(57)【要約】【課題】  種々の試料型および構成と共に使用できる小型の光学スキャナーであって、複数の励起／照射波長を与えかつ種々の波長での放射を検出するのに使用され得るものを提供する。【解決手段】  任意の種々の技術を用いて標識した生物学的試料または他の種類の試料の量を測定できる装置が提供されている。提供されたスキャナーは、ソースモジュールを包含し、これは、好ましくは、ほぼ同じ強度の２個の異なる波長を発する内部レーザーを含む。ソースモジュールには、任意の外部光源が連結され、それにより、他の波長の付加によって、さらに融通がきくようになる。また、スキャナーは検出モジュールを包含する。検出モジュール内には２個の検出器があり、それにより、複数の波長の同時検出が可能となる。励起光や読取光をソースモジュールから試料へと伝達し、次いで、発した光や散乱した光を試料から検出モジュールへと伝達するために二股光ケーブルが使用される。【選択図】      図１
2004264312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を包含する、スキャナーシステム：
試料照射源であって、ここで、該照射源は、レーザーを包含し、ここで、該レーザーは、第一波長および第二波長の放射を同時に発する；
試料支持体内に保持されている試料の領域を走査するための走査ヘッドであって、ここで、該走査は、第一方向および第二方向に沿っており、ここで、該走査ヘッドは、該放射を、該照射源から該試料の一部へと向ける；
該試料により発せられた放射をモニターするための検出システムであって、ここで、該検出システムは、該モニターした放射の強度に対応する信号を出力する；および
該検出システムに連結された波長選択システムであって、ここで、該波長選択システムは、該検出システムによりモニターされた放射の波長を決定する。
【請求項２】
さらに、以下を包含する、請求項１に記載のスキャナーシステム：
前記走査ヘッドを前記第一方向に移動させるための第一並進ステージ；
該走査ヘッドを前記第二方向に移動させるための第二並進ステージ；および
該第一および第二並進ステージに連結されたプロセッサであって、該プロセッサは、該走査ヘッドの運動を制御する。
【請求項３】
さらに、前記走査ヘッドに連結された第三並進ステージを包含し、該第三並進ステージが、第三方向に、該走査ヘッドの運動を制御し、ここで、該第三方向が、前記第一および第二方向により形成される平面に対して垂直であり、ここで、前記プロセッサが、該第三並進ステージの運動を制御する、請求項２に記載のスキャナーシステム。
【請求項４】
前記検出システムが、さらに、第一検出器および第二検出器を包含し、ここで、前記スキャナーシステムが、さらに、ビームスプリッターを包含し、ここで、該ビームスプリッターにより、該第一検出器および該第二検出器が、前記試料によって発せられた放射を同時にモニターできるようになり、ここで、該第一検出器が、第三波長の放射をモニターし、そして該第二検出器が、第四波長の放射をモニターする、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項５】
前記第一および第二検出器が、光電子増倍管検出器である、請求項４に記載のスキャナーシステム。
【請求項６】
さらに、前記第一および第二検出器に連結されたプロセッサを包含し、ここで、該プロセッサが、該第一検出器と連携した第一ゲインおよび該第二検出器と連携した第二ゲインを制御する、請求項５に記載のスキャナーシステム。
【請求項７】
前記第一波長の前記レーザー放射の第一強度が、前記第二波長の前記レーザー放射の第二強度とほぼ同じである、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項８】
前記波長選択システムが、さらに、少なくとも、ビームスプリッターおよび帯域フィルターを包含する、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項９】
前記検出システムが、さらに、第一検出器および第二検出器を包含し、ここで、前記波長選択システムが、さらに、少なくとも２個のビームスプリッターおよび少なくとも２個の帯域フィルターを包含する、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１０】
さらに、遠位末端および近位末端を有する光ファイバーの二股バンドルを包含し、該光ファイバーが、少なくとも１個の放射ファイバーおよび少なくとも１個の収集ファイバーを包含し、該少なくとも１個の放射ファイバーおよび少なくとも１個の収集ファイバーの該遠位末端が、前記走査ヘッドに連結されており、ここで、前記照射源からの前記放射が、第一集束レンズにより、該少なくとも１個の放射ファイバーの該近位末端へと集束され、該放射が、該少なくとも１個の放射ファイバーを通過し、そして第二集束レンズによって、前記試料の前記一部へと集束され、ここで、該試料の該一部により発せられた該放射は、収集レンズにより収集され、そして該少なくとも１個の収集ファイバーの該遠位末端へと集束され、ここで、該少なくとも１個の収集ファイバーの該近位末端が、該収集した放射が前記波長選択システムを通って該検出システムへと通過するように、配置されている、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１１】
さらに、フィルターホイールを包含し、該フィルターホイールが、少なくとも、複数の光学帯域フィルターを包含し、ここで、前記照射源からの放射が、該フィルターホイールを通過する、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１２】
前記フィルターホイールが、さらに、少なくとも１個の不透明光学シャッター要素を包含する、請求項１１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１３】
さらに、前記検出システムに連結されたプロセッサを包含し、ここで、該プロセッサが、前記検出システム出力信号から、前記試料の前記走査領域の画像を作成する、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１４】
さらに、前記プロセッサに連結されたモニターを包含し、ここで、前記画像が、該モニター上に表示される、請求項１３に記載のスキャナーシステム。
【請求項１５】
前記試料照射源が、さらに、外部源を前記スキャナーシステムに連結できるようにする外部源ポートを包含し、ここで、該外部源からの放射が、該外部源ポートおよび前記走査ヘッドを通って、前記試料の前記部分へと通過する、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項１６】
さらに、前記外部源ポートに連結された前記外部源を包含し、ここで、該外部源が、レーザーおよび広帯域源からなる群から選択される、請求項１５に記載のスキャナーシステム。
【請求項１７】
さらに、以下を包含する、請求項１５に記載のスキャナーシステム：
放射平行化システムであって、ここで、前記外部源からの放射は、該平行化システムを通過する；および 該平行化システムに連結された並進ステージシステムであって、該並進ステージシステムにより、該外部源放射が、該スキャナーシステムと最適に連結できるようにする。
【請求項１８】
さらに、前記並進システムに連結されたプロセッサを包含し、該プロセッサが、該並進システムの運動と、前記外部源放射の前記スキャナーシステムへの前記連結の最適化とを制御する、請求項１７に記載のスキャナーシステム。
【請求項１９】
前記連結最適化が、前記並進システムの運動中にて、前記検出システムからの前記出力信号を最高にすることにより、決定される、請求項１８に記載のスキャナーシステム。
【請求項２０】
前記連結最適化が、前記並進システムの運動中にて、整列検出器からの信号を最高にすることにより、決定される、請求項１８に記載のスキャナーシステム。
【請求項２１】
前記外部源および前記レーザーからの放射が、前記試料を同時に照射する、請求項１６に記載のスキャナーシステム。
【請求項２２】
前記試料により発せられた前記放射が、前記照射源を起源とする散乱放射である、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２３】
前記試料により放射された前記放射が、蛍光に帰因しており、ここで、該蛍光が、前記照射源の前記第一および第二波長と識別可能な波長である、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２４】
前記試料が、蛍光試料、記憶蛍光スクリーン（storage phosphor screen）、ＤＮＡ鎖を含む試料、化学発光プローブを含む試料、およびタンパク質染料を含む試料からなる群から選択される、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２５】
前記試料が、ゲル、膜、ＴＬＣプレート、配列決定プレート、ＤＮＡハイブリダイゼーションアレイおよびＰＣＲチップからなる試料型の群から選択される、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２６】
前記第一照射源波長が、ＢａＦＢｒ：Ｅｕに基づいた記憶蛍光スクリーンと共に使用するのに適当であり、そして前記第二照射源波長が、ＳｒＳ：ＣｅおよびＳｒＳ：Ｓｍに基づいた記憶蛍光スクリーンと共に使用するのに適当である、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２７】
さらに、前記第一並進ステージに連結された第一光学エンコーダおよび前記第二並進ステージに連結された第二光学エンコーダを包含し、ここで、該第一および第二光学エンコーダが、前記走査ヘッドに対して、絶対的位置情報を提供する、請求項２に記載のスキャナーシステム。
【請求項２８】
前記照射源が、変調されており、そして前記検出システムが、変調されている、請求項１に記載のスキャナーシステム。
【請求項２９】
さらに、前記変調した検出システムに連結されたプロセッサを包含し、ここで、該照射源が、前記試料にて、蛍光を励起し、ここで、該プロセッサが、該変調した検出システムの前記出力信号から、蛍光寿命を決定する、請求項２８に記載のスキャナーシステム。
【請求項３０】
以下を包含する、記憶蛍光スクリーンスキャナー：
第一波長および第二波長で放射を同時に発するレーザー源であって、ここで、該第一波長は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ記憶蛍光スクリーンと適合性であり、そして該第二波長は、ＳｒＳ：ＣｅおよびＳｒＳ：Ｓｍ記憶蛍光スクリーンと適合性である；
少なくとも１個の励起光ファイバーにより該レーザー源に連結されたスクリーン走査ヘッドであり、ここで、該走査ヘッドは、ｘ−ｙ走査システムに連結されている；
第一検出器、第二検出器およびビームスプリッタを包含する検出システムであって、該第一検出器は、第三波長の放射をモニターし、そして該第二検出器は、第四波長の放射をモニターし、そして該ビームスプリッタは、該第三波長の放射を該第一検出器へと伝達し、また、該第四波長の放射を該第二検出器へと反射させ、ここで、該第一および第二検出器は、放射を同時にモニターし、ここで、該検出システムは、少なくとも１個の収集光ファイバーにより、該走査ヘッドに連結されている；および 該ｘ−ｙ走査システムに連結されたプロセッサであって、該プロセッサは、該走査ヘッドにより走査された試料の領域を制御する。
【請求項３１】
前記プロセッサが、前記ｘ−ｙ走査システムと連携して、解像度および走査速度を制御する、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３２】
前記第一波長が、およそ５３２ナノメーターであり、そして前記第二波長が、およそ１０６４ナノメーターである、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３３】
さらに、前記少なくとも１個の励起光ファイバーによって、前記走査ヘッドと連結された外部源を包含し、ここで、該外部源が、前記第一および第二波長から識別できる第五波長の放射を発する、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３４】
さらに、試料記憶蛍光スクリーンを包含し、該試料記憶蛍光スクリーンが、前記記憶蛍光スクリーンスキャナーへの挿入前に、実質的に光を通さない曝露ボックスにて曝露される、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３５】
さらに、前記レーザーと前記少なくとも１個の励起光ファイバーとの間に介在された波長選択システムを包含する、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３６】
さらに、前記少なくとも１個の収集光ファイバーと前記第一および第二検出器との間に介在された波長選択システムを包含する、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【請求項３７】
前記プロセッサが、前記検出システムに連結されており、ここで、該プロセッサが、前記記憶蛍光スクリーンスキャナー内の試料の画像を作成する、請求項３０に記載の記憶蛍光スクリーンスキャナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、特許文献１（その完全な開示内容は、全ての目的について、本明細書中で参考として援用されている）の一部継続出願である。本願は、一般に譲渡された特許文献２（これは、１９９７年１月７日に登録された）および特許文献３（これは、１９９３年１１月３０日に登録された）ならびに一般に譲渡された同時係属中の特許文献４（これは、１９９６年１月１１日に出願された）、特許文献５（これは、１９９６年１０月１１日に出願された）および特許文献６（これは、１９９７年９月９日に出願された）（それらの完全な開示内容は、全ての目的について、本明細書中で参考として援用されている）に関連している。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、一般に、光学スキャナーに関し、さらに特定すると、種々の技術を用いて標識した生物学的試料または他の種類の試料を測定および／または画像化するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
画像化は、種々の生物学的分子の検出にて使用される重要な手段である。例えば、画像化装置は、特定の分子量の分子、ＤＮＡ、特定のＤＮＡ配列、タンパク質および炭水化物の濃度を検出し測定するのに、使用され得る。典型的には、目的の試料は、蛍光染料、放射性同位元素、または酵素活性化光放射（すなわち、化学発光）または蛍光（すなわち、化学蛍光）化学物質を用いて、標識される。
【０００４】
ＵＶ、可視またはＩＲ光は、蛍光染料およびマーカーを励起する。一旦、励起されると、これらの染料は、発光し、好ましくは、その励起波長と識別できる波長で光を発する。放射性および化学発光性の信号は、典型的には、ｘ線フィルムまたは記憶蛍光スクリーン（storage phosphor screen）のいずれかを用いて、捕捉される。このｘ線フィルムは、現像され、そして濃度計を用いて読み取られる。この記憶蛍光スクリーンは、現像する必要がなく、そして光のビームでこのスクリーンを走査することにより、読み取られる。この読み取りビームは、この記憶蛍光体からの発光を生じ、この発光の強度は、この記憶蛍光体により保持されている発光のもとの量に比例している。
【０００５】
標識した生物学的試料を検出する際に使用される種々の装置が記述されている。特許文献７は、フィルムに保存した情報の高解像度読み取り用の装置を開示している。この装置は、所望の解像度に等しい幅のスリットを包含し、このスリットの後方には、このスリット幅と等しい直径の光ファイバーを備えている。この光ファイバーは、光がこのスリットを横切るときに、その光を収集し、それを検出器へと伝達する。
【０００６】
特許文献８は、光ファイバーレーザースキャナーを開示している。開示されたスキャナーは、２個の光ファイバーセットを使用し、これらは、電磁コイルに装着されている。これらの磁気コイルは、必要なビームを偏向させる。
【０００７】
特許文献９は、動的スキャナーとして機能する可変長光ファイバーの受動アレイを開示している。このファイバーアレイの各連続ファイバーは、先行ファイバーよりも漸増的に長くなっている。それゆえ、これらのファイバーに同時に入る光は、異なる時点で、これらのファイバーを出ていき、出ていく時間の変化は、それゆえ、異なる位置と相関している。
【０００８】
特許文献１０は、低レベルのレーザーで誘発した燐光の測定用の装置を開示している。このレーザーは、ビーム拡大器を通って指向され、次いで、鏡により照準が定められる。誘発された燐光は、光ファイバー面板により収集され、そして光電子増倍管へと通過される。
【０００９】
特許文献１１は、電気泳動ゲルプレートと共に使用するための蛍光検出システムを開示している。開示されたシステムでは、ゲルプレートはレーザー励起源で照射され、そして発光した蛍光は、複数の虚像から分離され、これらの虚像は、引き続いて、個々の帯域フィルターを通り、それにより、多色蛍光検出が得られる。
【００１０】
特許文献１２は、複数のレーザー源と、波長の関数として蛍光を検出する手段とを使用する多色蛍光検出システムを開示している。個々のレーザー源は、時分割規準でこの試料を照射するために、光チョッパー（例えば、ロータリーシャッター）と組み合わされている。
【００１１】
特許文献１３は、試料に付随した吸光度、蛍光および発光を測定するための多機能光度計を開示している。開示されたシステムは、走査ヘッドを用いて、この試料へまたはそこから光を伝達するために、光ファイバーを使用する。マイクロプレート中に含有された試料に対して、この走査ヘッドを位置決めするために、コンピューター制御した位置決めテーブルを使用する。
【００１２】
特許文献１４は、高速蛍光スキャナーを開示している。このシステムは、試料を横切る平行励起ビームを走査するために、軽量走査ヘッドを使用する。放射された蛍光は、この走査ヘッドレンズにより集められ、そして励起ビームの光路に沿って、検出器へと向けられる。この試料の二次元画像を得るために、この試料は、その走査線と直交する軸にて、並進される。
【００１３】
Sandersらによる非特許文献１では、信号分析方法が開示されている。開示された方法では、配列決定ゲルにあるＤＮＡバンドの歪みを除くために、コンピュータープログラムが使用されて、それにより、ＤＮＡ配列決定分析の精度が改良される。この著者は、開示された技術が、他のシステム（例えば、タンパク質およびＤＮＡ制限断片のゲル電気泳動）に適用できるはずであると述べた。
【００１４】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第６０／０５５，５６７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，５９１，９８１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２６６，８０３号明細書
【特許文献４】米国特許出願番号第０８／５８５，３０３号
【特許文献５】米国特許出願番号第０８／７２９，１１１号
【特許文献６】米国特許出願番号第０８／９２７，５５６号
【特許文献７】米国特許第３，７４６，８４０号明細書
【特許文献８】米国特許第３，８３６，２２５号明細書
【特許文献９】米国特許第３，８９２，４６８号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８７７，９６６号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，０６２，９４２号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，２９０，４１９号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，４３６，７１８号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，４５９，３２５号明細書
【非特許文献１】Electrophoresis １９９１，１２（３〜１１、Imaging as a Tool for Improving Length and Accuracy of Sequence Analysis in Automated Fluorescence-Based DNA Sequencing）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記スキャナーは、入手できる広範囲の異なる試料型を、全て利用している訳ではない。むしろ、典型的な走査装置は、特定の種類の試料（例えば、蛍光試料）用に設計されており、結果として、他の種類の試料と共に使用できない。さらに、多くの生物学的試料スキャナーは、非常に限られたセットの照射／励起波長および／または発光波長を与えており、それゆえ、この装置の機能性がさらに限定される。最後に、前述のマーカーの多く（もし、全部ではないのなら）から得られる解像度は、殆どの生物学的試料走査システムによって、完全に利用されているわけではない。
【００１６】
従って、種々の試料型および構成と共に使用できる小型の光学スキャナーであって、複数の励起／照射波長を与えかつ種々の波長での放射を検出するのに使用され得るものが、望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（発明の要旨）
本発明は、種々の技術のいずれかを用いて標識した生物学的試料または他の種類の試料（蛍光体、放射性同位体、酵素活性化した発光性化学物質、および酵素活性化した蛍光物質を含めて）の量を測定できる装置を提供する。この装置は、複数の試料型からの信号の同時または順次のいずれかの捕捉を可能にする。この装置は、励起光または読み取り光の特定のソースまたは波長に制限されておらず、また、この装置は、特定の放射波長に制限されてもいない。それゆえ、本発明は、各種の蛍光染料、記憶蛍光スクリーンおよび化学発光プローブを測定することができる。
【００１８】
本発明の１局面では、このスキャナーは、ソースモジュールを包含する。このソースモジュールは、ほぼ同じ強度の２つの波長（５３２ナノメーターおよび１０６４ナノメーター）を発する内部レーザーを有する。これらの２つの波長により、このスキャナーは、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ、ＳｒＳ：ＣｅおよびＳｒＳ：Ｓｍに基づいた記憶蛍光スクリーンならびに種々の蛍光染料および他の染色と共に機能できるようになる。このソースモジュールには、任意の外部光源が容易に連結され得、それにより、ＵＶ、可視、中域ＩＲ（ｍｉｄ−ＩＲ）およびＩＲスペクトル範囲での他の波長の追加により、このスキャナーの潜在的な用途に対して、さらに融通がきくようになる。この外部光源は、ビームスプリッターを通り、このビームスプリッターは、この内部レーザからの放射を外部レーザーのものと組み合わせる。この外部源により放射された光は、自動整列手順を受けて、この源とこのスキャナーの光学系との間の最適な連結を保証する。
【００１９】
本発明の他の局面では、このスキャナーは、検出モジュールを包含する。この検出モジュール内には、２個の検出器があり、それゆえ、複数波長の同時検出が可能となる。少なくとも２個のフィルターホイール内に含まれる種々の帯域フィルターおよびビームスプリッターは、検出前に、この光ビームから所望でない放射を取り除く手段を提供する。好ましくは、これらの２個の検出器は、光電子増倍管であり、それゆえ、比較的に広い波長範囲にわたって、高い感度を与える。
【００２０】
二股光ケーブルは、好ましくは、この励起および／または読み取り光を、このソースモジュールからこの試料へと伝達し、引き続いて、放射および／または散乱した光を、この試料からこの検出モジュールへと伝達するのに使用される。これらのファイバーの数または物理的配列のいずれも重要ではないものの、典型的には、この走査ヘッドプローブを形成するめに、１個と１０個の間の励起ファイバーが、１００個と３００個の間の収集ファイバーによって取り囲まれている。このファイバー走査プローブの末端には、集束レンズおよび集光レンズが連結されている。このプローブとこの試料との間の分離距離を調整することなしに、ある範囲の試料サイズに適合させるために、好ましくは、このプローブレンズは、５ミリメートルの範囲にわたって、１５０マイクロメートル未満の焦点スポットサイズを与える。あるいは、この走査ヘッドプローブまたはこのプローブ内のレンズのいずれかは、並進ステージに連結され得、それゆえ、この走査プローブを、異なる試料サイズに対して最適化できるようになる。
【００２１】
本発明の他の局面では、このシステムは、この試料を横切ってこのプローブを走査するための走査ステージを包含する。このシステムは、種々の試料および試料型（これは、蛍光スクリーン、ゲルおよび蛍光試料からマイクロタイタープレートに及ぶ）に適合するように設計されている。この走査ヘッドは、一対の並進ステージに取り付けられており、それゆえ、このプローブが、利用可能な全試料領域またはその数個のサブセットを走査できるようになる。本発明の１実施態様では、この走査システムは、閉鎖ループ様式で作動し、それにより、直接的な位置フィードバッグを提供する。位置情報は、光学エンコーダを用いて得られ得、これらのエンコーダは、これらの並進ステージを操作するモーター内に取り付けられているか、または個々の並進ステージのステージ移動をモニターするような様式で取り付けられているか、いずれかであり得る。
【００２２】
本発明の他の局面では、マイクロプロセッサが、この走査システムを制御する。１実施態様では、このマイクロプロセッサは、このスキャナーの並進ステージに連結されたモーターを制御し、それゆえ、このマイクロプロセッサは、このスキャナーの走査速度および試料採取領域を制御できるようになる。他の実施態様では、このマイクロプロセッサはまた、ソースモジュールにあるフィルターホイールおよび検出モジュールにあるフィルターホイールを制御する。さらに他の実施態様では、このマイクロプロセッサは、検出モジュールにある光電子増倍管検出器への高電圧供給を制御し、それにより、これらの検出器のゲインを、試料により課せられた要件に依存して、変えることができるようになる。
【００２３】
本発明のマイクロプロセッサは、外部コンピューターに連結され得る。この外部コンピューターは、このマイクロプロセッサのプログラミングを変更するために使用され得、それにより、このシステムに、異なる検出モジュール、ソースモジュールおよび外部源を付け加えたとき、このシステムを変えることができる。この外部コンピューターはまた、使用者に、特定の試料操作（例えば、特定の試料型およびサイズ）用のマイクロプロセッサをプログラミングする手段を提供するために、使用され得る。プログラミングを簡単にするために、このマイクロプロセッサまたは外部コンピューターのいずれかは、意図した操作条件（例えば、試料型、照射波長、検出波長など）に基づいて、種々の操作パラメータおよび／またはプログラミング指令を含む検索テーブルを包含し得る。この外部コンピューターはまた、試験結果の保存およびこれらの試験結果を処理し表示する手段を提供するのに使用され得る。これらの結果は、種々のフォーマット（表形式および試料画像表示を含めて）で表示され得る。この外部コンピューターはまた、例えば、異なる放射強度または波長を異なる色で表わして、使用者により理解し易い様式で、そのデータを提示するように使用され得る。
【００２４】
本発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および図面を参照することにより、なされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（発明の詳細な説明）
図１は、本発明によるスキャナーの概観を概略的に図示している。このシステムには、多くの用途を付加するために、種々の外部部品を装着し得るものの、その主要なシステム部品は、小型で軽量のアセンブリ１０１内に合うように設計されている。問題の試料は、アセンブリ１０１内の試料トレイ１０３に置かれる。試料トレイ１０３は、種々の試料型を保持するように構成されており、それにより、この装置の多くの用途が追加される。走査ヘッド１０５は、一対の並進部材１０７および１０９に移動可能に連結されている。並進部材１０７および１０９により、走査ヘッド１０５は、この試料全体またはそれらの任意の部分を走査できるようになる。
【００２６】
走査ヘッド１０５には、光学手段１１１が連結されており、それにより、ソース１１３からの放射は、走査ヘッド１０５を通過して、試料ホルダー１０３で保持した試料の選択した小領域に衝突できるようになる。好ましくは、光学手段１１１は、光ファイバーから構成されており、それにより、ソース１１３からのエネルギーを走査ヘッド１０５へと連結する簡単な手段を与える。この試料から放射および／または散乱した光は、ヘッド１０５で集められ、光学手段１１１を通過し、そして検出システム１１５で検出される。あるいは、この試料を通過して反射面（これは、この試料の下部に配置されている）から反射した光は、ヘッド１０５で集められ、光学手段１１１を通過して、検出システム１１５により検出され得、それにより、この試料の吸光度に相関し得る量が得られる。あるいは、この試料により反射した光は、ヘッド１０５で集められ、光学手段１１１を通過し、そして検出システム１１５により検出され得る。ヘッド１０５をソース１１３に連結する手段は、ヘッド１０５を検出システム１１５に連結する手段とは異なり得るが、好ましくは、二股光ファイバー（例えば、特許文献３（その開示内容は、本明細書中で参考として援用されている）で開示されているもの）が使用される。
【００２７】
マイクロプロセッサ１１７は、並進ステージ１０７および１０９に連結されているが、その走査操作（例えば、走査速度）を制御するのに使用される。マイクロプロセッサ１１７はまた、ソース１１３および検出システム１１５にも連結されている。マイクロプロセッサ１１７は、この走査システムを独立して操作するように構成され得るものの、それはまた、外部コンピューターシステム１１９に連結され得る。外部コンピューター１１９は、プロセッサ１１７をプログラム化し、実験の進行をモニターし、試験結果を保存し、そしてシステム１１５により検出された信号から試料画像を表示するために、使用され得る。外部コンピューター１１９はまた、その走査プロセスおよび得られたデータ（例えば、自動レーンの発見、自動バンドの発見、結果の自動定量化、自動定量化パラメーターのための使用者定義テンプレート、色補正、タイル（tiling）メモリー管理など）を制御し操作するために、プロセッサ１１７と共に使用され得る。
【００２８】
ソース１１３は、種々のソース型（例えば、レーザー、連続的に調整可能な広帯域源など）のいずれかであり得るものの、ソース１１３の好ましい実施態様は、図２で図示されている。ソース１１３内には、複数の波長を生じる専用レーザー２０１がある。レーザー２０１の出力強度は、濃度フィルター（neutral density filter）により、またはこのレーザー用の電源をデジタル的に制御することにより、制御され得る。好ましくは、レーザー２０１は、５３２ナノメーターおよび１０６４ナノメーターで光を発するダイオードポンプ固体レーザーである。レーザー２０１の二重波長性能により、このシステムを変更する必要なしに、広範囲の試料を励起できる。好ましい実施態様では、レーザー２０１のキャビティミラーまたはこのレーザーレンズの被覆のいずれかは、このレーザーが、２つの選択波長内にて、ほぼ同じエネルギー強度を発するように、設計されている。ほぼ同じ出力を供給することにより、複数のタイプの蛍光スクリーンは、このシステムを調節する必要なしに、効果的に走査できる。例えば、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ、ＳｒＳ：ＣｅおよびＳｒＳ：Ｓｍに基づいた記憶蛍光スクリーンは、全て、このソースと共に使用され得る。
【００２９】
レーザー２０１により放射された光は、ビーム組合わせミラー２０３により、集束アセンブリ２０５へと反射される。ミラー２０３は、レーザー２０１により放射された両方の波長を効果的に反射するように設計されている。アセンブリ２０５は、反射したビームを、ファイバー２０７の末端へと集束する。マイクロポジショナー２０９および２１１は、それぞれ、レーザー２０１およびミラー２０３と連結されているが、このレーザービームをファイバー２０７へと正確に位置づけるのに使用され、それにより、レザー２０１からファイバー２０７を通って、この試料への正確なエネルギー移動が達成される。一旦、レーザー２０１およびミラー２０３が正しく位置づけられて適所に固定されると、それらの１個が間違って移動する場合か、またはレーザー２０１から出てくるレーザービームが、このレーザーの老化につれて移動する場合に限って、これらの部品の再配置が必要である。しかしながら、このシステムの好ましい実施態様は、使用者が位置的な調整をする必要性を最小にするか、そうでないなら、その必要性を全てなくすように設計されている。
【００３０】
未発見の試料および標的を使用する可能性を与えるだけでなく、融通がきくようにするために、ソース１１３の好ましい実施態様は、外部源２１２を備えている。外部源２１２は、外部ポート２１３を介して走査システムに連結されている。外部源２１２からの光は、外部ポート２１３を通って、平行化アセンブリ２１５へと通過する。平行化アセンブリ２１５は、外部源２１２からの光を平行にし、平行化した光を、ビーム組み合わせミラー２０３および集束アセンブリ２０５を通って、ファイバー２０７へと通過させる。ミラー２０３上の光学被覆は、他の全波長の透過率を同時に最大にしつつ、レーザー２０１により放射された所望波長（特に、外部源に対して潜在的に問題とする波長）での反射を最大にするように、設計されている。それゆえ、複数の励起波長（すなわち、レーザー源２０１からの二重波長、および１個またはそれ以上の外部源２１２からの１個またはそれ以上の波長）は、ファイバー２０７を通って、この試料へと同時に伝達され得る。
【００３１】
外部ポート２１３には、種々の外部源２１２を連結し得る。レーザーおよび広帯域源の両方は、所望の波長に依存して、この走査システムへと連結され得る。一般に、この外部源は、紫外線（すなわち、ＵＶ）、可視光線、近赤外線（すなわち、ＮＩＲ）または赤外線（すなわち、ＩＲ）のいずれかのソースであり得る。それゆえ、この外部源は、連続的に調整可能または調整不可能、パルス性または連続、干渉性または非干渉性、およびレーザー形状またはアークランプ形状、または所望放射を発する他のいずれかのソースであり得る。
【００３２】
上で述べたように、二重波長内部レーザー源２０１は、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ、ＳｒＳ：ＣｅおよびＳｒＳ：Ｓｍに基づいた記憶蛍光スクリーンと共に使用され得る。加えて、内部源２０１は、必要な励起波長に依存して、種々の染料、着色剤、蛍光および化学発光マーカーと共に使用され得る。５３２ナノメーター線で使用する可能性のある染料（従って、外部源を必要としないもの）には、以下の蛍光染料が挙げられる：ＪＯＥ、ＴＡＭＲＡ、ＲＯＸ、ＨＥＸ、ボディピー（Bodipy）、ＴＲＩＴＣ、ＣＹ３、ローダミンＢ、およびリサミンローダミン（Lissamine Rhodamine）。加えて、この波長のレーザーラインは、臭化エチジウム、エチジウムホモダイマー、ＰＯＰＯ−３、ラディアントレッド（Radiant Red）だけでなく、タンパク質着色剤サイプロレッド（Sypro Red）に基づいたＤＮＡ着色剤を励起するために、使用され得る。さらに、種々の外部源がポート２１３に連結され、そして種々の染料／着色剤と共に使用され得る。例えば、アルゴンおよびアルゴン／クリプトンレーザーにより放射された４８８ナノメーターラインは、外部ポート２１３に連結され、そして蛍光染料（例えば、ＦＡＭ、ボディピーＦＬ（Bodipy FL）、ルシファーイエロー（Lucifer Yellow）、ＮＢＤ−Ｘ、ナイルレッド（Nile Red）、オレゴングリーン（Oregon Green）、ＣＹ２、ＴＥＴ、ＨＥＸ、Ｒ６Ｇ、ＪＯＥおよびＦＩＴＣ）、ＳＳ着色剤（例えば、サイバーグリーンＩＩ（ＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ ＩＩ）、ラディアントレッド（Radiant Red）、ＹＯＹＯ−１およびＴＯＴＯ−１）、タンパク質染料（例えば、ナイルレッド（Nile Red）およびサイプロオレンジ（SYPRO Orange））、およびＤＮＡ着色剤（例えば、ピコグリーン（Pico Green）、ビストラグリーン（Vistra Green）、サイバーグリーンＩ（SYBR Green Ｉ）、ＹＯＹＯ−１およびＴＯＴＯ−１）と共に潜在的に使用され得る。２種の他の周知染料であるＣＹ５およびＣＹ７は、６５０ナノメーター範囲での励起を必要とし、従って、潜在的に適当なレーザーは、その６４７ラインで発するアルゴン／クリプトンレーザーである。他の潜在的なレーザー源には、赤色または緑色のいずれかで操作するＨｅＮｅレーザー、および周波数を２倍にしたＹＡＧレーザーが挙げられる。種々の染料および着色剤に合致する潜在的な外部源のこのリストは、例示の目的のみを意図しており、網羅することを意図していない。本発明の設計は、ポート２１３によって上記スキャナーと連結し得る異なるソースの数および型が事実上限定されないようなものである。
【００３３】
外部ポート２１３は、典型的には、この走査システムに外部源２１２を最適に連結するのに充分な精度を与えない。従って、好ましくは、平行化アセンブリ２１５には、並進ステージシステム２１７が連結されて、それにより、外部源２１２からの放射は、このスキャナーに最適に連結できるようになる。ステージ２１７は、手動で操作し得るものの、好ましくは、ステージ２１７は、マイクロプロセッサ１１７により制御され、それにより、この光学システムの自動整列が可能になる。
【００３４】
この外部源の光学的な処理能力を最適化するために、種々の整列アルゴリズムが使用され得る。この整列は、各走査前に、または単に、外部源２１２のポート２１３への初期連結後に、定期的なベースで実施され得る。基本的には、並進ステージ２１７は、最大量の外部源２１２由来エネルギーが平行化アセンブリ２１５を通って集束アセンブリ２０５へと通過するまで、移動しなければならない。本発明の１実施態様では、ステージ２１７は、最初は、単に、コリメータ２１５の一般に好ましい位置を見つけるために、大体の調節フィードバック・ループを受ける。この大体の調節に続いて、微調節フィードバック・ループは、最適なステージ位置を決定する。この自動整列手順は、各段階での連結効率を記録しつつ、ラスタ走査様式で、予め規定した漸進段階（incremental step）でこのステージを移動するのと同程度に簡単であり得る。このラスタ走査が完了した後、このステージは、最も高い効率を与える位置に戻され得、このラスタ走査は、次いで、それより小さな漸進段階を用いて、繰り返すことができる。この工程は、多数回で繰り返し得るものの、好ましい実施態様では、１回の概略走査に続いて１回の細密走査を行えば充分であることが明らかとなった。ステージ２１７の各位置に対して記された連結効率を保存するのに使用される記憶容量を最小にするために、このシステムは、所定の効率より低い連結効率を捨てるようにプログラム化し得る。あるいは、このシステムは、先にモニターした連結効率より相当に低い連結効率の試料を捨てるように設計し得る。
【００３５】
外部源２１２のファイバー２０７（そして最終的に、この試料）への連結効率をモニターする数個の異なる方法が使用され得る。１実施態様では、走査ヘッド１０５は、専用検出器２１９を含む走査モジュールの一部へと移動される。ステージ２１７を調節するにつれて、検出器２１９に入るエネルギーがモニターされ、それにより、この外部源のこの光学システムへの連結に関するフィードバックが得られる。他の実施態様では、走査ヘッド１０５には、直接、較正検出器２２１を設置し得る。ファイバー２０７の出力の一部を検出器２２１へと連結するためには、フリップミラーまたは定置ミラーが使用され得る。好ましい実施態様では、検出システム１１５が使用される。この実施態様では、好ましくは、走査ヘッド１０５は、まず、この走査テーブル上の較正部位２２３へと移動されて、それにより、ステージ２１７を最適化するのに充分なエネルギーが、この全アセンブリを通って、検出器１１５へと通過することが保証される。較正部位２２３は、簡単な広帯域反射器であり得、それにより、外部源２１２からのエネルギーは、ファイバー１１１を通って、検出器１１５へと戻り反射される。
【００３６】
ソース１１３はまた、フィルターホイール２２５を含有する。フィルターホイール２２５は、多数のフィルターを含有し、その選択は、このホイールを回転させることにより、行われる。好ましくは、フィルターホイール２２５は、マイクロプロセッサ１１７に連結され、それにより、このシステムのさらにそれ以上の自動化が可能となる。ホイール２２５内のフィルターは、典型的には、ファイバー２０７を通ってこの試料へ通過する放射（これは、おそらく、この検出システムへと散乱する）を制限するのに使用される。例えば、レーザー２０１は、好ましくは、所望の二重波長（５３２および１０６４ナノメーター）で放射を発するものの、それはまた、種々の他の波長（例えば、レーザー高調波）で少量の放射を放射し得る。これらの高調波は、例えば、この試料に由来の放射として、検出システム１１５によって間違われ、それにより、間違った信号を与えることにより、このスキャナーの性能に影響を与え得る。フィルターホイール２２５内のフィルターは、このようなレーザー高調波を遮断するのに使用され得る。フィルターホイール２２５は、フィルターを含むこと以外に、また、このソースの強度を制御するための濃度フィルターだけでなく、光学シャッターとして使用する不透明部材も含有し得る。この不透明部材により、このシステムは、レーザー２０１または外部源２１２のいずれかからの放射がファイバー２０７を通ってこの試料へと通過できるかどうかを制御できる。
【００３７】
図３は、好ましい実施態様の検出システム１１５の図示である。好ましくは、検出システム１１５は、このシステムハウジング内のモジュールとして提供され、それにより、もし、本発明のシステムが断絶したなら、または異なる検出システムが他の利点（例えば、問題の波長領域での高い感度、連続的な調整可能性など）を有するなら、容易かつ迅速に取り替えることができる。検出システム１１５内には、２個の個別の検出器３０１および３０３がある。２個の検出器を包含することにより、このシステムは、２個の異なる波長を同時に検出できるようになり、それにより、走査１回あたり、利用可能な情報を２回得ることができる。例えば、２個の異なる放射波長（例えば、２種の異なる染料または着色剤による放射）を検出するために、２個の異なる検出波長が使用され得る。これらの２種の異なる染料または着色剤は、レーザー源２０１、外部源２１２、またはそれらの組み合わせにより放射される単一の波長により、または複数の波長により、励起され得る。
【００３８】
走査ヘッド１０５により捕捉された光は、好ましくは、ファイバーバンドル３０７を用いて、平行化レンズアセンブリ３０５へと伝達される。アセンブリ３０５を通る光は、検出前に、２個のフィルターホイール３０９および３１１を通過する。好ましい実施態様では、各フィルターホイールの各フィルタースロットは、二色ビームスプリッタおよび二色帯域フィルターの両方を含有する。例えば、図３で図示した実施態様では、アセンブリ３０５からの光は、まず、帯域フィルター３１３を通過する。フィルター３１３は、この光ビームを検出する前に、そこからの不要な放射を除去するのに使用される。この光ビームは、次いで、ビームスプリッタ３１５を通過する。好ましくは、ビームスプリッタ３１５は、通路３１７に沿った励起波長を反射して、好ましくは、反射した光を、次いで、ビームダンプ３１９に通過させる。このビーム通路から、この励起波長を反射させることにより、この光がこのシステムを通過してシステム全体の性能に影響を与える可能性が最小になる。フィルター３１３は、図示しているようなビームスプリッタ３１５の前か、またはビームスプリッタ３１５の後に、配置され得る。もし必要なら、フィルター３１３およびスプリッタ３１５と共に、追加の帯域フィルター３２１を使用し得る。
【００３９】
フィルターホイール３０９に含まれるフィルターを通るビームの初期コンディショニング後、この光は、第二フィルターホイール３１１を通過する。好ましい実施態様では、ホイール３１１の各フィルタースロットは、二色ビームスプリッタ３２３を含有する。スプリッタ３２３は、入射光を２個のビーム３２５および３２７に分割する。ビーム３２５は、ビーム３２７が検出器３０３を通過する間、検出器３０１へと反射する。もし必要なら、フィルター３２９は、スプリッタ３２３の前に配置され、そしていずれかの検出器により検出される望ましくない放射を除去するのに使用され得る。例えば、フィルター３２９は、ビームスプリッタ３１５によって完全に反射されなかった励起光を除去するのに、使用され得る。加えて、フィルターは、それぞれ、望ましくない放射が検出器３０１および３０３によりさらに検出されないようにするために、位置３３１および３３３で配置され得る。
【００４０】
好ましくは、両方のフィルターホイール３０９および３１１は、プロセッサ１１７に連結され、それにより、このシステムをさらに完全に自動化できるようになる。しかしながら、これらのフィルターホイールは、手動でも制御され得、それにより、使用者は、所望のフィルターを正しい位置に手動で配置できるようになる。
【００４１】
図３で図示した検出システムの実施態様では、各検出器には、集束レンズアセンブリ３３５が連結されている。レンズアセンブリ３３５は、この放射をそれぞれの検出器へと集束する。主として、この走査システムの将来の用途に依存して、種々の異なる検出器が使用され得る。好ましくは、検出器３０１および３０３は、光電子増倍管検出器であり、それにより、比較的に広い波長範囲にわたって、高い感度が得られる。高電圧源の検出器３０１および３０３をプロセッサ１１７に連結することにより、これらの検出器のゲインは、走査前または走査中のいずれかにて、個々に最適化され得る。さらに、プロセッサ１１７は、典型的には、コンピューター１１９と共に、複合画像（ここで、個々の画像は、異なる検出器ゲイン設定に基づいている）を構成するように使用され得る。
【００４２】
図４は、好ましい実施態様の走査機構の図示である。この実施態様では、走査する試料は、一対の試料位置決めレール４０１の間およびその上を滑る。走査ヘッド１０５は、この図では示されていないが、走査ヘッドマウント４０３に連結される。マウント４０３は、走査モーター４０７の出力下にて、並進アーム４０５に沿って移動する。全並進アームアセンブリ４０９は、第二並進アーム４１１に沿って、移動する。第二走査モーター４１３は、アーム４１１に沿って、アームアセンブリ４０９の運動を制御する。この実施態様では、走査モーター４０７および４１３は、それぞれ、ベルト４１５および４１７により、マウント４０３およびアームアセンブリ４０９に連結されている。両方の走査モーターは、マイクロプロセッサ１１７に連結されこのプロセッサにより制御される。
【００４３】
並進アーム４０５および４１１は、種々のパターンで、この試料領域を走査するのに使用され得る。例えば、これらの走査アームは、この全試料領域にわたって、「Ｚ」パターンで、走査ヘッド１０５を移動するのに使用され得る。言い換えれば、走査ヘッド１０５は、この試料を横切って、第一方向で移動され、次いで、この第一方向と垂直な方向で、小距離を移動し、次いで、第一方向と反対側の第二方向で、この試料を横切って戻され得るが、この方法は、この試料全体を走査するまで、繰り返される。あるいは、アーム４０５に沿った走査工程は、常に、同一方向で（すなわち、左から右へ）起こり得る。この試料全体、またはこの試料の１個またはそれ以上の小部分のいずれかが、走査され得る。
【００４４】
この走査機構の１実施態様では、モーター４０７および４１３は、ステップモーターであり、このシステムは、開放ループ様式で作動される。この実施態様では、これらのモーターは、走査ヘッド１０５を第一位置へと移動し、そして試料が取り出される。次いで、これらのモーターは、走査ヘッド１０５を、段階的な様式で、次の位置へと移動し、そして別の試料が取り出される。この工程は、所望の走査パターンが完結するまで、継続する。
【００４５】
このシステムの好ましい実施態様は、閉鎖ループ様式で作動し、それにより、このシステムには、位置フィードバック情報が提供される。この操作を達成するためには、フィルムストリップは、アーム４０５に装着されるが、これらは、一連の正確に配置したラインを包含する。この実施態様では、ラインの頻度は、１ミリメートルあたり、５本のラインで設定される。マウント４０３に取り付けられた光学エンコーダは、このフィルムストリップ上のライン表示をモニターし、それにより、走査ヘッド１０５の絶対位置を与える。好ましくは、この光学エンコーダが、いつ、ライン表示を検出しようと、それは、この信号を、クアドラチュア信号へと分割し、これは、次いで、これらの電子機器を誘発するのに使用される。従って、１ミリメートルあたり５本のラインで走査することとは反対に、このシステムは、この走査の高速軸に沿って、１ミリメートルあたり、２０本のラインで走査される。モーター４１３内のロータリーエンコーダは、この走査の低速軸（すなわち、アーム４１１に沿って移動するアームアセンブリ４０９）に対する位置情報を与える。好ましくは、使用者は、典型的には、所望の解像度をマイクロプロセッサ１１７に入力することにより、両軸に沿った走査速度を選択し得、それにより、このシステムの解像度を選択し得る。
【００４６】
図５は、走査ヘッド１０５の好ましい実施態様の拡大図である。二股複合材料ファイバー１１１は、ソース１１３からこの試料への励起放射を伝達するためのファイバー２０７および試料の放射を受容するためのファイバーバンドル３０７の両方を包含する。ファイバーセンブリ１１１は、光ファイバー保持具５０１内に取り付けられる。集束レンズ５０３は、ファイバー１１１に隣接して取り付けられ、スペーサ５０５により分離される。一対の集光レンズ５０７は、一対のスペーサー５０９を用いて、ヘッド１０５内に取り付けられる。全光学アセンブリは、囲壁５１１内に取り付けられ、そしてセットネジ５１３で、適当な位置に保持される。
【００４７】
好ましい実施態様では、走査ヘッド１０５内の固定レンズ５０３および５０７は、広範囲の用途に有用な充分に長い深さの視野を与える。好ましくは、このシステムは、５ミリメートルの範囲にわたって、１００マイクロメーター未満および１５０マイクロメーター未満の焦点スポットサイズを与える。試料の放射は、できるだけ大きな可視円錐（好ましくは、０．４開口数（すなわち、ＮＡ）より大きい）にわたって集められる。
【００４８】
本発明の代替実施態様では、走査ヘッド１０５は、並進ステージを用いて、マウント４０３に連結される。この並進ステージにより、ヘッド１０５は、並進ステージ４０５および４１１と直交する方向（すなわち、ｚ軸）に移動可能となる。この軸に沿った運動により、このシステムが走査できる試料の型およびサイズに関して、さらにずっと融通がきくようになる。このステージは、大きな被写界深度の必要性を少なくするので、この実施態様でのレンズは、非常に効率的な可視円錐を用いて、非常に小さな焦点スポットサイズを達成するように最適化され得る。このｚ軸ステージは、この試料に関して走査ヘッド１０５の間隔を変えるためか、またはこの走査ヘッドに対して内部にあるレンズの相対位置を変えるためか、いずれかのために、使用され得、それにより、このシステムの焦点距離が変わる。
【００４９】
好ましくは、もし、このスキャナーに、ｚ軸並進ステージが組み込まれるなら、それは、マイクロプロセッサ１１７により制御されるモーターに連結される。この試料表面とこの検出器ヘッドの間の距離を測定する簡単なシステムを付け加えることにより、このｚ軸ステージを調節してこのシステムを最適化する工程は、完全に自動化され得る。あるいは、この分離距離を測定するために、この試料保持トレイ上の参照点が使用され得る。代わりに、この最適走査ヘッド高さを設定するために、この試料トレイをこの走査システムへと挿入するときの最大試料高さまたは平均試料高さのいずれかを測定する試料高さ検出器が使用され得る。この走査ヘッド高さの調節を自動化するために、当業者に周知の種々の分離センサ（例えば、音響または光学ベースの分離検出システム）が使用され得る。
【００５０】
上で述べたように、好ましくは、本発明は、二股光ケーブル１１１を利用する。走査ヘッド１０５では、励起ファイバー２０７は、検出ファイバー３０７と共に、単一ケーブルへと連結される。励起ファイバー２０７および検出ファイバー３０７は、それぞれ、ソース１１３および検出システム１１５に連結するために、その遠位末端で分離される。各群内のファイバー数は重要ではなく、各群が少なくとも１個のこのようなファイバーを含有する限り、変えられ得る。一般に、各群内のファイバー数は、約３００本を越えない。本発明の好ましい実施態様では、励起ファイバー２０７の数は、約１本〜約１０本の範囲であり、検出ファイバー３０７の数は、約５０本〜約３００本の範囲である。特に好ましい実施態様では、ファイバー２０７の数は、収集ファイバーの数より少なく、最も好ましい実施態様では、このバンドルには、約１００本〜約２００本の検出ファイバー３０７を含ませつつ、１本だけの励起ファイバー２０７が含有される。
【００５１】
このバンドルでのこれらのファイバーの物理的配置およびバンドル断面の形状は、重要ではない。例えば、励起ファイバー２０７は、検出ファイバー３０７と並んで配置できる。好ましい実施態様では、励起ファイバー２０７（単数または複数）は、このバンドルの中心を占め、そして検出ファイバー３０７により取り囲まれている。この構成は、典型的には、最適な収集効率を与える。一般に、円形バンドル断面が好ましい。図６は、励起ファイバー２０７が収集ファイバー３０７により取り囲まれている典型的な構成を図示しており、その全バンドルは、保護鞘６０１により、取り囲まれる。
【００５２】
外装材（例えば、石英ガラス、ガラス、ポリイミド、他の重合体など）は、個々に、励起ファイバー２０７を取り囲んでいる。励起ファイバー２０７は、１マイクロメーター〜１，０００マイクロメーター、好ましくは、５０マイクロメーターの内径を有し得る。ファイバー２０７の固有ＮＡは、０．１〜０．５、通常、０．２〜０．４、好ましくは、０．２であり得る。しかしながら、本発明は、下記の技術を利用して、焦点およびスポットサイズの最適深さのために、励起ファイバー２０７の固有ＮＡを低い値に変える。
【００５３】
ファイバーの出力ＮＡは、もし、その入力ＮＡが、このファイバーの固有ＮＡより低い値に制限されるなら、また、もし、このファイバーの長さが、この入力で連結されたもの以外の追加の空間的モードがこのファイバーで伝播するのを許容しないようであるなら、実際には、低くされ得る。それゆえ、多モードファイバーでさえ、このファイバー内での伝播が可能な実用モードでは、制限され得る。従って、励起ファイバー２０７の出力ＮＡは、０．０１〜０．２、好ましくは、０．０８の値に制限され得る。
【００５４】
外装材（例えば、石英ガラス、ガラス、ポリイミド、他の重合体など）は、個々に、検出ファイバー３０７を取り囲んでいる。検出ファイバー３０７は、１０マイクロメーター〜１，０００マイクロメーター、通常、１０マイクロメーター〜２００マイクロメーター、好ましくは、２００マイクロメーターの内径を有し得る。ファイバー３０７のＮＡは、０．１〜０．５、通常、０．２〜０．４、好ましくは、０．４であり得る。
【００５５】
上で開示したように、本発明は、蛍光プレートからマイクロタイタープレートの範囲で、種々の試料と共に使用するように設計されている。さらに、本発明は、サイズを変えた試料と共に使用し得る。本発明の好ましい実施態様では、この試料および／または試料トレイの底面は、ガイド４０１に沿って、使用者の制御下にて、イメージャー（imager）へと滑る長方形プレートである。さらに、好ましい実施態様では、複数試料が単一試料トレイに配置され得、そしてガイド４０１に沿って、このスキャナーへと挿入され得る。例えば、本発明の１実施態様では、８個のマイクロタイタープレートが単一試料トレイに配置され得、各マイクロタイタープレートは、１，５３６個の個々の試料ウェルを含有し、それゆえ、１回の走査にて、１２，２８８個の試料ウェルを測定することが可能となる。この試料ホルダーはまた、厚いまたは薄いいずれかの蛍光試料（例えば、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル、膜、ＴＬＣプレート、および配列決定プレート）と共に、使用され得る。
【００５６】
図７は、好ましい実施態様によるスキャナー囲壁７００の一部の図示である。囲壁７００は、下部ハウジング７０１および上部ハウジング７０３を包含する。ハウジング７０１内には、このスキャナー内に配置される試料プレートが開口部７０５を通ってガイド４０１に沿って滑るように、並進アーム４０５および４１１だけでなく試料ガイド４０１も位置している。多くの試料は、外部光源に感受性であり、さらに、この検出システムでは、潜在的に、外部光源により影響されるので、囲壁７００は、好ましくは、光を通さない。
【００５７】
囲壁７００に入る外部光の排除を保証するために、ハウジング部分７０１の側面７０７には、好ましくは、ドアが装着される。図８は、ハウジング部分７０１の端面図を図示している。ドア８０１は、一対のヒンジ８０３と共に、末端部７０７に連結される。ドア８０１を閉じると、光密封ガスケット８０５は、開口部７０５を取り囲み、それにより、この走査操作中に、光が開口部７０５に入ることができないことを保証する。
【００５８】
図９は、試料保持トレイ９００の１実施態様を図示している。走査前に、トレイ９００のプラットホーム９０１上には、１個またはそれ以上のマイクロメタイタープレート、試料チップ（すなわち、１チップあたり、複数の位置にて、複数の個々の試験試料を含有するチップ）、ゲル、および他の使用者が規定した試料（例えば、ＤＮＡハイブリダイゼーションアレー、ＰＣＲアレーなど）が配置される。プラットホーム９０１は、ガイドレール４０１間で滑るような大きさにされる。もし必要なら、プラットホーム９０１は、延長ボーダー９０３を包含し得、それにより、これらの試料を整列するだけでなくこの試料がこのスキャナーへと流出するリスクを最小にするように使用者を助ける。ハンドル９０５により、使用者は、このスキャナーへとトレイ９００を容易に滑らせることができ、そして試験が完了した後、それを除去することができる。
【００５９】
トレイ９００を保持する代替的な配置では、カバー９０７は、一時的に、プラットホーム９０１の頂部に配置され、それにより、このスキャナーからのおよびそれへのトレイ９００の運搬中にて、外部光源から、プラットホーム９０１の頂部に置いた試料を遮蔽する。図１０は、この代替配置の１実施態様を図示している。この実施態様では、頂部プレートカバー９０７は、いずれかの側面トレイ９００上にて、一対のチャンネル１００１へと滑る。一旦、頂部プレートカバー９０７が適当な位置になると、このカバーの前縁１００３は、トレイ９００の後部にて、チャンネル１００５へと嵌る。好ましくは、密封ガスケット１００７は、光が、このトレイの前部を通って、プラットホーム９０１上に置いた試料に達するのを防止する。密封ガスケット１００７は、頂部プレートカバー９０７に対して、比較的に光を通さない（light tight）密封を保証するために、バネ負荷され得る。使用時には、トレイ９００をこのスキャナーへと装填した後、カバー９０７は、開口部７０５を通って引き出され、それにより、走査用の試料が調製される。
【００６０】
図１１は、記憶蛍光曝露プラットホーム１１００の一部の断面図である。このシステムは、使用者が、記憶蛍光プレートを試料（例えば、放射活性的に印を付けた試料ゲル）に有効に曝露できるように、設計されている。もし、この記憶蛍光プレートが光感受性であるなら、曝露の前および後に、閉鎖環境にて、この蛍光プレートを保持するために、図１０で示したものと類似の試料トレイが使用され得る。曝露システム１１００の前に、適当なシールまたはドアを配置することにより、曝露中にて、光が、このシステムに入るのを防止できる。
【００６１】
使用中では、試料は、チャンネル１１０１に沿って挿入される。次いで、曝露される蛍光プレートが、チャンネル１１０３に挿入される。もし、光感受性蛍光プレートを使用するなら、一旦、この蛍光プレートを、光を通さない曝露プラットホームに挿入すると、その光保護カバーは、取り外し得る。次に、使用者は、制御レバー１１０５を動かして、ウェッジプレート１１０７を時計方向運動で回転させ、そしてチャンネル１１０１にある試料プレートを、チャンネル１１０３にある蛍光記憶プレートの表面にすぐ隣接した位置まで上げる。一旦、この試料プレートが、この位置に移動されると、接触曝露がなされ得る。この時点で、使用者は、この曝露時間を計り始める。その曝露時間が経過した後、レバー１１０５を反時計方向に回転させ、そして（もし、光感受性プレートを使用しているなら、まず、その光遮蔽物を交換した後）、この記憶蛍光プレートが取り外される。
【００６２】
レバー１１０５を移動すると、ウェッジプレート１１０７および隣接ウェッジプレート１１０９があるために、試料プレートの位置が調節される。ウェッジプレート１１０７は、軸点１１１３にて、システム囲壁１１１１に装着される。隣接プレート１１０９は、チャンネル１１０１に沿って挿入した試料の下にあるプレート（図示せず）に装着されている。プレート１１１１を時計方向に回転すると、プレート１１０７上のウェッジおよびプレート１１０９上の隣接ウェッジは、プレート１１０９の上面を上方へ押し上げる。両方のプレート１１０７および１１０９上の数個のウェッジを使用することにより、レバー１１０５が時計方向に回転するにつれて、この試料は、均一な様式で、上方に移動する。図１２は、曝露システム１１００の外部図である。図示した実施態様では、試料プレート１２０３上に位置している試料ゲル１２０１は、曝露システム１１００に挿入される。図１３は、システム１１００の上部断面図を図示している。光感受性蛍光プレートに装着されたハンドルアセンブリ１３０１により、その光保護カバーは、曝露システム１１００に挿入した後、この光感受性蛍光プレートから容易に除去できるようになる。この実施態様では、ハンドルアセンブリ１３０１は、一対のハンドルから構成され、１個のハンドルは、このカバープレートに装着され、そして１個のハンドルは、この蛍光スクリーンに装着されている。
【００６３】
当業者が理解するように、本発明は、その精神または本質的特質から逸脱することなく、他の特定の形状で具体化し得る。従って、本発明の好ましい実施態様の開示は、上記請求の範囲で示した本発明の範囲の限定ではなく、例示であることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のスキャナーの概観を概略的に図示している。
【図２】ソースの好ましい実施態様の図示である。
【図３】検出システムの好ましい実施態様の図示である。
【図４】好ましい実施態様の走査機構の図示である。
【図５】走査ヘッドの好ましい実施態様の拡大図である。
【図６】光ファイバーバンドルの好ましい実施態様の断面を図示している。
【図７】本発明の好ましい実施態様の上部および下部囲壁を図示している。
【図８】図７で示した下部ハウジング囲壁の末端図を図示している。
【図９】試料保持トレイの１実施態様を図示している。
【図１０】光カバーを包含する試料保持トレイの実施態様を図示している。
【図１１】記憶蛍光曝露プラットホームの一部の断面を図示している。
【図１２】図１１で示した記憶蛍光曝露プラットホームの外部図を図示している。
【図１３】図１３は、図１１で示した記憶蛍光曝露プラットホームの上部断面図を図示している。
【符号の説明】
【００６５】
１０３…試料トレイ
１０５…走査ヘッド
１０７…並進ステージ
１１１…光学手段（二股ケーブル）
１１３…ソース
１１５…検出システム
１１７…マイクロプロセッサ
１１９…外部コンピューター
【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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