[发明专利]用于光学激发反应容器阵列中的多种分析物并用于采集来自分析物的荧光的方法和装置

说明书

本发明涉及用于光学激发反应容器(14)的阵列中的多种分析物(12)并用于采集来自分析物(12)的荧光的方法和装置，其中向分析物(12)提供来自激发光源(38)的激发光，并且其中同时将来自分析物(12)的荧光供给荧光探测器(34)，其中通过布置在反应容器阵列上方的盖子(28)中的孔阵列(26)将激发光的多个射线束(30)引导到盖子(28)下方的反应容器(14)中并且来自反应容器(14)的荧光的多个射线束(32)到达荧光探测器(34)。根据本发明提出，激发光的多个射线束(30)的主射线(76)在孔(26)内部和下方发散直至进入反应容器(14)中和/或荧光的多个射线束(32)的主射线(78)在孔(26)内部和上方朝向荧光探测器(34)会聚。

本发明涉及用于光学激发反应容器阵列中的多种分析物并用于采集来自分析物的荧光的方法和装置。特别地，本发明涉及通过用激发光照射来光学激发反应容器中的生物分析物或样品以产生荧光并随后测量产生的荧光的强度。

用于通过用激发光(例如用UV光)照射来激发(即激励)分析物以及用于采集(即捕捉)和测量通过激发而在分析物中产生的荧光的强度的方法和装置主要用于研究包含蛋白质、RNA或DNA的生物分析物。

特别重要的应用领域可发现与用于扩增DNA序列的聚合酶链反应(PCR) 相关。在定量或实时PCR中，将荧光染料(如Sybr Green或Eva Green)或经标记的序列特异性DNA探针(Hybeacon、水解探针或Light-ON/OFF探针)添加到包含特定DNA的液体分析物中，然后循环加热并冷却以扩增所含DNA 序列的量。使用的荧光染料或DNA探针仅与PCR的反应产物结合，并且当用合适的激发光激发时在结合状态下发射荧光。因此，反应产物的量的增加导致分析物中产生的荧光的强度的增加，这可通过借助于合适的探测器的光学荧光测量在每个扩增循环中实时地确定。这允许通过将与标准分析物进行比较来定量地测定分析物中的各个DNA浓度。获得的测量数据可关于循环的数量以对数图绘图，以通过合适的计算机软件确定扩增的DNA的相对或绝对量。

类似的用于测量荧光的方法和装置也可例如在熔解曲线分析(MCA)中应用，其中测量加热时DNA随温度的分解(解链)特性。

借助于对分析物中的DNA进行光学荧光测量来实施(执行)定量或实时 PCR的装置通常也称为“实时循环仪(Real-Time Cycler)”。

这些实时循环仪包括用于在定量或实时PCR循环期间交替加热和冷却反应容器阵列中的分析物或用于在熔解曲线分析期间加热分析物的设备、用于激发分析物中的荧光染料的激发光源、以及用于采集和测量由于激发而发射的荧光的强度的光学荧光探测器。

反应容器通常是微孔板的一部分，所述微孔板可替换地放置在实时循环仪中，并且其中反应容器以特定的排列(阵列)布置。在通常使用的96微孔板中，反应容器阵列是8×12阵列，将分析物引入该微孔板的反应容器中，然后将透明密封覆盖物(盖)焊接或粘附到微孔板的上侧以封闭反应容器并防止污染。反应容器也被称为井或反应腔。

为了防止蒸发的分析物冷凝在盖上，实时循环器通常具有可加热的盖子，对于使用中的大多数实时循环器，该盖子设有孔。一方面，通过所述孔，激发光从上方被引导到盖子下方的反应容器中，另一方面，分析物中产生的荧光由荧光探测器从上方采集。盖子中的孔的排列对应于盖子下方的反应容器的排列，从而为每个反应容器分配孔。由于反应容器的深度远大于反应容器上端的开口直径，因此目前使用的大多数光学实时循环仪包括具有场透镜的远心光学系统，该远心光学系统一方面被布置在激发光源和盖子之间，另一方面还被布置在盖子和荧光探测器之间。场透镜用于在激光光源穿过所述孔之前使来自激发光源的激发光在盖子中平行定向，使得穿过盖子中的孔的射线束的光轴与反应容器的纵向中心轴对齐。然而，场透镜还用于将由反应容器中的分析物发射的以及穿过盖子中的孔以平行取向向上离开的荧光射线束对焦或聚焦，使得它们朝向探测器会聚。