(57)【要約】２つ以上の間隔を置いて離れる反応領域を、光源によって発生される励起ビームで同時に照射するための光学機器が提供される。この光源は、発光ダイオード、１つ以上の半導体レーザー、１つ以上のマイクロワイヤレーザー、またはそれらの組み合わせを含み得る。種々の実施形態によれば、フレネルレンズが、光源と反応領域との間のビーム経路に沿って配置され得る。この光学機器を用いる分析方法もまた提供される。この器具は、複数の間隔を置いて離れた反応領域、この複数の間隔を置いて離れた反応領域の１つ以上を同時に照射するよう適合された励起源、および、必要に応じて、この励起源と間隔を置いて離れた反応領域との間のビーム経路に沿って配置されたフレネルレンズを含み得る。
2005526252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；および
１つより多い発光ダイオードを含む発光ダイオード源であって、該発光ダイオード源が、該複数の反応領域の少なくとも１つを励起ビームで照射し得る、発光ダイオード源、
を備える、機器。
【請求項２】
前記発光ダイオード源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記発光ダイオード源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記収束レンズがフレネルレンズである、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
放射ビーム路に沿った検出器をさらに備える、請求項１に記載の機器であって、該検出器が、前記複数の反応領域の少なくとも１つからの放射ビームを受信し得、かつ該放射ビームを示す第１のデータシグナルを生成し得る、機器。
【請求項６】
前記第１のデータシグナルを受信し得、かつ分析物の対応する濃度を計算し得るプロセッサをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記放射ビーム路に沿って配置された検出器レンズをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項８】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記放射ビームに沿って配置されたロングパスフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項９】
前記ロングパスフィルターと前記検出器との間の前記放射ビームに沿って配置された放射ビームフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項１０】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記放射ビームパスに沿って配置された多重バンドパスフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項１１】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間の励起ビームに沿って配置されたフォールドミラーをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間の励起ビームに沿って配置された励起ビームフィルターをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項１３】
前記励起ビームフィルターと前記複数の反応領域との間の前記励起ビーム路に沿って配置されたロングパスフィルターをさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１４】
前記励起ビームフィルターと前記複数の反応領域との間の前記励起ビー路に沿って配置された多重バンドパスフィルターをさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１５】
請求項１に記載の機器であって、サンプルが前記複数の反応領域の少なくとも１つに配置され、該サンプルが色素を含み、該色素が、励起ビームで照射され得た場合に放射ビームを放射し得る、機器。
【請求項１６】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項１５に記載の機器。
【請求項１７】
前記核酸配列増幅が、ポリメラーゼ連鎖反応である、請求項１６に記載の機器。
【請求項１８】
前記複数の反応領域が、９６個の反応領域を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１９】
前記各発光ダイオードが、約１マイクロワットより大きいワット量を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項２０】
前記各発光ダイオードが、約５マイクロワット以上のワット量を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項２１】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも２の対応が存在する、請求項１に記載の機器。
【請求項２２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも４の対応が存在する、請求項１に記載の機器。
【請求項２３】
集光レンズをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項２４】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項１に記載の機器。
【請求項２５】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の固相レーザーを含む固相レーザー源であって、該固相レーザー源が、該複数の反応領域を励起ビームで照射し得る、固相レーザー源、
を備える、機器。
【請求項２６】
前記固相レーザー源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項２５に記載の機器。
【請求項２７】
前記固相レーザー源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項２５に記載の機器。
【請求項２８】
前記収束レンズが、フレネルレンズである、請求項２７に記載の機器。
【請求項２９】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；および
１つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含むマイクロワイヤーレーザー源であって、該マイクロワイヤーレーザー源が、該複数の反応領域の少なくとも１つを励起ビームで照射し得る、マイクロレーザー源、
を備える、機器。
【請求項３０】
前記マイクロワイヤーレーザー源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項２９に記載の機器。
【請求項３１】
前記発光ダイオード源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項２９に記載の機器。
【請求項３２】
前記収束レンズが、フレネルレンズである、請求項３１に記載の機器。
【請求項３３】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の発光ダイオードを含む発光ダイオード源であって、該発光ダイオード源が、該複数の間隔の空いた反応領域の１つ以上に領域光励起ビームを提供し得る、発光ダイオード源；
該発光ダイオード源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、領域放射ビームを該複数の反応領域の１つ以上に収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
放射ビーム路に沿って配置された放射ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項３４】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記放射ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項３３に記載の機器。
【請求項３５】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記放射ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項３３に記載の機器。
【請求項３６】
前記発光ダイオード源と前記放射ビーム収束レンズとの間の前記励起ビーム路に沿って配置された集光レンズをさらに備える、請求項３３に記載の機器。
【請求項３７】
請求項３３に記載の機器であって、サンプルが前記複数の反応領域の少なくとも１つに配置され、該サンプルが色素を含み、該色素が、励起ビームで照射され得た場合に放射ビームを放射し得る、機器。
【請求項３８】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項３７に記載の機器。
【請求項３９】
前記複数の反応領域が、９６個の反応領域を含む、請求項３３に記載の機器。
【請求項４０】
前記各発光ダイオードが、約１マイクロワットより大きいワット量を有する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４１】
前記各発光ダイオードが、約５マイクロワット以上のワット量を有する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも２の対応が存在する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４３】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも４の対応が存在する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４４】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項３３に記載の機器。
【請求項４５】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の固相レーザーを含む固相レーザー源であって、該固相レーザー源が、該複数の間隔の空いた反応領域の１つ以上に領域発光励起ビームを提供し得る、固相レーザー源；
該固相レーザー源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、該領域発光励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上の収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
放射ビーム路に沿った放射ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項４６】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記放射ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項４５に記載の機器。
【請求項４７】
前記励起ビーム収束レンズおよび放射ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項４５に記載の機器。
【請求項４８】
機器であって、以下：
複数の感覚の空いた反応領域；
１つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含むマイクロワイヤーレーザー源であって、該マイクロワイヤーレーザー源が、該複数の間隔の空いた反応領域の１つ以上に領域発光励起ビームを提供し得る、マイクロワイヤーレーザー源；
該マイクロワイヤーレーザー源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、該領域発光励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上の収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
放射ビーム路に沿った放射ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項４９】
前記励起ビーム収束レンズおよび放射ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項４８に記載の機器。
【請求項５０】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記放射ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項４８に記載の機器。
【請求項５１】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
１つ以上の発光ダイオードを含む発光ダイオード源を提供する工程；
該発光ダイオード源を用いて領域放射ビームを発生させる工程；および
該領域光励起ビームを第１の収束レンズに通して、該領域放射ビームを該複数の反応領域の１つ以上の同時に収束する工程、
を包含する、方法。
【請求項５２】
前記第１の収束レンズが、フレネルレンズである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法であって、前記複数の反応領域の少なくとも１つが、サンプルを含み、該サンプルが、前記励起ビームにより照射された場合、放射ビームを放射し得、そして該方法が、以下：
該放射ビームを第２の収束レンズに伝える工程；
該第２の収束レンズを通して伝えられた該放射ビームを検出する工程；および
該放射ビームを表す第１のデータシグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項５４】
前記第２の収束レンズが、フレネルレンズである、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の収束レンズおよび前記第２の収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記発光ダイオード源が、前記反応領域の少なくとも２つを同時に照射し得る、請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
前記発光ダイオード源が、前記反応領域の少なくとも４つを同時に照射し得る、請求項５１に記載の方法。
【請求項５９】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項６０】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
固相レーザー源を提供する工程；
該固相レーザー源を用いて領域光励起ビームを発生させて、少なくとも２つの間隔の空いた励起ビームを生成する工程；および
該間隔の空いた励起ビームの各々を収束レンズに通して、各励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上のそれぞれに同時に収束させる工程、
を包含する、方法。
【請求項６１】
前記固相レーザー源が、２つ以上の固相レーザーを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
マイクロワイヤーレーザー源を提供する工程；
該マイクロワイヤーレーザー源を用いれ励起ビームを発生させて、少なくとも２つの間隔の空いた励起ビームを生成する工程；および
該間隔の空いた励起ビームの各々を収束レンズに通して、各励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上のそれぞれに収束させる工程、
を包含する、方法。
【請求項６３】
前記マイクロワイヤーレーザー源が、２つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含む、請求項６２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、先に出願された、２００２年５月１７日出願の米国仮特許出願第６０／３８１,６７１号、２００２年９月９日出願の米国仮特許出願第６０／４０９,１５２号、および２００３年２月２８日出願の米国仮特許出願第６０／４５０,７３４号からのパリ条約下の利益を主張する。以下の出願は、それらの全体が本明細書中に参考として援用される：２００２年８月９日出願の米国特許出願第１０／２１６,６２０号、これは２００１年１１月２９日出願の同時係属中の米国特許出願第０９／７００,５３６号の継続出願であり、これは、１９９９年５月１７日出願のＰＣＴ／ＵＳ９９／１１０８８（公開番号ＷＯ９９／６０３８１として公開されている）からの優先権を主張している。Ｋｉｎｇらによる「励起波長による複数の蛍光シグナルを差別化する装置および方法」と題する米国特許出願第 号（代理人書類番号第５０１０−０４７−０１）、およびＢｏｅｇｅらによる「励起源を含む光学機器」と題する米国特許出願第 号（代理人書類番号第５０１０−０４２−０１）、この両方は、本出願と同日に出願され、これらもまた、本明細書中に参考としてそれらの全体が援用される。本明細書中に記載のすべての特許、特許出願、および刊行物は、それらの全体が参考として本明細書中に援用される。
【０００２】
（分野）
本発明は、蛍光を検出および測定するための装置、およびこの装置を用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
蛍光測定器は、例えば、国際公開番号ＷＯ０１／３５０７９およびＷＯ９９／６０３８１に記載されており、この両方は、それらの全体が参考として本明細書中に援用される。
【０００４】
種々の適用のために、最小の電力を用いる低熱生成光源を含む安価な光学機器が所望される。種々の目的のために、１つ以上のサンプルコンテナを同時に照射し得るＬＥＤ励起源を含む安価な光学機器が所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要旨）
種々の実施形態によれば、１つ以上の分析物の分析における使用のための器具が提供される。この器具は、複数の間隔を置いて離れた反応領域、この複数の間隔を置いて離れた反応領域の１つ以上を同時に照射するよう適合された励起源、および、必要に応じて、この励起源と間隔を置いて離れた反応領域との間のビーム経路に沿って配置されたフレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズを含み得る。上記励起源は、光源のアレイを含み得る。
【０００６】
種々の実施形態によれば、光学システムは、光源から照射された励起ビームを集め、複数の間隔を置いて配置された反応領域の１つ以上、例えば、マルチウェルマイクロタイタープレートの１つ以上のウェルを同時に照射するフレネルレンズを含み得る。
【０００７】
種々の実施形態によれば、光源のアレイを備える光源から生成される励起ビームで、１つ以上の複数の間隔を置いて離れた反応領域を同時に照射するための方法が提供される。
【０００８】
さらなる実施形態が、ある部分は以下の記載において示され、そしてある部分は記載から明らかであり、または本明細書中に記載される種々の実施形態の実施により習得され得る。
【０００９】
先行する一般的記載および以下の詳細な説明の両方は、例示および説明のみであって、そして本発明の種々の実施形態のさらなる説明を提供することが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（種々の実施形態の説明）
本明細書に記載される種々の実施形態は、１つ以上の分析物の分析における使用のための器具を提供する。種々の実施形態によれば、この器具は、複数の間隔を置いて離れた反応領域、励起照射で１つ以上のこの複数の間隔を置いて離れた反応領域を同時に照射するよう適合された光源、および必要に応じてこの光源と反応領域との間のビーム経路に沿って配置されたフラネルレンズを含む。例示の実施形態は図１に示される。
【００１１】
図１は、互いに間隙を介する各々の反応領域４０（例えば、バイアル）を保持するためのウェル４４を備える反応領域支持アセンブリ４８（例えば、サーマルサイクラーブロック）を備え得る種々の実施形態に従うシステムを示す。反応領域は、各々のサンプル４２を含み得る。サンプルは、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）または他の核酸配列増幅方法のための成分の各々の懸濁液であり得る。反応領域支持アセンブリ４８がサーマルサイクラーブロックである場合、アセンブリ４８は、温度プログラムを介してブロックの温度を循環させるための熱サイクルコントローラー４９を備え得る。
【００１２】
各々の反応領域４０としては、例えば、以下が挙げられるが、これらに限定されない：蛍光分析または蛍光照射のためのサンプルを保持し得る、任意のチャンバー、容器（ｖｅｓｓｅｌ）、容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）、サンプルウェル、カプセル、バイアル、遠心分離管、または他の含有、抑制、保持または制限デバイス。反応領域４０は、反応領域保持アセンブリ４８に固定され得、締められ得、取りつけられ得、または他の方法で接着され得もしくは接続され得、これから分離し得、あるいはこれと統合され得る。保持アセンブリ４８は、基材またはホルダーの表面上に接着され、接続されまたは置かれ得、そして配置されて２つ以上の反応領域が、光源により同時に照射されることを可能にし得る。保持アセンブリは、例えば、複数のサンプルを保持するための、精製トレイ、マイクロタイタートレイ、マルチウェルトレイ、サンプルアレイまたは同様のデバイスであり得る。
【００１３】
分析されるべきサンプル４２は、例えば、選択されたプライマー、核酸、酵素、緩衝液、およびＰＣＲのため、当該分野で周知の等温反応または別のＤＮＡ増幅方法のために従来用いられるその他の化学物質である標的核酸配列の「種子」サンプルを含み得る、サンプル物質の水性懸濁物を含み得る。
【００１４】
反応領域４０は、電気的ヒーター、液体または気体冷却液またはその組み合わせによりあるいは当業者に公知の他の方法により、所定のサイクルにおいて加熱および冷却されて、熱サイクルを達成し得る。反応領域４０は、例えば、ＰＣＲに作用するために、２つの温度相の間で循環され得る。
【００１５】
間隙を介する反応領域４０は、例えば、コニカルバイアルまたはシリンジバイアルであり得、互いに分離され得、または一体のトレイ（例えば、プラスチックトレイ）上に統合して形成され得る。種々の実施形態によれば、反応領域保持アセンブリ４８は、アレイ（例えば、１２×８バイアルのアレイ）中の複数のバイアル（例えば、９６バイアル）を保持し得る。種々の実施形態によれば、バイアルまたは反応領域は、調製および／またはサンプル充填のために反応領域保持アセンブリ４８から除去され得る。種々の実施形態によれば、プラスチック一体カバー（例えば、キャップ４６を備えるカバー）が、バイアルを封鎖するために提供され得る。
【００１６】
反応領域４０についてのキャップ４６は、反応領域４０上に静止し、接着し、またはこれをしっかりと密封して、反応領域４０におけるサンプル４２の汚染および蒸発による損失を妨げ得る。サンプル面上にオイル（例えば、鉱油）を配置するような、他の方法および機器が、この機能の代わりをし得、またはまたこの機能のために使用され得る。この場合、キャップは、必要ないかも知れない。使用される場合、キャップ４６は、例えば上に面する、凸面であり得る。種々の実施形態によれば、そして図１に示されるように、凸面上向きキャップ４６は、反応領域レンズとして機能し、平行励起ビームの各々のバンドル２８を各々の反応領域４０中のサンプル４２に収束し得る。
【００１７】
種々の実施形態によれば、各々のキャップ４６は、それぞれ各々のバイアル４０上にまたはこの中に、きちんと適合し得、その結果キャップ４６は、バイアル４０中にまたはこの上に取り付けられた場合、キャップ４６から吊るされたバイアル４０の重量を支持し得る。バイアル４０がキャップ４６から吊るされる、種々の実施形態によれば、キャップは、マッシュルーム状の形状を有し得、凸面頂部および頂部より下に突き出るより細い基部を有し、その結果、より細い基部は、バイアル４０中にきちんと適合し得る。バイアル４０を支持するキャップ４６は、図１で示されるように、プラットフォーム４７上に静止し得、ここでプラットフォームは、プラットフォームを介するバイアル４０の経路についての通り穴を含み得、その結果、キャップ４６は、プラットフォーム４７上に静止する一方、バイアル４０は、キャップ４６から吊るされ、そしてプラットフォーム４７を通って延びる。種々の実施形態によれば、複数のキャップ４６が、単一のシートとして形成され得る。
【００１８】
種々の実施形態によれば、モニタリング機器は、反応領域４０を含む反応領域保持アセンブリ４８上に取り付けられ得る。この機器は、反応領域４０への接近のために、取り外し可能であり得るか、またはスウィング（ｓｗｉｎｇ  ａｗａｙ）し得る。
【００１９】
図１に示されるように、例えば、この機器は、キャップ４６の上に静止するか、またはキャップが使用されない場合には、反応領域４０の上に直接静止する圧盤１３０を備え得る。この圧盤１３０は、アルミニウムであり得、反応領域４０と整列した一群のホール１３５を備え得、各ホールは、反応領域の上端の直径とほぼ同じ直径を有する。キャップ４６が使用される場合、圧盤１３０は、キャップ４６の下で凝結が形成されるのを防止するために、フィルムヒーターまたは他の機器によって、圧盤の温度が維持され得る。しかし、圧盤の加熱は、反応領域４０における、ＤＮＡ複製のような反応を妨害しないはずである。凝結を防止するための１つの例示的な方法は、反応領域保持アセンブリ４８が到達する最高サンプル温度より僅かに高い温度に圧盤１３０を維持することである。
【００２０】
種々の実施形態に従い、そして図１に示されるように、反応領域レンズ３０のような集光レンズは、反応領域４０の上に、集光レンズの焦点が、個々の反応領域４０中の個々のサンプル４２中のほぼ中心にあるように位置決めされ得る。集束レンズ３５、例えば、対物レンズまたはフレネルレンズは、例えば、テレセントリック光学系を提供するように、反応領域レンズ３０の上に配置され得る。本開示全体にわたって使用される用語「集束レンズ」および「反応領域レンズ」は、種々の実施形態によれば、反応領域レンズ、集束レンズ、またはその両方が、種々の実施形態に従って存在し得るという点で、交換可能であり得る。各集束レンズ３５および各反応領域レンズ３０は、一緒に所望の焦点に影響を及ぼし得る２個以上のレンズを備え得る。従って、本明細書における用語「レンズ」は、このような多様性を含み得る。反応領域の凸状の上向きに面したキャップは、例えば、反応領域レンズとして機能し得る。種々の実施形態によれば、照明および画像化における不一致を矯正するための中性密度パターン（示さず）が、例えば、画像化領域の中心における光を減衰するために、集束レンズまたは反応領域レンズ上に、または集束レンズまたは反応領域レンズの近傍に、取り付けられ得る。
【００２１】
反応領域におけるサンプル中の蛍光マーカーまたは色素は、適切な波長の励起ビームによって励起される場合、放射振動数で光を放射し得る。放射された光は、放射ビーム８５として、検出器８０に通過され得る。図２に示したような種々の実施形態によれば、放射ビーム８５は、反応領域レンズ３０および／または集束レンズ３５を通過して検出器８０に到達し得る。フォールドミラー（ｆｏｌｄ  ｍｉｒｒｏｒ）６５は、必要に応じて、４５°に取り付けられ得るか、または機器の簡便な包装のための任意の他の適切な角度に取り付けられ得る。このフォールミラー６５は省略され得るか、または他のこのようなフォールド光学系が、フォールドミラーの代わりに、もしくはフォールドミラーに加えて使用され得る。種々の実施形態によれば、放射ビーム８５は、フォールドミラー６５によって、ロングパスフィルターまたはビームスプリッターのような転移フィルター（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）６０に向かって反射され得る。転移フィルター６０は、放射ビーム８５を検出器８０に通過または反射し得る。種々の実施形態によれば、転移フィルター６０は、図１に示されるように、湾曲した面を含み得る。
【００２２】
反応領域レンズ３０、集束レンズ３５およびキャップ４６の１つ以上は、励起ビームの各バンドルを反応領域４０に集束し、および／または放射ビーム８５を検出器８０に向けて集束するための、一次集束システムを提供し得る。種々の実施形態によれば、集束レンズ３５が省略され得、その結果、この集束システムが反応領域レンズ３０を含み、またその逆もあり得る。種々の実施形態において、複数の反応領域レンズは、反応領域レンズアレイを形成し得、ここで、各反応領域レンズは、別個の反応領域に対応し得る。反応領域レンズは、視準レンズ２０と反応領域との間に配置され得、その結果、視準レンズからの視準した励起ビームの各バンドルは、各反応領域レンズ上に衝突し、各反応領域におけるサンプル上に集束され得る。種々の実施形態によれば、集束レンズ３５、反応領域レンズ３０およびキャップ４６の１個以上が、検出器８０上に放射ビーム８５を集束し得る。
【００２３】
種々の実施形態に従い、そして図１に示されるように、長パスフィルターのようなフィルター６０が、光源１０からの励起ビーム１５を受容するように配置され得る。種々の実施形態に従い、そして図１に示されるように、フィルター６０は、励起フィルター１００からの励起ビーム２５を受容するように配置され得る。このフィルター６０は、４５゜のような角度で配置されるとき、フィルターが励起ビームを反射して、各個々のサンプル中で１つ以上の色素を生じ得、発光周波数で蛍光を発し、放射ビームを生成し得る励起ビーム２５で１つ以上の反応領域４０を照射するような二色性レフレクターであり得る。種々の実施形態によれば、フィルター６０は、発光周波数を有する光を通過させ得る。このようなフィルターは、光学的干渉層を採用し得、所望の周波数応答を提供する。
【００２４】
図１に示されるような種々の実施形態により、そして本明細書に記載の任意の光源とともに、フィルター６０は、フィルター６０がフォールドミラー６５に励起ビームを反射し得るように位置決めされ得る。励起ビーム１５は、励起ビーム２５が励起周波数を有するときフィルター６０から反射され得る。励起ビーム２５は、フォールドミラー６５から離れて個々の反応領域４０に向かって反射される。この反射された励起ビームは、フレネルレンズ３５により、反応領域レンズ３０を通過し、そして個々の反応領域４０のサンプル４の中心に集められる分離ビーム２８として集められ得る。
【００２５】
種々の実施形態によれば、フィルター６０は、励起ビーム１５を、励起ビーム２５として通過させ得、そして放射ビーム８５を反射する。種々の実施形態によれば、４５゜以外の角度が、それらがフィルター６０にとってより適切である場合に用いられ得る。フィルター６０は、励起ビーム２５の光学的経路を放射ビーム８５から分割し得るが、このような結果を達成するその他の改変物もまた適切であり、そして用いられ得る。例えば、フィルター６０として用いられる二色性長パスフィルターは、検出器８０に到達する供給源光を最小にするために採用され得る。種々の実施形態によれば、非二色性の長パスフィルターがフィルター６０として用いられ得る。フィルター６０はまた、例えば、５０／５０ビームスプリッター、７５／２５ビームスプリッター、２５／７５ビームスプリッターであり得る。コリメートレンズを用いて角度を、そしてそれ故、ビームスプリッターのスペクトルシフトを最小にし得る。
【００２６】
種々の実施形態によれば、フィルター６０は、このフィルターが光源１０と単一反応領域との間の励起ビーム経路に沿って位置決めされるように配置され得る。種々のその他の実施形態によれば、フィルター６０は、１つ以上の光源１０と２つ以上の反応領域４０との間に位置決めされ得る。種々の実施形態によれば、フィルター６０は、集光レンズと、焦点レンズ（図８を参照のこと）、反応領域レンズ、または反応領域との間の励起ビーム経路中に位置決めされ得る。種々のその他の実施形態によれば、フィルター６０は、反応領域、反応領域レンズ、または焦点レンズと、検出器と間の放射ビーム経路中に位置決めされ得る。
【００２７】
ミラー６５は、光源と反応領域との間の励起ビーム経路中に位置決めされ得る。種々の実施形態によれば、ミラーは、１つ以上の光源と２つ以上の反応領域との間の励起ビーム経路中に位置決めされ得る。ミラーは、集光レンズまたはフィルターと、焦点レンズ、反応領域レンズ、または反応領域との間に位置決めされ得る。
【００２８】
光源１０から発せられた励起ビームをフィルターするために、図１に示されるように、励起フィルター１００が、光源１０とフィルター６０との間に位置決めされ得る。励起フィルター１００は、サンプル中で用いられるマーカーまたは色素のための励起周波数を有する光を通過させ得、そして発光周波数を有する光を実質的にブロックし得る。
【００２９】
発光フィルター１２０は、長パスフィルター６０と検出器８０との間に配置され得る。発光フィルター１２０は、検出器８０の前でフィルター６０と検出器レンズ８２との間に配置され得る。発光フィルター１２０は、照射されたサンプルから発せられた発光周波数を有する放射ビームを通過させ得、そして励起周波数を有する光を実質的にブロックし得る。
【００３０】
種々の実施形態によれば、励起フィルター１００および転移フィルター６０は一緒になって、第１のシステムを構成し、この第１のシステムは、視準レンズ２０からの励起振動数を有する視準した励起ビーム２５のバンドルを受容するように配置される。種々の実施形態によれば、放射フィルター１２０および転移フィルター６０は一緒になって、第２のシステムを構成し、この第２のシステムは、集束レンズ３５および／または反応領域レンズ３０から放射ビーム８５を受容して、放射振動数の放射ビーム８５を検出器８０に通過させるように配置される。種々の実施形態によれば、励起フィルターおよび放射フィルターは、省略され得、第１のシステムは、視準した励起ビーム２５のバンドルを反射または通過する転移フィルター６０を備え得、第２のシステムは、それぞれ放射ビーム８５を検出器８０に通過または反射する転移フィルター６０を備え得る。
【００３１】
種々の実施形態によれば、転移フィルター６０、励起フィルター１００、および放射フィルター１２０は、図３に示されるように、モジュール２３０内に固定され得る。これらの構成要素は、サンプル中に使用される、選択された一次色素と関連付けられ得る。このモジュールは、別の選択された一次色素と関連付けられた異なるフィルター、励起フィルター、および放射フィルターを含み得る別のモジュールとの交換のために、機器Ａのハウジング２３２から取り外され得る。機器Ａは、光源サブハウジング２３３および検出器またはカメラサブハウジング２３５を含み得る。図２に示されるように、転移フィルター６０は、転移フィルター６０が機器の面Ｂに対して４５°にあるように、機器Ａ内に位置付けされ得る。面Ｂに対する転移フィルターの配置の他の適切な角度が使用され得る。
【００３２】
図３に示されるような種々の実施形態において、図２に示されるような機器Ａの交換可能なモジュール２３０は、単一ネジ２３８でハウジング２３２に固定され得るフランジ２３６を有する取り付けブロック２３４を備え得る。転移フィルター６０は、フレーム２４０およびネジ２４２を有する取り付けブロック２３４内に、約４５°にまたは任意の他の適切な角度に、保持され得る。放射フィルター１２０は、例えば、糊、摩擦係合、スナップばめなどで、取り付けブロック２３４に取り付けられ得る。励起フィルター１００は、同様に取り付け部材２４４に取り付けられ得、次いでこの取り付け部材２４４は、ネジ２４６によって取り付けブロック２３４に保持され得る。モジュール２３０が適切な位置に設置された場合、機器Ａは、例えば、ネジで、サイドプレート２４７を取り付けることによって密閉され得る（図２）。必要に応じて、配置ピン（示さず）が繰り返し可能な整列のために使用され得る。交換モジュールは、同じまたは同様の取り付けブロックおよび付随の成分を備え得るが、これらは異なる転移フィルター、マスク、励起フィルター、および／または放射フィルターを有する。
【００３３】
励起ビーム１５を放射し得る光源１０は、単一光源または光源のアレイもしくはバンドルであり得る。図４および５に示されたような種々の実施形態によれば、光源１０は、基板１０８に固定された個々の光源１０４のアレイ１０３を備え得る。基板１０８は、光源から放射した熱に抵抗し得る任意の材料から作製され得る。例えば、金属およびプラスチックが、基板１０８のために使用され得る。基板１０８は、図６に示されるように、本体１０２内に取り付けられ得る。プラットフォーム１０９は、本体１０２に、光源１０４および基板１０８を取り付けるために、設けられ得る。個々の光源１０４のアレイは、基板１０８を使用しない場合、ゴムバンド、タブ、糊、または他の手段のような適切なデバイスによって本体１０２内に固定され得る。本体１０２は、図５および６に示されるように、レンズ１０６を備え得る。種々の実施形態によれば、レンズ１０６は、個々の光源１０４のアレイ１０３から間隔をあけて位置づけされる。光源１０はまた、個々の光源１０４の各々を、同時に、個々に、連続的に、群で、列で、または照明の他の形状もしくは順序で、照明し得る電源１１０を備え得る。アレイからの個々の色の群が、連続的に照明され得る。光源アレイは、励起ビームとして、または領域光励起ビームとして、本明細書中において言及される光の励起ビームを発生し得る。
【００３４】
種々の実施形態によれば、所定の数の光源１０４の群は、異なる群の光源が異なる励起振動数を放射するように各波長を放射し得る。この群は、各々、個々の光源１０４の列として整列され得るか、または他の励起ビーム波長の光源と共にアレイ全体にわたって均一に分布した第１の励起ビーム波長の複数の光源を備え得る。各群の光源から放射した波長（単数または複数）は、１個以上のサンプルにおいて使用されるマーカーまたは色素についての特定の励起振動数に対応し得る。アレイ１０３における個々の光源１０４または光源の群のうちの１個以上を出力し得るコントローラは、特定の波長を有する群の光源を、同時に、または他の群の光源と独立して、出力し得る。コントローラによって出力される光源の各群は、複数の反応領域の少なくとも２つを、同時に照明する励起ビームを提供し得、それぞれのマーカーまたは色素に蛍光発光させ得る。
【００３５】
種々の実施形態によれば、光源から放射した励起ビームは、光源から、所定の分岐の角度で、分岐する。この分岐の角度は、例えば、約５°〜約７５°以上であり得る。この分岐の角度は、実質的に広く、例えば、４５°より大きくあり得、また視準レンズ２０の使用により、効率的に集束され得る。
【００３６】
本明細書で用いられるとき、用語「励起源」および「光源」は、交換可能に用いられる。
【００３７】
種々の実施形態によれば、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり得る。ＬＥＤは、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、薄膜電子発光デバイス（ＴＦＥＬＤ）または量子ドットベースの無機「有機ＬＥＤ」であり得る。ＬＥＤは、リン光ＯＬＥＤ（ＰＨＯＬＥＤ）を含み得る。
【００３８】
種々の実施形態によれば、光源は、１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはＬＥＤのアレイを備え得る。種々の実施形態によれば、各ＬＥＤは、１ｍＷの励起エネルギーより高くまたは等しく放射し得る高出力のＬＥＤであり得る。種々の実施形態において、高出力のＬＥＤは、少なくとも５ｍＷの励起エネルギーを放射し得る。ＬＥＤが少なくとも５ｍＷの励起エネルギーを放射し得る種々の実施形態において、熱だめまたはファン（これらに限定されないが）のような冷却デバイスが、ＬＥＤと共に使用され得る。約１０ワット以下のエネルギーしか使用しない高出力のＬＥＤのアレイは、各ＬＥＤの出力およびアレイにおけるＬＥＤの数に依存して、使用され得る。ＬＥＤアレイの使用は、例えば、７５０ワットハロゲン光源のような他の光源に比べ、出力要件の有意な減少を生じ得る。代表的なＬＥＤアレイ源は、例えば、Ｓｔｏｃｋｅｒ  Ｙａｌｅから、ＬＥＤ  ＡＲＥＡＬＩＧＨＴＳとして入手可能である。種々の実施形態によれば、ＬＥＤ光源は、約１マイクロワット以下の電力（例えば、約１ｍＷ、約５ｍＷ、約２５ｍＷ、約５０ｍＷ、約１Ｗ、約５Ｗ、約５０Ｗ、または約１００Ｗ、あるいはそれ以上）を別々に、またはアレイで使用する場合に使用し得る。
【００３９】
種々の実施形態によれば、量子ドットを、ルミネセンスの供給源として、および蛍光マーカーの供給源として用い得る。ＬＥＤを基礎にする量子ドットは、より緊密な発光バンドパスにある光を発するように調整され得、それ故、ＬＥＤを基礎にする量子ドットは、蛍光システムの効率を増加し得る。量子ドットは、分子スケールのビーコンであり得る。量子ドットナノクリスタルは、付与された色の広いパレットで「点灯（ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｕｐ）」生物学的結合事象によって、分子ＬＥＤ（発光ダイオード）のように挙動し得る。量子ドットは、従来の蛍光発色団より多い多くの色を提供し得る。量子ドットは、多くのその他の非常に望ましい光学的性質を所有し得る。ナノクリスタル量子ドットは、標準的な結合化学を用いて生体分子に共有結合され得る。量子ドット結合は、次いで、広範な範囲のアッセイにおいて、結合パートナーを検出するために用いられ得る。種々の実施形態によれば、ストレプトアビジンが量子ドットに付着され得、種々のアッセイでビオチン化分子を検出する。量子ドットはまた、抗体およびオリゴヌクレオチドに付着され得る。例えば、蛍光タグ分子、比色定量酵素、またはコロイド金を現在用いる任意のアッセイは、量子ドットナノクリスタルのタグの結合体で改善され得る。例示の量子ドットの実行は、Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈａｙｗｏｏｄ、ＣＡから、商標名ＱＤＯＴの下に入手可能である。量子ドットおよびそれらの適用についてのより多くの情報は、例えば、ｗｗｗ．ｑｄｏｔ．ｃｏｍ．  Ｂａｗｅｎｄｉらによる米国特許第６，２０７，２２９号、同第６，２５１，３０３号、同第６，３０６，３１０号、同第６，３１９，４２６号、同第６，３３２，９０１号、同第６，３２６，１４４号、同第６，４２６，５１３号、および同第６，４４４，１４３号、Ｗｅｉｓｓらによる米国特許第５，９９０，４７９号、同第６，２０７，３９２号、および同第６，４２３，５５１号、Ｎｉｅらによる米国特許第６，４６８，８０８号、およびＢｒｕｃｈｅｚらによる米国特許第６，２７４，３２３号に見出され得、種々の生物学的適用、量子ドット製造の方法、および量子ドットナノクリスタルおよび結合体のための装置を記載し、これらすべてはそれらの全体が参考として本明細書中に援用される。
【００４０】
量子ドットは、例えば、多重アッセイで用いられ得る多目的プローブを提供し得る。量子ドットナノクリスタルを用いる蛍光技法は、従来の酵素的および化学発光技法よりかなり迅速であり得、器具の休止を減少し得、そしてアッセイスループットを改善し得る。比色定量または検出反射率技法は、蛍光に劣り得、そして困難性は、多重アッセイがこれら物質を基に開発されるとき確実である。量子ドットは、発光波長より「青側（ｂｌｕｅｒ）」（すなわち、より短い）すべての波長を吸収し得る。この能力は、多重アッセイに必要な実行を単純にし得る。なぜなら、すべての異なる標識色は、単一の励起源で励起され得るからである。
【００４１】
ＬＥＤに基づく量子ドットは、通常のＬＥＤの発光バンドより狭い、例えば、約５０％より狭いか、または約２５％より狭い発光バンドにある光を発し得る。ＬＥＤに基づく量子ドットはまた、約９０％より多い、例えば、１００％に近づく電気エネルギー変換率で光を発し得る。ＬＥＤに基づく量子ドットを含むＯＬＥＤフィルムは、蛍光システム中でサンプルを加熱および冷却するために用いられる熱ブロックに、この熱ブロックの作動を妨害することなく適用され得る。
【００４２】
種々の実施形態によれば、ＯＬＥＤが使用される場合、このＯＬＥＤは、種々のサイズ、形状、および／または波長のいずれかを有し得る。このＯＬＥＤは、大きな領域にわたって発光を提供し、例えば、複数のサンプルウェルに発光を提供する。このシングルＯＬＥＤのための複数のサンプルウェルの間のスキャッターまたはクロストークライトが、ＯＬＥＤにマスクを重ねることによって、またはＯＬＥＤの発光をパターン化して複数のサンプルウェルと作動的に整列させることによってのいずれかで、減少され得る。このＯＬＥＤは、低出力消費デバイスであり得る。種々の形状および波長のＯＬＥＤの例は、例えば、米国特許第６，３３１，４３８Ｂ１号に記載され、これは本明細書中において全体を通して参考として援用される。このＯＬＥＤは、低分子ＯＬＥＤおよび／または発光ポリマー（ＬＥＰ）としても知られるポリマーベースのＯＬＥＤを含み得る。基板上に累積された低分子ＯＬＥＤであるＯＬＥＤが使用され得る。基板上に累積されたＯＬＥＤが使用され得る。蒸着技術によって表面上に累積されたＯＬＥＤが使用され得る。溶媒コーティングによって累積されたＬＥＰが使用され得る。
【００４３】
種々の実施形態によれば、ＯＬＥＤが使用され、１個以上の安定な有機材料から作製され得る。このＯＬＥＤは、１個以上のカーボンベースの薄膜を含み得、このＯＬＥＤは、電圧が１個以上のカーボンベースの薄膜にわたって印加された場合、種々の色の光を放射し得る。
【００４４】
種々の実施形態によれば、ＯＬＥＤは、２つの電極間に位置するフィルムを含み得る。これらの電極は、例えば、透明アノードおよび／または金属カソードであり得る。ＯＬＥＤフィルムは、１つ以上の正孔注入層、正孔伝達層、放射層、および電子伝達層を含み得る。ＯＬＥＤは、厚さ約１μｍ以下であるフィルムを含み得る。適切な電圧がこのフィルムに印加される場合、注入された正電荷および負電荷が、放射層で再結合して、エレクトロルミネッセンスによる光を生成し得る。ＯＬＥＤにより放射される光の量は、それらの電極を通ってＯＬＥＤの薄層へと印加される、電圧に関連し得る。ＯＬＥＤの製造に適切な種々の材料が、例えば、Ｈ．Ｗ．Ｓａｎｄｓ  Ｃｏｒｐ．，Ｊｕｐｉｔｅｒ，Ｆｌｏｒｉｄａから入手可能である。種々の型のＯＬＥＤが、例えば、Ｔａｎｇに対する米国特許第４，３５６，４２９号、Ｓｈｉらに対する米国特許第５，５５４，４５０号、およびＳｈｉらに対する米国特許第５，５９３，７８８号に記載され、これらの米国特許はすべて、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【００４５】
種々の実施形態によれば、ＯＬＥＤは、可撓性基材上、光学的に透明な基材上、普通ではない形状の基材上、またはそれらの組合せの上で、使用され、そして生成され得る。複数のＯＬＥＤが、基材上で組合され得、その複数のＯＬＥＤは、異なる波長の光を発し得る。１つの基材上または複数の隣接する基材上の複数のＯＬＥＤは、種々の波長の光のインターレースパターンまたはノンインターレースパターンを形成し得る。そのパターンは、例えば、サンプルレザバ配置に対応し得る。１つ以上のＯＬＥＤは、例えば、１つのサンプルレザバ、一連のサンプルレザバ、複数のサンプルレザバのアレイ、またはサンプル流路を囲む、形状を形成し得る。そのサンプル経路は、例えば、チャネル、キャピラリー、またはマイクロキャピラリーであり得る。１つ以上のＯＬＥＤは、サンプル流路に従うように形成され得る。１つ以上のＯＬＥＤは、基材の形状または基材の一部の形状で、形成され得る。例えば、ＯＬＥＤは、湾曲形状、輪状形状、楕円形状、矩形形状、正方形形状、三角形形状、環状形状、または他の任意の幾何学的に規則的な形状であり得る。ＯＬＥＤは、不規則な幾何学的形状として形成され得る。ＯＬＥＤは、１つ以上のサンプルレザバを照射し得る。例えば、ＯＬＥＤは、１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のサンプルレザバを、同時にかまたは連続して照射し得る。ＯＬＥＤは、例えば、対応するマルチウェルアレイのウェルすべてを照射するように、設計され得る。
【００４６】
種々の実施形態によれば、１つ以上の励起フィルターが、ＯＬＥＤ基材中に組込まれ得、それにより、さらなる装置を排除し得、そして光学系に必要な空間の量を減少し得る。例えば、１つ以上のフィルターが、１つ以上のＯＬＥＤを含む基材層およびサンプル流路を含む層中に、形成され得る。ＯＬＥＤにより放射される波長は、例えば、Ｈｅｂｎｅｒら「Ｌｏｃａｌ  Ｔｕｒｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  Ｃｏｌｏｒ  ｂｙ  Ｄｙｅ  Ｄｒｏｐｌｅｔ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１３（１９９８年９月２８日）によって教示されるように、ＯＬＥＤ基材中に蛍光色素を印刷することによって、調整され得る。
【００４７】
種々の実施形態によれば、ＯＬＥＤは、ＬＥＤが示される任意のシステム、デバイス、または装置に代わって置換され得る。ＯＬＥＤ光源は、励起ビームのいくつかの波長が、同じ光学的経路を横断してサンプルウェルを照射し得るようにスタックされ、かつ作動可能に配置される、いくつかのＯＬＥＤフィルムを有し得る。同じ波長の励起ビームを形成するいくつかのＯＬＥＤはスタックされ得、より高い出力を提供し、サンプルウェルを照射する。
【００４８】
種々の実施形態によれば、サンプルウェルが、励起源と検出器との間に配置され得る。このサンプルウェルは、マイクロカード、例えば、９６ウェルマイクロタイターカードのようなマイクロカードであり得る。励起源は、例えば、ＯＬＥＤ、標準的ＬＥＤ、またはその組み合わせであり得る。
【００４９】
種々の実施形態によれば、光源は、半導体レーザー（ＳＳＬ）またはマイクロワイヤレーザーであり得る。ＳＳＬは、単色で干渉性で指向性の光を生じ得、そして狭い波長の励起エネルギーを提供し得る。ＳＳＬは、気体、色素、または半導体のレイジング光源物質を使用する他のレーザーとは対照的に、固体マトリックス中に分散しているレイジング物質を使用し得る。固体状態レイジング物質および対応する放射波長の例としては、例えば、約６９４ｎｍのルビー；約１０６４ｎｍのＮｄ：Ｙａｇ；約１０６４ｎｍ、および／または約１３４０ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ４（これは、約５３２ｎｍまたは約６７０ｎｍで放射するように二重になり得る）；約６５５ｎｍ〜約８１５ｎｍのアレキサンドライド；ならびに約８４０ｎｍ〜約１１００ｎｍのＴｉ：サファイアが挙げられ得る。マイクロワイヤレーザーは、レーザーにより形成される励起ビームの波長が、ワイヤのサイズを変えることにより調整または調節され得るレーザーである。マイクロワイヤレーザーは、例えば、Ａｌａｂａｍａ  Ｌａｓｅｒ  ｏｆ  Ｍｕｎｆｏｒｄ、Ａｌａｂａｍａから入手可能である。マイクロワイヤレーザーについてのより多くの情報は、例えば、ｗｗｗ．ａｌｓｐｉ．ｃｏｍ／ｗｉｒｅｆｅｅｄｅｒ．ｐｄｆ．に見出され得る。種々の実施形態によれば、当業者に公知のその他の半導体レーザー、例えば、レーザーダイオードもまた用い得る。適切なレーザー材料は、用いられる色素、必要な励起波長、またはその両方を基に選択され得る。
【００５０】
ＳＳＬが使用される場合、レーザーは、蛍光色素の至適励起波長または波長範囲に密接に適合するように選択され得る。その系の操作温度は、適切なＳＳＬを選択する際に考慮され得る。その操作温度は、ＳＳＬの放射波長に影響するように変化され得る。そのレーザーの光源は、当業者に公知の任意の光源（例えば、フラッシュランプ）であり得る。種々の固体状態レーザーについての有用な情報は、例えば、ｗｗｗ．ｒｅｐａｉｒｆａｑ．ｏｒｇ／ｓａｍ／ｌａｓｅｒｓｌ．ｈｔｍにおいて見出され得る。生物学的物質の同定のために種々の系において使用される固体状態レーザーの例は、Ｓｏｕｔｈｇａｔｅらに対する米国特許第５，８６３，５０２Ｂ２号およびＡｍｉｒｋｈａｎｉａｎらに対する米国特許第６，５２９，２７５号（これらの両方は、その全体が本明細書中に参考として援用される）に記載される。
【００５１】
種々の実施形態によれば、種々の型の光源が、単一でか、または他の光源と組み合わせて、使用され得る。１つ以上のＯＬＥＤが、例えば、１つ以上の非有機ＬＥＤ、１つ以上の固体状態レーザー、１つ以上のハロゲン光源、またはそれらの組み合わせて、ともに使用され得る。
【００５２】
種々の実施形態によれば、光源は、１つ以上の色素を含むサンプル溶液に照射するための励起ビームを提供するために、使用され得る。例えば、同じ波長放射または異なる波長放射を有する２つ以上の励起ビームが、各励起ビームがサンプル中の異なるそれぞれの色素を励起するように、使用され得る。その励起ビームは、その光源から、サンプルを含むサンプル容器の壁を通して、直接サンプルへと向けられ得るか、または種々の光学系によってそのサンプルへと伝達され得る。光学系は、例えば、鏡、ビームスプリッター、ファイバーオプティクス、光ガイド、および／またはそれらの組合せのうちの、１つ以上を含み得る。
【００５３】
種々の実施形態によれば、１つ以上のフィルター（例えば、帯域フィルター）が、励起ビームの波長を制御するために、光源とともに使用され得る。１つ以上のフィルターが、励起されたルミネッセントマーカーまたは他のルミネッセントマーカーから放射された励起ビームの波長を制御するために、使用され得る。１つ以上の励起フィルターが、その励起ビームを形成するように光源と関連し得る。１つ以上のフィルターが、その１つ以上の光源とサンプルとの間に位置し得る。１つ以上の放射フィルターが、励起されたマーカーもしくは色素からの放射ビーム、および／または励起されたマーカーもしくは色素の波長もしくは波長範囲に関連し得る。１つ以上のフィルターが、そのサンプルと１つ以上の放射励起ビーム検出器との間に位置し得る。
【００５４】
種々の実施形態によれば、１つ以上のフィルター、例えば、バンドパスフィルターが、光源とともに用いられ、励起ビームの波長を制御する。１つ以上のフィルターを用い、励起されるか、または発光マーカーから発せられた放射ビームの波長を制御し得る。１つ以上の励起フィルターは、１つ以上の光源と組み合わせられ得、少なくとも１つの励起ビームを形成する。１つ以上のフィルターは、１つ以上の光源とサンプルとの間に位置決めされ得る。１つ以上の発光フィルターは、励起された色素からの放射ビームと組み合わせられ得る。１つ以上のフィルターは、サンプルと１つ以上の放射ビーム検出器との間に位置決めされ得る。
【００５５】
種々の実施形態によれば、フィルターは、単一バンドパスフィルターまたは複数バンドパスフィルターであり得る。本明細書で用いられるとき、バンドパスフィルターおびパスバンドフィルターは交換可能に用いられる。複数パスバンドフィルターは、例えば、複数ノッチフィルターまたは複数ひだ（ｒｕｇａｔｅ）フィルターであり得る。複数パスバンドフィルターは、非干渉性光源、例えば、ハロゲンランプ、白色光源、および／または異なる波長で光を発する１つ以上のＬＥＤまたはＯＬＥＤとともに用いられ得る。複数パスバンドフィルターは、異なる波長で光を発する、複数のレーザーを基礎にする光源とともに用いられ得る。ひだフィルターおよびひだビームスプリッターの製造および使用の例は、例えば、Ｓｏｕｔｈｗｅｌｌによる米国特許第５，８６３，５０２号、Ｇａｓｗｏｒｔｈによる米国特許第６，２５６，１８号、およびＲａｈｍｌｏｗ，Ｊｒ．による米国特許第６，５２９，２７５Ｂ２中に見出され得、これらすべては、それらの全体が参考として本明細書中に援用される。
【００５６】
種々の実施形態によれば、複数パスバンドフィルターは、二色性ビームスプリッター、５０／５０ビームスプリッター、いくつかの「パスバンド」をもつか、またはビームスプリッターのない二色性ビームスプリッターとともに用いられ得る。複数ビームスプリッターは、所定の角度でコートされ得、フィルター基板を横切る厚さに分散を生じ、角度にともなう波長シフトを補償する。複数パスバンドフィルターは、複数パスバンドフィルター製造に用いられる基板の別個の領域上で異なる光干渉材料でコーティングされることにより形成され得る。
【００５７】
ひだフィルターは、例えば、フィルム平面に対して直角または４５度の方向に連続的に変動する屈折率を基づく干渉コーティングの例である。屈折率が２つの極値内で周期的に変動するとき、拒絶帯のいずれかの側面上に高透過率をもつマイナスフィルターが作製され得る。周期ひだフィルターが製造され得る。
【００５８】
ひだノッチフィルターは、屈折性金属酸化物を用い得、特別に優れた熱および環境安定性をもつコーティングを達成する。これらのフィルターは、特に耐久性および信頼性が所望される場合に、その他のタイプのノッチフィルターの代わりに用いられ得る。ひだノッチフィルターは、Ｂａｒｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（Ｗｅｓｔｆｏｒｄ、ＭＡ）から入手可能である。このひだノッチフィルターは、エッジフィルターおよびビームスプリッターとして用いられ得る。フィルターサイズまたは形状は、ひだノッチフィルターにとって制限ではない。ひだノッチフィルターは、環境および熱安定性、広い作動温度範囲、狭い拒絶帯、種々の形状およびサイズ、高スループット、低波紋、および／または広いスペクトル範囲を提供し得る。より多くの情報は、例えば、ｗｗｗ．ｂａｒ−ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ−ｕｋ．ｃｏｍ、ｗｗｗ．ｂａｒｒａｓｓｏｃｉａｔｅｓ．ｃｏｍ／ｏｐｔｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｓ．ｐｈｐ．から入手可能である。
【００５９】
複数バンドパスフィルターは、例えば、Ｏ．Ｄ．６またはより良好な測定されたブロック化で作製され得る。光波長でこのタイプの深いブロックレベルをもつノッチフィルターもまた、光ラインに近い高透過率を与え得る。
【００６０】
種々の実施形態によれば、励起レベルは、スペクトル的に離れて間隔を空けた複数色素が励起ビームで照射されるときに増加し得る。これは、より少ないスペクトルクロストークに至り得る。システム中の色素マトリックス、条件数、および／または脱回旋（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）は、改善され得る。増加した励起レベルは、より高い信号レベルを提供し得る。より高い信号レベルは、「赤」スペクトルで発光する色素の利用の間で観察され得る。システムの動的範囲は改善され得る。システムは、種々の色素について放射ビームにおける変動のための補償を低減し得る。
【００６１】
種々の実施形態によれば、複数の色素を、例えば、手動ピペット、ロボットピペット、または注入のような流体移動技法を用いてサンプルウェル中に配置し得る。種々の実施形態によれば、複数色素は、サンプルウェル中に、例えば、インクジェットスプレーにより、ビーズとして、または複数色素の混合物として配置され得る。
【００６２】
例示の光源が、図６ａ（側面図）および図６ｂ（端面図）に示され、ここで、単一の光源アレイ源２１１は、２つの個々の集光束を形成する２つの焦点領域２１５、２２５をもつレンズを含み得る。これらのレンズは、２つ以上の焦点領域を有し得、焦点領域の数に等しい数の集光束を形成する。レンズの各焦点領域は、任意の形状、例えば、丸、卵形、楕円、球形、半球形、円楕円、または半卵形であり得る。これらレンズは、単一の構成であり得る。種々の実施形態によれば、これらレンズは、ベースおよびこのベース上にマウントし得る１つ以上のレンズ焦点領域を含むモジュールであり得る。種々の実施形態によれば、各レンズ焦点領域は、光源の波長をフィルターし得る。各レンズ焦点領域は、異なる波長の光を通過させ得る。種々の実施形態によれば、各レンズ焦点領域は、同じ波長の光を通過させ得る。光源アレイ源２１１は、光源のアレイまたは束を備え得、ここで、各光源は、個々の焦点領域に対応する。
【００６３】
別の例示の光源である、モジュール光源が図７ａ〜７ｃに示される。光源モジュール３１１は、種々の設計および量のレンズアレイを受容し得る。種々の実施形態によれば、光源モジュール３１１は、種々の光源レンズアレイの任意の１つが取り付けられ得る外表面３５０を有する。この外表面３５０は、正方形、矩形、多角形、円形、卵形、もしくは楕円形、またはその他の幾何学的形状を規定し得る。種々の実施形態によれば、外表面３５０は、光源モジュール３１１のターミナル端部３６０から伸び得るターミナル部分３５５を含む。ターミナル部分３５５は、ショルダー３７０を形成するように外表面３５０のエッジからはめ込まれるリム３６５を含み得る。このターミナル部分３５５は、任意の形状、例えば、正方形、矩形、多角形、卵形、楕円形、円形、半円形、半楕円形、半卵形、または任意のその他の幾何学的形状であり得る。種々の実施形態によれば、ターミナル部分３５５は、図７ａに示されるように、光源モジュール３１１のターミナル部分３６０から伸び得る。種々の実施形態によれば、ターミナル部分３５５は、光源モジュール３１１のターミナル部分３６０における凹部であり得る。ターミナル部分３５５は、その種々の実施形態が図７ｂおよび７ｃに示される、光源レンズアレイ３１０と相互作用し得る。種々の実施形態によれば、光源レンズアレイ３１０は、光源モジュール３１１のターミナル部分３５５上にぴったり適合し得、ここで、ターミナル部分３５５は、光源モジュール３１１のターミナル部分３６０から伸びる。種々の実施形態によれば、光源レンズアレイ３１０は、ターミナル部分３５５が光源モジュール３１１のターミナル部分３６０中で窪んでいるとき、ターミナル部分３５５にぴったりと適合し得る。光源レンズアレイ３１０は、摩擦適合、スナップ適合、ねじ、またはその他の可逆的取り付け配列により、ターミナル部分３５５に、取り外し可能に取り付けられるか、または適合され得る。種々の実施形態によれば、光源レンズアレイ３１０は、光源モジュール３１１のターミナル部分３５５に、例えば、単一成形、熱溶接、接着剤、またはその他の永久的取り付け配列によるように、永久的に固定されるか、マウントされるか、または適合され得る。光源レンズアレイ３１０は、光源モジュール３１１のターミナル部分３５５と相互作用するために適切な任意の形状であり得る。種々の実施形態によれば、光源レンズアレイ３１０は、ターミナル部分３５５に適合する形状を有し得る。光源レンズアレイ３１０は、１つ以上の光源レンズを含み得る。例えば、図７ｂに示されるように、光源レンズアレイ３１０は、光源レンズ３１５および光源レンズ３２５を含み得、これらの光源レンズは半卵形であり得る。種々の実施形態によれば、光源レンズアレイ３１０は、図７ｃに示されるように、４つの光源レンズ３１５、３２５、３３５、および３４５を含み得、ここで、これらの光源レンズは、半球形であり得る。光源レンズ３１５、３２５、３３５、および３４５のような各光源レンズは、光源モジュール３１１中の光源からの光を集め得る、任意の適切な形状、例えば、丸、球形、半球形、球形、卵形、半卵形、楕円、半楕円、または任意のその他の形状であり得る。光源レンズは、図７ｂに示されるように、光源レンズアレイ３１０のエッジのう上に伸び得るか、または光源レンズは、図７ｃに示されるように、光源レンズアレイ３１０のエッジで平らであり得る。種々の実施形態によれば、各光源レンズは、光源レンズアレイ３１０中の任意のその他の光源レンズからの異なる波長の個々の光束を形成し得る。種々の実施形態によれば、各光源レンズは、同じ波長の光束を発し得る。各光源レンズは、光源モジュール３１１中の異なる光源に対応し得る。各光源レンズは、光源の波長をフィルターし得る。１つ以上の光源レンズを含む種々の実施形態によれば、これら光源レンズは、単一構成であり得るか、または別個に形成され得る。光源モジュール３１１は、１つ以上の光発生源を含み得る。種々の実施形態によれば、この光発生源は、光源のアレイまたは束を備え得る。
【００６４】
種々の実施形態によれば、そして図８に示されるように、光源１０は、光源１１２と、集光レンズ２０、例えば、コリメートレンズとを備え得る。光源１１２から発せられた励起ビーム１５は、所定の分岐角度で、光源１１２から分岐する。分岐の角度は、実質的に広く、例えば、約１５゜〜約７５゜またはそれ以上であり得、なお、集光レンズ２０の使用により効率的に集められ得る。種々の実施形態によれば、これら集光レンズは、コリメートレンズ、フレネルレンズ、または成形されたガラス球であり得る。種々の実施形態によれば、集光レンズは、光源１１２からの励起光ビーム１５を受容し得、そして集光された励起光ビーム２５を形成し得、この集光された光ビームは、例えば、コリメート光ビームの形態に、少なくとも部分的に集光されるか、または束にされ得る。集光レンズがコレメートレンズである種々の実施形態によれば、コリメートレンズの光学軸によって横切られる光源上の点から出る光ビームは、コリメートレンズの光学軸に平行であるコリメートレンズから出現し得る。種々の実施形態によれば、この集光レンズは、光源から離れる１つの焦点長さに位置決めされ得る。種々の実施形態によれば、この集光レンズは、集光レンズアレイの形態の１つ以上の集光レンズであり得る。種々の実施形態によれば、各光源に提供される１つの集光レンズが存在し得る。この集光レンズは、光源から励起光ビームを受容し得、そしてこの励起光ビームを、集光された励起ビームの少なくとも１つの別個の束が生成されるように集光し得る。集光された励起ビームの別個の束の各々は、同じ波長であるが、集光レンズに入る初期励起光ビームより少ないエネルギーである。集光レンズがコリメートレンズである種々の実施形態によれば、このコリメートレンズは、１つの光源から、別個のコリメート励起ビームの２つ以上の束、たとえば、４つの別個のコリメート励起ビームの束を形成し得る。この集光レンズは、光を受容し、かつ集めることが知られる任意の材料であり得る。
【００６５】
図８に示されるように、コリメートレンズであり得る集光レンズ２０を通過した集光励起ビームは、長パスフィルター６０から、褶曲ミラー６５に向かう方向に反射され得る。褶曲ミラー６５から反射された励起光は、焦点レンズ３５、例えば、フレネルレンズを通過し得る。種々の実施形態によれば、この励起ビームはまた、個々の反応領域４０中のサンプル４２を照射する前に、反応領域レンズ３０によって集められ得る。
【００６６】
本明細書に記載されるような光学機器における使用のための適切な励起フィルターおよび発光フィルターは、任意の従来の光学的バンドパスフィルターであり得、例えば、これは、各々が、蛍光色素の励起波長または蛍光色素の発光波長のいずれかに最適である周波数にバンドパスを有する光学的干渉フィルムを利用している。各フィルターは、非バンドパス周波数に対して非常に高い減衰量を有し得、反射されることから「ゴースト」イメージを防ぎ、そして迷走光を防ぐ。例えば、ＳＹＢＲ  Ｇｒｅｅｎ色素には、この励起フィルターバンドパスは、約４８５ｎｍの波長に集中し、そして発光フィルターバンドパスは、約５５５ｎｍの波長に集中し得る。フィルターは、任意の反射がゴーストイメージを創製しないように傾けられ得る。フィルター６０は、これら２つの間の波長、例えば、約５１０ｎｍの波長で反射から透過に遷移し得、その結果、遷移波長より少ない周波数の光は反射され得、そしてより高い周波数の光はフィルターを通過し得、あるいはその逆もまた同様である。このようにして、種々の実施形態によれば、フィルター６０は、１つ以上の励起フィルターおよび発光フィルターとして機能し得る。
【００６７】
種々の実施形態によれば、励起フィルターは、任意のその他の発光波長排除デバイスによって置換され得る。発光フィルターは、任意のその他の励起波長排除デバイスによって置換され得る。排除デバイスは、１つ以上のフィルター、プリズム、格子、分配、プレート、集光レンズ、コリメートレンズ、または所望の光周波数を通過させ、および所望されない光周波数をブロック、反射、またはそらすように構成されたマスクであり得る。あるいは、所望の光周波数は、反射またはそらされ得、そして所望されない光周波数が排除デバイスを通過するようにされる。排除デバイスは、単独で、または１つ以上のミラーまたはレンズと組み合わせて用いられ得る。
【００６８】
種々の実施形態によれば、フィルター６０は省略され得、そして光源１０および検出器８０は、励起ビーム２５および放射ビーム８５が、角度が僅かに異なる光学的経路上にあるように並んで位置決めされ得る。光源１０および検出器８０は、１つ以上の褶曲ミラーが用いられる場合、実際に並んでいる必要はない。従って、本明細書に記載される効果を達成するための任意のそのような配列は等価であるとみなされる。
例示の実施形態によれば、フィルター６０を用いるとき、励起ビーム２５および放射ビーム８５は、フレネルレンズ３５を通過する同じ光学的経路を有し得る。
【００６９】
種々の実施形態によれば、１つ以上のフィールドレンズが、光学機器で用いられ得る。このフィールドレンズは、フレネルレンズ、または当業者に公知の任意のその他の適切なレンズであり得る。種々の実施形態によれば、第１および第２のフィールドレンズは、第１のフィールドレンズが光源アレイ源からの励起ビームを受容し得、そしてこの励起ビームを、第１および第２のフィールドレンズの焦点長さの合計に等しい第１のフィールドレンズからの位置に位置決めされ得る、第２のフィールドレンズに通過させるように位置決めされ得る。これ第２のフィールドレンズは、励起ビームを、第２のフィールドレンズの光学軸に平行な集光励起光ビームの束として、反応領域レンズもしくはアレイに、または複数の間隔をおいて配置された反応領域に直接通過させ得る。種々の実施形態によれば、反応レンズアレイを、第２のフィールドレンズに結合する単一の構造が用いられ得る。種々の実施形態によれば、第２のフィールドレンズからの集光励起光ビームの各束は、個々の反応領域レンズまたは反応領域に衝突する。
【００７０】
種々の実施形態によれば、一対のフィールドレンズが、各光源とともに用いられ得る。種々の実施形態によれば、一対のフィールドレンズが、複数の光源とともに用いられ得る。例えば、１対のフィールドレンズが、複数ウェルサンプルアレイ中の単一ラインの光源のために用いられ得る。種々の実施形態によれば、フィールドレンズ対が、１つの光源、２つの光源、または２つ以上の光源と組み合わせて用いられ得る。複数の光源あたり一対のフィールドレンズの使用は、光学機器のコストを減少し得る。
【００７１】
種々の実施形態に従って、サンプルは、例えば、標的核酸配列が存在する場合には、蛍光を発する蛍光染料またはマーカーを含み得る。蛍光染料プローブが使用され得る。類似した特徴を有する他の染料が使用され得る。サンプルはまた、参照またはコントロールとして役立ち得る、さらなる受動的な染料を含み得る。
【００７２】
参照染料が含まれる場合、例えば、ローダミンおよび／もしくはフルオレセイン染料、またはそれらの誘導体で標識した核酸配列を含み得る。適切な参照染料の例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ（Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能なＲＯＸ染料である。受動的な染料分子は、反応（例えば、ＰＣＲ反応）に参加しないように選択され得、その結果、受動的な染料からの蛍光が実質的に標的核酸配列から影響されず、ＰＣＲの間、一定のままである。受動的な染料から検出される蛍光は、１つ以上の反応領域において標準濃度の受動的な染料を用いて標的配列を結合している染料からの蛍光を規格化するために用いられ得る。
【００７３】
光源１０は、受動的な染料に二次電子放射周波数で蛍光を発させる二次励起周波数を含む励起ビームを発し得る。二次電子放射周波数は、対応する二次データ信号を生成するために、検出器に指向され得る。プロセッサは、二次データ信号を受信し得、受動的な染料の既知の標準濃度を表す二次データを計算し得る。これらのデータは一次データを規格化するために用い得、その結果、例えば、標的核酸配列の濃度は、露光時間においてなされる調整に比例して、そして、二次電子放射周波数を分析することによって説明される移動についての規格化と組合せて標的配列の濃度計算を較正した後に、受動的な染料の標準の濃度に対して規格化される。受動的な染料および受動的な染料から集められるデータを使用している数学的変換の用途についてのより詳細は、ＡＢＩ  Ｐｒｉｓｍ  ７０００  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｅｒ  Ｇｕｉｄｅ（Ａ−１〜Ａ−１０頁、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓより入手可能）（その全体が本明細書中に参考として援用される）に示されている。二次励起周波数は一次励起周波数と同一であり得、そして、二次電子放射周波数が実質的に一次放射ビームの放射周波数であり得るように、受動的な染料が蛍光を発するのに選択され得る。ＰＣＲの例において、標的配列が組換えられ、一次染料放射が最大になる場合、一次データ信号がサーマルサイクリングの各伸長段階の間に発生し得る。標的配列が変性し、対応して一次染料放射が最小になる場合、二次データ信号がサーマルサイクリングの各変性段階の間に発生し得る。このように、一次段階についてのデータ信号が標的配列の濃度を実質的に代表し得、そして、二次段階についてのデータ信号が受動的な染料の標準濃度を実質的に代表し得る。あるいはまたは加えて、受動的な染料データはハイブリダイゼーション段階の間に取られ得る。
【００７４】
種々の実施形態に従って、平行励起ビームのそれぞれの束が複数の間隔を空けた反応領域のそれぞれのものに衝突し得る方法が提供される。平行励起ビームのそれぞれの束はそれぞれの反応領域の１つ以上の色素に蛍光を発させ、放射ビームを発し得る。種々の実施形態に従って、放射ビームは反応領域レンズを通過し、そして、必要に応じて、集束レンズまたは第２の視野レンズを通過し、そして、遷移フィルタに衝突し得る。種々の実施形態に従って、図２に示すように、放射ビームは、遷移フィルタを通って検出器８０まで通過し得る。種々の他の実施形態に従って、図１０〜１２に示すように、放射ビームは、検出器８０の方へ遷移フィルタから反射される。検出器は、第１のデータセットとして放射ビームの波長を決定し得る。１つ以上の間隔を空けられた反応領域におけるサンプル中の蛍光の存在または不在を決定するための第１のデータセットが、図２および１０に示すように、プロセッサ９０に送信され得る。放射ビームの波長および強さがまた、検出されて、第１のデータセットに記録され得る。種々の実施形態に従って、１つ以上の反応領域レンズ、集束レンズ、第２の視野レンズまたはフィルタが、不在であり得る。
【００７５】
種々の実施形態に従って、検出器８０は、アレイ検出器（例えば電荷注入デバイス（ＣＩＤ）または電荷結合素子（ＣＣＤ））であり得る。従来のビデオカメラ（例えばＣＣＤ検出器を備えるもの）が、使用され得る。検出器レンズ８２および検出器のための関連するエレクトロニクスは、当業者にとって公知のものであり得る。代表的な検出器システムは、Ｅｌｅｃｔｒｉｍモデル１０００Ｌである。そして、これは水平に７５１の活性ピクセルおよび垂直に２４２の（ノンインタレース）活性ピクセルを備え得、コンピュータＩＳＡバスに直接結びつく回路基板を備え得る。この種のカメラは、フレームグラバー（ｆｒａｍｅｇｒａｂｂｅｒ）回路を備え得る。任意の他のデジタル画像化装置またはサブシステム（例えば、ＣＭＯＳピクセル、フォトダイオード、光電子増倍管、または当業者に公知の他の光レセプター）が使用され得るか、構成されて使用され得る。種々の実施形態に従って、検出器は、コンピュータの後処理のための静止画像または一時停止画像を撮り得る。
【００７６】
種々の実施形態に従って、ＣＣＤのような検出器は、選択された積分期間の間の光を受信し得、アナログ／デジタル変換の後に、その期間にわたって累算されるレベルで、デジタル信号データを読み出し得る。電子シャッターは、積分期間を効果的に制御し得る。信号データは各ピクセルについて発生し得、各反応領域からの放射ビームを受け取っているものを含む。
【００７７】
多数の光受容器（ピクセル）を含む検出器が、各反応領域の別々のモニタリングを提供するために、複数の反応領域と共に用いられ得る。種々の実施形態に従って、図２に示すように、走査装置が、例えば、ホールド鏡６５を走査して、検出器８０用の小開口検出器レンズ８２を使用することによって、単一の光検出器と共に使用され得る。種々の実施形態に従って、複数の光電子増倍管が、使用され得る。
【００７８】
種々の実施形態に従って、検出器レンズ８２は、放射ビームを検出器８０に集中させるために使用され得る。別の実施形態では、集束反射器は、検出器レンズ８２と置き換えられ得る。この種の放射集束系（検出器レンズまたは反射器）は、発光フィルタ１２０のいずれかの側で遷移フィルタ６０の後ろ（図１に示すように）か、または遷移フィルタ６０の前に位置付けられ得るか、あるいは、励起ビームを導くためにもまた用いる構成要素を含む一次集束系に組み込まれ得る。例えば、集束レンズ３５は、放射ビーム８５を検出器８０に集中させる対物レンズであり得る。
【００７９】
検出器レンズ８２は、放射ビームを検出器８０に集中させるために、反応領域レンズ３０および／または集束レンズ３５と協同し得る。検出器レンズ８２は、大きな開口、低い歪曲および最小限の口径食を有し得る。
【００８０】
種々の実施形態に従って、例えば、図２および１０に示すように、単一の検出器８０は、多重反応領域４０から放射ビームを受信するために使用され得る。種々の他の実施形態に従って、例えば、図１３および１４に示すように、各反応領域は、単一の検出器に対応し得る。この種の検出器の例は、例えば、公報ＷＯ  ０１／６９２１１  Ａ１において見出され得る（その全体が本明細書中に参考として援用される）。
【００８１】
種々の実施形態に従って、プロセッサ９０は、間隔を空けた反応領域の種々の蛍光染料の蛍光の検出で測定されるサンプル成分の不在または存在、および量の測定のためのコンピュータまたはコンピューターシステムであり得る。プロセッサは、複数の間隔を空けた各反応領域内で、種々の構成要素の量を含んでいる第２のデータセットを生じ得る。
【００８２】
種々の実施形態に従って、間隔の空いた多数の反応領域を光源で照射する方法は、光源から励起ビームとして光を発する工程、および、光を視準レンズを通過させ、平行励起ビームの束を形成する工程を包含し得、ここで、平行励起ビームの各々は、視準レンズを通過した後に、視準レンズの光軸に対して平行である。平行励起ビームの各束がそれぞれの反応領域に集中するように、平行励起ビームの束は間隔の空いた複数の反応領域に衝突し得る。各々の束を別々の反応領域に集中させるのを補助するために、反応領域レンズ、集束レンズまたは両方ともが、平行励起ビームの束の経路にセットされ、別々の間隔の空いた反応領域にバンドルを集中させ得る。平行励起ビームのそれぞれのバンドルの各々が複数の間隔の空いた反応領域のそれぞれ１つに集中するように、反応領域レンズアレイが平行励起ビームのバンドルを集中させるために用いられ得る。種々の実施形態において、視準レンズを通過する励起ビームがまた、マスクまたはフィルタブロックを通過し、平行励起ビームのバンドルからの望ましくない励起ビームをストリップするように、マスクまたはフィルタブロックが視準レンズの後ろに配置され得、そして、マスクまたはフィルタブロックは視準レンズに隣接し得る。マスクまたはフィルタブロックは、平行励起ビームのこの種のバンドルを受信するためにセットされる複数の間隔の空いた反応領域のプロフィールに適合する平行励起ビームのバンドルのプロフィールを形成し得る。
【００８３】
図９は、種々の実施形態に従って、複数のフォトダイオード検出器４１２と共に、光源として使用され得るＯＬＥＤレイアウト４００を例示する下面図である。ＯＬＥＤレイアウト４００は、操作の際に、各々がマルチウェル型サンプルウェルアレイのそれぞれのウェルより上に配置される複数のＯＬＥＤウェルランプ４０２を備え得る。各ＯＬＥＤ物質ウェルランプ４０２は、レイアウト端末４０６につながる、それぞれの接続アーム４０４に接続されているか、または、一体的に形成され得る。各レイアウト端末は、レイアウト端末から分岐するそれぞれの接続アーム４０４に接続されるかまたは一体的に形成され得る。
【００８４】
接続アーム４０４は、横の端末４０６および４０８から分岐する。ＯＬＥＤレイアウトは、それぞれの逆の電気的接続（例えば電源の逆の端末）に接続され得る。ＯＬＥＤレイアウトは、ＯＬＥＤレイアウトの逆の角に配置される導線によって電源に接続され得る。電源は、１つ以上のスイッチ、メーター、オシレータ、電位差計、検出器、信号処理ユニットなどを備え得るか、または接続され得る。あるいは、またはさらに、接続アーム４０４は、それぞれが、例えば金属導線の形で導線または電線を備え得る。ＯＬＥＤレイアウトは、各々の照明要素に接続された別々のリードを備える複数の個々にアドレス可能なＯＬＥＤ照明要素（図示せず）を備え得る。配線、リード、端末、接続アームなどは、例えば、基質またはフィルムにおいて実装され得る。ＯＬＥＤレイアウトコントロールユニット４１０は、電力を供給し、ＯＬＥＤレイアウト４００を制御するために使用され得る。複数の検出器４１２は、示すように、それぞれの検出器リード４１４を介して検出器コントロールユニット４１６に電気的に接続され得る。
【００８５】
複数の検出器は、複数のＯＬＥＤウェルランプ４０２に、それぞれのサンプルウェルに面するウェルランプの側に、例えば、そして／または、作動可能に位置付けられる場合、マルチウェル型のサンプルウェルアレイの近くに中心を合わせて配置され得る。それぞれのＯＬＥＤウェルランプによってあふれるかまたは漂白されずに、検出器は、サンプルウェルアレイのサンプルウェルから発される光を感知するように構成され得る。例えば、マスク材料は、検出器とそれぞれのＯＬＥＤウェルランプの間に配置され得る。検出器４１２は、ＯＬＥＤランプと同じ基質で形成され得る。
【００８６】
図９に示される例示的なＯＬＥＤレイアウトは、２４ウェルのサンプルウェルアレイと整列されるように成形される。種々の形状および種々の数のウェルランプを用いるＯＬＥＤレイアウトの他の実施形態は、本教示の範囲内である。
【００８７】
種々の実施形態に従って、各々のウェルランプ４０２は、例えば、４の個々のランプまたはＯＬＥＤ層（４の異なる周波数で励起波長を生じ得る）を含み得る。
【００８８】
ＯＬＥＤレイアウトは、成形された材料、スタンプされた材料、スクリーン印刷物、カット材料などの単一のまたは複数の部分の構築物から構成され得る。
【００８９】
図１０は、光源レイアウトの例示的実施形態を例示する。ＯＬＥＤレイアウト４５０は、互いに積み重ねられる種々の色のＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６を含み得る。レイアウトは、波長を変化させることで、励起ビームを生じ得るコンパクトな光源設計に有用であり得る。ＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６は透明であり得、各ＯＬＥＤからの励起ビームがサンプルの方向に向けられるように、任意の他のＯＬＥＤを透過し得る。ＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６は多様性に依存して、異なる色、同じ色、または、必要とされる色強度およびそれらの組合せを発し得る。ＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６は、電極（例えば陰極）を共有し得る。それぞれに各々のＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６を起動させる能力が所望される場合、各ＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６を起動するための１本の電極（例えば陽極）はそれぞれの陽極からコントロールユニット（図示せず）まで電気隔離状態で接続され得る。ＯＬＥＤ４５２、４５４および４５６は、１本の電極、２本の電極または電極なしを電気的に共有し得る。光源、それぞれの光源または光源のアレイを形成するために、任意の数のＯＬＥＤ（例えば２つのＯＬＥＤ、３つのＯＬＥＤ、４つのＯＬＥＤまたはそれより多くのＯＬＥＤ）が、積み重なり得る。
【００９０】
他の実施形態は、本明細書の考察および本明細書に開示される教示の実施から、当業者に明らかである。本明細書および実施例が単に例示としてみなされることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、種々の実施形態による器具によって生成される光学機器および光学経路の概略図である。
【図２】図２は、側面パネルが除去されて、図１に示される経路を提供するための光学機器の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示される光学機器の分解斜視図である。
【図４】図４は、種々の実施形態によって用いられるアレイ励起源の斜視図である。
【図５】図５は、図４の線５−５に沿ってとった図４に示されるアレイ励起源の断面図である。
【図６】図６ａおよび６ｂは、種々の実施形態によるアレイ励起源のそれぞれ側面図および端面図である。
【図７】図７ａ〜７ｃは、種々の実施形態によるモジュール光源の概略図であり、ここで、図７ａは、光源モジュールであり、図７ｂは、この光源モジュール上にマウントし得、そして２つの光源レンズを含む光源レンズアレイであり、そして図７ｃは、この光源モジュール上にマウントし得、そして４つの光源レンズを含む光源レンズアレイである。
【図８】図８は、種々の実施形態による、器具によって生成される光学機器および光学経路の概略図であり、ここで、この器具は、アレイ励起源および集光レンズを含む。
【図９】図９は、光源レイアウト、例えば、有機光発光ダイオード（ＯＬＥＤ）レイアウトの例示の実施形態を示す。
【図１０】図１０は、互いの上にスタックされた変化する色のＯＬＥＤをもつ、光源レイアウト、例えば、ＯＬＥＤレイアウトの例示の実施形態を示す。
【図１】
2005526252.tif 000003
【図２】
2005526252.tif 000004
【図３】
2005526252.tif 000005
【図４】
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【図５】
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2005526252.tif 000008
2005526252.tif 000009
【図８】
2005526252.tif 000010
【図９】
2005526252.tif 000011
【図１０】
2005526252.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月16日(2004.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；および
１つより多い発光ダイオードを含む発光ダイオード源であって、該発光ダイオード源が、該複数の反応領域の少なくとも１つを励起ビームで照射し得る、発光ダイオード源、
を備え、
ここで、該発光ダイオード源の該発光ダイオードが、該複数の反応領域の１つを同時に照射し得る、機器。
【請求項２】
前記発光ダイオード源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記発光ダイオード源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記収束レンズがフレネルレンズである、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
発光ビーム路に沿った検出器をさらに備える、請求項１に記載の機器であって、該検出器が、前記複数の反応領域の少なくとも１つからの発光ビームを受信し得、かつ該発光ビームを示す第１のデータシグナルを生成し得る、機器。
【請求項６】
前記第１のデータシグナルを受信し得、かつ分析物の対応する濃度を計算し得るプロセッサをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記発光ビーム路に沿って配置された検出器レンズをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項８】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記発光ビームに沿って配置されたロングパスフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項９】
前記ロングパスフィルターと前記検出器との間の前記発光ビームに沿って配置された発光ビームフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項１０】
前記複数の反応領域と前記検出器との間の前記発光ビームパスに沿って配置された多重バンドパスフィルターをさらに備える、請求項５に記載の機器。
【請求項１１】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間の励起ビームに沿って配置されたフォールドミラーをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間の励起ビームに沿って配置された励起ビームフィルターをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項１３】
前記励起ビームフィルターと前記複数の反応領域との間の前記励起ビーム路に沿って配置されたロングパスフィルターをさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１４】
前記励起ビームフィルターと前記複数の反応領域との間の前記励起ビー路に沿って配置された多重バンドパスフィルターをさらに備える、請求項１２に記載の機器。
【請求項１５】
請求項１に記載の機器であって、サンプルが前記複数の反応領域の少なくとも１つに配置され、該サンプルが色素を含み、該色素が、励起ビームで照射され得た場合に発光ビームを放射し得る、機器。
【請求項１６】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項１５に記載の機器。
【請求項１７】
前記核酸配列増幅が、ポリメラーゼ連鎖反応である、請求項１６に記載の機器。
【請求項１８】
前記複数の反応領域が、９６個の反応領域を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１９】
前記各発光ダイオードが、約１マイクロワットより大きいワット量を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項２０】
前記各発光ダイオードが、約５マイクロワット以上のワット量を有する、請求項１に記載の機器。
【請求項２１】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも２の対応が存在する、請求項１に記載の機器。
【請求項２２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも４の対応が存在する、請求項１に記載の機器。
【請求項２３】
集光レンズをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項２４】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項１に記載の機器。
【請求項２５】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の固相レーザーを含む固相レーザー源であって、該固相レーザー源が、該複数の反応領域を励起ビームで照射し得る、固相レーザー源、
を備える、機器。
【請求項２６】
前記固相レーザー源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項２５に記載の機器。
【請求項２７】
前記固相レーザー源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項２５に記載の機器。
【請求項２８】
前記収束レンズが、フレネルレンズである、請求項２７に記載の機器。
【請求項２９】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；および
１つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含むマイクロワイヤーレーザー源であって、該マイクロワイヤーレーザー源が、該複数の反応領域の少なくとも１つを励起ビームで照射し得る、マイクロレーザー源、
を備える、機器。
【請求項３０】
前記マイクロワイヤーレーザー源が、前記複数の反応領域の少なくとも２つを励起ビームで同時に照射するように適合される、請求項２９に記載の機器。
【請求項３１】
前記発光ダイオード源と前記間隔の空いた反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された収束レンズを備える、請求項２９に記載の機器。
【請求項３２】
前記収束レンズが、フレネルレンズである、請求項３１に記載の機器。
【請求項３３】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の発光ダイオードを含む発光ダイオード源であって、該発光ダイオード源の該発光ダイオードが、該複数の間隔の空いた反応領域の１つを同時に照射し得る、発光ダイオード源；
該発光ダイオード源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、領域発光ビームを該複数の反応領域の１つ以上に収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
該複数の間隔の空いた反応領域から離れて延びる発光ビーム路に沿って配置された発光ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項３４】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記発光ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項３３に記載の機器。
【請求項３５】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記発光ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項３３に記載の機器。
【請求項３６】
前記発光ダイオード源と前記発光ビーム収束レンズとの間の前記励起ビーム路に沿って配置された集光レンズをさらに備える、請求項３３に記載の機器。
【請求項３７】
請求項３３に記載の機器であって、サンプルが前記複数の反応領域の少なくとも１つに配置され、該サンプルが色素を含み、該色素が、励起ビームで照射され得た場合に発光ビームを放射し得る、機器。
【請求項３８】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項３７に記載の機器。
【請求項３９】
前記複数の反応領域が、９６個の反応領域を含む、請求項３３に記載の機器。
【請求項４０】
前記各発光ダイオードが、約１マイクロワットより大きいワット量を有する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４１】
前記各発光ダイオードが、約５マイクロワット以上のワット量を有する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４２】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも２の対応が存在する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４３】
前記発光ダイオード源と前記複数の反応領域との間に１対少なくとも４の対応が存在する、請求項３３に記載の機器。
【請求項４４】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項３３に記載の機器。
【請求項４５】
機器であって、以下：
複数の間隔の空いた反応領域；
１つ以上の固相レーザーを含む固相レーザー源であって、該固相レーザー源が、該複数の間隔の空いた反応領域の１つ以上に領域発光励起ビームを提供し得る、固相レーザー源；
該固相レーザー源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、該領域発光励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上の収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
発光ビーム路に沿った発光ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項４６】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記発光ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項４５に記載の機器。
【請求項４７】
前記励起ビーム収束レンズおよび発光ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項４５に記載の機器。
【請求項４８】
機器であって、以下：
複数の感覚の空いた反応領域；
１つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含むマイクロワイヤーレーザー源であって、該マイクロワイヤーレーザー源が、該複数の間隔の空いた反応領域の１つ以上に領域発光励起ビームを提供し得る、マイクロワイヤーレーザー源；
該マイクロワイヤーレーザー源と該複数の反応領域との間の励起ビーム路に沿って配置された励起ビーム収束レンズであって、該励起ビーム収束レンズが、該領域発光励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上の収束し得る、励起ビーム収束レンズ；および
発光ビーム路に沿った発光ビーム収束レンズ、
を備える、機器。
【請求項４９】
前記励起ビーム収束レンズおよび発光ビーム収束レンズの少なくとも１つが、フレネルレンズである、請求項４８に記載の機器。
【請求項５０】
前記励起ビーム収束レンズおよび前記発光ビーム収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項４８に記載の機器。
【請求項５１】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
１つ以上の発光ダイオードを含む発光ダイオード源を提供する工程；
該発光ダイオード源を用いて領域発光ビームを発生させる工程；および
該領域光励起ビームを第１の収束レンズに通して、該領域発光ビームを該複数の反応領域の１つ以上の同時に収束する工程、
を包含し、
該発光ダイオード源の発光ダイオードが、該複数の間隔の空いた反応領域の１つを同時に照射する、方法。
【請求項５２】
前記第１の収束レンズが、フレネルレンズである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法であって、前記複数の反応領域の少なくとも１つが、サンプルを含み、該サンプルが、前記励起ビームにより照射された場合、発光ビームを放射し得、そして該方法が、以下：
該発光ビームを第２の収束レンズに伝える工程；
該第２の収束レンズを通して伝えられた該発光ビームを検出する工程；および
該発光ビームを表す第１のデータシグナルを生成する工程、
をさらに包含する、方法。
【請求項５４】
前記第２の収束レンズが、フレネルレンズである、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の収束レンズおよび前記第２の収束レンズが、同じ収束レンズである、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記サンプルが、核酸配列増幅のための成分を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記発光ダイオード源が、前記反応領域の少なくとも２つを同時に照射し得る、請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
前記発光ダイオード源が、前記反応領域の少なくとも４つを同時に照射し得る、請求項５１に記載の方法。
【請求項５９】
前記発光ダイオード源が、有機発光ダイオードを含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項６０】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
固相レーザー源を提供する工程；
該固相レーザー源を用いて領域光励起ビームを発生させて、少なくとも２つの間隔の空いた励起ビームを生成する工程；および
該間隔の空いた励起ビームの各々を収束レンズに通して、各励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上のそれぞれに同時に収束させる工程、
を包含する、方法。
【請求項６１】
前記固相レーザー源が、２つ以上の固相レーザーを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
複数の間隔の空いた反応領域を励起ビームで照射する方法であって、該方法は、以下：
マイクロワイヤーレーザー源を提供する工程；
該マイクロワイヤーレーザー源を用いれ励起ビームを発生させて、少なくとも２つの間隔の空いた励起ビームを生成する工程；および
該間隔の空いた励起ビームの各々を収束レンズに通して、各励起ビームを該複数の反応領域の１つ以上のそれぞれに収束させる工程、
を包含する、方法。
【請求項６３】
前記マイクロワイヤーレーザー源が、２つ以上のマイクロワイヤーレーザーを含む、請求項６２に記載の方法。
【国際調査報告】
2005526252.tif 000013