读数装置和/或其他外围设备。其优选的是由计算机、显示器、用户输入设备、数据储存设备、网络设备、以太网连接、调制解调器、光学连接、软件等构成。电源1728向读数装置1700和/或其他设备提供电能。数据和网络连接1730可以包含连接、硬件、总线等。数据和网络连接1720例如可以是RS-232端口、USB端口、PCMCIA卡、PCI板、以太网卡、调制解调器等。指示器1732提供阅读装置1700的操作和/或状态方面的信息，并且可以是例如灯、表、音响设备或发出和/或接受到达/来自计算机1726的信号的设备。
试剂处理装置1734是向多孔检测板中加入或除去试剂的一种或多种设备。在一个优选的实施方案中，试剂处理装置1734是移液工位。机器人装置1738可以包含一个或多个机电设备，其输送、培养和/或混合多孔检测板和它们的孔中的内容物，并且有利的是用于移动板的电和/或机械系统。板堆叠器还可以包含诸如凸轮、定位元件、滑动器、抓取器、推臂等，其可以用来控制板的移动和定位。板堆叠器可以具有帮助板的对齐和/或取向的特征。许多板堆叠器是本领域已知的。
在读数装置1700的使用中，在一个或多个孔中含有检测试剂的一个或多个多孔检测板被装载在板堆叠器1736的输入堆叠中。(以下的全部步骤在计算机1726和电子装置1736的控制下)。板堆叠器1736和板输送机构1716移动多孔检测板1710从板堆叠器1736的输入堆叠进入板载体1740中，输送板1710通过输入孔1714并进入不透光外壳1704，如上所述。孔1714关闭并且板输送机构1716平移板1710到条形码阅读器1718，后者识别板1710。使板1710平移直到板1710的第一区段与光学装置1708和板电连接器1724对齐。光检测器1706采集，并且优选储存背景图像并发送数据到计算机1726。板电连接器1724推靠多孔检测板1710，使电连接器1724与板1710的第一区段电接触。光检测器1706开始采集图像，电流/电压源1722产生通过板电连接器1724施加到板1710上的波形。在完成波形和图像后，数据从光检测器1706和电子装置1720传输到计算机1726，在这里处理数据。板电连接器1724从板1710降低离开，断开电接触；传感器证实板电连接器1724完全降低的时刻。板输送机构1716平移板1710，使得下一个区段(如果要测量另一个区段)与光学装置1708和板电连接器1724对齐，重复进行接触和采集测量的过程。读数装置继续重复这些步骤，直至完成全部希望的测量。可选择地，一次接触、测量和/或阅读一个以上区段。在另一个可选的实施方案中，同时测量和阅读整个板。在最终测量后，板电连接器1724降低并打开输出孔1714。板输送机构1716平移板1710通过输出孔1714排出不透光外壳1704并进入板堆叠器1736的输出堆叠中。板输送机构1716的运动使板载体1740与撤回带弹簧后滑动器的元件接触并旋转位于板载体1740上的带弹簧定位元件，准备从板载体1740上除去板1710。板输送机构1716和板堆叠器1736移动板1710从板载体1740到输出堆叠器1736的输出堆叠中。传感器，优选红外线传感器，证实板被移出板载体1740。板输送机构1716使板载体1740从板堆叠器1736中平移出来，通过输出孔1714进入不透光外壳1704并进入原始位置。如果希望，重复所述过程来阅读另一个板。
在使用读数装置1700的另一个实施方案中，机器人装置用来引入板到板堆叠器1736的输入堆叠中。当给定多孔检测板的测量完成时，其返回到板堆叠器1736中并由机器人装置1738移出。
在读数装置1700的一些实施方案中，罩盖1702、光学装置1708、多孔检测板1710、条形码阅读器1718、数据和网络连接1730、指示器1732、试剂处理装置1734、板堆叠器1736和/或机器人装置1738的一个或多个可以省略。在读数装置1700的另一个实施方案中，条形码阅读器1718用另一种识别板的装置取代，所述另一种识别板的装置例如是扫描器、照相机、磁条阅读器等。在读数装置1700的另一个实施方案中，诸如计算机1726、电源1728、数据和网络连接1730、试剂处理装置1734、板堆叠器和/或机器人装置1738的一个或多个部件位于罩盖1702内。
在读数装置1700的另一个实施方案中，多个不透光外壳1704、光检测器1706、光学装置1708、板对齐机构1712、板输送机构1716、条形码阅读器1718、电子装置1720、电流/电压源1722、板电连接器1724、板堆叠器1736和/或机器人装置1738组合在一个阅读装置内，以提供诸如改善的速度、处理量和效率的附加能力。
图18表示读数装置1700的一个优选的实施方案，其中说明了读数装置1800的选定元件。读数装置1800表示不透光外壳1804、光检测器1806、光学装置1808、板输送机构1816、板电子装置1820、输入板堆叠器1836A、输出板堆叠器1836B、输入板堆叠1837A、输出板堆叠1837B、以及输出门和/或孔1814B。优选光检测器1806包含冷却的CCD照相机，光学装置1808包含远心透镜。板堆叠1837A和1837B可以优选夹持1-50个96孔板和1-75个384孔板。
图19说明读数装置1700的另一个实施方案的选定元件。不透光外壳1904耦合到光学装置1908，其包含透镜和滤光器(例如设计用于选择性通过来自钌-三-二吡啶标记物的发光)。光学装置1908耦合到光检测器1906，其优选包含CCD芯片1907。门和/或孔1914作为不透光外壳1904的一部分。具有区段1910A、1910B和1910C的板1910被夹持在板载体1940，板载体连接到板输送机构1916。板电连接器1924移动板电连接器触点1925下上，以便分别进行与板1910的区段中的触点表面的接触和断开接触，在图19中所示的位置中，连接器触点1925与板1910的区段1910A处于电接触。板输送机构1916与板对齐机构(未示出)一起使板1910，特别是使区段1910A，合适地与光学装置1908、板电连接器1924和板电连接器触点1925对齐。在另一个实施方案中，板电连接器触点1925不与板1910接触，板输送机构1916可以平移板1910，使得另一个区段(例如区段1910B或1910C)与光学装置1908和板电连接器1924以及板电连接器触点1925对齐。板载体1940优选夹持板1910，使得板1910抵抗由板电连接器施加的向上的力，使得板电连接器触点1925对板1910上的板触点施加足够的压力，以获得低接触电阻的电接触。在一个优选的实施方案中，这种接触电阻小于10欧姆。在另一个优选的实施方案中，接触电阻小于10欧姆，优选小于5欧姆，更优选小于2欧姆，甚至更优选小于1欧姆，最优选小于0.5欧姆。
图20说明读数装置1700的另一个实施方案的选定元件。具有成像元件2057的光检测器2056与光学装置2058耦合，其包含远心透镜和滤光器元件2059。具有区段2042A、2042B、2042C、2042D、2042E和2042F的多孔检测板2042由板载体2040夹持，板载体2040连接到板输送机构2047(部分示出)。在图20中，光学装置2058收集区段2042A的图像，并把该图像聚焦到光检测器2056的成像元件2057。在一个优选的实施方案中，区段2042A具有等于标准96孔微量板面积的1/6的面积，并且光学装置2058和成像元件2057具有适合于使这些区段成像的尺寸。在一个特别优选的实施方案中，光学装置2058是直径约4.1”的远心透镜，成像元件2057是尺寸约1×1英寸的CCD芯片。优选的是光学装置2058均匀且具有合理效率地收集来自区段2042A。板输送机构2047可以平移板2042，使得另一个区段(例如区段2042B等)与光学装置1908对齐。
在图17的另一个实施方案中，读数装置1700包含罩盖1702、具有门和/或孔1714的不透光外壳1704、光检测器1706、光学装置1708、多孔检测板1710、板对齐机构1712、板输送机构1716、电子装置1720、电流/电压源1722、板电连接器1724、计算机1726、电源1728、数据和网络连接1730、指示器1732、试剂处理装置1734、一个或多个板堆叠器1736、板载体1740和机器人装置1738。
光检测器优选是光电二极管阵列，更优选是8个光电二极管的线性阵列，其间隔与96孔板中的一排孔中的8个孔对齐。光检测器1706进一步包含在其上安装光电二极管的电路板。光检测器1706的光电二极管优选具有导电性屏蔽(最优选的是用黄铜制造)，以减小EMI。光电二极管印刷的电路板优选存在于电路外壳(例如铝外壳)以减小EMI。光学装置1708优选包含滤光器和/或光学涂层，薄屏蔽以减小光学交叉干扰和背景的测量或者非特定的光信号。在一个优选的实施方案中，光检测器是包含光检测器阵列，其包含由二色性的、干涉和/或吸收滤光器(滤光器，优选被设计排除红外光，最优选的是排除波长大于750nm的光，任选排除波长小于550nm的光)覆盖的光电二极管阵列。
在测量过程中，光检测器1706和光学装置1708与多孔检测板1710处于紧密邻近关系。
不透光外壳1704是一个密封腔，它设计用于防止光的进入或排出。孔1714引入门，其开启时允许使多孔检测板输送进出不透光外壳。通过在门和孔1714之间的接合处沿着舌板和沟槽结构滑动，所述门开启和关闭，孔1714中的门的移动由计算机1726和电子装置1720控制的执行机构(例如线性执行机构和/或由马达如步进马达驱动的皮带)驱动。孔1714中的门也可以通过按压触摸键来启动。不透光外壳1704密封光检测器1706、板载体1740、板1710和电接触机构1724的连接器触点。不透光外壳的壁优选是黑色的，以减少光的反射。
板输送机构1716移动阅读装置1700内的多孔检测板。板输送机构包含板载体1740，板载体1740在输送、线性平移阶段期间夹持多孔检测板，所述阶段移动板载体1740、一个或多个可磁化(优选可以可逆磁化)薄片、传感器和一些机构，这些机构对齐和/或夹持多孔检测板到所述载体。板输送机构1716沿着不透光外壳1704内的一个轴平移板载体1740。平移板1710使得板1710的区段可以与光检测器1706和板电连接器1724对齐。板载体1740的运动由位于不透光外壳1704内的执行机构(例如线性执行机构和/或由诸如步进马达的马达驱动的皮带)实现。在一个实施方案中，执行机构用开路结构的步进马达驱动。当计算机1726指示步进马达移动特定数量的步骤时，移动所述板到特定位置。在另一个实施方案中，板输送机构1716中的板载体1716的运动使用计算机1726控制的闭路反馈由直流马达驱动。各个板1710被放在板载体1740内(例如手动或通过机器人装置1738)。
板载体1740中的板1710的运动和位置通过板对齐机构1712证明。板对齐机构1712引入霍尔效应传感器，霍尔效应传感器证明板载体1740的某些位置和/或设定其位置的参考点(即通过检测板载体1740上或在板输送机构1716的一个或多个轴上的一种或多种可磁化(优选可以可逆磁化)标记(例如用可磁化的钢制造)(当其在霍尔传感器和与霍尔传感器相对安装的磁体之间输送，因此阻断磁体对传感器的影响时，检测所述标记)。可选地，板对齐机构1712引入红外传感器，其检测当板1710和/或板载体1740遮断红外光路径时，在红外光源与红外光检测器之间光的遮断。板对齐机构1712还可以包括证实步进马达已经进行特定数量步骤和/或证实步进马达已经停止的传感器。在一个优选的实施方案中，该传感器包含光学编码器。在一个优选的实施方案中，板对齐机构1712引入压力开关来检测板的角部凹口(例如在图9A的板顶932的上和下左角上的凹口。凹口的存在与否确定板载体1740中板的取向。如果传感器确定所述板处于不正确的取向，计算机1726可以指示仪器以停止运行、跳跃所述板，或者更优选阅读所述板，但是变换数据，以便校正这种错误取向(因此防止昂贵样品的高代价耽误或损失)。
电子装置1720参与操作、控制和检测阅读装置1700中的一个或多个电子和/或机械元件。电子装置1720可以包含在各种设备中通常遇到的多种元件，例如电线、电路、计算机芯片、存储器、逻辑电路、模拟电子装置、屏蔽、控制器、变压器、I/O装置等。电流/电压源1722是能够产生确定电压波形和/或确定电流波形的电路。电流/电压源1722连接到电子装置1720、计算机1726和板电连接器1724。在本发明的一个实施方案中，电流/电压源1722包括稳压器。稳压器对于阅读包括独立参比电极的板是有利的并且允许工作电极和/或反电极处的电压相对于参比电极处的电压进行参比。
板电连接器1724进行与多孔检测板1710接触，以允许通过电流/电压源1722施加电流和/或电压波形。板电连接器1724优选包含一个或多个连接器、电连接、线性执行机构和任选的支持体。在一个优选的实施方案中，连接器触点是装有弹簧的，以改善与板1710的电接触。连接器触点可以用具有导电外表面的任何合适材料制造。优选的是它们足够耐用，以承受与板的重复接触。连接器通常由涂有高导电性金属薄膜(例如金或银)的硬质金属或金属合金构成。在一个优选的实施方案中，连接器触点是由镀金的镍/银构成的华夫(waffle)-点接触头，在镍/银容器中的镀金不锈钢弹簧上装载的弹簧，例如由Interconnect Devices，Inc.(GSS-18.3.8-G)提供的连接器。在一个替代实施方案中，连接器触点由涂有高导电性材料的柔性材料制成。连接器触点的支持体可以用在所述触点被推压到板上时能够支撑连接器的任何材料制成。在一个优选的实施方案中，板电连接器1724的支持体由电路板构成，优选具有将连接其电连接到电流/电压源1722和/或电子装置1720上的迹线。板电连接器1724可以包括传感器(在一个优选的实施方案中为霍尔传感器)，其证实原始位置。板电连接器1724还可以引入热传感器(例如热敏电阻、热电偶、铂RTD)，在一个优选的实施方案中，其在板电连接器1724的支持体上装有弹簧。在一个实施方案中，热传感器与多孔检测板1710进行接触，以测量其温度。在板电连接器1724中的线性执行机构推动连接器触点(和任选支持体)进入板1710，以进行电连接。在一个优选的实施方案中，板电连接器1724有7个直线排列的电连接器触点。在该实施方案中，在一个和6个工作连接器触点之间可以接触连接到板1710上的工作电极的接触表面，在一个与6个反连接器触点之间可以接触连接到板1710上的反电极的接触表面。
有利的是该装置包括温度传感器或温度计，用来测量板的温度。温度传感器或热传感器优选可以检测孔温，误差在5℃内，更优选在2℃内，甚至更优选在1℃内，最优选在0.25℃内。甚至更优选的是温度传感器可以在10秒内达到稳态，优选在5秒内，更优选在3秒内。该传感器可以是接触式传感器(例如热敏电阻、热电偶或铂RTD)。可选择地，它可以是非接触式传感器，如IR传感器。在一个优选的实施方案中，该装置包含一个或多个非接触式温度传感器，并且该装置能够测量板上各个位置的温度(例如使用多个传感器和/或通过相对传感器移动所述板)。在另一个优选的实施方案中，该装置进一步包含计算机，用来接收来自温度传感器的信号，向用户报告该温度，并且优选调节所测量的发光信号，以考虑温度对发光信号、电致化学发光信号和/或在检测进行过程中发生的其它反应的影响。该计算机优选进一步包含存储器，用于储存数据数据和/或在各种温度下进行的校正测量得到的校正曲线，并包含软件，使用所述数据和/或校正曲线将实验数据相对于温度变化进行归一化。根据另一个实施方案，该装置还包含温度控制器以控制孔内的温度。
在操作中，通过计算机1726或通过按压位于罩盖1702上的触摸键，罩盖1702打开并且开启孔1714。多孔检测板被装入板载体1740中，板载体1740存在于不透光外壳1704内，孔1714关闭。在计算机1726的控制下，板输送机构平移多孔检测板1710直至板1710的第一区段与光检测器1706的光电二极管阵列对齐并与板电连接器1724的触点对齐。光检测器1706的光电二极管阵列保持与板1710的顶面处于紧密邻近关系，以改善光收集效率和减小孔之间的光学相互干扰。板电连接器1724推动连接器触点进入板1710中，以产生电连接。电流/电压源1722产生通过板电连接器1724施加到板1710上的波形。光检测器1706测量来自板1710中有效区段发出的光。光检测器1706中的8个光电二极管的每一个位于多孔检测板中的一排孔中的一个孔附近，在特定二极管上记录的光被识别为由特定孔收集的光。优选还有软件校正，以补偿由于来自一个孔的光撞击与不同的孔对齐的光检测器而发生的预定量的相互干扰。由光检测器1706收集的信号被送到计算机1726。在测量完成后，板电连接器1724从板1710撤回连接器触点，板输送机构1716平移板1710使得下一个区段与板电连接器1724以及光检测器1706的光电二极管阵列对齐。重新开始与板1710的接触，再次开始光的激发/检测。重复这种循环直至完成全部希望的测量。在给定板1710的测量完成后，板输送机构1716平移板载体1740直至板1710与孔1714的门对齐。孔1714打开并移出板1710。
图21表示图17的实施方案的选定元件。光检测器2106包含光电二极管阵列2107和电路板2105。光电二极管阵列2107包含直线排列的8个光电二极管。连接到板输送机构2116上的板载体2140夹持板2110。板2110，即本发明的多孔检测板，有12个区段2110A-L。在图21中，板2110的区段2110A位于光电二极管阵列2107之下。板2110有96个孔；每个区段含有直线排列的8个孔。构造光电二极管阵列2107，使得板2110的一个区段中的8个孔的每一个直接位于光电二极管阵列2107中的单一二极管之下。板2110的一个区段顶部保持与光电二极管阵列2107处于紧密邻近关系，以改善光收集效率和减小孔之间的光学相互干扰。在图21中，还定位多孔检测板2110使得区段2110A的触点与板电连接器2124的连接器触点2125对齐。在操作中，板电连接器2124推压连接器触点2125进入板2110的区段2110A背面中，以建立电接触。板载体2140优选夹持板2110，以抵抗由板电连接器2124施加的向上的力。如果板电连接器2124具有从板2110缩回的连接器触点2125，则板输送机构2116可以平移板载体2140，使得另一个区段(例如区段2110B)与板电连接器2124、连接器触点2125和光检测器2106的光电二极管2107对齐。
图22表示图17的实施方案的选定元件。不透光外壳2204容纳光检测器2207、板2210、板载体2240、板电连接器2224的多个连接器触点2205和屏蔽2208。光电二极管2207包含光电二极管阵列，具有单个光电二极管2207A、2207B、2207C、2207D、2207E、2207F、2207G和2207H。屏蔽2208连接到光检测器2207，来防止电磁干扰。屏蔽2208优选用导电材料如金属制成，最优选是黄铜。板2210包含96个独立的孔；图22表示8个孔，2210A、2210B、2210C、2210D、2210E、2210F、2210G和2210H，它们构成板2210的一个区段。板2210由载体2240夹持。板电连接器2224推压连接器触点2205进入板2110的底面中，以建立到板2210的一个区段的电连接。板载体2240定位板2210，使得板2210的区段与连接器触点以及与光检测器2207对齐。板2210的位置使得孔2210A直接与光电二极管2207A对齐；孔2210B与光电二极管2207B对齐，依此类推。连接器触点2205与孔底部对齐，以接触一排8个孔之间的7个壁。由每个孔发出的光主要由其相应的二极管收集。优选还进行光电二极管所收集信号的软件校正，该校正补偿由于来自一个孔的光撞击与不同孔对齐的光检测器所产生的预期量的相互干扰。
图23表示图17的优选实施方案的选定元件。读数装置2300包括底盘2301、光检测器2306、多孔检测板2310、板输送机构2316、板电连接器2324和多个连接器触点2325。光检测器2306优选包含多个光电二极管、光检测器电路板、屏蔽和金属盖子(表示在图23中)。读数装置2300的其他元件在图23中未示出。
在图17的其它实施方案中，读数装置1700可以测量由发光物质而不是电致化学发光标记物发出的光。例如，读数装置1700可以用于荧光检测、化学发光检测、采用发光闪烁体的放射性检测、生物发光检测等。它还可以用于基于吸收和散射的测量。在一个实施方案中，光学装置1708还包含一个或多个光源和用于激发和检测荧光标记物的合适的光学元件。在另一个实施方案中，光学装置1708进一步包含一个或多个光源和用于吸收或散射测量的适当的光学元件。在另一个实施方案中，试剂处理装置1734、光学装置1708和光检测器1706进一步包含用于化学发光和生物发光检测的适当试剂处理装置。例如，一些化学发光检测要求在加入化学发光试剂后的短且受控时间后测量化学发光信号，所以有利的是在装置内包括板洗涤器和/或用于以受控方式分配试剂的装置。这样的分配装置可以包括移液管、注射器或其它流体分配器，用于每次向一个孔或每次向多个孔中分配流体。在操作中，将所述板引入到仪器中，所述板任选用一体化的流体洗涤器洗涤，并且监测化学发光(任选在洗涤或引入试剂后培养所述板受控的时间后)。
5.4 测量发光的方法
本发明的另一个方面涉及测量来自检测板的发光的方法，优选的是具有多个孔的多孔检测板。优选的是多孔板具有诸如96孔、384孔板等的标准板结构。
本发明的一个优选的实施方案涉及使用上述任何装置和/或检测板测量发光的方法。
该方法包含测量由所述孔或检测区域发出的发光，优选电极诱导发光，更优选电致化学发光。在电致化学发光的情况下，该方法还可以包含向多个孔或检测区域提供电能或诱导发光。在荧光情况下，例如该方法可以包含通过引导光源到检测区域上来诱导荧光。对于化学发光，该方法可以包含向检测区域中加入化学引发剂。
根据一个实施方案，该方法涉及分区段测量发光。根据另一个实施方案，该方法包括分区段向多孔检测板提供电能。如上所述，分区段测量所述板提供改善的发光收集效率。而且，它允许使用较小的成像表面和/或使用较少数量的光检测器。
因此，本发明的优选实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的方法，所述多孔检测板具有多个可独立寻址的区段，所述区段具有可共同寻址的孔，该方法包括：
(a)向多孔检测板提供电能；和
(b)分区段测量来自多孔检测板的发光。
另一个实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的方法，所述多孔检测板具有多个孔，该方法包括：
(a)分区段提供到多孔检测板的电连接；和
(b)分区段测量来自多孔检测板的发光。
仍然另一个实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的方法，所述多孔检测板具有多个孔，该方法包括：
(a)向具有多个孔的第一区段提供电能；
(b)测量来自具有多个孔的第一区段的发光；
(c)向具有多个孔的第二区段提供电能；和
(d)测量来自具有多个孔的第二区段的发光。
本发明的仍然另一个实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的方法，所述多孔检测板具有多个孔，该方法包括：
(a)测量来自具有多个孔的第一区段的发光；和
(b)测量来自具有多个孔的第二区段的发光。
仍然另一个实施方案涉及测量来自多孔检测板的发光的方法，所述多孔检测板具有多个孔，该方法包括：
(a)向具有多个孔的第一区段提供电能；和
(b)向具有多个孔的第二区段提供电能。
仍然另一个实施方案涉及使用测量来自检测板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，所述检测板优选为具有孔阵列的多孔检测板，包括具有顶面和底面的基底，所述装置包括用于测量由检测区域或检测孔发出的发光的光检测器，其中在测量发光过程中和/或引导发光过程中，所述板夹持在测量平台上，特别是如果电连接器触点从底面上推压到所述板上。术语“夹持在”是指当电连接器压在板上时向下夹持所述板。这是有利的，因为即使板的轻微移动也可能改变光的检测或成像。板可以从底面(例如用磁性方式)、顶面(例如固定装置向下进入板边缘)或侧面(例如侧面被夹在支持体上)“向下夹持”。
5.4.1 成像方法
本发明的一个实施方案涉及使用成像系统进行发光测量的方法，优选包含照相机的成像系统。更具体的是使检测板或多孔板发出的发光成像的成像系统。
本发明一个优选的实施方案涉及测量来自具有多个孔的多孔板的发光的方法，包括同时使来自多个孔中的至少两个的发光成像，其中所述成像收集发光圆锥体，该发光圆锥体的全锥角至少为10度，优选至少15度，更优选至少20度，甚至更优选至少25度，最优选至少30度。
本发明的另一个方面涉及测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的方法，包括：
(a)用成像系统形成多孔检测板的第一区段的第一图像；和
(b)形成多孔检测板的第二区段的第二图像。
测量来自具有多个孔的多孔检测板的另一个实施方案方法包括：
(a)使多孔检测板的第一区段与成像系统对齐；
(b)用成像系统测量来自多孔检测板的第一区段的发光；
(c)使多孔检测板的第二区段与成像系统对齐；和
(d)用该成像系统测量来自多孔检测板的第二区段的发光。
另一个实施方案涉及测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的方法，包括：
(a)向具有多个孔的第一区段提供电能；
(b)使用成像系统测量来自具有多个孔的第一区段的发光；
(c)向具有多个孔的第二区段提供电能；
(d)使用该成像系统测量来自具有多个孔的第二区段的发光。
优选的是采用成像系统的方法使用一种装置和/或检测板，优选多孔检测板，如上所述。
本发明的另一个实施方案涉及一种方法，该方法包括：向多个孔的每一个中引入约25-300微升的检测混合物并测量这些孔的检测混合物，更优选引入75-200微升，更优选125-175微升，甚至更优选约150微升的检测混合物到96孔板的孔中。另一个实施方案涉及引入20-60微升检测混合物，优选30-40微升，甚至更优选约35微升到多个孔的每一个中并测量这些孔的检测混合物，优选是384孔板的孔。
本发明的另一个实施方案涉及使用测量来自多孔板的发光装置进行一种或多种检测的方法，该多孔板具有标准结构的孔并且包含具有顶面和底面的基底，所述装置包含用于测量由多个孔发出的发光的光检测器，其中该方法包括：
(a)在一个或多个区段触点位置使底面的每个区段与多个电连接器触点接触，其中多个电连接器触点接触孔之间的底面；和
(b)测量所发出的发光。
优选所述区段触点位置包含一个或多个，优选两个或多个，更优选三个或多个，甚至更优选4个或多个，最优选全部的如图34A或34B所示的以下位置，这些位置如以上用与新型板底结构的关系所讨论的。
优选所述区段触点位置包含一个或多个，优选两个或多个，更优选三个或多个，甚至更优选4个或多个，最优选全部的以下位置，如图34A或34B所示，以及如以上用与新型板底结构的关系所讨论的。
本发明的另一个实施方案涉及使用测量来自多孔板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，所述多孔板包含具有顶面和底面的基底，该多孔板具有与标准96孔板结构对应的孔阵列，所述阵列包含以下的一个或多个，优选两个或多个，更优选全部：
第一区段包含孔A1至A4、B1至B4、C1至C4和D1至D4；
第二区段包含孔A5至A8、B5至B8、C5至C8和D5至D8；
第三区段包含孔A9至A12、B9至B12、C9至C12和D9至D12；
第四区段包含孔E1至E4、F1至F4、G1至G4和H1至H4；
第五区段包含孔E5至E8、F5至F8、G5至G8和H5至H8；
第六区段包含孔E9至E12、F9至F12、G9至G12和H9至H12(每个标记是指由行和列限定的孔区域)；
所述装置包含用来测量由多个孔发出的发光的光检测器，
其中所述方法包括：
(a)在一个或多个区段触点位置使底面的每个区段与多个电连接器触点接触，其中多个电连接器触点接触孔之间的底面；和
(b)测量所发出的发光。
根据本发明的一个优选的实施方案，每个区段通过多个电连接器触点在至少两个，优选至少3个，更优选至少4个，甚至更优选至少5个，最优选至少6个位置接触每个区段。优选的是每个区段通过2×3位置阵列接触。
根据另一个优选的实施方案，所述区段触点位置包含下列位置的一个或多个：
(i)第一区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选4个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：A1-B2、A2-B3、A3-B4、C1-D2、C2-D3、C3-D4；
(ii)第二区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：A5-B6、A6-B7、A7-B8、C5-D6、C6-D7、C7-D8；
(iii)第三区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：A9-B10、A10-B11、A11-B12、C9-D10、C10-D11、C11-D12；
(iv)第四区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：E1-F2、E2-F3、E3-F4、G1-H2、G2-H3、G3-H4；
(v)第五区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：E5-F6、E6-F7、E7-F8、G5-H6、G6-H7、G7-H8；
(vi)第六区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：E9-F10、E10-F11、E11-F12、G9-H10、G10-H11、G11-H12。
本发明的另一个实施方案涉及使用测量来自多孔板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，所述多孔板包含具有顶面和底面的基底，该多孔板具有与标准384孔板结构对应的孔阵列，所述阵列包含行A至P和列1至24(以上以与板底的关系所述的)，所述装置包含多个电连接器触点和光检测器，其中多个电连接器触点接触孔之间的底面，光检测器用于测量由多个孔发出的发光。
优选每个区段包含在一个或多个(优选全部)以下位置的一个或多个电触点：
(i)第一区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：B2-C3、B4-C5、B6-C7、F2-G3、F4-G5、F6-G7；
(ii)第二区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：B10-C11、B12-C13、B14-C15、F10-G11、F12-G13、F14-G15；
(iii)第三区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：B18-C19、B20-C21、B22-C23、F18-G19、F20-G21、F22-G23；
(iv)第四区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：J2-K3、J4-K5、J6-K7、N2-O3、N4-O5、N6-O7；
(v)第五区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：J10-K11、J12-K13、J14-K15、N10-O11、N12-O13、N14-O15；
(vi)第六区段位置的两个或多个，优选三个或多个，更优选四个或多个，甚至更优选5个或多个，最优选全部：J18-K19、J20-K21、J22-K23、N18-O19、N20-O21、N22-O23；
5.4.2 采用光检测器阵列的方法
本发明的另一个方面涉及使用光检测器阵列测量发光的方法，包括：
(a)向具有多个孔的第一区段提供电能；
(b)用光检测器阵列测量来自具有多个孔的第一区段的发光；
(c)向具有多个孔的第二区段提供电能；和
(d)用该光检测器阵列测量来自具有多个孔的第二区段的发光。
另一个实施方案包括测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的方法，包括：
(a)向具有多个孔的第一区段提供电能；
(b)用光检测器阵列测量来自具有多个孔的第一区段的发光；
(c)向具有多个孔的第二区段提供电能；和
(d)使用一个阵列测量来自具有多个孔的第二区段的发光。
仍然另一个实施方案涉及一种方法，包括：
(a)向多孔检测板的第一区段提供电能；
(b)用光检测器阵列测量来自多孔检测板的第一区段的发光；
(c)将多孔检测板的第二区段与该光检测器对齐；和
(d)用该光检测器阵列测量来自多孔检测板的第二区段的发光。
另一个实施方案包括测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的方法，包括：
(a)向多孔检测板的第一区段提供电能；
(b)用光检测器阵列测量来自多孔检测板的第一区段的发光；
(c)将多孔检测板的第二区段与该光检测器阵列对齐；和
(d)用该光检测器阵列测量来自多孔检测板的第二区段的发光。
本发明的另一个实施方案涉及使用测量来自多孔检测板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，所述多孔检测板具有按阵列排列的多个孔，该方法包括逐排或逐列诱导和测量来自多个孔的发光。
仍然另一个实施方案涉及一种方法，包括使多孔板底与至少一个反电极连接器触点和至少一个工作电极连接器触点接触，以便同时诱导一排或一列孔中的发光，优选与至少两个反电极连接器触点和至少两个工作电极连接器触点接触，更优选与至少三个反电极连接器触点和至少三个工作电极连接器触点接触，最优选与三个反电极连接器触点和四个工作电极连接器触点接触。
优选所述光检测器包含一个或多个光电二极管，更优选一个阵列的光电二极管。
优选所述测量发光包括使用与每个待测孔对齐的至少一个光检测器测量来自每个孔的发光。
优选小于2％的发光是相互干扰的发光，更优选小于1％，甚至更优选小于0.5％，最优选小于0.1％。
本发明的另一个方面涉及使用相同的装置测量来自不同板形式的发光，特别是具有固定光检测器阵列的装置(例如8个光电二极管的线性阵列)。使用本发明的这一方面，对于一种板布置形式(例如96孔板)构造的装置可以用于其它板形式(例如384孔板)，并且对该装置只有很少或没有改变。例如，以上已经描述了用于阅读来自96孔形式的多孔板的ECL的装置，其中8个光电二极管的阵列阅读由每列孔发出的ECL，并且在每个测量步骤中每个光电二极管对应于一个孔(即每列包含8个孔(8行×12列)；板的测量用12个步骤进行(每列一个测量/诱导步骤))。
出乎意料地，相同的装置可以用来阅读其它板，如384孔板、具有4-点孔的96孔板、以及具有相同的固定光检测器阵列的其它多点板，这里所述装置和/或板或者是如上所述构造的，或者对仪器和/或板设计仅有微小的改动。
一个实施方案采用具有诸如8个光电二极管阵列的光检测器阵列，其中没有改变仪器，可以测量两种或多种可选的板布置形式。所述装置优选可以用来测量一种检测板，其中光检测器阵列移动到下一行或下一列孔的次数小于ECL被诱导的次数(例如向所述板施加电压)。例如，一种方法涉及移动光检测器阵列(相对于所述板)12次，其中ECL被诱导至少24次，优选至少48次，更优选至少84次，最优选至少120次。
根据本发明的仍然进一步的实施方案，具有光检测器阵列的装置用来测量来自多孔板的发光，其中每个孔包含多个检测点或检测区域(见图3A-3C)。更具体地，例如，可以使在每个孔内具有多个检测区域的板(例如4-点板，图3A)在具有单行光电二极管的装置内工作(因此每列每孔一个光电二极管)。这种板类型可以是标准的96孔板顶板，在每个孔中具有用于测量4种不同分析物的4个可独立寻址的点。由于该4点孔板要求在单一流体空间内依次激发4个点，所以工作电极优选被分成四个独立的、可寻址引线，它们相互之间电隔离。单一的反电极可以象在标准板中一样在每行板上连接在一起，即在孔底相对边缘上的小部分反电极(见图3A，反电极306A和B)。
例如，除了测量单点96孔板以外，这样的装置还可以用来测量96孔板，其中每个孔包含四个分立的点(“4-点96孔板”)。由于在阵列中的每个光电二极管在测量扫描的每个步骤中对应于单个孔，所以光电二极管不能同时测量四个点。所以，每个孔的4个点优选先后激发。这可以通过使用比孔尺寸更小的距离标记所述板来实现。也就是说，改进板底以便对于每个点的每个工作电极包括可独立寻址的触点和引线。因此，对于96孔板的每个单列孔，相应的板底有4个用于4点孔的每个点的工作电极触点。
参见图38，孔3810包含在四个可独立寻址工作电极表面3811、3812、3813和3814上的四个检测区域，这些工作电极表面通过工作电极连接3824、3825、3826和3827电连接到四个可独立寻址的工作电极触点3820、3821、3822和3823。工作电极触点3820、3821、3822和3823各自由所述设备接触(例如在位置“X”处)。在孔3810内的工作电极连接部分(例如部分3860)优选用电介质(未示出)覆盖，使得当工作电极(例如工作电极触点3820)被接触时仅有暴露的电极表面是相应的工作电极表面(例如工作电极表面3812)。工作电极触点3820、3821、3822和3823还优选通过工作电极连接器3840、3841、3842和3843电连接到在一个或多个相邻孔(未示出)内的四个工作电极。因此，参考图34B，在触点位置”x”的每一侧上的两个相邻的孔都可以使用一组四个触点寻址。通过使用如图34B所示的多个触点“x”，一列的全部8个孔可以类似地被接触，以便允许在所述孔内的4个(或多个)点被依次激活，因此用8个光检测器的一个阵列依次测量。
反电极3850优选由所述装置在四个位置(*)处接触，并且优选通过反电极连接3851A和/或3851B连接到孔3810，暴露的反电极表面3854A和/或3854B和/或反电极3850可以部分暴露在孔3810内(例如暴露的反电极表面3855)。反电极3850也可以通过反电极连接3851A和/或3851B电连接到一个或多个相邻的孔，直至整列孔(未示出)(例如反电极3851A和/或3851B可以沿整列孔延伸)。因此，参见图34B，三个反电极触点位置(*)可以通过电连接3851A和/或3851B和/或通过在孔内的暴露部分(例如3855)电连接到8个孔。
优选工作电极触点3820、3821、3822和3823和反电极触点3850在多孔板的底面上。根据一个优选的实施方案中，这样的底面触点通过连接性通孔电连接到工作电极3811、3812、3813和3814以及反电极表面3854A、3854B和3855，所述连接性通孔优选位于诸如“x”和“*”位置上，工作电极连接和/或反电极连接与相应的工作电极表面和反电极表面一样与孔3810处于相同的板表面上。可选地，工作电极和反电极连接可以在底面上，而导电性通孔位于相应的工作电极和反电极表面之下。根据另一个实施方案，工作电极连接和/或反电极连接在一个或多个图案化中间层(未示出)内，所述中间层位于接触层和电极表面层之间。中间层提供从工作电极和/或反电极触点到相应的工作电极和反电极表面的电隔离的导电性通路。使用中间层提供导电性通路可以进行在每个孔内的更高密度的点排列，因为电连接不限于二维结构。
使用诸如图38中所示的板，所述装置的电连接器将在每列孔的四个不同的触点位置(例如四步对一步)接触板底，同时光电二极管保持在该列孔上方。参见图34B，例如图中所示的单一工作电极触点位置3480(用X表示)将用每列孔4个隔开的工作电极触点位置(例如图38的工作电极触点3820、3821、3822和3823)。每个接触/诱导步骤将导致对每个孔的一个点施加电压。然后第二组触点被连接器接触，以诱导第二点处的ECL，同一光电二极管测量来自第二点的ECL，然后第三组触点，最后第四组。在单列孔的4个点的扫描过程中，底部触点连接到不同的点，因为该列孔将保持在光电二极管阵列下。在单个光电二极管下的不同点依次被诱导发出ECL，从而可以使单个光电二极管分辨和测量来自一个以上点的发光。在第四个点被诱导发出ECL并测量所发出的ECL后，光电二极管阵列然后移动到下一列四点孔，对于每一列重复该过程。
因此，将用于阅读单点96孔板的系统转变成4-点96孔板所需要的唯一修改是修改板底上的电触点，并将板的测量扫描从12步扫描改变为48步扫描(4点×12列)，其中每列涉及接触板底48次，而不是12次，而光电二极管阵列相对于所述板仅移动12次。结果，具有相同的固定光检测器阵列的相同装置可以用来测量来自不同板形式的ECL。相同的方法可以用来测量7-点96孔板(例如7点×12列＝84步扫描；12点×12列＝144步扫描等)。
因此，一个优选的实施方案涉及在单一“区段”(例如多个孔的列)内形成可独立寻址的工作电极(和/或反电极)，从而可以依次测量给定二极管之下的每个点或孔。
根据另一个实施方案，相同的光检测器阵列可以用来测量来自384孔板的ECL。例如参见图2F，用于测量来自96孔板的一列孔的ECL的单一线性光电二极管阵列将覆盖384孔板中的两列孔(例如列1和2)。因此，单个光电二极管可以用来通过依次对每个孔施加电压测量来自孔A1、A2、B1和B2的每一个的发光(384孔板具有行A-P和列1-24)，第二个光电二极管通过依次对每个孔施加电压(与第一个光电二极管同时)测量来自孔C1、C2、D1和D2的每一个的发光，等等。在单个光电二极管下对每个孔依次施加电压对于每个孔可以使用不同电触点来实现(例如16个连接器的阵列向8个光电二极管阵列之下的16个孔的每一个提供电压，其中连接器每次每个二极管向一个孔施加电压)，或者使用如上关于4-点96孔板所述的修改板底触点或者通过以下进一步描述的方法来实现。
根据另一个实施方案，在一列内的交替的检测区域或孔被诱导发射电致化学发光并进行测量。一个优选的实施方案采用384孔板，其中每列孔有交替的反电极或工作电极。例如，再次参见图2F，在孔A1、C1、E1、G1、I1、K1、M1、O1中的反(或工作)电极全部电连接，在孔B1、D1、F1、H1、J1、L1、P1中的反(或工作)电极相互之间电连接。相应的工作(或反)电极优选对于所有这些孔是共用的。首先，A1组孔通过连接到该反电极和工作电极而被激发。然后所述板移动384孔板的半间距(2.25mm)，使得当触点升高到所述板时，它们将连接到B1组孔的工作电极和反电极，而不是A1组孔。因此，该列的第二个半列被激发并用8个光电二极管测量发光，完成该列的读数。所述板的余下23列用同样的方式阅读。因此，所述板将移动以测量A1组孔，并且再次移动以测量B2组孔，等等。优选地，所述板在所述装置内移动。可选地，接触所述板的电连接器可以移动。到反电极的交替连接可以通过以下方法实现：修改丝网印刷以便以交替的方式在每个孔底的一面上包括反电极，或者修改介电层以便以交替方式选择性覆盖反电极。
例如，参见图2B，如果反电极226B在一行孔中每隔一个孔用电介质覆盖(反电极226A在反电极226B没有被覆盖的该行孔中被电介质覆盖)，然后(步骤1)向与工作电极230相对应的底部触点施加电压(其中电连接用于该列孔的工作电极)和向与反电极226B相对应的底部触点施加电压(这里电连接用于该列孔的反电极，但是仅在交替的孔中暴露)，将导致仅在交替的孔中产生ECL。然后(步骤2)连接到工作电极230和反电极226A的触点将会接触以诱导在相同列的另一组交替孔中的ECL。这种方法不要求对仪器进行重要修改，因为用相同的机械涉及可以检测两种板形式。
优选地，修改控制该仪器的软件，以诱导发光和/或阅读发光大于12次(优选至少48次，更优选至少84次，最优选至少120次)，而不是使用单一线性光检测器阵列对标准96孔多孔检测板要求的12次。
根据另一个实施方案，使用不同的板布置形式，用对仪器较简单的电子修改，可以实施类似但是优选的方法。在这种情况下，可以向对仪器中的触点(即向接触底板的触点或连接器)施加电压的连线添加开关。在未修改的上述装置中，电压扫描施加到多余的触点上(例如见图34B，其中对于96孔板的单列孔，多个多余连接器接触底板上的多余接触表面)。因此，没有重新定位所述触点，而是选择性对亚组触点选择性施加电压，可独立寻址的板触点首先激发在光电二极管之下居中的A1、C1等组孔是可能的。然后，使用合适的软件控制，电压可以开关使其施加到不同组的触点针上，触点针将接触连接到B1、D1组孔板背面上的其它可独立寻址的板触点，而不需要板的移动。
作为另一个实施例，如上所述，通过在小步骤中标记所述板，这些4个不同电极可以是可寻址的，使得相同的触点连接到板底面上的不同工作电极引线上。优选地，开关机构集成到设备电子装置中，后者提供到现有接触机构的连接，因此板将完全保持静止，所述四个点将依次激发。根据另一个实施方案，提供开关的电机构被现场升级或者在不同形式仪器中提供。优选设计所述板和仪器使得标准96孔板仍然可以在该仪器上检测。优选修改控制仪器的软件以容纳所要求的ECL激发顺序的变化并允许用户指定所使用的板种类。在这种情况下，触点高度和板顶优选保持精确相同。
上述多点或多孔实施方案可以超出4点的具体实例而推广到任何数量的点或孔，其中可寻址的点的数量受制备所述可独立寻址电极所用的丝网印刷的印刷分辨率限制。可选的制造技术(微制造和光刻)可以用来增加可寻址的点的数量，使其超过丝网印刷中可能的点数量。
在相同的装置中使用不同的板布置形式可能要求其它微小的调节。例如，不同的板可能具有不同的板高度(例如384孔板可能比96孔板布置形式更短)。优选地，可以使用垫片来抬高较短的384孔板到光电二极管和/或可以调节接触高度到正确的位置(如果所述仪器用于96孔板)。可替代地，代替升高触点的高度和包括垫片，全高顶板可以用于384孔板。这种顶板具有与96孔板顶板相同的高度(优选的是通过升高孔底来补偿板壁高度升高，从而保持384孔板的孔体积)。
使用这些实施方案，相对于光电二极管，激发区域可能略微偏离中心，与使用标准96孔板布置形式的测量相比，这可能损害光校正和/或光电二极管之间的交叉干扰。这优选由用户和/或由系统软件进行补偿。可供选择的是，光检测器阵列和/或板相互之间可以相对移动，使待诱导的孔与相应的光电二极管对齐。例如，所述仪器优选可以进一步改进，以包括抵消在正交方向上的板(例如384孔板)的位置例如到未改进阅读机中的标准平移(即沿着所述列的孔)，使每个孔中心在其光电二极管之下，以优化光校正和各区段之间的交叉干扰。
本发明的仍然另一个实施方案涉及在具有成像设备而不是光检测器阵列的装置中使用上述方法。例如，在成像器下依次激发各个点或孔可以以给定水平的图像分辨率提供较高密度的点或孔。如果成像器不能区分由一组4个紧密堆积的点所发出的光，则依次激发各个点将允许用户在孔之间进行区分。因此，上述方法还可以应用于具有成像系统而不是光检测器阵列的装置。
根据另一个实施方案，具有光检测器阵列的装置可以改进，以包括与384孔板的尺寸和间隔相匹配的16个光电二极管的阵列，使得每列中的全部16个孔可以同时被激发。与其它方法相比，这种方法具有使阅读次数减少一半的优点。在这种情况下，底板可以用与未改进96孔板相同的概念设计，在施加电压时没有在孔之间交替进行。因此，本发明的另一个实施方案涉及具有光检测器阵列的装置，其中，阵列中的光检测器数量与待测的列或行中的孔和/或点的数量相对应。
5.4.3 检测方法
本发明的检测板和仪器装置用于进行许多已经确定的检测形式，例如基于光致发光的检测、Scintillation Proximity Assay(闪烁近似检测，SPA)、化学发光、电化学电压和/或电流的测量，或优选电极诱导发光，最优选电致化学发光。对于进行ECL检测的方法实例，阅读装置涉及美国专利5,591,581、5,641,623、5,643,713、5,705,402、6,066,448、6,165,708、6,207,369和6,214,552和公开PCT申请WO 87/06706和WO98/12539，这些参考文献并入本文作为参考。检测可以涉及但不限于分析物数量的测量、样品性质(例如温度、发光、电化学活性、颜色、浊度等)的测量、化学、生物化学和/或生物活性(例如酶活性)的测量、动力学或热力学参数(例如反应速率或平衡常数)的测量，等等。
本发明的实施方案可以用来检测可能含有所关注的分析物或活动的各种样品，这样的样品可以是固体、乳液、悬浮液、液体或气体形式的。它们可以是但不限于含有或得自例如细胞(活的或死的)和细胞衍生产物、细胞碎片、细胞片断、细胞溶胞产物、未分级的细胞溶胞产物、细胞器、器官、动物局部、动物副产物、细胞膜、细胞培养上层清液(包括来自抗体产生组织如杂交瘤的上层清液)、immortalizedcells、废水或饮用水、食品、饮料、药物组合物、血液、血清、血浆、头发、汗、尿、粪、组织、活组织检查、结构生物成分、骨骼成分(例如骨、韧带、腱)、分离的和/或分级的骨骼成分、头发、皮毛、皮革、头发片断和/或分离、皮肤、皮肤碎片、真皮、内皮、流出物、分离和/或分级的样品、未分级的样品、分离和/或分级的液体、唾液、粘液、油、植物、植物部分、植物副产品、污水、环境样品、尘土、柄(swipe)、吸收剂材料、凝胶、有机溶剂、化学物质、化学溶液、土壤、矿物、矿床、自来水、水源、流体(气体和/或液体)的过滤残渣、固体、气体或空气。样品可以进一步包含例如水、有机溶剂(例如乙腈、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、正甲基吡咯烷酮或醇)或其混合物。可以测量的分析物和/或其它样品包括但不限于整个细胞、细胞表面抗原、细胞核/多核、核片断、亚细胞颗粒(例如细胞器或膜碎片)、膜、溶解的膜、膜片断、核膜、核膜片断、类脂物、带有蛋白质的类脂物、带有糖的类脂物、类脂物双层体、胶粒、隔膜、单层、分离的材料、障碍物、透析膜、渗透膜、非渗透膜、细胞膜、细胞器膜、病毒、蛋白感染素、真核细胞、原核细胞、免疫细胞、真菌、酵母、尘螨(dust mites)或其碎片、类病毒、抗体、抗体片断、抗原、半抗原、脂肪酸、核酸(和合成类似物)、蛋白质(和合成类似物)、脂蛋白、细胞骨架、朊配合物、多糖、抑制剂、辅助因子、半抗原、细胞受体、受体配体、脂多糖、糖蛋白、肽、多肽、cAMP、EGF、激酶、酶、酶底物、酶产物、第二信使、细胞信号因子和/或组分、第二信使信号因子和/或组分、细胞代谢物、激素、内分泌因子、副分泌因子、子分泌因子、免疫因子、细胞浆、药剂、药物、治疗药物、合成有机分子、有机金属分子、镇静剂、巴比妥酸盐、生物碱、类固醇、维生素、氨基酸、糖、外源凝集素、重组体或衍生的蛋白质、生物素、抗生物素蛋白、抗生蛋白链菌素、或样品中存在的无机分子。
可以测量的活性包括但不限于磷酸化酶、磷酸酶、酯酶、反式-谷氨酰胺酶、核酸损坏活性、转移酶、氧化酶、还原酶、脱氢酶、糖苷酶、核糖体、蛋白质加工酶(例如蛋白酶、激酶、蛋白质磷酸酶、泛素-蛋白质连接酶等)、核酸加工酶(例如聚合酶、核酸酶、整合酶、连接酶、解螺旋酶、末端酶等)、细胞受体活化、第二信使系统活化等的活性。
在本发明的一个实施方案中，可能含有发光、化学发光和/或氧化还原-活性物质(优选ECL活性物质)的样品被引入到本发明的检测板或本发明的检测板的一个或多个孔中，诱导来自样品的电化学或发光信号(优选电致化学发光)并测量，以测量物质的量。在本发明的另一个实施方案中，含有发光、化学发光和/或氧化还原-活性物质(优选ECL活性物质)的样品被引入到本发明的检测板或本发明的检测板的一个或多个孔中，诱导来自该样品的电化学或发光信号(优选电致化学发光)并测量，以便测量物质的存在与否、化学活性或生物活性，它们影响由所述物质产生的信号(例如ECL共反应物、氢离子、发光猝光剂、化学发光触发剂等的存在、产生和/或消耗)。在本发明的其它实施方案中，使用发光、化学发光和/或氧化还原活性物质(优选ECL活性物质)作为标记物，以监测检测试剂如酶底物或结合试剂。用于通过使用对分析物特异性的标记结合试剂测量分析物的检测形式包括均质和非均质的方法。
优选的检测形式使用固相支持体，以便将分析物或活性的测量与标记试剂分离成溶液相和固相支持部分相结合。实例包括固相结合检测，其测量材料与其特异性结合伴随物的配合物形成(该对之一被固定，或者能够被固定在固相支持体上)，交替配合物(sandwich complex)的形成(包括被固定或能够被固定在固相支持体上的捕获试剂)、结合伴随物的两种竞争者的竞争(结合伴随物或竞争者之一被固定或者能被固定在固相支持体上)、标记物(或标记后的材料)与被固定或能被固定在固相支持体上的试剂的酶分裂或化学分裂、标记物(或标记后的材料)到被固定或能被固定在固相支持体上的试剂的酶附着或化学附着。本文所用的术语“能够被固定”是指可以在溶液中参与反应并且随后在检测步骤期间或之前可以被捕获在固相上的试剂。例如，使用固定在固相上的试剂的特异性结合伴随物，可以捕获所述试剂。另外，所述试剂被连接到捕获部分上并且捕获部分的特异性结合伴随物被固定在固相上。有用的捕获部分结合伴随物对包括生物素-抗生蛋白链菌素(或抗生物素蛋白)、抗体-半抗原、受体-配体、核酸-互补核酸等。
在固相支持体上进行的检测中，分析物的量或活性优选通过测量固相支持体上和/或溶液中的标记物量来确定，这些测量通常通过表面选择性技术、溶液选择性技术或者在两相分离后进行。最优选的是上述实施方案中的固相支持体是检测板的工作电极或者在本发明的检测板的孔内；这种布置可以进行固相支持体上标记物的表面选择性电致化学发光激发和测量。另外，固相支持体可以是距离工作电极足够远的表面，使得该工作电极只能测量溶液相中的标记物。
在固相支持体上进行的检测中，分析物的量或活性优选通过测量固相支持体上和/或溶液中的标记物量来确定，这些测量通常通过表面选择性技术、溶液选择性技术或者在两相分离后进行。更优选的是上述实施方案中的固相支持体是检测板的工作电极或者在本发明的检测板的孔内；这种布置可以进行固相支持体上标记物的电极诱导发光(最优选电致化学发光)的表面选择性激发和测量。另外，固相支持体可以是距离工作电极足够远的表面，使得该工作电极只能诱导溶液相中标记物的发光。
在本发明的一个实施方案中，用发光、化学发光和/或氧化还原活性标记物(优选ECL标记物)标记的试剂通过包括以下步骤的方法进行测量：i)向本发明的检测板或本发明检测板的一个或多个孔中引入样品；ii)使标记后的试剂与结合试剂接触；ii)形成包含结合试剂和标记后试剂的结合配合物；iii)诱导标记后试剂产生电化学或发光信号(优选电致化学发光)和iv)测量该信号以测量所述标记后试剂。优选的是结合试剂被固定或能够被固定在固相支持体上，固相支持体最优选是本发明的检测板或检测板的孔中的工作电极。所述方法还可以包含将结合试剂固定在固相支持体和/或工作电极上的步骤。
本发明还涉及测量样品中的分析物的方法，包括以下步骤：i)使样品与标记的检测试剂和可选的捕获试剂接触，检测和结合试剂对分析物具有特异性结合亲合性；ii)形成包含结合试剂、分析物和任选的捕获试剂的结合配合物；iii)诱导标记后的检测试剂产生电化学或发光信号(优选电致化学发光)和iv)测量该信号以测量样品中的分析物。优选的是捕获试剂被固定或能够被固定在固相支持体上，固相支持体最优选的是本发明检测板或检测板的孔中的工作电极。该方法还可以包括将捕获试剂固定在固相支持体和/或工作电极上的步骤。
本发明还涉及测量样品中分析物的方法，包括以下步骤：i)使样品与分析物的类似物和结合试剂接触，所述类似物和所述结合试剂之一有标记物，其中所述分析物和所述类似物竞争到所述结合试剂上的结合；ii)诱导所述标记物产生电化学或发光信号(优选电致化学发光)和iii)测量该信号以测量样品中的分析物。优选的是结合试剂(如果分析物的类似物有标记物)或分析物的类似物(如果结合试剂有标记物)被固定或能够被固定在固相支持体上，固相支持体最优选是本发明检测板中或检测板的孔中的工作电极。该方法还可以包括将检测试剂或分析物的类似物固定在固相支持体和/或工作电极上的步骤。
本发明的另一个方面涉及进行化学发光检测的方法和系统，其中化学发光标记物通过引入触发剂被诱导发光，所述触发剂与标记物反应形成化学发光。参见Massey等人的美国专利5,798,083，其并入本文作为参考。优选的是触发剂通过在工作电极上施加电化学能而产生。参见Massey等人的美国专利5,770,459，其并入本文作为参考。通过施加电化学能产生触发剂允许延时和/或依次诱导化学发光，例如在检测组件的区段或孔中。
当进行化学发光测量时，本申请人已经发现采用扣除背景发光的方式是有利的(例如仪器如何扣除背景图像)。通常当进行ECL测量时，在施加电压之前，用位于照相机或光检测器之下的板拍摄背景图像，所得的背景图像然后从施加ECL激发电压时拍摄的图像中扣除。对于化学发光测量，如果在背景阅读时存在从孔中发射出的化学发光，该方法可能是不利的。但是，可以使用若干不同的方法来克服这一问题。根据一个实施方案，所述装置用于在将所述板放入不透光外壳内之前拍摄背景图像或者测量背景发光(例如在将所述板引入外壳内之前拍摄不透光外壳内部的图像以确定背景水平)。根据另一个实施方案，所述装置用于在引入所述板之后并且所述板在不透光外壳内部但是远离成像区域(即不在透镜或光检测器之下)时拍摄背景图像，使得由所述板发出的任何化学发光不干扰背景测量。根据另一个实施方案，所述装置用于表征给定仪器的背景并从所处理的化学发光数据中扣除这些数值，而不是在对每次化学发光测量处理前直接扣除背景图像(例如提供给定仪器的“估计背景”并对每次化学发光测量使用该值)。
本发明的另一个方面涉及使用本发明的检测组件或设备确定反应速度或反应的时间进程的方法。参见1996年6月18日授予Nacamulli等人的美国专利5,527,710，其并入本文作为参考。
出乎意料地，在检测电极用在ECL检测之后，其中电极暴露于电化学能量以产生ECL，电极在后续检测中诱导ECL的能力减小，但是没有消失。特别地，如果电压保持最小(例如接近诱导ECL所需的最小值和/或施加电压诱导ECL的时间最短，对电极的任何损坏可以最小化或者被避免，从而使得所述电极可以多次使用。一次以上使用电极的一个实施方案涉及确定反应的时间进程的方法，其中至少一种反应物被转变成一种或多种产物，该方法包括：
(a)形成含有反应物和发光标记物的组合物，其中
(i)所述反应物反应形成反应产物；
(ii)发光标记物能够被诱导发射出发光信号，其中由发光标记物发出的发光信号受反应的影响；和
(iii)所发出的发光信号随着反应进行而变化；和
(b)检测所发射的发光，优选按选定的时间间隔，以检测反应的时间进程。
优选的是配合物的组分(例如反应物或第二种反应伴随物)被固定在电极上，使得所述配合物在电极上形成。优选的是该方法还包括将所述组合物以选定的时间间隔暴露于电能和/或在选定的时间间隔过程中测量发光信号，以确定反应的时间进程。
优选的是所述标记物是电致化学发光标记物。
优选地，所述方法还包含由步骤(b)中检测的发光信号计算反应的时间进程。
本发明的另一个实施方案涉及确定结合反应的时间进程的方法，包括：
(a)形成含有反应物、反应伴随物和发光标记物的组合物，其中
(i)所述反应物和反应伴随物反应形成配合物；
(ii)发光标记物能够被诱导发射出发光信号；和
(iii)所述发光标记物附着到反应伴随物上；和
(b)检测所发射的发光，优选按选定的时间间隔，以检测反应的时间进程。
优选的是该方法还包括将所述组合物以选定的时间间隔暴露于电能和/或以选定的时间间隔测量发光信号，以确定反应的时间进程。
优选的是所述反应伴随物是抗体，所述反应物是抗原。
根据一个优选的实施方案，反应伴随物通过共价键或者通过生物素-抗生蛋白链菌素的结合作用附着到发光标记物上。
另一个实施方案涉及确定酶反应的时间进程的方法，包括：
(a)形成含有酶、酶底物和发光标记物的组合物，其中
(i)所述酶催化酶底物的反应形成反应产物；
(ii)所述发光标记物能够被诱导发射出发光信号并且由发光标记物发射触的发光信号随着酶底物或反应产物的浓度而变化；和
(iii)所发射的发光信号强度随着反应进行而变化；和
(b)检测所发射的发光，优选按选定的时间间隔，以检测反应的时间进程。
优选的是该方法还包括将所述组合物以选定的时间间隔暴露于电能和/或以选定的间隔测量发光信号，以确定反应的时间进程。
优选地，酶底物是辅助因子，更优选NADH。
优选地，反应产物是辅助因子，更优选NADH。
另一个优选的实施方案涉及在含有发光标记物的组合物中确定反应的时间进程的方法，其中在所述反应期间以选定的时间间隔将所述组合物暴露于电能，以诱导标记物发射电致化学发光信号，并且在所述选定时间间隔期间测量电致化学发光信号，以测量反应的时间进程。
根据另一个优选的实施方案，所述反应是反应物与反应伴随物的反应，以形成反应产物。优选的是发光信号的强度与反应物、反应伴随物或反应产物的浓度有关。
优选的是所述反应是反应物与反应伴随物的特异性结合反应。
优选的是所述反应是酶催化反应。
优选所述反应是反应物形成反应产物的反应，并且所述反应物的浓度影响所述电致化学发光过程。
许多材料已经表现出发射电极诱导发光，特别是电致化学发光，并且可以用于本发明的方法、板、试剂盒、系统和仪器。在优选的电致化学发光系统中，在电致化学发光发射后，再生ECL活性材料和/或标记物，并且在电致化学发光实验中，所述ECL活性材料和/或标记物可以被重复激发到激发态和/或被诱导发射发光。例如，一类ECL活性材料被认为通过包括以下步骤的机理而起作用：i)材料的氧化；ii)氧化后材料被强还原剂还原以产生处于激发态的材料和iii)由激发态发射光子以再生ECL活性材料。优选地，在ECL活性材料和强还原剂之间的氧化还原电势的差别足够使得由步骤(ii)释放的能量等于或大于光子的能量。在类似的机理中，步骤(i)和(ii)可以被以下步骤代替i)材料的还原和ii)还原后材料被强氧化剂氧化。在一些特别优选的系统中，认为所述机理进一步包含氧化ECL共反应物的步骤，以便形成强还原剂，或者类似地还原ECL共反应物以形成强氧化剂。
优选的发光材料和标记物包括Ru、Os和Re的发光有机金属配合物。一些特别优选的材料是钌和锇的聚吡啶基配合物，特别是具有ML1L2L3结构的配合物，这里M是钌或锇，L1、L2和L3各自是双吡啶、菲咯啉、取代的双吡啶和/或取代的菲咯啉。申请人已经发现，引入代表包含带负电基团，优选硫酸根基团且最优选磺酸根基团的取代基的被取代双吡啶或菲咯啉(如在共同未决美国专利申请No.09/896,974中所述，标题为“改善了非特异性结合性质的ECL标记物，其使用方法和含有该标记物的试剂盒”，2001年6月29日提交，其并入本文作为参考)是特别优选的，因为它们抵抗非特异性结合，特别是对于含碳、碳颗粒、碳原纤、碳复合材料、碳原纤复合材料和/或碳墨的电极。
本发明的另一个实施方案涉及再使用本发明的检测组件的方法。更具体地，第二次(第三次等)使用检测组件的方法，其中由以前用过的组件发出的信号(例如ECL)的任何减小在检测所关注的分析物是否存在或其量过程中被补偿和/或校准。例如，出乎意料地，在电极暴露于电化学能量以产生ECL的电致化学发光检测中使用检测电极后，电极在后续检测中诱导ECL的能力被降低，但是没有被消除。因此，一个实施方案涉及使用检测组件进行第一次检测(优选的是电致化学发光检测)，然后使用该检测组件进行第二次检测(优选电致化学发光检测)，其中由用过的检测组件所产生的信号的任何降低在进行第二次检测中被补偿和/或校准。根据一个实施方案，上述第二次检测是相同检测的第二次阅读(优选电致化学发光检测)，以便产生更好的结果统计分析或者证实最初的检测测定。
本发明的另一个方面涉及在第一次使用后整修和/或修复检测组件的方法。更具体地，修复具有结合试剂的电极表面使得能够进行后续检测的方法。一个实施方案包括从电极表面去除所用的生物试剂(例如清洁电极表面)和重新向电极表面上施加生物试剂。另一个实施方案涉及在用过的生物试剂上重新施加整修层(例如在碳电极上的碳层)，然后向整修层上施加新的生物试剂。
去除所用生物试剂的步骤可以通过各种方法进行，包括用溶液洗涤，例如(i)水、(ii)漂白剂、(iii)含有表面活性剂/洗涤剂的水、(iv)酸溶液、(v)碱溶液、(vi)有机溶剂(例如醇、乙醇、甲醇、DMSO、丙酮等)，其中优选选择所述溶剂不溶解组件中所用的材料(例如碳/聚合物墨电极和聚苯乙烯或聚丙烯板)但是使电极表面上的生物材料变性、(vii)过氧化氢、(viii)在碳表面上的还原剂(例如化学还原)、(ix)将“腐蚀”有机材料的化学清洁反应、(x)清洗后/洗涤后碳表面的电化学还原、(xi)电化学活性溶液，其中在洗涤过程中对电极施加电压将导致“清洁”作用—优选包括监测电性能(电流/电压)以确定清洗效果、(xii)使用较高温度的溶液以加速洗涤、(xiii)多次洗涤(例如用每个孔200μl洗涤3次，以获得比单次洗涤更好的清洗-这里洗涤循环的次数在2-10次之间变化，体积为25-350μl(例如使用标准微量板洗涤程序和设备))、和(xiv)任何这些方法的组合
除去所用的生物试剂和/或整修该表面的步骤还可以使用非液体/溶液方法进行，例如(i)等离子体腐蚀、(ii)材料的等离子沉积、(iii)电晕处理、(iv)暴露于臭氧、(v)离子或电子轰击、(vi)照射碳表面、(vii)表面的火焰处理、(viii)烘烤表面(驱出材料)、(ix)在减压下烘烤表面、(x)退火碳表面以便改造/整修电极表面、(xi)如上所述的任何溶液洗涤与后续的非溶液处理组合，和/或(xii)物理/机械处理(例如砂磨/抛光/摩擦等)。
优选地，测试整修后的检测组件以确定整修步骤是否充分。例如检测或监测重整电极的电性能(电流/电压)，以确定清洗的效果。试验还可以使用光学显微镜或使用电子显微镜直观地进行。
用捕获试剂涂敷洗涤后或整修后的电极表面(优选碳电极表面)的步骤可以通过以下过程进行：(i)微沉积，干燥或不干燥沉积后的试剂、(ii)从溶液中涂敷生物分子、(iii)在电极已经被涂敷和使用一次后使用任何上述涂敷方法、和/或(iv)任何导电材料在表面上的电化学/化学/物理/机械或任何其它沉积。
5.5 系统
本发明的另一个方面涉及进行发光检测，优选电极诱导发光检测，更优选电致化学发光检测的系统，包括诱导和测量发光和含有电极诱导发光试剂、优选电致化学发光试剂的多孔板的装置，优选如上所述的装置。
另一个实施方案涉及包含所述装置、多孔板和电极诱导发光试剂，优选电致化学发光试剂的系统。
仍然另一个实施方案涉及包含如上所述测量发光的装置和检测板、优选多孔检测板的系统。
仍然另一个实施方案涉及包含诱导和测量发光的装置和检测板，优选如上所述多孔检测板的系统。
仍然另一个实施方案包括一种装置和一种检测板，优选多孔检测板，含有电极诱导发光试剂，优选电致化学发光标记物。
仍然另一个实施方案包含该装置和一个或多个机器人装置和/或系统，其被构造用来执行以下功能的一个或多个：(a)移动所述板进出所述装置和在所述装置内移动，(b)储存所述板(例如冷藏单元)，(c)液体或试剂处理装置(例如用来混合试剂和/或将试剂引入孔中)，(d)检测板振动器(例如用于混合试剂和/或用于提高反应速度)，(e)板洗涤器(例如用于洗涤板和/或进行检测洗涤步骤(例如孔自动清洗器))。这样的机器人装置和/或系统可以集成到所述装置中和/或作为单独的部件连接。
根据优选的实施方案，所述装置或系统引入(或临近或靠近或靠机器人连接或结合到)例如一种或多种以下设备：板密封器(例如Zymark)、板洗涤器(例如TECAN，BioTek)、试剂分配器和/或自动化的移液工位和/或液体处理工位(例如Zymark、Labsystems、Bechman、TECAN)、培养器(例如Zymark)、板振动器(例如Zymark)、化合物文库或样品储存和/或化合物和/或样品检索组件。
根据一个优选的实施方案，这些设备的一种或多种通过机器人组件结合到本发明的装置，使得整个检测过程可以自动化进行。根据一个替代实施方案，多孔板在所述装置和各种设备之间通过手动移动板堆叠来手动移动。
一个特别优选的实施方案涉及本发明装置集成到高处理量组件中。优选地，高处理量组件包含以下装置的一种或多种，优选串联(通过布置或通过用机器人组件结合)：化合物文库储存、试剂分配器和/或自动化的移液工位和/或液体处理工位、培养和/或振动器工位、洗涤器(可选的)和本发明的装置。该系统还可以包含废弃的组件，用于废弃进行检测后的检测组件。
5.6 试剂盒
本发明的另一个方面涉及用于进行检测，优选发光检测，更优选电极诱导发光检测，最优选电致化学发光检测的试剂盒，其包括检测组件，优选检测板，更优选多孔检测板，和至少一种检测成分，其选自结合试剂、酶、酶底物和用于进行检测的其它试剂。实例包括但不限于整个细胞、细胞表面抗原、亚细胞颗粒(例如细胞器或薄膜片断)、病毒、蛋白感染素、尘螨或其碎片、类病毒、抗体、抗原、半抗原、脂肪酸、核酸(及合成类似物)、蛋白质(及合成类似物)、脂蛋白、多糖、脂多糖、糖蛋白、肽、多肽、酶(例如磷酸化酶、磷酸酶、酯酶、反式-谷氨酰胺酶、转移酶、氧化酶、还原酶、脱氢酶、糖苷酶、蛋白质加工酶(例如蛋白酶、激酶、蛋白质磷酸酶、泛素-蛋白质连接酶等)、核酸加工酶(例如聚合酶、核酸酶、整合酶、连接酶、解螺旋酶、末端酶等))、酶底物(例如上述酶的底物)、第二信使、细胞代谢产物、激素、药剂、镇静剂、巴比妥酸盐、生物碱、类固醇、维生素、氨基酸、糖、外源凝集素、重组合子或衍生的蛋白质、生物素、抗生物素蛋白、抗生蛋白链菌素、发光标记物(优选电致化学发光标记物)、电致化学发光共反应物、pH缓冲剂、阻断剂(blocking agent)、防腐剂、稳定剂、洗涤剂、干燥剂、吸湿剂等。这样的检测试剂可以是未标记的或标记的(优选用发光标记物，最优选用电致化学发光标记物标记)。本发明的一个实施方案包括用于进行检测，优选发光检测，更优选电极诱导发光检测，最优选电致化学发光检测的试剂盒，包括检测组件，优选检测板，更优选多孔检测板，和至少一种检测组分，该组分选自：(a)至少一种发光标记物(优选电致化学发光标记物)；(b)至少一种电致化学发光共反应物；(c)一种或多种结合试剂；(c)pH值缓冲液；(e)一种或多种阻断剂；(f)防腐剂；(g)稳定剂；(h)酶；(i)洗涤剂；(j)干燥剂和(k)吸湿剂。
优选所述试剂盒包含检测组件，优选检测板，和在一个或多个，优选两个或多个，更优选三个或多个容器中的检测组分。
优选该检测组件是多孔板，其用于按区段进行电极诱导发光检测(优选电致化学发光检测)。
根据一个实施方案，所述试剂盒包含在一个或多个板孔中的一种或多种检测组分，优选处于干燥形式。
根据一个实施方案，所述检测组分处于分开的容器中。根据另一个实施方案，所述试剂盒包括含有结合试剂和稳定剂的容器。根据另一个实施方案，所述孔的试剂可以包括结合试剂、稳定剂。优选所述试剂盒在孔中不含任何液体。
一个优选的实施方案涉及用于进行电极诱导发光检测(优选电致化学发光检测)的试剂盒，其包含检测板，优选多孔检测板，和至少一种检测组分，该组分选自至少一种发光标记物(优选电致化学发光标记物)和至少一种电致化学发光共反应物。
另一个实施方案涉及包含多孔板和至少一种电极诱导发光标记物(优选电致化学发光标记物)和/或至少一种生物和/或至少一种阻断剂(例如BSA)的试剂盒。
根据一个优选的实施方案，所述试剂盒包含至少一种生物试剂，其优选固定在板表面上，选自抗体、抗体片断、蛋白质、酶、酶底物、抑制剂、辅助因子、抗原、半抗原、脂蛋白、脂糖、细胞、亚细胞组分、细胞受体、病毒、核酸、抗原、类脂物、糖蛋白、碳水化合物、肽、氨基酸、激素、蛋白质结合配体、药剂、发光标记物(优选ECL标记物)或其组合。
优选所述试剂盒包括固定的试剂，包括蛋白质、核酸或其组合。
根据另一个实施方案，所述试剂盒还包括检测稀释剂(例如为了最佳的检测性能，将试剂在其中稀释的试剂)。
根据一个优选的实施方案，多个孔包括至少两种生物试剂。例如，一个孔包括两个或多个检测区域，其中两个或多个检测区域有不同的生物试剂。
优选所述试剂盒包含至少一种电致化学发光共反应物和/或至少一种电极诱导发光标记物(优选电致化学发光标记物)。
根据另一个实施方案，所述试剂用于多种检测。优选所述试剂盒还包含用于额外检测的额外检测试剂，额外的检测选自放射性检测、酶检测、化学比色检测、荧光检测、化学发光检测及其组合。
根据另一个实施方案，所述试剂盒包含两个或多个，优选四个或多个，更优选8个或多个，更优选15个或多个，最优选25个或多个检测组件或板。根据一个优选的实施方案，所述试剂盒装在可重新密封的袋或容器中(例如拉链锁开口)。
优选所述袋或容器基本不透水。根据一个优选的实施方案，所述袋是一种箔，优选镀铝的箔。
所述包装可以是半透明、透明或不透明的。优选所述板包装在铝衬的塑料容器或袋中，其含有干燥的或惰性气氛(例如所述袋可以在氮气或氩气下密封，或者所述袋可以含有干燥剂)。根据另一个实施方案，所述容器是真空密封的。
优选所述容器装有一个板。根据另一个实施方案，所述容器装有10个板。根据另一个实施方案，所述容器包含10-100个板。
优选所述检测组件或板是无菌的和/或基本无灰尘和其它污染物的。
优选所述检测组件还是基本无菌的。
根据一个实施方案，所述试剂盒在“洁净室”环境中制造(至少一部分)和/或包装。优选所述试剂盒在100,000级洁净室中制造(至少一部分)和/或包装，所述洁净室每立方英尺含有<100,000个颗粒(使用0.5微米颗粒计数来计算洁净室颗粒数)(或者每立方米3,530,000个颗粒)。
优选所述试剂盒的污染物颗粒数(小于0.5微米的颗粒)小于每平方米6千万个，更优选小于3千万个，甚至更优选小于2千万个，甚至更优选小于1千5百万个，最优选小于1千万个。
优选任何污染的非挥发性残余物小于0.50g/m2、更优选小于0.25g/m2，甚至更优选小于0.15g/m2，最优选小于0.10g/m2。
优选的是污染物离子浓度小于50ppm，更优选小于20ppm，甚至更优选小于10ppm，甚至更优选小于5ppm，最优选小于1ppm。
本发明的另一个方面涉及使涂敷到检测电极或检测组件等上，优选涂敷到本发明多孔板的电极上的各种生物/化学物质稳定的新方法。例如，可以为了许多用途制造多孔板或试剂盒。所述板可以是未涂敷的或者用特异性试剂预涂敷的。涂敷到板上的试剂通常能够将某些检测组分特异性结合到板表面上。一旦这些试剂被涂敷到板上，通常有一些时间延迟，然后所述板用在检测中。所以，试剂涂层的稳定性是关键的。如果所述试剂变性或降解，所述试剂可能变得生物活性更低或者变成惰性的。下述稳定涂层的方法可以应用于本说明书中所述的不同类型的涂层和/或不同检测组件(例如多孔多点板等)。
在板表面上稳定试剂的一个实施方案涉及将稳定化溶液施加到板上，然后在施加生物试剂之前、期间或之后干燥该溶液。优选所述稳定化溶液是含糖的缓冲溶液。在干燥时，所述溶液留下产生希望环境的糖涂层，其提高被固定试剂生物活性的稳定性。优选所得的涂敷表面包含1-100μg/cm2的糖。表面上存在的糖量可以通过用水溶液重新水化所述孔并测量溶解到溶液中的糖量来测定。
一个实施方案采用的稳定化溶液包含：(a)缓冲液(例如磷酸铵、磷酸钠和/或磷酸钾)和(b)糖。糖可以是简单糖的任一种，包括果糖、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、海藻糖(trehelose)等。优选所述糖是蔗糖。
根据另一个实施方案，稳定化溶液包含防腐剂(例如Kaython(一种商品防腐剂))。根据另一个实施方案，稳定化溶液还包含表面活性剂，优选非离子表面活性剂(例如Tween 20)。根据仍然另一个实施方案，稳定化溶液还包含防腐剂和表面活性剂。但是，稳定化溶液可选地可以包含缓冲液和糖，而没有防腐剂和表面活性剂。
根据一个优选的实施方案，稳定化溶液包含：10-30g/l磷酸二氢铵；1-2g/l一价碱式磷酸铵(ammononium monobasicphosphate)；1-3g/l Kaython(商品防腐剂)；0.5-2g/l Tween20(商品表面活性剂)；和10-30g/l蔗糖。
根据一个特别优选的实施方案，稳定化溶液包含：24.7g/l磷酸二氢铵；1.5g/l一价碱式磷酸铵；2g/l Kaython(商品防腐剂)；1g/lTween 20(商品表面活性剂)；和20g/l蔗糖。
优选所述溶液的pH值调节到6.5-8.5，更优选7.0-8.0，甚至更优选7.4-7.8，最优选约7.6。优选用简单的酸或简单的碱调节pH值，如氢氧化钠(碱)或盐酸(酸)。
本发明还涉及施加稳定化溶液的方法。有多种方法向根据本发明的表面(例如电极或板)上施加稳定化溶液。捕获试剂通常被微分配到工作电极的工作区域上(例如检测点、检测区域或检测区)。在培养期后，所述孔可选地洗涤和/或用阻断剂阻断。如果所述板不阻断，则可以使用稳定化溶液洗去未结合的捕获试剂，留下少量的稳定化溶液在所述孔中干燥。通常在孔中仅留下稳定化溶液的薄膜(例如对于96孔板的每个孔，小于5μl的量是优选的，而对于384孔板的每个孔，小于2μl的量是优选的)。根据另一个实施方案，所述板被阻断，其中阻断溶液从所述孔吸出，残余的溶液用稳定化溶液洗去。少量稳定化溶液留在孔中以涂敷生物试剂，其中捕获试剂和阻断剂都用稳定化溶液稳定。
本发明的另一个实施方案涉及适当储存本发明检测组件的方法。为了在长储存时间内保持稳定性，所述板应当是干燥的。可以采用若干步骤保证板的干燥。首先，大多数稳定化溶液优选在洗涤循环结束时被除去。残余的液体通常在环境条件下干燥一段时间。另外，通过将干燥空气吹入孔中一段时间可以干燥所述孔。根据一个实施方案，所述空气通过各个管子吹入板的每个孔中。另外，可以通过放在每个孔内的管子吸入空气，使室内较干的空气流入孔中。这两种方法类似地实现了孔的干燥。干燥所述板的另一种方法是把将各批板放入真空室内，所述板已经用稳定化溶液洗过。残余的水在真空中蒸发，使所述板干燥。稳定化溶液在板上的干燥可以以各批形式进行，或者作为自动化板处理系统的一部分进行。
在具有稳定化溶液的板干燥后，它们优选与干燥剂包一起包装，以保证可以进行进一步干燥。干燥剂还可以吸收在产品保存期内穿过包装材料的任何有害水蒸气。优选地，使用高阻挡性材料进行包装，以防水蒸气的渗透。优选地，在真空包装所述板时，除去包装中的大气。在真空包装之前，将包装中充满惰性气体(例如氮气)以便取代包装中的氧气和水蒸气。根据一个优选的实施方案，所述板装在包含层叠到铝箔(例如0.35mil的铝箔)上的聚丙烯并装有干燥剂(例如优选硅胶，更优选每个包装的板有约3.5克硅胶干燥剂)的袋子中。所需的硅胶干燥剂的准确数量取决于包装材料对水蒸气的渗透性、在板上的残余水、以及产品的希望保存期。在一个优选的实施方案中，每个板使用1-2克干燥剂。优选的是所述干燥剂在吸收极限量的水后会改变颜色。当多个板包装在一起时，所需要的干燥剂量增大，这是因为板上残余的水量增大和包装的表面积更大。
本发明的另一个实施方案涉及通过测量固定试剂后的表面电导率的变化来测量检测组件的干燥或干燥程度的新方法。例如，本发明的多孔板在每个孔底部上有一体化的电极，可以用来测量板的干燥程度，这种测量对于标准多孔板是不可能的。涂敷孔底和孔壁的稳定化溶液是导电性材料，该溶液的电导率取决于水的浓度。因此，当该溶液形成涂层并干燥时，电导率降低直至它达到稳定状态。通过测量工作电极到反电极的电导率，可以监测干燥程度，这用作板干燥质量的控制测量。在包装的板储存后可以进行类似的测量，以证实包装提供了良好的水阻挡性和/或干燥剂足以保持所述板干燥。为了保证板的稳定性，所述板被干燥直至电导率小于30μS(微西门子)，优选小于10μS，更优选小于5μS，最优选小于约1μS。
5.7 用于不规则(non-conforming)板的转接器
本发明的另一个方面涉及板转接器，其被设计和构造用于进行电极诱导发光检测(优选电致化学发光检测)的装置，该装置使用的板的触点表面与该装置的电连接器不对齐。因此，采用转接器使得可以在该装置的电连接器与不规则板的触点表面之间进行适合的电连接。
本发明的一个实施方案涉及板接触转接器，其用于在检测板，优选有多个孔的多孔检测板中进行检测的设备中，其包含多个板的工作触点表面和多个板的反触点表面，用来向所述多个孔提供电能，该装置包括一个或多个工作连接器和一个或多个反连接器，用于向所述多个孔提供电能，其中一个或多个工作连接器和/或一个或多个反连接器与相应的板工作触点表面和/或板反触点表面不配合和/或不对齐，所述板触点转接器包含：
(a)不导电基底，其至少具有第一转接器表面和第二转接器表面；
(b)在第一转接器表面上的一个或多个工作转接器触点表面，其被构造与所述装置的一个或多个工作连接器相配合；
(c)在第一转接器表面上的一个或多个反转接器触点表面，其被构造与所述装置的一个或多个反连接器配合；
(d)在第二转接器表面上的一个或多个工作转接器触点，其电连接到一个或多个工作转接器接触表面上，并且被构造与板工作触点表面的一个或多个电连接；和
(e)在第二转接器表面上的一个或多个反转接器触点，其电连接到一个或多个反转接器触点表面上，并且被构造与板反触点表面的一个或多个电连接；和
优选地，所述板转接器的尺寸大致与标准96孔板或384孔板相对应，并且具有在转接器触点位置处的转接器触点表面，所述转接器触点位置位于第一转接器表面上的以下位置中的至少一个，优选至少两个，更优选至少4个，最优选全部，所述位置用分别从板转接器左上角测量的坐标(X，Y)表示(英寸，±0.250”，优选±0.125”)：
(i)第一区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.743，0.620)、(1.097，0.620)、(1.451，0.620)、(0.743，1.329)、(1.097，1.329)、(1.451，1.329)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(0.743，0.620)、(1.451，0.620)、(0.743，1.329)和(1.451，1.329)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(1.097，0.620)和(1.097，1.329)；
(ii)第二区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.161，0.620)、(2.515，0.620)、(2.869，0.620)、(2.161，1.329)、(2.515，1.329)、(2.869，1.329)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(2.161，0.620)、(2.869，0.620)、(2.161，1.329)和(2.869，1.329)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(2.515，0.620)和(2.515，1.329)；
(iii)第三区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.579，0.620)、(3.933，0.620)、(4.287，0.620)、(3.579，1.329)、(3.933，1.329)、(4.287，1.329)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(3.579，0.620)、(4.287，0.620)、(3.579，1.329)和(4.287，1.329)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(3.933，0.620)和(3.933，1.329)；
(iv)第四区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(0.743，2.038)、(1.097，2.038)、(1.451，2.038)、(0.743，2.747)、(1.097，2.747)、(1.451，2.747)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(0.743，2.038)、(1.451，2.038)、(0.743，2.747)和(1.451，2.747)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(1.097，2.038)和(1.097，2.747)；
(v)第五区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(2.161，2.038)、(2.515，2.038)、(2.869，2.038)、(2.181，2.747)、(2.515，2.747)、(2.869，2.747)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(2.161，2.038)、(2.869，2.038)、(2.161，2.747)和(2.869，2.747)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(2.515，2.038)和(2.515，2.747)；
(vi)第六区段位置的一个或多个(优选两个或多个，更优选三个或多个，最优选全部)：(3.579，2.038)、(3.933，2.038)、(4.287，2.038)、(3.579，2.747)、(3.933，2.747)、(4.287，2.747)，最优选的是一个或多个工作转接器触点位置选自(3.579，2.038)、(4.287，2.038)、(3.579，2.747)和(4.287，2.747)和/或一个或多个反转接器触点位置选自(3.933，2.038)和(3.933，2.747)；
优选地，转接器包含含有一个或多个转接器接触表面的第一层，含有一个或多个转接器触点的第二层和其间的绝缘层。优选地，绝缘层包括一个或多个导电通路，使一个或多个转接器触点表面与一个或多个转接器触点电连接。根据一个优选的实施方案，转接器在具有转接器触点的表面上包含胶粘剂，使得转接器可以固定到底板上。根据另一个实施方案，转接器夹在所述板上。根据仍然另一个实施方案，转接器被构造成连接到所述装置的电连接器上。
本发明的另一个实施方案涉及一种用于测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光方法，包括使用转接器向多孔检测板提供电能。
另一个实施方案涉及包含转接器的装置。
仍然另一个实施方案涉及具有固定在其上或者与其接触的转接器的多孔板。
5.8 重新聚焦板的方法
本发明的另一个方面涉及使用测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，所述装置包括用于在多个孔内产生发光的能源和用于测量由多个孔发出的发光的照相机，该方法包括通过调节照相机聚焦来优化测量，从而优化在该装置中进行一种或多种检测的方法。优选地，所述优化包括调节透镜和/或调节孔与照相机之间的距离。这样的方法例如允许使用具有不同尺寸(即在成像或检测表面与发射表面之间的距离变化)和/或在孔内具有不同体积流体和/或不同的样品组成(例如具有不同的光学性质)的板。
优选地，修改所述装置，使其允许重新聚焦，以便可以检测罩盖或外壳的存在并且随后补偿所述盖子或外壳对板底的图像的影响。另外，重新聚焦允许检测孔内的流体量(或者孔内流体折射率的变化)并随后在底板上重新聚焦。
5.9 重排电触点或电连接器的方法
本发明的另一个方面涉及使用具有不同接触表面结构的多孔板进行一种或多种检测的方法。即包含重新构造或重排该装置的电连接器以便适当对齐和接触板的触点表面的方法。这样的方法可以使板的选择有更大灵活性。这样的方法还考虑了将来使用具有新触点结构的板。
本发明的一个实施方案涉及使用测量来自具有多个孔的多孔检测板的发光的装置进行一种或多种检测的方法，两个或多个板触点表面电连接到所述多个孔，所述装置包含用于在所述多个孔内产生发光的能源、用于测量由所述多个孔发出的发光的照相机和用于接触多孔板从而向所述孔提供能量的一个或多个电连接器。
本发明的另一个实施方案涉及其中第一组电连接器被具有不同结构的第二组代替的方法。因此，本发明的另一个方面涉及一种装置，其适合提供电触点的这种重新构造或重新定位和/或用具有不同结构的第二组代替第一组电触点。
5.10 计算机实施的控制/接口系统
CCD实施方案
图35a表示自动化/计算机化方法的一个实施方案的顶级框图，其用于在本文所述的典型诊断设备上进行基于ECL的检测。应当理解，在图35a中的工艺流程图中所示的步骤中的任一个或全部和任何相关的数字可以通过通用计算机系统或通过专门设计/装配的计算机系统来实施。典型的计算机系统由至少一个处理器和至少一个连接到该处理器的存储器组成。在一个实施方案中，图35a中所示的工艺流程和相关的数字可以用处理器可以执行的一组指令实施。在这样的实施方案中，用于在连接到计算机的仪器上进行基于ECL的检测的一组指令可以储存在计算机可读的存储介质中，包括例如任何磁性介质、任何光学介质、任何磁-光介质等。计算机可读的存储介质可以被访问：以本地方式，例如通过直接访问只读存储器(ROM)或者通过将含有可执行指令的存贮介质装入合适的阅读设备中，该阅读设备在本地连接到计算机系统中；或者以远程方式，例如通过从远程连接到计算机系统的设备下载该组指令。远程连接到计算机系统的设备例如可以包括使计算机系统连接到网络的服务器、远程存储设备或专用网络设备、数字传输设备(例如卫星、微波、红外线和/或无线电广播)等。
在步骤3520，至少一部分该组指令装在存储器中，该存储器连接到处理器，用于由该处理器执行。图35b是更详细的框图，表示在步骤3520进行的操作。在一个实施方案中，指令的初始化可以包括阅读配置文件3521，其含有与仪器配置相关的信息，例如与专用计算机相关的信息、与运动控制系统相关的信息、与ECL电子装置/子系统相关的信息等。照相机专用信息可以包括例如照相机类型(CCD，CMOS)、与专用CCD芯片相关的参数、操作参数(积分时间、面元(binning)、增益设定等)、缺陷图(defect maps)、滤光器、固定焦距或可变焦距等。与控制系统设计的信息可以包括例如马达的数量和位置、位置传感器的数量和位置、自由度、运动范围、速度分布参数、可行路径、机器人装载系统存在与否(例如装载每个板或装载每个堆叠管(stack tube)的机器人系统等)等等。与ECL电子装置/子系统相关的信息可以包括例如电源、可以施加的波形范围、电触点的数量和位置、电触点的移动范围等。一旦配置文件被阅读3521，计算机系统可以执行合适的指令，以便初始化照相机和相关的子系统3522，初始化运动控制器和相关的子系统，初始化ECL电子装置和/或相关的子系统和初始化可以在3521阅读的配置文件中定义的任何其它系统或子系统。
在步骤3502，堆叠管被装载到其各自的容器中。堆叠管的装载可以用完全自动化方式、用完全手动方式或用其任何组合进行。例如，用完全自动化方式，连接到机器人操作系统的计算机系统可以含有指令，用于指示机器人操作系统装载/卸载堆叠管。当然应当理解，连接到机器人操作系统的计算机系统可以是连接到诊断设备的相同计算机系统，或者可以是专门用于控制机器人操作系统的独立计算机系统。在步骤3530，为了将板装载到板载体上，指令被发布到运动控制系统。图35c是一个更详细的框图，说明在步骤3530进行的操作。在步骤3531，计算机系统执行指令，指示合适的子系统打开外壳的门3531，将板载体移动到位置3532、3533，用于接受来自含有待分析板的堆叠管的板。一旦板载体处于接受板的位置，计算机执行指令3534、3535，指示合适的子系统从堆叠管中将一个板释放到板载体上。在步骤3536、3537，指示合适的子系统啮合堆叠管上的板保持机构并移动板载体进入随后输送进入诊断装置外壳内的位置。在一个实施方案中，如图35c所示，可以通过螺旋管启动机械闩，以释放/保留3534/3536进出堆叠管的板。在一个优选的实施方案中，传感器将显示板是否被成功装载在板载体上3538。如果传感器对计算机系统显示存在一个板，则执行指令，指示合适的子系统将板载体移动到外壳内3545并关闭外壳的门3546。但是，如果传感器显示板没有被装载到板载体上，执行另一个指令，指示合适的子系统再一次执行进行步骤3533-3539的指令。在步骤3539，如果确定仍然不存在板，计算机首先确定以前是否尝试了这一操作，如果以前已经尝试了这一操作，则执行另一组指令，指示合适的子系统移动板载体回到外壳中3541并产生故障3542，终止过程3549。当然应当理解，图35c表示一个说明性实施方案，其中将板装载到板载体上的尝试进行了两次，并且正如所说明的，进行装载板的尝试次数可以从一次变化到许多次；尝试次数可以是在该组指令中指定的固定次数或者它可以是由3521装载的配置文件规定的或者由用户/操作者规定的可变次数。
然后，在步骤3530，板已经装载到板载体上后，从所述板阅读条形码3730-3733、3740-3743，对于一个说明性实施方案如图37所示。图35d是一个更详细的框图，表示在步骤3550进行的操作。在步骤3551，计算机系统确定第一个位置例如3730是否被条形码信息占据。在一个实施方案中，用户/操作者可以指定条形码在板上的数量和位置，例如通过用户输入设备如鼠标、键盘、数据文件等。在另一个实施方案中，第一个位置3730本身可以含有编码的信息，表示任何条形码的数量和位置。在这样的实施方案中，计算机系统可以例如执行指令，指示它总是阅读第一个位置并使用来自第一个位置的信息，以确定其它条形码信息的数量和位置。如果第一个位置含有条形码信息，则计算机系统将指示合适的子系统移动板载体到第一条形码阅读位置3552和阅读3553条形码信息3730。然后，对于被条形码信息占据的任何数量的后续条形码位置3730-3733、3740-3743，重复这一过程3554-3556，直至已经阅读了所指定的全部条形码。重要的是注意：图35d仅说明了一种可能的实施方案，其中两个条形码是可能的，并且实际上可以利用任何数量的条形码(例如见图37)，这仅受物理约束条件限制(例如板的可读区域、在板的可读区域上可以放置的条形码数量等)。
在优选的实施方案中，该系统可以使用称为“责任链(chain ofresponsibility)”的软件设计图案，以便可以根据条形码处理微量滴定板。可以配置诊断设备以便阅读和解释微量滴定板上的条形码。条形码可以具有在其中以多种不同格式编码的多种信息。责任链图案使得计算机系统能够阅读和解释任何不同的格式。某些格式可以在诊断设备的制造或组装时已经指定，而其它格式可能在后来某一时间及时指定，而另一些格式可以由不同的当事人指定。
例如，在一个实施例中，诊断设备的制造商可能已经指定对于特定设备可以处理的检测数量和种类、微量滴定板的种类、孔数、孔内的点数、电极的数量、种类、组成和/或位置等的某些要求和/或限制。在另一个实施例中，微量滴定板或微量滴定板的一部分(例如没有底板的微量滴定板、具有一体化电极的底板等)的制造商，其可以与诊断设备本身的制造商相同或不同，已经对其板的合适处理和使用指定了某些要求/限制(例如在制造电极过程中所用材料、所用方法等等)。
在仍然另一个实施例中，负责将某些试剂固定在电极上的人员，他们可以是与微量滴定板或诊断设备制造商相同或不同的人员，可以进一步说明他们对微量滴定板的合适使用或处理的要求和限制(例如温度、湿度、光/紫外光接触、保存期、储存要求、哪些孔含有对比样品(正性和/或负性的)、具有特定浓度的已知校准器、未知样品等)，所述人员已经用他们的试剂处理了微量滴定板。在仍然另一个实施例中，为了追踪哪些化合物已经施加到哪些孔上，进行检测的人员可能希望向板上施加条形码。
使用责任链方法可以在任何时刻和通过任何人员引入新的格式。想要在微量滴定板上放置条形码的人员仅仅通过提供部件、条形码解释器来做到这一点，所述部件、条形码解释器可以添加到所熟系统中而不需要重新写入或修改现有的编码。每个条形码解释器可以是自包含部件，其执行分析和解码特定条形码格式的通用界面。在阅读条形码时，计算机系统执行指令，这些指令赋予识别合适的条形码解释器的任务到另一套指令，该另一套指令构造一列可用的条形码解释器，并要求第一解释器解码该条形码。
在一个实施方案中，如果第一解释器理解所述编码，它分析和解码在条形码上的信息；如果该解释器不能识别格式，它传递条形码到该表上的下一个解释器上。用这种方式，给每个解释器处理条形码的机会。在另一个实施方案中，计算机系统可以将编码的信息传递到每个解释器，以平行或依次的方式，并且等待关于该解释器是否识别所述格式的响应。如果引入新的格式，则该系统仅仅用新的解释器构造以处理该新格式。在所述链中的其它解释器将忽略该新格式并且指示计算机系统它不能识别该格式或传递该格式到所述链中的下一个解释器，直至找到该格式的合适解释器。
一旦在3550阅读条形码信息，就执行指令，这些指令指示合适的子系统“阅读”板3560。图35e是更详细的框图，表示在步骤3560进行的操作。在步骤3561，执行指令，指示合适的子系统移动板载体到合适的位置以阅读第一个区段。一旦处于阅读第一个区段的位置，执行指令，指示合适的子系统阅读背景图像3562、3563。在步骤3564，执行指令在3563摄取的背景图像上进行原图像处理。步骤3564可以包括例如执行指令和应用某些算法以进行CCD芯片缺陷校正、变换(如果有必要)、宇宙射线假象去除和计算图像统计数据3576(以下将更详细讨论图像处理)。
在3563摄取的图像经过原始图像处理后，为了确定是否存在光泄漏条件3577，进行背景图像处理步骤3565。如果没有确定光泄漏条件，该过程继续到步骤3566，在步骤3566，指示合适的子系统升高电触点3566，施加合适的波形3567并开始照相机采集图像过程3568。如图35e所示，步骤3567和3568基本平行进行；即以基本同时的方式。在3569照相机采集过程结束后，在3570阅读所获得的图像并使其经过原始图像处理3571，后者包括CCD芯片缺陷校正、变换、宇宙射线假象去除和计算图像统计数据3576中的一项或多项。
然后，在步骤3571处理的图像被传递到区段图像处理过程3572。在一个实施方案中，步骤3572可以包括恢复原有尺寸、背景扣除、产生和施加孔掩模、自对中、取平均值、交叉干扰校正、暗像检测和饱和度检测中的一项或多项。然后指示合适的子系统降低电触点3573。如果有任何剩余区段需要阅读，则指示合适的子系统移动板载体到下一个区段3575，并继续该过程直至阅读了板上的所有区段3579。当然，应当理解，步骤3571和3572不必以实时的方式进行，而是可以按离线方式进行；例如诊断装置可以阅读在单个板上的全部区段、堆叠管中的全部板或任何数量的板，并储存图像用于后续图像处理。用这种操作方式，一个实施方案允许使用者开始图像处理，即通过执行图像处理程序，或者另一个实施方案允许在已经阅读预定数量的板/区段后，在预定的时刻开始自动设定时间的图像处理，或者它们的任何组合。
在阅读了整个板后，执行指令，指示合适的子系统排出板3580。图35f是一个更详细的框图，其说明在步骤3580进行的操作。对从外壳中排出所述板的指令产生响应，合适的子系统打开外壳的门3581。然后决定所述板是否返回进入堆叠位置(例如用机器人操控系统运行所述设备)，如果是这样，指示合适的子系统移动板载体到“进入堆叠”位置。如果确定所述板不返回到进入堆叠位置，则指示合适的子系统移动所述板到“排出堆叠”位置。在任一种情况下，无论处于进入堆叠位置还是处于排出堆叠位置，都指示合适的子系统升高板载体，或者升高堆叠器升降机，使得将所述板放入合适的容器中。然后降低堆叠器升降机3586，并且在优选的实施方案中，确定所述板是否从板载体中成功排出3587、3588。如果所述板没有被成功排出，则按照指定的次数重复步骤3585至3588或者直至排出所述板。虽然图35f表示了步骤3585至3588的重复过程只进行两次，但是应当理解，该过程可以进行任何次数的重复。一旦重复数量超过允许的数量3589，指示合适的子系统移动板载体进入外壳3590并产生故障信号3591。如果在步骤3588确定所述板已经被成功排出，则指示合适的子系统移动板载体进入外壳3592。
光电二极管阵列实施方案
图36a表示在利用本文所述的光电二极管阵列的典型诊断设备上进行基于ECL的检测的自动化/计算机化方法的一个实施方案的顶级框图。应当理解，在图36a中的工艺流程图中所示的任一个步骤或全部步骤和任何相关的数字可以由通用计算机系统或由特别设计/配置的计算机系统来执行。典型的计算机系统由至少一个处理器和至少一个结合到该处理器的存储器组成。在一个实施方案中，图36a中所示的工艺流程和相关的数字可以用处理器可以执行的一组指令实施。在这样的实施方案中，用于在连接到计算机的仪器上进行基于ECL的检测的一组指令可以储存在计算机可读的存储介质中，包括例如任何磁性介质、任何光学介质、任何磁-光介质等。计算机可读的存储介质可以被访问：以本地方式，例如通过直接访问只读存储器(ROM)或者通过将含有可执行指令的存贮介质装入合适的阅读设备中，该阅读设备在本地连接到计算机系统中；或者以远程方式，例如通过从远程连接到计算机系统的设备下载该组指令。远程连接到计算机系统的设备例如可以包括使计算机系统连接到网络的服务器、远程存储设备或专用网络设备、数字传输设备(例如卫星、微波、红外线和/或无线电播送)等。
在步骤3620，诊断设备接通电源，并且至少一部分该组可执行指令装载到连接到处理器的存储器中，用于由该处理器执行。图36b是更详细的框图，表示在步骤3620进行的操作。在一个示例性实施方案中，由使用者/操作者开始接通诊断设备的电源，使用者/操作者可以决定在此时装载板。如果使用者/操作者希望装载板，则触摸门传感器3623来启动合适的子系统打开单元的罩盖3624。一旦打开罩盖，使用者/操作者可以装载板3625并通过触摸门传感器3627关闭门3626。触摸门传感器3627开启合适的子系统来关闭罩盖3628。此时，通过用户/操作者开始操作所述设备，可以启动程序/软件3629。
在步骤3640，将该组指令的至少一部分装载到连接到处理器的存储器中，用于由处理器执行。图36c是一个更详细的框图，说明在步骤3640进行的操作。在一个实施方案中，指令的初始化可以包括阅读配置文件3641，其含有与仪器配置相关的信息，例如与具体光电二极管传感器相关的信息，与运动控制系统相关的信息、与ECL电子装置/子系统相关的信息等。光电二极管具体信息可以包括例如二极管类型、操作参数、动态范围、检测极限、滤光器、波长等。与控制系统相关的信息可以包括例如马达的数量和位置、位置传感器的数量和位置、自由度、运动范围、可行路径、机器人装载系统存在与否(例如装载每个板或装载每个叠管的机器人系统等)等等。与ECL电子装置/子系统相关的信息可以包括例如电源、可以施加的波形范围、电触点的数量和位置、电触点的移动范围等。一旦配置文件被阅读3641，计算机系统就可以执行合适的指令，以便设定合适的运动参数3642，设定合适的检测参数3643，初始化运动控制器和相关的子系统3644(例如对于罩盖的轴3645、触点轴3646和托架轴3710，指示合适的子系统执行“复位”指令)和初始化可以在3641阅读的配置文件中定义的任何其它系统或子系统。图36f是一个更详细的框图，其说明在步骤3710进行的操作。在一个实施方案中，使托架轴复位3710可能涉及移动托架到原始位置并保持在高电流3711，移动触点到锁定位置3712并保持到托架轴的电流3713。
在步骤3602，使用者/操作者可以对计算机系统指出应该执行指令以准备阅读板3650。图36d是一个更详细的框图，其说明在步骤3650进行的操作。在如图36d所示的一个实施方案中，准备阅读板可以包括确定罩盖是否打开的步骤3651，如果没有打开，允许使用者/操作者指示罩盖应当打开3652(例如通过按压门传感器，如在图36b的的步骤3623)并执行指令，指示合适的子系统打开罩盖3653。如果决定在3651打开罩盖，计算机系统可以确定在板载体3654中是否存在“旧板”，如果存在，计算机系统可以编程序以提示使用者卸载旧板3655。然后，使用者/操作者可以装载新板并确定是否应当立即阅读所述板3662。在图36d所示的实施方案中，作为安全措施，该系统可以编程序以确定所述罩盖是否仍然打开，超过特定时间(例如30分钟)3660而没有使用者/操作者的任何动作，如果这样，执行指令，指示合适的子系统关闭罩盖3661。
一旦接受到应当阅读所述板的指示，例如使用者可以按压设备本身上的按钮或者可以按压图形用户界面软件显示的按钮，可以执行指令，指示合适的子系统阅读板3660。图36e是一个更详细的框图，其说明在步骤3660进行的操作。在图36e中所示的实施方案中，计算机系统可以执行指令，指示合适的子系统使罩盖的轴复位(即关上罩盖)或者保证它已经复位(或者关闭)3671，对托架轴施加高电流3672，使触点轴复位(即撤回电触点或者保证它们已经撤回)3673并且移动板载体或者托架到要被阅读的第一行。在进行阅读过程之前，确定板取向3675。在步骤3680，执行指令，指示合适的子系统通过移动电触点到合适的板高度3682和阅读来自所研究的一列孔的ECL信号3682，来阅读所述板。然后进行板温度测量3683，用于ECL信号的温度校正，并且输出所获得的数据例如到与计算机系统连接的硬盘存储装置上或者便携式计算机可读介质(例如软盘、CD-ROM、DVD、磁-光储存介质等)上储存的一个或两个电子文件中。在采集数据后，执行指令，指示合适的子系统使触点轴复位(即撤回电触点)并确定是否有任何未阅读的列3676。如果最后一列没有被阅读，则指示合适的子系统移动托架到下一列3677，用于阅读3680。一旦最后一列已经被阅读，则指示合适的子系统使托架轴复位(即使托架轴返回板装载/卸载位置)3678，如以上参考图36c步骤3710更详细描述的，并打开罩盖3679。
在一个实施方案中，这一板阅读过程3650、3660可以连续重复使用者/操作者指定的重复次数3605。如果没有更多的板需要阅读，使用者/操作者可以表明该系统应当关闭3606。此时，使用者/操作者可以卸载板3690并且允许系统关闭3700。系统可以再一次编程序使系统停顿预定的时间3607(例如30分钟)，然后关闭罩盖，或者确保罩盖被关闭3608。
应当理解，以上对于一个可能的实施方案讨论的使用者/操作者的步骤也可以自动化，例如利用机器人操控系统，并且本发明不限于要求人对装载/卸载板、打开盖子等的干预。
图像处理
图35a表示一个实施方案的示例性工艺流程图，其中使用CCD照相机采集微量板的一个或多个孔中进行的基于荧光的检测的图像。图35e更详细表示如图35a中所示阅读板的步骤。一般来说，使用CCD照相机用于图像采集和/或分析通常要求考虑一些因素并且采取一些措施保证精度、准确度和/或数据的一致性。典型的因素包括CCD芯片缺陷校正、背景图像扣除/校正、宇宙射线去除/校正、硬件面元(binning)、软件面元、图像传输和本领域技术人员已知的各种其它因素。这些因素中的一些通常通过独特的和/或特定的应用多次改进；例如当从地球上成像/分析天体时，背景图像扣除/校正可能取决于从外空间成像/分析天体不同的某些变量。因此，如以下更详细讨论的，由于与特定用途相关的变量，必须考虑影响使用CCD照相机成像/分析在微量板的一个或多个孔中进行的基于荧光的检测的图像数据的一般因素。在典型的用途中不存在的其它因素，无论是否改进，但是仅存在于CCD照相机在微量板的一个或多个孔中进行的发光基检测的图像采集/分析的特定用途中，包括例如产生和施加孔屏蔽、图像对齐/对中、取平均值、交叉干扰校正、暗像检测、饱和度检测和可能影响图像采集/分析的其它因素。
在一个实施方案中，CCD照相机缺陷校正可以基于使用者确定的缺陷图。缺陷图可以仅仅是文本文件，其限定照相机有缺陷或不起作用并因此从图像采集/分析中排除的区域。例如，每个缺陷可以用左上和右下的坐标在全芯片图像上定义为具体的像素或矩形区域。列出每个CCD芯片缺陷的缺陷图例如可以通过在暗场条件和明场条件下分析整个芯片来确定。在一个实施方案中，缺陷图可以由在CCD照相机制造时产生的初始缺陷图和在CCD照相机制造后产生和升级的实时缺陷图。这种实时缺陷图例如可以在照相机初始安装时产生然后按规则的时间间隔升级，包括按周、按月、在使用一定次数后、在照相机每次使用后升级，或者按由操作者/使用者任意指定或选定的间隔升级。
缺陷图可以按电子格式或非电子格式储存。电子格式文件可以储存在照相机硬件中，例如照相机硬件、基本输入输出系统、存储器登记表等，或者以电子文件形式储存在机器可读的存储介质中，这些机器可读存储介质与照相机硬件分开并且是不同的。分开且不同的电子文件可以是数据库文件，其作为整个系统的一部分或者作为用作配置文件或初始化文件的独立文件储存。可替代的方案是，缺陷图可以按非电子文件方式储存在传统的非电子介质中并且手动进入系统作为设定过程或程序的一部分。在缺陷图不储存在照相机硬件中的实施方案中，缺陷图可以包括能够用与该照相机相关的特定组缺陷图为特定照相机赋值的识别入口/字段。由于缺陷图通常用全芯片图像坐标说明，在任何预处理之前，缺陷校正优选是对图像进行的第一操作。在一个示例性实施方案中，计算机可以编程以便自动进行这样的图像处理。
在必须利用缺陷校正时，例如当对于特定照相机有相关的缺陷校正图时，例如通过用其相邻像素的平均值替代每个有缺陷像素即可实现校正。相邻的值可以选自最接近的相邻像素或者如果常见缺陷包括行或列缺陷则选自次最近相邻像素。例如，如果缺陷定义为单一像素Ir，c，这里r代表像素的行值，c代表该像素的列值，则可以应用以下次最近相邻公式：
I r , c = I r - 1 , c - 1 + I r - 1 , c + 1 + I r + 1 , c - 1 + I r + 1 , c + 1 4
当缺陷不限于单个像素而是可以包括整列或一列的一部分，则以下公式可以用来获得在该列或该列的一部分中的每个像素的校正值：
I r , c = I r , c - 1 + I r , c + 1 2
此外，当缺陷包括整行或一行的一部分时，则以下公式可以用于该行或该行的一部分中的每个像素：
I r , c = I r - 1 , c + I r + 1 , c 2
如果缺陷包括一个以上的相邻行或列或者单一相邻行或列的一个以上部分，则取代值可以通过使用例如在其下一个最接近相邻部分之间的线性插值获得。
一个实施方案还可能要求另一种典型的图像处理/校正操作，可能包括例如图像变换和/或旋转，这里例如特定的照相机安装可能导致产生一种对使用者/操作者不是自然取向的图像。在这种情况下，可以变换和/或旋转图像，为使用者提供自然的图像取向。
在使用CCD照相机进行图像采集/分析时通常考虑的另一个因素是CCD照相机的一个或多个像素被宇宙射线撞击的可能性，即宇宙射线撞击。宇宙射线可以引起在传感器上产生亮点，所以影响所得的图像采集/分析。宇宙射线撞击在空间和时间方面随机发生。所以，为了保证合适的图像采集/分析，有利的是识别显著大于在CCD照相机局部区域中的观察值的像素值，并且根据需要进行校正。在一个实施方案中，可以采用宇宙射线去除/校正算法，首先通过找出比其相邻部分更亮的像素或者通过识别被确定为统计显著的非正常值的像素来识别宇宙射线，正如可以由阈值所限定的(例如使用梯度操作以识别相邻像素中大的差异)。阈值可以由例如固定的预定值、固定的使用者指定值、基于某些变量的可变的预定值或者基于某些变量的可变的使用者指定值，所述变量可以是预定的或者由使用者确定的。例如，阈值可以定义为将要施加到特定像素上的因子。所以，在一个实施方案中，可以规定如果像素值为其每个周围相邻像素的4倍，则其可以被认为是宇宙射线撞击。可替代的方案是，通过简单将像素值与其在相同行中的相邻像素或其在相同列中的像素进行比较，可以识别宇宙射线撞击，这与将像素值与其行相邻和列相邻像素值进行比较相反。
一旦像素值已经被识别为可能是宇宙射线撞击的结果，该像素值可以被相邻像素的平均值替代。这样的宇宙射线去除/校正过程可以重复应用直至获得可接受的图像结果。另外，背景值或残余误差可以在进行宇宙射线撞击寻找之前从所有的像素中预先扣除。
例如，比较行相邻或列相邻值的识别宇宙射线撞击的过程，可以始于使用者指定阈值(T＝4)和背景或残余误差值(O＝7)。然后，对于在图像中的全部像素，可以确定最小值(M)。然后，使用下式计算像素值残余误差：
C＝M-O
然后，对于每个像素Ii，可以使用下式计算参数Ri-1和Ri+1，这里“i”是指行像素或列像素：
R i - 1 = I i - C I i - 1 - C
和
R i + 1 = I i - C I i + 1 - C
最后，如果参数Ri-1和Ri+1各自大于阈值T，则像素值可能是宇宙射线撞击的结果。此外，宇宙射线去除/校正过程可以使用多次，以去除/校正损坏一个以上像素的宇宙射线撞击。
使用CCD照相机进行图像采集/分析时通常考虑的仍然另一个因素是使用硬件面元来改善CCD照相机的检测极限。例如，硬件中CCD像素的面元可以用来减少单位面积的读数噪音。读数噪音可以包括由模拟信号的模数(A/D)转换过程产生的噪音等。在一个实施方案中，更大的面元可以导致更低的总电子噪音，优选使用更大的面元直至将电子噪音降低到读数噪音小于由于暗电流产生的噪音的水平；暗电流通常不受面元选择影响。在一个实施方案中，当CCD照相机用于采集/分析基于发光的检测的图像时，所述基于发光的检测在微量板的一个或多个孔中进行，面元有利的是具有读数时间更快和图像数据减小的附加优点。但是，更大的面元还可以导致动态范围减小；即检测器可以在更低的光能级下饱和。面元还影响图像的分辨率，因此在特定用途中可以使用的面元水平可能受特定用途分辨率要求的限制。在某些实施方案中，典型的面元设定可以包括例如2×2、4×4、8×8等，或者根本没有面元。
如上所讨论的，可以考虑在用于采集/分析基于发光的检测的CCD照相机的其它用途中一般不能发现的其它因素，所述基于发光的检测在微量板的一个或多个孔中进行。例如，通过进行光泄漏检测程序保证不透光外壳的整体性可能是希望的。通过采集背景图像并使用背景图像的图像统计分析以确定是否已经损害不透光外壳的整体性，可以进行光泄漏检测。在一个实施方案中，背景图像的平均强度和标准偏差可以与使用者确定的光泄漏检测阈值进行比较。例如，如果背景图像强度的平均值或标准偏差大于相应的阈值，则可能存在光泄漏条件。光泄漏条件例如可以对后续处理进行标记，警告可以发布给使用者/操作者，操作可以终止，直至使用者/操作者采取校正行动或肯定地表明尽管存在光泄漏条件操作仍然应当继续，等等。光泄漏检测程序可以在进行缺陷校正和/或宇宙射线去除/校正之前进行，但是优选的是在图像已经被处理后进行，以减少缺陷和/或宇宙射线撞击可能对光泄漏条件识别所产生的潜在影响。
要考虑的的另一个因素涉及所采集图像的尺寸调整。在一些实施方案中，为了使图像处理与任何硬件面元无关，和在某些情况下，为了减少处理时间，背景和区段图像可以调节尺寸到某些预定的尺寸。例如，预定的尺寸对于96孔板可以是160×160，对于384孔板可以是320×320，对于1536孔板可以是640×640，对于多点板可以是640×640。在使用尺寸调整和原始尺寸大于预定尺寸时，调整尺寸后的图像像素值是子像素的总和，例如
Figure C02817104D01521
和
Figure C02817104D01522
，这里，原始尺寸>预定尺寸；
另外，如果原始图像尺寸小于预定尺寸，则调整尺寸后的图像像素值可以通过在调整尺寸后的图像的N个像素之间分配原始的图像像素值来获得。换言之，为了计算调整尺寸后的图像像素值，原始图像可以按因子2迭代展开，直至调整尺寸后的图像等于预定尺寸。例如，在每次迭代时，中间的像素值可以根据原始像素值的四分之一(1/4)及其相邻像素值的加权值来计算。例如，可以赋予原始像素16分之9(9/16)的权重，可以赋予次相邻行像素16分之3(3/16)的权重，可以赋予次相邻列像素16分之1(1/16)的权重，可以赋予对角线相邻像素16分之1(1/16)的权重，例如：
Figure C02817104D01523
和
N＝因子2
则，
Figure C02817104D01531
Figure C02817104D01532
Figure C02817104D01533
Figure C02817104D01534
可以考虑的另一个因子涉及背景扣除。CCD照相机合并热产生的电子以及由于暴露于光源所产生的电子。在一个实施方案中，作为基于发光的检测图像，用相同的设定摄取的背景图像可以扣除，以便去除热产生电子对基于发光的检测可能产生的潜在不利影响。背景图像的扣除可以使用差操作来实现，以除去热产生电子的贡献。这可以仅仅是从实际的图像阵列中扣除背景图像阵列，例如：
I新(r，c)＝I原始(r，c)-I背景(r，c)
可以考虑的仍然另一个因素涉及产生和应用相对于被成像的特定微量板设计图案的图像掩模。在一个实施方案中，图像掩模可以是具有与所获得图像相同尺寸的二元矩阵。二元矩阵可以限定与微量板的孔或与孔内的一个或多个点处于光学对准关系的像素，具有1的值。此外，在制造缺陷引入不对准时，图像掩模也可以通过向中心坐标添加偏移而相对于微量板上的某一坐标旋转。一旦已经制造了图像掩模，则仅通过放大所获得的图像矩阵和二元图像掩模矩阵，可以施加该图像掩模。
在一个实施方案中，可能要求使用者指定一些参数，以便对特定的微量板结构创作合适的图像掩模。例如用户可以指定以下参数或者确定板结构：确定掩模中孔数的板类型；可以用绝对单位或用与预定图像尺寸成函数关系的单位表示的孔半径和孔间距；孔形状如圆形、方形等；和中心掩模的坐标，例如列(X)和行(Y)坐标。对于多点板，还可以要求使用者确定孔中的点之间的间距、孔中的点排列、孔中的点尺寸等。在另一个实施方案中，一个或多个预先描述的参数可以由板本身上的标志自动指定，例如使用在制造时或在施加试剂时放在板上的条形码标记。
在某些实例中，当实际的区段图像不能理想地与CCD照相机摄取的整个图像的中心对准时，可能证明存在另一种形式的不对准或误差。这样的不对准可能是由于例如仪器本身机械变化、在CCD照相机之下的微量板的不重合等。在一个实施方案中，通过进行以下过程的一种或多种，可以考虑这样的不对准：在仪器的任何机械变化之后校准仪器以设定大致中心位置和角度，和在每个区段上进行精密调节。在预定次数的使用后、在某些维护事件发生时等等，仪器的校准由使用者/操作者进行，或者由维护技术人员进行，并且可以根据预定的维护进程进行。这种校准后的中心然后可以用来通过使用例如步进马达将微量板定位在CCD照相机之下。
在一个实施方案中，通过计算机执行过程可以实现精密调节，计算机执行过程自动进行每个区段上的图像掩模对准的精密调节，以补偿任何轻微的板不对准。例如，可以使用自动对中算法，其计算相关函数F(Δr，Δc，Δθ)，这里Δr、Δc和Δθ是在掩模与图像之间的位置和旋转偏差，以定位微量板区段的实际中心和旋转。如上所讨论的，合适的校准将有助于确定在校准位置开始，在相关函数中最靠近的局部最大值将是真正的中心。为了找到最大值，可以对所有可能的Δr、Δc和Δθ计算相关函数，或者作为替代的方案，可以通过向着F(Δr，Δc，Δθ)值增大的方向取Δr、Δc和Δθ的步长，使用迭代过程确定最大值。
在一个实施方案中，通过使用分辨率减小的图像开始自动对中算法，以获得初始对准位置，然后前进通过更高分辨率图像的若干步骤，在精确对准位置上复位。这样的方法可以提供到最佳校准位置的最快收敛。例如，在第一步中，通过将图像重新分级4倍，自动对中算法可以用低分辨率图像开始，估计在Δr、Δc和Δθ值处的相关函数F(Δr，Δc，Δθ)，Δr、Δc和Δθ值是一个像素和角度增量偏移的值，然后移动到F最大的位置。然后重复该过程直至找到相关函数的最大值，或者直至进行某些预定次数的迭代。在一个实施方案中，可以规定如果在预定迭代次数内没有找到最大值，则可以显示出错信息和/或图像可以被检查为暗像。如果找到最大值，则相应的中心变成下一个步骤的开始点，在该点，图像可以通过因子2进行展开，重复该过程直至达到原始的(预定的)图像尺寸。
为了保证少数非常明亮的孔不会主导对准计算，在一个实施方案中，可以对图像应用归一化函数，以便更均匀地加权明亮的和不明亮的点/孔。这样的归一化函数的一个实例由图像中的所有像素值取立方根组成。
最后，对应于F(Δr，Δc，Δθ)的最大值的中心被认为是真正的中心。另外，新计算的中心可以与原始校准中心比较，并且如果确定新的中心大于预定值，例如孔/点间距的1/2，可以采取预防措施，如发布警告，停止仪器操作等。
如上所讨论的，如果在预定的迭代次数范围内自动对中算法不能发现区段图像的真正中心，则可以使用另一个过程来确定该图像实际上是否是暗像。作为替代方案的是，暗像的识别可以在进行以上关于自动对中所述的步骤之前进行。在一个实施方案中，暗像检测可以通过将结果值与某些预定基线值比较来实现。基线值可以参考例如检测缓冲液结果、板类型等的典型值由经验确定。例如，如果区段的最大结果值小于基线值，则该图像被认为是暗像。
可能考虑的仍然另一个因素涉及交叉干扰。交叉干扰由于光学系统的缺陷而发生，例如当来自一个孔或点的光衍射、折射、被多次反射或散射(“泄漏”)到相邻的孔中或到相邻的点上时。在一个实施方案中，交叉干扰可以根据经验测量并且组成校正矩阵，该校正矩阵用来去除交叉干扰。交叉干扰矩阵是在孔或点与其邻居之间的交叉干扰矩阵的逆矩阵。交叉干扰校正可以应用于单点和多点的用途，但是，经验表明，在单点用途中没有交叉干扰校正也可以获得令人满意的表现。
除了交叉干扰校正以外，在某些实施方案中，提供在一个孔上可能存在的收集效率变化的校正可能是有利的。在一些实施方案中，在一个孔上的收集效率可能不是均匀的。例如，来自孔边缘附近区域的光不能象孔中心附近的光一样被高效率收集。在一个孔中有多个点的实施方案中，例如，收集效率的变化可能更明显，这是因为处于孔边缘附近区域的相同反应似乎可能具有较低的像素值。在每个孔中只用一个点的实施方案中，收集效率的变化可能仍然存在，因为处于板的边缘附近区域的相同反应似乎可能具有较低的像素值。在一个实施方案中，收集效率的这种变化可以通过以下过程校正：例如计算或根据经验确定效率和对所测量的原始报告的像素值使用合适的比例因子。
为了解决热敏感性/变化，仍然进一步的校正可能是必须的。一般已经观察到，基于发光的检测可能表现出热依赖性/热敏感性。在一个实施方案中，为了获得最佳结果，控制和/或测量温度和/或任何变化是有利的。例如，在微量板上、在微量板的一个或多个局部部分中、在一个孔内等可能存在温度变化。例如可以通过采用接触或非接触式温度传感器来测量温度和/或温度变化。接触式温度传感器可以包括热电阻、热电偶等，并且可以用来测量例如微量板底板的温度，以估计试剂的实际温度，而非接触式温度传感器可以包括红外光度计、红外光谱仪、激光等，并且可以用来进行实际的远程温度测量。
例如使用由特定检测和/或标记物的温度依赖性推导的经验关系，确定应当应用于特定的检测结果组的合适的校正因子，可以进行热校正。热校正因子可以是单独的因子，其基于整个微量板的平均温度或者可以是变化的因子，其可以基于例如每个孔内的实际温度、单个点的试剂的实际温度、单个区段的平均温度等。
在另一个实施方案中，用于远程检测在一个或多个孔内的试剂的温度以及远程检测在微量板本身上的一个或多个位置的温度的非接触式传感器可以采用以便更好地估计孔内试剂的实际温度。所述板可以移动到使温度传感器可以进行测量的位置，所述板可以保持在固定的位置上而传感器移动进入测量位置，和/或板可以保持在固定的位置而扫描式传感器可以用来进行热测量。扫描式传感器例如包括使用非接触式传感器，如红外光谱仪，其使用可调节的反射镜来扫描板上和孔内的各个位置。
除了上述图像处理过程以外，使用CCD照相机还可能允许分析图像以确定例如反应的非均匀性、检测或图像采集的质量等。在一个实施方案中，可以确定对检测反应非均匀性起作用的像素的百分比，其可能表明板和/或试剂的制备存在问题。此外，在一个或多个孔内的图像统计分析(例如平均、变化率、中值)可以提供阅读质量的一些表示。
根据另一个优选的实施方案，所述装置用于允许在诱导ECL之前进行板的图像采集，以确定(a)板的位置(例如对中、点的位置等)，(b)板的取向(例如180°取向)，(c)板的类型，(d)板盖或密封的存在，(e)焦点，(f)孔样品体积等。优选地，该装置进一步包含LED或其它光源，以允许在不透光外壳内进行板的图像采集，其中该光源可以脉冲启动以便仅在该图像采集期间照射所述板并对于随后的发光测量关闭。根据进一步的实施方案，由在诱导ECL时或之前用光采集的图像收集的信息可以用作后续数据处理的输入(例如区段对中、板取向和板类型的资料)。
图36a表示一个实施方案的说明性工艺流程图，其中使用一个或多个光电二极管检测基于发光的检测的发光，该检测在微量板的一个或多个孔中进行。图36e更详细地表示在图36a中所示的阅读发光步骤。优选地，该工艺流程图进一步包括测量板和/或样品温度的步骤。使用一个或多个光电二极管检测来自微量板的一个或多个孔的发光可能要求考虑某些附加的/修改的因素，某些附加的/修改的校正措施的实施，这些在前面关于CCD照相机所讨论的范围之外。例如，在使用光电二极管传感器时背景预测和扣除发生变化，因为使用光电二极管采集的发光数据是波形形式的。当然应当理解，如上所讨论的，使用CCD照相机的方式不限于在检测硬件本身中积分ECL信号，而是可以用其中CCD照相机测量作为时间函数的ECL信号强度并在用合适的算法和软件指令组编程的可编程计算机系统中积分所述信号。在一个实施方案中，为了获得代表暗条件的背景读数，在基于发光的检测激发前后采集发光。在基于发光的检测前后采集暗值，以排除电子漂移的影响，例如低频噪音和偏差。使用这两次测量可以产生暗信号的估计，并且线性、二次或其它模型可以用来校正任何背景光，这些背景光可能起源于所述板，例如在白色微量板用来增大收集效率(例如由于荧光)时。暗信号估计值从所测量的信号中扣除，并且所得的波形按时间积分以获得最终读数。作为替代方案的是，不用积分，可以使用已知的时间响应函数来拟合所测得的响应。
作为替代的方案，在基于发光的检测是例如ECL检测的另一个实施方案中，激发波形可以是脉冲的并且暗信号可以在一次或多次脉冲之间测量。这样的脉冲例如可以改善检测范围，即通过必要地将信号移动到更高的频率更合适地除去低频噪音。
5.11 选择生物活性化合物和生产新药的方法
本发明另一个方面涉及用于选择或识别生物活性化合物以及任选将这样的生物活性化合物以合适的剂量引入到合适的载体组合物中的改进的方法和系统。本发明包括使用本发明的多孔板、装置、系统、试剂盒和/或方法来筛选新药，优选通过高处理量筛选(HTS)，优选涉及大于50，更优选100，更优选500，甚至更优选1000，最优选5000的筛选。根据一个特别优选的实施方案，所述筛选涉及大于10000，大于50000，大于100000，大于500000和/或大于1000000种化合物。
本发明一个实施方案涉及从化合物文库中选择或识别生物活性化合物的方法，所述方法包括对于生物或生物化学活性筛选所述化合物文库，其中所述筛选包括对于生物或生物化学活性检测该化合物文库，所述检测使用本发明的板和/或装置进行。
优选地，所述方法进一步包括识别一种或多种活性化合物。
优选地，所述方法进一步包括测试所述一种或多种活性化合物的生物活性、毒性和/或体内生物活性。根据一个优选的实施方案，所述测试包括使用本发明的板和/或装置进一步筛选。
优选地，所述方法进一步包括合成所述一种或多种活性化合物的类似物。根据一个优选的实施方案，使用本发明的板和/或装置对于生物利用度、生物活性和/或毒性筛选类似物。
根据特别优选的实施方案，所述方法进一步包括将一种或多种化合物配制成药物，用于给人和/或动物给药。
优选地，所述配制包括确定药物中适量的一种或多种活性化合物，并把该合适量与一种或多种赋型剂或载体混合。优选地，所述赋型剂包括糖和/或淀粉。
本发明的另一个实施方案涉及分析生物化学物质的复杂混合物，以测量其中的多种结合组分，包括：
(a)将所述混合物引入到用于电极诱导发光测量(优选电致化学发光检测)的多孔板，所述板包含多个孔，这些孔中有多种结合试剂；
(b)诱导所述孔中的一种或多种样品，进行发光；和
(c)测量来自每一个所述孔的发光。
本发明的另一个实施方案涉及分析组合(生物和/或化学)混合物的输出以测量其中的多种结合组分的方法，包括：
(a)将所述混合物引入到用于电极诱导发光检测(优选电致化学发光检测)的多孔板，所述板包含多个孔，这些孔中有多种结合试剂；
(b)诱导所述孔中的一种或多种样品，进行发光；和
(c)测量来自每一个所述孔的发光。
本发明的另一个实施方案涉及在多次同时检测中测量样品中的单一生物化学物质的方法，包括：
(a)将所述样品引入到用于电极诱导发光(优选电致化学发光)检测的多孔板，所述板包含多个孔，这些孔中有多种结合试剂；
(b)诱导所述孔中的一种或多种样品，进行发光；和
(c)测量来自每一个所述孔的发光。
本发明进一步的实施方案涉及药物发现的方法，包括：
(a)筛选多种化合物用于测试；
(b)对于生物活性筛选多种化合物(使用上述多孔板和/或装置的任一种)以找出一种或多种生物活性化合物；和
(c)改性所述一种或多种生物活性化合物以降低毒性和/或增强生物活性，从而形成一种或多种改性的生物活性化合物。
优选地，该方法进一步包括对于生物活性和/或毒性筛选所述改性生物活性化合物(使用上述多孔板和/或装置)。
优选地，该方法进一步包括确定一种或多种所述改性生物活性化合物的合适剂量。优选地，所述方法仍然进一步包括将这样的剂量引入到合适的载体中，如糖或淀粉，以形成固体(丸或片剂)或液体形式的药物。
有利的是本发明的装置和/或检测板或组件可以集成到和/或用于筛选和/或发现药物的方法中。这样的筛选和/或发现药物的方法包括在Blake的美国专利5,565,325、Chen等人的美国专利5,593,135、Thastrup等人的美国专利5,521,325中、Agrafiotis等人的美国专利5,684,711、Dower等人的美国专利5,639,603、Ashby等人的美国专利5,569,588、Peterson等人的美国专利5,541,061、美国专利5,574,656和美国专利5,783,431中所提出的那些方法。
根据另一个实施方案，本发明进一步包括识别与药物相关的不良影响和在数据库中储存涉及所述不良影响的信息。参见Classen的美国专利6,219,674，其并入本文作为参考。
本发明的另一个方面涉及使用本发明方法制备的改善的生物活性化合物和/或药物。
以下实施例说明在本发明范围内的某些装置、板、试剂盒和方法。当然不应当认为它们以任何方式限制本发明。本领域技术人员可以关于本发明做出各种改变和改进而不用多余的试验。
6.实施例
6.1 具有丝网印刷电极的多孔检测板的制备
通过在0.07”厚的Mylar聚酯板上丝网印刷电极和电触点制备多层板底。该Mylar板首先用CO2激光切割，以形成导电的通孔(即随后通过填充导电墨而使其导电的孔洞)以及形成对准孔，该对准孔用于使板底与板顶对准。通过丝网印刷合适构图的银墨层(Acheson 479ss)和碳墨覆盖层(Acheson 407c)，在Mylar板的底面形成电触点。碳磨层尺寸略大于银墨层(0.01英寸)，以防银膜边缘暴露。用类似的方式在Mylar膜顶面形成工作电极和反电极，但是使用三层碳墨以保证没有暴露的银。在这些丝网印刷步骤期间，导电性通孔用导电墨填充。随后在电极层上印刷电介质墨，以限定工作电极的有效暴露表面积。通常在18”×12”的Mylar板上同时印刷9个底板。在丝网印刷步骤期间典型的对准公差在基底顶面上为+/-0.007-0.008英寸，在底面上为+/-0.010英寸。印刷后的反电极带和工作电极带之间的间距保持为>0010英寸，以防形成短路。通过在用大面积平板电极改进的等离子腔室中(Series B，Advance Plasma Systems，St.Petersburg，FL)用氧气等离子体(2000W，200毫托)处理所述有图案的底板5分钟，来调节工作电极以用于检测。
使用上述底板和注塑成型的顶板组装多孔检测板。顶板的尺寸满足由Society of Biomolecular Screening建立的工业标准。顶板用黑色塑料(装填黑色颜料的聚苯乙烯)或白色塑料(装填二氧化钛的聚苯乙烯)。顶板的底面与冲切的双面胶带接触(每面上涂敷2mil丙烯酸压敏胶粘剂的1mil PET)，以便可以密封顶板与底板。所述带被切割形成孔洞，这些孔洞比顶板中的孔洞尺寸略大。底板被固定(使用激光切割的对准孔)在X-Y平台上的对准销子上。底板在光学上与顶板对准，然后使用气动压力机(400磅，10s)密封在一起。足够精确地进行对准，使得暴露的工作电极位于孔内的中心(对于96孔板为+/-0.020英寸，对于384孔板为+/-0.015英寸)。这些公差保证了工作电极的暴露区域在孔内并且在工作电极的两个侧面有暴露的反电极。
根据上述过程制备各种类型的多孔检测板。以下将更详细描述少数具体的板设计，以便在后面的实施例中参考。板A，一种分成12列区段的96孔板，每个区段有8个孔，其使用图10中所示的部件和图案以及白色顶板制备。板B，一种分成6个方形区段的96孔板，每个区段有4×4个孔，其使用图11中所示的部件和图案以及黑色顶板制备。板C，一种分成6个方形区段的96孔板，每个区段有4×4个孔，其使用图14中所示的部件和图案(但是电极和触点按图11中所示的进行分段(详图A和D))以及黑色顶板制备。板C中的介电层被图案化，以便在每个孔内的工作电极表面上暴露四个分开的“流体容纳区域”。板D类似于板C，但是介电层被图案化，使得在每个孔内的工作电极上暴露7个分开的“流体容纳区域”。板E类似于板C，但是介电层被图案化，以便在每个孔内的工作电极上暴露10个分开的“流体容纳区域”。板F，一种分成6个方形区段的384孔板，每个区段有8×8个孔，其使用图12中所示的部件和图案以及黑色顶板制备。在图10、11、12和14中的每个图中，详图A、B、C和D分别表示印刷的触点层、具有通孔的Mylar薄膜、印刷的电极层和印刷的介电层。
6.2 具有用挤出的碳-聚合物复合材料形成的底板的多孔检测板的制备
本实施例描述图8A中所示的多孔检测板800的一个实施方案的制备(下文称为板G)。在本实施例中，导电层820是在乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物中包含分散的碳原纤的复合材料；导电带810是导电箔层合物(Lamart APS-25，在1mil聚酯(PET)上有0.36mil铝薄膜)基底，其上涂敷1mil的丙烯酸压敏胶粘剂层并具有保护性背衬以便在加工步骤中保护胶粘剂；胶粘剂层806是双面胶带，其含有在每个面上涂敷2mil丙烯酸类压敏胶粘剂的1mil聚酯薄膜(PET)，顶板802是一种注塑成型黑色聚苯乙烯顶板，其符合Society of BiomolecularScreening指南。
碳原纤-EVA复合材料按公开的PCT申请WO98/12530中所述进行制备并挤制成0.010”厚的片材。该片材衬有胶粘剂聚酯内衬并且用平床雕刻模具切割(设计切割深度使得按单片内衬上的正确取向留下6个方形的复合材料区段)。导电带使用旋转模冲切并与复合材料片材的顶面配合。通过在用大面积平板电极改进的等离子腔室(Series B，Advanced Palsma Systems，St.Petersburg，FL)中用氧气等离子体(2000W，200毫托)处理有图案的板底5分钟，调节复合材料片材的暴露顶面，以用于检测中。使用双面胶将底板连接到顶板上，然后用银印刷底面，并且折叠反电极。然后将内衬从复合材料片材背面去除，复合材料片材背面用银浆涂敷，并且导电胶带在复合材料片材附近折叠并与之配合，以形成成品底板。使用类似的方案制备两个另外的板，但是：板H具有16×24的孔排列，板I使用8×12的孔排列制备，但是具有白色顶板和如图8B所示的分成12个列区段的原纤复合材料。
6.3 ECL测量
从多孔检测板诱导ECL，并使用两种仪器结构之一测量ECL。在设计与单列区段电接触的仪器上阅读分成12个列区段、每个区段有8个孔的板(板A和H)。与该仪器电接触的区段与8个光电二极管的阵列对准，所述光电二极管用于测量每个孔发出的ECL。使用平移台平移在光电二极管阵列下的板，以便可以阅读全部12个区段。在设计与各个方形区段电接触的仪器上阅读分成6个方形区段(板B、C、D、E、F和G)的板。与该仪器电接触的区段与连接到冷却的CCD照相机(VersArray：1300F，Princeton Instruments)的远心透镜对准(具有直径为4.1”的前元件)，该照相机用于将所述区段发出的ECL成像。该照相机采用尺寸大约为2.6cm×2.6cm并具有1340×1300像素阵列的CCD芯片。像素尺寸为0.02mm×0.022mm。在光线路径中使用光学带通滤光器选择匹配钌-三-双吡啶的发射类型的光。平移台用来平移在远心透镜之下的板，以便可以阅读全部6个区段。使用图像分析软件识别孔或在孔内的检测区域，并定量来自特定孔或区域的ECL。在3秒期间使用2.5V-5.5V的线性电压扫描诱导具有丝网印刷碳工作电极的板的ECL。在3秒期间使用2V-5V的线性电压扫描诱导具有原纤-EVA复合材料电极的ECL。ECL报告为在电压扫描期间测量的总积分光信号(在校正背景光水平和检测器偏差之后)。在两个不同仪器上测量的ECL信号不是可直接比较的。
6.4 来自溶液中的钌-三-双吡啶的ECL
在200mM磷酸盐缓冲液中含有约100mM三丙基胺和0.1％三硝基甲苯X-100的缓冲液中制备含有各种浓度的钌(III)-三-双吡啶二氯化物的溶液。在根据实施例6.1和6.2制备的多孔检测板中测量(根据实施例6.3中所述的过程)来自这些溶液的ECL。这些孔中的溶液体积对于96孔板为100μL，对于384孔板为40μL。图24和25表示在各种不同板结构中ECL信号与钌-三-双吡啶浓度的函数关系。这些曲线表明，多孔检测板适合于溶液中的钌-三-双吡啶的高灵敏性检测。
6.5 使用多孔检测板的ECL免疫检测(Immunoassay)
以下实施例说明多孔检测板在基于ECL的夹层免疫检测中的应用。根据实施例6.1和6.2制备的板涂布对所关注的分析物上的抗原决定基特异性的捕获抗体。通过将含有该抗体的溶液分配到每个孔的有效电极表面上并使该溶液在一小时期间干燥，实现涂布。选择溶液体积使得该抗体溶液铺展在工作电极表面上，但是限制在该工作电极表面上(即由导电胶带层或印刷的介电层提供的物理屏障限制)。选择抗体的浓度以便提供相对于在完全饱和的电极表面上的存在量少量过量的抗体。在某些情况下发现，当使用生物素标记的抗体时和在工作电极表面上沉积之前使生物素抗体与抗生物素蛋白混合时，抗体的沉积是更可重现的和/或高效率的。可替代的方案是，抗生物素蛋白可以吸附在工作电极上，并且生物素标记的抗体可以在后续步骤中结合到该抗生物素蛋白层上。在工作电极上干燥抗体溶液后，通过用在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中含有5％(w/v)牛血清白蛋白(BSA)的溶液填充所述孔，除去过量的未结合抗体(并且阻断未涂布的表面)。这些板在4℃用阻断溶液培养一整夜，然后用PBS洗涤。在该步骤中和在后续步骤中，孔中流体的体积足以覆盖孔的整个底面，与被限定在工作电极暴露表面上相反。通过在涂布后板的孔中混合i)样品和ii)含有检测抗体(通过与钌-三-双吡啶的磺化衍生物即以下所示的NHS酯1反应来标记)的溶液(含有BSA、洗涤剂和/或其它阻断剂的缓冲的电解质)进行检测，所述检测抗体是对所关注的分析物上的抗原决定基特异性的。标记物是在同一日期提交的共同未决美国专利申请No.---------，标题为“改善了非特异性结合性质的ECL标记物，其使用方法和含有该标记物的试剂盒”，其公开内容并入本文作为参考。
将这些板在室温培养1小时(96孔板使用板振荡器混合，384孔板不混合)。用PBS洗涤所述孔。这些孔用含三丙基胺的溶液(ORIGENAssay Buffer，IGEN International)充填(在96孔板中为100μL；在384孔板中为40μL)，并使用如实施例6.3中所述的ECL检测进行分析。
图26和27表示在各种不同板结构上所测定的ECL信号与样品中的衰减(prostrate)特异性抗原(PSA)浓度的函数关系。通过标记如Roche Elecsys PAS Assay Kit(Roche Diagonostice)中所用的相同抗体制备捕获和检测抗体。图28表示对于AFP使用ECL免疫检测所测量的ECL信号与α-胎蛋白(AFP)浓度的函数关系。通过标记如RocheElecsys AFP Assay Kit(Roche Diagnostics)中所用的相同抗体制备捕获和检测抗体。对于使用不含所关注分析物的样品测量的背景信号，校正所报告的ECL信号。
6.6 在多孔检测板中的多分析物免疫检测
在根据实施例6.1的板C所述的设计和过程所制造的板的孔中同时进行对于四种不同的细胞原-白细胞间介素1β(IL-1β)、白细胞间介素6(IL-6)、干扰素γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)夹心免疫检测，但是在等离子处理步骤之后和结合顶板之前将抗体吸附到工作电极表面上。这种板设计具有在每个孔中的工作电极上印刷的电介质图案，其在每个电极上暴露4个“流体容纳区域”。通过在每个孔内的流体容纳区域上微分配抗体溶液并使抗体吸收到工作电极表面上，使4种捕获抗体(每种对于所关注的分析物之一是选择性的)以图案方式进入不同的检测区域中。使用电磁阀控制的微分配器(Biodot Dispensor，Cartesian Technologies)，将在磷酸盐缓冲的盐水中含有抗体(浓度：IL-1β和TNF-α为32μg/mL或IL-6和IFN-γ为64μg/mL)和0.1％BSA的溶液(0.25μL)分配到流体容纳区域上，并使其蒸发至干燥。抗体体积足以铺展在流体容纳区域内的全部暴露电极表面上，但是足够小使得该流体不会铺展超出由电介质层形成的边界。在工作电极上干燥抗体溶液后，使顶板结合，并通过用磷酸盐缓冲的盐水(PBS)中含有5％(w/v)牛血清白蛋白(BSA)的溶液填充所述孔，去除未结合的抗体(并阻断未涂敷的表面)。所述板在4℃用阻断溶液培养一整夜，然后用PBS洗涤。
通过以下步骤进行检测：i)向该孔中加入0.02mL样品并在板振荡器上培养1小时；ii)用PBS洗涤所述孔；iii)加入0.02mL的含有2,000ng/mL四种检测抗体的每一种的溶液(用NHS酯1标记的)并在板振荡器上培养1小时，所述四种检测抗体是针对所关注的四种分析物的；iv)用PBS洗涤；v)引入0.1mL的在磷酸盐缓冲溶液(ORIGENAssay Buffer，IGEN International)中含有三丙基胺的溶液和vi)如实施例6.3中所述测量ECL。使用冷却的CCD照相机成像由所述板发出的ECL。所述装置使用图像分析软件识别ECL图像中的检测区域并且定量由每个孔中的四个检测区域的每一个发出的光。图29表明，每种所关注的分析物可以在多孔检测板的一个孔中的一种样品中独立地测量。该图表示由每个检测区域发出的ECL与每种分析物浓度的函数关系。引入特异性分析物导致ECL随着检测区域中的分析物浓度线性增大(相对于没有任何分析物的情况下测量的背景信号)，所述检测区域具有针对该分析物的捕获抗体，但是不影响具有针对其它分析物的抗体的检测区域的ECL。图30表示从用来检测含有四种分析物的混合物的溶液的一个区段孔发出的ECL的图像。标注突出的孔以表示四个检测区域的布置。该特定的孔用来检测含有IL-1β和TNF-α各250pg/mL和IL-6和IFN-γ各8pg/mL的样品。
6.7 在多孔检测板中进行的基于ECL的核酸杂交检测
本实施例描述在如实施例6.2中的板G所述制造的板上进行的核酸杂交检测。通过在工作电极上分配1,500nL含有浓度为1mg/mL的抗生物素蛋白并且使该溶液在所述表面上干燥(该抗生物素蛋白被导电胶带提供的流体屏障限定在工作电极表面上)，涂布在每个孔中的工作电极暴露表面。在工作电极上干燥抗生物素蛋白后，通过用在磷酸盐缓冲的盐水(PBS)中含有5％(w/v)牛血清白蛋白(BSA)来填充所述孔，除去过量的未结合抗体(和阻断未涂布表面)。在4℃用阻断溶液一整夜培养所述板，然后用PBS洗涤。
抗生物素蛋白涂布的板提供用于固定生物素标记后试剂的方便的通用平台。在该实施例中，通过向每个孔中引入0.05mL的100nM生物素标记的探针溶液，在板上固定生物素标记的28个核苷酸的DNA探针序列，培养该板1小时同时在板振荡器上振荡并且用PBS洗涤过量的探针。所固定的探针用来检测含有互补(complementary)DNA靶系列的样品，所述靶系列用钌-三-双吡啶的衍生物(TAGPhosphoramidite，IGEN International)在5’位置标记。将在0.05mL体积中不同量标记后的靶DNA系列引入到孔中，并使其在室温杂交1小时，并在板振荡器上振荡该板。在用PBS洗涤这些孔后，将这些孔充填0.1mL的ORIGEN Assay Buffer(原始检测缓冲液)(IGENInternational)并如实施例6.3所述进行分析。图31表明，ECL信号(对没有标记后的靶系列情况下观察的背景信号进行校正)在大于4个数量级的浓度范围内与靶序列的浓度线性相关。
6.8 多孔检测板和发光成像装置在基于化学发光的检测中的应用
本实施例描述基于化学发光的结合检测，其用按实施例6.2中板B所述制造的板进行。在本实施例中，板的碳墨工作电极不用作电极而是仅用作结合试剂的高表面积固相支持体。通过在工作电极上分配2,500nL含有浓度为1mg/mL抗生物素蛋白的溶液并使该溶液在表面上干燥，来涂敷每个孔中暴露的工作电极表面(抗生物素蛋白被导电胶带提供的流体屏障限定在工作电极表面上)。在工作电极上干燥抗生物素蛋白溶液后，通过用在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中含有5％(w/v)牛血清白蛋白(BSA)的溶液填充所述孔来除去过量的未结合抗体。所述板在4℃用阻断溶液整夜培养，然后用PBS洗涤。
抗生物素蛋白涂敷的板用作检测生物素标记抗体的固相。将在0.05mL的0.1％BSA/PBS中含有各种含量生物素标记大鼠单克隆系IgG的样品加入到孔中。然后用0.5mL的碱磷酸酯酶标记的山羊抗大鼠抗体(Sigma)的1:10000稀释液处理，该稀释液用BAS在PBS中的0.1％溶液稀释。所述板在板振荡器上混合1小时，然后用PBS洗涤，随后用三氨基甲烷盐酸缓冲液(Tris)基缓冲液洗涤。将含化学发光碱磷酸酯酶底物和化学发光增强剂(50μL的Emerald II酶底物和增强剂，Perkin Elmer)的溶液加到所述孔中。使板培养5-10分钟，以便使化学发光反应稳定，然后使用实施例6.3中所述的成像的板阅读装置成像，但是不对该板施加电压。图32表示化学发光与生物素标记的单克隆抗体浓度的关系。与使用吸附在标准聚苯乙烯板上的抗生物素蛋白在类似试验中测量的结果相比，所述化学发光明显更强；大概是由于在碳表面上的检测得益于高表面积和等离子体处理的碳表面的优异吸附性能。
6.9 在1536孔板中的ECL测定
对于1536孔板布置形式，采用图8A所示的基本多孔板结构。通过在Mylar基底上丝网印刷6个方形衬垫(pad)制造分段的工作电极层，所述衬垫由银墨上的碳墨构成。该导电性衬垫通过在Mylar基底中的激光切割的通孔连接到板背面上的丝网印刷的电触点(也是碳墨在银墨上)，所述通孔在丝网印刷步骤中填充导电材料。通过使用标准光刻技术使2密耳厚铝箔图案化来制造反电极层，以便在所述箔中产生48×32的方形孔洞阵列：i)将所述箔涂敷一层光刻胶，ii)通过图案化的掩模照射使光刻胶图案化；iii)洗去光刻胶以显现暴露的铝的图案；iv)化学腐蚀所述铝以产生孔洞阵列和v)去除残余的光刻胶。类似于图8A，相对于板，铝薄膜的尺寸较大，以便允许它绕工作电极层折叠。铝膜的这种尺寸较大部分具有光刻胶确定的孔洞，以允许通过铝膜接触到工作电极触点。腐蚀后的铝箔然后在一侧上层合到具有相同孔洞图案的电介质薄膜上。
所述板组装如下。具有激光切割48×32阵列的方形孔洞(按1536孔图案形式)的双面胶带与具有方孔的1536孔板的顶板(GreinerAmerica)对准并连接到其底部。所述胶带剩余的暴露一侧然后与图案化的铝箔未层合的一侧对准并与其连接。具有激光切割48×32阵列的方形孔洞的第二层双面胶带然后与铝箔的层合一侧对准并连接。最后，第二层双面胶带剩余的暴露一侧与Mylar基底对准并连接，因此形成1536孔板，其孔具有由通过顶板、层合的铝箔和两层双面胶带的孔洞限定的壁，并具有由工作电极衬垫限定的孔底。为了完成该板结构，第三层双面胶带(该层具有按与较大尺寸的铝箔层部分相同布置方式图案化的孔)与丝网印刷的Mylar基底背面对准并连接。层合的铝箔层的过大尺寸部分绕基底向后面折叠并与该第三层双面胶带配合，以允许到铝箔的电接触以及到基底背面上的图案化电触点的电接触(通过层合铝箔和第三层双面胶带中的孔洞)。
在设计用来与各个方形区段电接触的仪器上阅读在1536孔板中诱导并测量的ECL(如实施例6.3所述)。将在含TPA缓冲液(ORIGN，Assay Buffer，IGEN International)中含有各种浓度钌(II)-三-双吡啶二氯化物的溶液分配到板的孔中(0.005mL/孔)。通过在3秒期间从2到4伏升高对工作电极施加的电压来诱导ECL。图33表示与每个孔相关的积分电致化学发光与孔中钌(II)-三-双吡啶浓度的关系。每个点代表由板的32个孔获得的平均值。观察到了ECL强度与钌(II)-三-双吡啶二氯化物浓度的预期的线性关系(由线性回归确定的log-log曲线斜率＝1.06)。
6.10 TiO2种类对光化学诱导发光的影响
试验以下形式的TiO2，以确定TiO2种类对光化学诱导发光的影响。除了标出的以外，全部是金红石。
 
等级 来源 无机处理 有机处理
R101 DuPont 1.7％氧化铝 0.2％多元醇
R102 DuPont 3.2％氧化铝 0.25％多元醇
R104 DuPont 1.7％氧化铝 0.3％硅氧烷
R105 DuPont 2.5％氧化铝，3.0％二氧化硅 有，但未公开
R960 DuPont 3.5％氧化铝，6.5％二氧化硅 无
RCL 6 Millienium 二氧化硅 有，但未公开
RCL 188 Millienium 磷酸盐 有，但未公开
Anatase Millienium 未知 未知
实验1：
过程：
1.称量0.6克粉末形式的每种TiO2。
2.称量3.4克环氧树脂并手工与TiO2混合，得到15重量％TiO2的最终浓度。
3.然后把所有的样品在铝表面上打点(spotted)。
4.将该表面暴露于紫外或荧光数秒钟，然后放在带有CCD照相机的阅读装置中。
5.阅读光强度15秒。
结果：15重量％TiO2在环氧树脂中—在插入仪器后15秒时
Figure C02817104D01691
由该实验，氧化铝表面处理(DuPont的各个等级)与磷酸盐处理(RCL188)相比似乎减小光发射4-5倍，与二氧化硅(RCL 6)相比，似乎减小光发射2-3倍。
两个最好的等级是R104和R960，将RCL188混入聚苯乙烯中以确定在希望的聚合物中效果是否相同(实验2)。
实验2：
对于以～5和15重量％混入聚苯乙烯中的以上测试的三种形式TiO2，使用钨光源重复上述实验。样品重复测量3次。在插入仪器后15秒阅读光强度。
在聚苯乙烯中的结果—插入仪器后15秒
同样，氧化铝涂敷的TiO2比二氧化硅涂敷的材料发出较少的光。对于R104，所发出的光随着TiO2浓度增大而减少。用相同的结果重复该实验。对于样品R104的TiO2浓度通过独立的测试来证明。
7.参考文献的引入
本发明的范围不受本文所述特定实施方案的限制。实际上，除了本文所述的以外，由前面的描述和附图，本发明的各种改进对于本领域技术人员都是显而易见的。这样的改进在权利要求范围内。这里引用了各种公开出版物，其公开内容整体并入本文作为参考。

Claims (34)

1.一种多孔板底板，其包含
(a)具有顶面和底面的基底；
(b)在所述顶面上的多个带有图案的工作电极；
(c)在所述顶面上的多个带有图案的反电极，每个所述的带有图案的反电极与相应的带有图案的工作电极相联系；和
(d)两个或多个可独立寻址的区段，每个区段在所述底面上有两个或多个可独立寻址的触点，所述触点的每一个对应于在所述区段内的孔内的一个或多个工作电极或反电极。
2.一种多孔板，其包含权利要求1的底板和附着在所述底板的所述顶面上的顶板，形成所述多孔板。
3.权利要求2的多孔板，其中所述工作电极完全被所述反电极所包围。
4.权利要求2的多孔板，其中所述区段包括方形区段。
5.权利要求2的多孔板，其中所述板包括2×3阵列的区段。
6.权利要求2的多孔板，其中所述区段包括所述孔的一行或多行或者一列或多列。
7.权利要求2的多孔板，其中所述电极包含碳颗粒。
8.权利要求2的多孔板，其中所述电极包含印刷的导电材料。
9.权利要求2的多孔板，其中所述电极中的一个或多个包括多个在其上形成的检测区域。
10.权利要求9的多孔板，其中所述多个检测区域包括至少四个检测区域。
11.权利要求2-10的任一项的多孔板，其中所述多孔板在一个或多个所述孔中包含发光标记物。
12.权利要求2的多孔板，其中所述孔的每个孔包含多个工作电极。
13.权利要求2的多孔板，其中所述电极中的一个或多个包含一种或多种固定在其上的蛋白质。
14.权利要求2的多孔板，其中至少一个孔包含由电介质表面限制的工作电极表面。
15.权利要求2的多孔板，其中所述多孔板包含多个孔并且其中至少一个孔包含一个或多个工作电极，至少一个工作电极具有一个或多个包含固定化的试剂的检测区域，所述检测区域由负载在所述工作电极上的一个或多个电介质层中的开口限定。
16.权利要求2的多孔板，其中所述顶板包含多行开口，其中所述底板包含在其上有图案的工作电极带和反电极带，其中所述顶板附着在所述底板上，从而由所述开口形成多行孔，其中每个孔的底包含一个由至少一个工作电极带组成的暴露部分和两个由所述的反电极带组成的暴露的边缘部分。
17.权利要求2的多孔板，所述底板有一个第一面和一个第二面，并且所述底板在所述第一面上包含一个或多个电极表面，在所述第二面上包含一个或多个导电触点，其中所述一个或多个电极表面电连接到所述的一个或多个导电触点。
18.权利要求17的多孔板，其中所述第一面是所述底板的顶面，所述第二面是所述底板的底面。
19.权利要求17的多孔板，其中所述底板还包含使所述第一面上的所述一个或多个工作电极表面与所述第二面上的所述一个或多个导电触点电连接的一个或多个导电通孔。
20.权利要求2的多孔板，其中所述底板是绝缘基底，所述板还包含导电基底，其中所述导电基底绕所述绝缘基底进行折叠，在所述绝缘基底的第一面上形成一个或多个电极表面，并且在所述绝缘基底的第二面上形成一个或多个电触点，所述一个或多个电触点电连接到所述一个或多个电极表面。
21.权利要求9或10的多孔板，其中所述检测区域是可独立寻址的。
22.权利要求2的多孔板，其中所述多孔板包含多个孔并且所述多个孔中的两个或多个各自包含工作电极表面，该工作电极表面是通过向包含银的导电层上施加一层或多层碳而形成的。
23.权利要求2的多孔板，其还包含与一个或多个所述工作电极表面电连接的一个或多个工作电极电触点。
24.权利要求2的多孔板，其还包含与一个或多个反电极表面电连接的一个或多个反电极触点。
25.权利要求23的多孔板，其中所述一个或多个工作电极电触点是通过导电性通孔与所述电极相连的。
26.权利要求24的多孔板，其中所述反电极电触点是通过基底通孔与所述一个或多个反电极表面相连的。
27.权利要求2的多孔板，其中所述电极通过在所述底板上的带有图案的导电层来提供。
28.权利要求27的多孔板，其中所述带有图案的导电层包含碳墨。
29.权利要求28的多孔板，其中所述带有图案的导电层在所述多孔板的多个孔的每一个中提供至少一个工作电极和一个反电极。
30.权利要求27、28或29的任一项的多孔板，其中所述底板还包含在所述带有图案的导电层上方的带有图案的电介质层，所述带有图案的电介质层具有开口，这些开口暴露出所述带有图案的导电层的区域。
31.一种用于进行电极诱导的发光检测的试剂盒，其在一个或多个容器中包含权利要求2-30中的任一项的多孔板和至少一种选自以下的组分:(a)至少一种发光标记物；(b)至少一种电致化学发光共反应物；(c)一种或多种结合试剂；(d)pH缓冲液；(e)一种或多种阻断试剂；(f)防腐剂；(g)稳定剂；(h)酶；(i)洗涤剂；和(j)干燥剂，其中所述多孔板适用于在区段中进行所述电极诱导的发光检测。
32.一种制造权利要求2-30中的任意一项的多孔板的方法，包括:
(a)在所述底板上形成所述带有图案的电极和与所述带有图案的电极相连的两个或多个工作电极触点，从而形成所述可独立寻址的区段，所述区段由可联合寻址的电极组成；和
(b)将所述顶板连接到所述底板上，所述顶板有多个开口；
其中所述多个开口形成多个孔，每个孔具有至少一个工作电极。
33.一种用于测量来自权利要求2-30中的任一项的多孔板的发光的方法，其包括给区段中的所述孔提供电能，诱导区段中的发光，测量区段中的所述发光，或它们的组合。
34.一种用于进行发光检测的系统，其包括一种发光装置和权利要求2-30中的任一项的多孔板。
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