(57)【要約】分光計（５０１）で用いられる試料スライド（１００）は、スライドの試料側（１１５）に設けられた複数の試料受け部（１１１〜１１４）と、スライドのビーム受光側（１２５）に設けられた複数のビーム受光部（１２１〜１２４）であり、それぞれが各試料受け部に対向して配置され、それぞれが内部反射素子（ＩＲＥ）として働くよう構成された複数のビーム受光部（１２１〜１２４）とを備える。分光計（５０１）と共に用いられる装置（３００）は、試料スライド（１００）を収容するよう構成されたステージ（３３０）と、装置の試料測定場所（３２０）に対して試料スライドを移動させるよう構成された移動機構（３６０）とを備える。試料を調製し且つ試料を測定する関連方法も開示される。
2020515841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光計で用いられる試料スライドであって、
該スライドの試料側に設けられた複数の試料受け部と、
該スライドのビーム側に設けられた複数のビーム受光部であり、それぞれが各試料受け部に対向して配置され、それぞれが内部反射素子（ＩＲＥ）として働くよう構成された複数のビーム受光部と
を備えた試料スライド。
【請求項２】
請求項１に記載の試料スライドであって、前記試料受け部は、前記スライドに対して長手方向に整列し、且つ／又は１列又は複数列の試料受け部として配置される試料スライド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の試料スライドであって、１つ又は複数の試料受け部が、凹部を画定するか又は凹部からなり、又は１つ又は複数の試料受け部が、凸部により囲まれる試料スライド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の試料スライドであって、１つ又は複数の試料受け部が、使用中に乾燥試料を収容又は支持するよう構成される試料スライド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の試料スライドであって、各ビーム受光部が、複数の整列した、平行な、且つ／又は隣接する溝及び／又はプリズムを含む試料スライド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の試料スライドであって、該スライドは、３００μｍ〜７００μｍの範囲の厚さを有する試料スライド。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の試料スライドであって、各溝が、５０μｍ〜５００μｍの範囲の幅を有する試料スライド。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の試料スライドであって、隣接する溝間の間隔が、０μｍ〜２００μｍの範囲である試料スライド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の試料スライドであって、該試料スライドはシリコン製である試料スライド。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の試料スライドであって、該試料スライドは、スライドホルダの上又は中に設けられるか、又は該スライドホルダに取り付けられ、該スライドホルダは、顕微鏡スライドの標準寸法に対応するサイズを有する試料スライド。
【請求項１１】
分光計と共に用いられる装置であって、
試料スライドを収容するよう構成されたステージと、
該装置の試料測定場所に対して前記試料スライドを移動させるよう構成された移動機構と
を備えた装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記試料スライドは、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスライドである装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の装置において、前記移動機構は、前記ステージを移動させるよう構成される装置。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の装置において、前記移動機構は、前記試料スライドを移動させるよう構成される装置。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置において、前記移動機構は、試料受け部の列とほぼ整列した方向の、且つ／又は前記スライドを横切る又は該スライドに対して垂直な方向の移動をもたらし且つ／又は可能にするよう構成される装置。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置において、使用時に、前記移動機構は、前記試料スライド、前記スライドホルダ、及び／又は前記ステージを２つの隣接した試料受け部間の距離に対応する距離だけ順次移動させる装置。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の装置において、前記分光計により生成された放射線ビームを該装置の前記試料測定場所へ誘導するよう構成された少なくとも１つの光学素子をさらに備えた装置。
【請求項１８】
試料を測定する方法であって、
装置を分光計に結合するステップと、
複数の試料受け部を有する試料スライドを前記装置のステージに配置するステップと、
前記スライドに載置された複数の試料を順次分析、測定、又は検出するよう試料測定場所に対して前記試料スライドを移動させるステップと
を含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記分光計はＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計である方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の方法において、減衰全反射（ＡＴＲ）−ＦＴＩＲ分光分析を用いる方法。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法において、１つ又は複数の試料を前記スライドの１つ又は複数の試料受け部に配置するステップを含む方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記試料スライド上の前記試料（単数又は複数）を乾燥させるステップを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、約３０℃〜３６℃の温度で且つ／又は５０ｍ３／時以上のガス流量で前記試料（単数又は複数）及び／又は前記試料スライドを乾燥させるステップを含む方法。
【請求項２４】
請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法において、多変量解析を用いて測定データを処理するステップを含む方法。
【請求項２５】
請求項１８〜２４のいずれか１項に記載の方法において、主成分分析を用いて測定データを処理するステップを含む方法。
【請求項２６】
ＩＲ分光分析用の試料を調製する方法であって、約３０℃〜３６℃の温度で且つ／又は５０ｍ３／時以上のガス流量で試料スライド上の１つ又は複数の試料を乾燥させるステップを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、３４．５℃〜３５．５℃の温度で前記試料及び／又は前記試料スライドを乾燥させるステップを含む方法。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の方法において、９０ｍ３／時以上のガス流量で前記試料及び／又は前記試料スライドを乾燥させるステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外分光分析を実行する、特に、限定はされないがＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光分析を実行する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光法は、化学結合の個別の振動を同定するために化学分野で一般的に用いられる技法である。この技法は、化学結合振動の周波数範囲と同じ周波数範囲にある中赤外（ＭＩＲ）領域（４０００ｃｍ−１〜４００ｃｍ−１）の光を用いる。
【０００３】
生体分子は、この波長領域で能動的に振動することが知られているので、ＦＴＩＲ分光法は生物学的用途に適している。生体試料にＭＩＲ光を照射すると、このエネルギーの一部が試料に吸収される。所与の試料の吸収プロファイルは、試料中に存在する化学結合を表し、複雑な生体物質のキャラクタリゼーションに用いることができる。
【０００４】
ＦＴＩＲ分光法を用いた特定のタイプの分析の例は、無制限且つ制御不能な細胞増殖により引き起こされて場合によっては腫瘍の形成につながり得る、癌等の増殖性疾患の研究にある。
【０００５】
ＦＴＩＲ分光法で用いられるサンプリングモードは主に３つあり、透過、透過反射、及び減衰全反射（ＡＴＲ）である。
【０００６】
「透過」モードでは、ＩＲ透過基板（ＣａＦ２又はＢａＦ２等）に載置された所与の試料にＭＩＲ光を直接通過すなわち透過させる。このモードは、ＩＲビームが試料を通過することに依存するので、最大試料厚及び含水率に制約がある。
【０００７】
「透過反射」モードでは、試料をＩＲ反射スライド（Ｌｏｗ−Ｅ（low-E：低放射率）又は金属被覆等）に載置する。ＭＩＲ光は、試料を通過してから検出器へ向けて反射される。ビームを試料に事実上２回通過させるので、試料厚は光路長に、したがって信号強度に直接影響を及ぼす。これは、試料中に水があったとしても水のさらなる吸収も許す。この形態のサンプリングに関しては、光と基板の反射面との相互作用が確定されていないことによるいくつかの懸念が現場において知られている。
【０００８】
「減衰全反射」（ＡＴＲ）は、ＩＲビームを通過させる内部反射素子（ＩＲＥ）を用いる。試料をＩＲＥに直接載置して密着を維持する。これらのＩＲＥは、ダイヤモンド、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、又はシリコンを含む複数の異なる材料から作ることができる。各材料は屈折特性が僅かに異なる。臨界角と呼ばれる規定の角度を超える角度でＩＲ光をＩＲＥに通過させると、光はこの媒体で内部反射される。ビームがＩＲＥと試料との界面に達すると、エバネッセント波が生じて試料に侵入する。この侵入の深さは、光の波長、ＩＲＥ及び試料の屈折率、及び入射角に応じて変わるが、概して約０．５μｍ〜２μｍである。ビームは、続いてＩＲＥにより検出器に向けて反射される。
【０００９】
ＡＴＲ−ＦＴＩＲの利点の１つは、ＩＲスペクトルに対する水の吸光度の影響が小さく、含水試料の調査を可能にすることである。これは、本質的に水を含む生体試料にとって特に重要である。このサンプリングモードでも水分子による吸収はあるが、エバネッセント波の侵入深さは透過及び透過反射ＦＴＩＲ分光法の光路長よりもはるかに小さい。したがって、水のサンプリングははるかに少なく、根本的な試料吸光度の監視が引き続き可能となる。
【００１０】
したがって、この技法は、生体試料、特に生体液の分析に適している。生体試料は情報に富むことが知られており、患者集団における疾患の検出に適していることが分かっている。この技法により、４３３人の患者コホートからの血清を用いた一定範囲の重症度の脳腫瘍の診断が可能であることが分かっている（Hands他、２０１６年；Hands他、２０１４年）。
【００１１】
近年では、血液試料の減衰全反射フーリエ変換赤外（ＡＴＲ−ＦＴＩＲ）分光分析の実行により脳腫瘍を診断する方法が、特許文献１に記載されている。従来のＡＴＲ−ＩＲ（試料を基板に配置して基板をＡＴＲ結晶と接触させる）とは対照的に、例えばＡＴＲ結晶を基板として用いた。この方法により、ポイントオブケアの非破壊診断検査が行われる。しかしながら、これには、分光分析の実行前の血液試料の慎重な調製と、ＡＴＲ結晶を別の試料の分析に再使用する前のＡＴＲ結晶の完全な洗浄及び乾燥とが必要であり、これはいずれも時間及びコストがかかる。
【００１２】
したがって、ＡＴＲ−ＦＴＩＲは生体試料の分析に適しているにもかかわらず、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計又はＦＴＩＲ分光計のＡＴＲアタッチメントが通常は単一のＩＲＥからなるという大きな装備制限がある。試料がこのＩＲＥに直接配置されるので、機器を用いて次の試料を分析できるようになる前に、試料を調製し、分析し、ＩＲＥから除去した後にＩＲＥの完全洗浄を行う必要があるという単一試料手法にこの技法は制限される。血清等の生体液の場合、微妙な生体分子情報を突き止めるためには、試料を乾燥させる必要があるのでこのプロセスは大幅に延長される。所要時間は体積に依存するが、１μＬの血清スポットにつき８分と決定されている。結果として、この手法は高処理量とは考えられない。この制限の理由として、特定のアタッチメントの設計要件と併せて現在のＩＲＥのコストが高いことが挙げられる。
【００１３】
特許文献２（Franzen他）は、ＦＴＩＲ顕微鏡において溶液化した試料の赤外線スペクトルを取得する装置及び方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０７６４８０号
【特許文献２】米国特許第７，２５５，８３５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１態様によれば、分光計で用いられる試料スライドであって、
スライドの試料側に設けられた複数の試料受け部と、
スライドのビーム受光側に設けられた複数のビーム受光部であり、それぞれが各試料受け部に対向して配置され、それぞれが内部反射素子（ＩＲＥ）として働くよう構成された複数のビーム受光部と
を備えた試料スライドが提供される。
【００１６】
複数の試料受け部を有する試料スライドを設けることで、特に本発明の第２態様に関して記載するような装置と組み合わせて用いる場合に、連続した測定間で試料スライドを取り外して交換する必要なく単一のスライドから複数の測定を実行できるようになる。これにより、現状のように連続した測定間でのＩＲＥの取外し、洗浄、及び乾燥の必要を回避して、高処理量のＡＴＲ−ＦＴＩＲ分析を可能にすることができる。
【００１７】
試料受け部は、整列し得る、例えばスライドに対して長手方向に整列し得る。試料受け部は、１列の試料受け部を画定し得るか又は１列の試料受け部として配置され得る。別の実施形態では、試料受け部は、複数列の試料受け部として設けられ得るか又は複数の試料受け部を画定し得る。各列が、複数の整列した試料受け部を含み得る。
【００１８】
試料スライドは、１列に配置された複数の試料受け部を含み得る。例えば、スライドは、１列に配置された４つの試料受け部を含み得る。これにより、１つの試料受け部をバックグラウンド測定に用いて３つの試料受け部を１人の患者からの３連測定に用いることができる。単一のスライドから行いたい測定数に応じて、任意の数の試料受け部が想定され得ることを理解されたい。
【００１９】
試料スライドは、複数列に、例えば格子パターンで配置された複数の試料受け部を備え得る。例えば、スライドは、例えば２４ウェルプレート配置と同様に、６個４列（４×６）に配置された２４個の試料受け部を備え得る。例えば、スライドは、９６ウェルプレート配置と同様に、１２個８列（８×１２）に配置された９６個の試料受け部を備え得る。これにより、各列で１つの試料受け部をバックグラウンド測定に用い、列毎に複数の試料受け部を１人の患者からの複数測定に用いることができる。単一のスライドから行いたい測定数に応じて、このような格子状又はウェルプレート状配置について任意の数の試料受け部が想定され得ることを理解されたい。
【００２０】
代替として、１列に配置された複数の試料受け部を有する複数のスライドを組み合わせることができ、例えば、相互に例えば横方向及び／又は長手方向に隣接して配置することができる。この配置により、複数の「単列」スライドを用いて、複数列に配置された複数の試料受け部を有する格子パターンを形成することができる。
【００２１】
１つ又は複数の試料受け部が、例えばスライドの表面に対して、例えばスライドの試料側の外面に対して、凹部を画定し得るか又は凹部からなり得る。代替として又は追加として、１つ又は複数の試料受け部が、例えばスライドの表面に対して、例えばスライドの試料側の外面に対して、凸部に囲まれ得る。このような措置により、隣接する試料受け部間のクロスコンタミネーションのリスクを低減又は回避することができる。
【００２２】
通常、１つ又は複数の試料受け部、例えば複数の試料受け部は、使用時に乾燥試料を収容又は支持するよう構成され得る。一実施形態では、１つ又は複数の試料受け部、例えば複数の試料受け部は、生体液等の液体試料、例えば血液又は血清を収容するよう構成することができ、分光計で用いる乾燥試料を支持するために乾燥させることができる。
【００２３】
便宜上、試料スライドは、内部反射素子（単数又は複数）ＩＲＥを備え得る。試料スライドは、ＩＲＥ（単数又は複数）として働くよう構成され得る。
【００２４】
スライドのビーム側は、複数のビーム受光部を含み得る。通常、各ビーム受光部は、試料側の各試料受け部に対向してビーム側に設けられ得る。
【００２５】
各ビーム受光部は、ＩＲＥとして働くよう構成され得る。
【００２６】
ビーム受光部は、放射線ビームをスライドのビーム側のビーム受光部の表面に貫通させるよう構成され得る。ビーム受光部は、放射線ビームを各試料受け部の内面で反射させ且つビーム側のビーム受光部の表面を通してスライドから出すことができるような角度で、放射線ビームをスライドのビーム側のビーム受光部の表面に貫通させるよう構成され得ることが有利である。
【００２７】
各ビーム受光部は、複数の溝及び／又はプリズム、好ましくは複数の細長い溝及び／又はプリズム、例えば複数の整列した、平行な、且つ／又は隣接する溝及び／又はプリズムを含み得るか又はこれらを画定し得る。
【００２８】
各溝は、第１溝面及び第２溝面を有し得るか又は画定し得る。各第１溝面は、放射線ビームをその表面に例えば内方に貫通させるよう配置され得る。各第２溝面は、放射線ビームをその表面に例えば外方に貫通させるよう配置され得る。
【００２９】
各プリズムは、第１プリズム面及び第２プリズム面を有し得るか又は画定し得る。各第１プリズム面は、放射線ビームをその表面に例えば内方に貫通させるよう配置され得る。各第２プリズム面は、放射線ビームをその表面に例えば外方に貫通させるよう配置され得る。
【００３０】
通常、溝の第１溝面は、隣接するプリズムの第１プリズム面に対応し得る。溝の第２溝面は、隣接するプリズムの第２プリズム面に対応し得る。
【００３１】
一実施形態では、プリズムは、例えば、スライドのビーム側の表面、例えば平面に対して外方に突出し得る。別の実施形態では、プリズムは、例えば、スライドのビーム側の表面、例えば平面に対して凹み得る。代替として、プリズムの外側部分が、例えば、スライドのビーム側の表面、例えば平面に対して外方に突出することができ、プリズムの内側部分が、例えば、スライドのビーム側の表面、例えば平面に対して凹むことができる。
【００３２】
スライドは、例えば試料側とビーム側との間で、１００μｍ〜１０００μｍの範囲の、例えば２００μｍ〜８００μｍの範囲の、例えば３００μｍ〜７００μｍの範囲の厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、スライドは、例えば試料側とビーム側との間で、約３８０μｍ、５２５μｍ、又は６７５μｍの厚さを有し得る。
【００３３】
各溝又はプリズムは、５０μｍ〜５００μｍの範囲の、例えば５０μｍ〜３００μｍの範囲の、例えば１００μｍ〜２５０μｍの範囲の幅、例えば最大幅を有し得る。いくつかの実施形態では、各溝又はプリズムは、約１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、又は２５０μｍの幅、例えば最大幅を有し得る。
【００３４】
各溝又はプリズムは、５０μｍ〜５００μｍの範囲の、例えば５０μｍ〜３００μｍの範囲の、例えば７０μｍ〜２００μｍの範囲の深さ、例えば最大深さを有し得る。いくつかの実施形態では、各溝又はプリズムは、約７０μｍ、１００μｍ、１４０μｍ、又は１７５μｍの深さ、例えば最大深さを有し得る。
【００３５】
隣接する溝同士は、０μｍ〜２００μｍの範囲の、例えば１０μｍ〜１５０μｍの範囲の、例えば２５μｍ〜１００μｍの範囲の間隔を有し得る。いくつかの実施形態では、隣接する溝同士は、約２５μｍ、５０μｍ、又は１００μｍの間隔を有し得る。隣接する溝間の間隔がある場合、各プリズムの最外領域が、例えばその先端又は最外領域に、水平及び／又は平坦部を含む。
【００３６】
表面、例えば第１面及び／又は第２面又は各溝又はプリズムは、例えばスライドの例えばビーム側の表面に対して、約３０°〜７５°、例えば３５°〜５５°の角度で延び得る。所与のスライドについて選択された正確な角度は、スライドの製造に選択される材料及び／又は照射ビームの予想入射角に応じて変わり得ることを理解されたい。例えば、溝面及び／又はプリズム面の角度は、具体的な使用材料及び／又はその結晶構造に応じて変わり得る。スライドが＜１００＞シリコン材料製である場合、第１面及び／又は第２面又は各溝又はプリズムは、例えばスライドの例えばビーム側の表面に対して、約４０°〜７５°、例えば４５°〜６５°、例えば約５５°、例えば５４．７４°の角度で延び得る。スライドが＜１１０＞シリコン材料製である場合、第１面及び／又は第２面又は各溝又はプリズムは、例えばスライドの例えばビーム側の表面に対して、約３０°〜５０°、例えば３０°〜４０°、例えば約３５°、例えば３５．３°の角度で延び得る。
【００３７】
試料側は、ＩＲＥとしての使用に適した材料、例えばゲルマニウム、ダイヤモンド、セレン化亜鉛、又はシリコン製であり得る。試料スライドは、シリコン製であり得ることが有利である。シリコンの使用により、スライドの製造に関連するコストをかなり低減することができ、スライドをディスポーザブルスライドとして用いることができることで、使用前及び／又は使用後のスライドの洗浄及び乾燥の必要を回避することができる。
【００３８】
試料スライドは、スライドホルダを備え得るか、スライドホルダの上又は中に設けられ得るか、又はスライドホルダに取り付けられ得る。
【００３９】
スライドホルダは、試料スライドを収容及び／又は保持するよう構成され得る。
【００４０】
スライドホルダを用いて試料スライドを保持することが、ユーザと試料スライドとの間の接触の防止又は低減を助け、したがってスライドの取扱いに関連する汚染を低減することができる。これは、試料スライドが内部反射素子（単数又は複数）を含むか又は内部反射素子（単数又は複数）として働く場合に特に有利である。スライドホルダの使用は、試料スライドにさらなる構造的完全性も与え、したがってスライドの損傷又は機械的破損のリスクを低減することができる。
【００４１】
通常、スライドホルダは、ポリマー材料、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）、ポリカーボネート、ポリプロピレン等から作られ得る。代替として、スライドホルダは、金属材料、例えばアルミニウム製であり得る。
【００４２】
スライドホルダは、顕微鏡スライドの標準寸法に対応するサイズを有し得ることが有利である。通常、ホルダのサイズは、約７５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍであり得る。これは、既存の取扱い手順に準拠すること及び共通の手順を変更する必要性を回避することにより、従来の研究室での試料スライドの使用に役立ち得る。
【００４３】
スライドホルダには、識別子、例えばホルダに収容されたスライド及び／又は試料に関連する一意の識別子を受けるのに適したタグ領域が設けられ得る。試料識別子は、バーコード、ＱＲコード等を含み得るか又はこれらであり得ると共に、試料及び／又は被検者に関連する情報を含み得る。
【００４４】
試料ホルダには、１つ又は複数のバックグラウンドウェルそれぞれに関する１つ又は複数のマーカ及び各試料ウェルに関する１つ又は複数のマーカ等、１つ又は複数の試料受け領域又はウェルに関する情報をユーザに提供することができるウェルマーカが設けられ得る。
【００４５】
試料ホルダは、試料側及びビーム側を有し得る。
【００４６】
スライドホルダは、その試料側に、１つ又は複数の試料受け部を露出させるのに十分なサイズの少なくとも１つの窓又は開口を含み得るか又は画定し得る。一実施形態では、スライドホルダは、それぞれがスライドの各試料受け部に対応する複数の窓又は開口を含み得るか又は画定し得る。窓又は開口は、各自の試料受け部のサイズと同様のサイズであり得る。別個の窓を設けることで、スライドの隣接する試料受け部間にさらなる物理的バリアを設けて、隣接する試料受け部間のクロスコンタミネーションのリスクをさらに低減することができる。１つ又は複数の窓又は開口、例えば各窓又は開口は、約１ｍｍ〜１０ｍｍ×１ｍｍ〜１０ｍｍのサイズを有し得る。通常、1つ又は複数の窓又は開口、例えば各窓又は開口は、約５ｍｍ×５ｍｍのサイズを有し得る。
【００４７】
スライドホルダは、そのビーム側に、スライドのビーム受光部を露出させるのに十分なサイズの少なくとも１つの窓又は開口を含み得るか又は画定し得る。一実施形態では、試料ホルダは、そのビーム側に、スライドの複数のビーム受光部を露出するのに十分なサイズの窓又は開口を含み得るか又は画定し得る。別の実施形態では、試料ホルダは、そのビーム側に、それぞれがスライドの各ビーム受光部に対応する複数の窓又は開口を含み得るか又は画定し得る。窓又は開口は、約１ｍｍ〜１０ｍｍ×１ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば５ｍｍ×５ｍｍ等の各自のビーム受光部のサイズと同様のサイズであり得る。
【００４８】
本発明の第２態様によれば、分光計と共に用いられる装置であって、
試料スライドを収容するよう構成されたステージと、
装置の試料測定場所に対して試料スライドを移動されるよう構成された移動機構と
を備えた装置が提供される。
【００４９】
試料スライドは、複数の試料を収容するよう構成され得ることが有利である。試料スライドは、複数の試料受け部を含み得る。試料測定場所に対して試料スライドを移動させるよう配置された移動機構を設けることで、連続した測定間で試料スライドを取り外して交換する必要なく複数の試料の分析が可能となる。これは、連続した測定間でのＩＲＥ（単数又は複数）又はＩＲＥ部の取外し、洗浄、及び乾燥の必要を回避するので、試料スライドが１つ又は複数のＩＲＥ又は１つ又は複数のＩＲＥ部を備える又は含む場合に有利である。
【００５０】
試料スライドは、試料側及びビーム側を含み得る。
【００５１】
試料側は、複数の試料受け部を含み得るか又は画定し得る。一実施形態では、試料受け部は、整列し得る、例えばスライドに対して長手方向に整列し得る。試料受け部は、１列の試料受け部を画定し得るか又は１列の試料受け部として配置され得る。別の実施形態では、試料受け部は、複数列の試料受け部として設けられ得るか又は複数の試料受け部を画定し得る。各列が、複数の整列した試料受け部を含み得る。
【００５２】
試料スライドは、本発明の第２態様による装置にも適用可能な特徴を有する第１態様による試料スライドとすることができ、したがって第２態様に記載の特徴は単に簡略のためにここでは繰り返さない。
【００５３】
ステージは、試料スライドを収容するよう構成される。
【００５４】
ステージは、試料スライドを収容及び／又は固定するよう構成され得る。
【００５５】
試料スライドがスライドホルダの上又は中に設けられるか又はスライドホルダに取り付けられる場合、ステージは、スライドホルダを収容及び／又は固定するよう構成され得る。
【００５６】
移動機構は、ステージを移動させるよう構成され得る。試料スライド及び／又はスライドホルダは、ステージに対して固定であり得る。このような場合、試料測定場所に対する試料スライドの移動は、ステージの移動により引き起こされ得る。
【００５７】
移動機構は、試料スライドを移動させるよう構成され得る。試料スライドは、ステージに対して可動であり得る。このような場合、試料測定場所に対する試料スライドの移動は、試料スライド自体の移動により引き起こされ得る。
【００５８】
移動機構は、１方向移動をもたらすよう構成され得る。これは、一列に配置された複数の試料受け部を有する試料スライドを用いる場合に特に有利であり得る。
【００５９】
移動機構は、例えば試料（単数又は複数）を収容するスライドの表面と実質的に平行な平面内で、例えば２つの垂直軸に沿った２方向移動をもたらすよう構成され得る。これは、複数列に、例えば格子パターンで配置された複数の試料受け部を有する試料スライドを用いる場合に特に有利であり得る。
【００６０】
移動機構は、スライドを横切る、例えばスライドに対して実質的に垂直な、例えばスライドの上面に対して実質的に垂直な方向の移動をもたらす又は可能にするよう構成され得る。光学素子（単数又は複数）の調整を必要とせずにビームに対する試料の位置の調整を可能にし得るので、これは有利であり得る。
【００６１】
例えば、移動機構は、スライドの長手方向軸に沿った且つ／又は試料受け部の列とほぼ整列した方向の移動と、スライドを横切る、例えばスライドに対して実質的に垂直な、例えばスライドの上面に対して実質的に垂直な方向の移動とをもたらす又は可能にするよう構成され得る。
【００６２】
代替として、移動機構は、試料（単数又は複数）を収容するスライドの表面と平行な平面内の２つの垂直軸に沿った移動、及びその平面に対して実質的に垂直な第３軸に沿った移動等、例えば３つの垂直軸に沿った多方向移動をもたらす又は可能にするよう構成され得る。
【００６３】
少なくとも１つのモータが設けられ得る。移動機構はモータ（単数又は複数）を含み得る。移動機構、例えばモータ（単数又は複数）は、アクチュエータにより作動可能であり且つ／又は制御され得る。アクチュエータは、手動及び／又は自動で制御され得る。
【００６４】
使用時に、移動機構、例えばモータは、試料スライド、スライドホルダ、及び／又はステージを２つの隣接した試料受け部間の距離に対応する距離だけ、例えば２つの隣接した試料受け部の中心領域間の距離だけ移動させ得る。このような措置により、使用時に、移動機構は、試料測定場所において試料受け部及び／又はビーム受光部を放射線ビームと位置合わせするために試料スライドを順次移動させることができる。これにより、従来のＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計を用いた複数の試料の自動的且つ／又は高処理量の測定が可能となり得る。
【００６５】
装置は、分光計により生成された放射線ビームを装置の試料測定場所へ誘導するよう構成された少なくとも１つの光学素子をさらに備え得る。
【００６６】
少なくとも１つの光学素子は、光学コンパートメント内に設けられ得る。光学コンパートメントは、１つ又は複数の光学素子、通常は複数の光学素子を含み得る。
【００６７】
光学素子の１つ又は複数は、１つ又は複数のミラーを含み得るか又は１つ又は複数のミラーであり得る。
【００６８】
光学素子は、分光計により生成された放射線ビームを試料測定場所へ誘導する、例えば反射するよう配置され得る。
【００６９】
光学素子は、試料スライドにより、例えばそのＩＲＥにより反射された放射線ビームを分光計の検出器へ誘導する、例えば反射するよう配置され得る。
【００７０】
装置、例えばその光学コンパートメントは、分光計により生成された放射線ビームを光学コンパートメントに入れることを可能にする入口を有し得る。装置、例えばその光学コンパートメントは、試料スライドにより、例えばそのＩＲＥにより反射された放射線ビームを光学コンパートメントから出すことを可能にする出口を有し得る。
【００７１】
装置は、装置を分光計に設置又は装着すると、装置の試料測定場所が、分光計の使用中に従来の反射測定アクセサリ又はＡＴＲアクセサリを用いて試料が配置される場所に又は実質的にその場所に位置付けられるよう構成され得る。例えば、装置は、試料測定場所が分光計の放射線ビームを受光するよう配置されるよう構成される。したがって、装置は、従来の分光計と共に用いられるアクセサリであると考えることができる。
【００７２】
装置、例えば光学コンパートメントは、入口及び出口が放射線ビームの正常な方向と、すなわち装置が存在しない場合の放射線ビームの方向と整列するよう構成され得る。したがって、装置は、従来の分光計と共に用いられるアクセサリであると考えることができる。
【００７３】
一実施形態では、光学コンパートメントは、放射線ビームをＩＲＥへ所定の入射角で誘導して変形ビームを検出器へ向けて戻すよう構成された複数のミラー、例えば３つのミラーを有し得る。ミラーは、平面、曲面、又はそれらの組み合わせであり得る。一実施形態では、光学コンパートメントは、放射線ビームを入口から試料測定場所へ反射する３つのミラー、例えば平面ミラーと、放射線ビームを出口へ戻す３つのミラー、例えば平面ミラー、例えば３つの異なる平面ミラーとを含み得る。別の実施形態では、光学コンパートメントは、１つ又は複数の曲面ミラー、又は平面ミラー及び曲面ミラーの組み合わせを含むことができ、１つ又は複数のレンズ又は集光素子も任意に含むことができる。光学素子、例えばミラーが、スライド及びそのＩＲＥ部（単数又は複数）の構成及び材料に応じて変わり得る所望の角度で放射線ビームを試料測定場所へ誘導又は送出するよう配置され得ることが、当業者には理解されよう。
【００７４】
光学素子の１つ又は複数は調整可能であり得る。このような措置により、スライドに対する放射線ビームの入射角は調整され得る。これにより、異なる構成を有するスライド及び／又は異なる材料製のスライドの使用が可能となり得る。
【００７５】
本発明の他のいかなる態様に関して記載された特徴も、第２態様による装置に等しく適用可能であり、したがって簡略のためにここでは繰り返さない。
【００７６】
本発明の第３態様によれば、分光計と共に用いられる装置であって、
分光計により生成された放射線ビームを装置の試料測定場所へ誘導するよう構成された少なくとも１つの光学素子と、
試料スライドを収容するよう構成されたステージと、
試料測定場所に対して試料スライドを移動させるよう構成された移動機構と
を備えた装置が提供される。
【００７７】
装置、例えば光学コンパートメントは、入口及び出口が放射線ビームの正常な方向と、すなわち装置が存在しない場合の放射線ビームの方向と整列するよう構成され得る。したがって、装置は、従来の分光計と共に用いられるアクセサリであると考えることができる。
【００７８】
本発明の他のいかなる態様に関して記載された特徴も、第３態様による装置に等しく適用可能であり、したがって簡略のためにここでは繰り返さない。
【００７９】
本発明の第４態様によれば、試料を測定する方法であって、
装置を分光計に結合するステップと、
複数の試料受け部を有する試料スライドを装置のステージに配置するステップと、
スライドに載置された複数の試料を順次分析、測定、又は検出するよう試料測定場所に対して試料スライドを移動させるステップと
を含む方法が提供される。
【００８０】
「結合」という用語は、装置が分光計と共に用いられ得ることを意味するとここでは理解されたい。通常は使用時に、例えば分析中の分離及び／又は移動のリスクを減らすために、装置が分光計に物理的に接続され得る、例えば分光計の一部に配置／載置され得る、分光計の内部に挿入され得る、且つ／又は場合によっては分光計に固定され得るか又は取り付けられ得る。
【００８１】
「分析」という用語は、測定、検出、処理等を含むとここでは理解されたい。したがって、「分析」という用語は、ＦＴＩＲ分光法による試料の測定又は検出を指すとここでは理解されたく、場合によっては、限定はされないが、例えば多変量解析、処理アルゴリズム、機械学習、及び／又は主成分分析（ＰＣＡ）を用いた測定情報のさらなる処理も含み得る。例えば、ＰＣＡの使用により、データセット間の変数を比較、可視化、及び／又は強調表示することで、試料間に生じ得る変動、例えば生物学的変動を識別することができる。
【００８２】
装置は、入口及び出口を含む光学コンパートメントを有することができ、入口は、分光計により生成された放射線ビームを光学コンパートメントに入れることを可能にするよう配置され、出口は、試料スライドにより反射された放射線ビームを光学コンパートメントから出すことを可能にするよう配置される。
【００８３】
本方法は、分光計により生成された放射線ビームを入口から装置の試料測定場所へ誘導するステップを含み得る。
【００８４】
本方法は、試料スライドにより反射された放射線ビームを試料測定場所から装置の出口へ誘導するステップを含み得る。
【００８５】
分光計は、ＩＲ分光計、例えばＦＴＩＲ分光計、通常はＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計、例えばＡＴＲ素子を備えた又はＡＴＲ素子に結合されたＦＴＩＲ分光計であり得る。
【００８６】
本方法は、フーリエ変換ＩＲ（ＦＴＩＲ）分光分析を用いることができる。ＦＴＩＲでは、ＩＲスペクトルが約４００〜４０００波数（ｃｍ−１）で収集され得る。概して、ＩＲスペクトルは、１０ｃｍ−１以下、通常は約８ｃｍ−１又は４ｃｍ−１の分解能を有し得る。ＦＴＩＲ分光分析は、１０スキャン以上、１５以上、又は３０スキャン以上を用い得る。ＦＴＩＲ分光分析は、１００スキャン以下、５０スキャン以下、又は４０スキャン以下を用い得る。例えば、３２スキャンを用いることができる。スキャンは重ね合わせる（co-added）ことができる。当業者には理解されるように、スキャン数は、データ内容及びデータ取得時間を最適化するよう選択され得る。
【００８７】
本方法は、減衰全反射（ＡＴＲ）−ＩＲ分光分析を用いることができる。いくつかの実施形態では、分光分析はＡＴＲ−ＦＴＩＲであり得る。
【００８８】
本方法は、試料スライドに１つ又は複数の試料を配置するステップを含み得る。本方法は、スライドの１つ又は複数の試料受け部に試料を配置するステップを含み得る。少なくとも１つの試料、例えば複数の試料は、生体試料、例えば血液又は血清等の生体液を含み得る。通常、試料（単数又は複数）をスライド上に設ける場合、試料（単数又は複数）は液体形態であり得る。少なくとも１つの試料、例えば複数の試料は、非生体試料を含み得る。
【００８９】
本方法は、1つ又は複数の試料、例えば複数の試料を乾燥させるステップを含み得る。通常、本方法は、試料スライド上の１つ又は複数の試料を乾燥させるステップを含み得る。便宜上、本方法は、装置のステージに試料スライドを配置する前に試料スライド上の１つ又は複数の試料を乾燥させるステップを含み得る。これにより、スライドの取扱性を改善することができる。
【００９０】
本方法は、最適化された条件下で試料（単数又は複数）を乾燥するステップを含み得る。意外にも、乾燥条件が後続の分析中に得られるスペクトルに影響を及ぼし得ることが判明した。特に、特定の乾燥条件が分析の再現性及びスペクトルの鋭さ及び／又は強度の改善につながり得ることが判明した。
【００９１】
本方法は、約３０℃〜３６℃、例えば約３３℃〜３６℃、例えば約３４．５℃〜３５．５℃、例えば約３５℃の温度で試料（単数又は複数）及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。
【００９２】
本方法は、ガス流下で、例えば空気流下で、例えば制御されたガス流条件下で試料（単数又は複数）及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。流量は、約５ｍ３／時〜２００ｍ３／時、例えば約１０ｍ３／時〜１２５ｍ３／時、例えば約１５ｍ３／時〜１１５ｍ３／時の範囲にあり得る。流量は、１０ｍ３／時以上、例えば１５ｍ３／時以上、例えば５０ｍ３／時以上、例えば９０ｍ３／時以上であり得る。
【００９３】
本方法は、例えば所定の長さの時間にガス、例えば空気を試料（単数又は複数）上に流すステップを含み得る。
【００９４】
本方法は、試料（単数又は複数）及び／又は試料スライドの乾燥時間が約１分〜５分、例えば１分〜３分、例えば約２分であるよう試料及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。
【００９５】
本発明の他のいかなる態様に関して記載された特徴も、第４態様による方法に等しく適用可能であり、したがって簡略のためにここでは繰り返さない。
【００９６】
本発明の第５態様によれば、試料を測定する方法であって、
装置を分光計に結合するステップであり、装置は入口及び出口を含む光学コンパートメントを有し、入口は、分光計により生成された放射線を光学コンパートメントに入れることを可能にするよう配置され、出口は、試料スライドにより反射された放射線ビームが光学コンパートメントから出ることを可能にするよう配置されるステップと、
複数の試料受け部を有する試料スライドを装置のステージに配置するステップと、
スライドに載置された複数の試料を順次分析、測定、又は検出するよう試料測定部に対して試料スライドを移動させるステップと
を含む方法が提供される。
【００９７】
通常は使用時及び／又は測定中に、各試料受け部に関連する１つ又は複数の試料、例えば各試料を乾燥させることができる。
【００９８】
本発明の他のいかなる態様に関して記載された特徴も、第５態様による方法に等しく適用可能であり、したがって簡略のためにここでは繰り返さない。
【００９９】
本発明の第６態様によれば、ＩＲスペクトル分析用の試料を調整する方法であって、ガス流条件下で試料スライド上の１つ又は複数の試料を乾燥させるステップを含む方法が提供される。
【０１００】
意外にも、乾燥条件が後続の分析中に得られるスペクトルに影響を及ぼし得ることが判明した。特に、特定の乾燥条件が分析の再現性及びスペクトルの鋭さ及び／又は強度の改善につながり得ることが判明した。
【０１０１】
本方法は、試料スライドに１つ又は複数の試料を配置するステップを含み得る。本方法は、スライドの１つ又は複数の試料受け部に試料を配置するステップを含み得る。少なくとも１つの試料、例えば複数の試料は、生体試料、例えば血液又は血清等の生体液を含み得る。通常、試料（単数又は複数）をスライド上に設ける場合、試料（単数又は複数）は液体形態であり得る。
【０１０２】
本方法は、約３０℃〜３６℃、例えば約３３℃〜３６℃、例えば約３４．５℃〜３５．５℃、例えば約３５℃の温度で試料（単数又は複数）及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。
【０１０３】
本方法は、制御されたガス流条件下で試料及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。流量は、約５ｍ３／時〜２００ｍ３／時、例えば約１０ｍ３／時〜１２５ｍ３／時、例えば約１５ｍ３／時〜１１５ｍ３／時の範囲にあり得る。流量は、１０ｍ３／時以上、例えば１５ｍ３／時以上、例えば５０ｍ３／時以上、例えば９０ｍ３／時以上であり得る。
【０１０４】
本方法は、例えば所定の長さの時間にガス、例えば空気を試料（単数又は複数）上に流すステップを含み得る。
【０１０５】
本方法は、試料及び／又は試料スライドの乾燥時間が約１分〜５分、例えば１分〜３分、例えば約２分であるよう試料及び／又は試料スライドを乾燥させるステップを含み得る。
【０１０６】
本発明の他のいかなる態様に関して記載された特徴も、第６態様による方法に等しく適用可能であり、したがって簡略のためにここでは繰り返さない。
【０１０７】
本発明のさまざまな態様を、単なる例として添付図面を参照して次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】ＡＴＲ−ＩＲ分光法の原理の概略図である。
【図２】ＡＴＲ−ＩＲ分光分析を実行するための単一のＩＲＥを示す従来の構成の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による試料スライドの側面図である。
【図４】図３の試料スライドの左側側面図である。
【図５】図３の試料スライドの上から見た図である。
【図６】図３の試料スライドの下から見た図である。
【図７】図３の試料スライドの俯瞰斜視図である。
【図８】本発明による試料スライドの代替的な実施形態の俯瞰斜視図である。
【図９】ＩＲＥにより反射された放射線ビームを示す、図３の試料スライドの断面図である。
【図１０】ＩＲＥにより反射された放射線ビームを示す、図８の試料スライドの断面図である。
【図１１】図３の試料スライドを保持するホルダの上側を示す俯瞰斜視図である。
【図１２】図３の試料スライドを保持するホルダの下側を示す俯瞰斜視図である。
【図１３】本発明の別の実施形態による試料スライドを保持すホルダの上側を示す俯瞰斜視図である。
【図１４】図１３のホルダの下側を示す俯瞰斜視図である。
【図１５】本発明の別の実施形態による、分光計と共に用いられる装置を示す俯瞰斜視図である。
【図１６】図１６の装置の上から見た図である。
【図１７】図１５の装置の光学コンパートメントの概略断面図である。
【図１８Ａ】３０°〜８０°の範囲のＩＲＥに最適な入射角の調査を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図１８Ｂ】３０°〜５０°の範囲のＩＲＥに最適な入射角の調査を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図１８Ｃ】スペクトル前処理後の、３０°〜５０°の範囲のＩＲＥに最適な入射角の調査を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図１９】分析前の試料の乾燥に用いられる温度の効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図２０】分析前の試料の乾燥に適用される空気流の効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図２１】分析前の試料の乾燥に適用される温度及び空気流の複合効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図２２】種々の温度に関するヒドロキシル基の吸光度ピークに対応する平均曲線下面積（mean area under a curve）を示す表である。
【図２３】種々の温度に関するアミドＩ基の吸光度ピークに対応する平均強度を示す表である。
【図２４】種々の温度に関するヒドロキシル基の吸光度ピークに対応する測定の標準偏差を示す表である。
【図２５】種々の温度に関するアミドＩ基の吸光度ピークに対応する測定の標準偏差を示す表である。
【図２６】本発明の一実施形態による試料を分析する方法の概略図である。
【図２７】本発明の別の実施形態による試料スライド及びホルダの上側を示す俯瞰斜視図である。
【図２８】本発明の別の実施形態による、分光計と共に用いられる装置の前側の俯瞰斜視図である。
【図２９】図２８の装置の後側の俯瞰斜視図である。
【図３０】従来のＳｐｅｃａｃ  Ｑｕｅｓｔ  ＡＴＲ−ＦＴＩＲアクセサリを示す。
【図３１】本発明の一実施形態による装置が装着された、図３０のアクセサリを示す。
【図３２】図２７の試料スライド及びホルダを有する、図２８及び図２９の装置を示す。
【図３３】図３の試料スライドを用いた３つのＦＴＩＲ機器（図３３（Ａ）〜（Ｃ））と、ゴールドスタンダードのダイヤモンドＡＴＲアクセサリ（図３３（Ｄ））との間のスペクトル品質の比較を示す。
【図３４】（ａ）適合ＡＴＲアクセサリ上の図３の試料スライド及び（ｂ）鏡面反射アクセサリ上の試料３のスライドを示す、ＦＴＩＲ分光計にＳＩＲＥを組み込む代替手法を示す。
【図３５】ＳＩＲＥウェル間のばらつきを観察するために個々の患者にラベリングした、ＧＢＭ（赤色）及び非癌（青色）患者の主成分分析（ＰＣＡ）散布図を示す。
【図３６】特定の寸法パラメータを示す、本発明による試料スライドの一実施形態の断面図である。
【図３７】幅、間隔、及び厚さのさまざまな組み合わせに関して調査した全３６個の個別ＩＲＥ設計の信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す。
【図３８】種々の厚さの設計から得られたスペクトルの比較を示す。
【図３９】溝間の距離が異なるＩＲＥ設計のピーク強度の比較を示す。
【図４０】本発明の一実施形態によるマルチウェルシリコンスライド及び従来のダイヤモンドＩＲＥから得られたスペクトル間の比較を示す。
【図４１】図３６の試料スライドの特定の実施形態の断面図である。
【図４２】黒色腫の治療中の一患者の主成分分析（ＰＣＡ）散布図を示す。
【図４３】黒色腫の治療中の一患者の主成分分析（ＰＣＡ）散布図を示す。
【図４４】黒色腫の治療中の一患者の主成分分析（ＰＣＡ）散布図を示す。
【図４５】細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行された分光分析の結果を示す。
【図４６】細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行された分光分析の結果を示す。
【図４７】細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行された分光分析の結果を示す。
【図４８】細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行された分光分析の結果を示す。
【図４９】細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行された分光分析の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１０９】
図１を参照すると、ＡＴＲ−ＩＲ分光法の原理の概略図が示されている。図２には、ＡＴＲ−ＩＲ分光分析を実行するための単一のＩＲＥを示す従来の構成の状況におけるこれらの原理を示す。
【０１１０】
図１及び図２に示すように、「減衰全反射」（ＡＴＲ）は、ＩＲビーム２０を通過させる内部反射素子（ＩＲＥ）１０を用いる。試料３０は、ＩＲＥ１０上に直接載置される。ＩＲＥの具体的な屈折特性は、例えばダイヤモンド、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、又はシリコンであり得るＩＲＥの製造材料に応じて変わる。図１に示すように、臨界角を超える角度θ１でＩＲ光ビーム２０をＩＲＥ１０に通過させると、ビーム２０は試料３０と接触するこの媒体の上面１２で内部反射される。ビーム２０がＩＲＥと試料との界面１２に達すると、エバネッセント１４が生じて試料３０に侵入する。この侵入の深さは、ＩＲＥ１０及び試料３０の屈折率に応じて変わり、概して約０．５μｍ〜２μｍの範囲である。試料３０に関する情報をこのとき含むビーム２０は、続いてＩＲＥ１０により検出器へ向けて反射される。
【０１１１】
図３〜図６は、本発明の一実施形態による、全体的に１００で示す試料スライドの一実施形態のさまざまな図を示す。
【０１１２】
図３〜図５に最もよく示すように、この実施形態では、スライド１００は、スライド１００の試料側１１５に設けられ一列に配置された４つの試料受け部１１１、１１２、１１３、１１４を有する。複数の試料受け部１１１〜１１４を有する試料スライド１００を設けることで、連続した測定間で試料スライド１００を取り外して交換する必要なく単一のスライド１００から複数の測定を実行できるようになる。これにより、現状のように連続した測定間でのＩＲＥの取外し、洗浄、及び乾燥の必要を回避して、高処理量のＡＴＲ−ＦＴＩＲ分析を可能にすることができる。
【０１１３】
この実施形態では、スライド１００の試料側１１５の表面１１６は実質的に平坦である。しかしながら、他の実施形態では、試料受け部１１１〜１１４の１つ又は複数が、例えばスライド１００の上面１１６に対して凹部を画定し得るか又は凹部からなり得る。代替として又は追加として、試料受け部１１１〜１１４の１つ又は複数が、例えばスライド１００の上面１１６に対して凸部に囲まれ得る。
【０１１４】
図６に最もよく示すように、試料スライド１００は、スライド１００のビーム側１２５に設けられた４つのビーム受光部１２１、１２２、１２３、１２４も有する。各ビーム受光部１２１〜１２４は、各試料受け部１１１〜１１４に対向して配置される。各ビーム受光部１２１〜１２４が内部反射素子（ＩＲＥ）として働くよう構成されることが有利である。例えば、この実施形態では、１つの試料受け部１２１をバックグラウンド測定に用いて３つの試料受け部１２２、１２３、１２４を１人の被検者の試料の３連測定又は１人又は複数人の被検者からの３つの別個の試料の測定に用いることができる。
【０１１５】
スライド１００は、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ分析の実行に必要な内部反射素子（ＩＲＥ（単数又は複数））を含み且つ内部反射素子として働くことが有利である。
【０１１６】
図４〜図６に最もよく示すように、ビーム受光部１２１〜１２４は、放射線ビームをスライド１００のビーム側１２５のビーム受光部１２１〜１２４の表面に貫通させるよう構成される。
【０１１７】
各ビーム受光部１２１〜１２４は、複数の細長い溝１２６及びプリズム１２７を画定するか又は有する。便宜上、各ビーム受光部１２１〜１２４は、複数の整列した平行な隣接する溝及１２６及びプリズム１２７を画定するか又は有する。
【０１１８】
図４、図９、及び図１０に最もよく示すように、各溝１２６は、第１溝面１２８及び第２溝面１２９を有する。各プリズム１２７も、第１溝面に対応する第１プリズム面１２８及び第２溝面１２９に対応する第２プリズム面１２９を有する。
【０１１９】
各第１溝面１２８又は第１プリズム面１２８は、放射線ビーム２０を各プリズム１２７の表面に内方に貫通させるよう配置される。各第２溝面１２９又は第２プリズム面１２８は、放射線ビーム２０を各プリズム１２７の表面に外方に貫通させるよう配置される。
【０１２０】
図７及び図９の実施形態では、プリズム１２７は、スライド１００のビーム側１２５の下面１１７に対して外方に突出している。
【０１２１】
図８及び図１０の実施形態では、プリズム１２７は、スライド１００のビーム側１２５の下面１１７に対して凹んでいる。
【０１２２】
プリズム１２７の外側部分がスライド１００のビーム側１２５の下面１１７に対して外方に突出し得ると共に、プリズム１２７の内側部分が下面１１７に対して凹み得る代替的な実施形態が想定され得る。
【０１２３】
本明細書に記載の実施形態では、スライド１００の厚さ（ｔ）を複数の構成及び寸法の試験用に製造し、各タイプのスライドを厚さ約３８０μｍ、５２５μｍ、及び６７５μｍで試験した。
【０１２４】
以下の表１に示すように、溝１２６及びプリズム１２７の種々の寸法を想定して実験した。
【０１２５】
【表１】
2020515841.tif 000003
【０１２６】
図３６〜図４１に示すように、スライド１００のＩＲＥ素子として働くビーム受光部１２１〜１２４の構成及び設計に関するさらなる調査を実行した。
【０１２７】
図３６に示すように、ＩＲＥ素子として働く各ビーム受光部１２１〜１２４は厚さ（ｔ）を有し、溝１２６は幅（ｗ）を有し且つ間隔（ｓ）だけ離れている。１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、及び２５０μｍの幅（ｗ）と、２５μｍ、５０μｍ、及び１００μｍの間隔（ｓ）と、３８０μｍ、５２５μｍ、及び６７５μｍの厚さ（ｔ）とで試験を実行した。全てのスライドをシリコン製とした。
【０１２８】
溝の幅（ｗ）が大きいほど多くのＩＲ光をＩＲＥ素子（ビーム受光部１２１〜１２４）に結合させることができ、したがって信号の処理量及び強度を改善することが予想された。隣接する溝間の間隔（ｓ）を小さくすると、ＩＲＥウェルの下で散乱する光を減らすことができ、検出器における迷光の再結合から生じる雑音が低減することも考えられた。最後に、ＩＲＥの厚さ（ｔ）を減らすと信号品質が改善されると予想された。これは、ＩＲＥ（ビーム受光部１２１〜１２４）を通るＩＲビームの有効光路長が減り、したがって特定の波数での信号の損失をもたらし得るＩＲＥ自体の材料への特定のＩＲエネルギーバンドの吸収が防止されるからである。
【０１２９】
アミドＩバンド領域（１６２５ｃｍ−１〜１６７５ｃｍ−１）の平均信号値
2020515841.tif 000004
をとり、大量の雑音が見られるスペクトルの領域（１８２５ｃｍ−１〜１８７５ｃｍ−１）で求められた標準偏差ρでこれを割ることにより、ＳＮＲを計算した。式１はこれを表す。
【数１】
2020515841.tif 000005
式（１）
【０１３０】
全３６個の個別ＩＲＥ設計（幅、間隔、及び厚さの各組み合わせを表す）の信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す結果を図３７に示す。色は調査した３つの厚さを示す（赤＝３８０μｍ、緑＝５２５μｍ、及び青＝６７５μｍ）。
【０１３１】
図３７から、厚さ３８０μｍがより望ましいＳＮＲを有するスペクトルを生成するという結論になった。ＩＲＥの厚さが１５００波数未満で高情報量につながると予想されるが、信号対雑音比の有意な改善は３８０ミクロン手法の優位性を示すので、これは予想外の結果であった。
【０１３２】
種々の厚さの設計から得られたスペクトルの比較を図３８に示す。この実験では、溝間の間隔（ｓ）及び溝幅（ｗ）をいずれの場合も一定に保った。
【０１３３】
３８０μｍ厚のＩＲＥのピークが高く、高いスペクトル強度を示すことが図３８から分かる。薄いＩＲＥのアミド１及び２バンド領域で信号強度の改善が観察できることも分かる。一元配置分散分析（one-way ANOVA）及びＴｕｋｅｙ事後比較により３８０μｍ厚のＩＲＥから得られたスペクトルと５２５μｍ及び６７５μｍ厚のＩＲＥから得られたスペクトルとの間に有意差があることを確認することで（９５％信頼区間でｐ＜０．０００１）、厚い素子よりも薄いシリコンＩＲＥでの改善がさらに確実となる。Ｍｉｎｉｔａｂを用いて統計解析を実行した。
【０１３４】
ｖ溝間の距離が異なるＩＲＥ設計のピーク強度の比較を図３９に示す（緑＝２５μｍ、青＝５０μｍ、及び赤＝１００μｍ）。
【０１３５】
これは、ＳＮＲに対する溝幅（ｗ）及び間隔（ｓ）の有意な影響を示唆しなかった。ＳＮＲと溝幅（ｗ）又は溝間の間隔（ｓ）との間に認識できる関係はないように思われた。しかしながら、幅及び間隔のパラメータを一定に保った場合のスペクトルの強度を見ると、溝間の間隔が小さいほど信号強度が大きくなるようだった（図３９）。この観察は全てのｔ値及びｗ値で一貫していた。
【０１３６】
シリコンは、当然ながら特定の赤外線周波数範囲の光を吸収する。より具体的には、ビームがシリコン内を十分に長く進む際に、シリコンは１５００ｃｍ−１波数未満の信号を遮断し得る。この効果は、ビームがシリコン結晶内を進む距離を減らすことにより減らすことができる。図４０は、本発明のマルチウェルシリコンＩＲＥとSpecac Ltd.から入手した従来のダイヤモンドＩＲＥとから得られたスペクトルの比較を示す。
【０１３７】
シリコンＩＲＥを用いて１５００ｃｍ−１未満の信号を依然として取得できることが図４０から分かる。しかしながら、シリコン格子吸収の効果が依然として観察できる。約６１０ｃｍ−１波数において、シリコンＩＲＥを用いて得られたスペクトルに谷が見られる。これは想定内であり、内部の格子振動の結果として信号が失われることを示す。
【０１３８】
スライド１００の製造に用いられる材料としてのシリコンの使用が特に有利なのは、これがスライド１００の材料に関連するコストを大幅に低減し、ディスポーザブルスライドとしてのスライド１００の使用及び販売を可能にし、したがって使用前及び／又は使用後のスライドの洗浄及び乾燥の必要をなくすからである。
【０１３９】
上記観察に基づき、４つの５ｍｍ×５ｍｍビーム受光部１２１〜１２４を有し厚さ３８０μｍの本発明によるスライドの有利な実施形態を作製し、これを図４１に示す。溝の幅を２５０μｍとし、溝間の間隔を２５μｍとした。
【０１４０】
さらに、図１８を参照してより詳細に説明するように、第１面１２８及び第２面１２９又は溝１２６及びプリズム１２７に最適な角度を調査した。シリコン製のスライド１００に適した角度は、＜１００＞シリコンスライドでは約５４．７４°、＜１１０＞シリコンスライドでは約３５．３°であることが分かった。所与のスライドに選択された正確な角度は、スライドの製造に選択された材料及び／又は放射線ビームの予想入射角に応じて変わり得ることを理解されたい。
【０１４１】
次に図９及び図１０を参照すると、図７及び図８それぞれの試料スライド１００の断面図が示されており、放射線２０がスライド１００のＩＲＥ構造により反射されることを示す。ビームの経路は説明のために示すものであり、実際のビーム経路は図９及び図１０に示す経路から外れ得ることを理解されたい。例えば、理論に束縛されることを望むものではないが、ビーム２０が例えばプリズム１２７の第１面１２８の表面を通してスライド１００に入った後に、ビーム２０がプリズム１２７の方向に沿って進んでから、スライド１００の内面１１６で反射されて例えば別のプリズム１２７の第２面１２９を通してスライド１００から出ることができると考えられる。
【０１４２】
図１１及び図１２を参照すると、図３の試料スライド１００を保持するよう構成されたホルダ１３０の上側及び下側が示されている。
【０１４３】
スライドホルダ１３０を用いて試料スライド１００を保持することは、ユーザと試料スライド１００との間の接触を防止又は低減するのを助け、したがってスライド１００の取扱いに関連する汚染を低減することができるが、これは試料スライド１００が内部反射素子（単数又は複数）を含み内部反射素子（単数又は複数）として働く場合に特に有利である。スライドホルダ１３０の使用は、試料スライドにさらなる構造的完全性も与え、したがってスライド１００の損傷又は機械的破損のリスクを低減する。
【０１４４】
スライドホルダ１３０は、顕微鏡スライドの標準寸法に対応するサイズ、通常は約７５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍを有することが有利である。これは、既存の取扱い手順に準拠すること及び共通の手順を変更する必要性を回避することにより、従来の研究室での試料スライド１００の使用に役立ち得る。
【０１４５】
試料ホルダは、試料側１３６及びビーム側１３７を有する。
【０１４６】
スライドホルダ１３０は、その試料側１３６に４つの窓１３１〜１３４を有し、各窓がスライド１００の各試料受け部１１１〜１１４に対応しこれらと同様のサイズである。通常、各窓１３１〜１３４及び試料受け部１１１〜１１４は、約５ｍｍ×５ｍｍのサイズを有し、これにより使用時に各試料受け部１１１〜１１４が約１μＬ〜１０μＬの試料を保持することができる。
【０１４７】
スライドホルダ１３０は、そのビーム側１３７にスライド１００のビーム受光部１２１〜１２４を露出させるのに十分なサイズの窓１３５を有する。代替的な実施形態では、サイドホルダ１３０がそのビーム側１３７に複数の窓を含むか又は画定することができ、各窓又は開口がスライド１００の各ビーム受光部１２１〜１２４に対応することが想定され得る。
【０１４８】
スライドホルダ１３０には、ホルダ１３０に収容されたスライド１００及びスライド１００に載置された試料に関連し得る識別子１３９を受けるのに適したタグ領域１３８が設けられる。
【０１４９】
１３０ｂで示すホルダの別の実施形態を図２７に示す。図２７のホルダ１３０ｂは、概して図１１のホルダ１３０と同様であり、同様の部分は添字「ｂ」を補った同様の符号で示す。図２７のホルダ１３０ｂは矢印Ａを有し、これは、使用時にそれぞれの試料受け部１１１ｂ〜１１４ｂに対向して位置付けられたビーム受光部（図示せず）のそれぞれを分光計のビームと順次位置合わせするためのホルダ１３０ｂ及びスライド１００ｂの移動方向を示す。ホルダ１３０ｂは、各試料受け部１１１ｂ〜１１４ｂのラベリング及び参照を容易にするためのマーキング０、１、２、３も有する。
【０１５０】
次に図１３及び図１４を参照すると、本発明の別の態様によるホルダ２３０及び対応する試料スライド２００の上側及び下側がそれぞれ示されている。この実施形態では、スライド２００は、９６ウェルプレート構成を有し、すなわち１２個８列に配置された９６個の試料受け部２１１を有する。各ウェル受け部２１１は、スライド２００のビーム側２２７に対応するビーム受光部２２１を有する。
【０１５１】
スライドホルダ２３０は、その試料側２３６に９６個の窓２３１を有し、各窓がスライド２００の各試料受け部２１１に対応しこれらと同様のサイズである。
【０１５２】
スライドホルダ２３０は、そのビーム側２３７に、スライド２００のビーム受光部２２１を露出させるのに十分なサイズの窓２３５を有する。代替的な実施形態では、スライドホルダ２３０がそのビーム側２３７に複数の窓を含むか又は画定することができ、各窓又は開口がスライド２００の各ビーム受光部２２１に対応することが想定され得る。
【０１５３】
単一のスライド２００から行いたい測定数に応じて、このような格子状又はウェルプレート状配置について任意の数の試料受け部が想定され得ることを理解されたい。
【０１５４】
図１５及び図１６は、本発明の一実施形態による、分光計と共に用いられる全体的に３００で示す装置の俯瞰斜視図及び上面図をそれぞれ示す。
【０１５５】
装置３００は、分光計により生成された放射線ビーム２０を装置３００の試料測定場所３２０（図１７に示す）へ誘導するよう構成された複数の光学素子３１１〜３１６を有する光学コンパートメント３１０を含む。
【０１５６】
装置は、試料スライド３４０を収容するよう構成されたステージ３３０も有する。この実施形態では、試料スライド３４０は、図３〜図１２を参照して記載されるようなスライド１００であり、図１１及び図１２を参照して記載されるホルダ１３０と同様のホルダ３５０内に設けられる。したがって、この実施形態では、ステージ３３０は、試料スライド３４０を保持するスライドホルダ３５０を収容及び固定するよう構成される。
【０１５７】
装置３００は、試料測定場所３２０に対して試料スライド３４０を移動させるよう構成された移動機構３６０を含む。この実施形態では、試料スライド３４０はスライドホルダ３５０内に設けられ、移動機構３６０は、試料測定場所３２０に対して試料スライド３４０を保持するスライドホルダ３５０を移動させるよう構成される。
【０１５８】
スライド３４０は４つの試料受け部３４１〜３４４を有するので、試料測定場所３２０に対して試料スライド３４０を移動させるよう配置された移動機構３６０を設けることで、連続した測定間で試料スライド３４０を取り外して交換する必要なく複数の試料の分析が可能となる。これは、連続した測定間でのＩＲＥ（単数又は複数）の取外し、洗浄、及び乾燥の必要を回避するので、試料スライドが１つ又は複数のＩＲＥを備える又は含む場合に有利である。
【０１５９】
この実施形態では、移動機構３６０はステージ３３０を移動させるよう構成される。試料スライド３４０及びスライドホルダ３５０はステージ３３０に対して固定なので、ステージ３３０の移動が試料スライド３４０を試料測定場所３２０に対して移動させる。
【０１６０】
この実施形態では、試料スライド３４０は、長手方向に整列した４個つの試料受け部３４１〜３４４を有するので、移動機構３６０は、試料受け部３４１〜３４４の整列方向に１方向の移動をもたらすよう構成される。
【０１６１】
しかしながら、異なるスライド、例えば図１３及び図１４を参照して記載したようなスライド２００を用いる場合、移動機構３６０は、９６個の試料受け部２１１のそれぞれを試料測定場所３２０と順次位置合わせするために、例えば２つの垂直軸に沿った２方向の移動をもたらすよう構成され得る。
【０１６２】
移動機構３６０は、ステージ３３０を移動させるモータ３６２を含む。移動機構３６０、例えばモータ３６２は、手動及び／又は自動で起動され得るアクチュエータ（図示せず）により制御することができる。
【０１６３】
使用時に、移動機構３６０、例えばモータ３６２は、ステージ３３０、したがって試料スライド３４０を２つの隣接する試料受け部３４１〜３４４間の距離に対応する距離だけ移動させる。このような措置により、使用時に、移動機構３６０は、試料測定場所３２０において試料受け部３４１〜３４４及びビーム受光部を放射線ビーム２０と位置合わせするために試料スライド３４０を順次移動させることができる。これにより、従来のＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計を用いた複数の試料の自動的且つ／又は高処理量の測定が可能となり得る。
【０１６４】
装置３００の光学コンパートメント３１０の実施形態は、図１７に最もよく示されている。
【０１６５】
光学コンパートメント３１０は、分光計により生成された放射線ビーム２０を装置３００の試料測定場所３２０へ誘導するよう構成された複数の光学素子３１１〜３１６を有する。この実施形態では、光学素子３１１〜３１６はミラーである。
【０１６６】
光学コンパートメント３１０は、光学チャンバ３１７を画定する壁を有する。光学コンパートメントは、その壁に設けられた入口３１８を有し、分光計により生成された放射線ビーム２０を光学コンパートメント３１０及びその光学チャンバに入れることができる。光学コンパートメントは、その壁、例えば入口３１８を含む壁の反対側の壁に設けられた出口３１９を有し、試料スライド３４０により反射された放射線ビーム２０を光学コンパートメント３１０から出すことができる。光学コンパートメント３１０は、その上壁に開口（図示せず）も有し、反射したビーム２０を試料測定場所３２０で試料スライド３４０に当てることができる。
【０１６７】
通常、入口３１８及び出口３１９は、放射線ビーム２０の正常な方向と整列し、すなわち装置３００が存在しない場合の放射線ビーム２０の方向と整列する。したがって、装置３００は、従来の分光計と共に用いられるアクセサリであると考えることができる。
【０１６８】
光学素子３１１〜３１３は、放射線ビーム２０を試料測定場所３２０へ所定の入射角で誘導するよう配置され、光学素子３１４〜３１６は、変形ビームを出口３１９へ向けて戻すよう構成される。光学素子３１１〜３１６、例えばミラーが、スライド及びそのＩＲＥ部（単数又は複数）の構成及び材料に応じて変わり得る所望の角度で放射線ビーム２０を試料測定場所３２０へ誘導又は送出するよう配置され得ることが、当業者には理解されよう。
【０１６９】
理論に束縛されることを望むものではないが、放射線ビームの適当な入射角は、スライド１００の面１２８、１２９の角度と同様であり得るか又はほぼこの角度であり得ると考えられる。例えば、＜１１０＞シリコンスライドが約３５．３°の面１２８、１２９の角度を有する実施形態では、入射角は約３２°に調整され得る。
【０１７０】
光学素子３１１〜３１６の１つ又は複数、例えば各光学素子３１１〜３１６は調整可能であり得る。このような措置により、スライドに対する放射線ビームの入射角が調整され得る。これにより、異なる構成を有するスライド及び／又は異なる材料製のスライドの使用が可能となり得る。
【０１７１】
図２８及び図２９は、本発明の別の実施形態による、分光計と共に用いられる全体的に３００ｂで示す装置のそれぞれ前及び後からの俯瞰斜視図を示す。装置３００ｂは、図１５及び図１６の装置３００とほぼ同様であり、同様の部分は添字「ｂ」を補った同様の符号で示す。しかしながら、図２８及び図２９の実施形態では装置３００ｂは光学コンパートメントを有しない。
【０１７２】
装置３００ｂは、試料スライド３４０ｂを収容するよう構成されたステージ３３０ｂを有する。装置３００ｂは、試料測定場所３２０ｂに対して試料スライド３４０ｂを移動させるよう構成された移動機構３６０ｂも有する。この実施形態では、試料スライド３４０ｂがスライドホルダ３５０ｂ内に設けられるので、移動機構３６０ｂは、試料スライド３４０ｂを保持するスライドホルダ３５０ｂを試料測定場所３２０ｂに対して移動させるよう構成される。装置３００ｂは、スイッチ３７５ｂと、ステージ３３０ｂの移動を制御し且つ／又は所望の試料受け部３４１ｂ〜３４４ｂ及びビーム受光部を試料測定場所３２０ｂの放射線ビーム（図示せず）と位置合わせする制御ボタン３７１ｂ〜３７４ｂとを有する。
【０１７３】
試料スライド１００ｂ及びホルダ１３０ｂを有する装置３００ｂの図を図３２に示す。この実施形態では、試料スライド及びホルダは、図２７を参照して記載したスライド１００ｂ及びホルダ１３０ｂと同様である。
【０１７４】
ステージ３３０ｂは開口３３１ｂ〜３３４ｂも有し、各開口が試料スライド３４０ｂの各試料受け部３４１ｂ〜３４４ｂ及びビーム受光部と実質的に隣接又は整列するよう構成される。
【０１７５】
図１５及び図１６の装置３００と同様に、装置３００ｂが列状に配置された複数のウェルを有する試料スライドの２方向移動又はホルダ１００ｂ及び１３０ｂ内の複数の試料スライドの移動をもたらすよう構成され得ることを理解されたい。
【０１７６】
図３０は、光学体５０１及び蓋５０２を含む従来のＳｐｅｃａｃ  Ｑｕｅｓｔ  ＡＴＲアクセサリ５００を示し、蓋５０２は、従来のＩＲＥ上の試料を収容するステージ５０３と、分析中にＩＲＥを所定位置に維持する圧縮アーム５０４とを有する。
【０１７７】
図３１は、蓋５０２を取り外して図２８及び図２９の装置３００ｂに置き換えた図３０のアクセサリ５００’を示す。したがって、装置３００ｂは、分光計光学体５０１に接続され嵌合するようなサイズ及び構成である。このような措置により、装置３００ｂは、装置３００ｂを分光計本体５０１に設置又は装着すると、装置３００ｂの試料測定場所が、アクセサリ５００’の使用中に従来の試料スライドを用いて試料が配置される場所に又は実質的にその場所に位置付けられるよう構成される。したがって、装置３００ｂは、従来の分光計と共に用いられるアクセサリであると考えることができる。
【０１７８】
試料スライドを収容するよう構成されたステージと、試料測定場所に対して試料スライドを移動させるよう構成された移動機構との同じ組み合わせを用いて、限定はされないが例えばＶｅｅｍａｘ光学アクセサリ又はＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｗｏ若しくはＴｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  ｉＳ５若しくはＡｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙシリーズのアクセサリ等、他のタイプの従来の分光計に嵌まるサイズ及び構成の他の実施形態が形成され得ることが、当業者には理解されよう。
【０１７９】
図１８〜図２１に示すＦＴＩＲスペクトルを参照すると、これらのスペクトルは、特に関心のある２つの吸収ピーク、つまり水ＯＨ基に特有の３２００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１領域における強い吸収ピークと、（タンパク質で見られる）第一アミド基に特有の１６９０ｃｍ−１付近の強い吸収ピークとを含む。
【０１８０】
最適な入射角の調査について、図１８Ａ〜図１８Ｃを参照して説明する。
【０１８１】
図１８Ａは、３０°〜８０°の範囲の種々の入射角に関する吸光度を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。図１８Ｂでは、入射角が３０°〜５０°の範囲に減っているが、それはこれらの角度が最適な結果を出すと見なされたからである。図１８Ｃは、図１８Ｂのスペクトルと同様だが、スペクトル前処理後に第一アミドに特有の吸光度領域に焦点を合わせている。スペクトル前処理は、通常は生体分子の大部分が存在するスペクトルの指紋領域を効果的に「切り出す（cut）」波数選択手法を通常は伴う。スペクトル前処理は、スペクトル中の散乱特性に関する調整のためのベースライン補正（ラバーバンド）も通常は含む。最後に、ベクトル正規化を適用することができ、これは厚さの差等の試料の不一致の影響を低減する。
【０１８２】
図１９〜図２１に示すスペクトルでは、さまざまな乾燥条件下でタンパク質含有血清試料を分析した。
【０１８３】
意外にも、乾燥条件が後続の分析中に得られるスペクトルの品質及び再現性に影響を及ぼし得ることが判明した。特に、特定の乾燥条件がスペクトルの分析の再現性及び／又は鋭さの改善につながり得ることが分かった。
【０１８４】
図１９は、分析前の試料の乾燥に用いた温度の効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。血清試料１μＬを本発明の試料スライドに載置し、Ｔ１＝２５℃、Ｔ２＝３０℃、及びＴ３＝３５℃の温度で８分間乾燥させた。３５℃での試料の乾燥が、より低い温度で同じ期間乾燥させた試料に比べて、試料中の含水率を低下させた（３２００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１領域で小さな吸光度）だけでなく第一アミド基に関する試料中の吸収値も改善した（１６９０ｃｍ−１付近の吸収）ことが分かる。
【０１８５】
図２０は、分析前の試料の乾燥に適用した空気流の効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。血清試料１μＬを本発明の試料スライドに載置し、Ｖ１＝５Ｖ、Ｖ２＝１２Ｖ、及びＶ３＝１４Ｖのファン電圧に対応する空気流下で約２０℃の室温で８分間乾燥させた。ファン電圧５Ｖが約１５ｍ３／時の流量に対応し、ファン電圧１２Ｖが約９９ｍ３／時の流量に対応し、ファン電圧１４Ｖが約１１３ｍ３／時の流量に対応することが示された。ファン電圧１４Ｖを用いた（したがって高空気流での）試料の乾燥が、より低いファン電圧で（したがって低空気流で）同じ期間乾燥させた試料に比べて、試料中の含水率を低下させた（３２００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１領域で小さな吸光度）だけでなく第一アミド基に関する試料中の吸収値も改善した（１６９０ｃｍ−１付近の吸収）ことが分かる。
【０１８６】
図２１は、分析前の試料の乾燥に適用した温度及び空気流の複合効果を示すＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルである。血清試料１μＬを本発明の試料スライドに載置し、Ｖ１＝５Ｖ、及びＶ３＝１４Ｖのファン電圧に対応する空気流下で約３５℃で８分間乾燥させた。低空気流（ファン電圧５Ｖ）で乾燥させた試料が低含水量及び良好な第一アミド吸光度ピークを示したが、流量を増加させると（ファン電圧１４Ｖ）試料中の含水率がさらに低下し、第一アミド吸収ピークの鋭さが改善されたことが分かる。
【０１８７】
図２２は、種々の温度及び乾燥時間に関するヒドロキシル基の吸光度ピーク（３２００ｃｍ−１〜３５００ｃｍ−１領域の吸光度）に対応する平均曲線下面積（任意吸光度単位２（ａｕ２））を示す表である。乾燥温度を３５℃まで上昇させると、より低い温度で乾燥させた試料に比べて試料中の含水率が低下したことが図２２から明らかである。ファン電圧（したがって空気流量）の増加も、より低いファン電圧で乾燥させた試料に比べて試料中の含水率を低下させたことが分かる。最後に、乾燥温度３５℃と高空気流（ファン電圧１２Ｖ又は１４Ｖ）との複合効果により最良の結果が得られたことが分かる。特に、試料の乾燥に要する乾燥時間は、より低い温度に比べて３５℃で有意に低減された。例えば、温度３５℃及びファン電圧５Ｖ、１２Ｖ、又は１４Ｖで２分間の乾燥時間後に１２未満の値が得られたが、３０℃では６分間の乾燥時間後でも含水率がそれよりも高かった。
【０１８８】
図２３は、種々の温度に関するアミドＩ基の吸光度ピークに対応する平均強度を示す表である。温度及び空気流それぞれの増加がアミドＩ基に特有の高い吸光度につながったことが分かる。換言すれば、試料の乾燥度（図２２で見られる低含水率）と試料中のアミドＩピーク吸光度の測定強度との間に明確な相関があり、これは予想外のことだった。
【０１８９】
図２４は、種々の温度に関するヒドロキシル基の吸光度ピークに対応する測定の標準偏差を示す表である。図２５は、種々の温度に関するアミドＩ基の吸光度ピークに対応する測定の標準偏差を示す表である。
【０１９０】
標準偏差は再現性を表し、標準偏差が小さいほど再現性が高いことを意味する。高温（３５℃）及び空気流それぞれでの試料の乾燥が、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ分析の再現性を改善させ、乾燥温度３５℃と空気流の付与との組み合わせで最良の結果が得られたことが、図２４及び図２５から分かる。
【０１９１】
図２６は、本発明の一実施形態による試料を分析する方法４００の概略図である。
【０１９２】
ステップ４１０は、血清試料４１５を採取するステップを示す。全血を患者から採取した。これに続いて、血液に遠心分離ステップを行い、血清を他の血液成分から分離した。通常、最低５ｍｌの血清が患者毎に必要である。試料を保管のために急速凍結し、分析のために室温に融解した。
【０１９３】
ステップ４２０は、血清試料４１５を試料スライド４３０に分注するステップを示す。試料スライド４３０は、図３〜図７、図１１、及び図１２を参照して記載したような本発明の一実施形態によるスライドとした。
【０１９４】
試料５μＬをウェル４３２、４３３、及び４３４に分注する一方で、ウェル４３１を空のままにしてバックグラウンド対照として用いた。
【０１９５】
ステップ４４０は、スライド４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃのバッチを乾燥させるステップを示す。スライドを乾燥のために乾燥ユニット４４２内に積み重ねて入れた。乾燥ユニット４４２を約３５℃の温度に設定し、５Ｖファンを用いて約１５ｍ３／時の空気流量を与えてスライドを約２分間乾燥させた。
【０１９６】
ステップ４５０は、試料のスペクトル分析を実行するステップを示す。
【０１９７】
試料の分析に用いた機器は、Perkin ElmerからのＳｐｅｃｔｒｕｍ  ２（登録商標）ＦＴＩＲ分光計である。この分光計に、図１５〜図１７を参照して本発明の実施形態に記載したようなアクセサリ装置３００を装着する。これにより試料の高処理量分析が容易になる。スライド４３０には識別子４３９を設け、これはスライド４３０の一端に固定して試料の原形の同定を容易且つ確実にするようにした。この実施形態では、識別子４３９に最も近いウェル４３１を「バックグラウンド」ウェル４３１として用いた。通常、バックグラウンドウェル４３１が分光計により最初に分析されるように、スライド４３０を装置３００のステージ３３０に配置した。ブランクウェルの目的は、分光計機器の環境のバックグラウンドスキャンとして働くことであることが、当業者には理解されよう。これにより、環境から全スペクトル情報を収集し、後続の血清試料から収集されたデータからそれを除去する。したがって、バックグラウンド測定は、通常は分析対象試料の分析前に実行される。これにより、血清試料の分析の状況では、血清からの重要な情報が周囲環境中の成分から隠されないことが確実となる。
【０１９８】
図１５〜図１７を参照して記載したように、ＡＴＲ−ＦＴＩＲ測定が第１ウェル４３１で完了すると、装置３００はスライド４３０を試料測定場所３２０に対して移動させて第２ウェル４３２の試料を分析させる。したがって、測定間でスライド４３０を取り外す必要なくウェル４３１、４３２、４３３、４３４の各試料がＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光法により分析される。
【０１９９】
分光計は、以下の方法で構成した。分解能４ｃｍ−１、開口４ｃｍ−１、及び試料及びバックグラウンド毎に３２スキャン。これは、通常は１分以内にスペクトルの取得を可能にする標準的なＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光計である。
【０２００】
ステップ４６０は、ユーザインタフェース４６２を介してデータを処理しユーザに情報を提示するステップを示す。本方法は、パーセンテージ信頼水準と共に結果を表示する単純なインタフェース４６２と同様に、結果をリアルタイムで送出してユーザに提示することができる。
【０２０１】
分析が完了したら、各ウェル４３１、４３２、４３３、４３４のＩＲＥとしても働くスライド４３０を、生物学的廃棄物として通常処理されるように適宜廃棄することができる。代替として、スライド４３０をその後の参照用に保管してもよく、又は洗浄して適宜その用途に再使用してもよい。
【０２０２】
実験データ
従来の分光計との試料スライドの使用（図３３）
図３〜図６の実施形態と一致した、本発明の一実施形態による試料スライドを準備した。スライドはシリコン製とした。
【０２０３】
ヒトプール血清で試料を調製して３つの試料ウェルのそれぞれに加え、第１ウェルをベースライン参照に用いた。試料調製から生じる差を減らすために、全体を通して同一の試料スライドを用いた。各試料ウェルから単一のスペクトルを取得し記録した。続いて、ラバーバンドベースライン補正を用いてスペクトルを前処理した後に、ベクトル正規化を行った。これらのステップは、望ましくない光散乱から生じるバックグラウンド効果と、スペクトルに相乗効果を及ぼし得る厚さ等の試料変動とをなくす意図がある。したがって、前処理により全てのスペクトルが同等になる。
【０２０４】
スペクトル品質、したがってシステム性能に関するデータを比較するために、信号対雑音比（ＳＮＲ）の値を抽出した。ＳＮＲが大きいほど、望ましくないバックグラウンド雑音に比べて重要なスペクトル情報が大きいので好ましいと見なすことができる。ＳＮＲは、「信号」領域の強度値を「雑音」領域に対して比較することにより計算することができる。生体スペクトルのアミドＩピークは、タンパク質からの基本振動により最も強いことが多く、したがってこのピークの最大吸光度値を信号領域として用いることが多い。雑音値は、ＩＲスペクトルのうち生体試料で見られる振動モード及び周囲条件から生じるモードのない箇所から得ることができる。４００ｃｍ−１〜３７００ｃｍ−１、２８００ｃｍ−１〜２５００ｃｍ−１、２０００ｃｍ−１〜１８００ｃｍ−１、及び９００ｃｍ−１未満の領域が雑音領域として一般的に選択される。この場合、１９００ｃｍ−１〜１８５０ｃｍ−１及び９００ｃｍ−１〜８５０ｃｍ−１の最大吸光度値を、信号品質の２つの別個の尺度として選択した。前者の領域は、水の倍音領域からの寄与を回避するために選択し、後者は、検出器感度の限界にも対処しつつシリコンの使用による低波数での感度損失を包含するために選択した。
【０２０５】
図３３は、図３の試料スライドを用いた３つのＦＴＩＲ機器（図３３（Ａ）〜（Ｃ））と、ゴールドスタンダードのダイヤモンドＡＴＲアクセサリ（図３３（Ｄ））との間の、特に
（Ａ）Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ２  ＦＴＩＲ、
（Ｂ）Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｎｉｃｏｌｅｔ  ｉｓ５  ＦＴＩＲ、
（Ｃ）Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃａｒｙ  ６７０  ＦＴＩＲ、及び
（Ｄ）ｕＡＴＲアクセサリを用いたＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ２（ゴールドスタンダード）
の間のスペクトル品質の比較を示す。
【０２０６】
ＳＮＲ値は、スペクトルのセット毎に得られ、１９００ｃｍ−１〜１８５０ｃｍ−１領域の最大吸光度値に対するアミドＩピーク吸光度（ＳＮＲ１）及び９００ｃｍ−１〜８５０ｃｍ−１領域の最大吸光度に対するアミドＩピーク吸光度（ＳＮＲ２）を示す。
【０２０７】
ダイヤモンド結晶を組み込んだ市販のＡＴＲアクセサリを用いるゴールドスタンダード手法から高ＡＮＲの高品質スペクトルが得られることが、図３３（Ｄ）から分かる。図３３（Ａ）〜（Ｃ）は、（Ｓｌｉｄｅ  Ｉｎｄｅｘｉｎｇユニットを用いて）共通のＡＴＲアクセサリに組み込んだ本発明の一実施形態による試料スライドを、３つの他の市販の分光計と共に用いると、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｍ  ２  ＦＴＩＲ分光計がゴールドスタンダード手法と同等の品質のスペクトルをもたらすことを示す（図３３（Ａ））。Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｎｉｃｏｌｅｔ  ｉＳ５（図３３（Ｂ））及びＡｇｉｌｅｎｔ  Ｃａｒｙ  ６７０（図３３（Ｃ））のシステムからも良質のスペクトルが得られる。
【０２０８】
シリコンＩＲＥ（「ＳＩＲＥ」）の比較（図３４）
図３３に関して記載した手法の代替手法を、市販のＡＴＲアクセサリ（図３４（ａ））及び鏡面反射アクセサリ（図３４（ｂ））での適合ＩＲＥ界面を用いて調べた。図３４に示すように、各手法のＳＮＲは、ダイヤモンドＩＲＥシステム等のゴールドスタンダード手法から得られたスペクトル品質よりも明らかに低く、図３３に関して上述し調査したシステムよりも大幅に低い。
【０２０９】
ＳＩＲＥの臨床分類研究（図３５）
ＡＴＲに基づくダイヤモンドＩＲＥを用いた概念実証研究を用いて、ＡＴＲ−ＦＴＩＲの診断性能を確定した。これらの後ろ向き研究により、脳腫瘍患者を９２．８％の感度及び９１．５％の特異度で区別できたことが確認された。ＳＩＲベース手法の診断性能を調査するために、１５人の多形性膠芽腫（ＧＢＭ）患者及び１５人の対照患者で小規模分類研究を行った。このような小規模研究は、この新規手法の潜在的性能の指標となる。小規模データセットでの１つの重要な考慮事項は、オーバーフィッティング及び不十分なバリデーションのリスクにより、計算法によっては適さないものがあることである。
【０２１０】
患者全員について、血清３μＬを図３の実施形態による試料スライドのウェル「１」、「２」、及び「３」のそれぞれに分注し、室温（２０℃〜２２℃）で乾燥させた。ウェル毎に３つのスペクトルが得られ、患者毎に９つのスペクトルが得られ、全体で合計２７０個のスペクトルが得られた。指紋領域（９００ｃｍ−１〜１０００ｃｍ−１）を切り出すことによりスペクトルを前処理し、２次微分し、ベクトル正規化を行った。スペクトルの数がデータセット内の変数の数よりも少ないので、教師あり分析は望ましくないと考えられ、したがって多変量解析、この場合は主成分分析（ＰＣＡ）を行って癌患者と非癌患者との差を観察した（図３５）。
【０２１１】
ＰＣＡは、データセット内の変動を強調しパターンを強調表示するために用いられる技法である。この場合、ＰＣＡ変換を２次元で実行し、第１主成分（ＰＣ１）はデータセット内の最大分散を示す波数及び吸光度に関連し、第２主成分（ＰＣ２）は、データセット内の２番目に大きい分散を示す波数及び吸光度に関連する。換言すれば、ＰＣＡ分析は、スペクトルをデータセット内の分散を説明する変数に変える。したがって、これらの変数を散布図で相互に比較すると、軸内のクラス間の分離は生物学的変動を示唆する。逆に、相対的な近さ又は重なりは生物学的類似性を示唆する。
【０２１２】
癌及び非癌がＰＣＡ散布図において別個であるように見える場合、これは、２つのクラスがＦＴＩＲ手法を用いて区別可能であることを示唆する。図３５において分かるのは、癌患者と非癌患者とが明確に分かれており、重なりがほとんどないことである。教師なし手法で疾患状態を示すスペクトル差を最初に識別可能なので、これは、感度及び特異度を抽出する分類アルゴリズムの使用等の後続のいかなる分析にも有望である。
【０２１３】
黒色腫を患う患者でさらに別の臨床分類研究を実行した。行った手法は、図３５に示す上記研究と同様だったが、脳腫瘍ではなく黒色腫型の癌に関してである。
【０２１４】
図４２〜図４４は、３人の異なる患者を治療中に監視して実行した主成分分析（ＰＣＡ）の結果を示す。各場合の試料分析を、図２６の方法４００に記載したように実行した後に、ＰＣＡ分析を行った。
【０２１５】
図４２を参照すると、５回の異なる患者受診（visits）から得られた試料を分析した。患者は１回目受診（visit 1）で黒色腫を有し、３回目受診（visit 3）で再発が起こった。図４２に示すように、結果のＰＣＡ分析により、２回目受診（visit 2）に関連した試料が他の試料とははっきりと異なり分離されることが示された。図４２に示す結果は、本方法が患者の生体試料中の癌（この場合は黒色腫）の有無の識別を可能にすることを明らかに示す。
【０２１６】
同様に、図４３を参照すると、患者は１回目受診で黒色腫を有し、３回目受診で再発が起こった。この場合も、結果のＰＣＡ分析により、２回目受診に関連した試料（黒色腫なし）が他の試料（黒色腫）とははっきりと異なり分離されることが示された。
【０２１７】
図４４に関連した患者は、患者が１回目、３回目、及び４回目の受診で黒色腫を有していなかったが２回目受診で再発が起こったという意味で異なった。したがって、この場合、他の試料とははっきりと異なり分離される試料は、黒色腫の存在が識別された試料であった。
【０２１８】
図４５〜図４９は、細菌試料に関する、本発明の一実施形態による方法を用いて実行されたスペクトル分析の結果を示す。
【０２１９】
図４５は、分析した８６個の試料が属する６つの異なる細菌科のスペクトル差を強調表示する平均スペクトルデータを示す。
【０２２０】
図４６は、バクテリア属に従ったバクテリアのスペクトル差を強調表示する平均スペクトルデータを示す。
【０２２１】
図４７は、バクテリア科間の差を強調表示するＰＣＡ分析のＰＣ１対ＰＣ２を示し、図４８は、バクテリア科間の差を強調表示するＰＣＡ分析のＰＣ１対ＰＣ３を示す。
【０２２２】
図４９は、図４７及び図４８のＰＣＡ分析に関連するＰＣ負荷量スペクトル識別（PC loadings spectral discrimination）を示す。細菌科間の分離が散布図により示され、対応する負荷量は、これが特徴的なスペクトル領域によるものであることを示す。
【０２２３】
したがって、本発明の方法及びシステムが、癌試料の調査に限定されるのではなく、例えば異なるタイプの細菌科又は属（families of genus）の調査及び同定を含む、多くの他の用途にも適用され得ることが分かる。さらに、本発明の方法及びシステムが、生体試料の調査に限定されるのではなく、分光法、例えばＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光法が有用な結果の解釈及び／又は分類につながり得る非生物学的用途の測定又は試験にも適用され得ることを理解されたい。
【０２２４】
記載した実施形態は、本発明の範囲を制限する意図はなく、記載の例の変形形態を用いて本発明を実施してもよいことを理解されたい。
【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【国際調査報告】
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