测定装置、方法和试剂与流程

elevation(最后更新于2009年4月9日)。
10.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。
11.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。


技术实现要素：

12.本发明包括但不限于本文公开的关于这里描述的电化学发光(ecl)阅读器的技术特征的任何和所有组合和子组合。
13.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。
14.光学透镜系统可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。透镜可由硬聚合物材料和非结晶、无定形透明材料例如玻璃制成。
15.光检测系统可以以以基本垂直的方向安装到外壳顶部上，并且排热系统也安装到外壳顶部上。
16.所述至少一个风扇可以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。流动挡板可以定位在增压室内以最小化器械内的空气再循环。热空气可以在离开器械之前流过至少一个pcb从相机和板流走。
17.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，所述电接触探头可以是直立的、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。垂直升降系统可以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。垂直升降系统可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。
18.电机可以用于使蜗轮旋转，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。蜗轮可以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
19.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。
20.图2(a)-(c)显示了板处理子系统和光检测系统的详细视图。
21.图3(a)示出了装置100内的板处理子系统的可拆卸抽屉的视图。图3(b)示出了支撑可拆卸抽屉的整体托盘的透视图。
22.图4(a)-(g)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。
23.图5(a)-(o)显示了板托架和板闩锁机构的详细视图。
24.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。
25.图7(a)-(l)显示了板接触机构的详细视图。
26.图8(a)-(c)显示了光检测系统的各个部件。
27.图9(a)示出了可以在光检测系统110中使用的透镜配置的非限制性实施方案。
28.图9(b)示出了透镜配置的另一个非限制性实施方案。
29.无花果。图10(a)和(b)分别是图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10(e)和(f)分别是装置100和装置1000的剖视图；图10(g)是装置100中的光检测系统110的截面图，示出了曲折的光路；图10(h)是两个装置的板引入/排出孔下方的门的横截面图，示出了圆柱形曲折光路；图10(i)是装置1000中的光检测系统1010的截面图，示出了曲折的光路。
30.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。
31.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12(c)和(d)是排热系统中覆盖歧管或增压室的两种变型的透视图。
32.图13是另一个排热系统的局部放大图。
33.图14是光检测系统1010的剖视图。
34.图15(a)是光检测系统1010中透镜配置的一个非限制性实施方案的示意图。图15(b)示出了透镜配置的另一个非限制性实施方案。
35.图16(a)-(b)显示了示例性的多孔板和单孔内的多斑点。图16(c)显示了附着在斑点上的示例性捕获抗体和标记的抗体。
36.图17(a)图示了单孔可寻址多孔板的示例性单个孔读取模式。图17(b)说明了多孔可寻址多孔板的示例性扇形(2x2孔)读取模式。
37.图18(a)-(b)示出示例性ecl响应和电压斜升窗口。
具体实施方式
38.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。
39.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。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。本文描述的装置和方法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)，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，将其每一篇以整体并入本文。
40.在实施方案中，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。
41.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)。
42.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、外壳底部233、外壳前部234和外壳后部235。外壳还包括多个对准特征并
且外壳适于接收可拆卸抽屉240，如图3(a)和4(a)中最佳所示，该可拆卸抽屉包括可拆卸抽屉241前部并且由整体铸造元件242构成，如图3(b)中最佳所示。因此，可以通过将多个元件减少到这种单一的整体结构来节省成本。可拆卸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(a)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针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。
43.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。板传感器还能够检测测定板的取向，例如多孔板426。这种板通常具有至少一个截角，如图4(a)所示。板传感器感应该角，并向中央处理器单元或cpu报告取向。器械100可以按照预先编程的方式处理板426，并且数据可以与板的取向相匹配。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。例如，非限制板传感器是日本夏普公司制造的gp2a200lcsof系列。示例传感器是反射式光电断路器，其发射器和检测器面向同一方向以提供非接触式感测。
44.参考图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。
45.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。由于板处理子系统能够如上文更详细地描述的那样感测板的取向，板堆垛器可以接收正向或反向取向的板，随后，无论取向如何，都可以正确读取所述板。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)。
46.图4(a)显示了板处理子系统的可拆卸抽屉的详细视图。抽屉包括(i)具有可升降的板升降平台401和402的板升降机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可以具有开口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可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。
47.步进电机可用于在x和y方向上移动板平移台403。通常，步进电机是无刷dc电机，其可将完整旋转(1转)分成多个相等的步长。电机的位置可以以一个或多个相等的步长移动和保持。尽管感测步进电机角度位置的位置传感器是可选的，但可以使用旋转编码器来感测步进电机的位置。通常，旋转编码器包括内部编码盘和感测角位置的感测头。合适的编码器包括具有两个输入和两个输出的正交编码器。旋转编码器可以是非光学、霍尔效应或磁性编码器，以最小化器械或不透光壳体130中的光污染。
48.为了在板平移台403和板托架404在x-y框架415上水平移动期间稳定它们，板平移台403可以具有与轨道422相对定位的夹子423，如图4(e)中最佳所示。夹子423具有两个翼423a和一个底切部423b。如图所示，底切部423b与抽屉240上的唇缘244形成干涉。当接触探头从下方接触多孔板426时，底切部423b和唇缘244防止板平移台403被向上提升，如下文进一步讨论的。翼423a搁置在唇缘244上以将夹子423保持在唇缘244上。具有与夹子423类似的结构和功能的第二夹子425可以设置在与轨道424相对的板平移台403上，如图4(e)-4(g)所示。夹子425可以连接到板托架404并且其底切部与板平移台403上的唇部干涉以防止板托架404被提升。与使用两个间隔开的平行轨道相比，使用单个轨道(例如轨道422)和相对的夹子的优点包括但不限于消除对齐两个平行轨道和防止托架升起的挑战性任务。
49.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系统110正确对准。
50.在实施方案中，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可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。对准特征可以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。
51.由于对准针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。
52.一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平移台403中的孔412。在一个实施方案中，螺线管427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例如针411与板托架中的对应锁定特征例如孔或元件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。
53.在进一步的实施方案中，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。图4(c)中还示出了连接光检测系统110内的光学传感器例如ccd传感器或数码相机的电线。如下所述，光学传感器902能够从多孔板426上的多个孔或孔的扇区捕获光或ecl发射并且因此需要更高的电流或功率。电缆可具有多个铁氧体磁珠，包括铁氧体磁芯和一个或多个铁氧体扼流圈418(如图4(c)所示)。铁氧体磁芯是陶瓷的，具有高磁导率。铁氧体扼流圈类似于铁氧体磁芯，也是由铁氧体制成的无源电子元件，可抑制通过电缆传输的高频噪声。通常，铁氧体扼流圈具有圆柱形或截锥形形状，并且电线中存在一对扼流圈，如图4(c)所示。
54.参见图4(a)，在实施方案中，板托架可包括板托架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，该示例板放置在板托架404上，如图5(a)-(b)所示(图5(a)显示了板托架的视图，其中多孔板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定位成靠近多孔板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。
55.图5(a)-(b)中示出了板托架404和具有多孔板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限定开口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，当多孔板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，以接受多孔板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。
56.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)，其提供偏置力并且可以具有高弹簧力。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)，其中第一闩锁构件(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)并且适于将多孔板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。偏置夹具515与板裙部接合并且在板的裙部上施加向下的力。支架(503)可包括至少两个支腿(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)。
57.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缩回以为多孔板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524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可以在一端528枢转地连接到杆510，并且可以在相对端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。
58.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多孔板426接触。
59.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多孔板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上以保持多孔板426抵抗向上运动。
60.该装置还包括用于从闩锁机构释放多孔板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可以由弹簧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在启动时将多孔板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，使得多孔板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。
61.多孔板426与板闩锁机构的接合以将多孔板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缩回且板夹臂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、板夹臂502、支架503和偏置夹具515被偏置远离开口420，以允许将多孔板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。
62.当如图5(k)所示将多孔板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多孔板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将多孔板426推靠在第二止挡件513上。如图5(k)所示，只有支腿504与多孔板426接触；然而，由于在枢轴点531处的枢转连接，当支架503围绕枢轴点531旋转时，第二支腿506将自动且快速地接触多孔板426。偏置夹具515可以由弹簧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推动多孔板426时，斜面507、508接触裙部522并在两个方向上推动多孔板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。
63.在实施方案中，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。
64.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附加实施方案。在某些实施方案中，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。在进一步实施方案中，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。
65.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。
66.如图6(a)-(b)所示，该机构可以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。图案化表面可以在一组中彼此相邻。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。每个图案化表面可以位于平行平面上。在实施方案中，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，板搁置在其上的板托架上方)约4-4.75mm的高度处。低图案化表面可以在板托架上方约4.5-4.7mm的高度处，低图案化表面可以在板托架上方约4.6-4.7mm的高度处。中图案化表面可以在板托架上方约4.5-5.0mm的高度处，在板托架上方约4.7-4.9mm处，或在板托架上方约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，在板托架上方约4.8-5.0mm处，或在板托架上方约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。在实施方案中，光学聚焦机构邻近板托架。
67.因此，本文实施方案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。
68.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。光出口725-728可以为表面601-603提供均匀的照明。因此，光检测系统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。该方法还可以包括以下步骤：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)。
69.％cv＝(stdev/avg)x 100
70.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。
71.％cv对比度值的差异的示例预定值通过将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，一定量的离焦可以是可以接受的。
±
2的示例值在此范围内。更小的值，例如
±
1.5或
±
1.0可能更准确，但在对焦操作期间也更难实现。更大的值，例如
±
3.0或
±
4.0可能不太准确但更容易实现。根据本发明的教导可以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。
705可以按象限或2x2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。
78.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。
79.由微处理器729控制的多路复用器738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738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738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。
80.在实施方案中，该装置包括以p x q矩阵排列的多个询问区702-705。p x q矩阵可以是2x2矩阵。板接触机构平台701上的电接触探头对可以包括直立针，例如弹簧加载针。更进一步地，该装置可以还包括光学传感器，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)为中心的贯通出口(722))下方并发光。该装置还可以包括第二对准机构，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的光出口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，装置还可以包括第三对准机构，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)中的底表面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。该装置可以包括第四对准/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出口(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光出口(725-728)，例如led。
81.在实施方案中，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m x n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。询问区可以以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。每个询问区的大小和尺寸可以被设计成询问多孔板426上的一个孔。
82.接触机构平台上的电接触探头可以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p x q或更少数量的孔。
83.参考图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和多孔板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。
84.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多孔板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。
85.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，并且在工作电极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多孔板426上的孔上的对电极隔离。接触探头可以是独立的弹簧加载的接触构件，例如接触针。
86.在一个实施方案中，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。
87.一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和两个底部工作电极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多孔板426处分开或隔离。
88.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。
89.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。
90.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。
91.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工作电极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。底部对电极740和孔工作电极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。
92.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。
93.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多孔板426及其底部电极和孔电极处被隔离。
94.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。多孔板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。
95.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“assay plates,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。
96.因此，其实施方案提供了一种用于询问包含在具有m x n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m x n个孔(其中m x n大于p x q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。
97.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，可以固定或放置在电极的表面上，并且可以固定或放置在工作电极的表面上。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。板顶部可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。板底部可以包括电极(例如，工作和/或对电极)，其包括碳、碳层和/或碳油墨的丝网印刷层。在另一个实施方案中，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。
98.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。单孔可寻址板的电极和触点可以是单独可寻址的。
99.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％，或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。
100.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。示例性的、非限制性的96孔板显示在图16(a)中，其中板上的孔排列成a-h行和1-12列。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，可以包括七个测定域，并且可以包括至少十个测定域，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 scale discovery(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。
101.单孔或多孔可寻址板可包括孔内的工作电极，其包括单个点或多个点。在一个实施方案中，孔中的点是孔中工作电极的暴露区域，该暴露区域由沉积在工作电极上的图案化介电层中的孔限定。已知具有4个点、7个点或10个点的孔，如图16(b)所示。每个孔中的单个圆圈代表由围绕这些点的电介质覆盖层限定的暴露工作电极点。多点孔的非限制性实例在图16(c)中示出。在这个例子中，显示了4点多孔小鼠细胞因子测定板。多点孔具有固定在指定点上的结合试剂阵列，例如，每个点包含靶向不同分析物的不同结合试剂。尽管该图在该实施方案中具体标识了细胞因子，但是根据其他实施方案，可以测量任何分析物。图16(c)显示了在电化学发光夹心免疫分析的情形中孔的使用。如4点孔上的一个点(例如，位于孔右下部分的点)所示，用于分析物的固定结合试剂(在这种情况下显示为抗体(称为“捕获抗体”或“捕获-ab”)识别目标分析物上的第一个结合位点)。在孔中培养样品导致分析物被捕获并被捕获抗体带到工作电极。将此复合物与连接到电化学发光标记(显示为星号)的第二结合试剂(在这种情况下显示为靶向目标分析物上的第二结合位点的第二抗体(称为“检测抗体”或“标记-ab”))一起温育导致检测抗体与结合的分析物结合并在包含所述捕获抗体、所述分析物、所述检测抗体和所述标记的电极上形成“夹心”复合物，其中电极上标记的量表示样品中分析物的量。类似地，可以使用其他点上的其他捕获抗体以及根据需要使用其他标记的检测抗体来捕获和测量其他点上的其他分析物。在适当的化学环境中(例如，存在含有ecl共反应物的溶液，如meso scale diagnostics的msd读取缓冲液t)，在同一孔中的工作电极和对电极之间施加电势导致夹心复合物中的ecl标记在点中产生电化学发光。在特定点处产生的光强度的测量提供的信号指示点中标记的量，并因此指示样品中该点的目标分析物的浓度。
102.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。
103.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。
104.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。
105.根据本发明的另一实施方案，另一装置或器械例如另一ecl阅读器构造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上的是光检测系统110。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。
106.装置100和1000的不透光壳体(lte)用两个器械的横截面图最佳示出，分别如图10(e)和10(f)所示。不需要的光可以通过垂直光检测系统和透镜系统，或通过板引入/排出孔236、237上的门进入光检测系统110、1010和lte。图10(g)是装置100的透镜系统的放大截面图。不需要的光可以在ccd相机和固定透镜的适配器之间的连接112处以及在透镜夹具中的接头114处进入光检测系统110。在112和114处的曲折路径使进入光检测系统110的不需要的光最小化。如本文所用，术语“曲折路径”是指扭曲、缠绕和/或包括不同程度的一圈、二圈、三圈、四圈、五圈或更多圈的路径。图10(h)示出了在门关闭板引入/排出孔236、237的开口之后阻止不需要的光进入装置100、1000的圆柱形曲折路径116。沿着通向ccd相机的门顶部的路径118也将经历曲线以进一步阻止不需要的光到达光检测系统110、1010，如图10(i)中最佳所示。还示出了光检测系统1010中的ccd相机和适配器之间的曲折路径1020和适配器上的曲折路径1022以阻止不需要的光进入。装置100和1000使用这些曲折的路径来收紧光线(即，通过最小化或消除不需要的、无关的光)。
107.由于装置或阅读器1000被配置为读取单孔可寻址多孔板，它可以包括简化的板接触机构，如图11(a)-(c)所示。蜗轮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，其可以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。
108.接触平台1701的大小和尺寸设计成一次电接触多孔板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。可以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。接触探头1703可以是直立的、弹簧加载的针。
109.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。多孔板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。可以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。
110.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。接触平台1701可以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。
111.装置100、1000可以还包括改进的排热系统1200，其包括成角度定向的风扇1202和覆覆盖歧管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从光检测系统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的顶部定向以将作为气流1210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。在不透光的壳体内或在光检测系统110本身的内部不需要风扇，从而减小了装置的尺寸和复杂性。
112.覆覆盖歧管1204用作流动增压室，其中加热的空气被拉入覆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，这可降低热排除效率。覆覆盖歧管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。
113.覆覆盖歧管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设置在覆覆盖歧管1204内。如图12(b)所示，挡板1218大体是垂直的并且可以在电连接件1220后面朝向外壳顶部232向下延伸。覆盖歧管1204被单独地显示为具有用于图12(c)中的电连接的开口1216的一种配置。覆盖歧管1204的开口1216的另一种配置示于图12(d)中，其可与上文讨论的器械或装置100一起使用。如图12(c)和12(d)最佳所示，歧管1204可以被设计或改变以具有位于不同位置的开口1216以容纳不同的电缆。在一个实施方案中，歧管1204可以由塑料制成，但也考虑了适合于容纳这些电缆的其他材料。更具体地，图12(c)中的右侧开口1216被修改为图12(d)中的两个单独的开口1216。修改流动增压室的原因之一是容纳电缆。
114.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可以比风扇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。
[0115][0116][0117]
温度测试表明，1风扇配置可以以更高的相对于环境温度的δt冷却ccd。此外，例如，在96孔板和中心孔中的四个角孔之间的板读数后，双风扇配置的最大温差约为1.2℃，对于较大的单风扇配置为更低的0.5℃。
[0118]
在一个实施方案中，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：
[0119]
(i)板型识别界面，用于识别板型；
[0120]
(ii)板平移台，用于在x-y平面中保持和平移多孔板；
[0121]
(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；
[0122]
(iv)电压源，其用于通过接触探头向板施加电位；和
[0123]
(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
[0124]
(a)成像系统被配置为对孔的p x q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；
[0125]
(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
[0126]
(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。
[0127]
p
×
q矩阵可以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。
[0128]
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可包括：
[0129]
(a)在板平移台上加载板；
[0130]
(b)将板识别为单孔或多孔可寻址板；
[0131]
(c)移动所述板平移台以将孔的第一个p x q矩阵与板接触机构和成像系统对准；
[0132]
(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p x q矩阵相关联的底部接触表面；
[0133]
(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p x q矩阵中生成发光并使其成像；
[0134]
(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p x q矩阵中生成发光并使其成像；和
[0135]
(g)对板中的其他p x q矩阵重复步骤(c)到(f)。
[0136]
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。
[0137]
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
[0138]
(a)在板平移台上加载板；
[0139]
(b)可选地确认所述板是单孔可寻址板；
[0140]
(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；
[0141]
(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；
[0142]
(e)通过在对组成像时向第一个孔施加电压，在p x q矩阵中生成发光并使其成像；
[0143]
(g)对板中的其他孔重复步骤(c)到(e)。
[0144]
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，如每个都并入本文的美国专利号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。
[0145]
在实施方案中，接触机构平台包括第一对准机构例如光出口722并且光检测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。第一对准特征可以是光源，例如led。光检测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。
[0146]
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。
[0147]
装置100的光检测系统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，其形成凸轮。这种调节机构也可以与下面讨论的光检测系统1010一起使用。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。光检测系统还包括一个或多个不透光元件，以防止光检测系统内或光检测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。
[0148]
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。透镜可以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。
[0149]
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。合并读出可以取决于视野、缩小率和ccd像素的大小。在实施方案中，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或约151mm2，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，可以采用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)，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(例如约-20℃、约-10℃、约0℃或更高温度)的相机。在一个实施方案中，光检测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(a)所示的实施方案中，向相机提供成像孔(901)的远心视图。图9(b)示出了用于光检测系统(110)的另一种非限制性透镜配置，其可由玻璃制成。该示例性透镜配置可以包括9个没有非球面的光学元件，图9(b)以1.45倍的放大率显示了从右侧的目标或孔到左侧的ccd传感器的光路。这种透镜配置由德国jenoptik ag生产。
[0150]
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相机的尺寸可以小于装置100的ccd相机并且具有更低的电流和功率要求。
[0151]
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8.98mm x 6.7mm或约60mm2，比光检测系统110的ccd相机小。96孔板中孔顶部边缘的典型直径约为7mm，每个孔的面积约为35mm2。ccd的面积可以是孔顶部面积的大约1倍到2倍、大约1.25倍到大约1.85倍、或大约1.5倍到1.8倍。光检测系统1010的合适ccd相机包括artemis ccd,ltd.制造的atik 414-sq-msd16位相机，其使用sony icx 825ccd。用于光检测系统1010的ccd相机通常仅消耗10瓦的功率，最大为24瓦，因此与采用具有更高功耗的ccd相机的装置100的风格化盖子相比，装置1000的风格化盖子1001不需要那么多的通风。由于ccd的尺寸较小，相机使用较少的功率冷却ccd。这导致整体环境更冷，从而在器械中读取板时减少板的温升。板中温度升高的降低导致板内孔之间(板内)和板之间(板间)的cov降低，以便在器械上读取检测结果。可与光检测系统1010一起使用的透镜具有1:1的倍率比例，没有任何放大或缩小。倍数因子也根据透镜匹配的ccd、ccd的分辨率和ccd的信噪比进行优化。换句话说，由于低信噪比，每个像素太少的光会降低整个系统的灵敏度，而每个像素太多的光会过早地使像素饱和，从而限制系统的动态范围。下面进一步描述了其他优化。可以采用在相机上执行的4x 4合并读出技术。在用于光检测系统1010的电线中不需要诸如电线和铁氧体珠或扼流圈418(如图4(c)所示)的铁氧体芯电线，其可以采用标准usb电线和连接器。
[0152]
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。通过光学带通1018的波长范围可在下面讨论。使用适配器(例如透镜适配器1014)的一个优点是可以调整适配器以适应不同的透镜系统。
[0153]
图15(a)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。这种波长带可以由ccd相机窗口提供，该窗口由例如长波通彩色玻璃滤光片制成，其在靠近ccd表面的一侧具有抗反射(ar)涂层和在远侧表面具有多层涂层，以通过红外(ir)波长的破坏性光学干涉抑制ir波长通过滤光片的传输。在该实施方案中，可以通过需要更少的层来简化介电界面滤光片的透镜设计和生产，从而最小化涂层中出现缺陷的可能性。在另一个实施方案中，这样的波长带可以通过由光学透明玻璃制成的ccd相机窗口提供，该玻璃在靠近ccd表面的一侧具有抗反射(ar)涂层和在远侧表面具有多层涂层以允许透镜系统设计的光谱带透射，同时排除该光谱带之外的波长。在这些实施方案中，ar涂层设置在靠近ccd表面的一侧，这可以帮助将从ccd表面反射到窗口上以被反射回ccd的光最小化。通过使用具有这种滤光片涂层的ccd相机窗口，可以省略单独的滤光片，例如上述的光学带通滤光片903或1018。这允许ecl波长通过，同时阻止来自读取缓冲区背景的信号。这也减少了光学元件的数量，以减少表面反射和散射并提高光透射率，如下所述。这种涂层还改善了信噪比，从而提高了ecl生成过程中的灵敏度。光检测系统110中的图9(a)-(b)所示的透镜系统也可以使用这种玻璃带通滤波器。透镜系统1900的尺寸可以大于单个孔或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。
[0154]
通过使用较少数量的透镜(例如，光检测系统1010中的五个透镜相比于光检测系统110中的九个透镜)进一步优化装置1000的透镜系统。更少的透镜可最大限度地减少表面界面处的反射次数并减少串扰。更少的透镜还可以最大限度地提高光传输和光收集，从而使透镜视野中捕获的更多光到达ccd。对于装置1000，透镜的数量可以小于9或小于7且大于或等于5。通过选择数值孔径，可以进一步最大化光收集和光传输。光学系统的数值孔径(na)表征光学系统可以接受或发射光的角度范围。通常，na＝n1·
sinθ1＝n2·
sinθ2，其中n是光穿过的介质(例如，空气、玻璃、水、油)的折射率，θ是可以进入或离开透镜的最大光锥的半角。根据斯涅尔定律，界面上的任何n和θ的na保持不变。在一个实例中，高数值孔径会从孔中的(一个或多个)点捕获更多光，或者光相对于透镜的角度可能较浅而光仍会被透镜捕获。通过最小化串扰，即最小化光学元件的数量以最小化反射和散射，用ar涂层涂覆透镜或相机窗口，对透镜针对单点或多点(例如10个点)孔配置进行优化。在处理步骤期间完成了额外的优化，下面详细讨论。
[0155]
图15(b)示出了光检测系统1010的非限制性透镜配置，其可以由玻璃制成。该示例性透镜配置包括5个光学元件，它们可具有最少数量的非球面，图15(b)显示了从右侧的目标或孔到左侧的ccd传感器的光路，没有放大，即1.0倍。这种透镜配置由德国jenoptik ag
生产。
[0156]
ccd相机，例如在光检测系统110和1010中使用的那些，在ccd传感器上的水平方向、垂直方向或两者上的单个像素或像素簇上具有已知缺陷。ccd相机内的或装置100或1000内的软件包含通过平均或内插缺陷像素或簇的任一侧的像素来校正此类缺陷的特征。由于缺陷模式在任何特定ccd传感器中始终保持不变，因此可以创建缺陷图，该图用于校正ccd相机拍摄的图像中的缺陷。
[0157]
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，或至少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。
[0158]
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，包括多点板。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。
[0159]
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)。
[0160]
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。
[0161]
在某些实施方案中，如美国专利号7,842,246中所述，采用适用于电化学发光(ecl)测定的板，该专利通过引用并入本文。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，该专利通过引用并入本文。
[0162]
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)。
[0163]
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，其每篇通过引用并入本文。
[0164]
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。根据本文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，这些专利均以引用方式并入本文。竞争性免疫测定的例子包括buechler等人的美国专利4,235,601；4,442,204；和5,208,535中公开的那些，每篇文献均通过引用并入本文。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。
[0165]
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点、7点、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1.9x106/2.2x106ecl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 tag ecl 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meso scale 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。
[0166]
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3ecl计数，1点饱和度约为1.3x106ecl计数，从而产生约4.3x105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：
[0167][0168][0169]
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。
[0170]
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。
[0171]
可以使用基于电化学发光的测定形式来检测分析物。电化学发光测量可以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。示例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，meso scale discovery，meso scale diagnostics,llc,rockville,md的一个部门)。
[0172]
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。
[0173]
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。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 scale diagnostics read buffer中未结合的sulfo-tag组成的试剂(以下称为“自由标签”)填充测定盘，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。
[0174]
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。
[0175]
操作装置或器械100或1000的微处理器可以基于arm holdings许可的arm7处理器。此类微处理器为32位或64位架构，已用于智能手机(基于gsm)、家用或手持视频游戏控制台以及便携式媒体播放器。早期ecl阅读器，包括由本技术的受让人制造的那些，在共同拥有的国际公开号wo 2009/126303和美国专利公开号us 2012/0195800中讨论，内部称为“pr-2”ecl阅读器，利用80c251微处理器及其架构。这些共同拥有的专利文件通过引用整体并入本文。
[0176]
如上所述，装置100和1000都可以一次读取一个孔。示例性的、非限制性的单孔读取顺序如图17(a)所示。如上所述，板取向传感器用于在读取板时确定板的取向。对于单孔可寻址或单孔读取，示例读取模式如图17(a)所示。读取从标记孔(85)的最低行或孔h1开始，并以逆时针方向以向内螺旋方式继续，并在标记为孔(40)的孔d4处结束。装置1000可以采用图17(a)中所示的读取顺序。其他读取模式，例如逐列、逐行、从任何周边孔开始的顺时针或逆时针、分形模式、三角形模式、测地线模式等，可以由装置100或1000使用。有利地，螺旋读取模式通过使板的不均匀加热的影响最小化来增加读取的精确度和准确度，即提高变异系数。通常，板的外部加热速度比中心快。螺旋模式通过首先读取板周边上的孔然后向中心读取来弥补这种加热模式。因此，由加热不均匀引起的温度变化被最小化。
[0177]
当p x q孔矩阵为2x2孔时的示例性非限制性读取顺序如图17(b)所示。要读取的第一个2x2扇区是板左下方的扇区，读取顺序以逆时针方向向内螺旋继续。在2x2孔扇区内，装置100同时读取所有孔。在一个实施方案中，当读取单个孔时，装置100可以在2x2孔扇区内遵循从右上-左上-左下-右下的示例性读取顺序，如图所示。当读取单个孔时，装置100也可以使用图17(a)中所示的读取模式。
[0178]
当与共同拥有的国际公开号wo 2009/126303和美国专利公开号us 2012/0195800中描述和要求保护的现有ecl装置的读取时间相比时，装置100和1000的板读取时间是高度可重复的。现有装置利用动态范围扩展，这使得现有装置根据信号强度切换合并读出。这种合并读出切换会导致读板时间发生变化，这(连同上述ccd加热的减少)导致更低的％cov和更好的测定重现性。与现有装置相比，装置100和1000还具有更快的读取时间，因为ecl装置100和1000不需要动态范围预脉冲，可以避免采用动态范围扩展，并且可以增加探头接触步进电机的电机速度，如本文所述。
[0179]
在一个实例中，与装置100相比，装置1000的接触电机的运动时间期间已经缩短。接触电机驱动接触平台701、1701朝向多孔板的底部以将电压传导至孔以进行测定。接触电机可以是本文描述的步进电机，并且在该实例中具有大约0.0000625英寸/步的旋转至线性转换。用于装置1000的示例性接触式步进电机速度更快，最大速度约为0.9375英寸/秒(2.38cm/s)，最大加速度为62.5英寸/秒2(158.75cm/s2)。用于装置100的接触步进电机具有大约0.46875英寸/秒(1.19cm/s)的最大速度和4.6875英寸/秒2(11.9cm/s2)的最大加速度。如上所述，接触平台1701具有更少的接触探头并且尺寸小于接触平台701。因此，接触平台1701具有明显更小的质量并且可以由步进电机以更高的加速度驱动。
[0180]
为了进一步改善读板时间，接触式步进电机不会完全降低孔之间或p x q(2x2)扇区之间的接触平台。
[0181]
根据本发明的另一方面，针对单孔可寻址板优化施加到工作电极和对电极的电压。对于多孔可寻址板，将电压施加到p x q扇区的孔将比施加到单个孔的持续时间更长。为了保留ecl信号，从初始电压(vi)到最终电压(vf)增加的速率应保持尽可能低。下面报告了装置100和1000的多孔可寻址板和单孔可寻址板的电压波形。此外，可以调整电压波形窗口，以便在电压斜升窗口内完全捕获每种化学和几何形状的自然ecl反应峰。高结合板用等离子体处理以改性表面碳并产生亲水表面等。
[0182][0183][0184][0185]
装置100和装置1000的单孔可寻址板中单孔的电压波形可以基本相同。与多孔可寻址板的波形相比，它们的波形以更高的vi开始并以更低的vf结束。本文描述的波形提供了不同的电压斜升率，这有助于改善上述各种板的总体读取时间。
[0186]
电压斜升率定义为vf(最终电压)和vi(初始电压)之差除以持续时间(t(s))。本发明人已经认识到ecl响应在板与板之间不同或可以不同，例如标准结合与高结合比较。产生ecl响应的电压在标准结合和高结合之间不同，并且在点数和排列之间不同。如图18(a)最佳示出，ecl响应可能超出电压斜升窗口，在此实例中显示为交叉阴影区域。将不会检测到超出此电压斜升窗口的ecl响应部分。为了在不延长持续时间(这将增加读取整个板的时间)的情况下或通过增加电压斜升率(这将减少ecl信号生成)改进ecl响应的检测，电压斜升窗口被移动，例如在图18(b)所示的该示例性非限制性实例中vi和vf增加，以导致ecl响
应改变以适应电压斜升窗口。因此，针对各种多孔板优化了ecl响应的检测，而不延长板读取时间。
[0187]
在另一个实施方案中，装置1000以及装置100记录流经板孔的电流(和/或电压)。装置1000以及在装置100处于单孔模式时可以一次询问单个孔并且因此可以向单个孔施加电压和电流。另一方面，装置100在处于多孔模式时可以向多个孔施加基本相同的电压并且将施加更多电流。软件报告并存储通过波形积分的电流的峰值和总和。可以将积分电流与预定阈值进行比较以确定孔中是否存在电短路或是否存在电开路，即，当孔中没有样品时。此故障检测在ecl信号的采集或捕获期间不处于活动状态，但会在之后存储和查看。
[0188]
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。
[0189]
进一步的实施方案至少包括：
[0190]
实施方案1是一种器械，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传感器的面积是所述单个孔的面积的大约1倍至2倍，其中所述光检测系统还包括冷却系统，其大小和尺寸为冷却所述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。
[0191]
实施方案2是实施方案1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。
[0192]
实施方案3是实施方案2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。
[0193]
实施方案4是实施方案1-3所述的器械，如权利要求1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部上。
[0194]
实施方案5是实施方案1-4所述的器械，其中所述排热系统安装在外壳顶部上。
[0195]
实施方案6是实施方案2-5所述的器械，其中所述至少一个风扇容纳在所述增压室内。
[0196]
实施方案7是实施方案1-6所述的器械，其中所述增压室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。
[0197]
实施方案8是实施方案1-7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。
[0198]
实施方案9是实施方案7所述的器械，其中所述热空气在离开所述器械之前从所述ccd传感器和板流走。
[0199]
实施方案10是实施方案9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。
[0200]
实施方案11是实施方案1-10所述的器械，其中所述ccd传感器的面积是所述单孔的面积的大约1.25倍到1.85倍。
[0201]
实施方案12是实施方案2-11所述的器械，其中所述ccd传感器的面积是所述单孔的面积的大约1.50倍到1.80倍。
[0202]
实施方案13是实施方案2-12所述的器械，其中所述光检测系统包括涂覆有抗反射(ar)涂层的相机窗口。
[0203]
实施方案14是实施方案13所述的器械，其中所述光检测系统不具有单独的光学带通滤波器。
[0204]
实施方案15是实施方案13-14所述的器械，其中所述相机窗口进一步涂覆有一层或多层材料以抑制红外(ir)波长通过所述窗口的透射。
[0205]
实施方案16是实施方案1-15所述的器械，其中所述光检测系统包括不透光壳体，并且所述不透光壳体包括至少一个光曲折路径以阻止光进入所述不透光壳体。
[0206]
实施方案17是实施方案2-16所述的器械，其中所述光学透镜系统包括少于9个光学透镜和至少五个或更多个光学透镜。
[0207]
实施方案18是实施方案2-17所述的器械，其中所述光学透镜系统包括少于7个透镜。
[0208]
实施方案19是实施方案2-18所述的器械，其中所述多个透镜形成远心组件。