CN110168378B - 用于对样品分析设备中的操作条件进行光学监测的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于对样品进行基于光学的测量的样品分析设备，其包括外壳、第一光源、激发光学器件、第一光检测器、发射光学器件和监测系统，所有这些组件都设置在外壳中。所述监测系统被配置为监测设置在外壳中的可移动部件。所述监测系统包括用于照亮可移动部件的一个或多个光源，以及用于检测可移动部件响应于被照亮而反射的光的一个或多个光检测器。

Description

用于对样品分析设备中的操作条件进行光学监测的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月7日提交的美国临时申请No.15/344,680的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明一般涉及用于样品分析设备内部的各种操作条件的基于光学的监测系统、设备和方法。样品分析设备可以是执行样品的基于光学测量或分析的一种或多种类型的样品分析设备，诸如基于荧光的、基于吸收的和/或基于发光的测量和/或显微镜成像。
背景技术
已经开发了用于对样品(例如，化学化合物、生物材料等)进行基于光学测量(例如，荧光、发光、吸光度、显微镜等)的各种分析仪器，作为在生命科学工业中有用的测定的一部分。许多分析仪器被设计为仅执行仅一种或几种专用类型的测量。另一方面，多模式分析仪器(也被称为多模式读取器)被设计为在单个仪器中执行多种分析测定。多模式分析仪器可以被设计成可重新配置的，以使得用户能够选择要执行的不同类型的测量。一些多模式分析仪器利用专用盒来实现重新配置。尽管可以使用其他类型的样品保持器或容器，但是由分析仪器分析或测量的样品通常被支撑在多孔微量滴定板(也称为微孔板或光学板)中。含有样品的微孔板通常被加载到分析仪器的内部，并且所述内部与环境隔离以使得能够进行基于光学的测量或成像。
根据分析仪器能够对样品进行的分析的类型，分析仪器可以包括各种类型的可移动部件，例如流体部件(例如，喷嘴、移液管等)、光学部件(例如，透镜等)以及机械部件(例如，电动平台、微量滴定板传送器等)，这些移动部件在分析仪器的封闭的内部中操作。期望能够监测这些可移动部件，包括确定这些部件的存在和位置。
发明内容
为了整体或部分地解决上述问题，和/或本领域技术人员已经观察到的其它问题，本公开提供了方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置，如在下面阐述的实施方式中通过示例的方式描述的。
根据一个实施例，用于对样品执行基于光学测量的样品分析设备包括：外壳；第一光源，其设置在所述外壳中且被配置为产生激发光；激发光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述激发光从所述第一光源引导到所述样品，其中所述样品响应于被所述激发光照射而发射出发射光；第一光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为测量所述发射光；发射光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述发射光从所述样品引导到所述第一光检测器；以及监测系统，其被配置为监测设置在所述外壳中的可移动部件，所述监测系统包括：第二光源，其设置在所述外壳中且被配置为照射所述可移动部件；以及第二光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为检测所述可移动部件响应于被照射而反射的光。
根据另一个实施例，提供一种用于监测样品分析设备的可移动部件的方法。样品分析设备包括：外壳，所述可移动部件设置在所述外壳中；第一光源，其设置在所述外壳中且被配置为产生激发光；激发光学器件，其设置在外壳中且被配置为将来自第一光源的激发光引导到设置在外壳中的样品；第一光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为测量响应于被所述激发光照射而从所述样品发射的发射光；以及发射光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述发射光从所述样品引导到所述第一光检测器。所述方法包括：操作监测系统以通过以下操作来监测所述可移动部件：操作设置在所述外壳中的第二光源以照射所述可移动部件；以及操作设置在所述外壳中的第二光检测器以检测所述可移动部件响应于被照射而反射的光。
通过查阅以下附图和详细描述，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的或者将变得显而易见。所有这些附加系统、方法、特征和优点旨在包括在本说明书内，在本发明的范围内，并且由所附权利要求保护。
附图说明
通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的各部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，相同的附图标记在不同视图中表示相应的部件。
图1是根据实施例的样品分析设备的示例的示意图。
图2是样品分析设备的另一示意图。
图3是根据实施例的可以用在诸如图1和图2所示的样品分析设备中的微孔板和板盖的示例的立体图。
图4是根据实施例的可以包括在诸如图1和图2所示的样品分析设备中的监测系统的立体图。
具体实施方式
如本文中所使用的，术语“分析物”通常是指通过基于光学技术检测或测量的物质。分析物的示例包括但不限于蛋白质(包括膜结合蛋白质)、抗原物质、半抗原、抗体、毒素、有机化合物、肽、微生物、氨基酸、核酸、激素、类固醇、维生素、药物(包括用于治疗目的的药物以及用于非法目的的药物)、药物中间体或副产物、细菌、病毒颗粒和前述任一种(可适用)的抗体或抗体的代谢物，以及上述任意物质中的两种或更多种的组合。
如本文所用，术语“样品”通常是指已知或怀疑含有分析物的材料。在实行本文所公开的主题时，样品可直接用作从源获得的或者后续有预处理以用于修改样品的特征。样品可以源自任何生物源，诸如生理体液，包括例如血液、间质液、唾液、眼晶状体液、脑脊髓液、汗液、尿液、乳汁、腹水液、嘈杂的(raucous)、关节液、腹膜液、阴道液、羊水等。可在使用前对样品进行预处理，例如由血液制备血浆、稀释粘性液体等。预处理的方法可以包括过滤、沉淀、稀释、蒸馏、浓缩、干扰组分的灭活、层析、分离步骤和试剂的添加。除了这些生理体液之外，可使用其它液体样品，例如水、食品等，以用于执行环境或食品生产测定。此外，已知或怀疑含有分析物的固体材料可用作样品。在一些情况下，修改固体样品以形成液体介质或从固体样品释放分析物可能是有益的。
如本文所使用的，术语“光”通常是指电磁辐射，可量化为光子。如本公开内容所涉及的，波长从紫外线(UV)到红外线(IR)的范围内的光可以传播。在本公开中，术语“光”并不旨在限于可见范围内的电磁辐射。在本公开中，术语“光”、“光子”和“辐射”可互换地使用。
如本文所使用的，关于从样品发出的光信号的检测或测量，诸如“发射光”或“发射的光”之类的术语是指作为荧光或发光的结果从样品发射的光。另外，为方便起见，诸如“发射光”或“发射的光”之类的术语也是指通过样品传输并且为了测量吸光度的目的而收集的光。
图1是根据一些实施例的样品分析设备100的示例的示意图。在图1中，样品分析设备100的各种部件通常被示意性地布置在从一个部件到另一个部件的光传输的总体方向上。图2是样品分析设备100的另一示意图。图2通常可以被视为正视图，理解为各部件通常以任意方式布置。在实际的实施例中，各部件彼此的相对位置可以与在图1和图2中示意性示出或建议的显著不同。
样品分析设备100被配置为对样品(或在多个样品上)执行一个或多个类型的基于光学测量以检测或测量所关注的分析物。在一些实施例中，样品分析设备100被配置为使得用户能够选择要执行的期望类型的光学测量，诸如基于荧光、吸光度、发光、细胞成像等的测量。例如，用户能够重新配置样品分析设备100的光学器件以执行所需类型的光学测量。因此，在一些实施例中，样品分析设备100可以是多模式读取器。例如，作为多模式读取器，样品分析设备100可以通过使用户能够在可用的多个不同的盒(cartridge)中选择应用盒来重新配置，以及将所选择的盒加载到样品分析设备100中，以便建立专用于所需应用的光学和电路。以这种方式，所选择的盒可以可操作地耦接到样品分析设备100，由此样品分析设备100被适当地配置用于执行所选择的实验。每个盒可以包含特定于或针对特定类型的实验(例如，荧光、吸光度、发光等)的内部光学器件。容纳在盒中的内部光学器件可以通过盒的外壳的光学端口与容纳在样品分析设备100的外壳内的外部光学器件通信。一些盒可以额外地包括一个或多个内部光源和/或一个或多个内部光检测器。样品分析设备100可以被配置为同时接收和支撑多于一个的盒，并且此后可以选择特定盒用于耦接到由样品分析设备100限定的光路中，例如通过将所选择的盒移动到样品分析设备100内部的操作位置。在美国专利No.9，188，527和No.8，119，066中描述了基于盒的多模式读取器的示例，其内容通过引用整体并入本文。
一般地，本领域技术人员可以理解在基于光学的样品分析仪器中提供的各种部件的结构和操作，并且因此在本文中仅简要描述以促进对当前公开的主题的理解。在所说明的实施例中，样品分析设备100包括：样品载体104，其配置为支持被分析的一个或多个样品的；光源108，其用于产生激发光；光检测器112，其用于接收和测量(例如，通过荧光或发光)从样品传播的发射光；激发光学器件116，其配置为用于将所述激发光沿着激发光路径从光源108引导到样品，且以一种或多种方式处理或修改所述激发光；以及发射光学器件120，其配置为用于将发射光沿着发射光路径从样品(例如，通过荧光或发光由样品发出的)引导到光检测器112且以一种或多种方式处理或修改所述激发光。当被配置为多模式读取器时，样品分析设备100还可以包括盒模块124和中间光学器件或接口光学器件126，其中所述盒模块124被配置为可移除地接收和支持多个专用盒，所述多个专用盒被配置用于实现如上所述的基于特定光学器件的测量(例如，荧光、吸光度、发光等)，并且所述中间光学器件或接口光学器件126被配置用于提供所选盒与激发光学器件116和发射光学器件120之间的光学接口。样品分析设备100还包括设备外壳128，其包围样品载体104和盒模块124(当处于用于对样品进行光学测量的操作位置时)，以及样品分析设备100的其他部件，诸如光源108、光检测器112、激发光学器件116和发射光学器件120。设备外壳128可包括一个或多个面板、门、抽屉等，用于允许接近样品分析设备100的内部区域，包括用于将样品加载到样品载体104和将盒加载至盒模块124中。样品分析设备100可进一步包括设备外壳128中的培养室130(图2)，在该培养室130处，样品(支撑在样品载体104上)可以可操作地定位。
一般地，样品载体104被配置为沿着一个或多个轴移动一个或多个样品。例如，样品载体104可为可在水平平面中以二维方式移动的X-Y载台，但在其它实施例中也可在第三垂直(Z)维度上移动。样品载体104可以是手动致动的、半自动的或完全自动化的(机动的)载台或平台。在典型的实施例中，一个或多个样品由合适的样品支撑件106支撑或保持(图2)，样品支撑件106又由样品载体104支撑。通常，样品支撑件106可以是被配置为在分析期间保持一个或多个样品的一个或多个容器。作为非限制性实例，样品支撑件106可以是多孔板(也称为微量滴定板、微孔板或光学板)、一个或多个试管或小瓶、支撑含有相应样品的点或印迹的基板等。样品载体104可以可移动至设备外壳128以及从设备外壳128移出来。因此，在样品载体104处于外部位置时，样品或支撑一个或多个样品的样品支撑件106可以被安装到样品载体104上，例如，其中样品载体104至少部分地放置在设备外壳128外部。然后可以将样品载体104移动到内部位置，在该内部位置处，样品载体104完全定位在设备外壳128中(如图1所示)，以便将样品与样品分析设备100的一个或多个光学部件对准(或连续地对准多个样品)。
光源108用在需要样品激发(辐射)的实施例中，例如荧光和吸光度检测技术。在一些实施例中，光源108是宽带光源，诸如闪光灯(例如，氙闪光灯、氘闪光灯、卤素闪光灯、金属卤化物闪光灯等)，光源108可以被配置为产生脉冲光束。在其它实施例中，可提供其它光源，例如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、激光器等，且样品分析设备100可以被配置为能够在不同类型的光源之间切换，如本领域技术人员所理解的。
一般地，激发光学器件116可以包括例如一个或多个透镜、孔径、滤光器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、单色器、衍射光栅、棱镜、光路开关等。在本实施例中，激发光学器件116可以包括激发单色器132和/或激发滤光器保持器136。如本领域技术人员所理解的，激发单色器132和激发滤光器保持器136都用作波长选择器，用于控制激发光的特定波长(或窄带波长)进一步通过光学系统。即，激发单色器132和激发滤光器保持器136两者用于接收来自光源108的激发光，并且将所需波长或窄波长带(色彩)的激发光向前发射，但是以不同的原理来操作。
激发单色器132包括一个或多个衍射光栅，其在空间上分离不同波长的激发光。激发单色器132通过将衍射光栅旋转到使具有选定波长的激发光与出射狭缝对准的位置，来传输具有选定波长的激发光的分量。具有非选定波长的激发光的所有分量不与出射狭缝对准，因此被阻挡，而不会在光学路径中传播超出激发单色器132。
另一方面，激发滤光器保持器136支撑由具有不同光学透射特性的材料构成的多个滤光器。即，滤光器被配制成使不同波长的激发光通过。激发滤光器保持器136被配置为通过旋转或(在图示的实施例中)线性平移(即，滑动)而是可移动的。因此，激发滤光器保持器136可以被致动以便将所选择的滤光器移动到光学路径中，由此所选择的滤光器仅允许所选波长(或窄带波长)在光路中向前传播超过激发滤光器保持器136，而阻挡所有其它波长。在一个实施例中，激发滤光器保持器136包括八个位置，包括由光学滤光器(例如，长通滤光器、短通滤光器、带通滤光器等)占据的多达六个位置，另一个位置是开放孔径，激发光可以在没有任何干扰的情况下通过所述开放孔径，以及另一位置，其呈现完全阻挡所述激发光的材料。
在包括激发单色器132和激发滤光器保持器136两者的实施例中，被设置为使激发光从光源108传输到激发滤光器保持器136的光学路径可分成第一激发光路径140和第二激发光路径144。如图1中示意性地所示，激发单色器132仅位于第一激发光路径140中(即，与第一激发光路径140光学通信或在第一激发光路径140中操作)。因此，第一激发光路径140将来自光源108的激发光通过激发单色器132、通过激发滤光器保持器136的所选择的激发滤光器，向前引导到样品(所述样品适当地定位在样品载体104处)。第二激发光路径144将来自光源108的激发光通过激发滤光器保持器136的所选择的激发滤光器、同时绕过激发单色器132，引导到样品。在所说明的实施例中，样品分析设备100被配置为切换第一激发光路径140与第二激发光路径144之间的光学路径。换句话说，样品分析设备100被配置为选择由光源108产生的激发光通过第一激发光路径140还是通过第二激发光路径144，从而选择是否绕过激发单色器132。为此，激发光学器件116包括激发路径选择装置148。如下文进一步描述，激发路径选择装置148是可移动的(可被致动以移动)，以便将来自光源108的激发光引导到第一激发光路径140或第二激发光路径144中。也将变得明显，激发路径选择装置148可仅包括单个可移动部件，即，仅需要单个可移动部件以将激发光引导到所选择的(第一或第二)激发光路径140或144。
同样如图1所示，在一些实施例中，激发光学器件116可以进一步包括附加光学器件保持器152，其保持多个不同的光学器件部件。附加光学器件保持器152是可移动的(通过旋转或滑动)，以便将所选择的光学器件部件插入至激发单色器132与激发滤光器保持器136之间的第一激发光路径140中，以及将所选择的光学器件部件插入至光源108和激发滤光器保持器136之间的第二激发光路径144中。附加光学器件保持器152可以包括一个或多个衰减滤光器，该一个或多个衰减滤光器提供不同的衰减因子(例如，没有衰减、10D、20D、30D等)以在测量具有高响应的样品(这将使光检测器112饱和)的情况下，降低激发光的能量。在附加光学器件保持器152之后的参考分束器(未示出)可以将激发光束的一部分分离为被引导到参考光电二极管(未示出)的参考光束。参考光电二极管可用于跟踪激发光的能量。基于由参考光电二极管测量的激发光的强度，样品分析设备100的系统控制器(计算装置)190(图2)可通过致动附加光学器件保持器152使其移动以将选定的衰减因数的衰减滤光器插入到有源激发光路径140或144中来衰减激发光。动态范围扩展的这种技术可以如美国专利申请公开No.U.S.2013/0119277中所述来实现，其全部内容通过引用并入本文。除了衰减滤光器之外或作为衰减滤光器的替代，可位于在附加光学器件保持器152处的光学器件部件的其他示例包括但不限于，光束成形孔径、开放孔(即，不衰减或修改穿过其的光束的孔)、和具有专用功能(例如，长通、短通、带通等)的滤光器。
一般地，发射光学器件120可以包括例如一个或多个透镜、孔径、滤光器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、单色器、衍射光栅、棱镜、光路开关等。在本实施例中，发射光学器件120可以包括发射单色器156和/或发射滤光器保持器160。发射滤光器保持器160可支撑具有不同光传输特性的多个发射滤光器。发射单色器156和发射滤光器保持器160通常可以类似于本文中所描述的激发单色器132和激发滤光器保持器136，且可根据需要优化用于发射光路径中。
在包括发射单色器156和发射滤光器保持器160两者的实施例中，被设置为将从样本(或插入的盒和/或接口光学器件126，根据所实施的测量技术)传输到光检测器112的发射光的光学路径可被分成第一发射光路径164和第二发射光路径168。如在图1中示意性地示出，发射单色器156仅在第一发射光路径164中(即，与第一发射光路径164光学通信或在第一发射光路径164中操作)。因此，第一发射光路径164将发射光通过发射单色器156、通过发射滤光器保持器160的选定发射滤光器，向前引导到光检测器112。第二发射光路径168将发射光通过发射滤光器保持器160的选定发射滤光器、同时绕过发射单色器156，引导到光检测器112。在说明的实施例中，样品分析设备100被配置为切换第一发射光路径164和第二发射光路径168之间的发射光路径。换句话说，样品分析设备100被配置为选择是否绕过发射单色器156。在本实施例中，接口光学器件126包括主光学路径选择器件172，其被配置为在第一发射光路径164和第二发射光路径168之间切换。
一般地，光检测器112被配置为响应于从发射光学器件120接收发射光信号而生成电测量信号，并且将测量信号发送到样品分析设备100(例如，如通常由系统控制器190表示，如下所述)内部或外部的信号处理电路(例如，数据采集电路)。根据实施例，光检测器112可以是光电倍增管(PMT)、光电二极管、电荷耦接器件(CCD)、诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的有源像素传感器(APS)等等，根据需要来优化对待检测的发射波长的灵敏度。在典型的实施例中，所示的光检测器112包括被优化用于处理荧光和/或发光发射光信号的一个或多个PMT。可提供经优化以用于处理吸光度发射光信号(例如光电二极管)的单独光检测器(图1及2中未示出)。
如上文所描述，盒模块124配置为可移除地接纳和支撑多个专用盒，所述多个专用盒经配置为实施基于光学特定器件的测量(例如，荧光、吸光度、发光、细胞成像等)。为此，盒模块124可以包括多个容器或多个槽，单独的盒可以安装(加载)到所述多个容器或多个槽中并且此后被卸载(移除)。盒模块124可以以自动、半自动或手动的方式移动。例如，盒模块124可以通过设备外壳128的门移动到至少部分外部的位置，该位置便于安装和卸载盒。作为另一示例，盒模块124可以在设备外壳128的内部移动，以使得所选择的盒能够与样品分析设备100的光学系统光学对准(即，放置成与激发光学器件116和发射光学器件120光学通信)。根据使用给定盒的实验的类型，由盒的盒外壳包围的内部光学器件可包括各种部件，诸如，例如，反射镜、滤光器、棱镜、衍射光栅、内部光源和/或内部光检测器。
一般地，接口光学器件126可以包括例如一个或多个透镜、光学读取头、孔径、滤光器、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器、光学路径开关等。在本实施例中，接口光学器件126包括主光学路径选择装置172。除了经配置以在第一发射光路径164与第二发射光路径168之间切换之外，主光学路径选择装置172可经配置以通过选择激发光学器件116与样品之间以及在样品和发射光学器件120之间的适当光学路径，来选择测量方法。主光学路径选择装置172还可以被配置为选择盒模块124(即，安装在盒模块124中的特定盒)是否被放置成与光学路径(激发光路径和/或发射光路径)光通信(被插入至所述光学路径)。出于这些目的，主光学路径选择装置172可包括结构主体，在所述结构主体处安装、附接或形成各种光学部件，例如一个或多个透镜、孔径、光导(例如，光纤)、反射镜、分束器等。主光学路径选择装置172的结构主体可以提供多个可选位置，并且可以是可移动的(例如，可滑动)以选择光学路径中的哪个位置是可操作或有效位置。
如图2中所示，接口光学器件126可进一步包括位于样品载体104上方(与支撑在样品载体104上的选定样品对准)的顶部吸光度透镜176(用于吸光度测量的透镜)、位于样品载体104上方(与支撑在样品载体104上的选定样品对准)的顶部荧光/发光透镜180(用于荧光和发光测量的透镜)、定位在样品载体104下方(与支撑在样品载体104上的选定样品对准)的底部吸光度读取头184、以及定位在样品载体104下方(与支撑在样品载体104上的选定样品对准)的底部荧光读取头188。在一些实施例中，顶部荧光/发光透镜180可以朝向和远离样品移动以适应不同的多孔板尺寸、填充体积、样品高度等，以及避免在多孔板的相邻孔之间的串扰。
测量方法的选择可需要操作激发路径选择装置148以选择如本文中所描述的第一激发光路径140或第二激发光路径144，结合操作主光学路径选择装置172以选择位置。主光学路径选择装置172还可经配置以选择发射光是否传播穿过发射单色器164还是穿过发射滤光器保持器160。作为一个非限制性实例，主光学路径选择装置172可提供以下的可选位置：
一个或多个位置，其用于将盒模块124的专用盒耦接到光学路径中，以提供扩展的系统功能，诸如时间分辨荧光、多重时间分辨荧光、多路复用时间分辨荧光、荧光偏振、试验、NANO-/>试验等。
一个或多个位置，其结合激发和/或发射波长选择器(例如，激发单色器132、激发滤光器保持器136、发射单色器164和/或发射滤光器保持器160)的选定组合，用于吸光度测量。激发光束被引导到顶部吸光度透镜176。顶部吸光度透镜176是聚焦透镜，其使激发光束准直，使得光束的焦点在样品的中心。发射光(在这种情况下，透射穿过样品的光)由底部吸光度读取头184收集。然后该透射光可以被引导到专用于吸光度的光检测器(例如，光电二极管，图1中未示出)。
一个或多个位置，其结合发射单色器164和/或发射滤光器保持器160，用于发光测量。如本领域技术人员所理解的，发光测量不利用激发光，而是通过向样品添加适当的试剂来启动发光。来自样品的发光发射光被顶部荧光/发光透镜180收集，并且通过发射光学器件120被引导至光检测器112。
一个或多个位置，其结合激发和/或发射波长选择器(例如，激发单色器132、激发滤光器保持器136、发射单色器164和/或发射滤光器保持器160)的选定组合，用于底部读取荧光测量。激发光经由激发光纤(未示出)被引导至底部荧光读取头188，该底部荧光读取头188将激发光束聚焦在样品上(从而从多孔板的底部照射样品)。由底部荧光读取头188收集发射光(在这种情况下，从样品发射的荧光)。然后，发射光可以经由发射光纤(未示出)被引导到主光学路径选择装置172，然后通过发射光学器件120被引导到光检测器112。
一个或多个位置，其结合激发单色器132和发射单色器164，或者结合激发滤光器保持器136和发射单色器164，用于顶部读取荧光测量。在该位置处，发射光被引导到顶部荧光/发光透镜180，所述顶部荧光/发光透镜180将激发光束聚焦在样品上(从而从多孔板的顶部照射样品)。然后发射光可以由相同的顶部荧光/发光透镜180收集，然后通过发射光学器件120引导到光检测器112。
一个或多个位置，其用于显微镜术(例如，细胞成像)，其可以是基于荧光的显微镜术。在该位置，限定用于显微镜的光路的光学元件根据需要被耦接到样品分析设备100的光学系统中，以照射/激发样品和从样品采集的图像。
参考图2，在一些实施例中，样品分析设备100可以进一步包括液体注入系统。液体注入系统可以包括一个或多个注入器喷嘴(或针头)210和相关联的流体导管(管道)、泵、储液器等(未示出)，其被配置用于在样品已经可操作地定位在样品分析设备100中之前或之后，向样品添加液体(例如，在样品支撑件106的所选的孔中或设置在样品载体104上的样品支撑件106的选定印迹上)。例如，如本领域技术人员所理解的，可以将标记试剂添加到样品中用于荧光、发光或其它类型的测量。在一些实施例中，可以添加两种或更多种不同类型的试剂。如图2中的箭头所示，注入器喷嘴210可以在竖直方向(沿着z轴)朝向和远离支撑在样品支撑件106上的样品移动。为此，注入器喷嘴210可安装到机动化平台上。该机动化平台还可经配置以在水平方向(沿x轴和y轴)移动注入器喷嘴210以将注入器喷嘴210精确地定位在样品支撑件106的选定样品容器(例如，微孔板孔或印迹)上方。
在一些实施例中，样品分析设备100还可以包括液体移液系统。该液体移液系统可包括一个或多个移液头214，以及相关的流体导管(管道)、泵、储液器等(未示出)，其经配置为将液体(例如，溶液)输送到样品载体104以及输送来自样品载体104的液体(例如，溶液)，尤其是在将样品支撑件106已经安装在样品载体104上之前或之后，将液体输送到设置在样品载体104上的样品支撑件106或输送来自设置在样品载体104上的样品支撑件106的液体。液体移液系统还经配置为将精确量的液体分配到样品支撑件106的选定孔中(或在设置在样品载体104上的样品支撑件106的选定印迹上)，和/或从其吸取精确量的液体，这可以在样品已经可操作地定位在样品分析设备100中之前或之后进行。如由图2中的箭头所示，移液头214可在垂直方向(沿着z轴)朝向和远离支撑于样品支撑件106上的样品移动。为此，移液头214可安装到机动化平台(例如，移液器头部)。机动化平台还可被配置为在水平方向(沿x轴和y轴)移动移液头214，以将移液头214精确地定位在样品支撑件106的所选样品容器(例如，微孔板孔或印迹)的上方。
在一些实施例中，样品分析设备100还可以包括显微镜(例如，细胞成像)系统。显微镜系统可以包括物镜218(或其他类型的可移动光学透镜)和相关联的光学器件(例如，其他类型的透镜、隔膜、孔径、反射镜、分束器、激发滤光器、发射滤光器等，未示出)，以及光源和光检测器。显微镜系统被配置用于建立从光源至支撑在样品载体104上的所选样品的激发路径，以照射样品(或在荧光显微镜的情况下激发样品的荧光团)，建立从样品到光检测器的发射路径，以运载从样品发射的发射光(其在荧光显微镜的情况下可以响应于荧光激发)，以及基于由光检测器接收的发射光从样品获取图像。用于显微镜系统的光源可以与用于荧光或吸收测量的所示的光源108不同。可替代地，接口光学器件126(图1)可以是可调节的(例如，被调节至主光学路径选择装置172的另一位置)以将由光源108产生的光束耦接到显微镜系统中。用于显微镜系统的光检测器可以与用于荧光测量的所示的光检测器112不同。用于显微镜系统的光检测器通常是多像素光检测器，诸如照相机。另外地或可替代地，可以使用被加载至盒模块124(图1，如果提供的话)中的包含显微镜系统的一些或所有部件的显微镜专用盒。
如由图2中的箭头所示，物镜218可在垂直方向(沿着z轴)朝向及远离支撑于样品支撑件106上的样品移动，以用于聚焦图像且沿着z轴穿过样品的厚度扫描样品。为此，物镜218可以被安装到机动化平台。该机动化平台还可经配置以在水平方向(沿着x轴和y轴)移动物镜218以将物镜218精确地定位在样品支撑件106的选定样品容器(例如，微孔板孔或印迹)的上方。
参考图2，样品分析设备100还可以包括系统控制器(例如，计算装置)190。如本领域的技术人员所了解，系统控制器190可包括：一个或多个模块，其经配置为控制、监测及/或定时样品分析设备100的各种功能方面和/或用于从样品分析设备100接收数据或其它信号，例如来自光检测器112的测量信号，以及将控制信号发射到光检测器112和/或其它部件。例如，系统控制器190可以被配置用于协调样品载体104、盒模块124(如果提供的话)、激发单色器132、激发滤光器保持器136、激发路径选择装置148、发射单色器156、发射滤光器保持器160、主光学路径选择装置172、注入器喷嘴210、移液头214和物镜218的操作(例如，移动和位置)。出于所有这样的目的，系统控制器190可以经由有线或无线通信链路与样品分析设备100的各种部件通信。在典型实施例中，系统控制器190包括提供整体控制的主电子处理器，并且可以包括被配置用于专用控制操作或特定信号处理任务的一个或多个电子处理器。系统控制器190还可以包括用于存储数据和/或软件的一个或多个存储器和/或数据库。系统控制器190还可以包括计算机可读介质，该计算机可读介质包括用于执行本文公开的任何方法的指令。系统控制器190的功能模块可以包括电路或其它类型的硬件(或固件)、软件或两者。例如，模块可以包括用于接收来自光检测器112的测量信号的信号处理(或数据获取)电路以及用于处理测量信号(诸如用于生成图形数据)的软件。系统控制器190还可以包括用户接口装置或与一种或多种类型的用户接口装置通信，诸如用户输入装置(例如，键盘、触摸屏、鼠标等)、用户输出设备(例如，显示屏、打印机、可视指示器或警报、可听指示器或警报等)、由软件控制的图形用户界面(GUI)、以及用于加载可由电子处理器读取的介质的装置(例如，以软件、数据等实现的逻辑指令)。系统控制器190可以包括用于控制和管理系统控制器190的各种功能的操作系统(例如，Microsoft 软件)。
图3是可以在图1和2所示的样品分析设备100中使用的微孔板306的立体图。微孔板306可对应于图2中所示的样品支撑件106，且因此可安装于样品载体104上。微孔板306包括用于容纳相应的待分析样品的孔322的二维阵列。在典型的实施例中，二维阵列是2：3的矩形矩阵。尽管孔322的总数可以小于96或大于1536，但典型的例子包括96、384或1536个孔322。孔322可以是多边形的(如图所示)或圆柱形的。根据待进行的分析，孔322可包含各种溶液和试剂。孔322可通过本文所述的各种光学相关部件(例如，顶部吸光度透镜176、顶部荧光/发光透镜180、底部吸光度读取头184、底部荧光读取头188和物镜218)和流体部件(例如，注入器喷嘴210和移液头214)来单独地寻址。为了从微孔板306的底部进行光学读取，孔322是光学透明的。根据待执行的分析，板盖326可安装到微孔板306的顶部以覆盖各孔322。板盖326可以是不透明的，以阻止光传播到微孔板306的顶部或从微孔板306的顶部向外传播。例如，板盖326可以与来自微孔板306底部的光学读数结合使用。
同样如图3所示，微孔板306可以包括一个或多个条形码标签354，条形码(例如，一维(1D)条形码、诸如QR条形码的二维(2D)条形码)被打印在所述条形码标签354上。条形码标签354可以设置在微孔板306的一侧或多侧上。条形码可以包含各种类型的信息，例如微孔板306的身份和/或微孔板306中包含的样品。如本领域技术人员所理解的，条形码可以由适当的读取装置读取。
根据一些实施例，利用样品分析设备100进行光学测量的实验可以实现如下。样品或多个样品被引入到样品分析设备100中，并且相对于样品分析设备100的光学器件和其它部件放置在适当的操作位置。一般地，样品的“操作”位置是“光学对准”的位置，即，建立足以从样品进行光学数据获取的光学路径的位置。根据实验，操作位置也可以对应于与样品分析设备100“流体对准”的样品，即，被定位成例如通过操作如上所述的液体注入系统，和/或操作液体移液系统，能够将流体分配到样品上，以将流体分配到样品支撑件106的样品容器或印迹中和/或从样品支撑件106的样品容器或印迹吸取流体。样品引入可能需要将一个或多个样品加载在微孔板的一个或多个孔中或其它类型的样品支撑件106中(例如，根据诸如蛋白质印迹法的印迹技术来制备样品，如所属领域的技术人员所了解)，且将样品支撑件106加载或安装在样品分析设备100中，例如使用上文所描述的样品载体104。根据样品和要进行的测量的类型，在样品被定位在样品分析设备100中之前，所述样品可以经历制备或处理(孵育、混合、均化、离心、缓冲、试剂添加、分析分离，诸如固相萃取、色谱分析法、电泳等)，如本领域技术人员所理解的。
除了样品引入之外，样品分析设备100或其某些部件(光学器件、电子器件等)可能需要被配置用于实现将进行的特定类型的测量。例如，如果基于盒，则可以将合适的盒(或多个盒)安装在样品分析设备100的盒模块124中。在安装盒之后，设置在盒中的光学器件成为样品分析设备100的设备外壳128内的光学电路的一部分。例如，盒光学器件可以与激发光学器件116、发射光学器件120和/或接口光学器件126对准(与之光学连通)。安装盒导致建立电路径以用于将电力、数据和控制信号传输到盒和/或传输来自盒的电力、数据和控制信号。
然后根据需要处理样品以诱导来自样品的光子发射以进行测量。在发光测量的情况下，可以添加试剂以诱导发光响应，例如通过操作如上所述的液体注入系统。在荧光测量的情况下，光源108和相关联的激发光学器件116(可能地，盒和/或接口光学器件126，如上所述)用于照射或激发样品以诱导荧光响应。荧光测量可另外需要添加试剂以诱导荧光响应。在发光测量或荧光测量的情况下，发射光学器件120(可能地，盒和/或接口光学器件126，如上所述)用于收集来自样品的发射光并将发射光引导至光检测器112。光检测器112将这些光信号转换为电信号(检测器信号或测量信号)，并将电信号传输到信号处理电路，其例如可以由如上所述的样品分析设备100的系统控制器190提供。
在吸光度测量的情况下，光源108和相关联的激发光学器件116(以及可能地，盒和/或接口光学器件126，如上所述)用于照射样品。在这种情况下，“发射”光是透过样品的光，由于样品对一些光的吸收，因此与入射在样品上的激发光相比，所述透过样品的光被衰减。如上所述，透射(“发射”)光可以被引导到吸光度检测器，所述吸光度检测器可以与所图示的光检测器112分离。
根据实施例，该方法可以包括样品分析设备100的其他部件的操作和/或使用，诸如盒模块124的一个或多个盒、接口光学器件126、激发路径选择装置148、激发单色器132、激发滤光器保持器136、主光学路径选择装置172、发射单色器164、发射滤光器保持器160等，都如本文其他地方所描述的那样。
对于任何所实施的光学测量技术，可处理多个样品。例如，可移动其上或其中提供多个样品的样品支撑件106(诸如通过使用样品载体104)，以将每个样品与用于实验的光学器件顺序地对准，由此，对所有样品依次进行测量。
参考图2，在一些实施例中，样品分析设备100还可以包括基于光学的监测系统350，其配置为监测存在于由样品分析设备100的设备外壳128封闭的内部的一个或多个操作条件(或状态)。监测系统350包括一个或多个光源和一个或多个光检测器。光源被定位成照射样品分析设备100的内部中的(一个或多个)区域或(一个或多个)表面，(一个或多个)光检测器需要监测该区域或表面处。根据所监测的特定操作条件或状态，给定的光检测器可经配置以进行基于光学的测量或实时获取用户可观看的图像。在监测系统350中使用的光源通常是LED，但更一般地可以是任何适当类型的光源，诸如本文所述的其他示例。在监测系统350中使用的光检测器通常是能够捕获图像(静止图像、或静止图像和视频两者)的相机。然而，对于涉及不需要多像素成像的检测或测量的监测功能，可利用另一类型的光检测器，例如本文中所提及的其它示例。
在所示实施例中，样品分析设备100包括两个光源330和光源334以及用于监测的照相机338。在其他实施例中，可以包括多于两个光源330和光源334以及多于一个的照相机338。光源330和光源334可以被定位和定向为以相对于彼此不同的方向或角度发射相应的光束342和346。在所示实施例中，光束342被水平定向，并且光束346被垂直定向，但更一般来说，光束342和光束346可被定向为可用于执行监测功能的任何角度。相机338可经定位及定向以接收从由光源330和/或光源334照射的表面或区域反射或发射的光，且由此进行光学测量以使得用户能够观察被照射的表面或区域，诸如在与系统控制器190通信的显示屏上。
图4是监测系统350的立体图。图4示出了光源330和光源334以及相机338相对于彼此以及相对于其他内部部件(诸如样品载体104和物镜218)的位置的示例。光源330和光源334以及照相机338可以安装到样品分析设备100的外壳128中的适当的内表面。光源330和光源334以及相机338可以根据需要与系统控制器190(图2)通信，以实现监测系统350的监测功能。例如，系统控制器190可将控制信号发射到光源330和光源334及相机338，且相机338可将输出信号(测量信号)发射到系统控制器190以供光学测量或成像所需的信号处理。光源330和光源334以及照相机338可以安装到样品分析设备100的外壳128中的适当的内表面。光源330和光源334及相机338可以安装到包含电子器件的相应印刷电路板(PCB)。在一些实施例中，这样的PCB可以被认为是系统控制器190的一部分。
根据待实施的(一个或多个)监测功能，监测系统350可以在执行如本文所述的样品分析之前、期间或之后操作，并且可以在这样的时间段期间、以一个或多个迭代操作以执行一个或多个不同的监测功能。值得注意的是，由监测系统350实现的照射和检测/成像功能完全在设备外壳128内部。因此，监测系统350的操作不需要打开设备外壳128并且将敏感的光学部件(例如，光检测器112)暴露于周围环境。可以由监测系统350监测的监测功能和操作状况的示例包括但不限于以下。
板存在检测：在一个实施例中，监测系统350经配置以检测样品载体104上的微孔板306(或其它类型的样品支撑件)的存在。如果监测系统350确定不存在微孔板306，则监测系统350可以防止样品分析设备100(或样品分析设备100的将受微孔板306的不存在影响的某些部件)操作。监测系统350可以采取其他动作，例如，输出向用户通知不存在微孔板306的音频指示和/或视觉指示。对于这些功能，相机338可以与系统控制器190通信，如上所述。在一个实施例中，使用光源334(图3和图4)。光源334位于样品载体104的旨在安装微孔板306的区域上方。光源334被激活以朝向该区域发射光束346。光束346可以被垂直地定向或者与垂直成角度地定向。相机338(或位于设备外壳128中的不同位置的另一相机，未在图3中示出)被激活以检测从微孔板306的表面反射的光。如果相机338检测到反射光，则监测系统350确定微孔板306存在。另一方面，如果相机338没有检测到反射光(即，检测到不存在反射信号)，则监测系统350确定微孔板306不存在，并且可以发起如上所述的进一步动作。
另外，相机338可以提供由光源334照亮的区域的图像。用户可在显示屏上实时地或非实时地查看这些图像，并手动确定微孔板306是否存在。
附加地或可替换地，监测系统350可以被配置成通过检测(测量)微孔板306的高度来检测微孔板306的存在。在本上下文中，微孔板306的“高度”是微孔板306的一部分(通常为微孔板306的顶表面或顶边缘)沿着垂直轴的位置。可以相对于诸如设备外壳128上的点的任何参考数据来计算作为值的高度。如果检测到的高度低于最小阈值，则监测系统350可以确定微孔板306不存在，并且可以发起如上所述的进一步动作。例如，如果微孔板306不存在，则测量的高度可以是样品载体104的高度(例如，其顶部表面，或存在微孔板306时支持微孔板306的表面)，其将低于最小阈值。样品载体104的表面上的参考点可以被定义为对应于板高度为零。可根据需要配置样品载体104以提供零参考点与光源334之间的视线以及零参考点与相机338之间的视线。
例如，在开始样品测量/分析操作之前用户忘记将微孔板306安装在样品载体104上的情况下，监测微孔板306的存在是有用的。当使用注入器喷嘴210或移液头214时，该监测功能尤其重要。注入器喷嘴210或移液头214可将液体直接分配到样品分析设备100的光学部件上并损坏这些光学部件。
板高度检测：在一个实施例中，监测系统350被配置成测量微孔板306的高度以根据为样品分析设备100的操作指定的预定高度来确定所述高度是正确的。在一个实施例中，使用光源334(图3和图4)。光源334被定位成朝向微孔板306的顶部边缘发射光束346，从而产生由可相机338检测的光图案或轮廓。可以利用检测到的光图案来计算微孔板306的高度。例如，系统控制器190可以处理从相机338接收的输出信号，并且执行适当的算法以计算微孔板306的高度。监测系统350还可以被配置为测量微孔板306的上表面与接近微孔板306的上表面操作的各部件(诸如例如注入器喷嘴210、移液头214和物镜218)之间的距离。如果检测到的高度或者微孔板306与另一部件之间的距离低于最小值，则监测系统350可防止样品分析设备100(或样品分析设备100中的将受该操作条件影响的某些部件)操作。监测系统350的这种监测功能是有用的，例如以避免微孔板306与注入器喷嘴210、移液头214、物镜218或其它部件之间的碰撞，从而防止对这些部件的损坏。
板盖存在检测：在一个实施例中，监测系统350被配置为检测微孔板306上的板盖326(图3和图4)的存在。如果板盖326的使用不是针对特定样品分析过程规定的，并且监测系统350检测到板盖326的存在，则监测系统350可以防止样品分析设备100(或样品分析设备100中的将受该操作条件影响的某些部件)操作，和/或发起其它适当的动作。例如，在对样品开始规定测量之前用户忘记移除板盖326的情况下，该监测功能是有用的。当使用注入器喷嘴210或移液头214时，该监测功能尤其重要。注入器喷嘴210或移液头214可将液体分配到板盖326上，且液体可接着流动，与样品分析设备100的光学部件接触且损坏这些光学部件。类似地，如果板盖326的使用是针对特定样品分析过程规定的，并且监测系统350确定板盖326不存在，则监测系统350可以响应于这样的操作条件而启动适当的动作。
条形码读取：在一个实施例中，监测系统350经配置以作为条形码读取装置操作以读取印刷于一个或多个条形码标签354(图3)上的一个或多个条形码，所述一个或多个条形码标签354被定位在安装于样品载体104上的微孔板306的一侧或多侧上。样品载体104被配置为使得当微孔板306被安装在样品载体104上时，给定的条形码标签354可以被光源充分照射，并且从条形码标签354反射的光可以被照相机完全和准确地捕获，使得可以适当地读取条形码。例如，微孔板306可以充分地升高到样品载体104的顶表面之上，从而微孔板306的潜在包含条形码标签354的大部分侧面处于光源和相机的视线中以用于条形码读取。作为另一实例，样品载体104的主体可构造为具有提供或改进光源和相机的视线的特征(例如，凹槽、开口等)。光源和相机可以相对于彼此定位，使得入射在条形码标签354上的光束和从条形码标签354反射的光束不重合。在一个实施例中，光源330和相机338(图3和图4)可用于条形码读取。另外，给定的微孔板306可以在微孔板306的两侧或多侧具有条形码标签354。如果期望读取这样的附加条形码标签354，则监测系统350可以根据需要包括附加的光源和相机。
注入器监测：在一个实施例中，监测系统350配置成监测液体喷射系统的操作，特别是在液体喷射系统的冲洗和灌注操作期间注入器喷嘴210(图2)的操作。如本领域技术人员所理解的，液体注入系统的流体回路(包括注入器喷嘴210和相关联的管道)通常在准备注入操作时被冲洗和灌注，诸如将试剂或其它液体注入到样品上或诸如微孔板306的孔的样品容器中。期望避免在注入器喷嘴210和附近的管道上形成液滴和液-气气泡。液滴和气泡可能污染微孔板306的一个或多个孔，并且可能溢出到微孔板306上并且流动与样品分析设备100的光学部件接触并且损坏这些光学部件。液滴和气泡也可能损害液体注入系统精确地注入预定量的液体的能力。监测系统350的一个或多个光源330和光源334及相机338(图3和图4)可用于监测注入器喷嘴210和附近管道是否存在液滴和气泡。在一个实施例中，注入器喷嘴210及其周围区域的图像由相机338获取并显示在显示屏上，从而允许用户监测注入器喷嘴210和附近的管道。如果用户确定存在液滴和/或气泡，则用户可以关闭样品分析设备100的进一步操作，使得可以做出适当的努力以解决该问题。
移液器监测：在一个实施例中，监测系统350配置成监测液体移液系统的操作，特别是移液头214(图2)。移液头214通常可从液体移液系统的移液器头部移除，使得它们可被更换。在移液头214在设备外壳128中的移动和/或使用期间，移液头214可能变得不固定且从移液器头部掉落到样品分析设备100的微孔板306或其它部件上，从而污染或损坏此类部件和/或产生其它移动部件可能碰撞到的障碍物。监测系统350的一个或多个光源330和光源334以及相机338(图3和图4)可用于监测移液头214并确保其牢固地耦接到移液器头部，并且检测移液头214与移液器头部分离的事件。在一个实施例中，移液头214及其周围区域的图像由相机338获取并显示在显示屏上，由此允许用户监测移液头214。如果用户确定移液头214未牢固地耦接至移液器头部或者已经脱离移液器头部，则用户可以关闭样品分析设备100的进一步操作，使得可以做出适当的努力来解决该问题。
用于液滴的微孔板监测：在一个实施例中，监测系统350被配置为监测微孔板306。具体地，监测系统350可用于监测微孔板306的一个或多个表面上的液滴的存在。可由注入器喷嘴210或移液头214的操作产生的此类液滴可污染样品分析设备100的样品或光学部件。监测系统350的一个或多个光源330和光源334及相机338(图3和图4)可用于监测微孔板306是否存在液滴。在一个实施例中，微孔板306的图像由相机338获取并显示在显示屏上，从而允许用户监测微孔板306。如果用户确定在微孔板306上存在液滴，则用户可以关闭样品分析设备100的进一步操作，使得可以做出适当的努力来解决该问题。
用于调试的微孔板监测：在一个实施例中，监测系统350被配置为监测设置在设备外壳128中的可移动部件的相应位置和运动，以帮助用户评估可移动部件的操作并且调试在其位置和运动中发现的任何错误。如本文中所描述，样品分析设备100包含可在设备外壳128中朝向及远离微孔板306移动的各种流体部件、光学部件及机械部件。这些部件包括例如注入器喷嘴210、移液头214、物镜218和在其上安装微孔板306的样品载体104。通常对于给定的样品分析，通过如可以由系统控制器190(图2)执行和控制的编程来仔细地预先确定这些部件移动的位置和相应的行进路径(以及这些移动的定时)，使得避免了流体/光学/机械部件之间的碰撞、以及流体/光学/机械部件与微孔板306之间的碰撞。由于机械故障(例如，在驱动机构、机械耦接等中)、电子器件故障(例如，在电信号路径中)和/或编程错误(例如，在软件指令中)，部件可能偏离其预期的行进路径或偏离其移动的预期时间，从而面临与另一部件碰撞的风险。监测系统350的一个或多个光源330和光源334及相机338(图3和图4)可以用于监测一个或多个这样的部件，从而确定是否存在(或已经发生)位置或运动的错误，调试错误(例如，修复或替换这种部件，或者修复或替换控制这种部件的电子部件、修复编程中的错误等)，以及随后验证这种部件是按规定操作。在一个实施例中，这些部件的图像由相机338获取并显示在显示屏上，由此允许用户监测这些部件。作为该监测方面的一部分，光源330和光源334及相机338可以用于确定被监测部件的位置，诸如例如如上所述的注入器喷嘴210、移液头214、物镜218和微孔板306的高度(位置)。
在其它实施例中，监测系统350被配置成执行前述监测功能中的两个或更多个的任何组合。通过提供一个或几个光源330和光源334及相机338，监测系统350能够执行不同监测功能的组合，从而避免增加与提供单独执行这样的监测功能的专用设备相关联的成本、复杂性和空间要求。
将理解，本文中所描述的过程、子过程和过程步骤中的一者或一者以上可由硬件、固件、软件或前述中的两者或两者以上的组合在一个或多个电子装置或数控装置上执行。软件可驻留在合适的电子处理部件或系统(诸如例如在图2中示意性示出的系统控制器(计算设备)190)中的软件存储器(未示出)中。软件存储器可以包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表(即，可以以诸如数字电路或源代码的数字形式实现的“逻辑”，或者以诸如模拟电气信号、模拟声音信号或模拟视频信号的模拟源的模拟形式实现的“逻辑”)。指令可在处理模块内执行，该处理模块包括例如一个或多个微处理器、通用处理器、各处理器的组合、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。此外，示意图描述了具有不受功能的架构或物理布局限制的物理(硬件和/或软件)实施方式的各功能的逻辑划分。本文描述的系统的各示例可以以各种配置来实现，并且作为硬件/软件部件在单个硬件/软件单元中或者在单独的硬件/软件单元中操作。
可执行指令可以被实现为具有存储在其中的指令的计算机程序产品，在由电子系统(例如，图2中所示的系统控制器190)的处理模块执行所述指令时，引导电子系统执行所述指令。计算机程序产品可选择性地体现在任何非暂时性计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用，所述指令执行系统、设备或装置例如是基于电子计算机的系统、包含处理器的系统或可从指令执行系统、设备或装置选择性地提取指令并且执行所述指令的其它系统。在公开的上下文中，计算机可读存储介质为可存储供指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的程序的任何非暂时性装置。非暂时性计算机可读存储介质可选择性地为例如电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备或装置。非暂时性计算机可读介质的更具体示例的非穷尽列表包括：具有一个或多个导线(电子)的电连接；便携式计算机磁盘(电磁)；随机存取存储器(电子)；只读存储器(电子)；可擦除可编程只读存储器，例如闪存(电子)；光盘存储器，诸如例如CD-ROM、CD-R、CD-RW(光学)；以及数字多功能盘存储器，即DVD(光学)。注意到非暂时性计算机可读存储介质甚至可以是纸或在其上打印程序的另一合适介质，因为该程序可以经由例如纸或其他介质的光学扫描来电子地捕获，然后如果需要以合适的方式编译、解释或以其他方式处理，然后存储在计算机存储器或机器存储器中。
还将理解，如本文中所使用的术语“在信号通信中”意指两个或更多个系统、装置、部件、模块或子模块能够经由在某一类型的信号路径上行进的信号而彼此通信。信号可以是通信、功率、数据或能量信号，其可以沿着第一系统、设备、部件、模块或子模块与第二系统、设备、部件、模块或子模块之间的信号路径，将信息、功率或能量从第一系统、设备、部件、模块或子模块传送到第二系统、设备、部件、模块或子模块。信号路径可以包括物理连接、电气连接、磁性连接、电磁连接、电化学连接、光学连接、有线连接或无线连接。信号路径还可包括第一系统、设备、部件、模块或子模块与第二系统、设备、部件、模块或子模块之间的附加系统、设备、部件、模块或子模块。
更一般地，在本文中使用的诸如“通信”和“与…通信”的术语(例如，第一部件“通信”第二部件，或第一部件“与”第二部件“通信”)表示两个或更多个部件或元件之间的结构关系、功能关系、机械关系、电气关系、信号关系、光学关系、磁性关系、电磁关系、离子关系或流体关系。因此，一个部件被说成与第二部件通信的事实不意在排除附加部件可以存在于第一部件和第二部件之间和/或与第一部件和第二部件操作地关联或接合的可能性。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变本发明的各个方面或细节。此外，前面的描述仅用于说明的目的，而不是出于限制的目的，本发明由权利要求限定。

Claims (22)

1.一种用于对样品执行基于光学的测量的样品分析设备，所述样品分析设备包括：
外壳；
第一光源，其设置在所述外壳中且被配置为产生激发光；
激发光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述激发光从所述第一光源引导到所述样品，其中所述样品响应于被所述激发光照射而发射出发射光；
第一光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为测量由所述样品响应于被所述激发光照射而发射出的所述发射光；
发射光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述发射光从所述样品引导至所述第一光检测器；
一个或多个液体处理部件，其被配置为将液体递送到所述样品；以及
监测系统，其配置为监测一个或多个可移动部件所在的所述外壳的区域，所述区域对应于所述一个或多个液体处理部件将所述液体递送到所述样品的空间，所述监测系统包括：
第二光源，其设置在所述外壳中且被配置为照射所述一个或多个可移动部件；以及
第二光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为检测所述一个或多个可移动部件响应于被照射而反射的光。
2.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述监测系统被配置为检测所述一个或多个可移动部件的操作条件。
3.根据权利要求2所述的样品分析设备，其中，所述操作条件选自由以下各项组成的组：
所述外壳中的所述一个或多个可移动部件的存在；
所述一个或多个可移动部件在所述外壳中的位置；
设置在所述外壳中的所述一个或多个可移动部件的第一可移动部件与所述一个或多个可移动部件的第二可移动部件之间的距离；
在所述一个或多个可移动部件上的液滴或气泡的存在；
所述一个或多个可移动部件在所述外壳中移动的路径；以及
前述条件中的两个或更多个的组合。
4.根据权利要求2所述的样品分析设备，其中，所述监测系统被配置为响应于检测到所述操作条件而关闭所述样品分析设备的操作。
5.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述监测系统被配置为读取设置在所述外壳中的条形码标签上的条形码。
6.根据权利要求5所述的样品分析设备，其中，所述条形码标签设置在被设置于所述外壳中的样品支撑件上。
7.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为支撑所述样品的样品支撑件，并且所述监测系统被配置为检测所述外壳中的所述样品支撑件的存在。
8.根据权利要求7所述的样品分析设备，其中，所述样品支撑件是多孔微孔板。
9.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为支撑所述样品的样品支撑件，并且所述监测系统被配置为测量所述样品支撑件相对于所述外壳中的参考点的位置。
10.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为支撑所述样品的样品支撑件，并且所述监测系统被配置为检测安装于所述样品支撑件的顶表面上的板盖的存在。
11.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为支撑所述样品的样品支撑件，所述样品分析设备还包括设置在所述外壳中的附加部件，并且所述监测系统被配置为测量所述样品支撑件与所述附加部件之间的距离。
12.根据权利要求11所述的样品分析设备，其中，所述附加部件选自由以下各项组成的组：注入器喷嘴；移液头；以及光学透镜。
13.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为支撑所述样品的样品支撑件，并且所述监测系统被配置为检测所述样品支撑件上的液滴的存在。
14.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括被配置为将液体分配至所述样品的流体部件，并且所述监测系统被配置为测量所述流体部件相对于所述外壳中的参考点的位置。
15.根据权利要求14所述的样品分析设备，其中，所述流体部件选自由以下各项组成的组：注入器喷嘴；和移液头。
16.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件包括所述一个或多个液体处理部件，并且所述监测系统被配置为检测所述一个或多个液体处理部件上的液滴或气泡的存在。
17.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述一个或多个可移动部件是与所述一个或多个液体处理部件相关联的移液头，所述移液头被配置成耦接至所述一个或多个液体处理部件并且能由所述一个或多个液体处理部件移动，并且所述监测系统被配置为检测所述移液头是否已经从所述一个或多个液体处理部件去耦接。
18.根据权利要求1所述的样品分析设备，其中，所述第二光检测器是被配置为获取所述可移动部件的图像的相机。
19.根据权利要求18所述的样品分析设备，包括系统控制器，所述系统控制器与所述相机通信且被配置为控制由所述相机获取的图像在显示屏上的呈现，所述显示屏位于所述外壳的外部并且能被用户观看到。
20.根据权利要求18所述的样品分析设备，包括系统控制器，所述系统控制器与所述相机通信且被配置为控制由所述相机获取的视频图像在显示屏上的回放，所述显示屏位于所述外壳的外部并且能被用户观看到。
21.一种用于监测样品分析设备的可移动部件的方法，所述样品分析设备包括：外壳，所述可移动部件设置在所述外壳中；第一光源，其设置在所述外壳中且被配置为产生激发光；激发光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将来自所述第一光源的所述激发光引导至设置在所述外壳中的样品；第一光检测器，其设置在所述外壳中且被配置为测量所述样品响应于被所述激发光照射而发射的发射光；发射光学器件，其设置在所述外壳中且被配置为将所述发射光从所述样品引导至所述第一光检测器，以及一个或多个液体处理部件，其被配置为将液体递送到所述样品，所述方法包括：
操作监测系统以通过以下操作来监测所述可移动部件：
操作设置在所述外壳中的第二光源以照射所述可移动部件；以及
操作设置在所述外壳中的第二光检测器以检测所述可移动部件响应于被照射而反射的光，
其中所述方法还包括操作所述监测系统以监测所述外壳的区域，所述区域对应于所述一个或多个液体处理部件将所述液体递送到所述样品的空间。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，操作所述监测系统包括执行选自由以下各项组成的组中的操作：
操作所述第二光源和所述第二光检测器以检测所述外壳中的所述可移动部件的存在；
操作所述第二光源和所述第二光检测器以检测所述可移动部件在所述外壳中的位置；
操作所述第二光源和所述第二光检测器以计算所述可移动部件与设置在所述外壳中的附加部件之间的距离；
操作所述第二光源和所述第二光检测器以检测所述可移动部件上的液滴或气泡的存在；
操作所述第二光源和所述第二光检测器以监测所述可移动部件在所述外壳中移动的路径；
操作所述第二光源和所述第二光检测器以读取设置在所述外壳中的条形码标签上的条形码；以及
前述操作中的两个或更多个的组合。
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