专利名称：用于监视rtPCR反应的光学检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学检测系统。具体地说，本发明涉及一种用于检测在至少两个不同的样本腔室中的样本成分的光学多路复用系统，一种用于检测在至少两个不同的样本腔室中的样本成分的方法，一种计算机程序元件，以及一种计算机可读介质。
背景技术：
聚合酶链式反应(PCR)是一种广泛用在分子生物学中的技术。它由其关键成分之一脱氧核糖核酸(DNA)聚合酶而得到其名称，该脱氧核糖核酸(DNA)聚合酶用于通过体外酶复制而扩增DNA片段。随着PCR进行，产生的DNA用作用于复制的模板。这将启动链式反应，在链式反应中，DNA模板按指数扩增。借助于PCR，有可能跨若干数量级扩增DNA片段的单个或少量拷贝，产生DNA片的数百万个或更多拷贝。可扩展性地修改PCR，以进行各种基因操纵。从而，作为实验室设备的热循环器，被用于经PCR处理扩增DNA片段。循环器在离散的预编程步骤中升高和降低在筒盒或样本腔室内的样本周围的温度。在分子生物学中，实时PCR(rtPCR)或者也叫做定量实时PCR被用作基于PCR反应的实验室技术，以扩增和同时量化目标DNA分子。它能够实现在DNA样本中的特定序列的检测和量化。
发明内容
本发明的目的可以是提供样本的成分的改进检测。定义样本腔室在本发明的上下文中，能够包含样本(特别是液体样本)的任何筒盒、导管或容器都将包括在术语“样本腔室”中。在本发明的上下文中，特别是例如具有希望的光学透明性或例如由诸如聚丙烯或任何其它热塑性聚合物之类的材料形成的、为PCR腔室提供的筒盒或PCR容器也包括在术语“样本腔室”中。光源在本发明的上下文中，能够发射单色或宽带电磁场的任何种类的装置将被理解为包含在术语“光源”内。此外，关于频率、偏振、通量、电输入功率、或用于发射光子的技术具有等同或不同特性的多个光源的阵列也将包括在术语“光源”内。例如，发光二极管(LED)、 有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、量子点基光源、白色光源、卤素灯、激光器、固态激光器、激光二极管、微线(micro wire)激光器、二极管固态激光器、竖直腔表面发射激光器、镀磷LED、薄膜场致发光器件、磷光0LED、无机/有机LED、使用量子点技术的 LED、LED阵列、使用LED的泛光系统、白色LED、白炽灯、弧光灯、瓦斯灯、和荧光灯管，将包括在术语“光源”内。检测器能够检测电磁辐射的任何装置都包括在术语“检测器”内。例如，电荷耦合器件 (CXD)、光电二极管、光电二极管阵列。此外，检测器可以按这样一种方式适用，使得检测的辐射和对应产生的信息可以被输送到存储器、计算机或另一个控制单元。样本下文所使用的术语“样本”将指任何种类的物质，包括由光学检测，例如，由光学激励和之后的光学读�。觳獾囊恢只蚣钢殖煞�。例如，在本发明的上下文中可以分析生物化学物质。此外，样本可以是在分子诊断学、临床诊断学、基因和蛋白质表达阵列的领域中使用的物质。样本的成分(要被检测的成分)可以特别是可由PCR拷贝的任何物质。频率/波长只要在说明书中没有不同地指出，术语“频率”和“波长”是电磁频率和电磁波长。根据本发明的示范实施例，提出一种用于检测在至少两个不同的样本腔室中的样本成分的光学多路复用系统。该系统包括第一光学单元和第二光学单元，其中，第一光学单元和第二光学单元在空间上彼此分离。此外，第一光学单元包括第一光源和第一检测器，第二光学单元包括第二光源和第二检测器。除此之外，该系统适于在与光学单元相对应的位置处接纳至少两个腔室，从而第一和第二光源分别照射至少一个样本腔室，并且第一和第二检测器分别接收来自至少一个样本腔室的光。这包括第一光源，照射在与第一光学单元相对应的位置处布置的腔室；和第二光源，照射在与第二光学单元相对应的位置处布置的腔室。这也包括第一检测器，接收来自在与第一光学单元相对应的位置处布置的腔室的光；和第二检测器，接收来自在与第二光学单元相对应的位置处布置的腔室的光。此外，该系统适于使第一和第二光学单元相对于两个腔室的相对运动。换句话说，第一和第二光学单元按这样一种方式安装在系统处，使得可由控制单元引起第一和第二光学单元相对于在接纳位置中的两个腔室的运动。因此，系统按这样一种方式布置，使得在至少两个腔室已经插入到系统中之后，可进行该相对运动。这种光学多路复用系统使得可以同时检测在至少两个不同的和空间分离的样本腔室中的成分，像例如病原体。换句话说，可以同时用两个不同光源的光同时照射至少两个不同样本腔室，并且用相应的检测器同时检测在两个不同的样本腔室中的相应的光学激励样本的重新发射的光。由此，样本的透射测量是可能的，其中，样本(腔室)布置在光源与相应的检测器之间的通路上。但是如下测量也是可能的其中，源于样本(或源于样本的成分)的光由反射镜或其它光学元件偏转。由于光学单元可以例如检测荧光，该荧光在激励之后可以没有优先方向，所以当腔室处于接纳位置中时，如果希望，检测器可以定位在样本腔室周围的任何位置处。由此，每个光学单元可以被优化用于样本的光学激励，以及关于具体但不同的频率(即颜色)的样本的光学读取。详细地说，第一光源可以照射第一频率，该第一频率可以被优化或匹配成用于激励样本中的第一染料或荧光物，并且第一检测器可以被优化成检测从第一样本的激励染料或激励荧光物发射的第二频率。然而，第二光源可以被优化成通过用第三频率照射第二样本而激励第二样本中的第二染料或荧光物。此外，第二检测器可以被优化成检测由第二样本中的第二染料或荧光物发射的第四频率。换句话说，根据这个示范实施例的光学多路复用系统能够使用户通过在一个测量设备中同时使用用不同染料或荧光物标记的多个样本来进行所谓的“颜色多路复用”。这能够经检测器实现在单个样本中存在的若干病原体的同时检测。由此，该单个病人样本可以被划分成例如两个样本，这两个样本可填充到两个不同的样本腔室中。此外，本发明提供所谓的“空间多路复用”，在该“空间多路复用”中，在不同样本腔室中的多个PCR体积可以包含不同组的引物(primer)。这进一步能够经检测器实现在单个样本中存在的若干病原体的同时检测。换句话说，光学多路复用系统是包括若干光学单元的光学检测系统，这些光学单元的每一个通过监视在样本腔室中的PCR探针能够检测不同的PCR反应，这些样本腔室具有例如不同的荧光光谱。由此，第一和第二光学单元按这样一种方式布置，使得每个光学单元具有到多个样本腔室之一的光学接入。按这种方式，全部光学单元可同时监视在多个不同腔室中的PCR反应，由此实现空间多路复用。就如下事实而论，颜色多路复用是通过引起第一和第二光学单元相对于两个腔室的相对运动来实现的第一和第二光学单元可以装有不同的光源和不同的检测器，以便能够光学地激励和光学地读取在至少两个不同样本中的不同染料或例如不同荧光物。尽管如此，如果希望，可以给第一和第二光学单元装配相同的光源和/或相同的检测器。光学多路复用系统也可以包括控制单元，该控制单元适于引起第一和第二光学单元相对于至少两个样本腔室的相对运动。应明确注意，光学多路复用系统中也可以包括多于两个的多个不同样本腔室。例如，可以包括3个或更多个不同的样本腔室。除此之外，比2个更多的多个光学单元也是可能的配置。例如，3个或更多个光学单元可以包括在系统内。由此可能有利的是，光学单元的量与腔室的量相对应。尽管如此，但可能的是，可以具有比腔室多的光学单元，并且其中存在比光学单元多的腔室的配置也是可能的。此外，应明确注意，在本发明的这个和任何其它示范实施例中，如果没有不同地指出，则相对运动可以由第一和第二光学单元相对于静止的两个腔室的运动、由两个腔室相对于静止的光学单元的运动、或由光学单元的第一运动再加上两个腔室的第二运动引起。通过将至少两个腔室插入到系统中，系统在与光学单元相对应的位置处接纳至少两个腔室，这意味着，光学测量可由在相应样本腔室处的相应光学单元进行。例如，将其中可能固定有PCR筒盒的样本保持器按这样一种方式插入到系统中，使得两个或更多个不同的样本腔室定位在光学单元前面，从而每个光学单元具有到单个样本腔室的光学接入。因此，可形成作为PCR腔室的样本腔室可以利用具有希望值的光学透射提供光学接入。此外， 对于PCR腔室可以使用这样的材料，这些材料在第一和第二光源所使用的激励波长下可能不呈现或至少呈现希望的低的自发荧光。PCR腔室的这种光学接入可以例如通过使PCR腔室的至少一部分由例如箔形式的光学透明材料(诸如聚丙烯)制成来实现。此外，每个光学单元可以包括光学带通滤波器、滤波器、透镜、分色镜或其它光学元件，以便按希望方式引导从光源发射的光子或从激励样本发射的光子。
光学多路复用系统使得有可能同时进行至少两个测量，这两个测量使用至少两种不同的光学波长，并且在两个空间分离的样本腔室处进行。系统可以在系统处于第一位置中的该第一和第二测量后转动到第二位置中。在第二位置中，每个样本腔室被与第一位置相比的其它波长光学激励和读取。在全部光学单元绕静止样本腔室同时转动的情况下，装置按这样一种方式将电气和/或电子引线从系统周围(例如，从控制单元)引导到光源和检测器，使得这些引线的引导不受转动的影响。因而该示范性实施例克服了将有源光学元件集成到转动系统中的问题，这些元件必须从系统外控制。此外，在这样一种情况下，转动光学头(该转动光学头包括全部光学单元)的高精度运动是必要的，因为在每次转动之后，由每个相应光学单元发射的光子的每条传播路径必须与相应样本腔室或PCR腔室的光学接入相匹配。由于这种系统将配置成进行大量测量循环，所以必须实现转动光学头的耐用性要求。这个示范实施例满足全部这些要求。因而，本发明将提出一种用于检测在一个或多个样本中的若干病原体的快速和高效的检测可能性。在rtPCR将由系统进行的情况下，系统可以包括用于每个样本腔室的加热器，以执行PCR协议。控制单元例如可以控制在不同的样本腔室内的不同PCR反应，并且也可以控制腔室的同时的光学激励和读取，以便量化在样本内一个或多个病原体的量。这种量化可以基于检测的例如荧光信号，这些荧光信号可以由PC或控制单元进一步处理。将明确地注意到，根据本发明的示范实施例，将一个光学单元从第一位置移动到第二位置意味着该光学单元从第一处理腔室运动到第二处理腔室，并且类似地，第二光学单元同时从第三处理腔室运动到第四处理腔室。本发明的重要方面是，不同的光学单元可以同时进行不同样本腔室的不同分析，但每个光学单元由于相对运动引起的位置变化，可以顺序地寻址每个处理腔室。如以上描述的那样，本发明提供了转动处理腔室组而不是光学单元的可能性。重要的是光学组件相对于处理腔室的运动。换句话说，在单个检测循环之后，光学单元例如通过转动运动到下个位置，从而至少一些光学单元从以前的腔室运动到下个腔室。在新位置处，同样检测单个颜色。作为结果，首先由第一光学单元服务的腔室现在由第二光学单元服务，该第二光学单元检测与由第一光学单元检测的颜色不同的颜色。在原理上，在筒盒内的一个样本可以发射多个不同的颜色。例如，从每个样本腔室可以发射四种或六种不同颜色。尽管如此，每个光学单元可以按这样一种方式布置，使得它检测单个颜色。不同数量的颜色也是可能的。根据本发明的示范实施例，光学多路复用系统按这样一种方式布置，使得在相对运动的执行期间，光源和/或检测器的电引线绕相对运动的转动轴线卷起。根据本发明的另一个示范实施例，光学多路复用系统还包括马达，其中，该马达适于引起相对运动。由此，马达可以是包括能够引起相对运动的机械、电气、机电、和/或磁技术的装置。此外，控制单元适于使马达发起或引起相对运动。
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根据本发明的另一个示范实施例，相对运动是转动运动。也可以是系统一部分的筒盒可以包括圆形保持器，该圆形保持器包含样本腔室和其它单元。例如PCR腔室的样本腔室因而可以按圆形方式固定，以便将保持器插入到系统的包括光学单元的部分中。这个部分还将借助于术语光学头描述。多个光学单元也可以按圆形方式布置在光学头处。在这个示范实施例中，在样本腔室的保持器处的不同样本腔室的位置之间的距离可以等于在光学头处固定的光学单元之间的距离。因此，如果引起相对运动，则样本腔室的每一个可通过在光学单元前面的光学头的部分转动而定位。由此，部分转动将理解成在x°的转动之前和之后引起位置差别的转动，其中，Χ小于360。换句话说， 通过顺序地转动带有全部光学单元的光学头，每个样本腔室可被激励，并且由每个光学单元顺序地读取。通过在不同样本中使用不同染料或不同引物，并且通过使用不同波长和不同检测器，可实现空间多路复用和颜色多路复用的组合。因此，按快速和便宜的方式，在一个样本内由光学多路复用系统可以检测到几种病原体，这一个样本可以被划分成不同的样本，这些不同的样本被填充到不同的样本腔室中。根据本发明的另一个示范实施例，该系统包括转动框架，其中，第一和第二光学单元固定在转动框架处，并且其中，马达通过转动转动框架而引起相对运动。换句话说，按这样一种方式进行相对运动，使得至少两个光学单元同步地运动。转动框架例如可以包括上部转动板和下部转动板，其中，下部转动板例如可以被形成为圆形。上部转动板例如可以被形成为多边形。此外，上部和下部转动板按这样一种方式布置，使得光学单元可固定在它们之间。此外，上部和下部转动板按这样一种方式布置， 使得用于源和检测器的电引线可以引导穿过上部转动板。此外，引线的柔性带可以绕转动轴线卷起，该带在转动期间与转动轴线垂直地伸长。借助于这个包括电引线的带，可将控制装置连接到转动框架上，以便控制不同的光源和不同的检测器。由于由马达引起的转动，每个样本腔室可由每个光学单元光学地激励和读取。在例如四个样本腔室的情况下，四次转动是必要的，以将每个样本腔室定位在第一、第二、第三、第四及第五光学单元前面一次。在例如十二个光学单元的情况下，十二次转动将是必要的，以使每个光学单元到达每个样本腔室。首先样本腔室其次光学单元的圆形布置，可以具有减小系统的整个配置所需要的空间的优点。此外，系统按这样一种方式布置，使得光学单元可通过运动选择性地连续地放置在沿圆周的任何位置处。换句话说，一个光学单元在运动之前和之后的两个位置之间的每个角度都是可能的。如果希望，则系统按这样一种方式布置，使得光学单元可仅通过运动被放置在沿圆周的具体停止位置处。根据本发明的另一个示范实施例，相对运动是线性运动。如果希望，则相对运动可实现成线性运动，以便用光学单元线性地扫描不同样本腔室。根据本发明的另一个示范实施例，系统还包括至少一个加热器，其中，该加热器适于在至少一个样本腔室中弓I起热循环。应明确地注意，系统可提供多个加热器，这些加热器也可以包括每样本腔室多个加热器。因此，使光学多路复用系统能够进行完整的PCR协议，并因此在不同样本腔室内引起完整的PCR反应。因此，可能的是，将PCR协议提供给控制单元，该控制单元控制在相应样本腔室处的经加热器的热量产生。因而，系统可提供实时PCR测量，因为如果希望，则光学激励和读取可分别由每个光学单元同时进行。换句话说，光学多路复用系统如热循环器一样工作，该热循环器在一个装置中包括完整的光学读取系统，以通过相对于样本腔室转动光学头，引起聚合酶链式反应并且同时量化标的和扩增的DNA分子。根据本发明的另一个示范实施例，加热器关于第一和第二光源中的至少一个是光学透明的。因此，加热器满足热和光学要求两者。例如，加热器的光学透明性有可能在300nm 与800nm波长之间的频谱范围中大于80%。此外，加热器材料在300nm与800nm之间的激励波长下可以具有可忽略的自发荧光。但加热器的其它光学特性也是可能的。换句话说， 加热器被选择用于不同光源的使用波长，并且与其光学地相匹配。根据本发明的另一个示范实施例，提出了一种用于分析样本的分子诊断装置。该装置包括根据之前或以后提到的实施例之一的光学多路复用系统。分子诊断装置可以适于例如经样本引线接收样本，例如液体样本。此外，分子诊断装置可以用不同的各种功能来处理样本，像加热、冷却、混合或其它处理功能。通过使用并且可能通过控制光学多路复用系统，该装置适于执行样本的整个测量处理，包括例如聚合酶链式反应。因而，提出一种用于检测样本成分的全自动装置，该装置实现以上和如下描述的空间多路复用和颜色多路复用的有利组合。根据本发明的另一个示范实施例，该系统适于用加热器引起在两个腔室中的不同 PCR反应，并且其中，光学单元适于检测不同PCR反应的不同产物。换句话说，实现颜色多路复用和空间多路复用的光学多路复用系统提供了关于 rtPCR的完整的“样本进，结果出”系统。换句话说，系统可以执行PCR协议，并且在不同的样本腔室处由于不同的加热器创建不同的温度级数，从而引起希望DNA的扩增。同时，装置能够用光学单元从这样的样本中光学地筛查各种病原体的存在。因此，在PCR期间的具体化学反应首先用不同的光学单元使用如上所述的不同光学特性被光学地检测。这种rtPCR 装置可以同时激励和检测在空间划分的不同样本腔室处的若干病原体，并且将光学单元转动到下个样本腔室并随后用另一种光学波长扫描样本腔室的功能由于颜色和空间多路复用而导致快速和高效的rtPCR系统。换句话说，用于监视rtPCR反应的这种“样本进，结果出”光学检测系统经至少一个加热器加热和冷却样本腔室，以实现在反应的每个步骤处要求的温度。由此可以使用珀尔帖效应，珀尔帖效应通过颠倒电流允许样本腔室的加热和冷却。由此，PCR可以包括一系列(例如二十至四十次)重复温度变化，也就是所谓的循环。由此，每个循环可以包括二至三个离散温度步骤。根据本发明的另一个示范实施例，提出一种用于检测在至少两个不同腔室中的样本成分的方法。由此，该方法包括以下步骤提供第一光学单元，该第一光学单元包括第一光源和第一检测器；提供第二光学单元，该第二光学单元包括第二光源和第二检测器；提供控制单元，其中，第一和第二光学单元在空间上彼此分离，并且其中，第一和第二光学单元是光学检测系统的物理相连的部件。此外，包括以下步骤将第一腔室插入到系统中，并由此将第一腔室与第一光学单元对准；将第二腔室插入到系统中，并由此将第二腔室与第二光学单元对准。另外包括用第一光学单元进行第一腔室的第一光学测量；用第二光学单元进行第二腔室的第二光学测量；由控制单元引起第一和第二光学单元相对于两个腔室的运动，其中，按这样一种方式进行相对运动，从而相对运动引起第一腔室与第二光学单元的对准，并且然后引起第二腔室与第一光学单元的对准。该方法可以将颜色多路复用与空间多路复用相组合，该颜色多路复用对于在单个 PCR腔室中的不同病原体或相同病原体的不同DNA序列(DNA区)，使用不同的荧光颜色来标记不同的PCR反应，该空间多路复用对于不同的PCR反应使用多个PCR腔室。颜色多路复用通过具有不同的光学单元而实现，这些光学单元能够激励和检测不同的荧光光谱。空间多路复用可以通过使光学单元从一个反应腔室运动下一个反应腔室而实现。按这种方式， 实现高效的多路复用，从而允许对于每时间单位筛查增大数量的病原体。由于第一和第二光学单元在空间上分离，所以它们具有从其光源到样本和从样本到检测器的完全不同和分离的光路。此外，每个腔室到系统的插入和对准按这样一种方式进行，使得建立在每个样本腔室与相应对应光学单元之间的光学接入。按这种方式，所有光学单元可以分别但同时地监视在不同样本腔室中的不同PCR反应。在已经引起光学单元与样本腔室之间的相对运动之后，每个样本腔室可由不同的光学单元扫描，这使用户能够分析样本并且定量和定性地检测样本的不同成分，如不同的病原体。在第一腔室处用第一光学单元的第一光学测量、和在第二腔室处用第二光学单元的第二光学测量之后，引起光学单元的例如转动之类的相对运动，以便到达第二静止位置， 在该第二静止位置，第一光学单元与第二样本腔室对准，并且第二光学单元与第一样本腔室对准。根据本发明的另一个示范实施例，该方法包括步骤用第二光学单元进行第一腔室的第三光学测量；和用第一光学单元进行第二腔室的第四光学测量。在第一和第二测量之后，可以进行在第一腔室处用第二光学单元的第三光学测量，并且可以进行在第二样本腔室处用第一光学单元的第四光学测量。在这个示范实施例中，可能的是，在第一和第二样本腔室中使用不同的引物，这些引物具有例如其它荧光物质。尽管如此，在本发明的这个和任何其它实施例中，荧光团或荧光物也可附着到样本或探针上，而不附着到引物上。在例如第一光学单元发射红光并且由于专用传感器而对于红光敏感，并且第二光学单元发射蓝光并且由于传感器而对于蓝光特别敏感的情况下，内部有不同样本的一个、 两个或更多个不同样本腔室可以被光学扫描，从而可以识别样本的不同成分。基于检测结果，也可以进行成分的量的量化。根据本发明的另一个示范实施例，该方法还包括步骤提供至少一个加热器，并且在样本腔室中用加热器引起热循环。换句话说，这个示范实施例描述一种完整的PCR协议，该完整的PCR协议包括扩增和标的DNA分子的实时光学读�。渲校诩觳馄鞯募觳饨峁山蠨NA分子的量化。根据本发明的另一个示范实施例，该方法包括步骤将PCR协议提供给控制单元； 基于PCR协议用控制单元控制加热器，以在样本腔室中引起PCR反应。
根据本发明的另一个示范实施例，同时进行第一和第二测量。因此可提高每样本的rtPCR测量的速度，因为样本可划分成填充到不同样本腔室中的不同部分。因而，本发明可以减小在样本中病原体检测的持续时间。根据本发明的另一个示范实施例，提出一种计算机程序元件，其特征在于，当在通用计算机上使用时，适于使计算机执行根据以前实施例之一的方法的步骤。根据本发明的另一个示范实施例，提出一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有计算机程序元件。根据本发明的另一个实施例，提出一种使计算机程序元件可用于下载的介质，该计算机程序元件被布置成执行根据本发明的一个以前描述实施例的方法。所描述的实施例类似地涉及光学多路复用系统、用于检测样本成分的方法、计算机程序元件及计算机可读介质。由实施例的不同组合可以产生协同效果，尽管这些组合可能没有详细地描述。进一步地，应注意到，本发明的涉及方法的全部实施例可以按所描述的步骤顺序进行，尽管如此，这不必是方法步骤的唯一和必要顺序。以此描述方法步骤的全部不同顺序和组合。本发明的以上限定的方面和另外的方面、特征及优点也可由下文要描述的实施例的例子得到，并且参考实施例的例子而得到解释。下文参考实施例的例子将更详细地描述本发明，但本发明不限于这些例子。
图1示意地示出了根据本发明示范实施例的光学多路复用系统。图2示出了在根据本发明另一个示范实施例的光学多路复用系统中使用的光学单元。图3示意地示出了根据本发明另一个示范实施例的光学多路复用系统。图4示意地示出了在根据本发明另一个示范实施例的光学多路复用系统中使用的光学单元。图5示意地示出了流程图，该流程图表示根据本发明另一个示范实施例的方法。
具体实施例方式在几张图中的类似或相关元件设有相同的附图标记。在图中的视图是示意性的， 并且不是完全按比例的。图1示出了光学多路复用系统100，该光学多路复用系统100用于检测在四个不同的样本腔室101、102、103及104中的像病原体之类的样本成分。该系统包括第一光学单元106和第二光学单元107。由此，第一光学单元和第二光学单元在空间上彼此分离。第一光学单元包括第一光源108和第一检测器109，其中，第二光学单元包括第二光源110和第二检测器111。此外，该系统100适于在与一个光学单元分别相对应的位置处接纳四个腔室。这种接纳由箭头127象征性地表示。比如，马达(未示出)可以耦接到系统100上， 以引起由113指示的相对运动。在这个示范实施例中，相对运动是所示光学单元106、107、 114、118、119及120的转动。因而，光学单元绕静止的样本保持器125转动。
在一个样本腔室中的每个样本可以发射例如四种或六种不同的颜色，即波长。但其它数量的颜色也是可能的。如果希望，则每腔室仅一种单一颜色是可能的。两个加热器116示意地示出在图1中，其中，加热器适于引起在至少一个样本中的热循环，例如在样本腔室103中的样本中的热循环。加热器这个示意图表示光学多路复用系统可被看作完整热循环器，该热循环器在四个样本腔室中进行rtPCR反应。因此PCR协议可以提供给控制单元(未示出)。关于示出的光学多路复用系统，提供用于传染病的自动检测的分子诊断系统。由此，可在示出的设备中实现rtPCR的DNA检测技术。由此，使用户能够检测出现在一个单一病人样本中的若干病原体，因为颜色多路复用和空间多路复用固有地集成在示出的系统中。在PCR或任何协议的处理期间，样本材料可装入样本腔室。也可以清空样本腔室。 为此，可使用到样本腔室的引线。图2示意地示出了光学单元106，该光学单元106可以用在根据本发明另一个示范实施例中的光学多路复用系统100(这里未示出)中。由此，第一光学单元106包括第一源108，该第一源108可以是发光二极管。来自发光二极管108的光可以由透镜200准直成半平行光束，并且在通过激励滤光镜201之后，光通过分色镜202，以进一步传播过透镜 203，将来自LED的光子聚焦到样本腔室101上。这条光路由206表示，其中，示出了第二光路207。207描述由PCR荧光导致的、从样本腔室101中的样本重新发射的光子的路径，这些光子通过透镜203收集。在分色镜202上被反射之后，来自样本的荧光通过检测滤波器 204，并且用透镜205聚焦到检测器109上。图3示出了光学多路复用系统100的另一个示范实施例，该光学多路复用系统100 具有四个光学单元106、107、118及119。此外，示出了用于四个不同样本腔室的保持器125。 除此之外，可看到转动框架115，用该转动框架115，可引起光学单元绕样本腔室的转动。图4示出了光学单元106的另一个示范实施例，该光学单元106被转动。这可以实现以上所描述的空间多路复用和颜色多路复用。样本126用来自第一光源108的光照射，这种光用透镜200聚焦，并且由滤波器201过滤，其中，分色镜202将光向下反射到样本126。 来自样本的重新发射光从样本穿过分色镜202传播，并且穿过检测滤波器204，并且之后由透镜205聚焦到检测器109上，该检测器109专门设计成对于特定波长敏感，该特定波长由样本当被源108发射的特定波长照射时而发射。图5示出了表示根据本发明另一个示范实施例的方法的流程图。该方法包括如下步骤si，提供第一光学单元，该第一光学单元包括第一光源和第一检测器；S2，提供第二光学单元，该第二光学单元包括第二光源和第二检测器；S3，提供控制单元，其中，第一和第二光学单元在空间上彼此分离，并且其中，第一和第二光学单元是光学检测系统的物理相连的部件。此外，步骤S4描述了将第一腔室插入到系统中的步骤，并由此引起步骤S5，即， 将第一腔室与第一光学单元对准。随后或者还同时地，实现步骤S6，将第二腔室插入到系统中并由此引起步骤S7，S卩，将第二腔室与第二光学单元对准。最后，步骤S8用第一光学单元进行第一腔室的第一光学测量，以便检测在样本中的病原体，该样本已经用PCR处理过，这些病原体被光学地检测。可以与步骤S8同时地、随后地或部分同时地进行步骤S9 用第二光学单元进行第二腔室的第二光学测量。在第一和第二光学测量之后，进行步骤SlO 用控制单元引起第一和第二光学单元相对于两个腔室的运动。由于该相对运动，样本腔室的位置已经按这样一种方式改变，使得布置新的样本和光学单元对。换句话说，按这样一种方式进行相对运动，使得相对运动引起第一腔室与第二光学单元的对准，这与步骤Sll相对应， 并且将第二腔室与第一光学单元对准，这与步骤S12相对应。本领域的技术人员可理解和实现对于公开实施例的其它变化，并且由附图、公开、 及附属权利要求书的研究，实践要求保护的发明。在权利要求书中，词“包括”不排除其它元素和步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其它单元可以完成在权利要求书所述的几项或若干步骤的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的某些措施的唯一效果不表示为了不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在适当介质上，如在光学存储介质上或在与其它硬件一起或作为其一部分供给的固态介质上，但也可以按其它形式分布，如经互联网或其它有线或无线电信系统。在权利要求书中的任何附图标记不应该解释成限制权利要求书的范围。
1权利要求
1.一种用于检测在至少两个不同的样本腔室(101-104)中的样本成分的光学多路复用系统(100)，所述系统包括第一光学单元(106)和第二光学单元(107)； 其中，第一光学单元和第二光学单元在空间上彼此分离； 其中，第一光学单元包括第一光源(108)和第一检测器(109)； 其中，第二光学单元包括第二光源(110)和第二检测器(111)； 其中，系统适于接纳在与光学单元相对应的位置处要接纳的至少两个样本腔室，使得第一和第二光源分别照射至少一个样本腔室，并且第一和第二检测器分别接收来自至少一个样本腔室的光；及其中，系统适于使第一光学单元和第二光学单元相对于至少两个样本腔室相对运动 (113)。
2.根据权利要求1所述的光学多路复用系统，还包括马达(114)；其中，马达适于引起相对运动。
3.根据权利要求1或2所述的光学多路复用系统， 其中，相对运动是转动运动。
4.根据权利要求2所述的光学多路复用系统，还包括转动框架(115)；其中，第一和第二光学单元固定在转动框架处；并且其中，马达通过转动转动框架而引起相对运动。
5.根据权利要求1或2所述的光学多路复用系统， 其中，相对运动是线性运动。
6.根据以上权利要求之一所述的光学多路复用系统，所述系统进一步包括 至少一个加热器(116)；其中，所述加热器适于在至少一个样本腔室中弓I起热循环。
7.根据权利要求6所述的光学多路复用系统，其中，加热器关于第一光源和第二光源中的至少一个是光学透明的。
8.一种用于分析样本的分子诊断装置，所述装置包括根据权利要求1至7之一所述的光学多路复用系统。
9.一种用于检测在至少两个不同的样本腔室中的样本成分的方法，所述方法包括如下步骤提供第一光学单元(Si)，该第一光学单元包括第一光源和第一检测器； 提供第二光学单元(S2)，该第二光学单元包括第二光源和第二检测器； 提供控制单元(S3)；其中，第一光学单元和第二光学单元在空间上彼此分离； 其中，第一光学单元和第二光学单元是光学检测系统的物理相连的部件； 将第一样本腔室插入到系统中(S4)，并由此将第一样本腔室与第一光学单元对准 (S5)；将第二样本腔室插入到系统中(S6)，并由此将第二样本腔室与第二光学单元对准(S7)；用第一光学单元进行第一样本腔室的第一光学测量(S8)； 用第二光学单元进行第二样本腔室的第二光学测量(S9)；用控制单元引起第一光学单元和第二光学单元相对于两个样本腔室的运动(SlO)；及其中，按这样一种方式进行相对运动，使得该相对运动引起第一样本腔室与第二光学单元的对准(Sll)、和第二样本腔室与第一光学单元的对准(S12)。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括步骤用第二光学单元进行第一样本腔室的第三光学测量(S13)；和用第一光学单元进行第二样本腔室的第四光学测量(S14)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，进一步包括步骤 提供至少一个加热器(S15)；在样本腔室中用加热器引起热循环(S16)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括步骤 将PCR协议提供给控制单元(S17)；和基于PCR协议用控制单元控制加热器，以在样本腔室中引起PCR反应(S18)。
13.根据权利要求9至12之一所述的方法，其中，同时进行第一测量和第二测量。
14.一种计算机程序元件，其特征在于，当在通用计算机上使用时，该计算机程序元件适于使计算机执行根据权利要求9至13之一所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有根据权利要求14所述的计算机程序元件。
全文摘要
本发明涉及一种用多个光学单元(106、107)来监视在多个样本腔室(101-104)中的实时PCR反应的光学检测系统。由于光学单元相对于样本腔室的相对运动，可组合颜色多路复用和空间多路复用，以便在PCR的处理期间光学检测在样本中的病原体和输送定量结果。
文档编号G01N21/64GK102341710SQ201080009984
公开日2012年2月1日 申请日期2010年4月9日 优先权日2009年4月15日
发明者A·科莱斯尼琴柯, J·C·M·维尔斯里格尔斯, J·E·德·弗列斯, L·斯特鲁肯, M·德·永, T·B·J·哈德曼 申请人:比奥卡尔齐什股份有限公司
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