CN103308504A - 一种用于分析样品中的靶标的装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于分析样品中的靶标的系统，所述系统包括：结构；电源，位于所述结构中；检测器，位于所述结构中；多个可移除的模块盒，至少一个可移除的模块盒包括用于产生激励光的光源、用于将电能从电源提供给光源的耦合器、以及用于将激励光引导至靶标的第一光学系统；读取头，被配置为接收来自所述靶标的发射光；以及模块盒支架，相对于所述结构是可移动的，包括被配置成同时接收多个可移除的模块盒的模块盒位置，所述模块盒支架被配置为选择性地将一个或多个可移除的模块盒与所述检测器和所述读取头相对齐，其中每个可移除的模块盒可从所述模块盒支架移除。

Description

一种用于分析样品中的靶标的装置、系统及方法

本申请是PCT国际申请号为PCT/US2007/061801、国际申请日是2007年2月7日、国际公布号为WO2007/092903、中国国家申请号为200780004756.1、题为“一种用于分析样品中的靶标的装置、系统及方法”的申请的分案申请。

有关申请的交叉参照

本申请要求2006年2月8日提交的美国专利申请11/351,181的优先权，其全部内容引用在此作为参考。

背景技术

多模分析仪器也被称为多模读取器，它们是能在单个仪器中执行多个分析试验的装置。生命科学工业中所使用的标准多模读取器可以在单个仪器中测量大多数普通类型的试验（即各种应用，比如荧光、发光和吸光度）。使用单个仪器执行这些试验优于使用多个专用仪器执行相同的测量。这是因为与多个仪器相比，多模读取器容易使用，价格性能比更佳，并且需要更少的工作台顶部面积。

具有特定等级的模块性的多模读取器是已知的。关于这些仪器的其它信息可以在例如美国专利申请2005/0012929、2005/0105080和US2003/0048447中找到。

通常，这些仪器具有内置的通用（即白色）光源（比如卤素灯和氙气闪光灯）以及通用检测器（比如光电倍增管（PMT）和硅光电二极管）。此外，在这些仪器中，光滤波器已被安装到轮子或滑块中，并且专用分束器已被安装到滑块中，或被安装到像旋转轮那样的机构中。

然而，在使用上述仪器装置的情况下，从硬件角度来看，执行特定应用意味着在运行时访问多个驱动阶段，以便选择滤光片、分束器、孔径和光波导的正确组合和调节。在这些设备中，启用给定技术的新应用需要改型特定的滤光片和分束器。此外，新的配置要求在仪器控制软件内正确定义新的滤光片。

因此，需要一种改进的且更有效的多模读取器仪器。还需要一种多模读取器仪器，它能够改变多种应用且自动地识别待执行的新应用的编程参数。最终，需要一种能够很容易针对新的应用类型进行升级的多模读取器仪器。

发明内容

本发明是满足这些需求的多模读取器的下一代设计。多模读取器装置包括“插件”形式的可移除模块盒系统。可移除“插件”模块盒装入了光源、光学器件以及具体用于选定光学应用（比如荧光、吸光度、发光）的组件。这些模块盒可以被视为仪器中的仪器。“插件”模块盒形式允许由用户对该装置进行配置、定制和更新，并且也很容易使用。此外，模块盒系统允许更新和使用最新的技术进步，像高功率LED光源。因为模块盒可由非技术人员安装到一装置中，所以这不仅使新应用的更新更容易，该系统还可以适应那些基于目前还不存在的技术的应用，至少就相应的组件（比如电源）而言是这样，因总功耗以及散热都已经被设计到原始装置中了。

根据本发明，提供了一种在用于分析样品中的靶标的装置中使用的模块盒。该装置具有电源，并且该靶标能够根据激励光产生一发射光。该模块盒适于可移除地与该装置啮合，并且包括用于产生激励光的光源、用于将电能从电源提供给光源的耦合器以及用于将激励光引导至靶标的第一光学系统。第一光学系统包括选自下列的至少一个组件：孔径，光电二极管，滤光片，分束器，和光波导。

该装置还具有检测器，并且还可以具有第二光学系统，该第二光学系统用于接收来自靶标的发射光并且将该发射光从靶标引导至检测器。该实施方式被用于涉及荧光检测的应用。该模块盒可以是具有双通道检测器的双发射模块盒。根据本实施方式，第二光学系统包括分束器，该分束器接收来自靶标的发射光并且将该发射光分成两个发射光，这两个发射光被引导至双通道检测器。

较佳地，对于荧光应用而言，光源是LED光源，模块盒可以具有：电子电流源，它能够脉冲调制LED光源并且控制来自LED光源的激励光的强度变化；和/或光电二极管，它能够测量该光源所产生的激励光的强度，这可被用于使LED光源稳定。在其它应用中，比如针对吸光度测量，该光源可以是氙气闪光灯模块，该模块以氙气闪光灯为光源并且具有相应的电子器件以产生脉冲式光源。在使用宽带光源（比如氙气闪光灯）的情况下，光学系统包括用于控制激励光的波长的波长选择器。

在较佳的但非必需的实施方式中，针对荧光应用，激励光和模块盒中的光学系统的结合产生了辐射光，该辐射光的一部分能够被靶标吸收并使靶标产生发射光，该发射光就是荧光。在另一个较佳但非必需的实施方式中，针对吸光度应用，激励光和光学系统的结合产生了辐射光，该辐射光的一部分能够透射穿过靶标以产生强度有所衰减的发射光。

在根据本发明的另一个实施方式中，提供了多（比如双）激励模块盒，用于在对样品中的靶标进行分析的装置中。根据本实施方式，该装置具有电源，靶标能够根据激励光产生发射光。多激励模块盒适于可移除地与该装置啮合，并且包括：第一光源，用于产生第一激励光；第二光源，用于产生第二激励光；耦合器，用于将电能从电源提供给第一和第二光源；以及第一光学系统，用于将激励光之一或两者引导至靶标。在某些实施方式中，第一光源和第二光源都贡献于被引导至读取头的激励光，在其它实施方式中，模块盒具有用于在第一光源和第二光源之间进行选择的选择器。

在较佳的但非必需的实施方式中，针对荧光应用，该装置具有检测器，并且模块盒具有第二光学系统，该第二光学系统用于接收来自靶标的发射光并将该发射光从靶标引导至检测器。在某些实施方式中，第一激励光和第二激励光的波长各不相同，在其它实施方式中，各自的第一激励光和第二激励光的波长基本上相同，但偏振态不同。在另一个实施方式中，模块盒也具有第三光学系统，该第三光学系统接收来自靶标的发射光并且将该发射光从靶标引导至检测器。

在另一个实施方式中，双激励模块盒也可以具有可动支架（比如旋转支架），用于支撑第一和第二光源以及第二和第三光学系统并且将第一和第二光源移至选中的位置以便将激励光引导至样品。根据本实施方式，可动支架可以转入多个光源（比如三个、四个、五个或六个）及其相应的光学系统。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种发光模块盒，用于在对样品中的靶标进行分析的装置中。该装置具有读取头和检测器，该靶标能够产生发射光。根据本实施方式，该模块盒适于可移除地与该装置啮合，并且包括：集成读取头；用于移动该集成读取头的驱动器；以及光学系统，用于接收来自靶标的发射光并且将该发射光从靶标引导至检测器。较佳地，集成读取头是一个刚性光波导，并且该光波导能够从模块盒里面朝着样品移动。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种模块盒系统，用于在对样品中的靶标进行分析的装置中。根据本实施方式，该装置具有检测器和读取头，该靶标能够根据激励光产生发射光。模块盒系统包括：多个可移除的模块盒，至少一个可移除模块盒具有用于产生激励光的光源和用于将激励光引导至靶标的第一光学系统；以及支架，被配置成接收多个模块盒并且使每一个可移除的模块盒与检测器和读取头对齐。较佳地，具有用于产生激励光的光源的模块盒也具有第二光学系统，用于将发射光从靶标引导至检测器。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种安装在可动支架上的模块盒系统，用于在对样品中的靶标进行分析的装置中。

根据本发明，该模块盒系统包括：具有第一支架的结构；连接到该结构的电源；连接到该结构的检测器；以及第一模块盒，它可移除地与第一支架啮合。第一模块盒包含：（i）第一光源，用于产生第一激励光；（ii）耦合器，用于将电源的电能提供给第一光源；以及（iii）第一光学系统，用于将第一激励光引导至靶标。该模块盒系统也具有含第二光学系统的读取头，它与第一模块盒协作以便将第一激励光引导至靶标。根据较佳实施方式，该读取头与第一模块盒协作以便将来自样品的发射光引导至第一模块盒，并且第一模块盒也具有第三光学系统，该第三光学系统用于接收来自读取头的发射光并且将该发射光从读取头引导至检测器。在某些实施方式中，该检测器是双通道光检测器。

该系统也可以具有一种注入模块盒，用于将试剂注入到第一模块盒中的样品中，其中该注入模块盒可以具有试剂槽、泵和可动喷嘴，该可动喷嘴可以从注入模块盒里面朝着第一模块盒中的样品移动。

在其它实施方式中，该系统也可以具有样品支架以及用于样品支架的间隙的样品支架检测器，它包括光源、反射器和光源检测器。

该系统也可以具有多个其它可动模块盒，比如本文所描述的那些，它们同时可移除地与第一支架啮合，并且选择性地使每一个可移除模块盒与读取头和检测器对齐。较佳地，每一个模块盒都可以从第一支架上除去，并且在第一支架上与另一个模块盒互换。更佳地，这些模块盒可以在不使用机械工具的情况下被移除去和互换，或者使用简单的机械工具除去夹具机构。

较佳地，该系统中所包含的模块盒具有用于指示可使用该模块盒的检测类型的标记，并且该装置还包括用于检测该标记的模块盒检测器，它可以定位于第一支架上，并且该标记是电可擦除可编程只读存储器。

在一备选实施方式中，该系统具有多个模块盒，比如本文所描述的那些，但是该系统还具有第二支架，并且一个或多个模块盒可移除地与第二支架啮合。根据本实施方式，该系统也可以具有双光波导，用于将来自第二支架上所包含的模块盒的发射光引导至检测器。该系统也可以具有样品托架，它定位于第一支架和第二支架之间。

根据本实施方式，该系统也可以具有检测器端口，该检测器端口具有一开关，可在多个模块盒所产生的不同的光之间切换；该系统也可以具有快门，该快门可移动到检测器端口之前的位置；和/或该系统也可以包括一个或多个衰减滤光片，它们可移动到检测器端口之前的位置。

根据另一个实施方式，提供了一种用于分析样品中的靶标的试剂注入型模块盒系统，该靶标能够产生发射光。根据本实施方式，该系统包括：具有第一支架和第二支架的结构；连接到该结构的电源；以及连接到该结构的检测器。该系统也具有：可移除地与第一支架啮合的第一模块盒，该第一模块盒具有试剂槽、泵和可动喷嘴，该可动喷嘴用于将试剂注入到样品中；以及可移除地与第二支架啮合的第二模块盒，该第二模块盒具有用于将来自靶标的发射光引导至检测器的第一光学系统。含第二光学系统且与第一模块盒协作的读取头将发射光引导至检测器。

根据另一个实施方式，提供了一种利用与样品中的靶标相关联的官能团的光激活进行荧光测量的方法。该官能团能够响应于第一激励光从非激活态变为激活态，还能够响应于第二激励光产生发射光。根据本方法，首先，选择具有第一激励光源和第二激励光源的模块盒，第一和第二光源能够分别产生第一和第二激励光。该模块盒也具有：第一光学系统，用于将第一和第二激励光引导至样品；以及第二光学系统，用于将发射光引导至检测器。然后，第一激励光被引导至与样品中的靶标相关的官能团，它使与该靶标相关的官能团从非激活态变为激活态。然后，第二激励光被引导至与样品中的靶标相关的官能团，这产生了来自与该靶标相关的官能团的发射光。然后，较佳地，通过该模块盒内的读取头和第二光学系统，将该发射光引导至检测器。然后，产生了由检测器所检测的发射光所对应的信号，此外，可以产生该信号的读出。

根据另一个实施方式，提供了一种用于分析样品中的靶标的方法。该方法包括：选择具有第一和第二模块盒的模块盒系统，比如本文所描述的系统之一；以及用第二模块盒替代第一模块盒。然后，用第二模块盒来分析样品中的靶标。替代模块盒最好包括：从该装置中除去第一模块盒；以及用该装置中的第二模块盒来替代第一模块盒，而不使用机械工具。在替代之后，用装置可读指令，还用分析样品的信息，来指挥该系统。

在另一个实施方式中，提供了一种用多个模块盒对第一和第二样品中的第一和第二靶标进行分析的方法。

附图说明

根据下面的描述、权利要求书以及附图，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中：

图1A是根据本发明一实施方式的模块盒的各组件的示意图；

图1B是根据本发明一实施方式用于荧光应用的模块盒的各组件的示意图；

图1C是根据本发明一实施方式用于吸光度应用的模块盒的各组件的示意图；

图2是根据本发明一实施方式具有源强度监控组件的模块盒的示意图；

图3是根据本发明一实施方式的双发射模块盒的示意图；

图4是根据本发明一实施方式的双发射双激励模块盒的示意图；

图5是根据本发明一实施方式的双激励模块盒的示意图；

图6A和6B是根据本发明一实施方式的多目的模块盒的示意图，在该模块盒内的旋转机构上安装了多个应用；

图7是根据本发明一实施方式的双波长吸光度模块盒的示意图；

图8是根据本发明一实施方式具有波长选择的宽带光源模块盒的示意图；

图9是根据本发明一实施方式的发光模块盒的示意图，它具有集成读取头；

图10是根据本发明一实施方式的模块盒系统的顶视图的示意图；

图11是根据本发明一实施方式的顶部和底部读取模块盒系统的示意图；

图12是图11所示模块盒配置的顶视图的示意图；

图13是根据本发明一实施方式的闪烁荧光模块盒系统的示意图；

图14是根据本发明一实施方式的闪烁发光模块盒系统的顶视图的示意图；以及

图15A和15B是根据本发明一实施方式的一种用于检测模块盒中的样品支架间隙的系统的示意图。

具体实施方式

根据本发明，提供了一种用于在对样品进行分析的装置中的模块盒。该模块盒具有一个或多个光源以及光学系统和其它组件，它们专用于某一类型的应用，比如荧光或吸光度。用于特定应用的光源、光学系统和其它组件被装入单个模块盒中。该模块盒以“插件”形式可移除地与该装置啮合，使得该装置可以通过模块盒的替换或安装而得到升级，即通过在该装置中添加或替换新的模块盒便可以安装新的应用，或者用同一目的包括最先进技术的另一个模块盒来替换已安装的模块盒。新的模块盒可以让其组件预先调节好和预先测试过，并且该模块盒可以自动地被该装置标识，使得仪器控制软件可以标识各个模块盒并且识别该模块盒中所存储的任何专用参数。由此，不需要针对新的应用选择光源、光学器件和其它组件的组合，运行新的应用减少至：选择单个组件即模块盒，其内部各组件都预先调节好和预先测试过；以及将该模块盒安装到该装置中。模块盒概念的优点是：用户自己可以现场对仪器进行升级，而无需服务工程师的帮助。

该装置可以具有通用检测器（像光电倍增管和光电二极管），它们为多个模块盒共用，同一技术的所有应用都可以共用某些读取头，它们与待测样品交互作用。

现在参照图1A、1B和1C，示出了模块盒10，用在对样品16中的靶标14进行分析的装置12中。样品16可以被固定在装置12内样品支架17（比如微孔板）上。如图1所示，模块盒10包括一个或多个光源18，它们单独或组合起来产生激励光20。模块盒10被设计成可移除地与该装置12啮合。模块盒10具有第一光学系统22，它具有多个组件以便将激励光20引导至样品16。光源18（比如LED或激光二极管）通过透镜和孔径而校准以便发射经校准的光束。第一光学系统22接下来使激励光20透射穿过滤光片24（比如带通滤光片），然后，在反射器26（比如二向色分束器）的帮助下将激励光20反射到模块盒10之外并到达读取头28。读取头28引导激励光20使其朝着样品16。读取头28包含可上下移动的物镜30。物镜30将激励光20聚焦到样品16上。含靶标14的样品16接下来产生发射光32，发射光32被引导至检测器36，检测器36具有如图1B所示的光电倍增管(PMT)96或如图1C所示的光电二极管38。

仍如图1B和1C所示，装置12是用于分析样品的系统的一部分。该系统包括结构50，也被称为外壳，它与读取头28、检测器36、电源44和可动模块盒支架52啮合（即连接）。可动模块盒支架52使模块盒10定位于装置12之内，并且能够支撑多个模块盒且能够使每一个模块盒与读取头28和检测器36对齐。模块盒10具有耦合器46，用于将电源44的电流提供给光源18。较佳地，模块盒10被安装到支架52上，并且模块盒10内端接电子器件的插头与支架52中的插口相连。在插口处，电源44的若干低压输出线是可用的，并且与主要装置控制器的接口线路。耦合器46的作用是将模块盒10与该装置12中的其它组件相连，比如：接收用于模块盒光源18和其它电子器件的低DC电压；建立用于LED电流调节的控制线路；建立用于模块盒识别的控制线路；用于模块盒10内的检测器（比如用于将测得的数据发送给控制器的光电二极管）的数据线路（比如电子总线）；以及用于使光源18的脉冲与装置12内的检测器和其它电路（比如主要装置控制器中的光子计数电路）的数据采集同步的同步线路。较佳地，耦合器46由两个部分构成：沿着模块盒支架52延伸的印刷电路板，它提供了用于一个或多个模块盒10的插口；以及末端处的柔性平缆线，它跨过间隙达到主要装置控制器（柔性的，因为该模块盒支架52可以移动）。电子总线或数据线路功能被设计成是SPI（串行外围接口）类型的。

该系统也可以具有样品支架托架54，比如微孔板扫描台，它连接到用于使样品支架17在外壳之内水平或垂直移动的结构（例如，结构50）。

现在参照图1B，在某些实施方式中，比如用于荧光应用的模块盒10，读取头28从靶标14处收集发射光32，校准发射光32使其回到模块盒10。模块盒10具有第二光学系统34，它接收来自读取头28的发射光32并且将发射光32从样品16引导至检测器36。从读取头28处接收到的发射光32透射穿过反射器26，接下来反射器48将其引导至模块盒出口40，该出口40通过检测器端口49与检测器36相接。在从模块盒10出射之前，发射光32经滤光片42（比如带通滤光片）过滤以拒绝从读取头28和样品16处散射回来的激励光的贡献。在发射光32穿过反射器26之后的整个路径都被光学遮蔽了，以与模块盒10中可能漂浮有激励光20的漫散射的那些区域分隔开。

现在参照图1C，在某些实施方式中，模块盒10（比如用于吸光度应用的模块盒）定位于装置12中且与检测器36相对着。根据本发明，激励光20通过样品支架托架54中的孔径56（即窗口或透光部分）以及样品支架17中的孔径58（即窗口或透光部分），透射穿过样品16和样品支架托架54。来自靶标14的发射光32被引导至检测器36（包含光电二极管38）。图1C所示用于测量吸光度的模块盒10的配置是作为示例被显示的，并且其它配置是可能的，例如，该模块盒10可以替换为定位于装置12内，比如处于与检测器36相同的大致平面中（并排），并且用光波导将发射光32中继到检测器36，这些本领域技术人员结合本文将会理解。

模块盒10中所装的一个或多个光源18可以从本领域技术人员所知的合适的光源中选择，比如发光二极管（LED）、激光二极管和氙气闪光灯。较佳地，当模块盒10用于荧光应用时，比如如图1B所示，光源18是一个或多个LED光源。较佳的LED光源可以从下列公司获得：美国加利福尼亚州San Jose的Lumileds，用于350nm～700nm之间的各种峰值波长；日本德岛Nichia的LuxeonStar，用于350nm～700nm之间的各种峰值波长；澳大利亚Vienna的Roithner-Laser，用于350nm～700nm之间的各种峰值波长。较佳地，当模块盒10用于吸光度应用时，比如如图1C所示，光源18是氙气闪光灯模块。较佳的氙气闪光灯模块可以是：美国加利福尼亚州Fremont的Perkin Elmer Optoelectronics提供的，产品名RSL3100；以及日本Hamamatsu Photonics提供的，产品名L9455。

现在参照图2，示出了用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据本实施方式，装置12具有源强度监控模块盒60，该模块盒具有光源18和第一光学系统22，它具有多个组件以便通过读取头将激励光束20引导至样品16，如参照图1B所描述的那样。模块盒60被设计成通过可动模块盒支架52，可移除地与装置12啮合。在某些实施方式中，模块盒60具有第二光学系统34（未示出），如参照图1B所示，它通过读取头（未示出）接收来自样品16的发射光32并且将发射光32从样品16引导至检测器36。

根据图2所示的实施方式，在检测器36处信号检测期间或之前，激励光束20穿过激励滤光片24，一部分激励光束20作为反射光66被反射到具有部分反射镜64的光源检测器62（比如光电二极管）上。电子电路68测量反射光66的强度水平。测得的发射光66的强度水平被用于通过反馈环70使光源18的输出稳定。

在图2所示的另一个实施方式中，当利用荧光方法用检测器36来分析样品16中的靶标14时，如结合图1B所描述的那样，可以应用电子路径72a、72b和72c来扩展检测器36的一般动态范围。根据本实施方式，光源18首先被调节到最大强度，在检测器36处测量发射光32的强度（持续相当短的预先读取时间以给出一个预先读取值）。主要控制器74通过路径72c接收来自检测器36的经测试的发射光信号，并且通过控制线72a和72b来访问控制器68从而调节激励光20的强度（即源强度）。较佳地，当在检测器36处检测到超阈值信号时，主要控制器74根据预先读取值来调节光源18的功率进而减小激励光20的强度。在本较佳实施方式中，如用户所选择的那样，用更长的读取时间来测量靶标14，用激励光20的实际强度值使在检测器36处所发现的发射光32的信号强度归一化，因为发射光32的强度根据激励光20的强度而变化。由此，该读取变得可以与其它光源强度水平处所采用的测量值相比较。

在荧光应用中，通常向LED提供恒定电流以便读取即时的荧光，其中即时的荧光区别于时间延迟的荧光读取，比如，在即时的荧光中，当光源被关闭时荧光发射瞬时消失，除非工作在纳秒时间尺度（荧光标签具有约1～10纳秒的典型衰减时间）。在使用可以是脉冲式的光源18（比如LED、激光二极管和氙气闪光灯）的其它荧光应用中，能够测量具有时间延迟的荧光（即“时间分辨的”，与镧系元素离子标签有关，其衰减时间介于约20～2000毫秒之间）。在这种应用中，在控制器74通过控制线72a和72b关闭光源18之后的短暂时间延迟的情况下，启用用于监控样品发射的光子计数电子器件（被认为被包括在检测器36中）。

现在参照图3，示出了用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据图3所示的实施方式，装置12具有双发射模块盒80，它能够测量双标签检定。双发射模块盒80被设计成通过可动模块盒支架52可移除地与装置12啮合。某些检定在同时测量两个不同发射波长时会获益（比如荧光谐振能量转移（FRET）类型检定），并且基本上同时测量两个不同发射波长可能为用户节省总时间，因为读取时间减少了。

根据图3所示的实施方式，装置12具有光源18，它产生激励光20，比如结合图1B所描述的那样。装置12另外具有电源44，模块盒80具有耦合器46以便向光源18提供来自电源44的电流。双发射模块盒80具有第一光学系统22，它具有多个组件，其中包括激励滤光片24以便通过读取头28将激励光20引导至样品16。读取头28引导激励光20使其朝着样品16。含靶标14的样品16产生发射光82。双发射模块盒80具有第二光学系统84，它接收来自读取头28的发射光82并且将发射光82从样品16引导至检测器36。发射光82包含两个波带82a和82b，它们都穿过反射器26。分束器88反射第一波带82a使其朝着检测器36通过第一发射滤光片90（比如带通滤光片）。第二波带82b穿过分束器88，在镜子92处被反射且朝着检测器36通过第二发射滤光片94（比如带通滤光片）。检测器36是双通道检测器，它最好具有两个检测器96和98，较佳地，光电倍增管堆叠起来形成双通道检测器。另外，模块盒80具有双出射端口100和102，它通过检测器端口104和106与检测器96和98对齐。检测器端口104和106可以包括收集透镜，它们将准-校准发射光聚焦到检测器36的活性区域，该区域通常小于发射光82的光束直径。

现在参照图4，显示了用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据图4所示的实施方式，装置12具有双发射双激励模块盒110，它配有第二光源116。模块盒110被设计成通过可动模块盒支架52可移除地与装置12啮合。当使用可以是脉冲式的光源时，比如LED或激光二极管，可以以电子方式打开第一和第二光源18和116，并且可以使用不同的光波长来测量样品。根据本实施方式，无需以机械方式在不同的光波长之间切换，这导致节省了总的测量时间。

根据图4所示的实施方式，装置12具有用于产生第一激励光20的第一光源18以及用于产生第二激励光118的第二光源116。该装置12还具有电源44，模块盒110具有耦合器46以便向光源18和116提供来自电源44的电流。双发射双激励模块盒110具有第一光学系统120，它具有多个组件，其中包括第一激励滤光片122和第二激励滤光片124，它们分别用于将第一和第二激励光20和118引导至光束组合器126。光束组合器126将第一和第二激励光20和118对齐以形成组合的激励光束128。通过反射器26和读取头28，将组合的激励光束128引导至样品16。含靶标14的样品16产生了发射光82。双发射双激励模块110具有第二光学系统84，如上文结合图3所描述的那样，它接收来自读取头28的发射光82并且将发射光82从样品16引导至检测器36。

在图4所示的本发明的某些实施方式中，使用双发射双激励模块盒110来测量荧光偏振。根据本实施方式，第一和第二激励光20和118的波长基本上是相同的，并且光束组合器126和分束器88是偏振立方体。第二光源116的功能是：通过执行校正测量，确定该装置专门的荧光偏振归一化因子（G-因子）。

现在参照图5，显示出了用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据图5所示的实施方式，装置12具有双激励模块盒130，它配有第二光源116。模块盒130被设计成可移除地与装置12啮合。如结合图4所描述的那样，当使用可以是脉冲式的光源时，可以以电子方式打开第一和第二光源18和116，可以使用不同的光波长来测量样品。根据图5的模块盒130的实施方式，第二发射路径（来自图4）被省去了，同时第二激励源被保持着。在单发射配置中（最好是为了减少成本），双激励模块盒130能够测量荧光偏振，同时不以机械方式移动偏振滤光片，由此节省了宝贵的测量时间，正如下文所描述的那样。

根据图5所示的实施方式，装置12具有用于产生第一激励光20的第一光源18以及用于产生第二激励光118的第二光源116。装置12还具有电源44，模块盒130具有耦合器46以便向光源18和116提供来自电源44的电流。双激励模块盒130具有第一光学系统120，如结合图4所描述的那样，它具有多个组件，其中包括第一激励滤光片122和第二激励滤光片124，它们分别用于将第一和第二激励光20和118引导至偏振分束器132。通过反射器26和读取头28，将偏振光束134引导至样品16。读取头28引导激励光134使其朝着样品16。通过使光束的偏振态交替变化即以电子的方式在第一和第二光源18和116之间切换，双激励测量可以准同时地进行。含靶标14的样品16产生了发射光32。双激励模块盒130具有第二光学系统34，如结合图1B所描述的那样，它接收来自读取头28的发射光32并且将发射光32从样品引导至检测器36。从读取头28处接收到的发射光32透射穿过反射器26，经过镜子48朝着模块盒出口40，该出口与检测器36相接。在从模块盒130出射之前，发射光32经滤光片42过滤，偏振分析板136夹住滤光片42。根据本实施方式，G-因子是利用试验标准确定的。

根据图5所示的本发明的另一个实施方式，双激励模块盒130可以被用于新型微孔板试验技术，该技术组合使用两个光源，一个光源使样品光激活，其后最好利用另一个光源进行荧光测试。根据本实施方式，第一激励光（比如来自光源116的激励光118）和第二激励光（比如来自光源18的激励光20）被接连引导至靶标14，即一个接一个。靶标14包含或关联于具有非激活状态和激活状态的官能团，比如被闪光光解作用激活的生化起始试剂的“被罩住”的官能团。第一激励光118被首先引导至靶标14，以使与靶标14相关联的官能团从非激活状态变为激活状态（即与靶标14相关联的官能团被光激活）。官能团的光激活之后就是荧光测量，这是通过将第二激励光20引导至与处于激活状态中的官能团相关的靶标14来实现的，以响应于第二激励光20产生发射光32。第二光学系统34接收由靶标14上的官能团所产生的发射光32，并且将发射光32从靶标14引导至检测器36。

上述用于光激活的模块盒系统是结合通过单发射荧光测量来分析样品16中的靶标14而进行描述的。然而，如本领域技术人员参照本文所能理解的那样，本发明并不限于上述示例，使用一种能在第一步中光激活一靶标且在第二步中读取该激活后的靶标的发射的模块盒的模块盒系统的其它实施方式是可预想到的。例如，根据本发明，可以使用其它荧光测量配置，比如双发射荧光（比如结合图4所描述的那种）。或者，可以用吸光度或发光等其它光学测量来分析样品16中的靶标14。例如，可以用吸光度来测量样品16中的靶标14。根据本实施方式，模块盒具有双光源，第一光源被用于激活靶标14上的官能团，如结合图5所描述的那样，但模块盒和装置被重新配置以用于吸光度检测。在另一个示例中，可以利用发光来测量样品16中的靶标14。根据本实施方式，模块盒中的第二光源被省去了，第一光源被用作激活光源以激活靶标14上的官能团，如结合图5所描述的那样，但是模块盒和靶标被配置成适用于发光检测。

与其它使用试剂注入技术的模拟系统相比，用于样品的光激活的模块盒系统具有若干优点，比如：（i）光激活不涉及试剂注入，而试剂注入有一些风险，比如因悬浮微粒累积而导致的仪器污染、溅到光学器件上、和/或泄漏；（ii）光激活不需要混合注入的试剂，而混合可能具有不充分的混合且缺乏可重复性；（iii）被罩住的起始试剂可以被恰好引入活体细胞中，以便通过外部光学手段来触发细胞内的反应。这种反应无法通过将起始试剂物理注入到含这种细胞的样品中来触发。

现在参照图6A和6B，显示出用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。如图6A和6B所示，装置12具有多目的模块盒140，它配有多个部分或腔室，每一个部分被配置成适用于特定的分光镜应用。多目的模块盒140可以配有多个部分（比如5或6），每一个腔室具有专用的一组光源和/或与特定应用相对应的光学系统。在备选实施方式中，一个部分（即腔室或支架的一个部分）可以被配置成不带光源以提供发光通道，即通过模块盒140的一个部分将读取头28所收集的发光转发给检测器36。

根据图6A和6B所示的实施方式，多目的模块盒140具有多个光源，每一个都处在单独的部分中，比如第一和第二光源18和116被分别装在第一和第二部分144和146中，如图6A和6B所示那样。多目的模块盒140使用旋转机构142，它安装了多个部分，每一个部分都具有专用的一组光学系统，这组光学系统对应于特定部分之内的光源，比如每一个部分装入了激励和发射滤光片以及用于每一个不同光源的分束器。装置12还具有电源44，多目的模块盒140具有耦合器46以便向多个部分和光源（比如光源18和116）提供来自电源44的电流，并且被设计成可移除地与装置12啮合。根据图6A和6B所示实施方式，电源44通过耦合器46耦合到光源18和116，如结合图1B和1C所描述的那样。在模块盒140中，在模块盒插头和光源控制板68（如图2所示）之间，上述耦合在平线缆的帮助下继续存在，在支架142旋转的同时该平线缆盘绕起来或不盘绕。

如图6A和6B所示，多目的模块盒140具有可动支架142（比如旋转型机构），它将第一光源18和相应的光学器件安装到模块盒140的第一部分144（即腔室）上。可动支架142还将第二光源116和相应的光学器件安装到模块盒140的第二部分146上。可动支架142还将其它部分（比如部分3、4、5或更多（未示出））安装到模块盒140上。通过将期望的光源18或116移动到模块盒140内的工作位置，比如通过绕着轴（虚线）旋转可动支架142的旋转机构，来选择由模块盒140的第一部分144、第二部分146、或其它部分（比如特定波长的激励光，如该光源18或116所确定的那样，或用于发光应用的光学系统）所提供的特定的应用。图6A显示出第一光源18的工作位置，图6B显示出第二光源116的工作位置。

再次参照图6A，多色模块盒140的第一部分144包括：第一光源18，它产生第一激励光20（最好是经校准的）；以及第一光学系统22，它具有多个组件，其中包括第一激励滤光片24，该滤光片24用于将第一激励光20引导至部分反射镜148且接下来到达二向色分束器150且朝着读取头28。在穿过二向色分束器150之前，第一激励光20的一部分穿过部分反射镜148并且被检测器152（比如光电二极管）测量，如上文结合图2所描述的那样。通过读取头28，第一激励光20被引导至样品16。含靶标14的样品16产生发射光32。模块盒140的第一部分144具有第二光学系统34，它接收来自读取头28的发射光32，并且引导发射光32从样品16处穿过滤光片42和反射器38且再穿过模块盒出口40到达检测器36，模块盒出口40与检测器36相接。

再次参照图6B，多色模块盒140的第二部分146包括第二光源116，该第二光源116产生第二激励光118（最好是经校准的）以及第三光学系统154，该系统154具有多个组件，其中包括第一激励滤光片156，该滤光片156用于引导第二激励光118到达部分反射镜148且接下来到达二向色分束器158且朝着读取头28。在穿过二向色分束器158之前，第二激励光118的一部分穿过部分反射镜148且被检测器152测量，如上文结合图2所描述的那样。通过读取头28，第二激励光118被引导至样品16。含靶标14的样品16产生第二发射光160。模块盒140的第二部分146还具有第四光学系统162，它接收来自读取头28的第二发射光160并且引导第二发射光160从样品16处穿过滤光片164和反射器38且再穿过模块盒出口40到达检测器36，该出口40与检测器36相接。

现在参照图7，显示出用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据图7所示的实施方式，装置12具有双波长吸光度模块盒170，它分别配有第一和第二光源18和116。该装置12还具有电源44，双波长吸光度模块盒170具有耦合器46以便向光源18和116提供来自电源44的电流。双波长吸光度模块盒170被设计成可移除地与装置12啮合。

如图7所示，双波长吸光度模块盒170包括：第一光源18，它产生第一激励光20（最好是经校准的）；以及第一光学系统22，它具有多个组件，其中包括第一激励滤光片24，该滤光片24用于将第一激励光引导至光束组合器172且接下来朝着样品16。对于吸光度应用而言，光束被校准成比荧光应用要小的直径，并且激励滤光片通常具有更小的通带（即更窄）。对于双波长测量，双波长吸光度模块盒170包括第二光源116，该第二光源116产生第二激励光118，第二激励光118穿过滤光片124并且在光束组合器172的帮助下与第一激励光20对齐以产生经组合的激励光束174。经组合的激励光束174接下来经孔径176（即模块盒支架52的窗口或透光部分）穿过模块盒支架52并且聚焦到样品16上，样品16通过孔径58而定位于样品支架17上。通过使组合光束174的颜色交替变化，即在第一和第二光源18和116之间进行电子切换，可以准同时地执行双波长测量。透射穿过样品的发射光32被读取头28收集，并且聚焦到吸光度检测器178，该检测器178包含光电二极管38。较佳地，用没有样品支架17的情况下测量的光束强度使在吸光度检测器178的光电二极管38处测量的信号归一化。相关于光源监控电路（比如结合图2所描述的那种），也使该信号归一化。

现在参照图8，显示出用于分析样品16中的靶标14的装置12的另一个实施方式。根据图8所示的实施方式，装置12具有宽带光源模块盒180，它配有第一光源18，第一光源18最好是宽带光源182，比如氙气闪光灯模块。装置12还具有电源44，宽带光源模块盒180具有耦合器46以便向光源18提供来自电源44的电流。宽带光源模块盒180被设计成可移除地与装置12啮合。

宽带光源182是这样一种光源，它能够在紫外光(UV)、可见光(VIS)和近红外(NIR)电磁波谱的宽带上提供激励光（即光波长介于约200nm～1000nm）。较佳地，氙气闪光灯模块被用作宽带光源182，因为它在期望的波长工作范围内具有很高的强度。当与恒定的氙气弧光放电灯相比时，闪光模式是因其散热较低而被选中。

根据图8所示的实施方式，宽带光源模块盒180包括第一光源18，该第一光源18包含宽带光源182。宽带光源182产生激励光20，它从宽带光源182的狭缝184出射并且被引导至（通过反射器186）波长选择器188，比如单色光栅，单色光栅使激励光20色散（不同波长色散到不同角度）。镜子190将不同角度（波长）映射到单色出射狭缝192上的不同位置，如图8中虚线所示的扇形光线。通过旋转波长选择器188，来选择透射穿过狭缝192的激励光198（非虚线）的波长。模块盒180中所装入的其它功能是：光束定形光学器件194；阶数分选滤光片196（在存在除第一阶光栅衍射以外的光的情况下，用于除去期望光束波长的不想要的污染），这些滤光片196位于滤光轮上；以及部分反射镜64和光电二极管62，用于监控出射光束的强度，比如结合图2所描述的那样。在从宽带光源模块盒180出射之后，经组合的激励光束198通过孔径176穿过模块盒支架52，接下来通过孔径58聚焦到位于样品支架17上的样品16上。透射穿过样品16的发射光32被读取头28收集并且被聚焦到吸光度检测器178，比如光电二极管38。较佳地，用在没有样品支架17的情况下测量的光束强度，使在吸光度检测器178的光电二极管处测量的信号归一化。相关于光源监控电路（比如结合图2所描述的那种），也使该信号归一化。

根据本发明，上述具有激励光源的模块盒中的任一种（比如图3-8所示的模块盒）都可以受结合图2所描述的电子测量电路68以及相应的检测器62、装置控制器74和反馈环66和72来控制。

现在参照图9，显示出用于在对样品16中的靶标14进行分析的装置12中的发光模块盒200。如图9所示，模块盒200包括集成读取头202和驱动器204，驱动器204在箭头205所示的方向上将读取头202移动到样品16上的检测位置，此时接收来自样品16的发射光206。驱动器204也可以移动集成读取头202，使其远离样品16从而到达一个潜伏的位置，此时并不使用发光模块盒200，或者该装置12正在装入新的样品支架17。较佳地，读取头202可完全缩回到模块盒200中，较佳地，为了节省测量时间，当从一个样品16移动到下一个时，读取头202不会上下移动，而是停留在样品支架17上方附近。当样品支架17移入或移出该装置12时，集成读取头202就缩回来，以避开样品支架托架（未示出）上超过样品支架上方而延伸的那些部分。

较佳地，集成读取头202是刚性光波导，它在集成读取头202的近端208处接收发射光206，发射光206来自样品支架17和样品16上方一位置。发射光206接下来在集成读取头202的远端210处出射，并且经透镜212校准以产生经校准的光束218。

根据图9所示发光模块盒200的实施方式，装置12和发光模块盒200被配置成用于生物发光谐振能量转移(BRET)型测量，其中发出的光由两个波带组成（比如双发射模块盒配置），同时用双通带检测器来进行检测。结合图3和4进一步描述双发射模块盒和双通道检测器。如图9所示，反射器214使经校准的发射光束218变向且朝着二向色分束器88，再通过透镜216并且分成两个波带218a和218b。第一波带218a穿过或透射分束器88且朝着检测器36穿过了第一发射滤光片90（比如带通滤光片）。检测器36最好是双通道检测器，它具有两个堆叠的检测器96和98（比如光电倍增管）以形成双通道检测器。另外，发光模块盒200具有双出射端口100和102，它通过检测器端口104和106与检测器96和98对齐。

在备选实施方式中，对于类型更广的发光测量而言，它们不需要同时测量两个波带，通过省去分束器88、镜子92和第二发射滤光片94便可以使模块盒200得到简化。

现在参照图10，提供了本发明的另一个实施方式，即用于在对样品（未示出）中的靶标进行分析的装置12中的模块盒系统220。如图10所示，装置12具有模块盒支架232（即滑动机构或模块盒滑块），它被配置成同时接收多个不同的模块。根据本实施方式，用于期望的应用（比如荧光、吸光度、或发光）的模块盒是由用户选择的，并且通过沿着箭头234所示的方向将选中的模块盒移动到分析位置A处，装置12选择性地使该模块盒与读取头28和检测器36对齐。这样，单个仪器可以一次装入若干个应用模块盒，并且用户可以选择一种应用而无需对该仪器执行多个专用调节，比如针对给定的应用选择关于滤光片、分束器、孔径和光波导等的正确的组合和调节。

再次参照图10，模块盒系统220避开多个模块盒，每一个模块盒都可移除地与装置12啮合。可以用在模块盒系统220中的模块盒示例是图1-9中所描述的一个或多个模块盒。模块盒系统220中所使用的典型模块盒在图10中被显示成模块盒222、模块盒224、模块盒226、模块盒228和模块盒230。然而，模块盒系统220中可以使用更多或更少的模块盒，并且模块盒没必要具有相同的尺寸，使得装置12中可以使用具有更复杂（尺寸更大）或更简单（尺寸更小）的系统的模块盒。装置12具有模块盒支架232（即滑动机构或模块盒滑块），它被配置成接收模块盒（比如模块盒222、224、226、228和230）并且使每一个模块盒与检测器36和读取头28对齐。

在较佳但非必需的实施方式中，每一个模块盒都具有标记，比如电可擦除可编程只读存储器、EEPROM，它指示可以使用该模块盒的检测的类型以及用于特定模块盒的相应参数。较佳地，模块盒支架232具有模块盒检测器，比如数据线功能或电子总线系统，它启用仪器控制软件（未示出）以识别模块盒的槽位置（即模块盒在模块盒支架232上的位置）并且识别该模块盒的EEPROM中所存储的任何专用参数。

在另一个较佳但非必需的实施方式中，模块盒支架232的尺寸使得可以移动它使其穿过装置外壳的前门或访问面板，并且每一个模块盒位置或模块盒支架232上的“槽”都可以用于安装或除去模块盒。更佳地，一个模块盒能够从模块盒支架232中取出并且与第二模块盒互换，或者，新的模块盒被安装在模块盒支架232上的空槽中，而无需使用机械工具或只需使用简单的机械工具，比如松开一个紧扣机构（比如紧扣夹具）。

在另一个较佳但非必需的实施方式中，模块盒系统220中的至少一个模块盒具有一个或多个用于产生激励光的光源，比如结合图1-8所描述的模块盒。在另一个较佳但非必需的实施方式中，模块盒系统220中的至少一个模块盒具有集成读取头和驱动器（未示出），比如结合图9所描述的用于移动读取头的驱动器。

现在参照图11，提供了本发明的另一个实施方式，即用于在对样品16中的靶标14进行分析的装置12中的顶部和底部读取模块盒系统240。如图11所示，装置12具有用于支撑第一模块盒242的第一模块盒支架232以及用于支撑第二模块盒246的第二模块盒支架244。第一和第二模块盒242和246可以是本文所描述的任何模块盒，比如结合图1-9所描述的那些，但是最好被配置成用于荧光应用。如以上关于图1B和1C的描述所指出，第一模块盒支架232和/或第二模块盒支架244可被配置成用于支撑多个模块盒，以及用于选择性地将一个或多个模块盒与读取头28或250和/或检测器36对齐，从而适于执行特定类型的测量。

根据图11所示的实施方式，第一模块盒支架232和第一模块盒242定位于样品支架17上方。来自第一模块盒242的激励光20被引导穿过第一读取头28至样品16。随后来自样品16的发射光32又被引导穿过第一模块盒242，发射光32通过第一模块盒242被引导至检测器36，如上文结合图1-6所描述的那样。如上所述，发射光32可被分裂成一个或多个波带32a和32b。第二模块盒支架244和第二模块盒246定位于样品支架17下方，来自第二模块盒246的激励光248穿过第二读取头250被引导至样品16。发射光252接下来被再次引导穿过第二模块盒246，此处它被分成发射光252a和252b并且被远程转送到检测器36。较佳地，光波导254和256转送来自第二模块盒246的底部的发射光252a和252b，使其穿过出射端口（未示出）到达检测器36。

第一和第二模块盒242和246的设计不依赖于该模块盒是否定位于样品支架17的上方或下方。然而，当使用图11所示的模块盒配置时，使用可动检测器端口支架258（比如滑板或选择器轮机构），它使检测器36切换成观看来自第一模块盒242和第一读取头28的发射光32a或32b，或观看来自第二模块盒246和第二读取头250的发射光252a和252b。镜子260a和260b将从光波导254和256中出射的发射光252a和252b反射到检测器36中。通过使可动检测器端口支架258沿着垂直于检测器36的轴262（见图12）移动，便完成了在第一和第二模块盒242和246之间的选择。

根据图12所示的实施方式，可动检测器端口支架258定位于第一模块盒242的出口和检测器36的入口之间的间隙中。可动检测器端口支架258装入了孔径264（比如光束通过），该孔径264引导来自第一模块盒242和光束阻挡物/快门266的发射光32a和32b（见图11），光束阻挡物/快门266在打开仪器前门时保护检测器36，比如用于维护或更换模块盒时。可动检测器端口支架258也可以配有光衰减滤光片268和270，它们能使该系统分析对于检测器36而言过于强烈的信号。可动检测器端口支架258也可以配有恒定的低功率光源，以便监控检测器36在较长工作周期内的功能和性能（未示出）。检测器端口支架258中的光源由LED构成，并且来自光电二极管的反馈使其稳定，如结合图2的模块盒所描述的那样。在漫射玻璃的帮助下，LED输出向下衰减到检测器36可接受的水平。沿着可动检测器端口支架258的另一个位置可以装入镜子260a和260b，它们反射从可动检测器端口支架258上方和下方的光波导256和254（见图11）出射的发射光252a和252b。当检测器端口支架258上的光波导256和254的位置与检测器36对齐时，从光波导256和254出射的发射光252a和252b可以进入检测器36。

根据图2和图8，在某些实施例中，可移除模块盒可包括检测器。根据图1C、7、8和11，在某些实施例中，诸如图1C、7和8所示的实现吸光度测量的系统可适于图11所示的顶部和底部模块盒配置。作为示例，图1C所示的吸光度模块盒10、图7所示的双波长吸光度模块盒170或者图8所示的宽带光源吸光度模块盒可被装载到图11所示的第二（底部）模块盒支架244上。在又一示例中，图7和图8所示的吸光度检测器178可被设置在可移除模块盒中，该可移除模块盒被装载到图11所示的第一（上部）模块盒支架242上。在此类实施例中，样品支架17、第一模块盒支架242和/或第二模块盒支架244可按需包括孔径58、176（图7和图8），并且可按需绕过读取头28和250之一或两者。

现在参照图13，提供了本发明的另一个实施方式，即用于在对样品16中的靶标14进行分析的装置12中的闪烁荧光模块盒系统280。闪烁荧光模块盒系统280具有可用于闪烁荧光应用的注入器模块盒（即第一模块盒282），这些闪烁荧光应用需要注入起始试剂并且即刻进行荧光读取。

对于典型的闪烁荧光应用而言，干净的底部微孔板常常被用作样品支架17（即具有孔径58的样品支架），使得在孔上方进行试剂的注入，并且从样品支架17下方同时测量荧光。相应地，图13使用了顶部和底部读取模块盒配置，结合图11已对其进行了描述。根据图13所示的实施方式，注入器模块盒282作为第一模块盒被安装在第一模块盒支架232上。第二模块盒246定位于第二模块盒支架244上。第二模块盒246可以是参照图1-6和13所描述的那些模块盒中的任一个，但是被配置成适用于荧光应用。再次注意，第一模块盒支架232和/或第二模块盒支架244可被配置成用于支撑多个模块盒，以及用于选择性地将一个或多个模块盒与读取头250和/或检测器36对齐，从而适于执行特定类型的测量。

如图13所示，第一模块盒282具有试剂槽284、泵286以及连接到喷嘴290的管道系统288（最好是刚性的）。从第一模块盒282里面从上方向下驱动喷嘴290，以靠近样品支架17，如箭头292所示。喷嘴290与样品16和读取头250对齐，并且通过喷嘴290将试剂294传递到样品16。激励光248和发射光252被引导至样品16并且随后被引导至检测器36，如结合图11所描述的那样。样品测量可以在注入试剂294之前、注入期间以及注入之后进行。

使用可在例行工作条件下很容易被除去的注入器模块（比如本文所描述的注入器模块）提供了若干优点。注入器模块盒和外部对接站也可以被用作精确分配器装置。另外，带试剂处于仪器外壳之外的模块盒的管道系统可以很容易地由客户进行清洗和填装即使其浮动，由此除去了泡泡。与此同时，可能注入器模块盒仍然被塞在模块盒支架中，但模块盒支架被移动且穿过仪器门，并且其下方放置一个废品槽。填装也可能随从模块盒支架中除去注入器模块盒并将其塞到对接站中的同时发生。这两种策略都减小了偶然使具有试剂的装置内部浮动的风险。此外，通过使用秤的顶部所安装的外部对接站，可以针对客户位置处的客户溶剂来校准注入器模块盒的输出。

现在参照图14，提供了本发明的另一个实施方式，即用于在对样品（未示出）中的靶标进行分析的装置12中的闪烁发光模块盒系统300。闪烁型发光的测量要求注入起始试剂并且在几分之一秒之后测量发出的光。用于该应用的模块盒系统300的配置具有：注入器模块盒282，如结合图13所描述的那种；以及发光模块盒200，如结合图9所描述的那种。注入器模块盒282和发光模块盒200定位于模块盒支架232上的相邻的槽中，如结合图10所描述的那种。任何模块盒组合都是可能的（参照图6）。然而，这些模块盒通常专用于单个（或少数几个）应用，除非包括其它应用不会影响所需的性能。较佳地，因为注入位置和读取位置彼此接近，所以发光模块盒200和注入器模块盒282融合成单个双槽模块盒。

如图14所示，发光模块盒200与检测器36对齐，并且检测来自样品支架17上的第一靶标14a（未示出）的发射光32，它定位于模块盒232的下方。通过首先在图14所示分析位置中使发光模块盒200与检测器36对齐，来执行闪烁型发光测量。模块盒支架232接下来处于固定位置，直到样品分析完成。接下来移动样品支架17以使第一样品16a（未示出）与注入器模块盒282在第一位置即“注入位置”即位置A中对齐。然后，将起始试剂注入到第一样品16a。在注入起始试剂之后，接下来移动样品支架17，使得样品支架17上的第一样品16a处于第二位置即“读取位置”即位置B，此处第一样品16a与发光模块盒200内的发光读取头（未示出）对齐。通过使样品支架17移动到注入器模块盒282下方的注入位置即“注入位置”位置A，并且将起始试剂注入到第二样品16b（未示出）上，便可以在第二样品16b上进行测量。然后，移动样品支架17，使得样品支架17上的第二样品16b处于第二位置即“读取位置”即位置B，此处第二样品16b与发光模块盒200内的发光读取头（未示出）对齐。

图15A和15B显示出另一个较佳但非必需的实施方式，即用于在对样品16中的靶标14进行分析的系统中的样品支架检测器310。如图15A（即样品支架检测器310的侧视图）和图15B（即样品支架检测器310的顶视图）所示，样品支架检测器310包括检测光源312（比如激光定点器）、反射器314（比如镜子）和检测器316（比如光电二极管）。样品支架检测器310测量样品支架17的间隙（即高度）以避开发光读取头或荧光读取头，这些读取头在寻求接收来自样品的最大信号时可能会向下移动得太远以至于和样品支架17的顶部相碰。样品支架检测器310所产生的结果是一个用于命令该装置的软件不要移动得比该测量所确定的特定值更低的值。

根据图15A和15B所示的实施方式，检测光源312产生光束318，比如来自激光定点器的激光线，它被引导在样品支架17的方向上。反射器314连接到样品支架托架54。在读取样品16之前，在样品支架装载位置中，用该装置之外的样品支架17上的样品16来装载样品支架托架54。为了获得样品读取，样品支架托架54必须缩回到该装置中。在它从该装置之外的样品支架装载位置到内部初始化位置的过程中，样品支架托架54穿过检测光源312。然后，反射器314使光束318曲折（即变向）以产生曲折的光束320，它平行于样品支架17的表面，然后该光束接触检测器316，如图15A视图I所示。然后，移动反射器314，使得光束318在反射器314上的曲折点322沿着反射器表面向下移动，直到已曲折的光束320更靠近样品支架17的表面，如图15A视图II所示，并且进一步移动，直到已曲折的光束318被样品支架17的边缘挡住，如图15A视图III所示。

较佳地，如图15A所示，检测光源312定位成垂直于样品支架17，并且反射器314以约45度角使光束318变向，所以曲折的光束320大致平行于样品支架17。结果，光电二极管处的信号经历开/关转变。通过用不同高度的样品支架进行校准，出现开/关转变的样品支架17的位置是样品支架17的高度的度量。

如图15B所示，通过使用光束318的激光线定点器并且平行于样品支架17的表面投射扇形光线，便可以使对齐不那么苛刻。光电二极管的敏感区域在正交于激光线投射的方向上延伸（图15中显示成垂直的）。由此，当没有被样品支架17阻挡时，扇形光线总是与光检测器316相交。

再次参照图5，根据本发明的另一个实施方式，提供了一种利用与样品16中的靶标14相关联的官能团的光激活来进行荧光测量的方法，官能团能根据激励光从非激活态变为激活态。根据本实施方式，首先，选择双激励模块盒130，它具有第一和第二激励光源116和18，它们能够分别产生第一和第二激励光118和20。然后，第一激励光118被引导至与样品16中的靶标14相关联的官能团，其后，将第二激励光20引导至与样品16中的靶标14相关联的官能团。从与靶标14相关联的官能团中产生了发射光32，通过读取头28和模块盒130中的第二光学系统34将发射光32引导至检测器36。装置12产生了与发射光32相对应的信号。装置12也可以产生一读出，它可能是硬拷贝或电子形式的。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于分析样品中的靶标的方法。根据本实施方式，选择一种模块盒系统，它具有模块盒支架以及一个或多个可移除地与模块盒支架啮合的模块盒。这些模块盒可以是本文所描述的一个或多个模块盒。然后，选择模块盒系统内所包含的第一模块盒。接下来，选择第二模块盒，即模块盒系统中不包含的新的或替换模块盒。接下来，用第二模块盒替代第一模块盒，用第二模块盒来分析样品中的靶标。较佳地，在不使用机械工具的情况下可以从该装置中除去第一模块盒并且用第二模块盒来替代它，在用第二模块盒替代第一模块盒之后，用装置可读指令，还用对样品中的靶标进行分析的信息，来指挥该系统。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种对样品或多个样品中的靶标进行分析的方法。根据本实施方式，首先，选择包括第一和第二可移除模块盒的模块盒系统。第一和第二模块盒具有：一个或多个用于产生激励光的光源，第一模块盒所产生的激励光具有第一波长，第二模块盒所产生的激励光具有第二波长，第一波长和第二波长不相同；以及一个或多个支架，被配置成接收第一和第二可移除模块盒并且使可移除模块盒中的至少一个与检测器和读取头对齐。然后，通过使第一模块盒与第一样品、检测器和读取头对齐，选择待分析的第一样品。较佳地，这是通过下列过程实现：选择第一模块盒，使第一模块盒与读取头和检测器对齐，然后使第一样品移动到与第一模块盒对齐的位置。然后，通过读取头，第一模块盒的激励光被引导至第一靶标，从第一靶标中产生了第一发射光。然后，第一靶标的发射光被引导至检测器，并且产生了与第一发射光相对应的第一信号。然后，第二模块盒与第一样品、检测器和读取头对齐。较佳地，这是通过下列过程完成的：选择第二模块盒，使第二模块盒与读取头和检测器对齐，然后使第一样品移动到与第二模块盒对齐的位置。然后，通过读取头将第二模块盒的激励光引导至第一靶标，并且从第一靶标中产生了第二发射光。接下来，第一靶标的第二发射光被引导至检测器，并且产生了与第二发射光相对应的第二信号。较佳地，通过读取头以及第一模块盒和第二模块盒，将第一和第二发射光从第一靶标引导至检测器。该装置也可以产生一读出，比如第一和第二信号的打印的“硬拷贝”或电子数据。

根据另一个实施方式，对样品或多个样品中的靶标进行分析的方法还包括：分析第二样品中的第二靶标，第二靶标能够响应于第一和第二波长的激励光来产生第三和第四发射光。根据本实施方式，选择待分析的第二样品。然后，使第一模块盒与第二样品、检测器和读取头对齐，如上文所描述的那样。然后，通过读取头将第一模块盒的激励光引导至第二靶标，并且从第二靶标中产生了第三发射光。然后，第二靶标的第三发射光被引导至检测器，并且产生了与第三发射光相对应的第三信号。然后，使第二模块盒与第二样品、检测器和读取头对齐。通过读取头将第二模块盒的激励光引导至第二靶标，并且从第二靶标中产生了第四发射光。然后，将第四发射光从第二靶标引导至检测器，并且产生了与第四发射光相对应的第四信号。该装置也可以产生第三和第四信号的读出，如上文所描述的那样，和/或该装置可以产生第一、第二、第三和第四信号的组合的读出。

在上述方法中，样品分析的顺序被描述成：首先，用第一模块盒分析第一样品，然后，用第二模块盒分析第一样品，然后，用第一模块盒分析第二样品，然后，用第二模块盒分析第二样品。然而，本发明并不限于上述样品分析顺序，本领域技术人员参照本文应该会理解。此外，为了节省样品分析时间，最好使第一模块盒与检测器和读取头对齐，并且通过使样品的位置相对于第一模块盒移动，比如通过在微孔板扫描台上移动这些样品，从而用第一模块盒按顺序地完成所有样品的分析。在用第一模块盒分析所有的样品之后，接下来，使第二模块盒与检测器和读取头对齐，并且可以分析相同的或另外的样品。

尽管已结合某些较佳实施方式相当详细地讨论了本发明，但是其它实施方式是可能的。因此，权利要求书的范围应该不限于本文所含较佳实施方式的描述。

Claims (14)

1.一种用于分析样品中的靶标的系统，所述系统包括：

结构；

电源，位于所述结构中；

检测器，位于所述结构中；

多个可移除的模块盒，至少一个可移除的模块盒包括用于产生激励光的光源、用于将电能从电源提供给光源的耦合器、以及用于将激励光引导至靶标的第一光学系统；

读取头，被配置为接收来自所述靶标的发射光；以及

模块盒支架，相对于所述结构是可移动的，包括被配置成同时接收多个可移除的模块盒的模块盒位置，所述模块盒支架被配置为选择性地将一个或多个可移除的模块盒与所述检测器和所述读取头相对齐，其中每个可移除的模块盒可从所述模块盒支架移除。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读取头被配置为将来自所述靶标的发射光引导至所述至少一个可移除的模块盒，并且所述至少一个可移除的模块盒进一步包括第二光学系统，所述第二光学系统用于接收来自所述靶标的发射光并将所述发射光引导至所述检测器。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个可移除的模块盒进一步包括注入模块盒，用于将试剂注入到样品中。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括样品支架，所述样品支架在注入位置和读取位置之间是可移动的，其中在所述注入位置上所述样品支架与所述注入模块盒相对齐，并且在所述读取位置上所述样品支架与所述至少一个可移除的模块盒相对齐。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括样品支架，所述样品支架与所述读取头相对齐，其中所述读取头具有如下位置之一：所述读取头位于所述样品支架和诸个可移除的模块盒中所选的一个之间，或所述读取头位于所述样品支架和所述检测器之间并进一步配置为将所述发射光引导至所述检测器。

6.如权利要求1所述的系统，所述读取头与所述多个可移除的模块盒相分离。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读取头与至少一个可移除的模块盒相集成，并且所述读取头所集成的可移除的模块盒进一步包括被配置为使所述读取头向所述靶标移动的驱动器。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个可移除的模块盒进一步包括附加的模块盒，所述附加的模块盒是荧光模块盒、吸光模块盒、发光模块盒、或注入模块盒。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，被配置为接收多个可移除的模块盒的模块盒支架是第一模块盒支架，该第一模块盒支架被配置为接收多个第一可移除的模块盒，并进一步包括第二模块盒支架，被配置为接收第二可移除的模块盒。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，包括样品支架，所述样品支架位于所述第一模块盒支架和所述第二模块盒之间之间。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述多个第一可移除的模块盒支架中的至少一个可移除的模块盒支架的光源是用于产生第一激励光的第一光源，并进一步包括与第二模块盒支架相配合的跌入可移除的模块盒，所述第二可移除的模块盒包括用于产生第二激励光的第二光源以及用于将所述第二激励光引导至所述靶标的第二光学系统。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述靶标能响应于所述第一激励光而生成第一发射光，并能响应于所述第二激励光而生成第二发射光，并进一步包括第二读取头和第三光学系统，所述第二读取头被配置为将所述第二发射光从所述靶标引导至所述第二可移除的模块盒，所述第三光学系统被配置为将所述第二发射光从所述第二可移除的模块盒引导至所述检测器。

13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二模块盒支架包括多个被配置为同时接收多个第二可移除的模块盒的模块盒位置。

14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块盒支架包括模块盒检测器，并且至少一个可移除的模块盒支架包括用于指示可被使用的可移除的模块盒的检测类型的标记，所述模块盒检测器被配置为检测所述标记。

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