(57)【要約】蛍光発光、吸光度、ルミネッセンスによって、マイクロプレート（４２）のウエル内に含まれる試料の測定を行うことができる万能のマイクロプレート分析器は、少なくとも２つの光源（３２ａ，３２ｂ）と、励起光を前記試料のウエルへと導くための光ファイバチャネル（３４ａ〜３４ｃ）とを使用している。行われるべき分析に対して必要とされるように配置することができるミラーの列（２２ａ〜２２ｃ）、絞り（４４，５６，５８）及び偏光器（４８）によって、動作の自由度が提供される。
2004514878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
万能型のマイクロプレート分析器であって、
（ａ）照射モジュールであって、
（１）励起光源としての連続波光源及び任意の閃光光源と、
（２）前記（ａ）（１）の励起光源からの光を付形し且つ濾波するための手段と、を含む照射モジュールと、
（ｂ）前記（ａ）（２）の濾波された励起光を、読み取りヘッド又はマイクロプレートウエルの底部へ伝搬するための多数の光ファイバチャネルと、
（ｃ）少なくとも一つの読み取りヘッドであって、
（１）前記（ｂ）の光ファイバチャネルのうちの最初の一つから受け取った（ａ）（２）の励起光を付形し且つ任意に偏光させるための手段と、
（２）前記（ｃ）（１）において付形され且つ任意に偏光された励起光を前記マイクロプレートウエル内の試料の頂部へと反射させるためのミラー及びビームスプリッタを含んでいる光学的スイッチと、
（３）前記試料へと導かれた前記励起光に応答して前記試料によって射出された光を、付形し、濾波し、任意に偏光させるための手段と、
（４）前記（ｃ）（３）の手段から受け取った前記射出光の量を測定するための光検知器と、を含んでいる少なくとも一つの読み取りヘッドと、
を含む分析器。
【請求項２】
請求項１に記載の分析器であって、
励起光を、マイクロプレートウエルの底部へ伝搬するための前記（ｂ）の多数の光ファイバチャネルのうちの第二の光ファイバチャネルと、前記（ａ）（２）の励起光に応答して、前記マイクロプレートウエルの底部から試料によって射出された光を、前記読み取りヘッドへと伝搬するための第三の光ファイバチャネルと、を更に含む分析器。
【請求項３】
請求項２に記載の分析器であって、
前記読み取りヘッドが更に、
（ｃ）（５）前記第三の光ファイバチャネルから受け取った前記射出光を付形するための手段と、
（ｃ）（６）前記（ｃ）（３）の手段を介して、前記（ｃ）（５）の付形された射出光を、前記（ｃ）（４）の光検知器へと導くための、前記（ｃ）（２）の光学スイッチに更に含まれる反射ミラーと、を更に含む分析器。
【請求項４】
請求項１に記載の分析器であって、
励起光をマイクロプレートウエルの底部へ伝搬するための前記（ｂ）の複数の光ファイバチャネルのうちの第四番目の光ファイバチャネルを含み、前記（ｃ）（２）の光スイッチが、前記マイクロプレートウエル内の試料によって吸収されなかった光を、前記（ｃ）（４）の光検知器へと伝搬するための手段を含んでいる、分析器。
【請求項５】
請求項１に記載の分析器であって、
前記（ｃ）（３）の射出光を、付形し、任意に偏光させるための手段と、前記（ｃ）（４）の光検知器との間に、光導波路が配設されている、分析器。
【請求項６】
請求項１に記載の分析器であって、
前記励起光光源が、石英タングステンハロゲンランプ、閃光キセノンランプ、連続キセノンランプ、重水素ランプ、レーザー及びＬＥＤからなる群のうちの少なくとも一つの部材である、分析器。
【請求項７】
請求項６に記載の分析器であって、
前記励起光光源が石英タングステンハロゲンランプである、分析器。
【請求項８】
請求項６に記載の分析器であって、
前記励起光光源がキセノンランプである、分析器。
【請求項９】
蛍光発光によって試料を分析するための請求項１の分析器であって、
（ａ）照射モジュールであって、
（１）励起光光源としての連続波光源と、
（２）前記（ａ）（１）の励起光光源からの光を、付形し且つ濾波するための手段と、を含む照射モジュールと、
（ｂ）前記（ａ）（２）の濾波された励起光を読み取りヘッドへ伝搬するための光ファイバチャネルと、
（ｃ）前記読み取りヘッドであって、
（１）前記（ｂ）の光ファイバチャネルから受け取った前記（ａ）（２）の励起光を、付形し且つ任意に偏光させるための手段と、
（２）前記（ｃ）（１）において付形され且つ任意に偏光された励起光を、前記マイクロプレートウエル内の試料の頂部へと反射させるためのビームスプリッタ又は任意の二色性ミラーと、
（３）前記マイクロプレートウエルの頂部から、前記試料によって射出された光を、付形し、濾波し及び任意に偏光させるための手段と、
（４）前記（ｃ）（３）の手段から受け取った前記射出光の量を測定するための光検知器と、を含む読み取りヘッドと、
を含む分析器。
【請求項１０】
請求項９に記載の分析器であって、
前記（ａ）（１）の励起光を、付形し且つ濾波するための前記（ａ）（２）の手段が、前記励起光をフィルタへと導くための第一のレンズと、励起光を、３４０ないし９００ｎｍの範囲内の選択された狭い帯域に限定するためのフィルタと、前記濾波された励起光を前記（ｂ）の光ファイバチャネルへと導くための第二のレンズと、を含む分析器。
【請求項１１】
請求項９の分析器であって、
前記（ｂ）の光ファイバチャネルから受け取った励起光を、付形し且つ任意に偏光するための前記（ｃ）（１）の手段が、絞りと、前記光を付形するためのレンズと、任意の偏光器とを含んでいる分析器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分析器であって、
（ｂ）の光ファイバチャネルから受け取った励起光を、付形し且つ任意に偏光させるための前記（ｃ）（１）の手段が、絞り、前記光を付形するためのレンズ及び偏光器を含んでいる、分析器。
【請求項１３】
請求項９に記載の分析器であって、
前記（ｃ）（２）のビームスプリッタが薄膜ビームスプリッタである、分析器。
【請求項１４】
請求項９に記載の分析器であって、
前記（ｃ）（２）のビームスプリッタが部分的に銀メッキされたミラーである、分析器。
【請求項１５】
請求項９に記載の分析器であって、
前記ビームスプリッタが、矩形のガラスであり且つ中心に楕円形の銀メッキされた部分を有している、分析器。
【請求項１６】
請求項９に記載の分析器であって、
射出光を、付形し、濾波し及び任意に偏光させる前記（ｃ）（３）の手段が、フィルタ、レンズ、任意の偏光器、絞り及び光導波路を含んでいる、分析器。
【請求項１７】
請求項９に記載の分析器であって、
射出光を、付形し、濾波し、任意に偏光させるための前記（ｃ）（３）の手段が、フィルタ偏光器の組、レンズ、絞り及び光導波路を含んでいる、分析器。
【請求項１８】
請求項１２に記載の分析器であって、
前記偏光器が、液晶偏光回転器と固定の偏光器とを含んでいる、分析器。
【請求項１９】
請求項１７に記載の分析器であって、
前記フィルタ偏光器の組が、液晶偏光回転器と固定の偏光器とを含んでいる、分析器。
【請求項２０】
請求項９に記載の分析器であって、
前記励起光光源が、石英ハロゲンランプ、連続キセノンランプ、重水素ランプ、レーザー及びＬＥＤからなる群のうちの少なくとも一つの部材である、分析器。
【請求項２１】
請求項２０に記載の分析器であって、
前記励起光光源が石英ハロゲンランプである、分析器。
【請求項２２】
請求項９に記載の分析器であって、
前記ビームスプリッタを通過する励起光を吸収するためのビームダンプを更に含んでいる、分析器。
【請求項２３】
時間分割蛍光発光による試料の分析のための請求項１の分析器であって、
（ａ）照射モジュールであって、
（１）励起光光源としての閃光光源と、
（２）前記（ａ）（１）の励起光光源からの光を、付形し且つ濾波するための手段と、を含む照射モジュールと、を含む照射モジュールと、
（ｂ）前記（ａ）（２）の濾波された励起光を読み取りヘッドへ伝搬するための光ファイバチャネルと、
（ｃ）読み取りヘッドであって、
（１）前記（ｂ）の光ファイバチャネルから受け取った前記（ａ）（２）の励起光を付形するための手段と、
（２）前記（ｃ）（１）において形成された励起光を、前記マイクロプレートウエル内の試料の頂部へと反射させるための二色性ミラーと、
（３）前記マイクロプレートウエルの頂部からの前記試料によって射出された光を、付形し且つ濾波するための手段と、
（４）前記（ｃ）（３）の手段から受け取った前記射出光の量を測定するための光検知器と、を含む読み取りヘッドと、を含む読み取りヘッドと、
を含む分析器。
【請求項２４】
請求項２３に記載の分析器であって、
前記（ａ）（１）の励起光を、付形し且つ濾波するための前記（ａ）（２）の手段が、励起光をフィルタへと導くための第一のレンズ、前記励起光を２４０ないし９００ｎｍの範囲内の選択された狭い帯域に限定するためのフィルタと、前記濾波された励起光を前記光ファイバチャネル（ｂ）へと導くための第二のレンズと、を含む分析器。
【請求項２５】
請求項２３に記載の分析器であって、
前記（ｂ）の光ファイバチャネルから受け取った励起光を付形するための前記（ｃ）（１）の手段が、絞りと、前記光を付形するためのレンズとを含んでいる、分析器。
【請求項２６】
請求項２３に記載の分析器であって、
前記射出光を付形し且つ濾波するための手段が、フィルタ、レンズ、絞り及び光導波路を含んでいる、分析器。
【請求項２７】
請求項２３に記載の分析器であって、
前記閃光光源が、キセノンアークランプ、レーザー及びＬＥＤからなる群から選択される、分析器。
【請求項２８】
請求項２７に記載の分析器であって、
前記閃光光源が閃光キセノンアークランプである、分析器。
【請求項２９】
蛍光発光による試料の分析のための請求項１の分析器であって、
（ａ）照射モジュールであって、
（１）励起光光源としての連続波光源と、
（２）前記（ａ）（１）の励起光光源からの光を、付形し且つ濾波するための手段と、を含んでいる照射モジュールと、
（ｂ）前記（ａ）（２）の濾波された励起光を、マイクロプレートウエルの底部へと伝搬するための第一の光ファイバチャネルと、
（ｃ）前記試料によって射出された光を、前記マイクロプレートウエルの底部から伝搬するための第二の光ファイバチャネルと、
（ｄ）読み取りヘッドであって、
（１）前記第二の光ファイバチャネルを介して受け取られた前記マイクロプレートの底部から前記試料によって射出された光を付形し且つ濾波するための手段と、
（２）前記（ｄ）（１）の手段から受け取った前記射出された光の量を測定するための光検知器と、を含む読み取りヘッドと、
を含む分析器。
【請求項３０】
請求項２９に記載の分析器であって、
前記（ａ）（１）の励起光を、付形し且つ濾波するための前記（ａ）（２）の手段が、励起光をフィルタに導くための第一のレンズ、励起光を３４０ないし９００ｎｍの範囲内の選択された狭い帯域に限定するためのフィルタ及び前記濾波された励起光を前記（ｂ）の光ファイバチャネルへと導くための第二のレンズを含む、分析器。
【請求項３１】
請求項２９に記載の分析器であって、
前記試料によって射出された光を、付形し且つ濾波するための前記（ｄ）（１）の手段が、フィルタ、レンズ及び光導波路を含んでいる、分析器。
【請求項３２】
請求項２９に記載の分析器であって、
前記読み取りヘッドによって受け取られた前記射出光が、ミラーによって、前記（ｄ）（１）の光を付形し且つ濾波するための手段内へと反射される、分析器。
【請求項３３】
請求項２９に記載の分析器であって、
前記連続波光源が、石英ハロゲンランプ、連続キセノンランプ、重水素ランプ、レーザー及びＬＥＤからなる群から選択される、分析器。
【請求項３４】
請求項３３に記載の分析器であって、
前記連続波光源が石英ハロゲンランプである、分析器。
【請求項３５】
吸光度によって試料を分析するための請求項１の分析器であって、
（ａ）照射モジュールであって、
（１）励起光光源としての連続波光源又は閃光光源と、
（２）前記（ａ）（１）の励起光光源からの光を付形し且つ濾波するための手段と、を含む照射モジュールと、
（ｂ）前記（ａ）（２）の濾波された励起光を、マイクロプレートウエルの底部へ伝搬するための光ファイバチャネルと、
（ｃ）読み取りヘッドであって、
（１）前記マイクロプレートウエルの頂部から前記試料によって射出された光を付形するための手段と、
（２）（ｃ）（１）の手段から受け取った前記射出された光の量を測定するための光検知器と、を含む読み取りヘッドと、
を含む分析器。
【請求項３６】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記（ａ）（１）の励起光を付形し且つ濾波するための前記（ａ）（２）の手段が、励起光をフィルタへ導くための第一のレンズ、前記励起光を３４０ないし９００ｎｍの範囲内の狭い帯域に限定するためのフィルタ、及び前記濾波された励起光を前記（ｂ）の光ファイバチャネルへと導くための第二のレンズを含む、分析器。
【請求項３７】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記試料によって射出された光を付形するための前記（ｃ）（１）の手段が、レンズ及び光導波路を含む、分析器。
【請求項３８】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記（ｂ）の光ファイバチャネルがモノフィラメントである、分析器。
【請求項３９】
請求項３８に記載の分析器であって、
前記（ｂ）の光ファイバチャネルが、マイクロプレートウエルの下方の光ファイバチャネルの端部に取り付けられたコリメーティングレンズを含んでいる、分析器。
【請求項４０】
請求項３５の分析器であって、
前記励起光光源が、石英ハロゲンランプ、連続キセノンランプ、重水素ランプ、レーザー及びＬＥＤからなる群から選択される、分析器。
【請求項４１】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記連続波光源が石英ハロゲンランプである、分析器。
【請求項４２】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記閃光光源が閃光キセノンアークランプである、分析器。
【請求項４３】
請求項３５に記載の分析器であって、
前記（ｃ）（１）の手段が、前記射出光の偏光を解消させるための拡散器を含んでいる、分析器。
【請求項４４】
ルミネッセンスによる試料の分析のための請求項１の分析器であって、
（ａ）読み取りヘッドであって、
（１）試薬の添加に応答してマイクロプレート内の試料によって射出された光を、付形し且つ濾波するための手段と、
（２）前記（ａ）（１）の手段から受け取った射出光の量を測定するための光検知器と、を含んでいる読み取りヘッド、
を含んでいる分析器。
【請求項４５】
請求項４４に記載の分析器であって、
前記マイクロプレートウエル内の前記試料に試薬を導入するための手段を更に含んでいる、分析器。
【請求項４６】
請求項４４の分析器であって、
前記光を付形し且つ濾波するための前記（ａ）（１）の手段が、フィルタ、レンズ、絞り及び光導波路を含んでいる、分析器。
【請求項４７】
請求項４４に記載の分析器であって、
前記試料に試薬を導入するための前記手段が、前記試料ウエルの上方のレンズ内に配設された孔を含んでいる、分析器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、概して、一般的にマイクロプレートと呼ばれる多数のウエルを有する容器内の化学的試料及び生物学的試料を分析するために使用される装置に関する。現在のところ、これらのマイクロプレートは、約８７×１２７ｍｍ（３．４×５インチ）の大きさのアレイ内に１５３６個までのウエルを有している。各々、ウエルのうちの一つの中の試料から射出された光量を測定するために光検知器を採用している多くのタイプの分析が可能である。一般的には、分析又は測定は、蛍光発光、吸光度又はルミネッセンスによってなされる。ほとんどの分析は、試料に導かれた励起光に応答して又は化学試薬導入の結果として射出される光を測定することを含んでいる。本発明は、単一の装置内でこれらの一般的なタイプの分析の各々を実行するための手段を提供する。このような装置の市販の実施形態は、その製造者であるパッカード・インスツルメント・カンパニー・インク（Ｐａｃｋａｒｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ）によって、ヒュージョン（登録商標）・ユニバーサル・マイクロプレート・アナライザ（Ｆｕｓｉｏｎ（ＴＭ）　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）と呼ばれている。
【０００２】
化学的試料及び生物学的試料に対して同様な測定を行うことができる他の分析器がたくさんの特許に開示されている。より最近の特許の代表的な例は、以下のものにおいて説明されている分析器である。
【０００３】
Ｗａｌｌａｃ　ＯＹに譲渡された米国特許第６，０４２，７８５号は、種々のスペクトル測定を行うことができる装置を示している。２つのタイプの励起光源と、ミラーか絞りを通過する試料から射出された光を受光するための２つの検知器とが使用されている。
【０００４】
米国特許第６，０９７，０２８号及び第６，０７１，７４８号のＬＪＬバイオ装置は、複数の励起光源と射出光の検知器とを採用している多機能分析器を示している。試料へ励起光を導き且つ試料から射出光を導くための光学スイッチが含まれている。この装置の特徴は、光を、試料容器の壁から出て来る“検出される量”に限定する能力を有することである。
【０００５】
米国特許第６，１４４，４５５号及び第６，０８４，６８０号のＬａｂ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ＯＹは、部分的に反射するミラーが、励起光及び射出光に対して透過性の複数の領域と、励起光及び射出光に対して不透過性の複数の領域と、を有している蛍光計を示している。
【０００６】
本発明者らは、有効で且つ効率の良い方法で種々の測定を実行することができる多目的分析器を開発することを考えついた。彼らによって考えられた万能のマイクロプレート分析器を以下に説明する。
【０００７】
発明の概要
一つの特徴においては、本発明は、添付図面及び以下の説明に示されているように、万能のマイクロプレート分析器である。この分析器は、以下の特徴を含んでいる。
【０００８】
・試料において実行できる分析は、蛍光発光、吸光度及びルミネッセンスを含んでいる。
・測定は、少なくとも４つのモードによって行われる。
【０００９】
−励起光を頂部から試料ウエル内へ導入し、頂部から射出された光を光検知
器へと導く。
−励起光を底部から試料ウエル内へ導入し、底部から射出された光が光検知
器へと導く。
【００１０】
−光をウエルの底部を介して導入し、吸収されない光が頂部を通り、光検知
器へと導かれる。
−試料に光を導入しないで、化学反応によって発生された光が、ウエルの頂
部を通り、光検知器へと導かれる。
【００１１】
・多数の励起光源を含むことができる。好ましい実施形態においては、閃光灯光源、例えば、閃光キセノンアークランプ及び連続光光源、例えば、石英タングステンハロゲンランプのような２つのタイプの励起光源が使用される。各光源からの光は、濾波されて、意図された分析のための所定のスペクトル幅を提供し、その後、濾波された光は、付形されて試料ウエルへと導かれる。
【００１２】
・励起光は、光ファイバチャネルを介して、選択される光ファイバチャネルに応じて、読み取りヘッドを経由して頂部を通るか底部を介して試料を含むウエルに入る。
【００１３】
・いくつかのタイプの光学装置のうちの一つが、実行されるべき分析形式に必要とされるように光を導く位置へと逸らされる。好ましい実施形態においては、三つの形式、すなわち、反射ミラー、二色性ミラー及びビームスプリッタ（薄膜ビームスプリッタ又は部分的に銀メッキされたミラー）が使用される。別の方法として、例えば、ルミネッセンス及び吸光度の測定におけるように、光を導く必要がないときには、これらは使用されない。試料ウエル内へと反射されず且つ光検知器に悪影響を及ぼす励起光を除去するために、二色性ミラー又はビームスプリッタと組み合わせて使用するためのビームダンプ（吸収装置）が設けられる。
【００１４】
・種々の大きさの絞りが、励起光及び射出光のために設けられる。これらの絞りは、実行される分析の形式に必要なたくさんの絞りを含む可動プレート上に取り付けられているので、選択した絞りを容易に定位置へ移動させることができる。
【００１５】
・偏光蛍光発光によって試料を分析するときには、偏光フィルタが設けられ、この偏光フィルタは、光の偏光方向に平行か直角な励起光及び射出光の両方を濾波する。一つの実施形態においては、光の偏光を電子的に交互に入れ替えることを可能にするために、液晶偏光回転器と直線偏光器との組み合わせが使用される。
【００１６】
・試料ウエル又は試料ウエルの一部分の結像が必要とされないので、試料によって射出された光は、一つのレンズ又は多数のレンズ群によるよりもむしろ、光導波路すなわち固体ガラスパイプを介して光検知器に入射する。
【００１７】
・試料ウエルから射出された光は、ウエルの頂部か底部から光検知器へと導かれても良い。
・光学的要素は、（吸光度測定の場合以外は）励起光は、試料ウエル内の小さい領域に制限されるよりもむしろ試料ウエルの断面に等しい断面を有することを提供するように配列される。
【００１８】
・吸光度測定は、試料ウエルの中心線に励起光の狭いビームを提供することによってなされる。射出された光がレンズの中心線上にあり且つ平行にされるので、試料ウエルから射出された光は、試料ウエルに隣接したレンズによって著しく屈折され（広げられ）ない。
【００１９】
・射出光の全ての測定は、全ての光学的要素を含んでいる読み取りヘッド内の単一の検知器によってなされる。
・吸光度による分析のためには、試料ウエルの透明な底部を通過する励起光によって惹き起こされるランダムな偏光を除去するために拡散器が設けられ、このようにして、射出光のより一定した測定が提供される。
【００２０】
・マイクロプレートは、使用されているマイクロプレートの形成に対応するために水平又は垂直に配置されているけれども、読み取りヘッドは、一つの位置に配置されたままである。
【００２１】
一つの特徴においては、本発明は、時間分解蛍光発光を含む蛍光発光、吸光度及びルミネッセンスによって分析できるような構造とされた万能のマイクロプレート分析器を含んでいる。
【００２２】
別の特徴においては、本発明の分析器はまた、パッカード・インストルメント・カンパニー，インクによって“アルファ　スクリーン（Ａｌｐｈａ　Ｓｃｒｅｅｎ）”と呼ばれている機構のような発光酸素チャネリング免疫検定法（ＬＯＣＩ）を実行するための機構をも含んでいる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態の説明
蛍光発光、吸光度及びルミネッセンス
本発明の分析器は、試料（典型的には液体）と反応する試薬の導入に対する試薬の応答を測定して試料内のある種の分子の測定値を提供するために使用される。このような試料は、生物学的試料である場合が多く、これらの試料は、試薬が添加されると外部の光源（励起光）によって活性化されて又はされないで光を射出するかもしれない。
【００２４】
一般に、励起光は、分析されている試料に適したある範囲の波長に限定され、一方、試料は、応答を励起するために使用される光と異なる試料スペクトル幅特性を有する光を射出するであろう。他の例においては、試料は、励起光を使用しないが、添加された試薬に応答して光を射出するであろう。射出された光は、典型的には、光電子増倍管（ＰＭＴ）によって検知され、光の量は、試料を特徴付けるために使用される。本発明の多機能分析器においては、いくつかの形式の分析が可能である。
【００２５】
最も簡単な形式の分析においては、試料は、試料を発光させる（ルミネッセンス）試薬と接触せしめられる。励起光は必要とされない。光は、適当な光学系を通過し、次いで、検知器によって測定される。
【００２６】
別の形式の分析においては、光学系を通り底部から試料ウエルに供給される励起光の量が測定され、ウエル内に試料が存在するときに射出される光の量と比較され、試料とウエルとによって吸収された光の測定値が提供される（吸光度）。
【００２７】
蛍光発光は、偏光されるか又は偏光されない光の光源によって励起された試料からの射出光の測定を含む。通常は、射出される光の波長特性は、励起光のものと異なっているであろう。一つの形式の分析（偏光蛍光発光）においては、偏光フィルタが、励起光と射出光との両方と共に使用される。光の偏光が試料によって変えられる程度によって、試料内の分子の易動度を示す関連した蛍光発光測定を行うことは可能である。
【００２８】
上記した３つの基本的な形式の分析に加えて、パッカード・インスツルメント・カンパニーによって“アルファ　スクリーン（Ａｌｐｈａ　Ｓｃｒｅｅｎ）”と呼ばれている機能のような発光酸素チャネリング免疫検定（Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ　Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ：ＬＯＣＩ）を実行するための機能が含まれてもよい。
【００２９】
図８は、以下においてより詳細に説明する殆どの光学的要素を省いている分析器の４つの基本的なモードを示している。図８ａ及び８ｂは、励起光によってもたらされる試料の蛍光発光の測定を示している。図８ｃは、試料を通過した光の吸光度を示している。図８ｄは、蛍光発光の測定を示している。図８ａは、光ファイバチャネル３４ａを介して入射し、二色性ミラー２２ａかビームスプリッタ２２ｂから試料内へと反射される光が、ウエル４２の頂部から試料内へ導かれる動作方法を示している。射出された光は、ビームスプリッタ２２ｂ又は二色性ミラー２２ａを通過して光検知器１８に到達する。ビームスプリッタ２２ｂ又は二色性ミラー２２ａを通過する光を除去するためのビームダンプ５８（吸光剤）がに配置されて、この光が光検知器１８内へと進みつつある射出された光と干渉するのを阻止している。図８ｂは、光ファイバチャネル３４ｃを介してウエルの底部から入射する光によって励起され且つウエル４２の底部を通り光ファイバチャネル６０を介して光を射出し、この光が角度が付けられたミラー２２ｃを介して光検知器１８へと導かれるような試料と共に動作する本発明の分析器を示している。図８ｃは、試料の吸光度が測定される代替的な動作を示している。光は、光ファイバチャネル３４ｂを介して試料の底部から入射し、試料内を通過し、試料ウエルの頂部から出て、光検知器１８に向かって上方へと進む。図８ｄは、試薬よりもむしろ励起光源（例えば、ルミネッセンス）によって活性化される試料と共に本発明の分析器を使用する方法を示している。励起光は導入されず、試料によって射出された光は、光検知器に向かって上方へと通過する。
【００３０】
分析器の外観
図１ないし６には、本発明の分析器の一つの実施形態が示されている。第二の実施形態は類似しており、その変形例が説明中に記載されており、これらの変形例のいくつかが図３ａ及び４ａに示されている。
【００３１】
図１は、本発明の分析器１０の一つの実施形態の全体図を提供している。読み取りヘッド１２，照射モジュール１４及び試料プレートを挿入するためのポート１６を見ることができる。
【００３２】
図２は、図１を違う角度から見た破断図であり、読み取りヘッド１２、照射モジュール１４及び試料プレートポート１６を見ることができる。電子制御装置１８もまた見ることができる。
【００３３】
図３は、光検知器１８（典型的には、光電子増倍管）、光検知器１８に所望のスペクトル幅の射出光を提供するためのフィルタホイール２０、必要とされる光学的要素（すなわち、ビームスプリッタ、二色性ミラー又は反射ミラー）を導入するための光学的切換え装置２２，試料ウエルの下方から射出された光を伝搬するファイバチャネルのための結合部２４、絞りセレクタ２６及び射出のための偏光器送り台２７（偏光蛍光発光分析のためにのみ使用される）を含んでいる分析器１０の読み取りヘッド１２の拡大図を提供している。もう一つ別の実施形態においては、偏光器送り台２７は省略されており、他の実施形態においてはバンドパスフィルタのみが含まれているフィルタホイール２０内に偏光器とフィルタとが組み合わせられたものが取り付けられている。分析されているマイクロプレートは、フランジ２５の下方に配置されるであろう。
【００３４】
図３ａは図３に類似しているが、本発明の分析器の第二の実施形態を示している。ただ一つの偏光フィルタが使用されており、これがフィルタホイール２０ａに取り付けられているので、図３において送り台２７に取り付けられた射出光のための偏光器は省略されている。別の方法として、液晶偏光回転器−フィルタのセットをフィルタホイール２０ａ内に取り付けることができる。
【００３５】
図４は、異なる方向から見た分析器１０の読み取りヘッド１２を示しており、この方向からは、光検知器１８、射出光のためのフィルタホイール２０、絞りセレクタ２６，２８、励起光のための偏光器送り台２９及び光学的切換装置２２に加えて、試料ウエルの頂部に導かれる励起光のためのファイバチャネル結合部３０を見ることができる。もう一つ別の実施形態においては、偏光器送り台２９は、励起光の偏光が電子的に変わることができるように、固定された向きの偏光器と組み合わせた液晶偏光回転器を含んでいる。
【００３６】
図４ａは、図４と類似しているが、図３ａと同様に、図３及び４において射出光のための偏光器が取り付けられた送り台２７が省略されている。その代わりに、フィルタホイール２０ａに偏光フィルタが取り付けられている。この偏光フィルタは、励起光の配向のための液晶回転器−偏光フィルタのセットと組み合わされて使用されており、蛍光発光偏光測定のために送り台２９ａに取り付けられている。
【００３７】
図５は、好ましくは、閃光キセノンランプ３２ａ又は連続石英ハロゲンランプ３２ｂからの励起光を提供する照射モジュール１４を示している。フィルタホイール３６は、励起光にとって望ましい帯域幅を提供する。実行されている分析の形式に依存して、ステッピングモータ３８は、光を、読み取りヘッドかマイクロプレートウエルの下方かの適当な位置へと伝搬することができるように、３４において互いに結合された４つの可能な光ファイバチャネルのうちの一つを位置決めするであろう。
【００３８】
図６は、異なる方向からの照射モジュール１４を図示している。光ファイバチャネルのための一組みの結合部３４が再び見えている。フィルタホイール３６は、励起光が、実行されるべき分析のための所望の幅に限定されるのを許容する。
【００３９】
分析器の内部構造
外側から装置を見ると、図７及び７ａは、分析器の各要素がどのように配置されているかを図示している。２つの光源、好ましくは、例えば、キセノンランプのような閃光電球３２ａと、例えば、石英タングステンハロゲンランプのような連続白熱電球３２ｂとが、３つの光ファイバチャネル３４ａないし３４ｃのうちの一つによって、読み取りヘッド１２かマイクロプレート４２の底部かへ伝搬される光を提供する。光は、光搬送ファイバチャネル３４に入射する前に、図示されているレンズの組３８ａ、３８ｂ又は３８ｃ、３８ｄとバンドパスフィルタ４０ａ又は４０ｂとによって付形され且つ濾波される。図６においては、一組みのフィルタがディスク３６内に取り付けられ、両方の電球の助けになることができ、実行されるべき分析に必要とされるスペクトル幅を提供するように回転させることができる。キセノンランプの場合には、フィルタは、通常は、試料に伝搬されるべき光を、２４０ないし９００ｎｍの範囲内の選択された狭い帯域幅内に限定し、一方、石英ハロゲンランプが使用されているときには、フィルタは、通常は、光を、３４０ないし９００ｎｍの範囲内の選択された狭い帯域幅内に限定する。使用されるフィルタは、当業者に良く知られているであろう。これらは、典型的には、種々の材料及び厚みの多数の薄い層を真空蒸着することによって作られ、種々のスペクトル幅のものが市販によって入手可能である。最終のレンズの組３８ｂ及び３８ｄは、濾波された光を、選択されたファイバチャネル上に導くであろう。光ファイバチャネル３４ａないし３４ｃは、必ずしも同一ではない。これらは、実行される分析の形式に最も適した光のビームを分析されている試料に提供する能力を得るように選択される。例えば、蛍光発光測定のためには、より輪郭のはっきりした光のビームを試料に提供するために、モノフィラメント３４ｂが選択されるであろう。
【００４０】
図５，６，７及び７ａにおいては、光ファイバチャネル３４ａないし３４ｃのための４つの可能な位置のうち、蛍光発光及び吸光度の測定のために使用される３つの位置だけが示されている。４番目の位置は、例えば、モノクロメータを使用することによって試料に対して提供される励起光の帯域幅を変えるための機能を付加するためような分析器の能力を将来拡張するために備えられている。
【００４１】
マイクロプレート４２内の試料ウエルに伝搬された光は、実行されつつある分析の形式に応じて、頂部か底部から入射するであろう。本発明の分析器は、蛍光発光（時間分解及び偏光蛍光発光を含む）、吸光度及びルミネッセンスを含むいくつかの形式の分析を行うことを可能にする。蛍光発光を含むある種の形式の分析においては、光は、側方から光ファイバチャネル３４ａを介して読み取りヘッド１２内へ導入され、３つの利用可能な絞り４４のうちの一つを（２８において）通過し、次いで、レンズの組４６によって平行にされる。偏光蛍光発光分析においては、光はまた、付加的なレンズ４９及び５１を介してマイクロプレート４２内の試料ウエルの頂部内へと送られる前に、（送り台２９内で）２つの利用可能な偏光器４８のうちの一つによって偏光される。別の代替的な実施形態においては、光の偏光を電子的に変えることができるように、４８において、液晶偏光回転器が固定の偏光器と組み合わせられて使用されている。励起光は試料ウエルの全幅まで延びるように意図されているので、絞り４４は、光ファイバチャネル３４ａの端部に隣接して配置されておらず、同端部から隔置されている。レズの組は、光ファイバチャネルの端部にレンズの組の焦点を配置するよりも光ファイバから遠い距離に配置されている。絞り及びレンズの組のこの配置においては、光ビームは、試料の小さい領域に限定されるよりはむしろ拡がる。
【００４２】
本発明の分析器によって、２つの形式の反射ミラーが提供される。第一の形式においては、励起光は、二色性ミラー２２ａ（光学的スイッチ２２の選択可能なもののうちの一つ）から、マイクロプレート４２内の所望の試料ウエル内へ反射され、そこで、試料の性質に依存する応答を励起させる。試料からの射出光は、励起光と異なる特性のスペクトル幅を有しており、これは、二色性ミラー２２ａを通過し（すなわち、励起光のように反射されない）、光検知器１８、例えば、光電子増倍管へと進む。光検知器１８に到達する前に、射出光は、帯域幅を限定する一組みのフィルタ５０のうちの一つ、レンズの組５２、必要ならば偏光板５４（２つの利用可能なもののうちの一つ）、絞り５６（４つの利用可能なものから選択された一つ）及び光導波路５９を通過する。検知器１８は、受け取った光の量を測定し、射出された光と相関する試料の特性を有する電子回路（図示せず）によって、計算がなされる。
【００４３】
第二の代替例においては、光は、光スイッチ２２によって定位置へと動かされたビームスプリッタ２２ｂ（薄いビームスプリッタ又は部分的に銀メッキされたミラー）に当たる。ビームスプリッタ２２ｂは、二色性ミラー２２ａのように、所定のカットオフ波長より上の光を選択的に通過させないが、それより下の全ての波長を通過させる。光の一部分は、ビームスプリッタ２２ｂを通過し、光が入射する位置と反対側に位置決めされたビームダンプ５８によって吸収される。残りの光は、反射されてマイクロプレート４２の頂部から試料内へと入る。以前と同様に、射出光は、一部がビームスプリッタ２２ｂを通過し、以前に述べたように、フィルタ５０、レンズの組５２、偏光板５４（必要ならば）、絞り５６及び光導波路５９を介して、光検知器１８へと導かれる。ビームスプリッタは、光を導く場合に二色性ミラー程有効ではないけれども、二色性ミラーによっては提供することができない自由度を提供できるという利点を有している。すなわち、ビームスプリッタは、広範囲の光の波長を処理することができ、一方、二色性ミラーは、所定の波長より上か下においてのみ光を反射するか又は伝搬するように制限される。
【００４４】
２つのタイプのビームスプリッタを使用してもよい。一つのタイプ、すなわち薄膜ビームスプリッタは、二色性ミラーと類似した方法で作られる。しかしながら、ある波長以下の光を反射し且つその波長以上の光を通過させる代わりに、光の全ての部分が反射され、一方、残りはビームスプリッタを通過する。第二のタイプのビームスプリッタは、銀メッキされた表面の部分に応じて同じく光の一部分を反射する部分的に銀メッキされたミラーである。本発明の一つの実施形態においては、ビームスプリッタは、ガラスの矩形片の中心に、単一の楕円形状に銀メッキされた領域を使用しており、それによって、試料ウエル内に狭い光ビームを導くことを可能にし、一方、射出光は、反射点の周りの環状の透明な領域を通過する。
【００４５】
第三の作動方法においては、光は、光ファイバチャネルのうちの一つ３４ｃを通ってマイクロプレート４２内の試料ウエルの底部へと伝搬され、そこから試料内へと進み、異なる波長を有する試料からの応答を励起させる。射出光は、底部を通って試料プレート４２内のウエルから出て行き、もう一つ別の光ファイバチャネル６０を通って、励起光が導入される側と反対側の読み取りヘッド１２の側部へ伝搬される。射出光は、レンズの組６２によって平行にされ、次いで、上方へ反射されて光検知器１８内へと導かれる。この方法においては、反射ミラー２２ｃは、試料から射出された光の全てを反射するために、光スイッチによって定位置に配置されている。反射された光は、光検知器１８に到達する前に、射出フィルタ５０、レンズの組５２、絞りの組５６及び光導波路５９を通過する。
【００４６】
第四の作動方法は、光ファイバチャネル３４ｂを介してマイクロプレート４２内のウエルの底部から試料内へ光を導入することを含んでいる。この目的は、射出された光の量よりも吸収された光の量を測定することである。このモードにおいては、他の３つの方法において使用される手段の全て、すなわち、反射ミラー２２ｃ、二色性ミラー２２ａ及びビームスプリッタ２２ｂが、以前に説明した経路に従って、光学スイッチ２２によって光路から移動せしめられて、試料４２を通過した光が、光検知器１８内へと上方へ導かれる。試料ウエルに入射する励起光は、ウエルの透明な底部によってランダムに偏光されてウエル毎に変わるので、試料ウエルの偏光効果を除去するために、拡散器がフィルタ５０と共に使用されている。検知器１８によってなされる測定に対する影響を避けるために、この分析モードにおいては拡散器が使用されている。
【００４７】
試料すなわち光による励起を必要としない試料の蛍光発光の測定をするために本発明の分析器を使用することも可能である。このような例においては、試薬が（例えば、試料ウエルのすぐ上方のレンズ内の孔５３に配置された試料導入管を介して）試料と混合されたときに、試料によって光が射出される。光は、通常は、上記した光迂回手段のいずれか（すなわち、光学スイッチ２２）と接触することなく、フィルタ５０、レンズ５２、絞り５６及び光導波路５９を介して光検知器１８に向けて上方へと進められ、（偏光フィルタ５４が必要とされない）試料によって射出された光の量を測定する。別の方法として、二色性ミラーは、可視範囲内のほとんどの光を通過させるので、所望ならば、二色性ミラーを射出光の光路内に配置しても良い。
【００４８】
図７ａは、励起光及び射出光に作用する光学装置が修正されている以外は、図７に示された図に対応している。以前と同様に、２つの光源、例えば、キセノンランプ３２ａ及び石英ランプ３２ｂが光を提供し、この光は、３つの光ファイバチャネル３４ａないし３４ｃのうちの一つによって、読み取りヘッド１２又はマイクロプレート４２の底部へと進められる。光伝搬ファイバチャネルに入射する前に、光は、レンズの組３８ａ−ｃ及び３８ｂ−ｄ並びにフィルタ４０ａ−ｂによって濾波される。
【００４９】
以前と同様に、光が試料の頂部内へと導かれると、二色性ミラーかビームスプリッタが使用されて、励起光と射出光を導く。これらは両方とも、光を導くことができるが、光に異なる影響を与える。二色性ミラーは、所定の波長以上の光を通過させることができるが、より短い波長の光を反射して通過させない。このようにして、励起光は試料ウエル内へと反射され、一方、励起光よりも長い波長帯域幅を有する射出光は、検知器へ向かう途中で二色性ミラーを通過することができる。“ビームスプリッタ”という用語は、二色性ミラーをも包含するものとして解釈され得るが、ここで使用されているように、ビームスプリッタは、部分的に銀メッキされたミラーか薄膜ビームスプリッタである。いずれの場合にも、完全な光スペクトルの光が通過せしめられるか逸らされる。この光の一部分は反射され、一部はビームスプリッタを通過する。どちらのタイプのビームスプリッタも使用することができる。部分的に銀メッキされたミラーが使用される場合には、卵形状の銀メッキされた中心点を有する矩形のガラス部片が励起光の狭いビームを試料ウエル内へ導くために使用される。試料ウエルからの射出光が部分的に銀メッキされたミラーに到達するときには、中心のミラーが付けられた点から反射されない射出光の部分は、ビームスプリッタの透明な部分を通過して光電子増倍管へと進む。
【００５０】
図７ａの分析器は、図７に示された分析器と密接に関連した方法で作動するけれども、試料ウエル内の分子の易動度を評価することができる偏光蛍光発光によって試料を分析するために偏光された光が使用される方法に重要な違いがある。励起光を一方向の直線偏光に限定するために、偏光器フィルタが使用される。直線偏光された励起光がウエル内の試料に当たると、試料は蛍光発光し且つ同じ方向に十分に偏光されていない光を射出し、このようにして、試料内の分子の易動度の指示を提供する。光の偏光のこの違いは、光電子増倍管による射出光の読みによって測定される。
【００５１】
図７の分析器においては、偏光フィルタ（４８）は、最初に一方向に偏光され、次いで、同第一の方向に直角な方向に偏光された励起光を提供するように偏光される。図７ａに示された光学系においては、励起光は、液晶偏光回転器の前方に取り付けられた直線偏光器によって提供される。直線偏光器は、偏光器を出て行く光がほぼ完全に直線偏光されるように励起光を濾波する。液晶偏光器に電圧がかけられていない状態では、これは受動的な装置であり、直線偏光された光は、試料ウエル上へと進む。液晶回転器に電圧がかけられると、装置は能動的となり、液晶回転器から出て行く直線偏光された光は、直線偏光された光に対して直角に向けられて、回転器の受動的な状態をもたらす。
【００５２】
図７及び７ａのいずれにおいても、直線偏光された励起光は、試料に当たって試料を発光させる。試料の性質に依存して、試料によって射出される光は、偏光され、偏光を解消され又はこれら２つの組み合わせを実行され得る。この射出された光は、読み取りヘッドの光学系によって集光され、光電子増倍管（図７ａ）又は図７の送り台５４に到達する前に、射出バンドパスフィルタの前方に配置された直線偏光器を通過する。直線偏光器は、同じ方向を有する光を通過させることができるだけであるので、試料から射出された光の特徴的な配向は、どれだけの光が光電子増倍管に到達するかを測定するであろう。励起光偏光器と射出光偏光器とが平行である場合には、次いで、この光の向きを有する試料からの光の全てが検知器に到達するであろう。励起光偏光器と射出光偏光器とが直角である場合には、次いで、検知器に到達する光のみが、試料の励起によって変化せしめられたものである。このように、試料が再配向されない場合には、光と偏光器とは平行であり、検知器管に到達する光の量は、偏光された励起光の量に比例する。一方、偏光器同士が直角である場合には、検知器管に到達する射出光の量は相殺される。しかしながら、試料から射出された光の向きが変えられた場合には、射出光に作用する分析器は、励起光の元々の向きを維持しているか又は射出偏光器の向きを有する部分のみを通過するであろう。平行な偏光器によって測定された測定値と、直角の偏光器によって測定された測定値とを比較した場合の違いは、試料内の分子の易動度の程度を示す。
【００５３】
液晶偏光回転器−偏光器の組を有する分析器においては、励起光は、光の偏光が射出偏光器の偏光に平行か直角であるように電子的に変えることができる。図７ａは、励起光が液晶偏光器を通過せしめられる分析器を示しており、一方、射出された光は、単一の向きを有している偏光器内を通過せしめられる。もちろん、逆の配置も同様に実現可能である。すなわち、液晶偏光器は射出光に作用するように配置することができ、一方、固定された向きを有する偏光器は励起光を偏光させるために使用することができる。
【００５４】
好ましい実施形態においては、固定された偏光器は、射出された光の経路内に配置された複数位置を有するホイールに配置されたフィルタに隣接している。従って、本願の図３及び４に示された別個の２−位置射出偏光板２７は、図３ａ及び４ａに示されているように、省略してもよい。
【００５５】
各モードの分析における分析器の説明
蛍光発光測定は４つのモードで行うことができる。
・励起光がマイクロプレートウエルの頂部から入射し、試料ウエルから光が射出されて同じく頂部から射出される。
【００５６】
・励起光がマイクロプレートウエルの底部から入射し、試料ウエルから光が射出され且つ光ファイバチャネルによって読み取りヘッドへと戻される。
・閃光ランプ光源を使用する時間分解蛍光発光が励起光をマイクロプレートウエルの頂部へと送り、試料ウエルから光が射出されて頂部から射出される。
【００５７】
・偏光蛍光発光が偏光された励起光をマイクロプレートウエルの頂部内へと送り、試料ウエルから光が射出されて頂部から射出され、検知器に到達する前に再び偏光される。
【００５８】
分析器は、選択された分析のために、適当な光学的要素を定位置に配置するようにプログラムされている。第一のタイプの蛍光発光においては、連続白熱電球が、第一のレンズによって平行にされ、次いで濾波されて所望の波長範囲を提供する励起光を供給し、最後に、この光は、第二のレンズによって付形されて、光源の像を選択された光ファイバチャネルに提供する。光ファイバチャネルは、読み取りヘッドの一方の側部で終わっており、そこで、光ファイバチャネルを出て行く光ビームは、試料ウエルに到達する励起光ビームの大きさを決定する絞りに到達するまで拡がらせられる。励起光を試料ウエル内の小さい領域に限定することよりもむしろ、試料ウエルの断面全体が励起光を受け取り且つウエルの断面全体から光を射出することは、本発明の一つの特徴である。絞りに続いて、レンズは、光を平行にし、二色性ミラーの使用が除外されていないけれども、典型的には、薄膜ビームスプリッタか部分的に銀メッキされたミラーへと通過する。試料ウエルの方へ９０度で反射される励起光の部分は、次いで、試料ウエル及び同試料ウエル内に配置された試料に入射する前に、２つのレンズを通過するであろう。部分的な反射ミラーは、励起光の一部分のみを試料ウエルへと通過させ、残りの光は、ミラーを通過し且つ本発明の特徴であるビームダンプに当たる。ビームダンプは、使用されない励起光を吸収することによって、検知器へとつながっている光学チャネルに入って射出光の測定に影響を及ぼすのを避ける。試料ウエル内の試料は、励起光に応答して光を射出する。射出光は、試料ウエルの上方のレンズの対を通過し、次いで、部分反射ミラーを通り、全ての分析モードにおける射出光と関係付けられた光学的要素を含んでいる読み取りヘッドの一部に入射する。最初に、射出光は、フィルタ内を通過せしめられて、同射出光を測定されるべき光の波長の帯域に限定される。次いで、濾波された光は、レンズを通過して集光し、その後で、絞りを通って迷光を遮断し、検知器に到達する前に光導波路に入る。
【００５９】
蛍光発光による分析の第二のモードにおいては、連続白熱電球からの励起光が、上記のように付形され且つ濾波されるが、試料ウエルの底部へと光を導くために別個の光ファイバが使用されている。光ファイバチャネルを出て行く光ビームは、広がって試料ウエルの断面を満たす。励起光に応答して試料から射出された光は、同じ光ファイバチャネルによって受け取られ且つ上記した光ファイバチャネルのための入口ポートと反対側に配置された読み取りヘッドの側部へと伝搬され、試料ウエルの頂部に励起光を供給する。射出された光は、レンズを通過して光ビームが広げられ、次いで、この光ビームは、全体的に銀メッキされたミラーによって９０度反射され、射出光光学系内へ入る。射出光は、バンドパスフィルタを通過せしめられて、光の帯域幅が限定され、次いで、レンズが光を狭めて（又は集光して）上記した光導波路へと導く。
【００６０】
時間分解蛍光発光は、連続白熱電球ではなく閃光ランプが使用されている以外は、上記の第一の形式の蛍光発光において使用されたものと実質的に同じ光学的要素を使用している。もう一つ別の相違点は、部分反射ミラーの代わりに、同じく部分的反射性であるがカットオフ波長の値より小さい帯域の光の部分を反射し且つカットオフ波長を超える光を通過させる二色性ミラーが使用されていることである。試料ウエルの頂部からの射出光は、レンズの対を通過し且つ二色性ミラーを通過する（すなわち、射出光の一部分はカットオフ値を超える波長を有している）。二色性ミラーを通過する射出光の部分は、次いで、バンドパスフィルタ、レンズ及び絞りを通過し、検知器に到達する前に、最後に光導波路を通過する。
【００６１】
励起光と射出光とのいずれもが上記のように偏光される以外は、上記した第一の形式の蛍光発光と実質的に同じ光学的要素を使用して偏光蛍光発光がなされる。連続白熱電球は、電球の像を光ファイバチャネルに提供するために、レンズによって付形され、濾波され、次いで第二のレンズを通過せしめられる励起光を提供する。光は、光ファイバチャネルを通過し、読み取りヘッドへと入射し、そこで広げられ、次いで絞りを通過する。この光は、レンズによって平行にされ、次いで偏光フィルタを通過する。上記したように、励起光と射出光との両方を調整するために偏光フィルタが使用されている。分析中には、フィルタは光をある時には同じ方向へと通過させ、別の時には互いに直角な方向へと通過させる。本発明の分析器の一つの実施形態においては、固定された向きを有するフィルタは、光の平行な向き又は直角な向きを提供するために必要とされる位置に切り換えられる。もう一つ別の実施形態においては、液晶偏光回転器が、単一の向きを有する固定された偏光フィルタと組み合わせられて、光の向きが液晶偏光回転器を使用して電気的に変えることができるようになされている。励起光及び射出光の経路は、第一の形式の蛍光発光分析に対して説明されたものと同じであるが、光の偏光が望ましい場合には、光が励起経路上のバンドパスフィルタを通過した後に挿入され、射出経路内で偏光された後にバンドパスフィルタによって濾波される。
【００６２】
吸光度による分析は、著しく異なった光学的要素列であるが、既に説明した設備の範囲内にある本発明の万能型の分析器によって行われる。連続白熱電球か閃光ランプを使用しても良い。励起光は、第一のレンズ、帯域幅フィルタ及び第二のレンズを通過せしめられて、吸光度測定のために使用される光ファイバチャネルに電球の像を形成する。コリメーティングレンズを備えた試料ウエルの底部で終わっているモノフィラメントが使用されて、極めて狭い光ビームが試料ウエルへと入り且つ同試料ウエルから出て行く。上記の一つの形式の蛍光発光に関連して説明したように、光は、試料ウエルの底部から入射する。しかしながら、射出光は、試料ウエルの頂部から出て行き、次いで試料ウエルのすぐ上方に配置されたレンズの対を通過し、既に説明したミラーを含んでいる送り台（光学スイッチ）内の開放空間（すなわち、ミラーを光の経路から移動させるために動かされている）を通る。光は、分析器の射出光学領域へと入射する。吸光度においては、試料ウエルのプラスチックの底部によって惹き起こされてある種の偽複屈折を呈することが分かったランダムな（すなわち、試料ウエル同士の間で一致しない）偏光を除去するために、拡散器も設けられている。いくつかの検知器は、それらが受け取った光の偏光に対して感応するので、拡散器を追加することによって、検知器の測定値の正確さ及び一貫性が改良される。拡散器を通った後に、光は、レンズを通過し、集光され、次いで絞り及び光導波路を通過して検知器へと入る。
【００６３】
最後に、ルミネッセンス測定は、以上に説明した他の形式の分析に必要とされた光学的要素のうちの多くを必要としない。励起光は使用されない。その代わりに、試薬が試料ウエル内へ導入され、誘導された反応に応答して試料によって射出された光は、試料ウエルのすぐ上方のレンズの対（吸光度と関連して説明した）を通過し、ミラー送り台（光学スイッチ）内の開放空間を通過するか、又は別の方法として、射出された光を射出光学領域へと通過させるために、二色性ミラーが使用されても良い。射出された光は、バンドパスフィルタ、光を平行にするためのレンズ、絞りを通過し、最後に光導波路を通過して検知器へと到達する。
【００６４】
万能型の分析器の主要な構成要素の好ましい構造
以上、分析器の動作を説明したが、次に、主要な構成要素の好ましい構造を説明する。
【００６５】
・好ましい実施形態においては、励起光は、キセノンアークランプのような閃光電球か石英ハロゲンランプのような連続白熱電球によって提供される。別の方法として、連続キセノン、重水素、レーザー（ガス又は固体）又はＬＥＤのような他の光源を代用することができる。分析器自体の外側に光源を配置することも実現可能であり且つ一以上の光ファイバチャネルを介して分析器に励起光を導入することも実現可能である。
【００６６】
・分析されつつある試料の波長特性を表さない光の作用を最少化するために、励起光及び射出光の波長範囲を限定するためのフィルタが使用される。例えば、蛍光発光においては、励起光は、選択された狭い帯域、例えば、４７５ないし４９５ｎｍ以内を除く全ての光を除去するために、フィルタを通過せしめられる。次いで、射出光が濾波されて、選択された狭い帯域例えば５２０ないし５５０ｎｍの光のみが検知器に到達せしめられる。所定範囲のフィルタは市販によって入手可能である。これらは、既に述べた薄膜技術によって作られる。本発明の分析器は多くの分析を行うことができるので、異なるフィルタが必要とされるであろう。これらは、予想される分析の形式に対して選択され且つ各形式の分析のための光の経路内に所望のフィルタを配置するために、典型的には、コンピュータ制御によってモータ歯車列によって駆動される送り台又はホイール内に取り付けられる。
【００６７】
・励起光と射出光との両方を付形するためにレンズが提供される。照射モジュールにおいては、励起光を光学フィルタチャネルに導くためにレンズが使用される。励起光が頂部から試料ウエル内へ導かれるときには、光は、平行にされ且つ適当な大きさの絞りによって制限される。試料から射出された光はまた、検知器に到達する前に、光を平行にし且つ集光させるために、レンズの組を通過する。このようなレンズの設計は一般的であり、ここでは説明を要しない。
【００６８】
・照射されるべき領域を規定し且つ行われている分析を妨害し得る光の反射を排除するために、分析器内に多数の絞りが設けられる。典型的な絞りは、類似した面積を有する試料ウエルを提供するために、約２ｍｍ２（０．００３ないし０．０３７ｉｎ２）の断面積を有するであろう。一つの実施形態においては、所望の絞りを定位置に配置するために、コンピュータ制御によるモータ歯車列によって駆動される送り台内に３つの絞りが取り付けられる。これらは、約０．８５ないし２４ｍｍ２（０．００１ないし０．０３７ｉｎ２）の断面積を有し且つ照射された領域の外側からの迷光を最少にするために、光導波路の直前に配置された多位置送り台内に配置されるであろう。
【００６９】
・光導波路は、射出された光を効率良く集光し且つ導くために、絞りに隣接して且つ検知器の前方に配置された透明なガラスの筒である。レンズは必要とされず、検知器に像は形成されない。
【００７０】
・試料ウエルの頂部へと反射されない励起光は、ビームダンプへと導かれる。このビームダンプは、二色性ミラー又はビームスプリッタによって伝搬された不所望な光を吸収して、このような光が検知器の出力に影響を及ぼすのを避けるような形状とされた黒の陽極処理されたアルミニウムの面である。不所望な光は、射出光が試料ウエルの底部から読み取られるときに、磁気的な結合によって光学スイッチによって除去される。
【００７１】
・試料ウエルの頂部に最も近い平凸レンズは、典型的には、幅が約１ｍｍの２つの狭い孔を含んでおり、これらの孔は、試料の分析において使用される試薬を供給するために、注入器の試料ウエルへのアクセスを許容する。試薬に対する試料の応答は、励起光を使用するか使用しないで、試料によって射出された光を測定することによって測定される。ルミネッセンス及び蛍光発光による分析の例としては、カルシウム吸収及びリポーター遺伝子がある。
【００７２】
・本発明の分析器は、照射モジュール内の代用の光源、多数の読み取りヘッド及び“アルファ　スクリーン（Ａｌｐｈａ　Ｓｃｒｅｅｎ）”機構を含むように拡張することができる。付加的な自由度、速度及び範囲は、光源、読み取りヘッド又は“アルファ　スクリーン”機構の数を増すことによって有し得る。例えば、“アルファ　スクリーン”ユニットを付加することによって、記載したものと異なる形式の分析を行うことが可能になる。多数の機構を付加することによって、試料プレートが分析される速度を増すことが可能になる。
【００７３】
・既に述べたように、光ファイバチャネルは、行われつつある分析の形式に最も適した光を提供するように選択することができる。一般的に、光の帯域幅、ビームの直径及び絞りの大きさのようなファクタは、選択された光ファイバチャネルの形式に影響を及ぼす。例えば、シリカ又は液体が充填されたファイバがＵＶ適合性のためには好ましい。
【００７４】
・典型的な試料プレートは、６ないし１５３６個の試料ウエルを含んでいる。試料プレートは互いに類似した全体の大きさを有しているので、試料ウエルの寸法が著しく変化することが明らかである。更に、試料ウエルの空間は、一般的に使用される試料プレート間で異なり、試料プレートの高さは、１０ないし２５ｍｍの範囲で変わる。結局、励起光を受け取り及び／又は試料から検知器へと光を射出するために正しい位置に個々の試料ウエルを配置するように試料プレートを移動することが必要である。本発明の分析器は、３つの軸線、すなわち、水平及び垂直の軸線の各々における精密モータの制御を備えたプレートキャリアによって各試料ウエルを位置決めするための手段を提供する。
【００７５】
本発明の追加の特徴
本発明の万能型の分析器の基本的な特徴に加えて、たくさんのその他の特徴が含まれていても良い。これらの特徴としては以下のものがある。
【００７６】
・正しい測定を確保するのに必要とされるように試料の温度を制御するために、マイクロプレートの加熱及び冷却がなされる。
・たくさんの光ファイバチャネルが、ステッピングモータによって動かされて、励起光源を選択し且つ射出光の経路すなわち試料ウエルの頂部又は底部からの射出光の経路を選択するための正しい位置へ移動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、内部の特徴を示すために部分的に破断されたマイクロプレート分析器の一つの実施形態の斜視図である。
【図２】
図２は、図１の分析器の第二の斜視図である。
【図３】
図３は、図１の分析器の読み取りヘッドの斜視図である。
図３ａは、分析器の第二の実施形態の読み取りヘッドの斜視図である。
【図４】
図４は、図１の分析器の読み取りヘッドの第二の斜視図である。
図４ａは、分析器の第二の実施形態の読み取りヘッドの第二の斜視図である。
【図５】
図５は、分析器の一つの実施形態の照射モジュールの斜視図である。
【図６】
図６は、図５の照射モジュールの第二の斜視図である。
【図７】
図７は、本発明の分析器の一つの実施形態のブロック図である。
図７ａは、本発明の分析器の第二の実施形態のブロック図である。
【図８】
図８ａは、分析器の可能なモードを示している。
図８ｂは、析器の可能なモードを示している。
図８ｃは、分析器の可能なモードを示している。
図８ｄは、分析器の可能なモードを示している。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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