[发明专利]用于旋转多元荧光探测设备的阀门控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及分析系统，并且更具体地，涉及用于在使用荧光染料探测多个目标物种期间控制流体流动的技术。

背景技术

光学转盘系统经常用于执行各种生物学、化学或者生物化学分析。在典型系统中，可旋转转盘被用作用于存储和处理流体样本例如血液、血浆、血清、尿液或者其它流体的媒介。在一些情形中，在处理期间，转盘中的流体可能需要被从一个位置移动到另一个位置。

一种类型的分析是聚合酶链式反应(PCR)，它经常被用于核酸序列分析。具体地，PCR经常用于DNA定序、纯系、遗传图谱和其它形式的核酸序列分析。

通常，PCR依赖于DNA复制酶在高温下保持稳定的能力。在PCR中有三个主要步骤：变性、退火和延伸。在变性期间，液体试样在大致94℃下被加热。在该过程期间，双链DNA“熔化”打开成为单链DNA并且所有的酶促反应停止。在退火期间，单链DNA被冷却到54℃。在此温度，引物结合或者“退火”到DNA链的端部。在延伸期间，试样被加热到75℃。在此温度，核苷添加到引物并且最终形成DNA模板的补充副本。

现有很多被设计成在PCR期间实时地确定特定DNA和RNA序列在试样中的水平的PCR器械。很多器械基于荧光染料的使用。具体地，很多传统的实时PCR器械探测在PCR产品扩增期间成比例地产生的荧光信号。

传统的实时PCR器械使用不同方法探测不同荧光染料。例如，一些传统PCR器械结合有具有用于在光谱上分析每一种染料的滤光轮的白光源。该白光源为卤钨灯泡，它具有几千小时的最大寿命。滤光轮通常是易于磨损的复杂机电部件。

发明内容

总体上，本发明涉及用于在实时PCR(聚合酶链式反应)中探测多种目标物种的技术，在这里称为多元PCR。具体地，描述了一种多元荧光探测设备，它结合有多个光学模块。每一个光学模块可以被优化用于在离散波带中探测相应荧光染料。换言之，该光学模块可以用于询问不同波长的多个、平行的反应。该反应可能例如在旋转转盘的单独过程腔室(例如，井孔)中进行。另外地，每一个光学模块可以是可移除的以快速地改变设备的探测能力。

该多个光学模块可以通过多支腿光导纤维束被光导地联接到单独探测器。以此方式，可以通过使用多个光学模块和单独探测器例如光电倍增管实现复接。在每一个光学模块中的光学构件可以被选择用于最大化敏感度并且最小化光谱串音，即，来自在另一个光学模块上的一种染料的信号。

该设备也包括用于映射和打开转盘上的阀门的激光阀门控制系统。该激光控制阀门控制系统可以具有两种功率设定。在低功率设定中，该系统发射由传感器通过转盘中的狭槽探测到的激光束以映射转盘相对于旋转该转盘的旋转平台的位置。该映射可以然后被用于定位在转盘上分离两个或者更多个腔室的选定阀门。一旦被定位，则激光控制阀门系统可以在阀门上聚焦更高能量的激光以打开阀门并且允许当转盘旋转时内容物从保持腔室流动到过程腔室。

在一个实施例中，一种设备包括用于旋转具有通过具有阀门的通道从过程腔室分离的保持腔室的转盘的马达和输出第一水平电磁能量以确定转盘位置以及第二水平电磁能量以打开阀门从而允许流体从保持腔室流动到过程腔室的能源。

在另一个实施例中，一种系统包括数据获取设备。该系统还包括联接到数据获取设备的探测设备，其中该探测设备包括用于旋转具有通过具有阀门的通道从过程腔室分离的保持腔室的转盘的马达；输出电磁能量以确定转盘位置并且打开阀门以允许流体从保持腔室流动到过程腔室的能源；以及在探测到电磁能量时输出信号的传感器。

在另外的实施例中，一种方法包括旋转具有通过具有阀门的通道从过程腔室分离的保持腔室的转盘；发射第一水平的电磁能量以确定转盘位置；并且发射第二水平的电磁能量以打开阀门从而允许流体从保持腔室流动到过程腔室。

本发明可以提供一种或者多种优点。例如，激光阀门控制系统可以被用于定位转盘的准确位置并且形成转盘位置的映射。而且，该系统然后可以使用该映射以在转盘上的阀门上定位激光器从而当需要时将其打开。这种自行校正技术可以降低操作时间并且增加激光器准确度。

虽然该设备能够执行实时PCR，该设备也能够当其发生时分析任何类型的生物学反应。该设备能够独立地或者作为选定的组调整每一个反应的温度，并且该设备通过包括在两个或者多个腔室之间的阀门而能够支持反应的多个阶段。

在一些实施例中，该设备可以是便携式的和坚固的以允许在远程区域或者临时实验室中进行操作。该设备可以包括用于实时地分析反应的数据获取计算机，或者该设备可以通过有线或者无线通讯接口将数据传送到另一个设备。