(57)【要約】  光学機器は、液滴を受けるための液滴支持面を有し、ハウジングに取り付けられたカバーが、光源を受け、光源およびカバーの内表面の間での通信を提供する。カバーが第１の回転投入位置にある場合、カバーを通って伸びる投入用開口部がドロップヘッドへの接近を可能とし、液滴支持面を照射するように配置される測定位置までカバーの回転が可能である。カバーおよびハウジングの間に設けられた位置決め機構は、測定位置に到達すると、カバーに係合し、それにより、光源および液滴支持面が間隙を置いて固定された位置関係に維持されるのを確実にする。【選択図】図１。
2014510930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器であって、
液滴を受けるための液滴支持面を有するハウジングと、
外表面および内表面を有するカバーであって、前記ハウジングに取り付けられ、それにより、前記内表面が前記ハウジングの液滴支持面に面するカバーと、
光源を受け、前記光源および前記カバーの内表面の間で通信を行わせるための前記カバー上に設けられたコネクターと、
前記カバーに設けられ、その中を通って伸びる投入用開口部であって、前記コネクターから間隙を置いて配置されている投入用開口部と、
前記カバーおよび前記ハウジングの間で、測定および投入位置の間の軸の周りの相対的回転運動を可能とする前記カバーおよび前記ハウジングの間に設けられた据え付け台であって、前記測定位置では、前記コネクターが前記液滴支持面を基準として配置され、それにより、前記コネクターで受けられた光源が前記液滴支持面を照射するように配置され、また、前記投入位置では、前記投入用開口部が前記液滴支持表面に接近出来るように配置される、据え付け台と、
前記測定位置に到達した場合に前記カバーを係合し、それにより前記光源および液滴支持面が間隙を置いて固定された位置関係に維持されることを確実にするために前記カバーおよび前記ハウジングの間で設けられた位置決め機構と
を含む、光学機器。
【請求項２】
前記据え付け台が、前記カバーおよび前記ハウジングの間の前記軸に沿った並進運動をさらに許容し、前記位置決め機構が、前記カバーに係合し、前記測定位置では、それを保持するように前記ハウジングに相対的により接近して配置され、また、前記カバーが、前記ハウジングを基準として前記測定位置から離れる方向に回転する場合に、前記ハウジングから前記カバーを相対的に遠くに移動させるように配置される、請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記位置決め機構が、前記カバーを前記軸に沿って前記ハウジングの方に偏らせる手段を含む、請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記位置決め機構が、前記カバーおよび前記ハウジング上にそれぞれ設けられた相補的な形状をした部品をさらに含み、前記カバーが前記ハウジングを基準として前記測定位置に回転される場合、前記相補的な形状をした部品が、前記偏らせる手段の作用の下で前記カバーとハウジングが相互により近くに移動するのを可能にし、また、前記カバーが前記ハウジングを基準として前記測定位置から離れる方向に回転される場合、前記カバーとハウジングを前記偏らせる手段に抗して離れさせる、請求項３に記載の光学機器。
【請求項５】
前記相補的な形状をした部品が前記カバーとハウジングの内の１つの上の突出部、および前記カバーおよびハウジングの内のもう一方の陥凹部であり、前記陥凹部が前記突出部を基準とした寸法であり、また、それを基準として配置され、前記カバーが前記測定位置にある場合、少なくとも部分的に前記突出部を受け、また、前記カバーが前記ハウジングを基準として前記測定位置から離れる方向に回転される場合は、前記突出部を前記陥凹部から移動させ、前記カバーとハウジングを離れさせる、請求項４に記載の光学機器。
【請求項６】
前記ハウジングおよび前記カバーが、それぞれ前記液滴支持表面および前記コネクターの近くで相互に関係する形状で、前記液滴支持面を囲むチャンバーを規定し、前記カバーが前記測定位置にある場合、前記コネクターがそのチャンバーと光通信状態にあり、また、前記カバーが前記ハウジングを基準として前記投入位置に回転し、前記液滴支持面を、前記開口部を介して露出させる場合、前記チャンバーが開放される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項７】
前記チャンバーが、前記液滴支持面から間隙を置いて配置されている、液体容量のための受け容器をさらに含む、請求項６に記載の光学機器。
【請求項８】
前記液体容量のための前記受け容器が前記液滴支持面を取り囲む周縁凹部を含む、請求項７に記載の光学機器。
【請求項９】
前記チャンバーをシールし、雰囲気から前記チャンバーを分離するために、前記ハウジングおよび前記カバーの内の１つの上に設けられたシールをさらに含む、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記カバー中の前記投入用開口部に加えて、前記カバー中に第２の投入用開口部が設けられ、それにより、前記投入位置にある前記カバーが、前記ハウジングを基準として前記測定位置から1つの方向に回転されて、前記投入用開口部を通して前記液滴支持面を露出させ、また、第２の投入位置で、別の方向に回転されて、前記第２の投入用開口部を通して前記液滴支持面を露出させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記ハウジングおよびカバーの間に設けられた制限機構をさらに含み、前記ハウジングを基準として前記カバーの回転を制限する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１２】
一対の液滴支持面が前記ハウジング上に設けられ、前記コネクターが一対の測定位置に移動することができ、それにより、前記対のドロップヘッドのそれぞれに置かれた試料に対し連続した測定を行うことが可能である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１３】
機器ハウジング上に回転可能なように取り付けられた機器カバーの投入用開口部を通して液滴支持面上の前記液滴を沈着させるステップであって、前記カバーが投入位置にある場合、前記投入用開口部が前記液滴支持面への接近を可能とするステップと、
前記カバーを測定位置に回転するステップであって、前記測定位置では、前記カバーの内表面上に照射をもたらす光源が前記液滴支持面を照射するように配置され、また、前記測定位置では、前記光源および液滴支持面が空隙を置いて固定された関係に維持されるステップと
を含む液滴の光学特性の測定方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学機器の使用であって、前記液滴支持面上の液滴を投入するステップ、前記カバーを測定位置に回転するステップ、および前記光源から前記検出器へ照射を行うことにより、前記液滴の光学特性を測定するステップであって、前記照射経路が前記液滴の光学特性により規定されるステップを含む使用。
【請求項１５】
液滴を受ける液滴支持面、液体溶媒を保持するリザーバー、および前記リザーバーを前記液滴支持面から分離する分離面を含む、分析される液滴を支持するためのドロップヘッド。
【請求項１６】
前記リザーバーが、前記液滴支持面を取り囲む周縁凹部の形態である、請求項１５に記載のドロップヘッド。
【請求項１７】
前記周縁凹部が環状であり、前記液滴支持面が、前記環状物の中央にある、請求項１６に記載のドロップヘッド。
【請求項１８】
前記液滴支持面が、一段高い円柱の面である、請求項１７に記載のドロップヘッド。
【請求項１９】
前記分離面が、前記液滴支持面を取り囲む管状面であり、それ自体、前記リザーバーにより取り囲まれている、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のドロップヘッド。
【請求項２０】
前記液滴支持面が、その上に５マイクロリットル未満の液滴を安定に支持する寸法に作られている、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のドロップヘッド。
【請求項２１】
前記液滴支持面が、第１の石英部材の面である、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載のドロップヘッド。
【請求項２２】
前記第１の石英部材が、実質的に可視光線に対し透過性である、請求項２１に記載のドロップヘッド。
【請求項２３】
前記取り囲む面が、第２の石英部材の面である、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載のドロップヘッド。
【請求項２４】
前記第２の石英部材が、実質的に可視光線に対し不透過性である、請求項２３に記載のドロップヘッド。
【請求項２５】
前記第１の石英部材が円柱であり、前記第２の石英部材が前記円柱を取り囲む円筒である、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のドロップヘッド。
【請求項２６】
複数の前記液滴支持面が、各液滴支持面がリザーバーにより取り囲まれるように本体上に設けられる、請求項１５に記載のドロップヘッド。
【請求項２７】
単一のリザーバーが設けられ、その内側に複数の一段高い形成物が設けられ、それぞれの一段高い形成物が、前記一段高い形成物上にある１つまたは複数の液滴支持面から前記リザーバーを分離する分離面を備える、請求項２６に記載のドロップヘッド。
【請求項２８】
それぞれの液滴支持面が、別々の一段高い形成物上に設けられ、前記一段高い形成物が、前記リザーバー内に規則配列して設けられる請求項２７に記載のドロップヘッド。
【請求項２９】
プレートリーダーを使って分析するために、複数の液滴を受けるためのアッセイプレートとして形成される、請求項２８に記載のドロップヘッド。
【請求項３０】
前記液滴支持面またはそれぞれの液滴支持面（またはそれらのサブセット）上に液滴を沈着させるステップ、および前記液滴の近くで高められたレベルの蒸気飽和を生成することにより前記液滴の蒸発を抑制するために、液体を前記リザーバーに加えるステップを含む、請求項１５〜２９のいずれか１項に記載のドロップヘッドの使用方法。
【請求項３１】
光源および検出器が、それぞれ、照射し、前記液滴支持面に置かれた液滴にカップリングされた照度を検出するようにドロップヘッドを基準として配置されるように構成された、請求項１５〜２９のいずれか１項に記載のドロップヘッドを含む光学機器。
【請求項３２】
シールされたチャンバーを提供するためのシール機構をさらに含み、前記光源と検出器が測定配置である場合、使用中に、前記シール機構中に前記リザーバーおよび液滴が置かれる、請求項３１に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の光学特性を測定する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体試料の光学特性測定機器は、キュベットのような試料ホルダーを採用しており、また、測定は、液体のバルク特性に対して行われる。
【０００３】
国際公開第ＷＯ２００７１３１９４５号は、試験される液滴を受けるように構成された表面を有するドロップヘッドを採用した微小容積分析器を開示しており、このドロップヘッドは、使用中、光源と検出器に対し、ドロップヘッド上で受けられた液滴を照射するように配置され、それにより、その液滴が、光源と検出器の間の電磁放射経路中で相互作用を起こす。バルクシステムとは異なり、ドロップヘッドの表面は、重力よりも表面張力が優勢な形状に適合するように液滴を制約する寸法である。
【０００４】
このような小容量の液滴では、大容量分析器には存在しない特別な配慮が必要となる。液滴の特性は、液滴形状に依存し、この形状は、重力よりも表面張力が優位になるために、液滴中の液体の容量により規定される。結果として、液滴容量のわずかな誤差でも測定の不正確さにつながる。液滴容量の変動の特有の原因は、液滴がドロップヘッドに沈着する時間および測定が行われる時間の間の液滴からの蒸発である。これに関して、特に、反復して測定される場合、または異なる測定者が別の測定を行う場合、大きな変動が生ずる場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
下記を含む光学機器が提供される：
液滴を受ける液滴支持面を有するハウジング；
外表面および内表面を有するカバーであって、その内表面がハウジングの液滴支持面を向くようにハウジングに取り付けられたカバー；
光源を受けるためにカバー上に設けられ、光源とカバーの内表面の間の通信を提供するコネクター；
カバーに設けられ、その中を通って伸びる投入用開口部であって、前記コネクターから間隙を置いて配置された投入用開口部；
測定および投入位置の間の軸の周りでの、カバーとハウジングの間の相対的回転運動を可能とする、前記カバーおよび前記ハウジングの間で提供される据え付け台であって、前記測定位置では、コネクターが液滴支持面を基準として配置され、それにより、前記コネクターで受けられた光源が液滴支持面を照射するように配置され、また、前記投入位置では、液滴支持面に対する投入用開口部の接近を可能とするように配置されている据え付け台；
前記カバーが、前記測定位置に到達し、それにより、光源および液滴支持面が、間隙を介して固定された関係に維持されることを確実にする場合に、前記カバーおよび前記ハウジングの間で提供される、前記カバーに係合するための位置決め機構。
【０００６】
本光学機器は、光源を基準とした位置に光学試料を位置決めする問題に対し異なる手法を提供する。光源と検出器の間の位置に挿入された容器中に大量の試料を投入する、または光源の下のドロップヘッド上に液滴を沈着させるのではなく、この機器は、ハウジングの上に保持されている液滴支持面を備え、光源からの光は、回転するカバー上の位置へ、またはその位置から伝送される。カバーは、投入位置では、開口部を通して液滴支持面を露出させるように、また、測定位置では、液滴支持面を隠すように設計されており、さらに、光源と液滴の正確な位置決めを確実に行うために、カバーとハウジングをその測定位置に押し込み式に嵌合させる機構が提供される。
【０００７】
さらに、光源を受けて、カバーの内表面と通信を行うコネクターの使用は、一旦液滴が沈着した後は、測定位置内へ、またはその位置から外れて回転可能なカバーと組み合わせて、液滴を操作する必要もなく、カバーの下の周辺光から液滴を分離する方法を提供する（本装置は、マイクロリットルサイズの液滴が好ましく、また、約２〜３マイクロリットルの液滴を受ける２ｍｍ直径の台座を有する特に好ましい実施形態による１〜５マイクロリットルの範囲の液滴での使用がさらに好ましいことに、留意されたい）。
【０００８】
コネクターは、完全にカバーの内側にあっても、すなわち、ＬＥＤ等の自立型光源のために据え付け台がカバー内に備え付けられてもよく、またはそれは、カバーを通って外部光源を液滴支持面に照射させるためにカバーを通って伸びる導管であってもよい。
【０００９】
カバーが、前記測定位置から離れてハウジングを基準として回転する場合は、カバーをハウジングから相対的にさらに遠くへ動かすことを可能とするために、前記据え付け台が、カバーとハウジングの間で、前記軸に沿って並進運動をさらに許容し、また、前記測定位置では、位置決め機構が、ハウジングに相対的により近くでカバーに係合し、保持するように配置されるのが好ましい。
【００１０】
これは、測定位置にある場合、コネクターを軸に沿って液滴のより近くに持って行くことにより、光源への液滴の露出を最大化し、一方、カバーを回転する場合は、コネクターを液滴から離して動かす方法を提供する。
【００１１】
さらに、位置決め機構が、カバーを前記軸に沿ってハウジング側に偏らせる手段を含むことが好ましい。
【００１２】
位置決め機構が、前記カバーおよび前記ハウジング上にそれぞれ提供された相補的な形状をした部品をさらに含み、カバーがハウジングを基準として測定位置間まで回転される場合に、前記相補的な形状をした部品がカバーとハウジングを偏らせる手段の作用により、近くに動くことを可能にし、また、ハウジングを基準としてカバーが測定位置から離れるように回転される場合、カバーとハウジングを偏らせる手段に対抗して離れさせるのがさらに好ましい。
【００１３】
好ましい実施形態では、相補的な形状をした部品は、カバーとハウジングの内の１つの上ある突出部、およびカバーとハウジングの内のもう一方の上にある陥凹部であり、カバーが測定位置にある場合、少なくとも部分的には、突出部を受けるために、陥凹部は、突出部を基準とした寸法および位置になっている。また、カバーがハウジングを基準として測定位置から離れるように回転される場合、突出部が陥凹部から外れて移動し、カバーとハウジングを離れさせる。
【００１４】
突出部はカバーとハウジングの内の１つに取り付けられ、それからわずかに突き出ているベアリングボールにより提供され、また、陥凹部はカバーとハウジングの内のもう一方に取り付けられて提供され、ベアリングボールおよび陥凹部が合わせられた場合、それらが合わせられずに、ベアリングボールがカバーとハウジングからさらに離れさせる場合よりも、カバーとハウジングがより近くに移動できる。
【００１５】
好ましい実施形態では、ハウジングとカバーは、液滴支持面およびコネクターそれぞれの近くで、相互に関係のある形状を形成して、チャンバーを規定し、カバーが測定位置にある場合、チャンバーが前記液滴支持面を囲み、前記コネクターがチャンバーと光通信し、また、カバーがハウジングを基準として投入位置に回転し、開口部を通して液滴支持面を露出させる場合、チャンバーが開放される。
【００１６】
この配置は、チャンバー中の液滴支持面を囲い、それにより、測定のためにその表面を分離するため、特に有利である。液滴を乱すことを避けるために物理的に分離することに加えて、チャンバーは、不透明な壁により規定され、それにより、液滴に到達する光は、コネクターに取り付けられた光源からのもののみとなるのが好ましい。
【００１７】
チャンバーは、シールされ、それにより、液滴が、相対的に小さい空気量により取り囲まれるのが好ましい。これは、雰囲気が飽和すること、および液滴の周囲の空気が静止することの両方により、蒸発を減らすことを助ける。
【００１８】
液滴の周辺の容量は、また、危険な医薬または生物有機体、等の毒素による作業環境の汚染を止めるためにシールすることができる。
【００１９】
チャンバーは、液滴支持面から間隙を置いて配置される液容量のための受け容器をさらに含むのが好ましい。
【００２０】
液体がこのような受け容器中に存在する場合は、液体の蒸発は、チャンバー内の空気量を飽和させるのを助け、さらには、液滴からの蒸発を減らす。
【００２１】
好ましい実施形態では、液容量の受け容器は、液滴支持面を取り囲む周縁凹部を含む。
【００２２】
本機器は、前記チャンバーをシールし、雰囲気から分離するために、ハウジングとカバーの内の１つに提供されるシールをさらに含むことが好ましい。
【００２３】
前記カバー中の前記投入用開口部に加えて、前記カバー中に第２の投入用開口部が備えられ、それにより、測定位置から、前記投入位置の投入用開口部を通して液滴支持面を露出させる１つの方向に、また、第２の投入位置の第２の投入用開口部を通して液滴支持面を露出させる別の方向に、ハウジングを基準として、カバーが回転できるのが好ましい。
【００２４】
カバーに１対の投入用開口部を備える場合には、カバーが異なる方向に回転されると、そのそれぞれが、液滴支持面を露出させるように配置され、左利きおよび右利きの操作者による、またはもう片方の手がふさがっている場合の左手または右手を使う操作者による装置の使用を助ける。
【００２５】
本機器は、ハウジングを基準としてカバーの回転を制限するためのハウジングとカバーの間に設けられた制限機構をさらに含むのが好ましい。
【００２６】
また、液滴の光学特性を測定する方法が提供され、この方法は、以下のステップを含む：
機器のハウジングに回転可能なように取り付けられた機器のカバーの投入用開口部を介して液滴支持面上に前記液滴を沈着させ、カバーが投入位置にある場合に、前記投入用開口部が液滴支持面への接近を提供するステップ；
前記カバーを測定位置に回転させ、前記測定位置では、カバーの内表面上に照射を行う光源が液滴支持面を照射するように配置され、また、前記測定位置では、光源および液滴支持面が間隔を介して固定された関係に維持されるステップ。
【００２７】
また、本明細書記載の投入、回転、および測定のステップを含む前述のような光学機器の使用が提供される。
【００２８】
また、液滴を受ける液滴支持面、液体溶媒を保持するためのリザーバー、および液滴支持面からリザーバーを分離する分離面を含む、分析される液滴を支持するためのドロップヘッドが提供される。
【００２９】
リザーバーは、液滴支持面を取り囲む周縁凹部の形であることが好ましい。
【００３０】
周縁凹部は、環状であり、液滴支持面は、その環の中央にあるのが好ましい。
【００３１】
液滴支持面は、一段高い円柱の面であり、その分離面は、円柱を取り囲む管状面で、それ自体リザーバーにより取り囲まれているのが好ましい。
【００３２】
液滴支持面は、５マイクロリットルを越えない液滴を安定にその上に支持する大きさの寸法であるのが好ましい。
【００３３】
液滴支持面は、第１の石英部材の面であるのが好ましい。
【００３４】
さらに、取り囲む表面は、第２の石英部材の面であるのが好ましい。
【００３５】
第１の石英部材は、可視光線に対し実質的に透過性であるのが好ましい。
【００３６】
第２の石英部材は、可視光線に対し実質的に不透過性であるのが好ましい。
【００３７】
第１の石英部材が、円柱であり、第２の石英部材が円柱を取り囲む円筒であることが好ましい。
【００３８】
好ましい代替実施形態では、各液滴支持面がリザーバーにより取り囲まれるように、複数の前記液滴支持面が本体上に設けられる。
【００３９】
単一のリザーバーが提供され、その内に複数の一段高い形成物が設けられ、それぞれの一段高い形成物が、その一段高い形成物の上に位置する１つまたは複数の液滴支持面からリザーバーを分離する分離面を備えるのが好ましい。
【００４０】
好ましい実施形態では、それぞれの液滴支持面は、別々の一段高い形成物上に設けられ、前記一段高い形成物がリザーバー内に規則的に配列して設置される。
【００４１】
内部に一段高い形成物が規則的に配列して設置されるこのようなドロップヘッドは、プレートリーダーで分析用の複数の液滴を受けるための、アッセイプレートとして構成されるのが好ましい。
【００４２】
また、光学機器中で前述のようにドロップヘッドを使う方法が提供され、この方法は、液滴を、その液滴支持面、またはそれぞれの液滴支持面（またはそのサブセット）上に沈着させ、液体をリザーバーに加え、前記液滴の周辺で高められた蒸気の飽和レベルを生成することにより前記液滴の蒸発を抑制するステップを含む。
【００４３】
また、前述のようなドロップヘッドを含む光学機器、ドロップヘッドを基準として配置され、それぞれ、照射するように、および液滴支持面に投入された液滴中にカップリングされた照度を検出するように適合された光源および検出器が提供される。
【００４４】
光源と検出器が測定配置にある場合、光学機器は、使用中、内部にリザーバーおよび液滴が配置されるシールされたチャンバーを提供するシール機構をさらに含むのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】は、ハウジングに回転可能なように取り付けられたベース１４およびカバー１６を有するハウジング１２を含む光学機器を示す。
【図２】は、扁平円柱または円板の一般的な形状をとるカバーの上面を示す。
【図３】は、扁平円柱または円板の一般的な形状をとるカバーの下面を示す。
【図４】は、カバーを取り除いた場合のハウジングの頂面を示す。
【図５】は、スプリングを保持し、ドーム形ヘッド、スピンドルシャフトおよびねじ山末端部を有するスピンドル部材を示す。
【図６】は、スピンドル部材の完成組み立て品、カバーおよびハウジングの頂面が、ドロップヘッド組み付け品、ベアリングボールおよび図４のスピンドル部材のねじ山部を受ける中央ねじ穴を通る線に沿った側面断面を示す。
【図７】は、図６と同様であるが、図６と異なり、ピペットにより、いんげん豆形の投入用開口部の１つを通して、ドロップヘッド組み付け品の台座上に液滴を沈着させることを示す。
【図８】は、第１の投入位置にある（図１と同じ）カバーの上面図を示す。
【図９】は、図１０から時計回りに１２０°回転された第２の投入位置にあるカバーを示す。
【図１０】は、図８から時計回りに１２０°回転された測定位置にあるカバーを示す。
【図１１】は、カバーおよびハウジングの詳細拡大図を示し、特に、光源およびコネクターの詳細を示す。
【図１２】は、全体を２２で表したドロップヘッド組み付け品の詳細を示す。
【図１３】は、光学的測定システム１１０を示す。
【図１４】全体を１２０として表す完全に組み上げた機器を示す。
【図１５】は、本発明の機器を上面図によりさらに示す。
【図１６】は、ハウジングを含む全体システムを示す。
【図１７】は、図１１に類似の図の修正を示す。
【図１８】は、上述のいずれかの機器で使用するための制御および操作システムのブロックダイアグラムを示す。
【図１９】は、本発明の機器の導入スクリーンを示す。
【図２０】は、本発明の一例の濃度に対する吸光度の較正グラフを示す。
【図２１】は、本発明の一例のフローダイアグラムを示す。
【図２２】は、本発明の一例のタンパク質アッセイのスクリーンである。
【図２３】は、本発明の一例のＢＣＡアッセイの結果を示す。
【図２４】は、マイクロプレートリーダーで使用するためのマイクロプレート型のドロップヘッド代替形式の平面図を示す。
【図２５】は、マイクロプレートリーダーで使用するためのマイクロプレート型のドロップヘッド代替形式の側面図を示す。
【図２６】は、マイクロプレートリーダーで使用するためのマイクロプレート型のドロップヘッド代替形式の側面断面図を示す。
【図２７】は、マイクロプレートリーダーで使用するためのマイクロプレート型のドロップヘッド代替形式の底面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
好ましい実施形態の詳細な説明
図１は、全体を１０として表し、ハウジングに回転可能なように取り付けられたベース１４およびカバー１６を有するハウジング１２を含む光学機器が示されている。光源がカバーに設置されたコネクター２０で受けられる場合、光ファイバーシース１８は、光ファイバーを保持する。ドロップヘッド組み付け品２２（以下に説明される）が見えるが、これはカバー１６に設けられた開口部２４を通して利用できる。ファイバー光源は、いずれか他の適切な光源、例えば、カバーに組み込まれたＬＥＤにより置換可能である。
【００４７】
一般的に、機器は、カバーが図１に示す投入位置にある場合には、開口部を介してドロップヘッド組み付け品２２上に液体試料液滴を投入し、その後、カバー１６を測定位置に回転し、それにより、コネクター２０がドロップヘッド組み付け品２２上に直接配置されることにより作動する。ドロップヘッド組み付け品２２上の液体試料の液滴が、光ファイバーケーブル１８により上部から照射される。検出器（見えない）は、ドロップヘッド組み付け品の透過性部分の下部に配置され、液体試料との光相互作用を集め、測定する。測定された光は、電子シグナルに変換され（任意選択で、機器１０上で前処理してもよい）、得られたシグナルは、シグナルケーブル２６を介して分析用に出力される。
【００４８】
カバーは、上面および下面から、それぞれ、図２と３にさらに詳細に示されている。カバー１６は、扁平円柱または円板の一般的な形状をとる。中央の孔２８は、スピンドル３０（図１）を受けるように設けられ、ハウジング１２に取り付けられると、そのスピンドルの周りで、カバーが回転する。いんげん豆形の一対の開口部２４、３２が、カバー１６の外表面３４（図１と２）および内表面３６（図３）の間を通して伸びる。
【００４９】
開口部２４、３２は、カバーが適切な角度の位置まで回転されると、中央孔２８から半径方向にドロップヘッド組み付け品２２（図１）の上に来るような寸法に空隙をあけて配置される。同様に、コネクター２２は、中央孔２８から半径方向に空隙をあけて配置され、それにより、カバーが適切な角度位置まで回転されると、それも同様にドロップヘッド組み付け品の上に重なることになる。カバー１６の外周部４０の周りの一組の３つの突起３８が設けられ、回転によりカバーの操作を助ける。
【００５０】
コネクター２２は、カバー外表面の陥凹部中に設定され、光ファイバー１８（図２と３には示さず）がコネクター２２に接続される場合、ファイバーの末端が内表面３６と同一平面上にあることを確実にする。
【００５１】
開口部２４、３２および中央孔２８に加えて、ファイバー末端が通過して出てくる受け孔４２が内表面（図３）上に示されている。
【００５２】
また、内表面上に、一組の３つの等角度に間隔を空けて配置された陥凹部４４、４６、４８（すなわち、相互に１２０°の角度で配置された）が示され、これらは、それぞれ、ハウジングに取り付けられたベアリングボールを受ける寸法になっている（下記でさらに説明される）。円周方向溝５０も同様に示され、これも以下でさらに説明される。
【００５３】
さらに図４を参照すると、カバーを取り除いた場合、ハウジング１２の頂面５２が示されている。ドロップヘッド組み付け品２２、および一組の３つのベアリングボール５４、５６、５８が示され、これらのそれぞれは、ハウジングの頂面中に組み込まれ、それにより、カバーがベアリングボールの先端に沿ってスライドする。ベアリングボールは、また、等角度で配置され、カバーが測定位置にある場合、ベアリングボール５４、５６、５８が次のように陥凹部４４、４６、４８（図３）で受けられるような位置に置かれ：陥凹部４４がベアリングボール５４を受け；陥凹部４６がベアリングボール５６を受け；さらに、陥凹部４８がベアリングボール５８を受ける。
【００５４】
カバーが測定位置から１つの投入位置まで、反時計回りに１２０度回転される場合（これは、図１の位置である）、今度は、陥凹部４４がベアリングボール５６を受ける、等となる。反時計方向へのさらなる回転は、第１のピン６０（図４）の、溝５０（図３）の一方の末端に設けられた停止位置６２との相互作用により防止される。
【００５５】
次に、カバーが時計方向に１２０°回転される場合は、再度測定位置になり、さらに時計方向に１２０°の回転により、第２のピン６４が溝５０のもう一方の末端にある停止位置６６に到達し、陥凹部４４がベアリングボール５８を受けることになる。
【００５６】
カバーが、中央測定位置および時計回りに１２０°または反時計回りに１２０°のどちらかの投入位置の間の中間位置にある場合、ベアリングボール５４、５６、５８は、陥凹部４４、４６、４８のいずれの位置にもないが、その代わりに、陥凹部４４、４６、４８のそれぞれが存在する円周方向溝５０中に正確に位置する仮想的円周方向軌道（図示せず）に沿って、カバーの内表面３６（図３）を押しつける。
【００５７】
さらに図５を参照すると、スプリング７０を保持し、ドーム形ヘッド７２、スピンドルシャフト７４およびねじ山末端部７６を有するスピンドル部材６８が示されている。
【００５８】
さらに図６を参照すると、スピンドル部材６８の完成組み立て品、カバー１６およびハウジング５２の頂面が、ドロップヘッド組み付け品２２、ベアリングボール５４および図４のスピンドル部材６８のねじ山部７６を受ける中央ねじ穴７８を通る線に沿った側面断面図中に示されている。
【００５９】
図６では、カバー１６が測定位置に回転されている。従って、陥凹部４４で受けられているベアリングボール５４（および、実際には、図では見えない他の２つのベアリングボール５６、５８が、それぞれ他の２つの陥凹部４６、４８に受けられている）のために、カバー１６の内表面３６およびハウジングの頂面５２が近接しているのがわかる。カバーは、カバー１６をドーム７２から離れるようにさせるスプリング７０により、ハウジングと接触するように下方に偏らされる。図６は、内表面３６および頂面５２が接触しているように示しているが、実際には、コネクター２０およびドロップヘッド組み付け品２２周辺のシール接触があるのを除いて、そのほとんどの面積全体でわずかに空隙がある。これについては、図１１に関連して、下記でさらに説明される。
【００６０】
図からわかるように、測定位置では、光ファイバー１８は、ドロップヘッド組み付け品２２の上部に直接に配置される。３つの陥凹部に密接に適合する一組の３つのベアリングボールの使用により、カバーが測定位置に近づくと、液滴支持面上に保持された液滴上に直接配置される光ファイバーの位置へのカバーの非常に正確な押し込み式の嵌合が生じる。これに関しては以下でさらに詳細に示される。カバーを下方に偏らせるスプリングは、カバーの偶発的移動に対しこの位置を保持し、この位置から離れる動きに対し小さな抵抗を与え、それにより、カバーが１つまたは他の測定位置へ回転を開始する際に、操作者が明確にカバーを回転させ、ベアリングボール表面の頂点を越えて持ち上げる必要が生じる。
【００６１】
示されたカバーが投入位置にあり、ピペット７９により、いんげん豆形の投入用開口部２４の１つを通して、ドロップヘッド組み付け品２２の台座１００上に液滴９８を沈着させることを除いて、図７は、図６に類似の図である。
【００６２】
図８、９および１０は、カバーが３つの異なる位置にある装置の上面図を示す：図８は、第１の投入位置にある（図１と同じ）カバーを示し；図１０は、図８から時計回りに１２０°回転された測定位置にあるカバーを示し；さらに、図９は、時計回りにさらに１２０°回転された第２の投入位置にあるカバーを示す。
【００６３】
図１１は、カバーおよびハウジングの詳細拡大図を示し、特に、光源およびコネクターの詳細、すなわち、光ファイバーシース１８、外部光源（図示せず）からの光を保持する末端表面８２で終わる実際のファイバー８０およびシース１８をカバー１６にはめ合わせるコネクター２０の一部を示す。
【００６４】
カバー１６の内表面３６は、一段高い管状縁８４を持ち、その上にＯリングシール８６が取り付けられ、ファイバーの末端表面８２が管状縁８４内の中央に収容される。従って、陥凹部によりカバーが適所に下がり、ベアリングボールが位置合わせ状態にあることにより、また、前に説明のようにスプリングの下方に押す作用により、Ｏリング８６が、ハウジングの頂面５２でシールを形成する。
【００６５】
さらに、図１１からのドロップヘッド組み付け品単体２２の図１２を参照すると、全体を２２で表したドロップヘッド組み付け品の詳細が、ここで説明される。組み付け品２２は、一段高い外縁９０および一段高い内表面９２（外縁よりも低い）を有するプラスチック環状外側本体８８を含む。外縁９０および内表面９２の間には、環状周縁凹部またはリザーバー９４がある。これは、使用中は、液体（試験する液体、すなわち、液滴が好ましい）または試験に用いる液体の主要成分、例えば、試験に用いる液体に使われる溶媒または懸濁用液体で、部分的にまたは完全に満たされる。試験に使う液体が複合組成物の場合は、その液体の主要成分の１つをリザーバー中に置くことができる（例えば、ワインまたはビールを試験する場合、環状周縁凹部を、水で満たしてもよく；マニキュア液を試験する場合、環状周縁凹部を、アセトンで満たしてもよい）。
【００６６】
環状周縁凹部中の液体の目的は、試験する液体周辺に、さらに一般的には、内表面３６、頂面５２およびシール８６で規定されるチャンバー９６内に、より高い飽和度の雰囲気を生成することである。測定位置に回転される場合、カバー１６が適所に下がるとすぐに、このチャンバー９６は、シールされ、また、チャンバー９６が小容量であるので、蒸気平衡は、すぐに達成され、その後、液滴の蒸発は、大きく抑制される。
【００６７】
シールされたチャンバーは、また、安全な廃棄を可能とするためにシール容器中に送り込み、試料をパージするのに使用できる。このようなシールされた試料用チャンバーを使って、湿度または実際に他の環境因子、例えば、ガスまたは蒸気の混合物、生物学的分子等を死滅させる殺菌用ＵＶのための、例えば、温度、大気の種類の制御を行うことができる。
【００６８】
液滴９８は、それ単独で、黒水晶円板１０２に取り付けられた円柱状石英台座１００の先端に規定される液滴支持面上に乗る。黒水晶は、石英と融合してドロップヘッドに原子的に結合した構造であるように使用されるが、試料ヘッドとは光学的に識別され、液滴と検出器（図示せず）の間の台座を通る光ガイド効果を助けるものである。ファイバー８０からの液滴９８に照射された光は、石英台座１００を通して、台座１００の直下、またはその台座の直下のファイバー（図示せず）中に置かれた検出器（図示せず）にカップリングされる。
【００６９】
容量が十分小さく、重力より表面張力が優位である液滴に対し、液滴の光学特性は、液滴の形状および液体自体の組成の両方に依存する。同じ容量の２つの液滴に対し、表面張力は、形状もまた同じであることを保証する。従って、正確に同じ容量の２つの液滴の光学特性を比較でき、また、何らかの差異は、それぞれの液体の光学特性、例えば、カップリング効率、屈折率、濁度、色、清澄性、減衰、蛍光、等によることになる。それらの組成が異なる場合、２つの幾何学的に同じ液滴は、固有の光学的に明確な特徴を持ち、従って、２つの液滴を適切な光で照射し、透過光を検出器で測定することにより、有用な分析を行うことができる。
【００７０】
しかし、今まで説明した技術は、測定値が採取される時間に液滴の形状が同じであることに依存する。必要な正確さの程度の同じ小さい容積の液体を沈着させるために、通常の注意深い研究室技術および装置を使用することは確かに可能であるが、また、これにより、必然的に、同じ形状および大きさの液滴が得られるが（極めて異なる表面張力特性を有するいずれかの大きく異なる液体は別にして）、液滴中の液体が、台座上のその沈着を行う場所および測定を行う場所の間で蒸発が起こる場合は、不正確さが発生する可能性がある。実際に、中断および他の因子が、沈着と測定の間の時間を遅らせ、１つの測定から別の測定を広範囲にわたり変動させる原因となり、また、蒸発を防ぐための予防措置がない場合は、大きな不正確さを持ち込むこととなる可能性がある。
【００７１】
周縁凹部９４およびチャンバー９６のシールにより、これらの不正確さを除くことができ、または少なくとも不正確さを小さいものにする。チャンバー９６がシールされるとすぐに、蒸気平衡が、急速に達成され、その後、液滴の蒸発が大きく抑制される。従って、測定値または一連の測定値採取の長時間の遅れは、問題とならない。理由は、液滴容量は、チャンバー中の空気の容量を飽和する周縁凹部内の相対的に大きな容量の液体から生ずる蒸気圧力に起因して、蒸発に対抗して安定化されるためである。
【００７２】
図１３は、光学的測定システム１１０を示す。これは、台１１２上に取り付けられた図１〜１２の装置１０を含み、またその台は、それに取り付けられた、光ファイバーシース１８が接続されている光源１１４を有する。光源１１４は、任意の所望の特性を有する光（本明細書で使われるこの用語は、可視光線、赤外線、紫外線およびさらにマイクロ波照射を包含する）を提供するようにカスタマイズできる。出力シグナルケーブル２６は、どの分析装置にも接続されるように示されていないが、実際には、これは、適切な分析ソフトウェアを実行しているコンピュータに接続し、出力シグナルから試験液滴の必要な光学特性を測定できる。また、台１１２上には、ピペットチップ１１８用の容器１１６を設置でき、それにより、操作者が容易に手の届く範囲の位置に、これらを保管できる。
【００７３】
図１４は、全体を１２０として表す完全に組み上げた機器を示す。これは、ハウジング１２２を含み、その上に取り付けられ、光ファイバーシース１８を受けるカバー１６（前に説明のように）を有する。機器１２０は、ハウジング１２２内に、オンボード光源、検出器、および操作者によりタッチスクリーン１２４で提供される入力に基づいて光源および検出器を制御するためのプログラム可能な電子機器を含む。プログラム可能な電子機器は、光源および検出器とインターフェイスをとるために適切にプログラムされた汎用コンピュータにより構成され、それにより、操作者は、光源からの光のファイバーでの発生、検出器の操作特性および前に説明のように台座を通って出てくる検出光に基づいてデータ収集を制御できる。コンピュータは、出力シグナルを特徴付け、比較するための適切な分析ソフトウェアでプログラムできる。
【００７４】
図１５は、上面図によるさらなる機器を示す。機器は、主に２つの点で図１とは異なる。
【００７５】
第１に、一対のドロップヘッド組み付け品２２Ａ、２２Ｂは、ハウジングの頂面５２上に配置され、また、開口部２４、３２は、ドロップヘッド組み付け品２２Ａ、２２Ｂの両方が同時に現れるのを可能とするような形状と大きさである。これにより、操作者が両ドロップヘッドに一度に投入することが可能となる。
【００７６】
図１の実施形態と同様に、２つの開口部の提供により、カバーを測定位置からどちらか一方向へ回転させ、投入を可能とさせる。
【００７７】
第２に、ベアリングボールおよび陥凹部の位置決め機構は、図１５の実施形態で修正され、２つの安定な投入位置を与え、この場合、コネクター２０が１つまたは他のドロップヘッド組み付け品２２Ａ、２２Ｂと位置合わせされた状態にされる。従って、第１の投入位置では、カバーが下がり（陥凹部に位置するベアリングボールにより）、シールが形成されて、チャンバーを規定し（図１１の場合のように）、ファイバーが第１のドロップヘッド組み付け品２２Ａ上の台座の液滴支持面の上部に配置される。第２の投入位置では、カバーは同様に下がり（陥凹部にあるベアリングボールにより）、シールが形成されて、チャンバーを規定し（図１１の場合のように）、ファイバーが、第２のドロップヘッド組み付け品２２Ｂ上の台座の液滴支持面の上部に配置される。カバーが内表面上にさらなる対の図１１のシール８６と同じ環状シールを備え、それにより、シール８６がドロップヘッド２２Ａ、２２Ｂの内の１つの周りに配置される場合に、残りのドロップヘッドもまた、カバーの下のシールされた雰囲気中にあることが好ましい。このように、測定されていないドロップヘッドが、測定中でないにもかかわらず、液滴の周りの飽和雰囲気でシールされた状態にあり、蒸発を防ぐ。
【００７８】
図１５の装置は、従って、ただ１回の投入操作の一部として、同じドロップヘッド２２Ａ、２２Ｂ上で２つの試料が次々に投入されるのを可能とし、また、さらなる試料またはドロップヘッドとの何ら干渉なしに、これら２つの試料の測定が次々と行われるのを可能とする。このように、対照および未知試料が一緒に投入され、同じ条件下でほぼ同時に、ドロップヘッドが２つの試料の間で汚染される可能性が全くない状態で試験でき、それにより、正確さが高められ、誤りの可能性が低減されて、信頼性の高い、繰り返し可能な比較が可能となる。
【００７９】
図１６および１７は、図１の機器に対する修正を示す（この修正は、また、他の実施形態のいずれに対しても行うことができる）。図１６は、以下に説明する修正を除いて、図１のものに同じであるハウジング１２を含む全体システムを示す。図１７は、図１１に類似の図である。
【００８０】
図１７では、環状シール８６の内側にハウジングの頂面５２を貫通する一対の導管１２６、１２８があり、従って、チャンバー９６内のシールされた空気量につながるのがわかる。導管１２６は、パージガス、例えば、窒素またはヘリウムの加圧ボンベ１３０（図１７）に接続された入口導管である。導管１２８は、大気または例えば、通風室、等の排気システム１３２に接続された出口導管である。典型的な例では、入口および出口導管の両方が、ハウジング１２の外部コネクター１３４、１３６につながり、それに対し、加圧ボンベ１３０および排気システム１３２（必要に応じ）が接続される。最終的には、タイマー１３８に接続されたソレノイドにより作動された単純なシンプルバルブ１４２が、スイッチ１４０の操作者の動作によるボンベの操作を自動化するために装備される。
【００８１】
図１６のシステムの操作は、以下の通りである。試料の測定後、および投入位置に戻すように回転する前に（試料が有害な場合）、スイッチ１４０が作動され、１３６を開き、加圧ガス１３０をチャンバー９６内に入れる。典型的なガス圧力は、１．５ｂａｒであってもよい。入口導管１２６から出口導管１２８の方に急送された加圧ガスは、ドロップヘッド上の液滴を吹き飛ばし、それにより、試料がチャンバー９６から吸い出される。所定の時間後、ソレノイドは動作を停止し、バルブを閉じ、その後、カバーは、投入位置に回転し、全く液滴のない台座を露出させることができる。典型的な例では、操作者は、ドロップヘッドをティッシュペーパーで拭き、全ての残渣を除去し、次の試料の準備ができた状態になる。当業者なら、回転の全ステップ、ソレノイド動作、等が自動的に行えるように、このシステムを様々な所望の程度に自動化することができることに気付くであろう。
【００８２】
図１８は、上述のいずれかの機器で使用するための制御および操作システムのブロックダイアグラムである。制御システムは、全ての許容されたパラメータの範囲内でそれぞれ、光源と検出器を操作できるハードウェア光源コントローラ２０２およびハードウェア検出器コントローラ２０４を有するインターフェイス２００を介して、機器が機能できるように結びつける。
【００８３】
命令は、オペレーターインターフェース２０８、ワーキングメモリ２１０ならびにディスク記憶装置２１２を有するプロセッサ２０６からインターフェイス２００に送られる。プロセッサ、オペレーターインターフェース、ワーキングメモリおよびディスク記憶装置は、適切にプログラムされた汎用コンピュータの一部として提供されてもよく、または、構成要素の相互作用を制御する適切なオペレーティングシステムを有する専用ハードウェア部品として提供されてもよいことは理解されよう。
【００８４】
プログラム命令２１４は、ディスク２１２に保存され、ディスク２１２は、また、種々のデータ要素、例えば、較正データ２１６および結果および報告２１８を保存する。ソフトウェア２１４が作動中の場合に、インターフェイス２０８を介して操作者に提示されるスクリーンおよび制御装置の観点から、プログラム命令２１４下のシステムの操作について、以下で説明される。
【００８５】
図１９の導入スクリーンは、次のタブを含む：システム、メインテナンス、適用および統計。システムタブは、図１９に示す下記のメニューオプションを有する：
【００８６】
１．基本的セットアップおよびチェック
最初のメニューオプションは、機器、等が正しく接続されているかを確認する単純なテキスト命令である。これは、最も基本的なセットアップ命令である。
【００８７】
２．光源チェック
光源の調節は、いくつかの基本的注意が必要なもので、さらに、ユーザーにいくつかの診断試験が与えられ、光源が使えるようになっていることを確認する（例えば、光源を確かめることは、スイッチを入れ、ファイバーを取り出し、光が光源からきていることをチェックすること、等である）。
【００８８】
３．分光計チェック
分光計の調節は、使われる分光計の型に依存し、ソフトウェア上でのいくつかの設定（例えば、積分時間の設定、等）に注意が必要である。
【００８９】
４．システムチェック
ここで、光源、滴下装置および分光計の最良の操作を確実にする（例えば、光源制御装置の調節および分光計を最適化し、シグナルが飽和しないことを確実にする）ために行うことができるいくつかの単純なシステムチェックがある。ソフトウェアは、ユーザーにシステムのパフォーマンスを最適化するように指示することができる。このオプションの選択により、次に、システムの調節に関するユーザー指示を与える。
【００９０】
５．較正
較正基準が提供され、システムが、最適化された後でこれらが実行される場合は、波長チェックおよび感度、線形性および再現性チェックが実行できる。測定値が記録された後で、サービスの基本報告は、サービスアーカイブに保存され、この報告は印刷できる。
【００９１】
液滴機器が「空」の場合に、参照材料からスペクトルを取り、コンピュータのメモリに保存する。このデータセットは、分光計により帰属された波長に対する光強度の配列である。次に、液滴試料を通して透過した光源光の強度が、全波長に対し保存される。その後、
補正試料および参照強度（強度−各波長に対する暗電流）を使って、アルゴリズム：
【数１】
2014510930.tif 000003
に従って試料吸光度を計算する。液滴を通る平均経路長は、液滴の容量に依存し、システムのコンピュータモデル化から、また、測定に基づく実験結果から得た。経路長は、選択容量に基づいてソフトウェアにより決定される。スクリーンの下半分は、各適用に対する他の関連データと一緒にスペクトルを含む。
【００９２】
スペクトルに関しては：
スペクトルスクリーンをｊｐｇ画像に保存するオプションがある。
スペクトルの目盛りを変化させ、例えば、ＤＮＡのみの場合、２００〜４００ｎｍの波長範囲が必要である。
同じスクリーンディスプレイ上に２つ以上のスペクトルを表示できる場合、スペクトルオーバーレイコントロールを可能とし（後日）、ソフトウェアは、前に記録したスペクトルの読み込みを可能とする。スペクトルは、異なる色で示される。
オートレンジは、これが選択される場合は、スクリーンディスプレイ上の目盛りを自動的に設定する。
選択された全設定は、ファイルのヘッダーに保存される。
波長値は、可能な場合には、該当するチェックボックスの左側で上下矢印を使って選択するか、または数値を入力することによりさらに直接的に選択できる。
【００９３】
液滴分光計の較正は、市販の標準Ｓｔａｒｎａ  Ｇｒｅｅｎ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄを使って行う。所与の測定濃度に対する既知の吸光度の既知のスペクトル特性およびピークを有する他の製品を使ってもよい。２つまたは３つの波長での吸光度値が、標準の測定により得られ、既知の値と比較される。反復読み取りが行われ、平均され、標準偏差が得られる。標準と既知値との比較により、機器の光度測定の正確さの較正が行われ、標準偏差が光度測定再現性の尺度となる。結果の分析が、下表に示すようなスプレッドシートで自動的に返される。
【表１】
2014510930.tif 000004
【００９４】
繰り返し数は選択できるが、１０が最小で、３２を越える回数が試験の統計的妥当性の改善に基づいて推奨される。
【００９５】
液滴機器の較正試験は、２％より高い正確さとすべきであり、診断では、較正がうまくいかない場合は、ソフトウェアで反復較正により測定値を改善することが推奨される。
【００９６】
試験の報告は、ユーザーのＰＣ上に自動的に作られる較正報告ファイルに自動的にファイルされる。この報告書は、スクリーンのハードコピーとして、またはファイルから印刷できる。
【００９７】
６．機器の自動最適化
このオプションは、較正結果に基づいて機器のパラメータの自動最適化を可能とする。
図１９のメインタブに戻ると、「メインテナンス」タブを選ぶと、下記のオプションが示される：
１．ルーチンサービス（インサイツドロップヘッドクリーニング）：クリーニングキットを使ってルーチンサービスを行い、液滴機器が、例えば、タンパク質汚染により影響されない良質の測定値を出すことを確実にする簡単なステップがある。
２．ドロップヘッド交換：ドロップヘッド交換のためのツールが提供され、既存のドロップヘッドの取り外しと交換の説明が示される。
３．ドロップヘッド（機器からの取り外したもの）：溶媒浴中に浸漬された機器から取り出されたドロップヘッドの清掃方法の説明がなされる。
４．検出器の交換：次のオプションでは、検出器交換に関する説明が行われる（ここでは、機器キットの一部ではない簡単なツールの使用が必要となる）。
５．ファイバーのソラリゼーションのチェック：最終チェックでは、機器の運転、および較正標準を使ったスペクトル測定が必要となる。波長範囲２００〜２６０ｎｍでのノイズの受容可能なレベルに関するガイダンスが与えられる。
【００９８】
「適用」タブは、ユーザーが、（Ｓ）単滴、または（Ｄ）複滴操作、を選択する必要がある。操作は、後者のオプションが２つの液滴（試料と参照材料）の沈着を使うことを除いて、ほとんど同じである。アルゴリズムは、これらの試験に対する一般に容認された計算方法に適合し、アッセイ用の一般に容認された統計的分析にも適合する結果を得るためのデータ取得の後に、実行されるものである。
【００９９】
例として、単液滴操作を採用すると、ユーザーには、下記のオプションが与えられる：
【０１００】
１．較正グラフを使った直接測定
化学および生物学における標準的測定手法は、いくつかの選択波長の測定に対し、いくつかの他の溶媒の水溶液中の溶解成分の測定のために、濃度に対する吸光度の較正グラフを作成することである。次に、このＢｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ較正グラフを使って、未知の溶液の濃度を決定する（測定濃度はこの較正グラフから線図を使って決定される）。
【０１０１】
一例を図２０に示す。ここでは、測定量は吸光度で、測定尺度は濃度である。図２０は、典型的な較正を示し、グラフから測定するために重要な点は：
（ｉ）較正感度（ｍ−グラフの傾斜）
（ｉｉ）分析感度（ｋ＝ｍ／σｂｌａｎｋ；σｂｌａｎｋ：ブランクの反復測定から通常得られる測定量値の標準偏差）
（ｉｉｉ）検出限界（ＬＯＤ）：測定量尺度から較正線に対し投影し、３σｂｌａｎｋに対する測定尺度に下ろした切片の値。
（ｉｖ）定量限界（ＬＯＱ）：１０σｂｌａｎｋに対する切片を使うことを除いて、同様に決定できる。
（ｖ）直線性限界：フィッティング多項式の線形プロットからの３σｂｌａｎｋを越える値の変化により決定される。
【０１０２】
ソフトウェアは、ソフトウェア熟練者に問い合わせをしないで、データを自動的に記録し、結果を自動的に下表に入力する機会をユーザーに与える。また、測定試料は、反復測定が必要であり、最新エラー分析手法により、濃度と濃度誤差の両方の値が返される。測定が進行するにつれ、結果の統計的許容性に関するチェックがすぐに行われ（下表参照）、統計的に許容可能なこれらのセットに関する測定後、ユーザーに較正測定を反復させるように提供されるオプションと共に、チェックマークが現れる。結果が統計的に許容可能である場合、チェックマークがボックス中に現れる。さらに、較正測定値が許容可能でない理由に関する提案が行われるが、これらは、統計的に妥当な結果を得ながら進めるよりも、反復を促されているユーザーには必要がない。
【表２】
2014510930.tif 000005
【０１０３】
結果のスクリーンも提示でき、これは、ユーザーに、ＬＯＱおよびＬＯＬの間の濃度の測定値を得ることを知らせる。図２０のデータは、大凡のデータ分析のためのいくつかのアイデアを提供する。ここでは、値は、ｍ＝０．０１２６
Ａ−ｕｎｉｔ．Ｌ／ｍｇである。ここで、１０σｂｌａｎｋ＝０．０７５６である（式ＬＯＱ＝６ｍｇ／Ｌから計算）。ＬＯＤは、１．９ｍｇ／Ｌである。グラフは直鎖で、非直線性の徴候はなく、従って、ＬＯＬとして１００ｍｇ／Ｌを採用する。この調査用に特別に開発されたエラー分析手法を使って、ソフトウェアは、これらの値を返す。
【０１０４】
このグラフから、エラーバンド用の式が、３σエラーバーに対して、この範囲の値でＡ軸上の切片の値を置き換えた２本の直線を使って、計算される。示されたグラフでは、範囲は、３σｂｌａｎｋ＝０．０１２５である。従って、エラーバンド用の式は、２本の直線：Ａｔｏｐ＝０．０１２６ｃ＋０．００２７（［０．０１２５−０．００９８］から計算）および下側の直線Ａｂｏｔｔｏｍ＝０．０１２６ｃ−０．０２２３（［−０．０１２５−０．００９８］から計算）である。これにより、濃度測定は、容易に行える。
【０１０５】
未知試料の測定吸光度は、Ａｕｎｋｎｏｗｎ＝０．４６４±０．０１５（３σ値を誤差として採用）で、ＡＴ＝０．４７９〜ＡＬ＝０．４４９の値の吸光度範囲を示す。未知試料の濃度の計算には、ｇｒａｐｈ  ｖｉｚ上で得られる最適合線の式：ｃｕｎｋｎｏｗｎ＝（０．４４６／０．０１２６）＋０．００９８＝３５．４１ｍｇ／Ｌ、を使用する。濃度誤差は、ＡｔｏｐおよびＡｂｏｔｔｏｍ用の２つの式を使って、未知試料の濃度測定値の吸光度範囲から計算される。式中のＡｂｏｔｔｏｍをＡＴ＝０．４７９で置き換えて３８を得て、式中のＡｔｏｐをＡＬ＝０．４４９で置き換えて３５．６６を得ることにより濃度範囲が計算される。
【０１０６】
これにより、結果３５．４１±２．５９（ｃ±Δｃ）が得られる。実際には、このアルゴリズムの例では、ここで示された誤差は、グラフ上のエラーバーがわかるようにするために誇張されており、これらは、大きさが２倍になっている。そのため、これらの本当の液滴分析器セットで得られた実際の本当の測定結果は、３５．４１±１．２９５ｍｇ／Ｌである。アルゴリズムは、図２１のフローダイアグラムにより説明できる。
【０１０７】
２．ＲＮＡ／ＤＮＡ
（ｉ）アルゴリズムは、数値的相関関係に変換された、確立した実験的相関関係に基づいている。定数は、単鎖および二重鎖ＤＮＡならびにＲＮＡの間で異なる。これらは、１本鎖ＤＮＡ、ＤＳＤＮＡ、ＲＮＡで表され、実際には、他の核酸もある。核酸タイプを選択する。
（ｉｉ）３つの波長２６０、２８０および３２０ｎｍの「液滴分光計」吸光度の測定値が記録される。
（ｉｉｉ）ＤＮＡの純度を評価するための式：
【数２】
2014510930.tif 000006
を使った値の計算。
【０１０８】
純粋なＤＮＡは１．８、およびＲＮＡは２．０の値となる。低い値は、タンパク質の存在、または変性ＤＮＡの存在を示す。２つ目の有用な純度比率の尺度:純度推定値２＝Ａ２６０／Ａ２３０ がある。これらの比は、ＤＮＡ濃度（ｎｇ／ｎＬ）：ＣＤＮＡ＝（Ａ２６０−Ａ３２０）＊５０＊ＰＦ（ＰＦ＝液滴分析器に対する経路長因子）が吸光度測定値に基づくことを除いて、有用である。例えば、３ｎＬ液滴に対して、経路長は、モデル化調査および実験的試験から得られた１．１８４ｍｍである。２ｍｍ直径ドロップヘッドを使った実験的調査では、ＰＦ＝−０．００５４ＶＤ２＋０．２８７２ＶＤ＋０．３５４９の式が得られた。式中、ＶＤは、液滴容量（マイクロリットル）である。その値を標準の１０ｍｍ経路長吸収測定の値に変換するための経路長の計算は、単純にＰＦ／１０である。液滴分光計ソフトウェアで報告された全ての値は、標準的分光光度計および１０ｍｍキュベットを使って得られた値に対応するものである。
【０１０９】
（ｉｖ）タンパク質アッセイ
これらの測定値に基づくタンパク質スクリーンは、選択方法に依存し、例えば、２８０ｎｍでの測定は、図２２に示すスクリーンとなる。
ＵＶ−可視スペクトルの表示が下記と一緒に示される：
１ｃｍ経路長に基づく２８０ｎｍでの吸光度の測定。
表示濃度に対する消衰係数の入力値。
濃度測定値
【数３】
2014510930.tif 000007
【０１１０】
（ｖ）ＢＣＡアッセイ
ＢＣＡアッセイでは、タンパク質（未知）を測定する前に、実行時毎回生成される検量線が必要となる。
測定は、５６２ｎｍのλＭａｘで行われ、７５０ｎｍで分析される。
【０１１１】
吸光度値は、タンパク質濃度に比例する。
ユーザーは、随時検量線を見直すことが可能。
検量線を生成する際の注意は次記の通り：（ｉ）参照材料を測定する（ＢＣＡ試薬および「ゼロに設定した」標準）（ｉｉ）ソフトウェア制御は、統計的検査がデータに対し実行できるのを保証するために、２回未満の反復数による測定を許容しない（ｉｉｉ）ユーザーは、５回の反復を行うことが推奨される（ｉｖ）アッセイ中のステップで、大きな説明ボックスが、交通信号システムの赤／緑でユーザーを案内し、測定のための検量線の準備がいつ出来ているかを示す（ｖ）アッセイ工程でヒントをユーザーに与えるためＨＥＬＰを利用できる。
【０１１２】
図２３は、ＢＣＡアッセイの結果を示す。較正に関連して、ユーザーは、図２３に示す表をクリックし、試料を削除し、その後、測定セットを再度反復できる。その後、更新された測定セットが、直ちにグラフ上に示される。
【０１１３】
その検量線が完成するとすぐに、赤の標識光が緑に変わり、「ｇｏ」を示すこの条件でのみ、ユーザーが測定を開始できる。
【０１１４】
緑の光の点灯に伴い、較正グラフが消え、スペクトルスクリーンと入れ替わる。
切替オプション：ユーザーが較正グラフまたはスペクトルを調べて検量線を見直すことができるようにする。
較正オプション：以前に保存した較正か、または新しい較正の作成かをユーザーが選択できるようにする。
柔軟な計算オプション：標準的１ｃｍの経路長に基づいた吸光度の計算（下式）と一緒に、選択経路長（容量）に基づく５６０ｎｍおよび７５０ｎｍでのマイクロドロップ吸光度が表示される。
【数４】
2014510930.tif 000008
【０１１５】
注記：濃度値（ｎｇ／ｍＬ）を得るためには、未知試料は、検量線の許容限界内に入る必要があり、濃度測定値は、試料間の直線フィッティングにより得られる。検量線の傾斜ｍ（較正感度）および較正グラフの切片（ｃ）は、最小二乗フィットを使ってソフトウェアにより決定される。
（ｄ）次に、濃度が下式により得られる：
【数５】
2014510930.tif 000009
ユーザーは、直線回帰に必要なカーブフィッティングの方法：原点を通る直線回帰；補間；および三次スプライン；を選択できる。
【０１１６】
（ｖｉ）ローリーアッセイ
タンパク質試料（未知濃度）の測定の前に、必要な検量線が実行毎に生成される。試料は、７５０ｎｍで測定され、４５０ｎｍで正規化される。この場合のスクリーンは、ローリー法のボックスが選択されていることを除いた、上記ＢＣＡの場合に示されるものである。
【０１１７】
（ｖｉｉ）ブラッドフォードアッセイ
タンパク質試料（未知濃度）の測定の前に、必要な検量線が実行毎に生成される。試料は、２つの波長：５９５ｎｍおよび７５０ｎｍ（正規化用）で測定される。この場合のスクリーンは、ブラッドフォード法のボックスが選択されていることを除いた、上記ＢＣＡの場合に示されるものである。
【０１１８】
（ｖｉｉｉ）ビウレットアッセイ
タンパク質試料（未知濃度）の測定の前に、必要な検量線が実行毎に生成される。試料は、２つの波長で測定される。測定は５４６ｎｍで行われる。この場合のスクリーンは、ビウレット法のボックスが選択されていることを除いた、上記ＢＣＡの場合に示されるものである。
【０１１９】
（ｉｉ）複滴
１．直接測定
２．ＤＮＡ／ＲＮＡ
３．タンパク質アッセイ（ｉ）ローリー（ｉｉ）ブラッドフォード（ｉｉｉ）ビウレット
【０１２０】
測定手続きは、ＨＥＬＰの記載が複滴沈着のための説明に変わったことを除いて、上記と同様である。
【０１２１】
図２４〜２７は、マイクロプレートリーダーで使用するためのマイクロプレート型のドロップヘッド代替形式を示す（平面図（図２４）、側面図（図２５）、側面断面図（図２６：図２４の線Ａ−Ａに沿って切り出したもの）および底面図（図２７））。示した寸法（ｍｍ）は、代表例に過ぎない。
【０１２２】
一括して図２４〜２６を参照すると、ドロップヘッド３００は、一段高い外縁３０２を有し、その内側に、リザーバー３０４、その内側に整列して配置された９６個の一段高い孤立台座３０６を含む。
【０１２３】
孤立台座上には、一段高い円柱状台座３０８があり、その上面には、それぞれ液滴支持面を備える。
【０１２４】
ドロップヘッド２２上の単一環状リザーバーの場合と同様な方式で、リザーバー３０４が水または別の溶媒、等の液体で満たされ、手作業で、またはそれぞれの液滴が従来のロボット沈着システムを使って各液滴支持面３０８上に沈着され、孤立台座が液滴支持面からリザーバーを分離する。リザーバー３０４内の液体は、ドロップヘッド３００上に高められた蒸気圧をもたらし、操作中および読み取り中の液滴の蒸発を防ぐ。各液滴を通して光を照射し、それにより液滴中の試験液体がその光と相互作用し、分析のためにプレートの下部の検出器または検出器配列が各液滴を通過した光を検出することにより、従来のマイクロプレートリーダー（図示せず）を使ってドロップヘッドを測定できる。
【０１２５】
図２６および２７からわかるように、一連の９６個の凸レンズ３１０が、ドロップヘッド３００の底面３１２の各孤立台座と液滴支持面の下に一体品として備えられている。レンズ３１０は、液滴および台座から検出器に通過する光に焦点を当てている。別のレンズ構造も使用可能であり、またはそれらを完全に省いて、検出器が、単純にドロップヘッドの平らな裏面を通過する光を集めてもよい。
【０１２６】
本発明は、請求発明の範囲を逸脱することなく修正可能な本明細書記載の実施形態に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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