用于多個樣品的輻射度測量的設備和方法

文檔序號：6144506閱讀：364來源：國知局

專利名稱：用于多個樣品的輻射度測量的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過照射以輻射測量方式檢測多個樣品的裝置和方法，其中，該樣品通過由檢測器所監(jiān)控到的樣品輻射的發(fā)射對所述輻射作出響應。
背景技術：
運行這種裝置可以獲得與特定樣品有關的樣品輻射的強度。通過在確定時刻對樣品的樣品輻射的反復檢測，可以例如分析作為時間函數(shù)的樣品輻射的發(fā)出。為了定量且優(yōu)選實時地分析聚合酶鏈反應(PCR)的過程，將這種類型的裝置例如用于以光度測量方式測試多個樣品，例如在熱循環(huán)器上的在線測試。這種裝置的另一種應用可以是探測基板上的多個微陣列點，或者也可以是無論在什么情況下必須通過發(fā)光、熒光、吸收、傳送、散射現(xiàn) 象、衍射、折射以及反射等手段以輻射測量方式測試多個樣品。該裝置可用于熱循環(huán)器、芯片閱讀器、MTP閱讀器、點閱讀器以及其它多分析測試器件上的在線樣品測定(用于PCR)。所述實時PCR方法使用樣品中至少一種類型的熒光標記的熒光輻射以表征PCR的過程。在這種情況下，一個樣品中存在幾種不同的熒光標記，其中，每個熒光標記具有不同的激發(fā)光譜，該激發(fā)光譜在特征激發(fā)頻率下具有最大量，單一類型的輻射元件的單個輻射譜可能足以包括這些激發(fā)頻率。US 7102131 B2公開了一種可用于實時PCR的裝置，以分析一個PCR組內(nèi)的幾個熒光指示器的熒光。具有與樣品架的每一個樣品相關的一個光源。這種布置的缺點是所述一個光源的總的輻射能量分散在連續(xù)的光譜上，從而導致了所需的激發(fā)帶的強度較低。為了提高所檢測的熒光輻射的信噪比(S/N)，使用具有不同輻射譜的光源可能是合適的，其中，每個輻射譜分別適于有效地覆蓋特定熒光標記的激發(fā)譜。在大體是單色發(fā)射器元件時，單色發(fā)射器元件的輻射頻率應當充分接近相應的熒光標記的最大激發(fā)量的輻射頻率。對于某些試驗，使用多種類型光源需要通過每種類型的光源來探測每個樣品，其中每種類型的光源提供不同的輻射譜。US 7148043 B2公開了一種用于監(jiān)控多個樣品中的熒光的裝置，該裝置具有檢測單元，該檢測單元提供多個激發(fā)/檢測通道，每個通道提供與一樣品中的某一個熒光標記試劑相對應的光源。所述通道布置在檢測模塊中，該檢測模塊可通過步進馬達沿著樣品架的多個樣品位置移動。因此，為了掃描所有的樣品，需要執(zhí)行很多測量步驟。這種布置的缺點是定位錯誤可能隨著掃描步驟增加，這降低了被測數(shù)據(jù)的可靠性。在某些篩選試驗中，孔板中提供的樣品數(shù)目為96、384或甚至為1536。樣品腔室的直徑隨著樣品位置數(shù)目減少，這更需要檢測模塊的精確定位以確保數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性和可比較性。另外，尤其對于順序測量法，只要單個測量的時間沒有減少，采集多個測量點會導致總體測量時間較長。另一方面，單個測量的時間的減少會導致所檢測的熒光強度信號的 S/N降低。另外，并行測量很多樣品(例如一次并行測量96個樣品)的測量裝置不強制提供短的總測量時間。由于涉及所使用的信號的有限帶寬以及與所測量信號的估算有關的變換運算的有限計算能力的誤差，這種大規(guī)模并行測量的效率受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的改進裝置，其中該裝置尤其具有更短的總的測量時間和/或?qū)崿F(xiàn)所檢測的樣品輻射的信號的較大的信噪比。本發(fā)明的目的另一方面是提供另外一種以輻射測量方式測量多個樣品的方法。為達到上述目的，本發(fā)明提供一種如權利要求1，11，14，43和44所述的方法、如權利要求10，13，21，22和23所述的裝置、如權利要求52所述的計算機代碼，以及如權利要求 53所述的存儲介質(zhì)。本發(fā)明的優(yōu)選改進為從屬權利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射所產(chǎn)生，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定一組N個基頻；將一個參考頻率加到所述基頻的每一個上，其中所述參考頻率大于所述基頻的每一個，使用該參考頻率和基頻的N個和，以提供N個調(diào)制信號，其中每個調(diào)制信號用于調(diào) 制不同發(fā)射器元件的輻射，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中根據(jù)引起各個樣品輻射的被調(diào)制的輻射來調(diào) 制每個樣品輻射，使用解調(diào)方法解調(diào)該和信號，實施變換以將該被解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號；以及根據(jù)基頻，從所述頻率依賴信號的振幅中確定至少一個單個樣品輻射的量。優(yōu)選通過乘法處理，實施對該和信號的解調(diào)，這尤其是將參考頻率與和信號相乘。因此，解調(diào)該和信號優(yōu)選指和信號的向下混頻。解調(diào)優(yōu)選是通過使用模擬電子器件(例如，環(huán)形調(diào)制器)來實施，以及優(yōu)選通過使用數(shù)字電子器件來實施。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下具體優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，這通過潛在的干擾信號降低輻射信號的干擾，該輻射信號通過調(diào)制信號和潛在的干擾信號調(diào) 制，該干擾信號具體地可以是低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶被移動到與潛在的干擾信號的頻率相比更高的頻率。因此，避免了干擾并提高了所檢測的樣品輻射的量的S/N。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如熒光標記)進行尋址 (address)，或?qū)Χ鄠€樣品中的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，在所檢測出的N個樣品輻射的和中特定發(fā)射器的樣品輻射或特定樣品的樣品輻射變得可識別。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量N個不同樣品輻射提供降低所述N個樣品輻射的總的測量時間的可能性，這意味著可以降低總的測量時間。所述N個基頻優(yōu)選是大體等距的，優(yōu)選選自OkHz至4kHz的頻率范圍。然而，所述 N個基頻可以且優(yōu)選不是大體等距的。另外，所述N個基頻可以且優(yōu)選地在4KHz至IMHz范圍。所述參考頻率優(yōu)選被選擇為比基頻大得多，例如，至少為基頻乘以因子2或優(yōu)選至少為比該基頻大一個數(shù)量級。參考頻率的優(yōu)選頻率范圍還可以為80kHz至120kHz，優(yōu)選該參考頻率為IOOkHz。但是如上所述，參考頻率可以是不同的?？梢郧覂?yōu)選使用另一種頻分多址方法替代現(xiàn)行的頻分多址(FDMA)方法，該另一種FDMA方法用于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個輻射元件的輻射，并估算由所述至少兩個輻射元件引起的樣品輻射之和。優(yōu)選地，通過互阻抗放大器放大由檢測設備所生成的N個樣品輻射的和信號。優(yōu) 選地，該互阻抗放大器是將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號的設備。在這種情況下，該和信號是電流信號，該電流信號通過互阻抗放大器被轉(zhuǎn)換為電壓信號。優(yōu)選地，互阻抗放大器具有高通功能，其能至少部分抑制該和信號的低頻干擾(噪聲)。優(yōu)選地，通過高通濾波器，尤其是數(shù)字高通濾波器，對該和信號進行濾波。其具有在估算過程中不考慮低頻干擾信號的優(yōu)點，因此提高了所檢測的樣品輻射的量的S/N。優(yōu)選地，來自所述被解碼的和信號的至少一個單個樣品輻射的量為信號振幅，該信號振幅是對樣品輻射的強度的度量，該樣品輻射的強度已通過該調(diào)制頻率尋址。利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，以下提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。在優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于以輻射測量方式檢測多個樣品方法，優(yōu)選包括以下步驟至少部分同步照射全部樣品中的N個樣品，所述N個樣品包括樣品的至少一個第一組和至少一個第二組，每一組至少包括兩個樣品，通過第一光譜的輻射照射所述第一組樣品，通過第二光譜的輻射照射所述第二組樣品，其中全部η個光譜的所述至少一個第一和一個第二光譜的每一個是不同的，其中通過不同調(diào)制的輻射照射每組樣品中的每一個樣品；并且至少部分同步檢測所述N個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括以下步驟提供以χ行和y列的陣列布置的全部x*y個樣品位置或樣品，每一個樣品位置適于容納一個樣品；提供輻射元件的陣列，其可布置成使每個輻射元件至少間斷地分配給一個樣品，該陣列由r = x+n-1行(r >= χ)和 c = y列組成，其中每行輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為所述η個不同發(fā) 射光譜中的一種，其中還提供了 m個行組成的塊，其中塊的數(shù)目(該數(shù)目>0)與具有行發(fā) 射光譜的行的序列相等(!·、、!！和?。。樽匀粩?shù))。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟使至少r = χ個輻射元件的至少一列至少部分同步，尤其是同步照射所述相應的X個樣品，其中所述N = χ。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟對每一列輻射元件和相應的樣品至少部分同步，尤其是同步實施上述步驟。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟將該所述N個樣品的樣品輻射分為光譜分量，每個分量代表對應于多組樣品的一組的樣品輻射；并且將樣品輻射的所述分量的每一個向檢測單元傳送。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟將所述和信號解調(diào)并估算所述N個樣品的每一個單個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟為了利用每種類型的輻射元件對樣品實施全面掃描，提供輻射設備相對于樣品架構件的全部定位步驟，具體為n-1個。另外，利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，以下提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述N個基頻選自OkHz至IMHz的頻率范圍。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述參考頻率至少比所述基頻中的每一個大一個數(shù)量級。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括通過高通濾波器對所檢測的和信號進行濾波的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括通過帶通濾波器對所檢測的和信號進行濾波的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括通過使用采樣頻率進行采樣和量化將所述和信號數(shù)字化的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述采樣頻率等于或大于奈奎斯特頻率。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括在一段時間內(nèi)，求所述和信號的均值的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括在解調(diào)之前，通過數(shù)字高通濾波器對所述和信號進行濾波的步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中解調(diào)方法通過將參考頻率與所述和信號相乘來解調(diào)所述和信號。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其中在解調(diào)和信號之后實施子采樣步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述變換運算為數(shù)學運算。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述變換運算為傅立葉變換法。與所述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N個(N為大于1 的自然數(shù))樣品輻射的裝置，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，適于控制所述輻射元件以及使用N個基頻來提供N個調(diào)制信號，其中每個調(diào)制信號用于調(diào)制不同發(fā)射器元件的輻射。至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)檢測至少兩個樣品的樣品輻射以作為和信號；估算設備，其適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射；其中該估算設備適于解調(diào)和信號，以實施變換運算從而將該被解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號，以及根據(jù)基頻，由所述頻率依賴信號的振幅確定至少一個單個樣品輻射的量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于 1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定偽隨機數(shù)的一個碼序列；用單個調(diào)制信號調(diào)制所述N個發(fā)射器元件中的每一個所發(fā)射的輻射，該單個調(diào)制信號利用通過所述偽隨機數(shù)的一個碼序列形成；其中，單個調(diào)制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號的偽隨機碼移動約至少一個比特，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中根據(jù)引起各個樣品輻射的被調(diào)制的輻射調(diào)制每個樣品輻射；
對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算以解碼該和信號；由所述被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下具體優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，這利用潛在的干擾信號降低輻射信號的干擾，該輻射信號通過調(diào)制信號和潛在的干擾信號調(diào) 制，其中潛在的干擾信號具體是低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶定位在與潛在的干擾信號的頻率相比高得多的頻率。因此，提高了所檢測的樣品輻射的量的S/N。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如熒光標記)進行尋址，或?qū)Χ鄠€樣品的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，在所檢測的N個樣品的輻射之和中特定發(fā)射器的樣品輻射或特定樣品的樣品輻射變得可識別。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量N個不同樣品輻射提供了降低所述N個樣品輻射的總的測量時間的可能性，這意味著可以降低總的測量時間。優(yōu)選地，所述偽隨機數(shù)的碼序列為金碼(Gold-code)。然而，所述碼序列可以并且優(yōu)選選自用于擴頻系統(tǒng)的其它序列，如最長的序列、卡沙瑪序列以及巴克碼等。碼的長度優(yōu) 選為至少2^-1，其中N為在至少部分重疊的時間段內(nèi)為所監(jiān)測的樣品的數(shù)目。
關于碼序列和其它技術術語的說明，參考Don Torrieri “Principlesof spread-spectrum communication system，，，Springer, 2005,此處通過弓|用將其并入。可以且優(yōu)選在至少部分重疊的時間段內(nèi)，使用另一種碼分多址(CDMA)方法調(diào)制至少兩個輻射元件的輻射并且估算由所述至少兩個輻射元件引起的樣品輻射之和。優(yōu)選地，該估算設備包括解碼設備，例如，相關器設備或乘法器設備，用于執(zhí)行作為解碼運算的數(shù)學運算。解碼運算優(yōu)選包括相關運算，例如自相關或乘法，以由所述和信號分解該樣品輻射的量。與FFT運算相比，使用所述相關法的具體優(yōu)點是所述相關法的硬件實現(xiàn)更容易并且可以減少使用所述相關法所需的計算時間。利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，提供以下根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，偽隨機數(shù)的碼序列為金碼。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述數(shù)學運算包括用于將所述和信號與單個調(diào)制信號相關聯(lián)的相關法。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述相關法是自相關類型。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述數(shù)學運算大體上可替換為加法和減法運算。與上述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，適于控制所述輻射元件并且使用單個調(diào)制信號調(diào)制由所述N個發(fā)射器元件中的每個所發(fā)出的輻射，該調(diào)制信號通過使用偽隨機數(shù)的所述一個碼序列而形成；其中單個調(diào)制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號的偽隨機碼至少移動約一個比特；至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的樣品輻射作為和信號；估算設備，其適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射；
其中，通過數(shù)學運算使所述估算設備適于解碼所述和信號，以及其中估算設備適于確定至少的量。根據(jù)又一實施例，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定一組N個阿達馬碼序列，其中每個所述阿達馬碼序列用于形成單個調(diào)制信號；
使用一不同的單個調(diào)制信號調(diào)制所述N個發(fā)射器元件的每一個所發(fā)出的輻射，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中根據(jù)被調(diào)制的引起各個樣品輻射的輻射來調(diào) 制每個樣品輻射；對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算來對其解碼；由所解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下具體優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，這利用潛在的干擾信號降低輻射信號的干擾，該輻射信號通過調(diào)制信號和潛在的干擾信號調(diào) 制，潛在的干擾信號具體可為低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶定位到與潛在的干擾信號的頻率相比高得多的頻率。因此，提高了所檢測的樣品輻射的量的S/N。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如熒光標記)進行尋址，或?qū)Χ鄠€樣品的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，在所檢測的N個樣品輻射之和中特定發(fā)射器的樣品輻射或特定樣品的樣品輻射是可識別的。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量N 個不同樣品輻射提供降低所述N個樣品輻射的總的測量時間的可能性，這意味著可以降低總的測量時間。優(yōu)選地，所述相關法是自相關類型并且優(yōu)選使用阿達馬矩陣對N個樣品輻射之和進行逆變換，該阿達馬矩陣包括所述N個阿達馬碼序列。具體地講，使用沃爾什_阿達馬變換。與經(jīng)典FFT分析相比，使用所述相關法的具體優(yōu)點是所述相關法的硬件實現(xiàn)更容易并且執(zhí)行相關法所需的計算步驟可以更快。在優(yōu)選實施例中，用逆阿達馬矩陣H—1對信號矢量的矩陣乘法實施信號分析。H—1可以一次從阿達馬序列矩陣H計算得到并且可固定在操作軟件或數(shù)據(jù)存儲器中進行存儲。這使得該方法應用普遍并且容易實施。利用根據(jù)本發(fā)明方法的上述描述的解釋和定義，下面提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述阿達馬碼序列是正交的。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述數(shù)學運算包括使所述和信號與單個調(diào)制信號進行相關聯(lián)的相關法。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法為自相關類型。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述數(shù)學運算大體上可用加法和減法運算來替代。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法通過使用逆阿達馬矩陣對所述和信號進行逆變換，所述逆阿達馬矩陣與所述N個阿達馬碼序列相關。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法使用沃爾什_阿達馬變換。與所述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，適于控制所述輻射元件以及使用一組N個阿達馬碼序列調(diào)制所述N個發(fā)射器元件的輻射；其中每一個阿達馬碼序列用于形成單個調(diào)制信號；至少一個檢測設備，適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的所述樣品輻射作為和信號；估算設備，適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射；其中，估算設備通過執(zhí)行數(shù)學運算解碼所述和信號，以及
其中估算設備適于由被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。根據(jù)本發(fā)明的該方法具有如下的優(yōu)點對于可能干擾所檢測的樣品輻射的多余的光來說該測量不夠靈敏。通常通過根據(jù)本發(fā)明的方法降低干擾的可能性。具體地講，根據(jù) 本發(fā)明的方法，可以至少部分抑制檢測單元的固有噪聲。根據(jù)又一實施例，一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的裝置包括輻射設備，其提供至少一個輻射元件以及至少兩個發(fā)射器元件，其中每個輻射元件至少包括一個發(fā)射器元件，并且其中所述至少兩個發(fā)射器元件適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射；控制設備，控制所述輻射設備；樣品架構件，提供支撐多個樣品的多個樣品位置，其中在檢測過程中，至少部分輻射設備和樣品架構件適于相對彼此移動，且其中至少兩個發(fā)射器元件的每一個適于通過第一光路以輻射照射不同樣品，這使該樣品通過第二光路以至少一個樣品輻射頻率向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，所述至少一個檢測設備適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測由至少兩個樣品所發(fā)出的樣品輻射作為和信號；以及估算設備，適于由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。根據(jù)又一實施例，一種用于以輻射測量的方式檢測多個樣品的裝置包括輻射設備，提供至少一個輻射元件和至少兩個發(fā)射器元件，其中每個輻射元件至少包括一個發(fā)射器元件，其中，至少兩個發(fā)射器元件適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射，其中至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射；控制設備，控制所述輻射設備；樣品架構件，提供支撐多個樣品的多個樣品位置，其中至少兩個發(fā)射器元件的每一個適于通過第一光路照射至少一個樣品，這使該樣品通過第二光路，以至少一個樣品輻射頻率向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，所述至少一個檢測設備適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測由至少兩個樣品所發(fā)出的樣品輻射作為和信號；以及估算設備，適于由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。在本發(fā)明的語境中，術語“多個”是指“最少兩個”。發(fā)射器元件可形成為輻射源。輻射源可以選自包括LED、大功率LED、0LED以及激光二極管等輻射源的組。輻射源還可以是貼片發(fā)光二極管(SMD-LED)，該貼片發(fā)光二極管尤其具有空間尺寸小和抗震動的機械穩(wěn)定性高的優(yōu)點。其它適合的輻射源可以包括適合輻射測量的所有那些發(fā)射器元件，其可根據(jù)輻射需要來選擇，例如，為熒光的目的，或者根據(jù)對輻射路徑的要求設置，例如，精確聚焦在數(shù)個樣品中的一個上，或者考慮輻射元件的輻射強度或持久性以及尺寸。因此，也可以應用白熾燈泡和激光、閃光燈、太赫茲輻射源、其它電磁輻射源和粒子輻射源，例如β輻射。發(fā)射器元件可以并且優(yōu)選形成為光路器件，其中優(yōu)選地，發(fā)射器元件不包括輻射源而包括用于影響輻射的光路的器件，該輻射由至少一個輻射源發(fā)出。在這種情況下，優(yōu)選地，輻射源與發(fā)射器元件是分開的。發(fā)射器元件優(yōu)選為包括光學濾波器的端面的設備?？梢?使用這種光學濾波器將輻射從至少一個輻射源傳送到發(fā)射器元件。優(yōu)選地，進行僅僅將幾個輻射源，例如，僅僅一個輻射源的輻射，通過一束光纖傳送到多個發(fā)射器元件的操作。這種布置的優(yōu)點是輻射源的數(shù)目可以小于發(fā)射器元件的數(shù)目，這意味著輻射設備的操作和維護的成本更低。另外，由于可以將使用數(shù)個具有各自特性(例如，強度、光譜以及溫度依賴性等)的輻射源可能導致的誤差，降低至一個輻射源的誤差，所以改善了所測量的數(shù)據(jù) 的質(zhì)量。因此所測量的數(shù)據(jù)具有可靠性和可比較性。輻射元件又可至少包括一個用于修改輻射元件的輻射的類似于光學濾波器、光纖、透鏡以及鏡面等光學輔助器件。該裝置優(yōu)選具有至少一個輸入端口，具體指該輻射設備，其中，所述輸入端口適于接收將向至少一個輻射元件傳送的輻射，該輻射因此具有相同的發(fā)射光譜。如果輻射源的數(shù)目小于發(fā)射器元件的數(shù)目，這是尤其優(yōu)選的。優(yōu)選地，每個輸入端口適于接收輻射源的輻射，尤其是不同輻射源的輻射。優(yōu)選地，通過光纖至少部分實現(xiàn)將來自所述輸入端口的輻射分發(fā)至輻射元件或發(fā)射器元件。通過集成光路，例如，基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)，還可以且優(yōu)選至少部分實現(xiàn)將來自輸入端口的輻射向發(fā)射器元件分發(fā)。
輻射元件還可以并且優(yōu)選包括數(shù)個發(fā)射器元件，該發(fā)射器元件的輻射疊加以形成一個輻射，例如輻射元件包括多個發(fā)光二極管。由輻射元件發(fā)出的輻射的光譜優(yōu)選為窄帶或大體是單色的。另外輻射元件的發(fā)射器元件優(yōu)選發(fā)出窄帶或大體是單色的輻射。這可以是這種情況，例如對于發(fā)光二極管，其優(yōu) 選用來作為發(fā)射器元件，且其優(yōu)點是輻射通量集中在相對小的波長范圍。比起相同通量的寬帶輻射，這種窄帶輻射，例如在熒光應用中，可以引起更高的熒光光線的產(chǎn)生量。另外，由輻射元件發(fā)出的輻射的光譜可以并且優(yōu)選包括較寬的波長范圍。這種寬帶光譜具有如下優(yōu)點在根據(jù)不同的波段所引起的過程中，可以通過一個覆蓋不同波段的激發(fā)輻射初始化數(shù)個過程。熒光就是這種過程的示例，其中一個寬帶輻射能夠激發(fā)不同熒光標記的熒光，該熒光具有不同激發(fā)光譜。在這種布置中，輻射元件的發(fā)射器元件優(yōu)選發(fā)出白光，具體地，這可以由白色高性能的發(fā)光二極管發(fā)出。另外，優(yōu)選提供數(shù)個光源，將這些光源結合起來形成白色光源，例如，并行安裝在一個輻射元件內(nèi)的不同光譜的數(shù)個光源，例如，組成了寬帶發(fā)射器元件或輻射元件、分別平行的黃色、紅色、綠色以及藍色發(fā)光二極管。特定輻射元件的或不同輻射元件的發(fā)射器元件優(yōu)選在至少部分重疊的時間段內(nèi) 發(fā)出輻射或連續(xù)發(fā)出。本發(fā)明語境中的輻射優(yōu)選是指電磁輻射。電磁輻射優(yōu)選為可見光、紫外線或紅外光，而樣品輻射優(yōu)選為熒光光線。所述熒光光線可以從熒光標記發(fā)出，該熒光標記優(yōu)選地適用于用作PCR中的定量分析并且優(yōu)選地選自包括溴化乙錠、花青染料(例如SYBR Green
I (g)) >FRET-探針(例如LightCycler (g)或者TaqMan (g)探針)，熒光納米顆粒等的熒光標
記組。該輻射還可以是太赫茲輻射，其大體是指300GHz至IOTHz的頻率范圍。然而，輻射也可以是粒子輻射，例如，β輻射，一經(jīng)照射樣品其會引起任何類型的樣品輻射。優(yōu)選地，該輻射從發(fā)射器元件沿第一光路傳播并被傳送至樣品，在此處其引起樣品輻射。該樣品輻射從樣品沿第二光路向檢測設備傳播。第一和第二光路至少可以部分重疊，可以完全重疊或可以不重疊。輻射設備優(yōu)選包括輻射元件的布置。該布置優(yōu)選為周期性布置的輻射元件的陣列，這些輻射元件優(yōu)選安裝在至少一個基板上。雖然該陣列的構造優(yōu)選大體為一維的，優(yōu)選大體為二維的，尤其是與樣品架構件平行，但是，也可以至少部分是三維排列的。輻射設備也可包括像是控制器、傳感器、電路、無源或有源制冷元件的其它設備。輻射設備優(yōu)選提供至少兩種不同輻射光譜的窄帶輻射。多個輻射元件的至少兩個輻射元件或發(fā)射器元件可以且優(yōu)選提供不同的輻射光譜，其中優(yōu)選每個所述輻射光譜分別適于光學激發(fā)不同的熒光標記。
下面使用笛卡爾坐標系統(tǒng)說明該裝置的各部分的優(yōu)選方向和排列。在該系統(tǒng)中，下文中χ-y平面指水平面，而正ζ方向指“向上”。該輻射設備優(yōu)選布置成相對于樣品架構件至少部分可移動并且優(yōu)選至少部分與樣品架構件平行，該樣品架構件優(yōu)選在χ-y平面內(nèi) 布置。輻射設備優(yōu)選包括支撐部件，其支撐所述至少一個其上至少安裝有至少兩個輻射元件的基板。該基板優(yōu)選安裝為相對于所述支撐元件可移動的并且優(yōu)選安裝成繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)，其可排列為平行或垂直于樣品架構件。因此，所述至少一個輻射元件和至少兩個發(fā)射器元件可以節(jié)省空間的方式來安裝。優(yōu)選地，提供了 χ移動器件和/或y移動器件，這可將輻射設備相對于樣品架構件沿χ和/或y方向移動。另外，可提供旋轉(zhuǎn)移動器件，這使輻射設備相對于該樣品架構件做角移動。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)軸可平行或垂直于樣品架構件的主平面。優(yōu)選地，輻射設備在離該樣品架構件預設的距離內(nèi)布置。該距離優(yōu)選由ζ移動器件可調(diào)整，其可以將輻射設備相對于該樣品架構件沿ζ方向移動。χ、y以及ζ移動器件優(yōu)選包括步進馬達和/或壓電致動器并且優(yōu)選由控制設備、其它輔助控制設備或至少部分由用戶手動控制。該裝置優(yōu)選提供與x、y、z和/或旋轉(zhuǎn)移動器件結合的鎖扣器件以在每一移動步驟中，更精確地限定輻射設備相對于該樣品架構件的位置。鎖扣器件可以是輻射設備上的鎖扣或彈性安裝的鎖扣，其剛性嚙合多個孔的相應孔，這些孔被排列為限定該裝置上的鎖扣位置。然而，可以使用任何能夠扣住和保持輻射設備相對于該裝置的位置的鎖扣器件。因此，與輻射元件有關的樣品的重定位得到改善，這提高了被測量數(shù)據(jù)的可靠性。另外，輻射設備優(yōu)選至少部分布置在該樣品架設備的頂部，即，在正ζ軸方向上的 χ-y平面的一半空間內(nèi)。這引導輻射向下進入樣品容器中，該樣品容器的上部對于輻射來說是透明的。而且，輻射設備可以并且優(yōu)選為至少部分布置在樣品架設備下面。對于某些設置和實驗來說，后一種構造也具有優(yōu)點。首先，樣品架設備頂部的空間對于該裝置的其它技術設備來說是可用的。另外，在這種情況，包含液體樣品的樣品容器的底部對于光來說是透明的，輻射不必須穿過樣品的彎月曲面。液體的彎月曲面和透明的樣品對光來說就像透鏡。由于對所有樣品來說，彎月曲面的形狀是不同的，穿過不同樣品的光路將有輕微的變化，從而導致在各個輻射的光束與樣品的相互作用中發(fā)生偏離并且還會在所測量的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生誤差。因此，將輻射傳送穿過透明的樣品容器的底部以及穿過該底部和樣品液體之間的平坦界面有益于測量的再現(xiàn)性，從而更精確地控制輻射路徑。根據(jù)本發(fā)明，所述至少兩個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射。這意味著至少兩個發(fā)射器元件至少部分同步發(fā)出輻射。還還意味著至少有一個交叉的時間段，在此交叉的時間段內(nèi)，至少兩個發(fā)射器元件中的全部發(fā)出連續(xù)的輻射，即，在此時間段內(nèi)，由所述至少兩個發(fā)射器元件中的所有發(fā)射器元件發(fā)出的輻射的量大于零。因此，發(fā)射器元件的純交替操作，例如，與脈沖操作相結合，不認為是“至少部分同步”。尤其是，“至少部分同步”是指該時間段可以具有不同的長度并且可以具有不同的開始和/或結束時間。另夕卜，所述時間段可以相同?！爸辽賰蓚€發(fā)射器元件至少部分同步發(fā)出輻射”還指在至少部分重疊的時間段內(nèi)，至少兩個發(fā)射器元件是活動的。在下文中，術語“活動的發(fā)射器元件”是指發(fā)射器元件正在發(fā)出輻射。發(fā)射器元件的活動周期優(yōu)選可根據(jù)所檢測的樣品輻射的產(chǎn)生量或信噪比進行調(diào)整和控制。因此，與所述至少兩個輻射元件的順序活動相比，至少兩個單個發(fā)射器元件的總的活動時間縮短了，這意味著該裝置的總的測量時間減少。進一步，對于預設的S/N來說，可以降低總的測量時間。另外，發(fā)射器元件的總的激活時間的減少可以導致負載在樣品上的輻射減少，其例如在樣品熒光可能避免對熒光標記的光化性損害的情況。也可延長輻射源的使用壽命從而減少對裝置的維護?？商鎿Q地或優(yōu)選地，根據(jù)該輻射源的說明，可以利用輻射源的附加使用壽命和附加的恢復時間操作至少一個輻射源，例如，至少間歇地操作具有比特定的連續(xù)的電流更大的電流的LED。優(yōu)選地，輻射設備布置為相對于樣品架構件可移動。這意味著，至少可以相對樣品架構件，從第一位置向第二位置移動輻射設備，其中在第一位置處該裝置裝載有樣品，在第二位置處可以出現(xiàn)樣品的光度測量。另外，可以并且優(yōu)選，為了能夠逐步執(zhí)行掃描動作，在所述第二位置內(nèi)至少部分輻射設備相對于樣品架構件是可移動布置的。優(yōu)選地，輻射設備至少間歇地布置以使多個輻射元件可以照射相等數(shù)目的樣品，其中每個輻射元件大體激發(fā)一個樣品-至少間歇對應的一個樣品。因此，輻射設備優(yōu)選可以不必移動就可照射大部分樣品，尤其是樣品架構件的所有樣品。一個優(yōu)點是可以減少總的定位誤差以及裝置上的機械壓力，這減少了該裝置的維護需求而增加了其使用壽命。另夕卜，通過這種布置使得優(yōu)選并行測量多個樣品。并行測量數(shù)個樣品可以縮短總的測量時間，具體地講，可以延長檢測來自單個樣品的樣品輻射的時間，以提高樣品輻射的S/N。另一可以并且優(yōu)選的，優(yōu)選通過優(yōu)選地布置在發(fā)射器元件上的附加的光學器件幫助所述至少兩個發(fā)射器元件照射相同數(shù)目的樣品或者另一數(shù)目的樣品，該數(shù)目可以更大或更小。因此，優(yōu)選通過第一光路，將由輻射元件發(fā)出的輻射和其各自的至少一個發(fā)射器元件引導到一個或多個樣品，其中第一光路優(yōu)選排列為與樣品架構件垂直，但也可優(yōu)選為至少部分沿著非垂直，例如，有角度或彎曲的方向。優(yōu)選地，輻射設備提供多個輻射元件，其在陣列中在周期的位置處布置。該陣列優(yōu) 選由r行和c列組成，其中I^Pc為自然數(shù)，且優(yōu)選r> 1且c> 1?？商鎿Q地，優(yōu)選r> 1 且c = 1或者優(yōu)選r = 1且c > 1。輻射元件的布置優(yōu)選與樣品的布置在幾何上對應。另外，多個輻射元件優(yōu)選以陣列形式布置，其中優(yōu)選地，由至少兩個不同的輻射元件組成的至少一個圖案至少重復一次，該輻射元件分別具有至少兩個不同的發(fā)射光譜。具有至少兩個不同發(fā)射光譜的至少兩個不同輻射元件是指所述至少兩個輻射元件適于提供至少兩個發(fā)射器元件，該發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射。該圖案優(yōu)選為具有兩個不同的發(fā)射光譜的輻射元件的任何序列，優(yōu)選為線性序列或優(yōu)選為平面組配。使用至少一個重復圖案的優(yōu)點是對于某些測量試驗來說，可以使輻射設備相對于樣品架構件所需要的定位步驟的數(shù)目最小化。使定位步驟的數(shù)目最小化導致總的定位誤差和該裝置上的機械壓力減少，這減少了對該裝置的維護需求而延長了其使用壽命。另外，定位步驟的步驟多少可隨著輻射元件的周期布置而減少，因此也減少了總的測量時間，并且對執(zhí)行該定位步驟的移動器件的能力和尺寸的需求也減少了。優(yōu)選地，該陣列由r行和c列組成，其中I^Pc為自然數(shù)，優(yōu)選r> 1且c> 1。在此情況下，用于輻射設備的不同類型的輻射元件的數(shù)目為n，例如，由于η個不同的輻射光譜包括輻射元件，其中η為自然數(shù)且11 > 1，所以優(yōu)選行的數(shù)目r = η。另外，優(yōu)選一行包括一種類型或相同類型的輻射元件以形成具有行發(fā)射光譜的一行。尤其是，這種行式的幾何結構使簡單設計輔助器件得以實現(xiàn)，該輔助器件提供相應的行式幾何結構以將樣品發(fā)射逐行引導到檢測器設備。另外，通過逐步移動樣品架部件可以將樣品的掃描限制到一個方向，例如，χ方向，因此，與兩個方向的掃描相比，移動器件的設計更加容易。優(yōu)選地，輻射設備的陣列與樣品架構件的樣品位置的陣列具有相同的列數(shù)，該數(shù) 目由χ行乘以y列來限定，列可表示為y = c。在該情況下，輻射設備的陣列的行數(shù)優(yōu)選為 n(即，r = η)，其中優(yōu)選每行具有特定的行發(fā)射光譜。通過這樣的布置，定位步驟的數(shù)目可以降到χ+η-2，為了利用每種類型的輻射元件對樣品執(zhí)行全面的掃描，輻射設備被定位在其第一位置。所述輻射設備的陣列還優(yōu)選由r = n*m行和c列的乘積組成，其中每一行具有一個行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同行發(fā)射光譜的一個，并且還提供了 m個行組成的塊，每一塊與行發(fā)射光譜具有相同的行序列，其中m是大于1的自然數(shù)。輻射元件的這種塊式布置可以減少掃描步驟的數(shù)目。還可以并且優(yōu)選提供m個行組成的塊，其中每一塊具有一種類型帶有塊式行發(fā)射光譜的行。這種塊式幾何結構使簡單設計輔助器件得以實現(xiàn)，該輔助器件提供了相應的塊式幾何結構以將樣品輻射逐塊引導到檢測設備。輻射設備的陣列優(yōu)選由r = (n*m)-l行和c列組成，其中每一行的輻射元件顯示出相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同行發(fā)射光譜中的一個，并還提供了 m個行組成的塊，其中m-1塊具有與行發(fā)射光譜相同的行序列(r、c、n和m是自然數(shù))，并且一塊部分具有所述序列。在此情況，優(yōu)選輻射設備提供與樣品架構建的樣品位置的數(shù)目相同的多個輻射元件加上附加的n-1行輻射元件。通過這種布置，定位步驟的數(shù)目可以減少到n-1，為了利用每種類型的輻射元件對樣品執(zhí)行全面的掃描，輻射設備被一次定位在其第一位置。優(yōu)選地，輻射元件的陣列由r = n*m行和c列組成，其中提供了 m個由行組成的塊，其中每一塊的輻射元件顯示出相同的塊發(fā)射光譜，該塊發(fā)射光譜是n個不同發(fā)射光譜的一個(r、c、n和m是自然數(shù))。在此情況，輻射設備的列數(shù)c和樣品架構件的樣品位置的陣列的列數(shù)χ是相同的。通過這種布置，定位步驟的數(shù)目可以減少到(x/m)+n-2，為了利用每種類型輻射元件對樣品執(zhí)行全面的掃描，輻射設備被一次定位在其第一位置。另外，優(yōu)選輻射元件的陣列具有r行和c列，其中r > = 12且c > = 8、r > = 24 且c>=16或r>=48且c>=32，該陣列分別對應標準的孔板結構。優(yōu)選輻射元件的數(shù)目超過樣品架構件所提供的樣品位置的數(shù)目。輻射元件的數(shù)目和樣品位置數(shù)目的差值優(yōu)選為n*c，其中η和c在上述內(nèi)容已限定。這種布置的優(yōu)點是在輻射設備相對于樣品架構件的每一定位步驟中，可以在一個輻射元件和一個樣品之間建立聯(lián)系，這種聯(lián)系使并行測量效率高。優(yōu)選地，在每一定位步驟中，一行樣品與具有行輻射頻率的不同行的輻射元件發(fā)生聯(lián)系。根據(jù)本發(fā)明的裝置的輔助設備在至少部分重疊的時間段內(nèi)，將至少兩個樣品的樣品輻射向所述檢測設備引導。因此，不同波長的樣品輻射可以通過所述一個輔助設備得以同步引導。輔助設備優(yōu)選為由至少一個鏡面分段組成的鏡面部分，所述鏡面分段的每一個提供至少一個鏡面元件，其至少間歇地與至少一個輻射元件發(fā)生聯(lián)系。該鏡面部分傳送至少部分輻射元件的輻射，而至少反射部分樣品輻射。在此情況，樣品輻射為熒光光線，鏡面元件優(yōu)選為二色性鏡面，該二色性鏡面適于傳送某一類型輻射元件的激發(fā)光并且反射樣品中的熒光標記的熒光光線。鏡面元件優(yōu)選大體為平面的組件，其至少間歇地相對樣品架構件的法線以45°角排列。優(yōu)選地，一個鏡面元件(即，例如在掃描步驟中)至少是間歇地與輻射設備內(nèi)的某一輻射元件發(fā)生聯(lián)系。優(yōu)選地，一個鏡面元件永久地分配給一個輻射元件，這使得將鏡面元件的幾何布置相對于其所得以分配的輻射元件固定到最佳位置。鏡面分段內(nèi)的鏡面元件的布置和輻射設備內(nèi)的鏡面分段的布置大體是由與各個鏡面元件有關的輻射元件的布置決定的。因此，例如可以并且優(yōu)選鏡面分段包含至少一行鏡面元件，該鏡面元件分別分配給至少一行輻射元件，尤其是分配給具有行發(fā)射頻率的一行輻射元件。該鏡面部分優(yōu)選與輻射設備至少部分相連。因此，鏡面部分的位置至少部分固定輻射設備上，這有助于避免排列輻射路徑中出現(xiàn)的誤差。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，相對于輻射設備，該鏡面部分被定位并固定成一體，因此在測量過程中可以免除鏡面部分定位的需要。還可以并且優(yōu)選地，鏡面部分至少部分布置為相對于輻射設備可移動。這使得釋放分配給鏡面分段的空間，并且例如，使得將該空間分配給另一輻射路徑。另外優(yōu)選地，至少一個鏡面分段或至少一個鏡面元件安裝成相對于輻射設備旋轉(zhuǎn)。在此情況，還優(yōu)選提供像是步進馬達、壓電致動器或磁開關的移動器件，該移動器件可以對鏡面分段或鏡面元件施加壓力以移動它。具體地講，所述移動器件能夠?qū)㈢R面分段或元件從第一位置旋轉(zhuǎn)到第二位置，其中鏡面分段或元件分配在第一位置，在第二位置釋放鏡面分段或元件。優(yōu)選地，鏡面元件由基板、尤其是是用玻璃或塑料制成的基板整件形成，例如由一個玻璃基板的部分涂覆形成?？商鎿Q且優(yōu)選地，鏡面部分由至少一個或數(shù)個鏡面分段形成，其中鏡面分段為提供數(shù)個鏡面元件的一段設備。鏡面分段優(yōu)選通過至少一個連接器件相連，例如為框架結構，外殼透明矩陣或塑料或接合劑類材料。相反，又一可以并且優(yōu)選地，鏡面分段是大體分開的設備。在另一種鏡面部分的優(yōu)選設計中，鏡面元件還可分裂為鏡面子元件，其可以為一段或分開的數(shù)段。該輔助設備優(yōu)選以與輻射設備和樣品架構件大體平行的方式布置，并且優(yōu)選大體布置在樣品架構件和輻射設備之間?？商鎿Q并且優(yōu)選地，鏡面部分布置為使樣品架構件大體定位在鏡面部分和輻射設備之間。第一光路優(yōu)選限定為使輻射，輻射源的原點發(fā)出輻射元件的發(fā)射器元件、傳送輔助設備、進入引起樣品輻射的樣品的區(qū)域。樣品輻射通過第二光路向者輔助設備離開樣品區(qū)域，在輔助設備處，通過第二光路將樣品輻射引導到檢測器設備。
該輔助設備優(yōu)選提供光學器件以便沿著諸如纖維、濾波器、透鏡、孔等的輻射路徑操作該輻射。這些光學器件具體可以有助于選擇適當?shù)募ぐl(fā)頻率、校準該輻射、引導該輻射、將該輻射集中到該樣品上，和/或減小偏離光等。可替換并且優(yōu)選地，該輔助設備包括與輻射設備和檢測設備連接的光纖。第一光纖將一個輻射元件與一個至少間歇發(fā)生聯(lián)系的樣品光學連接，從而利用輻射路徑的第一部分。輻射路徑的第二部分包括第二光纖，其將在鄰近樣品處收集的樣品輻射導向該檢測設備。優(yōu)選地，該裝置提供至少一個光學塊設備。所述光學塊設備優(yōu)選至少部分包括所述輻射設備的組件，優(yōu)選包括所述輻射設備以及優(yōu)選包括所述輔助設備。優(yōu)選地，該光學塊設備組成了該裝置的模塊，其能被其它光學塊設備替代。因此，可以使用與不同光學塊設備相同的裝置。其優(yōu)點是該裝置可以更容易地使用不同幾何布置的樣品容器，例如，使用96 和384兩個孔板以及其它樣品架布置。又一可選并且優(yōu)選地，該裝置包括僅一個或多個可以改變位置的光學塊設備。位置的改變可以依賴于樣品容器的幾何布置，這是該裝置的用戶所期望的。優(yōu)選地，自動執(zhí)行位置的變化，例如，依據(jù)計算機程序的初始化、或可以由用戶進行初始化。優(yōu)選地，為了實施位置的改變，該裝置提供位置變化器件。所述位置變化器件優(yōu)選適于將至少一個光學塊相對于樣品位置移動。優(yōu)選地，所述位置變化器件包括至少一個轉(zhuǎn)換位置器件，其能夠?qū)嵤┧?述至少一個光學塊設備的轉(zhuǎn)換動作。另外，所述位置變化器件優(yōu)選包括至少一個旋轉(zhuǎn)位置器件，其能夠?qū)χ辽僖粋€光學塊設備實施旋轉(zhuǎn)移動。旋轉(zhuǎn)的軸可以垂直和/或平行和/或在其它方向排列。
另外優(yōu)選地，所述位置變化器件適于執(zhí)行轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)兩種動作。所述位置變化器件可以包括，例如，錠子驅(qū)動器和/或線性馬達和/或電子馬達或致動器，和/或氣動或電化學驅(qū)動器或致動器等。在一個裝置中使用可更換的數(shù)個光學塊設備具有如下優(yōu)點可通過覆蓋將該光學組件封裝以防止塵土污染光學路徑。另外，可以避免必須手動更換光學塊，因此，免除了利用用戶操作的機械壓力。樣品架構件優(yōu)選提供容器位置陣列，該陣列為適于支撐或固定可容納樣品的容器的位置的陣列，其中，該樣品可以包括至少一個樣品輻射源，例如熒光標記。容器位置陣列的幾何結構優(yōu)選至少部分對應輻射設備的輻射元件陣列的幾何結構。具體地講，樣品架構件可包括可用于PCR的熱循環(huán)器的熱塊(thermoblock)。熱塊由金屬制造，例如，鉛、銀或銅，并且可包括所述容器位置陣列?？尚纬稍撊萜魑恢藐嚵幸灾蔚味ò?MTP)或各個容器。該熱塊的溫度優(yōu)選通過一個或更多的加熱元件，例如熱電制冷器(珀爾貼元件 (peltier-elements))來調(diào)整。另外，樣品架構件的可選并且優(yōu)選布置包括樣品的定位器件，該定位器件在US 6852986 Bl中已描述，通過引用將其內(nèi)容并入于此。優(yōu)選地，該裝置，具體地講是輻射設備和控制器設備適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，通過輻射照射容納在具有全部χ乘以y個樣品位置的樣品架構件中的所有樣品。根據(jù)本發(fā)明裝置的至少一個檢測設備在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少兩個樣品的樣品輻射作為和。優(yōu)選地，該檢測設備安裝有光學設備，該光學設備可以在至少部分重疊的時間段內(nèi)，將作為和的至少兩個樣品的樣品輻射復制到至少一個光敏感檢測器單元上。根據(jù)本發(fā)明裝置的一個優(yōu)點是可以將檢測器單元的數(shù)目減少到一個檢測器單元。這可以降低檢測設備的成本以及維護需求，因此根據(jù)本發(fā)明的裝置，尤其是與現(xiàn)有技術中對每一個發(fā)射器元件使用一個檢測器單元的檢測設備相比，降低了成本。然而，也可以使用多個檢測器設備，其尤其對不同光譜范圍的樣品輻射的檢測是最優(yōu)化的。另一可選并且優(yōu)選的，至少一個檢測器設備牢固地附著在輻射設備上。通過使用這種布置，在測量過程中，例如，在MTP的篩選中，第二光路的長度保持常量，這加強了數(shù)據(jù)的可比較性和可靠性。該光學設備優(yōu)選包括用作校準器的光纖陣列?？商鎿Q且優(yōu)選的，該光學設備包括一個或多個透鏡元件，該透鏡元件校準樣品輻射以將其向至少一個檢測器單元傳送。該光學設備還優(yōu)選包括至少一個附加的光學器件以沿輻射路徑操作該輻射并優(yōu)化由至少一個檢測器單元所檢測的輻射，其中，上述光學器件選自包括光纖、濾波器、透鏡、鏡面以及孔等的光學器件的組。優(yōu)選地，該檢測設備包括一個檢測器單元。優(yōu)選使用只有一個檢測器單元或至少數(shù)個檢測單元還具有以下優(yōu)點可以最小化檢測設備的成本以及維護需求，并因此使該裝置的最小化。另外，由于與操作多于一個的檢測器單元有關的誤差減少了，因此增強了裝置的可靠性。這種誤差可能是例如由不同檢測器單元的不同或變化的操作狀態(tài)或者由于檢測器單元之間的溫度變化而引起。可選且優(yōu)選地，提供了多于一個的檢測器單元。優(yōu)選地，數(shù)個樣品的樣品輻射是歸攏的并被引導到不同的檢測器單元。因此可以提高樣品輻射的信噪比，該樣品輻射通過估算設備在該樣品輻射的和中被識別并被分配給引起所述樣品輻射的輻射元件。還可選并且優(yōu)選，通過棱鏡、衍射光柵等，將樣品輻射的和或至少一束樣品輻射分裂成數(shù)個部分，以將所選部分向單個檢測器單元傳送。從而使，例如，根據(jù)頻率來識別被檢測的輻射并將所檢測的樣品輻射的估算效率最優(yōu)化，從而幫助提高所述信噪比。檢測器單元優(yōu)選選自一組設備，該組設備包括光電二極管、雪崩光電二極管、光電互阻抗、光電導檢測器、線性傳感器陣列、CCD檢測器、CMOS光學檢測器、CMOS陣列檢測器、光電乘法器、光電乘法器陣列、直接圖像傳感器或其它設備，該組設備可測量樣品輻射的至少一個特性并以電信號的形式輸出測量結果。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括控制設備，該控制設備優(yōu)選分別控制所述至少一個輻射元件。該控制設備優(yōu)選地適于提供調(diào)制信號，其中每個調(diào)制信號用于調(diào)制發(fā)射器元件所發(fā)出的輻射。然而，可以提供產(chǎn)生調(diào)制信號的分開的調(diào)制設備，而發(fā)射器元件的活動由控制設備控制。所述調(diào)制設備雖然可與所述控制設備和/或輻射設備在物理空間上分開，但是可以相連。另外，所述調(diào)制設備可以是控制設備的模塊或該裝置的另一設備，例如，估算設備。可選并且優(yōu)選，控制設備或調(diào)制設備生成調(diào)制信號。另外可選并且優(yōu)選的，所述控制設備或調(diào)制設備使用調(diào)制信號，該調(diào)制信號可由該裝置的操作軟件或該裝置的數(shù)據(jù)存儲器所支持。分別優(yōu)選地，控制設備包括至少一個數(shù)據(jù)處理單元(CPU)，具體地講為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設備或微處理器/微控制器，至少一種類型的數(shù)據(jù)存儲器和電能提供單元，該電能提供單元可以為控制設備提供至少一個工作電壓。估算設備的微控制器優(yōu)選與控制設備相連。控制設備優(yōu)選適于與輻射設備和估算設備通信。優(yōu)選地，控制設備包括振蕩器設備，例如，包括普通晶體振蕩器，該振蕩器設備為使輻射設備和估算設備的操作同步提供主時鐘計時。優(yōu)選地，控制設備適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，使數(shù)個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，并且在至少部分重疊的時間段內(nèi)，從樣品發(fā)出數(shù)個輻射并在至少部分重疊的時間段內(nèi)，由檢測設備檢測作為和信號。該數(shù)目優(yōu)選為選自一組包括2，3，4，6，8，10，12，14，16，24，32的數(shù)字。與大得多的數(shù)字(例如，96或384)的實施例相比，從所述數(shù)字范圍內(nèi)選擇數(shù)字的優(yōu) 點是可以對和信號中的樣品輻射執(zhí)行更有效地估算。具體地講，這意味著在給定的總的測量時間內(nèi)，提高樣品輻射的信噪比或?qū)o定的S/N，減少了總的測量時間。使用較小的數(shù)，減少了與所使用信號的有限帶寬有關的誤差以及與估算測量信號有關的變換運算所需的計算強度，例如，數(shù)字化或傅立葉變換。具體地講，當樣品中的功能性熒光標記的濃度還很低時，改善的S/N使得在PCR的最開始時，監(jiān)控PCR的過程。另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中靈敏度的提高使得在自動化的實驗室環(huán)境中運行24小時的系統(tǒng)具有高的吞吐量。根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括估算設備，該估算設備適于估算來自所述和信號中至少一個單個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，估算設備為大體上只估算所測量數(shù)據(jù)的中專用的模塊化計算設備。這種模塊化設計具有如下優(yōu)點與任何現(xiàn)有技術中只有一個單個的數(shù)據(jù)處理單元的裝置相比，改善了數(shù)據(jù)控制。估算設備的部分功能優(yōu)選由作為估算設備的模塊的設備所實施，或者由可替換并且優(yōu)選的，雖然可與估算設備分開，但是與估算設備相互作用的設備所實施。優(yōu)選地，估算設備包括變換設備，該變換設備可對所述和信號執(zhí)行變換運算以由和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，變換運算為數(shù)學運算，尤其是傅立葉變換。優(yōu)選地，該估算設備還包括解碼設備，該解碼設備用于對和信號執(zhí)行解碼運算以由和信號估算出至少一個單個樣品的樣品輻射。解碼運算優(yōu)選還包括將和信號與調(diào)制信號相乘的步驟。估算設備可與控制設備或任何其它設備相連，例如，所述調(diào)制設備或附加的計算設備或者已與或可與至少一個數(shù)據(jù)輸入/輸出設備相連。估算設備優(yōu)選包括噪聲消減器件并且分別優(yōu)選包括帶通濾波器、數(shù)字高通濾波器、優(yōu)選具有高通函數(shù)的互阻抗放大器、用于對和信號進行采樣的采樣設備、模擬_數(shù)字轉(zhuǎn) 換器、優(yōu)選為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的中央處理單元、振蕩器設備(例如包括晶體振蕩器)、至少一種類型的數(shù)據(jù)存儲器和/或優(yōu)選與控制設備相連的微控制器。另外，優(yōu)選在和信號的至少一個預處理的步驟之后，估算設備優(yōu)選包括可對和信號求均值的求均值設備。所述變換設備、解碼設備和求均值設備可以在物理空間上分開還可相互連接以與估算設備相互作用，以對由估算設備提供的數(shù)據(jù)執(zhí)行特定的函數(shù)。另外，估算設備和控制設備至少部分一體構造成實現(xiàn)該裝置的復雜設計的集成設備，因此降低了成本。根據(jù)本發(fā)明裝置的特性，技術人員可以從下面的描述中提取根據(jù)該優(yōu)選實施例裝置的特性并結合根據(jù)本發(fā)明的其它特性以進一步修改根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法。另外，根據(jù)該優(yōu)選實施例的裝置中可以加入附加的特征。在根據(jù)本發(fā)明裝置的可選并且優(yōu)選實施例中，該裝置適于使得在至少部分重疊的時間段內(nèi)，通過輻射使容納在樣品架構件中的所有樣品被照射，其中樣品架構件具有總共X 乘以y個樣品位置。優(yōu)選地，在檢測過程中，至少部分輻射設備和樣品架構件可以相互移動，其中該檢測過程優(yōu)選地包括對所有x*y個樣品的檢測。優(yōu)選地，輻射元件的陣列由r行和c列組成，其中每一行的輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，例如，顏色，該行發(fā)射光譜為η 個不同行發(fā)射光譜的一個并且其中還提供了 m個由行組成的塊，其中優(yōu)選至少m-1塊的數(shù) 目與具有與行發(fā)射光譜相同的行的序列(r、c、η和m為自然數(shù))，并且優(yōu)選，一塊部分具有所述序列。優(yōu)選為r = x+n-l、優(yōu)選r = (n*m)-l。這種方式，輻射元件的陣列優(yōu)選布置為一圖案，該圖案包括具有行顏色不同的m塊。其中m-1塊包括數(shù)個η行，并且一塊包括不同行數(shù)。另外，輻射設備優(yōu)選具有輻射元件的數(shù)目加上輻射元件的附加的η-1行，該數(shù)目與樣品架構件的樣品位置的數(shù)目相同。以這種方式，輻射設備相對于樣品架構件的定位步驟的數(shù)目為η-1步，為了使用每種類型的輻射元件對樣品執(zhí)行全面掃描，輻射設備被一次定位在其第一位置上。該裝置，具體地講為輻射設備和/或控制設備利用乘法技術使來自所有樣品的樣品輻射相互可識別，例如至少利用FDMA、CDMA、TDMA, WDMA以及相位復用方法中的一種方法。對于裝置的優(yōu)選實施例，優(yōu)選通過調(diào)制技術對在輻射元件陣列內(nèi)的一行輻射元件的輻射進行調(diào)制。優(yōu)選地，相同行發(fā)射光譜(即，相同的顏色)的每一行使用不同的調(diào)制發(fā)射光譜。每個發(fā)射器/輻射元件的被調(diào)制的輻射激發(fā)樣品輻射，這顯示各個相應的調(diào)制。因此，可以識別相同顏色的樣品輻射。具體地講，該樣品輻射是通過檢測器單元同步接收的。具體地，可以用相同的顏色激發(fā)數(shù)行輻射元件并在至少部分重疊的時間段內(nèi)，估算相應的樣品輻射。所述調(diào)制技術優(yōu)選為碼復用技術，優(yōu)選使用阿達馬碼或偽噪聲碼等?？蛇x并且優(yōu) 選，所述調(diào)制技術為頻率復用技術，頻率復用技術使用不同的調(diào)制頻率。優(yōu)選地，該裝置具有r個，具體地講為r = χ+(η-1)個輸入端口和/或輻射設備，其中每個輸入端口適于接收輻射，該輻射被傳送到c = y個輻射元件，因此顯示了相同的行發(fā)射光譜。但是，可選并且優(yōu)選的，具有r = c數(shù)目的輸入端口，其中在此情況下，輸出端口優(yōu)選為x+n-1。優(yōu)選地，輻射元件陣列的每一行分配給輸入端口并且從輻射源接收輻射，具體地講，該輻射是被調(diào)制的輻射。優(yōu)選多個輻射元件，具體地至少部分同步被激活多個行。優(yōu)選地，x*y個輻射元件，具體的，至少部分同步被激活y行輻射元件。優(yōu)選地，至少部分同步照射樣品架構件的所有樣品位置。這種布置的優(yōu)點是并行測量效率很高并且能快速獲得數(shù)據(jù)。具體地講，僅僅需要很小的η-1個定位步驟就可以提高全面測量例如微量滴定板的所有樣品的速度，其中定位步驟是測量每個輻射顏色下的每個樣品所必須的步驟。使用輸入端口減少了所需輻射源的數(shù)目并且另一方面具有同步將相同類型的輻射傳送到多個輻射元件或發(fā)射器元件的優(yōu)點。另外，優(yōu)選地，至少具有一個輸出端口，其中，該輸出端口適于輸出樣品輻射，該樣品輻射為在至少部分重疊的時間段內(nèi)從多個樣品接收并被傳送到至少一個檢測設備。優(yōu)選地，具有數(shù)目為C = y個輸出端口。其中每個輸出端口適于輸出樣品輻射，該樣品輻射為在至少部分重疊的時間段內(nèi)從數(shù)目為χ = r(n-l)個樣品接收并被傳送到至少一個檢測設備，其中每個檢測設備生成和信號。優(yōu)選地，該裝置至少具有一個輸出端口，該輸出端口分配給該輻射以及樣品輻射，該樣品輻射對應輻射元件陣列的一列輻射元件。優(yōu)選地，通過光纖至少部分實現(xiàn)了將來自樣品的樣品輻射分布到輸出端口。具體地，每個樣品的樣品輻射優(yōu)選被引導到數(shù)目為x*y個透鏡中的一個透鏡上，該透鏡收集每個樣品輻射并將該輻射引導到至少一個光纖的輸入端面?？蛇x并且優(yōu)選地，通過集成光路，例如，基于如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的無機或有機透明物質(zhì)，至少部分實現(xiàn)了將來自樣品的樣品輻射分布到輸出端口。通過使用這種基于基板的光學信號傳送器件，減小了輻射路徑器件的體積。因此，可設計更復雜的輻射設備或裝置。
優(yōu)選地，該裝置包括數(shù)個分光鏡器件，具體為二色性鏡面或棱鏡，具體布置為下行至輸出端口，其中s >0。然而，也可以并且優(yōu)選地，不使用分光鏡器件。優(yōu)選地，輸出端口輸出的該樣品輻射通過數(shù)個分光鏡器件分裂為不同的光譜分量，其中將每個光譜分量傳送到檢測單元，該檢測單元生成和信號。優(yōu)選地，使用數(shù)個分光鏡器件生成數(shù)目為s+1個不同的光譜分量?？蛇x并且優(yōu)選地，輸出端口輸出的樣品輻射通過過濾輪濾波，其中該過濾輪包括η個濾波器，其中通過每個濾波器將不同的光譜分量濾波并傳送到檢測單元，從而生成和信號。優(yōu)選通過解調(diào)將所述和信號解碼。優(yōu)選地，估算設備適于估算來自數(shù)個和信號中的每個單個樣品的樣品輻射，所述每一個和信號對應來自不同輸出端口的樣品輻射。光譜分解結合復用方法，具體地講為碼復用方法，提高了利用檢測器單元的動態(tài)范圍的效率。利用根據(jù)本發(fā)明方法的上述描述的解釋和定義，下面提供根據(jù)本發(fā)明裝置的實施例。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，在檢測過程中，至少部分輻射設備和樣品架構件適于相對彼此移動。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該裝置至少包括兩個輻射元件，其中每個輻射元件包括一個發(fā)射器元件，該發(fā)射器元件至少間歇地分配給一個樣品。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該裝置包括以陣列形式布置的多個輻射元件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述陣列至少根據(jù)兩個具有不同輻射光譜的輻射元件提供圖案，即，所述至少兩個輻射元件適于提供至少兩個發(fā)射器元件，該發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射元件以r行和c列的陣列形式布置(r和c為自然數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，每一行的輻射元件以至少一個發(fā)射光譜的行依賴序列布置。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該陣列由r = (n*m)行和c列組成，其中每一行的輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同行發(fā)射光譜中的一個并且還提供了 m個由行組成的塊，每一塊具有相同的行發(fā)射光譜的行序列(r、c、n和m為自然數(shù))。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該陣列由r = (n*m)-l行和c列組成，其中每一行的輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同行發(fā)射光譜的一個并且還提供了 m個由行組成的塊，其中m-1塊具有與行發(fā)射光譜相同的行序列(r、c、n和m為自然數(shù))，并且一塊具有部分所述序列。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該陣列由r = (n*m)行和c列組成，其中還提供了 m個由行組成的塊，其中每塊的輻射元件顯示相同的塊發(fā)射光譜，該塊發(fā)射光譜為η個不同行發(fā)射光譜的一個(!·、、!！和！?。樽匀粩?shù))。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射元件的數(shù)目大于樣品位置的數(shù)目。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射元件的的數(shù)目比樣品位置的數(shù)目大n*c。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，發(fā)射器元件為LED、SMD-LED、大功率LED、0LED、激光二極管或其組合。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，至少一個發(fā)射器元件包括適于發(fā)出輻射的光纖的端面。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，由至少一個輻射元件、至少一個發(fā)射器元件和至少一個樣品所發(fā)出的輻射為光。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，由至少一個輻射元件和至少一個發(fā)射器元件所發(fā)出的輻射為白光。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該裝置包括鎖扣器件，該鎖扣器件適于為與樣品架構件相關的至少部分輻射設備保留預定的位置。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備至少包括一個基板，在該基板上安裝有多個輻射元件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備包括支撐設備，該支撐設備至少支撐一個基板。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述基板可相對所述支撐設備移動。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述基板可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)軸大體上排列為平行于樣品架構件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該旋轉(zhuǎn)軸大體上排列為垂直于樣品架構件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備至少包括一個制冷器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備至少包括一個溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備至少包括一個控制器以控制至少一個輻射設備的電子設備。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備為所述輻射設備的一部分。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備為所述估算設備的一部分。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備為一個單獨的設備。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備包括具有數(shù)個透鏡的透鏡陣列，其中單個透鏡可引導輻射元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備包括具有數(shù)個透鏡的透鏡陣列，其中單個透鏡可引導發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，攜帶輻射元件的基板相對于透鏡陣列是可移動的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，透鏡陣列的透鏡數(shù)目與整個輻射設備的輻射元件的數(shù) 目相等。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，透鏡陣列的透鏡數(shù)目與輻射設備的發(fā)射器元件的總數(shù) 目相等。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，透鏡陣列的透鏡數(shù)目與樣品架構件的樣品位置的總數(shù) 目相等。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備包括多個適于傳送輻射的孔。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，輻射設備至少包括一個參考發(fā)射器元件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該裝置包括輔助設備，該輔助設備適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)將至少兩個樣品的樣品輻射向至少一個檢測設備引導。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該輔助設備為至少具有一個鏡面分段的鏡面部分，每個鏡面分段至少具有一個與至少一個輻射元件有聯(lián)系的鏡面元件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分布置為大體上與輻射設備和樣品架構件平行，并且該鏡面部分至少傳送部分輻射元件的輻射同時至少反射部分樣品輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分的至少一個鏡面分段牢固地附在該輻射設備上。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分的至少一個鏡面分段可移動地附在該輻射設備上。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分的至少一個鏡面分段相對于輻射設備旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分提供了一個具有r行的鏡面分段，其中，每一行至少具有一個以行依賴序列布置的鏡面元件，該行依賴序列依據(jù)對應輻射元件的序列而定。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分提供了一個具有r個鏡面元件的鏡面分段，其中，鏡面元件是由相應的輻射元件來限定的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該鏡面部分大體布置在樣品架構件和輻射設備之間。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架設備大體布置在鏡面和輻射元件之間。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件包括熱塊。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件至少包括部分熱循環(huán)器，該熱循環(huán)器適于用在PCR相關運算中。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件適于支撐單個標準的PCR容器，該PCR容器用于支撐樣品。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件適于支撐標準的PCR板，其提供了能夠支撐樣品的多個容器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件包括覆蓋容器開口的塑料薄片。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件包括用于封閉容器的蓋子。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該蓋子具有多個孔，每個孔對應一個樣品位置。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該蓋子的孔的形狀類似空心圓柱體。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，該蓋子與加熱元件產(chǎn)生接觸并且蓋子的溫度是可控制的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，樣品架構件包括透鏡陣列。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述蓋子包括多個透鏡，該多個透鏡布置在該蓋子的孔中。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述樣品至少包含一個熒光標記，該熒光標記可由輻射促使發(fā)出樣品輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述樣品包含PCR試劑。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述樣品包含的試劑來自一組試劑，該組試劑包含三苯甲烷染料、若丹明染料、花青染料、嵌入染料(例如，乙酸鹽，Sybr Green)，F(xiàn)RET探針以及熒光納米顆粒。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測設備至少包括一個檢測器檢測單元。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測單元選自一組檢測單元，該組檢測單元包括光電二極管、雪崩光電二極管、光電晶體管、光傳導檢測器、線性傳感器陣列、CCD檢測器、CMOS 光學檢測器、CMOS陣列檢測器、直接圖像傳感器、光電倍增器以及光電倍增器陣列。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測設備包括光學設備，該光學設備接收至少一個樣品的樣品輻射并將該光向至少一個檢測單元引導。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測設備的光學設備包括端面光纖布置，光進入表面為該端面，該端面相互隔開且平行，且光激發(fā)表面為端面，該端面相互平行且鄰近。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測設備包括透鏡陣列。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述檢測設備包括光學器件，該光學器件選自棱鏡、透鏡、分光鏡、光柵、濾波器以及干擾濾波器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述估算設備包括變換設備，該變換設備用于對該和信號執(zhí)行變換運算以從所述和信號中估算至少一個單個樣品的的樣品輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述變換運算為數(shù)學運算。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中所述變換運算為傅立葉變換、相關或其它適當?shù)倪\算。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括解碼設備，該解碼設備用于對和信號進行解碼運算以從所述和信號中估算出至少一個單個樣品的樣品輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括噪聲消減器件。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備的噪聲消減器件包括帶通濾波器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備的噪聲消減器件包括數(shù)字高通濾波器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括互阻抗放大器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中所述互阻抗放大器具有高通功能和帶通功能。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括用于對信號采樣的采樣設備。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備包括中央處理單元和振蕩器設備。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備的中央處理單元為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備至少包括一種類型的數(shù)據(jù)存儲器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備至少包括微控制器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備的微控制器與控制設備相連。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中估算設備與檢測設備和控制設備相連。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中多個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)射光，這導致在至少部分重疊的時間段內(nèi)，從樣品中發(fā)出多個樣品輻射，且由檢測設備在至少重疊的時間段內(nèi)檢測該樣品輻射作為和信號。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備與輻射設備相連接以控制所述輻射元件的激活。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備包括中央處理單元和振蕩器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，控制設備的中央處理單元為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備包括觸發(fā)設備以啟動處理。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備至少包括一種類型的數(shù)據(jù)存儲器。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用調(diào)制信號調(diào)制由輻射元件發(fā)出的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用單個調(diào)制信號調(diào)制由所述至少兩個發(fā)射器元件中的每一個發(fā)出的輻射。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用單個調(diào)制信號調(diào)制由每一個發(fā)射器元件發(fā)出的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述估算設備適于接收所述單個調(diào)制信號作為特定的參考信號以從所述和信號中估算至少一個單個樣品的樣品輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用通過頻分多址(FDMA)方法生成的調(diào)制信號在至少部分重疊的時間段內(nèi)調(diào)制至少兩個發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述至少兩個發(fā)射器元件的每一個的調(diào)制信號是單獨的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，確定各個調(diào)制頻率以使一個調(diào)制頻率不是任何其它調(diào) 制頻率的諧波，并使調(diào)制頻率的差值大于由調(diào)制信號的快速傅立葉變換所確定的光譜線的帶寬。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，調(diào)制頻率(MF)所選范圍為100Hz ^ MF ^ IOOMHz，優(yōu)選為 IkHz ^ MF ^ IMHz 以及優(yōu)選為 IOOkHz < MF < 123kHz。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用擴頻碼生成調(diào)制信號。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用通過碼分多址(CDMA)方法生成的各個調(diào)制信號，從而在至少部分重疊的時間段內(nèi)調(diào)制所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述至少兩個發(fā)射器元件的調(diào)制信號是利用至少一個偽隨機碼的至少一個序列生成的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備通過將相同的偽隨機碼應用到多個發(fā)射器元件來使用調(diào)制信號，在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)射調(diào)制信號，其中單獨的發(fā)射器元件的偽隨機碼相對其它發(fā)射器元件的偽隨機碼移動大約至少一個比特。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備使用通過利用正交的阿達馬碼序列生成的調(diào)制信號，從而利用一個不同的阿達馬序列調(diào)制所述至少兩個發(fā)射器元件的每一個的輻射，該輻射是在至少部分重疊的時間段內(nèi)所發(fā)出的。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用通過時分多址(TDMA)方法生成的調(diào)制信號從而在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于使用通過波分多址(WDMA)方法生成的調(diào)制信號從而在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備適于通過頻分多址(FDMA)方法、碼分多址(CDMA)方法、時分多址(TDMA)方法、波分多址(WDMA)方法或者相位調(diào)制方法的結合生成的調(diào)制信號從而在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個發(fā)射器元件的輻射。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，調(diào)制信號為方(波)信號或矩形信號。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，調(diào)制信號為正弦曲線、三角形、鋸齒形或脈沖。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，至少兩個方波信號產(chǎn)生相移。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，變換器件適于從所述和信號中確定單個的樣品輻射量而對和信號進行變換，其中該輻射量為量化樣品輻射特性的數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述控制設備根據(jù)所檢測的樣品輻射量，通過輻射發(fā)射器元件調(diào)整樣品的輻射的時間段。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述估算設備包括相關設備，該相關設備適于將調(diào)制信號與所述和信號相關。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述估算設備包括乘法器設備，該乘法器設備適于將調(diào) 制信號與所述和信號相乘。根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述估算設備和控制設備至少部分一體成型形成集成設備。具體地，總的測量時間由輻射設備相對于樣品架構件所執(zhí)行的移動步驟的數(shù)目所確定。所述移動包括停止加速設備，該加速設備導致所移動的設備產(chǎn)生機械振蕩(振動)。由于這種振蕩會干涉可再現(xiàn)的測量，所以要經(jīng)過延遲時間(過渡時間)以便可以測量，其中在該延遲時間內(nèi)，振蕩被抑制。因此，總的測量時間至少由一個步驟中均乘以移動步驟的數(shù) 目的移動時間、延遲時間以及測量時間來確定。根據(jù)本發(fā)明，總的測量時間優(yōu)選為5秒，并且對于96個樣品的樣品板測量時間更短，優(yōu)選為大約1秒。該延遲時間優(yōu)選為300毫秒并且更短，優(yōu)選為100毫秒。因此，可以實現(xiàn)快速定量測量，具體地可以精確監(jiān)控并控制PCR 進程。根據(jù)本發(fā)明的裝置的其它優(yōu)選特點和優(yōu)點可以從根據(jù)本發(fā)明方法的下面描述中得到。具體地講，操作根據(jù)本發(fā)明裝置的那些方法。根據(jù)一個實施例，一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的方法，該方法包括以下步驟通過控制設備控制輻射設備，其中所述輻射設備具有至少一個輻射元件和所述至少兩個發(fā)射器元件，其中每個輻射元件至少包括一個發(fā)射器元件；使所述至少兩個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)，發(fā)出輻射。提供支撐多個樣品的具有多個樣品位置的樣品架構件；在檢測過程中，控制輻射設備和樣品架構件的相對位置，二者至少部分適于相對彼此移動；通過第一光路，由所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射照射不同樣品，從而通過第二光路使該樣品以至少一個樣品輻射頻率向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射。檢測樣品輻射，該樣品輻射是在至少部分重疊的時間段內(nèi)由所述至少兩個樣品所發(fā)出，并由至少一個檢測設備檢測作為和信號；通過估算設備從所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。根據(jù)又一實施例，一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的方法，該方法包括以下步驟通過控制設備裝置控制輻射設備，其中所述輻射設備具有至少一個輻射元件和至少兩個發(fā)射器元件，其中每個輻射元件至少包括一個發(fā)射器元件；其中至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射。使所述至少兩個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)，發(fā)出輻射。提供具有用于支撐多個樣品的多個樣品位置的樣品架構件；通過第一光路，使用所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射照射不同樣品，從而使該樣品通過第二光路向至少一個檢測設備以至少一個樣品輻射頻率發(fā)出樣品輻射。檢測樣品輻射，該樣品輻射是在至少部分重疊的時間段內(nèi)由所述至少兩個樣品所發(fā)出，并由至少一個檢測設備檢測作為和信號；
通過估算設備從所述和信號中估算出至少一個單個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，利用根據(jù)本發(fā)明的裝置使用所述方法。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下優(yōu)點與至少檢測兩個樣品輻射的順序操作相比，至少部分并行測量至少兩個不同樣品輻射可以降低至少兩個樣品輻射的總的測量時間，因此降低了總的測量時間。另外，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，通過檢測至少兩個樣品的樣品輻射作為和信號，即，通過至少部分同步檢測樣品輻射，可以減少_如果期望-輻射設備相對于樣品架構件的移動步驟。所述并行測量和信號中至少兩個不同樣品輻射需要提供一種方法，該方法可以恢復涉及和信號中的特定樣品輻射的單個信號。根據(jù)本發(fā)明的方法，數(shù)個尋址方法適合對多個樣品的每一個進行尋址、以測量作為和信號的這些信號的響應，并分解涉及所尋址的特定樣品輻射的部分和信號。該尋址方法優(yōu)選結合使用這些方法或不是結合而是使用其它尋址方法中的一種。關于應用熒光的示例，樣品可以包含多于一個的熒光標記。每個熒光標記可以發(fā) 出特定發(fā)射光譜的熒光，該特定發(fā)射光譜通過樣品中的其它熒光標記的熒光分開，具體地講，通過利用傳統(tǒng)的熒光光學器件，即，濾波器、分光鏡以及鏡面等分開。作為傳統(tǒng)光學器件的替代，可以使用其它設備，該設備可以識別不同光譜范圍的輻射。作為所述設備的示例，可以使用彩色敏感半導體設備，例如，可使用特定直接彩色光電二極管或直接彩色CMOS圖像傳感器，該彩色敏感半導體設備可以不使用濾波器或棱鏡來分裂入射的輻射而同步識別并測量不同的光譜范圍。因此，一種尋址方法中，即下文所指“顏色復用方法”或波分多址 (WDMA)方法，可以利用不同熒光標記的不同發(fā)射光譜，以分解樣品中特定熒光標記的樣品輻射。至少所測量的部分樣品輻射可由單個樣品(例如容器中具有熒光標記的溶液)中的熒光標記引起。所測量的作為和信號的樣品輻射可由多于一個樣品的熒光標記引起，具體地，來自特定熒光標記的樣品輻射可起源于每個不同的樣品(容器)。這就是需要在較短時間內(nèi)測量多個樣品的情況下(如同篩分法的示例)的優(yōu)點。優(yōu)選地，顏色復用方法結合一種或多種其它復用方法使用，在這里描述的顏色復用方法也可以應用到非熒光應用領域。另一方面，在本發(fā)明的示例中，如果使用其它復用方法中的一種或者其結合，可以不必使用顏色復用方法。但是，如果沒有使用顏色復用方法從所述的和信號中分解特定的樣品信號，使用不同的輻射光譜仍具有優(yōu)點。具體地，在篩分應用的示例中，例如，在PCR方法中，可選并且優(yōu)選地，使用具有所選發(fā)射光譜的來自輻射元件或發(fā)射器元件的輻射，該所選發(fā)射光譜適于有效地匹配特定熒光標記的激發(fā)光譜。利用這種方式，提高了樣品輻射的生成量，從而分別使得測量時間縮短和/或信噪比提高。根據(jù)本發(fā)明，該方法優(yōu)選使用信號調(diào)制，該信號調(diào)制可以從和信號中分解與特定樣品輻射有關的特定信號。因此，估算設備優(yōu)選適用于從控制設備接收單個調(diào)制信號作為特定的參考信號，從而通過估算設備從由檢測器設備所檢測的樣品輻射之和中確定由樣品所發(fā)出的單個樣品輻射?？蛇x并且優(yōu)選的，使用頻分多址(FDMA)方法在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個發(fā)射器元件的輻射并且估算由所述至少兩個發(fā)射器元件引起的樣品輻射和。在FDMA 的示例中，通過具有所選調(diào)制頻率的調(diào)制信號，調(diào)制每個輻射元件和/或發(fā)射器元件的輻射，其中該輻射來自多個輻射元件和/或發(fā)射器元件。優(yōu)選使用的調(diào)制是將輻射的振幅與調(diào)制信號(振幅調(diào)制)調(diào)制，例如，疊加?？蛇x的振幅調(diào)制為輻射信號的頻率或相位調(diào)制。優(yōu)選通過將參考頻率加上與差分法有關的基頻生成調(diào)制頻率。優(yōu)選地該參考頻率所選頻率范圍為IkHz至IMHz、優(yōu)選頻率范圍為IOkHz至500kHz、優(yōu)選頻率范圍為50kHz至200kHz、優(yōu)選頻率范圍為80kHz至120kHz，例如，100k Hz0因此，可以屏蔽較低的頻率范圍，具體地范圍為OkHz至50kHz。干擾信號，例如，噪聲電壓或50Hz的噪聲電源，具體地在所述范圍內(nèi) 提供頻率。因此，通過避開該低頻范圍，可以提高所測量信號的信噪比S/N。優(yōu)選地，該參考頻率至少高出基頻一個數(shù)量級。在參考頻率范圍為IkHz或更小的示例中，對所測量信號求均值將會占用許多時間。因此，對選擇參考頻率來說，優(yōu)選避開這樣的低頻率范圍。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，提供了有助于提高所測量信號的信噪比的其它噪聲消減裝置和方法。具體地，由于所述方法提高所測量信號的信噪比，使用根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制方法具有消減噪聲的優(yōu)點。具體的優(yōu)點是測量不同樣品(容器)的樣品輻射的可選并且優(yōu)選的方法是根據(jù)本發(fā)明的FDMA方法?？蛇x并且優(yōu)選的，使用碼分多址(CDMA)方法在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個發(fā)射器元件的輻射并且估算由所述至少兩個發(fā)射器元件引起的樣品輻射的和信號。根據(jù)本發(fā)明，通過特定的碼序列，調(diào)制來自多個輻射元件和/或發(fā)射器元件的每個輻射元件和/或發(fā)射器元件的輻射，優(yōu)選地，該特定的碼序選自一組正交的碼序列，例如阿達馬、偽噪聲碼或其它的碼序，具體地講，是用于擴頻系統(tǒng)內(nèi)的碼序列。優(yōu)選使用的調(diào)制是對具有載波頻率的載波信號使用振幅調(diào)制、生成用于CDMA方法的調(diào)制信號。該調(diào)制信號優(yōu)選為方波信號或矩形信號。為了避免信號中的d. c.特性，方波的占空因數(shù)優(yōu)選小于50%。優(yōu)選使用如雙相標記碼、曼徹斯特碼、不歸零碼及歸零碼等信道編碼技術對載波信號的二進制調(diào) 制碼進行編碼以生成調(diào)制信號。從而可以有助于避免調(diào)制碼中較長序列的邏輯1和0沒有任何轉(zhuǎn)換，因此使時鐘恢復和同步更加容易。從而減少了信號轉(zhuǎn)換錯誤并且提高了所測量的樣品輻射量的S/N。另外，優(yōu)選地通過利用偽噪聲碼的單個序列，以時間偏移的方式，取得一組碼序列，其中偽噪聲碼優(yōu)選用于由輻射元件/發(fā)射器元件發(fā)出的輻射。使用這種方式，可以通過有關的特定調(diào)制的時間偏移從和信號中分解由相應輻射引起的特定樣品輻射?？梢圆⑶覂?yōu)選地，使用時分多址(TDMA)方法在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個輻射元件的輻射并且估算由所述至少兩個輻射元件引起的樣品輻射的和。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選通過利用執(zhí)行變換運算的變換設備，從所述和信號中估算特定樣品輻射量，例如，光譜線的高度和特定樣品輻射的振幅，該變換運算優(yōu)選為數(shù)學運算和/ 或可選地至少通過模擬電子器件至少部分實現(xiàn)。這種數(shù)學運算可為FFT(快速傅立葉變換，例如，Radix-2FFT)或自相關法。在根據(jù)本發(fā)明的估算設備的具體實施例中，數(shù)學運算可大體執(zhí)行整數(shù)運算實現(xiàn)。這種方式的優(yōu)點是在數(shù)據(jù)處理單元，例如，在FPGA中，僅僅需要一個時鐘來執(zhí)行一次整數(shù)運算。因此，數(shù)據(jù)的計算更快從而減少了該裝置和該方法的總的測量時間。在數(shù)據(jù)處理單元的具體示例中，無需使用額外的存儲器以執(zhí)行數(shù)學運算，因此，降低了成本。然而，也可以使用支持數(shù)據(jù)估算的額外存儲器單元。優(yōu)選也可利用至少一個監(jiān)控調(diào)制頻率的鎖扣放大器設備確定所述量。優(yōu)選根據(jù)所檢測樣品輻射量，通過發(fā)射器元件調(diào)整照射樣品的時間段以避免損害樣品，從而減少對該裝置的維護并減少總的測量時間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射是由少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，其包括以下步驟確定一組N個基頻；將一個參考頻率加到每一個基頻上，其中所述的參考頻率大于每一個基頻；使用N個參考頻率和基頻的和以提供N個調(diào)制信號，其中使用每個調(diào)制信號調(diào)制不同發(fā)射器元件的輻射；檢測N個樣品輻射作為和信號，其中每個樣品輻射是通過各個樣品輻射引起的被調(diào)制的輻射來進行調(diào)制的；使用解調(diào)方法解調(diào)該和信號；
執(zhí)行變換以將該解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號；以及根據(jù)基頻，從所述頻率依賴信號的振幅中確定至少一個單個樣品輻射量。優(yōu)選通過乘法處理，對該和信號實施解調(diào)，具體地講，將參考頻率與和信號相乘。因此，解調(diào)該和信號優(yōu)選地是和信號的向下混頻。解調(diào)優(yōu)選是由模擬電子器件(例如，環(huán)形調(diào)制器)來實施的，以及優(yōu)選使用數(shù)字電子器件來實施。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，即通過潛在干擾信號降低輻射信號的干擾，其中該輻射信號是通過調(diào)制信號和潛在的干擾信號調(diào)制的，其中干擾信號可以是低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶偏移到比潛在干擾信號的頻率更高的頻率上。因此，消除了干擾并且提高了所檢測的樣品輻射量的信噪比。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如，熒光標記)進行尋址，或?qū)Χ鄠€ 樣品中的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，可以從所檢測出的N個樣品輻射的和中識別出特定發(fā)射器的樣品輻射或特定樣品的樣品輻射。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量N個不同樣品輻射減少了 N個樣品輻射的總的測量時間，從而減少了總的測量時間。所述N個基頻優(yōu)選是大體等距的，優(yōu)選的頻率范圍為OkHz至4kHz。然而，該基頻可以或優(yōu)選大體是不等距的。另外，可以并優(yōu)選地，所述N個基頻在4KHz至IMHz范圍。所述參考頻率優(yōu)選比所述基頻大得多，例如，至少為基頻乘以因子2或優(yōu)選至少為大于基頻一個數(shù)量級，參考頻率的優(yōu)選頻率范圍為80kHz至120kHz，優(yōu)選頻率為100kHz。但是如上所述，參考頻率可以是不同的?？梢曰騼?yōu)選使用另一種FDMA方法替代現(xiàn)行的頻分多址(FDMA)方法，該另一種 FDMA方法用于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制至少兩個輻射元件的輻射并用于估算由所述至少兩個輻射元件引起的樣品輻射的和。優(yōu)選地，通過互阻抗放大器放大由檢測設備所生成的N個樣品輻射的和信號。優(yōu) 選地，該互阻抗放大器是將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號的設備。在此示例中，該和信號是電流信號，該電流信號通過互阻抗放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號。優(yōu)選地，互阻抗放大器具有高通功能，其可至少部分抑制該和信號的低頻干擾(噪聲)。優(yōu)選地，通過高通濾波器，尤其是數(shù)字高通濾波器對該和信號進行濾波。其具有的優(yōu)點是在估算處理中不考慮低頻干擾信號，因此提高了所檢測的樣品輻射量的S/N。優(yōu)選地，所述解碼的和信號中的至少一個單個樣品輻射量為信號振幅，該信號振幅是對樣品輻射強度的測量，該樣品輻射強度通過該調(diào)制頻率尋址。
利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，以下提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。在一優(yōu)選實施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于以輻射測量方式多個樣品方法，優(yōu)選包括以下步驟至少部分同步激發(fā)N個整個樣品，所述N個樣品至少包括一個第一組和至少一個第二組樣品，每一組至少包括兩個樣品，通過第一光譜的輻射照射第一組樣品，通過第二光譜的輻射照射第二組樣品，其中全部η個光譜的至少第一光譜和第二光譜中的每一個均是不同的，其中通過不同調(diào)制的輻射照射每組樣品中的每一個；以及至少部分同步檢測N個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括以下步驟提供以χ行和y列的陣列方式布置的全部x*y個樣品位置或樣品，每一個樣品位置用于容納樣品；提供輻射元件陣列，該輻射元件陣列布置成使每個輻射元件至少間歇地分配給一個樣品，該陣列由r = x+n-1行(r > = χ)和c = y列組成，其中每行輻射元件顯示出相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同發(fā)射光譜中的一種，其中還提供了 m個由行組成的塊，塊的數(shù)目(該數(shù)目>0)與行發(fā)射光譜的行序列相等(r、c和m為自然數(shù))。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括以下步驟使所述至少r = χ個輻射元件中的至少一列至少部分同步，尤其是同步照射相應的X個樣品，其中N = χ。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟至少部分同步，尤其是同步對用于每一列輻射元件和相應的樣品實施上述步驟。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟將N個樣品的樣品輻射分裂為光譜分量，每個分量代表對應一組樣品的樣品輻射，以及將樣品輻射的每一分量傳送至檢測單元。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟將所述和信號解調(diào)并估算N個樣品的每一個單個樣品的樣品輻射。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟為了利用每種類型的輻射元件實施全面掃描，提供與樣品架構件相關的輻射設備的定位步驟的總數(shù)目，具體為n-1。另外，利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，以下提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述N個基頻選自為OKHz至IMHz的頻率范圍。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述參考頻率比所述每個基頻至少大一個數(shù)量級。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括以下步驟通過高通濾波器對所檢測的和信號進行濾波。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括以下步驟通過帶通濾波器對所檢測的和信號進行濾波。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括以下步驟通過使用采樣頻率進行采樣和量化，將所述和信號數(shù)字化。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述采樣頻率等于或大于奈奎斯特頻率。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括以下步驟在一段時間內(nèi)，將所述和信號取均值。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中該方法包括以下步驟在解調(diào)之前，通過數(shù)字高通濾波器對所述和信號進行濾波。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中解調(diào)方法通過將參考頻率與所述和信號相乘來解調(diào)所述和信號。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其中在解調(diào)和信號之后實施子采樣步驟。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述變換運算為數(shù)學運算。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述變換運算為傅立葉變換方法。與所述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N個(N為大于1的自然數(shù))樣品輻射的裝置，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，用于控制所述輻射元件以及使用N個基頻提供N個調(diào)制信號，其中使用每個調(diào)制信號用于對不同發(fā)射器元件的輻射進行調(diào)制；至少一個檢測設備，用于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少兩個樣品的樣品輻射以作為和信號；估算設備，用于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射；其中估算設備用于解調(diào)和信號，實施變換運算以將該解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號，以及根據(jù)基頻，從所述頻率依賴信號的振幅中確定至少一個單個樣品輻射量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于 1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定偽隨機數(shù)的一個碼序列；用單個調(diào)制信號調(diào)制所述N個發(fā)射器元件的每一個所發(fā)射的輻射，該單個調(diào)制信號利用所述偽隨機數(shù)的一個碼序列形成；其中，單個調(diào)制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號的偽隨機碼移位至少一個比特，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中根據(jù)被調(diào)制的各個樣品輻射引起的輻射調(diào)制各個樣品輻射；對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算以解碼所述和信號；以及從所述解碼的和信號中，確定至少一個單個樣品輻射量。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，即利用潛在干擾信號降低輻射信號的干擾，其中該輻射信號是通過調(diào)制和信號潛在的干擾信號調(diào)制的，其中潛在的干擾信號可以是低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶定位到比潛在干擾信號的頻率更高的頻率上。因此，提高了所檢測的樣品輻射量的S/N。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如，熒光標記)進行尋址，或?qū)Χ鄠€樣品的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，可以從所檢測出的N個樣品輻射之和中識別出特定發(fā)射器的樣品輻射或或特定樣品的樣品輻射。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量N 個不同樣品輻射可以減少N個樣品輻射的總的測量時間，從而降低了總的測量時間。雖然優(yōu)選地，偽隨機數(shù)的碼序列為金碼。然而，所述碼序列可以并且優(yōu)選地選自用于擴頻系統(tǒng)的其它序列，如最長的序列、卡沙瑪序列以及巴可碼等。碼的長度優(yōu)選為至少 2^-1，其中N為在至少部分重疊的時間段內(nèi)所檢測的樣品的數(shù)目。關于碼序列和其它技術術語的說明，涉及Don Torrieri “Principlesofspread-spectrum communication system，，，Springer, 2005,通過弓|用將其內(nèi)容并入于此?？梢曰騼?yōu)選在至少部分重疊的時間段內(nèi)，使用另一種碼分多址(CDMA)方法調(diào)制至少兩個樣品輻射元件的輻射并且估算由所述至少兩個輻射元件引起的樣品輻射的和。優(yōu)選地，該估算設備包括解碼設備，例如相關器設備或乘法器設備，該解碼設備用于執(zhí)行作為解碼運算的數(shù)學運算。解碼運算優(yōu)選包括相關運算，例如自相關，或乘法，從而從所述和信號中分解出樣品輻射量。與FFT運算相比，所述相關法的具體優(yōu)點是所述相關法的硬件實現(xiàn)更容易并且可以減少使用相關法所需的計算時間。利用本發(fā)明說明書的解釋和定義，提供以下根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，偽隨機數(shù)的碼序列為金碼。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述數(shù)學運算包括用于將所述和信號與單個調(diào)制信號相關聯(lián)的相關法。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述相關法是自相關類型的。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，其中，所述數(shù)學運算大體上可替換為加法和減法運算。與上述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，用于控制所述輻射元件以及使用各個調(diào)制信號調(diào)制由每個N個發(fā)射器元件中每一個發(fā)出的輻射，該調(diào)制信號是利用一個偽隨機數(shù)的碼序列形成的，其中各個調(diào) 制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號移位至少約一個比特，至少一個檢測設備，其用于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的樣品輻射作為和信號；以及估算設備，用于由所述和信號估算各個樣品的樣品輻射；其中估算設備通過執(zhí)行數(shù)學運算解碼所述和信號，以及其中估算設備用于由所解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射量。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定一組N個阿達馬碼序列，其中每個阿達馬碼序列用于形成單個調(diào)制信號；使用不同的單個調(diào)制信號調(diào)制所述N個發(fā)射器元件的每一個所發(fā)出的輻射，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中根據(jù)引起各個樣品輻射的調(diào)制輻射調(diào)制每個樣品輻射；對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算來解碼所述和信號；由所述解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射量。根據(jù)本發(fā)明的上述方法具有如下優(yōu)點輻射信號具有不同的時間特性，即利用潛在的干擾信號降低輻射信號的干擾。其中該輻射信號是通過調(diào)制和信號潛在的干擾信號調(diào) 制的，其中潛在的干擾信號具體為低頻干擾。具體地講，用于調(diào)制的頻帶的頻率定位到大于潛在干擾信號的頻率上。因此，提高了所檢測樣品輻射量的信噪比。另外，通過使用不同的調(diào)制信號，可對樣品輻射的特定發(fā)射器(例如，熒光標記)進行尋址，或?qū)Χ鄠€樣品中的特定樣品進行尋址。通過所述尋址，可以從所檢測出的N個樣品輻射的和中識別出特定發(fā)射器的樣品輻射或特定的樣品的樣品輻射。與檢測N個樣品輻射的順序操作相比，并行測量 N個不同樣品輻射可以減少N個樣品輻射的總的測量時間，從而減少了總的測量時間。優(yōu)選地，所述相關法是自相關類型的并且優(yōu)選使用阿達馬矩陣對所述N個樣品輻射和進行逆變換，該阿達馬矩陣包括N個阿達馬碼序列。具體地講，可使用沃爾什_阿達馬變換。與經(jīng)典FFT分析相比，所述相關法的具體優(yōu)點是所述相關法的硬件實現(xiàn)更容易并且可以更快地執(zhí)行相關法。在優(yōu)選實施例中，用逆阿達馬矩陣Η"1對信號矢量作矩陣乘法實施信號分析。Γ1可以一次從阿達馬序列矩陣H計算得到并且可固定存儲在操作軟件或數(shù)據(jù) 存儲器中。該方法應用普遍并且容易實施。
利用根據(jù)本發(fā)明方法的上述描述的解釋和定義，下面提供根據(jù)本發(fā)明方法的實施例。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述阿達馬碼序列是正交的。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述數(shù)學運算包括將單個調(diào)制信號與所述和信號相關聯(lián)的相關法。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法為自相關類型。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述數(shù)學運算大體上可用加法和減法運算來替代。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法使用阿達馬逆矩陣對所述和信號進行逆變換，所述阿達馬逆矩陣與所述N個阿達馬碼序相關。根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，所述相關法使用沃爾什_阿達馬變換。與所述方法類似，一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，該N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置包括控制設備，用于控制所述輻射元件以及使用一組N個阿達馬碼序列調(diào)制N個發(fā)射器元件的輻射，其中使用所述每一個阿達馬碼序列用于形成單個調(diào)制信號；至少一個檢測設備，用于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的樣品輻射作為和信號；以及估算設備，用于由所述和信號估算各個樣品的樣品輻射；其中估算設備通過執(zhí)行數(shù)學運算解碼所述和信號，以及其中估算設備用于由所解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射量。根據(jù)本發(fā)明的該方法具有如下的優(yōu)點對于可能干擾所檢測的樣品輻射的多余的光會造成測量不靈敏。根據(jù)本發(fā)明的方法，通常可以降低干擾的影響。具體地講，通過本發(fā) 明的方法，可以至少部分抑制檢測單元的固有噪聲。

下面結合附圖，可以從以下的根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的實施例中，得到本發(fā)明的另外優(yōu)點、特點以及應用。下文相同的附圖標記實質(zhì)上描述了相同的設備。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實施例的示意圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一實施例的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一實施例的示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一實施例的示意圖；圖6至圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的不同實施例的輻射設備的輻射元件的每一布置相對于樣品架構件的樣品位置陣列的俯視示意圖。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的操作框圖。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的操作框圖。圖14示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的操作框圖。圖15示出了圖14所示方法的沃爾什-阿達馬碼序列的框圖。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例的光學塊原理示意圖。圖17為一示意圖，該示意圖示出了圖16至圖19所描述的本發(fā)明優(yōu)選實施例中輻射元件、相應的樣品容器的布置以及輸入和輸出端口的布置。圖18為一示意圖，該示意圖示出了圖16至圖19所描述的本發(fā)明優(yōu)選實施例中在三個不同位置和時刻、、、和t2的輻射設備/光塊設備的一列輻射元件的位置。圖19為一示意圖，該示意圖示出了圖16至圖19所描述的本發(fā)明裝置優(yōu)選實施例中顏色、碼調(diào)制樣品輻射的解碼方案。
具體實施例方式圖1為根據(jù)本發(fā)明裝置1的一實施例示意圖。該實施例的裝置是一種用于以光度測量方法測量實時PCR中熒光樣品的熒光量的裝置。該裝置1包括控制設備2、輻射設備3、輔助設備4、樣品架構件5、檢測設備6、估算設備7以及計算機設備8 ；控制設備2與輻射設備3和估算設備7相連，輻射設備3通過輔助設備4與樣品架構件5光學連接，樣品架構件 5通過輔助設備4與檢測設備6光學連接，估算設備7與檢測設備6相連，計算機設備8用于進一步估算并使數(shù)據(jù)可視化，對于該裝置的結構，優(yōu)選地，計算機設備8與估算設備7相連。如圖1進一步所示，控制設備2包括電源供應單元21，其向控制設備提供所需的工作電壓?？刂圃O備2根據(jù)特定操作方案，與電路基板34相連以激活輻射設備3的發(fā)光二極管31、32和33。該特定操作方案包括至少在部分重疊的時間段內(nèi)，最少激活兩個發(fā)光二極管的步驟。由于該裝置優(yōu)選地能夠通過檢測和信號中的樣品輻射的和以并行操作方式使用相同類型的發(fā)光二極管，從而能夠得到所述和信號中的單個樣品輻射的強度，因此，所述發(fā) 光二極管的類型可以是相同的。如圖1進一步所示，輻射設備2包括用于控制各個發(fā)光二極管31、32和33的電路基板34?？刂圃O備優(yōu)選地還包括控制器件35，該控制器件35優(yōu)選能夠至少部分地控制控制設備2的輔助元件。輔助元件可以是例如溫度傳感器或者有源或無源制冷器，其具體用于維持控制設備2的溫度，尤其是將發(fā)光二極管31、32和33的溫度維持在確定的值。如圖1進一步所示，輻射設備2包括96個可以是白色或藍色發(fā)光二極管的發(fā)光二極管。至少一個發(fā)光二極管可以是白色或藍色的二極管。此處示出了三種不同類型的發(fā)光二極管31、32和33，例如綠色、紅色和黃色發(fā)光二極管。優(yōu)選地，每一種類型的發(fā)光二極管具有典型的窄帶光發(fā)射光譜，該光譜優(yōu)選有效激發(fā)優(yōu)選類型的熒光標記。發(fā)光二極管基本以二維方式布置在具有12行和8列的LED陣列中，該LED陣列優(yōu)選對應于商業(yè)化的96型孔板或微滴定盤的幾何結構。然而，LED的其它布置也是可行的，例如，星形，圓形或其它圖形布置。圖1大體示出了通過LED陣列的一列的剖面示意圖。優(yōu)選地，每列設置同一類型的LED。每個LED的光通過孔36離開輻射設備2，在孔36處可以布置透鏡以引導光線，或布置濾波器或其它光學器件以影響該光的特性。參見圖1，控制設備2通過調(diào)制信號，以一種典型但簡單的操作模式對兩個發(fā)光二極管31、37的光進行尋址并估算與有源發(fā)光二極管同步的合成的和信號在至少重疊的時間段內(nèi)，沿第一發(fā)光二極管的第一光路10和第二發(fā)光二極管的又一第一光路11，通過鏡面元件(分段)40和41，將光引導到樣品架構件5，進入容器50和51中，容器50和51每一個包含具有相同類型熒光標記的樣品。在至少部分重疊的時間段內(nèi)，激發(fā)每個樣品的熒光標記發(fā)出樣品輻射。通過第二光路52、53向分色鏡面元件(分段)40、41發(fā)出樣品輻射，在分色鏡面元件(多個分段)40、41處反射該樣品輻射并向檢測設備6引導該樣品輻射，樣品輻射的光譜與激發(fā)輻射光譜不同。檢測設備6在所述至少部分重疊的時間段內(nèi)檢測容器50 和51中的樣品輻射，并將所檢測的輻射疊加到電的和信號中。所述的和信號是由估算設備來估算的。估算設備7使用復用方法，具體地講，根據(jù)本發(fā)明的方法，利用變換運算將由調(diào) 制信號所決定的和信號進行變換，從所述和信號中分解出每個樣品輻射量。參見圖1，重復該測量能夠監(jiān)控一段時間內(nèi)在容器50和51中形成的熒光標記的數(shù)量，并且能夠用計算機設備8收集、修改以及顯示該數(shù)據(jù)。在定量實時PCR中，樣品中的熒光標記的濃度是隨著PCR反應的進程而變化的。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的總的測量時間短且測量全面。因此在預先確定的時間段內(nèi)，可以收集到該段時間(動力學)內(nèi)監(jiān)控的更多的濃度數(shù)據(jù)。這種方法可以提高動力學分辨率，該分辨率可以更精確地控制PCR進程。與本段落中簡單描述相比，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，優(yōu)選地，使用8或16個發(fā)光二極管激發(fā)8或16個樣品，檢測這些樣品的熒光，估算所述8或16個樣品熒光的和信號以從每個樣品中分解出各個熒光量。然而，在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以同時激發(fā)8或16個之外的另一個有源LED并且檢測這些樣品輻射。另外，如圖1所示，此處的輔助器件4為鏡面部分，具體地講，鏡面部分由12個鏡面分段構成，其中三個鏡面分段分別對應各個發(fā)光二極管31、32和33及其樣品輻射。每個鏡面分段由8個等同的鏡面元件組成，這8個等同的鏡面元件總的形成一個鏡面分段，而一個鏡面分段對應一行發(fā)光二極管。鏡面元件適于用作分光器的分色鏡。分光器根據(jù)激發(fā)和發(fā)射的光譜范圍，傳送適合的(激發(fā))輻射光并反射樣品的熒光(發(fā)射)光(樣品輻射)。輔助設備4的設計適合通過多個第一和第二光路引導該輻射，這使得可以檢測和測量所述的和信號。如圖1進一步所示，樣品架構件5為熱塊，其可容納96個樣品并能調(diào)整樣品的溫度?？赏ㄟ^另外的額外的控制器、控制設備2、估算設備7、計算機設備8或其它設備來實施溫度的調(diào)節(jié)。96個樣品可以放置在PCR應用中所使用的96-標準微滴定盤(MTP)上。樣品架構件包括蓋子(此處未示出)，蓋子的溫度優(yōu)選是可調(diào)整的并且是可安裝的，優(yōu)選位于樣品架構件的容器的頂部。這種蓋子可以防止容器的內(nèi)部和外部之間的不期望的物質(zhì)交換、避免蒸發(fā)和污染。該蓋子提供了 96個光學窗口，例如，透明塑料窗口，這些窗口布置在容器的上方。
如圖1進一步所示，檢測設備6具有光學設備60，光學設備60為光纖陣列60。光纖陣列60可以通過相互隔開的光輸入?yún)^(qū)域61和配備的光纖，從鏡面部分4反射的樣品中捕獲樣品輻射，從而使光穿過平行的配線端62。62處的附加的光學器件可以將疊加的樣品輻射引導到檢測器63，例如，光電倍增器，在這里將疊加的樣品輻射轉(zhuǎn)換為電的和信號。然后檢測設備(此處未示出)進一步處理該和信號優(yōu)選地，使用互阻抗放大器設備放大，優(yōu) 選通過帶通，以及通過采樣設備采樣，并通過A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字轉(zhuǎn)換。將和信號輸入估算設備中，在估算設備中，通過數(shù)學運算計算出和信號中每個特定樣品的輻射量，例如，每個樣品輻射的振幅。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的另一實施例1的示意圖。在該實施例中，電路基板 34攜帶發(fā)光二極管和鏡面部分4，鏡面部分4安裝在基板34上，通過移動器件38，例如包括線性馬達，可沿X軸方向移動。優(yōu)選地，沿移動器件38的預定位置和基板34處具有鎖扣器件39以加強定位的精確性。另外，圖2所示的裝置與圖1裝置的布置是相同的。然而，圖2 的發(fā)光二極管矩陣具有兩行額外的行301和302，鏡面部分4也具有額外的分段42和43，每一個分段上具有對應行301和302的各個發(fā)光二極管的8個鏡面元件。該設計的優(yōu)點是從所示的基板34的開始位置，對于每種類型的發(fā)光二極管燈，激發(fā)每個樣品只需沿X軸移動的兩個步驟。因此，可以減少定位誤差并且使測量更精確。另外，移動器件38可以制作得更小因此可以降低成本。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的另一實施例1的示意圖。在該實施例中，與圖2類似，電路基板34攜帶發(fā)光二極管并且可通過移動器件38例如包括線性馬達，沿X軸方向移動。此處該實施例使用了 4種不同類型的發(fā)光二極管，其可以適于樣品中4種不同類型的熒光標記。該設計的優(yōu)點是需要的發(fā)光二極管更少。因此，可以更容易地解決發(fā)光二極管的維護和操作。發(fā)光二極管可能具有_ 一定數(shù)量_的性能特點，例如與輻射通量或光譜有關。由于此處使用很少的發(fā)光二極管，因此可以減少不同輻射通量的熒光，從而也減少了相應的樣品輻射的波動，所以提高了數(shù)據(jù)的可靠性和可比較性。發(fā)光二極管從基板34的開始位置處的行式布置的優(yōu)點是對于每種類型的發(fā)光二極管，只需要沿X軸方向移動14步就可照射96個樣品中的每一個。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的另一實施例1示意圖。與圖3示出了的實施例不同，輔助設備4包括作為片狀元件的鏡面分段46，該鏡面分段46通過機動化的鉸鏈45轉(zhuǎn)動，該鉸鏈并可通過輔助控制器35由連接44來控制。鉸鏈的馬達可以是鉆孔元件、致動器、線性馬達以及電磁開關等等。每個鏡面分段46具有8個鏡面元件，每一個鏡面元件對應一個發(fā) 光二極管。與圖1至圖3所示的實施列相比，由于發(fā)光二極管和樣品之間的距離縮短，所以到達樣品的輻射強度更大，可以減少雜散光的量從而可以更有效地引導輻射和樣品輻射。另一個優(yōu)點是可以提高和信號的信噪比(S/N)并且總的結構更加緊湊。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的另一實施例1示意圖。與圖3和圖4示出了的實施例不同，其提供了發(fā)光二極管31的行和鏡面分段的不同類型的布置。在基板304上安裝4排 8個的發(fā)光二級管，該基板以旋轉(zhuǎn)軸305為軸旋轉(zhuǎn)地安裝到支撐構件306上，其中在本實施例中，支撐構件306優(yōu)選支撐所述移動器件38(此處未示出)，其中旋轉(zhuǎn)軸305被布置為與支撐設備306和樣品架構件5平行并與X方向垂直。旋轉(zhuǎn)基板304的馬達設備可以是電馬達，其可以通過輔助控制設備35控制。鏡面分段401牢牢地附在基板304上并且相對于發(fā)光二極管具有固定位置。因此不必執(zhí)行鏡面元件401相對于發(fā)光二極管的定位步驟。通過鎖扣器件，例如卡位，可以改善可旋轉(zhuǎn)的基板的定位問題。這種結構由于發(fā)光二極管相對樣品的距離很短，所以可以提高輻射通量。在該具體實施例中，檢測器設備6安裝在基板304 的確定距離內(nèi)(此處未示出)，即，相對于軸305被固定，這樣第一和第二光路可以更短，因此和信號的輻射通量更強。圖6-11示出了不同實施中的輻射元件布置的俯視示意圖，例如根據(jù) 本發(fā)明的裝置的輻射設備3的發(fā)光二極管相對于樣品架構件5的樣品位置陣列的俯視示意圖。圖 6的發(fā)光二極管陣列涉及針對圖3和圖4中的裝置的布置，其中，呈現(xiàn)了 4行發(fā)光二級管，每一行具有一種類型的發(fā)光二極管。這種從基板304的開始位置將發(fā)光二極管以行式布置的優(yōu)點是對于每種類型的發(fā)光二極管燈，只需要沿X軸方向移動14步就可照射每一個樣品。圖7的發(fā)光二極管陣列根據(jù)圖2的裝置布置?？傊境隽司哂?種不同類型的發(fā) 光二極管的15行相同的發(fā)光二級管。這種從基板34的開始位置將發(fā)光二極管以行式布置的優(yōu)點是對于每種類型的發(fā)光二極管燈，只需要沿X軸方向移動3步就可激發(fā)每一個樣品。圖8提供了塊中布置的發(fā)光二極管，作為圖1-7示出的行式布置的一種替換。這種從基板34的開始位置將發(fā)光二極管以塊式布置的優(yōu)點是對于每種類型發(fā)光二極管燈，只需要沿X軸方向移動3步就可照射每一個樣品。圖9的LED陣列也提供了塊布置的發(fā)光二極管。這種從基板34的開始位置將發(fā) 光二極管以塊式布置的優(yōu)點是對于每種類型發(fā)光二極管燈，只需要沿X軸方向移動8步就可照射每一個樣品。圖10的LED陣列提供了尺寸比較小的發(fā)光二極管的圖案(方形)，例如，貼片發(fā)光二極管(SMD-LEDs)，如圖所示，這種陣列可以使電路基板的設計更加緊湊。作為最小的結構，從基板34的開始位置將發(fā)光二極管以圖案式布置的優(yōu)點是對于每種類型發(fā)光二極管燈，只需要將兩個樣品的距離(中心到中心)沿X軸移動11步。此外，在所述每一個位置上，需要沿X軸和Y軸方向另外移動3步。就可照射每一個樣品。如圖11所示，使用SMD-LEDs的發(fā)光二極管布置，只需要沿X軸和Y軸方向移動3
止
少ο圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的方法實施例的操作框圖。該方法為FDMA方法。該方法主要由信號生成步驟101、信號傳送步驟102、信號接收步驟103以及信號分析步驟104組成，這些步驟通過使用這種方法的裝置中的控制設備控制的，具體地講，即本發(fā)明的裝置。下面示出了根據(jù)步驟110-119 (方框)所示的測量周期。圖12的FDMA方法用于至少部分重疊的時間段內(nèi)，調(diào)制8個(尤其是平行布置的) 發(fā)光二極管的輻射，并估算由該8個發(fā)光二極管引起的總的樣品輻射。在框110中，由具有所選調(diào)制頻率的調(diào)制信號利用方波信號和振幅調(diào)制來調(diào)制取自該8個發(fā)光二極管的每一個LED的光。通過外差法，將IOOKHz的固定的參考頻率附加到基頻上(頻移)，從而生成調(diào)制頻率。另外，優(yōu)選確定基頻以使一個基頻不是其它任何基頻的諧波，基頻的差值大于光譜線的帶寬，光譜線的帶寬是通過調(diào)制信號的傅立葉變換確定的。調(diào)整調(diào)制信號的另一個方面優(yōu)選是，在參考條件下的進程結束時，即信號分析后，必須提供等量(高)的光譜線。適當?shù)恼{(diào)制頻率例如為 100200. 4Hz、102880. 7Hz、106837. 6Hz、108932. 5Hz、112107. 6Hz、 115473. 4Hz、119047. 6Hz和122850. IHz。通過此處使用的參考頻率，將地址頻率轉(zhuǎn)換為更高的值，從而有助于消除低頻率噪聲，具體講，該噪聲的頻率范圍為OkHz至50kHz。另外，通過相對窄帶帶通(113)，頻率變換使濾波更加容易。如圖12的方框111所示，，該8個大體平行的發(fā)光二極管每個照射一個樣品容器。因此，平行地產(chǎn)生8個樣品輻射并通過光電倍增器轉(zhuǎn)換為時間依賴電的和信號(在本實施例中為電流i(t))。如方框112所示，通過互阻抗放大器放大該電流并優(yōu)選將該電流轉(zhuǎn)換為電壓。該互阻抗放大器具有高通的特點，因此可以減弱信號的低頻率部分(=噪聲、干擾)。如方框113所示，帶通的傳送范圍由調(diào)制頻率確定，在本實施例中，范圍為IOOkKHz至 200kHz，帶通是A/D轉(zhuǎn)換(防混疊)的必須條件。如圖12的方框114所示，通過快速模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器使用等于或大于尼奎斯特頻率的采樣頻率(此處為250kHz)對模擬和信號中進行數(shù)字化。如圖12的方框115所示，通過求均值設備對一時間段內(nèi)的數(shù)字和信號反復求均值，求均值設備作為另一個噪聲抑制器件，因此可改善數(shù)字和信號的信號質(zhì)量。如方框116 所示，在檢測器(光電倍增器)顯示方波的非線性的情況下，數(shù)字高通是必須的，可通過該數(shù)字高通濾波器抑制方波的非線性。如圖12的方框117所示，為了簡化數(shù)字和信號的頻率分析，通過將和信號(與信號生成和分析相位同步)乘以正弦函數(shù)來解調(diào)所述數(shù)字和信號，在本實施例中，該正弦函數(shù)是在參考頻率，即，IOOkHz下振蕩的。因此，如圖18所示，頻率是向基帶偏移的，通過因子 5的和信號子采樣可以使數(shù)據(jù)減少。
如圖12的方框119所示，傅立葉變換，尤其是1024點的FFT，將子采樣、時間依賴，數(shù)字和信號轉(zhuǎn)換為頻域，因此，產(chǎn)生了信號頻譜，該信號頻譜為頻率依賴函數(shù)。對應特定的調(diào)制頻率的光譜線的高度為相應的樣品輻射量，其可量化樣品輻射強度并可傳送到另一個計算機中以進一步估算和顯示結果。本實施例的方法尤其提供如下優(yōu)點由于主要執(zhí)行整數(shù)運算，因此進行FFT基本不需要浮點運算。因此，可以將簡單的處理器單元，例如，F(xiàn)PGA用作變換裝置執(zhí)行數(shù)學運算。單一的整數(shù)運算僅僅需要一個時鐘周期。典型的FPGA可以在 IOOMHz下使用。因此，整數(shù)運算僅僅持續(xù)10ns，因此具體地，相比于現(xiàn)有技術中需要使用浮點運算操作的方法，F(xiàn)FT的測量周期可以執(zhí)行得更快。此外，由于子采樣減少了數(shù)據(jù)從而大大地減少了運算時間。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的操作框圖。該方法為CDMA方法。在方框 120中，使用長度為127位(通過2N-i-l計算，其中N為至少部分同步監(jiān)控到的樣品數(shù)目，在本實施例中N = 8)的偽噪聲碼的一個碼序列(偽隨機數(shù)，優(yōu)選金碼)，通過具有大約為 IOOkHz的參考頻率的方波，調(diào)制該8個發(fā)光二極管中的每一個二極管的光，該8個發(fā)光二極管主要以平行的方式來激活。為了從一個調(diào)制信號到下一個調(diào)制信號中識別該8個信號，可以通過延遲方式將一個碼信號疊加到該8個發(fā)光二極管的光中，這意味著大約至少一個時鐘周期內(nèi)序列被偏移，優(yōu)選為8個時鐘周期。通過觸發(fā)設備實現(xiàn)該偏移與信號分析的同
止
少ο如圖13方框121所示，該8個發(fā)光二極管的每一個大體并行照射一個樣品容器。因此，平行產(chǎn)生8個樣品輻射，并通過光電倍增器(如圖13方框121所示)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r間依賴電的和信號(電流i (t))，如圖13的框121所示。如框122所示，該電流通過互阻抗放大器轉(zhuǎn)換為電壓并放大。該互阻抗放大器具有高通的特性，因此可以減弱信號的低頻部分(=噪聲、干擾)。如框123示，可以根據(jù)調(diào)制信號的光譜帶寬選擇帶通范圍，在本實施例中，范圍為IOkHz至900kHz。帶通是A/D轉(zhuǎn)換的前提條件，并可作為另一個噪聲抑制器件，其可改善總的信號質(zhì)量(反混疊)。如圖13的框124所示，在本實施例中，至少以尼奎斯特頻率，例如為400kHz通過對模擬和信號進行采樣，通過快速模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將和信號數(shù)字化。如框125所示，利用鎖扣設備求均值，該設備根據(jù)碼序列的開始時間監(jiān)控參考頻率?？?24 的采樣、框125的求均值和框120的信號產(chǎn)生是同步的，該同步是通過框125的信號分析來觸發(fā)的。關于總測量時間很短的問題，優(yōu)選較大的求均值的周期數(shù)來改善所估算信號的S/ N0圖13的框125中的求均值鎖扣濾波器的結果傳送至框126中的相關器件中，該相關器件使用調(diào)制碼序列作為參考，執(zhí)行循環(huán)的相關運算。本實施例的方法具體的優(yōu)點是大體上只需要執(zhí)行整數(shù)加法(和減法運算)。另外，信號分析大體上需要加法和減法運算而不需要乘法運算。因此，信號分析比FDMA方法中的FFT更快。另外，由于碼序列相當短，所以 FPGA很小，具體地講，不用使用另外的存儲器設備進行信號分析，因此，降低了成本。圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的方法實施例的操作框圖。與圖13所示的方法相似，圖 14的方法為CDMA方法。在框130中，使用長度為128比特的一組沃爾什-阿達馬的碼序列，調(diào)制該8個發(fā)光二極管中的每一個二極管的光，該8個發(fā)光二極管每一個使用不同的沃爾什_阿達馬碼。圖15示出了沃爾什-阿達馬的示例。適當選擇沃爾什_阿達馬碼序會影響所生成的調(diào)制信號的帶寬。優(yōu)選地，參見圖14，選擇的沃爾什-阿達馬碼序為2，6，8， 10，14，18，22和26，由于得到的信號帶寬的較低范圍高達50kHz，其高于圖13中的方法中的 IOkHz并改善了低頻噪聲的衰減。另外，可以大大地降低帶通的復雜性。優(yōu)選，實施信號調(diào) 制的FPGA的內(nèi)存中存儲8個沃爾什-阿達馬碼。這樣的內(nèi)存不必很大，因此降低了該FPGA 的成本。通過使用大約IOOkHz的參考頻率的方波信號(載波)大體并行地激活該8個發(fā) 光二極管。如圖14的框131所示，該8個發(fā)光二極管每個大體并行激發(fā)一個容器。因此，并行地產(chǎn)生8個樣品輻射并通過光電倍增器轉(zhuǎn)換為時間依賴電子和信號(電流i(t))。如框 132所示通過互阻抗放大器放大該電流并將該電流轉(zhuǎn)換為電壓。該互阻抗放大器具有高通的特點，因此可以減弱信號的低頻部分(=噪聲、干擾)。如框133所示，與信號的帶寬相對應的帶通范圍為50kHz至900kHz，并且?guī)ㄊ橇硪环N噪聲抑制器件，其可改善和信號的質(zhì) 量。如圖14的框134所示，可通過快速模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，優(yōu)選使用400kHz對模擬和信號進行采樣，以將和信號數(shù)字化。框134的采樣、框135的求均值和框130的信號生成是同步的，該同步由框135的信號分析觸發(fā)。關于需要總測量時間很短的問題，優(yōu)選用較大的求均值的周期數(shù)來改善所估算信號的S/N。在圖14的框135，將求均值單元的結果傳送至框136的相關器件中，這種相關器件使用調(diào)制碼序列作為參考，執(zhí)行循環(huán)相關運算。本實施例的方法具體的優(yōu)點是大體上由于主要執(zhí)行整數(shù)運算，因此實施分析時不需要浮點運算。因此，可以使用簡單的處理器單元，例如，F(xiàn)PGA作為變換裝置來執(zhí)行數(shù)學運算。另外，信號分析大體上需要加法和減法運算而不需要乘法運算。因此，信號分析比FDMA方法中的FFT更快。另外，由于碼列序很短，所以 FPGA很小。具體地講，不用使用另外存儲器設備進行信號分析，因此，降低了成本。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施例的光學塊示意圖。優(yōu)選實施例的光學塊200適于在標準幾何形狀的96孔板中使用。該光學塊設備配置基本為立方體形狀的空間。該光學裝置的組件優(yōu)選安裝在臺階201上。該光學塊設備具有輸入端口 202、輸出端口 203以及至少包括一個二色鏡的鏡面設備204。雖然圖16僅示出了幾個輸入端口，但是在該優(yōu)選實施例的裝置中包括x+(n_l)個輸入端口，對應相同數(shù)量的輻射元件的行數(shù)(r > = X)，還包括輻射元件的列數(shù)C = y，這形成了輻射元件的陣列，這些陣列可以向樣品容器205 發(fā)出輻射，該容器位于圖16的底部。樣品容器205不是光學塊設備的一部分。這里，每行輻射元件顯示出相同的行激發(fā)光譜，該行激發(fā)光譜為所述η個不同激發(fā)光譜中的一個，為圖16中的λρλ2、以及λ 3，其中還提供了 m個由行組成的塊，其中m-l塊具有相同的行發(fā) 射光譜的行序列(r，c，n和m為自然數(shù))并且一個塊具有部分序號。在本實施例，n = 3、m =5、x = 12以及y = c = 8，雖然為了制圖的方便，圖16僅示出了不同數(shù)目的元件。每個輸入端口適于接收輻射，該輻射由輻射源發(fā)出并向C = y個輻射元件傳送，因此示出了相同的行激發(fā)光譜。由輻射源(未示出)發(fā)出的輻射傳送至輸入端口并由光學濾波器引導至輻射元件。每個輻射元件包括一個發(fā)射器元件、該發(fā)射器元件包括所述光學濾波器的下行端面。另夕卜，每個發(fā)射器元件包括可以提高樣品容器中輻射的聚焦的透鏡。該輻射被向下引向樣品并因此可穿過二色鏡204。每個樣品的樣品輻射在向上的方向上，離開各自的樣品容器，通過二色鏡204反射該輻射并通過光學器件的光學濾波器的各個收集透鏡引導該輻射，將該樣品輻射引向檢測設備。該優(yōu)選實施例的裝置具有c = y(y = 8)個檢測設備，盡管圖16僅示出了 5個檢測設備，繪制為Da、Db、Dc, De和Df。關于圖16至圖19中的裝置的輻射設備和光學塊設備，可以同時照射樣品架構件的所有96個樣品并可同時產(chǎn)生96個樣品輻射，這些可以被同時并行檢測到。具體地講，僅僅通過一個檢測設備就可同時檢測12個樣品輻射的輻射。按圖19的預期，通過光學器件收集的12個樣品輻射由2個光學濾波器分成了 3 部分，其中每部分樣品輻射基于一個顏色并包括4個樣品的樣品輻射。由于對輻射的編碼調(diào)制，對各個樣品輻射進行編碼調(diào)制，從而通過其編碼調(diào)制可以在4個樣品輻射的部分內(nèi) 識別出每個樣品輻射。由該裝置的估算設備執(zhí)行包括該4個樣品輻射的和信號的估算。估算設備包括相關設備，為了確定每個樣品輻射量，該相關設備將4個樣品輻射的每一個的調(diào)制編碼與所述的和信號進行相關運算。圖17為一示意圖，該示意圖示出了輻射元件和相應的樣品容器以及輸入端口和輸出端口的布置。光學塊設備具有14個輸入端口，其中每一個輸入端口與8個輻射元件相連接。另外，每個輸入端口對應一行輻射設備，總共包括14行輻射元件。每一行輻射元件具有一個顏色(行發(fā)射光譜)。提供了具有3種顏色的輻射元件，其中第一個顏色顯示為深灰色，第二個顏色顯示為中灰色、第三個顏色顯示為淺灰色。輻射元件的陣列可以進一步構建為m = 5塊輻射元件，其中m-l = 4塊顯示了相同顏色的行序列。在本實施例中，所述序列為深灰色、中灰色以及淺灰色。本實施例的輻射設備的1、4、7、10以及13行對應輻射元件，發(fā)出的輻射顏色為“深灰”；行2、5、8、11以及14對應“中灰”，行3、6、9和12對應“淺灰”。該光學塊設備/輻射設備可自動(例如，編程驅(qū)動)進入與樣品架構件相關的3個不同的位置。圖17示出了樣品架構件的光學塊的第一位置。在第一位置上，行13和14的輻射設備沒有照射樣品。將圖17中的輻射設備以2個相鄰行的間距向左移一步，當樣品205維持在固定位置，可以行式照射具有不同顏色的樣品架構件的每一行“X”的樣品。圖18為一示意圖，該示意圖顯示在3個不同位置和不同時刻、、、和、，輻射設備 /光學塊裝置的輻射元件的一列的位置。在、時刻對應第一位置，輻射設備的行13和14 沒有照射樣品。對應一列樣品和樣品容器的樣品輻射在一個輸出端口被同步收集，該輸出端口為8個輸出端口 A至H的一個輸出端口。每個輸出端口的12個樣品輻射可通過分光鏡(可以是濾波器或棱鏡)分成3部分樣品輻射，其中部分Dl包括行1、4、7、10的樣品輻射(深灰色)、其中部分D2包括行2、5、8以及11的樣品輻射(中灰色)以及其中部分D3 包括行3、6、9和12的樣品輻射(淺灰色)。根據(jù)這種方式，在第二位置或第二時刻t1;深灰色的部分Dl對應樣品行3、6、9和12，中灰色的部分對應樣品行1、4、7、10以及淺灰色的部分D3對應樣品行2、5、8以及11。以此類推，在第三位置和第三時刻t2，接收的樣品輻射為三部分D1、D2以及D3。圖19為樣品輻射的估算方法的示意圖，該樣品輻射在一個輸出端口同步接收。該樣品輻射形成了輻射，該輻射是由不同光譜成分組成的并且包括數(shù)個編碼調(diào)制樣品輻射。當輻射設備布置在第一位置對應圖18的、時刻，示例性地示出了對樣品容器的一列樣品輻射進行估算。部分D1、D2以及D3每一部分包括4個樣品輻射，通過相應的檢測器單元 D1、D2以及D3檢測該樣品輻射。每一檢測器單元生成和信號，其對應并包含4個樣品輻射，在相同的時間段內(nèi)，該樣品輻射是由樣品大體同步發(fā)出的。圖19示出輻射設備的每一塊輻射元件的輻射分配至各個編碼調(diào)制。包括行1、2以及3的輻射元件的輻射設備的塊1分配給碼Cl，塊2分配給碼C2，塊3分配給碼C3，塊4分配給碼C4，塊5再次分配給碼Cl。
應當注意，可以僅僅使用一個顏色(行發(fā)射光譜)省略光譜的組成/分解，而為了識別12個不同的樣品輻射可以使用12個不同的樣品輻射來進行編碼調(diào)制。另外，原則上可以通過一個檢測單元使用較大數(shù)目的碼用于檢測多于4個的樣品輻射。但是，根據(jù)本實施例的使用光譜分解方法結合碼復用方法可以將一個和信號中的樣品輻射的數(shù)目從12減少到4，這必須通過一個檢測器進行檢測，作為一個和信號。因此，可以更加有效的利用可用的檢測器動力學，因此可以提高所估算的單個信號的信噪比。在本實施例中，該裝置(尤其是其光學塊設備)以及信號的檢測和估算方法分別陳述了可靠的裝置和方法，特別是該方法和裝置為了對多孔板的所有樣品實施全面掃描，僅僅需要相對于樣品架構件對輻射設備進行兩個定位步驟。由現(xiàn)有技術的設備可知，由于減少了定位時段的數(shù)目，可以避免由于掃描單元的頻率重新定位所引起的誤差，因此減少了總的測量時間。
權利要求
一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N個樣品輻射(N為大于1的自然數(shù))的方法，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定一N個基頻的組，將一個參考頻率加到每一個所述基頻上，其中，所述參考頻率大于每一個所述基頻，利用N個所述參考頻率與所述基頻的和來提供N個調(diào)制信號，其中，每個調(diào)制信號用于調(diào)制不同發(fā)射器元件的輻射，檢測N個樣品輻射作為和信號，其中，根據(jù)被調(diào)制的引起各個樣品輻射的輻射來調(diào)制每個樣品輻射，使用解調(diào)方法解調(diào)所述和信號，執(zhí)行變換以將被解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號，以及根據(jù)所述基頻，從所述頻率依賴信號的振幅確定至少一個單個樣品輻射的量。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述N個基頻選自OkHz至IMHz的頻率范圍。
3.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述參考頻率至少與所述基頻中的每一個的2倍一樣高。
4.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，其包括通過采樣和A/D轉(zhuǎn)換將所述和信號數(shù)字化的步驟和/或?qū)⑺霰唤庹{(diào)的和信號數(shù)字化的步驟。
5.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，其包括隨時間對所述和信號求均值的步驟和/或?qū)λ霰唤庹{(diào)的和信號求均值的步驟。
6.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，其包括在解調(diào)之前通過數(shù)字高通濾波器對所述和信號濾波的步驟。
7.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述解調(diào)方法通過將所述和信號乘以所述參考頻率來解調(diào)所述和信號。
8.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，所述解調(diào)方法通過執(zhí)行數(shù)字計算來解調(diào)所述和信號。
9.如前述權利要求至少之一所述的方法，其特征在于，實施子采樣的步驟。
10.一種用于以輻射測量方式檢測至少兩個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置具有控制設備，適于控制所述輻射元件以及使用N個基頻來提供N個調(diào)制信號，其中，使用每個調(diào)制信號調(diào)制不同發(fā)射器元件的輻射；至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少兩個樣品的樣品輻射作為和信號，估算設備，其適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射，其中所述估算設備適于解調(diào)所述和信號，以實施變換運算，從而將被解調(diào)的和信號從時間依賴信號轉(zhuǎn)換為頻率依賴信號，以及根據(jù)所述基頻，從所述頻率依賴信號的振幅確定至少一個單個樣品的輻射的量。
11.一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定偽隨機數(shù)的一個碼序列，以利用所述偽隨機數(shù)的一個碼序列形成的單個調(diào)制信號對將由所述N個發(fā)射器元件的每一個所發(fā)出的輻射進行調(diào)制，其中，單個調(diào)制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號的偽隨機碼移位約至少一個比特，檢測所述N個樣品輻射作為和信號，其中，根據(jù)被調(diào)制的引起各個樣品輻射的輻射來調(diào)制每個樣品輻射，對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算來對其解碼，以及由被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述偽隨機數(shù)的碼序列為金碼。
13.一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置具有控制設備，適于控制所述輻射元件并且以利用所述偽隨機數(shù)的一個碼序列形成的單個調(diào)制信號，調(diào)制將由所述N個發(fā)射器元件的每一個所發(fā)出的輻射；其中，單個調(diào)制信號的偽隨機碼相對其它調(diào)制信號的偽隨機碼移位約至少一個比特，至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的樣品輻射作為和信號，以及估算設備，其適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射，其中，所述估算設備適于通過數(shù)學運算解碼所述和信號，以及其中，所述估算設備適于由被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。
14.一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的方法，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該方法包括以下步驟確定一 N個阿達馬碼序列的組，其中，每個所述阿達馬碼序列用于形成單個調(diào)制信號，使用不同的單個調(diào)制信號調(diào)制所述N個發(fā)射器元件的每一個將發(fā)出的輻射，檢測所述N個樣品輻射作為和信號，其中，根據(jù)被調(diào)制的引起各個樣品輻射的輻射來調(diào)制每個樣品輻射，對所述和信號執(zhí)行數(shù)學運算來對其解碼，由被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述阿達馬碼序列是正交的。
16.如權利要求14至15中至少一項所述的方法，其特征在于，所述相關法使用與所述 N個阿達馬碼序列相關的逆阿達馬矩陣對所述和信號進行逆變換。
17.如權利要求14至16中至少一項所述的方法，其特征在于，所述相關法使用沃爾什-阿達馬變換。
18.如權利要求11，12和14至17中至少一項所述的方法，其特征在于，所述數(shù)學運算包括將單個調(diào)制信號與所述和信號相關聯(lián)的相關法。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述相關法為自相關類型。
20.如權利要求11，12和14至19中至少一項所述的方法，其特征在于，所述數(shù)學運算可由加法和減法運算來替代。
21.一種用于以輻射測量方式檢測至少一個樣品的N(N為大于1的自然數(shù))個樣品輻射的裝置，該樣品輻射由至少一個輻射元件的N個發(fā)射器元件的輻射引起，其中，在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，該裝置具有控制設備，適于控制所述輻射元件以及使用一N個阿達馬碼序列的組調(diào)制所述N個發(fā) 射器元件的輻射，其中使用所述阿達馬碼序列的每一個形成單個調(diào)制信號，至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少一個樣品的樣品輻射作為和信號，估算設備，其適于由所述和信號估算單個樣品的樣品輻射，其中，所述估算設備適于通過數(shù)學運算解碼所述和信號，以及其中，所述估算設備適于由被解碼的和信號確定至少一個單個樣品輻射的量。
22.一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的裝置，該裝置具有輻射設備，其提供至少一個輻射元件和至少兩個發(fā)射器元件，其中，每個輻射元件包括至少一個發(fā)射器元件，以及其中，所述至少兩個發(fā)射器元件適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射，控制設備，其控制所述輻射設備，樣品架構件，其提供用于支撐多個樣品的多個樣品位置，其中，在檢測過程期間，至少部分所述輻射設備和所述樣品架構件適于相對彼此移動，且其中所述至少兩個發(fā)射器元件的每一個適于通過第一光路以輻射照射不同的樣品，這使該樣品以至少一個樣品輻射頻率通過第二光路向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，所述至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測由至少兩個樣品發(fā) 出的樣品輻射作為和信號，以及估算設備，其適于由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。
23.一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的裝置，該裝置具有輻射設備，其提供至少一個輻射元件和至少兩個發(fā)射器元件，其中，每個輻射元件包括至少一個發(fā)射器元件，其中所述至少兩個發(fā)射器元件適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射，以及其中至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射譜的輻射，控制設備，其控制所述輻射設備，樣品架構件，其提供用于支撐多個樣品的多個樣品位置，其中，所述至少兩個發(fā)射器元件的每一個適于通過第一光路以輻射照射至少一個樣品，這使該樣品以至少一個樣品輻射頻率通過第二光路向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，所述至少一個檢測設備，其適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測由至少兩個樣品發(fā) 出的樣品輻射作為和信號，以及估算設備，其適于由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。
24.如權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述至少兩個發(fā)射器元件的每一個適于以輻射照射不同的樣品。
25.如權利要求22至24中至少一項所述的裝置，其特征在于，至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射譜的輻射。
26.如權利要求22至25中至少一項所述的裝置，其特征在于，在檢測過程期間，至少部分所述輻射設備和所述樣品架構件適于相對彼此移動。
27.如權利要求22至26中至少一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括以陣列方式布置的多個輻射元件。
28.如權利要求27所述的裝置，其特征在于，所述陣列根據(jù)至少兩個具有不同輻射譜的輻射元件提供圖案，即，所述至少兩個輻射元件適于提供至少兩個發(fā)射器元件，所述至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射光譜的輻射。
29.如權利要求22至28中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射元件以r行和 c列的陣列布置(r和c為自然數(shù))，且每行的所述輻射元件以至少一個發(fā)射光譜的行依賴序列布置。
30.如權利要求22至29中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述輻射元件的數(shù)目超過所述樣品位置的數(shù)目。
31.如權利要求29或30所述的裝置，其特征在于，所述輻射元件的陣列由r= x+n-1 行和c列組成，其中，每行輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為η個不同發(fā)射光譜中的一種，且其中還提供了 m個由行組成的塊，其中數(shù)個塊具有與行發(fā)射光譜相同的行序列(r、c、n和m為自然數(shù))。
32.如權利要求22至31中至少一項所述的裝置，其特征在于，為了利用每種類型的輻射元件對所述樣品實施全面掃描，所述輻射元件的布置適于使得一旦所述輻射設備定位在其第一位置，所述輻射設備相對于所述樣品架構件的定位步驟的數(shù)目為n-1。
33.如權利要求22至32中至少一項所述的裝置，其特征在于，至少具有一個輸入端口，其中所述輸入端口適于接收輻射，該輻射將向多個輻射元件傳送，從而具有相同的發(fā)射光譜。
34.如權利要求22至33中至少一項所述的裝置，其特征在于，該裝置包括數(shù)個輻射源，其中輻射源的數(shù)目小于發(fā)射器元件的數(shù)目。
35.如權利要求33或34所述的裝置，其特征在于，每個輸入端口適于接收輻射源的輻射，尤其是不同輻射源的輻射。
36.如權利要求22至35中至少一項所述的裝置，其特征在于，至少一個發(fā)射器元件包括適于發(fā)出輻射的光學濾波器的端面。
37.如權利要求22至36中至少一項所述的裝置，其特征在于，該裝置，尤其是所述輻射設備和所述控制設備，適于使在至少部分重疊的時間段內(nèi)，具有總數(shù)為χ乘以y樣品位置的樣品架構件中所包含的所有樣品能夠由輻射所照射。
38.如權利要求27至37任一所述的裝置，其特征在于，使用調(diào)制技術調(diào)制所述陣列內(nèi) 的一行輻射元件的輻射。
39.如權利要求38所述的裝置，其特征在于，相同行發(fā)射光譜，即相同的顏色，的每一行，使用不同的調(diào)制發(fā)出輻射。
40.如權利要求38或39所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)制技術為碼復用技術，尤其是使用阿達馬碼或偽噪聲碼。
41.如權利要求38或39所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)制技術為頻率復用技術，尤其是使用不同的調(diào)制頻率。
42.如權利要求22至41中至少一項所述的裝置，其特征在于，至少具有一個輸出端口，其中所述輸出端口適于輸出所述樣品輻射，該樣品輻射在至少部分重疊的時間段內(nèi)從多個樣品接收并將向至少一個檢測設備傳送。
43.一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的方法，該方法包括以下步驟通過控制設備控制輻射設備，其中所述輻射設備提供至少一個輻射元件和至少兩個發(fā) 射器元件，其中每個輻射元件包括至少一個發(fā)射器元件，使所述至少兩個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射，提供設有用于支撐多個樣品的多個樣品位置的樣品架構件，控制所述輻射設備和所述樣品架構件的相對位置，在所述檢測過程期間，至少部分所述輻射設備和樣品架構件適于相對彼此移動，使用所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射通過第一光路照射不同的樣品，從而使所述樣品以至少一個樣品輻射頻率通過第二光路向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，通過所述至少一個檢測設備檢測所述樣品輻射作為和信號，該樣品輻射在至少部分重疊的時間段內(nèi)，由所述至少兩個樣品所發(fā)出，以及通過估算設備從所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。
44.一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的方法，該方法包括以下步驟通過控制設備控制輻射設備，其中所述輻射設備提供至少一個輻射元件和至少兩個發(fā) 射器元件，其中每個輻射元件包括至少一個發(fā)射器元件，其中至少兩個發(fā)射器元件提供具有不同輻射譜的輻射，使所述至少兩個發(fā)射器元件在至少部分重疊的時間段內(nèi)發(fā)出輻射，提供設有用于支撐多個樣品的多個樣品位置的樣品架構件，使用所述至少兩個發(fā)射器元件的輻射通過第一光路照射不同的樣品，從而使所述樣品以至少一個樣品輻射頻率通過第二光路向至少一個檢測設備發(fā)出樣品輻射，通過所述至少一個檢測設備檢測所述樣品輻射作為和信號，該樣品輻射在至少部分重疊的時間段內(nèi)，由至少兩個樣品所發(fā)出，以及通過估算設備從所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。
45.如權利要求1至9，11，12，14至17，43和44中至少一項所述的方法，還包括以下步驟至少部分同步地照射全部樣品的N個樣品，所述N個樣品包括至少一個第一組和至少一個第二組樣品，每一組包括至少兩個樣品，以第一光譜的輻射照射所述第一組樣品，且以第二光譜的輻射照射所述第二組樣品，其中全部η個光譜的所述至少一個第一和一個第二光譜的每一個是不同的，其中以不同調(diào)制的輻射照射每組樣品中的每一個樣品，以及至少部分同步地檢測所述N個樣品的樣品輻射。
46.如權利要求45所述的方法，還包括以下步驟提供以χ行和1列的陣列布置的、總數(shù)x*y個樣品位置或樣品，每個樣品位置適于容納樣品，提供輻射元件的陣列，所述輻射元件可布置為使每個輻射元件至少間歇地分配給一個樣品，該陣列由r = x+n-1行(r >= x)和c = y列組成，其中每行輻射元件顯示相同的行發(fā)射光譜，該行發(fā)射光譜為所述η個不同發(fā)射譜中的一種，且其中還提供了 m個由行組成的塊，其中數(shù)個塊具有與行發(fā)射光譜相同的行序列(r、c、n和m為自然數(shù))。
47.如權利要求45或46所述的方法，還包括以下步驟使至少一列的至少r = χ個輻射元件至少部分同步地，尤其是同步地，照射所述相應的 χ個樣品，其中所述N = χ。
48.如權利要求45至47中至少一項所述的方法，還包括以下步驟對于每一列輻射元件和相應的樣品，至少部分同步地，尤其是同步地執(zhí)行上述權利要求的步驟。
49.如權利要求45至48中至少一項所述的方法，還包括以下步驟將所述N個樣品的樣品輻射分為光譜分量，每個分量表示對應所述樣品組之一的樣品輻射，以及將樣品輻射的每一所述分量向檢測單元傳送。
50.如權利要求45至49中至少一項所述的方法，還包括以下步驟將所述和信號解調(diào)并估算所述N個樣品的每個單個樣品的樣品輻射。
51.如權利要求45至50中至少一項所述的方法，還包括以下步驟為了利用每種類型的輻射元件對所述樣品實施全面掃描，提供所述輻射設備相對于所述樣品架構件總數(shù)為n-1個的定位步驟。
52.一種計算機代碼，其適于根據(jù)至少一項上述裝置權利要求控制至少部分所述裝置的操作。
53.一種存儲介質(zhì)，存儲用于操作根據(jù)前述裝置權利要求中至少一項的所述裝置的操作數(shù)據(jù)，或者應用根據(jù)前述方法權利要求中至少一項的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于以輻射測量方式檢測多個樣品的裝置，該裝置具有輻射設備，其提供多個輻射元件，一輻射元件至少包括一個發(fā)射器元件，其中輻射設備優(yōu)選提供至少兩個發(fā)射器元件，提供具有不同輻射光譜的輻射，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述發(fā)射器元件中的至少兩個適于發(fā)出輻射，以及控制設備，其控制所述輻射元件，樣品架構件，其提供支撐多個樣品的多個樣品位置，其中在檢測進程中，至少部分所述輻射設備和所述樣品架構件適于相對彼此移動，并且其中至少一個輻射元件適于通過第一光路以輻射照射樣品，這使該樣品通過第二光路向至少一個檢測設備以至少一個樣品輻射頻率發(fā)出樣品輻射，所述至少一個檢測設備，適于在至少部分重疊的時間段內(nèi)，檢測至少兩個樣品的樣品輻射作為和信號；以及估算設備，其適于由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。本發(fā)明還涉及一種用于以光度測量方式檢測至少一個樣品的樣品輻射的方法，該樣品輻射是由至少一個輻射元件的N個發(fā)射元件的輻射引起的，其中在至少部分重疊的時間段內(nèi)，所述N個發(fā)射器元件發(fā)出輻射，以在至少部分重疊的時間段內(nèi)檢測至少兩個樣品的樣品輻射作為和信號，并且由所述和信號估算至少一個單個樣品的樣品輻射。
文檔編號G01N21/64GK101821609SQ200880110577
公開日2010年9月1日申請日期2008年8月29日優(yōu)先權日2007年8月29日
發(fā)明者安德烈亞斯·施依, 蓋德·喬基姆·?？颂? 諾伯特·威特施夫, 賴內(nèi)·施利塞爾, 賴內(nèi)·特雷普托申請人:艾本德股份有限公司

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