CN113874713A

CN113874713A - 包括用于减少ccd测量之间串扰的器件和方法的测定装置、方法和试剂

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Publication number: CN113874713A
Application number: CN202080031975.4A
Authority: CN
Inventors: G·I·克里沃伊; C·泽默曼; J·万德萨尔; S·库瓦斯; A·雷姆库赫勒; L·塔巴基恩; J·威尔洛吉比; M·库查尔; C·M·克林顿
Original assignee: Meso Scale Technologies LLC
Current assignee: Meso Scale Technologies LLC
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-12-31
Also published as: AU2024200180A1; JP2022529497A; CA3136364A1; IL287338A; EP3959509A1; AU2020263292B2; EP3959509A4; US20220244188A1; JP2023113606A; KR20210154226A; JP7273993B2; AU2020263292A1; WO2020219495A1; SG11202111185UA

Abstract

描述了用于进行测定的装置、系统、方法、试剂和试剂盒以及它们的制备方法。它们特别适用于以多孔板测定形式进行自动分析。还公开了本文提供的系统、器件和方法，其用于使用基于CCD相机的系统来生成具有减少的在多个空间分离对象的测量之间的串扰的测量。本文提供的基于CCD相机的系统使用改进的参考水平钳位电路，该电路被配置为在CCD读出期间完全重置参考水平，从而降低测量之间的串扰水平。

Description

包括用于减少CCD测量之间串扰的器件和方法的测定装置、方法和试剂

相关申请的交叉引用

临时专利申请涉及2014年1月3日提交的题为“Assay Apparatuses,Methods andReagents”的美国专利申请14/147,216，其依据35U.S.C.§119(e)要求2013年1月4日提交的题为“Assay Apparatus,Methods and Reagents”的美国临时申请61/749,097的优先权。这些专利申请的公开内容通过引用整体并入。

还参考了共同拥有的国际专利申请公开号WO 2014/107576，其题为“AssayApparatuses,Methods and Reagents”，公布于2014年7月10日，其与美国专利申请14/147,216共享相同的说明书和附图。该国际专利公开通过引用整体并入本文。

还参考美国申请公开号2011/0143947、2012/0195800、2007/0231217、2009/0263904和2011/025663。这些申请中的每一个的公开内容通过引用整体并入本文。

发明领域

本发明涉及用于进行测定的装置、系统、方法、试剂和试剂盒。本发明的装置、系统、方法、试剂和试剂盒的某些实施方案可用于以多孔板测定形式进行自动取样、样品制备和/或样品分析。

背景技术

已经开发了许多方法和系统来进行化学、生物化学和/或生物测定。这些方法和系统在各种应用中都是必不可少的，包括医疗诊断、食品和饮料测试、环境监测、制造质量控制、药物发现和基础科学研究。

多孔测定板(也称为微量滴定板或微孔板)已成为处理和分析多个样品的标准形式。多孔测定板可以采用多种形式、尺寸和形状。为方便起见，出现了一些用于处理样品以便高通量测定的器械的标准。多孔测定板通常以标准尺寸和形状制成，并且具有标准的孔排列。孔的排列包括在96孔板(12x8孔阵列)、384孔板(24x16孔阵列)和1536孔板(48x32孔阵列)中发现的那些。ANSI/SLAS已发布推荐的微孔板规格。(参见www.slas.org/SLAS/assets/File/ANSI_SLAS_1-2004_FootprintDimensions.pdf.)

多种读板器可用于在多孔板中进行测定测量，包括测量吸光度变化、发光(例如荧光、磷光、化学发光和电化学发光)、辐射发射、光散射变化和磁场变化的阅读器。Wohlstadter等人的美国专利申请公开2004/0022677和美国专利号7,842,246分别描述了可用于以多孔板形式进行单重和多重ECL测定的方案。它们包括板，该板包括形成孔壁的具有通孔的板顶部和抵靠板顶部密封以形成孔底部的板底部。板底部具有图案化的导电层，其为孔提供电极表面，电极表面用作结合反应的固相支持物以及用于诱导电化学发光(ECL)的电极。导电层还可包括用于向电极表面施加电能的电触点。

尽管有用于进行测定的这种已知方法和系统，但仍需要用于以多孔板测定形式进行自动采样、样品制备和/或样品分析的改进的装置、系统、方法、试剂和试剂盒。

此外，诸如CCD(电荷耦合器件)相机系统的板读取系统通常用于测量多孔测定板中分析物的特性。传统的CCD相机系统可能会受到分析物测量之间过度串扰的影响。一种分析物的测量可能会影响另一种随后测量的分析物的测量。本文所述的装置、系统和方法可减少或消除用于测量多孔测定板中的分析物的CCD相机系统中的串扰量。

发明内容

本发明的实施方案包括一种系统，该系统被配置为在分析物之间减少串扰的情况下测量测定板中的多个分析物。该系统包括CCD相机，其包含CCD、模拟前端电路和模数电路，所述CCD相机被配置为测量多个分析物并耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位测定板以促进多个分析物的测量。模拟前端电路被配置为接收来自CCD的串行寄存器的读出信号并将读出信号传送至所述模数电路以产生多个图像数据点，模拟前端电路包括配置有时间常数的参考水平钳位电路，该时间常数被选择以完全重置连续图像数据点读取之间的参考水平，从而减少多个分析物中的第一个的第一次测量和所述多个分析物的第二个的第二次测量之间的串扰。

在另一个实施方案中，一种减少由CCD相机执行的测定板中多个分析物的测量之间的串扰的方法。该方法包括用CCD相机测量多个分析物，CCD相机包括CCD、模拟前端电路和模数电路，并耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位测定板以促进多个分析物的测量；通过模拟前端电路接收来自CCD的串行寄存器的读出信号。接收读出信号包括：将读出信号从串行寄存器传输至模数电路以生成第一图像数据点，通过具有时间常数的参考水平钳位电路完全重置模拟前端电路的参考水平，将读出信号从串行寄存器传输到模数电路以生成第二图像数据点，其中选择时间常数以减少多个分析物中的第一个的第一测量与多个分析物中的第二个的第二次测量之间的串扰。

本发明涉及一种器械，包括

接触平台，其中所述接触平台包括至少一对电接触探头，其中所述至少一对电接触探头包括直立的、弹簧加载的针；

控制器，其可操作地连接到电压源以将电压传导到至少一对电接触探头，

板托架框架，其适于运输单孔可寻址多孔板并相对于所述接触平台定位所述多孔板，使得电压可以施加到板上的一个或多个孔，

以及位于接触平台上方的光学传感器，和第一对准机构，该第一对准机构包括从接触平台向光学传感器投射以相对于光学传感器对准接触平台的光源。

该器械还可包括第二对准机构，该第二对准机构包括位于板托架框架上的多个孔，并且其中来自平台的光源通过所述孔照射以进一步将板托架框架与接触平台对准。板托架框架可以包括矩形开口，其大小和尺寸设计成支撑多孔板周边上的裙部。所述多个孔位于所述矩形开口的至少两侧。板托架框架可以包括闩锁机构以将多孔板保持到板托架框架。

该器械还可包括设置在板托架框架上的聚焦机构，其允许光学传感器相对于聚焦机构聚焦。该器械还可包括第三对准机构，该第三对准机构包括位于板托架框架上的导电表面，使得当接触平台上的电触点与导电表面接触时，电流在接触平台上的电触点之间流动以指示电触点和板托架框架之间的预定距离。

在一个具体实施方案中，本发明包括一种用于在多孔板中进行发光测定的器械。该器械包括光检测子系统和板处理子系统，其中板处理子系统包括：

(a)不透光的壳体，其包括外壳和可拆卸的抽屉，其中

(x)外壳包括外壳顶部、外壳前部、一个或多个板引入孔、检测孔、用于密封所述板引入孔的滑动不透光门、和多个对准特征，其中外壳适于接收所述可拆卸抽屉，和

(y)所述可拆卸抽屉包括：

(i)x-y子框架，其包括多个伴随的对准特征，它们配置为与所述多个对准特征配接并接合，以相对于光检测子系统对准外壳内的可拆卸抽屉，其中所述可拆卸抽屉的重量由所述外壳顶部支撑；

(ii)具有可升降的板升降平台的一个或多个板升降机，其中所述一个或多个板升降机位于所述板引入孔的下方；

(iii)用于在一个或多个水平方向上平移板的板平移台，其中该台包括用于支撑板的板托架，该板托架具有开口以允许位于板托架下方的板升降机接近和提升板，并且板平移台被配置为将板定位在检测孔下方并且将板定位在板升降机上方；和

(b)一个或多个板堆垛机，其安装在外壳顶部，在板引入孔的上方，其中板堆垛机被配置为接收板或将板传送到板升降机；和

其中光检测子系统包括安装在壳体顶部并通过不透光密封耦合到检测孔的光检测器。

该器械可用于在多孔板中进行发光测定，并且包括板处理子系统，该板处理子系统包括用于支撑多孔板的板托架，其中板托架包括框架和板闩锁机构。板闩锁机构包括：

(a)板托架壁架；

(b)垂直于壁架并包括相对于壁架的近端和远端的板夹臂，其中所述臂在近端处附接到框架并且所述臂在远端处可在x-y平面中旋转，并且所述臂还包括上夹具，该上夹具包括配置成与板接合的倾斜表面；

(c)板定位元件，其包括杆、踏板和弹簧，其中杆基本垂直于所述臂，基本平行于所述壁架，并通过所述弹簧附接到所述臂的远端，并且所述踏板成角度附接到所述杆；和

(d)板壁，其基本上平行于所述臂并且基本上垂直于所述定位元件和所述壁架并且设置在其间，所述壁包括(i)被配置为与多孔板裙部接合的下板夹具，以及(ii)被配置成将所述下板夹具朝向所述裙部驱动的下板夹具坡道。

本发明还涉及一种在上面刚刚讨论的器械中接合多孔板的方法。该方法包括以下步骤：

(a)将所述板放在所述框架上；

(b)压缩所述板定位元件的弹簧，从而将所述踏板抵靠所述板推向所述壁架并使所述臂在x-y平面内朝向所述板旋转；

(c)使上夹具与板接触，从而将板推向托架壁；

(d)使下板夹具与裙部接触，从而将板锁定在托架内。

此外，本发明提供了一种用于在多孔板中进行发光测定的器械，并且包括板处理子系统，该板处理子系统包括用于支撑多孔板的板托架和板闩锁机构，

其中多孔板至少具有第一、第二、第三和第四边，并且其中第一和第三边基本上彼此平行并且第二和第四边基本上彼此平行，

其中板托架限定具有与多孔板基本相同的形状并且具有小于多孔板的尺寸以支撑围绕多孔板的周边定位的壁架的孔，其中板托架进一步包括第一(501)和第二(513)止挡件，其分别对应于多孔板的第一和第二边。

其中板闩锁机构可从打开配置移动以接受一个多孔板到夹紧配置以将多孔板闩锁到板托架，

其中板闩锁机构包括第一闩锁构件(509)，其偏置到夹紧位置并具有踏板(511)，该踏板适于将多孔板的第一边推向第一止挡件，和板夹臂(502)，其偏置到夹紧位置，并具有支架(503)，该支架枢转连接至板夹臂(502)并适于将第二边推向第二止挡件(513)，其中第一闩锁机构(509)连接于板夹臂(502)，和

其中板闩锁机构包括至少一个偏置夹具(515)，其定位在第二止挡件(513)附近以将多孔托盘的裙部夹到板托架上。

更进一步地，本发明提供了一种系统，其包括

(i)选自单孔可寻址板或多孔可寻址板的多孔测定板；和

(ii)配置成测量来自单孔可寻址板的单个孔和来自多孔可寻址板的一组孔的电化学发光(ECL)的装置。

本发明还包括一种用于测量选自单孔可寻址板或多孔可寻址板的板类型的多孔板的发光的装置，所述装置包括：

(i)板型识别界面，用于识别板型；

(ii)板平移台，用于在x-y平面中保持和平移多孔板；

(iii)板接触机构，其包括多个接触探头并位于板平移台下方并在所述台的运动范围内，其中所述机构安装在接触机构升降机上，该升降机可以升高和降低所述机构以当放置在平移台上时使探头与板的底部接触表面接触和脱离接触；

(iv)电压源，其用于通过接触探头向板施加电位；和

(v)位于板平移台上方并与板接触机构垂直对准的成像系统，其中

(a)成像系统被配置为对孔的PxQ矩阵进行成像，板接触机构被配置为接触与所述矩阵相关联的底部接触表面，并且板平移台被配置为使板平移以将矩阵定位成与成像系统和板接触机构对准；

(b)所述装置被配置为向单个孔可寻址板的矩阵中的每个孔顺序施加电压并且对所述矩阵成像；和

(c)所述装置被配置为同时向多孔可寻址板的矩阵中的每个孔施加电压并且对所述矩阵成像。

还提供了一种测量单孔可寻址板或多孔可寻址板的发光的方法，其中所述方法包括：

(a)在板平移台上加载板；

(b)将板识别为单孔或多孔可寻址板；

(c)移动所述板平移台以将孔的第一个PxQ矩阵与板接触机构和成像系统对准；

(d)升高所述板接触机构，使得接触机构上的接触探头接触与孔的PxQ矩阵相关联的底部接触表面；

(e)如果板是单孔可寻址板，则通过在对该组进行成像时向该组中的每个孔顺序施加电压来在PxQ矩阵中生成发光并使其成像；

(f)如果该板是多孔可寻址板，则通过在对矩阵进行成像时向矩阵中的每个孔同时施加电压来在PxQ矩阵中生成发光并使其成像；和

(g)对板中的其他PxQ矩阵重复步骤(c)到(f)。

本发明还涉及一种器械，该器械包括具有CCD传感器和光学透镜系统的光检测系统。光检测系统一次位于多孔板中的单个孔上方以对所述单个孔进行电化学发光分析。CCD传感器的面积与所述单个孔的面积基本相同。光检测系统还包括冷却器件，其大小和尺寸设计为冷却CCD传感器。提供一种排热系统，其包括至少一个成角度定向的风扇，以将从所述冷却器件排出的热空气吸入流动增压室并排出器械。

优选地，光学透镜系统包括多个透镜并且多个透镜具有球面和非球面两者。多个透镜的面积大于所述单个孔的面积，且大于CCD传感器的面积。

优选地，光检测系统以基本垂直的方向安装到外壳顶面上，并且排热系统也安装到外壳顶面上。

优选地，所述至少一个风扇容纳在流动增压室中，并且流动增压室还容纳至少一个印刷电路板(PCB)并包括至少一个开口以允许在所述至少一个PCB和增压室外的电气部件之间的电连接。优选地，流动挡板定位在增压室内以最小化器械内的空气再循环。优选地，热空气在离开器械之前流过至少一个PCB从相机和板流走。

还提供了一种器械，其包括接触平台，其中所述接触平台包括至少一对电接触探头，所述电接触探头优选地是直立的、弹簧加载的针；控制器，其可操作地连接到电压源以将电压传导到至少一对电接触探头；板托架框架，其适于运输单孔可寻址多孔板并相对于所述接触平台定位所述多孔板，使得电压可以施加到板上的一个或多个孔；和垂直升降系统。垂直升降系统优选地移动接触平台以接触位于所述多孔板底部的相应电极触点。垂直升降系统优选地包括与丝杠的齿轮部分配接的蜗轮，使得蜗轮的旋转使丝杠旋转。丝杠螺纹连接到支撑接触平台的支撑底座，使得丝杠的旋转提升或降低支撑底座和接触平台。

优选地，电机用于使蜗轮旋转，电机由控制器控制。垂直升降系统可以包括导向轴，导向轴的大小和尺寸设计成在支撑底座中的相应孔内滑动，以允许支撑底座沿着导向轴滑动。优选地，蜗轮在基本上水平的方向上定向并且丝杠在基本上垂直的方向上定向。

附图说明

本发明的前述和其他特征和优点将从如附图中所示的本发明实施方案的以下描述而变得明显。并入本文并形成说明书的一部分的附图进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。附图不是按比例绘制的。

图1(a)-(b)分别示出了具有风格化盖子的装置100的前视图和后视图，图1(c)-(d)分别显示了没有盖子的装置的相应前视图和后视图。

图2(a)-(c)显示了板处理子系统和光检测子系统的详细视图。

图3示出了装置100内的板处理子系统的可拆卸抽屉的视图。

图4(a)-(f)示出了可拆卸抽屉240和位于抽屉内的子部件的各种详细视图。

图5(a)-(o)显示了板托架和板闩锁机构的详细视图。

图6(a)-(b)示出了可以结合到装置中的光学聚焦机构的两个替代实施方案。

图7(a)-(l)显示了板接触机构的详细视图。

图8(a)-(c)显示了光检测子系统的各个部件。

图9示出了可以在光检测子系统中使用的透镜配置的非限制性实施方案。

图10(a)和(b)分别是具有风格化盖子的装置1000的透视图和侧视图；图10(c)是装置100的透视图，其中部分切除了风格化盖子；图10(d)是装置1000的透视图，其中部分切除了风格化盖子。

图11(a)和(b)示出了装置1000的板接触机构的详细视图；图11(c)是接触平台的放大图；图11(d)是显示单孔可寻址多孔板上的电接触针和电触点的重叠的图。

图12(a)是没有盖子的装置1000的透视图；图12(b)是示出排热系统的放大局部透视图。

图13是另一个排热系统的局部放大图。

图14是光检测系统1010的剖视图。

图15是光检测系统1010中透镜的示意图。

图16是与本文实施方案一致的CCD相机器件的示意图。

图17示出了用常规CCD相机系统完成的测试测量和与本文实施方案一致的改进的CCD相机系统之间的比较。

图18说明了用常规CCD相机系统进行的分析物测量的结果。

图19是优化以减少分析物测量串扰的示例模拟前端电路的示意图。

图20是描绘以减少的串扰测量分析物的工艺流程的工艺流程图。

具体实施方式

具体实施方式部分提供了对本发明的某些实施方案的描述，这些实施方案不应被认为是限制性的，而是旨在说明某些创造性方面。除非本文另有定义，否则与本发明相关的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。此外，除非上下文另有要求，单数术语应包括复数，而复数术语应包括单数。冠词“一”和“一个”在本文中用于指代冠词的一个或多于一个(即，至少一个)语法对象。例如，“一个元件”是指一个元件或一个以上的元件。此外，引用“包括”的权利要求允许包含在权利要求范围内的其他要素；本发明还通过引用过渡短语“基本上由……组成”(即，如果其他元素不会对本发明的操作产生实质性影响，则允许将其包含在权利要求的范围内)或“由……组成”(即，仅允许权利要求中列出的元素，而不是通常与本发明相关联的辅助元素或无关紧要的活动)而不是“包括”术语的此类权利要求进行描述。这三个过渡词中的任何一个都可用于要求保护本发明。

现在参考附图描述本发明的具体实施方案。以下详细说明本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。

本文描述了一种用于以多孔板形式进行测定的装置，其具有以下一个或多个期望的属性：(i)高灵敏度，(ii)大动态范围，(iii)小尺寸和重量，(iv)基于阵列的复用能力，(v)自动化操作；和(vi)处理多个板的能力。我们还描述了在这种装置中使用的部件和子系统以及使用该装置和子系统的方法。该装置和方法可以与多种测定检测技术一起使用，包括但不限于测量一种或多种可检测信号的技术。它们中的一些适用于电化学发光测量，特别是适用于具有集成电极的多孔板(以及使用这些板的测定方法)的实施方案，例如分别是Wohlstadter等人的美国公开2004/0022677和美国专利7,842,246和Glezer等人的美国专利7,807,448中描述的那些。

在优选实施方案中，提供了一种用于在多孔板中进行发光测定的装置。一个实施方案包括光检测子系统和板处理子系统，其中板处理子系统包括提供无光环境的不透光壳体，在其中可以进行发光测量。该壳体包括外壳和放置在外壳内的可拆卸抽屉。该外壳还包括具有一个或多个板引入孔的外壳顶部，通过该孔，板可以被降低到抽屉内的板平移台上或从该板平移台上移除(手动或机械地)。在进行发光测量之前，外壳中的滑动不透光门用于密封板引入孔，使其免受环境光的影响。外壳还包括检测孔，该检测孔耦合到安装在外壳顶部的光检测器，和安装在外壳顶部的板引入孔上方的一个或多个板堆垛机，其中板堆垛机被配置为接收板或将板传送到可拆卸抽屉内的板升降机。可拆卸抽屉包括板平移台，用于将抽屉中的板水平平移到装置内的区域，在该区域中执行特定测定处理和/或检测步骤。可拆卸抽屉还包括一个或多个板升降机，该升降机具有可以在抽屉内升高和降低的板升降平台，其中板升降机位于一个或多个板引入孔的下方。板平移台被配置为将板定位在检测孔下方并且将板定位在板升降平台上的板升降机上方。

该装置还包括安装到外壳顶部的检测孔的光检测器(例如，通过不透光的连接器或挡板)。在某些实施方案中，光检测器是成像光检测器，例如CCD相机并且还可以包括透镜。光检测器可以是传统的光检测器，例如光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管等。合适的光检测器还包括这种光检测器的阵列。可以使用的光检测器还包括成像系统，例如CCD和CMOS相机。光检测器还可包括透镜、光导等，用于在检测器上引导、聚焦和/或成像光。在某些特定实施方案中，成像系统用于对来自测定板的一个或多个孔中的结合域阵列的发光成像，并且测定装置报告从阵列的各个元件发射的发光的发光值。光检测器以不透光密封安装在外壳顶部。该装置的附加部件包括板触点，用于与板进行电接触并向位于光检测器下方的孔中的电极提供电能(例如，用于诱导ECL)。

本发明的装置的具体实施方案在图中示出。图1(a)-(b)分别示出了具有风格化盖子的装置100的前视图和后视图，图1(c)-(d)分别显示了没有盖子的装置的相应前视图和后视图。如所示，例如在图1(c)中，该装置包括光检测子系统110和板处理子系统120。更详细的视图在图2(a)-(b)中提供。板处理子系统120包括不透光壳体130，其包括外壳231，外壳具有外壳顶部232、底部233、前部234和后部235。外壳还包括多个对准特征并且外壳适于接收可移除抽屉240，该可移除抽屉包括可移除抽屉前部并且由整体铸造元件构成。可移除抽屉的壁限定了刚性x-y子框架，图4(d)中的415，其包括多个伴随的对准特征。当抽屉正确放置在外壳内时，对准和伴随的对准特征配接并接合，从而将抽屉及其部件与光检测子系统的部件对准。当对准/伴随的对准特征接合时，可拆卸抽屉的重量由外壳顶部支撑。图1(a)-(b)中描绘的装置100中的可拆卸抽屉240最佳地显示在图3中，其处于部分打开或关闭位置。可拆卸抽屉240也在图4(a)中示出，其承载下面详细描述的各种内部子系统，并且在图4(b)中安装在外壳231内，其中为了清楚起见省略了外壳后部235和外壳侧面。图4(c)示出了具有开口和对准特征405、406和407的外壳231，其被定位和定尺寸以接收可拆卸抽屉240。

在一个实施方案中，板处理子系统还包括板传感器，其被配置为检测子系统中的板。合适的板传感器包括但不限于电容式传感器、接触开关、超声波传感器、重量传感器或光学传感器，或它们的组合。

参考图2(a)，外壳顶部232还分别包括一个或多个板引入(和排出)孔236和237，板通过这些孔被降低到板平移台上或从板平移台移除(手动或机械地)。在进行发光测量之前，滑动的不透光门(在图2(c)中显示为239)用于密封板引入孔236、237，使其免受环境光的影响。此外，外壳顶部还包括标识符控制器以读取和处理存储到板上标识符的数据。在一个实施方案中，标识符控制器是通过不透光密封件安装在外壳顶部的孔上方的条形码阅读器(238)，其中条形码阅读器被配置为读取放置在外壳内的板平移台上的板上的条形码。在优选实施方案中，一旦将板降低到抽屉中，就读取板上的条形码。在替代或附加实施方案中，板包括EEPROM或RFID并且所述外壳顶部和/或抽屉包括适合于与这些标识符中的每一个进行通信的标识符控制器。在进一步的附加实施方案中，可以与装置分开地提供标识符控制器。在该实施方案中，存储到附接到板或与板或一组板相关联的标识符的信息经由计算机和/或与其相连的网络和/或经由计算机和/或网络的用户界面手动输入被传送到装置。在这点上，参考美国申请公开US 2011/0022331和美国专利8,770,471，其公开内容通过引用并入本文。

板处理子系统进一步包括一个或多个板堆垛机，其安装在板引入孔口236、237上方的外壳顶部232上，其中板堆垛机被配置为接收板或将板传送到板升降机。板处理子系统任选地包括加热和/或冷却机构(例如，电阻加热器、风扇、散热器或热电加热器/冷却器)以将子系统的温度保持在期望条件下。它还可以包括湿度控制机构(例如，加湿器和/或除湿器，或将子系统的湿度保持在期望条件下的干燥剂室)。

图4显示了板处理子系统的可拆卸抽屉的详细视图。参见图4(a)，抽屉包括(i)具有可升降的板升降平台401和402的板升降机构400；和(ii)用于在一个或多个水平方向上平移板的板平移台403，其中该台包括用于支撑板的板托架404。板托架404优选地具有开口420以允许定位在板托架404下方的板升降机400接近和提升板，并且板平移台403被配置为将板定位在外壳顶部232上的检测孔下方和光检测系统110内的光检测器下方，并将板定位在板升降机400上方。板升降机400的板升降平台401、402优选地包括防滑表面以防止在装置中移动期间板在板升降平台上的移动。板平移台403具有水平运动，例如，在基本上水平的平面上或在X方向和Y方向上的运动，用于将抽屉中的板水平地平移到装置内的一个或多个区域，在其中进行特定测定处理和/或检测步骤。在一个非限制性实例中，如图4(e)所示，板平移台403可沿轨道422在一个水平方向上移动，并且板托架404可在板平移台403上的轨道424上沿正交水平方向移动。在优选实施方案中，板平移台具有两个运动轴x和y，并且耦合到运动轴的电机允许板在台上的自动移动。

在不透光的壳体130中包括可拆卸抽屉240增强了装置的操作性能和可制造性。为了确保抽屉240在外壳231内的正确对准并因此确保抽屉240内的子系统与光检测子系统110的正确对准，所述外壳包括多个对准特征并且所述抽屉的x-y子框架包括多个伴随的对准特征，其配置为与外壳的对准特征配接和接合。图4(b)中示出了放置在外壳231内的抽屉240的剖视图，其中为了清楚起见省略了外壳后部235和外壳侧面并且与光检测子系统110正确对准。

在优选实施方案中，抽屉240的对准特征包括多个孔，并且外壳231上的对应对准特征包括尺寸适合安装在孔内的多个针。如图4(c)所示，外壳231优选地包括至少三个对准针，定位在外壳前部234上的针405和406，以及定位在外壳的相对端上的针407。根据需要，可以在外壳和抽屉中包括额外的对准特征。优选地，对准特征相对于外壳顶部定位或校准，使得抽屉240的重量由外壳顶部232支撑。被配置为与对准针405、406和407配接和接合的在抽屉上的伴随的对准特征在图4(d)中显示为孔408、409、410(在图4(d)中的实施方案中，对准针405与孔408配接并接合，针406与孔409配接并接合，并且针407与孔410配接并接合)。此外，抽屉还包括对准闩锁416和417(如图4(a)所示)，它们与相伴的对准锁扣418和419(图4(c))配接并接合，以锁定/解锁在外壳内的抽屉。

由于对准特征405-407和408-410被定位或校准到外壳顶部232，当可拆卸抽屉240插入由X-Y框架415引导的外壳231中时，在可拆卸抽屉240完全插入外壳231之后，抽屉240及其上的部件的重量由外壳顶部232支撑。该特征的优点在于，由于光检测系统110也安装在外壳顶部232上，抽屉240上的子系统与光检测系统110的任何校准或对准可以直接相对于光检测系统110执行，而不必考虑到抽屉240和外壳顶部232之间的任何间隙或间距。

一个或多个额外的接合/锁定特征可以包括在外壳和/或抽屉中，例如，如图4(e)所示，其中弹簧加载的针411安装到抽屉240并且被配置为配接和接合位于板托架403中的孔412。在一个实施方案中，螺线管用于致动弹簧加载的针，例如针411。在图4(f)所示的实施方案中，当板托架和板平移台对准时，板平移台中的对准特征即针411与板托架中的对应锁定特征即元件412配合并接合，如图4(f)所示。这些对准和/或接合特征将板托架锁定就位以保护子组件免受损坏，例如在运输和/或安装期间。

在进一步优选的实施方案中，如图4(c)-(d)所示，外壳顶部包括电连接接触机构413，并且抽屉前部包括伴随的电连接即元件414，其中电连接及其伴随被配置为在抽屉在外壳内的正确插入和对准后相互配接和接合。

参见图4(a)，在优选实施方案中，板托架包括托架平台404和板闩锁机构，该板闩锁机构被配置为接收和接合在下文中标记为426的示例性板，该示例板放置在托架平台404上，如图5(a)-(b)所示(图5(a)显示了板托架的视图，其中板426锁定到位，图5(b)显示了相同的视图，其中板闩锁机构的部件可见并在锁定位置与板接合)。如图5(b)所示，板的外边缘遵循多孔板的标准设计惯例并且包括围绕板壁并且高度低于板壁的裙部522(放大视图如图5(o)所示)。换言之，裙部522定位成靠近板426的底部。板闩锁机构被设计成将板的两个正交侧上的裙部的外边缘推靠在板托架中的两个对应的物理止挡件上，以提供板在托架中的明确且可再现的定位。板闩锁机构还设计为在板裙部的顶部上的限定位置施加向下的物理力，以在垂直维度上可重复且固定地保持板。

图5(a)-(b)中示出了板托架404和具有板426的板闩锁机构的视图。图5(c)-5(f)中示出了说明板闩锁机构的操作的顺序并在下面讨论。在特定实施方案中，板托架404支撑多孔板426(或具有与配置用于如本文所述的装置中的多孔/微量滴定板相同的覆盖区和外部物理几何形状的消耗品)，其具有至少第一边、第二边、第三边和第四边，其中第一边和第三边基本上彼此平行并且第二边和第四边基本上彼此平行。板托架404限定孔420，其形状与多孔板426基本相同并且尺寸小于多孔板以支撑围绕多孔板426的周边定位的裙部或壁架522。板托架还包括第一(501)和第二(513)止动表面，当板426完全锁定时，该止动表面分别限定裙部522在多孔板的第一边和第二边上的水平位置。板闩锁机构可从打开配置移动，如图5(i)和5(j)最佳所示，以接受板426到夹紧配置，以将板锁定到板托架，如图5(a)和5(b)最佳所示。

板闩锁机构包括(i)偏置到夹紧位置并且由踏板511、致动杆510和弹簧512组成的第一闩锁构件(509)，其提供偏置力并且优选地具有高弹簧力。踏板(511)用于将多孔板426的第一边推向第一止挡件501以及也被弹簧512偏压到夹持位置的板夹臂(502)，其中第一闩锁机构(509)连接到板夹臂(502)。板闩锁机构还包括(ii)支架(503)，其枢转地连接到板夹臂(502)并且适于将板426的第二边推向第二止挡件(513)。板闩锁机构还包括(iii)至少一个偏置夹具(515)，其定位在第二止挡件(513)附近以将多孔板426的裙部522夹到板托架404上，从而防止竖直运动。夹具515与板裙部接合并且在板的裙部上施加向下的力。支架(503)优选地包括至少两个支腿(504、506)并且两者都与多孔板的第四边接触。至少一个支腿(504、506)包括斜坡(507、508)以向多孔板的裙部施加朝向第二止挡件的侧向力和向下的力(如图5(e)-(i)所示)。

第一闩锁构件509包括致动杆(510)，该致动杆被弹簧(512)偏压到夹持位置并且在夹持位置延伸经过板托架的一个边缘(如图5(c)所示)。在装载和卸载板期间，随着板托架404移动到与板升降机对准，致动杆(510)的延伸部分510a被推靠在外壳中的物理止挡件上，例如抽屉240的后壁或外壳后部235，其将杆(510)的延伸部分510a推入托架中，如在杆510尚未接合的图5(d)中且在杆510被推动的图5(e)中最佳所示。应注意，当板托架404抵靠物理止挡件移动时，杆510和两个偏置夹具515被推动，图5(d)和5(i)为了清楚仅示出杆510的缩回。杆(510)的运动迫使踏板511向杆510缩回以为板426腾出空间。如图5(c)所示，踏板511是连接到杆510并具有像弹簧一样弯曲的能力的悬臂式臂。当杆510被向内推动时，固定连接到板托架404的支点524迫使踏板511缩回或沿图5(d)所示的箭头方向移动。支点526还可位于覆盖第一闩锁构件509的护套526上，如图5(a)中最佳所示。板夹臂502优选地在一端528枢转地连接到杆510，并且优选地在相对端530处枢转地连接到板托架404。支架503在枢轴点531处枢转地连接到板夹臂502。如图5(d)最佳所示，随着杆510被向内推动，踏板511和带有支架503的板夹臂502缩回或移离开口420。

将支架503枢转地连接到板夹臂502的优点是支架503可以旋转，优选地相对于板夹臂502稍微旋转，使得支架503的支腿504和506在闩锁过程中可以与板426接触。

如上所述，当板托架404抵靠物理止挡件移动时，杆510和两个偏置夹具515被推动。当偏压夹具515的延伸部分515a被向内推动时，该动作克服弹簧532的力向上提升偏压端515b。当偏压端515b被提升到打开位置时，它的大小和尺寸被设计成接受板426的裙部522，并且当偏压夹具515被释放时，弹簧532迫使偏压端515b向下并夹在裙部522上以保持板426抵抗向上运动.

该装置还包括用于从闩锁机构释放板426的推出器(516)。推出器516具有延伸的致动元件(521)并且在板托架与板升降机对准放置时类似的致动杆(510)也被推靠在器械中的止挡件上，使得推出器移动多孔板426远离第二止挡件513。推出器516优选地由弹簧514进行弹簧加载并且它可选地包括超程阻止器534。推出器516在启动时将板426推离止挡件513，并且当推出器516启动时，杆510和偏压夹具515也移动到打开位置，使得板426可以被推离止挡件513和偏压端515b。超程防止器534可以弹性变形以吸收推出器的一些运动。托架板404远离板装载/卸载位置的运动(即，与板升降机对准)使它们的杆(510)和推出器(516)的运动反向并且将闩锁机构重置为闩锁配置。

多孔板426与板闩锁机构的接合以将板426锁定在板托架404中在图5(i)-(m)中示出。图5(i)类似于图5(d)，示出了踏板511缩回且臂502/支架503处于打开位置的第一闩锁构件509。图5(j)中闩锁机构保持未接合并处于打开位置，允许将多孔板426放置在板托架404内的开口420上。在图5(j)中描绘的打开配置中，踏板511、夹臂502、支架503和偏置夹具515被偏置远离开口420，以允许将板426装载到板托架404中。如图5(j)所示，延伸部分510a和515a都被板托架404靠着后止挡件(例如抽屉240的后侧或外壳后部235)的运动向内推动。

当如图5(k)所示将板426放入板托架404中并且板托架404远离后止挡件移动时，踏板511远离支点524并向外移动以推动和偏置板426抵靠第一止挡件501。板夹臂502也随杆510移动，从而允许支架503将板426推靠在第二止挡件513上。如图5(k)所示，只有支腿504与板426接触；然而，由于在枢轴点531处的枢转连接，当支架503围绕枢轴531旋转时，第二支腿506将自动且快速地接触板426。偏置夹具515，优选地由弹簧532弹簧加载，如图5(l)所示，与多孔板426的板裙部522接合在板的第二边上，支架503也接合并向下推在板裙部522上。如上所述，支架503的支腿504和506具有斜坡507、508并且如图所示成角度。当支腿504和506推动板426时，斜面507、508接触裙部522并在两个方向上推动板426：朝向第二止挡件513的方向和向下的方向。如图5(m)所示，偏置夹具515与板裙部522接合。

在优选实施方案中，板托架404还包括由装置中的光学传感器使用的光学聚焦机构，例如上述光检测系统110内的光检测器，以测量对比度和聚焦。光学聚焦机构包括至少两个，或优选至少三个图案化表面，其在相对于板托架的不同高度处，并且因此相对于目标表面，用于聚焦(即，96孔板426的孔的底部保持在板托架404中)。本发明包括一种用于对多个表面进行成像并且基于图像计算使目标表面聚焦所需的图像调整的幅度和方向的方法。在一个实施方案中，计算每个表面的图像的对比度值，并且将焦点高度确定为对比度随高度变化的变化最小的高度，或者，替代地，低于预定阈值的高度。

在一个实施方案中，板托架包括至少三个图案化表面，每个表面相对于板托架处于不同的高度。图6(a)-(b)中示出了光学聚焦机构的两个替代实施方案。在某些优选实施方案中，表面具有不同透明度的图案(例如，蚀刻或切割在不透明基材中的图案或印刷在透明表面上的图案化不透明油墨或膜)，从而可以使用透射过基材的光对图案进行成像。在替代实施方案中，表面/图案不是透明的，并且使用将光反射离开表面的光源对图案进行成像。

聚焦机构至少包括与光学传感器间隔开的高、中和低图案化表面，其中中间图案化表面和目标表面被对准到基本相同的平面水平，其中高和中图案化表面之间的第一距离以及中表面和低图案化表面之间的第二距离基本相等，并且其中光学传感器和图案化表面相对于彼此移动，直到高和中图案之间的第一对对比度值与中图案和低图案之间的第二对对比度值之间的差异小于约±2.0无量纲单位的预定值，如下说明。该差异可以是±3.0或±4.0，或者低至±1.0。对比度差值越高，对焦越容易但精度越低，对比度差值越低，对焦越困难但越准确。

如图6(a)-(b)所示，该机构优选地包括多个图案化表面，例如至少两个和可选地三个图案化表面(601-603)，并且图案化表面包括基本上相同的图案，例如网格图案。图案化表面优选地在一组中彼此相邻。在图6(a)所示的实施方案中，该机构还包括未图案化表面604。优选地，每个图案化表面位于平行平面上。在优选实施方案中，中间图案化表面的高度有效地等于填充有预定量流体的多孔板426中的孔的焦点位置。低图案化表面处于中图案化表面下方约0.25mm的高度处，并且上图案化表面处于中图案化表面上方约0.25mm的高度处。在一个实施方案中，低图案化表面位于板托架上方(即，板搁置在其上的支架平台上方)约4-4.75mm的高度处。优选地，低图案化表面在板托架上方约4.5-4.7mm的高度处，最优选地，低图案化表面在板托架上方约4.6-4.7mm的高度处。中图案化表面在板托架上方约4.5-5.0mm的高度处，优选地，在板托架上方约4.7-4.9mm处，并且最优选地，在板托架上方约4.7-4.8mm处。并且高图案化表面在板托架上方约4.75-5.10mm的高度处，优选地在托架平台上方约4.8-5.0mm处，并且最优选地在板托架上方约4.85-4.95mm处。值得注意的是，表面601、602和603中的任何一个可以是中图案化表面、高图案化表面或低图案化表面。在优选实施方案中，光学聚焦机构邻近板托架。

因此，本发明提供了一种用于将光学传感器聚焦到目标表面的方法，包括以下步骤：(a)提供至少高、中和低图案化表面601-603，其中，中图案化表面和目标表面位于相同的焦点高度处，并且其中高图案化表面和中图案化表面之间的第一距离与中表面和低图案化表面之间的第二距离基本上相等；(b)使用光学传感器获得高和中图案化表面之间的第一对比度值差；(c)使用光学传感器获得中和低图案化表面之间的第二对比度值差；(d)比较第一和第二对比度值差并确定目标表面是否在焦点上和/或确定将目标表面置于焦点上所需的焦点调整的幅度和方向。

在操作期间，板平移台403平移板托架404以将光学聚焦机构定位在图7(a)-7(c)(1)中所示的接触机构上方，该接触机构包括光源，例如光出口725-728，如图7(c)(1)所示。光出口725-728可以连接到单个发光二极管(LED)或者每个光出口可以具有其自己的LED或其他光源。光源被照亮并且光束照射在光学聚焦机构的下侧上，更具体地在表面601-603下。优选地，光出口725-728为表面601-603提供均匀的照明。因此，光检测子系统110中的光学传感器或相机对光学聚焦机构成像，计算上述对比度值的差异，并确定目标是否在焦点上和/或确定将目标表面放在焦点上所需的焦点调整的幅度和方向。基于计算，相应地手动或自动调整光学传感器的焦点，例如通过使用机动焦点调整。优选地，该方法还包括以下步骤：调整光学传感器与目标表面之间的距离，并重复获得第一和第二对比度值并比较这些对比度值的步骤，直到第一和第二对比度值之间的差小于预定值。确定对比度值的合适计算是获取被聚焦目标例如表面601、602或603或其一部分的点图案覆盖的图像的感兴趣区域(ROI)。测量该ROI内所有像素的平均值和标准偏差。测量或确定平均值(AVG)和标准偏差(StDEV)以计算该ROI的对比度值(％CV)。

％CV＝(StDEV/AVG)x100

然后将每个ROI(高和低)的％CV相减以创建报告给操作员的差异值。如上所示的％CV是无单位或无量纲的值。

％CV对比度值的差异的优选预定值通过将ECL值作为从标称离焦的函数进行比较，通过实验确定为±2.0。这种差异的大小可能会根据对比度函数而改变。在不影响ECL的情况下，一定量的离焦是可以接受的。±2的优选值在此范围内。更小的值，例如±1.5或±1.0会更准确，但在对焦操作期间也更难实现。更大的值，例如±3.0或±4.0会不太准确但更容易实现。本领域普通技术人员可以根据本发明的教导来平衡准确性和操作难度。±1.0和±4.0之间的对比度值的差异在本发明的范围内。

可以使用计算或确定对比度值的其他方法，例如Eli Peli在美国光学学会杂志1990年10月第10期第2032-2040页中发表的“复杂图像中的对比度(Contrast in ComplexImages)”中讨论的那些。该参考文献通过引用整体并入本文。

此外，板托架404包含多个参考元件。一个参考元件包括设置在板托架404的底面上的导电底面536，如图5(n)所示，在装置的设置期间，其用于训练接触机构的定位，该接触机构用于接触保持在板托架404中的板426的底部。下文更详细描述的接触机构包括一系列弹簧加载的接触构件并且可以升高以接触板426的底表面，例如以启动ECL测量。如图5(n)所示，导电底面536位于板托架404的下侧，并且当板426锁定在板托架404中时，它被配置为与板底部处于相同的高度。在装置设置或调整期间，将接触机构升高，直到它达到接触构件接触到表面536的高度，如通过电测量接触构件之间的下降电阻检测的，表明接触构件已正确接触导电表面536并且在ECL测量期间将正确接触板底部。该测量的高度用于设置保持在板托架404中的接触板426的接触机构高度。

更进一步地，板托架404包括另一个参考元件(在图5(c)中描绘为切割到板托架404中的半圆形孔，即元件517-520)。接触机构中的光源例如光出口或LED 722通过每个孔517-522投射。在上面讨论的水平平面中移动的板平移台403将每个孔517-522定位在图7(c)(1)中所示的光出口722上方。投射通过每个孔的光由光检测系统110中的光检测器成像以参考板托架404在水平面的x-y空间中相对于装置的其他部件的位置。在优选实施方案中，参考元件包括一个或多个凹口或切口，例如，在板平台的边缘上，例如，如图5(c)中所示，在参考表面/止挡件(501)和(503)的两端处。有利地，还可以对元件进行成像以确认板是否处于正确的取向。

光出口722和光出口725-728优选地由单个LED照明。合适的LED可以连接到光管或波导至光出口。取决于施加的电压，合适的LED可以具有不同的强度输出。在一个实例中，如图7(h)所示，LED 739连接到多路复用器738。微处理器729可以指示多路复用器738向LED739施加第一电压以激活光出口722并且向LED 739施加第二电压以激活光出口725-728。或者，多个LED可用于光出口。

板处理子组件还包括一个或多个运输锁，用于在运输过程中将板托架锁定到位，如上文所述，并在图4(e)中得到了最佳说明。在一个优选实施方案中，运输锁包括在可拆卸抽屉240上的螺线管驱动针411，其被接收在板平移台403上的孔412中。板托架404骑在轨道422、424上，并且优选地包括夹具以将托架锁定就位。更进一步地，板托架404包括板定向传感器，例如通常用于智能手机中的加速度计或电子水平仪，以确保放置在板托架404上的多孔板426处于正确定向。或者，反射式光学传感器可附接或粘附到板托架上并由相机感测。任选地，也可以使用超声波传感器、接触开关和电容式传感器。

板处理子组件120还包括板接触机构，其包括安装在板接触升降机上的电接触探头，该升降机用于升高探头以接触上面讨论的多孔板426底部上的电触点，这些电触点又连接到在板的孔中的电极。接触探头用于向多孔板426的一个或多个孔中的电极施加电势。板接触机构和成像装置对准，使得形成电接触，其中孔或孔组位于成像装置的成像区域正下方且在其中。接触机构如图7(a)-(b)所示，并且包括接触机构平台701，该平台包括四个询问区702-705，其中每个区包括一对电接触探头以将电压电势传导至询问区。优选地，询问区702-705以象限或2×2矩阵排列。然而，询问区可以以线性方式或以任何PxQ矩阵排列，其中P和Q是整数并且可以彼此不同。如下文更详细讨论的，可用于本发明器械100的多孔板426可以排列成MxN矩阵，其中MxN矩阵大于PxQ矩阵。如上所述，PxQ矩阵可以是12x8、24x16、48x32孔或任意数量的孔。

该装置还包括可操作地连接到电压源的控制器，其中电压源可连接到一对或多对电接触探头，以及连接到控制器和电压源的多路复用器，用于选择性地将电压源连接到单个询问区的一对电接触探头或将电压源连接到一个以上询问区的所述一对电接触探头。如本文所用，“电压源”包括电压源和电流源。显示控制器的部件的框图如图7(h)所示，其包括微处理器729，其连接到电源730和数模转换器731，该数模转换器连接到低通滤波器732和733、电流监视器734、另一个可选的电源737和模数转换器736，以及多路复用器738。控制器也可操作地连接到LED 739，它是上述接触机构的一个部件。

由处理器729控制的多路复用器737基于器械中使用的板的类型指导如上识别的电位的施加。如果多孔板426被配置为一次分析一个孔，在本文中称为单孔可寻址板，其中板的孔对应于接触机构平台的区域，多路复用器737将通过电隔离每个区域并选择性地仅在第一区域内施加电位来引导选择性地施加电位。另一方面，如果多孔板被配置为一次分析两个或更多个孔，在本文中称为多孔可寻址板，则多路复用器737将通过电连接两个或更多区域并在这两个或更多区域内选择性地施加电位来引导电位的选择性施加。在一个实施方案中，板包括条形码，该条形码包括板配置信息并且装置100包括条形码阅读器238，其读取板配置信息并且识别放置在堆垛机中的板的类型。

在优选实施方案中，该装置包括以PxQ矩阵排列的多个询问区702-705。优选地，PxQ矩阵是2x2矩阵。板接触机构平台701上的电接触探头对优选地包括直立针，例如弹簧加载针。更进一步地，该装置优选地还包括光学传感器，例如位于平台701上方的光检测系统110中的光检测器，并且平台701包括第一对准机构，该第一对准机构包括光源，例如从平台突出朝向光学传感器的光出口722，以相对于光学传感器对准平台701。在一个实施方案中，光源(例如，LED或其他类型的灯泡)位于接触机构中的孔(例如，如图7(c)(1)所示的以平台(701)为中心的通孔(722))下方并发光。该装置还优选地包括第二对准机构，该第二对准机构包括位于板托架框架上的多个孔(例如，图5(c)中所示的元件517-520)并且来自平台701的光源722可以通过这些孔被照亮并被光学传感器检测以进一步将板托架框架与平台701对准。多个孔可以定位在板托架框架的至少两侧上(参见上文的描述)。此外，装置还优选地包括第三对准机构，该第三对准机构包括位于板托架框架上的导电表面(例如，图5(n)中的表面536)，使得当平台上的电触点与导电表面接触时电流在平台上的电触点之间流动以指示电触点和板托架框架之间的预定距离。该装置优选地包括第四对准/聚焦机构，其包括图案化聚焦目标(例如，图6(a)和6(b)中的表面601-603)，并且接触机构平台包括一个或多个光源，用于使光通过图案以实现上面讨论的图案的成像。光源可以是如上所述的孔(722)下方的光源。可选地，可以使用多个光源(例如，LED或其他类型的灯泡)来产生更宽且更均匀的光场，例如，如图7(c)(1)所示嵌入板接触机构平台中的四个LED(725-728)。

在优选实施方案中，该装置适于询问包含在多孔板中的样品，其中该多孔板包括以MxN矩阵排列的多个孔，并且该装置包括配置成支撑多孔板的托架框架，其中托架框架可相对于包括多个询问区的接触机构平台移动，其中每个询问区包括至少一对电接触探头以将电压电势施加到至少一个孔。装置还包括控制器，该控制器可操作地连接到电机以相对于平台移动托架框架并且可操作地连接到电压源，其中电压源可连接到一对或多对电触点，以及连接到控制器和电压源的多路复用器，用于选择性地将电压源连接到单个询问区的一对电接触探头或将电压源连接到一个以上询问区的至少一对电接触探头。优选地，询问区以P×Q矩阵排列并且M×N矩阵大于P×Q矩阵，P×Q矩阵可以是2×2矩阵。优选地，每个询问区的大小和尺寸被设计成询问多孔板426上的一个孔。

优选地，接触机构平台上的电接触探头包括多个工作电极接触探头，所述多个工作电极接触探头由控制器选择性地连接到电压源以确定要询问的孔的数量。在一个实施方案中，工作电极探头连接到一个孔中的工作电极，或者可选地，一个工作电极探头连接到多个孔中的工作电极。未连接的工作端电极探头在不使用时可以在多路复用器中进行电隔离，从而允许使用多个工作电极探头(例如4个探头)向多个孔中的多个工作电极施加电位，一次一个孔(例如，对一组4孔施加电位，一次一个孔)。平台上的电触点还可以包括多个对电极探头，其电连接到至少一个电回路或一个电路径，或者替代地至少一个电接地。在一个实施方案中，连接到平台上的用于多个孔的对电极探头的多孔板的底部电触点是电连接的。替代地，连接到平台上的用于全部孔的对电极探头的多孔板的底部电触点是电连接的。更进一步地，连接到平台上的用于至少一个孔的对电极探头的多孔板的底部电触点可以是电隔离的。控制器可以同时询问PxQ或更少数量的孔。

参考图7(c)(2)-(g)，接触机构平台701包括多个工作接触探头706-713和对接触探头714-721。如图7(c)(2)所示，如果控制器709被配置为电连接两个或更多个询问区，则器械100选择性地在两个或更多个区(例如，区703和704)内施加电位，从而分别在工作电极接触探头706和710以及709和713之间施加电位，并连接对电极接触探头714-717和718-721。下面讨论平台701和板426处的对电极的连接。同样如下所述，仅需要一个工作接触电极和一个对接触电极。每两个连接，为系统提供冗余，以便即使在一个电极出现故障时也会生成ECL信号。

或者，如果开关机构被配置为电隔离每个区域，则该器械在第一区域内选择性地施加电位，例如，如图7(d)中，其中区域703被隔离并且跨工作电极接触探头706和710施加电位。在一个实施方案中，连接到地的所有对电极接触探头714-717和718-721在平台701处电连接。如下文结合图7(k)所讨论的，每个孔的对电极接触探头被板426底部的对电极隔离。在图7(d)所示的实例中，区域703正上方的孔具有连接到对电极接触探头718和719的对电极，但与平台701上的其他对电极接触探头隔离。或者，每个询问区的对电极可以在平台701处隔离。

类似地，图7(e)-(g)示出了如何配置接触机构以在第一区域702(图7(e))、705(图7(f))和704(图(7g)内施加电势，并且在工作接触探头707和712(在图7(e)中)、708和711(在图7(f)中)或709和713(在图7(g)中)分别地施加电位，尽管反接触探头714-717和718-721在平台701处电连接，但是每个询问区的反接触探头被每个询问区正上方的板426上的孔上的对电极隔离。优选地，接触探头每个都是独立的弹簧加载的接触构件，例如接触针。

在一个优选实施方案中，多孔板426包括位于板底表面上的用于每个孔的底部电触点，其中底部电触点被配置为接触平台701上的电接触探头对。底部电触点包括连接到板的孔中的对电极的对电极触点和连接到板的孔中的工作电极的工作电极触点。每个孔包括至少一个工作电极和一个对电极，其取决于板形式，可以与板的其他孔中的工作电极和对电极电连接(总线)或电独立。

一组非限制性的示例性底部电触点图案示于图7(i)-(l)中，其中图7(i)示出了与图7(c)(2)基本相似的平台701的针接触配置。图7(k)显示覆盖询问区702-705的示例性四个孔下的底部电触点的重叠。每个孔具有为示例性“Z形”的底部对电极740和两个工作电极742和744。底部对电极740彼此不电连接，因此每个孔或每个询问区的对电极在板426处分开或隔离。

对于区703，Z形底部对电极740连接到对电极718和719。底部工作电极742和744分别连接到工作电极710和706。

对于区705，Z形底部对电极740连接到对电极720和721。底部工作电极742和744分别连接到工作电极711和708。区域702和704类似地连接。

下一个电气连接是到孔本身的内部。如图7(l)所示，该实例中的每个孔具有孔工作电极750和孔对电极752和754。此处，孔工作电极750具有Z形并且连接到底部工作电极742和744，并且孔对电极752和754连接到底部对电极740。

对于区域705，平台701上的工作电极711和708连接到每个孔的底部电极742和744以及孔工作电极750。平台701上的对电极720和721连接到每个孔的底部对电极740和孔对电极752和754。底部电极740和孔电极750的Z形被设计为承受足够的电接触。可以使用任何形状并且本发明不限于任何特定形状。

如以上讨论中所示，每个孔和每个询问区具有两个工作电极，例如用于区域705的708和711，以及两个对电极，例如用于区域705的720和721。如上所示，工作电极和对电极都与孔电连接。只需一对工作电极和对电极即可将ECL电位传导到孔中。另一对用于冗余，以防一个或多个电极出现故障。

还应注意，在上面结合图7(i)、7(k)和7(l)讨论的每个孔可以单独询问的实例中，每个询问区和孔的工作电极在平台701和多路复用器738处隔离，并且每个询问区和孔的对电极在板426及其底部电极和孔电极处被隔离。

图7(j)说明了一个例子，其中覆盖询问区702-705的四个孔可以使用来自同一平台701的接触针或电极同时询问。如图所示，该多孔板426具有覆盖工作电极707、708和709的底部工作电极760。板426还具有至少覆盖对电极719、720、715和716的底部对电极762。底部工作电极760和底部对电极762向上电连接到所有四个孔。激活一个或多个工作电极707、708和709以及一个或多个对电极719、720、715和716将为所有四个孔提供ECL电位。多个可用的工作电极和对电极也提供了冗余。

根据本发明的实施方案，板底部包括连接到底部电触点以将电压电势传导到孔内的内部电触点导管。在一个实施方案中，至少一个孔的底部电触点与相邻孔的底部电触点电隔离，并且可选地，至少一个孔的内部电触点导管可以与相邻孔的底部电触点电隔离。参考美国专利7842246和美国申请20040022677(均于2002年6月28日提交，题为“AssayPlates,Reader Systems and Methods for Luminescence Test Measurements”，在此通过引用并入)，其公开了可以通过本文公开的接触机构询问的板底部的其他实施方案。

因此，本发明提供了一种用于询问包含在具有MxN孔矩阵的多孔板中的样品的方法，包括以下步骤：(a)提供具有多个询问区的板接触机构平台，(b)为每个询问区提供至少一对电接触探头(例如，工作电极接触探头和对电极接触探头)，其中每个询问区适于询问单个孔，(c)选择性地施加电压电势到：(i)一个询问区以同时询问一个或多个孔或(ii)多个询问区以询问多个孔，以及(d)相对于平台移动多孔板以询问额外的孔。可以询问单个孔，或者可以询问MxN个孔(其中MxN大于PxQ矩阵)。该方法还可以包括步骤：(e)通过选择平台上的电接触探头对中的至少一个正有源接触探头(例如，工作电极探头)以连接到电压电位来控制步骤(c)中电压电位的施加。步骤(e)还可以包括电隔离至少一个未连接到电压电位的正有源接触探头的步骤。该方法还可以包括步骤：(f)，在多孔板的底表面上提供底部电触点，并且可选地，(g)电隔离至少一个电回路或可选地至少一个地接触探头(例如，对电极探头)与底部电触点。可选地，来自底部电触点的所有电回路或地接触探头彼此隔离。

如上所述，该装置可用于测量来自两个替代类型的多孔板、单孔可寻址板(即，由该装置一次一个孔询问的板)和/或多孔可寻址板(即，由装置一次一个扇区询问的板，其中扇区是一组相邻的孔)的发光。在美国专利7842246和美国申请20040022677描述了各种类型的多孔板，包括单孔和多孔可寻址板(均于2002年6月28日提交，题为“Assay Plates,Reader Systems and Methods for Luminescence Test Measurements”，在此通过引用并入)。本发明的板包括若干元件，包括但不限于板顶部、板底部、多个孔、工作电极、对电极、参比电极、介电材料、电连接、导电通孔和测定试剂。板的孔由板顶部的孔/开口限定，板底部可以直接或与其他部件组合固定到板顶部，并且板底部可以用作孔的底部。一种或多种测定试剂可以包括在板的孔和/或测定域中。这些试剂可以固定或放置在孔的一个或多个表面上，优选在电极表面上，最优选在工作电极表面上。测定试剂可以被孔内的特征包含或定位，例如，图案化的介电材料可以限制或定位流体。板顶部优选地包括由刚性热塑性材料例如聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯制成的整体模制结构。板底部优选地包括电极(例如，工作和/或对电极)，其包含碳，优选碳层，更优选碳油墨的丝网印刷层。在另一个优选实施方案中，板底部包括由沉积在基板上的丝网印刷导电油墨构成的电极。

单孔可寻址板包括具有板顶部开口的板顶部和与板顶部配接以限定单孔可寻址板的孔的板底部，板底部包括具有其上带有图案化的电极的顶部表面和其上带有图案化的电触点的底部表面的基板，其中电极和触点被图案化以限定单孔可寻址板的多个孔底部，其中孔底部内的图案包括：(a)在基板的顶表面上的工作电极，其中工作电极与电触点电连接；和(b)在基板的顶表面上的对电极，其中对电极与电触点电连接，但不与单孔可寻址板的附加孔中的附加对电极电连接。优选地，单孔可寻址板的电极和触点是单独可寻址的。

多孔可寻址板包括具有板顶部开口的板顶部和与板顶部配接以限定多孔可寻址板的孔的板底部，板底部包括具有其上带有图案化的电极的顶部表面和其上带有图案化的电触点的底部表面的基板，其中电极和触点被图案化以限定两个或多个联合可寻址测定孔的两个或多个独立可寻址扇区，每个扇区包括两个或更多孔，其具有：在基板的顶面上的联合可寻址工作电极，其中每个工作电极彼此电连接并且连接至至少第一电触点；和(b)在基板的顶面上的联合可寻址对电极，其中每个对电极彼此电连接，但不与工作电极电连接，并且连接到至少第二个电触点。在一个实施方案中，独立可寻址扇区包括少于多孔可寻址板的孔的50％，更优选地少于多孔可寻址板的孔的20％。独立可寻址扇区可以包括孔的4x4阵列或独立可寻址扇区的2x3阵列。或者，独立可寻址扇区可包括一或多行或一列或多列孔。

单孔或多孔可寻址板可以是4孔板、6孔板、24孔板、96孔板、384孔板、1536孔板、6144孔板或9600孔板。任一板形式的电极包括碳颗粒并且它们可以进一步包括印刷导电材料，其中一个或多个电极包括形成在其上的多个测定域。多个测定域可以包括至少四个测定域，优选地七个测定域，并且更优选地至少十个测定域，并且多个测定域可以由支撑在工作电极上的一个或多个介电层中的开口限定。可用于该装置的板可从Meso ScaleDiscovery(Rockville,MD；www.mesoscale.com)获得并且包括但不限于以下多孔可寻址板(Meso Scale Discovery目录号)：L15XA-3、L15XB-3、L15AA-1、L15AB-1、L15SA-1、L15SB-1、L15GB-1、L45XA-3、L45XB-3、N45153A-2、N45153B-2、N45154A-2和N45154B-2；和以下单孔可寻址板(Meso Scale Discovery目录号)：L55AB-1、L55SA-1、L55XA-1和L55XB-1。

因此，该装置通过以下步骤测量来自多孔板的发光：首先检测装置中的板类型，例如通过读取包括板配置信息的多孔板上的条形码，对准接触机构和成像装置以使询问区或多个询问区直接在成像装置的成像场之下和之内，并且通过(a)电隔离接触机构的每个询问区并选择性地仅在第一区内施加电位(对于单孔可寻址板)；或(b)电连接两个或多个区域并选择性地在这两个或多个区域内施加电位(对于多孔可寻址板)引导选择性施加电位。

如果在装置中使用多孔可寻址板，则成像系统和接触机构与对应于相邻孔的组或扇区(例如，四个相邻孔的组)的询问区对准，并且装置选择性地对该扇区的所有孔施加电压。然后该装置通过板平移台移动板以重新定位具有对应于附加扇区或孔组的附加询问区的接触机构和成像系统，并且选择性地向该附加扇区的孔施加电压。

如果在装置中使用单孔可寻址板，则成像系统和接触机构与对应于相邻孔的组或扇区(例如，四个相邻孔的组)的询问区对准，并且装置选择性地对该扇区的每个孔一次一个地施加电压。同样，板通过板平移台移动以重新定位具有对应于附加孔扇区的附加询问区的接触机构和成像系统，以一次一个询问该附加扇区的每个孔。

根据本发明的另一实施方案，另一装置，优选另一ECL阅读器，专门配置成询问或读取单孔可寻址多孔板。装置1000示于图10(a)和(b)中。该阅读器可以具有与上面所示和讨论的装置100基本相同的水平覆盖区，尽管具有不同风格化盖子1001。图10(c)和10(d)比较了装置100和1000的内部机构或子系统，并显示它们是相当的，除了如下所述。如图10(c)和(d)所示，两种装置都具有带可拆卸抽屉240的不透光壳体130，该抽屉用于进入不透光壳体。两种装置都具有外壳顶部232，其具有引入和排出孔236和237，以及安装在其上的条形码阅读器238。也安装在装置100的外壳顶部232上的是光检测子系统100。安装在装置1000的外壳顶部232上的是不同的光检测系统1010，如下所述。

由于装置或阅读器1000被设计为专门读取单孔可寻址多孔板，其板接触机制被简化，如图11(a)-(c)所示。蜗轮机构723由电机723a驱动以转动丝杠724的配接齿轮底部724a。丝杠724具有螺纹主轴723b，其通过支撑底座700中的相应螺纹孔拧入。当蜗轮723旋转时，它旋转丝杠724的配接部分724a，其在支撑底座700的螺纹孔内旋转。这些旋转运动提升或降低支撑底座700以调节板接触机构的垂直高度，如本文所讨论的，以接触多孔板的导电底部。引导轴700a，其优选地没有螺纹并且适于在支撑底座700中的相应孔内滑动，其被包括以引导支撑底座700的提升和降低。

接触平台1701的大小和尺寸设计成一次电接触板426上的单个孔，在该实施方案中，所述板是单孔可寻址板。接触平台1701包含至少一个工作电极接触探头和一个对电极接触探头，以将电流传导至进行ECL分析的孔中的工作电极和对电极。优选地，包括一组备用或冗余的工作和对电极探头。在该实例中，图示了包括两个工作电极接触探头和两个对电极接触探头的四个接触探头1703。优选地，接触探头1703是直立的、弹簧加载的针。

图11(d)显示了接触探头1703在单孔可寻址多孔板上底部上的电触点上的重叠。板426在每个孔下方具有至少一个工作电极触点1705和至少一个对电极触点1707。传输正电荷的接触探头1703将与至少一个工作电极触点1705接触。如上所述，接触另一个工作电极触点1705的第二接触探头1703是备用的。优选地连接到电回路或替代地接地的至少一个接触探头1703与对电极触点1707接触。接触对电极触点1707的另一个接触探头1703是备用的。

接触平台1701在尺寸上可以比接触平台701小，因为它一次只需要接触单个孔。优选地，接触平台1701还包含用于定位目的的光出口722和用于照亮聚焦机构的光出口725-728，例如图案化表面601-603，如本文所讨论的。

装置100、1000还具有改进的排热系统1200，其包括成角度定向的风扇1202和覆盖歧管1204，其将风扇和电子设备(例如包括控制板的印刷电路板(PCB))与装置1000内部的其余部分分开，如图12(a)和12(b)最佳显示。覆盖歧管1204也在图10(d)中显示为半透明件。如下所述，光检测系统110或1010内的CCD传感器被冷却，并且这种冷却产生的热量通过冷却风扇1208从光检测110、1010中去除。移除的热量通常会上升到装置1000(如图10(d)最佳所示)或装置100的盖子1001的顶部。风扇1202朝向光检测系统110、1010的顶部定向以将如箭头1210所示的产生的热量从装置100、1000的内部并且更具体地从光检测110、1010的顶部吸入覆盖歧管1204中并且如箭头1214所示通过排气口1212排出装置1000。当热空气离开时，新鲜的环境空气被吸入装置。

覆盖歧管1204用作流动增压室，其中加热的空气被拉入覆盖歧管并通过排气口1212被迫排出以最小化装饰或风格化盖子1001内的流动再循环，这将降低热排除效率。覆盖歧管1204内的PCB也可以产生热量，当气流在离开装置1000之前经过PCB时，该热量也被该气流1210、1214去除。

覆盖歧管1204具有一个或多个开口1216，用于PCB与外壳顶部232上的电气和电子部件之间的电连接1220。为了最小化可能通过开口1216发生的流动再循环，挡板1218设置在覆盖歧管1204内。如图12(b)所示，挡板1218大体是垂直的并且优选地在电连接件1220后面朝向外壳顶部232向下延伸。

图13是用于装置100的排热系统200的放大图，其包括两个风扇202和覆盖歧管204。风扇202位于排气口1212附近。在图1(c)、1(d)、2(c)、4(b)和4(c)中也可以看到排热系统200。每个风扇202比风扇1202尺寸更小且流速更低。在一个非限制性实例中，风扇202每个具有大约11.3ft³/min的流速并且具有40mm×40mm的占地面积。风扇202以大约9,500rpm运行。单个风扇1202能够具有大约36.3ft³/min的流速并且具有70mm×70mm的占地面积。风扇1202以大约3,900rpm旋转。风扇1202比风扇202具有明显更高的有效流速和更低的转速。如以下测试结果所示，排热系统1200更有效地并以更低的噪音水平冷却装置100或1000。

此外，96孔板和中心孔中四个角孔的平均温度对于双风扇配置约为1.2℃，对于较大的单风扇配置为更低的0.5℃。

在一个具体实施方案中，该装置可以测量来自单孔可寻址板或多孔可寻址板的发光，其中所述装置包括：

(i)板型识别界面，用于识别板型；

(ii)板平移台，用于在x-y平面中保持和平移多孔板；

(iv)电压源，其用于通过接触探头向板施加电位；和

优选地，P×Q矩阵是用于示例性多孔可寻址板的2×2孔阵列。成像系统可以针对向单个孔每次顺序施加电压在单个孔可寻址板的矩阵中收集单独的图像，其中P×Q矩阵是1×1孔阵列。板类型识别界面可以包括条形码阅读器、EPROM阅读器、EEPROM阅读器或RFID阅读器，或者替代地，板类型识别界面包括配置为使用户能够输入板类型识别信息的图形用户界面。

因此，使用这样的装置测量来自单孔可寻址板或多孔可寻址板的发光的方法包括：

(a)在板平移台上加载板；

(b)将板识别为单孔或多孔可寻址板；

(g)对板中的其他PxQ矩阵重复步骤(c)到(f)。

可拆卸抽屉可包括位于检测孔下方和板平移台的高度下方的光源(例如，LED)。在一个实施方案中，该光源或多个光源是板接触机构的部件。如上文参考光学聚焦机构所述，接触机构中的光源与光学聚焦机构结合使用以调节光检测器相对于板的对比度和焦点。

一种测量来自单孔可寻址板的发光的方法，如图10-12及其子部分所示，可以包括以下步骤

(a)在板平移台上加载板；

(b)可选地确认所述板是单孔可寻址板；

(c)移动所述板平移台以将第一个孔与板接触机构和成像系统对准；

(d)升高所述板接触机构，使得接触机构上的接触探头接触与第一个孔相关联的底部接触表面；

(e)通过在对组成像时向第一个孔施加电压，在PxQ矩阵中生成发光并使其成像；

(g)对板中的其他孔重复步骤(c)到(e)。

在另外的实施方案中，一个或多个光源也可以与基准孔或窗口结合使用以校正板对准中的错误。来自光源的光穿过基准并在成像装置上成像，以便确定板的对准的正确性。有利地，由与板顶部配接的板底部形成的板(例如，如美国专利号7,842,246和6,977,722中所述，具有与注塑成型板顶部配接的丝网印刷板底部的板包括图案化(例如，丝网印刷)或切割至板底部中以校正板底部相对于板顶部的错位的基准。在一个特定实施方案中，这种板上的板顶部包括与板底部上的基准对准的孔(例如，在板顶部的外部框架中)以允许基准的成像。因此，在板下产生的光的成像可用于将板的准确位置传达给图像处理软件，并且还用于提供相机对焦检查。然后可以使用两轴定位装置重新对准板。因此，装置可以通过板定位方法处理板，包括：(1)提供具有光路开口的板；(2)从底部照亮所述板；(3)检测通过光路开口的光；和(4)可选地，重新对准所述板。

在优选实施方案中，接触机构平台包括第一对准特征722并且光检测子系统包括定位在平台上方的相机，该相机相对于第一对准特征是可调节的。优选地，第一对准特征是光源，例如LED。光检测子系统中的相机可相对于x-y平面中的对准特征进行调整。该平台还可以包括多个附加对准特征，例如每个象限中的至少一个附加对准特征，并且相机位置相对于每个附加对准特征是可调节的。附加对准特征可以包括光源，例如LED。因此，如上所述，该装置可以通过以下步骤使用光学聚焦机构来确认接触机构和检测孔的正确对准：(1)照射接触机构对准特征；(2)检测来自对准特征的光；和(4)可选地，重新对准板平移台、光检测器和/或接触机构。在一优选实施方案中，该装置在与板接触之前确认接触机构的正确对准，然后通过检测来自板中的光路开口的光并根据需要重新对准板来确认板位置。

如图7(a)-(b)所示，接触机构平台的高度是可调节的，因为平台进一步包括驱动丝杠机构724的蜗轮723和支撑底座700，如上所述。在一个实施方案中，齿轮机构包括蜗轮。在一个优选的实施方案中，该平台包括板表面积，该板表面积的大小可以容纳微量滴定板，例如多孔板，并且该平台还包括围绕该板表面积的溢出收集区，以保护抽屉的部件免受可能包含在多孔板内的流体意外溢出的影响。

装置100的光检测子系统110包括光检测器，该光检测器可以通过不透光的连接器或挡板安装到外壳顶部的检测孔。在某些实施方案中，光检测器是成像光检测器，例如CCD相机，并且它还包括透镜。图8(a)中示出了示例性光检测子系统110。该子系统包括光检测器外壳801，其围绕光检测器(未示出)并且经由铸造部件802附接到外壳顶部，该铸造部件通过检测孔用螺栓固定到外壳顶部。在铸造部件上方是带扣或夹具803，其包括由螺钉804和齿轮805组成的调节机构，如图8(b)所示。相机聚焦机构还被配置为根据需要在x、y和z方向上对焦相机，手动地、通过电动元件或两者。光检测子系统还包括一个或多个不透光元件，以防止光检测子系统内或光检测子系统与外壳顶部之间的接合处漏光。例如，模制橡胶或其他可压缩材料可以夹在连接的部件之间以防止漏光。此外，光检测器外壳包括一个或多个通风孔和/或冷却元件以冷却外壳内的光检测器。在一个实施方案中，外壳包括进气口和排气口，每个位于外壳的相对端。额外的通风口可以位于外壳中。在优选实施方案中，进气口的尺寸为与定位在外壳内的冷却风扇相匹配。

与相机耦合的透镜用于提供由不透光外壳中的板产生的发光的聚焦图像。密封到透镜的隔膜和壳体顶部的检测孔，允许成像系统对来自壳体的光进行成像，同时将壳体保持在不受环境光影响的不透光环境中。用于成像系统的合适的相机包括但不限于传统相机，例如胶片相机、CCD相机、CMOS相机等。可以冷却CCD相机以降低电子噪声。优选地，透镜是可以由玻璃或注塑成型的塑料制成的高数值孔径透镜。成像系统可用于一次对板的一个孔或多个孔进行成像。由于CCD芯片的尺寸与被成像区域的匹配度更高，因此对来自单孔的光成像的光收集效率高于对一组孔成像。成像区域尺寸的减小和收集效率的提高允许使用小型廉价的CCD相机和透镜，同时保持检测的高灵敏度。

如果不需要高分辨率，可以通过在图像采集过程中在CCD上使用硬件合并读出(binning)来提高测量的灵敏度。合并读出是将CCD中相邻像素中累积的电荷结合起来形成超像素的过程，其有效降低了单位面积的电子读取噪声。优选的合并读出取决于视野、缩小率和CCD像素的大小。在优选实施方案中，装置100的光检测器110包括具有CCD的相机，CCD具有512×512像素，每个像素尺寸为24×24微米，总面积为12.3×12.3mm，以及图像缩小率为1.45X的透镜。对于此类检测器和透镜组合，4x4合并读出(即，通过组合4x4像素组中的16个像素来创建超像素)是优选的，产生了大约100x100微米的超像素尺寸，这转换为ECL电极处对象平面中大约150微米的分辨率。由于它们的低成本和尺寸，特别有利的是使用非冷却相机或具有最少冷却(优选为约-20℃、约-10℃、约0℃或更高温度)的相机。在一个优选实施方案中，光检测子系统包括透镜组合件，其由一系列设计用于产生成像孔的远心视图的透镜元件(904和905)以及透镜组合件内光路中的光学带通滤波器(903)组成，使得穿过滤光器的光线相对于滤光器为基本上垂直入射。在图9所示的实施方案中，向相机提供成像孔(901)的远心视图。

装置1000的光检测系统1010，如上所述，适于读取单孔可寻址多孔板，与装置100的光检测系统110相比，在外壳顶部232上可以具有更小的尺寸或占地面积，如图10(c)和(d)所示。正如在共同拥有的美国专利申请14/147,216中教导，由于典型CCD芯片的尺寸与被成像区域即多孔板中单个孔的区域的匹配度更高，因此对来自单个孔的光成像的光收集效率高于对一组孔成像。此外，一次对来自单个孔的光成像避免了校正孔之间的光学串扰的需要。成像区域尺寸的减小和收集效率的提高允许使用更小的廉价的CCD相机和透镜，同时保持检测的高灵敏度。装置1000的CCD相机的尺寸优选小于装置100的CCD相机。

在一个实例中，光检测系统1010的CCD相机有1392像素x1040像素，并且每个像素为6.45x6.45μm。CCD的总面积约为8.98mmx6.7mm，比光检测系统110的CCD相机小。适用于光检测系统1010的CCD相机是Sony ICX 825CCD。可与光检测系统1010一起使用的透镜具有1:1的比例，没有任何放大或缩小。4x4合并读出技术也是优选的。

图14中进一步说明了光检测系统1010。相机1012位于该检测系统的顶部。CCD传感器位于透镜系统1900的一端，如下所述。在示例性系统中，相机窗口可以包括位于光路中的光学带通滤波器。提供相机到透镜的适配器1014以将透镜连接到相机1012。夹紧机构1016将光检测系统固定到外壳顶部232。光学带通1018可以包括在光路中以限制通过透镜系统1900的光的波长。优选地，通过光学带通1018的波长范围在下面讨论。

图15中所示的合适的示例性透镜系统1900位于多孔板上的单个孔和CCD传感器之间。在一个示例性实施方案中，透镜系统被设计用于在半功率下大约550nm到大约750nm以及大约570nm到大约670nm的光谱带。优选地，透镜系统1900在尺寸上大于单个孔或CCD的面积。不受任何特定理论的束缚，更大的透镜可以通过捕获更宽的光锥角来保持高光收集效率。透镜系统1900具有位于其端部的帽1902、1904，其在运输期间保护光学元件并且在安装之前被移除。两个示例性双元件1906以彼此相反的取向设置在外壳1908中。每个双元件1906包括在球面1914处彼此接触的外透镜1910和内透镜1912。外表面1916和内表面1918是非球面的。非球面透镜的表面轮廓不是球面或圆柱体的部分。非球面透镜用于光学系统的原因有很多，包括但不限于减少像散等光学像差和简化更复杂的光学系统。也可以使用非球面透镜来减小透镜的厚度。在共同拥有的美国专利申请公开US 2012/0195800和国际申请公开WO 2009/126303中公开了其他合适的透镜系统，它们的全部内容通过引用并入本文。本文讨论的透镜可由玻璃或塑料制成。

板处理系统的外壳顶部还包括安装在外壳顶部、板引入孔上方的板堆垛机，其中板堆垛机被配置为接收板或将板传送到板升降机。板堆垛机可以包括可移除的堆叠槽，该堆叠槽被配置为容纳多个板并防止板在器械上移动，从而协调将堆叠槽中的每个板正确地引入到板升降机上。在一个实施方案中，堆叠槽可以容纳至少5个板，优选地至少10个板，并且堆叠槽可以容纳被配置为进一步扩展堆叠槽容量的板嵌套延伸元件。板升降机包括板检测传感器，例如电容传感器，并且堆垛机还可以包括板检测传感器，例如电容、重量或光学传感器。

提供了一种使用该装置在多孔板中进行测量的方法。板可以是常规的多孔板。可以使用的测量技术包括但不限于本领域已知的技术，例如基于细胞培养的测定、结合测定(包括凝集试验、免疫测定、核酸杂交测定等)、酶促测定、比色测定等等。其他合适的技术对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。

用于测量分析物的量的方法还包括通过检测可以直接或间接(例如，通过使用分析物的标记结合配偶体)连接到分析物的标记来测量分析物的技术。合适的标记包括可以直接可视化的标记(例如，可以在视觉上看到的粒子和产生可测量信号例如光散射、光吸收、荧光、化学发光、电化学发光、放射性、磁场等的标记)。可以使用的标记还包括酶或其他化学活性物质，其具有导致可测量信号例如光散射、吸光度、荧光等的化学活性。产物的形成可以是相对于底物可检测可测量的性质例如吸光度、发光、化学发光、光散射等等，例如由于差异。可以与根据本发明的固相结合方法一起使用的某些(但不是全部)测量方法可受益于或需要洗涤步骤以从固相中去除未结合的成分(例如标签)。

在一个实施方案中，用本发明的装置进行的测量可以采用基于电化学发光的测定形式，例如基于电化学发光的免疫测定。ECL的高灵敏度、宽动态范围和选择性是医学诊断的重要因素。市售的ECL器械已表现出卓越的性能，并因其出色的灵敏度、动态范围、精度和复杂样品基质的耐受性等原因而被广泛使用。可被诱导发射ECL的物质(ECL活性物质)已被用作ECL标记，例如(i)有机金属化合物，其中金属来自例如第VIII族贵金属，包括含Ru和含Os的有机金属化合物，例如三联吡啶基钌(RuBpy)部分，以及(ii)鲁米诺和相关化合物。在ECL过程中带有ECL标签的物质在本文中称为ECL共反应物。常用的共反应物包括叔胺(例如，参见美国专利5,846,485)、草酸盐和用于来自RuBpy的ECL的过硫酸盐和用于来自鲁米诺的ECL的过氧化氢(参见，例如，美国专利5,240,863)。ECL标记产生的光可用作诊断程序中的报告信号(Bard等，美国专利5,238,808，通过引用并入本文)。例如，ECL标记可以与结合剂共价偶联，例如抗体、核酸探头、受体或配体；结合试剂在结合相互作用中的参与可以通过测量从ECL标记发出的ECL来监测。或者，来自ECL活性化合物的ECL信号可以指示化学环境(参见例如美国专利号5,641,623，其描述了监测ECL共反应物的形成或破坏的ECL测定法)。有关ECL、ECL标记、ECL检测和用于进行ECL测定的器械的更多背景，参见美国专利号5,093,268；5,147,806；5,324,457；5,591,581；5,597,910；5,641,623；5,643,713；5,679,519；5,705,402；5,846,485；5,866,434；5,786,141；5,731,147；6,066,448；6,136,268；5,776,672；5,308,754；5,240,863；6,207,369；6,214,552和5,589,136以及公布的PCT号WO99/63347；WO00/03233；WO99/58962；WO99/32662；WO99/14599；WO98/12539；WO97/36931和WO98/57154，所有这些都通过引用并入本文。

在某些实施方案中，如美国专利号7842246中所述，采用适用于电化学发光(ECL)测定的板。本发明的装置可以使用被配置为一次检测来自一个孔或一次多于一个孔的ECL的板。如上所述，被配置为一次检测一个孔或一次检测多于一个孔的ECL的板包括电极和电极触点，这些电极和电极触点经过特别图案化以允许一次仅向一个孔或一次向多于一个孔中的电极施加电能。该装置可能特别适用于在含有干燥试剂和/或密封孔的板中进行测定，例如，如Glezer等人的美国专利7,807,448中所述。

在一个实施方案中，该方法包括：(a)将板引入板堆垛机，(b)打开不透光门，(c)将板从板堆垛机降低到板平移台上的升降平台，(d)密封不透光门，(e)平移板以将一个或多个孔置于光检测器下方，(f)检测一个或多个孔的发光，(g)打开不透光门，(h)将板平移到板堆垛机下方的位置，以及(i)将板提升到板堆垛机。在优选实施方案中，该方法还包括读取板上的板标识符并识别板配置，平移板以将一个或多个孔定位在光检测器下方，可选地在接触机构上成像一个或多个对准特征并调整光检测器相对于接触机构的位置，以及基于板配置在一个或多个询问区内选择性地施加电势。该方法还可以包括平移板托架以将一个或多个附加孔定位在光检测器下方并检测来自一个或多个附加孔的发光。该方法还可任选地包括向一个或多个孔中的电极施加电能(例如，以诱导电化学发光)。

基于ECL的多路测试在以下文献中描述：分别地美国专利号7,842,246和6,977,722的美国公开2004/0022677和2004/0052646；美国专利号7,063,946的美国公开2003/0207290；美国专利号7,858,321的美国公开2003/0113713；美国专利号7,497,997的美国公开2004/0189311；以及美国专利号7,981,362的美国公开2005/0142033。

还提供了一种使用本文所述的装置进行生物制剂的测定的方法。在一个实施方案中，该方法是结合测定。在另一个实施方案中，该方法是固相结合测定(在一个实例中，固相免疫测定)并且包括使测定组合物与结合存在于测定组合物中的感兴趣分析物(或其结合竞争物)的一个或多个结合表面接触。该方法还可包括使测定组合物与一种或多种能够与感兴趣的分析物特异性结合的检测试剂接触。根据优选实施方案的多重结合测定方法可以涉及本领域可用的多种形式。合适的测定方法包括夹心或竞争性结合测定形式。美国专利4,168,146和4,366,241中描述了夹心免疫测定的实例。竞争性免疫测定的实例包括Buechler等人的美国专利4,235,601；4,442,204；和5,208,535中公开的那些。在一个实例中，可以有利地以竞争性免疫测定形式测量小分子毒素例如海洋毒素和真菌毒素。

在一个实例中，如上所述的装置100是ECL阅读器，其适于在(i)多孔可寻址多孔板，例如四孔可寻址96孔板或(ii)单孔可寻址多孔板例如单孔可寻址96孔板上执行ECL测试。孔可以是1点或1点小点、4、7、10点。取决于多孔可寻址模式或单孔可寻址模式，装置100可以在大约1:29分钟或2:42分钟内读取板。对于正确校准的ECL阅读器，10点暗噪声约为13/14ECL计数，10点饱和度约为1.9x10⁶/2.2x10⁶ ECL计数，这取决于模式，从而产生约1.4x10⁵到约1.5x10⁵的有效动态范围(饱和度值/暗噪声)。非限制性的示例性校准ECL阅读器是一种器械，将其校准以便为在MSD QUICKPLEX板中生成的ECL提供15,000计数的标称信号，该板包含可从Rockville,Maryland的Meso Scale Diagnostics获得的MSD Free TagECL 15,000溶液。装置100与V-PLEX、U-PLEX和R-PLEX测定试剂盒兼容，它们也可从MesoScale Diagnostics获得。V-PLEX、U-PLEX和其他测定试剂盒在共同拥有的国际公开专利申请WO 2018/017156A1和WO 2017/015636A1中有描述，在此通过引用将其全文并入。

在另一个实例中，如上所述的装置1000是设计成在单孔可寻址多孔板例如单孔可寻址96孔板1点或单孔可寻址96孔板1点小点上执行ECL测试的ECL阅读器。装置100也可以与4点、7点或10点板一起使用。当如上所述正确校准时，装置1000可以在大约2:37分钟内读取一个这样的板，其中1点暗噪声约为8ECL计数，1点饱和度约为1.3x10⁶ECL计数，从而产生约1.6x10⁵的有效的动态范围(饱和度值/暗噪声)。装置1000与U-PLEX和R-PLEX测定试剂盒兼容，它们可从Rockville,Maryland的Meso Scale Diagnostics获得。非限制性示例性装置1000的规格如下：

可用作检测试剂的结合试剂、结合表面的结合组分和/或桥接试剂包括但不限于抗体、受体、配体、半抗原、抗原、表位、模拟位、适体、杂交配偶体和嵌入剂。合适的结合试剂组合物包括但不限于蛋白质、核酸、药物、类固醇、激素、脂质、多糖及其组合。术语“抗体”包括完整抗体分子(包括通过抗体亚基体外重新结合组装的杂交抗体)、抗体片段和包含抗体的抗原结合结构域的重组蛋白构建体(如在Porter&Weir,J.Cell Physiol.,67(Suppl 1):51-64,1966；Hochman et al.,Biochemistry 12:1130-1135,1973中描述；在此通过引用并入)。该术语还包括已被化学修饰(例如通过引入标记)的完整抗体分子、抗体片段和抗体构建体。

如本文所用，测量被理解为包括定量和定性测量，并涵盖为各种目的而进行的测量，包括但不限于检测分析物的存在、定量分析物的量、识别已知分析物，和/或确定样品中未知分析物的身份。根据一个实施方案，结合到一个或多个结合表面的第一结合试剂和第二结合试剂的量可以表示为样品中分析物的浓度值，即每体积样品的每种分析物的量。

可以使用基于电化学发光的测定形式来检测分析物。电化学发光测量优选使用固定或以其他方式收集在电极表面上的结合试剂进行。特别优选的电极包括丝网印刷碳墨电极，其可以在专门设计的墨盒和/或多孔板(例如，24-、96-、384-等孔板)的底部形成图案。如美国专利号7,842,246和6,977,722(均于2002年6月28日提交，题为“Assay Plates,Reader Systems and Methods for Luminescence Test Measurements”，在此通过引用并入)中所述，使用成像板阅读器诱导和测量来自碳电极表面上的ECL标记的电化学发光。类似的板和读阅读器现已上市(

和

板和

器械，MesoScale Discovery，Meso Scale Diagnostics,LLC,Rockville,MD的一个部门)。

在一个实施方案中，固定在板内电极上的抗体可用于以夹心免疫测定形式检测选定的生物制剂。在另一个实施方案中，在板内的集成电极上形成图案的抗体微阵列将用于以夹心免疫测定形式检测多种选定的生物制剂。因此，每个孔包含一种或多种捕获抗体，其固定在板的工作电极上并且任选地以干燥形式或作为单独的组分，例如在试剂盒中；标记的检测抗体和分析样品所需的以及用于进行阳性和阴性对照的所有附加试剂。

优选地，诸如上述装置100和1000的ECL阅读器在第一次使用之前或定期进行验证。优选地，验证ECL阅读器的步骤应该在验证过程开始时一起完成，因为任何测定运行都需要具有可操作的ECL阅读器。ECL验证包括使用电子板运行ECL阅读器的步骤，该步骤测量施加到板上的电流。这可确保施加的电流充足且均匀。另一个步骤(可能是下一步)是使用空的测定微孔板(例如MSD 96孔板)运行ECL阅读器，以测量ECL阅读器内的电子噪声或背景/暗噪声的水平。可以跟在其他两个步骤之后的另一个步骤是用由Meso ScaleDiagnostics Read Buffer中未结合的SULFO-TAG组成的试剂(以下称为“自由标签”)填充测定板，以验证ECL阅读器正在读取预期的计数。例如，可以使用300,000计数的自由标签作为检测试剂来产生ECL信号。因此，ECL阅读器应该在一个小的预定范围内从每个孔中读取大约300k计数。300k自由标签可从Meso Scale Diagnostics获得。

在一个实例中，电子板类似于具有8行(A-H)和12列(1-12)的标准96孔板，验证步骤可以读取示例孔位置A9、B10、C11、D12和E4、F3、G2、H1处的孔，以确定读数是否处于或高于预定量，例如2000计数。可以选择其他孔位和不同数量的孔位。ECL阅读器预期读取的每个孔配置的电子板应该被验证。

本公开中引用的专利、专利申请、出版物和测试方法通过引用整体并入本文。本发明的范围不受本文描述的具体实施方案的限制。实际上，根据前面的描述和附图，除了本文描述的那些之外，对本发明的各种修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。这种修改旨在落入权利要求的范围内。

如上所述，一种分析物的测量可能会影响另一种随后测量的分析物的测量。根据本发明的其他实施方案，本文所述的装置、系统和方法可减少或消除用于测量多孔测定板中的分析物的CCD相机系统中的串扰量。以下讨论优选地并入装置100中，并且也可以与装置1000结合使用。

图16是CCD相机系统1300的示意图。CCD相机系统包括CCD 1301、具有CCD钳位电容器1322的模拟前端电路1303和模数电路1304。CCD相机系统1300向输出装置1321提供输出。输出装置1321可以包括用于解释由CCD相机系统1300输出的数据的任何合适的装置，例如显示监视器或计算机系统。CCD相机系统1300被配置为测量测定板中的多个空间分离的分析物并且耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位测定板以促进多个分析物的测量，如上所述。

CCD 1301包括按行和列排列的多个像素1311。在CCD 1301曝光期间，CCD 1301的像素1311检测撞击CCD的光并累积作为检测光的函数的电荷。在曝光之后，每个像素1311中的电荷值被模拟前端电路接收作为读出信号如下。最底行像素1311的电荷被传送到串行寄存器1320。模拟前端电路1303用以将CCD 1301的读出信号传送至模数电路1304以转换为多个图像数据点。转换后，多个图像数据点可以输出到任何相关系统进行分析。

在图像数据点的连续测量之间，钳位电容器1322经由模拟前端电路1303的参考水平钳位电路部分被重置为参考电压水平。重置后，钳位电容器1322从串行寄存器1320的下一个(或第一个)数据元素接收数据电压。模拟前端电路1303通过对来自钳位电容器1322的参考水平和数据水平进行采样(例如，通过相关双采样或其他合适的技术)来操作。参考水平电压幅值和数据电压幅值之间的差值随后被模数电路1304转换成数字信号以作为图像数据点输出。在读取每个数据电压之后，参考水平钳位电路将钳位电容器1322恢复到参考水平电压，然后将串行寄存器1320的下一个数据元素的数据电压传输到钳位电容器1322。在串行寄存器1320的所有数据元素被读取后，来自下一行像素1311的电压被下拉到串行寄存器1320中以被模拟前端电路303顺序读取。在进一步的实施方案中，像素1311以组一起合并读出，例如2x2组或4x4组像素，用于在读出之前进行平均。

以此方式，整个像素1311可由模拟前端电路1303读取并由模数电路1304转换为图像数据点。在模拟前端电路1303中，参考水平钳位电路部分操作以在每个图像数据点被测量之后将参考水平电压完全重置为预定值。即，在每个图像数据点读取之后，参考水平电压返回到基本相同的电压(例如，在模数电路1304的分辨率范围内)。参考水平钳位电路具有时间常数，其被选择以将参考水平电压返回到预定值。特别地，参考水平钳位电路的衰减时间常数被选择以确保参考水平电压完全重置。完全重置参考水平电压确保每个连续图像数据点读取不受先前图像数据点读取的影响。这又减少了测定板上不同分析物的测量之间的串扰。

这与一些常规系统形成对比，其中参考水平钳位电路部分的时序不能在每次图像数据点读取之间完全重置钳位电容器上的参考水平电压。特别地，在从串行寄存器的数据元素读取高电压值之后，完全重置参考水平电压的这种失败可能更常见。当CCD记录亮图像时，可能会出现这种高电压读取。亮图像的高压读取可能会影响亮像素之后记录的几个像素的读出，导致图像中出现“拖尾”或“条纹”，因为亮点之后记录的图像数据点被人为抬高值。这种拖尾的影响关于图17示出。

图17说明了在针孔测试装置中拖尾的影响。图17示出了模拟前端电路优化前后的针孔CCD测试结果。针孔CCD测试是使用针孔测试夹具进行的，该夹具配置为允许单个光点到达CCD。光源被安排在里面有针孔的不透明的材料后面。在一个清晰的点上，针孔允许光线穿过不透明材料并到达CCD。如果CCD工作正常，输出图像数据点将仅对应于聚光灯的光线落在CCD上的那些部分。

图像1401、1402、1403、1404和1405是使用针孔测试夹具以从图像1401到1405增加照明水平1毫秒产生的。图像1401、1402、1403、1404和1405各自图示了针孔点照明和伴随的白色拖尾。在产生图像1401、1402、1403、1404和1405时，采用了具有参考水平电路时间常数不能完全重置钳位电容器的模拟前端电路。拖尾是由具有非重置时间常数的参考水平电路产生的伪影，如上所述。CCD上的亮点照明导致无法在读取连续图像数据点之间重置参考水平。由于参考水平钳位电路中的参考水平未正确重置，连续图像数据点的测量值会受到先前图像数据点测量值的作用或影响。光斑照明的亮图像数据点导致光斑外的连续图像数据点人为地提高值。正如在图像1401到1405中所见，该伪影通过许多图像数据点延伸到照明点的右侧。因为每行像素都是从串行寄存器从左到右读出的，所以明亮的像素会导致最初从照明点向右延伸的条纹。在读取一行中的最后像素后，读取下一行中的第一个像素。因此，一行的最后像素读取可能影响下一行的第一个像素读取，这会导致拖尾效应“环绕”并出现在下一行，如图像1402到1405所示。

图像1411、1412、1413、1414和1415是使用针孔测试夹具以从图像1411到1415增加照明水平持续1毫秒产生的。图像1411至1415的照度水平分别对应于图像1401-1405的水平。在捕获图像1411至1415时，使用了如本文所公开的修改的改进的模拟前端电路1303。如上所述，模拟前端电路1303包括具有时间常数的参考水平钳位电路，该时间常数被选择用于在数据读取之间完全重置钳位电容器。改进的参考水平钳位电路允许在每个图像数据点读取后完全重置参考水平。在每个图像数据点读取之后完全重置参考水平钳位电路减少或消除了第一图像数据点读取对第二连续图像数据点读取的影响。

当试图测量单个图像内的多个分析物时，相对于图17描述的伪影误差和图像1401至1405可能特别麻烦。图18图示了占据测定板1500的多个孔1510(此处为四个孔)的多个分析物1501的捕获图像。测定板1500的每个孔1510包含四个空间分离的分析物1501。CCD相机用于捕捉四个孔1510和其中包含的所有分析物1501的图像。在每个分析物1501中都可以看到由拖尾引起的分析物测量问题。使用无法完全重置钳位电容器以捕获图像的耦合到模拟前端电路的CCD相机可能导致亮点拖尾，如上所述。分析物1501的图像被拖尾到相邻分析物1501的图像中。每个分析物1501具有向右延伸进入下一个分析物1501的点位置的拖尾1503，这可能导致这些分析物1501的错误测量。当使用常规模拟前端电路时，孔1510中的所有分析物1501都会出现类似的拖尾。通过使用模拟前端电路来消除拖尾，与本发明的实施方案一致，该模拟前端电路具有被选择用于完全重置钳位电容器的时间常数，产生了卓越的准确度，因为第一分析物1501的测量对第二分析物1501的影响被降低或消除。

如图18所示，分析物1501之间的串扰，例如拖尾，可能发生在测定板的单个孔中的多个分析物之间和/或测定板的不同孔中包含的多个分析物之间。采用与本发明实施方案一致的模拟前端电路1303的基于本发明的CCD相机的系统可以在两种情况下改善相机拖尾串扰。

图19图示了符合本发明实施方案的模拟前端电路1600的实例。模拟前端电路600包括参考水平钳位电路1601、模数转换器缓冲电路1602和钳位电容器1603。钳位电容器1603连接到CCD和前置放大器1604的输出。钳位电容器1603将来自CCD和前置放大器1604的串行寄存器的数据元素的电压水平转换为模数转换器缓冲电路1602上的电压。在钳位电容器1603上的数据电压的读取之间，参考水平钳位电路1601将钳位电容器1603上的电压重置为参考水平。模数转换电路(未图示)交替采样数据电压和参考水平电压，并将两者之间的电压差转换为数字信号，以作为图像数据点输出。

参考水平钳位电路1601被优化以完全重置钳位电容器1603上的数据电压读数之间的参考水平电压。特别地，参考水平钳位电路601的时间常数被选择为使得钳位电容器1603上的数据电压读数不影响随后的数据电压读数。即，参考水平钳位电路1601完全重置钳位电容器1603处的参考水平电压，使得在连续数据电压读取之间没有记忆。该优化用于减少或消除图像1401-1405中所示的由明亮的针孔斑点与未优化的参考水平钳位电路1601组合引起的条纹或拖尾。

图20是说明分析物测量过程1700的实施方式的工艺流程图。图7中描绘的各种处理操作和/或数据流在此更详细地描述。所描述的操作可以使用上面详细描述的系统部件中的一些或全部来完成，并且在一些实现方式中，可以以不同的顺序执行各种操作并且可以省略各种操作。附加操作可以与所描绘的流程图中所示的一些或全部操作一起执行。一项或多项操作可以同时进行。因此，所示出的(以及下面更详细地描述的)操作本质上是示例性的，因此不应被视为限制性的。

在操作1702中，过程1700包括使用CCD相机来测量一个或多个成像区中的多个分析物。CCD相机包括CCD、模拟前端电路和模数电路。CCD相机耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位测定板以促进多个分析物的测量。CCD相机通过在CCD曝光期间捕获或检测来自多个分析物的光来测量多个分析物。在进一步的实施方案中，可以在CCD曝光期间捕获或检测来自任何其他检查对象的光以生成CCD测量。

在操作1702中，过程1700包括通过模拟前端电路从CCD的串行寄存器接收读出信号。

在操作1704中，从串行寄存器接收读出信号包括将读出信号从串行寄存器传送到模数电路以产生第一图像数据点。

在操作1706中，接收读出信号还包括通过具有时间常数的参考水平钳位电路完全重置模拟前端电路的参考水平。选择时间常数以减少多个分析物的第一个的第一次测量和多个分析物的第二个的第二次测量之间的串扰。

在操作1708中，接收读出信号还包括将读出信号从串行寄存器传送到模数电路以产生第二图像数据点。

因此，提供了用于减少多个分析物的测量之间的串扰的系统、装置和方法。虽然上面已经描述了根据本发明的各种实施方案，但是应当理解，它们仅通过说明和示例的方式呈现，而不是限制。可以使用本文提出的改进的基于CCD相机的系统。

对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的广度和范围不应受到任何上述示例性实施方案的限制。在以下编号的段落中阐述了进一步的实施方案和组合。还将理解，本文讨论的每个实施方案的每个特征以及本文引用的每个参考文献的每个特征可以与任何其他实施方案的特征组合使用。上述呈现触觉效果的方法的方面可以与本文描述的其他方法以任何组合使用，或者这些方法可以单独使用。本文中讨论的所有专利和出版物均通过引用以其整体并入本文。

Claims

1.一种系统，其被配置为在分析物之间减少串扰的情况下测量测定板中的多个分析物，所述系统包括：

CCD相机，其包含CCD、模拟前端电路和模数电路，所述CCD相机被配置为测量多个分析物并耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位所述测定板以促进多个分析物的测量，

其中所述模拟前端电路被配置为接收来自CCD的串行寄存器的读出信号并将所述读出信号传送至所述模数电路以产生多个图像数据点，所述模拟前端电路包括配置有时间常数的参考水平钳位电路，该时间常数被选择以完全重置连续图像数据点读取之间的参考水平，从而减少所述多个分析物中的第一个的第一次测量和所述多个分析物的第二个的第二次测量之间的串扰。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个分析物中的第一个和所述多个分析物中的第二个包含在所述测定板的单个孔中。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个分析物中的第一个和所述多个分析物中的第二个包含在所述测定板的不同孔中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中在连续图像数据点读取之间完全重置参考水平使得所述参考水平的幅度在连续图像数据点读取之间返回到预定值。

5.根据权利要求1所述的系统，其中在连续图像数据点读取之间完全重置参考水平减少了第一图像数据点值对在第一图像数据点值之后连续获得的第二图像数据点值的影响。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间常数是所述参考水平钳位电路的衰减时间常数。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个图像数据点中的每一个代表所述CCD的像素。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个图像数据点中的每一个代表所述CCD的多个合并读出像素。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个分析物在空间上彼此分离。

10.一种减少由CCD相机执行的测定板中多个分析物的测量之间的串扰的方法，所述方法包括：

用所述CCD相机测量所述多个分析物，所述CCD相机包括CCD、模拟前端电路和模数电路，并且耦合到聚焦系统和板托架系统，该板托架系统被配置为定位所述测定板以促进多个分析物的测量；

通过所述模拟前端电路接收来自CCD的串行寄存器的读出信号，其中接收所述读出信号包括：

将所述读出信号从所述串行寄存器传送到所述模数电路以产生第一图像数据点，通过具有时间常数的参考水平钳位电路完全重置所述模拟前端电路的参考水平，

将所述读出信号从所述串行寄存器传送到所述模数电路以产生第二图像数据点，

其中选择所述时间常数以减少所述多个分析物的第一个的第一次测量和所述多个分析物的第二个的第二次测量之间的串扰。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个分析物中的第一个和所述多个分析物中的第二个包含在所述测定板的单个孔中。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个分析物中的第一个和所述多个分析物中的第二个包含在所述测定板的不同孔中。

13.根据权利要求10所述的方法，其中在连续图像数据点读取之间重置所述模拟前端电路的参考水平包括在连续图像数据点读取之间返回所述参考水平的幅度以返回到预定值。

14.根据权利要求10所述的方法，其中在连续图像数据点读取之间重置参考水平减少了第一图像数据点值对在第一图像数据点值之后连续获得的第二图像数据点值的影响。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述时间常数是所述参考水平钳位电路的衰减时间常数。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个图像数据点中的每一个代表所述CCD的像素。

17.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个图像数据点中的每一个代表所述CCD的多个合并读出像素。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述多个分析物在空间上彼此分离。

19.一种器械，其包括：

光检测系统，其包括CCD传感器和光学透镜系统，其中所述光检测系统一次位于多孔板中的单个孔上方以对所述单个孔进行电化学发光分析，其中所述CCD传感器的面积与所述单个孔的面积基本相同，

其中所述光检测系统还包括冷却器件，其大小和尺寸设计为冷却所述CCD传感器，

其中所述器械还包括排热系统，所述排热系统包括成角度定向的至少一个风扇，以将从所述冷却器件排出的热空气吸入流动增压室并排出所述器械。

20.根据权利要求19所述的器械，其中所述光学透镜系统包括多个透镜并且所述多个透镜具有球面和非球面两者。

21.根据权利要求20所述的器械，其中所述多个透镜的面积大于所述单个孔的面积。

22.根据权利要求19所述的器械，其中所述光检测系统以基本垂直的方向安装到外壳顶表面上。

23.根据权利要求19所述的器械，其中所述排热系统也安装到所述外壳顶表面上。

24.根据权利要求29所述的器械，其中所述至少一个风扇容纳在所述流动增压室内。

25.根据权利要求24所述的器械，其中所述增压室还容纳至少一个印刷电路板(PCB)并包括至少一个开口以允许在所述至少一个PCB和所述增压室外的电气部件之间的电连接。

26.根据权利要求25所述的器械，其中流动挡板定位在所述增压室内以最小化所述器械内的空气再循环。

27.根据权利要求25所述的器械，其中所述热空气在离开所述器械之前从所述相机和板流走。

28.根据权利要求27所述的器械，其中所述热空气在离开所述器械之前进一步流过所述至少一个PCB。

29.一种器械，其包括：

接触平台，其中所述接触平台包括至少一对电接触探头，其中所述至少一对电接触探头包括直立的、弹簧加载的针，

控制器，其可操作地连接到电压源以将电压传导到所述至少一对电接触探头，

板托架框架，其适于运输单孔可寻址多孔板并相对于所述接触平台定位所述多孔板，使得电压可以施加到所述板上的一个或多个孔，和

垂直升降系统，用于移动所述接触平台以接触位于所述多孔板的底部上的相应电极触点，其中所述垂直升降系统包括与丝杠的齿轮部分配接的蜗轮，使得所述蜗轮的旋转使所述丝杠旋转，其中所述丝杠螺纹连接到支撑所述接触平台的支撑底座，使得所述丝杠的旋转提升或降低所述支撑底座和所述接触平台。

30.根据权利要求29所述的器械，还包括适于旋转所述蜗轮的电机，其中所述电机由所述控制器控制。

31.根据权利要求29所述的器械，其中所述垂直升降系统还包括导向轴，其大小和尺寸设计成在所述支撑底座中的相应孔内滑动，以允许所述支撑底座沿着所述导向轴滑动。

32.根据权利要求29所述的器械，其中所述蜗轮在基本水平方向上定向并且所述丝杠在基本垂直方向上定向。