用于检测来自多个荧光源的信号发射的装置

摘要

标引信号检测模块(100)配置为将一个或多个信号检测器(200)标引在可检测的信号发射的多个源中的每一个之后，以检测或测量每个源所发射的信号。多个信号传输导管(180)将所述源所发射的信号从每个导管的第一端发送到每个导管的第二端，其中，所述信号可以由信号检测器检测。导管重排器(150)配置为在对应于所述信号发射源的空间布置的第一空间布置中紧固相应信号传输导管的第一端，并且在与所述第一空间布置不同的第二空间布置中紧固相应信号传输导管的第二端。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月14日提交的临时专利申请序号No.61/782,340 的提交日期的符合35U.S.C.§119(e)的权益，其公开通过引用合并到此。

技术领域

本公开涉及一种用于通过相对于信号发射源标引一个或多个信号检测 器以依次检测来自每个信号发射源的信号来检测多个潜在信号发射源中的 每一个所发射的信号的装置。本公开还涉及一种用于在信号传输导管的第一 与第二端之间从多个潜在信号发射源中的每一个发送信号发射的装置，其 中，信号传输导管的第一端部署在第一空间布置中，信号传输导管的第二端 部署在与第一空间布置不同的第二空间布置中。

背景技术

在此所描述或涉及的参照文献都并非承认是本发明的现有技术。

诊断检定广泛用在临床诊断和保健科学研究中，以检测或量化有机体或 生物样本中的生物抗原、细胞或遗传反常性、疾病状态以及疾病关联病原体 或遗传变异的存在性或量。在诊断检定允许量化的情况下，医师可以最好能 够计算感染或疾病的程度或确定疾病随着时间的状态。诊断检定频繁地关注 于检测化学物、蛋白质或多聚糖抗原、抗体、核酸、氨基酸、生物聚合物、 细胞或兴趣组织。可以采用各种检定来检测这些诊断指标。

基于核酸的检定具体地通常包括产生样本中的一个或多个目标核酸序 列的检测或量化的多个步骤。标定核酸序列一般对于可标识的蛋白质、细胞、 组织、有机体或病毒的组是特定的，其中，所述组由共用于该组的成员的并 且在所检定的样本中对于该组是特定的至少一个共享核酸序列定义。Kohne 美国专利No.4,851,330和Hogan美国专利No.5,541,308完整地描述了各种基 于核酸的检测方法。

检测标定核酸序列频繁地需要使用包括具有基本上与标定序列的至少 一部分或其补体(complement)互补的核苷酸碱基序列的核酸分子的探测体。 在选择性检定条件下，探测体将以允许医师检测样本中的标定序列的存在性 的方式与标定序列或其补体杂交。有效探测体制备的技术在本领域是已知 的。然而，通常，有效探测体被设计为防止与自身或任何将干扰检测标定序 列的存在性的核酸分子杂交。探测体可以包括例如能够检测的标记，其中， 所述标记是例如放射性标记、荧光团或荧光染料、生物素、酶、化学发光化 合物或本领域已知的另一类型的可检测的信号。

为了在单次检定中检测不同的兴趣核酸，可以使用配置为与不同核酸杂 交的不同探测体，其中的每一个可以提供可检测地不同的信号。例如，配置 为与不同目标杂交的不同探测体可以当暴露于规定激励波长的激励光时与 在预定波长处发荧光的荧光团定制。可以通过以下操作来并行地执行用于检 测不同目标核酸的检定：交替地将样本材料暴露于不同激励波长，并且在实 时监控处理期间检测在对应于用于每个目标核酸的探测体的兴趣波长处荧 光的等级。可以使用构造并且布置为在扩增处理期间周期性地测量信号发射 的不同信号检测设备来执行并行处理，并且其中，不同信号检测设备配置为 生成不同波长的激励信号并且测量不同波长的发射信号。

因为探测体以允许检测指示标定序列在样本中的存在性的方式来与标 定序列或其补体杂交，所以信号的强度与目标序列或其出现的补体的量成正 比。相应地，通过在扩增处理期间周期性地测量指示扩增子的存在性的信号， 可以检测扩增子随着时间的增长。基于在扩增处理的这种“实时”监控期间所 收集的数据，可以确证初始地在样本中的目标核酸的量。用于实时检测并且 用于处理实时数据以确定核酸等级的示例性系统和方法例如描述于Lair等 人的美国专利No.7,932,081“Signalmeasuringsystemforconductingreal_time amplificationassays”中。

然而，当在扩增处理或另外处理期间测量发射信号时，挑战可能出现。 目标序列或其补体或另外发射信号源可以包含于孵化器内所支承的容器中 或完全或部分地被包围的并且信号检测器对容器或用于测量发射信号的另 外源的访问可能是不实际的另外处理模块中。此外，对于空间利用效率和/ 或其它效率(例如热效率)，容器或其它发射信号源可能位于对于将信号检 测器放置在可操作的位置中以测量发射信号并不高效或实际的空间布置中。 例如，多个容器或发射信号源可能布置在矩形布置中，由此容器分别在两个 或更多个容器的多个行中紧密地间隔。在这种空间布置中，为每个容器位置 提供信号检测器或相对于容器位置移动信号检测器以依次测量来自容器中 的每一个的信号发射可能并非实际或高效的。

发明内容

在一种用于检测来自多个潜在信号发射源中的每一个的信号发射的装 置中实施本公开的各方面。所述装置包括多个信号传输导管、导管重排器、 一个或多个信号检测器以及信号检测器载体。所述信号传输导管在数量上对 应于信号发射源的数量。每个信号传输导管与所述信号发射源中的至少一个 关联，并且配置为在其第一端与第二端之间发送所述关联信号发射源所发射 的信号。所述导管重排器构造并且布置为在对应于所述信号发射源的空间布 置的第一空间布置中紧固相应信号传输导管的第一端，使得每个信号传输导 管的第一端定位为接收关联信号发射源所发射的发射信号，并且在与所述第 一空间布置不同的第二空间布置中紧固相应信号传输导管的第二端。所述信 号检测器配置为检测每个信号发射源所发射的信号。所述信号检测器载体配 置为承载所述一个或多个信号检测器中的至少一部分，并且在相对于所述第 二空间布置中所布置的信号传输导管的第二端依次将所述信号检测器放置 在信号检测位置中的路径中移动每个信号检测器的至少一部分。

根据本公开的其它方面，所述信号发射是光学信号，所述信号传输导管 包括光纤。

根据本公开的其它方面，所述第一空间布置是矩形，并且包括两个或更 多个行，每个行包括所述信号传输导管的所述第一端中的两个或更多个。

根据本公开的其它方面，所述第二空间布置包括一个或多个圆形，由此 多个信号传输导管的第二端相对于圆形的圆周而定位。

根据本公开的其它方面，所述第二空间布置包括一个或多个捆束，由此 在捆束中收集多个信号传输导管的第二端，其中，捆束中的传输光纤的第二 端彼此紧密靠近。

根据本公开的其它方面，所述信号检测器载体包括转盘，配置为在对应 于所述第二空间布置的一个或多个圆形的路径中移动所述一个或多个信号 检测器的至少一部分。

根据本公开的其它方面，所述导管重排器包括重排器框架，其包括：接 口板，配置为在第一空间布置中紧固所述相应信号传输导管的第一端；基底， 配置为在第二空间布置中紧固所述相应信号传输导管的第一端；以及侧部结 构，其在相对于彼此间隔开的位置处将所述接口板连接到所述基底。

根据本公开的其它方面，所述装置还包括热量耗散翅片，其从所述接口 板延伸。

根据本公开的其它方面，所述装置还包括信号耦合元件，其可操作地相 对于每个信号传输导管的第一端而得以部署。

根据本公开的其它方面，所述信号检测器载体构造并且布置为可相对于 旋转轴而旋转，使得在圆形路径中移动所述一个或多个信号检测器中的每一 个，并且所述装置还包括检测器载体驱动件，其可操作地与所述信号检测器 载体关联。所述检测器载体驱动件包括：电机；驱动滑轮，其耦合到所述信 号检测器载体或成为其一部分，使得所述驱动滑轮的旋转产生所述信号检测 器载体的对应旋转；以及带，其可操作地将所述电机耦合到所述驱动滑轮。

根据本公开的其它方面，所述检测器载体驱动件还包括起始位置检测 器，其配置为检测所述检测器载体的旋转位置。

根据本公开的其它方面，所述信号检测器载体配置为相对于旋转轴而旋 转，所述装置还包括旋转连接器，其在所述信号检测器载体上所承载的所述 一个或多个信号检测器与非旋转数据处理器和/或电源之间发送功率和/或数 据。

根据本公开的其它方面，所述旋转连接器包括滑动环连接器。

根据本公开的其它方面，每个信号发射源包括物质，其当经受预定激励 波长的激励光时发射预定发射波长的光，并且所述信号检测器配置为生成所 述预定激励波长的激励光而且检测所述预定发射波长的光。

根据本公开的其它方面，所述装置包括多于一个的信号检测器，其均配 置为生成不同预定激励波长的激励光并且检测不同预定发射波长的光。

根据本公开的其它方面，所述信号发射源中的每一个处于与单个信号传 输导管光学连通。

根据本公开的其它方面，所述多个信号传输导管中的每一个发送激励和 发射信号。

根据本公开的其它方面，所述每个信号检测器包括：激励源，其承载于 所述信号检测器载体上，并且配置为生成激励信号；激励光器件组件，其承 载于所述信号检测器载体上，并且配置为当所述信号检测器相对于所述传输 导管的第二端处于信号检测位置时将激励信号从所述激励源引导到信号传 输导管的第二端；发射光器件组件，其承载于所述信号检测器载体上，并且 配置为当所述信号检测器相对于所述传输导管的第二端处于信号检测位置 时引导信号传输导管所发送的发射信号；以及发射检测器，其配置为当所述 信号检测器相对于所述传输导管的第二端处于信号检测位置时检测所述发 射光器件组件从所述传输导管的第二端引导到所述发射检测器的发射信号。

根据本公开的其它方面，所述发射检测器承载于所述信号检测器载体 上。

根据本公开的其它方面，所述发射检测器包括光电二极管。

根据本公开的其它方面，所述发射检测器固定并且部署得与所述信号检 测器载体相邻。

根据本公开的其它方面，所述发射检测器包括摄像头。

根据本公开的其它方面，所述发射检测器与至少一个激励源关联，并且 配置为检测单个传输导管所发送的发射信号。

根据本公开的其它方面，所述信号检测器载体配置为有选择地将每个激 励光器件组件集合放置为与所述发检测器可操作关联，所述发射检测器配置 为检测所有单个传输导管同时发送的的发射信号。

在一种用于从多个潜在信号发射源中的每一个发送信号发射的装置中 实施本公开的其它方面。所述装置包括多个信号传输导管和导管重排器。每 个信号传输导管配置为在其第一端与第二端之间发送所述信号发射源中的 一个或多个所发射的信号。所述导管重排器构造并且布置为在对应于所述信 号发射源的空间布置的第一空间布置中紧固相应信号传输导管的第一端，使 得每个信号传输导管的第一端定位为接收所述信号发射源中的一个或多个 所发射的发射信号，并且在与所述第一空间布置不同的第二空间布置中紧固 相应信号传输导管的第二端。

根据本公开的其它方面，所述信号发射是光学信号，所述信号传输导管 包括光纤。

根据本公开的其它方面，所述第一空间布置是矩形，并且包括两个或更 多个行，每个行包括所述信号传输导管的所述第一端中的两个或更多个。

根据本公开的其它方面，所述第二空间布置包括一个或多个圆形，由此 多个信号传输导管的第二端相对于圆形的圆周而定位。

根据本公开的其它方面，所述第二空间布置包括一个或多个捆束，由此 在捆束中收集多个信号传输导管的第二端，其中，捆束中的传输光纤的第二 端彼此紧密靠近。

根据本公开的其它方面，所述导管重排器包括重排器框架，其包括：接 口板，配置为在第一空间布置中紧固所述相应信号传输导管的第一端；基底， 配置为在第二空间布置中紧固所述相应信号传输导管的第一端；以及侧部结 构，其在相对于彼此间隔开的位置处将所述接口板连接到所述基底。

根据本公开的其它方面，所述装置还包括热量耗散翅片，其从所述接口 板延伸。

根据本公开的其它方面，所述装置还包括信号耦合元件，其可操作地相 对于每个信号传输导管的第一端而得以部署。

在一种在容器的溶质经受温度变化的重复循环的同时测量来自所述溶 质的至少一个时变信号发射的方法中实施本公开的其它方面。所述方法包 括：在重复时间间隔测量来自所述容器的溶质的信号发射，并且在每个间隔 记录信号发射测量和时间戳；记录所述容器的溶质在重复时间间隔经受的温 度，并且在每个间隔记录时间戳；以及通过对信号发射测量的时间戳与所记 录的对应于特定温度的温度的时间戳进行比较来将所述信号发射同步于所 述特定温度。

在一种用于检测来自多个发射信号源中的每一个的发射信号的装置中 实施本公开的其它方面，其中，每个发射信号受激励信号激励。所述装置包 括：一个或多个激励源，其配置为生成在发射信号源处受引导的激励信号； 一个或多个发射检测器，每个发射检测器与至少一个激励源关联，并且配置 为检测激励源所发射并且所述关联激励信号源所生成的激励信号所激励的 发射信号；以及载体，其配置为相对于所述发射信号源移动所述一个或多个 激励源和所述一个或多个发射检测器，由此将每个发射检测器和关联激励源 标引为在所述发射信号源中的每一个之后。

根据本公开的其它方面，每个发射信号源包括物质，其当经受预定激励 波长的激励信号时发射预定发射波长的光，并且每个激励源配置为生成所述 预定激励波长的激励光，每个关联发射检测器配置为检测所述预定发射波长 的光。

根据本公开的其它方面，所述装置包括：多于一个的激励源，均配置为 生成不同预定激励波长的激励光；以及多于一个的关联发射检测器，均配置 为检测不同预定发射波长的光。

根据本公开的其它方面，所述载体配置为相对于旋转轴而旋转，并且在 圆形路径中移动每个发射检测器和关联激励源。

本公开的其它特征和特性以及操作方法、结构和各部分的组合的有关要 素的功能以及制造的经济性将在参照附图考虑以下描述和所附权利要求时 变得更清楚，所有附图形成该说明书的一部分，其中，相同标号在各个附图 中指定对应部分。

附图说明

合并到此并且形成说明书的一部分的附图示出本公开的各种非限定性 实施例。在附图中，公共标号指示相同或功能相似的要素。

图1是实施本公开的各方面的信号检测模块的透视图。

图2是实施本公开的各方面并且根据替选实施例的信号检测模块的前透 视图。

图3是图2所示的信号检测模块的后透视图。

图4是沿着图2中的直线IV-IV的信号检测模块的横截面。

图5是图2-图4所示的信号检测模块的光纤重排器和接口板的前透视 图。

图6是图5所示的光纤重排器和接口板的后透视图。

图7是光纤重排器的替选实施例的顶透视图。

图8示出图7所示的光纤重排器的接口板中的光纤位置映射。

图9示出图7所示的光纤重排器的基底中的光纤位置映射。

图10是示出图8和图9所示的接口光纤位置与基底光纤位置之间的映 射的表。

图11是光纤重排器的替选实施例的顶透视图。

图12是信号检测器头的透视图。

图13是沿着图12中的直线XIII-XIII的信号检测器头的横截面。

图14是信号检测器内的示例性光学路径的实施例的示意图。

图15是实施本公开的各方面的信号检测模块以及与之合并的功率和数 据控制系统的示意图。

图16是用于信号检测器头的控制系统的示意图。

图17是信号检测器头的替选实施例的透视图。

图18是图17的信号检测器头的截面图。

具体实施方式

除非另外定义，在此使用的所有本领域术语、记号和其它科学性术语或 术语学具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同意义。在此所描述 或引用的很多技术和过程是公知的并且由本领域技术人员使用传统方法而 公共地采用。适当地，通常根据协议和/或参数所定义的制造商来执行包括使 用商用装备和试剂的过程，除非另外说明。所引用的所有专利、申请、已公 开的申请和其它公开物通过其完整引用合并到此。如果该部分中所阐述的定 义与通过引用合并到此的专利、申请、已公开的申请和其它公开相反或另外 不一致，则在该部分中所阐述的定义优于通过引用合并到此的定义。

如在此使用的那样，“一个”或“某个”表示“至少一个”或“一个或多个”。

该描述在描述组件、装置、方位、特征或其部分的位置和/或定向中可以 使用相对空间和/或定向术语。除非具体地声明，或另外由描述的上下文规定， 否则在并非限制的情况下包括顶部、底部、上、下、之下、在顶部、上、下、 左、右、前、后、相接、相邻、之间、水平、垂直、对角、纵向、横向等的 这些术语为了方便而用在指代附图中的这些组件、装置、方位、特征或其部 分中，而并非意图限制。

核酸诊断检定

本公开的各方面包括用于发送和/或测量潜在发射信号源所发射的信号 的装置和过程，并且可以与包括“实时”扩增检定和“端点”扩增检定的核酸诊 断检定结合使用。

在对于扩增核酸的用途中存在很多已建立的过程，包括聚合酶链式反应 (PCR)(见例如Mullis，“ProcessforAmplifying,Detecting,and/orCloning NucleicAcidSequences”，美国专利No.4,683,195)、转录介导扩增(TMA) (见例如Kacian等人“NucleicAcidSequenceAmplificationMethods”，美国专 利No.5,399,491)、连接酶链式反应(LCR)(见例如Birkenmeyer， “AmplificationofTargetNucleicAcidsUsingGapFillingLigaseChain Reaction”，美国专利No.5,427,930)、链置换扩增(SDA)(见例如Walker， “StrandDisplacementAmplification”，美国专利No.5,455,166)以及环介导等 温扩增(见例如Notomi等人，“ProcessforSynthesizingNucleicAcid”，美国 专利No.6,410,278)。在HELENH.LEEETAL.,NUCLEICACID AMPLIFICATIONTECHNOLOGIES(1997)中提供包括PCR和TMA的当前 在用的若干扩增过程的回顾。

实时扩增检定可以用于确定通过示例的方式得自病原性有机体或病毒 的样本中的目标核酸的存在性和量。通过确定样本中的目标核酸的数量，医 师可以近似样本中的有机体或病毒的量或负荷(load)。在一个应用中，实时 扩增检定可以用于筛选意图用于血道病原体(bloodbornepathogen)(例如肝 炎C病毒(HCV)和人类免疫缺陷病毒(HIV))的输血的血液或血液产物，。 在另一应用中，实时检定可以用于监控受病原体有机体或病毒感染或受异常 或突变基因表达所表征的疾病折磨的患者中的治疗疗程的效能。实时扩增检 定也可以用于诊断的目的，并且用在基因表达确定中。用于执行实时扩增检 定的示例性系统和方法描述于题为“MethodsforPerformingMulti-Formatted Assays”的美国专利No.7,897,337和题为“Systemforperforming multi-formattedassays”的美国专利No.8,008,066中。

除了结合实时扩增检定实现本公开的实施例之外，也可以结合端点扩增 检定来实现本公开的实施例。在端点扩增检定中，在扩增过程的结束时确定 包含目标序列或其补体的扩增产物的存在性。用于端点检测的示例性系统和 方法描述于题为“AutomatedProcessForIsolatingandAmplifyingaTarget NucleicAcidSequence”的美国专利No.6,335,166中。反之，在“实时”扩增检 定中，在扩增过程期间确定包含目标序列或其补体的扩增产物的量。在实时 扩增检定中，可以使用通过进行作为包含目标序列或其补体的样本中的扩增 产物的量的函数的信号的周期性测量所获取的数据并且根据所获取的数据 来计算扩增目标序列的速率来确定目标核酸的浓度。

对于实时扩增检定，取决于探测体是处于自杂交状态还是与目标序列或 其补体杂交，在特定实施例中，探测体是具有一对交互并且由此发射不同信 号的交互标记的单分子自杂交探测体。见例如Diamond等人“Displacement PolynucleotideAssayMethodandPolynucleotideComplexReagentTherefor”， 美国专利No.4,766,062；Tyagi等人“DetectablyLabeledDualConformation OligonucleotideProbes,AssaysandKits”，美国专利No.5,925,517；Tyagi等人 “NucleicAcidDetectionProbesHavingNon-FRETFluorescenceQuenchingand KitsandAssaysIncludingSuchProbes”，美国专利No6,150,097；以及Becker 等人“MolecularTorches”，美国专利No.6,361,945。其它探测体是已知的，包 括互补双分子探测体，标记有嵌入染料并且嵌入染料用于在单链与双链核酸 之间进行区分的探测体。见例如Morrison“CompetitiveHomogenousAssay”， 美国专利No.5,928,862；Higuchi“HomogenousMethodsforNucleicAcid AmplificationandDetection”，美国专利No.5,994,056；以及Yokoyama等人 “MethodforAssayingNucleicAcid”，美国专利No.6,541,205。交互标记的示 例包括酶/底物、酶/辅因子(cofactor)、冷光/猝灭剂(quencher)、冷光/加成 物(adduct)、染料二聚体(dimer)和能量迁移配对。用于将交互 标记加入到用于优化信号区分的探测体的方法和材料描述于以上所引述的 参考中。各种不同标记的探测体和探测体机制在本领域中是已知的，包括探 测体并不与目标序列杂交的探测体和探测体机制。见例如美国专利 No.5,846,717和PCT公开No.2012096523。无论所利用的特定标记方案如何， 倘若待检测的等分(moiety)可以受光波长激励并且发射可区分的发射谱， 则本公开的实施例都操作。

在示例性实时扩增检定中，交互标记包括荧光等分或其它发射等分以及 猝灭剂等分(例如比如4-(4dimethylaminophenylazo))苯甲酸(DABCYL)。 荧光等分当受在适当激励波长处的光能量激励时在特定发射波长处发射光 能量(即发荧光)。当荧光等分和猝灭剂等分保持紧密靠近时，荧光等分所 发射的光能量由猝灭剂等分吸收。但当探测体与样本中出现的核酸杂交时， 荧光和猝灭剂等分彼此分离，可以检测荧光等分所发射的光能量。具有不同 的并且可区分的激励和发射波长的荧光等分一般与不同探测体组合。不同探 测体可以加入到样本，可以通过交替地将样本暴露于在不同激励波长处的光 能量并且在对应于不同荧光等分的不同波长处测量来自样本的光发射而确 定与每个探测体关联的目标核酸的存在性和量。在另一实施例中，具有相同 激励波长但不同并且可区分的发射波长的不同荧光等分与不同探测体组合。 可以通过将样本暴露于特定波长光能量来确定与每个探测体关联的目标核 酸的存在性和量，并且测量来自对应于不同荧光等分的不同波长处的样本的 光发射。

在多重实时扩增检定的一个示例中，在发起扩增反应之前，以下探测体 可以加入到样本：第一探测体，具有猝灭剂等分以及结合到其5'和3'端的(具 有激励波长λ_ex1和发射波长λ_em1的)第一荧光染料，并且具有对于得自HCV 的核酸序列的特异性；第二探测体，具有猝灭剂等分以及结合到其5'和3'端 的(具有激励波长λ_ex2和发射波长λ_em2的)第二荧光染料，并且具有对于得 自HIV类型1(HIV-1)的核酸序列的特异性；以及第三探测体，具有猝灭 剂等分以及结合到其5'和3'端的(具有激励波长λ_ex3和发射波长λ_em3的)第 三荧光染料，并且具有对于得自西尼罗病毒(WNV)的核酸序列的特异性。 在将样本中的探测体与扩增试剂组合之后，样本可以周期性地并且交替地暴 露于在波长λ_ex1、λ_ex2和λ_ex3处的激励光，然后对于在波长λ_em1、λ_em2和λ_em3处的发射光受测量，以检测所有三种病毒在单个样本中的存在性(或缺失性) 和量。扩增试剂的成分将取决于待执行的检定，但在合适的缓冲剂中将通常 包含至少一个扩增寡核苷酸(例如引物(primer)、启动子(promoter)-引物 和/或启动子寡核苷酸)、三磷核苷酸和辅因子(例如镁离子)。

在扩增过程用于在检测可以出现之前增加样本中出现的目标序列或其 补体的量的情况下，期望包括“控制物”以确保扩增已经发生。这些控制物可 以是与兴趣序列无关的已知核酸序列。具有对于控制物序列的特异性并且具 有唯一荧光染料(即控制物染料)和猝灭剂组合的探测体(即控制物探测体) 连同扩增控制物序列所需的一个或多个扩增试剂以及目标序列一起加入到 样本。在将样本暴露于适当的扩增条件之后，样本交替地暴露于在(包括用 于控制物染料的激励波长的)不同激励波长处的光能量，发射光得以检测。 对应于控制物染料的波长的发射光的检测确认扩增是成功的(即控制物序列 实际上受扩增)，并且因此，对于检测对应于目标序列的探测体的发射光的 任何失败不太可能归因于失败的扩增。反之，对于检测来自控制物染料的发 射光的失败可以指示失败的扩增，因此产生源自检定的问题。替代地，对于 检测发射光的失败可以归因于用于检测发射光的(下述)仪器的失败的或恶 化的力学和/或电学性能。

实施本公开的各方面的装置和过程可以用于各种核酸过程，包括与实时 PCR结合，这需要变性(～95℃)、退火(～55℃)与合成(～72℃)温度之 间的精确/快速热循环。为此，包含待经受PCR的反应混合物的容器支承在 配置为在变性、退火与合成相之间作用于温度循环的热循环器中。热循环器 中支承的容器的溶质的(例如荧光的)发射信号监控在95℃、55℃与合成 72℃之间的每个温度循环期间产生在一个或多个彩色波长处。PCR成分包 括例如前向和反向扩增寡核苷酸以及所标记的聚或寡核苷酸探测体。在示例 性PCR过程期间，核酸扩增寡核苷酸与目标核酸的相反链杂交，并且随彼 此面对的其3'端而定向，使得聚合酶(polymerizationenzyme)(例如聚合酶 (polymerase))进行的合成延伸穿过它们之间的核酸的片段。在探测体是无 损的情况下，猝灭剂染料的接近性猝灭报告(reporter)染料的荧光。在扩增 期间，如果目标序列出现，则荧光探测体从扩增寡核苷酸位点之一的下游退 火，并且在扩增寡核苷酸扩展期间通过聚合酶的5'核酸酶活动而裂解。探测 体的裂解将报告染料与猝灭剂染料分离，因此呈现可检测的报告染料信号， 并且最终从目标链移除探测体，允许扩增寡核苷酸扩展继续到模板链的一 端。

一轮PCR合成将产生不明长度的新链，其类似母链，可以在变性和退 火时与扩增寡核苷酸杂交。这些产物随着对扩增寡核苷酸的变性、退火以及 合成每个的随后循环而算术地累积。变性、退火和合成的第二循环产生两个 单链产物，其一起构成包括各扩增寡核苷酸端之间的长度的离散双链产物。 该离散产物的每个链与两个扩增寡核苷酸之一互补，并且可以因此在随后循 环中作为模板而参与。该产物的量随合成、变性和退火的每个后续循环而加 倍。这以指数方式累积，使得30个循环应产生离散产物的2²⁸倍(270兆倍) 扩增。

信号检测模块/光纤重排器

可以根据具有信号检测模块的本公开的各方面来执行来自发射信号源 (例如包含经受上述扩增的反应材料的容器)的发射信号的检测并且可选地 测量。图1中的标号100指示实施本公开的各方面的信号检测模块。信号检 测模块包括竖直重排器框架150。两个信号检测器头200附连到重排器框架 150的下端，接口板160附连到重排器框架150的上端。通常，重排器框架 包括：侧部152、154，其在所示实施例中通常包括垂直列；以及基底156， 在其中形成多个光纤定位小孔158。注意，指定重排器框架150为竖直或侧 部152、154为垂直仅关于如图1所示的信号检测模块100的定向提供方便 的参照，并且这些定向术语并非意图限制。相应地，信号检测模块100可以 按任何角度定向，包括垂直或水平或其之间的任何角度。重排器框架具有各 种目的，包括在优化光学路径定向上激励/发射区块与检测区块之间组织并且 布置多个传输光纤180。在特定实施例中，重排器还在热沉的翅片至检测区 块之间提供多个传输光纤180的受控定向。

信号传输导管(例如传输光纤180)在重排器框架150的接口板160与 基底156之间延伸。在该情况下，传输光纤或光纤包括以玻璃(硅石)或塑 料制成的柔性透明杆，其运作为波导或光导管，以在光纤的两端之间发送光。 光纤典型地包括透明内核，其受具有比内核材料更低的折射率的不透明或透 明包覆材料所包围。光传输因完全内部反射而得以保持在内核之内。每个光 纤可以包括具有单个光纤内核的单个光纤，或每个光纤可以包括两个或更多 个光纤的光纤捆束。如果传输光纤180需要紧的弯曲半径，则光纤捆束器可 以是优选的。在特定实施例中，提供抵抗高热量指数的效果的光纤包覆可能 是优选的，因为光纤的光学传输性质在存在完全大于室温的热量指数时得以 保持。

在本公开的一个方面中，重排器框架构造并且布置为从光纤180的第一 端到它们的第二端重新配置它们的相对空间布置，使得将传输光纤180重新 布置为信号测量设备可以更高效地询问它们以测量通过其所发送的信号的 空间布置。在该描述的情况下，光纤180的第一端对应于最靠近受测量的信 号发射源的光纤的一端，光纤的第二端对应于最靠近信号检测器的光纤的一 端。这仅仅是用于区分传输光纤180的一端与传输光纤180的另一端的方便 术语法。否则，将光纤的各端指定为第一端或第二端是任意的。

传输光纤180的第一端附连到接口板160，例如延伸进入或通过经过接 口板160所形成的开孔。可以在接口板160中所形成的开孔中的每一个中提 供信号耦合元件162(例如套圈)，以用于紧固地将每个传输光纤180附连到 接口板160。虽然图1中未示出，但接口板160中所形成的每个开孔可以处 于与发射信号源进行信号传输连通。在一个实施例中，信号发射源可以包括 容器，其包含化学或生物检定的溶质。在光学发射信号的情况下，容器可以 被定位并且支承，使得以光学方式将每个容器与周围容器隔离。此外，如上 所述，容器可以支承在定位得与接口板160进行光学连通的孵化器设备内， 配置为改动容器的温度或将容器保持在指定温度。在该应用中，可能期望以 合适的导热材料(例如铝或铜)来形成接口板160，并且接口板160还包括 接口板160的一个侧部上所形成的热量耗散翅片164，以用于通过对流从接 口板160耗散热量。此外，耦合元件(套圈)162可以是热绝缘的，以将传 输光纤180与孵化器内所支承的容器的热量绝缘。合适的绝缘材料包括 Ultem(聚乙烯酮(PEEK))。

在图1所示的实施例中，传输光纤180附连到包括多个行的矩形配置中 的接口板160，每个行具有一个或多个传输光纤180。如所示实施例所示， 在接口板160包括热量耗散翅片164的应用中，传输光纤180可以在相邻翅 片164之间延伸进入接口板160中所形成的关联开孔中。所示实施例包括十 二行的五个传输光纤180，以用于总共六十个传输光纤，其可以用于询问高 达六十个单独发射源(例如其中包含反应材料的反应容器)。传输光纤180 的每个行可以部署在一对相邻热量耗散翅片164之间。

传输光纤180的第二端例如通过对准于或插入到或通过光纤定位小孔 158而连接到重排器框架150的基底156。光纤定位小孔158处于与接口板 160中所形成的空间布置光纤容纳小孔不同的的空间布置中，并且处于一个 或多个信号检测器可以更高效地询问的位置中。在所示实施例中，光纤位置 小孔158中的每一个布置在圆形中，图1例举两个这样的布置，每个圆形容 纳从接口板160延伸的多个传输光纤180。预期其它空间布置，包括两个或 更多个同心圆、一个或多个开放矩形、一个或多个椭圆形等。

光纤重排器150的长度由基底156与接口板160之间的距离定义，并且 通过平衡二者而得以选择，有时竞争考虑。一方面，为了使得信号检测模块 100尽可能紧凑，期望光纤重排器150的最小可能长度。另一方面，因为传 输光纤180的柔性可能受限，所以当将光纤从其在接口板160中的光纤布置 内的位置重排到其在光纤重排器150的基底156中的光纤布置中的位置时， 较长的光纤重排器150将使得更容易弯曲每个传输光纤180。在一个实施例 中，使用具有1.5mm的直径的三十个光纤，发现具有200-300mm的长度的 光纤重排器是合适的。在其它实施例中，使用具有1.5mm的直径和165mm+/- 10mm的长度的塑料光纤。

图2、图3和图4中通过标号600来表示实施本公开的各方面的信号检 测模块的稍微修改的实施例。信号检测模块600包括重排器框架650，其包 括侧部652、654和基底656。接口板660附连到重排器框架650的一端，两 个信号检测器头200在重排器框架650的相对端处附连到基底656。与重排 器框架150的基底156相对于重排器框架150的侧部152,154形成通常正交 的角度从而基底156通常平行于接口板160的图1所示的实施例相反，信号 检测模块600的重排器框架650配置为这样的：基底656相对于侧部652、 654处于锐角，使得基底656不平行于接口板660。

传输光纤180从连接到第一空间布置中的接口板660的其第一端延伸到 连接到第二空间布置中的基底656的其第二端。至于图1所示的实施例，传 输光纤180从附连到接口板660的通常矩形配置重排为附连到基底656的两 个圆形布置，每个布置容纳一半传输光纤180。

又如图2至图4所示，包括仅配置为支承一个或多个容器504的多个容 器支承器502的处理模块500(例如孵化器)位于接口板660之上。在所示 实施例中，容器支承器502构造并且布置为支承分别在十二行的五个容器 504中所布置的六十个容器504。在一个实施例中，处理模块500可以是孵 化器，每个容器支承器502可以构造并且布置为将热能量传达给由此所支承 的容器504，以改变和/或保持每个容器504的溶质的温度。在一个实施例中， 处理模块500包括2012年7月31日提交的申请序号61/677,976中所公开的 孵化器达到美国专利申请公开No.2014-0038192中所公开的程度，其据此要 求优先权。

对于来自接口板660的热量耗散是必须的或期望的(例如当接口板660 上所部署的处理模块500包括孵化器或其它热量生成设备时)应用，可以在 接口板660上提供热量耗散翅片664。为了扩大经由热量耗散翅片664的热 量耗散，信号检测模块600可以包括风扇670，其部署在安装到重排器框架 650的风扇外壳672内。风扇670构造并且布置为在热量耗散翅片664上生 成空气流，以增强来自翅片664的对流热量耗散。

图5和图6分别示出图2-图4所示的信号检测模块600的光纤重排器框 架650的透视图的前面和后面。图5和图6中未示出信号检测器头200、处 理模块500、风扇670和风扇外壳672。重排器框架650包括侧部652、654、 附连到侧部652、654的一端的基底656以及附连到侧部652、654的相对端 的接口板660。信号耦合元件662附连到接口板660中所形成的光纤容纳开 孔中的每一个。如上所述，可以包括套圈的耦合元件662构造并且布置为将 信号(例如光学信号)从对应传输光纤180耦合到待询问的对象(例如容器 的溶质)，和/或将光学发射从对象耦合到传输光纤180中。

基底656包括两个开孔655、657，分别配置为容纳信号检测器头200 之一。在开孔655、657中的每一个周围提供多个光纤定位小孔658。图5 和图6仅示出从接口板660延伸的传输光纤180中的每一个的一部分。在所 示实施例中，传输光纤180在矩形配置中连接到接口板660，基底656中所 形成的光纤定位小孔658处于圆形配置中，使得将传输光纤180从在其第一 端处的矩形配置重排为在其第二端处的圆形配置。

图7是重排器框架750的替选实施例的透视图。重排器框架750包括侧 部752、754以及基底756，基底756具有开孔755，其中形成有位于通常圆 形配置中的开孔755周围的多个光纤定位小孔758。接口板760在与基底756 相对的其一端处附连到框750的侧部752、754。接口板760包括多个耦合元 件762(例如套圈)，并且可以包括在与耦合元件762相对的接口板760的侧 部上所部署的热量耗散翅片764。每个耦合元件762对应于通过接口板760 形成的光纤容纳开孔(未示出)。图7中可见，耦合元件762均布置在六个 行的五个耦合元件762的矩形配置中。基底756中所形成的开孔758的数量 优选地对应于接口板760中所形成的耦合元件762的数量。因此，可以理解， 图7所示的重排器框架750具有图1所示的重排器框架150的容量的一半， 重排器框架150基本上对应于具有第二开孔755和环绕开孔的对应光纤定位 小孔758和附连到接口板760的六个附加行的五个耦合元件762的重排器框 架750的加倍。然而，本领域技术人员应理解，重排器框架750可以配置为 具有图1所示的重排器框架150的容量的相同容量或更多或更少容量。

图8示出重排器框架750的接口板760中的光纤位置的空间布置的示例 性映射。如图8所示，接口板760包括六个行或组的光纤位置，分别指定为 T1-T5、T6-T10、T11-T15、T16-T20、T21-T25以及T26-T30。

图9示出重排器框架750的基底756中所形成的光纤定位小孔758的光 纤位置的空间布置的映射。在所示实施例中，35个光纤定位小孔758形成在 基底756中，并且在相对于开孔755的下(六点钟)位置处开始被指定F1、 F2、F3、F4、……F35。

图10是示出接口板760中的矩形方式布置的接口位置T1-T30对于基底 756中的圆形方式布置的光纤定位小孔位置F1-F35的示例性映射的表。这仅 仅是示例性的；预期接口板760中的光纤位置与基底756中的光纤位置之间 的其它映射。在该实施例中，基底756中的光纤定位小孔的数量超过接口板 760中的接口位置的数量(例如35vs30)。荧光校准目标可以放置在基底中 的附加光纤定位小孔中，以测试和/或校准信号检测器头200的信号检测器。

在替选实施例中，接口板760中的接口位置的数量等于基底756中的光 纤定位小孔的数量(例如30)。已经确定信号传输光纤的自发荧光也可以用 作荧光校准目标。例如，信号传输光纤的自发荧光可以用于确定信号测量应 采取的检测器载体250的旋转位置。示例性处理如下。

开始于例如与检测器载体250关联的起始标志所确定的已知的旋转位 置，检测器载体250可以旋转，对电机352的步长进行计数，直到每个信号 检测器300所检测到的自发荧光信号(其中的每一个可以配置为检测不同波 长的信号)达到峰值。归因于制造和组装容限，每个信号检测器检测峰值的 电机步长的数量可以稍微不同。例如，在包括五个信号检测器300的系统中， 一个信号检测器300可以距起始标志位置在130个步长处达峰值，另一个在 131个步长处，另一个在132个步长处，另一个在129步骤处，另一个在130 步长处。所校准的采取测量的位置可以确定为最接近五次测量的平均值往上 的步长的整数，即距起始位置130个步长(130.4个步长的平均值往下)。如 果光纤定位小孔758的放置方面的容限足够小，使得各光纤之间的电机步长 的数量是已知的并且可重复的，则无须另外校准。在所校准的第一测量的位 置之后每个已知数量的步长可以采用后续测量。如果容限并非足够小，则可 以通过相似方式(即通过对于每个光纤位置步测(steppingoff)电机并且取 得信号检测器检测到峰值信号的步长的数量的平均值)来校准用于所有光纤 的测量位置。可以期望在装置的最终组装时，在装置的实验室安装时，在对 装置执行任何服务之后或在每次操作装置之前执行该校准过程。图11示出 三十个光纤重排器框架850的替选实施例，其包括侧部852、854、具有开孔 855和环绕开孔855的光纤定位开孔858的基底856、以及具有耦合元件862 和连接到与基底856相对的框852的一端的热量耗散翅片864的接口板860。 光纤重排器框架850可与图7所示的框750比较，并且容纳三十个传输光纤 (图11中未示出)，均配置在六个行的五个光纤的矩形配置中在接口板860 处其第一端处，并且配置在环绕开孔855的光纤定位小孔858内所部署的圆 形配置中在基底856处其第二端处。图11所示的重排器框架850不同于图7 所示的重排器框架750在于，基底856、开孔855和光纤定位开孔858基本 上相对于接口板860居中。在图7所示的重排器框架750中，另一方面，基 底756、开孔755和光纤定位开孔758相对于接口板760的中心横向偏移。

信号检测器头

图12中示出信号检测器头200。信号检测器头200可以附连到重排器框 架(150、650、750、850)，并且构造而且布置为将一个或多个信号检测器 标引到相对于重排器框架的基底的光纤定位小孔中所部署的每个传输光纤 的可操作位置中。虽然信号检测器头200配置为耦合到任何重排器框架，包 括在此所描述的重排器框架150、650、750和850，但为了简洁描述，将在 图1所示的重排器框架150上的其实现方式的情况下描述信号检测器头200。

在图12所示的实施例中，信号检测器头200包括：基底板220，其配置 为附连到重排器框架150的基底156，并且包括对应于重排器框架150的基 底156中所形成的光纤定位小孔158的空间布置的配置中所布置的多个光纤 隧道226，使得每个光纤隧道将与光纤定位小孔158中的对应小孔对准。

通常，信号检测器头配置为移动一个或多个信号检测器，以依次将每个 信号检测器放置到相对于每个传输光纤180的可操作位置中，以检测传输光 纤所发送的信号。信号检测器头200还包括检测器载体250，其在所示实施 例中包括在圆形模式中承载多个信号检测器300的转盘。在所示实施例中， 信号检测器头200包括六个单独信号检测器300，均安装在印制电路板210 上，并且均配置为激励并且检测不同的发射信号或具有不同特性的发射信 号。

如以下进一步详细描述的那样，检测器载体250配置为可相对于基底板 220旋转。构造并且布置为作用于检测器载体250的动力移动(例如旋转) 的检测器驱动系统350包括基底板220的电机安装部分224上支撑的驱动电 机350。驱动带358部署在电机352的输出轴轮盘354上和附连到检测器载 体250或成为其部分的滑轮轮盘356周围。可以理解，电机352的输出轴轮 盘354的旋转经由带358产生滑轮轮盘356和检测器载体250的对应旋转。

本领域技术人员还应理解，检测器驱动系统350的配置是示例性的，可 以采用其它机构和布置以作用于检测器载体250的动力移动。例如，输出轴 轮盘354可以包括直接接合相对于滑轮轮盘356的外围所形成的齿轮齿的输 出齿轮，或滑轮轮盘356可以间接通过包括输出轴轮盘(齿轮)354与滑轮 轮盘356之间的一个或多个中间齿轮的齿轮系耦合到输出轴轮盘354。替代 地，驱动电机可以配置为：其旋转输出轴同心地附连到检测器载体250及其 旋转轴，使得电机进行的输出轴的旋转产生检测器载体250的直接对应旋转。 本领域技术人员应理解用于作用于检测器载体250的动力移动的其它布置和 配置。在特定优选实施例中，检测器载体250和检测器驱动系统350配置为 在单个方向上提供检测器载体250的旋转。

电机352优选地是步进电机，并且可以包括旋转编码器。检测器载体250 可以包括一个或多个位置或状态反馈传感器。例如，检测器载体250可以包 括起始标志360，其由光学检测器362检测，以用于指示载体250的旋转“起 始”位置。光学传感器360可以包括槽式(slotted)光学传感器，其包括光学 发射机和接收机，其中，发射机与接收机之间的路径受起始标志360的通过 所破坏。然而，本领域技术人员应理解，可以使用用于指示起始位置的其它 传感器。这些传感器可以包括距离传感器、磁传感器、电容传感器等。

旋转连接器在检测器载体250和其上所承载的信号检测器300与非旋转 基准环境(例如以下更详细地描述的控制器和电源)之间发送数据和/或功率 信号。在所示实施例中，信号检测器头200的基底220包括从基底220平面 位置向上投影的柱形外壳222，滑动环连接器370位于柱形外壳222的一端 处。滑动环连接器370包括：旋转元件，其部署在柱形外壳222内；以及非 旋转元件372，其通过中间环376附连或另外耦合到非旋转柱形外壳222， 数据/功率缆线374附连至其。滑动环连接器370检测器载体250和在其上所 承载的信号检测器300与非旋转基准环境(例如以下更详细地描述的控制器 和电源)之间发送数据和/或功率信号。

图13中示出信号检测器头200的其它细节，图13是沿着图12中的直 线XIII-XIII的检测器头200的横向截面图。每个信号检测器300包括检测器 外壳302，在其中形成在所示实施例中通常彼此平行的激励通道304和发射 通道306。激励源308(例如LED)在激励通道304的基底处安装在印制电 路板210上。发射检测器314(例如光电二极管)耦合到印制电路板210， 并且部署在发射通道306内。

检测器载体350还包括位于与信号检测器外壳302相邻的过滤器板264， 其具有其中所形成的并且限定环面的中心开孔276。在环面内，发射过滤器 开孔282和激励过滤器开孔280形成为分别与每个信号检测器外壳302的发 射通道306和激励通道304对准。激励透镜310和激励过滤器312部署在激 励开孔280中。虽然图13中示出单个激励透镜310和单个激励过滤器312， 但信号检测器300可以包括多个激励过滤器和/或多个激励透镜。相似地，发 射过滤器316和发射透镜318部署在发射开孔282中。虽然图13中示出单 个发射过滤器316和单个发射透镜318，但信号检测器300可以包括多个发 射透镜和/或多个发射过滤器。

检测器载体250还包括与过滤器板264相邻的镜板260，其具有中心开 孔262并且限定环面。镜板260的环面具有其中所形成的与用于每个信号检 测器300的过滤器板264中所形成的发射开孔282以及激励开孔280对准的 开孔。镜320通过与激励通道304对准而部署在镜板260中，分光过滤器322 通常与发射通道306对准而部署在镜板260中。镜320以相对于激励通道304 的角度(例如45°)而定向，使得配置为重定向光束。

检测器载体250还包括物镜板252，其具有其中所形成的并且限定环面 的中心开孔256。通常与每个信号检测器300的发射通道306对准通过物镜 板252的环面形成透镜开孔254。物镜324部署在透镜开孔254内。

基底板220部署为与物镜板252相邻并且包括相对于其周边所形成的光 纤隧道226。虽然基底板220和物镜板252在图13中描述为彼此毗邻，但预 期在基底板220与物镜板252之间可以存在形成空气带隙的指定距离。此外， 物镜板252和镜板260在图13中描述为彼此毗邻，预期在物镜板252与镜 板260之间可以存在形成空气带隙的指定距离。

包括物镜板252、镜板260和过滤器板264的检测器载体250以及其上 所承载的信号检测器300可相对于基底板220旋转，使得与信号检测器300 中的每一个关联的每个物镜324可以有选择地放置为与基底板220中所部署 的光纤隧道226之一可操作对准。因此，在具有六个信号检测器300的所示 实施例中，在任何给定时间，光纤隧道226中的六个处于与物镜324之一以 及其对应信号检测器300可操作光学对准。

图14中示意性示出示例性实施例中的信号检测器300的操作。所示的 检测器300是荧光计，其构造并且布置为生成在容器的溶质处定向的特定预 定波长的激励信号，以确定具有已知波长的对应发射信号的探测体或标记是 否存在。当信号检测器头200包括多个荧光计(例如六个)时，每个荧光计 配置为激励并且检测具有不同波长的发射信号，以检测关联于与不同目标分 析物杂交的不同探测体的不同标记。当对于特定发射信号期望样本的更频繁 的询问时，可以期望在信号检测器头200上合并两个或更多个配置为激励并 且检测单个发射信号的荧光计。

激励源308发射激励信号。激励源如上所述可以是LED，并且可以生成 在预定波长处的光(例如红色、绿色或蓝色光)。来自源308的光通过激励 透镜310，并且由激励透镜310聚焦，然后通过激励过滤器312。注意，图 15是信号检测器300的示意性表示，并且激励透镜310所提供的聚焦功能可 以受在过滤器元件312之前和/或之后所部署的一个或多个分离的透镜影响。 相似地，过滤器元件312所提供的过滤器功能可以受在提供聚焦功能的一个 或多个透镜之前和/或之后所部署的一个或多个单独过滤器影响。过滤器元件 312可以包括低带通过滤器和高带通过滤器，使得通过其发送窄波长带的光。 通过激励透镜310和激励过滤器元件312的光受镜320朝向分光镜322侧向 反射。分光镜322构造并且布置为基本上朝向物镜324反射处于期望激励波 长范围内的所有光。从物镜324，光通过传输光纤180并且在其相对端朝向 容器。激励信号由传输光纤180发送到容器，使得将容器的溶质暴露于激励 信号。

容器中出现的并且响应于激励信号的标记将发射出发射信号。来自容器 的溶质的任何发射的至少一部分进入传输光纤180并且反向通过物镜324， 发射光从物镜324朝向分光镜322聚焦。分光镜322配置为朝向发射过滤器 316和发射透镜318发送特定目标发射波长范围的光。再次，发射过滤器316 所提供的过滤功能可以受一个或多个过滤器元件影响，并且可以包括一起发 送涵盖目标发射波长的指定发射波长范围的高带通和低带通过滤器。发射光 由发射透镜318聚焦，发射透镜318可以包括在图14中由发射过滤器316 表示的过滤器元件之前和/或之后所部署的一个或多个透镜。发射透镜318 此后在检测器314处聚焦目标波长的发射光。在一个实施例中，可以包括光 电二极管的检测器314将生成对应于撞击检测器的规定目标波长处的发射光 的强度的电压信号。

再次返回图13，凸缘化管266延伸通过物镜板252的中心开孔256和基 底板220的柱形外壳222。凸缘化管266包括：柱形管268，其延伸通过中 心开孔256和柱形外壳222；以及径向凸缘270，其部署在镜板260的中心 开孔262内，并且由合适的紧固件(例如螺钉或螺栓)紧固到物镜板252。 纵向间隔的承载管道(race)272、274部署在柱形外壳222的内部与凸缘化 管266的柱形管268的外部之间。因此，可以理解，凸缘化管266将相对于 基底板220和柱形外壳222随检测器载体250旋转。

图13中还示出滑动环370的示例性表示的其它细节。滑动环连接器370 部署在与径向凸缘270相对的柱形管268的一端处。如上所述，在柱形外壳 222随基底板220保持静止的同时，柱形管268随检测器载体250旋转。可 以包括公知的滑动环和刷的滑动环连接器370包括：静止组件，其附连或另 外耦合到柱形外壳222；旋转组件，其附连或另外耦合到旋转柱形管268。 通常，组件372、376表示固定接触组件(例如刷)所处的滑动环370的非 旋转部分，位于管268内部的组件378表示随管268旋转并且旋转接触元件 (例如环)所处的滑动环370的旋转部分，缆线379表示将组件378与印制 电路板210连接并且随印制电路板210和信号检测器载体250旋转的功率和 /或数据传导器。

随着检测器载体250旋转，信号检测器300中的每一个基本上放置在相 对于不同传输光纤180的第二端的可操作位置中，以询问位于传输光纤180 的第一端处的发射信号源(即测量来自其的信号)。检测器载体750在每个 传输光纤180处暂停片刻，以允许信号检测器300检测通过传输光纤180发 送的发射信号。在信号检测器300是荧光计的情况下，检测器载体暂停片刻 以允许信号检测器生成传输光纤180发送到发射信号源(容器)的指定波长 的激励信号并且检测容器的溶质所发射的并且传输光纤180发送到荧光计的 激励信号所激励的指定波长的荧光。因此，在实施例中，可以采用每个传输 光纤180以发送激励信号和对应发射信号，每个信号检测器可以用于扫描多 个传输光纤和关联发射信号源。

对于检测器载体250的每次运转，每个信号检测器300询问与每个传输 光纤180关联的发射信号源一次。在信号检测器头200包括配置为检测不同 信号的多个信号检测器250的情况下，对于检测器载体的每次运转关于每个 不同信号询问每个发射信号源一次。因此，在可以包括PCR扩增的核酸诊 断检定的情况下，对于检测器载体250的每个运转关于(不同上色标记所指 示的)对应于所采用的不同探测体的每个目标分析物询问每个容器的溶质一 次。

在信号检测器头200的基底板220包括用于三十(30)个传输光纤180 的三十(30)个光纤隧道的一个实施例中，信号检测器载体每隔四(4)秒 旋转一次运转，在每个光纤隧道处停止至少十(10)毫秒，以测量关联传输 光纤所发送的发射信号。再次，如果信号检测器头包括多个信号检测器(例 如六个(6)荧光计)，则信号检测器头将每隔四(4)秒测量一次用于六个 不同兴趣波长中的每一个的发射。相应地，可以对于每个波长关于每个容器 生成时间vs发射信号强度数据。

当执行PCR时，无须将信号数据获取与PCR处理的热循环同步。也就 是说，无须在PCR循环中在相同温度点(例如95℃)测量每个容器的发射 信号。通过在整个PCR处理期间每隔四秒记录数据，将在PCR热循环的每 个温度收集足够数量的数据点。通过记录用于每个发射信号测量的时间戳和 用于热循环范围的每个温度的时间戳来将信号发射数据与特定温度同步。因 此，例如，为了标识在95℃的温度产生的所有信号测量，将信号测量的时 间戳与对应于95℃的温度的温度时间戳进行比较。

取决于所执行的检定，热循环的时间持续期是可变的。通过热循环器可 以多快地升高以及降低温度来规定最小时间间隔。对于可以将填充有的液体 的瓶子在大约15秒中从55℃提升到95℃的循环器，示例性循环将在55℃ 退火达25秒，从55℃到95℃的15秒，在95℃变性达5秒，并且15秒从 95℃反向下降到55℃，然后通过25秒退火而开始另一循环，因此，该示例 性退火-变性循环将是60秒循环。

图15中示意性示出信号检测器头200的控制和数据获取系统。如图15 所示，检测器载体250承载一个或多个信号检测器300，其中的每一个可以 在一个实施例中包括上述激励源308、激励透镜310、镜320、分光镜322、 物镜324、发射透镜318和发射检测器314。在例如处理模块500(见图2- 图4)中承载的每个容器504耦合到传输光纤180，传输光纤180端接在信 号检测器头200的基底板220中。电机352以机械方式通过电机耦合器380 耦合到检测器载体250，以作用于检测器载体250的动力移动(例如旋转)。 控制器810可以耦合到可控制的电源800和电机352，以用于提供电机控制 信号并且例如从旋转编码器接收电机位置反馈信号。控制器810可以还耦合 到其它反馈传感器(例如起始传感器360)，以用于对检测器载体250的旋转 位置进行检测。控制器810还经由滑动环连接器370将受控功率信号提供给 检测器载体250上可旋转地承载并且耦合到印制电路板210的激励源308。 可以通过彼此功能连通的一个控制器或多个控制器来提供控制器810的功 能。此外，一个或多个控制器或其一个或多个组件可以承载在检测器头200 的旋转部分(例如印制电路板210)上。耦合到印制电路板210的来自发射 检测器314的电压信号以及其它数据可以经由滑动环连接器370从检测器载 体250携带到处理器820，以用于存储和/或分析数据。替代地，处理器820 或其一个或多个组件可以承载在检测器头200的旋转部分(例如印制电路板 210)上。

图16中的标号900表示信号检测器头200的示例性控制配置。光器件 控制器902可以提供给每个检测器载体、或转子，并且耦合到激励源(LED) 308和发射检测器(PD(光电二极管))附连到的印制电路板210。每个光器 件控制器902可以包括微控制器912(例如可得自MicrochipTechnology公 司的PIC18F-系列微控制器)、模数转换器906以及集成放大器908(例如用 于每个发射检测器(PD)314的集成放大器)。恒定电流驱动器910(例如用 于每个激励源308的恒定电流驱动器)受控于微控制器928，并且对激励源 308生成控制信号(例如受控功率)。控制器902在916处从滑动环连接器 370接收功率(例如24V)，并且包括串行数据链路RS-485914，以用于控制 器902与滑动环连接器370之间的通信。

示例性控制配置900可以包括运动控制器920，以用于每个检测器驱动 器350(见图12)。在932处，运动控制器920从可控制电源800(见图15) 接收经由滑动环370发送到光器件控制器902的功率(例如24VDC)40瓦 特。运动控制器920可以经由串行数据链路930与外部控制器通信。在一个 实施例中，控制器920与热循环器的控制器通信，以将信号检测器头200的 操作与热循环器的操作同步。控制器920可以包括串行数据链路RS-485926， 以用于控制器920与滑动环370之间的通信。控制器920可以还包括：微控 制器928(例如可得自MicrochipTechnology公司的PIC18F系列微控制器)； 以及PMD芯片集924，其为用于控制步进电机的电机控制器。步进电机驱 动器936受控于微控制器928，并且生成用于光器件转子的电机352的电机 控制信号(即检测器驱动)。槽式光学传感器输入922从起始标志传感器362 接收信号，并且将这些信号传送到微控制器928。

图22和图23中通过标号420指示实施本公开的各方面的信号检测器头 的替选实施例。信号检测器头420包括过滤器轮盘422和在相对于过滤器轮 盘422的径向聚焦方向上定向的摄像头450。通常，信号检测器头420采用 摄像头450，以对多个捆束光纤进行成像，使得检测每个光纤所发送的信号。 过滤器轮盘422可以标引为有选择地将一个或多个激励源和发射过滤器中的 每一个与光纤捆束和摄像头450耦合，以将指定特性(例如波长)的激励信 号引导到光纤捆束中的光纤，并且将指定特性(例如波长)的发射信号从光 纤捆束中的光纤引导到摄像头450。

更具体地说，信号检测器头420包括过滤器轮盘422，其包括主体424。 主体424可以是配置为可相对于中心轴旋转的运转的主体或组装。电机460 通过传输元件462耦合到过滤器轮盘422，以作用于过滤器轮盘422的动力 旋转。传输元件462可以包括任何合适的用于将电机460的旋转发送到过滤 器轮盘422的传输部件。示例性传输件包括相互接合的齿轮、带和滑轮以及 直接附连到主体424的电机460的输出轴等。电机460可以是步进电机，以 提供精准运动控制，并且可以还包括旋转编码器。过滤器轮盘422可以还包 括起始标志，以用于指示过滤器轮盘422的一个或多个指定旋转位置。合适 的起始标志包括槽式光学传感器、磁传感器、电容传感器等。光纤捆束452 包括多个光纤，其相对于过滤器轮盘422(例如位于与过滤器轮盘424相邻 的固定板442)由光纤安装块456固定在其第一端处。相应光纤的第二端耦 合到位于第一指定布置中的多个信号源中的每一个，并且可以包括位于矩形 布置中的容器(例如容器504)。

过滤器轮盘422包括一个或多个光器件通道425，并且可移动，使得有 选择地将每个光器件通道425标引为与光纤捆束452和过滤器轮盘422可操 作光学连通。每个光器件通道425包括：激励通道426，其形成在标引轮盘 422的主体424内的径向方向上，以用于将激励信号传输到光纤捆束452； 以及发射通道436，其从激励通道426径向延伸到过滤器轮盘422的外沿上 的径向开孔。

激励源428(例如亮光LED)部署在激励通道426内。所有发射通道436 的激励源428可以连接到印制电路板448。一个或多个透镜430和一个或多 个激励过滤器432位于激励通道426内，以调控源428所发射的光。每个光 器件通道425可以配置为生成并且发送指定波长的激励信号。在该实施例中， 过滤器432配置为在期望波长处发送光。

每个通道425包括分光镜434，其配置为发送处于规定激励波长处或附 近的该部分激励信号。

当光器件通道425处于例如通过旋转过滤器轮盘424直到光器件通道 425与光纤捆束452受紧固的光纤隧道444对准而与光纤捆束452光学连通 时，物镜446将激励信号从激励通道426发送到光纤捆束452的每个光纤中。 光纤捆束452的每个光纤将光纤的相对端处来自发射源的发射反向发送通过 物镜446并且进入光器件通道425中。分光镜434可以配置为反射指定发射 波长的光。因此，光纤捆束452发送到光器件通道425中的处于指定发射波 长处的该部分的发射光受分光镜434反射到发射通道436中。

发射过滤器438部署在发射通道436内，并且配置为发送具有期望发射 波长的光。发射通道436在相对于主体424的外围所形成的径向开孔处端接。 在实施例中，光器件通道425相对于摄像头450定向，使得与光纤捆束452 光学连通的光器件通道425也与摄像头450光学连通。

当光器件通道425是相对于摄像头450的可操作位置时，发射通道436 的径向开孔与将发射光从发射通道436发送到摄像头450中的图像中继光器 件440对准。摄像头450然后立刻对光纤捆束452中的所有光纤所发送的发 射信号进行成像。为了确定每个光纤所发送的信号并且因此与光纤关联的信 号发射源所发射的信号，摄像头的像素矩阵中的像素映射到光纤捆束内的光 纤位置，以标识对应于每个光纤的像素阵列中的一个或多个像素。通过询问 在与光纤关联的每个像素或像素组处成像的信号，可以确定该光纤所发送的 发射信号的信号(例如色彩(波长)和/或强度)。

合适的摄像头包括CMOS摄像头(例如IDSUI-5490HE摄像头)或CCD 摄像头(例如LumeneraLW11059或AlliedGE4900)。优选地，摄像头具有 至少10兆像素并且具有高帧率。

在实施例中，过滤器轮盘422包括多个(例如3至6个)光器件通道425， 均配置为激励并且检测不同波长的发射或其它特定区分特性。因此，通过旋 转过滤器轮盘以相对于光纤捆束452和摄像头450标引每个光器件通道425， 可以从所有光纤和关联信号发射源测量每个区分特性的信号。

应理解，信号检测器头可以包括位于并且耦合到一个或多个附加光纤捆 束的一个或多个附加摄像头，以允许多个光纤捆束的同时成像。

硬件和软件

经由控制和计算硬件组件、用户创建的软件、数据输入组件和数据输出 组件来实现本公开的各方面。硬件组件包括计算和控制模块(例如系统控制 器)，例如微处理器和计算机，配置为通过接收一个或多个输入值，运行提 供用于操控或另外作用于输入值的指令的非瞬时机器可读介质(例如软件) 上所存储的一个或多个算法来作用于计算和/或控制步骤，并且输出一个或多 个输出值。这些输出可以显示或另外指示给用户，以用于将信息提供给用户， 例如关于仪器的状态或由此所执行的处理的信息，或这些输出可以包括对其 它处理和/或控制算法的输入。数据输入组件包括输入数据以用于由控制和计 算硬件组件使用的元件。这些数据输入可以包括位置传感器、电机编码器以 及手动输入元件(例如键盘、触摸屏、麦克风、开关、手动操作扫描仪等)。 数据输出组件可以包括硬驱动器或其它存储介质、监视器、打印机、指示灯 或听觉信号元件(例如蜂鸣器、喇叭、响铃等)。

软件包括非瞬时计算机可读介质上所存储的指令，其当由控制和计算硬 件运行时使得控制和进行硬件执行一个或多个自动或半自动处理。

虽然已经参照包括特征的各种组合和部分组合的特定说明性实施例相 当详细地描述并且示出了本公开，但本领域技术人员应容易理解本发明的范 围内所涵盖的其它实施例及其变形和修改。此外，这些实施例的描述、组合 和部分组合并非意图传达本公开需要除了权利要求中明确陈述的特征之外 的特征或特征的组合。于是，本发明视为包括所附权利要求的精神和范围内 涵盖的所有修改和变形。