CN107548453B - 用于评价生物样本的***和方法 - Google Patents

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Abstract

用于评价生物样本的***和方法。一种用于生物分析的仪器(100)包括一个基座(300)、一个激发源(402)、一个光学传感器(408)、一个激发光学***(400)和一个发射光学***(400)。所述基座被构造成能接纳一个样本固持器(305)，所述样本固持器(305)包括多个生物样本(310)。所述光学传感器被构造成能接收来自所述生物样本响应于所述激发源的发射。另外，所述仪器能够包括一个被透镜壳体包封的传感器透镜以及一个包括接合所述透镜罩的一个齿轮(455)的对焦装置，所述对焦装置能够从所述包封件之外触及以调整焦点。所述仪器还可能包括沿发射光路设置的一个传感器孔(478)以及设置用于接合所述传感器孔的一个阻挡结构，所述阻挡结构使得所述光学传感器无法接收到来自所述样本固持器附近的受照表面(432)的所述反射的辐射，而且不反射出所述仪器的另一个表面。

Description

用于评价生物样本的***和方法
技术领域
本发明整体涉及用于观察、测试和/或分析一个或多个生物样本的***、装置和方法，并且更具体地涉及用于观察、测试和/或分析一个或多个生物样本的包括光学***的***、装置和方法。
附图简略说明
结合附图阅读下文详细说明可以更好地理解本发明的实施例。此类仅为进行例示性的说明的实施例示出本发明的新颖且非显而易知的方面。附图包括下图：
图1 为根据本发明的一个实施例的***的示意图。
图2 为根据本发明的一个实施例的激发源的示意图。
图3 为各种光源的归一化光谱图，其中包括根据本发明的一个实施例的光源。
图4 为图 3 所示的光源光谱在各种波长范围内的光谱积分图。
图5 和图 6 为根据本发明的一个实施例的仪器外壳的透视图。
图7 为根据本发明的一个实施例的光学和样本处理***的实体模型图示。
图8 为图 7 所示的光学***的放大实体模型图示。
图9 为图 7 所示的样本处理***的一部分的分解图。
图10 为图 7 所示的光学***的一部分的剖视图。
图11 为根据本发明的一个实施例的成像单元的顶部透视图。
图12 为图 11 所示的成像单元的剖面图。
图13 和图 14 为图 11 所示的成像单元的底部透视图。
图15-17 为图 11 所示的成像单元的部分放大图。
图18 为图 6 和图 8 所示的***的剖视图。
图19 和图 20 为根据本发明的一个实施例的***的示意图。
附图详细说明
如本文所用，术语“辐射”或“电磁辐射”意指由某些电磁过程释放的辐射能，其可能包括一种或多种可见光（例如，辐射能的特征在于介于 400 纳米和 700 纳米之间或介于 380 纳米和 800 纳米之间的一个或多个波长）或不可见的电磁辐射（例如，红外线、近红外线、紫外线 (UV)、X 射线或 γ 射线辐射）。
如本文所用的“激发源”意指电磁辐射的来源，其可能朝向至少一个包含一种或多种化合物的样本，使得电磁辐射与所述至少一个样本相互作用，以产生指示所述至少一个样本之状况的发射电磁辐射。激发源可包括光源。如本文所用，术语“光源”是指包含一段具有一个峰值或最大输出（例如，功率、能量或强度）之电磁波谱的电磁辐射的来源，该峰值或最大输出在所述电磁波谱（例如范围在 400 纳米至 700 纳米或 380 纳米和 800 纳米之波长范围内的电磁辐射）的可见光波段范围内。除此之外或另选地，激发源可包含处于电磁波谱的红外（近红外、中红外和/或远红外）或紫外线（近紫外和/或极紫外）部分的至少一部分内的电磁辐射。除此之外或另选地，激发源可包含电磁波谱其他波段中的电磁辐射，例如在电磁波谱的 X 射线和/或无线电波部分中。激发源可包括单个光源，例如白炽灯、气体放电灯（例如，卤素灯、氙灯、氩灯、氪灯等）、发光二极管 (LED)、有机 LED (OLED)、激光，诸如此类。激发源可包括多个单个光源（例如，多个 LED 或激光器）。激发源还可包括一个或多个激发滤光器，例如高通滤光器、低通滤光器或带通滤光器。例如，激发滤光器可包括滤色器和/或二向色滤光器。激发源包括在空间上和/或时间上分离的单一束流或多个束流。
如本文所用，“发射”意指由于来自激发源的辐射与包含或被认为包含一种或多种化学和/或生物分子或目标化合物的一个或多个样本的相互作用而产生的电磁辐射。发射可能起因于样本对激发源的辐射所产生的反射、折射、偏振、吸收和/或其他光学效应。例如，发射可包含通过一个或多个样本吸收激发电磁辐射而诱发的发光或荧光。如本文所用，“发射光”意指包含一段具有一个峰值或最大输出（例如，功率、能量或强度）之电磁波谱的一次发射，该峰值或最大输出在所述电磁波谱（例如范围在 420 纳米至 700 纳米之波长范围内的电磁辐射）的可见光波段范围内。
如本文所用，“透镜”意指被构造成能够引导或聚焦入射的电磁辐射以便会聚或发散此类辐射的光学元件，例如用于在有限的距离或在光学无限远处提供真实或虚拟的图像。透镜可包含具有由入射电磁辐射的折射、反射和/或衍射提供的光焦度的单个光学元件。另选地，透镜可包括由多个光学元件组成的复合***，例如，包括但不限于消色差透镜、双透镜、三合透镜或相机透镜。透镜可至少部分地容纳在透镜罩或透镜支架中，或至少部分地被透镜罩或透镜支架包围。
如本文所用，术语“光功率”意指透镜或光学器件置于空气中时会聚或发散光以提供焦点（实际或虚拟）的能力。如本文所用，术语“焦距”意指光功率的倒数。如本文所用，术语“衍射功率”或“衍射光功率”意指透镜或光学器件或其一部分的功率，归因于入射光衍射成一个或多个衍射级。除非另外注明，否则透镜、光学器件或光学元件的光功率来源于与透镜或光学器件相关联的参考平面（例如，光学器件的主平面）。
如本文所用，术语“生物样本”意指包含本文所描述或暗示的本发明各种实施例之用户、制造商或经销商任何类型的目标生物化学品或组分和/或任何靶分子的样本或溶液，以及包含用于执行生物测定、实验或测试目的的相关化学品或化合物的任何样本或溶液。这些生物化学品、组分或靶分子可能包括但不限于 DNA 序列（包括无细胞 DNA）、RNA 序列、基因、寡核苷酸、分子、蛋白质、生物标志物、细胞（例如，循环肿瘤细胞）或任何其他合适的靶生物分子。生物样本可包含至少一种靶核酸序列、至少一种引物、至少一种缓冲液、至少一种核苷酸、至少一种酶、至少一种洗涤剂、至少一种封闭剂、或至少一种适用于检测靶标或参比核酸序列的染料、标志物和/或探针中的至少一者或多者。在各个实施例中，此类生物组分可与一种或多种 PCR 方法和***结合使用，诸如胎儿诊断、多重 dPCR、病毒检测，以及量化标准物、基因分型、测序分析、实验，或方案、测序验证、突变检测、转基因生物检测、罕见等位基因检测，和/或拷贝数变异。
根据本发明的实施例，包含至少一种目标生物靶标的一种或多种样品或溶液可以包含于、分散介于或分配介于多个较小的样品体积或反应区（例如，小于或等于 10 纳升、小于或等于 1 纳升，或者小于或等于 100 皮升的体积或区域）中。本文所公开的反应区通常示出为包含在位于基板材料中的孔中；然而，根据本发明的实施例之其他形式的反应区可以包括位于形成于基板中的通孔或凹痕内的反应区、分布于基板表面上的溶液斑点、位于毛细管或微流体***的测试位点或体积内，或位于多个微珠或微球上的样本或溶液。
虽然根据本发明的实施例所述的装置、仪器、***和方法通常涉及 dPCR 和qPCR，但本发明的实施例可适用于任何 PCR 过程、实验、测定或方案，其中对大量反应区进行处理、观察和/或测量。在根据本发明的实施例所述的 dPCR 测定或实验中，将包含至少一种靶标多核苷酸或核苷酸序列的稀释溶液细分为多个反应区，使得这些反应区中的至少一部分包含靶标核苷酸序列的一个分子或不含靶标核苷酸序列。当反应区随后在 PCR 方案、程序、测定、过程或实验中进行热循环时，包含所述靶标核苷酸序列的一个或多个分子的反应区被大量扩增并且产生正的可检出的检测信号，而那些不含任何所述靶标核苷酸序列的反应区将不被扩增并且不产生检测信号，或产生低于预定阈值或噪声水平的信号。使用泊松统计，可将分布在反应区之间的原溶液中靶标核苷酸序列的数量与产生正检测信号的反应区的数量关联起来。在一些实施例中，检测到的信号可用于测定原溶液中包含的靶分子的数量或数量范围。例如，检测***可以被构造成区分包含一个靶分子的反应区与包含两个或至少两个靶分子的反应区。除此之外或另选地，所述检测***可被配置为区分包含多个等于或低于预定量的靶分子的反应区与包含超过预定量的靶分子之反应区。在某些实施例中，qPCR 和 dPCR 两者的过程、测定或方案使用单一相同的装置、仪器或***和方法加以实施。
参考图1，用于生物分析的***、装置或仪器 100 包括电子处理器、计算机或控制器 200，被构造成能够接纳和/或处理生物或生化样本的基座、安装架或样本块组件 300，和/或光学***、装置或仪器 400 中的一种或多种。不局限于本发明的范围，*** 100 可以包括测序仪器、聚合酶链反应 (PCR) 仪器（例如，实时 PCR (qPCR) 仪器和/或数字 PCR(dPCR) 仪器）、毛细管电泳仪、用于提供基因分型信息的仪器，诸如此类。
电子处理器 200 被如此构造成以控制、监测和/或接收来自光学*** 400 和/或基座 300 的数据。电子处理器 200 可被物理集成到光学*** 400 和/或基座 300 中。除此之外或另选地，电子处理器 200 可与光学*** 400 和基座 300 分开，例如，外部台式计算机、便携式计算机、笔记本计算机、平板计算机，诸如此类电子处理器 200 与光学***400 和/或基座 300 之间的通信可直接通过诸如 USB 电缆等物理连接，和/或间接通过无线或网络连接（例如，通过 Wi-Fi 连接、局域网、互联网连接、云连接等）来实现。电子处理器 200 可包括包含指令、例程、算法、测试和/或配置参数、测试和/或实验数据等的电子存储器。电子处理器 200 可被如此构造以例如操作光学*** 400 的各个部件或者获取和/或处理由基座 300 提供的数据。例如，电子处理器 200 可用于获取和/或处理由光学***400 的一个或多个光电检测器所提供的光学数据。
在某些实施例中，电子处理器 200 可集成到光学*** 400 和/或基座 300 中。电子处理器 200 可例如使用硬线连接、局域网、互联网连接、云计算***等与外部计算机通信和/或将数据发送到外部计算机以供进一步处理。该外部计算机可能是位于*** 100中或*** 100 附近的物理计算机，例如一台台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机，诸如此类。除此之外或另选地，所述外部计算机和电子处理器 200 中的任一者或两者可包含虚拟装置或***，诸如云计算或存储***。数据可以经由无线连接、云存储或计算***等在两者之间进行传输。除此之外或另选地，来自电子处理器 200（例如，来自光学*** 400 和/或基座 300）的数据可被传输至外部存储器存储设备，例如外部硬盘驱动器、USB 存储器模块、云存储***等。
在某些实施例中，基座 300 被构造成接纳样本固持器或样本支架 305。样本固持器 305 可包含多个或一系列空间上独立的反应区、位点或位置 308，用于容纳对应的多个或一系列生物或生化样本 310。反应区 308 可包括任何多个体积或位置，其隔离或被构造成隔离所述多个生物或生化样本 310。例如，反应区 308 可包括基板或组件中的多个通孔或孔（例如，标准微量滴定板中的样本孔）、通道或腔室中的多个样本珠、微珠或微球、流通池中的多个不同的位置、基板表面上的多个样本斑点、或被构造成接纳样品固持器的孔或开孔（例如，被构造成接纳微量滴定板的样本块组件中的腔体）。
基座 300 可包含一个样本块组件，该样本块组件被构造成控制样本固持器 305和/或生物样本 310 的温度。样本块组件 300 可包括一个或多个样本块、Peltier 装置或用于控制或循环温度的其他装置和/或散热器（例如，用于辅助稳定温度）。基座 300 可包含热控制器或热循环仪，以例如提供或执行 PCR 测定。
反应装置 300 可包括样本固持器 305。至少一部分反应区 308 可包括一个或多个生物样本 310。生物或生化样本 310 可包括至少一种靶核酸序列、至少一种引物、至少一种缓冲液、至少一种核苷酸、至少一种酶、至少一种洗涤剂、至少一种封闭剂、或至少一种适用于检测靶标或参比核酸序列的染料、标志物和/或探针中的一者或多者。样本固持器305 可被如此构造成以执行 PCR 测定、测序分析、或毛细管电泳测定、印迹测定中的至少一种。在某些实施例中，样本固持器 305 可包括微量滴定板、包括多个孔或通孔的基板、包括一个或多个通道或毛细管的基板、或包括含一种或多种生物样本的多个小珠或球的腔室中的一者或多者。反应区 308 可包括多个孔、基板中的多个通孔、一块基板或通道或毛细管内的多个不同位置、一个反应体积内的多个微珠或微球等中的一者或多者。样本固持器305 可包含一块微量滴定板，例如其中反应区 308 可包含至少 96 个孔、至少 384 个孔，或至少 1536 个孔。
在某些实施例中，样本固持器 305 可包括一块基板，该基板包括一个第一表面、一个对向第二表面以及设置在所述表面之间的多个通孔，所述多个通孔被构造成容纳一个或多个生物样本，例如专利申请公开号 US 2014-0242596 和 WO 2013/138706 中所述，这些专利申请以引用方式并入本文，其如同被完整陈述。在此类实施例中，所述基板可包括至少 3096 个通孔或至少 20,000 个通孔。在某些实施例中，样本固持器 305 可包括一个毛细管阵列，该阵列被构造成通过一种或多种靶分子或分子序列。
在某些实施例中，*** 100 可任选地包括加热的或温控盖子 102，该盖子可设置在样本固持器 305 和/或基座 300 上。加热的盖子 102 可用以例如防止在样本固持器305 中所含样本上发生凝聚，其有助于保持光进入生物样本 310。
在某些实施例中，光学*** 400 包括激发源、照明源、辐射源或光源 402，其产生特征在于第一波长的至少第一激光光束 405a 以及特征在于不同于第一波长的第二波长的第二激光光束 405b。光学*** 400 还包括光学传感器或光学检测器 408，该光学传感器或光学检测器被构造成接收来自一个或多个生物样本响应于激发源 410 和/或激光光束 405a、405b 中的一者或多者的发射或辐射。光学*** 400 还包括激发光学*** 410，该激发光学*** 410 沿激发光路 412 设置在激发源 402 和受照的一个或多个生物样本之间。光学*** 400 还包括发射光学*** 415，该发射光学*** 415 沿发射光路 417 设置在受照的一个或多个样本和光学传感器 408 之间。在某些实施例中，光学*** 400 可包括分束器 420。光学*** 400 可任选地包括光束收集器或辐射挡板 422，该光束收集器或辐射挡板 422 被构造为减少或防止投射到分束器 420 上的辐射从激发源 402 反射到发射光路 417 中。
在图 1 所示的例示性实施例以及本文所公开的发明之其他实施例中，激发源402 包括辐射源 425。辐射源 425 可包含至少一个白炽灯、至少一个气体放电灯、至少一个发光二极管 (LED)、至少一个有机发光二极管和/或至少一个激光器中的一者或多者。例如，辐射源 425 可包括至少一个卤素灯、氙灯、氩灯、氪灯、二极管激光器、氩激光器、氙激光器、准分子激光器、固态激光器、氦氖激光器、染料激光器，或它们的组合。辐射源 425 可包括一个特征在于最大波长或中心波长处于电磁波谱的可见光波段的光源。除此之外或另选地，辐射源 425 可包括一个紫外、红外或近红外光源，其对应的最大波长或中心波长处于电磁波谱的那些波段中的一者内。辐射源 425 可为宽带源，例如，具有至少 100 纳米、至少 200 纳米，或至少 300 纳米的光谱带宽，其中带宽被定义为强度、能量或功率输出大于预定量的范围（例如，其中预定量等于或约等于所述辐射源的最大波长或中心波长的约1%、5% 或 10%）。激发源 402 还可包括源透镜 428，该源透镜被构造成调整辐射源 425 的发射，例如，用于增加样本固持器 305 和/或生物样本 310 中接收的激发辐射的量。源透镜 428 可包括单透镜或者可为包括两个或更多个元件的复合透镜。
在某些实施例中，激发源 402 还包括可移入和移出激发光路 412 的两个或更多个激发滤光器 430，例如，与宽带激发源 402 结合地使用。在此类实施例中，可使用不同的激发滤光器 430 以选择适于诱导生物样本 310 内相应的染料或标志物产生荧光的不同波长范围或激发通道。激发滤光器 430 中的一者或多者可具有至少 ±10 纳米或至少 ±15 纳米的波长带宽。激发滤光器 430 可包括多个滤光器，后者共同提供适用于使一份SYBR®染料或探针、一份FAMTM染料或探针、一份VIC®染料或探针、一份ROXTM染料或探针，或一份 TAMRATM染料或探针中的一者或多者发荧光的多个带通。激发滤光器 430 可布置在可旋转滤光轮（未示出）中或其他使用激发源 402 提供不同激发通道的合适装置或设备上。在某些实施例中，激发滤光器 430 包括至少 5 个滤光器或至少 6 个滤光器。
在某些实施例中，激发源 402 可包括多个单独的激发源，后者可使用一个或多个分束器或光束组合器加以组合，使得来自每个单个激发源的辐射沿一个共光路传输，例如沿着图 1 所示的激发光路 412 传输。另选地，单个激发源中的至少一部分可以被布置成提供沿不同的非重叠光路传播的激光光束，例如，以照亮所述多个反应区 308 的不同反应区。每个单个激发源可以被寻址、激活或选择以照亮反应区 308，例如，单独地或成组地或全部同时进行。在某些实施例中，所述单个激发源可以被布置为一维或二维阵列，其中这些单个激发源中的一者或多者的特征在于最大波长或中心波长不同于所述阵列中其他单个激发源中的至少一者的最大波长或中心波长。
在某些实施例中，第一激发光束 405a 包括第一波长范围，第一激光光束 405a的强度、功率或能量在该第一波长范围内高于第一预定值，并且第二激光光束 405b 包括第二波长范围，第二激光光束 405b 的强度、功率或能量在该第二波长范围内高于第二预定值。激光光束 405a、405b 的特征波长可为对应的波长范围的中心波长，或对应的波长范围内的最大电磁强度、功率或能量的波长。激发光束 405 中的至少一者的中心波长可为对应的波长范围内的平均波长。对于每条激发光束 405（例如，激发光束 405a、405b），所述预定值可小于对应的最大强度、功率或能量的 20%；小于对应的最大强度、功率或能量的10%；小于对应的最大强度、功率或能量的 5%；或小于对应的最大强度、功率或能量的 1%。所述预定值对于所有激发光束 405（例如，对于激发光束 405a、405b 两者）可以相同，或者该预订值可彼此不同。在某些实施例中，第一激发光束 405a 和第二激发光束 405b 的波长范围不重叠，而在其他实施例中，波长范围中的至少一者至少部分地与其他波长范围重叠。在某些实施例中，第一中心波长和第二中心波长相隔至少 20 纳米。在某些实施例中，第一波长范围和第二波长范围中的至少一者具有至少 20 纳米或至少 30 纳米的值。
激发光学*** 410 被构造成将激发光束 405a、405b 引导至所述一个或多个生物样本。在适用情况下，本文引用的激发光束 405a、405b 可被应用于包括多于两条激发光束 405 的实施例。例如，激发源 402 可被构造成引导至少五条或六条激发光束 405。激发光束 405a、405b 可被同时产生或提供，可在时间上分离，和/或可在空间上分离（例如，其中激光光束 405a 被引导至一个反应区 308，并且激发光束 405b 被引导到不同的反应区308）。激发光束 405 可顺序地产生，例如，通过顺序打开和关闭以不同波长为特征的不同颜色的单个辐射源 425，或者通过在单个辐射源 425 的前面顺序放置不同颜色的滤光器来实现。另选地，激发光束 405a、405b 可同时产生，例如通过使用多波段滤光器、分束器或反射镜，或者通过将不同的单个辐射源 425 诸如两个不同颜色的发光二极管 (LED) 耦合在一起来实现。在一些实施例中，激发源 402 产生多于两条激发光束 405，其中激发光学*** 410 将每条激发光束引导至一个或多个生物样本 310。
参考图2，激发源 402 可包括至少 5 个单个辐射源 425a、425b、425c、425d、425e，这些辐射源结合以沿着共同的激发光路 412 传输。激发源 402 还可包括对应的源透镜 428a、428b、428c、428d、428e。来自辐射源 425a、425b、425c、425d、425e 的辐射可使用多个组合器光学元件 429a、429b、429c 结合。组合器光学元件 429a、429b、429c 可包括中性密度过滤器、50/50 分束器、二向色滤光器或反射镜、相叠分光器等中的一者或多者。组合器光学元件 429a、429b、429c 为组合各种单个辐射源 425 的一种实例，应当理解，单个辐射源 425 和组合器光学元件 429 的其他组合和几何布置方式也处于本发明的实施例的范围内。单个辐射源 425a、425b、425c、425d、425e 中的一者或多者的特征可在于与其他单个辐射源 425a、425b、425c、425d、425e 不同的中心波长和/或波长范围。
参考图3-4，辐射源 425 的光谱分布可以不明显的方式选择，以使不同颜色或激发通道的至少五条激发光束 405 能够与一个公共分束器 420 配合使用，同时保持所有激发通道在例如 qPCR 测定的每个循环过程中具有可接受或预先确定的数据通量。如本文所用，术语“激发通道”意指由一个被构造用于照亮一个或多个生物样本（例如，生物样本310）的激发源（例如，激发源 402）所提供的若干不同电磁波段中的每个波段。如本文所用，术语“发射通道”意指允许电磁辐射传递到一个光学传感器或检测器（例如，光学传感器408）上的若干不同发射波段中的每个波段。
图3 示出三种不同辐射源的波长谱的相对能量。虚线图为卤素灯（在本文中称为“光源 1”）的光谱，其特征在于在可见光谱的蓝色波长范围内具有相对较低的能量水平，并且能量随波长增加而提高，在约 670 纳米处达到峰值。点划线光谱图为可商购获得的 LED光源（在本文中称为“光源 2”）的光谱，其在约 450 纳米处具有峰值能量，并且在约 530纳米至约 580 纳米处具有较低的峰，然后逐渐降低能量至可见光谱的红色波长范围。实线图为根据本发明的一个实施例的另一种 LED 光源（在本文中称为“光源３”）的光谱（例如，激发源 402 的示例性光谱）。图4 示出图 3 所示三种光源中每一种光源的各个激发通道内的积分能量，其中这些通道的光谱为 qPCR 领域中使用的典型激发滤光器的光谱。波长范围和激发滤光器名称如下表 1 所示，其中 X1 为激发通道 1，X2 为激发通道 2，以此类推。
Figure 8413DEST_PATH_IMAGE002
表 1.图 4 中所用激发滤光器的光谱带宽。
在 qPCR 领域中，一个重要的性能参数是获得包含多种目标染料的样本的发射数据的总时间。例如，在一些情况下，期望在一个或多个发射通道上获得多种染料或探针的发射数据，其称作 M1-M6，对应于用于照亮样本的各个激发通道（例如，M1-M6 对应于 X1、M2-M6 对应于 X2、M3-M6 对应于 X3、M4-M6 对应于 X4、M5-M6 对应于 X5、和/或 M6 对应于X6）。经发现，在具有用于五个或六个激发/发射滤光器通道（例如，具有组合发射通道 M1-M6 的激发通道 X1-X6 ）的单一宽带分束器的***中使用光源 2 时，获取通道 5 和/或通道 6 之数据的时间量对于某些应用场合而言可能过长而无法接受。为了应对这种情况，对于激发通道 1 和/或 2 可以使用一个或多个窄带二向色分束器以增加样品接收的激发光的量和传感器接收的发射光的量（使得在这种情况下通过使用二向色分束器来提高总体光学效率）。然而，这排除了如图 1 所示的单分束器布置方式的使用，从而失去了单分束器配置所对应的优势（例如，缩减尺寸、成本、复杂性）。发现一种更佳解决方案是其中将光源诸如光源 3 与单分束器（诸如 50/50 分束器等宽带分束器）结合使用，诸如分束器 420。已发现，激发通道 X1、X5 和/或 X6 的相对能量可用以鉴定适合与单分束器实施例一起使用的激发源 402，以提供可接受的总积分时间，用于在五个或六个激发通道上采集发射数据。使用 LED 光源 2 和 LED 光源 3 作为实例，由图 3 和图 4 所示的数据可以导出下表 2所示的下列数据。
Figure 26791DEST_PATH_IMAGE003
表 2.每个滤光器通道归一化到通道 2 所得的归一化 LED 强度。
基于此类数据，经发现，在某些实施例中，当 X1/X2 大于 2.02（例如，大于或等于3）时，可以获得改善的性能（例如，就较短的通道 1 积分时间而言）。除此之外或另选地，在其他实施例中，当 X5/X2 大于 0.49（例如，大于或等于 0.9）和/或当 X6/X2 大于 0.38（例如，大于或等于 0.9）时，可以获得改善的性能（例如，就较短的通道 1 积分时间而言）。|根据本文所述的标准，“X1”意指具有特征在于最大功率、能量或强度处于包括 455-485纳米的波段内的光束输出的激发通道；“X2”意指具有特征在于最大功率、能量或强度处于包括 510-530 纳米的波段内的光束输出的激发通道；“X5”意指具有特征在于最大功率、能量或强度处于包括 630.5-649.5 纳米的波段内的光束输出的激发通道；“X6”意指具有特征在于最大功率、能量或强度处于包括 650-674 纳米的波段内的光束输出的激发通道。
再次参见图1，激发光束 405 在操作过程中沿激光光路 412 导向样本处理基座300，例如在存在样本固持器 305 时导向反应区 308。当存在时，光源透镜 428 被构造成调整激发光束 405，例如以捕获并且引导激发源 402 的大部分发射辐射。在某些实施例中，一个或多个反射镜 432（例如，折叠式反射镜）可沿激发光路 412 结合，例如以使光学*** 400 更紧凑和/或提供预定的包装尺寸。图1 示出一个反射镜 432；然而，可使用另外的反射镜，例如以满足包装设计约束。如下文更详细地讨论，另外的透镜可被设置在样本固持器 305 附近，例如，以便进一步调整来自包含于一个或多个反应区中的生物样本的所述激发光束 405 和/或对应的发射。
发射光学*** 415 被构造成将来自所述一个或多个生物样本的发射引导至光学传感器 408。这些发射中的至少一部分可能包含来自所述生物样本中至少一部分以响应激发光束 405 中至少一者的荧光发射。除此之外或另选地，所述发射中至少一部分包含来自激发光束 405 中至少一者的辐射，该辐射被所述生物样本中的至少一部分反射、折射、衍射、散射或偏振。在某些实施例中，发射光学*** 415 包含一个或多个发射滤光器 435，所述一个或多个发射滤光器 435 被构造成能够例如阻止激发辐射反射或散射到发射光路417 中。在某些实施例中，每个激发滤光器 430 均存在一个对应的发射滤光器 435。参考图8, 在某些实施例中，激发滤光器 430 被布置在激发滤光轮 431 中，和/或发射滤光器435 被布置在发射滤光轮 436 中。
在某些实施例中，发射光学*** 415 包括传感器透镜 438，该传感器透镜 438被构造成将来自至少一部分所述生物样本中的发射引导至光学传感器 408 上。光学传感器 408 可包括单个传感器元件，例如光电二极管检测器或光电倍增管等。除此之外或另选地，光学传感器 408 可包括一个阵列传感器，该阵列传感器包括一个传感器或像素的阵列。阵列传感器 408 可以包括一个互补金属氧化物半导体传感器 (CMOS)、一个电荷耦合装置 (CCD) 传感器、多个光电二极管检测器、多个光电倍增管等中的一者或多者。传感器透镜 438 可被构造成由来自所述多个生物样本 310 中一者或多者的发射形成图像。在某些实施例中，光学传感器 408 包含两个或更多个阵列传感器 408，例如其中由来自所述多个生物样本 310 中一者或多者的发射形成两个或更多个图像。在此类实施例中，来自所述多个生物样本 310 中一者或多者的发射可以被划分以提供该多个生物样本 310 中一者或多者的两个信号。在某些实施例中，所述光学传感器包含至少两个阵列传感器。
分束器 420 沿激发光路 412 和发射光路 417 布置并且被构造成在操作过程中接纳第一激发光束 405a 和第二激发光束 405b。在图 1 所示的例示性实施例中，分束器420 被构造成传输激发光束 405 并且反射来自生物样本 310 的发射。或者，分束器 420可能被构造成反射所述激发光束并且传输来自所述生物样本 310 的发射。在某些实施例中，分束器 420 包含一个宽带分束器，其对于由激发源 402 提供并且被引导到反应区308 的激发光束 405（例如，例示性实施例中的激光光束 405a、405b）的全部或大部分具有相同或近似相同的反射率。例如，分束器 420 可为一个宽带分束器，其特征在于在至少为200 纳米的波段、在至少 200 纳米的波段、或在所述电磁波谱的可见波段、在所述电磁波谱的可见光和近红外波段、或 450 纳米至 680 纳米的波段具有恒定或大约恒定的反射率。在某些实施例中，分束器 420 为一个中性密度滤光器，例如，一个在所述电磁波谱的可见波段具有约 20%、50%、或 80% 的反射比的滤光器。在某些实施例中，分束器 420 为一个二向色分束器，后者在一个或多个选定的波长范围内透射或反射，例如，在中心位于激光光束 405 的峰值波长处或附近的多于一个波段透射和/或反射的多波段分束器。
在某些实施例中，分束器 420 为单个分束器，其构造为单独地或与单光束收集器422 结合地接收所述多条激光光束 405（例如，激光光束 405a、405b）中的一部分或全部。每条激发光束可被称为一个激发通道，其可以单独使用或结合使用以激发生物样本 310中的一者或多者中的不同荧光染料或探针分子。相比之下，许多现有技术的***和仪器，例如，在 qPCR 领域中，通过针对所述***或仪器的每个激发通道和/或每个发射通道使用单独的分束器和/或光束收集器来提供多条发射光束。在此类现有技术的***和仪器中，通常在激发通道的至少一部分中使用色度选择性二向色滤光器，以增加样本处接收的辐射量。针对每个通道使用不同分束器和/或光束收集器的***和仪器之缺点包括尺寸、成本、复杂性和响应时间增加（例如，由于在激发和/或发射通道之间改变时必须移动或旋转的质量增加）。经发现，可以用单分束器 420 和/或单光束收集器 422 代替这些多个分束器和/或光束收集器，同时仍然提供可接受或预定的***或仪器性能，例如通过适当选择激发源 402的光谱分布和/或通过配置***或仪器以减少由光学传感器 408 接收的杂散或多余辐射的量（如本文所作进一步讨论）。因此，与现有技术的***和仪器相比，本发明的实施例可用以提供具有缩减的尺寸、成本、复杂性及响应时间的***和仪器。
参考图5 和图 6，在某些实施例中，*** 100 包括仪器外壳 105 和样本固持器抽屉 110，该样本固持器抽屉包括基座 300 并且在使用过程中被构造成接纳、固定或容纳样本固持器 305 并且定位样本固持器 305 以提供与光学*** 400 的光学耦合。在抽屉110 关闭（图 6）时，外壳 105 可被构造成容纳或包围样本处理*** 300 和光学***400。在某些市水利中，外壳 105 可容纳或包围电子处理器 200 的全部或一部分。
参考图7-9，在某些实施例中，光学*** 400 还可包括透镜 440 和/或透镜阵列442，其可包括对应于样本固持器 305 的每个反应区 308 的多个透镜。透镜 440 可包括一个场透镜，其可被构造成为样本固持器 305、反应区 308、透镜阵列 442 或光学传感器408 中的至少一者提供远心光学***。如图 7 和图 9 中的例示性实施例所示，透镜 440可包括一个菲涅尔透镜。
再次参见图7 和图 9，在某些实施例中，基座 300 包括样本块组件 300，该样本块组件包括样本块 302、温度控制器 303 诸如 Peltier 装置 303 和散热器 304。样本块组件 300 可以被构造成提供热控制器或热循环（例如，提供 PCR 测定或温度曲线），保持样本固持器 305 或生物样本 310 的温度，和/或保持、控制、调整或循环样本固持器 305或生物样本 310 的热流或温度。
另外参见图10-14，在某些实施例中，光学*** 400 包括成像单元 445，该成像单元包括光学传感器电路板 448、传感器透镜 438（其可以是一个复合透镜，如图 10 所示）、内透镜安装架 449、外透镜安装架 450、螺纹外壳 452 和聚焦齿轮 455。光学传感器电路板 448、螺纹外壳 452 和传感器透镜 438 可一起形成包围或包含光学传感器 408 的腔体 458，并且可被构造成能够阻挡任何来自投射光学传感器 408 的未进入传感器透镜438 的外部光。外透镜安装架 450 包括一个外表面，该外表面包含齿轮齿 460，齿轮齿1460 可经由弹性元件（未示出）例如弹簧以能够移动或能够滑动的方式接合聚焦齿轮 455的齿。在某些实施例中，聚焦齿轮 455 沿板 465 的狭槽 462 滑动，如图 14 所示。内透镜安装架 449 包括螺纹部分 468，该螺纹部分 1468 接合或配合螺纹外壳 452 的螺纹部分。
内透镜安装架 449 可固定安装于外透镜安装架 450，同时螺纹外壳 452 被相对于光学传感器电路板 448 固定安装。内透镜安装架 449 被以能够移动或旋转的方式安装于螺纹外壳 452。因此，聚焦齿轮 455 和外透镜安装架 450 可得以接合，使得聚焦齿轮455 的旋转也旋转外透镜安装架 450。这继而使得内透镜安装架 449 和传感器透镜 438通过内透镜安装架 449 和螺纹外壳 452 中的螺纹沿传感器透镜 438 的一个光轴移动。通过这种方式，可调整传感器透镜 438 的焦点，而无需直接接合传感器透镜 438 或其相关联的安装架 449、450，其内埋于非常紧凑的光学*** 400 内。与聚焦齿轮 455 的接合可手动或自动实现，例如使用电机（未示出），该电机诸如步进电机或直流电机。
参考图11 和图 13-17，在某些实施例中，成像单元 445 还包括锁定装置或机构470。锁定装置 470 包括边缘或齿 472，其可以可被滑动地接合在聚焦齿轮 455 的两个齿之间（参见图15-17）。如图15 和图 16 所示，锁定装置 470 可具有第一位置（图15）和第二位置（图 14），其中在第一位置处，聚焦齿轮 455 自由旋转并且调整传感器透镜 438 的焦点，并且在第二位置处，聚焦齿轮 455 被锁定到位并且阻止或防止旋转。通过这种方式，传感器透镜 438 的焦点可被锁定，同时有利地避免直接锁定接触或接合内透镜安装架 449的螺纹 468，直接锁定接触或接合可能损坏螺纹并妨碍传感器透镜 438 在锁定到位后的后续重新聚焦。锁定装置 470 的操作可采用手动或自动方式。在某些实施例中，锁定机构470 还包括一个诸如弹簧的弹性元件（未示出），其中聚焦齿轮 455 的旋转可以通过克服由弹性元件产生的阈值力来实现。
参考图18，光学*** 400 还可包括光学器件外壳 477。在某些实施例中，光学*** 400 包括辐射屏蔽件 475，该辐射屏蔽件 475 包括沿发射光路 417 设置的传感器孔478 以及设置为与传感器孔 478 结合的至少一种阻挡结构 480，使得仅来自激发光束405 并且被受照表面或区域 482 反射以穿过传感器孔 478 的辐射为同样在光学器件外壳 477 的至少一个其他表面或光学器件外壳 477 内的至少一个其他表面反射的辐射。换句话说，辐射屏蔽件 475 被配置为使得来自激发光束 405 的反射照射区域 482 的辐射被阻挡而不直接穿过孔 478，并且由此阻挡其传入传感器透镜 438 并且到达光学检测器408。在某些实施例中，受照区域 482 包括由对应于所述多个反应区 308 的加热的盖子102 的所有孔 483 限定的区域。
在图 18 的例示性实施例中，阻挡结构 480 包括架子 480。虚线或射线 484a 和484b 可用于示出阻挡结构 480 在防止由受照区域 482 直接反射的光通过传感器孔 478并且到达透镜 438 和/或光学传感器 408 的效果。射线 484a 来自受照区域 482 的边缘并且恰好通过架子 480，但不通过传感器孔 478。射线 484b 是来自被架子 480 阻挡的受照区域 482 的相同边缘的另一条射线。从图中可以看到，当不存在架子 480 时，这条射线将进入传感器孔 478。
继续参见图18，在某些实施例中，光学*** 400 还可包括一个能量或功率检测单元，该能量或功率检测单元包括光学耦合到光管 492 的一个端部的功率或能量传感器490。光管 492 的相对端 493 被构造成被激发光束 405 照亮。光管端部 493 可直接由激发光束 405 中包含的辐射照亮或间接地由例如漫射表面散射的辐射照亮。在某些实施例中，传感器 490 位于激发源 402 的激发光路 412 之外。除此之外或另选地，传感器 490位于光学器件外壳 477 之外和/或位于仪器外壳 105 之外的远程位置。在图 18 所示的例示性实施例中，光管端部 493 设置在反射镜 432 附近或邻近，并且可被定向成使得光管的表面垂直或几乎垂直于反射激发光束 405 的反射镜 432 的表面。经发现，在以这种方式取向时，由光管 492 拦截的能量或功率的量很少，其足以实现监测激发光束 405 的能量或功率的目的。有利地，通过将传感器 490 定位于激发光束的光路之外，可提供更紧凑的光学*** 400。
在某些实施例中，光管 492 包括单纤维或纤维束。除此之外或另选地，光管 492可包括由透明或透射材料制成的杆，所述材料诸如玻璃、树脂玻璃、聚合物类材料如丙烯酸等。
参考图19 和图 20，在某些实施例中，仪器 100 包括被构造成发出辐射 502 的位置源 500 以及对应的被构造成接收来自位置源 500 的辐射 502 的位置传感器 505。位置源 500 和位置传感器 505 可被构造成产生位置信号，该位置信号指示沿光路设置的光学元件 435 的位置。在某些实施例中，仪器 100 还可包括辐射屏蔽件 510，该辐射屏蔽件被构造成阻挡来自位置源 505 的至少一部分辐射 502。
上文以完整、清楚、简洁和准确的方式呈现了设想的实施本发明的最佳模式以及制备和使用本发明的方式和过程的描述，使得本领域的任何技术人员均能够实现和使用本发明。然而，本发明易于采用与上文所述内容完全等价的修改和替代构造。因此，并非旨在将本发明限制于所公开的特定实施例。相反，其目的在于覆盖落入一般由以下权利要求表示的本发明的精神和范围内的修改和替代构造，所附权利要求特别指出本发明的主题并明确提出权利要求。
用于与本文所述的各种实施例相关的方法的示例性***包括下列专利申请中所述的那些：
· 美国外观设计专利申请号 29/516,847，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国外观设计专利申请号 29/516,883，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/112,910，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,006，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,183，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,077，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,058，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/112,964，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,118，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国临时专利申请号 62/113,212，提交于 2015 年 2 月 6 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01023），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01028），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01025），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01028），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01029），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01032），提交于 2016 年 2 月 5 日；和
· 美国专利申请号 ___（生命技术公司 (Life Technologies)，案卷号LT01033），提交于 2016 年 2 月 5 日，
所有这些专利申请全文也以引用方式并入本文中。

Claims (52)

1.一种用于生物分析的仪器，包括：
一个激发源；
一个光学传感器，所述光学传感器被构造成能接收来自生物样本响应于所述激发源的发射；
一个沿激发光路设置的激发光学***；
一个沿发射光路设置的发射光学***；
一个成像单元，所述成像单元包括：
一个光学传感器电路板；
一个螺纹外壳；
一个传感器透镜；
一个透镜安装架，所述透镜安装架至少部分地围住所述传感器透镜并且具有安装到外透镜安装架的内透镜安装架，所述内透镜安装架具有与所述螺纹外壳的螺纹部分相接合的螺纹部分；以及
一个聚焦装置，所述聚焦装置包括聚焦齿轮，所述聚焦齿轮被布置为接合被提供到所述外透镜安装架的外表面的齿轮齿，使得所述聚焦齿轮的旋转使所述外透镜安装架旋转，以使所述传感器透镜通过所述内透镜安装架中的螺纹部分和所述螺纹外壳来沿着所述传感器透镜的光轴移动；
其中所述光学传感器电路板，所述螺纹外壳和所述传感器透镜形成包含所述光学传感器的腔；并且
其中所述聚焦装置被构造成能够从所述透镜安装架外部触及以调整所述传感器透镜的一个焦点。
2.根据权利要求1所述的仪器，还包括一个沿所述激发光路并且沿所述发射光路两者设置的分束器。
3.根据权利要求1所述的仪器，其中所述发射中的至少一部分包括来自所述生物样本中的至少一部分响应于激发光束中的至少一者而产生的荧光发射。
4.根据权利要求1所述的仪器，其中所述发射中的至少一部分包括来自激发光束中的至少一者的辐射，所述辐射被所述生物样本中的至少一部分反射、折射、衍射、散射或偏振。
5.根据权利要求2所述的仪器，还包括沿所述激发光路设置在基座和所述分束器之间的反射镜。
6.根据权利要求5所述的仪器，其中所述基座包括一个样本块组件，所述样本块组件被构造成控制样本固持器或所述生物样本的温度。
7.根据权利要求6所述的仪器，其中样本块组件包括一个样本块、一个Peltier 装置或一台散热器中的一者或多者。
8.根据权利要求5所述的仪器，其中基座包括一个热控制器。
9.根据权利要求8所述的仪器，其中所述热控制器被构造成能控制所述基座、样本固持器或所述生物样本中的至少一者的温度。
10.根据权利要求8所述的仪器，其中所述热控制器包括被构造成能执行 PCR 测定的热循环仪。
11.根据权利要求1所述的仪器，其中所述仪器包括样本固持器。
12.根据权利要求11所述的仪器，其中所述样本固持器包括一块微量滴定板、一块包含多个孔或通孔的基板、一块包含一个或多个通道的基板，或包括含所述生物样本中的一种或多种生物样本的多个小珠或小球的腔室中的一者或多者。
13.根据权利要求11所述的仪器，其中所述样本固持器包括一块微量滴定板并且反应区包括至少 96 个孔、至少 384 个孔、或至少 1536 个孔。
14.根据权利要求11所述的仪器，其中所述样本固持器包括一块基板，所述基板包括一个第一表面、一个反向第二表面以及设置在所述表面之间的多个通孔，所述多个通孔被构造成能容纳所述生物样本中的一个或多个生物样本。
15.根据权利要求14所述的仪器，其中所述基板包括至少 3096 个通孔或至少 20,000个通孔。
16.根据权利要求11所述的仪器，其中所述样本固持器包括一个毛细管阵列，该阵列被构造成通过一种或多种靶分子或分子序列。
17.根据权利要求11所述的仪器，其中所述样本固持器被构造成能执行聚合酶链反应、测序分析、或毛细管电泳测定、印迹测定中的至少一种。
18.根据权利要求5所述的仪器，其中激发光学***包括一个样本透镜，所述样本透镜被构造成能将激发光束导向所述基座。
19.根据权利要求18所述的仪器，其中所述样本透镜包括一个场透镜，所述场透镜被构造成能延伸超出多个空间上分离的区域。
20.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器被构造成能传输激发光束或被构造成能反射激发光束。
21.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器包括一个宽带分束器，所述宽带分束器的特征在于反射率在至少 100 纳米的波段内保持恒定。
22.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器的特征是能在反射率在 450 纳米至680 纳米的波段内保持恒定。
23.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器的特征是能在反射率在电磁波谱的可见光波段保持恒定。
24.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器包括一个中性密度滤光器。
25.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器包括一个 50/50 分束器。
26.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器包括一个二向色分束器。
27.根据权利要求2所述的仪器，其中所述分束器包括一个多波段分束器。
28.根据权利要求1所述的仪器，其中第一激发光束和第二激发光束同时产生。
29.根据权利要求1所述的仪器，其中激发源可包括至少一个白炽灯、至少一个气体放电灯、至少一个发光二极管、至少一个有机发光二极管和/或至少一个激光器中的一者或多者。
30.根据权利要求29所述的仪器，其中所述至少一个气体放电灯包括一个卤素灯、一个氙灯、一个氩灯、或一个氪灯中的一者或多者。
31.根据权利要求29所述的仪器，其中所述至少一个激光器包括一个二极管激光器、一个氩激光器、一个氙激光器、一个准分子激光器、一个固态激光器、一个氦氖激光器、或一个染料激光器中的一者或多者。
32.根据权利要求28所述的仪器，其中所述第一激发光束包括第一波长范围，在所述第一波长范围内，所述第一激发光束的强度、功率或能量高于第一预定值，所述第二激发光束包括第二波长范围，在所述第二波长范围内，所述第二激发光束的强度、功率或能量高于第二预定值，第一波长为 (1) 所述第一波长范围内的中心波长或 (2) 所述第一波长范围内最大电磁强度、功率或能量的波长中的至少一者，并且第二波长为 (1) 所述第二波长范围内的中心波长或 (2) 所述第二波长范围内最大电磁强度、功率或能量的波长中的至少一者。
33.根据权利要求32所述的仪器，其中所述中心波长中的至少一者为对应的波长范围内的平均波长。
34.根据权利要求32所述的仪器，其中所述预定值中的至少一者小于对应的波长范围内对应的最大强度、功率或能量的 20%。
35.根据权利要求32所述的仪器，其中所述第二预定值等于所述第一预定值。
36.根据权利要求32所述的仪器，其中所述第一波长范围与所述第二波长范围不重叠或所述第一波长范围与所述第二波长范围仅部分重叠。
37.根据权利要求32所述的仪器，其中所述第二波长与所述第一波长相差至少 20 纳米。
38.根据权利要求32所述的仪器，其中所述第一波长范围和所述第二波长范围中的至少一者具有至少 20 纳米的值。
39.根据权利要求32所述的仪器，其中所述激发源包括一个光源，并且所述第一波长和所述第二波长处于电磁波谱的可见光波段。
40.根据权利要求1所述的仪器，其中所述激发源包括一个具有至少 100 纳米带宽的光源。
41.根据权利要求1所述的仪器，其中所述激发源包括多个能够移入和移出所述激发光路的激发滤光器。
42.根据权利要求41所述的仪器，其中所述激发滤光器中的至少一个具有至少 ±10纳米的波段。
43.根据权利要求41所述的仪器，其中所述激发滤光器包括至少 5 个激发滤光器。
44.根据权利要求41所述的仪器，其中所述激发滤光器包括多个滤光器，所述多个滤光器共同提供适于使一份 SYBR® 染料或探针、一份FAMTM 染料或探针、一份VIC® 染料或探针、一份ROXTM 染料或探针，或一份 TAMRATM 染料或探针中的一者或多者发荧光的多个带通。
45.根据权利要求41所述的仪器，其中所述激发滤光器安装于一个能够旋转的滤光轮上，所述滤光轮被配置为使所述滤光器中的每个移入和移出所述激发光路。
46.根据权利要求1所述的仪器，其中所述激发源包括多个单个激发源。
47.根据权利要求46所述的仪器，其中所述多个单个激发源形成单个激发源的二维阵列。
48.根据权利要求1所述的仪器，其中所述光学传感器包括一个阵列传感器。
49.根据权利要求48所述的仪器，其中所述阵列传感器包括一个互补金属氧化物半导体传感器或一个电荷耦合器件传感器中的至少一者。
50.根据权利要求1所述的仪器，其中所述光学传感器包括至少两个阵列传感器。
51.根据权利要求1所述的仪器，其中所述光学传感器为一个互补金属氧化物半导体传感器。
52.根据权利要求5所述的仪器，还包括一个邻近所述基座设置并且包括多个孔的加热的盖子，所述多个孔被构造成能对应于多个反应区。
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