用于分子或粒子的超靈敏探測的系統、裝置以及方法與流程

技術領域

本發明描述的系統、裝置以及方法涉及分析的各個方面，用來探測和/或確定在樣本流體中的分析物分子或粒子的濃度的測量結果。在一些情況下，系統采用可消耗試樣，該可消耗試樣包括多個分析部位。系統、裝置和/或方法在一些情況下是自動的。

背景技術：

能夠快速而又準確地探測和在某些情況下量化在樣本中的目標分析物分子的方法和系統，是現代分析測量的基石。這樣的系統和/或方法用在多個領域中，如學術和工業研究、環境評估、食品安全、醫學診斷、及化學、生物和/或輻射戰試劑的探測。這樣的技術的有利特征可以包括專一性、速度以及靈敏度。

用來量化在樣本中的低水平的分析物分子的大多數當前技術使用放大過程，以增加報告分子的數量，以便能夠提供可測量信號。用來探測或量化在溶液中的特定分析物的低濃度的多種已知方法和/或系統的一個特征是，它們基于整體響應，在這些整體響應中，多個分析物分子產生測量信號。大多數測量方案要求，在整體中存在大量分子，以便使聚集信號在探測閾值以上。這種要求限制大多數探測技術的靈敏度和動態范圍(即，可探測的濃度范圍)。各個已知方法和技術中的多種進一步受到非專一結合的問題的干擾，該非專一結合是，沒有將待探測的分析物或非分析物分子或粒子或報告種類專一地結合到除期望的那些之外的部位。這導致背景信號的增大，并因此限制了可以準確地或可再現地探測的最低濃度。

盡管各種方法和/或系統在用來探測和/或確定在樣本流體中的分析物分子的濃度的技術領域中是已知的，但仍然需要借助于低濃度的準確量化而操作的改進系統和/或方法，以及被自動化的系統。

相應地，需要改進的方法和/或系統。

技術實現要素：

在一些實施例中，提供一種用來進行分析的設備，該設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器構造成與可消耗試樣可操作地聯接，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面；密封器，所述密封器構造和定位成用以將密封元件施加到可消耗試樣的表面上；樣本加載器，所述樣本加載器構造成用以將分析樣本加載到可消耗試樣的多個分析部位的至少一部分中；成像系統，所述成像系統構造成用以獲得可消耗試樣的分析部位的至少一部分的圖像，該至少一部分包含分析樣本；以及計算機實施控制系統，所述計算機實施控制系統構造成用以自動地操作密封器，并且從成像系統接收與圖像相關的信息。

在一些實施例中，提供一種用來密封多個分析部位的設備，該設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器構造成與可消耗試樣可操作地聯接，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面；密封器，所述密封器構造和定位成用以將密封元件施加到可消耗試樣的表面上，以形成多個密封分析部位，其中，每個密封分析部位的內容物基本與其它多個密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物隔離開；以及控制器，所述控制器構造成用以自動地操作密封器，以將密封元件施加到多個分析部位上。

在一些實施例中，提供一種用來將球珠插入到在可消耗試樣上的分析部位中的設備，該設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器構造成與可消耗試樣可操作地聯接，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面；球珠加載器，所述球珠加載器構造成用以將各個球珠插入到各個分析部位中，從而包含球珠的每個分析部位將包含不多于一個球珠；以及控制器，所述控制器構造成用以自動地操作球珠加載器，以將各個球珠插入到各個分析部位中。

在一些實施例中，提供一種用來進行分析的設備，該設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器構造成與可消耗試樣可操作地聯接，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面；樣本加載器，所述樣本加載器構造成用以將包含分析物分子或粒子的分析樣本加載到具有待測量的未知濃度的多個分析部位的至少一部分中，從而多個分析部位(分析樣本被加載到所述多個分析部位中)包含零個或單個分析物分子或粒子；探測器，所述探測器構造成用以詢問包含分析樣本的分析部位的一部分，并且確定所詢問的包含分析物分子或粒子的多個分析部位的比例；以及計算機實施系統，構造成用以從探測器接收信息、并且由該信息確定在分析樣本中分析物分子或粒子的未知濃度的測量值。

在一些實施例中，提供一種用來將球珠插入到在可消耗試樣上的分析部位中的設備，該設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器構造成與可消耗試樣可操作地聯接，其中，可消耗試樣包括表面，該表面包括多個分析部位；球珠施加器，所述球珠施加器構造成用以將多個磁性球珠施加到可消耗試樣的表面上，或者將多個磁性球珠放置成緊密地毗鄰于表面；球珠加載器，所述球珠加載器包括磁場發生器，該磁場發生器定位成與可消耗試樣相鄰，并且構造成用以產生在磁性球珠與分析部位之間的相對運動；以及控制器，所述控制器構造成用以自動地操作球珠加載器，以產生在磁性球珠與分析部位之間的相對運動，并且將球珠插入到分析部位中。

在一些實施例中，提供一種用來將過多球珠從可消耗試樣除去的設備，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面，所述設備包括：可消耗試樣處理器，所述可消耗試樣處理器與可消耗試樣可操作地聯接，其中，可消耗試樣包括多個球珠，其中，球珠的第一部分包含在分析部位中，并且球珠的第二部分定位在可消耗試樣的表面上，但不包含在分析部位內；擦除器，所述擦除器構造成用以基本從表面除去球珠的第二部分的全部；以及控制器，所述控制器構造成用以自動地操作擦除器，以除去球珠的第二部分。

在一些實施例中，提供一種可消耗試樣，該可消耗試樣包括：表面，所述表面包括多個分析部位，其中，每一個分析部位具有在約10阿升與約50皮升之間的體積；以及至少一條通道，所述至少一條通道形成在表面中，至少部分地圍繞多個分析部位，該至少一條通道定位和構造成用以收集施加到表面上的從分析部位溢出的過多分析樣本液體。

在一些實施例中，提供一種形成多個密封分析部位以便進行分析的自動化方法，該自動化方法包括：將可消耗試樣與密封設備可操作地相聯，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面，該密封設備包括密封器和控制器；以及用密封設備將密封元件施加到多個分析部位上，從而形成多個密封分析部位，其中，每個密封分析部位的內容物基本與其它多個密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物隔離開。

在一些實施例中，提供一種用來將球珠插入到在可消耗試樣上的反應容器中的方法，該方法包括：在可消耗試樣的包括多個反應容器的表面附近產生磁場，從而磁場的磁場向量從表面指向反應容器的底部，并且/或者指向表面的周界；將多個磁性球珠運送到表面附近；以及在磁性球珠與反應容器之間產生相對運動。

在一些實施例中，提供一種形成多個密封反應容器以便進行分析的方法，該方法包括：將具有包括多個分析部位的表面的可消耗試樣與密封元件相聯接，所述聯接通過將所述密封元件施加到所述表面上而進行，其中，在密封元件的聯接之后，每個分析部位的內容物基本與其它多個分析部位中的每一個分析部位的內容物隔離開，而不用保持施加到密封元件上的任何壓力，并且其中，分析部位的每一個具有在約10阿升與約50皮升之間的體積。

在一些實施例中，提供一種形成多個密封反應容器以便進行分析的方法，該方法包括：通過將密封元件施加到具有包括多個分析部位的表面的可消耗試樣的所述表面上、并且將壓力施加到所述密封元件上，將所述可消耗試樣與所述密封元件相聯接，其中，在密封元件與可消耗試樣相聯接之后，每個分析部位的內容物基本與其它多個分析部位中的每一個分析部位的內容物隔離開；其中，密封元件包括壓敏粘合劑，從而壓敏粘合劑在對密封元件施加壓力時被活化，并且粘合劑在密封元件與可消耗試樣的表面之間形成粘合劑粘結；并且其中，分析部位的每一個具有在約10阿升與約50皮升之間的體積。

在一些實施例中，提供一種形成多個密封分析部位以便進行分析的方法，該方法包括：提供可消耗試樣，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面，其中，分析部位的每一個具有在約10阿升與約50皮升之間的體積；以及將與在多個分析部位中包含的液體基本不相溶的液體施加到多個分析部位上，從而形成多個密封分析部位，其中，每個密封分析部位的內容物基本與其它多個密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物隔離開。

在一些實施例中，提供一種用來從可消耗試樣的表面除去球珠的設備，該設備包括第一磁鐵、第二磁鐵、第三磁鐵以及金屬物體，其中，第一磁鐵布置成與可消耗試樣的表面相鄰，并且定位成與包括多個分析部位的表面相對，其中，第二磁鐵和第三磁鐵布置成與包括多個分析部位的表面相鄰，并且從而第二磁鐵和第三磁鐵的相對磁極指向彼此；并且其中，金屬物體定位在第二磁鐵與第三磁鐵之間。

附圖說明

圖1是方塊圖，示出自動分析系統的一個實施例的元件，該自動分析系統包括至少一個樣本加載器、密封器以及成像系統；

圖2A-2G是示意圖，示出可消耗試樣構造的一個非限制性實例；

圖2H-2K是示意圖，示出可消耗試樣構造的一個非限制性實例，該可消耗試樣構造包括圍繞分析部位的通道和/或溝槽；

圖3A是方塊圖，示出自動分析系統的另一個實施例的元件，該自動分析系統包括至少一個樣本加載器、密封器以及成像系統；

圖3B是示意圖，示出自動分析系統的一個實施例，該自動分析系統使用可消耗的圓盤形試樣；

圖3C是示意圖，示出自動分析系統的另一個實施例，該自動分析系統使用可消耗的圓盤形試樣；

圖3D是示意圖，更詳細地示出在圖3C中所示的實施例的樣本和球珠加載元件；

圖3E是示意圖，更詳細地示出在圖3C中所示的實施例的球珠擦除元件；

圖3F是示意圖，更詳細地示出在圖3C中所示的實施例的密封元件；

圖3G是示意圖，更詳細地示出在圖3C中所示的實施例的成像系統元件；

圖4A-4E是示意圖，示出自動分析系統的一個實施例(圖4A)和其子元件的更詳細視圖(圖4B-4E)，該自動分析系統使用直線式可消耗試樣傳送裝置；

圖5A-5F是示意圖，示出根據一些實施例的例示性可消耗試樣處理器；

圖6A是示意圖，示出分析系統的一個實施例，該分析系統采用用載片來移動可消耗試樣；

圖6B是示意圖，示出圖6A的系統的部分，其中的可消耗試樣定位成用于樣本加載；

圖6C是示意圖，示出圖6A的系統的部分，其中的可消耗試樣定位成用于密封；

圖6D是示意圖，示出圖6A的系統的部分，其中的可消耗試樣定位成用于成像；

圖7A-7C是示意圖，示出系統的一個非限制性實例，該系統包括至少一個可消耗試樣處理器、球珠加載器以及成像系統；

圖8A-8G是示意說明圖，示出一種方法的各個階段、和用來施加密封元件(該密封元件包括流體)的系統；

圖9A-9C是示意圖，示出一些例示性構造，這些例示性構造可以用來提供在磁鐵與可消耗試樣處理器和/或可消耗試樣之間的相對運動；

圖10A-10B是示意圖，示出系統的一個非限制性實例，該系統包括成像系統、擦除器以及密封元件；

圖11是示意圖，示出擦除器的一個非限制性實例，該擦除器包括至少一個磁鐵；

圖12A-12E是示出由擦除器(該擦除器包括多于一個磁鐵)的一個非限制性實例施加的磁場和力的圖；

圖13A-13B是示意圖，示出密封器(該密封器包括致動器)的一個非限制性實例；

圖14A-14D是示意圖，示出在密封可消耗試樣的各個階段中本發明的密封器的一個例示性實施例；

圖15A-15B是示意圖，示出成像系統的一個非限制性實例；

圖16A-16F是示意圖，示出一些例示性手段，這些例示性手段可用來基本上對可消耗試樣同時地進行密封和成像；

圖17A-17N是示意圖，示出可消耗試樣構造的一些非限制性實例；

圖18是一種系統的示意圖，該系統用來確定在可消耗試樣的流體通道中氣泡的存在或不存在；

圖19A是根據一個實施例的陣列的照片圖像，該陣列包括在可消耗陣列中的反應容器中的多個球珠，該可消耗陣列使用PDMS密封元件密封，該PDMS密封元件包括輥密封裝置；

圖19B是根據一個實施例的陣列的照片圖像，該陣列包括在可消耗陣列中的反應容器中的多個球珠，該可消耗陣列使用PDMS密封元件、使用壓力密封；

圖19C和19D分別示出來自圖19A和19B的各個分析部位的單酶運動學的定量測量結果；

圖20A和20B是陣列的照片圖像，該陣列包括在反應容器中的多個球珠，這些反應容器用在敞開通道中的流體密封元件密封；

圖21A-21C是陣列的照片圖像，該陣列包括在反應容器中的多個球珠，這些反應容器用在封閉通道中的流體密封元件密封；

圖21D示出在圖21C中的陣列的熒光照片圖像；而

圖21E示出使用密封流體用于試樣的校準曲線。

當聯系附圖參考如下詳細描述時，本發明的其它方面、實施例以及特征將更為顯明。附圖是示意性的，并未刻意按比例畫出。為了清楚起見，并非每個元件在每個圖中都被標注，也并非本發明的每個實施例的每個元件都被示出——對于那些對“讓本領域的普通技術人員理解本發明”這一目的并非必需的元素而言。通過參考包括于此的全部專利申請和專利，它們的全部內容通過參考被包括于此。在有矛盾時，將以本說明書(包括其中的各個限定)為準。

具體實施方式

這里描述的是用來進行流體和樣本操縱的系統、設備以及方法。在一些實施例中，系統、設備以及方法構造成能夠被應用在與在樣本流體中分析物分子或粒子的探測和/或量化有關的分析中。在一些情況下，系統、方法以及設備是自動的。本發明的主題在一些情況下涉及相互有關的產品、對于特定問題的可選擇解決方案和/或一個或更多個系統和/或物品的多種不同使用。

系統、設備以及方法可以包括的其至少一部分構造成用來分析樣本流體，該樣本流體包括多個分析物分子和粒子。系統、設備以及方法在一些實施例中目的在于，確定在樣本流體中分析物分子或粒子的濃度。設備和系統的各個方面或部分可以包括至少一個控制器、樣本加載器、密封器、成像系統和/或與成像系統相聯的計算機控制系統的一個或更多個。另外，設備和系統可以另外包括可消耗試樣處理器、試劑加載器、沖洗器、擦除器、球珠加載器和/或其它元件，它們的實例在這里描述。在一些實施例中，自動設備和系統與非自動系統相比，可以允許樣本的快速和/或精確輸入，并且/或者可以減少由人為錯誤和/或分析樣本的操縱造成的誤差或變化。

在一些實施例中，由這里描述的設備或系統進行的分析方法可以至少包括如下步驟。首先，提供樣本流體，該樣本流體包括多個分析物分子或粒子(即，分子和/或粒子——它們的量和/或存在與否希望被確定)。將樣本流體暴露于多個球珠，其中，在樣本流體中的分析物分子(或粒子)的至少一部分與球珠相聯。在一些情況下，球珠與分析物分子的比率是這樣的：在統計意義上，零或一個分析物分子與一球珠相聯，如這里描述的那樣。在一些情況下，球珠與分析物分子的比率是這樣的：在統計意義上，多個分析物分子與一球珠相聯，如這里描述的那樣。然后將球珠加載到可消耗試樣中(例如，與可消耗試樣處理器相聯)。可消耗試樣包括具有多個分析部位的表面。在一些情況下，球珠是磁性的，或者可被感應成是磁性的(例如，順磁性的)。在一些情況下，在各個分析部位處/在各個分析部位中可以包含零或一個球珠。在某些情況下，基本上分析部位的全部都將包含球珠(一個或更多個)，而在其它情況下，只有分析部位的一部分將加載有球珠。在其中不使用球珠并且代之以將分析物分子和/或粒子直接加載到分析部位中/分析部位上的一些實施例中，零或一個分析物分子可以布置在任一分析部位處/任一分析部位中。分析部位可以暴露于一種或更多種試劑流體(例如，為了提供前體探測試劑，該前體探測試劑在暴露于分析物分子時轉化成探測試劑，并且允許分析物分子的探測，如下面進一步描述的那樣)。在一些情況下，將分析部位密封(例如，使用密封元件和密封設備)，從而每個分析部位的內容物與每個其它分析部位流體地隔離開。可以詢問或分析分析部位的至少一部分(例如，使用成像系統)，以確定包含至少一個分析物分子或粒子的分析部位(或球珠)的數量。成像系統、和在一些實施例中還有系統的其它元件，可以與計算機控制系統相聯，該計算機控制系統能夠獲得和/或分析由成像系統得到的圖像。至少部分地基于得到的圖像，可以確定分析物分子的濃度的測量結果。

用來進行分析的一種系統的一個非限制性實例在圖1中概括地示出。在圖1中，系統1包括至少一個控制器2，該至少一個控制器2構造成用以控制和操作可消耗試樣處理器6、樣本加載器4、密封器8和/或成像系統10。可消耗試樣處理器6構造成用以與可消耗試樣(未示出；例如包括多個分析部位)可操作地聯接。樣本加載器4構造成用以將分析樣本(例如，包括多個分析物分子和/或粒子)加載到可消耗試樣的分析部位中(例如，與可消耗試樣處理器6相聯)。密封器8構造和定位成用以將密封元件施加到包括多個分析部位的可消耗試樣的表面上。成像系統10構造成用以獲得可消耗試樣的分析部位的至少一部分的至少一個圖像。計算機實施控制系統12至少與成像系統10相聯，并且構造成用以自動地操作成像系統和從成像系統接收信息。設備1可以選擇性地包括另外元件，這些另外元件包括但不限于球珠加載器14、沖洗器13、試劑加載器15以及擦除器16，該球珠加載器14與樣本加載器4分離或相聯，該沖洗器13構造成用以沖洗包括多個分析部位的可消耗試樣的表面，該試劑加載器15構造成用以將試劑加載到可消耗試樣的分析部位中，該擦除器16構造成用以從分析基片的表面除去過多球珠。可消耗試樣處理器、樣本加載器、密封器、球珠加載器、沖洗器、試劑加載器和/或成像系統的每一個可以與相同或不同控制器(例如，控制器2)相聯，這些控制器構造成用以操作這里所描述的元件。控制器可以被構造為使得分析方法的各個階段能夠自動地進行。在一些實施例中，在圖1中示出為分離的元件或它們的功能中的一個或更多個可以被集成為單個元件。例如，在某些情況下，沖洗器13、試劑加載器15及擦除器16的功能中的兩個或更多個可以組合在系統的單個元件中。作為另一個實例，在一些實施例中，單個計算機實施控制系統(例如，計算機實施控制系統12)可以進行成像系統的操作，也可以執行以上所描述的控制器2的功能。因此，這里對于各個元件中的任一個元件的提及，不排除這個元件用于執行系統的其它功能，除非明確地這樣指示。類似地，對于包括一系列分離敘述元件的系統的提及，不要求元件是物理地分立的結構元素，除非如這樣明確地如此示出或描述(例如，多個元件可以共享相同的結構元素，或者具有共用的結構元素，但構造成起整個系統的多個元件的作用)。

在一些實施例中，系統1只包括單個可消耗試樣處理器。應該注意，在可消耗試樣上可以存在多于一個的空間分離式腔室(spatially separated chamber)，其中，每個空間分離式腔室包括多個分析部位，并且每個空間分離式腔室可以用來分析單個分析樣本，如下面描述的那樣(例如，見圖2B和2C)。

系統1的元件可以按任何適當方式和順序定位，并且可以有設備的一些元件的多個拷貝。例如，沖洗器可以按順序在樣本加載器之后存在(例如，從而在樣本流體對于可消耗試樣的施加之后，可以沖洗可消耗試樣)，并且另一個沖洗器可以定位成，在試劑加載器之后在可消耗試樣上操作(例如，從而在試劑流體對于可消耗試樣的施加之后，可以沖洗可消耗試樣)。在一些情況下，用作樣本加載器的同一裝置也可以是沖洗器、試劑加載器、等等，并且起沖洗器、試劑加載器、等等的作用。

在一些實施例中，系統1可以構造為使得可消耗試樣可以相對于某些系統元件(例如，樣本加載器、密封器、成像系統)運動。作為第一例，可消耗試樣處理器可以與包括工作臺的或是工作臺的部分的可消耗試樣處理器相聯，其中，工作臺和/或可消耗試樣處理器構造成用以使可消耗試樣相對于其它系統元件運動。例如，如圖3A所示，可消耗處理器20與工作臺22相聯。工作臺22與工作臺控制器24相聯，并且構造成由工作臺控制器24控制，從而工作臺22(和因而可消耗處理器20)相對于樣本加載器26、密封器28以及成像系統30是可運動的。就是說，樣本加載器26、密封器28以及成像系統30布置在固定位置中，并且可消耗處理器20朝向/或遠離樣本加載器26、密封器28以及成像系統30中的每一個運動。在這個實施例中，樣本加載器26、密封器28以及成像系統30中的每一個與控制器和/或計算機實施控制系統32相聯。

作為第二例，如圖3B所示，可消耗試樣38處于圓盤的形式，該圓盤包括多個空間分離式腔室39，其中，各空間分離式腔室中的每一個包含的表面包括多個分析部位。可消耗試樣38可以與可消耗試樣處理器(例如，轉臺-未示出)相聯，該可消耗試樣處理器構造成用以使可消耗試樣38繞可消耗試樣的中心41轉動。繞圓盤布置的是樣本加載器40、沖洗器42、密封器44以及成像系統46。樣本加載器40、密封器44以及成像系統46中的每一個可以與控制器和/或計算機實施控制系統(未示出)相聯，并且/或者構造成由控制器和/或計算機實施控制系統操作。應該注意，系統可以包括另外的元件(例如，試劑加載器、第二沖洗器、球珠加載器、等等)。

圖3C-3F示出與在圖3B中描述的系統相似的例示性系統的更詳細視圖，示出在各個操作階段的系統。在圖3C中，示出樣本加載器300、沖洗器312、密封器320以及成像系統330。樣本加載器和密封器中的每一個包括能夠在第一位置與第二位置之間運動的臂，其中，第一位置包括流體儲箱(例如，樣本流體儲箱、密封流體儲箱)，其中設有待被施加到可消耗試樣上的流體。位置二是在可消耗試樣上在空間分離式腔室39上或其接合附近的位置。可消耗試樣298構造成能夠繞中心299轉動(例如，通過可消耗試樣與可消耗試樣處理器(未示出)的相聯)，如由箭頭305指示的那樣。應該理解，這個系統的各個元件(例如，樣本加載器、沖洗器、密封器、等等)中的任一個可以與控制器(未示出)相聯，該控制器構造成控制元件的操作。元件的控制器(一個或更多個)可以構造為使得設備自動地操作。

在圖3D中，示出樣本加載器300的放大視圖。在這個具體圖中，包括樣本加載臂302(例如，與一次性移液管末端相聯)的樣本加載器300用來從樣本流體儲箱304中吸出樣本流體。樣本臂302繞線306運動，從而它可以從樣本流體儲箱304中收集流體，并且然后將樣本流體分配到在可消耗試樣的表面上存在的空間分離式腔室301(例如，包括多個分析部位)上。在其中樣本流體包含磁鐵球珠的實施例中，系統還可以包括球珠加載器308。例如，圖3D示出定位在可消耗試樣的點下面的磁性球珠加載器308，在該處，將樣本流體提供給可消耗試樣(見插圖)。在其中樣本臂與一次性移液管末端相聯(例如，303，如插圖所示)的實施例中，移液管末端可以在每次樣本加載之后被棄置。如果不使用一次性移液管末端，則可以沖洗已經與樣本流體相接觸的樣本臂的部分，從而不發生樣本的交叉污染(例如，通過提供沖洗流體)。在樣本流體加載到可消耗試樣上/中之后，可消耗試樣圓盤可以轉動例如至少一個位置，使得包括多個分析部位的第二空間分離式腔室(例如，307)定位在樣本加載站處。

圖3E示出沖洗器312的放大視圖，該沖洗器312是腔室301對其定位的下個元件。在這張圖中，包括沖洗臂314的沖洗器312定位在可消耗試樣的空間分離式腔室301上方。沖洗器能夠將流體提供給可消耗試樣298的空間分離式腔室301。在一些情況下，沖洗臂314可以直接與流體泵(未示出)相聯，該流體泵將流體提供給沖洗臂。在其它情況下，沖洗臂可以與在圖3D中描述的樣本臂相似地起作用(例如，其中，系統包括沖洗流體儲箱(未示出))。在可消耗試樣的空間分離式腔室301的沖洗之后，可消耗試樣圓盤轉動例如至少一個位置，從而第二空間分離式腔室307定位在沖洗站處。

圖3F示出密封器320的放大視圖，該密封器320是腔室301對其定位的下個元件。在這個例示性實施例中，密封器構造成用以將包括密封流體的密封元件施加到分析部位上，并且密封器包括流體注入器(例如，移液管326)，該流體注入器構造成用以將密封流體施加到在空間分離式腔室301中的多個分析部位上。在這個設備中的密封器構造成用以按與在圖3D中所示的樣本加載器相似的樣式工作，其中，密封臂322從包括密封流體儲箱324的第一位置沿線328運動到空間分離式腔室301。應該理解，密封器或密封器元件的其它變化(例如，如這里描述的那樣)可以代替密封器320(例如，利用輥和密封膜的密封器)。在一些情況下，在密封位于空間分離式腔室301中的試樣之前，設備可以經試劑加載站(未示出)將試劑引入到空間分離式腔室中。在某些其它實施例中，系統還可以包括第二沖洗器(例如，為了從空間分離式腔室沖出過多試劑)和/或擦除器(例如，為了除去在可消耗試樣的表面上存在的但沒有布置在表面上的反應容器中的任何球珠)。例如，在一些情況下，擦除器、第二沖洗器和/或球珠加載器可以放置在沖洗器312與密封器320之間。在用密封流體密封空間分離式腔室301之后，可消耗試樣圓盤轉動例如至少一個位置，從而第二空間分離式腔室307定位在密封器處。

圖3G示出成像系統的放大圖。在密封之后，使圓盤轉動，從而空間分離式腔室301與成像系統對準，從而可以對空間分離式腔室301的分析部位進行成像。成像系統330可以是靜止的(例如，定位在圓盤下面)，或者可以是可運動的(例如，從而它運動到用來成像的位置中)。成像系統可以與計算機實施控制系統(未示出)相聯。在空間分離式腔室301的成像之后，可消耗試樣圓盤可以轉動一個位置，從而第二空間分離式腔室307定位在成像系統處，并且可以成像。類似地，圓盤可以繼續轉動，直到腔室的全部由系統元件站中的每一個處理。另外，在空間分離式腔室的成像之后，在圓盤的使用之后，可以沖洗(例如，使用沖洗器)和再用分析部位，或者可以處置圓盤(例如，一次性或可再利用的可消耗試樣圓盤)。

應該理解，對于在圖3B-3G中描述的系統，各個站中的每一個站(例如，樣本加載站、沖洗站、密封站、成像站)可以同時地、或基本上同時地操作，由此大約在相同時間完成對于不同空間分離式腔室的作用。例如，在圖3C中，樣本加載器可能正在將樣本流體施加到在可消耗試樣圓盤298上的空間分離式腔室301上，同時沖洗器正在沖洗在可消耗試樣圓盤298上的空間分離式腔室307，同時密封器正在將密封流體施加到在可消耗試樣圓盤298上的空間分離式腔室313，和/或者同時成像系統正在獲得在可消耗試樣圓盤298上的空間分離式腔室319的圖像。可以調整轉動的計時，從而得到良好的圖像質量和結果(例如，在密封與成像之間分析基片的理想顯影時間的調整)。

作為又一個實例，在一些情況下，系統可以包括可消耗試樣處理器，該可消耗試樣處理器構造成用以可操作地聯接到多個可消耗試樣上。例如，如圖4A所示，示出多個可消耗試樣60，每個與可消耗試樣處理器相聯，該可消耗試樣處理器包括傳送帶69。可消耗試樣處理器可以構造成用以在例如傳送帶型組件上移動每個可消耗試樣，從而每個可消耗試樣依次移動通過多個站。例如，在圖4A中，可消耗試樣處理器包括傳送帶69，該傳送帶69構造成用以將可消耗試樣60從樣本加載器62運動到沖洗器63，運動到密封器66，并且然后運動到成像系統68。在一些情況下，一堆可消耗試樣61設置在傳送帶附近。來自堆的可消耗試樣可以按需要或者如由機構的控制的那樣放置在傳送帶上，該機構構造成例如如必要的那樣加載可消耗試樣，見圖5E和5F，如這里描述的那樣。這個系統的另外方面在這里描述。

在圖6A-6D中示出設備的又一個實例。圖6A示出的系統包括樣本加載器80、密封器82、可消耗試樣處理器78、成像系統86以及計算機實施控制系統88。系統包括至少一個控制器，例如控制器92，該控制器構造成用以控制樣本加載器80和/或密封器82的操作。控制器也可以構造成用以控制可消耗試樣處理器78在各個元件(例如，樣本加載器、密封器、成像系統、等等)之間的運動。在這個實施例中，控制器構造成用以控制在載片90上的可消耗試樣處理器78在系統的各個元件之間的運動。成像系統86與計算機實施控制系統88(它在一些實施例中可以與控制器92相同或者與控制器92相組合)相聯。樣本加載器80可以與樣本儲箱和/或泵送系統(未示出)相聯，并且由工作臺84支承，并且由適當支承裝置(未示出)連接到工作臺84上。圖6B示出在操作中的系統，其中的可消耗試樣79在樣本加載位置中。圖6C示出在操作中的系統，其中的可消耗試樣在密封位置中。在這個系統中，密封器包括輥，如這里更詳細描述的那樣，并且密封器運動到將呈例如密封隔膜或壓敏粘合劑形式的密封元件(未示出)施加到可消耗試樣(例如，沿由箭頭91示出的方向)的位置中。圖6D示出在操作中的系統，其中的可消耗試樣在成像位置中。

在一些實施例中，本發明的系統可以構造成用以使可消耗試樣(一個或更多個)基本保持靜止，并且使設備的元件/站(例如，樣本加載器、密封器、成像系統)相對于可消耗試樣運動。例如，在圖7A-7C中示出了與在圖3B-3G中描述的相似的設備。在圖7A中的系統包括流體加載站340，該流體加載站340包括臂354，該臂354能夠沿路徑358運動并且/或者構造成沿路徑358運動。臂354構造成用以接近樣本流體儲箱342(例如，包括樣本流體)、試劑流體儲箱344(例如，包括試劑流體)、密封流體儲箱346(例如，包括密封流體)以及沖洗流體儲箱360(例如，包括沖洗流體)。在這個實例中，系統包括移液管末端341(例如，見圖7B)，該移液管末端341構造成用以接近儲箱和可消耗試樣350中的每一個。系統也可以包括廢棄物儲箱362，該廢棄物儲箱362也沿路徑358定位，構造成用以接納將要被棄置的過多流體(例如，在接近不同儲箱之間為沖洗移液管用過的沖洗流體)。所描繪的系統也包括可消耗試樣處理器351、成像系統348以及球珠加載器352，該可消耗試樣處理器351與可消耗試樣350相聯，該成像系統348的位置與可消耗試樣350/可消耗試樣處理器351相鄰，球珠加載器352包括磁鐵，該磁鐵從在可消耗試樣的底部表面下面和與其相鄰的位置(例如，在可消耗試樣與成像系統之間的位置中)到第二位置是可運動的，該底部表面與包括多個反應容器的上表面相對，在該第二位置中，磁鐵不在可消耗試樣與成像系統之間(例如，以允許分析部位的成像-如所示的那樣)。系統因而包括集體形成樣本加載器(即，流體加載站340、臂354、樣本流體儲箱342)、沖洗器(即，流體加載站340、臂354、沖洗流體儲箱360)、試劑加載器(即，流體加載站340、臂354、試劑流體儲箱344)、密封器(即，流體加載站340、臂354、密封流體儲箱346)、球珠加載器352以及成像系統348的元件。在這個圖中，球珠加載器(例如，用在其中樣本流體包括磁性球珠的實施例中)包括磁鐵353，該磁鐵353定位在可運動工作臺上，能夠從在可消耗試樣下面的第一位置(例如，如圖7B所示)運動到第二位置，在該第二位置中，磁鐵不布置在可消耗試樣下面(例如，如圖7C所示)。在圖7C中，由于包括磁鐵353的球珠加載器352的退回，用來對可消耗試樣350的分析部位進行成像的成像系統光路(例如，如由區域361指示的那樣)不受阻礙。

圖8A-8G描繪本發明的系統的布置的另一個實施例，在該實施例中，密封元件是密封流體，并且分析部位包含在可消耗試樣的密封通道中。然而，應該理解，在圖8A-8G中描繪的設備的全部或至少一部分可以供可消耗試樣使用，其中，分析部位不包含在通道中，而是包含在表面中，該表面沒有定位在封閉通道中，或者定位在敞開通道中。圖8A示出可消耗試樣348，該可消耗試樣348包括多個分析部位358。可消耗試樣可以聯接到可消耗試樣處理器(未示出)上或者與其相聯。分析部位358包含在微型通道350中。樣本流體352施加到分析部位上(例如，通過微型通道的進口(未示出))。樣本流體352在這個實施例中包括多個球珠354，這些球珠354在這個實施例中是磁性的。也提供的是包括磁鐵(或磁場發生器)的球珠加載器360，其中，磁鐵幫助將球珠放置在分析部位(例如，所示的反應容器)中/上。在圖8B中，雙向流動存在于樣本流體352的通道中，如由箭頭361指示的那樣。術語“雙向流動”是指，在通道中的流動的方向是變化方向的流動(例如，通過將脈動負和正壓力施加到通道的進口和/或出口上)。能夠提供雙向流動的元件是球珠加載器的一部分，其中，雙向流動引起在球珠與可消耗試樣處理器之間、并因此在球珠與分析部位/可消耗試樣之間的相對運動。在雙向流動施加適當時間段之后，球珠的部分362基本上不包含在分析部位中，并且球珠的部分364基本上包含在分析部位中。圖8C示出試劑流體368對于通道的添加(例如，使用在通道進口(未示出)處的流體注入器)。流動存在于單個方向上，如由箭頭366示出的那樣。圖8D示出在稍后時間段處的系統，其中，試劑流體368已經基本上替換在通道中來自圖8B的樣本流體348。圖8E示出與圖8C相似的配置，但在這個實施例中，試劑流體368正在由密封流體370替換。圖8F示出在之后時間處的系統，在這時，密封流體370已經基本上替換在通道中的試劑流體368。一般地，至少在進行分析所要求的時間過程上，密封流體370應該與試劑流體368和/或樣本流體352不相溶。在一些情況下，密封流體370也可以起擦除劑的作用，并且幫助除去或基本除去基本上沒有包含在分析部位中的球珠372，如圖8E所示。在圖8E和8F中的磁鐵360可以選擇性地除去。然后可以對來自圖8F的可消耗試樣的密封分析部位的至少一部分加以成像，如圖8G所示。包含分析物分子或粒子的分析部位(例如，分析部位374)與不包含任何分析物分子或粒子的分析部位(例如，分析部位376)相比可以提供不同信號。使用在圖8A-8F中所描述的設備的系統的一個實例在例3中給出。

以上例示性系統和系統元件(例如，可消耗試樣、可消耗試樣處理器、樣本加載器、沖洗器、密封器、球珠加載器、成像系統、等等)在本發明的不同實施例中可以采取各種不同形式和/或格式，這里描述例示性系統和系統元件的幾個實例。例如，如以上提到和討論的那樣，在一些實施例中，單個結構元素或關聯元素可以完成多個功能，并且構成上述系統元件的多于一個。在本發明的范圍內，另外的元件可以用作對于這里描述的例示性系統的替代和/或與它們的組合。

可消耗試樣處理器

可消耗試樣處理器是這樣的元件，該元件構造成用以與可消耗試樣可操作地聯接，并且/或者支持和促進由系統或在系統中可消耗試樣的操縱和/或定位。可消耗試樣處理器可以是靜止的，或者可以是可運動的，或者其至少部分可以是可運動的。例如，可消耗試樣處理器可以可操作地與工作臺相聯，或者包括工作臺，其中，工作臺是可運動的。工作臺可以與控制器相聯，該控制器構造成自動地使工作臺和/或可消耗試樣處理器運動。可消耗試樣處理器在一些實施例中的尺寸和/或形狀可以設定成用以與可消耗試樣相匹配。例如，可消耗試樣處理器可以包括凹下區域，可消耗試樣可以位于或固定在該凹下區域中。可選擇地，可消耗試樣處理器可以包括大致平面形表面，可消耗試樣放置在該大致平面形表面上。在一些情況下，可消耗試樣處理器包括多個緊固件(例如，按扣、夾片、夾具、環狀夾具、等等)，這些緊固件幫助將可消耗試樣連結到可消耗試樣處理器上，從而在系統的至少某些操作時段期間，在可消耗試樣與可消耗試樣處理器之間有很小運動或沒有運動。作為另一個實例，可消耗試樣處理器可以利用真空或氣動系統來固定可消耗試樣。在一些實施例中，可消耗試樣處理器可包括識別元素，這些識別元素對于可消耗試樣的識別元素是互補的，以促進適當定位，并且/或者防止不適當構造或虛假可消耗試樣的使用。例如，可消耗試樣可以包括多個槽口，并且可消耗試樣處理器可以包括多個互補凹槽。作為另一個實例，可消耗試樣可以包括RFID芯片或條碼閱讀器，并且可消耗試樣可以要求包括授權RFID芯片或條碼，以容許可消耗試樣和可消耗試樣處理器的聯接，而不觸發警報條件或使控制器停止系統的操作。

可消耗試樣處理器的一些非限制性實例在圖5A-5F中描繪。圖5A示出可消耗試樣500和可消耗試樣處理器502。設備包括能夠將可消耗試樣500從與可消耗試樣處理器不相聯的第一位置運動到與可消耗試樣處理器相聯的位置的元件(例如，臂501)。可消耗試樣500在這個實例中包括至少一個槽口或識別元素(例如，槽口508)，該至少一個槽口或識別元素專門與在可消耗試樣處理器502上的鍵或識別元素(例如，鍵506)相互作用。可消耗試樣處理器502也可以包括多個孔504，通過這些孔504，可以將真空施加到可消耗試樣上。一旦將可消耗試樣降低到其中槽口508與鍵506對準的位置中(例如，如圖5B所示)，就可以將真空施加到孔504上，這使可消耗試樣500平放在可消耗試樣處理器上的固定位置中。在將可消耗試樣加載到可消耗試樣處理器上之后，處理器可以定位成使得設備的各個元件(例如，樣本加載器、球珠加載器、密封器、擦除器、成像系統、等等)各就各位。可以保持真空，直到已經分析希望數量的各組分析部位。圖5C示出經中心安裝夾具510與可消耗試樣處理器相聯的可消耗試樣。中心安裝夾具510將可消耗試樣固定和保持成平的。圖5D示出的可消耗試樣經第一環狀夾具512和第二環狀夾具516與可消耗試樣處理器相聯。環狀夾具構造和定位成，通過夾持可消耗試樣的外邊緣，將可消耗試樣保持到可消耗試樣處理器上。

圖5E和5F示出可消耗試樣處理器的另一個實例，該可消耗試樣處理器包括處理器抓取臂556、可操作地與設備的一部分(未示出)相連接的橫臂553、可消耗試樣處理器工作臺555以及可消耗試樣附件558。成像系統560也在圖中示出。在圖5E中，單個可消耗試樣550構造成用以從堆552運動到可消耗試樣工作臺555。臂556在位置A中，從而臂556位于堆552上方。將可消耗試樣附件558(例如，抽吸杯、夾片、等等)降低，從而抓取可消耗試樣550。處理器臂556沿橫臂553從在圖5E中的位置A運動在圖5F中的位置B，從而可消耗試樣550位于可消耗試樣工作臺555上方。圖5F示出可消耗試樣降低成將可消耗試樣550連接到可消耗試樣工作臺555上。在這個圖中，可消耗試樣工作臺555包括與真空源流體連通的孔554，從而真空可以施加到可消耗試樣550的下側上，以將它保持到位，如這里描述的那樣(例如，對于類似孔，也見圖5A(孔504))。

在一些情況下，可消耗試樣處理器可以包括傳送帶型組件(例如，見圖4A(69))。另外的可消耗試樣處理器在自始至終描述的圖中描繪，例如見圖5A(502)、圖5A(502)、圖5E(555)、圖6B(78)、等等。

樣本加載器、沖洗器及試劑加載器的例示性實例

對于用作樣本加載器、沖洗器和/或試劑加載器有用或潛在有用的各種液體注入/施加系統對于本領域的普通技術人員是已知的。一般地，樣本加載器構造成用以將分析樣本施加到可消耗試樣上或可消耗試樣中，以促進將分析樣本加載到可消耗試樣的分析部位中。在一些實施例中，分析樣本包括流體，并且樣本加載器包括流體注入器。例如，流體注入器可以包括移液管，在某些些實施例中包括自動移液管、噴墨打印機、氣泡組件、微流體連接器、等等。移液或液體注入/施加系統也可以包括用來將用于注入/施加的流體加壓的裝置，例如泵，并且可以建造成，經適當管、閥、連接器、等等與待注入的流體源流體連通。在一些情況下，樣本加載器與控制器相聯，該控制器構造成用以自動地控制樣本加載器的操作，以將樣本加載到可消耗試樣的每個流體隔離區域上。

圖6A示出樣本加載器的一個非限制性實例，該樣本加載器包括多個移液管，其中，每個移液管構造成用以與在可消耗試樣上的空間分離組的分析部位對準。在這個實例中，呈現為可消耗試樣的多個移液管包括多個空間分離組的分析部位，這些分析部位可例如由密封元件流體地隔離。在一些實施例中，每個移液管可以用來施加相同或不同的分析樣本。

然而，在一些實施例中，樣本加載器可以只包括單個注入點(例如，單個移液管)，以只加載可消耗試樣的單個區域。例如，如圖3B所示，樣本加載器包括單個移液管。作為另一個實例，圖4B示出用作樣本加載器的單個移液管，其中，樣本移液管能夠從吸入位置102(例如，位于樣本小瓶100上方，其中，樣本吸入發生)運動到輸出位置104(例如，在可消耗試樣60上方的位置)，其中，樣本可以施加到可消耗試樣上。

在一些情況下，本發明的系統可以另外包括沖洗器和/或試劑加載器，該沖洗器和/或試劑加載器在某些情況下可以與樣本加載器分離。沖洗器可以是液體注入系統，該液體注入系統構造和定位成，典型地在已經加載樣本之后，沖洗可消耗試樣的至少一部分。例如，在一些情況下，沖洗器將流體提供給可消耗試樣的表面，該可消耗試樣包括多個反應容器，由此稀釋和/或除去存在的任何其它流體(例如，包括分析物分子的流體、包括試劑的流體、等等)。在一些情況下，流體也可以起擦除劑的作用，以使存在的球珠的至少一部分被除去。

類似于樣本加載器，試劑加載器可以構造成用以將不是樣本的試劑加載到可消耗試樣的分析部位中。沖洗器和/或試劑加載器可以與控制器相聯，該控制器構造成用以自動地操作沖洗器和/或試劑加載器。沖洗器和/或試劑加載器可以利用對于樣本加載器所描述的類似配置和元件。在圖4C中示出沖洗器的一個非限制性實例。圖4C示出單個移液管，該單個移液管如適當的那樣與泵、抽吸系統、等等(未示出)相互連接，用作沖洗器(例如，注入沖洗流體)。如所示的那樣，移液管64能夠從吸入位置111(例如，位于沖洗流體儲箱110上方，其中，沖洗流體吸入發生)運動到輸出位置112(例如，定位在可消耗試樣60上方)，在該輸出位置112中，可以將沖洗流體施加到可消耗試樣上。在圖3E中示出沖洗器312的另一個實例。

沖洗器和試劑加載器相對于系統的其它元件按適當順序定位和/或操作，以實現用系統要進行的希望分析的步驟。例如，本發明的分析系統可以構造成使得可消耗試樣能夠按如下順序暴露于如下元件(選擇性地有其它操作介入在列舉步驟的一個或更多個之間)：1)樣本加載器(例如，將樣本加載到分析部位中)、2)沖洗器(例如，將任何過多樣本流體從可消耗試樣的表面除去)、3)試劑加載器(例如，將試劑加載到分析部位中)、4)密封器、等等。其它變化方式取決于系統用于的具體分析/使用，如由本領域的普通技術人員理解的那樣。

例示性球珠加載器和球珠施加器

在一些實施例中，本發明的設備可以包括球珠加載器，以促進將分析球珠加載到在可消耗試樣中的反應容器中。球珠加載器是構造成促進球珠到各個分析部位中的插入的元件。在一些情況下，球珠加載器可以構造成用以使得在加載之后基本上全部各個分析部位包含零個或一個球珠(例如，如下面更詳細描述的那樣)。然而，在其它情況下，球珠加載器可以構造成用以使得分析部位的大部分包含多于一個球珠。如關于其它元件那樣，球珠加載器可以與控制器相聯，該控制器構造成用以自動地操作球珠加載器。

在一些情況下，球珠加載器可以通過引起在球珠與可消耗試樣處理器之間，并因而在一些實施例中在球珠與可消耗試樣的表面(例如，包括多個分析部位的表面)之間，的相對運動，而起作用。在一些情況下，可消耗試樣處理器可以構造成能夠產生運動(例如，按圓形運動、側到側運動)，由此引起在可消耗試樣與包含球珠的液體或僅球珠本身之間的相對運動。在一些情況下，球珠可以包含在可消耗試樣的表面上的液體中，并且可以使包含球珠的流體(例如，使用流體泵、和移液管、手術刀、等等)運動，從而在流體中包含的球珠相對于靜止的可消耗試樣被移動。在某些情況下，可消耗試樣和包含球珠(一個或更多個)的液體二者都運動，以產生相對運動。

在一些實施例中，如這里描述的那樣，球珠是磁性的。在這樣的實施例中，球珠加載器可以包括至少一個磁鐵或其它磁場發生器。磁場發生器可以定位成，呈現適當磁場梯度，以將球珠向分析部位抽吸/抽吸到分析部位中。在一些情況下，球珠加載器包括至少一個磁場發生器，所述至少一個磁場發生器布置成或能夠定位成與可消耗試樣處理器的表面(例如，底部表面)相鄰。在一個具體實施例中，磁場發生器布置成與可消耗試樣的表面相對，在該可消耗試樣中，形成多個反應容器(即，在井下面)。應該理解，在包括或描述永久磁鐵的實施例中，電磁鐵或其它磁場發生器可以代替永久磁鐵。適當或潛在有用的磁場發生器在本技術領域中已知的。磁場發生器的一個非限制性實例包括永久磁鐵、永久磁鐵的陣列、兩個或更多個永久磁鐵的排列以及永久磁鐵和/或電磁鐵的各種組合。

在圖9A-9C中示出了包括磁鐵(或磁場發生器)的球珠加載器的一個非限制性實例。在圖9A中，可消耗試樣處理器232與可消耗試樣230相聯，該可消耗試樣230包括多個分析部位236。包括磁性球珠235的樣本流體238與可消耗試樣230的表面相接觸，該可消耗試樣230包括呈反應容器(即，井)形式的多個分析部位236。磁鐵234定位成，與可消耗試樣處理器232相鄰，并且與可消耗試樣230的下側相鄰。可消耗試樣處理器232如由箭頭240指示的那樣運動(例如，使用控制器(未示出))，由此引起在可消耗試樣處理器232(例如，與可消耗試樣230相聯)與磁鐵234之間的相對運動。可選擇地，在類似配置中，如圖9B所示，磁鐵234如由箭頭240指示的那樣運動(例如，使用控制器(未示出))，由此引起在可消耗試樣處理器232(例如，與可消耗試樣230相聯)與磁鐵234之間的相對運動。在另一個實施例(未描繪)中，磁鐵232和可消耗試樣處理器232二者可以同時運動，以引起在這兩個元件之間的相對運動。在圖3D中示出另一個例示性球珠加載器，如這里描述的那樣。

在圖9C中示出了包括磁鐵的球珠加載器的另一個實例，其中，可消耗試樣包括流體通道248，該流體通道248具有流體進口244和流體出口246。包含球珠247的樣本流體238存在于流體通道248中。在這個實例中，磁鐵234定位成與可消耗試樣處理器232相鄰，并且與可消耗試樣230的底部表面相鄰。流體進口244與流體注入器241相聯，該流體注入器241與流體泵(未示出)相聯。流體泵構造成用以提供如由箭頭242所指示的雙向(即，前后)流動(如這里描述的那樣)，從而使樣本流體238在通道中前后運動，因而使在樣本流體中的球珠247前后運動，由此提供在球珠247與分析部位之間的相對運動，同時磁鐵234趨向于將球珠247拉到反應容器236中。

應該理解，在一些實施例中，設備可以包括多于一個的球珠加載器。例如，如圖4A所示，每個可消耗試樣60與一球珠加載器61相聯。在一些情況下，球珠加載器的磁鐵可以形成可消耗試樣處理器的部分。作為另一個實例，圖4E示出位于成像系統68上方的可消耗試樣60。可消耗試樣60與球珠加載器61相聯。在這個圖中，球珠加載器已經遠離可消耗試樣運動到這樣的位置，從而無障礙的(clear)成像路徑(由區域109示出)存在于成像系統68與可消耗試樣60之間。在這個圖中，球珠加載器包括磁鐵107。

在一些情況下，本發明的系統包括球珠施加器，該球珠施加器構造成用以將多個球珠(例如，磁性球珠)施加到可消耗試樣的表面上，或者將多個磁性球珠放置成密切接近可消耗試樣的表面。在一些實施例中，球珠施加器可以與控制器相聯，該控制器構造成用以自動地操作球珠施加器。在一些情況下，球珠施加器包括液體注入器。這里已經描述液體注入器的一個非限制性實例。在一些情況下，球珠施加器和樣本加載器可以是同一裝置(例如，其中，樣本流體包括球珠)。然而，在一些情況下，球珠可以分離地提供給可消耗試樣，從而樣本加載器和球珠施加器是不同的。

在一些情況下，例如在可消耗試樣包括通道的場合，包含分析部位的表面包含在該通道中，球珠施加可以包括流體泵，該流體泵能夠將包含球珠的流體運動到通道中和通道內/運動過通道。例如，如圖9C所示，球珠施加器包括連接到流體泵(未示出)上的流體注入器241，該流體注入器241與可消耗試樣230的流體進口244和流體通道248相聯。在另一個實例中，球珠施加器包括移液管，該移液管用來將球珠運送到微型流體通道的進入端口，將它分配在可消耗試樣上。球珠施加器的其它非限制性實例包括與流體泵(如，注射泵、活塞-作用泵、隔膜泵、等等)相聯的自動移液管。

例示性擦除器

在本發明的一些實施例中，特別是采用球珠的那些，系統可以包括擦除器，該擦除器構造成用以從可消耗試樣的表面除去過多球珠，并且在一些實施例中除去過多球珠的基本全部，這些球珠基本上沒有包含在分析部位(例如，井)中。在一些情況下，有益的是，在將分析部位密封之前，除去在可消耗試樣的表面上基本上沒有包含在分析部位中的過多球珠，因為較好密封可以生成在可消耗試樣的表面與密封元件之間。就是說，在可消耗試樣的表面上的球珠在一些情況下可能妨礙和/或降低在可消耗試樣的表面與密封元件之間的密封質量。因此，在一些情況下，發明的分析系統可以包括擦除器，該擦除器定位在球珠加載器與密封器之間(和/或它們的操作之間)，并且或者順序用在球珠加載器和密封器之間(和/或它們的操作之間)，以除去過多球珠。

在本技術領域中已知的各種元件或系統可能是適當的，或者可以修改或適應，以適于起擦除器的作用。在一些情況下，擦除器包括刀片，如手術刀，并且構造成用以將刀片的邊緣在擦除中施加成與可消耗試樣的表面相接觸，該可消耗試樣包括多個分析部位。擦除器可以構造成用以人工地操作(即，在可抓握手柄上的刮板)。然而，在一些情況下，擦除器可以與自動系統和控制器相聯，該自動系統和控制器產生擦除器的運動，并且控制擦除器的運動，以實現擦除功能。例如，控制器可以控制擦除刀片的運動，從而它接觸可消耗試樣的表面，并且從包含分析部位的可消耗試樣的表面的第一邊緣處或其附近運動到例如可消耗試樣的第二、相對邊緣或其附近，如在圖10A和10B中描述的那樣。

在圖10A中，擦除刀片272的邊緣275與可消耗試樣270相接觸，并且擦除刀片與用來運動刀片的致動器相聯，該致動器用控制器(未示出)控制。包括球珠279和281的樣本流體276與可消耗試樣270的表面相接觸，該可消耗試樣270包括形成分析部位271的多個反應容器/井。至少一些球珠281包含在井271中，并且球珠279的至少一部分沒有包含在井271中，并且存在于可消耗試樣270的頂部表面273上。控制器/致動器構造成用以將擦除刀片272從位置A(圖10A)運動到在圖10B中所示的位置B。沒有包含在井271中并且存在于可消耗試樣270的表面272上的球珠(例如，279)的基本全部現在存在于廢流體284中。應該注意，在圖10A中，也示出了與計算機實施控制系統(未示出)相聯的成像系統278的一部分。

在其中球珠是磁性的實施例中，擦除器可以包括至少一個磁鐵(或至少一個磁場發生器)。在第一例示性實施例中，包括磁鐵的擦除器定位成產生磁場，該磁場將力施加在磁性球珠上，該力具有大致定向成與可消耗試樣的表面相垂直的分量，該可消耗試樣包括多個分析部位。例如，圖11示出包括可消耗試樣290的系統的一部分的實施例，該可消耗試樣290包括多個反應容器291，這些反應容器291由可消耗試樣處理器292定位和固定。包括多個球珠的(未示出)的樣本流體團294與可消耗試樣290的表面相接觸，該可消耗試樣290包括多個反應容器291。擦除磁鐵294定位成產生磁場，該磁場將力施加在磁性球珠上，該力具有大致定向成與可消耗試樣290的表面相垂直的分量298，該可消耗試樣290包括反應容器291。在樣本流體中的球珠被吸引到磁性擦除磁鐵294，因為勢必在施加磁力的方向上運動(箭頭298)。在一些情況下，系統可以另外包括球珠加載磁鐵296，該球珠加載磁鐵296定位在可消耗試樣下面。球珠加載磁鐵296可以幫助阻止基本包含在反應容器中的任何球珠，由于到擦除磁鐵294的吸引而拉出和拉離反應容器。本領域的普通技術人員將能夠確定磁鐵294和296的適當強度和位置，以容許有效加載和擦除功能發生。

在一些情況下，擦除磁鐵(一個或更多個)和可消耗試樣相對于彼此可以是可運動的。在某些情況下，擦除磁鐵(一個或更多個)在包含反應容器的可消耗試樣的表面上是可定位的和可運動的。在某些這樣的實施例中，定位成與可消耗試樣的表面相鄰的磁鐵(即，球珠加載磁鐵)與擦除磁鐵(一個或更多個)合作，以在一些情況下在單個步驟中既加載又擦除磁性球珠，該表面與其中形成反應容器的表面相對。在這樣的實施例中，球珠加載磁鐵當作球珠加載器和擦除器元件兩者的部分。此外，擦除器可以與由控制器控制的致動器相聯，該致動器能夠并且/或者構造成用以將在包含反應容器的可消耗試樣的表面上可定位的和可運動的磁鐵，從可消耗試樣的第一邊緣處或其附近運動到可消耗試樣的表面的第二、相對邊緣處或其附近。

在一個例示性實施例中，擦除器包括三個磁鐵，其中，第一磁鐵(也起球珠加載器的作用)布置成與可消耗試樣的表面相鄰，該表面與包含反應容器的表面相對，并且其中，第二磁鐵和第三磁鐵能夠定位成與包括多個反應容器的表面相鄰。在一個實施例中，可磁化金屬分離器(例如，鋼)可以定位在第二和第三磁鐵之間，并且與第二和第三磁鐵相接觸或在它們緊密附近。在一些實施例中，金屬分離器呈片或條的形式，該片或條具有比分離器的高度或寬度小的厚度，該分離器定位成，將第二和第三磁鐵彼此分離與分離器的厚度大致相等的最小距離。在一些實施例中，第二和第三磁鐵對準，從而每個磁鐵的相同磁極定向成指向金屬分離器。不希望由任何具體操作理論約束，以上擦除器構造可以有利地實現由布置產生的磁場梯度的控制，從而磁場梯度隨離開磁化金屬分離器的端部/邊緣的距離而增大，該端部/邊緣定位成最靠近可消耗試樣的表面，從而擦除器布置功能起一種“磁性刮刀”的作用。由這樣一種布置產生的磁場可誘導球珠側部到側部運動，并且向下運動到可消耗試樣的反應容器中。

這樣一種“磁性刮刀”的實例在圖12A、12D及12E中描繪。在這些圖中描繪的擦除器包括第一磁鐵300、第二磁鐵302、第三磁鐵304、金屬片306，該金屬片306定位在第二和第三磁鐵之間，并且定位在可消耗試樣的表面308上方。在圖12A中，深色代表比較高磁場強度。在可消耗試樣的表面308上存在的球珠將經歷施加到它們上的力，該力將勢必將球珠向下和向可消耗試樣的外邊緣309推動。作為跨過表面308的位置的函數的場強度在圖12B的曲線圖中示出。如由本領域的普通技術人員將理解的那樣，在順磁性粒子上的力與磁場梯度成比例。沿在圖12B中的線的梯度是遠離在片的任一側上的金屬片306的末端的力。來自磁鐵的梯度導致指向磁鐵300的力向量。這兩個向量的疊加意味著，在這個場中在沿線300的點處坐置的順磁粒子可能經歷力向量，該力向量一般與在圖12B中的曲線圖上向下指的線相垂直。應該理解，磁場在金屬片的末端與第一磁鐵之間的區域中保持相同整體形狀，并因而，可消耗試樣可以放置在金屬片的末端與第一磁鐵之間的變化高度處，并且經歷類似磁場。例如，圖12C示出的是與圖12B相似的曲線圖，不同之處在于，在這個曲線圖中，可消耗試樣的表面與在圖12B中相比在不同高度處(例如，在圖12C中的表面在圖12B中所示的上方0.5mm處)。圖12D和12E描繪在操作中的磁性刮刀擦除器。可消耗試樣表面308在其上包括磁性球珠312，這些磁性球珠312基于在球珠的位置處的磁場經受磁性力向量314。圖12D和12E描繪在表面上具有球珠的可消耗試樣，這些可消耗試樣放置在金屬片的末端與第一磁鐵之間的兩個不同高度處，再次表示在金屬片的末端與第一磁鐵之間的力近似相等。

在又一個實施例中，擦除器可以包括流體注入器，該流體注入器構造成用以按能夠除去定位在可消耗試樣的表面上、但沒有包含在反應容器內的過多球珠的方式，將流體施加到包含多個反應容器的可消耗試樣的表面上。例如，如圖8E和8F所示，并且如下面更詳細描述的那樣，密封流體370在一些實施例中可以起密封元件和擦除器兩者的作用，以幫助在可消耗試樣的表面上的球珠372的除去。

在又一個實例中，擦除器可以包括粘合片，其中，粘合片可以按這樣一種方式與可消耗試樣的表面相接觸，從而在可消耗試樣的表面上的過多球珠粘結到粘合片上，并且由粘合片除去。

例示性密封器

在一些實施例中，本發明的分析系統可以包括元件和/或子系統，該元件和/或子系統構造成用來密封多個分析部位。在一些情況下，分析系統包括可消耗試樣處理器(例如，如這里描述的那樣)、密封器以及控制器，該控制器構造成用以控制密封器的操作，以將密封元件施加到多個分析部位上。密封器可以構造和定位成，將密封元件施加到可消耗試樣的表面上，由此形成多個密封分析部位。在一些情況下，在多個分析部位的密封之后，密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物與其它多個密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物基本上流體隔離，如這里描述的那樣。

密封元件是施加到包含分析部位的可消耗試樣的表面上的材料，這種材料能夠密封分析部位，并且至少部分地或臨時地將一個分析部位的內容物與至少一個其它分析部位隔離。密封元件可以處于固體、膠和/或液體形式，并且可以由任何適當材料形成。在一些情況下，密封元件包括膜。密封元件可以包括的非限制性例示性膜包括固體膜(例如，柔順材料的)、流體膜(例如，與在分析部位中包含的樣本流體基本不相溶的流體的)等。用于固體密封元件的適當材料的一個非限制性實例包括彈性體，如硅石或硅石氧化物(例如，PDMS、等等)、聚合物(例如，聚氨酯、COP、COC)、膠乳橡膠、合成橡膠、各種天然和合成膠、壓敏粘合劑以及帶。在一些情況下，將固體材料的表面改性，以產生較好密封質量。

依據密封元件的特性，密封器可以適當地構造成用以將密封元件施加到多個分析部位上，這些分析部位形成在可消耗試樣的表面上。例如，對于包括由柔順固體材料形成的膜的密封元件，當密封元件與表面接觸時，通過將壓力均勻地或非均勻地施加到密封元件上，可以將膜施加到可消耗試樣的表面上。使用任何數量的已知方法可以將壓力施加到密封元件上。在一些實施例中，使用可運動工作臺可以施加密封元件，從而強迫密封元件和/或可消耗基片在一起，以實現密封。

作為另一個實例，可以采用使用流體致動介質的裝置，如氣動或液壓裝置。例如，如圖13A和13B所示，其中的分析系統包括可消耗試樣250和密封元件252，該可消耗試樣250包括多個分析部位，其中，密封元件252不與可消耗試樣250的表面相接觸。包括密封元件的密封器也包括力發生器，該力發生器包括與密封元件252相接觸的致動介質256，其中，致動介質能夠將力施加到密封元件上，并且使它向可消耗試樣運動。在圖13B中，經控制器(未示出)，例如通過加壓包括致動介質的流體，致動密封器，從而致動介質256按壓和強迫密封元件252與包括多個分析部位的可消耗試樣250的表面相接觸。

在一些實施例中，密封器可以包括至少一個輥。輥可以跨過密封元件的表面運動，從而密封元件逐步與包含分析部位的可消耗試樣的表面的部分相接觸。在一些情況下，密封器可以包括多于一個輥。

例如，如圖14A所示，密封器130包括第一輥組件126和第二輥組件128。每個包括輥(127和129)的第一輥組件126和第二輥組件128偏置成，強迫與密封元件124相接觸，并且跨過其寬度延伸(進入所畫出的圖的平面中)。密封元件124定位成與可消耗試樣122的上表面相鄰，該可消耗試樣122由可消耗試樣處理器120定位和固定。密封器可以在例如由箭頭132所示出的方向上運動，從而輥127和129產生在密封元件124與可消耗試樣122之間的密封接觸。在另一個實例中，密封器130可以是靜止的，并且與可消耗試樣122相聯的可消耗試樣處理器120可以橫向運動，由此使輥127和129產生在密封元件124與可消耗試樣122之間的密封接觸。圖14D示出在圖14A中的密封器的另一個視圖，其中，未示出輥組件126和128的一部分，從而將輥127和129示出成跨過密封元件122延伸。

圖14B示出第二構造，在該第二構造中，密封器130已經相對于可消耗試樣處理器120運動，從而密封元件124基本與可消耗試樣122充分接觸，但輥127仍然與密封元件124相接觸。圖14C示出在密封器已經橫過其密封運動的全部范圍之后的構造，在該構造中，輥129和127都不再與密封元件124相接觸。本領域的普通技術人員將理解，密封器可以包括多于或少于兩個輥(例如，一個輥、三個輥、四個輥、五個輥、等等)。

應該注意，在其中密封器包括輥的實施例中，這些輥跨過密封元件與可消耗試樣表面相接觸地運動，沒有包含在表面上的井內的任何過多流體和/或球珠可以推到密封元件的一側(即，在一些實例中，密封器也可以起擦除器的作用)。在這樣的實施例中，可能有益的是，在與密封元件相接觸的可消耗試樣的表面中提供通道和/或開口，這些通道和/或開口可以包含和引導走在施加密封元件的同時而除去的任何過多流體和/或球珠。

在一些情況下，密封元件包括壓敏粘合劑。例如，壓敏粘合劑可以形成在膜的一個或更多個表面上。在密封元件施加到包含多個分析部位的可消耗試樣的表面上時，可以使壓敏粘合劑活化。壓敏粘合劑可以形成在密封元件與可消耗試樣的表面之間的粘合連接，從而甚至在解除由密封器施加的力之后，也保持密封(例如，見圖14C的構造)。

在一些實施例中，密封元件可以是流體。包括密封元件的流體有利地與在分析部位中包含的流體基本上不相溶。如這里使用的那樣，給予“流體”其普通意思，即流體或氣體。流體可以具有容許流動的任何適當粘度。如果兩種或更多種流體存在，則流體每種是基本上相溶的或基本上不相溶的。在一些情況下，包括密封元件的流體(一種或更多種)與分析樣本流體在平衡下能是相溶的或部分相溶的，但可以選擇成，在分析或相互作用的時間幀內，與分析樣本流體是基本不相溶的。本領域的普通技術人員可使用接觸測量等選擇適當密封流體，如與樣本流體基本不相溶的流體，以實現本發明的技術。在一些情況下，樣本流體和/或沖洗流體和/或試劑流體是含水溶液，并且密封元件包括無水流體。潛在適當無水流體的一個非限制性實例包括含氟液體、油(例如，礦物油、氟化油)、鐵磁流體、無水聚合物溶液(例如，增稠劑)等。在其它情況下，樣本流體和/或沖洗流體和/或試劑流體是無水溶液，并且密封元件包括含水流體。在一些情況下，樣本流體是其粘度隨溫度或其它物理化學引發物變化的水凝膠。

使用密封器可以施加流體密封元件，該密封器構造成和適于，將流體施加到包含分析部位的可消耗試樣的表面上。例如，密封器可以包括適當液體注入系統，如以上描述的那樣。在一些情況下，密封器包括移液管、自動移液器、噴墨打印機、等。

在圖10中所示的實例示出流體密封元件與擦除器相組合的使用。在所示的系統中，在由擦除刀片272從可消耗試樣的表面基本上除去過多球珠之后，立即將流體密封元件274施加到分析部位上。擦除刀片272與可消耗試樣270相接觸，并且在擦除器的一側上是樣本流體276，而在擦除器的另一側上是密封液體274。隨著擦除刀片272從在圖10A中的第一位置A運動到在圖10B中的第二位置B，也施加密封液體。

密封元件可以按這樣一種配置使用這里所描述的設備的任一種而提供(例如，與液體泵相聯注入的流體)。例如，類似實例在圖8E和8F中示出。在圖8E中，包括多個分析部位364的可消耗試樣348定位在通道中，如由通道的頂部356指示的那樣。密封流體370通過進口(未示出)提供，由此基本上替換樣本流體368。密封流體370的流動也可以起擦除器的作用。在圖8F中，密封流體370已經基本上替換樣本流體，并且將分析部位密封。

包括密封器的設備的其它非限制性實例在圖3F(320)和圖4A(60)中示出，該密封器供包括液體(也稱作密封液體)的密封元件使用。

密封流體的使用對于具有大致非平面形表面的可消耗試樣形狀的使用可以是有利的，這些大致非平面形表面包含分析部位。流體密封元件的其它潛在有益特征包括：1)密封流體和分析流體的基本不相溶性可以允許在分析部位之間的完全或接近完全阻擋層的產生，防止探測分子(例如，熒光團)在分析部位之間的擴散；2)密封流體與某些固體密封元件相比，可以較好地與某些可消耗試樣的表面一致；以及3)密封流體的光學性能可以引起關于一定成像系統的較小光學干涉/失真。

例示性成像系統

對于本發明的一些實施例和方面的實踐可能有用的各種成像系統在本技術領域中已知的，并且是可買到的。這樣的系統和元件可以基于由系統進行的選中分析方法的需要和要求、和為探測分析物分子和/或粒子使用的技術而修改。例如，在一些分析中，分析物分子和/或粒子不是直接可探測的，并且輔助試劑(例如，可探測標簽)用來幫助探測。在這樣的情況下，成像系統的元件可能選擇成探測這樣的試劑。

在一些實施例中，成像系統構造成用以以光學方式詢問分析部位。在它們的光學特征方面呈現變化的部位可以由常規光學系統和光學探測系統識別。依據要探測的種類和操作波長，為特定波長設計的濾光器可以用于位置的光學詢問，如由本領域的普通技術人員將理解的那樣。

在其中使用光學詢問的實施例中，成像系統可以包括多于一個光源和/或多個濾光器，以調整光源的波長和/或強度。光源的實例包括激光器、連續光譜燈(例如，汞蒸汽、鹵素、鎢燈)以及發光二極管。例如，在一些情況下，分析部位的第一詢問可以使用第一范圍波長的光進行，而第二詢問使用第二不同范圍波長的光進行，從而多個可探測分子發熒光。例示性系統構造在下面描述(見圖15)。

在一些實施例中，來自多個分析部位的光學信號使用CCD攝像機捕獲。可用來捕獲圖像的器件的其它非限制性實例包括電荷注入器件(CID)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件、科學CMOS(sCMOS)器件、時間延遲集成(TDI)器件、光電倍增管(PMT)以及雪崩光電二極管(APD)。這樣的器件的攝像機種類可以從多個商業零售商處購得。探測器件(例如，攝像機)可以是固定式的或掃描式的。

在一個實施例中，可消耗試樣包括光導纖維束，并且多個反應容器形成在光導纖維束的端部中。根據一個實施例，用于本發明的分析部位的分析可與光學探測系統一道使用，如與在美國出版物No.2003/0027126中描述的系統一道使用。

圖15A和15B示出成像系統的一個非限制性實例。系統包括光源452、激勵濾光器454、雙色鏡458、發射濾光器460及物鏡470。物鏡定位成用以詢問在可消耗試樣472上的分析部位。來自光源452的光453穿過激勵濾光器454。光反射離開雙色鏡458，穿過物鏡470，并且照射在包括多個分析部位的可消耗試樣表面上。在一些情況下，雜散光464可以由雜散光減少元件468減少，如由虹膜或孔徑減小。從可消耗試樣發射的光471穿過物鏡470和發射濾光器460，以產生處理光信號462，該處理光信號462被觀察、處理和/或記錄。系統可以包括對于具體用途所需要的輔助元件(例如，輔助濾光器、反射鏡、放大器件、等等)，如由本領域的普通技術人員理解的那樣。

在圖15A中所示的系統可以另外包括幫助分析部位的數量的確定的元件，這些分析部位包含球珠(例如，使用白光或包含濾光器的鏡頭盤，該白光或鏡頭盤能夠測量不同熒光標記球珠的熒光性)。輔助元件也可以用來確定分析部位的總數，并且/或者提供關于分析部位(例如，包含或沒有包含球珠的那些分析部位)的位置的空間信息，這可以幫助證實在不同光狀態(例如，熒光、白光)下觀察的信號，這些信號與基準定位的位置相對應(例如，可以產生掩模)。

在圖15A和15B中，激勵光從源452發射，并且準直成光束453。激勵濾光器454可以構造成用以僅發射激勵特定熒光團的波長帶(例如，對于試鹵靈是575nm+/-10nm)。激勵光由雙色濾光器458向下反射，并且通過物鏡470照射在可消耗試樣表面上，該可消耗試樣表面包括多個分析部位，這些分析部位包含樣本。發射的圖像光由物鏡470收集，準直成光束471，并且透過雙色濾光器458。只有與熒光波長帶(例如，對于試鹵靈是620nm+/-30nm)相對應的圖像光才透過發射濾光器460。剩余準直光束462只包含發射的熒光波長，這些熒光波長之后將通過攝像機系統而成像。

同一成像系統可以用來確定在包含樣本的可消耗試樣表面上的分析部位(例如，反應容器)的定位。包含球珠的分析部位可以用“亮場”白光照明而照射。通過剛好在收集物鏡的數值孔徑外按角度(例如，在圖15A中的θ₁可以是約20度、約25度、約30度、約35度、約40度、或更大)將偽準直白光(例如，白光LED)引導到包括多個分析部位的可消耗試樣表面上，可以照亮包括多個分析部位的可消耗試樣表面(例如，使用在圖15A中所示的光源475)。撞到包括多個分析部位472的可消耗試樣表面的光(例如，光476)被反射(和散射)離開表面，準直成471，并且由物鏡(470)收集。準直光束之后通過攝像機系統而成像。

同一成像系統也可以用來確定哪些分析部位包含球珠。應該理解，在一些實施例中，可以采用多于一種類型的球珠(例如，第一類型的球珠和第二類型的球珠，其中，第一類型的球珠具有與第二類型的球珠不同的熒光發射)，并且在這樣的實施例的某些中，發明的分析系統構造成用以進行多路分析。任何特定球珠可以或者可以不與分析物分子相聯。包括多個分析部位的可消耗試樣表面可以用“暗場”白光照明而照射(例如，使用如圖15A所示的光源473)。通過基本在收集物鏡的數值孔徑外按角度(例如，在圖15A中的θ₂可以是約65度、約70度、約75度、約80度、約85度)將偽準直白光(例如，白光LED 473)瞄準包括多個分析部位的可消耗試樣的表面，可以照亮包括多個分析部位的可消耗試樣表面。撞到包括多個分析部位472的可消耗試樣表面的光(例如，光474)被反射(和散射)離開表面，準直成471，并且由物鏡470收集。準直光束之后通過攝像機系統479而成像。

在一些實施例中，可以采用光學探測系統，該光學探測系統與在美國出版物No.2003/0027126中描述的系統相似，該出版物通過參考包括在這里。在例示性系統中，通過放大變換器的使用，改變從反應容器的陣列返回的光，以實現在纖維的近側或遠側端部的圖像尺寸的調整，這些反應容器形成在可消耗試樣的遠側端部處，該可消耗試樣包括光導纖維束。放大圖像然后由快門輪關開和濾光。圖像然后由電荷耦合器件(CCD)攝像機捕獲。可以提供計算機實施系統，該計算機實施系統包括和執行成像處理軟件，以處理來自CCD攝像機的信息，并且也可以選擇性地構造成用以控制快門和濾光輪。

本領域的普通技術人員將知道，成像系統的各種元件可修改和/或構造成用以提供良好圖像。例如，在一些情況下，可消耗試樣通過密封元件而成像，并因而，成像系統可修改和/或構造成用以計及在光路中密封元件的存在。如對于本領域的普通技術人員將知道的那樣，一定厚度的材料可以導致陣列的球面像差和分辨率損失。因此，如果密封元件具有這樣的像差發生的厚度，則成像系統的光學部分可以設計成用以校正這種增大厚度。使用設計光學裝置，從而與密封材料的指標相匹配的流體可以放置在物鏡與可消耗試樣之間，從而在物鏡與密封件之間的材料的差別不導致模糊。

成像系統的方面的另一個實例-該成像系統可以構造和/或修改以改進性能，是成像系統的聚焦速度和質量。在一些情況下，聚焦可以涉及使用激光聚焦系統，該激光聚焦系統基于離開可消耗試樣表面的反射。激光聚焦系統是可買到的。在其它情況下，包括分析部位(它們的尺寸可以與被處理的光的波長相似)的可消耗試樣的表面可以包括內裝到可消耗試樣上的結構/參考點，這些結構/參考點可以用來經衍射、折射、吸收、反射、熒光、或這些和其它光學現象的組合而聚焦圖像。

在一些情況下，包括分析部位的可消耗試樣的表面的全部或基本上全部可以在單個時間成像。然而，在一些情況下，包括分析部位的可消耗試樣的表面的一部分才可以一次成像，并且其它部分可以按依次樣式成像，以產生出整個表面的圖像。

在一些實施例中(例如，其中，將密封元件按逐步樣式施加到可消耗試樣的表面上，例如如以上在圖14A-14C中所示的實施例的上下文中描述的那樣，當使用輥施加密封元件時，或者當密封元件是密封液體團的運動前部時)，依次成像可以允許在分析部位的密封與密封分析部位的成像之間的時間的減小。在這樣的情況下，例如，隨著分析部位被密封，在分析部位的密封(例如，通過密封元件的施加)之后，通過跨過分析部位的試樣掃描成像系統(例如，像照片行掃描儀)，可以立即完成分析部位的成像，與等待直到完成整個試樣的密封以便一次詢問分析部位的全部或基本上全部相反。

作為一個非限制性實例，圖16A-16F描繪起作用的這樣一種技術。這些圖描繪系統的草圖，該系統包括成像系統200、輥202(例如，密封器的一部分)、密封元件204以及可消耗試樣206。在這個系統中，可消耗試樣206保持靜止，并且成像系統208和輥202構造成用以使得在輥202已經將密封元件204施加到在可消耗試樣206的特定部分上的分析部位上之后，成像系統200基本上立即得到這些分析部位的圖像。因而，成像系統202和輥202依次同時地跨過分析部位的陣列運動(例如，見箭頭208)。在圖16C和16D中所示的另一個實施例中，成像系統200和輥202保持靜止，并且可消耗試樣210被移動(例如，見箭頭210)，以實現相同結果。在圖16E和16F中所示的又一個實施例中，密封元件212是液體。這種系統構造成使得成像系統200以與密封流體212相似的速度運動。成像系統200和密封流體212的同步運動可以允許密封和成像基本同時發生。在這個實例中，可消耗試樣保持靜止。

成像系統可以與計算機實施控制系統相聯，該計算機實施控制系統可以與系統的控制器的其它分離或相同。計算機實施控制系統可進行或構造成用以控制各種元件，包括構造成用以自動地操作密封器(和選擇性地與控制器相聯的整個系統的其它元件的一個、幾個或全部)，并且從成像系統接收與圖像相關的信息。在一些情況下，計算機還構造成用以確定在分析樣本中分析物分子的未知濃度的測量值。控制器可能能夠至少部分地基于詢問的分析部位的至少一部分的比例，確定在分析樣本中分析物分子或粒子的未知濃度的測量，這些分析部位包含零個或一個分析物分子或粒子。下面提供關于計算機實施控制系統的結構和構造的進一步信息。

例示性可消耗試樣

可消耗試樣可以按各種各樣的方式構造。可選擇可消耗試樣的具體形狀、尺寸以及其它參數，以在分析系統的其它元件的構造的約束條件內良好地起作用-關于該分析系統要使用可消耗試樣，例如可消耗試樣處理器、樣本加載器、沖洗器、密封器、球珠加載器、成像系統、等等的構造和設計。類似地，應該選擇其它分析系統元件的構造，以與可消耗試樣的設計特性兼容。以前在聯系圖3B(38)、圖4C(60)、圖2A(398)、圖2B(410)、圖2C(432)、圖2D(439)、圖5A(500)、圖5E(550)、等等的描述的上下文中，討論了幾種例示性可消耗試樣構造。在一些可消耗試樣實施例中，多個分析部位包括在基片上的多個反應容器/井。反應容器在一些實施例中可以構造成用以接收和包含僅單個球珠(例如，如下面描述的那樣)或多于一個球珠。在可消耗試樣的一些實施例中，多個反應容器可以使用密封器而密封，該密封器包括密封元件，所述密封元件與可消耗試樣的本身的結構分離或集成。反應容器的密封可以是這樣的，從而每個反應容器的內容物在分析的剩余部分期間不能逃離反應容器。在一些情況下，在樣本、分析球珠以及選擇性地輔助試劑(例如，促進在樣本中分析物分子和/或粒子的探測)的添加之后可以密封反應容器。

多個反應容器可以使用各種方法和/或材料形成在可消耗試樣的表面上。在一些情況下，多個反應容器形成為在表面上的凹陷陣列。在其它實施例中，圍繞分析部位的可消耗試樣的表面的部分可以與分析部位在同一水平上。例如，在一些情況下，可消耗試樣包括大致平面形的表面、和形成在表面上的分析部位，并且圍繞分析部位的區域在基本類似水平處。

在一些情況下，將圍繞表面的區域升高，該表面包含分析部位或反應容器/井，從而分析部位/井包含在可消耗試樣上或其中的通道中。通道可以是敞開的(例如，像凹槽那樣未覆蓋)或者是封閉的(例如，像管或導管那樣密閉)。

可消耗試樣元件的任一個，例如包含分析部位的表面或任何密封元件，可以由柔順材料制成，例如由彈性體聚合物材料制成，以幫助密封。表面可以是或使得是疏水的或包含疏水區域，以使含水樣本從分析部位(例如，微型井)的泄漏最小化。

密封元件的尺寸可以基本上與包含分析部位的表面相同，或者尺寸可以是不同的。在一些情況下，密封元件的尺寸近似與包含分析部位的表面相同，并且與包含分析部位的表面的大致整個表面相配對。在其它情況下，密封元件比包含分析部位的表面小，并且/或者密封元件只與包含分析部位的表面的一部分相配對。

在一些實施例中，分析部位是可以全部具有近似相同體積的井。在其它實施例中，井可以具有不同體積。每個個別井的體積可以選擇成是適當的，以方便任何具體分析協議。例如，在其中希望限制球珠的數量每井的一組實施例中，井的體積依據球珠的大小和形狀、采用的探測技術和設備、在基片上分析部位的數量和密度以及在施加到包含井的表面上的流體中球珠的期望濃度、等等，可以范圍從阿升或更小到納升或更大。在一個實施例中，井的大小可以這樣選擇，從而只有對于分析物捕獲使用的單個球珠可完全包含在井內。按照本發明的一個實施例，分析部位(例如，反應容器/井)可以具有在約1飛升與約1皮升之間、在約1飛升與約100飛升之間、在約10阿升與約100皮升之間、在約1皮升與約100皮升之間、在約1飛升與約1皮升之間、或在約30飛升與約60飛升之間的體積。在一些情況下，分析部位(例如，反應容器)具有小于約1皮升、小于約500飛升、小于約100飛升、小于約50飛升、或小于約1飛升的體積。在一些情況下，反應容器具有約10飛升、約20飛升、約30飛升、約40飛升、約50飛升、約60飛升、約70飛升、約80飛升、約90飛升、或約100飛升的體積。

在其中多個分析部位包括多個反應容器/井的實施例中-這些反應容器/井具有的形狀基本上是圓形圓柱的形狀，分析部位的尺寸可以基于任何球珠的尺寸-這些球珠將用在分析協議中，并且可以設計成，保證包含多于單個球珠的井的數量是最小的。在一些情況下，最大容許井(例如，分析部位)直徑可以根據公式3計算：

并且/或者最大容許井(例如，分析部位)深度可以根據公式4計算：

保證單個球珠可包含在井(例如，分析部位)中的最小容許井(例如，分析部位)深度和最小容許井直徑(例如，分析部位)在大多數實施例中將不小于球珠的平均直徑。具有適當尺寸反應容器可以提供分辨各個球珠的較好能力，允許關于確定在某些分析中在樣本流體中分析物分子的濃度的測量的較高精度，這些適當尺寸反應容器允許不多于單個球珠在反應容器中存在。

在一些實施例中，井的平均深度是球珠的平均直徑的約1.0與約1.7倍之間、約1.0倍與約1.5倍之間、約1.0倍與約1.3倍之間、或約1.1倍與約1.4倍之間。在一些實施例中，分析部位的平均直徑是球珠的平均直徑的約1.0倍與約1.9倍之間、約1.2倍與約1.7倍之間、約1.0倍與約1.5倍之間、或約1.3倍與約1.6倍之間。在一個具體實施例中，分析部位的平均深度是球珠的平均直徑的約1.0倍與約1.5倍之間，并且分析部位的平均直徑是球珠的平均直徑的約1.0倍與約1.9倍之間。

在可消耗試樣的表面上存在的分析部位的總數和/或分析部位的密度可取決于可消耗試樣的組成和最終使用。例如，采用分析部位的數量可以取決于球珠是否用在待進行的分析中，如果是則取決于待使用的球珠的數量、關于分析在待測試的樣本(一個或更多個)中的分析物的推測濃度范圍、探測方法、任何球珠的尺寸、探測實體的類型(例如，在溶液中的自由標識試劑、沉淀標識試劑、等等)。包含約2至數十億分析部位(或分析部位的總數)的可消耗試樣可通過利用各種技術和材料而制成。可消耗試樣可以包括在一千與一百萬之間的分析部位每待分析樣本。在一些情況下，可消耗試樣包括大于一百萬個分析部位。在一些實施例中，可消耗試樣包括的分析部位在約1,000與約50,000之間、在約1,000與約1,000,000之間、在約1,000與約10,000之間、在約10,000與約100,000之間、在約100,000與約1,000,000之間、在約100,000與約500,000之間、在約1,000與約100,000之間、在約50,000與約100,000之間、在約20,000與約80,000之間、在約30,000與約70,000之間、在約40,000與約60,000之間等。在一些實施例中，可消耗試樣包括的分析部位為約10,000、約20,000、約50,000、約100,000、約150,000、約200,000、約300,000、約500,000、約1,000,000、或更多。

分析部位的陣列可以布置在大致平面形表面上，或者按非平面三維排列布置。分析部位可以按規則圖案排列，或者可以隨機地分布。在一個具體實施例中，可消耗試樣是在大致平面形表面上的部位的規則圖案，容許分析部位在X-Y坐標平面中被尋址。陣列也可以包含基準特征(例如，井的獨特形狀、熒光攙雜井、等等)，這些基準特征能夠使多個圖像和陣列對準。

在一些情況下，在可消耗試樣上的多個分析部位可以由至少一個通道和/或溝槽部分地圍繞或完全圍繞。通道和/或溝槽可以幫助包含從陣列溢出的液體(例如，樣本流體)，并且/或者可以幫助引導過多流體除去和/或流動(例如，在用密封元件密封陣列期間)。例如，圖2H示出敞開通道/凹槽33，該敞開通道/凹槽33在陣列34的單側上部分地圍繞陣列34；圖2I示出通道33，該通道33在三側上部分地圍繞陣列34；而圖2J示出通道33，該通道33完全圍繞陣列34。不包括任何分析部位的可消耗試樣的一部分可以或可以不存在于通道與分析部位之間。在圖2H-2K中，區域53存在于通道33與包含分析部位34的區域之間。通道的大小(例如，寬度、深度、長度)、通道的形狀和/或通道對于陣列的接近程度(例如，在分析部位與通道之間有多大距離)可以基于系統的具體配置的參數(例如，基于提供流體的量、等等)而選擇。通道貫穿通道的整個長度可以具有或者可以不具有相同形狀(例如，寬度、深度)。例如，圖2K示出部分圍繞陣列25的通道33，其中，通道的段36可以比段37窄和/或淺。本領域的普通技術人員將能夠確定其它適當變化，例如，段36可以比段37寬/深。在圖2H-2K中的箭頭35指示在一些情況下密封元件的施加方向。在其中定向施加密封元件(例如，如由箭頭35指示的那樣)的實施例中，在其中最后施加密封元件的陣列的側部(例如51)上的通道/凹槽段，與通道的其它段相比可較大(例如，較寬、較深、等等)(例如，從而將由于密封元件的施加而強迫跨過陣列的任何流體引導到通道的該段中，并且完全包含在通道的該段中)。在一些情況下，通道可以流體地連接到廢棄物收集儲器上(例如，從而在通道中沒有液體的積累)。

在一些實施例中，分析部位形成在固體材料中。如由本領域的普通技術人員將認識到的那樣，其中可形成分析部位的可能適當材料的數量非常大，并且包括但不限于玻璃(包括改性和/或功能化玻璃)、塑料(包括丙烯酸、聚苯乙烯和苯乙烯和其他材料的共聚物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨基甲酸乙酯、環烯烴共聚物(COC)、環烯烴聚合物(COP)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、多糖、尼龍或硝化纖維素、等等)，彈性體(如聚(二甲基硅氧烷)和聚氨基甲酸乙酯)、復合材料、陶瓷、硅石或硅石基材料(包括硅和改性硅)、碳、金屬、光纖束等。在一些實施例中，可以選擇基片材料，以允許光學探測，而不用明顯的自發熒光。在一些實施例中，分析部位可以形成在柔性材料中。

在表面中的分析部位可以使用在本技術領域中已知的任何技術形成，這些技術包括但不限于照相平版印刷、壓紋/沖壓技術、模制技術、蝕刻技術、微加工等。如由本領域的普通技術人員將認識到的那樣，使用的技術可取決于各種因素，如形成可消耗試樣的材料(一種或更多種)的組成和形狀；以及分析部位的尺寸、數量、形狀、密度及圖案/分布。

在一個具體實施例中，包括多個分析部位的可消耗試樣，通過在光導纖維束的一個端部上產生微型井和將平面柔順表面用作密封元件而形成。本領域的普通技術人員將知道用來在光導纖維束的端部中產生反應容器的方法。例如，光學纖維的直徑、纖維的芯部和包層區域的存在、尺寸及組成以及蝕刻的深度和特性可以由挑選的蝕刻技術而改變，從而可以形成希望體積的微型井。在一些實施例中，蝕刻過程通過優選地蝕刻在束中的各根玻璃纖維的芯部材料而產生微型井，從而每個井近似與單根纖維對準，并且由包層材料與相鄰井隔離開。光導纖維陣列格式的潛在優點是，它可產生數千至數百萬個反應容器，而不用復雜的顯微建造過程，并且它可提供同時觀察和光學尋址多個反應容器的能力。關于光導纖維陣列的成形方法和優點對于本領域的普通技術人員將是已知的，例如，如在如下描述的那些文件中描述的那樣：Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259448(Serial No.11/707,385)，在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR TARGET ANALYTE DETECTION AND DETERMINATION OF TARGET ANALYTE CONCENTRATION IN SOLUTION”；Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259385(Serial No.11/707,383),在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR DETECTING CELLS AND CELLULAR COMPONENTS IN SMALL DEFINED VOLUMES”；Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259381(Serial No.11/707,384),在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR TARGET ANALYTE DETECTION AND DETERMINATION OF REACTION COMPONENTS THAT AFFECT A REACTION”；Walt等的國際專利申請No.PCT/US2007/019184，在2007年8月30日提交，標題為“METHODS OF DETERMINING THE CONCENTRATION OF AN ANALYTE IN SOLUTION”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075862(Serial No.12/236484),在2008年9月23日提交，標題為“HIGH SENSITIVITY DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF ANALYTE MOLECULES OR PARTICLES IN A FLUID SAMPLE”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-00754072(Serial No.12/236486)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES ON SINGLE MOLECULE ARRAYS”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075439(Serial No.12/236488)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES BY CAPTURE-AND-RELEASE USING REDUCING AGENTS FOLLOWED BY QUANTIFICATION”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075355(Serial No.12/236490)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF ENZYMES BY CAPTURE-AND-RELEASE FOLLOWED BY QUANTIFICATION”；Duffy等的美國專利申請No.12/731130，在2010年3月24日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES OR PARTICLES USING BEADS OR OTHER CAPTURE OBJECTS”；Duffy等的美國專利申請No.12/731135，在2010年3月24日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES USING DUAL DETECTION METHODS”；Duffy等的美國專利申請No.12/731136，在2010年3月24日提交，標題為“METHODS AND SYSTEMS FOR EXTENDING DYNAMIC RANGE IN ASSAYS FOR THE DETECTION OF MOLECULES OR PARTICLES”；每個文件通過參考包括在里。

可選擇地，反應容器可以通過在本技術領域中已知的技術，裝設、印刷或用照相平版印刷術構造到可消耗試樣表面上；見例如WO95/25116；WO95/35505；PCT US98/09163；美國專利No.5,700,637、No.5,807,522、No.5,445,934、No.6,406,845以及No.6,482,593，每個文件通過參考包括在里。

在一些實施例中，本發明的可消耗試樣可以構造成包括多個表面，這些表面包含一組分析部位，其中，包含一組分析部位的多個表面中的每一個與其它這樣的表面空間分離，例如通過包含在一系列空間隔離腔室中(例如，從而每組分析部位可以與每個其它組的分析部位流體地隔離，并且/或者每組分析部位包含相異樣本)。在一些這樣的實施例中，可消耗試樣可以包括多個空間分離式腔室，其中，空間分離式腔室中的每一個包含包括多個分析部位的表面。就是說，可消耗試樣包括多個區域，其中，每個區域包含多個分析部位。

例如，圖2A示出可消耗試樣398，該可消耗試樣398包括多個空間分離式腔室400，其中，每個空間分離式腔室包括表面402，該表面402包含多個分析部位。在這個實例中，可消耗試樣可以選擇性地包括蓋404，該蓋404包括密封元件405，這些密封元件405構造和定位成能夠與空間分離式腔室400接合和脫開。在密封元件405接合時，空間分離式腔室中的每一個與其它腔室流體隔離，并且在流體隔離腔室中的每一個腔室中的各分析部位中的每一個部位與在同一流體隔離腔室中的其它分析部位流體隔離。

可消耗試樣的另一個實例在圖2B中示出，該可消耗試樣包括多個空間分離式腔室，并且按圓盤的形式構造。這樣的圓盤可以由大體積過程而制造，如由用來制造CD和DVD的注射模制和壓紋而制造。可消耗試樣圓盤410包括多個腔室412，每個腔室包括表面，該表面包含多個分析部位，這些腔室繞圓盤410定位。圓盤可以構造成用以與可消耗試樣處理器相聯，如這里描述的那樣(例如，從而圓盤可繞中心414轉動)。每個腔室412包括通道，其中，分析部位定位在表面420上的通道(例如，敞開或封閉通道)內。在一個具體實施例中，通道是封閉的。圖2B的放大部分示出的是單個通道412的詳細視圖，該單個通道412包括第一開口416、第二開口418以及在表面420上形成的多個分析部位。樣本以及其它流體，例如球珠包含流體、沖洗流體、密封流體、試劑、等等，可以通過開口引入到通道中。通道的尺寸可以基于分析的具體需要和/或其它系統元件、球珠尺寸、等等而選擇。在一些情況下，通道具有的寬度422和/或深度在約1mm與約100mm之間、在約1mm與約50mm之間、在約1mm與約20mm之間、在約1mm與約10mm之間、或約1mm、約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、或更大。通道具有的長度424可以在約1mm與約100mm之間、在約10mm與約50mm之間、在約10mm與約20mm之間、約1mm與約20mm之間、或約10mm、約11mm、約12mm、約13mm、約14mm、約15mm、約16mm、約17mm、約18mm、約19mm、約20mm、或更大。通道的形狀沿其長度和/或寬度可以變化，或者可以是恒定的，并且可以是大致正方形、矩形、橢圓、球形、等等。進口的直徑可以在約1mm與約10mm之間、或約1mm、約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、或更大。

圖17A-17N示出在圖2B中所示的可消耗試樣的可選擇布置的實施例。例如，在各個實施例中的可消耗試樣的腔室可以相對于如下特征的一個或更多個變化：腔室的形狀；在腔室中分析部位的位置；進口和/或出口端口的位置、存在和/或缺少；流體儲腔的存在；等等。例如，在圖17A中，腔室600包括進口602、出口604以及在區域中的多個分析部位606。在這個實施例中，如在側視圖中所示的那樣，多個分析部位606形成在底部材料層612中，并且包含在腔室614中。腔室614形成在底部材料層612與頂部材料層610之間，其中，進口602和出口604也形成在頂部材料層610中。

圖17B示出的是與圖17A相似的布置，不同之處在于，進口602和出口604形成在底部材料層612中。圖17C示出另一種相似布置，不同之處在于，腔室614包括流體儲腔616，該流體儲腔616設計成用于在分析中使用的流體的儲腔。在這個圖中，流體儲腔616與通氣口618相聯，該通氣口618允許來自流體儲腔616的空氣的排出。流體儲腔的尺寸可以這樣設計，從而流體儲腔能夠基于使用可消耗試樣進行的分析的特性，保持要求量的過多流體。圖17D示出的是與圖17C相似的布置，不同之處在于，進口602和通氣口618形成在底部材料層612中。圖17E和17F分別示出與圖17A和17B相似的布置，不同之處在于，腔室、通道以及分析部位區域的形狀和尺寸是不同的。類似地，圖17H和17I分別示出的是與圖17A/17E和17B/17F相似的布置，不同之處在于，腔室、通道以及分析部位區域的形狀和尺寸是不同的。圖17G示出的是圖17E相似的布置，不同之處在于，儲腔616被不同地構造。

圖17J-17N示出圓盤形可消耗試樣，這些圓盤形可消耗試樣在其上具有腔室600的各種分布，與在圖17B中所示的可消耗試樣相似。具體地說，圖17J和17K表明，可變數量的腔室可以在圓盤上存在(例如，圖17J示出與圖17K相比具有較少數量腔室的圓盤)。圖17J/17K、17L、17M以及17N示出在圓盤上的腔室的不同形狀和尺寸(例如，圖17J/17K示出與圖17L或17M相比較窄的腔室)、進口和/或出口的不同位置(例如，圖17L示出較靠近圓盤的中心的進口602，并且圖17M示出較靠近圓盤的外邊緣的進口602)和/或流體儲腔的存在(例如，見圖17N)。

在圖17L-17N中所示的圓盤也在其上包括計算機可讀識別標簽613。適當識別標簽的一個非限制性實例可以是條碼或射頻識別(RFID)芯片。識別標簽可以用于各種目的，如可消耗試樣和/或其內容的身份、類型、批號、期滿日期、等等的證實和/或檢驗。檢驗可例如經光學掃描儀或RFID接近閱讀器(依據采用的識別標簽(一個或更多個)的類型)而實現，該光學掃描儀或RFID接近閱讀器設置在供可消耗試樣600使用的可消耗試樣處理器和/或成像系統上的適當位置中。在一些實施例中，來自標識符的信息可以為了將來參考和記錄保持目的而存儲。可使用任何適當標識符，如射頻識別(RFID)標簽、條碼、序列號、顏色標簽、熒光或光學標簽(例如，使用量子點)、化學化合物、無線電標簽、或磁性標簽。標識符的探測可由對于本領域的普通技術人員已知的各種方法完成。探測方法部分取決于具體標識符，并且可包括例如成像、熒光探測、光譜學、顯微鏡檢查、等等。在一個實施例中，RFID標簽用作標識符。RFID標簽可包括集成電路(例如，用來存儲和處理信息、調制和解調射頻(RF)信號)、和用來接收和發射信號的天線。RFID標簽可以是無源的、半無源的(例如，電池輔助的)、或有源的。應該理解，RFID標簽在本技術領域中已知的，并且任何適當RFID標簽可包括到這里描述的可消耗試樣的元件中。

圖2C示出可消耗試樣的又一個非限制性實例。在這個圖中，可消耗試樣431包括多個空間分離式腔室，這些空間分離式腔室與其它空間分離式腔室是流體可隔離的。一組分析部位布置在每個空間分離式腔室434中，該空間分離式腔室434包括通道，該通道具有第一開口433和第二開口435。各種流體和其它成分可以通過開口而提供。在這個實施例中，蓋構造成能夠滑動到分析元件的本體上。另外，蓋帶有密封元件(一個或更多個)，在使蓋在敞開位置(例如，如圖2D所示)與封閉位置(例如，如圖2E所示)之間運動時，該密封元件相對于空間分離式腔室而運動。在敞開位置中，有接近流體隔離腔室中的每一個的至少一個開口，而蓋在封閉位置的情況下，密封元件流體地密封腔室。在這個實例中，每個流體隔離腔室也包括至少一個擦除器430，其中，擦除器構造和定位成，在蓋從敞開到封閉位置的運動時，每個擦除器與表面滑動接觸地運動，該表面包括多個分析部位，這些分析部位包含在各空間分離式腔室中的每一個腔室中(例如，由此除去在可消耗試樣的表面上存在并且基本沒有包含在分析部位中的任何球珠，該可消耗試樣包括多個反應容器)。

在圖2F中示出又一個例示性實施例。在這個圖中，可消耗試樣439包括多個空間分離式腔室436，這些空間分離式腔室436與其它空間分離式腔室流體地隔離開。一組分析部位444布置在每個空間分離式腔室436中，該空間分離式腔室436包括通道，該通道具有第一開口437和第二開口438。圖2G描繪通道的功能，包括樣本加載器、試劑加載器、密封器/擦除器以及成像系統的使用。通道的使用和功能可以與在圖8A-8G中的實施例的功能相似。在圖2G中，進口末端440、出口末端442包括樣本加載器、試劑加載器、密封器及擦除器的至少一部分，這通過在過程期間在不同時間處在分析部位444上依次注入分析樣本流體446(左邊)、試劑流體448(左邊起第二)以及密封/擦除流體450(右邊起第二)；以及然后用成像系統452(右邊)詢問分析部位而體現。

在一些實施例中，采用可消耗試樣的系統可以包括氣泡探測系統，該可消耗試樣包括流體通道(例如，包括多個分析部位)，該氣泡探測系統構造成用以確定：在可消耗試樣的流體通道(一個或更多個)中，空氣(例如，在通道中在多個分析部位上方的氣泡)的存在和/或缺少。可能重要的是，探測氣泡的存在，因為位于多個分析部位上方的氣泡可能影響由分析部位的全部或一部分確定準確信號的能力，并因而可能例如歪曲或改變在分析樣本中分析物分子或粒子的濃度的確定結果。

例如，如果成像系統構造成用以處理描述在分析部位上方一定流體厚度存在的信號，則空氣的存在可能改變信號，從而信號的確定提供不正確和/或不準確的結果。本領域的普通技術人員將知道用來確定在通道中氣泡的存在的適當方法和系統。

圖18描繪氣泡探測系統的一個非限制性實例。可消耗試樣的腔室620包括進口630、流體儲腔634、通氣口632以及在通道627中包含的分析部位的陣列622。氣泡探測系統在可消耗試樣600上包括第一反射器624和第二反射器626，該第一反射器624和第二反射器626與分析系統的光源636(例如，LED)和探測器638相互作用。由光源636發射的光由第一反射器624反射，從而光(例如，如由線640指示的那樣)通過在分析部位的陣列622上方的通道622，并且撞擊在第二反射器626上，該第二反射器626將它重新導向到探測器638。在通道627中氣泡的存在可以基于由探測器638探測的信號而確定。例如，在通道627中氣泡的存在可能降低從光源636傳輸到探測器638的光的強度和/或質量。

例示性球珠

如以上描述的那樣，由本發明提供的系統的某些特別適于為了分析物捕獲使用球珠的分析(例如，系統包括球珠加載器和/或擦除器)。為了分析物捕獲可以使用的球珠可以具有任何適當尺寸或形狀。適當形狀的一個非限制性實例包括球(即，基本上球形)、立方體(即，基本上立方體形)、橢圓(即，基本上橢圓形)、管、片、不規則形狀、等等。在一些實施例中，球珠的平均直徑(如果是大致球形的)或平均最大橫截面尺寸(對于其它形狀)可以大于約0.1μm(微米)、大于約1μm、大于約10μm、大于約100μm、大于約1mm等。在其它實施例中，球珠的平均直徑或球珠在一個尺寸中的最大尺寸可以在約0.1μm與約100μm之間、在約1μm與約100μm之間、在約10μm與約100μm之間、在約0.1μm與約1mm之間、在約1μm與約10mm之間、在約0.1μm與約10μm之間等。多個球珠的“平均直徑”或“平均最大橫截面尺寸”如這里使用的那樣，是球珠的直徑/最大橫截面尺寸的算術平均。本領域的普通技術人員將能夠例如使用激光散射、顯微鏡檢查、篩分析、或其它已知技術，確定一群球珠的平均直徑/最大橫截面尺寸。例如，在一些情況下，Coulter計數器可以用來確定多個球珠的平均直徑。

為了分析物捕獲使用的球珠可以由一種或更多種適當材料制成，例如由塑料或合成聚合物(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氨酯、酚醛聚合物、或硝化纖維素等等)、自然衍生聚合物(膠乳橡膠、多糖、多肽、等等)、復合材料、陶瓷、硅石或硅石基材料、碳、金屬或金屬化合物(例如，包括金、銀、鋼、鋁、銅、等等)、無機玻璃、硅石以及各種其它適當材料制成。

在一些實施例中，可以采用用于分析物捕獲的多于一種類型的球珠。在一些情況下，每種類型的球珠可以包括具有不同結合特性的表面。另外，每種類型的球珠可以具有獨特光學(或其它可探測)信號，從而每種類型的球珠對于其它類型的球珠的每一種是可區分的，例如以促進多路分析。在這些實施例中，在單個、多路分析方法中可以量化和/或探測多于一種類型的分析物分子。當然，如以前討論的那樣，在一些實施例中，球珠是磁性球珠。

例示性方法

本發明的系統和裝置可以用來實踐各種各樣的方法，如分析方法，如對于本領域的普通技術人員顯然的那樣。在一些情況下，發明的系統或其它系統的使用容許使本發明的方法自動化。就是說，方法可以使用系統執行，這些方法構造成使得一旦方法已經開始，就執行步驟(或至少一個步驟)，而具有很少或沒有人工干預。

在一些實施例中，本發明提供一種用來形成多個密封分析部位的自動化方法，該自動化方法可用來進行分析。在一些情況下，方法包括如下步驟：將可消耗試樣與密封設備可操作地相聯，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面，該密封設備包括密封器(例如，如以上描述的那樣)和控制器(例如，構造成自動地操作密封器)；以及用密封設備將密封元件(例如，如這里描述的那樣，并且包括但不限于密封流體、壓敏層、膜、等等)施加到多個分析部位上。在密封元件的施加之后，可以形成多個密封分析部位，其中，每個密封分析部位的內容物基本與其它多個密封分析部位中的每一個密封分析部位的內容物隔離開。在一些情況下，將多個球珠提供給多個分析部位，從而分析部位中的至少一些分析部位包含至少一個球珠。球珠可以使用球珠加載器(例如，如這里描述的那樣)提供和/或包含在分析部位中。球珠可以或者可以不與分析物分子或粒子相聯。在一些情況下，可以除去球珠的基本全部(例如，使用擦除器，如這里描述的那樣)，這些球珠在包含多個分析部位的可消耗試樣的表面上，基本上沒有包含在分析部位中。

在另一個實施例中，提供一種用來將球珠插入到在可消耗試樣上的反應容器中的方法，該方法可以包括：在可消耗試樣的表面附近產生磁場，該可消耗試樣包括多個反應容器，其中，磁場的磁場向量從表面指向反應容器的底部，并且/或者指向表面的周界。可以將多個磁性球珠運送到表面附近。通過引起在磁性球珠與反應容器之間的相對運動(例如，使用球珠加載器，如這里描述的那樣)可以將球珠插入到反應容器中。相對運動的產生在這里描述，并且可以通過如下引起：相對于包含多個分析部位的可消耗試樣的表面使磁場運動，或者相對于磁場使可消耗試樣運動；通過引起基本圍繞球珠的流體的運動；等。在一些情況下，在產生步驟之后，磁性球珠的第一部分包含在反應容器中，并且磁性球珠的第二部分位于可消耗試樣的表面上，但沒有包含在反應容器內。可以除去球珠的第二部分(例如，使用擦除器，如這里描述的那樣)。

在又一個實施例中，提供一種形成多個密封反應容器以便進行分析的方法。方法可以首先包括通過將密封元件施加到表面上(例如，使用密封器，如這里描述的那樣)將可消耗試樣與密封元件(例如，液體、膜、等等)相聯，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面。在密封元件的施加時，每個分析部位的內容物可以與其它多個分析部位中的每一個分析部位的內容物基本上隔離開，而不用保持施加到密封元件上的任何壓力。

在再一個實施例中，提供一種形成多個密封反應容器以便進行分析的方法。最初，通過將密封元件施加到可消耗試樣的表面上、和通過將壓力施加到密封元件上，可以將可消耗試樣與密封元件相聯，所述可消耗試樣具有包括多個分析部位的表面。在密封元件的施加之后，每個分析部位的內容物可以與其它多個分析部位中的每一個分析部位的內容物基本上隔離開。在這種方法中，密封元件包括壓敏粘合劑，其中，壓敏粘合劑在對密封元件施加壓力時被活化，并且粘合劑在密封元件與可消耗試樣的表面之間形成粘合劑粘結。

本的發明的某些方法對于特征化在樣本中的分析物分子(或粒子)可能是有用的。在一些情況下，方法和/或系統對于探測和/或量化在流體樣本中的分析物分子可能是有用的，推測該流體樣本包含至少一種類型的分析物分子。在一些情況下，方法和/或系統可以設計成，詢問分析部位(例如，反應容器)的數量(或等效比例)可與在流體樣本中的分析物分子的濃度相關，這些詢問分析部位包含分析物分子或與球珠相聯的分析物分子。一些實施例因而可至少部分地基于包含分析物分子(或與捕獲成分相聯的分析物分子)的分析部位的數量或比例，提供在流體樣本中的分析物分子的濃度的測量結果。在其中采用球珠的實施例中，這個數量/比例可能與包括球珠的分析部位的總數(例如，具有或不具有相聯分析物分子或標識試劑)相關，并且/或者可能與詢問的分析部位的總數相關。

在一些實施例中，用來探測和/或量化在流體樣本中的分析物分子(或粒子)的方法由這里描述的系統進行，該方法包括將多個分析物分子相對于多個球珠固定，這些球珠中的每一個包括結合表面，該結合表面對于至少一種類型的分析物分子(或粒子)具有親和力。例如，球珠可以包括多種捕獲成分(例如，對于感興趣的分析物分子具有特定親和力的抗體、等等)。球珠的至少一些(例如，與至少一種分析物分子相聯的至少一些)可以空間分離/分隔成多個分析部位(例如，在可消耗試樣上)，并且可以尋址/詢問分析部位的至少一些(例如，使用成像系統)。基于當尋址分析部位時接收的信息(例如，使用從成像系統接收的和/或使用計算機實施控制系統處理的信息)，可能確定在樣本流體中分析物分子的濃度的測量結果。在一些情況下，在樣本流體中分析物分子的濃度的測量可以至少部分地基于確定成包含球珠的分析部位的數量，該球珠與至少一個分析物分子相聯或已經相聯。在其它情況下和/或在不同條件下，濃度的測量可以至少部分地基于至少一個信號的強度水平，該至少一個信號指示多個分析物分子和/或與分析物分子相聯的球珠在分析部位的一個或更多個處的存在。

在其中采用球珠的實施例中，可進行球珠的隔離，例如在一些實施例中由樣本加載器和/或球珠加載器進行，從而分析部位的至少一些(例如，統計有意義部分)包括至少一個，或者在某些情況下僅一個，與至少一個分析物分子相聯的球珠，并且分析部位的至少一些(例如，統計有意義部分)包括與任何分析物分子不相聯的球珠。與至少一個分析物分子相聯的球珠在一些實施例中可以量化，由此允許使用對于本領域的普通技術人員已知的技術，探測和/或量化在樣本流體中的分析物分子。

一種例示性分析方法如下。提供包含或推測包含分析物分子或粒子的樣本流體。將包括多個分析部位的可消耗試樣暴露于樣本流體。在一些情況下，按這樣一種方式(例如，按一定濃度)提供分析物分子，從而分析部位的統計有意義部分包含單個分析物分子，并且分析部位的統計有意義部分不包含任何分析物分子(例如，使用樣本加載器)。分析部位可以選擇性地暴露于各種試劑(例如，使用試劑加載器)，并且或者被沖洗(例如，使用沖洗器)。分析部位然后密封(例如，使用密封器)，并且成像(例如，使用成像系統)。然后分析圖像(例如，由計算機實施控制系統)，從而可以至少部分地基于包含分析物分子的分析部位的數量和/或不包含分析物分子的部位的數量的確定，得到在樣本流體中的分析物分子的濃度的測量結果。在一些情況下，按這樣一種方式(例如，按濃度)提供分析物分子，從而至少一些分析部位包括多于一個分析物分子。在這樣的實施例中，至少部分地基于至少一個信號的強度水平，可以得到在樣本流體中的分析物分子或粒子的濃度的測量，該至少一個信號指示多個分析物分子在各個分析部位中的一個或更多個部位處的存在。

在一些情況下，方法選擇性地包括將流體樣本暴露于多個球珠。分析物分子的至少一些相對于球珠固定。在一些情況下，按這樣一種方式(例如，按濃度)提供分析物分子，從而球珠的統計有意義部分與單個分析物分子相聯，并且球珠的統計有意義部分不與任何分析物分子相聯。多個球珠中的至少一些(例如，與單個分析物分子相聯或不與任何分析物分子相聯的那些)然后可以空間分離/分隔成可消耗試樣的多個分析部位。分析部位可以選擇性地暴露于各種試劑(例如，使用試劑加載器)，并且或者被沖洗(例如，使用沖洗器)。然后可以尋址分析部位中的至少一些(例如，使用成像系統)，以確定包含分析物分子的分析部位的數量。在一些情況下，也可以確定包含不與分析物分子相聯的球珠的分析部位的數量、不包含球珠的分析部位的數量和/或尋址的分析部位的總數。這樣的確定(一種或更多種)然后可以用來確定在樣本流體中的分析物分子的濃度的測量結果。在一些情況下，多于一個分析物分子可以與球珠相聯，并且/或者多于一個球珠可以在分析部位中存在。

在一些實施例中，分析物分子(例如，選擇性地與球珠相聯)可以暴露于至少一種試劑。在一些情況下，試劑可以包括多種結合配體，這些結合配體具有對于至少一種類型的分析物分子(或粒子)的親和性。“結合配體”是專門結合到分析物分子上或者否則專門與分析物分子相聯以幫助分析物分子的探測的任何分子、粒子等。某些結合配體可包括實體，該實體能夠直接(例如，經可探測部分)或間接地促進探測。結合配體的成分可能適于在其中成分包括可測量性質(例如，熒光發射、顏色、等等)的實施例中被直接探測。結合配體的成分例如通過將前體標記試劑轉化成標記試劑(例如，在分析中探測的試劑)可以促進間接探測。相應地，另一種例示性試劑是前體標記試劑。“前體標記試劑”是在暴露于適當轉化試劑(例如，酶成分)時可轉化成標記試劑的任何分子、粒子等。“標記試劑”是通過起探測實體的作用使用選中探測技術促進探測的任何分子、粒子等。在一些實施例中，結合配體可以包括酶成分(例如，辣根過氧化酶、β-半乳糖苷酶、堿性磷酸酶、等等)。第一類型的結合配體可以或者可以不與另外的結合配體(例如，第二類型、等等)一道使用。

本領域的普通技術人員將知道與量化在樣本流體中的分析物分子的方法相關的另外成分和信息，例如，如在如下文件中描述的那些：Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259448(Serial No.11/707,385)，在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR TARGET ANALYTE DETECTION AND DETERMINATION OF TARGET ANALYTE CONCENTRATION IN SOLUTION”；Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259385(Serial No.11/707,383),在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR DETECTING CELLS AND CELLULAR COMPONENTS IN SMALL DEFINED VOLUMES”；Walt等的美國專利申請出版物No.US-2007-0259381(Serial No.11/707,384),在2007年2月16日提交，標題為“METHODS AND ARRAYS FOR TARGET ANALYTE DETECTION AND DETERMINATION OF REACTION COMPONENTS THAT AFFECT A REACTION”；Walt等的國際專利申請No.PCT/US2007/019184，在2007年8月30日提交，標題為“METHODS OF DETERMINING THE CONCENTRATION OF AN ANALYTE IN SOLUTION”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075862(Serial No.12/236484),在2008年9月23日提交，標題為“HIGH SENSITIVITY DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF ANALYTE MOLECULES OR PARTICLES IN A FLUID SAMPLE”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-00754072(Serial No.12/236486)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES ON SINGLE MOLECULE ARRAYS”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075439(Serial No.12/236488)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES BY CAPTURE-AND-RELEASE USING REDUCING AGENTS FOLLOWED BY QUANTIFICATION”；Duffy等的美國專利申請出版物No.US-2010-0075355(Serial No.12/236490)，在2008年9月23日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF ENZYMES BY CAPTURE-AND-RELEASE FOLLOWED BY QUANTIFICATION”；Duffy等的美國專利申請No.12/731130，在2010年3月24日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES OR PARTICLES USING BEADS OR OTHER CAPTURE OBJECTS”；Duffy等的美國專利申請No.12/731135，在2010年3月24日提交，標題為“ULTRA-SENSITIVE DETECTION OF MOLECULES USING DUAL DETECTION METHODS”；Duffy等的美國專利申請No.12/731136，在2010年3月24日提交，標題為“METHODS AND SYSTEMS FOR EXTENDING DYNAMIC RANGE IN ASSAYS FOR THE DETECTION OF MOLECULES OR PARTICLES”；每個文件通過參考包括在里。

計算機實施控制系統

如以上描述的那樣，發明系統的一些實施例包括用來操作系統的各個元件/子系統、進行數據/圖像分析、等等的一個或更多個控制器/計算機實施控制系統(例如，在圖1中所示的控制器2/計算機實施控制系統12、在圖3A中所示的控制器24/計算機實施控制系統32以及在圖6A中所示的控制器92/計算機實施控制系統88)。一般地，使用一個或更多個計算機實施控制系統，如下面描述的計算機實施控制系統的各個實施例，可以實施和/或控制這里描述的任何計算方法、步驟、模擬、算法、系統以及系統元件。這里描述的方法、步驟、控制系統以及控制系統元件在它們的實施中不限于這里描述的任何具體計算機系統，因為可以使用多種其它不同的機器。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以是圖像分析系統和/或其它自動系統元件的部分，或者與其操作關聯地聯接，并且在一些實施例中，構造和/或編程成，控制和調整操作參數、以及分析和計算各值，例如以上所描述的分析物分子或粒子濃度。在一些實施例中，計算機實施控制系統(一個或更多個)可發送和接收基準信號，以設置和/或控制系統設備的操作參數。在其它實施例中，計算機實施控制系統(一個或更多個)可與其它系統元件分離，并且/或者相對于其它系統元件遠程布置，并且可以構造成用以經間接和/或可攜帶裝置，如經可攜帶電子數據存儲裝置(如磁盤)或經在計算機網絡上的通信(如互聯網或本地內網)，從本發明的一個或更多個遠程分析系統接收數據。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括幾個已知元件和電路，包括處理單元(即，處理器)、存儲系統、輸入和輸出裝置和接口(例如，互連機構)、以及其它元件，如傳輸電路(例如，一根或更多根總線)、視頻和聲頻數據輸入/輸出(I/O)子系統、專用硬件、以及其它元件和電路，如下面更詳細描述的那樣。而且，計算機系統(一個或更多個)可以是多處理器計算機系統，或者可以包括在計算機網絡上連接的多個計算機。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括處理器，例如，可買到的處理器，如從Intel可得到的系列x86,Celeron和Pentium處理器、來自AMD和Cyrix的類似裝置、從Motorola可得到的680X0系列微處理器以及來自IBM的PowerPC微處理器的一種。多種其它處理器是可得到的，并且計算機系統不限于具體處理器。

處理器典型地執行叫做操作系統的程序，在該操作系統中，WindowsNT、Windows95或98、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、UNIX、Linux、DOS、VMS、MacOS及OS8是一些實例，該操作系統控制其它計算機程序的執行，并且提供計劃、調試、輸入/輸出控制、記帳、編譯、存儲分配、數據管理和存儲管理、通信控制及相關服務。處理器和操作系統一起限定計算機平臺，對于該計算機平臺，寫入高級編程語言的應用程序。計算機實施控制系統不限于具體計算機平臺。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括存儲系統，該存儲系統典型地包括計算機可讀和可寫非易失記錄介質，在該計算機可讀和可寫非易失記錄介質中，磁盤、光盤、閃存存儲器及磁帶是一些實例。這樣一種記錄介質可以是可取出的，例如軟盤、讀/寫CD或存儲棒，或者可以是永久性的，例如硬盤驅動器。

這樣一種記錄介質存儲典型地處于二進制形式(即，解釋為一和零的序列的形式)的信號。盤(例如，磁盤或光盤)具有多條磁道，在這些磁道上可以存儲這樣的信號，這些這樣的信號典型地呈二進制形式，即，解釋為一和零的序列的形式。這樣的信號可以定義由微處理器執行的軟件程序-例如應用程序、或由應用程序處理的信息。

計算機實施控制系統(一個或更多個)的存儲系統也可以包括集成電路存儲元件，該集成電路存儲元件典型地是易失的、隨機存取存儲器，如動態隨機存取存儲器(DRAM)或靜態存儲器(SRAM)。典型地，在操作中，處理器使程序和數據從非易失記錄介質讀取到集成電路存儲元件中，該集成電路存儲元件典型地允許比非易失記錄介質快的由處理器對于程序指令的存取。

處理器一般按照程序指令操縱在集成電路存儲元件內的數據，并且然后在處理完成之后將操縱數據拷貝到非易失記錄介質。用來管理在非易失記錄介質與集成電路存儲元件之間的數據運動的各種機構是已知的，并且實施上述方法、步驟、系統控制及系統元件控制的計算機實施控制系統(一個或更多個)不限于此。計算機實施控制系統(一個或更多個)不限于具體存儲系統。

以上所描述的這樣一種存儲系統的至少部分可以用來存儲一種或更多種數據結構(例如，查閱表)或諸如校準曲線公式之類的公式。例如，非易失記錄介質的至少部分可以存儲數據庫的至少部分，該數據庫包括這樣的數據結構的一種或更多種。這樣一種數據庫可以是各種類型的數據庫的任一種，例如：包括一種或更多種平面文件數據結構的文件系統，其中，將數據組織成由定界符分離的數據單位；相關數據庫，其中，將數據組織成在表格中存儲的數據單位；面向對象數據庫，其中，將數據組織成作為對象存儲的數據單位；另一種類型的數據庫；或其任一組合。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括視頻和聲頻數據I/O子系統。子系統的聲頻部分可以包括模數(A/D)轉換器，該模數轉換器接收模擬聲頻信息，并且將它轉換成數字信息。數字信息可以使用已知壓縮系統而壓縮，以便存儲在硬盤上以在另一個時間使用。I/O子系統的典型視頻部分可以包括視頻圖像壓縮器器/解壓器，該視頻圖像壓縮器器/解壓器的多種在本技術領域中已知的。這樣的壓縮器/解壓器將模擬視頻信息轉換成壓縮數字信息，并且反之亦然。壓縮數字信息可以存儲在硬盤上，以供之后時間使用。

計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括一個或更多個輸出裝置。例示性輸出裝置包括陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(LCD)及其它視頻輸出裝置、打印機、諸如調制解調器或網絡接口之類的通信裝置、諸如磁盤或磁帶之類的存儲裝置以及諸如揚聲器之類的聲頻輸出裝置。

計算機實施控制系統(一個或更多個)也可以包括一個或更多個輸入裝置。例示性輸入裝置包括鍵盤、鍵墊、跟蹤球、鼠標、筆和圖表輸入板、如以上描述的通信裝置以及諸如聲頻和視頻捕獲裝置和傳感器之類的數據輸入裝置。計算機實施控制系統(一個或更多個)不限于這里描述的具體輸入或輸出裝置。

應該認識到，任何類型的計算機實施控制系統的一種或更多種可以用來實施這里描述的各個實施例。本發明的各方面可以在軟件、硬件、或固件、或其任一組合中實施。計算機實施控制系統(一個或更多個)可以包括專門編程、專用硬件，例如應用程序專用集成電路(ASIC)。這樣的專用硬件可以構造成用以實施以上描述的方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制的一種或更多種，作為以上描述的計算機實施控制系統(一個或更多個)的部分，或者作為獨立元件。

計算機實施控制系統(一個或更多個)和其元件使用各種一種或更多種適當計算機編程語言的任一種可以是可編程的。這樣的語言可以包括：過程編程語言，例如LabView、C、Pascal、Fortran及BASIC；對象專用語言，例如C++、Java及Eiffel；以及其它語言，如腳本語言或甚至匯編語言。

方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制可以使用各種適當編程語言的任一種實施，這些適當編程語言包括過程編程語言、對象專用編程語言、其它語言及其組合，這些語言可以由這樣一種計算機系統執行。這樣的方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制可實施成計算機程序的分離模塊，或者可個別是實施成分離計算機系統。這樣的模塊和程序可在分離計算機上執行。

這樣的方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制或者個別地或者組合地可以實施成計算機程序產品，該計算機程序產品有形地實施成在計算機-可讀介質上，例如在非易失記錄介質、集成電路存儲元件、或其組合上，的計算機-可讀信號。對于每種這樣的方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制，這樣一種計算機程序產品可以包括在計算機-可讀介質上有形地實施的計算機-可讀信號，這些計算機-可讀信號限定指令，例如作為一個或更多個程序的部分，這些指令作為由計算機執行的結果，指令計算機完成方法、步驟、模擬、算法、系統控制以及系統元件控制。

在考慮如下實例時將進一步認識到本發明的這些和其它方面，這些如下實例打算說明本發明的某些具體實施例，但不打算限制其由權利要求書所限定的范圍。

例1

如下實例描述在可消耗試樣中的酶分子的量化測量，該可消耗試樣使用密封器用彈性膜密封，該密封器包括輥構造。

在這個實例中使用的可消耗試樣從Edge Embossing(Medford,MA)得到，并且是COC芯片，其中，井使用自壓紋技術制成。可消耗試樣包括五萬個50-飛升井的陣列。將可消耗陣列放置在可消耗陣列處理器上。在井陣列的頂部上將在8pM下的10μl的酶(SβG)與10μl的含水熒光團培養基(RGP)相混合，生成4pM的最終酶濃度。允許這種混合物填充井陣列。將彈性膜-即PDMS墊片，放置在可消耗陣列的表面上。密封器使輥組件跨過PDMS墊片與可消耗陣列表面相接觸地運動，以密封井陣列。在密封過程期間，由彈性膜將井內包含的過多流體推到側部。使用10倍物鏡探測在井中的酶活性，以337ms的曝光時間獲得(577nm激勵；620nm發射)五個熒光圖像(按30-秒間隔)。然后分析圖像，以確定井的比例，這些井具有關聯酶活性和對應酶運動學。

圖19A示出的是井陣列相聯的單酶的熒光圖像的實例，其證明了使用以上描述的協議和裝置可密封性和酶活性。圖19B示出使用當前標準方法(由玻璃纖維束陣列制成的并且使用PDMS墊片密封的陣列)獲得的熒光圖像。圖19C和19D示出與使用當前標準方法(由玻璃纖維束陣列制成的并且使用PDMS墊片密封的陣列)相比、使用以上描述的協議和裝置的酶運動學的量化測量結果。

例2

如下實例描述使用敞開通道可消耗試樣的分析球珠加載、球珠除去以及用密封液體的密封。

在這個實例中使用的可消耗試樣從Edge Embossing(Medford,MA)得到，并且是COC芯片，其中，井使用自壓紋技術制成。可消耗試樣包括五萬個50-飛升井的陣列。將可消耗試樣放置在軌道搖動器中的可消耗試樣處理器上，使磁鐵直接布置在井陣列下面。通過捕獲在10pg/ml下的前列腺專用抗原(PSA)，之后用生物素基化探測抗體和酶(SβG)標記，準備分析球珠。使用液體注入器將50μl的分析球珠施加到井陣列的表面上。當產生相對運動時允許分析球珠落到井中，之后是在100rpm下在5分鐘內在可消耗試樣與磁鐵之間的軌道跟蹤。過多球珠由包括橡膠手術刀的擦除器除去，之后是在加載井陣列的頂部上的50μl的含水熒光團培養基(RGP)的引入。然后除去磁鐵，然后使用擦除器除去含水RGP。沿手術刀的后端部將碳氟化合物密封液體施加到陣列上，以密封井陣列，如在圖10中示意性地示出的那樣。在這個實例中，液體密封元件274包括與含水RGP不相溶的碳氟化合物。擦除器274的運動除去過多RGP，并且產生密封件，以密封在可消耗試樣上的井。然而，在這個實例中，成像系統的光學元件278和可消耗試樣都保持靜止。使用10倍物鏡探測在井中的酶活性，以337ms的曝光時間獲得(577nm激勵；620nm發射)五個熒光圖像(按30-秒間隔)。然后獲得白光圖像，以識別哪些井包含球珠。

圖20A示出的是球珠相聯的單酶的熒光圖像的實例，其證明了使用以上描述的過程密封性和酶活性；而指示球珠的位置的對應白光圖像在圖20B中呈現。

例3

如下實例描述使用可消耗試樣描述系統的使用，該系統包括球珠加載器、擦除器以及密封器，該可消耗試樣在封閉通道中包括多個分析部位。

在這個實例中，使用模制可消耗試樣，該可消耗試樣具有五萬個50-飛升井的陣列，使模制蓋熱結合到包含陣列的芯片上，一起形成500-μm(微米)深封閉通道，該通道具有兩個進出孔(例如，進口和出口)(例如，與在圖8A中所示的構造相似)。將可消耗試樣放置在可消耗試樣處理器平臺上，使磁鐵(例如，球珠加載器的部分)直接布置在井陣列下面。通過捕獲在0pg/ml、10pg/ml及20pg/ml下的前列腺專用抗原(PSA)，之后用生物素基化探測抗體和酶(SβG)標記，準備分析球珠。使用液體注入器通過進出孔之一將50μl(微升)的分析球珠(在樣本流體中)加載到微型通道中。使用同一液體注入器產生近似3ml/min的流量下的雙向(前后)流動一分鐘(例如，通過移液管的抽吸/釋放作用)。這之后是50μl的含水熒光團培養基(RGP)(例如，試劑流體)的引入，以補充分析球珠介質。然后除去磁鐵，之后是碳氟化合物密封液體(它與試劑流體和樣本流體基本上不相溶)到微型通道中的引入，以替換含水介質、從可消耗表面擦除過多球珠以及將井密封。使用10倍物鏡探測在井中的酶活性，以337ms的曝光時間獲得(577nm激勵；620nm發射)五個熒光圖像(按30-秒間隔)。然后獲得白光圖像，以識別哪些井包含球珠。然后分析圖像，以確定與酶活性已經相聯的球珠的比例。

圖21A、21B以及21C示出的是將球珠加載到在微型通道內部的陣列的井中的結果、和將碳氟化合物密封液體注入到封閉通道中的效果，該封閉通道填充有含水球珠溶液。在圖21A中，將分析球珠加載到50-飛升井中；在可消耗試樣表面上觀察到過多球珠。圖21B示出在密封流體380的注入期間的含水/有機界面384，其中，正在將在表面上的過多球珠推向含水相(例如，樣本流體382)。圖21C示出在碳氟化合物密封液體的添加之后的分析部位，其中，在加載的球珠保持在50-飛升井中的同時除去過多球珠。圖21D提供分析部位的熒光圖像，其證明了密封性和酶活性，作為使用封閉微型通道手段在一個自動步驟中的分析球珠加載、球珠除去以及密封的結果。圖21E提供使用在這個實例中描述的協議和裝置的PSA(前列腺專用抗原)分析的3-點校準曲線。在圖21E中：％活性球珠相對于[PSA]的圖示出使用描述的協議和裝置的PSA分析的3-點校準曲線。菱形代表使用在流動通道中的液體密封獲得的數據。正方形代表對于相同球珠數量使用以前描述的方法(例如，由玻璃纖維束陣列制成的并且使用PDMS墊片密封的陣列)獲得的數據。

盡管這里已經描述和說明了本發明的幾個實施例，但本領域的普通技術人員將容易地預見用來實現功能和/或得到這里描述的結果和/或優點的一個或更多個的各種其它裝置和/或結構，并且認為這樣的變化和/或修改的每一種在本發明的范圍內。總體而言，本領域的普通技術人員將容易地認識到，這里描述的全部參數、尺寸、材料以及構造意味著是例示性的，并且實際參數、尺寸、材料以及構造將取決于具體用途(一種或更多種)，對于該用途，使用本發明的講授。本領域的普通技術人員使用不多于例行實驗，將識別或能夠確認對于這里描述的本發明的具體實施例的多種等效物。因此要理解，上述實施例僅作為實例呈現，并且在所附的權利要求書和其等效物的范圍內，除明確描述和要求保護的之外，可以實踐本發明。本發明的目的在于這里描述的每個個別特征、系統、物品、材料、套具和/或方法。另外，兩個或更多個這樣的特征、系統、物品、材料、套具和/或方法的任何組合，如果這樣的特征、系統、物品、材料、套具和/或方法不是相互不一致的，則包括在本發明的范圍內。

這里在說明書中和在權利要求書中所使用的不定冠詞“a”和“an”，除非清楚地指示相反，應該理解成是指“至少一個”。

這里在說明書中和在權利要求書中所使用的短語“和/或”，應該理解成是指如此結合的元素的“任一個或兩者”，即在一些情況下結合存在的和在其它情況下分離存在的元素。除由“和/或”子句專門標識的元素之外，其它元素可以選擇性地存在，無論與專門標識的那些元素相關或不相關，除非清楚地指示相反。因而，作為非限制性實例，對于“A和/或B”的參考，當與諸如“包括”之類的開放性結束語言一道使用時是指：在一個實施例中，A而沒有B(選擇性地包括除B之外的元素)；在另一個實施例中，B而沒有A(選擇性地包括除A之外的元素)；在又一個實施例中，A和B兩者(選擇性地包括其它元素)；等等。

如這里在說明書中和在權利要求書中使用的那樣，“或”應該理解成，具有與以上所定義的“和/或”相同的意思。例如，當分離在清單中的物品時，“或”或“和/或”將解釋成是包括性的，即多個或列出元素、和選擇性地另外未列出元素的至少一個的包括，但也包括多個或列出元素、和選擇性地另外未列出元素的多于一個。只有術語清楚地指示相反，如“僅一個”或“準確地一個”、或當用在權利要求書中時的“包括”，將指多個或列出元素的準確一個元素的包括。一般地，這里所使用的術語“或”當由諸如“任一個”、“之一”、“僅一個”、或“準確地一個”之類的排它性術語位于之前時，才解釋成指示排它性可選擇物(即“一個或另一個但不是兩者”)。“基本上包括”當用在權利要求書中時將具有其普通意思，如用在專利法領域中那樣。

如這里在說明書中和在權利要求書中使用的那樣，短語“至少一個”，在對于一個或更多個元素的清單的參考，應該理解成是指，從在元素清單中的元素的任一個或更多個選擇的至少一個元素，但不必包括在元素清單內專門列出的每一個和每個元素的至少一個，并且不排除在元素清單中的元素的任一組合。這種定義也允許，除在元素清單內明確標識的、短語“至少一個”所指的元素之外的元素可以選擇性地存在，無論與明確標識的那些元素相關或不相關。因而，作為非限制性實例，“A和B的至少一個”(或者，等效地“A或B的至少一個”、或者等效地“A和/或B的至少一個”)可指：在一個實施例中，至少一個A，選擇性地包括多于一個A，而沒有B存在(并且選擇性地包括除B之外的元素)；在另一個實施例中，至少一個B，選擇性地包括多于一個B，而沒有A存在(并且選擇性地包括除A之外的元素)；在又一個實施例中，至少一個A，選擇性地包括多于一個A，和至少一個B，選擇性地包括多于一個B(并且選擇性地包括其它元素)；等等。

在權利要求書中，也如在以上說明書中那樣，諸如“包括(comprising)”、“包括(including)”、“進行(carrying)”、“具有(having)”、“包含(containing)”、“涉及(involving)”、“保持(holding)”等之類的全部過渡短語要理解成開放結束的，即指包括但不限于。只有過渡短語“包括(consisting of)”和“基本包括(consisting essentially of)”將分別是封閉或半封閉過渡短語。