CN102768185A - 光度计和操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光度计和方法，该方法提供以自动的方式简单且有效地测量在多个带中的多个井。可以把光度计使用在CLIA(化学发光免疫分析法)中。光度计允许CLIA微带读取，并且以每带多个井的方式读取打散井，且立刻并自动地计算结果。光度计具有把多个带中的多个井选择性地定位在测量位置处的自动承载器定位系统，其中与定位系统关联的驱动系统沿着运动的单个轴线驱动承载器。光轨系统自动地提供承载器的Y轴线运动。光度计可以具有校准系统，以用于维持系统在随之的测量中的正确操作。

Description

光度计和操作方法

本申请是申请号为200780037055.8、申请日为2007年7月26日、发明名称为“光度计和操作方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明关于一种光度计，该光度计适合于快速分析多个小容量样本，尤其是在医疗分析领域中。本发明还涉及操作的方法，以使用光度计获得多个分析测量值。

背景技术

公知的光度计允许测量在包含于盘中的样本的化学反应期间所发射的光，该盘被称为微量滴定井或盘。已经开发了系统来检验样本实例，比如血样，例如在试管盘或微孔板中把试剂添加到样本中。试剂分子与样本中的某些成分反应且联接到该某些成分上。通常移去样本的剩余部分且进一步添加比如基质的试剂以引起束缚分子的部分发冷光。试剂的反应时间通常是试验的重要参数，且在反应样本为发光探测做好准备之前需要在严格的时限中孵化。所发射光的强度和光谱分布表示用于试验的样本成分的浓度。在应用到探测器之前光发射可以穿过光谱过滤器被供给。因此，知道样本实例类型、试剂类型和因此产生的谱图，就可以确定某些化学物质的在样本实例中的存在。可以在分离室中用不同的试剂进行分离试验以试验样本中的其它组分。在化学反应中的最后步骤处光度计探测且量化光发射。测量值与分析物是成比例的，因此能够使用该测量值做定量分析。使用光(也称为化学发光)的优点在于增加灵敏度。当在寻找肿瘤标记物、某种荷尔蒙和毒素、污染物或药物的存在时，这种方法尤其有益。

还公知的是，希望最小化进入光度计的测量区域中的背景光的量。通过最小化背景光的来自描述样本的组分浓度的发冷光信号的量，可以精炼分析结果。

在许多环境中，需要高效进行样本试验以每小时处理许多样本。已经研发了用于处理大量样本的复杂系统，但是这些系统昂贵、巨大、难于使用，且对许多环境不适用。正确校准系统在获得正确结果方面也是重要的，并且希望提供一种系统，该系统提供自校准以确保正确操作。希望提供可以克服在现有技术的装置中的这些限制的系统。

发明内容

本发明的一个方面在于通过提供一种系统来克服现有技术的光度计的缺点，为了以简单且有效的方式检验多个样本该系统提供了一种简单布置。本发明提供了增加的范围和灵敏度，特别地，本发明在CLIA(化学发光免疫分析法)中是有用的。光度计允许CLIA微带读取，并且对任何规模的实验室(不只是大规模的实验室)都是有用的。光度计以每带多个井的方式读取打散(break-apart)井，且立刻和自动地计算结果。系统可以允许使用者编程许多种的辉光型CLIA，其中能够存储试验以易于唤回。系统的处理能力可以提供点对点、线性和对数回归以及对数分对数(log logit)模式。而且，本发明的一个方面在于提供具有校准系统的光度计，以用于维持系统在随之的测量中的正确操作。此外，本发明的方面涉及提供允许紧凑和有效的系统设计的光发射系统。进一步，本发明的方面涉及在装置的操作中消除光的交叉污染的能力。本发明的光度计是独立的(self-contained)3带CLIA(化学发光免疫分析法)仪器。微带包含指定用于坯料(blank)、校准器、控制器和样本的井。光度计测定度数(一个井接一个井地)，然后基于校准器表达分析物的浓度。

根据本发明的光度计包括具有内部的壳体，穿过保护盖可以接近内部。把光子测量和探测系统提供在壳体中。光轨设置在壳体中的支撑件上，承载器与该壳体成接口连接。承载器具有随其提供的多个井，其中为了从那里测量光子选择性地把每一个井都定位在与探测系统关联的预定测量位置处。提供驱动系统以选择性地沿着光轨移位承载器，这是选择性地在X方向和Y方向上移动承载器的轨道凹槽的系统，以选择性地把每一个井都定位在测量位置中的承载器中。光度计可以包括用于放大和数字化数据以及用于处理数据的适当处理系统。光度计可以进一步包括用于自动校准探测系统的参考光源。还可以提供用于确保承载器的在光轨系统中的正确定位的承载器位置探测系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种校准系统，该校准系统包括被定位的参考光源以把光发射到扩散器(diffuser)中。定位光探测器以测量从扩散器所发射的光，由此产生与探测系统关联的参考光信号。此后，把参考光信号与随后从相同的参考光源所探测的光做比较，以便允许生成用于在参考光源的当前测量值和参考光信号之间的任何探测误差的校准因数。

本发明还涉及以预定的方式在X-Y方向上选择性地移动承载器以把多个井选择性地定位在提供于光度计中的测量位置处的方法。更特别地，该方法包括步骤：在与多个轨道凹槽关联的初始位置处定位承载器，该承载器具有定位于其中的多个井，其中承载器包括与凹槽成接口连接的引导构件以能够沿着凹槽移动。承载器还与驱动系统成接口连接，该驱动系统能够允许相对于驱动系统的Y轴线运动，且用于引起承载器的X轴线运动。一系列轨道包括沿着X轴线指向的部分和提供承载器在Y轴线方向上的运动的连接部分。驱动系统沿着单个轴线移动承载器且与承载器关联的引导构件联合轨道系统的连接部分引起在Y轴线方向上的运动。

还提供了校准光度计的方法，该方法包括步骤：提供参考光源，且联合光探测器利用参考光源初始产生参考测量值。存储参考测量值。在把要测量的新样本引入光度计中之前，打开参考光源且测量所发射的光，以由此生成当前测量值。把当前测量值与参考测量值作比较，并且如果当前测量值与参考测量值相差预定量，那么生成校准因数，且使用光度计把校准因数应用到当前测量值上。

在本文中当联合附图阅读下列描述时本发明的其它方面将变得显而易见。

附图说明

此后，关于附图来描述本发明，在附图上描绘根据本发明实例的自动光度计的实施例，附图显示了：

图1显示了根据本发明的光度计的实例的透视图，其中带有光度计的盖，

图2显示了根据本发明的光度计的各个系统的透视图，其中为了清晰移去了盖和其它结构，

图2A显示了如在图2中所示的承载器的底部的透视图，

图3显示了用于引起承载器的沿着X轴线和Y轴线的运动的光轨系统的顶视图，

图4是光轨系统的侧视图，显示了本发明实例的井隔离系统，其中为了清晰移去了一些部分，

图5是根据本发明实例的光探测系统的透视图，和

图6显示了与本发明实例相关的校准系统的分解局部视图。

具体实施方式

在图1中，显示了根据本发明的光度计的实例的透视图。根据本发明的该实例，光度计10包括带有内部的壳体，穿过入口11能够进入该内部，该入口具有与其关联的保护盖或翻板13。保护盖13设计成密封壳体的内部，其中由任何外部的光来执行测量。把光子测量探测器定位在壳体中，且提供用于样本承载器的支撑平台。沿着X轴线和Y轴线选择性地移位承载器的系统选择性地移动承载器以自动地在提供于承载器中的多个井上执行测量。可以把用于放大和数字化数据且用于处理数据的电子模块提供在壳体中。在使用中，为了测量包含于其中的样本，把具有被提供在其中的多个微井(microwell)的承载器引进入口11中。为了显示被测量数据的示值读数、机器功能或所希望的其它信息，可以提供LCD显示器15。为了控制光度计10的操作，可以提供多个开关或其它适当的致动器17。经由板上图形打印系统19还可以提供测量数据的打印记录。

参考剩余的附图，为了清晰把系统显示成壳体被移去了的状态。如此后将要描述的，系统包括在读取面积上方延伸的带隔离组件12，为了读取多个微带16，把带承载器14选择性地移动到该读取面积中。典型地，用于(各种)免疫分析的样式是96个微井的盘(比如在12×8的阵列中)。所以，市面上的其它光度计设计成处理这种盘构造。代替它们，使用根据本实例的光度计替来读取微带。本发明使得小规模实验室能够使用更合算的读取器以在室内做这些检验而不用把它们送出到更大的实验室。带16具有多个微井18，把要被分析的患者样本提供到该微井中以用于在光度计10中读取。如所需的，光度计10适用于许多不同类型的分析。使用者可以选择把微带承载器14装载有一个、二个或三个带(或者长度上是八个井或者长度上是十二个井)，或者许多分离的井。使用独特的光轨自动拉动带穿过光学系统，以用于使得承载器能够通过驱动运动的仅仅一个线性轴线而穿过样本的整个阵列一排排来索引。操作不需要带的从左到右的手动运动。光轨22规定承载器14的正确运动。为了使用简单，总是以预编程的次序来测定通过光度计的测量。这使得数据能够以系统的方式被集合，以用于经由系统的适当软件控制的记录和数据采集与处理。作为实例，光度计10可以包括板上软件以当执行测量时计算RLU’s、多点校准、回归曲线以及装置操作的控制。系统还可以包括用于存储测量数据的存储器，比如用于存储使用者输入的检验的非易失性存储器，以使得能够易于使用。使用编码器可以控制承载器14的运动以精确地定位井18，以用于当井与探测系统对准时读取与此后将要描述的探测系统关联的读数。如此后将要描述的，把探测系统居中在微井中且除去由邻近的微井所发射的所有光子污染。参考图2和图3，更详细地显示了光轨22。带承载器14与驱动梭式系统24成接口连接，该驱动梭式系统24具有承载驱动销28的驱动支撑块26。承载器14包括定位成与驱动销28成接口连接的驱动凹槽30。承载器14还包括前导销和后导销32，该前导销和后导销在光轨22中对准，更特别地在形成于光轨22上的凹槽40中对准。光轨22提供井索引系统，它以预定的方式移动承载器14以用于自动读取在定位在承载器14中的多个带16中的多个井18。光轨提供简单的、但是有效的系统，以选择性地把多个井18移动到42处的读取位置中，在该位置处提供孔口以联合光学系统20读取在每一个井18中的分析物的发光度。驱动销28通过必需的运动移动承载器14以在多个带16中的每一个带中读取每一个井18。光轨22提供运动的两个轴线(X，Y)，其中由驱动梭式系统24来提供运动控制的一个机械轴线。借助驱动系统50沿着光轨22的边缘以线性运动选择性地移动梭式块26，该驱动系统包括被联接的马达52以选择性地驱动被连到梭式块26上的螺杆54。当螺杆54旋转时，以如由箭头56所示的线性运动选择性地移动梭式块26。经由所联接的驱动皮带58可以把马达52联接到螺杆54上以驱动编码器滑轮60。所以，通过驱动马达52选择性地旋转编码器滑轮60以依次引起螺杆54旋转，和梭式块26的对应运动。编码器滑轮60包括多个孔口62，把该孔口布置成与光学传感器系统64成接口连接，以允许编码器滑轮60的通过马达52的精确运动。所以，该驱动布置使得梭式块26和驱动销28能够精确索引，并且与它们成接口连接的带承载器14也能够对应地精确索引。

光轨22还允许Y运动以实现读取定位成彼此邻近的多个带16。如在图2和图3中所见的，形成于光轨22中的引导凹槽40包括与在承载器14上的导销32和导销34成接口连接的多个轨道。如在图2A中所见的，导销32和导销34相对彼此错位，使得前导销32初始定位在一个轨道凹槽40中，而后导销34初始定位在不同的轨道凹槽46中。在操作中，当驱动梭式块26和驱动销28时，承载器将线性移动，使得把第一带井选择性地移动到读取位置42。当到达第一带或第一排的端部井时，驱动系统继续操作以把承载器移动到成角的连接凹槽48中的一个连接凹槽处，在光轨22的一系列轨道凹槽中把成角的连接凹槽提供在预定位置处。连接凹槽48规定承载器14的Y轴线运动，该承载器能够经由安装凹槽30相对于驱动销28滑动。以这种方式，自动地再次定位承载器14，使得第二带井然后能够位于沿着读取位置42的路径。然后，马达使驱动系统的方向反向以按相反的次序读取第二排井。相似地，在读取了第二排的最后井18之后，轨道部40再次规定承载器14的经由成角的连接凹槽48的自动Y轴线运动，以沿着读取位置42的路径定位第三排井18。在读取了剩余井18中的每一个井之后，驱动系统于是可以允许承载器改变方向且返回到光度计10的前部，以便使用者可以从入口11移去承载器14，且如所需的重复该过程。光轨系统22以简单的布置规定所需的承载器14的X-Y运动，以用于在读取位置42处精确地定位每一个井18。

在本实例中，以紧凑布置形成光度计10，使得该光度计易于处理和使用。在本实例中，光度计10连续规定连续读取直到井18的三个带16。带16可以或者是八井构造或者是十二井构造，但是其它构造或井数也是可以考虑的。光度计10具有大致等于承载器14的尺寸两倍的长度，这提供了紧凑的装置。首先把带16装载到承载器14中，且把承载器14定位在光度计10上的光轨20上。为了读取每一个井18，除了任何外部光以外把井与邻近井完全隔离是必要的。带隔离组件12提供这种功能以用于正确读取每一个井。如在图4中所见的，带隔离组件12包括滑板60，在操作期间承载器14在该滑板下方移动。滑板60定位在导架61上，而该导架依次定位在与螺钉64和偏置弹簧66关联的支撑柱62上。偏置弹簧66在保持把偏置力向下引导抵着承载器14和定位在其中的井18的同时，当承载器在滑板和导架下方移动时该偏置弹簧66允许该滑板60和导架61的有限的向上移动。这确保滑板60在读取位置处与每一个井的正确密封。一般成角度地定位滑板60，以致从前到后减小在其下方的空间，并且当承载器14在其下方移动时使滑板向上偏斜。滑板可以具有向上成角的前凸缘以用于承载器14在其下方平稳地进入。作为实例，带16的在滑板60下方的移动可以把滑板举起大约0.025英寸，由此在带16中在每一个井18的顶部处产生光密封表面。当承载器14到达用于读取在第一井18中的第一样本的位置时，滑板密封所有其它的井，以便防止在读取每一个井18的期间在井18之间的串扰(cross-talk)。印刷电路板63具有用于控制各个部件的操作和用于控制测量过程等等的电路。

参考图5，在先前所描述的读取位置42处定位承载器14，使得把一个井定位成邻近光纤电缆70，与光纤安装块72关联地安装该光纤电缆。作为实例，光纤70可以是3.0mm直径的实心塑料光纤，以有效地把来自患者样本的光传输到光电倍增管74。可以把光电倍增管联接到用于以公知的方式测量从样本所发射的光的探测器系统上。探测器系统可以提供快速的响应时间、足够的测量灵敏度，且不受磁和电磁扰动或振动的影响。探测器可以具有低持续时间的剩磁，以使得能够快速读取多个井。例如，在两个测量之间的时间间隔是秒数量级的。在没有外部光源串扰或污染的情况下，经由安装块72精确定位光纤70以与读取井配准(register)。

为了确保以所希望的顺序正确配准和读取多个井18，光度计10还可以具有位置确认系统，以防止当与驱动系统成接口连接时承载器的误定位。在本实例中，承载器包括基准孔或检查孔80(见图2A)以确保承载器在光轨中的正确定位。孔80和如在图6中所示的参考LED 82一起使用，例如，把该参考LED安装在光轨下方。在读取新的一组井18之前，把承载器14定位在光轨上且移动到用于读取的位置中。此时，打开参考LED 82，且测定读数。如果检查孔80与光纤电缆70对准，那么承载器误定位且被拒绝或运回到入口11，使用者必须再次定位承载器14。如果承载器14处于它的正确位置中，那么将自动进行读数。

光度计10还可以包括自动校准系统以确保随即的正确读取。如在图6中所见的，把参考LED 82定位在光纤电缆70的下方且与该光纤电缆70对准。参考LED 82可以是沿着轴线90发射受控光和预定光的隔离电路，然后，该光可以经由光纤70和探测系统被探测到。例如，参考LED 82可以发射510nm的精确(precise)绿光，或其它适当的波长。把光传输到白尼龙块84中。白尼龙(或其它适当的材料)块84规定由LED 82所发射的光均匀分配。直接抵着尼龙块84安装光电二极管86。光电二极管86监测穿过块所发射的光且调节到LED82的输入电压。这产生了调节从参考LED 82所发射的光的强度的闭环系统。把该系统安装在光轨下方，且穿过在光轨中的孔口输送来自参考LED 82的光，该光在光纤70的输入侧下方直接对准。在由适当控制系统操作的期间，选择性地打开或关闭LED 82。

在把新的光度计校准到公知的标准之后，打开参考LED 82且测量读数。把LED的强度调节到限定水准。把参考LED的最终读数存储在光度计中以用于随后检查，以确保在每一侧使用之前正确校准。每当使用光度计10进行新检验时，都能够通过使用参考LED 82来检查校准。装置可以自动测定参考LED的读数，并且如果新的读数关于参考LED的被存储的最终读数而言不在预定的范围中，那么可以计算因数以因此调节所有的今后读数。这将确保仪器基于到公知标准的初始校准继续提供准确的结果。

应该注意的是，本发明提供了紧凑布置，且简单和有效地使用本发明以执行发光度测量。由于直接在产品井上方实施光子探测且过后立刻借助于光电倍增管放大该光子探测，所以装置提供了带有高灵敏度的可靠测量。提供井隔离系统以消除可能的光污染，且光轨系统规定了承载器的简单且有效的移动，以用于快速自动地读取多个井。光度计的自校准和其它特性如所希望地产生了非常合算的且使用简单的系统。尽管本发明已经联合特定实施例进行了描述，但是明显的是，按照在前描述许多替换、修改、排列和变形对本领域中的那些普通技术人员而言都将是显而易见的。因此，本发明意在包括落入所附权利要求的范围中的所有这些替换、修改和变形。

Claims (10)

1.一种光度计，其包括：

光子测量探测系统，

校准系统，其包括参考光源和光探测器，所述光探测器被定位以测量从所述参考光源所发射的光，其中所述探测系统产生参考光信号且所述参考光信号与随后从同一参考光源所探测的光做比较，以便允许生成用于在所述参考光源的当前测量值和所述参考光信号之间的任何探测误差的校准因数。

2.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于还包括扩散器，且所述参考光源被定位成把光发射到所述扩散器中，并且所述光探测器测量从所述扩散器所发射的光。

3.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于，所述参考光由隔离电路控制，所述隔离电路沿着预定轴线发射受控和预定的光，所述受控和预定的光然后能经由所述探测系统被探测到。

4.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于，所述参考光源发射预定波长的光。

5.根据权利要求2所述的光度计，其特征在于，所述光探测器包括光电二极管用来监测穿过所述光扩散器所发射的光，且所测量的光提供信号用来调节到所述参考光源的输入电压，以便产生调节从所述参考光源所发射的光的强度的闭环系统。

6.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于，所述参考光源邻近光轨系统定位，其中在测量位置定位多个井以从那里测量光子，并且来自所述参考光源的光穿过所述光轨中的孔发射并且与同所述探测系统关联的光纤电缆的输入侧下方直接对准，以便核实井被正确地定位在所述测量位置。

7.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于，在使用所述光度计时所述校准系统自动测定参考LED的读数，并且如果新的读数不在所述参考光信号的预定的范围中，那么计算因数以因此调节所有的今后读数。

8.根据权利要求1所述的光度计，其特征在于还包括具有测量位置的轨道系统，具有多个井的多个带的承载器，以及驱动系统，所述驱动系统用以允许所述承载器相对于所述驱动系统的Y轴线运动，以便将所述多个井中的每一个定位成位于所述测量位置。

9.一种校准光度计的方法，所述方法包括步骤：

提供参考光源，

联合光探测器利用所述参考光源初始地产生参考测量值，

存储所述参考测量值，

随后打开所述参考光源且测量所发射的光，以由此生成当前测量值，

把所述当前测量值与所述参考测量值作比较，且

如果所述当前测量值与所述参考测量值相差达预定量，那么生成校准因数，且如果生成所述校准因数，那么利用所述光度计把所述校准因数应用到当前测量值上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述参考光定位成将光发射到扩散器中，并且光电二极管监测从所述光扩散器所发射的光，且所测量的光提供信号用来调节到所述参考光源的输入电压，以便产生调节从所述参考光源所发射的光的强度的闭环系统。

Images