被适配成监测反应的光学辨别装置和方法制造方法及图纸

一种被适配用于PCR测试等的光学辨别装置。该装置包括：多色光发射器，用于发射激发光；样本保持器，其被配置成保持PCR溶液中的经染料标记的核酸片段，样本保持器处于被配置成接收沿着第一方向的激发光的位置处；光发射收集光学器件，其被配置成收集沿着与第一方向近似正交的第二方向的来自样本保持器的散射激发光和光发射（荧光发射）；谱分散元件，其被配置成将散射光和发射光在谱上进行分散；以及谱检测器，其被配置成在谱检测器的不同感光点上接收被分离的发射光和激发光。提供了系统和方法、以及其他方面。以及其他方面。以及其他方面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被适配成监测反应的光学辨别装置和方法


[0001]本公开涉及光学辨别装置，并且更特别地，涉及被配置成执行对从包含经染料加标签的核酸的反应器皿（vessel）发出的光发射（例如，荧光（fluorescent light））的测量的装置、系统、方法。

技术介绍

[0002]在一些自动光学辨别系统中，样本容器（例如，透明小容器（cuvette））可以被定位在基于光学的系统中的期望位置处，该样本容器包含从试样（例如，生物试样）提取并且经由已知PCR样本制备方法被扩增的所提取并加标签的组分（例如，DNA的核酸链的四个核苷酸：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T））。此后，可以获得从所提取并加标签的组分发出的光发射（例如，荧光）的读数。
[0003]这种光学辨别系统可以利用光学组件，诸如作为光源的白光发光二极管（LED）、一个或多个过滤器、一个或多个分色镜、各种聚焦光学器件和检测传感器。特别地，在用于确定特定核酸分子的核苷酸序列的核酸测序中，DNA片段中的核苷酸（AGCT）在当前测序方法中可以利用四个单独的荧光标记物来加标签。荧光标记物（荧光团）是能够吸收来自LED的经过滤的激发光并且以一个或多个明确定义的波长将其发射的分子。荧光染料标记物通过PCR处理被整合到DNA链中，并且提供所提取并加标签的DNA。例如，ddATP可以利用绿色染料来加标签；ddGTP可以利用黄色染料来加标签；ddCTP可以利用蓝色来加标签；并且ddTTP可以利用红色染料来加标签。然后，可以通过自动化技术使用所测量的荧光强度和波长数据来确定DNA的序列。
[0004]在当前基于荧光的光学辨别系统中，针对激发光的每个波长，采用一个或多个过滤器和一个或多个分色镜，它们使来自白色谱的一个波长的光通过，但是除去（cut out）所有其他波长的光。这种光学过滤器和分色镜往往是昂贵的并且非常复杂。可以使用不同的过滤器和分色镜，诸如在旋转过滤器轮（rotating filter wheel）或平移台（translation stage）上针对从白光LED发射的激发光的每个单独波长提供的过滤器和分色镜，以便使得能够激发不同颜色的荧光染料。例如，为了辨别四种不同的染料，通常使用四个不同的过滤器和/或分色镜。因此，这些现有技术光学讯问（interrogation）系统的复杂性和费用是相对高的。

技术实现思路

[0005]在一些实施例中，提供了一种光学辨别装置。该光学辨别装置包括：多色光发射器（multi
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color light emitter），其被配置成发射激发光；样本保持器，其被配置成保持从生物样本提取的经染料标记的核酸片段，样本保持器位于被配置成接收沿着第一方向从多色光发射器发射的激发光的位置处；光发射收集光学器件，其被配置成收集沿着与第一方向近似正交的第二方向的来自样本保持器的散射光（scattered light）和发射光（emission light）；谱分散元件（spectrally
‑
dispersive element），其被配置成将散射光
和发射光在谱上（spectrally）分散到分散光谱中；以及谱检测器，其被配置成接收分散光谱中的至少一些，其中谱检测器被配置成在谱检测器的不同感光点上接收发射光中的至少一些和激发光中的一些。
[0006]在一些实施例中，提供了一种用于聚合酶链式反应测试中的荧光检测的多路复用（multiplexed）光学辨别系统。该多路复用光学辨别系统包括：多色光发射器，其被配置成以多个中心波长单独地（individually）发射多个波长的激发光；样本保持器，其被配置成保持从生物样本提取的经染料标记的核酸片段，样本保持器位于被配置成接收沿着第一方向从多色光发射器发射的激发光的位置处；光发射收集光学器件，其被配置成收集沿着与第一方向近似正交的第二方向的来自样本保持器的散射光和发射光；谱分散元件，其被配置成将散射激发光和发射光的至少一部分在谱上分散到谱检测器中；以及控制器，其包括存储可执行指令的存储器，该可执行指令包括用于如下步骤的指令：使得多色光发射器以单个中心波长发射激发光、在谱检测器的第一感光点上接收表示发射光的信号、以及在谱检测器的第二感光点上接收表示散射光的信号。散射光是散射激发光，并且发射光包括荧光发射。
[0007]在一些实施例中，提供了一种用于聚合酶链式反应测试中的荧光检测的多路复用光学辨别的方法。该方法包括：利用从多色光发射器发射的激发光沿着第一方向照射被保持在样本保持器中的从生物样本提取的经染料标记的核酸片段；利用收集光学器件来收集沿着与第一方向近似正交的第二方向从样本保持器发出的激发光和发射光；利用谱分散元件将散射光的至少一部分和发射光的至少一部分在谱上分散到包括发射光和激发光的分散光谱中；以及在具有多个感光点的谱检测器处接收分散光谱，使得与发射光相关联的各种波长接触第一感光点并且与激发光相关联的各种波长接触第二感光点。
[0008]根据本公开的这些和其他方面，提供了许多其他方面。从以下详细描述、权利要求和附图中，本公开的其他特征和方面将变得更加充分地明显。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的实施例的光学辨别装置的示意图。
[0010]图2A是根据本公开的实施例的来自多色光发射器的两种示例颜色的激发光（青色和红色）的谱标绘图。
[0011]图2B是根据本公开的实施例的被标记至核酸片段的三种不同染料的发射光谱的谱标绘图。
[0012]图2C是根据本公开的实施例的被配置成收集已经在谱上被分离的散射激发光和发射光的谱检测器的平面图。
[0013]图3是描绘了根据本公开的实施例的用于聚合酶链式反应（PCR）测试中的荧光检测的多路复用光学辨别的示例方法的流程图。
具体实施方式
[0014]鉴于上面所表述的问题和关注，期望具有相对较低的成本和/或复杂性的系统、方法和装置。此外，上面描述的这种系统难以适配于可能以不同的波长发出荧光的新染料颜色，从而通常为此需要不同的过滤器。因此，容易适配于被配置成以任何新的波长发出荧光
的新荧光染料的使用的系统和装置将是合期望的。
[0015]在第一方面，提供了可以在没有任何过滤器或分色镜的情况下实现的系统和装置。因此，提供了被适配成检测多个荧光团的荧光的无过滤器的光学检测方法和装置。因此，有利地，可以使用更少的组件和复杂性，从而得到相对较低的成本和较低的复杂性。此外，可以实现不具有移动部分的系统和装置。特别地，提供了使得能够使用众多期望染料的系统和装置、以及经得住未来考验的装置和系统。此外，可以获得非常低的检测限制。
[0016]本文中描述的系统和装置可以是无过滤器的，因此消除了昂贵的组件。此外，该系统可以包括多个不同波长的光源，这些光源可以被单独地激发以产生不同颜色的激发光。此外，除了添加被适配成发射新颜色的激发光的光发射器之外，不同荧光染料的激发可以在不会如现有技术中那样改变该装置的结构（例如，不改变过滤器和/或分色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学辨别装置，包括：多色光发射器，其被配置成发射激发光；样本保持器，其被配置成保持从生物样本提取的经染料标记的核酸片段，所述样本保持器位于被配置成接收沿着第一方向从所述多色光发射器发射的所述激发光的位置处；光发射收集光学器件，其被配置成收集沿着与第一方向近似正交的第二方向的来自所述样本保持器的散射光和发射光；谱分散元件，其被配置成将所述散射光和所述发射光在谱上分散到分散光谱中；以及谱检测器，其被配置成接收所述分散光谱中的至少一些，其中所述谱检测器被配置成在所述谱检测器的不同感光点上接收所述激发光中的至少一些和所述发射光中的至少一些。2.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述多色光发射器被配置成发射各自具有范围从350nm至700nm的主要波长λ0的多种颜色的光。3.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述多色光发射器被配置成发射六种颜色的光，其中个体发射器的主要波长λ0大约是405nm、450nm、500nm、543nm、576nm和633nm。4.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述多色光发射器能够发射至少三种个体颜色的光。5.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述谱检测器是包括多个感光点的光学传感器，并且所述谱分散元件将各种波长的光分离，使得所述各种波长的光接触所述多个感光点中的不同的感光点。6.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述谱分散元件是棱镜。7.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述谱分散元件是光栅。8.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中所述光学辨别装置没有任何光学过滤器。9.根据权利要求1所述的光学辨别装置，其中第二方向相对于第一方向以从70度至110度的收集角被定向。10.一种用于聚合酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：美国西门子医学诊断股份有限公司，
类型：发明
国别省市：