分析裝置、方法和試劑的製作方法

2023-10-22 22:59:32

專利名稱：分析裝置、方法和試劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於進行分析(assay)的裝置、系統、方法、試劑和工具組件。本發 明的裝置、系統、方法、試劑和工具組件的一些實施例可以用於在多孔板分析形式下進 行自動取樣、樣品準備和/或樣品分析。例如，它們可以被用於自動分析從空氣和/或 液體樣品中得到的微粒。
背景技術：
很多方法和系統已經被開發出來用於進行化學、生物化學和/或生物學的分析 了。這些方法和系統在包括醫療診斷、食品和飲料測試、環境監測、加工質量控制、藥 物發明和基礎科學研究在內的很多應用中都是不可或缺的。多孔分析板(也被稱作微孔板或微板)已經成為多樣品的處理和分析的標準形 式。多孔分析板可以採用多種形式、大小和形狀。為方便起見，對於用於處理高通量分 析樣品的儀器，已經出現了一些標準。典型地，多孔分析板被製成標準的尺寸和形狀， 並且具有標準的孔排列。孔的排列包括在96孔板(孔的12X8陣列)、384孔板(孔的 24X16陣列)和1536孔板(孔的48X32陣列)中發現的那些。生物分子篩選學會已經 公布了用於多種板形式的被推薦的微板規格(參考http://www.sbsonline.OTg)。用於在多孔板上進行分析測量的多種平板讀取器可以得到，其包括測量光吸 收、發光(例如，螢光、磷光、化學發光和電化學發光)發射、放射線發射的變化，光散 射中的變化和電磁場內的變化的讀取器。Wohlstadter等人的美國專利申請10/185,274和 10/185,363的公開文獻2004/0022677和2005/0052646介紹了對在多孔板形式下進行單元 和多元ECL(電化學發光)分析很有用的解決方案。它們包括.由板頂部和板底部組成的 板，板頂部具有形成孔壁的通孔，板底部被密封到板頂部上以形成孔底面。板底部被襯 有傳導層以為那些孔提供電極表面，這些電極表面不僅作為結合反應的固相支撐，還作 為誘導電化學發光(ECL)的電極。傳導層可以還包括用於施加電能到電極表面上的電觸 頭。儘管已經已知了那些用於進行分析的方法和系統，但仍需要用於在多孔板分析 形式下進行自動取樣、樣品準備和/或樣品分析的改進裝置、系統、方法、試劑和工具 組件。

發明內容
因而，本發明提供了一種在多孔板上進行發光分析的裝置，該裝置包括(a)光 檢測子系統；(b)液體處理子系統；和(c)板處理子系統，其中，所述裝置通過連續交錯 程序處理分析樣品。該裝置可以還包括聚焦於樣品上的圖形用戶界面。
本發明的裝置包括板處理子系統，板處理子系統包括a)不透光封罩，包括⑴具有能夠被升高和降低的板提昇平臺的一個或多個板升降器；( )不透光封罩頂部，不透光封罩頂部具有被置於所板升降器上方的一個或多個 板引入口和成像口，其中，所述封罩頂部包括用於密封所述板引入口的滑動不透光門； 以及(iii)用於在一個或多個水平方向上平移板的板平移臺，其中，所述板平移臺包 括用於支撐板的板支架，所述板支架具有開口，以允許被置於板支架下方的所述板升降 器接近並提升板，且所述板平移臺被設置成將所述板置於成像口下方以及將所述板置於 所述板升降器上方；b) —個或多個板堆垛器，該一個或多個板堆垛器被安裝於所述板引入口上方的 所述封罩頂部上，其中，所述板堆垛器被設置成接收或傳遞板到所述板升降器上；以及c)光檢測器，該檢測器安裝於所述封罩頂部上，並藉助於不透光密封件連接到 所述成像口上。本發明的裝置還包括液體處理子系統，該液體處理子系統包括移液系統，用於 傳輸液體到裝置中的分析板的孔內或從其排出液體。另外，本發明的裝置包括下述特徵a)移液系統包括安裝於移液平移臺上的移液探針，移液平移臺用於在豎直方向 上和可選地在一個或多個水平方向上平移所述移液探針；b)封罩頂部具有一個或多個移液口 ；C)滑動不透光門具有一個或多個移液口，其中，滑動不透光門具有移液位置， 在此位置上，所述封罩頂部上的所述移液口與所述滑動不透光門上的所述移液口對正； 以及d)移液平移臺被安裝於所述封罩頂部上，且被設置成允許當所述滑動不透光門 處於所述移液位置時降低所述移液探針，以接近被置於所述封罩頂部上的所述移液口下 方的孔。本發明的裝置可以還包括選自包括試劑和/或樣品傳輸站、試劑和/或樣品管 架、探針清洗站、廢液傳輸站和它們的組合的組中的部件，其中，所述移液平移臺被設 置成在一個或多個水平方向上移動，以接觸所述部件內的液體和/或傳輸液體到所述部 件內。該裝置還包括板密封件穿刺探針，其中⑴所述封罩頂部具有穿刺探針口 ；(ii)所述滑動不透光門具有穿刺探針口，其中，所述滑動不透光門具有穿刺位 置，在此位置上，所述封罩頂部的所述穿刺探針口與所述滑動不透光門的所述穿刺探針 口對正；以及(iii)所述穿刺探針被安裝到所述封罩頂部上，且被設置成允許，當所述滑動不 透光門處於所述穿刺位置時，降低所述穿刺探針以穿刺被置於所述封罩頂部的所述穿刺 口下方的孔上的密封件。本發明裝置包括移液平移臺，移液平移臺包括探針平移元件，且所述移液平移 臺被設置成水平移動以便通過所述探針平移元件接觸所述穿刺探針，和豎直移動以便通過所述探針平移元件降低和升高所述穿刺探針。另外，本發明的裝置還包括板接觸部件，以提供電能到被放置於所述光檢測器 下面的孔內的電極上。本發明還提供了一種使用此處所述的裝置進行分析的方法，該方法包括(a)引入多孔板到一個板堆垛器上；(b)滑動所述滑動不透光門以暴露所述一個板堆垛器下面的板引入口 ；(c)使用一個所述板升降器以從所述一個板堆垛器上降低所述板到所述板支架 上；(d)滑動所述滑動不透光門以密封所述板引入口 ；(e)平移所述板支架以將一個或多個孔放置於所述光檢測器下面；(e)檢測來自所述一個或多個孔的光；(f)滑動所述滑動不透光門以暴露至少一個板引入口 ；(g)平移所述板支架以將所述板放置於所述一個板引入口下面；和(h)升高一個板升降器以升高所述板到一個板堆垛器上。其中，所述裝置以連續交錯程序處理所述多孔板上的多個孔。上面描述的方法可以還包括下述步驟中的一個或多個吸引樣品和/或試劑到 一個孔內或從一個孔內吸出，從一個或多個所述孔上拆除密封件，或施加電能到一個或 多個所述孔內的電極上。本發明的方法還包括下述順序的步驟(a)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(b)施加電能到所述第一孔內的電極上；(c)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(d)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複 步驟(a)-(d)。本發明的方法可以還包括下述順序的步驟(a)從一個或多個所述孔上拆除密封件；(b)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(c)施加電能到所述第一孔內的電極上；(d)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(e)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複 步驟(a)-(e) 0在本發明的方法的一個實施例中，密封件在步驟(a)中從所述第一孔上拆除。本發明還提供了一種使用本發明的裝置進行分析的方法，所述方法包括(a)引入板到一個板堆垛器上；(b)滑動所述滑動不透光門以暴露一個板引入口 ；(c)使用一個板升降器以從所述一個板堆垛器上降低所述板到所述板支架上；(d)滑動所述滑動不透光門到所述穿刺位置；
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(e)將所述板的孔對正在所述穿刺探針下方並穿刺所述孔上的密封件；(f)滑動所述滑動不透光門到所述移液位置；(g)使用所述移液探針，以引入試劑和/或樣品到所述板的一個或多個孔內和/ 或從其排出；(h)滑動所述滑動不透光門以密封所述板引入口 ；⑴平移所述板支架以將一個或多個孔放置於所述光檢測器下面；(j)檢測來自所述一個或多個孔的光；(k)滑動所述滑動不透光門以暴露一個板引入口 ；⑴平移所述板支架以將所述板置於一個板升降器上方；和(m)升高所述板升降器以升高所述板到一個板堆垛器上。其中，所述裝置以連續交錯程序處理所述多孔板上的多個孔。該方法可以還包 括下述步驟中的一個或多個吸引樣品和/或試劑到一個孔內或從所述一個孔內吸出；從一個或多個所述孔上拆除密封件； 施加電能到一個或多個所述孔內的電極上。因而，本發明的方法包括下述順序的步驟(a)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(b)施加電能到所述第一孔內的電極上；(C)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(d)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複 步驟(a)-(d)。在某一實施例中，該方法包括下述順序的步驟(a)從一個或多個所述孔上拆除密封件；(b)吸引樣品/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(c)施加電能到所述第一孔內的電極上；(d)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(e)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複 步驟(a)-(e)。可選地，密封件在步驟(a)中從所述第一孔上拆除。在本發明的方法中，光檢測器是成像系統。例如，成像系統被用於對來自所述 一個或多個孔內結合區域的陣列的光成像，且所述裝置對從所述陣列的各個元件發出的 光報告發光強度值。此處描述的方法可以包括具有乾燥的分析試劑的板，例如一個或多個孔包括被 密封的乾燥的分析試劑，以保護乾燥試劑不受環境影響。


圖1示出了多孔板讀取器100的安裝視圖；圖2示出了揭露光檢測器和流體部件的實施例的板讀取器100的視圖；圖3示出了板讀取器100的光檢測系統160的一個實施例；
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圖4示出了一種流體和密封件穿刺部件的實施例；圖5示出了樣品/廢液傳輸站300的實施例；圖6a-6c示出了彈簧加載式移液探針400的實施例；圖7a_7b示出了板密封件穿刺探針225的實施例；圖8示出了集成的板密封件穿刺件/移液器500的實施例；圖9a_9c示出了板讀取器100的不透光封罩110的實施例的俯視圖並示意了滑動 不透光門150 (用平行的陰影線示出)的操作；圖10示出了板讀取器100的不透光封罩110的一個實施例中存在的機械部件的 視圖；圖Ila示出了用於多孔板讀取器100的盒的視圖，而圖lib是該盒的一個孔的組 成部件的分解圖；圖12示出了可以用於多孔板讀取器100的分析方案的概要圖；圖13a和13b是本發明的多孔板讀取器的圖示表示；圖14a-c是本發明的多孔板讀取器的一個實施例的各種圖示表示。圖14a是該儀 器的詳細概要圖，圖14b示出了在可選的實例中的該儀器。圖14c是其中樣品管架被96 多孔板代替的儀器的替代視圖；圖15a和15b是本發明的多孔板讀取器的頂部組件的圖示表示。圖15a示出了 可選擇實例中的儀器，圖15b示出了頂部組件的詳細視圖，頂部組件包括具有流體感應 能力且包括用以防止緩衝液汙染的兩個通道的移液探針、用以拆除分析板的孔密封的集 成工具、袖珍CCD相機和透鏡組件、能夠保持多達五個分析板的板堆垛器和能夠讀取和 跟蹤輸入堆垛器上的分析板的編碼讀取器；圖16a和16b是用於本發明的板讀取器的一個實施例中的不透光封罩(LTE)的圖 示表示。圖16a示出了可選擇實例中的儀器，圖16b是不透光封罩的詳細視圖，不透光 封罩包括X-Y平臺、升降器和接觸結構；圖17a和17b是可以用於本發明的板讀取器的一個實施例中的樣品傳輸站的圖示 表示。樣品傳輸站可以包括將管放置於移液器上的線性導引件、可以用於樣品或液體試 劑的常設管架、用於24個12X75mm管或96孔源板的可代替管架和廢液容器，廢液容器 可選擇為可拆除的並可選擇為由成形模製的塑料構造而成，能夠拆除用於廢液排出。廢 液容器還包括移液清洗站以使樣品遺留最少；圖18是可以用於本發明的板讀取器的樣品交錯處理的示意性概要圖；圖19a和19b示出了可以用於與本發明的板讀取器連接的可替代圖形用戶界面的 屏幕截圖。圖19a示出了聚焦於板上的界面，圖19b示出了聚焦於樣品列上的界面；圖20示出了聚焦於樣品列上的圖形用戶界面的屏幕截圖。
具體實施例方式下面的詳細介紹部分提供了本發明的某些實施例的介紹，這些實施例不應被認 為是限制本發明而僅意於示意某些發明方面。此處介紹的是一種用於在多孔板形式下進行分析的裝置，其具有一個或多個下 述理想的特徵i)高靈敏度，ii)大動態範圍，iii)尺寸小，重量輕，iv)基於陣列的多路復用能力，V)自動操作(包括取樣和/或試劑運輸)；vi)處理多個板的能力，和vii)處 理被密封的板的能力。我們還介紹了在這種裝置中很有用的部件，和使用這種裝置和部 件的方法。它們尤其被很好地適用於，雖然並不僅限於，環境、醫療或食品樣品的自動 分析。此裝置和方法可以與很多包括，但不僅限於，測量一個或多個可檢測信號的分析 檢測技術一起使用。它們中的一些適合電化學發光測量，特別是，實施例適合與帶有集 成電極的多孔板(和使用這些板的分析方法)一起使用，例如那些分別位於Wohlstadter 等人的美國申請10/185,274和10/185,363的公開文獻2004/0022677和2005/0052646和 Glezer等人的申請No.l 1/642,970中所介紹的。一種用於測量來自密封式多孔分析板的孔的信號的裝置被提供了，其包括a) 用於從多孔板的孔上拆除密封件的密封件拆除工具，和b)用於測量從所述多孔板的孔內 發出的信號的檢測系統。密封件拆除工具可以通過下述幾個步驟實現其功能i)用帶有 密封件穿刺末端的探針穿刺密封膜，ii)抓住並拆除孔上的蓋，iii)從孔的頂部剝離密封 膜，或iv)用取芯工具(coring tool)拆除密封件。在某一實施例中，密封件拆除工具是穿刺探針，其包括i)穿刺部分，其具有 逐漸變細到頂點以在穿刺方向(穿刺操作過程中的平移軸線)的一端形成穿刺末端的外表 面，和ii)密封件移動部分，其被沿穿刺方向與穿刺部分相鄰布置。在某些特殊實施例 中，密封件移動部分具有垂直於穿刺方向的橫截面形狀，其被選擇以與探針在其上面操 作的孔的開口形狀大概一致。探針的尺寸可以相對於孔的開口稍微小點，以允許探針滑 動進入孔的開口，並靠著孔壁壓住或摺疊被穿刺的密封件。這種方法可以被用於拆除密 封件，密封件對於使用位於孔上方的檢測器(例如，光檢測器和/或光成像系統)檢測孔 內的分析信號來說是障礙。適當的間隙可以根據特殊膜的厚度進行選擇，和/或可以被 選擇為小於約0.1英寸、小於大0.2英寸或小於約0.3英寸。在穿刺工具的一個實施例中，密封件移動部分的橫截面形狀是圓形。在另一實 施例中，其為正方形或帶有圓角的正方形。穿刺部分可以是圓錐形狀。作為替代地，它 可以包括暴露的切割邊，例如，其從末端在徑向方向上延伸，並能夠在穿刺過程中切割 密封件，和幫助靠著孔壁重複摺疊密封件。在一個特殊實施例中，末端是稜錐形狀，而 稜錐的邊提供暴露的切割邊。在某些實施例中，穿刺探針是彈簧加載式的，以使探針沿所述穿刺方向施加到 板密封件上的最大向下的力被彈簧的彈簧常數限定。探針可以還包括限定所述穿刺探針 進入所述孔內的行程的最大距離的與所述密封件移動部分相鄰的板止動部分。在一個特 殊實施例中，止動部分是探針的寬度太大不能進入孔內的部位，且最大距離由止動部分 碰撞到孔頂部處的距離限定。此裝置可以進一步包括移液探針(pipetting probe)。在一個實施例中，穿刺探針 具有平行於穿刺方向的通孔。可選地，通孔從穿刺末端偏離，並且移液探針被可移動地 置於通孔內，以當使用穿刺探針拆除孔密封件時，移液探針能夠被抽回到穿刺探針內， 並且它可以在移液操作過程中被從穿刺探針伸出去。穿刺探針和移液探針可以被彼此獨 立控制，例如，通過單獨的電機。作為替代地，一個電機可以被用於驅動兩個探針。在 一個實施例中，穿刺探針包括如上所述的板止動部分，而移液探針被通過彈簧連接到穿 刺探針上。此彈簧的彈簧常數被選擇為使得i)當探針不在物體上施加力時，移液探針被抽回到穿刺探針的通孔內，ii)朝著孔移動移液探針導致穿刺探針一起移動，並允許傳 遞足夠的力以移動孔上的密封件，且iii)繼續移動經過穿刺探針行程的最大距離使得彈簧 壓縮且移液探針從穿刺探針中伸出來進入所述孔內，在那裡它可以被用於吸引液體到孔 內和從孔內吸出液體。在可替代實施例中，移液探針被從穿刺針分離開，每一個都被獨 立控制。移液探針可以還包括流體傳感器。—種使用包括(如上所述的)密封件拆除工具的裝置的方法被提供了，該方法包 括從多孔板的孔上拆除密封件並檢測來自所述孔的所述信號。拆除密封件可以包括穿刺 多孔板的孔上的密封件和，可選地，將密封件切割成部分(例如，使用穿刺末端上的切 割邊)並抵靠著孔的內壁摺疊這些部分。該方法可以進一步包括以下步驟中的一個或多 個吸引樣品到孔內、吸引分析試劑到孔內、從孔內排出液體、清洗孔、照亮孔或施加 電勢到孔內的電極上。另外，該方法可以進一步包括在板的一個或多個另外的孔上重複 如上所述的過程的某些部分或全部。更進一步地，該方法可以包括在一個或多個孔上平行進行如上所述的過程的 某些部分或全部。因而，本裝置可以同時在多孔板的多於一個的孔上平行進行，例 如多達十個孔或多達五個孔。此平行處理在此處被稱為樣品交叉或交錯處理(sample interleaving)，且其被設計用以提高樣品處理量。一種可以被用於傳輸多孔板分析裝置使用的試劑和存儲多孔板分析裝置產生的 廢液的試劑盒被提供了。根據一個實施例，試劑盒包括封有內部體積的盒體。盒體具有 試劑埠和廢液埠以傳輸試劑和接收廢液。在盒體內，試劑盒還包括分別被連接到試 劑和廢液埠的試劑腔和廢液腔。腔的體積是可調的以使試劑和廢液所佔用的盒體體積 的相對比例可以被調整，例如，作為試劑在分析中被消耗但作為廢液被返回到盒內。盒 體的整個內部體積可以小於約2倍、小於約1.75倍、小於約1.5倍、或小於約1.25倍的殼 體內被存儲的液體體積，例如，最初被提供到殼體內的試劑的體積，這樣，最小化了廢 液和試劑存儲所需的空間，並且為方便起見，允許一個步驟完成試劑補充和廢液排出。 在某些實施例中，該裝置具有被設置成接收盒的試劑盒溝槽，並提供流體連接到廢液和 試劑埠上，可選地，通過「快插式接頭」或「快速連接接頭」。可選地，試劑腔和/或廢液腔是可拆除的。在某一實施例中，試劑和/或廢液 腔是可拆除的，且本裝置還包括傳感器例如光學傳感器以監視試劑腔和/或廢液腔內的 液體水平。當試劑腔和/或廢液腔到達某一最小或最大容量時，如傳感器所檢測到的， 裝置即警告用戶拆除試劑腔或廢液腔，以補充和/或排空內容物。在某一實施例中，移 液探針的電機與傳感器聯通，且當試劑腔和/或廢液腔到達最小或最大容量時，移液探 針電機被該裝置失效，例如探針傳感器傳遞有關腔的容量的信息到儀器軟體上，儀器的 軟體停止進一步的移液動作。試劑腔和廢液腔可以通過置於盒體內的可收縮的袋被提供。試劑和廢液腔中的 其中一個可以通過可收縮的袋被提供，而另一個可以通過盒體自身提供(也就是說，除 去盒體內可收縮的袋限定的體積之外的盒體內的體積)。除了第一試劑和廢液腔之外，試 劑盒可以進一步包括被連接到一個或多個另外的試劑和/或廢液埠的一個或多個另外 的可收縮的試劑和/或廢液腔。可替代地，試劑和廢液腔中的一個或另一個可以由成形 模製塑料構造而成。
—種使用試劑盒的方法被提供了。該方法包括從試劑腔內排出試劑並將廢液引 入到廢液腔內。在某些實施例中，試劑體積的至少約70%、至少約80%或至少約90%被 作為廢液重新引入到試劑盒內。—種液體分配器被提供了。該分配器可以被用於添加液體到多孔板的孔內或從 中排出液體。一種包括分配器的分析裝置被提供了。液體分配器的一個實施例包括具有 豎直管元件的移液探針。此分配器還包括探針導引件，探針導引件以豎直定向的方式支 撐管元件且被設置成允許所述管元件在導引件內在完全伸出位置和完全收回位置之間豎 直移動。分配器還包括彈性元件，其被連接到豎直管元件和探針導引件上，以偏壓管元 件到完全伸出位置(也就是，被向下伸出)。豎直平移臺被連接到探針導引件上以升高和 降低探針。管元件具有通過其液體被分配或吸引的下部開口。在一個實施例中，下部開口 是直頭管端。可選地，該端部可以被開槽以允許當開口被壓到平面上時液體通過開口運 動。在某些實施例中，分配器包括兩個或多個管元件。在一個特殊實例中，不同試劑通 過不同管元件被分配。在另一特殊實例中，一個管元件可以被用於分配試劑而另一管元 件被用於吸引廢液。多個管元件可以被設置為多種布置方式，例如，平行管布置或同軸 管布置。一種用於使用液體分配器添加液體到容器，例如多孔板的孔，內或從中抽取液 體的方法被提供了。一種方法包括a)通過降低平移臺以降低移液探針到容器內，直到 探針接觸到容器的底表面，b)繼續降低平移臺以使所述管元件推動彈簧並收回到探針導 引件中的所述完全伸出位置和完全收回位置之間的某一位置，c)通過移液探針添加液體 到容器中和/或從中抽取液體，和d)通過升高所述平移臺，將移液探針升高到所述容器 外。在使用帶有可穿刺密封件的容器的特殊實施例中，該方法可以進一步包括降低 平移臺直到探針接觸和穿刺密封件。另外，穿刺密封件可以進一步包括e)降低平移臺直 到移液探針接觸板密封件，(f)繼續降低平移臺以使管元件推動彈簧並收回到探針導引件 中的完全收回位置，和g)進行降低平移臺以使移液探針穿刺板密封件，並且管元件返回 到完全伸出位置。一種在多孔板上進行發光分析(luminescenceassay)的裝置被提供了。一個實施 例包括提供無光環境的不透光封罩，發光性測量可以在該無光環境內進行。該封罩包括 板平移臺，以在封罩內水平移動板到特殊分析處理和/或檢測步驟被實施的區域。該封 罩還包括具有一個或多個板引入口的封罩頂部，通過這些板引入口板可以被降低到板平 移臺上或從板平移臺上移走(手工地或機械地)。滑動的不透光門被用於在進行發光測量 之前密封板弓I入口不受環境光影響。該裝置可以還包括光檢測器，其可以被安裝在不透光封罩內或，作為替代地， 它可以被安裝在封罩頂部上的檢測縫隙上(例如，通過不透光連接器或隔板)。在某些實 施例中，光檢測器是成像光檢測器例如CCD相機，且它可以還包括透鏡。該裝置可以還 包括移液系統、密封件穿刺系統、試劑和廢液存儲容器、樣品或試劑管的管保持器、用 於傳輸/排出樣品/試劑/廢液的流體輸送站等。這些部件可以是傳統的部件，例如現 有技術中已知的部件。作為替代地，該裝置可以使用此處所介紹的特殊部件。而且，該裝置可以包括計算機或其它電學系統以控制裝置的操作，包括例如操作電動機械系統和 觸發激發和/或分析光信號。用於在多孔板上進行發光分析的裝置的另一實施例包括不透光封罩，其包括i) 一個或多個具有可以被升高和降低的板提昇平臺的板升降器，ii)具有被放置於板升降器 上方的一個或多個板引入口及檢測口的不透光封罩頂部，該封罩頂部包括用於密封板引 入口的滑動不透光門，和iii)用於在一個或多個水平方向上平移板的板平移臺。平移臺 包括支撐板的板保持器，在板下面具有開口以允許板保持器被放置於板升降器下方而接 近和提板提升。而且，板平移臺被設置成將板放置於檢測口下方並將這些板放置於板升 降器上方。該裝置還包括一個或多個板堆垛器和光檢測器。板堆垛器被安裝在封罩頂部上 板引入口上方，且被設置成從板升降器上接收板或傳輸板到板升降器上。光檢測器被安 裝到封罩頂部上，並通過不透光密封件連接到成像口上。該裝置的某些特殊實施例可以還包括移液系統，以傳輸液體到裝置上分析板的 孔內或從孔內排出液體。在一個特殊實施例中，移液系統包括被安裝到移液平移臺上的 移液探針，以在豎直方向上和，可選地，在一個或多個水平方向上移動所述移液探針。 而且，封罩頂部具有一個或多個移液口，而且滑動不透光門具有一個或多個移液口。滑 動不透光門具有使封罩頂部上的移液口和滑動不透光門上的移液口對正的移液位置。移 液平移臺被安裝在封罩頂部上，且其被設置成使，當滑動不透光門處於移液位置時，移 液探針可以被降低以接近被放置於封罩頂部上的移液口下方的孔。該裝置的另一可選擇部件是密封件拆除工具例如板密封件穿刺探針。在一個實 例中，封罩頂部和滑動不透光門具有穿刺探針口，而不透光門具有使門上和頂部上的穿 刺口對正的穿刺位置。穿刺探針被安裝在封罩頂部上，且其被設置成使，當滑動不透光 門處於穿刺位置時，穿刺探針可以被降低以穿刺被放置於封罩頂部上的穿刺口下方的孔 上的密封件。具有優勢地，當穿刺探針和移液探針都存在時，它們都可以被一個平移臺 驅動，例如上面對集成的移液/穿刺工具介紹的。在替代實施例中，支撐移液探針的移 液平移臺包括探針平移元件，且移液平移臺被設置成藉助於探針平移元件水平移動並抓 住穿刺探針，並豎直移動以降低和升高所述穿刺探針。此裝置的其它可選部件是板接觸部件，以在板上製造電接觸並提供電能到被置 於所述光檢測器(例如用於誘導ECL)下面的孔內的電極上。一種使用該裝置在多孔板上進行發光分析的方法也被提供了。板可以是傳統 的多孔板。在某些實施例中，使用了適於在電化學發光分析中使用的板，如美國申請 10/185,274 ； 10/185,363和10/238,391中所介紹的。在每次檢測從一個孔內發出的ECL 的分析方法中，這些孔內的電極和電極觸點被適於允許每次只應用電能到一個孔內的電 極上。此裝置可以尤其很好地適於在包含乾燥試劑和/或被密封的孔的板上進行分析， 例如，Glezer等人的申請No.ll/642,970中所描述的。在一個實施例中，該方法包括a)將板引放到板堆垛器上，b)打開不透光門， c)從堆垛器上降低板到板平移臺上的板保持器上，d)密封不透光門，e)移動板以將一 個或多個孔放置於光檢測器下面，e)檢測從該一個或多個孔內發出的光，f)打開不透光 門，g)移動板到板堆垛器下面的位置，和h)升高板到板堆垛器上。該方法可以還包括
14移動所述板支架以將一個或多個另外的孔放置與所述光檢測器下面，並檢測從所述一個 或多個另外的孔內發出的光。該方法可以，可選地，還包括下述步驟中的一個或多個 i)移液樣品/或試劑進或出一個孔，ii)從其中一個或多個所述孔上拆除密封件，或iii)應 用電能到其中一個或多個所述孔內的電極上(例如，以誘導電化學發光)。該裝置包括移液探針，且封罩頂部和滑動門包括移液口，該方法可以進一步包 括滑動滑動不透光門到移液位置並使用移液探針從板的一個或多個孔中引入和/或排 出試劑和/或樣品。該裝置包括密封件穿刺探針，且封罩頂部和滑動門包括穿刺口，該 方法可以進一步包括滑動滑動不透光門到穿刺位置，在穿刺探針下面對準板上的孔， 並穿刺孔上的密封件。它們可以被重複以穿刺板上的其它孔。在一個實施例中，在被移 液探針接近之前，板上的孔的密封件被用密封件穿刺工具穿刺。在另一實施例中，該孔 首先被穿刺密封件以在密封件上形成一個或多個小孔或缺口的移液探針接近。然後該孔 被穿刺探針穿刺以完全移動密封件並允許不受防礙地檢測從孔內發出的信號。光檢測器可以是傳統的光檢測器，例如光電二極體、雪崩光電二極體、光電倍 增管或類似構件。合適的光檢測器還包括這些光檢測器的陣列。可以被使用的光檢測器 還包括成像系統例如CCD和CMOS相機。光檢測器可以還包括透鏡、光導件等，以在 檢測器上對光進行引導、聚焦和/或成像。在某些特殊實施例中，成像系統被用於成像 從分析板的一個或多個孔內的結合區域的陣列中發出的光，且分析裝置報告所述陣列的 各自元件發出的光的發光強度值。一種環境監測系統也被提供，其包括分析物檢測模塊和空氣取樣系統。空氣取 樣系統處理空氣以濃縮空氣中的顆粒物質並將這些顆粒懸浮到液體懸浮液中。檢測模塊 是用於在此處公開的多孔板上進行發光分析的裝置。在操作中，空氣取樣系統在一段時 間內處理空氣並傳輸樣品給分析物檢測模塊，後者然後對分析板上的一個或多個孔內的 一種或多種目標分析物進行分析，並且在分析完成之後，報告結果。空氣取樣系統、檢 測模塊和這兩個部件之間的界面，優選地，被設計在自主式模式下操作。在選定的間隔 時間內，其他的樣品被從空氣取樣系統傳輸到檢測模塊中並在分析板上不用的孔內進行 分析。此分析可以被安排在系列模式下運行。作為替代地，該分析可以被安排以在其中 一些步驟重疊的交錯模式下運行。通過使用多孔板(和固定多個多孔板的板堆垛器)，在 不需要補充消費品的情況下可以實現長時間的自主式操作。圖1示出了多孔板讀取器100的一個實施例的等軸測視圖。板讀取器100具有 不透光封罩Iio和流體/成像系統封罩130。輸入和輸出板堆垛器122和120分別保持著 板105以在分析中使用(板被示出具有可選的板密封件)。板堆垛器120和122具有彈簧 加載式板釋放門閂125，以允許板從下面的不透光封罩上被升高(使用本視圖中沒有被示 出的板升降器)以在堆垛中被捕獲。輸入堆垛122上的門閂還可以被直接釋放以允許板 從堆垛上被釋放到下面的板升降器(未示出)上。窗口 140在流體/成像系統封罩130 上為條形碼讀取器提供光路，以讀出輸入堆垛122上的板上的條形碼。可選地，板堆垛 蓋(未示出)可以被安裝在板堆垛上方以保護堆垛中的板不受環境影響。板堆垛蓋可以 包括加熱器和/或冷卻器(例如，熱電加熱器/冷卻器)和/或乾燥腔以保持板堆垛處於 可控的溫度和/和溼度下。圖2是不帶有流體/成像系統封罩130的蓋和板105的板讀取器100的視圖。本視圖示出了提供不透光密封件到位於板堆垛器120和122下面的不透光封罩110頂部上 的板引入口上的滑動不透光門150。通過帶電機155被連接到打開門150的線性螺杆驅 動(未示出)上。板讀取器100的被提供的視圖示意出了用於移動包括門150的本裝置 的很多部件的某些特殊平移機構的使用；同時所選擇的特殊機構可以具有某些發明性的 優勢，此說明並不意於加以限制，且本領域技術人員將能夠從很多傳統的單軸或多軸平 移機構中進行選擇。還應注意，為了簡化附圖，電路板沒有被示出。成像系統160被安裝在不透光封罩110頂部上的成像口上，且能夠成像從封罩 110上的板上發出的光。泵170被用於驅動流體通過集成的移液系統。本領域技術人 員將能夠選擇合適的泵以在本系統中使用，包括但不僅限於隔膜泵、蠕動泵和高壓注射 (或活塞)泵(如圖所示)。泵170還包括多路閥以允許泵從不同流體線路上推進和吸引 液體。作為替代地，多個泵可以被用於在不同流體線路上彼此獨立地控制流體。條形碼 讀取器180和旋轉鏡185被用於從輸入板堆垛器122上的板上掃描條形碼。流體輸送站 200被用於傳輸樣品到裝置上、清洗集成的移液器(pipettor)並從移液器內排出廢液。穿 刺工具225被用於穿刺和移動被密封板的孔上的密封件，以允許孔的無障礙成像。移液 平移臺250提供雙移液探針260的水平和豎直移動。圖3是聚焦於成像系統160的部件上並示出了通過相機支架164被安裝在不透光 封罩110頂部上的相機162的板讀取器100的另一視圖。被連接到相機162上的透鏡166 被用於提供從封罩110上的板上發出的光的聚焦成像。隔膜168密封透鏡166和封罩110 頂部上的口，並允許成像系統160成像從封罩110上發出的光，同時保持封罩110處於保 護其不受環境光影響的不透光環境中。在成像系統160中使用的合適的相機包括，但不 僅限於，傳統的相機例如膠片相機、CCD相機、CMOS相機和類似相機。CCD相機可以 被冷卻以降低電學噪音。透鏡166是可以由玻璃或注塑塑料製成的高數值孔徑透鏡。成 像系統可以被用於同時成像板的一個孔或多個孔。對從一個孔發出的光進行成像的光收 集效率高於由於CCD晶片尺寸和被成像的區域尺寸更接近匹配而對一組孔進行成像的效 率。被成像區域尺寸的被減小和收集效率的增加允許使用小的便宜的CCD相機和透鏡， 同時保持檢測中的高靈敏度。特別的優勢是，由於它們的低成本和小尺寸，使用非冷卻 的相機或具有最小程度冷卻(優選地，冷卻到約_20°C，約-10°C，約0°C或更高溫度)的 相機。圖4示出了板密封件穿刺工具225、移液平移臺250和樣品/廢液傳輸站300的 放大視圖。移液平移臺250包括被安裝在電動豎直平移臺280上的雙探針移液器260，電 動豎直平移臺280反過來被安裝在水平平移臺270上。水平平移臺270使用電機和帶驅 動沿線性導軌移動豎直平移臺280，並在穿刺工具225和樣品/廢液傳輸站300之間水平 移動移液器260。豎直平移臺280使用電動線性螺杆驅動升高和降低雙探針移液器260。 運動的範圍允許探針260接近樣品/廢液傳輸站中的液體和接近(通過不透光封罩110頂 部上的口，圖中未示出)位於封罩110上的板上的孔。雙探針移液器260包括流體連接以連接兩個探針到兩個流體線路上。使用兩個 探針允許其中一個探針被用於傳輸液體到孔內而另一個探針被用於排出廢液。作為替代 地，這兩個探針可以被用於從兩個不同的流體線路傳輸不同的試劑。豎直平移臺280包 括被製成滑動到穿刺工具225上的槽227內的形狀的穿刺探針平移元件265。通過使用移液平移臺270，探針平移元件可以被移動以通過軛狀物265在槽227處接觸和抓住穿刺探 針225。然後，豎直平移臺280的向上和向下運動可以被用於控制穿刺探針225的豎直位置。圖5示出了樣品/廢液傳輸站300的兩個視圖。輸送站300具有三個被限定在 其上表面上的開放腔樣品腔310、廢品腔320和清洗腔330。樣品310與流體連接器 312流體連接。被傳輸到流體連接器312上的樣品(例如，從空氣取樣系統)注入樣品腔 310並使移液器260可使用。廢液腔320排空流體連接器322並為移液器260提供容器以 傳輸廢液。清洗腔330可以被用於清洗移液器260的表面；移液器260被插入到腔330 內，而流體系統被指令分配清洗液，清洗液在溢出到廢液腔320之前沿移液器260的外側 表面流動。腔310、320、330被凹陷在孔305內，這樣腔310和330中的任何溢出都被 指令成為廢液而不會溢出輸送站300。流體傳感器314和324被包括以監測腔310和320 內的液面水平，並保證正確的操作。合適的流體傳感器包括但不僅限於光學反射和電容 式傳感器。試劑塊340僅僅被用於提供外部液體試劑源(被連接到流體連接器344上)和泵 170 (被連接到流體連接器342上)之間的連接。試劑塊340被使用流體傳感器346監控 以保證液體試劑的傳輸。在特殊應用中如果不需要液體試劑可以被省略。液體試劑的可 能用途的非獨佔性實施例包括用作泵和流體線路的工作液體、用作清洗分析孔的清洗緩 衝液和/或用作為發光測量提供最佳環境的讀取緩衝液。在某一實施例中，它是電化學 發光讀取緩衝液。廢液和液體緩衝液可以被存儲在外面的或內部的瓶內。作為替代地， 它們可以被存儲在，例如此處所介紹的，試劑盒內。本領域技術人員會理解樣品/廢液傳輸站300的功能部件中的一個或多個(例 如，其中一個腔、試劑塊、傳感器等)可以被省略或可以被提供在單獨的部分中。另 外，樣品腔可以通過其它提供樣品的方法補充或替換。例如，管支架和/或源板座可以 被引入到此裝置中。那樣的實施例可以被設置成使探針260的行程足以接近那些管或那 些源板上的孔。支架或板保持器可以還具有運動軸線，以幫助提供到所有管和孔的通 道。在某一實施例中，探針在橫向方向上(也就是，相對於儀器的基板來說從一側到另 一側)的水平運動和管或板保持器在長度方向上(也就是從前面到後面)的運動提供了到 管支架上的管的陣列和/或被固定在板保持器上的源板上的孔的陣列的通道。在某一實施例中，裝置包括可以容納用於分析樣品、試劑或兩者的試管的常設 樣品架。裝置還可以包括用於試管、多孔板或兩者的可拆卸的樣品架。在某一實施例 中，可拆卸的樣品架可以容納至少24個試管和/或96孔多孔板或96深孔多孔板。支架 或板保持器可以具有用於從裝置頭至裝置尾移動樣品架的運動的單一軸線。另外，雙探 針移液器260具有足夠的長度以豎直延伸試管的全部深度。圖6a示出了可以被用於移液器260上的其中一個探針或兩個探針的移液探針末 端400的詳細視圖。探針400是帶有直頭端的中空管，其直頭端上具有圍繞探針的圓周 切進末端內部的槽410，以當探針與表面接觸時，液體被吸引到探針內和從中分配出去。 圖中示出了矩形槽，但是很明顯，包括三角形或半圓形開口的可替代的幾何形狀可以被 使用。在圍繞探針末端的圓周上可以具有一個或多個槽。槽可以排列成對稱圖案，或者 槽可以被布置在探針的特殊側面上(不對稱的)以使液體可以從優選的方向被吸引，也就
17是說，為了從繞孔底面邊緣的半月牙形狀上推動液體。可選地，被用於這些裝置內的移液探針是彈簧加載式的，這樣它們接觸表面而 不損壞表面或探針。圖6b和6c示出了顯示有可以被使用的可替代探針實施例的液體分 配器420。液體分配器420包括具有豎直管元件425的移液探針424和探針導引件430， 其被設置成允許管元件425在導引件430內的完全伸出位置(圖6b)和完全收回位置(圖 6c)之間豎直移動。如圖所示，探針424的大直徑部位被限定在由導引件430的內表面限 定的兩個位置止動件之間，但是本領域技術人員能夠設計位置止動件的可替代結構。分 配器420還包括彈簧元件440，其在導引件430的表面和豎直管元件425上的凸緣(或領 狀物)435之間被壓縮，這樣，當探針的底面上不存在外部力時，所述管元件仍停留在伸 出位置。分配器還包括被連接到導引件430 (未示出)上以允許升高和降低導引件430的 豎直平移臺。在使用分配器420的移液操作的一個實施例中，導引件被降低以使探針424被降 低到容器內直到它接觸底表面。繼續降低使得管元件425推動彈簧440，並收回到探針導 引件430內的完全伸出位置和完全收回位置之間的位置。液體被添加到孔中或從中被排 出，而探針424被升高到孔外面。在使用帶有可穿刺密封件的容器的特殊實施例中，該 方法可以進一步包括降低平移臺直到探針424接觸並穿刺密封件。另外，穿刺密封件可 以還包括e)降低平移臺直到移液探針424接觸板密封件，f)繼續降低平移臺以使管元 件425推動彈簧440並收回到探針導引件430內的完全收回位置，和g)繼續降低平移臺 以使移液探針424穿刺板密封件，且管元件425返回到完全伸出位置。圖7a_7b示出了裝置100的穿刺探針225的兩個視圖。穿刺探針225包括帶有 逐漸變細到頂點以在穿刺方向(探針移動以穿刺孔的方向，在本實施例中是探針的長軸) 的一端形成穿刺末端451的外表面的穿刺部分450。穿刺探針225還包括被沿穿刺的尺寸 與穿刺部分450相鄰布置的密封件移動部分452。移動部分452相對於它將要穿刺的孔的 開口的形狀(在本實施例中是帶有圓角的方形孔)一致，但尺寸稍微小些。當穿刺部分 450穿刺密封件後，移動部分452抵靠著孔壁推動板密封件並防止密封件幹擾孔內信號的 檢測。穿刺探針225還包括與移動部分452相鄰的板止動部分454。止動部分454被制 成使其不能進入目標孔的尺寸，並因此限定了探針225在目標孔內的最大行程。如上所述，移動部分452與它將要穿刺的孔的形狀一致。橫截面區域(垂直於 穿刺方向)可以採用包括，但不僅限於，圓形、橢圓形、多邊形(規則的或不規則的)和 帶有圓角的多邊形的任一孔形狀。在一個特殊實施例中，它是正方形或帶有圓角邊緣的 正方形。穿刺部分450可以採用包括，但不僅限於，圓錐形和稜錐形的形狀。如圖7a所 示，它是具有從末端451開始在徑向方向上延伸的邊453的正方稜錐形狀。稜錐的邊，具 有優勢地，形成在穿刺操作過程中幫助將密封件切割成部分的切割邊。例如，如圖7a-7b 中所示的穿刺探針被設計為穿刺帶圓角的正方形孔上的密封件，對角切割密封件以形成 四個三角形的密封件部分並抵靠著孔壁摺疊這些部分。切割邊還可以從表面上被提升， 例如，穿刺系統基本上可以是圓錐形狀具有從圓錐表面開始延伸的被升高了的切割邊。 一種用於分析包括穿刺探針和被密封的板的多孔板的裝置也被提供了。適合的板包括用 密封薄膜(例如，粘合劑密封，熱密封，或超聲焊接的薄膜)密封的板。該薄膜可以包 括，但不僅限於，塑料和金屬薄膜或兩者的組合的材料。在一個特殊實施例中，密封件是金屬箔片(可以被塗有密封層例如可熱密封或粘合劑密封的塗層或薄膜)例如可熱密封 的或粘性的鋁箔。如圖7b中所示，穿刺探針225是彈簧加載式的以提供可恢復力並限制能夠被施 加到板上的最大力。穿刺探針225包括滑動進入探針導引件470上的口內的探針軸460， 其中探針導引件470被固定安裝到不透光封罩110頂部上(參考圖2)。壓縮彈簧461提 供偏壓探針軸460以完全升高到探針導引件470內的可恢復力。可恢復力被提供在下面 兩者之間i)被固定約束在軸460上的銷464，和ii)被固定約束在導引件470和封罩110 頂部之間但可以在軸460的槽463 (槽463限定探針軸460相對於導引件470的運動範圍) 內自由移動的銷462。探針225被設計以通過施加力到活塞465上(例如，通過用探針移 動元件265抓住槽227 (如圖4中所示)並在豎直方向上移動探針移動元件265)在穿刺方 向上被移動。活塞465和銷464之間的第二壓縮彈簧(未示出)限制了使用穿刺探針225 可能施加的力；如果被施加了過大的力，活塞將壓縮第二壓縮彈簧而不是相對於導引件 470移動軸460。槽467內的銷466限定了活塞465在軸460內的最大行程。圖8示出了被集成為一個單元的穿刺探針和移液探針的可替代實施例。圖8示出 了包括密封件穿刺探針510的密封穿刺件/移液器500，密封件穿刺探針510具有帶有密 封件穿刺末端521、密封移動部分522和板止動部分524的密封件穿刺部分520。穿刺件 /移液器500還包括穿刺探針導引件540，其具有探針510在其內可以沿穿刺方向滑動的 圓柱形開口。穿刺探針510還具有平行於穿刺方向並，在一個實例中，從穿刺末端521偏 離的通孔525。移液探針530被可移動地置於通孔525內並被固定連接到導引件540上， 這樣，穿刺探針510遠離導引件540的運動會導致移液探針530從穿刺探針510伸出，並 且穿刺探針510朝嚮導引件540的運動會導致移液探針530收回到穿刺探針510內。導 引件540內的壓縮彈簧545推動穿刺探針510遠離導引件540並收回移液探針530 (穿刺 探針510的最大位移被物理止動件，特別是探針510上的領狀物526和導引件540上的凸 緣547限定)。在操作中，板導引件540向著被密封的孔被降低以使穿刺探針510穿刺並移動孔 上的密封件。壓縮彈簧545的彈簧常數被選擇以使密封件不從本質上壓縮彈簧545 (且移 液探針530保持收回到通孔525內並與穿刺探針510—起移動)就可以被穿刺。導引件 540的繼續降低使得板止動部分524接觸孔的頂表面，阻止穿刺探針510的進一步移動， 並使得彈簧545壓縮和移液探針530伸到孔內。圖9a-9c示出了在拆除安裝在封罩110頂部上的大部分部件後裝置100的不透光 封罩110的俯視圖(參考圖1-2)。圖9示出了滑動不透光門150處於三個不同位置(為 清楚起見，門150的暴露表面被用平行的陰影線示出了)時的三個視圖(a-c)。在圖9a 中，門150處於完全被密封的位置，以完全密封封罩110頂部上的板引入口 626、穿刺探 針口 630和移液探針口 640。光檢測口 610被清除了障礙以允許檢測和/或成像從被置於 口 610下面的孔發出的光。本視圖還示出了被安裝在口 610下面封罩110底面上的板接觸 機構615。板接觸機構615被設計以與在孔內具有電極的板一起使用，且與這些電極的電 極觸點被排列在板的底面上；為孔的電極觸點提供電接觸的板接觸機構615被置於口 610 下面。在圖9b中，滑動門150被部分打開以使滑動門150上的穿刺探針和移液探針口
19與封罩110頂部上的對應口 630和640對正。當門處於此位置時，穿刺探針和移液探針 可以接近被置於適當口下方的孔。多個移液口被提供以使移液探針可以接近板上的一個 孔或多個孔內的多個位置而不需要重新放置該板，在圖9c中，滑動門150被完全打開， 完全打開板引入口 626並允許在板堆垛器120和122和板升降器625之間傳輸板。圖10示出了存在於不透光封罩110內的機械部件。板平移臺710被安裝於封罩 110內被升高的位置，並提供板保持器720和保持板730。平移臺710包括為板保持器 720提供移動的兩個水平軸的線性導引件和電機，並允許板保持器720和封罩110覆蓋的 大部分水平區域。板保持器720在邊緣處支撐成板730並在中心處是開放的，這樣，板升 降器740和接觸機構750可以通過板保持器720接觸板730的底面。當板保持器720被 放置在升降器740上的其中一個平臺745上方時，升降器740的電機驅動剪叉結構可以操 作以升高平臺，並從板保持器720上提板提升730到被安裝於封罩110頂部上的板堆垛器 上。類似地，當板保持器720被放置於接觸機構750上方時，接觸機構750的電機驅動 剪叉機構可以操作以升高電接觸755使它們接觸板730底面上的電極觸點，並允許通過所 述觸點應用電能到板730上的孔內的電極上，例如，在那些電極上感應電化學發光。應 注意，所描述的用於移動板、電接觸、探針等的運動系統並不局限於此處所描述的特殊 機構，雖然這些機構可能具有特殊的優勢。本領域技術人員在他們的權限內選擇其它用 於實現部件的預期運動的傳統機構也是很好的。在某一實施例中，平移臺710可以被用於實現板保持器720的快速單軸或兩軸 震動，並因而震動和混和板保持器上板的承重物。震動形式可以從持續的單軸震動變 化到周期操作的軌道震動。一個實例包括在兩個不同的頻率上與軸一起震動。此系統 可以還提供聲波技術以在樣品培養過程中加強混和，例如，Wohlstadter等人的美國專利 6,413,783中所介紹的。在某一實施例中，不透光封罩包括被置於成像口下面和板保持器的高度下面的 光源。這個布置允許利用將被用於修正板對正誤差的板上的基準孔或窗口。從光源發出 的光經過基準並在成像系統上成像以確定和修正板的對正。具有優勢地，由與板頂部匹 配的板底部(例如，在美國申請10/185,274和10/185,363中描述的帶有與注塑的板頂部 匹配的絲網印製的板底部的板)形成的板，具有優勢地，包括被排列(例如，絲網印製) 或切刻到板底面上去的基準以修正板底部相對於板頂部的錯位(不重合度)。在一個特殊 實施例中，這種板上的板頂部包括與板底面上的基準對齊的孔(例如，在板頂部的外側 框架上)以允許基準的成像。因此，從板下面產生的光的成像可以被用於將板的確切位 置傳達給成像處理軟體，且還用於提供相機聚焦檢查。然後使用兩軸定位系統該板可以 被重新對準。這樣，一種板的定位方法被提供，包括(1)提供具有光路開口的板；(2) 從底部照亮板；(3)檢測從光路開口來的光；和(4)可選地，重新對準該板。本發明的裝置使用多孔分析板，例如在圖11中描述的那些。在圖Ila和lib中 示出了多孔板的一個實例，其包括注塑的板頂面和絲網印製的聚酯板底部上方的鋁箔板 密封件。板包括分析孔和乾燥劑孔。圖lib提供了該分析板的一個孔的展開圖。孔的 板底部包括工作電極、對電極和介電層。材料陣列，例如特別針對目標分析物的抗體陣 列，被附著到工作電極上，且該孔包括位於板底面上方凸出物上用於分析的凍幹的檢測 抗體和/或正控制。在圖12中示意性示出了使用例如在圖11中描述的那些板的分析方案的概要圖。此處也設想了本發明的裝置的不同實施例。圖13描述了兩個非限制性實例。圖 13a描述了包括用於空氣監視系統的檢測部件的裝置的一種形式。用於圖13a中的裝置的 樣品源是泵吸到樣品傳輸站內的流體，且本裝置能夠串行處理。在圖13b中示出了另一 實施例。圖13b能夠例如在現場實驗室設置中進行自動樣品分析，且裝置包括保持管列 或源板的樣品架。在圖13b中示出的實施例能夠交錯進行藥品處理，如此處更詳細描述 的。圖14是在圖13b中大概描述的裝置的詳細視圖。除可代替的樣品管架之外，圖 14a中的裝置還包括常設管架。常設樣品架能夠容納可以用於樣品、試劑或兩者的多個 試管(圖14a中示出的實施例中有八個試管)。可拆卸的樣品架可以還容納多個試管和/ 或多孔板，例如，多達24個試管、96孔板或96深孔板(在圖14c中示出了這一可替代布 置)。另外，本裝置包括傳感器，用以檢測裝置內安裝的樣品架的類型。圖14中的裝 置還包括可拆卸的廢液腔和與廢液腔連通的流體傳感器。廢液腔可以通過圖14a中示出 的廢液釋放盒排出。在可替代實施例中，廢液腔被外部置於裝置內，但通過流體泵與儀 器和儀器軟體聯通，流體泵傳輸廢液到外部廢液腔內。圖14b中的裝置還包括樣品通道 門，樣品通道門包括例如LED燈或其他指示器或鎖定機構，以當樣品架處於運動中或其 他不可接近的情況時，防止用戶靠近。在某一實施例中，此機構包括軟體控制鎖。圖15 描述了圖14中示出的裝置的俯視圖。圖16提供了在圖14中示出的裝置中使用的不透光封罩IlO(LTE)的詳細視圖。 LTE包括X-Y平臺，該X-Y平臺可以放置多孔板以將其在裝置內傳遞到板堆垛，傳遞至 進行密封件穿刺，傳遞至進行移液，或傳遞到ECL測量站。LTE還包括升降器以在X-Y 平臺和輸入/輸出堆垛器之間傳輸板，和接觸機構以對CCD相機下面的板孔內的電極制 造電接觸。圖17提供了在圖14中示出的裝置的樣品傳輸站的詳細視圖。樣品傳輸站包括 線性導引件以在移液探針下面放置管、常設和可代替的管架和廢液容器。如圖18所示，本發明提供了一種在多孔板上進行發光分析的裝置，該裝置包括 (a)光檢測子系統；(b)液體處理子系統；和(c)板處理子系統，其中，所述裝置通過連 續交錯程序(continuous interleaved process)處理分析樣品。因此，本發明還提供了一種 利用本發明的裝置的方法，其中，用於各個孔的程序包括下列串聯步驟(a)第一樣品添加階段(圖示中的「前端」)，其中，在樣品添加期間，移液探 針被結合到各個孔上，其中，第一樣品添加階段包括時間片η;(b)第一培養階段，其中，移液探針不需要在各個孔上接觸和/或操作，但可以 選擇性地在其他孔上接觸和/或操作，且第一培養階段包括時間片m；(C)第一試劑添加階段(圖中的「後端」)，其中，在試劑添加期間，移液探針 被接合到各個孔上(其可以選擇性地成為孔清洗步驟的一部分)，且第一試劑添加階段包 括時間片P。第一樣品添加階段可以還包括密封件穿刺、試劑添加和與準備用於分析的孔相 關的其他步驟。試劑添加階段中的第一試劑添加可以是孔清洗步驟的一部分，孔清洗步 驟可以還包括從該各個孔內吸出流體。第一試劑添加階段可以還包括在各個孔上進行檢測程序(例如，從各個孔上誘導和測量ECL)。第一樣品添加和第一試劑添加階段可以包 括用於準備或清洗移液探針的步驟(例如，清洗流體線的預先準備、清洗移液器末端等)可選地，在各個孔上進行的程序可以包括另外的培養階段或試劑添加階段。例 如但不限制，「兩步」結合分析可以包括第二培養階段和第二試劑添加階段。對多孔板上的第一孔實施(a)-(c)步驟，並且步驟(a)在前面的孔上完成之後， 對該多孔板上的一個或多個另外的孔重複這些步驟。例如，當步驟(a)在板的第一孔上 完成後，在該第一孔上順序進行步驟(b)_(C)。當在一個孔上完成一個步驟時，該步驟可 以在該板的另外孔上完成，同時前面的孔繼續下一步驟。同樣，對另外的孔進行剩餘的 步驟。這個過程可以在板的每一個孔也就是板上的相鄰或鄰近的孔上進行，這樣，在一 個孔上進行了該過程中的第一步驟(緊跟著進行過程中的剩餘步驟)，接著在相鄰的孔上 進行該步驟，緊跟著進行該過程中的後面步驟。可替代地，該過程可以在不相鄰的孔上 進行，也就是，在一個孔上進行了該過程中的第一步驟(緊跟著進行該過程中的後面步 驟)，接著在板上的很遠的孔上進行該步驟，緊跟著進行該過程中的後面步驟。如圖18中所示，用以測量多種樣品的一種方法是串行樣品處理程序，其包括在 對下一樣品開始分析之前完成對一中樣品的樣品分析，此處理程序提供較低的樣品處理 量。為了提高處理量，可以在前面樣品的培養階段期間開始處理樣品，因而利用在此期 間前面的樣品不需要移液器的事實。這種方法的一個實施例是連續的交錯處理程序，其 包括在對各個孔實施動作期間的針對不同階段的專用交替時間片(例如，在階段(a)和 (c)中所描述的時間片η-和ρ)。在專用的樣品添加時間片期間，如果樣品可以用了，則 儀器添加樣品到孔內(如果沒有樣品可用，移液器將在那個時間片內空閒)。緊跟著樣品 添加時間片，是試劑添加時間片，在此期間，將對已經到達培養階段末期的孔進行處理 (如果沒有樣品正在培養或如果沒有樣品達到它們的培養階段末期，移液器將在該時間片 內空閒)。樣品和試劑添加時間片的這個交替過程繼續進行。軟體調度程序在任意給定 時間跟蹤通過裝置在單一板上運行的所有分析的狀態。上面描述的調度方法保證了基本 上利用相同的分析方案和計時對所有孔都進行處理，同時遵循相對簡單的調度算法。可 替代地，軟體調度程序可以編程為用以按照用戶的決定調節方案中的一個或多個步驟。 在交錯處理程序中，最大化了培養樣品的震動時間，以使本裝置持續震動板，除非移液 探針正在接觸孔或測量到ECL信號。在包括單一移液探針的裝置中，進行交錯處理程序是有益的，因為它大大提高 了儀器處理量，特別是當該單一探針被用於在分析過程中的不同時間進行多個動作時。 該處理程序在包括一個以上移液探針的裝置中也是有益的。如果使用一個以上移液探 針，對於給定的時間片可以給每個探針分配分析任務，且相對於利用單一移液探針進行 的處理程序來說可以進一步精簡分析步驟。除提高儀器處理量外，樣品交錯處理有助於引入樣品的自動再測試，如果初始 測試具有不同於預定閾值的信號，例如信號高於或低於預定的閾值。例如，如果從不同 樣品孔發出的平均或中值信號(典型地初始測試孔和至少另一個再測試孔)超過針對某 一特殊分析的閾值，可以對該樣品進行自動再測試。可替代地，對於樣品的整體「肯定 性」需求，該程序可以要求給定樣品的所有分析必須是正(肯定性)的即陽性的。圖19示出了可以與本發明的裝置一起使用的圖形用戶界面的兩種形式。在圖19a中描述的形式中，用戶界面聚焦於分析板上，以使用戶能夠總體上觀察和看到板和板 上每個孔的分析結果。相比之下，在圖19b中示出的形式聚焦於樣品上。聚焦於樣品上 的用戶界面允許用戶輸入樣品信息到樣品列中，例如樣品名字和支架位置，且用戶可以 看到給定分析樣品的狀態和每個樣品的分析結果。圖20提供了聚焦於樣品上的圖形用戶 界面樣品的另一視圖。此裝置、系統、方法、試劑和工具組件可以被用於對環境樣品進行分析。它們 尤其可以被很好地適於在多孔板分析形式下進行自動取樣、樣品準備和分析。一個實施例是自主式環境監測系統，其包括(1)樣品收集模塊；(2)可選地，樣 品處理模塊；和(3)生物製劑檢測模塊，其中，這些模塊被流體連接，或在一個可連接 的實施例中，以允許樣品在模塊之間傳輸。根據一個實施例，自主式環境系統允許多周 周期的持續操作所需要的人員交互被減少了。可以被檢測到的生物製劑包括病毒、細菌、真菌和寄生病原體以及生物毒素。 這些製劑本身可以被檢測到，或者可以通過測量從這些製劑得到的物質包括，但不僅限 於，細胞片段、蛋白質、核酸、脂質、多聚糖和毒素被檢測。在一個實施例中，自主式環境監測系統抽取空氣樣品，將空氣樣品中的顆粒物 質懸浮在收集液體中製造液體樣品，並對包括病毒、細菌和毒素的一個或多個生物製劑 進行分析。此分析可以在單元或多元分析形式下進行。生物製劑的一些實施例包括，但不僅限於，痘苗病毒(vaccinia virus)、布 魯氏菌(Brucella spp.)、肉毒桿菌毒素 A (botulinum toxin A)、蓖麻毒素(ricin)、 葡萄球菌腸毒素B (staph enterotoxin B (SEB))、委內瑞拉馬腦炎病毒(Venezuelan equine encephalitis (VEE))、鼠疫桿菌(Yersinia pestis (YP))、炭疽桿菌(Bacillus anthracis (BA))、貝氏柯克斯體(Coxiella burnetii (CB))、和法蘭西氏土倫桿菌(Francisella tularensis (FT))和它們的組合。在一個實施例中，該系統還包括接收和處理從生物製劑檢測模塊傳來的數據的 計算機。該計算機從數據中識別出肯定性標識物並，可選地，提高進行測試的頻率，發 送數據以警告適當的權威機構，並進一步可選地，自動警告附近自動提高分析頻率和/ 或降低檢測極限以鑑定生物製劑是否存在的其它自主式環境監測系統。這樣，一種自主式環境監測系統的網絡被提供了。根據一個實施例，網絡中的 每個自主式環境監測系統，通過獲得在操作周期的時間內在那一特殊位置上對背景的取 樣，說明各個位置上的背景數據，來自動確認各自的檢測閾極限。所獲得的背景水平信 息被用於跟蹤平均的背景水平和背景水平的標準偏離，並對各自的自主式環境監測系統 的現場位置動態地調整檢測閾極限。根據一個實施例，樣品收集模塊能夠收集和處理環境樣品，例如從空氣樣品中 被過濾的或被濃縮的懸浮顆粒。可以被使用的空氣取樣系統包括基於過濾器的收集器、 碰撞採樣器、虛擬碰撞採樣器和溼式旋風除塵器。可以被使用的標準樣品收集模塊的實 施例包括美國專利6,888,085 ； 6,887,710 ； 6,867,044和6,567,008中所介紹的系統。另 外，或作為替代地，樣品收集模塊可以被設置成收集、濃縮和/或處理其它種類的樣品 例如水樣、土樣、臨床樣品、環境擦拭樣品等，環境汙泥、食物樣品、飲料、包括塵土 懸浮物的樣品或生物樣品。可以進行分析的臨床樣品包括，但不僅限於，糞便、黏膜拭子、生理流體、包含細胞懸浮物的樣品以及它們的組合。生物樣品的特殊實施例包括血 液、血清、血漿、組織吸引(活檢)、組織勻漿、細胞培養、細胞培養上清液(包括真核 生物細胞和原核生物細胞的培養)、尿和腦脊髓液。用於將包含在氣溶膠微粒流中的微粒懸浮在收集溶液中的裝置可以使用超聲波 破碎儀、漩渦混合器、震動器、簡易混合器或其它構件以優化液體和空氣樣品之間的接 觸。根據一個實施例，表面活性劑可以被添加到收集液體中以防止生物製劑在收集 器溶液中遺失成顆粒(包括，但不僅限於，紙張、碎片和灰塵)。很有用的表面活性劑 包括，但不僅限於，離子或非離子型洗滌劑或表面活性劑(例如，非離子型洗滌劑/表面 活性劑的種類可以通過這些商標名字BRIJ、TRITON、TWEEN、THESIT> LUBROL> GENAPOL> PLURONIC、TETRONIC和SPAN知道)。根據另一實施例，被吸附在微粒 上的生物製劑，例如纖維素基的細胞碎片，通過使用羥酸例如乙酸或檸檬酸進行處理被 釋放回到溶液中去。根據一個實施例，生物製劑的檢測通過對樣品的物理或化學處理被改進了。此 處理可以被用於(1)濃縮樣品中的生物製劑，(2)逐漸溶解生物製劑和/或使生物製劑分 成碎片，和(3)暴露結合地點，否則仍然無法接近。一個或多個處理步驟可以被包括在 本發明的方法中。裝置可以包括濃縮器系統以通過過濾篩選法、親和濃縮法和/或離心過濾法濃 縮懸浮在液體樣品中的生物製劑。過濾篩選法濃縮器系統可以使用被選擇以當排出過剩 溶液時仍保留細菌和病毒微粒的過濾器。在一個實施例中，過濾篩選法濃縮器系統使用 保留生物分子，例如蛋白質、毒素、核酸、多聚糖和油脂，的過濾器。該系統可以還提 供從過濾器中排出生物製劑並將其重新懸浮在溶液中，例如通過在相反方向上流動緩衝 溶液和/或超聲生物處理法。離心篩選法濃縮器系統，通過排出跟蹤離心篩選器的過剩溶液，將生物製劑從 液體中分離開。該系統還提供在排出過剩的液體後將被濃縮的生物製劑重新懸浮在更小 體積的液體中。根據一個實施例，該系統使用包括能夠結合到生物製劑上去的親和樹脂的親和 濃縮單元。親和樹脂的實施例包括，但不僅限於，疏水作用樹脂(C4-C18、聚天冬醯 胺、聚乙基天冬醯胺和聚甲基天冬醯胺)。此樹脂可以被很方便地包裝在柱內、盒內或用 作穿珠。該系統通過用解析溶劑洗脫提供生物製劑從親和介質中的去除。根據一個實施例，通過在至少一個微粒，或很多微粒(例如，很多磁響應微粒) 的表面上固定，至少一種分析物可以被濃縮，或被動地(例如，通過非特異結合)，或通 過與分析物的結合一方(例如，結合分析物的抗體)的結合反應，或通過化學聯接例如通 過共價鍵(例如，與NHS-酯反應)和/或通過與合適的連接劑反應，或通過一種或多種 特殊的結合試劑和/或通過它們的組合。在一個實施例中，超聲溶解系統被引入到樣品處理模塊中，例如在Wohlstadter 等人的美國專利6,413,873中所介紹的系統。作為替代地，樣品處理模塊可以包括化學溶 解系統。通過洗滌劑、酸、鹼或其它溶解製劑的化學溶解可以被用於砸開(顯出)植物 細菌、芽孢和病毒顆粒。被用於化學溶解的酸性或鹼性溶液可以在樣品被傳輸到分析物檢測模塊之前被中和。根據一個實施例，溶解系統被引入到包括濃縮器系統的分離器的 上遊。作為替代地，溶解在從濃縮器單元中去除生物製劑之後進行。樣品處理模塊可以還包括局部淨化系統，其能夠去除不需要的物質和在某些實 施例中除去幹擾物質。例如，局部淨化系統可以包括生物分子可以透過，但大顆粒透不 過的的過濾器。該模塊可以還包括化學局部淨化系統(例如，用於使用酒精沉澱核酸的 系統)。根據一個實施例，生物製劑檢測模塊包括用於從多孔板上讀出電化學發光 (ECL)的讀取器。例如，基於ECL的多元測試在以下公開文獻中被介紹了分別為美 國申請 10/185,274 和 10/185,363 的公開文獻 2004/0022677 和 2004/0052646 ；美國申請 10/238,960 的公開文獻 2003/0207290 ；美國申請 10/238,391 的公開文獻 2003/0113713 ； 美國申請10/744,726的公開文獻2004/0189311 ；美國申請10/980,198的公開文獻 2005/0142033。在一個實施例中，生物製劑檢測模塊具有用於接收樣品和緩衝液，並將它們分 布到板上的孔中去的集成的移液器和流體歧管。根據一個優選實施例，該模塊允許每次 誘導和測量從僅僅一個孔內發出的光(ECL)。圖1中示出的分析物檢測模塊的一個實施例示出了緊湊裝置內部的設置，該裝 置包括用於存儲和移動板的機械系統、用於測量發光(包括ECL)的光檢測器、在用於傳 輸樣品到板上去的流體界面和移液系統和驅動模塊的電路板。這種模塊的可替代實施例 在圖14中描述了。根據一個實施例，分析物檢測模塊具有三個子系統(1)光檢測，(2)液體處 理，和(3)板處理。每個子系統可以，可選地，具有內嵌式誤差檢測部件以保證可靠的 操作並減少誤檢的可能性。還被提供了一種方法，用於對包括，但不僅限於，生物戰劑的生物製劑進行分 析。在一個實施例中，該方法為結合分析法。在另一實施例中，該方法為固相結合分析 法(在一個實施例中，為固相免疫分析法)，並包括用一個或多個結合存在於分析混合物 中的目標分析物(或它們的結合競爭者)的結合表面來接觸分析混合物。該方法可以還 包括用一個或多個能夠與目標結合物特異結合的檢測試劑接觸分析混和物。根據優選實 施例，多元結合分析方法在現有技術中可以有很多形式。合適的分析方法包括夾心式或 競爭性結合分析(sandwich or competitive binding assay)形式。夾心式免疫分析法的實施 例在美國專利4,168,146和4,366,241中被介紹了。競爭性免疫分析法的實施例包括在授 予Buechler等人的美國專利4,235,601 ； 4,442,204和5,208,535中公開的那些。在一個實 施例中，具有優勢地，小分子毒素例如海洋毒素和真菌毒素可以在競爭性免疫分析法形 式下被測定。可以被用作檢測試劑、結合表面的結合組成成分和/或橋接試劑的結合試劑包 括，但不僅限於，抗體、受體、向心配合體、半抗原、抗原、抗原決定基、抗原、核酸 適體、雜交雙方和插入體。合適的結合試劑組成包括，但不僅限於，蛋白質、核酸、麻 醉藥、類固醇、激素、脂質、多聚糖和它們的組合。術語「抗體」包括完整的抗體分子 (包括通過抗體子單元的體外再聯合組成的雜交抗體)、抗體片斷和包括抗體的抗原結合 區的重組蛋白質結構(例如，J.Cell Physiol.在((Porter &Weir))雜誌1966年的67期(補
25充版)，51-64頁；Hochman等人的《生物化學》1973年的12期，1130-1135頁中所介 紹的，此處被以引用方式併入)。此術語還包括完整的抗體分子、抗體片斷和已經被化學 改變，例如通過引入標記，的抗體結構。此處所使用的「被測量」應被理解為包括定量和定性測量，並包括為很多目 的進行的測量，這些目的包括，但不僅限於，檢測分析物的存在、用數量表示分析物的 量、識別已知的分析物和/或確定樣品中未知分析物的身份。根據一個實施例，被結合 到一個或多個結合表面上的第一結合試劑和第二結合試劑的量可以被表示為樣品中分析 物的濃度值，例如，單位體積樣品中每種分析物的量。使用基於電化學發光的分析形式，分析物可以被檢測到。優選地，電化學發光 測量使用被固定或被收集到電極表面上的結合試劑進行。特別優選的電極包括可以被排 列在特殊設計的盒和/或多孔板(例如，24孔，96孔，384孔等的多孔板)底面上的絲 網印刷碳墨電極。從碳素電極表面上的ECL標記的電化學發光被誘導，並使用如有關的 美國申請10/185,274和10/185,363中所介紹的成像板讀取器(標題均為「Assay Plates, Reader Systems and Methods for Luminescence Test Measurements 「，於 2002 年 6 月 28 日提 交，在此以引入方式併入)進行測量。類似的板和板讀取器目前可以商業買到(美國馬 裡蘭州蓋瑟斯堡市(Gaithersburg)LLC 公司的 Meso Scale Diagnostics 的分支，Meso Scale Discovery 提供的 MULTI-SPOT ⑧和 MULTI-ARRAYTM 板和 SECTOR . 裝置)。在一個實施例中，被固定在板內電極上的抗體可以被用於在夾心式免疫分析形 式下檢測被選擇的生物製劑。在另一實施例中，排列在板內集成電極上的抗體的微陣列 將被用於在夾心式免疫分析形式下檢測多種被選擇的生物製劑。因此，每個孔包括一種 或多種被固定到板的工作電極上的捕捉抗體和，可選地，以乾躁形式標記的檢測抗體和 樣品分析和實施正和負控制所必須的所有額外試劑。在一個實施例中，在單個孔內具有 多個結合表面的陣列允許重複測試以大大減少錯誤的肯定性識別。一種正或陽性(肯定性)控制(positive control)方法被提供以識別通過幹擾信號 的生成而可能導致錯誤的負測量的條件或樣品。根據這一方面，正控制方法包括用結合 試劑(例如，抗體)將樣品接觸到不希望在環境樣品中看到的正控制物質(例如，非毒性 正控制物質)上；然後，用被標記的檢測試劑(例如，抗體)將樣品接觸到正控制物質上 和可控量的正控制物質上，並測量信號。因此，不管什麼樣品，正控制都應該一直提供 常數正信號。被大大減小的信號可以指示出樣品幹涉到抗體結合反應或信號產生過程， 或可能顯示出板或裝置上的故障。一種使用與檢測試劑不相配的捕捉試劑(例如抗體)的負或陰性(否定性)控制 (negative control)方法被提供了。該方法包括在不相配的檢測試劑存在的情況下使用捕捉 試劑接觸樣品並測量信號。因此，不管什麼樣品，負控制都提供負信號。從負控制被大 大提高的信號顯示出樣品中物質的存在，例如導致不相配的檢測試劑非特異結合到負控 制捕捉試劑上去的交聯劑。一種方法被提供了，其使用從相同種類(例如，多細胞系老鼠、野兔、山羊等) 的非特異性抗體的混合物作為特異的捕捉抗體以識別所有的非特異性結合效果，否則其 將提供錯誤的肯定性識別。此混合物可以被選擇以包括在真正的的測試測量中使用的抗 體的種類。
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一種在交互獨立可尋址的孔內使用至少兩種不同的捕捉試劑和檢測試劑對(例 如，抗體)以減小錯誤的肯定性識別的頻率的方法被提供了。因此，第一結合試劑對被 用作主要識別，如果它是肯定性的，再使用第二結合試劑對進行確認測試。這些對可以 將生物製劑的相同標記或抗原決定基作為目標，或作為替代地，通過將生物製劑的不同 標記或抗原決定基作為目標，它們可以進一步增加這兩次測量的正交性。在交互孔內布 置至少兩種不同的抗體對可能特別具有優勢。根據這一方面，這些對被交替設置為主要 證明，因此消除了專門將孔用作確認測試的需要。相反，如果根據大部分的近期測試 (基於第一對或第二對)樣品被懷疑是陽性，通過運行隨後的測試孔，確認被很簡單地進 行。檢測方法的可靠性可以通過在一個孔內提供兩種或多種不同的捕捉抗體被進一 步改進，其中(a)這兩種或多種不同的抗體認識相同的生物目標的相同標記和/或抗原決 定基；和/或b)這兩種或多種不同的抗體認識相同的生物目標的不同標記和/或抗原決定基。用於生物製劑檢測的一種方法包括(1)使用樣品收集模塊(方式例如，通過使用 集成的氣溶膠取樣系統收集空氣樣品中的氣溶膠)收集空氣樣品；(2)將氣溶膠懸浮在液 體中；(3)可選地，將氣溶膠懸浮液傳輸到樣品處理模塊中；(4)可選地，濃縮和/或局 部提純樣品處理模塊中的氣溶膠(方式例如，通過去除大顆粒進行局部提純)；(5)將液 體樣品轉移到多孔板的孔內，(6)與相同製劑對比，添加至少一種檢測抗體；(7)進行分 析測量並識別對生物製劑來說是陽性的樣品；(8)可選地，通過重複(5)至(7)步驟進行 確認測試；和(9)發布警告。可選地，檢測試劑以乾躁形式存在於孔內且步驟(6)可以被 省略。在本實施例中，樣品的添加使得乾躁試劑重新構造。在一個實施例中，步驟(5) 包括通過使用集成的移液系統將樣品轉移到孔內。步驟(5)可以包括將液體樣品打入到樣品腔內(例如，裝置100的樣品腔310)， 並使用移液系統(例如，裝置100的探針260)將樣品轉移到板(例如，裝置100的不透 光封罩110上的板)上的孔內。在一個實施例中，如上面所介紹的裝置100被用於執行 此操作和隨後的分析步驟((6)至(9))中的一個或多個(或所有)。在一個實施例中，該板具有樣品中的結合試劑(例如，抗體或核酸)和生物製劑 的固定不變陣列，這兩種試劑結合到對應的固定試劑和對應被標記的檢測試劑上去以形 成夾層式複合物。在一個實施例中，該陣列被形成於電極上，並且使用ECL測量方法進 行檢測。在一個實施例中，在添加ECL讀出緩衝器之後，通過應用電壓到工作電極上， 電極上的標記被誘導而發出ECL，而發出的ECL被用CCD相機成像。可選地，在進行 ECL測量之前可以加上清洗以提供分析靈敏度上的優勢，尤其對於骯髒環境中的氣溶膠 樣品產生的光學混濁樣品。成像分析被用於確認發出的光在陣列上的位置，並因此識別 樣品中的製劑。成像分析還提供從抗體陣列的每個元素髮出的光的強度並允許精確測量 每種生物製劑的數量。在本公開中引用的專利、專利申請、文獻和測試方法在此處被整體以引用方式 併入。本發明不會被局限於此處所介紹的特殊實施例的範圍內。事實上，除了此處所 介紹的那些之外，從前面的介紹和附圖中得出的本發明的各式修改對於本領域技術人員來說都是很明顯的。那些修改旨在權利要求的範圍內。 使用「包括」 一詞的權利要求允許權利要求範圍內包含其它元素；除此之外， 本發明還可使用下述表達方式「主要由…組成」(也就是，如果它們不在本質上影響 本發明的作用，允許該權利要求範圍內包含其它元素)，或「由…組成」(也就是，只允 許權利要求中列出的元素，而沒有一般的與本發明相關的雜質或不合邏輯的行為)。這三 個表達方式中的任一個可以被用於保護本發明。
權利要求
1.一種在多孔板上進行發光分析的裝置，所述裝置包括(a)光檢測子系統；(b) 液體處理子系統；和(c)板處理子系統，其中，所述裝置通過連續交錯程序處理分析樣品。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括聚焦於樣品上的圖形用 戶界面。
3.根據權利要求1-2中任一所述的裝置，其特徵在於，所述板處理子系統包括a)不透光封罩，包括(i)具有能夠被升高和降低的板提昇平臺的一個或多個板升降器；(ii)不透光封罩頂部，所述不透光封罩頂部具有被置於所述板升降器上方的一個或多 個板引入口，並且具有成像口，其中，所述封罩頂部包括用於密封所述板引入口的滑動 不透光門；以及(iii)用於在一個或多個水平方向上平移板的板平移臺，其中，所述板平移臺包括用 於支撐所述板的板支架，所述板支架具有開口，以允許被置於所述板支架下方的所述板 升降器接近並提升所述板，且所述板平移臺被設置成將所述板置於所述成像口下方以及 將所述板置於所述板升降器上方；b)一個或多個板堆垛器，所述一個或多個板堆垛器被安裝於所述板引入口上方的所 述封罩頂部上，其中，所述板堆垛器被設置成接收或傳遞板到所述板升降器上；以及c)光檢測器，所述光檢測器安裝於所述封罩頂部上，並通過不透光密封件連接到所 述成像口上。
4.根據權利要求1-2中任一所述的裝置，其特徵在於，所述液體處理子系統還包括移 液系統，用於傳輸液體到所述裝置中的分析板的孔內或從其排出液體。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，a)所述移液系統包括安裝於移液平移臺上的移液探針，所述移液平移臺用於在豎直 方向上和可選地在一個或多個水平方向上平移所述移液探針；b)所述封罩頂部具有一個或多個移液口；c)所述滑動不透光門具有一個或多個移液口，其中，所述滑動不透光門具有移液位 置，在此位置上，所述封罩頂部上的所述移液口與上述滑動不透光門上的所述移液口對 正；以及d)所述移液平移臺被安裝於所述封罩頂部上，且被設置成允許當所述滑動不透光門 處於所述移液位置時降低所述移液探針，以接近被置於所述封罩頂部上的所述移液口下 方的孔。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括選自包括試劑和/或 樣品傳輸站、試劑和/或樣品管架、探針清洗站、廢液傳輸站和它們的組合的組中的部 件，其中，所述移液平移臺被設置成在一個或多個水平方向上移動，以接觸所述部件內 的液體和/或傳輸液體到所述部件內。
7.根據權利要求3-6中任一所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括板密封件穿刺 探針。
8.根據權利要求3-6中任一所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括板密封件穿刺 探針，其中ω所述封罩頂部具有穿刺探針口；( )所述滑動不透光門具有穿刺探針口，其中，所述滑動不透光門具有穿刺位置， 在此位置上，所述封罩頂部的所述穿刺探針口與所述滑動不透光門的所述穿刺探針口對 正；以及(iii)所述穿刺探針被安裝到所述封罩頂部上，且被設置成允許，當所述滑動不透光 門處於所述穿刺位置時，降低所述穿刺探針以穿刺被置於所述封罩頂部的所述穿刺口下 方的孔上的密封件。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述移液平移臺包括探針平移元件，且 所述移液平移臺被設置成水平移動以便通過所述探針平移元件接觸所述穿刺探針，和豎 直移動以便通過所述探針平移元件降低和升高所述穿刺探針。
10.根據權利要求3-9中任一所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括板接觸部 件，以提供電能到被放置於所述光檢測器下面的孔內的電極上。
11.一種使用根據權利要求1-10中任一所述的裝置進行分析的方法，所述方法包括(a)引入多孔板到一個板堆垛器上；(b)滑動所述滑動不透光門以暴露所述一個板堆垛器下面的板引入口；(C)使用一個板升降器以從所述一個板堆垛器上降低所述板到所述板支架上；(d)滑動所述滑動不透光門以密封所述板引入口；(e)平移所述板支架以將一個或多個孔放置於所述光檢測器下面；(f)檢測來自所述一個或多個孔的光；(g)滑動所述滑動不透光門以暴露至少一個板引入口；(h)平移所述板支架以將所述板放置於所述一個板引入口下面；和 ω升高一個板升降器以升高所述板到一個板堆垛器上。其中，所述裝置以連續交錯程序處理所述多孔板上的多個孔。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述步驟中的一個或 多個吸引樣品和/或試劑到一個孔內或從所述一個孔內吸出； 從一個或多個所述孔上拆除密封件； 施加電能到一個或多個所述孔內的電極上。
13.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述順序的步驟(a)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(b)施加電能到所述第一孔內的電極上；(c)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(d)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複步驟 (a)-(d)。
14.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述順序的步驟(a)從一個或多個所述孔上拆除密封件；(b)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(C)施加電能到所述第一孔內的電極上；(d)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(e)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複步驟 (a)-(e)。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述密封件在步驟(a)中從所述第一 孔上拆除。
16.一種使用根據權利要求1-10中任一所述的裝置進行分析的方法，所述方法包括(a)引入板到一個板堆垛器上；(b)滑動所述滑動不透光門以暴露一個板引入口；(c)使用一個板升降器以從所述一個板堆垛器上降低所述板到所述板支架上；(d)滑動所述滑動不透光門到所述穿刺位置；(e)將所述板的孔對正在所述穿刺探針下方並穿刺所述孔上的密封件；(f)滑動所述滑動不透光門到所述移液位置；(g)使用所述移液探針，以引入試劑和/或樣品到所述板的一個或多個孔內和/或從 其排出；(h)滑動所述滑動不透光門以密封所述板引入口；ω平移所述板支架以將一個或多個孔放置於所述光檢測器下面；(j)檢測來自所述一個或多個孔的光；(k)滑動所述滑動不透光門以暴露一個板引入口 ；⑴平移所述板支架以將所述板置於一個板升降器上方；和(m)升高所述板升降器以升高所述板到一個板堆垛器上。其中，所述裝置以連續交錯程序處理所述多孔板上的多個孔。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述步驟中的一個或 多個吸引樣品和/或試劑到一個孔內或從所述一個孔內吸出； 從一個或多個所述孔上拆除密封件； 施加電能到一個或多個所述孔內的電極上。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述順序的步驟(a)吸引樣品和/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(b)施加電能到所述第一孔內的電極上；(C)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方； (d)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複步驟 (a)-(d)。
19.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括下述順序的步驟(a)從一個或多個所述孔上拆除密封件；(b)吸引樣品/或試劑到所述多孔板的第一孔內；(C)施加電能到所述第一孔內的電極上；(d)平移所述板支架以將所述多孔板的所述第一孔放置於所述光檢測器下方；(e)檢測來自所述第一個孔的光；當步驟(a)在所述第一孔上完成後，在所述多孔板的一個或多個另外的孔上重複步驟 (a)-(e)。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述密封件在步驟(a)中從所述第一 孔上拆除。
21.根據權利要求10-20中任一所述的方法，其特徵在於，所述光檢測器是成像系統。
22.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，所述成像系統被用於對來自所述一個 或多個孔內結合區域的陣列的光成像，且所述裝置對從所述陣列的各個元件發出的光報告發光強度值。
23.根據權利要求10-20中任一所述的方法，其特徵在於，所述板的一個或多個孔包 括乾燥的分析試劑。
24.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，包括乾燥的分析試劑的所述一個或多 個孔被密封以保護所述乾燥試劑不受環境影響。
全文摘要
描述了一種用於進行分析的裝置、系統、方法、試劑和工具組件以及它們的準備過程。它們被特別良好地配置成在多孔板分析形式下進行自動取樣、樣品準備和分析。例如，它們可以被用於環境監測中對從空氣和/或液體中得到的樣品中的顆粒進行自動分析。
文檔編號G01N21/00GK102016540SQ200980115394
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月10日 優先權日2008年4月11日
發明者C·M·柯林頓, C·史蒂文斯, E·N·格列澤, G·西加爾, M·福克, S·韋斯特 申請人:梅索斯卡萊科技公司