CN104076162A - 无标记高通量生物分子筛选系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了无标记高通量生物分子筛选系统和方法，所述系统和方法提供了一种独特的和实用的方案，使得可进行无标记高通量筛选(HTS)，以有助于新药开发。在一个实施方式中，该筛选系统能够进行直接结合试验，其中，采用与当前制药工业中所用的HTS相兼容的试验体积和浓度检测化合物(药物候选物)和生物分子(治疗靶标)之间的生物分子间相互作用。该筛选系统还可检测微板各孔中发生的生化相互作用，该微板结合了生物传感器且其表面化学特征能将治疗靶标固定在生物传感器表面上。该筛选系统还包括液体处理和平板处理装置，以帮助实施自动HTS分析。

Description

无标记高通量生物分子筛选系统和方法
本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2006/026504、国际申请日为2006年7月6日，进入中国国家阶段的申请号为200680026645.6，名称为“无标记高通量生物分子筛选系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本申请要求2005年7月20日提交的标题为“无标记高通量生物分子筛选系统和方法”的美国申请系列号60/701445的益处，并将其纳入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及使用非标记依赖性光学检测技术来询问结合于微板的孔中的生物传感器的高通量生物分子筛选系统和方法。在优选的实施方式中，该高通量生物分子筛选系统包括分配、混合、孵育、微板处理和实施测量方案以提供微板中生物传感器上发生的生物分子相互作用的高通量检测和分析的自动仪器。
背景技术
如今，生物学研究的许多领域用到无标记检测技术，以帮助进行敏感的、有时限的分析。典型的分析涉及检测与位于一次性微板各孔底部的单个光学传感器(生物传感器)表面之上的固定分子(治疗靶标)结合的化学/生化化合物(药物候选物)。此外，最近，使用无标记检测技术在药物开发过程中进行高通量筛选(HTS)分析的可能性在以下文章中讨论：John Comley，“无标记检测——新的生物传感器促进了更大范围的药物开发应用”(LABEL-FREE DETECTION-New BiosensorsFacilitate Broader Range of Drug Discovery Applications)，Drug DiscoveryWorld，Winter2004/5，第63-74页。
在此文章中，所描述的一个系统使用到基于表面胞质基因共振(SPR)的无标记检测技术。例如，授予药物生物传感器公司(Pharmacia Biosensor AB)的美国专利6313264公开了一种分析系统，该系统使用SPR和微射流装置实时检测四个传感区域中的生物分子相互作用。此外，转让给普林克公司(Prolinx Incorporated)的美国专利申请2003/0003018A1公开了使用小型化SPR传感器以对分子间相互作用进行实时分析的仪器和系统。因为这两个系统都设计用于实时动态分析分子间的相互作用，因此它们的多路(multiplexing)性能有限，这限制了它们的通量，使得它们无法用于HTS中。此外，这些系统不使用标准的SBS96、384或1536微板。基于光学检测原理的筛选系统也存在第一个缺点(见John Comley的文章)。因此，仍需要提供能在高通量基础筛选中对药物化合物和生物分子之间的生化相互作用进行无标记检测的无标记检测技术。这些和其它需求可采用本发明的高通量生物分子筛选系统和方法得以满足。
发明内容
本发明包括筛选系统和方法，所述系统和方法提供了一种独特的和实用的方案，使得可进行无标记高通量筛选(HTS)，以有助于新药开发。在一个实施方式中，该筛选系统能够进行直接结合试验，其中，采用与当前制药工业中所用的HTS相兼容的试验体积和浓度检测化合物(药物候选物)和生物分子(治疗靶标)之间的生物分子间相互作用。该筛选系统还可检测微板的各孔中发生的生化相互作用，该微板结合了生物传感器且其表面化学特征能将治疗靶标固定于生物传感器表面上。该筛选系统还包括液体处理和平板处理装置，以帮助实施自动HTS分析。
附图说明
结合下文详细描述和附图将能对本发明有更完整的理解：
图1A－1C是显示本发明几种不同筛选系统的基本部件的分块图。
图2和3显示可用于任一图1A－1C所示本发明筛选系统的优选光学子系统的基本部件。
图4A和4B显示可用于任一图1A－1C所示本发明筛选系统的优选微板排列子系统的基本部件。
图5显示可用于任一图1A－1C所示本发明筛选系统的优选计算机/软件子系统的基本部件。
图6A－6B显示可被任一图1A－1C所示本发明筛选系统询问两例微板(如多孔板)。
图7显示可结合到图6A－6B所示微板的孔内的生物传感器(如共振波导光栅(RWG)生物传感器)的基本部件。
图8A显示可结合到图6A－6B所示微板的孔内的生物传感器的另一设计，其中的生物传感器具有基准结构(fiducials)。
图8B是结合有384个生物传感器的微板的基板的顶视图，其中所述生物传感器的构造如图8A所示的生物传感器。
图9A－9B显示微板的另一设计，其中，生物传感器不具有基准标记，微板内形成有基准标记。
图10是本发明的一个实施方式的生物传感器的顶视图，所示生物传感器上其具有用表面活性化学物质形成的两个参比区域和一个反应区域。
图11A－11C是两张流程图和一张图表，用于帮助解释可采用任一图1所示筛选系统实施的不同试验，它是作为本发明实施方式之一的试验进展模式。
图12－15是不同的图，用于帮助解释可采用任一图1A－1C所示筛选系统实施的HTS试验，它是作为本发明实施方式之一的HTS模式。
图16－17用于帮助描述使用本发明的筛选系统进行的特定试验方案及所得结果的图。
具体实施方式
参见图1A－1C，共三个分图，分别显示三个筛选系统100a、100b和100c，各系统可与一个或多个一次性微板一起用于实施采用无标记光学检测技术进行的药物化合物文库的高通量筛选。筛选系统100a、100b和100c主要产生与化学/生化化合物(药物候选物)与位于一次性微板各孔底部的各生物光学传感器(生物传感器)表面上的固定分子(治疗靶标)之间相互结合有关的数据。
筛选系统100a、100b和100c的结构稍有不同，但如下文将讨论的，它们都具有相同的能力，都能在一次性微板中采用无标记光学检测技术实施药物化合物文库的高通量筛选。如图1A所示，筛选相同100a包括孵育室110(消热差缓冲室110)、进样锁定室(load lock chamber)120、测量室130、接口装置135和计算机140。在此实施例中，操作消热差缓冲室110，以接受、存储和维持一个或多个微板周围的预定温度。进样锁定室120具有一区域，微板在从消热差缓冲室110向测量室130移动以及反过来移动时在此区域中移动。测量室130维持微板周围于预定的温度，它还具有测量巢(nest)132，用于在微板孔内生物传感器接受光学询问之前高度精确地定位/复位微板。接口装置135用于在进样锁定室130和外部设备之间移动微板(如见图13)。
如图1B所示，筛选系统100b包括孵育室110(消热差缓冲室110)、测量室130、接口装置135和计算机140。筛选系统100b的结构与筛选系统100a相同，但它不包括无进样锁定室120，且该接口装置135可用于将微板从消热差缓冲室110移动到测量室130。与之相比，图1C显示的筛选系统100c包括测量室130、接口装置135和计算机140。筛选系统100c的结构与筛选系统100b相同，但消热差缓冲室110位于测量室130之内。在三种不同的筛选系统100a、100b和100c中，计算机140通过控制筛选系统100a、100b和100c内的各部件和子系统而进行大量不同的无标记试验。其中一些子系统如下：
1.1光学子系统150
1.2平板找准子系统160
1.3环境控制子系统170
1.4液体处理和平板转运子系统180a和180b
1.5计算机/软件子系统190
1.6将筛选系统100与外部设备1304相关联(见图13)的装置135。
1.1光学子系统150
图2和3是阐述一个光学子系统150实施方式中不同部件的图。光学子系统150工作时主要将光束202传送到光学传感器204(显示位于微板206中)并收集反射光束208。该光学系统150位于测量室130内(见图1A－1C)。
在一个实施方式中，光学子系统150具有光源210(超级发光二极管(SLD)210)，该光源以光纤传播，与可变光衰减器(VOA)212连接，该可变光衰减器与极化扰频器214连接。该极化扰频器214输出的光束被1×16析光镜216分入16股光纤218。具有16个通道的1×2析光镜阵列220将各光纤216分别连接到16个带尾纤的微透镜222(光头222)(见图3)。各个带尾纤的微透镜222将光束202传送至移动中的传感器204(或静止的传感器204)，并接收反射光束208。通常，反射光束208的波段窄，宽度在1－2nm。反射光束208通过1×2析光镜阵列220，由16个分光计224中的一个检测。分光计224用于测量反射光束208的峰值。然后，与反射光束208的该峰值有关的光谱数据由个人计算机(PC)226来处理。个人计算机226(可以是计算机140)测定对应于反射光束208峰值的矩心(或正方矩心)的共振波长。或者，PC226可使用自相关法或最大导数法计算中心波长。
共振波长指示化学/生化化合物(药物候选物)是否与位于一次性微板206各孔底部的一个生物传感器204的表面上的固定分子(治疗靶标)发生相互作用。这种生化相互作用，例如结合、吸附等，改变生物传感器204表面的折射率，从而改变生物传感器的光学响应，并因此改变测得的波长，由此可直接监控无标记试验中的生物学事件。应注意的是，生物传感器204检测到的折射率的增加使反射光208的波长增加。
参见图3可见，各个带尾纤的微透镜222包括单模光纤302、透镜304、线偏振器306和λ/4平板308。或者，可使用圆偏振器替换线偏振器306和λ/4平板308。这一特定带尾纤微透镜222的集光角(angular acceptance)约为5毫弧度，在生物传感器204上产生的光斑直径约100μm。而且，该特定的带尾纤微透镜222被构造成拒绝微板206发出的问题菲涅耳反射。但是，由底物706内多重反射产生的问题附属反射可通过圆偏振器(线偏振器306和λ/4平板308)。然而，这些附属反射可通过信号的数字过滤或通过分光计224的排列调整而去除。所述16个带尾纤的微透镜222可沿着5个轴(斜度(pitch)、滚动轴(roll)、X、Y和Z)调整。在一个实施方式中，微板206以一个方向(一维扫描)移动，这样，多个生物传感器204和各生物传感器204内的多个区域可接受询问。关于这种类型的光学子系统150的详细讨论见下述文献：
·美国专利申请系列号11/027,547，发明名称为“空间扫描光学阅读系统及其使用方法”(Spatially Scanned Optical Reader System and Method forUsing Same)；
·美国专利申请系列号10/977,520，发明名称为“用于生物传感应用的单纤维发射/接收系统”(Single-Fiber Launch/Receive System for BiosensingApplications)；
·美国专利申请系列号10/856,572，发明名称为“具有减少的附加反射的光学询问系统和过滤附加反射的方法”(Optical Interrogation Systems WithReduced Parasitic Reflections and a Method for Filtering ParasiticReflections)；
·美国专利申请系列号11/058,155，发明名称为“单模(SM)纤维光学阅读系统和询问共振波段光栅传感器的方法”(Single Mode(SM)Fiber OpticalReader System and Method for Interrogating Resonant Waveguide-GratingSensor(s))。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
此外，下述文献描述了可用于本发明的其它类型的光学子系统150：
·美国专利申请号10/602,304，发明名称为“光学询问系统及其使用方法”(Optical Interrogation System and Method for Using Same)；
·美国专利申请号11/019,439，发明名称为“阵列式传感器测量系统及方法”(Arrayed Sensor Measurement System and Method)；
·美国专利号6,785,433，发明名称为“波段格栅阵列和光学测量排列”(Waveguide Grid Array and Optical Measurement Arrangement)；
·美国专利申请号11/100,199(案卷号SP03-062B)，发明名称为“光学询问系统和用于二维传感器阵列的方法”(Optical Interrogation System andMethod for2-D Sensor Arrays)。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
1.2平板找准子系统160
图4A和4B是阐述一个平板找准子系统160例子中的不同部件的图。平板找准子系统160主要包括X/Y平移平台(未显示)和微板固定结构400，该微板固定结构调整和移动微板206，使其能被光学子系统150正确地扫描。平板找准子系统160位于测量室130之内(见图1)。
在一个实施方式中，平板找准子系统160具有微板固定结构400，该微板固定结构包括具有两个表面的基底402，其中一个是主表面410，另一个是次表面412。次表面412嵌在端壁414和侧壁416上，在基底402内形成开口/检测孔406。次表面412形成一围绕检测孔406的凸缘，并限定了巢座(nestingreceptable)420。巢座420形成的区域将被固定微板206占据(见图6A和6B)。界定巢座420的次表面412还可具有三个支撑物430，它们能够在Z方向平面内接触并支承微板206。但是，优选的是，约束结构400具有8个接触点，以在X、Y和Z平面方向上确立微板206的位置，见图4B中优选约束结构400的顶视图。此约束结构400中的8个接触点包括：巢座420中的三个支撑物430，成三角形布局，从表面412突出；和另外5个定位结构，包括位于端壁414上是两个X方向的接触点440x，一个位于侧壁416上的Y方向的接触点以440y，和两个弹簧加压的接触点450x和450y，分别位于对面的端壁414和侧壁416上。定位接触点440x/y各自的调节器417位于约束结构400的外表面421上。用片簧调节器419来调节可施加的弹簧力。这种调节器417或片簧调节器419可以是螺丁之类或者是用于调节施加给微板206的力的其它可选装置。可再用其他调节器以适应不同的微板尺寸(即，支撑物430高度的调节机构)。关于这种特定的限制结构400以及其它限制结构的详细描述的文献可参见：
·美国阵列申请系列号60/701,452(代理案卷号SP05-086P)，发明名称为“运动孔板固定方法”(Kinematic Wellplate Mounting Method)。
本文将此文献的内容纳入作为参考。
1.3环境控制子系统170
使用环境控制子系统170来将外部环境(如温度波动)在筛选系统100的孵育室110、进样锁定室120和测量室130(见图1)内的影响减到最小。在一个实施方式中，环境控制子系统170包括具有热电模块和允许人们将温度控制在50毫度(3σ，12小时)范围内的空气循环装置的壳体。本实施例所示的环境控制子系统170位于测量室130内(见图1)。
1.4液体处理和平板转运子系统180a和180b
液体处理和平板转运子系统180a和180b用于将一个或多个微板206在测量室系统110中移动。在一个实施方式中，液体处理子系统180a具有移液器(未显示)，该移液器可在分析微板206和来源微板(未显示)之间转运液体。平板转运子系统180b具有夹持器(未显示)，该夹持器用于将微板206(分析微板)移动到测量位置，并将另一微板(来源微板)移动到液体处理位置。在一个优选实施方式中，平板转运子系统180b将微板移动进出测量位置。它可包括一个或多个以下部件，如旋转臂、移板架(plate carriages)、夹持器、升降机构(lifter)和输送系统(例如)。平板转运子系统180b主要提供一能使多个微板进入测量室130内的工具。例如，当一个微板接受测量时(光学询问)，另一微板可移动到位以待接下来将被检测，而先前的微板可移出筛选系统100。关于这些子系统180a和180b的更详细描述可参见下文关于图11－15的描述。
1.5计算机140/软件子系统190
计算机140/软件子系统190控制着筛选系统100中的设备硬件，同时还协调测量并对询问微板206获得的数据进行处理。计算机140/软件子系统190和光学子系统150的一个示例性电学结构描述在图5中。在此实施例中，计算机/软件子系统190包括PC226(见图2)和数据存储单元502。PC226具有以下部件：(1)原谱分选和分存(binning)单元504；(2)峰值检测算法单元506；和(3)分析结合信号单元508(与数据存储单元502连接)。此外，PC226通过光谱数据流516与光学子系统150偶联。光学子系统150(见图2)包括分光计I/O板505和分光计224。分光计I/O板505具有下述部件：(1)数字时标发生单元510；(2)光束汇总单元512；和(3)频谱交叠(spectrainterleaving)单元514。此外，分光计I/O板505通过带状电缆518与分光计224连接。这些部件各自执行如下功能：
1.5.1数字时标发生单元510
分光计I/O板505为光学模块150提供并跟踪所有实时数字信号。为了帮助分光计I/O板505做到这点，数字时标发生单元510接收来自扫描轴编码器的正交(quadrature)编码器输入信号，所述扫描轴编码器与平移平台和移动并支持微板206的约束结构400(见图4A和4B)相关联。基于平移平台的速度，数字时标发生单元510调动分光计224精确定时地获取光谱。在优选的实施方式中，所有16个分光计224同时对它们各自的生物传感器204区域采样。数字时标发生单元510还在带状光缆518中具有许多控制线，用于驱动各分光计224中CCD阵列和A/D转换器。CCD阵列将光学信号转换成电模拟信号，其代表着各给定像素(波长)的能量(power)。A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。这些数字信号被通过112比特的数据总线518a提供给分光计I/O板505。
1.5.2112比特数据总线518a
各分光计224中的各A/D转换器将14比特信号提供给分光计IO板505。对于各定时像素，存在一个代表该像素的信号水平的14比特数值。各组(bank)8个分光计的14比特总线被捆在一起，形成112比特的数据总线518a。各分光计带状光缆包括14比特的A/D数据。在分光计IO板505上，该112比特数据总线518a与112比特FPGA输入端口(未显示)相连。两组的分光计224(每组8个)共享同一根112比特数据总线518a。此外，数字时标发生单元510使用分组控制线来控制有哪一组分光计224占用112比特数据总线518a。在任一给定时刻，仅一组8个分光计224可向112数据总线518写入。
1.5.3光束汇总单元512
随着由分光计224汇总形成原始广谱，分光计IO板505能够将该原谱上传给PC226，或者能够对像素数据执行增益(gain)和补偿(offset)校准，然后汇总出一原谱系列从而能够产生较大的“虚拟(virtual)”光束208。
1.5.4频谱交叠单元514
根据光谱是如何收集和(任选地)汇总的，可能需要在将数据传送给PC226之前对各分光计224的像素数据进行交叠。因此，例如，分光计#1的像素#1、接着是分光计#2的像素#1可能需要先交叠再传送到PC226。
1.5.5光谱数据流516
分光计IO板505收集的光谱可通过32MB/秒的火线通道516上传给PC226。在此例中，主机PC226可具有指导数据进入内部储存器(未显示)的火线卡。
1.5.6原谱分选和分存单元504
根据数据是如何收集的，光谱可能需要恢复成适应各光学通道的光谱波形的形式来存储。此外，此时可进一步进行类似于之前在分光计IO板505上所实施的汇总，以产生较大的“虚拟(virtual)”光束208。
1.5.7峰值检测算法单元506
然后，使用峰值检测算法处理各原谱或汇总在一起的原谱系列，该算法意图分辨各分光计224内CCD阵列上的共振位置。
1.5.8分析结合信号单元508
分析结合信号单元508使用峰值检测算法单元506的输出值计算插入测量室130的不同类型微板206的试验结合信号。例如，对于使用自参照(selfreferencing)的孔610，可以将信号衰减波长减去参比衰减波长(padwavelength)后作为结合信号(见图6A)。此外，对于不使用参照的孔610，可直接采用整个孔的平均波长作为无参比结合信号。
PC226还具有图形化的用户界面(未显示)，在该界面，操作者可在其中给定排的传感器的反射光峰位置被实时监控的试验进展模式和其中微板被全面扫描并从各个孔产生各自数据的高通量筛选模式之间进行选择。这两种模式将在下文描述图11－15时有详细的描述。
1.6装置135
装置135起到与例如高通量筛选(HTS)线1304的外部设备(如图13所示)连接的作用。装置135可包括但不限于：旋转臂、拔取工具(drawer)、升降机构(lifter)、夹持器、导轨上的移板架、或传送带。它的主要功能是移动微板206进出筛选系统100。它还可将微板传送至孵育室110或测量室130。
下文将提供关于可被筛选系统100询问的示例性一次性微板206的描述。图6A和6B是两张阐述能被定位在约束结构400(见图4A和4B)中的示例性一次性微板206(如多孔板)的图。所示的微板206具有孔610阵列，其结构包括两个部分，即上部板602和下部板603。上部板602包括外围边缘/框架604、上表面606，并以孔610外轮廓作为侧壁608。各孔610能够接收待分析的等分样品。下部板603形成基本上且优选平整的各孔610的透明底壁/表面613，其中形成或放置有生物传感器204(见图6B)。生物传感器204用于检测孔610内或孔610的底表面上发生的生物分子活动。虽然所示的微板206具有96个孔610，应理解，在优选的实施方式中，可使用具有384个孔的微板206。下文是微板206内部分部件的详细描述：
2.1生物传感器204
2.2生物传感器基板603
2.3上部(有孔的)板602和基板603组件
2.4生物传感器的表面连接化学特征
2.5生物传感器的信号/参比区域。
2.1生物传感器204
在一个实施方式中，生物传感器204是共振波导光栅(RWG)生物传感器204，其具有如图7所示的结构。生物传感器204包括置于复制衍射光栅(replicated diffraction grating)704之上的高折射率波导层702，该光栅704置于玻璃基底706之上。例如，衍射光栅704可以是3mm×3mm的正方形，其具有栅距为500nm、深度为50nm和50％占空比的复制线性光栅。优选的是，优化波导层702的厚度和折射率以及衍射光栅704的特性(栅距、深度和占空比)，以产生针对生物传感器204顶部分析物708和靶标710的相互作用引起的折射率变化的最高敏感性。这种敏感性定义为相对于折射率变化的反射光712的偏移(nm/折射率单位)。因为感测原理涉及从生物传感器204发出的攸逝波714的相互作用，因此被感容积通常局限于最贴近波导管702表面上的150-200nm。
关于生物传感器204的结构和功能的更详细讨论，可参见以下文献：
·美国专利4,815,843，发明名称为“用于选择性检测物质和/或检测气体、液体、固体和多孔样品中的折射率变化的光学传感器”(Optical Sensor forSelective Detection of Substances and/or for the Detection of RefractiveIndex Changes in Gaseous,Liquid,Solid and Porous Samples)：
·美国专利5,738,825，发明名称为“光学生物传感器基质”(OpticalBiosensor Matrix)。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
图8A和8B是阐述其上具有准线802的生物传感器204的另一设计的图。在此实施例中，除1mm×1mm的中心区域外，4mm×4mm的生物传感器204在对角线上具有4条0.2mm的准线802。这些准线802使人们可监测微板206相对于光学子系统150的定位。这是重要的，基于此，如果微板206从测量室110中移出然后重新插入的话，平板找准子系统160能够正确地定位微板206(见图1)。另一可选例子是图9A和9B，它们是阐述未使用图8A和8B所示的孔内基准线802取而代之的是形成于微板206之上的有翼状基准902的另一设计的图。关于这些和几种其它类型的基准是如何可用来正确地将微板206定位到测量室130中的更详细讨论可参见以下文献：
·美国专利申请号11/027,547，发明名称为“空间扫描光学阅读系统及其使用方法”(Spatially Scanned Optical Reader System and Method for UsingSame)；
·美国专利申请号11/210,920(代理案卷号SP04-149A/WJT003-0082)，发明名称为“用于监控和校正非标记依赖性生物传感器的横向和角状误排列的光学阅读系统和方法”(Optical Reader System and Method for Monitoringand Correcting Lateral and Angular Misalignments of Label IndependentBiosensors)。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
2.2生物传感器基板603
在此实施方式中，微板206具有光学基板603，该基板由玻璃基底706制得，其上覆盖有UV固化的树脂(如丙烯酸酯类制剂)涂层，其中，衍射光栅结构704是重复排列的(见图7、8B和9B)。在该UV固化树脂层之上沉积波导层702，它由高折射率透明绝缘体如无机氧化物(如Nb2O5或Ta2O5)制成。可采用标准的溅射技术沉积光学波导层702。离子枪可用作辅助手段，但并非必需，虽然优选的实施方式采用了离子枪辅助手段。还可在波导层702之上再沉积一层SiO2薄层，以提高波导层702上表面的生物学结合能力。虽然可使用由塑料或玻璃制得的任何足够平坦且光学透明的基底706，但在优选的实施方式中，该玻璃基底706是康宁(Corning's)的代码为1737F或G的铝硅酸盐玻璃。优选玻璃基底706呈117.3mm×76.1mm(L×W)，厚0.7mm。图8B和9B是基板603的顶视图，所示基板603具有结合于其中的384个生物传感器204，所示传感器看起来如图8A和9B所示的生物传感器204。
2.3上部(有孔的)板602/基板603组件
如图6A－6B所示，通过将具有孔610的上部(有孔的)板602与光学基板603相连制得优选的微板206。在优选的实施方式中，上部(有孔的)板602通过注模COC-TiconaTKX-0001而获得。优选的(有孔的)上部板602具有384个圆孔610，各孔610具有以下尺寸：顶部直径3.40mm+/-0.05，底部直径2.80mm+/-0.05，高度10.92mm，容积82.6μl。此外，优选的上部(有孔的)板602满足以下标准：
·ANSI/SBS1-2004足迹尺寸
·ANSI/SBS2-2004高度尺寸(板的总高度是14.22mm)
·ANSI/SBS3-2004底部外缘尺寸
·ANSI/SBS4-2004孔位置。
此外，在优选的实施方式中，使用粘附剂(如UV阳离子环氧树脂——3340)将光学基板603与有孔板602粘合。关于优选微板206和优选粘合组装方法的详细描述可参考以下文献：
·美国专利申请号2003/0031829A1，发明名称为“具有透明的孔底部的多孔板和制造该多孔板的方法”(Multiwell Plate having Transparent WellBottoms and Method for Making the Multiwell Plate)；
·美国专利号6,767,607B2，发明名称为“具有透明孔底部的多孔板”(Multiwell Plate having Transparent Well Bottoms)；
·美国专利申请号11/046,427，发明名称为“多孔板和使用低细胞毒性、可光致固化的粘附剂制备多孔板的方法”(Multiwell Plate and Method forMaking Multiwell Plate Using A Low Cytotoxicity Photocurable Adhesive)。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
2.4生物传感器的表面连接化学特征
如图7所示，优选的生物传感器204具有连接表面716，该表面用于结合生物分子710(靶标710)。例如，可使用一联结层(tie layer)将反应性聚合物共价结合到波导层702的上表面从而形成连接表面716。将靶标710固定后，可使用阻断分子消除反应性聚合物上的未反应基团。阻断分子还可用于在生物传感器204上形成参比区域(见图10)。
在优选的实施方式中，联结层可由氨基丙基硅倍半氧烷(APS)或γ-氨基丙基硅烷(GAPS)制成，其中APS采用溶液法沉积，而GAPS则采用蒸气法沉积。反应性聚合物可由乙烯与马来酐的交替共聚物(poly(ethylene-alt-maleic anhydride)，EMA)和甲基乙烯醚与马来酐的交替共聚物(poly(methylvinylether-alt-maleic anhydride)，MAMVE)制得。此外，任何能消除上表面未反应基团的化合物都可用作阻断剂，如乙醇胺(ethaloamine)和O,O’-二(2－氨基丙基)聚乙烯醇1900。这种表面化学特征允许多种靶标610的结合，所述靶标包括但不限于：小肽、配体或蛋白质、抗体、酶、受体和细胞。
关于表面结合化学的详细描述可参见以下文献：
·美国专利申请系列号10/996,952，发明名称为“用于结合生物分子的聚合物包涂的基底及其制备和使用方法”(Polymer-Coated Substrates forBinding Biomolecules and Methods of Making and Using Thereof)；
·美国专利申请系列号11/027,509，发明名称为“用于在生物传感器上产生参比区域和样品区域的方法和所产生的生物传感器”(Method for CreatingA Reference Region and a Sample Region on a Biosensor and the ResultingBiosensor)。
这些文献的内容被纳入本文作为参考。
2.5生物传感器的信号区/参比区
在优选的微板206中，各孔610/生物传感器204具有参比区域，该参比区域通过连接化学特征与阻断分子反应而形成于局部。基于几个理由该参比区域是需要的。首先，基于它可消除环境变化如温度、背景变化(如缓冲液折射率的不同)产生的影响，消除将微板206移走和重新插入光学阅读器150引起的复位变化产生的影响。其次，它还可以就非特异性结合提供参照。
在优选的实施方式中，通过用阻断剂在孔610的底部规画出参比区域。有几种接触和非接触方法可对孔610进行规画，例如，接触方法之一是将阻断剂针印(pinprint)到孔610中。此外，各孔610可具有许多不同的参比区规划，如：1)左/右半侧被阻断；2)衍射光栅的中心被阻断；和3)阻断区域成交替的条带或方块。不论如何，孔610的规划应如图10所示沿着衍射光栅704的轴排列，以避免参比区域1002和反应区域1004之间的串话。
关于参比区域1002的产生和使用的详细讨论，可参见前述美国专利申请系列号11/027,509。此外，下述文献描述了可用于本发明的几种类型的自参照生物传感器204：
·美国专利申请号10/947,021，发明名称为“自参照波导光栅传感器”(Self-Referencing Waveguide Grating Sensors)。
此文献的内容被纳入本文作为参考。
下文将提供关于如何使用筛选系统100a、100b和100c来实施不同类型的测量分析的描述。但是，在讨论几种示例性测量分析之前，先提供关于筛选系统100主要部件的功能的简要讨论。再次参见图1A－1C，它们显示了阐述筛选系统100a、100b和100c的不同结构的分块图。如图所示，具有受控内部环境的孵育室110(消热差缓冲室110)为大量的微板206到达热平衡提供了缓冲。这使得微板206以未受控制的温度从筛选系统100外部进入，然后达到热平衡。孵育室110优选足够大，以允许多个微板206达到平衡而不限制筛选系统100的通量。进样锁定室120(仅在图1A中显示，包括旋转臂135(接口装置135)、多轨系统120b和条形码阅读器120c)是孵育室110和测量室130之间的转移区域。进样锁定室120基本上是个前庭(vestibule)，微板206由此通过进入测量室130。受热控制的测量室130是微板206接受光学询问的地方。测量室130包括：(1)测量模块150；(2)液体处理模块(移液器)180a；(3)环境控制设备170；和(4)微板处理模块(夹持器或导轨)180b。
筛选系统100a、100b和100c起到光学询问位于微板206的孔610底部上的生物传感器204的作用。在优选的结构中，筛选系统100a、100b和100c使用一柱光束202扫描移动中的微板206的一排孔610/生物传感器204(见图2)。在一个实施方式中，光学询问光束202扫描过移动中的孔610/生物传感器204，检测并记录孔610/生物传感器204的反应区域和阻断区域的读数。或者，可移动光头222，使光学询问光束202扫描过静止的孔610/生物传感器204。为了检测结合事件，需要在将靶标710固定到孔610/生物传感器204上之后进行第一次扫描。并且，需要在将生物材料708(分析物708)加到孔610/生物传感器204上的固定靶标710上之后进行第二次扫描。如果需要，可在实施第二次扫描之前先利用基准点802(见图8和9)进行微板206在测量室130中的复位。下文是关于如何使用筛选系统100a、100b和100c实施不同类型的测量分析的详细描述：
3.1试验模式
3.2HTS模式。
3.1试验模式
以试验模式工作的筛选系统100a、100b和100c实时获得生化相互作用数据。图11A和11B是两种用于帮助描述可用筛选系统100a、100b和100c实施的两种不同类型的试验的流程图。在下文的描述中，来源微板存储将被转移到测试微板206的材料。而测试微板206则具有嵌埋于孔610底部的生物传感器204。
图11A是显示用筛选系统100a(例如)以试验进展模式(assay developmentmode)实施的一个连续法1100a的步骤的流程图。从步骤1102a开始，治疗靶标710被固定在测试微板206的孔610的内部，测试微板206此时位于筛选系统100之外。在固定了靶标710后，将一缓冲剂加到微板206的孔610中。在步骤1104a，测试微板206被插入孵育室110，消除热差。可能需要花费30分钟的时间使测试微板206达到热平衡，这取决于测试微板206的周边温度。在步骤1106a，测试微板206从孵育室110移出，通过进样锁定室120进入测量室130的测试位置上。在测量室130中，测试微板206中的生物传感器204接受询问，由此获得测量基线。然后，在步骤1108a，来源微板被插入孵育室110中消除热差。应注意的是，来源微板可在测试文本206插入孵育室110的同时插入孵育室110中。经过一段时间后，来源微板从孵育室110中移出，通过进样锁定室120进入测量室130中。在步骤1110a，测量室130中的液体处理模块(移液器)180a将分析物708(测试化合物708)从来源微板的孔中转移到测试微板206的孔610中。然后，询问测试微板206中的生物传感器204，在测试微板206孵育过程中获得许多不同的测量值。测试微板206被询问之后，在步骤1112a，测试微板206和来源微板都从筛选系统100中移出。这些步骤可不断重复，以连续地询问任意数量的测试微板206。可以看出，这种模式没有通量要求，因此不需要像HTS模式(见图12－15)那样使多个测试微板206同时进入和同时移出筛选系统100。再次提请注意的是，筛选系统100b和100c不具有进样锁定室120，且筛选系统100c具有包括了消热差缓冲室110的测量室130。但是，筛选系统100b和100c也可实施上述类型的试验。
图11B是显示可使用筛选系统100a(例如)以试验进展模式实施的另一种连续方法1100b的流程图。从步骤1102b开始，测试微板206(其上没有固定靶标710)和第一来源微板(含有靶标710)都插入孵育室110中消除热差。微板206达到热平衡可能需时30分钟，这取决于微板206的周边温度。在步骤1104b，测试微板206和第一来源微板从孵育室110中移出，通过进样锁定室120进入测量室130。在步骤1106b，液体处理模块(移液器)180a将治疗靶标710从第一来源微板的孔中移到测试微板206的孔610中。在步骤1108b，第一来源微板从筛选系统100中移出，插入第二来源微板到孵育室110中消除热差。在步骤1110b，从测量室130中移出测试微板206，通过进样锁定室120进入孵育室110，这样，治疗靶标710可被孵育并固定在测试微板206的孔610内。然后，在步骤1112b，测试微板从孵育室110移出，通过进样锁定室120进入测量室130内的测量位置。此时，从微板206的孔610中除去未结合的靶标710，加入缓冲液。然后，询问测试微板206内的生物传感器204，获得测量基线。然后，在步骤1114b，将第二来源微板移出孵育室110，通过进样锁定室120进入测量室130。在步骤1116b，液体处理模块(移液器)180a将测试化合物708从第二来源微板的孔中转移到测试微板206的孔610中。然后，询问测试微板206的生物传感器204，在测试微板206孵育期间获得许多不同测量值。询问完测试微板206后，在步骤1118b，测试微板206和第二来源微板一起移出筛选系统100。这些步骤可不断重复，从而连续地询问任意数量的测试微板206。可以看出，这种模式没有通量要求，因此不需要像HTS模式(见图12－15)那样使多个测试微板206同时进入和同时移出筛选系统100。再次提请注意的是，筛选系统100b和100c不具有进样锁定室120，且筛选系统100c具有包括了消热差缓冲室110的测量室130。但是，这些筛选系统100b和100c也可实施上述类型的试验。
下文将提供关于人们如何将靶标710加到测试微板206中以及如何实施结合试验的详细描述。
3.1a加入靶标710：
来源微板首先由自动内部平板处理模块180a和180b转移到测量室130内的来源板位置上(见步骤1104b)。测试微板206也被放置到测量室130的测量位置上。然后移动来源平板到移液器之下，移液器下移到来源微板，将液体吸入到移液管的端头。接着，移动测试微板206到移液器之下，该移液器下移到该测试微板206，并将液体从从移液器端头转移到测试微板206。测量系统130中的液体处理设备180a和180b还能够通过将一定量的液体抽回到移液器端头、然后将其重新放回到微板206的孔610中从而将加入的液体与测试微板206的孔610中原有的液体混合。混合时间可根据需要而定。将测试微板206返还到孵育室110中进行孵育(通常30－90分钟)。靶标710结合到生物传感器204的表面上之后，将测试微板206移动到移液器下，该移液器下移到测试微板206，并将含有未结合的靶标710的余下液体移除。然后，将折射率匹配的缓冲液加到孔610中以稀释孔610中剩余的液体。然后将其除去。重复以上过程，直到测试微板206的孔610上不残留游离靶标710，而仅留下结合的靶标710。
3.1b实施结合试验
将装有测试化合物708的来源微板从孵育室110中移到测量室130的来源板位置上(见步骤1114b)。将表面上结合了靶标710的测试微板206移到测量室130的测试微板位置上(见步骤1112b)。将该来源微板移到移液器端头下，移液器端头下移到来源微板使移液器的末头充满测试化合物708。然后，将测试微板206移到测量位置。对表面上结合有靶标710的孔610进行基线扫描(见步骤1112b)。之后，将移液器移到测试微板206的上方，将测试化合物708加到测试微板206中。将内容物混合一段时间，该时间由使用者控制。然后扫描位于测量位置上的测试微板206(见步骤1116b)。扫描后，孔610的内容物可再次混合，从而使得反应不受扩散限制。混合涉及将液体吸入移液器端头，再将液体射回到孔610中。通常，混合时间约为各试验开始时的6分钟。获得作为时间函数的结合信号，直到试验结束。这个时间范围可以是20分钟到60分钟，取决于试验的性质。这会将384孔测试微板206的处理速度(throughput rate)限制在每8个小时约3000-10000孔。但是，这并不是问题，因为试验进展模式并没有预设的通量要求。
由此类试验进展运行模式获得的数据例子显示在图11C中。该图显示同时获得的作为时间函数的多个孔610(孔A、B……P)的响应。在响应饱和区(例如第1000秒)选择终点，然后确定有分析物708的孔610与阴性对照孔610(即孔G、H、L、O和P)之间的差异，由此获得总体结合信息。
3.1HTS模式
筛选系统100包括几个部件和特征，共同允许高通量地运行直接结合、无标记试验。在HTS模式中，必须明白：进行无标记直接结合试验的微板206不能整个试验期间都滞留在筛选系统100中。因为，如果典型的无标记直接结合试验需时20分钟(包括化合物加入、但不包括靶标固定)，那么，如果384孔微板206在筛选系统100内滞留的话，最大速率只能达到～9200孔/8小时。远低于40000孔/8小时的目标速率，该目标速率在本文中定义为高通量。筛选系统100通过将终点试验与384孔微板206移入和移出筛选系统100结合达到40000孔/8小时的高通量筛选目标。
图12是阐述可采用(例如)本发明的筛选系统100a实施的HTS方法1000的步骤的流程图。首先，384孔微板206具有连接于生物传感器204表面的靶标710，在孔610加入折射率与分析物缓冲液的折射率匹配的缓冲液(步骤1202和1204)。在优选的实施方式中，步骤1202和1204在筛选系统100a的外面实施。然后将微板206放到孵育室110中，以使其达到热平衡，这通常花费大约30分钟，但该时间取决于周围外部温度(步骤1206)。然后，将微板206从孵育室110通过进样锁定室120转移到测量室130内(步骤1208)。在优选的实施方式中，由与进样锁定室120相连的旋转臂将微板206移出孵育室110，然后用夹持器将微板206转移到进样锁定室120的移板架上。然后移板架将微板206移到测量室130，该室的温度保持在孵育室110温度的正负0.1℃范围内。应理解，测量室130中也可具有几个消热差位置，微板206可在这些位置上进一步消除热差。如果孵育室110的热环境与测量室130的不同，这将是需要的。实施完所有这些步骤之后，另一夹持器将微板206插入测量巢400中，移动微板206经过光学读数器140从而在约20秒内获得微板206的基线测量值(步骤1208)。在完成微板206的基线扫描后，从测量位置上移出微板206，将其置于第二移板架上。然后旋转臂将微板206转移到外部设备，有该外部设备将分析物708加入微板206的孔610(如见图13)。此时，微板206可返回孵育室110进行孵育，或者可在外部设备中孵育(步骤1210)。通常，直接结合试验需要孵育约30分钟。之后，将微板206返回孵育室110，以使其再一次达到热平衡(步骤1212)。然后，将微板206通过进样锁定使120送回测量室130，并再次询问(步骤1214)。再次，可能用约240秒来扫描微板206。之后，从筛选相同100中移出生物206(步骤1216)。然后用计算机140由两次读数的差异计算出结合信号(见步骤1218)。必要时，计算机140还可利用孔内参照除去与分析物708与靶标710的结合不相关的系统波长偏移。如图12所示，可通过使多个微板206同时进入和同时移出筛选系统100而重复该方法多次，以满足所需的HTS要求。再次提请注意的是，筛选系统100b和100c不具有进样锁定室120，且筛选系统100c具有包括了消热差缓冲室室110的测量室130。但是，这些筛选系统100b和100c也可实施上述HTS分析。
此外，为了帮助达到所需的HTS要求，筛选系统100可具有多个位置(停放位置)，这样，微板206可放置于这些位置排队等待接下来的步骤或测量而不需要将它们从孵育室110移到测量室130所耗费的时间。例如，在靠近进样锁定室120的旋转臂的位置可有一个停放位置，用于处理进出筛选系统100的微板206，还可存在移板架形式的另一停放位置，用于将微板206移入、移出测量室130。
如所看到的，为了实施此HTS方案，需将特定的功能整合到筛选系统100中。这些功能包括：
·用于将微板206移入和移出筛选系统100的板处理系统；
·持续时间短于最小需求/允许试验持续时间的板处理/数据点阅读循环；
·能够跟踪并计算终点试验数据的板ID和数据处理方案；
·允许平板多路传送以实现HTS的目标速率的所有前述三者的系统执行。
此外，筛选系统100具有用于帮助执行上述HTS方案的另一些部件：
·具有孔内参照的微板206/传感器204，孔内参照通过参比提示残留光学/机械找准误差、传感物质漂移(sensor material drift)、和环境/热力学引起的漂移；
·对由于平板出入导致的轻微失准不敏感的光学/机械平台400；
·能使生物传感器204的参比区域和信号区域都受到询问的光学读数器150和微板子系统设计。
应注意的是，上述筛选系统100仅仅是可用于实施这些功能以实现前述HTS方案的一个具体实施方式。还应注意的是，该HTS方案并不限于基于微板的无标记检测，它还可用于其它不基于微板的平台(微阵列等)。
如上所述，筛选系统100a、100b和100c可能需要与外部设备如高通量筛选(HTS)线相互作用，以帮助实施该HTS方案。图13提供了一分块图，阐述了筛选系统100在旋转臂1302的帮助下如何与例举的HTS线1304相互作用的一个例子。例举的HTS线1304包括机械手1306a、荧光阅读器1306b、叠式停放架/暂停处1306c、移液器1306d、孵育器1306e(显示了2个)和夹持移液器1306f(例如)。
图14是阐述筛选系统100a(例如)与HTS线1304相互作用以实施HTS方案(见图12和13)的一个方式的根特图表。该表阐述了单个微板206在检测过程的不同时间内在筛选系统100a和HTS线1304中的位置。再次，旋转臂1302是筛选系统100和HTS线1304的接口。
图15是用于阐述筛选系统100a(例如)如何稳态运行以达到40000孔/小时的扫描速率的图表。该图表显示了多个384孔微板206是如何在不同的位置最有效地相互交错从而最大限度利用筛选系统100a和HTS线1304中的每个仪器。应注意的是，存在许多不同形式和类型的可与筛选系统100a接合的HTS线。
下文描述的是使用筛选系统100实施以下试验的示例性方案，所述试验为荧光素生物素(831Da)708与固定在384孔微板206的孔610底部的链霉亲和素(60kDa)710结合。虽然此方案设计为全板试验，但是可实施任意数量的列以满足各种不同的需求。此试验使用孔间参照来计算结合导致的波长偏移。用于实施该检测的步骤如下：
A.测试板制备(见图16)
1)将15μl含50μg/mL链霉亲和素的20mM醋酸缓冲液(pH5.5)加到微板206的孔A-F、I、J、M和N中；
2)将15μl含20mg/mL PEG-胺的100mM硼酸盐缓冲液(pH9)加到孔G、H、K、L、O和P中。这些孔用做阴性对照。
3)通过重复吸/放而将溶液混合，在室温孵育20分钟，然后再混合；
4)从所有孔中移出溶液，用缓冲液重复清洗；
5)将20μl含200mM乙醇胺的150mM硼酸盐缓冲液(pH9.2)加到所有孔中，并混合；从所有孔中移出该溶液并废弃；
6)将20μl含200mM乙醇胺的150mM硼酸盐缓冲液(pH9.2)加到所有孔中，并混合；孵育5分钟，用缓冲液重复混合和清洗；
7)实施结合试验前使平板在PBS缓冲液中浸泡4小时。
B.来源板的制备
1)将250μl含200nM荧光素生物素的1X PBS溶液加到V底96孔微板的各孔中；
2)用铝密封膜或塑料盖子盖住微板，以避免蒸发；在进行结合检测之前30分钟移去盖子(见以下注意1)。
C.仪器试验方法
注意1：为了获得最优的性能，来源板和测试板应被引入筛选系统100内无覆盖地静置30分钟，以在试验前达到热平衡。
注意2：在将平板引入筛选系统100之前先在测试板上加入15μl1X PBS。
1)获取微板206的基线测量值；
2)加入15μl的200nM荧光素生物素；
3)通过吸/放混合孔610中的溶液；
4)测量光学信号。
D.检测结果/数据分析
测定原始读数(在第200秒)和最终读数(在第1200秒)之间的响应差值用于计算各孔610的波长偏移。然后通过从每列各孔中减去该列对照孔的波长平均偏移而对数据进行参比处理(以校正漂移、整体(bulk)折射率影响等)。图17是显示检测结果的图。
E.结论
以试验进展模式在13块板上运行上述方案的筛选系统100就3091个反应孔和1872个参比孔的离散系数(coefficient of variance)为7.9％。有59个孔因为与平均响应值的离散值大于3σ被作为界外值而不予考虑。
以下是本发明的一些优点、特征和用途：
1.筛选系统100a、100b和100c可用于包括HTS筛选在内的多种试验。它可用于需要检测生物学结合的各种应用。这些其它应用包括但不限于诊断、食物安全和国防安全。
2.无标记检测与放射性和荧光检测相比：现有技术的HTS检测技术在生化酶学反应中使用标记物或生色化合物，如在ELISA(酶联免疫吸附测定)使用的那些。已开发了可在HTS中利用荧光强度、荧光偏振、荧光共振能量转移(包括时间分辨技术)检测药物化合物与治疗靶标之间的相互作用的荧光标记物以及标记策略。出版了关于这些技术的综述(见A.J.Pope等，“微型HTS的均匀荧光读数：理论和实践”(Homogeneous fluorescence readouts forminiaturized HTS:theory and practice)，Drug Discovery Today，4，1999，350)。周知标记物可能是影响筛选结果可靠性的人工制品来源。此外，用于HTS的标记和检测策略之间的比较显示，所鉴定的“活性”化合物在数量和性质方面存在显著不同(如M.A.Sills等，“比较HTS中检测酪氨酸激酶分析的技术产生不同结果”(Comparison of Assay Technologies for a TyrosineKinase Assay Generates Different Results in HTS)，J.BiomolecularScreening,7,2002,191)。本发明的无标记检测方法相比放射性检测也具有优点，因为不存在处理和处置放射性材料的难题。
3.直接结合分析成为可能：标记物的使用通常导致无法直接检测药物化合物与感兴趣治疗靶标之间的直接相互作用，因为对靶标进行标记可能影响到其生化活性。HTS试验因此被称为“功能性”试验，其中天然配体或底物(在用酶的情况下)至少被标记一次并被允许与靶标相互作用以产生阴性或基线信号。通过这种基线信号的变化来检测药物化合物与靶标或其配体的相互作用。可以看到的，HTS的这种功能性试验难以被开发成强大的和结果明确的筛选方法。但是，无标记的HTS筛选系统100能够在一次简单的试验检测到化合物单独与生物分子治疗靶标之间的相互作用。
4.灵敏度高而变差小：HTS筛选系统100a、100b和100c的灵敏度足以检测化合物与固定在各孔中传感器表面上的大生物分子靶标之间的直接相互作用。
5.与平板进/出相结合的孔内参照可实现终点试验和平板多路输送，以实现高通量：HTS检测技术和试验设计通常基于检测步骤过程中的终点读数。HTS筛选系统100a、100b和100c可实现96孔和384孔微板206的终点读数，包括在孵育步骤之前的基线读数，其允许化合物708与靶标710在孵育步骤中相互作用选定的时间而不影响到总体通量。
6.标准SBS格式微板与传感器芯片相比：HTS筛选系统100a、100b和100c使用SBS标准(ANSI/SBS1到4-2004)尺寸微板而不是专用传感芯片。这是重要的，因为专用传感芯片与现有的自动液体处理装置和平板处理装置难以兼容或完全兼容。
7.标准液体处理和平板处理单元的整合：HTS筛选系统100的微板和读数部件可与多个液体处理和平板处理仪器整合，从而增加了模块性。
8.在同一系统上即能进行试验进展测量模式(实时)又可进行HTS(终点)模式：筛选系统100a、100b和100c可实现实时获得数据的试验进展模式(见图11A－11C)和通过两次测量获得数据的HTS模式(见图12－15)之间的无缝运行。
虽然已在附图和前述详细描述中描述了本发明的几个实施方式，但是应理解本发明并不限于所公开的这些实施方式。本发明可有大量的重排、修改和替代，而不偏离下述权利要求所描述和定义的精神。

Claims (10)

1.一种筛选系统，它包括：
包含一个用于在微板孔内的生物传感器接受光学询问之前定位/复位多块微板的测量巢的测量室；
包含用于微板消热差的消热差缓冲室的自动仪器；
包含用于将微板从消热差缓冲室移到测量室并起到移动微板进出筛选系统以与外部设备连接的作用的接口装置的自动仪器；
包含用于将微板移入、移出测量室的移板架的自动仪器；
包含所述接口装置和多轨系统的进样锁定室，其中，所述进样锁定室是所述消热差缓冲室和所述测量室之间的转移区域，所述进样锁定室具有多个停放位置，这样，微板被放置于这些位置排队等待接下来的步骤或测量而不需要将它们从消热差缓冲室移到测量室，其中，一个停放位置用于处理进出筛选系统的微板，和另一停放位置包括用于将微板移入、移出测量室的另一移板架；和
用于实施基线测量和终点测量，从而实现无标记检测所述微板的孔内的生物传感器上发生的生物分子相互作用的自动仪器。
2.如权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，该系统还包括多个用于在所述微板的孔内分配液体和混合液体的自动仪器。
3.如权利要求2所述的筛选系统，其特征在于，所述系统还包括操控所述多个自动仪器运行的计算机。
4.如权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述微板上各自具有基准标记，所述基准标记用于将所述微板在所述测量室中正确定位/复位。
5.如权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述接口装置包括：
旋转臂；
拔取工具；
升降机构；
夹持器；
移板架；
导轨；或
传送带。
6.如权利要求1所述的筛选系统，其特征在于，所述用于执行终点测量的自动仪器是光学询问系统。
7.如权利要求3所述的筛选系统，其特征在于，所述测量室还包含光学子系统，所述光学子系统包含：
与多个分光计连接的分光计I/O板，其中，所述分光计I/O板包含数字时标发生单元和频谱交叠单元，其中，所述数字时标发生单元与扫描轴编码器连接，而扫描轴编码器与测量巢相关联；
与光学子系统操作性连接的计算机，其中，所述计算机还包含试验数据存储单元、分析结合信号单元、峰值检测算法单元和原谱分选和分存单元，其中，所述试验数据存储单元与分析结合信号单元连接，而所述分析结合信号单元与所述峰值检测算法单元连接，所述峰值检测算法单元与原谱分选和分存单元连接，所述原谱分选和分存单元与所述光学子系统连接；
所述数字时标发生单元接收来自扫描轴编码器的编码器输入信号，并调动分光计定时地获取光谱；
所述频谱交叠单元基于所述光谱，对各分光计的像素数据进行交叠，并将交叠的像素数据传送到所述计算机；
所述原谱分选和分存单元接收所述交叠的像素数据，并将所述像素数据恢复成适应与所述分光计相关的各光学通道的光谱波形；
所述峰值检测算法单元处理所述光谱波形，分辨各分光计内电荷耦合元件(CCD)阵列上的共振位置；
所述分析结合信号单元使用来自所述峰值检测算法单元的指示各分光计内CCD阵列上的分辨的共振位置的输出值计算插入测量巢的微板类型的试验结合信号。
8.如权利要求7所述的筛选系统，其特征在于，所述分光计I/O板还包含光束汇总单元，所述光束汇总单元用于汇总分光计提供的一系列光谱。
9.如权利要求3所述的筛选系统，其特征在于，所述计算机用于控制所述多个自动仪器和所述测量室以实施以下操作：
将多块平板中的一块放置到消热差缓冲室中，其中，该块微板具有粘附于所述生物传感器表面的靶标，所述孔加有缓冲液；
将该块微板从所述消热差缓冲室经由该进样锁定室转移到所述测量室，其中，使用与进样锁定室相连的接口装置从该消热差缓冲室中移出该块微板，然后经由夹持器将该块微板转移到该进样锁定室的移板架，然后该移板架将该块微板移到该测量室；
使用另一夹持器将该块微板插入测量巢中；
获得该块微板的基线测量值；
获得该块微板的基线测量值之后，从测量巢中移出该块微板，并将其置于另一移板架上；
使用接口装置将该另一移板架上的该块微板转移到外部设备；
从该外部设备接收该块微板，其中该块微板的孔内现在具有分析物；
将该块微板放置到消热差缓冲室中；
将该块微板从消热差缓冲室经由进样锁定室转移到所述测量室，其中，使用与进样锁定室相连的接口装置从该消热差缓冲室中移出该块微板，然后经由夹持器将该块微板转移到该进样锁定室的移板架，然后该移板架将该块微板移到该测量室；
使用另一夹持器将该块微板插入测量巢中；
获得该块微板的终点测量值；
获得该块微板的终点测量值之后，从测量巢中移出该块微板，并将其置于另一移板架上；
使用接口装置将该另一移板架上的该块微板转移到外部设备；
使用计算机由该块微板上各生物传感器的基线测量值和终点测量值之间的差值计算出结合信号；和
通过使该块微板和所述多块微板同时进入和同时移出筛选系统而对所述多块微板重复实施在该块微板上进行的各操作。
10.如权利要求9所述的筛选系统，其特征在于，当所述微板是384孔板时，所述计算机用于使该块微板和所述多块微板同时进入和同时移出筛选系统，以达到每8小时筛选40000孔的目标速率。
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