CN102308219A

CN102308219A - 用于光学测量仪器的主体模块

Info

Publication number: CN102308219A
Application number: CN2010800051357A
Authority: CN
Inventors: J·莱特内
Original assignee: Wallac Oy
Current assignee: PerkinElmer Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: FI20095061A0; JP5479496B2; CA2748450C; US20120001089A1; CA2748450A1; US8759789B2; EP2382477B1; WO2010084243A1; EP2382477A1; JP2012515910A; CN102308219B

Abstract

光学测量仪器的主体模块，包括：用于接收样品的接收装置(201)；第一盘(202)；第二盘(203)，基本上平行于第一盘，并相对于第一盘在垂直于第一和第二盘的方向上被可移动地支撑；壁，从第一盘的外边缘延伸到第二盘的外边缘。接收装置位于由壁和第一及第二盘构成的测量腔中。至少第二盘包括具有孔的紧固接口。紧固接口与安装到第二盘上的光学模块相配合。测量腔可防止不希望的来自周围环境的杂散光。第二盘的移动性可允许调整样品与安装到第二盘的光学模块之间的距离。

Description

用于光学测量仪器的主体模块

技术领域

本发明涉及一种用于光学测量仪器的主体模块。该主体模块可被用作一个平台，在该平台的辅助下，可使用不同的光学模块建立不同的光学测量仪器，光学模块可包括例如透镜、光纤、探测器、光源等。光学测量可以例如为但不限于吸收测量、光致发光测量或化学发光测量。另外，本发明涉及光学测量仪器。

背景技术

在生化分析实验室和临床实验室中的工作经常基于与受检查的高分子相关联的不同的标识物或标记物。经常使用的标记物为不同的放射性同位素、酶、不同的荧光分子，以及例如稀土金属的荧光螯合物。可利用酶标记物的天然生化功能来完成酶标记物的检测，即改变分子的物理性质。在酶免疫测定中，无色的物质被酶催化成有色物质，或者是非荧光物质被酶催化成荧光物质。

可通过吸收测量，即光度测量来测量有色物质。在吸收测量中，首先在没有样品的情况下测量经过滤的稳定光束的强度，然后再测量位于一个盘内的样品。然后可以计算出吸光率，即吸收的值。

可利用荧光测量来测量荧光物质，荧光测量通常用于测量样品中荧光标记物物质的数量。大部分的光致发光标记物是基于分子光致发光过程的。在该过程中，光辐射被分子的基态吸收。由于该能量的吸收，一定量的分子上升到较高的激发态。经过短暂的振动驰豫，分子回到其基态，过剩的能量作为光子释放。由于在该过程中的损耗，平均吸收能高于平均释放能。

另一种测量方法是化学发光测量，其中在样品没有受到光照激励的情况下测量物质的发光。因此适合于光致发光的测量的光照度计也可用做化学照度计。

另外，还有一种分析方法，被称作扩增荧光近距离均相实验或AlphaScreen^TM。AlphaScreen^TM法的功能是基于使用接附到所研究的分子的小球。有两种小球，其上包覆有可作为单线态氧的供体或受体的材料。当液体样品被具有合适波长(例如680nm)光照射时开始测量。之后，供体球中的材料使周围的氧转化成单线态氧。单线态分子的寿命很短，它们在液体中的扩散距离仅能够达到约200nm。如果发生了考虑中的化学反应，供体和受体球结合到同一分子，从而它们彼此足够靠近。在这种情况下，单线态氧可到达受体球，并于此开始一系列的反应。在反应的最后阶段，受体球中的包覆材料在500至700nm范围内发射光子。如果没有发生化学反应，单线态氧不能到达受体球，就不能检测到出射光。通过测量光的强度，可推断化学反应的效率。

适于执行某些或全部上述类型的测量的光学测量仪器一般包括至少一个激励光源，用于每次向一个或多个待检测样品产生激励光束。每个激励光源可以例如为闪光灯或激光源。激励光源到样品的光路可包括例如透镜、光纤、镜、分色镜、滤光器、单色器和/或其他光学元件。光学测量仪器还包括至少一个探测器，用于探测待测样品每次发出的出射光束，并用于产生响应于所探测到的出射光束的探测信号。每个探测器可以例如为光电二极管或光电倍增管。从样品到探测器的光路可包括例如透镜、光纤、镜、分色镜、滤光器、单色器和/或其他光学元件。光学测量仪器可还包括处理装置，用于基于与该样品相关的探测信号而生成每个待测样品的测量结果。

光学测量仪器包括接收装置，用于接收待测样品。每个待测样品被储存在多个样品井中的一个中，多个样品井组成例如微量滴定盘或某些其他样品支撑元件。接收装置可以为例如可移动滑架，适于接收微量滴定盘或其他样品支撑元件。由于接收装置能够移动微量滴定盘或其他样品支撑元件，因此样品能够以时间上连续的方式被测量，从而每个样品轮流作为被正在测量的样品。为了提供合适的光学测量，被测样品和用作测量头的光学模块之间的距离必须被足够精确地调整。另外，光学测量仪器的外壳和/或其另外的机械结构必须提供足够的保护，防止不希望的从周围环境入射到样品和光学元件(例如透镜、光纤、探测器等)上的杂散光和热辐射。

公开号为US6977722的专利公开了一种光学测量仪器，其包括被布置成围绕用于接收待测样品的接收装置的外壳。该外壳包括门元件，用于使微量滴定盘或其他样品支撑元件能够插入到该外壳中。该外壳包括测量腔体，该腔体被布置为保护待测样品，防止不希望的来自周围环境的杂散光和热辐射。外壳的上表面上提供有开口，光学模块(例如具有连续的透镜的管子)的端部通过该开口被推入待测样品的附近。上述结构的挑战是，外壳和被推入到外壳开口中的光学模块之间的接口应该足够的紧密，以防止来自周围环境的杂散光，并允许调整光学元件的端部和被测样品之间的距离。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于光学测量仪器的新的主体模块。该主体模块可被用作一个平台，在该平台的辅助下，可使用不同的光学模块建立不同的光学测量仪器，光学模块可包括例如透镜、光纤、探测器、光源等。根据本发明的主体模块包括：

-第一盘，

-第二盘，基本上平行于第一盘，并相对于第一盘被可移动地支撑，第二盘在基本垂直于第一和第二盘的方向上可移动，且包括至少一个紧固接口，紧固接口上提供有孔并匹配待安装到第二盘上的光学模块，

-壁，从第一盘的外边缘延伸到第二盘的外边缘，该壁和第一以及第二盘组成测量腔体，且壁包括门元件，用于使待测样品能够插入到测量腔体中，以及

-接收装置，用于接收待测样品，接收装置位于测量腔体中，且机械地连接到可移动的支撑轨道上，以使接收装置在平行于第一和第二盘的平面内可移动。

第一和第二盘之间的壁可包括，例如，不透光的柔性材料，其允许第二盘相对于第一盘移动，或者在另一示例中，壁可包括重叠部分，该重叠部分被配置为响应于第二盘相对于第一盘的移动而彼此相对滑动。

由于代表测量腔体的一个表面的第二盘是可以上述方式移动的，因此可调整安装到第二盘上的光学模块与待测样品之间的距离，因此无需移动相对于第二盘移动光学模块。因此，与上文所述的现有技术中联合光学测量仪器形成不透光密封相比，更容易使测量腔体和光学模块密不透光地接合。还可以但非必须地提供具有至少一个紧固接口的第一盘，所述紧固接口匹配安装到第一盘上的光学模块。

根据本发明的第二方面，提供一种新的光学测量仪器。根据本发明的光学测量仪器包括多个光学模块，至少其中一个光学模块包括激励光源，该激励光源被配置为对待测样品中的至少一个产生激励光束，至少一个光学模块包括探测器，探测器被配置为探测由其中一个待测样品发出的出射光束并响应于探测到的出射光束而产生探测信号，光学测量仪器还包括主体模块，该主体模块包括：

-第一盘，

-第二盘，基本上平行于第一盘，并相对于第一盘被可移动地支撑，第二盘在基本垂直于第一和第二盘的方向上可移动且包括至少一个紧固接口，紧固接口上提供有孔并匹配安装到第二盘上的光学模块，

-接收装置，用于接收待测样品，接收装置位于测量腔体中，且机械地连接到可移动的支撑轨道上，以使接收装置在平行于第一和第二盘的平面内可移动，

其中光学模块中的至少一个光学模块被安装到主体模块的第二盘，被安装到第二盘的该至少一个光学模块为下列中的至少一个：激励光束的光路的一部分，出射光束的光路的一部分。

在所附的从属权利要求中描述了本发明的多个示例性实施例。

结合附图阅读，通过以下对于具体示例性实施例的描述，可最佳地理解本发明的关于结构、操作方法的各种示例性实施例以及其附加的目标和优点。

在本文中使用的动词“包括”是作为开放性限定，其不排除未描述的特征的存在。除非特别说明，从属权利要求中描述的特征可相互自由组合。

附图说明

通过示例并参考附图对本发明的示例性实施例及其优点进行详细描述，其中：

图1a示出根据本发明的一实施例的包括主体模块的光学测量仪器的剖面示意图，

图1b示出了从图1a中A-A线向下看的示意图，

图2示出根据本发明的一实施例的包括主体模块的光学测量仪器的剖面示意图，

图3至图5示出根据本发明的实施例的主体模块的剖面示意图，

图6a示出根据本发明的一实施例的主体模块的剖面示意图。

图6b示出从图6a的A-A线向下看的剖面的示意图。

具体实施方式

图1a示出根据本发明的实施例的光学测量仪器的侧视示意图。光学测量仪器包括主体模块100，该主体模块100包括第一盘102和第二盘103，第二盘103基本平行于第一盘，并在垂直于第一盘的方向上与第一盘重叠。第二盘103被相对于第一盘102可移动地支撑，从而使第二盘在基本垂直于第一和第二盘的方向上可移动，即第二盘在坐标系190的正负z方向上可移动。通过螺杆111和相应的匹配物112，第二盘103被可移动地支撑到第一盘102上。该匹配物可配置有例如伺服马达，该伺服马达配置为在正或负z方向上移动第二盘103。主体模块包括从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。该壁包括紧固到第一盘外边缘的刚性部分104和紧固在刚性部分和第二盘外边缘之间的柔性部分105。壁的柔性部分允许第二盘相对于第一盘运动。所述壁以及第一和第二盘构成测量腔体，在该测量腔体中具有接收装置101，用于接收待测样品151、152、153、154、155、156、157。由壁以及第一和第二盘构成的测量腔体能够保护样品，防止来自周围环境的有害的杂散光和热辐射。该壁包括门元件106，用于使待测样品能够插入到该测量腔体中。第二盘103包括具有孔的紧固接口107。紧固接口匹配安装到第二盘103上的光学模块117。通过在正z方向或负z方向上移动第二盘103，可调整光学模块117和被测样品之间的距离。

待测样品151、152、153、154、155、156、157被分别保存在样品井161、162、163、164、165、166、167中。图1b示出了从图1a中A-A线向下看的示意图。如图1b中所示，该示例中的样品井组成7×7阵列。但是，在许多例子中可具有更多的排列成阵列的样品井，例如96个样品井。接收装置101具有接口，用于接收包括多个样品井的可更换的分离元件110，例如微量滴定盘。接收装置101通常被称为样品盘滑架。接收装置101机械地连接到支撑轨道140，该支撑轨道140可在由图1b中所示的双箭头141限定的方向上移动。接收装置101相应地可在由图1b中所示的双箭头142限定的方向上沿支撑轨道140运动。因此，接收装置101以及样品井可平行于第一和第二盘102、103运动，即接收装置101和样品井可在由坐标系190限定的xy平面中运动。因此，通过改变接收装置101的机械位置，可轮流测量每个样品。在图1a所示的示例性情况中，目前正在测量中的样品是保存在样品井163中的样品153。大体上，包括样品井的元件110可以是接收装置的一个组成部分，即接收装置可包括样品井，但是包括多个样品井的可更换元件会具有一些优点。

参考图1a，光学测量仪器包括激励光源120，其配置为产生激励光束。激励光源120可以为例如闪光灯。激励光源120辐射的激励光束通过透镜121被准直，并穿过滤光器122。不同的滤光器可选择不同的波长。然后激励光束被透镜123聚焦到纤维光导124的一端，该纤维光导将激励光束导引到光学模块117。纤维光导可以例如为纤维束，例如200条直径例如为100μm的纤维。纤维束可用于混合激励光束以避免光在待测样品上分布不均。通过分色镜125将激励光束反射到准直透镜126。然后通过透镜127将激励光束聚焦到样品153上。

从样品153发出的光致发光出射光束被透镜127、126导向至分色镜125。优选地，分色镜被设计为对激励波长反射，但是对出射波长透射。然后出射光束被第二镜128分成两束。镜128优选为分色镜，其可作为滤光器，从而具有第一出射波长的出射光束透过该镜，而具有第二出射波长的出射光束被该镜反射。透过该镜128的出射光束被透镜129准直，被滤光器130滤光，然后通过透镜131聚焦到探测器132的孔中。被该镜128反射的出射光束被透镜133准直，被滤光器134滤光，然后通过透镜135聚焦到探测器136的孔中。探测器132例如可以为光电倍增管，探测器136例如可以为光电二极管。探测器132和136被配置为分别响应于所探测到的具有第一出射波长的光束和具有第二出射波长的光束而产生第一和第二探测信号。然后放大并处理第一和第二探测信号以达到对应于具有第一和第二出射波长的出射光束的强度的值。光学测量仪器包括处理装置139，用于基于与待测样品相关的探测信号而生成每个待测样品151-157的测量结果。

在AlphaScreen^TM测量方法中，从激励光源137(该激励光源为激光光源)接收激励光束。通过光导138将激励光束导向至分色镜125。在AlphaScreen^TM测量中，只使用一个探测器132，优选为光电倍增管。在AlphaScreen^TM测量中，优选用热盘(未示出)密封样品井161-167的开口。

图2示出根据本发明的实施例的包括主体模块200的光学测量仪器的剖面示意图。该光学测量仪器可允许同时测量两个样品。该主体模块包括第一盘202和第二盘203，第二盘103基本平行于第一盘，并在垂直于第一盘的方向上与第一盘重叠。第二盘203被相对于第一盘202可移动地支撑，从而使第二盘在基本垂直于第一和第二盘的方向上可移动，即第二盘可在坐标系290的正负z方向上移动。主体模块包括从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。第二盘203包括紧固接口207和207a，其匹配于安装到第二盘上的光学模块217和217a，第一盘202包括紧固接口207b和207c，其匹配于安装到第一盘上的光学模块217b和217c。光学模块217可包括例如用于生成激励光束并将激励光束导向至被测样品的光学元件，光学模块217b和217c可包括例如探测器。主体模块包括接收装置201，用于接收待测样品。接收装置以及样品可平行于第一和第二盘202、203移动，即可在坐标系290的xy平面内移动。通过在正z方向或负z方向上移动第二盘203，可调整光学模块217、217a与被测样品之间的距离。

图3示出根据本发明的实施例的主体模块的剖面示意图。主体模块包括第一盘302、第二盘303以及从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。壁304被紧固到第一盘302的外边缘，第二盘303的外边缘上提供有密封308，该密封308被配置为响应于第二盘303相对于第一盘302在坐标系390的正或负z方向上的运动而沿着壁滑动。

图4示出根据本发明的实施例的主体模块的剖面示意图。主体模块包括第一盘402、第二盘403以及从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。该壁包括紧固到第一盘外边缘的第一部分404和紧固到第二盘403的外边缘上的第二部分409。第二部分409被配置为响应第二盘403相对于第一盘402在坐标系490的正或负z方向上的运动而相对于第一部分404滑动。

图5示出根据本发明的实施例的主体模块的剖面示意图。主体模块包括第一盘502、第二盘503以及从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。该壁包括紧固到第一盘502外边缘和第二盘503外边缘的柔性材料505。该柔性材料可以使第二盘在坐标系590的正或负z方向上相对于第一盘502运动。

图6a示出根据本发明的实施例的主体模块的剖面示意图。图6b示出从图6a的A-A线向下看的剖面的示意图。主体模块包括第一盘、第二盘以及从第一盘外边缘延伸到第二盘外边缘的壁。第二盘包括：第一部分603，该第一部分603的外边缘与壁相接触；以及第二部分615，其可分离地紧固到第一部分的开口。第二部分615包括一个或多个紧固接口607和607b，每个紧固接口匹配一个待安装到第二盘上的光学模块。利用不同的第二部分615能够使用同一个主体模块作为平台，在其辅助下可构建不同的光学测量仪器。通过滑动元件613和齿杆614，第二盘被可移动地支撑到第一盘。元件615上可提供有例如伺服电动机，其配置为移动第二盘。

在根据本发明的一个实施例的主体模块中，第一盘包括：第一部分602，其外边缘与壁相接触；以及第二部分616，可分离地紧固到第一部分的开口。第二部分包括一个或多个紧固接口，用于匹配一个或多个安装到第一盘上的光学模块。

上述说明书中提供的具体示例不应解释为限定性的。因此，本发明不受上述实施例的限制。

Claims

1.一种用于光学测量仪器的主体模块，该主体模块包括：

-第一盘(102，202，302，402，502)，

-第二盘(103，203，303，403，503)，基本上平行于第一盘，并相对于第一盘被可移动地支撑，第二盘在基本垂直于第一和第二盘的方向上可移动，且包括至少一个紧固接口(107，207，207a)，紧固接口上提供有孔并匹配安装到第二盘上的光学模块，以及

-壁(104，105，304，404，409，505)，从第一盘的外边缘延伸到第二盘的外边缘，该壁和第一以及第二盘组成测量腔体，且壁包括门元件(106)，用于使待测样品能够插入到测量腔体中，

其特征在于该主体模块还包括用于接收待测样品的接收装置(101，201，301，401，501)，接收装置位于测量腔体中，且机械地连接到可移动的支撑轨道(140)上，以使接收装置在平行于第一和第二盘的平面内可移动。

2.根据权利要求1所述的主体模块，其中所述壁包括柔性材料(505)，该柔性材料(505)紧固到第一盘的外边缘和第二盘的外边缘，柔性材料使第二盘能够相对于第一盘移动。

3.根据权利要求1所述的主体模块，其中所述壁(304)被紧固到第一盘(302)的外边缘，第二盘(303)的外边缘上提供有密封(308)，该密封被配置为响应于第二盘相对于第一盘的运动而沿着壁滑动。

4.根据权利要求1所述的主体模块，其中所述壁包括：刚性部分(104)，紧固到第一盘的外边缘；以及柔性部分(105)，紧固到刚性部分和第二盘的外边缘之间，该柔性部分使第二盘能够相对于第一盘移动。

5.根据权利要求1所述的主体模块，其中所述壁包括：第一部分(404)，紧固到第一盘的外边缘；以及第二部分(409)，紧固到第二盘的外边缘，该第二部分被配置为响应第二盘相对于第一盘的运动而相对于第一部分滑动。

6.根据权利要求1所述的主体模块，其中接收装置包括用于接收包括多个样品井(161-167)的分离元件(110)的接口。

7.根据权利要求1所述的主体模块，其中接收装置包括多个样品井。

8.根据权利要求1所述的主体模块，其中利用至少一个螺杆(111)，使第二盘被相对于第一盘可移动地支撑。

9.根据权利要求1所述的主体模块，其中利用至少一个齿杆(614)，使第二盘被相对于第一盘可移动地支撑。

10.根据权利要求1所述的主体模块，其中第二盘包括：第一部分(603)，其外边缘与壁相接触；以及第二部分(615)，可分离地紧固到第一部分的开口中，该第二部分包括紧固接口(607，607a)，紧固接口(607，607a)匹配安装到第二盘上的光学模块。

11.根据权利要求1所述的主体模块，其中第一盘(202)包括至少一个紧固接口(207b，207c)，紧固接口上提供有孔，紧固接口匹配安装到第一盘上的光学模块。

12.根据权利要求11所述的主体模块，其中第一盘包括：第一部分(602)，其外边缘与壁相接触；以及第二部分(616)，可分离地紧固到第一部分的开口，该第二部分包括所述紧固接口，紧固接口匹配安装到第一盘上的光学模块。

13.一种光学测量仪器，包括光学模块(117，120，137，127，217a，217b，217c)，所述光学模块中的至少一个包括激励光源，该激励光源被配置为对待测样品(151-157)中的至少一个产生激励光束，以及所述光学模块中的至少一个包括探测器，探测器被配置为探测由待测样品中的一个发出的出射光束，并响应于探测到的出射光束而产生探测信号，其特征在于该光学测量仪器还包括根据前述任一权利要求所述的主体模块，且所述光学模块中的至少一个被安装到主体模块的第二盘(103，203)上，该被安装到第二盘的至少一个光学模块为下列中的至少一个：激励光束的光路的一部分，出射光束的光路的一部分。