对多重核酸扩增中的光谱串扰的补偿

摘要

本发明公开了一种方法，其包括：利用检测探针执行核酸样品的核酸扩增，其中所述核酸扩增发生于一个或多个询问周期内；针对所述一个或多个询问周期的每一个从所述核酸扩增采集指示核酸存在量的扩增数据。所述方法还包括：基于所述扩增数据，确定与所述检测探针的光谱邻近者相关的串扰校正值，以减少来自所述光谱邻近者的光谱串扰；将所述串扰校正值应用于从核酸样品的多重核酸扩增收集的扩增数据。

说明书

技术领域

本公开涉及核酸扩增技术，更具体地讲，涉及对利用荧光染料检 测靶物种期间的光谱串扰进行补偿的技术。

背景技术

核酸扩增可用于测序、克隆、基因定位和其它形式的核酸序列扩 增，或者用于通过构建包括已知浓度样品的结果的标准曲线来确定样 品中的核酸初始浓度或其它形式的核酸序列扩增。核酸扩增可用于分 析包括例如DNA和RNA在内的核酸。核酸扩增的类型包括聚合酶链 反应(PCR)、转录介导扩增(TMA)、连接酶链式反应(LCR)、链置换扩 增(SDA)和基于核酸序列的扩增(NASBA)。

一般说来，PCR依赖于DNA复制酶在高温下保持稳定的能力。 单个PCR循环包括三个主要步骤：变性、退火和延伸。变性期间，在 大约94℃下加热液态样品。在此过程期间，双DNA链“熔”开成单链 DNA，且所有的酶促反应均停止。在退火期间，将单链DNA冷却到 54℃。在此温度下，引物结合或“退火”至DNA链的末端。在延伸期 间，将样品加热至75℃。在此温度下，核苷酸添加至引物，并最终形 成DNA模板的互补拷贝。PCR分析通常多次(例如，约40次)重复 此PCR循环，从而产生大量的复制DNA链。

当样品经历多个PCR询问周期(例如，循环)时，实时PCR可以 用来检测存在于样品中的核酸的相对量。例如，样品可以包含当附着 于双链DNA时发荧光的标记物。在这个例子中，检测器检测到的荧光 与存在于样品中的双链DNA的数目成比例。因此，随着PCR的进行， 荧光增加。

与转录相关的扩增实施例，例如基于核酸序列的扩增(NASBA)和 转录介导扩增(TMA)使用基本上等温的条件和RNA聚合酶，以通过使 用启动子-引物、引物、RNA聚合酶、DNA聚合酶、脱氧核糖核苷三 磷酸(dNTP)、核糖核苷三磷酸(rNTP)和启动子-模板互补寡核苷酸从核 酸模板产生多个RNA转录物，或者可选地，还可包括其他寡核苷酸。 分析可使用用于反应中的核酸的扩增的检测探针。在扩增反应期间， 每一检测探针结合至其特定扩增子，并被转换成产生可检测信号的形 式(例如，抗水解化学发光信号或比未转换形式更高的荧光强度)。

对通过核酸扩增工艺产生的数据的分析和精度仍存在需要。

发明内容

通常，本发明涉及在具有荧光检测装置的系统中，例如用于实时 聚合酶链反应(PCR)扩增的系统中，提高通过核酸扩增产生的数据的分 析精度的技术。具体地讲，所述技术可使可能由光学模块从一种染料 检测的光谱信号的影响降至最低，所述光学模块被构造用于从不同的 染料检测光谱信号，该现象在本文中称为“光谱串扰”，或简称为“串 扰”。

在一个示例性实施例中，所述系统可包括针对四种不同的染料的 光学检测提供四个“通道”的四个光学模块。能够检测多个靶物种的 系统可称为多重系统。这四个光学模块均可被构造为在任何给定时间 激发包含扩增核酸的样品的不同区，并从染料收集发射的不同波长的 荧光能量。在包括多个光学模块的实施例中，可基本上同时地询问发 生在样品内的多个平行反应。

每一光学模块可被优化为以分立的波长带检测相应荧光染料。换 言之，光学模块可用于以不同的波长询问多个平行反应。所述平行反 应可(例如)发生在转盘的单个处理室(例如，槽)内。另外，每一 光学模块可为可移除的，以改变装置的检测能力。

所述多个光学模块可通过多分支光纤束光学耦合到单个检测器。 这样，可利用多个光学模块和单个检测器(例如，光电倍增管)来实 现复用。每一光学模块中的光学元件可被选择为使灵敏度最大化并使 光谱串扰量(即，光学模块上来自一个染料的遗留信号，而该光学模 块被构造为检测来自另一染料的光谱信号)最小化。荧光染料可在光 谱上彼此间隔紧密，并可通过使用滤光器来区分以将从一个染料到另 一染料的信号遗留最小化。由于典型荧光团的宽的吸收和发射谱带， 滤光器可减少光谱串扰但无法将其消除。强扩增信号的光谱串扰常常 将导致邻近通道上的生长，并且可能被不正确地解释为靶通道上的生 长。这可能导致假阳性测定。本文所述技术使用根据校准程序确定的 一组校正因子来自动移除干扰信号。

本文所述技术可适用于减少或消除核酸扩增中的光谱串扰。在示 例性实施例中，文所述技术可适用于减少或消除实时多重核酸扩增中 的光谱串扰。光谱串扰由于一个荧光探针(例如，染料)在邻近检测通道 上的光谱重叠而产生，并可导致假阳性测定。根据本公开的技术，根 据校准处理确定一组串扰校正因子。描述了这样一种算法，其采用这 一组校正因子来自动减去邻近通道在所关注通道上的信号量。这可减 少或消除假阳性测定。

在一个方面，本公开涉及一种方法，包括：利用检测探针执行核 酸样品的核酸扩增，其中所述核酸扩增发生于一个或多个询问周期内； 以及，针对所述一个或多个询问周期的每一个从所述核酸扩增采集指 示核酸存在量的扩增数据。所述方法还包括：基于所述扩增数据，确 定与所述探针的光谱邻近者相关的串扰校正值，以减少来自所述光谱 邻近者的光谱串扰；将所述串扰校正值应用于从核酸样品的多重核酸 扩增收集的扩增数据。

在一个优选的实施例中，基于所述扩增数据，确定与所述探针的 光谱最邻近者相关的串扰校正值，以减少来自所述光谱最邻近者的光 谱串扰；将所述串扰校正值应用于从核酸样品的多重核酸扩增收集的 扩增数据。

或者，所述方法可使用不止一个探针在一个或多个询问周期内执 行核酸样品的核酸扩增，并计算不止一个串扰校正值，其中每一串扰 校正值与光谱邻近者相关，例如检测靶染料与邻近靶染料的峰值荧光 分开的距离小于阈值距离的任何光谱邻近者。例如，检测靶染料与邻 近靶染料的峰值荧光分开的距离小于阈值距离的任何光谱邻近者。

在另一方面，一种方法包括：执行核酸样品的多重核酸扩增，其 中所述多重核酸扩增包括多个询问周期；对于所述多个询问周期的每 一个从所述核酸扩增采集指示核酸存在量的扩增数据。所述方法还包 括：将串扰校正因子应用于所述扩增数据，以产生减少了来自光谱邻 近者的光谱串扰信号的修正扩增数据，其中所述串扰校正值基于第二 核酸样品的多重核酸扩增而得到；显示所述修正扩增数据。

在另一方面，一种检测系统包括一种检测装置，其包括：电机， 其使具有多个处理室的盘转动，每一处理室容纳相应的样品以及一个 或多个荧光染料；多个光学模块；壳体，其具有适于接纳所述光学模 块的多个位置。所述多个光学模块中的每一个包括光学通道，所述光 学通道具有对于所述染料中不同染料选择的光源以及用于捕获从所述 盘发射的荧光的透镜。所述系统还包括：耦合至所述检测装置的数据 采集装置，其中所述数据采集装置被构造为将串扰校正值应用于所述 多个光学模块的每一个，以减少与该光学模块的光谱邻近者相关的光 谱串扰。所述串扰校正值通过基于扩增数据执行分析来得到，所述扩 增数据来自利用检测探针的核酸样品的核酸扩增，其中所述核酸扩增 发生于多个询问周期内，并且其中所述分析包括对于所述多个询问周 期的每一个采集指示核酸存在量的扩增数据，并基于所述扩增数据确 定与所述光谱邻近者相关的串扰校正值。

在一个优选的实施例中，所述串扰校正值通过基于扩增数据执行 分析来得到，所述扩增数据来自利用检测探针的核酸样品的核酸扩增， 其中所述核酸扩增发生于多个询问周期内，并且其中所述分析包括对 于所述多个询问周期的每一个采集指示核酸存在量的扩增数据，并基 于所述扩增数据确定与所述光谱邻近者相关的串扰校正值。

在另一方面，一种检测装置包括：电机，其使具有多个处理室的 盘转动，每一处理室容纳相应的样品以及一个或多个荧光染料；多个 光学模块；壳体，其具有适于接纳所述光学模块的多个位置。所述光 学模块中的每一个包括光学通道，所述光学通道具有对于所述染料中 不同染料选择的光源以及用于捕获从所述盘发射的荧光的透镜。所述 装置还包括：控制单元，其被构造为将串扰校正值应用于所述多个光 学模块的每一个，以减少与该光学模块的光谱邻近者相关的光谱串扰。 所述串扰校正值通过基于扩增数据执行分析来得到，所述扩增数据来 自利用检测探针的核酸样品的核酸扩增，其中所述核酸扩增发生于多 个询问周期内，并且其中所述分析包括对于所述多个询问周期的每一 个采集指示核酸存在量的扩增数据，并基于所述扩增数据确定与所述 光谱邻近者中的一个相关的串扰校正值。

在另一方面，一种装置包括控制模块，被构造用于初始化第一核 酸样品的核酸扩增，并对于第一多个询问周期的每一个接收指示核酸 存在量的第一扩增数据。所述装置包括扩增模块，其被构造为将串扰 校正值应用于光学模块，以获得具有减少了与该光学模块的光谱邻近 者相关的光谱串扰的校正扩增数据。所述串扰校正值通过基于第二扩 增数据执行分析来得到，所述第二扩增数据来自利用检测探针的第二 核酸样品的核酸扩增，其中所述核酸扩增发生于第二多个询问周期内， 并且其中所述分析包括对于所述第二多个询问周期的每一个采集指示 核酸存在量的第二扩增数据，并基于所述第二扩增数据确定与所述光 谱邻近者相关的串扰校正值。所述装置包括接口模块，其被构造为基 于所述校正扩增数据来更新显示。

在一个方面，本公开涉及一种方法，包括：利用检测探针执行核 酸样品的聚合酶链反应(PCR)扩增，其中所述PCR扩增发生于多个PCR 询问周期内。对于所述多个PCR询问周期的每一个从所述PCR扩增采 集指示核酸存在量的数据。所述方法还包括：基于所述扩增数据，确 定与所述检测探针的光谱邻近者相关的串扰校正值，以减少来自所述 光谱邻近者的光谱串扰，并将所述串扰校正值应用于从核酸样品的多 重PCR扩增收集的扩增数据。

在一个优选的实施例中，基于所述扩增数据，确定与所述检测探 针的光谱最邻近者相关的串扰校正值，以减少来自所述光谱最邻近者 的光谱串扰，并将所述串扰校正值应用于从核酸样品的多重PCR扩增 收集的扩增数据。

或者，所述方法可使用不止一个探针在一个或多个聚合酶链反应 (PCR)询问周期内执行核酸样品的PCR扩增，并计算不止一个串扰校正 值，其中每一串扰校正值与光谱邻近者相关。例如，检测靶染料与邻 近靶染料的峰值荧光分开的距离小于阈值距离的任何光谱邻近者。

在另一方面，一种方法包括：执行核酸样品的多重聚合酶链反应 (PCR)扩增，其中所述多重PCR扩增包括多个PCR询问周期；对于所 述多个PCR询问周期的每一个从所述PCR扩增采集指示核酸存在量的 扩增数据。所述方法还包括：将串扰校正因子应用于所述扩增数据， 以产生减少了来自光谱最邻近者的光谱串扰信号的修正扩增数据，其 中所述串扰校正因子基于第二核酸样品的多重PCR扩增得到；显示所 述修正扩增数据。

如本文所用，“询问周期”表示靶核酸序列的扩增发生和/或被测 量的时间点或时间单位。例如，在PCR中，询问周期是热扩增循环， 而在TMA中，询问周期是诸如分钟或秒的时间周期。

附图和下文的具体实施方式详细描述了本发明的一个或多个实施 例。从说明书及附图以及从权利要求中可显而易见本发明的其他特征、 目的和优点。

附图说明

图1是示出多重荧光检测装置的示例性实施例的框图。

图2是示出示例性检测模块的示意图，其可对应于图1的荧光检 测装置的多个检测模块中的任一个。

图3是示出装置壳体内的示例性的一组可移除光学模块的前视图 的透视图。

图4是示出装置壳体内的示例性的一组可移除光学模块的透视图。

图5是示出示例性的一组可移除光学模块的正面视图的透视图， 其中一个模块被移除以暴露模块连接器。

图6A和图6B是示出示例性主要可移除光学模块内的元件的透视 图。

图7A和图7B是示出示例性补充可移除光学模块内的元件的透视 图。

图8是进一步详细地示出多重荧光检测装置的示例实施例的框图。

图9是耦合至光纤束的四个光纤的单个检测器的框图。

图10是示出示例数据放大装置的功能框图。

图11是示出多重荧光检测装置的示例性操作的流程图。

图12是示出从盘检测光并采样数据的示例性方法的流程图。

图13和图14是示出可用于多重PCR的常用荧光染料的吸收和发 射光谱的曲线图。

图15A和图15B示出在PCR扩增期间用单个检测器从两个示例性 检测模块采集的原始数据。

图16是示出调节了时间偏移的数据。

图17A和图17B示出从两个示例性检测模块接收的数据的检测限 (LOD)。

图18是温度控制用户界面的示例性屏幕截图。

图19是光学控制用户界面的示例性屏幕截图。

图20是实时PCR用户界面的示例性屏幕截图。

图21是示出示例核酸样品的PCR扩增曲线的曲线图。

图22是示出示例核酸稀释液系列的标准曲线的曲线图。

图23是由数据放大装置呈现给用户的示例用户界面屏幕。

图24是示出为PCR扩增系统确定光谱串扰校正值的示例方法的 流程图。

图25是示出PCR扩增系统的示例操作的流程图。

图26A-26C是示出基于FAM探针获得的基于单重数据轨迹的扩 增曲线的曲线图。

图27A-27C是示出基于JOE探针获得的基于单重数据轨迹的扩增 曲线的曲线图。

图28A-28C是示出基于TxRed探针获得的基于单重数据轨迹的扩 增曲线的曲线图。

图29A-29C是示出基于Cy5探针获得的基于单重数据轨迹的扩增 曲线的曲线图。

图30是由数据采集装置呈现给用户的示例用户界面屏幕。

具体实施方式

通常，本发明涉及处理核酸扩增数据以减小光谱串扰影响的技术。 在一方面，本发明涉及对在核酸扩增中收集到的扩增数据应用光谱串 扰补偿。在一些方面，仅通过补偿算法析出由光谱邻近者引起的串扰。 虽然以下的描述以对实时PCR扩增数据应用串扰补偿为例，但可以理 解的是，本文中所述的技术可以应用于通过其它核酸扩增收集到的数 据，例如，基于核酸序列的扩增(NASBA)、转录介导扩增(TMA)、连接 酶链式反应(LCR)、链置换扩增(SDA)等。

图1是示出核酸扩增系统9的示例性实施例的框图，其包括数据 采集装置21和多重荧光检测装置10。系统9从至少一个核酸样品收集 扩增数据，并利用基于本文所述技术的光谱串扰校正来分析该扩增数 据。在示出的例子中，装置10具有四个光学模块16，其为四种不同染 料的光学检测提供四个“通道”。具体地讲，装置10具有四个光学模 块16，其在任何给定时间激发转盘13的不同区并收集由染料以不同的 波长发射的荧光能量。结果，模块16可用于基本上同时地询问发生于 样品22内的多个平行反应。能够在实时核酸扩增中检测多个靶物种的 系统9可被称为多重系统。在其它实施例中，可基本上同时地询问发 生在盘13的不同小室中的多个不同反应。

例如，可在转盘13的单个小室内同时发生多个反应。当盘13转 动时，每一光学模块16询问样品22并收集不同波长的荧光能量。例 如，模块16内的激发源可被依次激活达足以针对每一询问周期收集对 应波长的数据的周期。即，光学模块16A可被激活达一段时间以收集 针对与第一反应对应的第一染料选择的第一波长范围的数据。然后， 该激发源可被停用，模块16B内的激发源可被激活，从而以针对与第 二反应对应的第二染料选择的第二波长范围来询问样品22。这一过程 持续，直到从所有光学模块16捕获到数据。在一个实施例中，光学模 块16内的每一激发源初始被激活达大约两秒的周期以达到稳态，随后 的询问周期持续达盘13的10-50转。在其他实施例中，激发源可被测 序达更短(例如，1或2毫秒)或更长的周期。在一些实施例中，可同 时激活不止一个光学模块，以同时询问样品22而无需停止盘13的转 动。

虽然示出单个样品22，但盘13可包含容纳样品的多个小室。光学 模块16可以不同的波长询问一些或所有不同的小室。在一个实施例中， 盘13包括96个小室，其围绕盘13的周围分隔开。通过96室盘和四 个光学模块16，装置10能够从384种不同的物种采集数据。这样，系 统10能够同时从包含不同核酸和/或不同荧光染料的样品中采集数据。

在一个实施例中，光学模块16包括激发源，其为低成本高功率发 光二极管(LED)，可按多种波长商购并具有长寿命(例如，100,000小 时或更长)。在另一个实施例中，传统卤素灯泡或汞灯可用作激发源。

如图1所示，每一光学模块16可耦合至光纤束14的一个分支。 光纤束14提供柔性机构以便于收集来自光学模块16的荧光信号，而 无灵敏度的损失。通常，光纤束包括多个光纤，这些光纤并排放置， 并且在末端处粘合在一起并包封在柔性保护套中。或者，光纤束14可 包括较少量分立的大直径多模光纤(玻璃或塑料)，其具有共有端。 例如，对于四光学模块装置，光纤束16可包括四个分立的多模光纤， 每一光纤具有1mm的芯直径。光纤束的共有端包含捆在一起的四个光 纤。在此例子中，检测器18的孔径可为8mm，这对耦合至四个光纤而 言绰绰有余。

在此例子中，光纤束14将光学模块16耦合至检测器18。光纤输 送由光学模块16收集的荧光并有效地将捕获的光递送至检测器18。在 一个实施例中，检测器18为光电倍增管。在另一实施例中，检测器可 在单个检测器内包括多个光电倍增管元件，每一光纤用一个光电倍增 管元件。在其它实施例中，可使用一个或多个固态检测器。

使用单个检测器18可为有利的，原因在于其允许使用高度灵敏且 可能是昂贵的检测器(例如，光电倍增管)，同时保持成本最低，因 为只需要使用单个检测器。本文讨论单个检测器；然而，可包括一个 或多个检测器以用于检测更多数量的染料。例如，四个附加光学模块 16和第二检测器可添加到系统，以允许检测从一个盘发射的八种不同 的波长。耦合至用于转盘13的单个检测器的示例性光纤束在标题为 “MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING  FIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO A  COMMON DETECTOR”(具有将多个光学模块耦合至通用检测器的 光纤束的多重荧光检测装置)的美国专利申请公布No.2006-0223172 中有所描述，其全文以引用方式并入本文。

光学模块16可从装置上移除，并容易地与针对以不同波长询问而 优化的其它光学模块进行互换。例如，光学模块16可物理地安装在模 块壳体的多个位置内。每一光学模块16可容易地沿着导向件(例如， 凹槽)插入壳体的相应位置内，所述导向件与光学模块的一个或多个 标记(例如，导向销)配合。每一光学模块包括光学输出端口(如图 6A和图7A所示)以用于耦合至光纤束14的一个分支。光学输出端口 可具有耦合至所述分支的螺纹连接器的螺纹端。或者，可使用“快接” 形式(例如，具有O形环和卡销的滑动连接)，其允许光纤束14与光 学输出端口滑动地接合和断开接合。此外，每一光学模块16可具有一 个或多个电触点以用于在完全插入时电子耦合至控制单元23。

装置10的模块结构使所述装置容易地适应用在给定扩增环境(例 如，多重PCR)的所有荧光染料。在装置10中可以采用的其它化学技 术包括(Third Wave，Madison，Wisconsin)、转录介导扩增 (GenProbe，San Diego，California)、荧光标记的酶联免疫吸附测定 (ELISA)或荧光原位杂交(FISH)。装置10的模块结构可以提供的另一优 点是，为了选择性地激发和检测多重反应中的相应染料，可通过对小 的特定靶波长范围选择相应的激发源(未示出)以及激发和检测滤光器 来优化每一光学模块16的灵敏度。

作为例子，装置10以4色多重布置方式示出，但是通过适当的光 纤束14可使用更多或更少的通道。此模块设计允许用户通过简单地将 另一光学模块16添加至基座20并将光纤束14的一个分支插入新的光 学模块中来容易地现场升级装置10。光学模块16可具有集成的电子器 件，其识别光学模块并将校准数据下载到装置10的内部控制模块或其 它内部电子器件(例如，控制单元23)中。

在图1的例子中，样品22被容纳于盘13的小室中，所述盘被安 装于在控制单元23控制下的转台25上。槽传感器触发器27提供的输 出信号由控制单元23和数据采集装置21用来在盘转动期间进行与小 室位置的同步数据采集。槽传感器触发器27可为机械或光学传感器。 例如，传感器可以是向盘13发送光束的激光器，控制单元23使用传 感器检测通过盘13上的槽的光以确定盘上的小室位置。在其它实施例 中，盘13除了槽之外可以包括凸块、突出部或反射面，或者用这些代 替槽。槽传感器触发器27可使用任何物理结构或机构来确定盘13转 动时的径向位置。光学模块16可物理地安装于转台25上方。结果， 光学模块16在任一时间与不同的小室重叠。

数据采集装置21提供具有硬件和软件的操作环境以用于控制荧光 检测装置10(包括控制单元23、光学模块16A-16D和检测器18)的 操作，以检测样品22中的荧光染料。具体地讲，用户与数据采集装置 21进行交互以在控制单元23的控制下开始容纳于转盘13的一个或多 个小室内的一个或多个样品的核酸扩增。作为响应，检测装置10的一 个或多个光学模块16激发转盘13的一个或多个对应区并收集从容纳 于小室内的染料发射的荧光能量。盘13安装于转台25上。控制模块 19通过接合与转台25相连的电机来控制转台15以受控的速度旋转盘 13。

检测装置10还包括加热元件(未示出)以用于控制例如盘13上 的样品22的温度。加热元件可包括容纳于反射罩内的圆柱形卤素灯泡。 反射罩被成形为将来自灯泡的辐射聚焦于盘13的径向切面上。通常， 当盘13旋转时，盘13的受热区域将类似于环。在这一实施例中，反 射罩的形状可以是容许精确聚焦的椭圆和球形几何形状的组合。在其 它实施例中，反射罩可以具有不同的形状，或者灯泡可以广泛地照射 较大的区域。在其它实施例中，反射罩可成形为将辐射从灯泡聚焦到 盘13的单个区域上，例如容纳样品22的单个处理室。

在一些实施例中，加热元件可加热空气并强制热空气到达一个或 多个样品上面以调节温度。另外，样品可通过盘直接加热。在这种情 况下，加热元件可设置在平台25中并热耦合至盘13。加热元件内的电 阻可在控制单元23的控制下加热盘的选定区域。例如，区域可包含一 个或多个小室，可能是整个盘。用于转盘13的示例性加热元件在标题 为“HEATING ELEMENT FOR A ROTATING MULTIPLEX  FLUORESCENCE DETECTION DEVICE”(针对转动多重荧光检测装 置的加热元件)的美国专利申请公布No.2007-0009382中有所描述， 其全文以引用方式并入本文。

作为另外一种选择或除此之外，装置10还可包括冷却元件(未示 出)。装置10中包括风扇以向盘13供应冷空气，即，室温空气。在 实验完成之后可能需要冷却以适当调节样品的温度并储存样品。在其 它实施例中，冷却元件可包括平台25与盘13之间的热耦合，必要时 平台25可降低其温度。例如，一些生物样品可储存在4摄氏度下以降 低酶活性或蛋白质变性。

检测装置10还能够控制容纳于处理室内的反应物种。例如，可能 有益的是将一些物种加载到处理室中以产生一种反应，稍后一旦第一 反应结束就向样品添加另一物种。可添加激光归位阀以控制将内侧保 持小室与处理室分离的阀位置，从而控制在盘13转动期间物种向小室 内的添加。此激光装置可设置在一个光学模块16内，或与光学模块分 离。在盘13下面，激光器的正下方可有激光器传感器以用于将激光器 相对于盘13定位。

在一个实施例中，激光器为具有至少两个功率设置的近红外(NIR) 激光器。在低功率设置下，激光器定位传感器可通过识别穿过盘13中 的槽的NIR光来指示激光器处于小室阀上方的位置。一旦激光器就位， 控制单元23就引导激光器输出高功率能量的短突发以加热阀并使其打 开。然后，打开的阀可允许内侧流体标本从内侧小室流向外侧处理室， 并进行第二反应。在一些实施例中，盘13可包含多个阀以依次产生多 个反应。当使用多个小室阀时，也可使用不止一组激光器和激光器传 感器。用于转盘13的示例性激光归位阀控制系统在标题为“VALVE  CONTROL SYSTEM FOR A ROTATING MULTIPLEX  FLUORESCENCE DETECTION DEVICE”(针对转动多重荧光检测装 置的阀控制系统)的美国专利申请公布No.2007-0009383中有所描述， 其全文以引用方式并入本文。

数据采集装置21可依次收集或并行收集来自装置10的针对每一 染料的数据。在一个实施例中，数据采集系统21依次收集来自光学模 块16的数据，并通过从槽传感器触发器27测量的每一光学模块的触 发延迟来校正空间重叠。

装置10的一个应用是实时PCR，但本文所述技术可扩展至利用多 波长荧光检测的其他平台。装置10可组合快速热循环、利用加热元件 和离心驱动的微流体来进行核酸的隔离、扩增和检测。通过利用多重 荧光检测，可并行地检测和分析多个靶物种。

对于实时PCR，荧光用于以三种一般技术中的一种来测量扩增的 量。第一种技术是使用经与双链DNA结合后荧光增加的染料，如Green(Molecular Probes，Eugene，Oregon)。第二种技术使用荧光标记的 探针(杂交探针、发夹式探针等)，当与扩增的靶序列结合时，其荧 光产生变化。这种技术类似于使用双链DNA结合染料，但更具有特异 性，因为探针只与靶序列的某个部分结合。第三种技术是使用水解探 针(TaqmanTM，Applied BioSystems，Foster City California)，其中在PCR 的延伸阶段期间，聚合酶的核酸外切酶活性酶切探针上的猝灭剂分子， 使其具有荧光活性。

在每一种方法中，荧光与扩增的靶浓度成线性关系。数据采集系 统21测量从检测器18输出的信号(或者任选地，在PCR循环后通过 控制单元23进行采样、缓冲和传递)，从而以近实时的方式观察扩增。 在多重PCR中，多个靶用不同的染料标记，其被独立测量。一般而言， 每一染料将具有不同的吸收和发射光谱。因此，光学模块16可具有针 对以不同波长询问样品22而光学选择的激发源、透镜和相关滤光器。

本文所述技术可应用于减少或消除由系统9执行的多重核酸扩增 (例如，实时PCR)中的光谱串扰。光谱串扰的发生是由于一个荧光 探针(例如，染料)的光谱重叠到邻近检测通道上，会导致假阳性测定。 根据本公开的技术，从校准处理确定一组串扰校正因子。利用在一系 列单重反应中经适当探针获得的实际实时扩增数据来执行校准处理。 即使仅存在一个靶，也针对每一反应扫描所有通道，以确定该探针对 邻近模块的串扰的量。校准程序针对每一模块16计算串扰校正因子。

尽管总体上参照实时PCR进行描述，但本文所述技术也可应用于 通过其他核酸扩增(例如，转录介导扩增(TMA))收集的数据。例如， 对于TMA，发生单重实时TMA反应，在TMA询问周期(跨越例如 30-60分钟的时间周期)内收集扩增数据。可通过多个检测通道中的每 一个收集扩增数据。扩增数据指示沿着询问周期在不同点处存在的核 酸的量。以与上述类似的方式，可针对每一通道执行基线减法，并可 针对每一通道确定串扰校正值。基于此，可针对每一模块获得串扰校 正值。串扰校正值可被存储并应用于随后采集的扩增数据以调节该数 据。

如下文进一步详细描述的，用每一模块16的串扰校正因子对系统 9进行初始化，该系统被构造为执行这样的算法：用这一组串扰校正因 子自动减去邻近通道在所关注通道上的信号量。这可减少或消除假阳 性测定。例如，在一些实施例中，数据采集装置21被构造为将这一组 串扰校正因子应用于由多重荧光检测装置10获得的信号。在其他实施 例中，多重荧光检测装置10的控制单元23被构造为将这一组串扰校 正因子应用于获得的信号。在任一种情况下，在制备处理期间系统9 可配置这一组串扰校正因子。或者，系统9可通过顾客的软件安装来 配置这一组串扰校正因子。

数据采集系统21可针对每个询问周期存储代表输出信号的数据， 作为矩阵或表格格式的扩增数据，其中，举例来说，一行的每一列储 存循环数目，第二行的同一列存储相关的荧光强度。

可适用于本发明的合适的系统、构造技术或材料的一些例子在例 如共同转让的标题为“MULTIPLEX FLUORES CENCE DETECTION  DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES”(具有可移除 光学模块的多重荧光检测装置)的美国专利No.7,507,575、标题为 “ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND  METHODS”(加强的样品处理装置系统和方法)的美国专利No. 6,734,401和标题为“SAMPLE PROCESSING DEVICES”(样品处理装 置)的美国专利申请公布No.US 2002/0064885中有所描述，其全文各 以引用方式并入本文。其他可用的装置构造可见于例如美国临时专利 申请No.60/214,508(提交于2000年6月28，标题为“THERMAL  PROCESSING DEVICES AND METHODS”(热处理装置和方法))； 美国临时专利申请No.60/214,642(提交于2000年6月28，标题为 “SAMPLE PROCESSING DEVICES，SYSTEMS AND METHODS”(样 品处理装置、系统和方法))；美国临时专利申请No.60/237,072(提 交于2000年10月2，标题为“SAMPLE PROCESSING DEVICES， SYSTEMS AND METHODS”(样品处理装置、系统和方法))；美国 临时专利申请No.60/260,063(提交于2001年1月6，标题为“SAMPLE  PROCESSING DEVICES，SYSTEMS AND METHODS”(样品处理装置、 系统和方法))；美国临时专利申请No.60/284,637(提交于2001年4 月18，标题为“ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES， SYSTEMS AND METHODS”(加强的样品处理装置、系统和方法))； 美国专利申请公布No.2007-0010007(标题为“SAMPLE PROCESSING  DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS”(样品处理装 置压缩系统和方法))和美国专利申请公布No.US 2002/0048533(标 题为“SAMPLE PROCES SING DEVICES AND CARRIERS”(样品处 理装置和载体))。其他可能的装置构造可见于例如标题为 “CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCES SING DEVICES” (样品处理装置的离心充填)(Bedingham等人)的美国专利No. 6,627,159。这些公开的全文以引用方式并入本文。

图2是示出示例性光学模块16A的示意图，其可对应于图1的任 何光学模块16。在此例子中，光学模块16A包含高功率激发源、LED 30、 准直透镜32、激发滤光器34、二向色滤光器36、聚焦透镜38、检测 滤光器40以及将荧光聚焦到光纤束14的一个分支中的透镜42。

因此，来自LED 30的激发光通过准直透镜32准直，通过激发滤 光器34滤光，透射穿过二向色滤光器36，并通过聚焦透镜38聚焦到 样品22中。由样品发射的所得荧光通过同一聚焦透镜38收集，被二 向色滤光器36反射，并在聚焦到光纤束14的一个分支中之前通过检 测滤光器40滤光。然后，光纤束14将光传送至检测器18。

LED 30、准直透镜32、激发滤光器34、二向色滤光器36、聚焦 透镜38、检测滤光器40和透镜42基于光学模块16A所用的多重染料 的特定吸收和发射谱带来选择。这样，多个光学模块16可被构造并加 载到装置10内以瞄准不同的染料。

所述模块化多重检测架构的一个优点是在针对多种染料优化检测 方面的灵活性。可以想到，用户可具有若干不同的光学模块储备，这 些光学模块可根据需要插入装置10中，任何一次可使用其中的N个模 块，其中N是装置所支持的最大通道数目。因此，装置10和光学模块 16可与任何荧光染料和核酸扩增检测方法一起使用。越大的光纤束可 用于支持越多数目的检测通道。此外，多个光纤束可与多个检测器一 起使用。例如，两个4分支光纤束可与八个光学模块16和两个检测器 18一起使用。

图3是示出装置壳体内的示例性的一组可移除光学模块的前视图 的透视图。在图3的例子中，装置10包括基臂44和模块壳体46。主 要光学模块48、补充光学模块52和补充光学模块56容纳于模块壳体 46内。光学模块48、52和56分别生成光学输出光束49、53和57， 这些光束依次激发盘13的不同处理室。换言之，输出光束49、53和 57跟随盘13的曲率，以各自激发包含处理室的盘的相同径向位置。槽 传感器触发器27包括红外光源31，其生成由检测器33检测的光35。

光学模块48、52和56中的每一个分别包括相应的释放杠杆50、 54或58，以用于接合模块壳体46。每一释放杠杆可提供向上偏置以接 合形成于模块壳体46内的相应闩锁。技术人员或其它用户分别压下释 放杠杆50、54或58，以将光学模块48、52或56解开闩锁并从模块壳 体46移除。条形码读出器29包括激光器62以用于识别盘13。

基臂44从检测装置10延伸，并为模块壳体46和光学模块48、52 和56提供支撑。模块壳体46可牢固地安装在基臂44顶上。模块壳体 46可包含适于接纳光学模块48、52和56中相应一个的位置。尽管出 于示例性目的相对于模块壳体46进行描述，检测装置10的模块壳体 46可具有用于接纳光学模块48、52和56的多个位置。换言之，无需 针对光学模块48、52和56使用单独的壳体。

模块壳体46的每一位置可容纳一个或多个轨道或导向件，其在技 术人员或其它用户插入光学模块时帮助将相关的光学模块正确地定位 于所述位置内。这些导向件可沿着每一位置的顶部、底部或侧面设置。 光学模块48、52和56中的每一个可包括与模块壳体46的所述位置的 导向件或轨道配合的导向件或轨道。例如，模块壳体46可具有突出导 向件，其与光学模块48、52和56中的凹陷导向件配合。

在一些实施例中，模块壳体46可以不完全包封光学模块48、52 和56中的每一个。例如，模块壳体46可提供安装点以将光学模块48、 52和56中的每一个固定于基臂44，但每一光学模块的部分或全部可 暴露。在其他实施例中，模块壳体46可完全包封光学模块48、52和 56中的每一个。例如，模块壳体46可包括将光学模块48、52和56封 闭的单扇门或者用于每一模块的相应门。此实施例可适用于模块很少 被移除或者检测装置10经受极端环境条件的应用。

技术人员可容易地移除光学模块48、52或56中的任一者，并且 可仅用一只手来完成。例如，技术人员可将其食指放在光学模块52的 释放杠杆54下方的模制凸缘下面。然后，技术人员的拇指可向下按释 放杠杆54以将光学模块52从模块壳体46释放。在将光学模块52握 在拇指和食指之间的同时，技术人员可在光学模块上向后拉，以将光 学模块从检测装置10移除。可使用其他方法来移除光学模块48、52 或56中的任一个，包括利用双手移除的方法。插入光学模块48、52 或56中的任一个可以相反方式用一手或双手来实现。

在图3的例子中，两个光学模块的元件组合以形成主要光学模块 48。主要光学模块48可包含生成两种不同波长的光的光源以及检测来 自盘13中的样品的每一不同波长的荧光的检测器。因此，主要光学模 块48可连接至光纤束14的两个分支。这样，主要光学模块48可被视 为具有两个独立的光学激发和收集通道的双通道光学模块。在一些实 施例中，主要光学模块48可包含用于两个以上的光学模块的光学元件。 在其他情况下，模块壳体46包含多个(例如，两个或更多个)单通道 光学模块，例如补充光学模块52和56。

如图3所示，主要光学模块48还可包含用于激光阀控制系统51 (位于光学模块48内)的元件。激光阀控制系统51通过位于盘13的 外边缘附近的小槽来检测盘13位置。检测器(未示出)检测低功率激光 55以相对于使盘旋转的电机来映射盘13的位置。控制单元23使用该 映射来将阀(未示出)布置在盘13上。

激光阀控制系统51将激光55聚焦于阀上，所述阀将朝着盘13中 心的保持小室与靠近盘13外边缘的处理室分离。当保持小室的内容物 将移至相关的处理室时，激光阀控制系统51施加激光55以加热将所 述小室分离的阀，导致所述阀打开并两个小室之间的流体连通。具体 地讲，一旦阀打开，随着盘13旋转，来自内侧保持小室的内容物就可 朝着外侧处理室流动。然后，检测装置10可监测处理室中的后续反应。 小室内的内容物可包括流态或固态物质。

在一些实施例中，激光阀控制系统51可包含在单通道光学模块内， 例如补充光学模块54或补充光学模块56。在其他实施例中，激光阀控 制系统51可与光学模块48、52或56中的任一个分开地安装到检测装 置10。在这种情况下，激光阀控制系统51可为可移除的，并适于接合 模块壳体46或检测装置10的不同壳体内的位置。

在图3的例子中，槽传感器触发器27布置在可移除模块附近，在 盘13的任一侧。在一个实施例中，槽传感器触发器27包含发射红外(IR) 光35的光源31。当盘13中的槽允许光穿过盘到达检测器33时，检测 器33检测到IR光35。控制单元23可利用此信息来使盘13旋转时的 位置与来自光学模块48、54和56的数据同步。在一些实施例中，在 装置10操作期间，槽传感器触发器27可从基臂44延伸以到达盘13 的外边缘。在其他实施例中，可使用机械检测器来检测盘13的位置。

条形码读出器29使用激光器62来读出盘13的侧边上的条形码。 该条形码标识盘13的类型以允许装置10的正确操作。在一些实施例 中，条形码可标识实际盘以帮助技术人员从多个盘13跟踪特定样品的 数据。

光学模块48、52和56的所有表面元件可由聚合物、复合物或金 属合金构造而成。例如，可使用高分子量聚氨酯来形成所述表面元件。 在其他情况下，可形成铝合金或碳纤维结构。在任何情况下，材料可 对热、疲劳、应力和腐蚀产生抗性。由于在小室内容物从盘13漏出的 情况下，检测装置10可能与生物材料接触，所述结构可为可消毒的。

图4是示出检测装置10的模块壳体46内的示例性的一组可移除 光学模块48、52和56的透视图。在图4的例子中，基臂44支撑条形 码读出器29以及附接在模块壳体46内的可移除光学模块48、52和56。 盘13位于光学模块48、52和56下方，使得在不同的时刻处理室位于 每一模块的相应光路下面。

在模块壳体46内，可看到补充模块56和主要光学模块48的正面。 补充模块56包含模制凸缘59和释放杠杆58。如前所述，模制凸缘59 可用于在移除或将模块插入模块壳体46中时抓握模块56。光学模块 48、52和56均可具有相应的模制凸缘和释放杠杆，或者单个释放杠杆 可用于移除所有的光学模块。在一些实施例中，光学模块48、52和56 可包含不同的元件以用于抓握模块。例如，光学模块48、52和56中 的每一个可包含手柄以用于沿垂直或水平方向从模块壳体46移除相应 模块。

光学模块48、52和56在模块壳体46内的位置可固定，以便在任 何特定时刻独立地激发盘13内的不同样品。例如，主要光学模块48 可比补充光学模块52和56略微更朝着基臂44布置，所述补充光学模 块偏移至主要模块的任一侧的位置。此外，光学模块48、52和56可 沿水平方向(由图4中的箭头指示，其中X是外侧光束相对于内侧光 束偏移的距离)偏移，以使得模块所生成的激发光束跟随盘13的曲率。 在此布置方式中，光学模块48、52和56所生成的光束遍历与盘13转 动相同的路径，从而激发并收集来自沿着所述路径布置的处理室的光。 在其他实施例中，光学模块48、52和56对齐，使得激发光束绕转盘 13遍历不同的路径。

在此例子中，基臂44包含延伸到模块壳体46中的电触点板66。 在模块壳体46内，电触点板66可包含用于光学模块48、52和56中 的每一个的电触点。电触点板66可电耦合至控制单元23。在一些实施 例中，光学模块48、52和56中的每一个可具有单独的相关电触点板， 其连接至控制单元23。

光纤耦合器68将光纤束14的一个分支耦合至光学模块56的光学 输出端口。尽管未示出，但光学模块48、52和56中的每一个包括光 学输出端口，其适于接合安装到模块壳体46的相应光纤耦合器。光纤 耦合器68与光纤束14的分支之间的连接可为螺纹连接锁、按扣闭合 或摩擦件。

条形码读出器29生成用于读出盘13的条形码的激光64。激光64 跟随其与盘13的外边缘相互作用的直接路径。光64可扩展以一次覆 盖盘13的大区域。当盘低速转动时，条形码读出器29读出盘13上的 条形码。在其他实施例中，条形码读出器29可在操作期间周期性地读 出条形码，以确认没有新的盘加载到装置10中。在其他实施例中，条 形码读出器29可检测盘13上的不止一个条形码。

在一些实施例中，基臂44可相对于盘13移动。在这种情况下， 基臂44可被构造为检测不同尺寸的盘上的样品或位于盘13内部的样 品。例如，可通过将基臂44进一步远离盘13的中心移动来使用包含 更多处理室或更大处理室的较大盘。模块壳体46还可具有用于光学模 块48、52或56中的每一个的可配置位置，以使得每一模块可绕盘13 移向处理室的一个或多个圆形路径。

图5是示出示例性的一组可移除光学模块的正面视图的透视图， 其中一个模块被移除以暴露模块连接器。具体地讲，图5中未示出模 块壳体46，光学模块56已被移除以暴露光学模块52和48以及与移除 的模块56的连接。

光学模块56的释放杠杆58(图3)牢固地附接到安装到基臂44 的附着柱69。在此例子中，附着柱69延伸到光学模块56中并耦合至 释放杠杆58。在其他实施例中，可使用其他附着机构来将光学模块56 固定到基臂44，例如螺纹或按扣固定装置。

基臂44在模块壳体46内提供两种不同的可操作连接以用于接纳 和接合光学模块56(一旦插入)。具体地讲，基臂44提供电触点板 66，其包括电连接70以用于耦合至容纳于光学模块56内的电触点(未 示出)。电连接70允许控制单元23与模块56内的电子元件通信。例如， 模块56可包括电路、硬件、固件或其任何组合。在一个例子中，内部 电子元件可存储唯一识别信息(例如，序列号)并将其输出给控制单 元23。作为另外一种选择或除此之外，电子元件可提供描述容纳于可 移除模块56内的光学元件的具体特性的信息。例如，电子元件可包括 可编程只读存储器(PROM)、闪存或其他内部或可移除存储介质。其他 实施例可包括一组电阻器、电路或内嵌处理器以用于将光学模块48、 52或56的唯一标记输出给控制单元23。在另一例子中，光学模块56 可包括激光源和其他元件，其形成激光阀控制系统(即，激光阀控制 系统51)的一部分。

电触点板66可被移除并替换成与不同的可移除光学模块相关的另 一版本。这一选择可支持装置能力的升级。在其他实施例中，连接70 可包含或多或少的连接销。

另外，基臂44和模块壳体46在用于接纳光学模块56的位置内提 供光学通道72。光学通道72连接至光纤耦合器68(图4)，该耦合器 与光纤束14的分支接口。光学通道72插入到光学模块56内的位置。 由光学模块56捕获的光可穿过光学通道72、光纤耦合器68和光纤束 15引导至检测器。这些连接之间的配合可紧密，以确保光不会逸出或 进入光路。

在一些实施例中，至光学模块56的连接可以不同的构型布置。例 如，所述连接可布置在另一位置以用于从另一方向接纳光学模块56。 在其他实施例中，电连接可布置在光学模块56的一侧，而光学连接布 置在模块56的第二表面上。在任何情况下，位于模块壳体46的位置 内的电连接和光学连接适应可移除光学模块，即，此例子中的光学模 块56。

图5所述的模块56的光学连接和电连接可用于任何模块，包括光 学模块48和52。另外，用于每一光学模块的连接可不相同。由于连接 可被修改以与所需的可移除光学模块耦合，所以插入模块壳体46的特 定位置内的任何特定光学模块所用的连接可在任何时候有所不同。

图6A是示出示例性主要可移除光学模块48A内的元件的透视图。 在图6A的例子中，主要光学模块48A包括释放杠杆50、枢轴销51和 闩锁74。内壳体78分离模块48A的每一侧，并容纳连接至带81的电 触点垫80。光学元件包括LED 82、准直透镜84、激发滤光器86、二 向色滤光器88、聚焦透镜90、检测滤光器92和透镜94。光学输出端 口17耦合至光纤束14的一个分支。用于第二光学通道(未示出)的单独 的一组光学元件布置在内壳体78的另一侧。另外，主要模块48A包括 连接器96、激光二极管98和聚焦透镜100作为受控制单元23控制的 激光阀控制系统51的一部分。

释放杠杆50通过枢轴销61附接到光学模块48A。枢轴销61允许 释放杠杆50绕销的轴线转动。当释放杠杆50被按下时，臂63逆时针 转动以使闩锁74抬起。一旦闩锁74抬起，光学模块48A可自由从模 块壳体46移除。可存在弹簧或其它机构来保持对释放杠杆50的偏置 力，以将闩锁74保持在向下位置。在一些实施例中，可绕枢轴销61 包括弹簧，以提供将闩锁74保持在向下或闩锁位置的力臂。在其他实 施例中，其它安装机构可被添加或代替所述杠杆使用。例如，光学模 块48A可通过一个或多个螺钉或销来附接到模块壳体46。

安装板76可安装在光学模块48A内以用于附接通信带81和LED 82。带81连接至电触点垫80并在垫与光学模块48A内的电子元件之 间提供连接。触点垫80和带81可输送主要光学模块48A的两侧所需 的信息，包括激光阀控制系统51和任何内部存储器或其它存储介质。 带81可为柔性的，以穿插在光学模块48A内。带81可包含多个电导 线以在电子元件和控制单元23之间输送信号，和/或向电子元件递送功 率。在一些实施例中，每一电子元件可具有将该元件与控制单元23连 接的单独线缆。技术人员可能需要在将光学模块48A从壳体移除时将 线缆或柔性电路与模块壳体46断开连接。

在一些实施例中，光学模块48A可包含用于检测来自盘13的光的 检测器以及用于处理和存储数据的电子器件。所述电子器件可包含遥 测电路以用于将表示检测的光的数据无线地发送给控制单元23。无线 通信可通过红外光、射频、蓝牙或其它遥测技术来执行。光学模块48A 还可包括电池以为电子器件供电，其可通过控制单元23充电。

LED 82附连到安装板76并电耦合至带81。LED 82生成预定波长 的激发光49以激发样品22。在光49离开LED 82之后，在所述光进入 激发滤光器86之前，所述光通过准直透镜84扩大。一个波长段的光 49通过二向色滤光器88并被聚焦透镜90聚焦到样品上。光49激发样 品，荧光被聚焦透镜90收集并通过二向色滤光器88递送至检测滤光 器92。所得波长段的光被透镜94收集并递送至光学输出端口17，在 那里收集的荧光进入光纤束14的一个分支以便于传输至检测器18。

内壳体78可支撑对于选定波长，样品的激发和样品发射的荧光的 检测中所包括的所有元件。在内壳体78的另一侧，可包括类似构型的 光学元件以生成不同波长的光并检测对应不同的荧光波长。将每一侧 分开可防止来自一侧的光污染进入另一侧的光学通道。

激光阀控制系统51的元件可部分地容纳在模块48A的每一侧之 间，包括连接器96、激光二极管98和聚焦透镜100。内壳体78可提 供对这些元件的物理支撑。带81连接至连接器96以向激光源传递驱 动信号和功率。激光二极管98连接至连接器96，并生成用于使盘13 上的阀打开的激光能量55。激光二极管98将此近红外(NIR)光递送至 聚焦透镜100以将激光能量55引导向盘13上的特定阀。NIR传感器 可布置在盘13下方以用于定位需要打开的特定阀。在其他实施例中， 这些元件可独立于光学元件容纳。

在一些实施例中，激光阀控制系统51的发射透镜98和聚焦透镜 100可容纳于单通道光学模块内，例如补充光学模块52和56(图3)。

图6B是示出基本上类似于图6A的不同光学模块内的元件的透视 图。光学模块48B包括许多与光学模块48A相同的元件。不同之处包 括螺母85、柔性电路87和柔性电路连接器89。

光学模块48B不需要闩锁机构来附接至模块壳体46。作为另外一 种选择，螺母85与穿过模块壳体46附接的匹配螺栓螺纹接合。一旦 紧固，光学模块48B就被牢固地附接到检测装置10。在其他实施例中， 可使用不同的紧固装置。例如，销或轨道可将光学模块48B锁定到位。

柔性电路87在光学模块48B的元件与控制单元23之间提供电连 接。柔性电路87为柔性的，以在多个位置之间移动。柔性电路连接器 89耦合至柔性电路87，并在柔性电路87与光学模块48B之间提供牢 固的连接。柔性电路连接器89必须断开接合以将光学模块48B完全从 模块壳体46移除。

图7A是示出示例性补充光学模块内的元件的透视图，其可容易地 从检测装置10移除或插入检测装置10中。在图7A的例子中，类似于 主要光学模块48A，光学模块56A包括释放杠杆58、枢轴销59和闩锁 102。光学模块56A也包括连接至带107的电触点垫106。带107也可 连接至安装板104。类似于主要光学模块48A，光学元件包括LED 108、 准直透镜110、激发滤光器112、二向色滤光器114、聚焦透镜116、 检测滤光器118和透镜120。光学输出端口19耦合至光纤束14的一个 分支。

释放杠杆58通过枢轴销65附接至光学模块56A。枢轴销65允许 释放杠杆绕销的轴线转动。当释放杠杆58被按下时，臂67逆时针转 动以使闩锁102抬起。一旦闩锁102抬起，光学模块56A就可自由从 模块壳体46移除。可存在弹簧或其它机构来保持对释放杠杆58的偏 置力，以将闩锁102保持在向下位置。或者，弹簧可布置在闩锁102 上面。在一些实施例中，可绕枢轴销65包括弹簧，以提供将闩锁102 保持在向下或闩锁位置的力臂。在其他实施例中，其它安装机构可被 添加或代替所述杠杆使用。例如，光学模块56A可通过一个或多个螺 钉或销来附接到模块壳体46。

安装板104可安装在光学模块56A内以用于附接通信带107和 LED 108。带107连接至电触点垫106并在垫与光学模块56A内的电子 元件之间提供连接。触点垫106和带107可输送操作光学元件所需的 信息。带107可为柔性的，以穿插在光学模块56A内。带107可包含 多个电导线以在元件与控制单元23之间传递信号，和/或向电子元件递 送功率。在一些实施例中，每一电子元件可具有将该元件与控制单元 23连接的单独线缆。技术人员可能需要在将光学模块56A从壳体移除 时将线缆或柔性电路与模块壳体46断开连接。

在一些实施例中，光学模块56A可包含用于检测来自盘13的光的 检测器以及用于处理和存储数据的电子器件。所述电子器件可包含遥 测电路以用于将表示检测的光的数据无线地发送给控制单元23。无线 通信可通过红外光、射频、蓝牙或其它遥测技术来执行。光学模块56A 还可包括电池以为电子器件供电，其可通过控制单元23充电。

LED 108附连到安装板104并电耦合至带107。LED 108生成预定 波长的激发光101以激发样品22。在光101离开LED 108之后，在所 述光进入激发滤光器112之前，所述光通过准直透镜110扩束。一个 波长段的光101通过二向色滤光器114并被聚焦透镜116聚焦到样品 上。光101激发样品，荧光被聚焦透镜116收集并通过二向色滤光器 114递送至检测滤光器118。所得波长段的光被透镜120收集并递送至 光学输出端19，在那里收集的荧光进入光纤束14的一个分支以便于 传输至检测器18。

补充光学模块56A也可容纳激光阀控制系统51的元件。激光阀控 制系统51可为装置10内使用的仅有系统，或者为多个激光阀控制系 统中的一个。此系统所用的元件可类似于图6A的光学模块48A中所描 述的元件。

补充光学模块56A的元件可类似于用于发射并检测一个波长段的 光的任何光学模块的任何补充光学模块。在一些实施例中，所述元件 的构型可变化，以适应不同的实验应用。例如，任何光学模块可被修 改为从不同的方向插入或设置在装置内相对于盘13的不同位置处。在 任何情况下，光学模块均可为可移除的，以为装置10提供修改灵活性。

图7B是示出基本上类似于图7A的不同补充光学模块内的元件的 透视图。光学模块56B包括许多与光学模块56A相同的元件。不同之 处包括螺母91、柔性电路93和柔性电路连接器95。

光学模块56B不需要闩锁机构来附接至模块壳体46。作为另外一 种选择，螺母91与穿过模块壳体46附接的匹配螺栓螺纹接合。一旦 紧固，光学模块56B就被牢固地附接到检测装置10。在其他实施例中， 可使用不同的紧固装置。例如，销或轨道可将光学模块56B锁定到位。

柔性电路93在光学模块56B的元件与控制单元23之间提供电连 接。柔性电路93为柔性的，以在多个位置之间移动。柔性电路连接器 95耦合至柔性电路93，并在柔性电路93与光学模块56B之间提供牢 固的连接。柔性电路连接器95必须断开接合以将光学模块56B完全从 模块壳体46移除。

图8是多重荧光检测装置10的示例实施例的功能框图。具体地讲， 图8示出装置元件与穿过元件的光的一般路径之间的电连接。在图8 的例子中，装置10包括至少一个处理器122或其它控制逻辑、存储器 124、盘式电机126、光源30、激发滤光器34、透镜38、检测滤光器 40、聚光透镜42、检测器18、槽传感器触发器27、通信接口130、加 热元件134、激光器136和电源132。如图3所示，透镜38和聚光透 镜42无需与别的元件电连接。另外，光源30、滤光器34和40、透镜 38和聚光透镜42代表一个光学模块16。尽管图8中未示出，但装置 10可包含附加光学模块16，如前所述。在这种情况下，每个附加光学 模块可包括基本上与图8中所示那些类似布置的元件。

光按特定路径通过图8中的若干元件。光一旦由光源30发出，它 就进入激发滤光器34，并且作为离散波长的光离开。然后其穿过透镜 38，在那里离开检测装置10，并激发处理室(未显示)内的样品22。 样品22通过发出不同波长的荧光来响应，此时该荧光进入透镜38并 通过检测滤光器40滤光。滤光器40移除来自样品22的所需荧光之外 波长的背景光。剩余光在被检测器18检测之前穿过聚光透镜42传输 并进入光纤束14的一个分支。检测器18随后放大接收的光信号。

处理器122、存储器124和通信接口130可为控制单元23的一部 分。处理器122控制盘电机126根据需要使盘13转动或旋转，以收集 荧光信息或使流体穿过盘13移动。处理器122可使用从槽传感器触发 器27接收的盘位置信息来识别转动期间盘13上的小室的位置，并使 从盘13接收的荧光数据的采集同步。

处理器122还可控制光学模块16内的光源30何时开和关。在一 些实施例中，处理器122控制激发滤光器34和检测滤光器40。根据被 照射的样品，处理器122可改变滤光器以允许不同波长的激发光到达 样品或者不同波长的荧光达到聚光透镜42。在一些实施例中，一个或 两个滤光器可针对特定光学模块16的光源30优化，而不可由处理器 122改变。

聚光透镜42耦合至光纤束14的一个分支，其为光提供从聚光透 镜至检测器18的光路。处理器122可控制检测器18的操作。尽管检 测器18可不断地检测所有光，但一些实施例可利用其它采集模式。处 理器122可确定检测器18何时收集数据，并可编程地设置检测器18 的其它配置参数。在一个实施例中，检测器18为光电倍增管，其从聚 光透镜42所提供的光捕获荧光信息。作为响应，检测器18生成代表 接收的光的输出信号128(例如，模拟输出信号)。尽管图8中未示出， 但检测器18可同时接收来自装置10的其它光学模块16的光。在这种 情况下，输出信号128以电形式表示由检测器18从各种光学模块16 接收的光学输入的组合。

处理器122还可控制来自装置10的数据流。可将数据(例如，自 检测器18采样的荧光、来自加热元件134及相关传感器的样品温度和 盘转动信息)储存到存储器124中以用于分析。处理器122可包括微 处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门 阵列(FPGA)或其它数字逻辑电路中的任何一个或多个。此外，处理器 122提供存储在计算机可读介质(如存储器124)上的用于固件、软件 或其组合的操作环境。

存储器124可包括一个或多个用于存储多种信息的存储器。例如， 一个存储器可包含具体的配置参数、可执行指令，一个存储器可包含 收集的数据。因此，处理器122可使用存储在存储器124中的数据控 制装置的操作和校准。存储器124可包括随机存取存储器(RAM)、只读 存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等中的任何一 个或多个。

处理器122可另外控制加热元件134。基于包含在存储器124内的 指令，可选择性地驱动加热元件134，从而根据所需的加热曲线控制一 个或多个小室的温度。一般来说，当盘旋转时，加热元件加热盘13的 一个径向部分。加热元件134可包括卤素灯泡以及用于将热能聚焦到 盘13的特定区域上的反射器。在其他实施例中，加热元件134可依次 加热一个或多个小室。这种实施例要求盘13不动而加热小室。在任何 实施例中，加热元件134能够根据需要极其快速地开启和关闭。

激光器136用于控制阀打开，其允许保持小室的内容物流向盘13 的另一小室，例如反应槽或处理室。处理器122和支撑硬件驱动激光 器136选择性地使盘13内所包含的特定阀打开。处理器122可与盘13 下方的激光器传感器进行交互，以确定激光器相对于所需阀的位置。 当就位时，处理器122输出信号以控制激光器136生成以所述阀为目 标的能量突发。在一些情况下，所述突发可持续大约0.5秒，而其他实 施例可包括更短或更大持续时间的打开时间。激光能量和脉冲持续时 间可由处理器122通过与激光器136通信来控制。

处理器122利用通信接口130来与数据采集系统21通信。通信接 口130可包括单种方法或多种方法的组合来传输数据。一些方法可包 括通用串行总线(USB)端口或IEEE 1394端口，用于以高数据传输速率 进行硬线连接。在一些实施例中，可将存储装置直接连接至这些端口 中的一个，以便进行用于后处理的数据存储。可以通过处理器122对 数据进行预处理以备查看，或者可能需要在可开始分析之前对原始数 据进行完全的处理。

还可通过射频(RF)通信或局域网(LAN)连接来完成与检测装置10 的通信。此外，可通过直接连接或者通过网络接入点来实现连接，该 网络接入点例如是可以支持有线或无线通信的网络集线器或路由器。 例如，检测装置10可以以一定的RF频率发送数据供目标数据采集装 置21接收。数据采集装置21可为(例如)通用计算机、笔记本计算 机、手持计算装置或专用装置。另外，多个数据采集装置可同时接收 数据。在其他实施例中，数据采集装置21可被包括在检测装置10内 作为一个集成的检测和采集系统。

此外，检测装置10能够经由网络(如因特网)从远程装置上下载 更新的软件、固件和校准数据。通信接口130还可使处理器122能够 监视、盘存和报告任何故障。如果发生操作问题，处理器122能够输 出错误信息，从而通过提供操作数据来协助用户进行故障排除。例如， 处理器122可提供信息以帮助用户诊断故障加热元件或同步问题。

电源132向装置10的元件输送操作功率。电源132可使用来自标 准115伏电插座的电力，或者用电池和发电电路来产生操作功率。在 一些实施例中，电池是可再充电的，从而可容许进行长期操作。例如， 装置10可为便携式的，从而能够在紧急情况下(例如在灾区)检测生 物样品。可通过115伏电插座完成再充电。在其它实施例中，可使用 传统电池。

图9是耦合至光纤束的四个光纤的单个检测器18的功能框图。在 此实施例中，检测器18为光电倍增管。光纤束14的每一分支，光纤 14A、光纤14B、光纤14C和光纤14D，耦合至检测器18的光学输入 接口138。这样，任何光纤14所输送的光被提供给检测器18的单个光 学输入接口138。光学输入接口138将聚集光提供给电子倍增器140。 阳极142收集电子并生成对应模拟信号作为输出信号。

换言之，如所示，光纤14配合在检测器18的输入光学孔内。因 此，检测器18可用于同时检测来自光纤束14的每一分支的光。光学 输入接口138将所述光提供给电子倍增器140。对于光电倍增管，来自 光纤的光子首先撞击光电发射阴极，光电发射阴极继而释放光电子。 然后，光电子撞击一系列打拿极，在与每一打拿极接触时发射更多光 电子，从而级联。所得电子团基本上使由光纤14初始传输的小的光信 号倍增。数量增大的电子最终被阳极142收集。来自阳极142的电流 被输送给电流至电压放大器144作为模拟输出信号，该输出信号代表 由多个光学模块16提供的来自样品的光学荧光信号。

控制单元23包括模拟至数字(A/D)转换器146，其将模拟信号转换 为采样数字数据流，即，数字信号。处理器122接收该数字信号并将 采样数据存储在存储器124中以便于输送至数据采集装置21，如上所 述。在一些实施例中，A/D转换器146可包含在检测器18内，而非控 制单元23。

这样，可利用单个检测器18收集来自光纤束14的所有光，并生 成代表所述光的信号。一旦信号被放大器144放大并被转换为数字信 号，其可被数字分离成与每一单独的光学模块16所收集的光对应的数 据。整个(即，聚集)信号可按照频率范围分离成代表各荧光的各检 测信号。这些频率可通过数据采集装置21所应用的或者装置10内的 数字滤波器来分离。

在其他实施例中，放大的信号可在A/D转换器146之前利用模拟 滤波器按照频率进行分离，并被发送至分开的通道。然后，每一通道 可被单独地数字化并发送至数据采集装置。在任一种情况下，单个检 测器能够捕获来自每一光学模块16的所有荧光信号。然后，数据采集 装置21可实时绘制图线并分析从盘13的每一小室采集的信号，而无 需多个检测器。

在一些实施例中，检测器18可能为非光电倍增管。通常，检测器 18可为任何类型的模拟或数字检测装置，其能够捕获来自光学输送机 构(即，光纤束14)的多个分支的光，并生成代表捕获的光的可传输 信号。

图10是示出示例性数据采集装置21的进一步细节的功能框图， 该数据采集装置可为一般计算装置，例如执行一个或多个微处理器上 的软件的台式计算机。在图示实施例中，数据采集装置21可在功能上 被视为包括控制模块135、接口模块137、数据库模块139、通信模块 141和分析模块143。

接口模块137表示与用户进行交互所必需的软件和硬件，例如接 收来自用户149的输入以及将信息输出给用户149。接口模块137可接 收来自输入装置147的输入并将数据输出给输出装置145，从而使用户 能够与系统10交互。例如，用户149可改变检测装置12和数据采集 装置21的操作参数，并调控存储在数据库模块139中的数据。此外， 用户149可与接口模块137进行交互，以开始存储在盘13的小室内的 样品17的实时核酸扩增。另外，用户149可与数据采集装置21进行 交互，以查看并调控采集的数据。在此过程期间，接口模块137可向 用户呈现用于与数据采集装置21进行交互的用户界面屏幕，包括例如 图18-20、23中所示的示例性用户界面屏幕。示例性输入装置147包 括键盘、触摸屏、鼠标、麦克风等。输出装置145可包括例如LCD屏、 LED阵列、CRT屏或触摸屏显示器。

控制模块135表示控制逻辑，其响应于经由接口模块137从用户 149接收的输入，控制荧光检测装置12的操作。例如，控制模块135 可包括软件指令，这些指令在执行时提供控制逻辑以用于向荧光检测 装置12的控制单元23输送命令，以开始核酸扩增和数据收集。此外， 在每个询问周期期间或者完成每个询问周期后，控制模块135可提供 命令要求和接收来自控制单元23的缓冲扩增数据。此外，控制模块135 提供控制逻辑，用于存储数据库模块139内的缓冲扩增数据，以及用 于请求分析模块143响应来自用户149的命令处理数据。

分析模块143接收来自控制模块135的扩增数据，利用光谱串扰 校正值处理扩增数据，并将处理的数据提供给接口模块137以用于显 示。例如，分析模块143可这样计算特定通道的校正信号：从经背景 校正的信号减去该通道的校正因子与光谱邻近者的信号的乘积。作为 另一个例子，分析模块143可这样计算特定通道的校正信号：从经背 景校正的信号减去该通道的校正因子与最近的光谱最邻近者的信号的 乘积。

然后，接口模块137可在输出装置145的显示器上显示校正的数 据。接口模块137可将校正的数据值显示为文本、曲线图上的数据点、 表的一部分、等等。在其他实施例中，接口模块137可基于输出装置 36的显示器上的数据显示消息。例如，分析模块143可将数据解释为 仅表示经受核酸扩增的样品中存在某种核酸。然后，接口模块137可 显示消息，以指示样品中存在此核酸片段。反之，如果对于样品在特 定通道上没有检测到生长(即，没有发生扩增)，则分析模块143可 将此解释为表示样品中不存在具有某种序列的核酸，并且接口模块137 可显示相应的消息。

在一些实施例中，在利用串扰补偿分析扩增数据之前，分析模块 143或控制模块135可应用数据准备技术，如曲线平滑、噪声降低等。

数据采集装置21可以是通用工作站、台式计算机、膝上型计算机； 手持计算装置、个人数字助理(PDA)或其它的计算装置。数据采集装置 21可包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、 专用集成电路(ASIC)或用于实施所述技术的其它硬件、固件和/或软件。 换言之，如本文所述，可以用硬件、软件、固件及其组合等执行PCR 扩增数据的分析。如果以软件执行，计算机可读介质可以存储可以由 处理器或DSP执行的指令(即程序代码)，用以实施如上所述的一项 或多项技术。例如，计算机可读介质可以包括磁介质、光学媒体、随 机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器 (NVRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或适于存储程 序代码的其它媒体。

图11是示出多重荧光检测装置10的操作的流程图。一开始，用 户在数据采集装置21上或经由与控制单元23的接口指定程序参数 (148)。例如，这些参数可包括转盘13的转速和时间周期、每一询问周 期的定义温度分布、盘13上的样品类型和样品位置、荧光标记物类型、 检测器波长、等等。在一些实施例中，这些参数还可包括串扰校正值。 在其他实施例中，数据采集装置21可在制造期间用串扰校正值配置。

然后，用户将盘13装入检测装置10(150)。当固定装置10时，用 户启动程序(152)，使控制模块23控制平台25以指定的速率开始旋转 盘(154)。盘开始旋转后，两个过程可同时发生。

首先，检测装置10开始检测通过一个或多个样品内的一个或多个 反应生成的来自激发光的荧光(156)。检测器18放大来自每一样品的荧 光信号，其被同步至每一相应样品和荧光发射的时间(158)。在此过程 期间，处理器122将捕获的数据保存到存储器124，并可将该数据实时 地输送给数据采集装置21以监测运行进度，以及用于包括应用光谱串 扰校正值在内的附加处理(160)。或者，处理器122可将数据保存在装 置10内，直到程序完成。处理器122继续检测样品的荧光并保存数据， 直到程序完成(162)。一旦运行完毕，控制单元23就停止盘的旋转(164)。 在一些实施例中，处理器122本身可应用本文所述的光谱串扰校正值， 而非数据采集装置21。

在此过程期间，控制单元23监测盘温度(166)并调节盘或每一样品 的温度，用以达到当时的目标温度(168)。控制单元23继续监测并控制 温度，直到程序完成(170)。一旦运行完毕，控制单元23就可将样品的 温度保持为目标储存温度，通常为4摄氏度(172)。

装置10的操作可与图11的例子有差别。例如，盘每分钟转数可 在整个程序期间修改，可利用激光器136来打开盘上的小室之间的阀， 以允许多个反应。这些步骤可以按任何操作次序进行，取决于用户定 义的程序。

图12是示出从盘检测光并采样数据的示例性方法的流程图。一开 始，用户指定哪些模块将从盘13检测荧光，控制单元23打开模块的 LED(149)。一旦LED达到稳态，控制单元23就使盘13以大约1470 每分钟转数的速率旋转一转(151)。在这一转期间，模块收集从盘13的 处理室发出的荧光(153)，控制单元23将来自每一处理室的16个样品 置于与每一处理室相关的存储器BIN中(155)。

如果盘13必须再旋转一转(157)，则控制单元23使盘13再旋转一 转(151)。如果已对16转采样，则模块完成用LED的检测。因此，每 一处理室总共采样256次，数据采集装置21对样本积分以形成每一处 理室的直方图。控制单元23关闭LED(159)。如果必须使用另一模块 继续检测(161)，则控制单元23打开下一模块LED(149)。如果没有其 他模块需要收集数据，则控制单元23终止从盘13的数据收集。

在一些实施例中，每一处理室可采样更多或更少的次数。控制单 元23可使盘13以更快的速率旋转以提供更快的结果，或使盘13更慢 地旋转以采集更多样本。在其他实施例中，两个或更多个模块的LED 可被打开以同时检测多种波长的荧光。

图13和图14分别示出可与装置10一起用于多重PCR的常用荧 光染料的吸收和发射光谱。在这些例子中，图13示出染料的吸收极大 值从480-620nm变化，图14示出所得发射极大值从520-670nm变化。 图13中的每一染料的吸收光谱信号编号为FAM 174、JOE 178、Tx Red 186和Cy5 188。图14中的发射光谱信号为FAM 190 JOE 196、Tx Red 202和Cy5 204。本文所示滤光器和染料仅用于示例性目的。可另外或 替换使用的其他示例染料包括Sybr、TET、HEX、ROX、VIC、Tamra 和Cy3。FAM、HEX、JOE、VIC、TET、ROX是Applera(Norwalk， California)的商标。Tamra是AnaSpec(San Jose，California)的商标。Texas  Red是Molecular Probes)的商标。Cy3和Cy5是Amersham (Buckinghamshire，United Kingdom)的商标。

荧光染料在光谱上彼此间隔紧密，并通过使用滤光器来区分以将 从一个染料到另一染料的信号遗留降至最低。由于典型荧光团的宽的 吸收和发射谱带，滤光器可减少光谱串扰但无法将其消除。强扩增信 号的光谱串扰常常将导致邻近通道上的生长，并且可能被解释为靶通 道上的生长。本文所述技术使用根据校准程序确定的一组校正因子来 自动移除干扰信号。

表1列出针对多种荧光染料，四通道多重荧光检测装置10(图1) 中可用的示例性元件。表1汇总了不同光学模块中所用的滤光器的选 择。激发和发射滤光器的带宽示出如下。

表1

滤光器被选择为具有小带宽(峰值的标称半高宽值为10nm)以使 来自每一染料的信号最大化，而不检测邻近染料。然而，染料具有相 当宽的谱带，这会导致来自邻近染料的串扰。例如，对于FAM标记探 针的检测，激发以475nm为中心(接近50％归一化吸收强度)，但对 HEX、HOE和TET探针也具有10-20％归一化吸收强度。FAM探针的 检测以520nm为中心(100％归一化发射强度)，也覆盖HEX、Joe和 TET探针的10-20％归一化发射强度。基于图13和图14所示的吸收和 发射光谱，还明显的是FAM探针对Texas Red(“TxRed”)和Cy5通 道的串扰非常小，因为FAM模块滤光器与那些染料的光谱不重叠。

对于其他模块，适用相同的逻辑。可能存在所关注的靶染料对邻 近模块的显著串扰。Texas Red通道上的串扰是由Cy5染料的吸收谱带 的重叠促成的，而Cy5通道上的串扰是由于Texas Red吸收和发射谱带 的重叠。

图13-14的吸收和发射图线中所示的数据是仅基于纯染料的分析 而获得的。一旦生成染料标记的探针，由于由探针的寡核苷酸结构围 绕荧光团的电子密度的改变，光谱将发生显著改变。通常，所述改变 将使吸收和发射谱带向更长的波长偏移，但由于所关注探针特有的特 定核苷酸序列而以各种量发生偏移。因此，可能重要的是在一系列单 重反应中用适当探针校准扩增数据(例如，实时PCR数据)的光谱补 偿。可针对每一反应扫描所有通道，即使仅存在一个靶亦是如此，以 确定该探针对邻近模块的串扰。校准程序计算串扰校正因子，该因子 应用于多重数据以消除串扰。

实例

实例1

在一个实例中，用不同浓度的FAM和ROX染料(在标准PCR反 应缓冲液中稀释)填充96室盘。每种染料取四份添加在2x稀释液系 列中，从200nM FAM和2000nM ROX开始。每一样品体积为10μL。 小室82具有5μL的200nM FAM与5μL的2000nM ROX的混合物。装 置10被构造为两通道多重PCR检测装置，其具有两个光学模块16以 用于染料的检测。

第一光学模块(称为FAM模块)包含蓝色LED、475nm激发滤 光器和520nm检测滤光器。第二光学模块(称为ROX模块)包含绿色 LED与560nm激发滤光器和610nm检测滤光器。另一选择是包含橙色 LED和580nm激发滤光器以优化ROX检测。

进行PCR扩增，将来自样品的荧光信号复用至分为两支的光纤束 中。光纤束与单个检测器，具体地讲，光电倍增管(PMT)接口。通过 National Instruments数据采集(DAQ)板来收集数据，该板与通用计算机 上运行的Visual Basic数据采集程序接口。在盘以1000每分钟转数(标 称)旋转的同时采集数据。FAM模块和ROX模块依次用于询问样品。 每一扫描由平均50转构成。来自两个光学模块的原始数据示出于图 15A和图15B中。

图15A中的曲线图是通过打开FAM模块中的LED采集的，图15B 中的曲线图是通过打开ROX模块中的LED采集的。

在扩增期间，收集的数据清晰地表明，存在与在任一时间物理地 位于不同小室上方的光学模块相关的时间偏移。通过针对特定小室 (即，在这种情况下为小室82)确定光学模块1和2之间的时间偏移 来计算偏移值。换言之，时间偏移指示对于同一小室，由FAM模块捕 获的数据与由ROX模块捕获的数据之间的时间延迟量。

图16是示出每一小室的减去了偏移的积分数据的曲线图。FAM 由虚线块指示，ROX由实线块指示，ROX数据被置于FAM数据上方。 数据表明，光学模块1上没有来自ROX染料的信号，光学模块2上没 有来自FAM染料的信号。光学模块1上的背景更高，这可利用优化的 一组滤光器来矫正。分析数据以确定检测限(LOD)，其被描述为等同于 基线噪声水平的信号。基线噪声水平被定义为空白小室十次扫描的平 均值加3倍的标准偏差。

通过针对FAM和ROX标准的浓度绘制的积分信号的线性最小二 乘拟合来确定LOD。FAM和ROX模块的LOD分别被计算为1和4nM， 如图17A和图16B所示。

图18是温度控制用户界面的示例性屏幕截图。温度控制屏幕250 被突出，并示出温度控制参数252。温度曲线图254输出温度读数，而 状态指示256显示一般信息。消息窗口258显示运行检测装置10时的 命令。

技术人员可选择温度控制屏幕250以查看装置10的温度信息。温 度控制屏幕250是可被选择以显示与控制单元23或数据采集装置21 的操作相关的信息的若干屏幕中的一个。屏幕250包括温度控制参数 252，其向技术人员显示数字信息。温度曲线图254显示图形温度信息， 为温度与时间的曲线图。在一些实施例中，技术人员可手动改变温度 控制参数252内的值。

状态指示灯256一直对技术人员可见。状态指示灯256显示有关 的操作时间、循环次数、温度和其他重要信息。消息窗口258显示对 控制单元23的当前命令。窗口258包括滚动条以定位在装置10操作 期间传输给控制单元23的任何命令。在一些实施例中，消息窗口258 可向技术人员显示错误信息或其他重要信息。

图19是光学控制用户界面的示例性屏幕截图。光学控制屏幕260 被突出，并示出信号曲线图262。直方图264示出每一处理室的积分信 号。屏幕260还包括消息窗口266和偏移控制参数268。

信号曲线图262显示由检测装置10检测的原始光学数据。显示在 曲线图262上的信号为来自光学模块48、52和56的原始信号，并包 括与处理室之间的信号改变对应的询问周期。技术人员可改变偏移控 制参数268以使信号向代表每一处理室的适当信号仓(bin)的分选 (binning)与信号波形匹配。每一峰值之间的信号损失表示每一处理室之 间来自盘13的光的检测。将对应信号积分以生成直方图264，其显示 从96个处理室的每一个检测的信号。控制单元23对在盘13的16转 的每一转中来自处理室的16个样本积分。直方图264因此包含每一样 品处理室中的内容物的256个样本。在一些实施例中，软件可通过识 别原始信号波形的要素来自动调节偏移控制参数268。消息窗口266显 示与光学控制和光检测有关的命令信息和错误消息。

图20是用户界面的示例性屏幕截图。数据屏幕270被突出，并示 出直方图272和产物曲线图274。屏幕270示出从盘13的处理室收集 的实时数据。直方图272显示每一处理室的积分信号，而产物曲线图 274显示取决于询问周期数的扩增产物的量。在其他实施例中，处理室 的结果可在不同的应用下有所差别。

图21是示出示例核酸样品的PCR扩增曲线的曲线图。数据采集 装置21还可将来自检测器18的单个PCR扩增期中多个PCR循环的数 据转换为扩增曲线，例如图21所示的扩增曲线280。对于典型的PCR 扩增期，扩增曲线280表示对于多个PCR循环中的每一个，通过荧光 感测的样品扩增。扩增曲线280可包括对多个PCR循环中的每一个的 单个荧光强度值，以曲线与数据拟合。曲线拟合可采用例如线性回归， 或者可简单地用平滑或非平滑线连接相邻询问周期的荧光数据。在其 它实施例中，扩增曲线280对多个PCR循环中的每一个可包括不止一 个荧光强度值。单个PCR扩增期的扩增曲线通常可分成大约三个区： 基线周期282、生长周期284和平稳周期286。

在一些实施例中，数据采集装置21可对扩增数据或扩增曲线280 应用小波变换，以沿着扩增曲线确定一点，称作阈值循环(用Ct表示) 或T_max值，其是与扩增数据或扩增曲线280的生长周期284内的点对 应的PCR循环。在一个示例实施例中，扩增数据或扩增曲线280的小 波变换生成扩增曲线280的询问周期-频率表示，其通常具有复杂的询 问周期依赖度。在进行小波变换后，数据采集装置21识别出T_max值作 为变换的扩增数据内的询问周期值，在此中变换的扩增数据的一个或 多个频率分量具有最大的量值。也就是说，数据采集装置21对扩增数 据应用小波变换，从而将扩增数据分解成一系列基函数(即，小波)。 这样可允许分析扩增数据，以便识别较大量值的频率分量，同时保持 分量的询问周期关系。因而，数据采集装置21能够对变换的扩增数据 内的一个或多个频率部分识别具有最大局部小波量值的询问周期，并 将其同与扩增数据相关的PCR扩增期的T_max值相关联。然后，数据采 集装置21可根据T_max值更新显示。

图22是示出示例核酸稀释液系列的标准曲线的曲线图。当系统9 对包含不同的已知核酸初始浓度的多个样品进行PCR时，数据采集装 置21可产生图线290，其包括样品的T_max对初始DNA浓度(DNA0)的 对数的标准曲线292，如图22所示。标准曲线292可包括利用线性回 归或别的曲线拟合技术对多个(ln(DNA0)，T_max)数据点的拟合线。数据 采集装置21随后可使用标准曲线292或代表标准曲线292的方程对具 有未知核酸初始浓度的核酸样品的初始浓度进行定量。例如，数据采 集装置21可对具有未知核酸初始浓度的样品确定T_max值。然后，数据 采集装置21可在对应于T_max值的点沿标准曲线292作T_max值图，或者 可将T_max值代入标准曲线292的方程，从而确定样品中的核酸初始浓 度。数据采集装置21还可使用标准曲线292来确定PCR反应的效率。 与对扩增数据应用小波变换有关的进一步细节可见于标题为 “ANALYSIS OF NUCLEIC ACID AMPLIFICATION CURVES USING  WAVELET TRANSFORMATION”(利用小波变换分析核酸扩增曲线) 的PCT专利申请公布No.WO2009/132,268，其全文以引用方式并入本 文。

图23示出接口模块337可呈现给用户的示例性用户界面屏幕。图 23示出包括用于输入PCR反应参数的窗口322的屏幕320。窗口322 包括链接至窗口322内的单独的视窗的“概述”选项324、“添加样品” 选项326和“定义循环”选项328。屏幕320中选择“概述”选项324。 链接于“概述”选项324的视窗342包括文本框332(其接收关于要运 行的PCR反应的注释的文字输入项目)、下拉列表330(允许用户输 入所用盘13的类型)和文本框344(允许用户输入测试名称)。视窗 342还可包括利用下拉列表330选择的盘13的图形显示346。虽然图 23示出用下拉列表330选择盘13的类型，在其它实施例中，可通过别 的用户界面元素选择盘13的类型，例如单选按钮、图标、文本框、复 选框等。

屏幕320还包括多个导航控件334、336、338和340，每个都包括 许多超链接。任务控件334包括指示用户到执行常见任务的屏幕的超 链接，如确定新实验、运行实验、分析资料或创建报告。编辑控件336 包括指示用户到允许编辑最近确定的PCR反应参数设置的编辑屏幕的 超链接。控件338包括指示用户到允许用户用最近确定的PCR反应参 数设置运行当前装入的盘13的屏幕的超链接。控件340包括指示用户 到允许用户分析最近收集和保存的PCR扩增数据的屏幕的超链接。

图24是示出在确定光谱串扰校正值以用于校准多重荧光检测装置 10时，数据采集装置21(图1)的示例操作的流程图。尽管出于示例目的 针对数据采集装置21进行描述，但确定光谱串扰校正值的处理可由其 他装置来执行，例如多重荧光检测装置10的控制单元23，或由与系统 9分开的另一装置(未示出)执行。另外，尽管出于示例目的针对PCR扩 增进行描述，但图25中所示技术可容易地应用于其他核酸扩增技术， 例如转录介导扩增(TMA)。

针对每一探针(例如，染料)和所关注的对应模块16用核酸样品 进行单重实时PCR反应(350)。如上所述，在一些实施例中，基于用实 际核酸样品进行的PCR反应的信号来确定串扰校正值。在每一单重反 应中，所关注的探针被称为靶探针。术语“单重”是指靶探针是反应 中所用的仅有探针。例如，为了校准图1的装置10，进行四个单独的 单重实时PCR反应，与装置10的四个模块16中的每一个对应的每一 靶探针使用一个反应。对于每一PCR反应，在每一通道上，即，通过 每一模块16获得包括PCR数据的信号(352)。数据采集装置21对每一 通道执行基线减法，以滤除背景噪声，得到减去背景的信号(354)。这 通过公式1来表示：

signal_bk＝signal_i-bk_i (1)，

其中索引i对应于具有靶染料的模块，索引j对应于具有光谱上最 邻近靶染料的染料的模块，bk_i表示贡献给背景噪声的量。

数据采集装置21针对每一通道确定校正值cor_i(356)。可针对多个 询问周期中的每一个确定串扰校正值。串扰校正值可为基于光谱上最 邻近者的校正因子。例如，FAM、JOE、TxRed和Cy5模块的校正因 子如下所示：

如上面的公式2-5所示，FAM模块的光谱最邻近者为JOE，JOE 模块的光谱最邻近者为FAM，TxRed模块的光谱最邻近者为Cy5，Cy5 模块的光谱最邻近者为TxRed。尽管上述每一模块的串扰校正值仅包 括与光谱最邻近者相关的一个因子，但在其他实施例中或对于其他模 块，模块的校正因子中可考虑不止一个光谱邻近者。“光谱最邻近者” 或者更广义地讲，“光谱邻近者”可基于从靶染料的峰值荧光到邻近 靶染料的峰值荧光的距离来确定。参见例如图13-14，其示出各种染料 的峰值荧光。例如，与峰值荧光分开的距离小于阈值距离(例如，纳米 级)的邻近者可为认为是光谱邻近者，最靠近的邻近者被识别为光谱最 邻近者。示例阈值距离可为例如50nm。作为另外一种选择或除此之外， 可基于基线以上的阈值来确定是否对邻近染料包括校正因子。即，如 果由特定模块检测的信号显示出对不同染料的超过阈值量(例如，基线 的10％)的串扰，则对该模块的校正值将包括析出所述串扰的项。如果 信号显示出水平低于阈值的串扰，则校正值可不包括对该染料的项。 换言之，校正值可被看作校正因子与每一通道的信号的乘积之和。然 而，除非校准处理期间确定的串扰超过阈值，否则校正因子将为零。

可通过对多个循环中的每一个循环所获得的校正值取平均来针对 每一通道确定平均校正值(358)。可使用这样的循环：从例如阈值循环 Ct之后的3-5循环开始，持续后续的一些循环。作为一个例子，可对 循环30-35的串扰校正值取平均。作为又一个例子，可对循环30-45 的串扰校正值取平均。作为又一个例子，可对循环35-50的串扰校正 值取平均。

每一模块的平均串扰校正值可作为参数存储在存储器中(360)。例 如，每一模块的平均串扰校正值可存储在数据采集模块21的数据库模 块139中。作为又一个例子，每一模块的平均串扰校正值可存储在装 置10的控制单元23中。

每一染料具有不同的串扰校正值。如果模块16切换成不同的模块， 则使用将与新模块一起使用的新的染料串扰校正值，这样的值可以与 上述类似的方式确定，并被编程至数据采集装置21和/或荧光检测装置 10的非易失性存储器中。

图25是示出数据采集装置21收集和分析PCR扩增数据的示例方 法的流程图。尽管出于示例目的针对PCR扩增进行描述，图25所示的 技术可容易地应用于其他核酸扩增分析技术。数据采集装置21初始化 PCR扩增(362)。例如，数据采集装置21(例如，控制模块135)根据存 储在数据库模块139中或由用户149经由接口模块137输入的参数来 控制荧光检测装置10的操作。所述参数可包括根据本文所述技术(例 如，通过图24中所讨论的方法)确定的串扰校正因子。在某些方面， 数据采集装置21可在制造期间用串扰校正值配置。所述参数还可包括 例如样品类型和数量、荧光标记物类型、检测器波长、循环次数、循 环步骤、循环温度分布和升温速率、盘转速、荧光检测时间等等。

数据采集装置21初始化PCR扩增的方式例如是，对控制单元23 输出命令，根据由用户指定的工作参数指示荧光检测装置10准备新的 PCR扩增期。此外，数据采集装置21可初始化一个或多个文件，用于 存储要接收自荧光检测装置10的扩增曲线数据。

作为响应，控制单元23利用光学模块16和检测器18采集PCR 扩增数据(364)。控制单元23可针对每一PCR询问周期采集荧光数据， 并可针对每一PCR询问周期在特定时间长度(例如，盘13的特定转数) 内收集数据。控制单元23可对由检测器18检测到的荧光进行积分， 从而对每个PCR询问周期产生单个荧光值，或者可为单个PCR询问周 期采集和保留多个荧光值。在PCR扩增期结束之前，控制单元23可缓 冲扩增数据，或者可将数据传递给数据采集装置21，后者可把扩增数 据存储在数据库模块139中用于后续的扩增，或者可把扩增数据传送 至分析模块143，用于进行基本上实时的扩增。

在任何情况下，数据采集装置21的分析模块143将串扰校正值应 用于PCR扩增数据(366)。例如，为了获得模块的校正信号(其中模块 所检测到的由光谱邻近染料引起的串扰被移除)，分析模块143可获 得模块的经背景校正的信号，并从背景信号减去对光谱邻近者的校正 值与来自光谱最邻近通道的信号的乘积。这一计算通过公式6来表示：

signal_cor，i＝signal_bk，i-cor_i(signal_j)，    (6)

其中索引i对应于具有靶染料的模块，索引j对应于具有光谱上最 邻近靶染料的染料的模块，signalbk表示经背景校正的信号。例如，对 于FAM通道(JOE通道为其最邻近者)，公式6将得到下面的计算：

signal_cor，FAM＝signal_bk，FAM-cor_FAM(signal_JOE)。

接口模块137基于校正的数据更新显示(367)。在一些实施例中， 接口模块137可在图形上、作为表格中的条目或者以任何其它合适的 格式显示校正的数据。在其他实施例中，接口模块137可在输出装置 36的显示器上基于校正的数据显示消息。例如，分析模块143可将C_t值的确定解释为仅表示已经受PCR扩增的样品中存在某种核酸片段。 然后，接口模块137可显示消息，指示在样品中存在此核酸片段。反 之，如果给定模块没有对样品确定C_t值(即，没有发生扩增)，分析 模块143可将此解释为表示样品中不存在具有某种序列的核酸，并且 接口模块137可显示相应的消息。例如，这在用于确定病原体存在的 核酸扩增中是可取的。基于校正的数据，分析模块143可识别和解释 扩增曲线的一个或多个其他特性，并可将结果呈现给用户。

实例2

下面的实例示出光谱串扰补偿算法的应用。按照下面的布局执行 一系列四个单重四次反应：

槽1-4,500份cDNA模板，10微升反应体积，仅FAM标记的探针。

槽5-8,500份cDNA，仅JOE标记的探针。

槽9-12,500份cDNA，仅Texas标记的探针。

槽13-16,3000份cDNA，仅Cy5标记的探针。

为了简明和清晰，下面的曲线图示出槽1、5、9和13的数据。

图26A-26C是示出基于使用FAM探针时获得的单重数据轨迹的 扩增曲线的曲线图。所述扩增曲线表示通过荧光感测的样品强度对多 个PCR询问周期中的每一个。图26A是示出通过单重FAM通道检测 获得的原始数据的曲线图，其中FAM探针用于分析核酸样品。

在采集单重数据之后，原始数据减去背景。这可以多种不同的方 式实现。在此实例中，每一槽的背景被计算为在该槽的循环2-6期间 采集的数据的平均值。可选择比此更宽的范围，因为在约循环25之前 没有扩增信号。图26B是示出基于背景校正了的FAM通道检测数据的 扩增曲线的曲线图。与图26A相比，图26B中的数据相对于y轴向下 偏移。

根据上述技术，例如由装置10的控制单元23或由数据采集装置 21来计算串扰校正因子。在此实例中计算的校正因子为：cor_FAM＝ 0.09408；cor_JOE＝0.06402；cor_TxRed＝0；cor_Cy5＝0.1202。

图26C是示出基于已背景校正且应用了串扰校正的FAM通道检 测数据的扩增曲线的曲线图。图26A-26C示出在应用校正之前和之后， FAM通道检测数据上几乎没有串扰是归因于除FAM探针之外的任何 探针。

图27A-27C是示出基于使用JOE探针时获得的单重数据轨迹的扩 增曲线的曲线图。图27A是示出通过单重JOE通道检测获得的原始数 据的曲线图，其中JOE探针用于分析核酸样品。如图27A所示，JOE 通道检测表现出大量串扰归因于FAM标记的探针。

图27B是示出基于背景校正了的JOE通道检测数据的扩增曲线的 曲线图。与图27A相比，图27B中的数据相对于y轴向下偏移。图27C 是示出基于已背景校正且应用了串扰校正的JOE通道检测的扩增曲线 的曲线图，从其可以看出，校正因子的应用减少或消除了串扰。

图28A-28C是示出基于使用TxRed探针时获得的单重数据轨迹的 扩增曲线的曲线图。图28A是示出通过单重TxRed通道检测获得的原 始数据的曲线图，其中TxRed探针用于分析核酸样品。图28B是示出 基于背景校正了的TxRed通道检测数据的扩增曲线的曲线图。图28C 是示出基于已背景校正且应用了串扰校正的TxRed通道检测数据的扩 增曲线的曲线图。图28A-28C示出TxRed通道检测数据上几乎没有串 扰是归因于除TxRedFAM标记的探针之外的探针。

图29A-29C是示出基于使用Cy5探针时获得的单重数据轨迹的扩 增曲线的曲线图。图29A是示出通过单重Cy5通道检测获得的原始数 据的曲线图，其中Cy5探针用于分析核酸样品。图29B是示出基于背 景校正了的Cy5通道检测数据的扩增曲线的曲线图。图29C是示出基 于已背景校正且应用了串扰校正的Cy5通道检测数据的扩增曲线的曲 线图。如图29A-29C所示，Cy5通道检测表现出大量串扰归因于Texas  Red标记的探针。从图29C可以看出，校正因子的应用减少或消除了 Cy5通道上归因于TxRed探针的串扰。

可例如通过比较应用光谱串扰补偿之前和之后的数据的阈值循环 Ct来证明算法的有效性。可通过应用手动或自动阈值技术来识别Ct， 以识别与扩增数据的生长周期内的点对应的循环。手动阈值技术有赖 于用户来设置阈值荧光强度。然后，数据采集装置21的分析模块143(图 10)确定何时扩增数据跨越此阈值和返回其作为C_t值发生的循环。

如果选择自动阈值技术，分析模块143自动确定阈值荧光强度。 例如，分析模块143可确定扩增曲线基线区上的荧光信号的平均值和 标准偏差。然后，分析模块143可设定阈值在平均基线荧光信号以上 的一定数目的标准偏差，例如在平均荧光信号以上的五个标准偏差。 阈值技术在标题为“AUTOMATIC THRESHOLD SETTING FOR  QUANTITATIVE POLYMERASE CHAIN REACTION”(针对定量聚合 酶链反应的自动阀值设定)的美国专利申请公布No.2003/0044826中 有更详细的描述，其全文以引用方式并入本文。

在一些实施例中，分析模块143可允许用户149选择傅里叶变换 技术或双sigmoid拟合技术来确定与扩增数据的生长周期内的点对应 的循环。傅里叶变换技术在标题为“METHODS FOR QUANTITATIVE  ANALYSIS OF A NUCLEIC ACID AMPLIFICATION REACTION”(核 酸扩增反应定量分析方法)的美国专利申请公布No.2006/0286587中 有详细描述，双sigmoid拟合技术在标题为“PCR ELBOW  DETERMINATION BY USE OF A DOUBLE SIGMOID FUNCTION  CURVE FIT WITH THE LEVENBERG-MARQUARDT ALGORITHM  AND NORMALIZATION”(通过利用与Levenberg-Marquardt计算法 和归一化双sigmoid函数曲线拟合进行PCR弯头测定)的美国专利申 请公布No.2007/0143385中有详细描述，其全文以引用方式并入本文。

在其它实施例中，分析模块143还可允许用户149选择导数技术 作为确定对应于扩增数据生长期内的点的循环的不同办法。在导数技 术中，分析模块143可计算扩增数据的n阶导数，确定n阶导数的极 大值、极小值或零值，并输出此导数值作为Ct值出现的PCR循环。导 数技术在标题为“METHOD FOR QUANTIFICATION OF AN  ANALYTE”(分析物定量方法)的美国专利申请公开No.2002/0028452 中有更详细的描述，其全文以引用方式并入本文。

下表2示出利用导数方法在此实例中获得的原始数据上计算的阈 值循环Ct。可以预期，应该仅FAM探针的槽1-4、JOE探针的槽5-8、 Texas Red探针的槽9-12和Cy5探针的槽13-16中报告有Ct。然而， 表2的阴影部分(JOE模块的槽1-4以及Cy5模块的槽9-12)对应于 由来自光谱最邻近者的串扰引起的假阳性指示。

表2

  FAM   JOE   TxRed   Cy5   槽   Ct   Ct   Ct   Ct   1   26.501   26.322   2   26.487   26.135   3   26.492   26.557   4   26.504   26.495   5   26.174   6   26.134   7   26.604   8   26.543   9   27.272   26.930   10   27.428   27.142   11   27.353   27.377   12   27.455   27.256   13   32.540   14   32.198   15   32.486   16   32.225

下表3示出应用光谱串扰补偿技术之后的阈值循环Ct。如表3所 示，任何假阳性已被滤除。

表3

  FAM   JOE   TxRed   Cy5   槽   Ct   Ct   Ct   Ct   1   26.502   2   26.488   3   26.492   4   26.504   5   26.180   6   26.131   7   26.603   8   26.540   9   27.272   10   27.428   11   27.353   12   27.455   13   32.539   14   32.197   15   32.484   16   32.232

下表4示出利用小波方法在此实例中获得的原始数据上计算的阈 值循环Ct。类似于上述实例，可以预期，应该仅FAM探针的槽1-4、 JOE探针的槽5-8、Texas Red探针的槽9-12和Cy5探针的槽13-16 中报告有Ct。然而，表2的阴影部分(JOE模块的槽1-4以及Cy5模 块的槽9-12)对应于由来自光谱最邻近者的串扰引起的假阳性指示。

表4

  FAM   JOE   TxRed   Cy5   槽   Ct   Ct   Ct   Ct   1   25.22   25.25   2   25.21   25.02   3   25.28   25.14   4   25.28   25.05   5   25.20   6   25.58   7   25.78   8   25.85   9   25.83   26.03   10   26.15   26.28   11   25.97   26.18   12   26.25   26.29   13   30.15   14   29.72   15   30.09   16   29.78

下表5示出光谱串扰补偿技术已应用于小波分析之后的Ct。如表 5所示，任何假阳性已被滤除。

表5

  FAM   JOE   TxRed   Cy5   槽   Ct   Ct   Ct   Ct   1   25.22   2   25.21   3   25.29   4   25.28   5   25.20   6   25.58   7   25.78   8   25.85   9   25.83   10   26.15   11   25.97   12   26.25   13   30.15   14   29.72   15   30.08   16   29.79

图30是由数据采集装置呈现给用户的示例用户界面屏幕。所述屏 幕包括串扰补偿控制部分370。在图30的例子中，控制部分370允许 用户打开或关闭串扰补偿特征。在一些实施例中，基于用户特权，对 串扰补偿控制部分370的访问可为用户特异性的。例如，在一些实施 例中，用户必须具有管理员身份才能够打开或关闭串扰补偿特征，并 且如果用户不具有管理员身份，则不准许该用户调节串扰补偿参数。 在一些实施例中，具有特定身份的用户也能够配置或改变补偿因子。 例如，可呈现不同的用户界面屏幕，其提供管理接口以允许用户为一 个或多个仪器(包括装置10的模块16)选择参数。例如，这样的管理 接口可呈现矩阵表，其允许用户输入控制串扰补偿的系数。

已经描述了本发明的各种实施例。这些以及其他实施例都归于以 下权利要求的范围以内。