JP2002515602A

JP2002515602A - マルチチャンネル光検出装置

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Publication number: JP2002515602A
Application number: JP2000549941A
Authority: JP
Inventors: リー・エイ・クリステル; エム・アレン・ノースラップ; カート・イー・ピーターセン; ウィリアム・エイ・マクミラン; グレゴリー・ティ・エイ・コバックス; スティーブン・ジェイ・ヤング; ロナルド・チャン; ダグラス・ビー・ドリティ; レイモンド・ヘバート; グレゴリー・ジェイ・キンツ
Original assignee: シーフィード
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2002-05-28
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: EP1080364B1; WO1999060380A1; CA2331678A1; AU4194099A; EP1080364A1; AU746069B2; KR20010034860A; DE69904043D1; DE69904043T2; KR100840949B1; CA2331678C; ATE228242T1; ES2183563T3; JP3957457B2

Abstract

(57)【要約】反応混合物を熱的に制御すると共に上記混合物に応答指令信号を光学的に送る装置は、混合物を保持するためのチャンバ（１０）を有する容器（２）を含む。上記装置は、また、熱交換モジュール（３７）を含む。この熱交換モジュール（３７）は、間に容器（２）を収容すると共に容器内に入っている混合物を加熱および／または冷却するための１対の対向する熱プレート（３４Ａ，３４Ｂ）を有する。上記モジュール（３７）は、また、光学励起アセンブリと光学検出アセンブリ（４６，４８）を含む。上記アセンブリは上記混合物に応答指令信号を光学的に送るように配置されている。上記励起アセンブリ（４６）は、多重励起波長範囲における励起光線を用いて混合物内の標識付分析物を逐次照らすために、多重光源（１００）と一組のフィルタを含んでいる。検出アセンブリ（４８）は、上記チャンバ（１０）から放出された光を多重放出波長範囲において検出するために、多重検出器（１０２）と第２の組のフィルタを含んでいる。こうして、上記光学アセンブリ（４６，４８）は、混合物内の複数の異なる標的分析物を検出するためのマルチチャンネル装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、一般的に光検出装置に関し、特に流体試料における複数の異なる分
析物の実時間検出のためのマルチチャンネル検出装置に関する。

【０００２】（背景技術）化学処理の分野には、反応混合物（例えば、化学薬品あるいは試薬と混合され
た生物学的試料）の温度を正確に制御し、上記混合物内に急速な温度の推移を引
き起こして、混合物中の標的分析物を検出するのが望ましい適用例が多く存在す
る。このような熱交換化学反応に対する適用例には、有機反応、無機反応、生物
学的反応および分子反応などが含まれる。熱化学反応の例には、核酸増幅、熱サ
イクル増幅、例えばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）やリガーゼ連鎖反応（ＬＣ
Ｒ）、自己維持される配列複製、酵素反応速度研究、同種配位子結合検定、複雑
な温度変化を必要とするさらに複雑な生化学的機構の研究が含まれている。

【０００３】化学的または生物学的な分析のための好ましい検出技術は、光学的インターロ
ゲーション（光学的な応答指令信号の発信）であり、典型的には蛍光または化学
ルミネッセンス測定法を用いる。配位子結合検定には、時間分解蛍光または蛍光
偏光または光吸収がしばしば用いられる。ＰＣＲ検定には、蛍光化学反応がしば
しば用いられる。

【０００４】熱反応をもたらして反応生産物を光学的に検出する従来の機器は、典型的には
、９６個もの円錐形の反応管を有する金属ブロックを組み込んでいる。この金属
ブロックは、ペルチエ加熱冷却装置または閉ループ液体加熱冷却装置のいずれか
によって加熱および冷却され、上記装置では機械加工されたチャンネルを通って
液体が金属ブロックの内部へと流れる。金属ブロックを組み込んだこのような機
器は、ジョンソン氏のアメリカ合衆国特許第５,０３８,８５２号、ミュリス氏の
アメリカ合衆国特許第５,３３３,６７５号、アトウッド氏のアメリカ合衆国特許
第５,４７５,６１０号に記載されている。

【０００５】これらの従来の機器は幾つかの欠点を有する。第一に、金属ブロックの大きな
熱容量のために、これらの機器における加熱速度および冷却速度は略１℃／秒に
限定されて、処理時間が長くなる。例えば、ＰＣＲへの代表的な適用例において
は、１５サイクルを完了するのに２時間以上が必要となる。これらの比較的遅い
加熱速度および冷却速度のために、正確な温度制御を要する幾つかの処理は非能
率的であると見られてきた。例えば、反応が中間温度で起こって、必要とされず
妨げとなる副産物を生み出す。これらの副産物は、ＰＣＲ中の『プライマー・二
量体』あるいは異常なアンプリコン（amplicons）のようなもので、分析処理に
とって障害となる。劣悪な温度制御によって、意図された反応に必要な試薬が過
剰に消費される。

【０００６】これら従来機器のもう１つの欠点は、典型的には、機器によって化学反応の実
時間光検出あるいは連続光学測定ができないことである。例えば、パーキン・エ
ルマー７７００（ＡＴＣ）機器では、光学的蛍光検出は、金属ブロックの９６個
の反応部位の各々に光ファイバーを導入することによって行われる。中央高パワ
ーレーザー装置が、各反応部位を連続的に励起し、光ファイバーを通して蛍光信
号を捕らえる。すべての反応部位は単一のレーザーによって連続的に励起され、
蛍光は単一の分光計と光電子増倍管によって検出されるので、各反応部位の同時
測定は不可能である。

【０００７】化学反応の実時間光測定を要する新処理用の機器の内あるものは、ごく最近入
手可能となっている。このような機器の１つは、ノースロップらによってアメリ
カ合衆国特許第５,５８９,１３６号に開示されているＭＡＴＣＩ装置である。こ
の装置は、ＰＣＲ熱サイクルに対するモジュール式アプローチと光学的分析を用
いている。各化学反応は、それ自体のシリコンスリーブ内でなされ、各スリーブ
はそれ自体に連結された光学的励起源と蛍光検出器とを有している。発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）および半導体検出器を用いて、実時間光学データが小型で低出力
のモジュールから得られる。この装置は各モジュールに対して唯１つの光源と１
つの検出器とを含んでいるが、その結果、複数の分析物の同時検出は不可能であ
る。

【０００８】別の分析機器はアイダホ・テクノロジーから入手でき、１９９７年１月発行の
バイオ技術第２２巻１７６〜１８１頁のウィットナーらによる『ザ・ライトサイ
クラー(商標）；急速な温度制御によるミクロ体積複数試料蛍光計』に記載され
ている。この機器は、２４の試料まで保持するための、また各試料を光学アセン
ブリ上に連続的に配置するためのステッパーモーターを有する環状回転式コンベ
ヤを含んでいる。試料の温度は、回転式コンベヤの中央のチャンバに配置された
セントラルヒーティングカートリッジおよびファンによって制御される。

【０００９】作動中、試料は回転式コンベヤによって保持された細管に配置され、各試料は
、外部照明(epi-illumination)によって応答指令信号が細管の先端を通って発せ
られる。光源は青色発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの光は第１の２
色性フィルタから試料に向かって反射される。光は、外部照明レンズによって細
管の先端から焦点が合わされ集束される。細管の先端から放出された光は、第１
の２色性フィルタを通過して、１つ以上の追加２色性フィルタによって濾光され
（フィルタが掛けられ）、検出のためにフォトダイオードに集束される。

【００１０】この機器によって、化学反応をしている試料内の複数の分析物を検出できるが
、この機器は幾つかの欠点を有している。第一に、照明光線および放出光線は、
試料容積を貫く比較的短い光路長を有し、細管の先端の下において同じ距離を共
有している。このことにより、試料からの蛍光の放出は弱くなり、光検出感度が
悪くなる。第二に、この機器は、１つの励起波長範囲において照明光線を提供す
るだけである。異なる蛍光染料は、異なる最適励起波長範囲を有するが、その結
果、この機器は、反応流体内の複数の各蛍光染料に対して最適励起波長範囲にお
いて励起光線を提供することができない。第三に、２色性フィルタの使用は、こ
の機器の光感度を重大に減じる。各２色性フィルタは、放出光線の強度を略半分
まで減じ、その結果、放出光線は、検出器に到達するときまでに弱くなる。これ
らの理由のため、この機器は、試料内の蛍光で標識された分析物を検出するとき
に、劣悪な感度を示す。

【００１１】ペントニーらに発行されたアメリカ合衆国特許第５,６７５,１５５号は、複数
の試料容積を連続的かつ反復的に走査して各試料から放出される放線を検出する
ために、もう１つの検出装置を開示している。この装置は複数の共面並立型細管
を含み、上記細管はそれぞれ一試料容積を入れる。この装置は、また、電磁放線
源と、電磁放線を受けて反射するように位置調整されたミラーと、ミラーを移動
するためのスキャナーと、試料から集められた電磁放線を濾光するフィルタホイ
ールと、濾光された放線を受けるように位置調整された検出器とを含んでいる。
各細管コラム内の試料容積は、電気泳動媒体上に分離された蛍光で標識付けされ
た試料を含んでいる。

【００１２】作動中、放線源は、好ましくはレーザー装置は、励起光線をミラー上へと向け
る。反射された励起光線は、集束レンズを通って、細管配列内の第１細管の試料
容積へと向かう。試料からの蛍光放出放線は集められてフィルタホイールの第１
フィルタを通る。フィルタホイールの第１フィルタは、レーザー源の波長におけ
る光を阻止するべく、また、試料容積における第１蛍光染料によって放出された
蛍光を透過するべく選択される。第１フィルタを通って透過された蛍光は、次に
検出器によって検出される。次に、モーターはフィルタホイールを回転させて、
第２フィルタを蛍光放線の中に持って来る。第２フィルタは、第２蛍光染料によ
って放出された蛍光を透過し、その蛍光は検出器によって測定される。同一の処
理がフィルタホイールの第３および第４フィルタを用いて繰り返されて、試料容
積内の第３および第４染料の蛍光放出を測定する。次に、４段階の全ての動作は
、配列中の各細管コラムを用いて、連続的かつ反復的に実行される。

【００１３】この装置によって試料容積中の複数の蛍光染料を検出できるのだが、この装置
は、移動式ミラーおよび回転フィルタホイールの使用において幾つかの欠点を有
する。これらの移動部品は、典型的には、光学装置のコストの高騰、維持の必要
性の増大、低い信頼性、電力消費量の増大、光学測定に対する潜在的振動性障害
とかになる。

【００１４】（概要）本発明は、反応混合物（例えば、化学薬品あるいは試薬と混合された生物学的
試料）を熱的に制御したり反応混合物に応答指示信号を光学的に発したりするよ
うに改善された装置を提供することによって、先行技術の欠点を克服する。上述
した先行技術の装置とは対照的に、本発明の装置は、複数の異なる励起波長範囲
において、各混合物に励起光を与える。これによって確実になることは、異なる
蛍光標識または燐光標識または化学ルミネッセンス標識または電気化学ルミネッ
センス標識を有する混合物中の複数の分析物のそれぞれに対して、最適な励起波
長範囲が提供されることである。さらに、この装置によって、例えば回転式コン
ベヤまたは光学フィルタホイールなどのいかなる移動部品をも必要とせずに、混
合物中の複数の分析物の同時実時間検出が可能となる。この装置は移動部品を持
たないため、本発明の装置は、上記の先行技術の装置よりも、典型的には、コス
トは安くなり、維持の必要性も小さくなり、信頼性はより高く、電力消費量はよ
り少なくなる。

【００１５】本発明の装置は、反応混合物の非常に急速かつ正確な温度変化を提供すること
によって、先行技術の欠点を克服する。このような温度の厳しい制御は、不要な
気泡の形成や、あるいは或る温度での成分の劣化のような副反応を抑制する。こ
のような温度の厳しい制御がなければ、光学的な検出や分析が妨げられるであろ
う。それゆえ、この装置は熱に敏感な化学処理において有用であり、それらの化
学処理は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自
己維持される配列複製、酵素反応速度研究、同種配位子結合検定や、複雑な温度
変化を必要とするさらに複雑な生化学的機構の研究などである。

【００１６】好ましい実施形態において、本発明は、複数の反応混合物を独自に熱制御した
り、複数の反応混合物に応答指令信号を光学的に送るための装置を提供する。こ
の装置は複数の反応容器を含んでおり、各容器は混合物の１つを保持するための
反応チャンバを有している。各容器は、チャンバの一部を形成する第１および第
２の光学的に透過な壁を含んでいる。光学的に透過な壁は、角度的に互いにオフ
セットして（互いに角度をなして）、第１壁を通して混合物の光学的励起と、第
２壁を通して標識分析物の光学的検出とを可能にしている。

【００１７】この装置は、容器を収容するために、対応する複数の熱交換モジュールも含ん
でいる。各モジュールは一対の対向する熱プレートを含み、熱プレートはその間
に容器の１つを収容するように配置されている。プレートの少なくとも一枚は、
好ましくはそのプレートの両方は、プレートに結合された加熱要素を有して、容
器に含まれる反応混合物を加熱する。各モジュールは、また、第１および第２光
学アセンブリを含み、第１および第２の光学アセンブリは、容器がプレートの間
に配置されるとき、第１および第２の光学アセンブリがそれぞれ容器の第１およ
び第２の光学的に透過な壁と光学的に情報伝達するように配置されている。

【００１８】第１光学アセンブリは、第１光学的窓を有する第１ハウジングと、少なくとも
２つの光源とを有して、上記第１窓を通って励起光線を反応混合物に送る。第１
光学アセンブリは、また、励起光線を濾光するための第１組のフィルタを含んで
おり、反応混合物に送られた各光線は、実質上異なった励起波長範囲を有してい
る。作動中、光源は、反応混合物内の異なる蛍光標識、燐光標識、化学ルミネッ
センス標識あるいは電気化学ルミネッセンス性標識を励起するために、連続的に
点灯されている。光源および第１組のフィルタは、第１ハウジング内に堅く固定
される。

【００１９】第２光学アセンブリは第２ハウジングを含み、第２ハウジングは容器から放出
される光を受け取るために第２光学的窓を有する。第２光学アセンブリは、また
、放出光および第２組のフィルタを検出するために、少なくとも２つの検出器を
好ましくはフォトダイオードを含み、放出された光を少なくとも２つの放出波長
範囲内に分離するために、且つ、放出された光を各放出波長範囲において検出器
のそれぞれ１つに導くために、第２組のフィルタとを含んでいる。検出器および
第２組のフィルタは、第２ハウジングに堅く固定される。

【００２０】好ましい実施形態において、各モジュールの第１光学アセンブリは少なくとも
４つの光源を含んでおり、その４つの光源は第１組のフィルタとともに配置され
ており、第１組のフィルタは励起光線を少なくとも４つの励起波長範囲において
送り、各モジュールの第２光学アセンブリは少なくとも４つの検出装置を含んで
おり、その４つの検出装置は、少なくとも４つの放出波長範囲内で放出された光
を検出するために、第２組のフィルタとともに配置されている。それゆえ、この
装置は、各反応混合物内の４つまでの異なる分析物を検出するために、少なくと
も４つの分離した光学チャンネルを有する。好ましい実施形態においても、この
装置は、熱交換モジュールを収容するために基本機器を含んでいる。基本機器は
、各モジュールの作動を独自に制御するために、処理電子機器（プロセッシング
エレクトロニクス）を含んでいる。この装置は、好ましくは、基本機器内の処理
電子機器を制御するためにプログラミングされたコンピュータも含んでいる。

【００２１】現在、全ての光源を第１光学アセンブリ内に配置し、全ての検出器を第２光学
アセンブリ内に配置することが好ましいが、光学アセンブリのそれぞれに、１つ
以上の光源と１つ以上の検出器とを含むことも可能である。本発明の第２実施形
態によると、第１光学アセンブリは、第１光学的窓を有する第１ハウジングを備
えている。第１光学アセンブリは、また、第１窓を通って反応混合物に第１励起
光線を送るために第１光源を含み、そして、第１窓を通ってチャンバから放出さ
れる光を受け取るために第１検出器を含んでいる。第１光学アセンブリは、さら
に、第１ハウジング内に配置された第１組のフィルタを含んでおり、そのフィル
タは、第１励起波長範囲以外の第１励起光線の部分を濾光するためのものであり
、第１放出波長範囲以外の放出された光の部分を濾光するためのものであり、ま
た、第１放出波長範囲で放出された光を第１検出器へと導くためのものである。
第１光源と第１組のフィルタと第１検出器とは、第１ハウジング内に堅く固定さ
れる。

【００２２】第２実施形態によっても、第２光学アセンブリは、第２光学的窓を有する第２
ハウジングを備えている。第２光学アセンブリは、第２励起光線を第２窓を通し
て反応混合物へと送るために第２光源を含み、そして、第２窓を通してチャンバ
から放出された光を受け取るために第２検出器を含んでいる。第２光学アセンブ
リは、さらに第２ハウジングに第２組のフィルタを含んでおり、第２組のフィル
タは、第１励起波長範囲とは異なった第２励起範囲以外の第２励起光線の部分を
濾光するため、および第２放出波長範囲内で放出された光を第２検出器へと導く
ためのものである。第２光源と第２組のフィルタと第２検出器とは、第２ハウジ
ングに堅く固定され、その結果、光学装置は移動部品を有しない。第２実施形態
において、各光学アセンブリは、４つの光検出チャンネルを提供するために追加
の検出器とフィルタとを選択的に含んで、各反応混合物内の異なる分析物を４つ
まで検出してもよい。

【００２３】本発明の装置のより完全な理解は、以下の説明および添付図面の考慮に基づい
て得られる。

【００２４】（本発明の詳細な説明）本発明は、反応混合物、例えば化学薬品あるいは試薬と混合された流体試料を
熱的に制御したり、応答指令信号を光学的に送るための装置を提供する。『流体
試料』という用語は、ここで使用されるとき、気体と液体とを両方とも含んでい
るが、好ましくは液体である。試料は、粒子、細胞、微生物、イオンあるいはた
んぱく質や核酸などの大小の原子を含んだ水溶液であってもよい。特定の用途で
は、試料は、血液や尿などの体液あるいは微粉食品のような浮遊物であってもよ
い。

【００２５】好ましい実施形態において、装置は、混合物を保持するための反応容器と、そ
の容器を収容するための熱交換モジュールとを含んでいる。各熱交換モジュール
は、容器の１つが熱処理のために間に挿入された一対の対向する熱プレートと、
混合物を冷却するためにプレートに近接して配置されたファンと、プレートの温
度を測定するための１つ以上の温度センサーと、混合物に応答指令信号を光学的
に送るための一対の光学アセンブリとを含んでいる。この装置は、熱交換モジュ
ールを収容すると共に独自に各モジュールを制御するために、プロセッシングエ
レクトロニクスを有する基本ユニットを含んでいる。この装置は、さらにパソコ
ンまたはネットワークコンピュータのような制御装置を含んでおり、制御装置は
ユーザーにインターフェイスを提供し、プロセッシングエレクトロニクスの作動
を制御する。

【００２６】図１〜図２２は、本発明の好ましい実施形態を示している。図１は、反応容器
２の部分的な分解図で、図２は、容器２の前面図を示している。容器２は、反応
混合物を保持するための反応チャンバ１０を含んでいる。容器２は、反応混合物
への最適な熱伝導および反応混合物からの最適な熱伝導と、混合物の効率的な光
学的観察とが可能なように設計されている。容器のほっそりとした形状は、熱伝
導のために熱プレートと接触するために大きな面を提供することによって、最適
な熱動力学に役立っている。さらに、容器２の壁はチャンバ内への光学的窓を設
け、その結果、反応混合物に応答指令信号が光学的に発せられることができる。

【００２７】図１〜図２に関してさらに詳細には、反応容器２は、反応チャンバ１０の周囲
を定める剛性フレーム１６を含んでいる。フレーム１６は、また、ポート４とチ
ャンネル８とを含み、チャンネル８はポート４を反応チャンバ１０に接続する。
薄い可撓性壁１８（フレーム１６から分解されて図１に示されている）は、チャ
ンバ１０の側壁を形成するためにフレーム１６の両端に連結される。

【００２８】壁１８はチャンバ１０に含まれる反応混合物への最適な熱伝導を容易にする。
壁１８の可撓性によって、熱プレートとの最大接触が可能となる。壁は、表面間
のギャップを防いだり最小化するためにプレートの表面に一致させることができ
る。さらに、可撓性壁は、たとえ表面形状が熱交換中に変化しても、熱表面と一
致し続ける。

【００２９】図３は、一対の対向する熱プレート３４Ａ,３４Ｂと反応容器との間の接触を
示している。プレートの少なくとも１つ、好ましくは両方のプレートは、容器内
の反応混合物を加熱するための抵抗器のような加熱要素を含んでいる。プレート
３４Ａ,３４Ｂは、好ましくは、サーミスター３６Ａ,３６Ｂのような温度センサ
ーも含んでいる。容器２がプレートの間に挿入されとき、プレートの内部面は壁
１８に接触する。この位置において、プレート表面と反応チャンバの壁１８との
間には空隙がごく僅か見られるか全く見られないかである。良好な熱伝導のため
に、各壁１８の厚さは、好ましくは、約０．００３ｍｍから０．５ｍｍの間であ
り、より好ましくは、０．０１ｍｍから０．１５ｍｍの間で、最も好ましくは、
０．０２５ｍｍから０．０８ｍｍの間である。各壁１８は、フィルム、シート、
または型成形品、機械加工品、押出成形品、鋳造品、あるいはその他の都合のよ
い薄くて可撓性の構造物であってもよい。

【００３０】壁１８を構成する材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、お
よびその他のポリマーを含むポリアルコール、積層ポリマーまたは同種ポリマー
、金属または金属の積層板、あるいは薄く可撓性で順応性があり、熱伝導が可能
で、好ましくはフィルム状またはシート状であるその他の材料であってもよい。
容器のフレーム１６がポリプロピレンなどの特定の材料であるとき、壁の熱膨張
および冷却速度がフレームと同一であるように、好ましくは、側壁はポリプロピ
レンのような同一材料である。

【００３１】熱プレート３４Ａ,３４Ｂは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ベ
リリウムおよび窒化シリコンのようなセラミックスや金属を含む様々な材料から
作られていてもよい。使用され得るその他の材料は、例えばガリウム砒化物、シ
リコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、水晶、ガラス、ダイアモンド、ポリア
クリル酸樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ビ
ニルポリマー、およびポリテトラフルオロエチレンのようなハロゲン化ビニルポ
リマーを含んでいる。その他の可能な材料は、クロム／アルミニウムのような熱
電対材料、超合金、ジルカロイ、アルミニウム、鋼、金、銀、銅、タングステン
、モリブデン、タンタル、真鍮、サファイア、あるいは当該技術において利用可
能なあらゆる数多くのセラミックスや金属や合成ポリマー材料を含んでいる。

【００３２】セラミックプレートが目下のところ好まれるのは、その内部表面が好都合にも
非常に滑らかに機械加工されて高い耐摩耗性があり、高い化学耐性と、反応容器
に対して良好な熱接触があるからである。セラミックプレートは、低い熱容量に
対して極端に急速な熱変化を与えるように非常に薄く作られてもよく、例えば０
．６３５ｍｍおよび１．２５ｍｍの間に作られる。アルミニウムまたは銅から作
られた熱交換プレートは高い熱伝導性を有してもいるが、より大きな熱容量を有
している。

【００３３】プレート３４Ａ,３４Ｂに結合された加熱要素（好ましくは抵抗器）は、プレ
ート上、特に窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムのようなセラミックの材
料を備えたプレート上に、直接スクリーン印刷され得る。スクリーン印刷は高い
信頼性と低い断面を提供して、反応チャンバ内への効率的な熱伝導を行う。加熱
要素は、セラミックプレートの内部に焼き固められてもよい。また、幾何学模様
を変化させる厚いフィルム抵抗器または薄いフィルム抵抗器は、例えば、末端部
により厚い抵抗器を備え、中間部により薄い抵抗器を備えることによって、より
均一な加熱を提供するためにプレート壁上に配置される。加熱要素は、電圧が材
料に印加されたときに加熱する金属、タングステン、ポリシリコン、あるいはそ
の他の材料を備えていてもよい。熱プレートは、また、プレートの表面に連結さ
れた、例えばエッチングされた箔状の加熱要素(ミネソタ州ミネアポリス所在の
ミンコ・プロダクト(Minko Products)製）のような積層熱源を用いて加熱されて
もよい。

【００３４】再び図１〜図２を参照すると、反応容器２は、また、好ましくはシールキャッ
プ１２を含んでいる。キャップ１２は、可撓性のアーム１４によってフレーム１
６に好都合に連結されていてもよい。キャップ１２はピストンまたはプラグ２２
を含み、ピストンまたはプラグ２２はキャップ１２が容器２上に配置されるとき
チャンネル８内に挿入される。ピストン２２は、チャンネル８内へ挿入されると
き、チャンバ１０を加圧し、それによって可撓性壁１８を膨張させる。壁１８の
膨張によって、壁１８と熱プレートの表面との間は一致するようになる。

【００３５】反応容器２の使用中、試料は、ポート４を通って反応チャンバ１０へと加えら
れる。これは、ピペットの先端をチャンネル８を通してチャンバ１０の内部へと
挿入し、チャンバ１０を底部から充填させることによって行われる。代わりに、
試料は、自動化された流体噴射装置を通して、或いは選択的に反応容器の一体部
品となる流体マニホールドを通して、追加されてもよい。試料を手で追加するた
めに、容器２は好ましくはフィンガーグリップ６を含む。

【００３６】試料は、チャンバ１０に追加されるよりも先に、試薬および蛍光染料と混合さ
れ得る。代わりに、試料は、チャンバ１０内で試薬および染料に導入されてもよ
い。図３で示されているように、容器２は熱プレート３４Ａ,３４Ｂの間に配置
されて、容器の壁１８はプレートの内部表面を押圧して合致する。反応混合物は
、プレート３４Ａ,３４Ｂ上の加熱要素を起動することによって、温度の変化に
さらされる。次に反応混合物には、図２に示されているように、好ましくはフレ
ーム１６の光透過底壁３２Ａ,３２Ｂを通して、応答指令信号が光学的に発せら
れる。図２の矢印Ａは、壁３２Ａを通ってチャンバ１０に入る照明光線を示し、
矢印Ｂは、壁３２Ｂを通ってチャンバ１０を励起する放出光を示している。

【００３７】壁３２Ａ,３２Ｂは、互いに角度的にオフセットされていて、第１壁３２Ａを
通して反応混合物内の標識分析物の光学的励起を可能し、また、第２壁３２Ｂを
通して標識分析物の光学的検出を可能にする。通常、壁３２Ａ,３２Ｂは、略９
０°の角度でオフセットされていることが好ましい。励起路と検出路との間の角
度が９０°であることは、壁３２Ａを通って入る励起放線の最小量が壁３２Ｂを
通って出ていくことを確実にしている。また、９０°の角度によって、例えば蛍
光のような放出された放線の最大量が、壁３２Ｂを通って収集できる。代替の実
施形態において、光学壁の間の角度は、励起検出光学器械の効率と感度次第で、
９０°以上にも以下にもなり得る。例えば、検出装置が励起光と放出光とを有効
に識別する場合、壁の間の角度は９０°以下が望まれる。逆に、検出装置が励起
光と放出光とを有効に識別しない場合、９０°以上の角度であることが重要であ
る。

【００３８】壁３２Ａ,３２Ｂは、チャンバ１０の底面で『Ｖ』字形の尖端を形成するよう
に接続され得る。代わりに、角度付きの壁の接触面は、接続して尖端を形成する
必要はなく、中間部分によって分離されてもよい。上記中間部分とは、例えば、
もう１つの壁や、さまざまな機械的に特徴のあるもの或いは流体的に特徴のある
ものであって、容器の熱的性能および光学的性能を妨げないものである。例えば
角度付きの壁は、一体型細管の電気泳動領域のような別の処理領域に通じてチャ
ンバ１０と連通しているポートで、交わってもよい。目下の好ましい実施形態で
は、位置決めタブ１７は壁３２Ａ,３２Ｂの交点の下に延在している。位置決め
タブ１７は、図４を参照して以下に記述される熱交換モジュール内に、容器２を
正確に配置するために使用される。

【００３９】最適な光学感度は、次の方程式によって表されているように、反応混合物内の
標識分析物を励起する光線と、検出される放出光との両方の光学的サンプリング
路長を最大化することによって達成される。 I_o/I_i＝Ｃ・Ｌ・Ａ I_oはボルトやフォトン等で示される放出光の照明出力であり、Ｃは検出されるべ
き分析物の濃度であり、I_iは入力照度であり、Ｌは路長であり、Ａは分析物に標
識を付けるために使用された染料の固有の吸収率である。

【００４０】本発明の薄くて平坦な反応容器２は、単位分析物容積当り最大光路長を与える
ことによって検出感度を最適化する。特に、容器２は、チャンバ１０の各側面が
１ｍｍから１５ｍｍの範囲の長さを有し、チャンバが０．５ｍｍから５ｍｍの範
囲の厚さを有し、チャンバの各側面の長さとチャンバの厚さとの割合が少なくと
も２：１であるように、好ましくは構成される。これらのパラメータは、目下の
ところ、チャンバを通る比較的大きな光路長すなわち平均的に１ｍｍから１５ｍ
ｍの長さを有する容器を設けることが好ましいが、一方では、チャンバ内に含ま
れる反応混合物の極端に急速な加熱及び冷却を可能にするのに十分な薄さになお
もチャンバを保つことが好ましい。

【００４１】より好ましくは、容器２は、チャンバ１０の各側面が５ｍｍから１２ｍｍの範
囲の長さを有し、チャンバが０．５ｍｍから２ｍｍの範囲の厚さを有し、チャン
バの各側面とチャンバの厚さの割合が少なくとも５：１であるように構成されて
いる。これらの範囲がより好ましいのは、大きな光路長（すなわち平均して５ｍ
ｍから１２ｍｍ）と、大きな容積（１２マイクロリットルから１００マイクロリ
ットルの範囲内）との両方を有するが、なおも反応混合物の極端に急速な加熱及
び冷却を可能にするのに十分な薄さにチャンバを保つ容器をそれらが提供するか
らである。大きな容積は、核酸のような低濃度の分析物の検出において感度を増
加させる。

【００４２】目下のところ好ましい実施形態では、反応容器２は、側面の長さ１０ｍｍ、厚
さ１ｍｍ、および容積１００マイクロリットルを有するダイアモンド形状のチャ
ンバを有する。この反応容器は、チャンバ１０を通って１０ｍｍの比較的大きな
光路長を提供する。さらに、この薄いチャンバは、その内部に含まれている反応
混合物の極めて急速な加熱およびまたは冷却を可能にする。

【００４３】フレーム１６は、例えばポリカーボネートあるいはポリプロピレンなどの光学
的に透過な材料から作られている。図２に示されているように、チャンバ１０の
頂部を形成するフレーム部分は、好ましくは反射面２０を含んでおり、反射面２
０はチャンバ１０の頂部を通って出ようとするバックライトを跳ね返し、信号の
検出を増大させる。さらに、１つ以上の光学要素は、光学的に透過な壁３２Ａ,
３２Ｂ上に存在してもよい。上記光学要素は、例えば、光源によって照明される
溶液の総容積を最大化するように、またはチャンバ１０の特定域に励起光を集束
させるように、またはできるだけ大きなチャンバ容積部分からのできるだけ多く
の蛍光信号を集めるように設計されている。光学要素は、特定の波長を選択する
ための格子や、ある波長のみを濾光することのできるフィルタや、あるいはフィ
ルタの機能を提供する色付きレンズを備えている。壁の表面は被覆されるか、或
いはある波長の吸収を高めるために液晶のような材料を備え得る。目下のところ
好ましい実施形態では、光学的に透過な壁３２Ａ,３２Ｂは単に透明で平坦な窓
である。

【００４４】反応容器２は、剛性フレーム１６を最初に鋳造することによって製造されて、
開放側面を有するチャンバを形成する。フレーム１６は、好ましくは、標準の射
出成形工程によって形成される。フレームが形成された後、側壁１８は、例えば
ポリプロピレンの薄いフィルムまたはシート等の材料をチャンバ領域上に配置し
たり、好ましくは引き伸ばすことによって製造される。壁１８は、次にフレーム
１６の対向側面に連結される。壁がフィルムまたはシートである場合、壁は加熱
密封、接着剤接結、超音波接結などによって連結され得る。

【００４５】図４は、反応容器２を収容するための熱交換モジュール３７を示している。熱
交換モジュール３７は、好ましくは、モジュールのさまざまな構成部品を保持す
るためのハウジング３８を含んでいる。モジュール３７は、上述された熱プレー
ト３４Ａ,３４Ｂ（図４において見られるのはプレート３４Ａのみ）を含んでい
る。プレートは、ブラケットまたは支持部または保持器４０によって互いに対向
する関係に保持され得る。さらに、１９９８年１１月２４日に出願された米国出
願番号第０９／１９４,３７４号に記載されているように、プレートは互いに向
かってばねで付勢されており、この出願の開示は、この参照により本明細書に包
含される。ハウジング３８はプレート３４Ａ,３４Ｂの上にスロット（細長い穴
）を含んでいて、容器２はこのスロットを通ってプレート間に挿入され得る。

【００４６】熱交換モジュール３７は、好ましくは、容器２内の反応混合物を冷却するため
に、例えばファン４２のような冷却装置も含んでいる。容器２がプレート３４Ａ
,３４Ｂ間に配置されるとき、容器のチャンバは、ファン４２から循環する空気
によって冷却される。代わりに、冷却装置は、冷媒または反応容器を通過する圧
縮流体を運搬するために、ペルチエ装置またはその他の冷凍装置を備え得る。こ
れらおよびその他の冷却装置は、当該技術分野においてよく知られている。

【００４７】熱交換モジュール３７は、さらに、容器２内に含まれる反応混合物に応答指令
信号を光学的に送るために、光学的励起アセンブリ４６と光学的検出アセンブリ
４８とを含んでいる。上記励起アセンブリ４６は、励起アセンブリ４６の電子部
品を保持するための第１回路基板５０を含み、検出アセンブリ４８は、検出アセ
ンブリ４８の電子部品を保持するための第２回路基板５２を含んでいる。励起ア
センブリ４６は、容器２内の蛍光で標識付けされた分析物を励起するために、発
光ダイオード（ＬＥＤ）のような複数の光源を含んでいる。励起アセンブリ４６
は、光源からの光を視準する（すなわち、平行にする）ために１つ以上のレンズ
も含み、また、重要な励起波長範囲を選択するためにフィルタも含んでいる。検
出アセンブリ４８は、容器２から放出された光を測定するためのフォトダイオー
ドのような複数の検出器を含んでいる。検出アセンブリ４８は放出された光を集
束させたり平行にしたりするために１つ以上のレンズも含んでおり、また、重要
な放出波長範囲を選択するためにフィルタも含んでいる。光学アセンブリ４６,
４８の特定の部品は、図６〜図９を参照して以下により詳細に記述される。

【００４８】光学アセンブリ４６,４８は、容器２がプレート３４Ａ,３４Ｂ間に配置される
とき、第１光学アセンブリ４６が容器の第１光透過底壁３２Ａと光学的に情報伝
達し、第２光学アセンブリ４８が容器の第２光透過底壁３２Ｂと光学的に情報伝
達するように、ハウジング３８内に配置される（図２参照）。好ましい実施形態
では、光学アセンブリ４６,４８は、単に光学アセンブリを熱プレート３４Ａ,３
４Ｂの隣に配置することによって、容器２の底壁と光学的に情報伝達するように
配置されていて、その結果、容器がプレートの間に配置されると、光学アセンブ
リ４６,４８は、それぞれ容器の第１底壁および第２底壁に物理的に隣接するよ
うになる。

【００４９】さらに、光学アセンブリ４６,４８の縦軸は、互いに角度が、好ましくは約９
０°の角度だけオフセットしており、容器２がプレート間に配置されるとき、好
ましくは、光学アセンブリ４６の縦軸が第１底壁に直角であるように、また、光
学アセンブリ４８の縦軸が第２底壁に直角であるように、アセンブリ４６,４８
が配置される。励起路と検出路との間の角度が９０°であることによって、容器
の第１底壁を通って入る励起放線の最小量が、第２底壁を通って出ることが保証
される。また、９０°の角度により、放出される最大量の放線が第２壁を通って
集められることができる。

【００５０】選択的に、ゲルまたは流体が、各光学アセンブリと容器２との間の光学的な情
報伝達を確立したり改善したりするために使用され得る。ゲルまたは流体は、そ
れが結合する要素の屈折率に近い屈折率を有するべきである。代替の実施形態に
おいては、光学的な情報伝達は、光ファイバーまたは光ガイドまたは導波管また
は同様の装置を介して、光学アセンブリと容器の壁との間で形成される。これら
装置の利点の１つは、光学アセンブリ４６,４８を熱プレート３４Ａ,３４Ｂに物
理的に近接して配置する必要がこれらの装置によってなくなることである。この
ことにより、プレートの周りに多くの空間ができ、その中において冷気または冷
媒は冷却され、その結果、冷却は改善される。

【００５１】好ましい実施形態においては、容器２は位置決めタブ１７を備え（図２を参照
）、上記タブ１７は、光学アセンブリ４６,４８の間に形成されたスロット内に
嵌合されて、光検出のための容器２が正確に配置されるのを保証している。改善
された検出のために、モジュール３７は、好ましくは、耐光性の蓋（図示せず）
を含んでおり、上記耐光性の蓋は、容器２の頂部上に配置され、容器がプレート
３４Ａ,３４Ｂの間に挿入された後、ハウジング３８に密封される。

【００５２】ハウジング３８は、堅く高性能なプラスチックあるいはその他の従来の材料か
ら射出成形されてもよい。ハウジング３８の主要な機能は、プレート３４Ａ,３
４Ｂと光学アセンブリ４６,４８とを保持するためのフレームを提供することで
あり、また、例えば空気またはフレオンなどの冷却流体を導くと共にプレート３
４Ａ,３４Ｂの表面と反応容器２とを横切る流体流を効率的に案内するためのフ
ローチャンネルおよびポートを提供することである。

【００５３】熱交換モジュール３７は、また、図１０を参照して以下に記載されるように、
モジュールの電子構成部品を保持するためのＰＣ基板５４と、基本機器にモジュ
ール３７を接続するためのエッジコネクタ５８とを含んでいる。プレート３４Ａ
,３４Ｂ上の加熱要素およびサーミスター３６Ａ,３６Ｂは、光学基板５０および
５２と同様に、可撓性ケーブル（図を明瞭にするために図４には示されていない
）によって、ＰＣ基板５４に接続されている。モジュール３７は、光検出回路を
シールドするための接地路５６も含んでいる。モジュール３７は、好ましくは、
発光ダイオード４４のような表示装置を含み、その表示装置は、ユーザーにモジ
ュールの現在の状況を、「試料装填準備完了」、「試薬装填準備完了」、「加熱
中」、「冷却中」、「完了」または「故障」などとユーザーに表示する。

【００５４】図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、重要な４つの蛍光染料の蛍光励起スペクト
ルおよび蛍光放出スペクトルを示している。これらの染料は、タックマン(TaqMa
n：登録商標）の化学作用を用いた標準蛍光染料であり（タックマンはカリフォ
ルニア州フォスターシティーのパーキン‐エルマー・コーポレーションから入手
可能）、染料はそれらの頭字語であるＦＡＭ、ＴＥＴ、ＴＡＭＲＡ、ＲＯＸによ
ってよく知られている。好ましい実施形態は、これらの４つの染料に関して記述
されているが、理解されるべきことは、本発明の装置が、これら特定の染料すな
わちタックマン（登録商標）の化学作用に限定されるものではないということで
ある。この装置はどのような発蛍光団によっても使用されるが、この発蛍光団は
、限定はされないが、ビーコンズの化学作用を用いた蛍光染料と、サンライズ(
登録商標)の化学作用を用いた染料と、臭化エチジウムのような挿間（intercula
ting）染料とを含んでいる。反応混合物内の分析物を標識付けするための蛍光染
料および標識付け化学薬品は、当該技術分野においてよく知られており、さらに
ここで議論される必要性はない。さらに、蛍光検出が現在のところ好まれている
が、本発明の検出装置は蛍光標識に基づいた検出に限定されない。この装置は、
燐光標識または化学ルミネッセンス標識または電気化学ルミネッセンス標識に基
づく検出に利用されてもよい。

【００５５】図５Ａに示されているように、ＦＡＭとＴＥＴとＴＡＭＲＡとＲＯＸの励起ス
ペクトル曲線は、典型的には、底部で非常に幅広くなり、頂部でより鋭くなって
いる。図５Ｂに示されているように、同じ染料の相対的な放出スペクトル曲線も
、底部では幅広く頂部ではより鋭い。１つの重大な問題は、これらの染料が、そ
れらの励起スペクトルおよび放出スペクトルの両方で強く重なり合う特性を持っ
ているということである。この重なり合う特性のために、従来、複数の染料が反
応混合物内の異なる分析物を標識付けするのに使用されるとき、１つの染料の蛍
光信号を別の染料の蛍光信号と区別するのが困難であった。

【００５６】本発明によると、複数の光源が、複数の励起波長範囲において励起光線を染料
に与えるのに使用される。各光源は、染料の内のそれぞれ１つの最大励起範囲に
合致した波長範囲において、励起光を与える。好ましい実施形態では、光源は青
色と緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）である。図５Ｃは青色と緑色の発光ダイオ
ードの出力を濾光する効果を示し、実質上異なる励起波長範囲となっている。典
型的な青色と緑色の発光ダイオードは、約４８０ｎｍから５３０ｎｍまでの範囲
で実質上重なり合う。本発明の濾光管理によって、青色発光ダイオードの光は、
ＦＡＭの相対的な励起ピークに合致するように、約４５０ｎｍから４９５ｎｍの
範囲に濾光される。緑色発光ダイオードの光は、ＴＥＴの励起ピークに対応する
４９５ｎｍから５２７ｎｍまでの第１範囲と、ＴＡＭＲＡの励起ピークに対応す
る５２７ｎｍから５５５ｎｍまでの第２範囲と、ＲＯＸの励起ピークに対応する
５５５ｎｍから５９３ｎｍまでの第３範囲とに濾光される。

【００５７】図５Ｄは、異なる放出波長範囲を形成するために、４つの染料のそれぞれから
放出された光（蛍光出力）を濾光する効果を示している。以前に図５Ｂにおいて
示されたように、濾光前の染料の蛍光放出は、スペクトルの帯域幅が重ね合わせ
さって塊状に放散しており、そのことによって、１つの染料の蛍光出力を別の染
料の蛍光出力と区別するのが極端に難しくなっている。図５Ｄに示されているよ
うに、染料の蛍光出力を濾光して実質上異なる波長範囲にすることによって、一
連の比較的狭いピーク（検出窓）が得られ、そのことによって、異なる染料の蛍
光出力を区別することができ、それゆえ、反応混合物内の多数の異なる蛍光で標
識付けされた分析物の検出が可能となる。

【００５８】図６は、熱交換モジュールの光学的励起アセンブリ４６の概略平面図である。
上記アセンブリ４６は、チャンバ１０に含まれる反応混合物に励起光線を送るよ
うに、反応容器２に隣接して配置される。図７は、励起アセンブリ４６の分解図
である。図６〜図７に示されているように、アセンブリ４６は、アセンブリの様
々な構成部品を保持するためのハウジング２１９を含んでいる。ハウジング２１
９は、好ましくは、１つ以上のプラスチックの成形部品を備えている。好ましい
実施形態においては、ハウジング２１９は、３つのハウジング要素２２０Ａ,２
２０Ｂおよび２２０Ｃより成る多数部ハウジングである。上部ハウジング要素２
２０Ａおよび下部ハウジング要素２２０Ｃは、好ましくは、一対になる相補的な
部品であって、ハウジング要素２２０Ｂにスナップフィットする。この実施形態
では、ハウジング要素２２０Ａおよび２２０Ｃは、ネジ２１４によって結合され
る。代替の実施形態においては、ハウジング全体２１９は、スライド式光学パッ
ケージを保持するワンピースのハウジングであってもよい。

【００５９】下部ハウジング要素２２０Ｃは、光学的窓２３５を備えており、その中には円
筒上の棒形レンズ２１５が配置されて、励起光線をチャンバ１０内に集束させる
。通常、光学的窓２３５はハウジング内に開口を単に備えて、開口を通って励起
光線はチャンバ１０に送られてもよい。光学的窓は、選択的に、窓ガラスとして
機能する光透過性すなわち透明なガラス片またはプラスチック片を含んでいても
よく、または、好ましい実施形態におけるように、励起光線を集束するためのレ
ンズを含んでいてもよい。

【００６０】光学アセンブリ４６は、また、窓２３５を通して励起光線をチャンバ１０に含
まれる反応混合物に送るために、４つの光源、好ましくは、発光ダイオード１０
０Ａ,１００Ｂ,１００Ｃおよび１００Ｄも含んでいる。通常、各光源は、レーザ
ーまたはライトバルブまたは発光ダイオードを備える。好ましい実施形態におい
ては、各光源は、一対の指向性発光ダイオードを備えている。特に、図６〜図７
に示された４つの光源は、好ましくは、第１の緑色発光ダイオード１００Ａの対
と、第２の緑色発光ダイオード１００Ｂの対と、青色発光ダイオード１００Ｃの
対と、第３の緑色発光ダイオード１００Ｄの対である。これらの発光ダイオード
は、電源（図６〜図７には図示されず）に接続されたリード線２０１を通して、
電力を受ける。発光ダイオードは光学回路基板５０に取り付けられ、上記光学回
路基板５０は、発光ダイオードがハウジングに堅く固定されるように、ハウジン
グ要素２２０Ｂの後部に連結されている。光学回路基板５０は、可撓性ケーブル
５１を介して、（図４に示されている）熱交換モジュールのメインのＰＣ基板に
接続されている。

【００６１】光学アセンブリ４６は、さらに発光ダイオードによって生成された励起光線を
濾光するために、ハウジング２１９に配置された１組みのフィルタとレンズを含
み、その結果、チャンバ１０に送られる各光線は、異なる励起波長範囲を有する
。図７に示されているように、下部ハウジング要素２２０Ｃは、好ましくは、ハ
ウジング内で分離された励起チャンネルを形成する壁２０２を含んで、異なる対
の発光ダイオード間における潜在的な混信を減じる。壁２０２は、好ましくは、
フィルタとレンズを収容してしっかりと保持するために、スロットを含む。フィ
ルタとレンズは、接着剤だけ用いて、より好ましくは、ハウジングのスロットと
組み合わせて使用される接着剤によって、ハウジング内にしっかりと固定されて
もよい。

【００６２】通常、所望の励起波長範囲内においてチャンバ１０内の反応混合物に励起光線
を提供するように、光学アセンブリ４６内のフィルタが選択される。それゆえ、
光学アセンブリ４６は、当該蛍光標識または燐光標識または化学ルミネッセンス
標識または電気化学ルミネッセンス標識のいかなるものとも、使用され得る。例
証のために、アセンブリ４６の特定の一実施形態が今ここに記載される。その実
施形態では、アセンブリは、ピーク励起波長範囲のＦＡＭ,ＴＡＭＲＡ,ＴＥＴ,
ＲＯＸに対応する励起光線を与えるように設計されている。

【００６３】この実施形態では、５９３ｎｍの低透過フィルタ２０３の対は、緑色発光ダイ
オード１００Ａの前部に配置され、５５５ｎｍの低透過フィルタ２０４の対は、
緑色発光ダイオード１００Ｂの前部に配置され、４９５ｎｍの低透過フィルタ２
０５の対は、青色発光ダイオード１００Ｃの前部に配置され、５２７ｎｍの低透
過フィルタ２０６の対は、緑色発光ダイオード１００Ｄの前部に配置される。現
在のところ、励起光線を二重濾光するために１対の低透過フィルタを各発光ダイ
オードの対の前部に配置することが好まれているが、代替実施形態では、単一の
フィルタが使用されてもよい。さらに、好ましくは、濾光された励起光線を平行
にするために、レンズ２０７が各フィルタ対の前に配置される。光学アセンブリ
４６は、また、４９５ｎｍｍの高透過レフレクター（反射体）２０８と、５２７
ｎｍの高透過レフレクター２０９と、ミラー２１０と、５５５ｎｍの低透過レフ
レクター２１１と、５９３ｎｍの低透過レフレクター２１２とを含んでいる。反
射フィルタとミラー２０８〜２１２とは、低透過フィルタ２０３〜２０６から３
０°まで角度的にオフセットしている。

【００６４】励起アセンブリ４６は、以下のような４つの異なる波長範囲内のチャンバ１０
に励起光線を送る。緑色発光ダイオード１００Ａが起動されるとき、それらは励
起光線を発生させ、上記励起光線は５９３ｎｍの低透過レフレクター２０３の対
およびレンズ２０７を通過する。次に、上記励起光線は、５９３ｎｍの低透過レ
フレクター２１２で反射され、５５５ｎｍの低透過レフレクター２１１を通過し
、５２７ｎｍの高透過レフレクター２０９で反射され、レンズ２１５を通って反
応チャンバ１０内へと入る。発光ダイオード１００Ａからの励起光線は、次に、
ＲＯＸのピーク励起範囲に対応する５５５ｎｍから５９３ｎｍまでの波長範囲に
濾光される。

【００６５】緑色発光ダイオード１００Ｂが起動されるとき、それらは励起光線を生成し、
その励起光線は、５５５ｎｍの低透過フィルタ２０４の対を通過し、５５５ｎｍ
の低透過レフレクター２１１で反射され、５２７ｎｍの高透過レフレクター２０
９で反射され、レンズ２１５を通って反応チャンバ１０内へと入る。発光ダイオ
ード１００Ｂからの励起光線は、次にＴＡＭＲＡのピーク励起範囲に対応する５
２７ｎｍから５５５ｎｍまでの波長に濾光される。

【００６６】青色発光ダイオード１００Ｃが起動されるとき、それらは励起光線を生成し、
その励起光線は、４９５ｎｍの低透過フィルタ２０５の対を通過し、４９５ｎｍ
の低透過レフレクター２０８を通過し、５２７ｎｍの高透過レフレクター２０９
を通過し、レンズ２１５を通って反応チャンバ１０内へと入る。発光ダイオード
１００Ｃからの励起光線は、次にＦＡＭのピーク励起範囲に対応する４９５ｎｍ
以下の波長に濾光される。

【００６７】緑色発光ダイオード１００Ｄが起動されるとき、それらは励起光線を生成し、
その励起光線は、５２７ｎｍの低透過フィルタ２０６の対を通過し、ミラー２１
０で反射され、４９５ｎｍの高透過レフレクター２０８で反射され、５２７ｎｍ
の高透過レフレクター２０９を通過し、レンズ２１５を通って反応チャンバ１０
内へと入る。発光ダイオード１００Ｄからの励起光線は、次にＴＥＴのピーク励
起範囲に対応する４９５ｎｍから５２７ｎｍまでの波長に濾光される。以下によ
り詳細に記述されるように、作動中、発光ダイオード１００Ａ,１００Ｂ,１００
Ｃ,１００Ｄは連続的に起動されて、実質上異なる波長範囲における励起光線を
用いて、チャンバ１０に含まれる異なる蛍光染料を励起する。

【００６８】図８は、熱交換モジュールの光検出アセンブリ４８の概略平面図である。アセ
ンブリ４８は、チャンバ１０から放出される光を受けるように、反応容器２に隣
接して配置される。図９は、検出アセンブリ４８の分解図である。図８〜図９に
示されているように、アセンブリ４８は、アセンブリのさまざまな構成部品を保
持するためのハウジング２２１を含んでいる。ハウジング２２１は、好ましくは
、１つ以上のプラスチックの成形品を備えている。好ましい実施形態では、ハウ
ジング２２１は、上部ハウジング要素２３４Ａおよび下部ハウジング要素２３４
Ｂよりなる多数部ハウジングである。ハウジング要素２３４Ａ,２３４Ｂは、ネ
ジ２１４によって結合される相補的なつがい品である。代替の実施形態において
、ハウジング全体２２１は、スライド式光学パッケージを保持するワンピースの
ハウジングであってもよい。

【００６９】下部ハウジング要素２３４Ｂは、光学的窓２３７を含んでおり、その内部には
チャンバ１０から放出された光を視準するための円柱状の棒形レンズ２３２が配
置されている。通常、光学的窓は、単にハウジング内に開口を備え、その開口を
通って放出光は受け取られる。光学的窓は、窓ガラスとして機能する光透過性す
なわち透明なガラス片またはプラスチック片を選択的に含んでいてもよく、或い
は、好ましい実施形態においてのように、チャンバ１０から放出される光を視準
するためのレンズ２３２を選択的に含んでいてもよい。

【００７０】光学アセンブリ４８は、また、チャンバ１０から放出されて窓２３７を通って
受け取られる光を検出するために、４つの検出器１０２Ａ,１０２Ｂ,１０２Ｃ,
１０２Ｄを含んでいる。通常、各検出器は、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＳＭＯＳ検
出器、フォトダイオード、またはその他のソリッドステート検出器であってもよ
い。好ましい実施形態においては、各検出器はＰＩＮフォトダイオードである。
検出器１０２Ａ,１０２Ｂ,１０２Ｃ,１０２Ｄは、好ましくは、下部ハウジング
要素２３４Ｂに形成された凹部に堅く固定される。検出器は、リード線２４５に
よって光学回路基板５２(図４を参照）に電気的に接続され、光学回路基板５２
は、好ましくは、下部ハウジング要素２３４Ｂの下側に取り付けられている。

【００７１】光学アセンブリ４８は、さらに、ハウジング２２１に配置された１組のフィル
タとレンズを備えて、チャンバ１０から放出された光を異なる放出波長範囲へと
分岐し、且つ、各放出波長範囲の光を検出器のそれぞれ１つに導く。図９に示さ
れているように、下部ハウジング要素２３４Ｂは、好ましくは、ハウジング内で
分離した検出チャンネル（溝）を形成している壁２４７を含み、各チャンネルの
端部には検出器が１つづつ配置されている。上記壁２４７は、好ましくは、フィ
ルタとレンズを収容し、固定して保持するために、スロットを含んでいる。フィ
ルタとレンズは、また、接着剤だけを用いて、より好ましくは、ハウジングのス
ロットと組み合わせて使用される接着剤を用いて、ハウジング２２１にしっかり
と固定される。

【００７２】通常、光学アセンブリ４８内のにフィルタは、いかなる所望の放出波長範囲以
外のチャンバ１０から放出される光を遮断するために選択さる。光学アセンブリ
４８は、それゆえ、いかなる当該蛍光標識または燐光標識または化学ルミネッセ
ンス標識または電気化学ルミネッセンス標識とともに使用されてもよい。例証の
ために、アセンブリ４８の特定の一実施形態が今ここに記述され、その実施形態
では、アセンブリは、ＦＡＭ,ＴＡＭＲＡ,ＴＥＴ,ＲＯＸのピーク放出波長範囲
において、チャンバ１０から放出される光を検出するよう設計されている。

【００７３】この実施形態においては、好ましくは、１組のフィルタは、第１検出器１０２
Ａの前部に配置された５１５ｎｍのショットガラス(登録商標）フィルタ２２２
Ａと、第２検出器１０２Ｂの前部に配置された５５０ｎｍのショットガラス２２
２Ｂと、第３検出器１０２Ｃの前部に配置された５７０ｎｍのショットガラス２
２２Ｃと、第４検出器１０２Ｄの前部に配置された６２０ｎｍのショットガラス
２２２Ｄとを含んでいる。これらのショットガラスフィルタは、ペンシルベニア
州ヂュリアのショットガラス・コーポレーションから商業的に入手できる。光学
アセンブリ４８は、また、第１検出器１０２Ａの前部に配置された５０５ｎｍの
一対の高域フィルタ２２３と、第２検出器１０２Ｂの前部に配置された５３７ｎ
ｍの一対の高域フィルタ２２４と、第３検出器１０２Ｃの前部に配置された５６
５ｎｍの一対の高域フィルタ２２５と、第４検出器１０２Ｄの前部に配置された
６０５ｎｍの一対の高域フィルタ２２６とを含んでいる。

【００７４】（発明を実施するための最良の形態）現在の所、光を２重に濾光するために各検出器のの前に一対の高透過フィルタ
を配置することが好まれるが、代替えの実施形態では、単一フィルタを使用して
もよい。さらに、レンズ２４２は、好ましくは、濾光された光を視準するための
ショットガラスフィルタと一対の高透過フィルタとの間の各検出チャンネルの中
に配置される。光学アセンブリ４８は、６０５ｎｍ高透過レフレクター２２７と
、ミラー２２８と、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９と、５３７ｎｍ高透過
レフレクター２３０と、５０５ｎｍ高透過レフレクター２３１とをさらに含んで
いる。これらの反射フィルタとミラー２２７〜２３１は、好ましくは、角度が３
０度だけ高透過フィルタ２２３〜２２６からオフセットされている。図９に示す
ように、検出アセンブリ４８は、好ましくは、各検出器とショットガラスフィル
タ２２２の間に配置された第１開口部２３８と、各レンズ２４２とショットガラ
スフィルタ２２２の間に配置された開口部２４０とを含んでいる。上記開口部２
３８、２４０は、検出器１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄに到達する迷
光すなわち離軸光の量を減少させる。

【００７５】検出アセンブリ４８は、以下に示すように、４つの放出波長においてチャンバ
１０から放出された光を検出する。図８に示すように、放出された光はレンズ２
３２を通過し、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９に当たる。（ＦＡＭのピー
ク放出波長範囲に対応している）約５０５〜５３７ｎｍの範囲の波長を持つ光の
部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９で反射し、５３７ｎｍ高透過レフ
レクター２３０を通過し、５０５ｎｍ高透過レフレクター２３１で反射し、５０
５ｎｍ高透過フィルタ２２３を通過し、レンズ２４２を通過し、５１５ｎｍショ
ットガラスフィルタ２２２Ａを通過し、第１レフレクター１０２Ａによって検出
される。

【００７６】一方、（ＴＥＴのピーク放出波長範囲に対応している）約５３７〜５６５ｎｍ
の範囲にある波長を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９で反
射し、５３７ｎｍ高透過レフレクター２３０で反射し、一対の５３７ｎｍ高透過
フィルタ２２４を通過し、レンズ２４２を通過し、５５０ｎｍショットガラスフ
ィルタ２２２Ｂを通過し、第２検出器１０２Ｂによって検出される。

【００７７】同様に、（ＴＡＭＲＡのピーク放出波長範囲に対応している）約５６５〜６０
５ｎｍの範囲にある波長を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２
９を通過し、６０５ｎｍ高透過レフレクター２２７を通過し、一対の５６５ｎｍ
高透過レフレクター２２５を通過し、レンズ２４２を通過し、５７０ｎｍショッ
トガラスフィルタ２２２Ｃを通過し、第３検出器１０２Ｃによって検出される。
（ＲＯＸのピーク放出波長範囲に対応している）６０５ｎｍ以上の波長を持つ光
の部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９を通過し、６０５ｎｍ高透過レ
フレクター２２９で反射し、ミラー２２８で反射し、６０５高透過フィルタ２２
６を通過し、レンズ２４２を通過し、６２０ｎｍショットガラスフィルタ２２２
Ｄを通過し、第４検出器１０２Ｄによって検出される。以下に詳細に示すように
、稼動中に、検出器１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄの出力が解析され
て、チャンバ１０に含まれる種々の染料の各濃度を決定する。

【００７８】図１０は、本発明による多重サイト反応装置の斜視図である。反応装置６０は
、熱サイクラー６２と、パーソナルコンピューター６４のような制御装置を備え
ている。熱サイクラー６２は、基本機器６６と、（図４に言及して記載されてい
る）多重熱交換器モジュール３７とを備えている。基本機器６６は、モジュール
６８を収容するために、エッジコネクタ６８付きのメイン論理ボードを有してい
る。基本機器６６は、また、好ましくは、電子部品を冷却するためのファン７０
を含んでいる。基本機器６６は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）やイーサ
ネットやシリアルライン等の適当なデータ接続器を用いて、制御装置６４に接続
される。現在、コンピューター６４のシリアルポートに接続するＵＳＢを使用す
るのが好まれる。図１０にはラップトップ型のコンピューター６４が示されてい
るが、制御装置は、プロセッサーを持つデバイスなら如何なる種類のデバイスを
備えてもよい。さらに、熱サイクラーは単一のコンピューターよりもむしろコン
ピューターネットワークに接続される。

【００７９】「熱サイクリング」という用語は、ここでは、反応混合物における少なくとも
１つの温度変化すなわち温度上昇あるいは温度下降を意味している。したがって
、熱サイクルを受ける化学薬品は、１つの温度から別の温度に変化し、次に、そ
の温度で安定するか、別の温度への移行するか、あるいは始め温度に戻る。温度
サイクルは、１度のみ行なわれるか或いは必要とされる回数だけ繰返されて、注
目の特定の化学反応を研究または完遂させる。

【００８０】図１０の具体的な実施形態においては、熱サイクラー６２は、独立して制御可
能な１６台の熱交換器モジュール３７を含み、上記熱交換器モジュール３７は、
それぞれ８台のモジュールを２列にして配置されている。しかしながら、熱サイ
クラーは、１ないし４つのサイトの手持ち型機器から数百サイトの医療用あるい
は研究用の機器までほろい範囲に及ぶことを理解しなければならない。１台ある
いは複数の独立して制御されるモジュールと、各モジュールに対して個々にプロ
グラムされた独立した温度や時間のプロファイル（形態）を作動させるための制
御装置とは、これらの実施形態全てに共通している。核酸増幅またはその他の反
応に対する熱の時間的推移は、特定の目標値に対して、細かく調整される。そし
て、個々のモジュール３７を独立して制御することによって、反応を異なる熱プ
ロファイルで同時に起こすことができる。

【００８１】熱サイクラー６２は、最適な使用および処理が可能となるなるように、様々な
時間に個々のサイトに独立して負荷を掛けたり、周期的に負荷を掛けたり、負荷
を除去させたりするように配慮されている。熱サイクラー６２はモジュール方式
になっていて、点検や補修や交換のために、各熱交換モジュール３７は基本機器
６６から個々に取り外される。このモジュール方式では、補修するために全ての
モジュール３７がラインから外されるということがないので、中断時間が減少し
、必要に応じて、機器６６は、アップグレードできると共に、サイトをさらに付
加して増大できる。熱サイクラー６２のモジュール方式は、また、個々のモジュ
ール３７が正確に較正され得ることを意味し、モジュールの特定な計画や補正は
、モジュールの特定的な較正または調整チャートとして、制御プログラムの中に
含むことができる。

【００８２】本発明の熱サイクル装置６０は、電力の制御という点において際立った利点が
ある。制御装置６４は、各独立したモジュール３７の熱プロファイルをインター
リーブすることができて、単一のブロックヒーターに比べて電力を節約すること
ができる。例えば、１つのモジュールを加熱（高出力）し、もう１つのモジュー
ルが冷却（低出力）するように制御することによって、電流は半減できる。こう
して、反応物を持つモジュール３７に対してのみパルス電力をインターリーブす
ることによって、基本機器６６の瞬間電流要求値は最小化され、１機器当たりよ
り多くのモジュール３７が、１１０Ｖ、１５アンペアの標準回路から電力供給さ
れる。モジュール３７を独立して制御することによって可能になるこの精巧な電
力管理システムの爲に、機器６６は、バッテリーで作動される掌サイズの装置に
形成され得る。

【００８３】基本機器６６が例えば交流１１０Ｖの外部電力に基づいて作動するような実施
形態では、好ましくは、上記機器は２つの電力接続部７６，７８を含んでいる。
電力は第１接続部７６を通して受け取られ、第２接続部７８を通して出力される
。同様に、機器６６は、好ましくはネットワークインターフェイスの入口ポート
７２と出口ポート７４を含んでいて、入口ポート７２を通してデータ接続を受け
取り、出口ポート７４を通してデータを別の基本機器に出力する。図１１に概略
示すように、この装置によって多重熱サイクラー６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２
Ｄが１つの制御装置から１つの外部出力源８０に順次接続（デージーチェーン）
される。ＵＳＢを使用して、熱サイクラーを単一の制御装置に接続することは論
理的に可能であるが、計算能力が限界に達するために、機器を制御するためには
幾つかのコンピューターを使用しなければならない。

【００８４】図１２は、基本機器６６の概略のブロックダイヤグラムを示す。基本機器は、
電力を機器と各モジュール３７とに供給する電力供給装置８６を含んでいる。電
力供給装置８６は、外部電源からの電力を受けてそれを直流に変換するために、
例えば１１０Ｖの交流を受けてそれを１２Ｖの直流に変換するために、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータを備えている。或いはその代わりに、電源８６は例えば１２Ｖのバ
ッテリーを備えてもよい。

【００８５】また、基本機器６６は、ファームウェアを有するマイクロプロセッサーまたは
マイクロコントローラ８２を含んで、基本機器６６とモジュール３７の動作を制
御する。マイクロコントローラ８２はＵＳＢを介してユーザーのインターフェイ
スコンピューターに情報伝達する。処理電力の電流制限のために、現在の所、１
６個のモジュール３７につき、少なくとも１つのマイクロコントローラを基本機
器内に含むことが好ましい。したがって、もしも基本機器が３２個のモジュール
収容能力を有するならば、モジュールを制御するために、少なくとも２つのマイ
クロコントローラを機器６６に設置しなければならない。基本機器６６は、さらに、ヒーター電源制御回路８８と、電力分配器９０と、
データバス９２と、モジュール選択制御回路９４とを含む。特許図面のスペース
の制限によって、制御回路８８と電力分配器９０とデータバス９２と制御回路９
４とは、図１２の概略図に一度のみ示されている。しかしながら、実際には、基
本機器６６は、各熱交換モジュール３７に対して４つの機能部品８８，９０，９
２，９４を１組含んでいる。したがって、図１２の実施形態においては、基本機
器６６は１６個の制御回路８８と電力分配器９０とデータバス９２と制御回路９
４とを含んでいる。

【００８６】同様に、基本機器６６は、各モジュールに対して１つのエッジコネクタ６８も
含み、図１２に示す実施形態においては、機器は１６個のエッジコネクタを含ん
でいる。エッジコネクタは、好ましくは、１２０ピンのエッジコネクタである。
１２０ピンのエッジコネクタは、ケーブルを必要としないで基本機器６６から各
モジュール３７へ接続できる。制御回路８８と電力分配器９０とデータバス９２
と制御回路９４の各々は、エッジコネクタの１つとマイクロコントローラ８２と
に接続される。

【００８７】各ヒーター電源制御回路８８はそれぞれ１つのモジュール３７の加熱要素に供
給される電力量を調整するための電力調整器である。電源制御回路８８は、好ま
しくは、電力供給装置８６から＋１２Ｖの入力を受け取って０と−２４Ｖの間の
可変電圧を出力するＤＣ／ＤＣ変換器である。この電圧は、マイクロコントロー
ラ８２から受け取った信号にしたがって変化する。

【００８８】各電力分配器９０は、各モジュール３７に−５Ｖ，＋５Ｖ，＋１２Ｖ，ＧＮＤ
を与える。上記電力分配器は、このように、モジュールの電子部品に電力を供給
する。各データバス９２は、マイクロコントローラ８２とそれぞれ１つのモジュ
ール３７のデジタル装置との間に、平行且つ連続した接続を提供する。各モジュ
ール選択制御装置９４によって、マイクロコントローラ８２が個々のモジュール
３７にアドレスして、制御情報や状態情報を読み書きする。

【００８９】図１３は、熱交換モジュール３７の電子部品の概略ブロック図である。各モジ
ュールはエッジコネクタ５８を含んで、基本機器の対応するエッジコネクトタに
ケーブル不用な接続を行う。モジュールは、また、ヒータプレート３４Ａ，３４
Ｂを含み、ヒータプレート３４Ａ，３４Ｂの各々は、上述した抵抗加熱要素を有
する。ヒータプレート３４Ａ，３４Ｂは平行に配線されていて、基本機器からの
電力入力９８を受け取る。また、ヒータプレート３４Ａ，３４Ｂは、アナログ温
度信号をアナログデジタル変換器１０８に出力するサーミスター３６Ａ，３６Ｂ
を含んでいる。変換器１０８は、アナログ信号をデジタル信号に変換して、それ
らをエッジコネクタ５８を介して基本機器内のマイクロコントローラに送る。

【００９０】熱交換モジュールは、また、例えばファン９６のような冷却装置を含み、プレ
ート３４Ａ，３４Ｂと、プレート間に挿入された容器内の反応混合物とを冷却す
る。上記ファン９６は、基本機器から電力を受け取り、電力スイッチ１１８を入
れることによって作動する。次に、上記電力スイッチ１１８は、基本機器内のマ
イクロコントローラからの制御信号を受け取る制御論理ブロック１１６によって
、制御される。

【００９１】上記モジュールは、反応混合物内の標識分析物を励起するために、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）のような４つの光源を含み、さらに、反応混合物からの蛍光放出
を検出するために、４つの検出器好ましくはフォトダイオード１０２を含んでい
る。モジュールは調整可能な電流源１０４を含んでいて、各発光ダイオードに可
変な電流（例えば、０から３０ｍＡの範囲）を供給し、発光ダイオードの明るさ
を変化させる。デジタルアナログ変換器１０６は、調整可能電流源１０４と基本
機器のミクロコントローラーとの間に接続されていて、ミクロコントローラーが
デジタル式に電流源を調整する。

【００９２】調整可能な電流源１０４は、好ましくは、作動時に各発光ダイオードが略同じ
明度を確実に持つために使用される。製造時のばらつきによって、多くの発光ダ
イオードは、同じ電流が供給された時でも異なる光度を持っている。したがって
、現在の所、熱交換モジュールの製造中に各発光ダイオードの光度を試験して、
較正データをモジュールのメモリ１１４に保存することがすることが望ましい。
上記較正データは、各発光ダイオードに供給すべき電流の正しい量を示す。マイ
クロコントローラーは、メモリ１１４から較正データを読み、それによって電流
源１０４を制御する。下記に詳細に述べるように、マイクロコントローラーは、
また、検出器１０２から受け取った光学的なフィードバックに応答して、電源を
制御し、発光ダイオード１００の光度を調整する。

【００９３】上記モジュールは、増幅器と電子フィルタとデジタルアナログ変換器とから成
る信号調整／ゲイン選択／オフセット調節ブロック１１０を付加的に含んでいる
。ブロック１１０は、検出器１０２からの信号を調整して、ゲイン（利得）を増
大させ、オフセットし、ノイズを減少させる。基本機器のマイクロコントローラ
ーは、デジタル出力レジスタ１１２を介して、ブロック１１０を制御する。上記
出力レジスター１１２は、マイクロコントローラーからデータを受け取り、制御
電圧をブロック１１０に出力する。上記ブロック１１０は、アナログデジタル変
換器（Ａ／Ｄコンバータ）１０８およびエッジコネクタ５８を介して、調整され
た検出器信号をマイクロコントローラーに出力する。上記モジュールは、また、
メモリ１１４、好ましくは、シリアルな電気的消去可能なプログラマブルＲＯＭ
（ＥＥＰＲＯＭ）を含んで、例えば発光ダイオード１００や熱プレート３４Ａ，
３４Ｂや熱プレート３６Ａ，３６Ｂの較正データなどの上記モジュールに特定な
データを記憶し、また、下記に詳述するデコンヴォルーションアルゴリズムのた
めの較正データを記憶する。

【００９４】図１４は、ユーザーのインターフェイスコンピューターにおいて、および／ま
たは熱サイクラー６２のマイクロコントローラー８２において、ソフトウェアま
たはファームウェアとして典型的に常駐する制御装置のアーキテクチャーを示す
。理解しておくべきことは、これらの機能の中から選択された幾つかの機能が、
必要に応じて、例えば掌サイズのフィールドユニットの場合にはマイクロコント
ローラー８２内に配置されたり、或いは、マイクロコントローラーと情報伝達す
る別のコンピューター内に配置されたりすることである。制御機能の分配は、意
図された使用に最も効率的に適合させるべく、様々なハードウェア要素やソフト
ウェア要素において常駐させように、当業者によって選択される。したがって、
大実験室や臨床的形態における制御機能分配は、掌サイズのフィールドユニット
或いは中間サイズの移動可能ユニットにおけるものとは、まったく異なっている
。さらに、これらの機能は、特定の目的に対して選択されて、上記特定の目的は
、例えば質的な同定から単一あるいは限定された数のサイトプログラムまで、或
いは、プログラムの拡張されたライブラリを経由して広範な反応に関する十分な
量の評価に至るまで、選択され得る。

【００９５】図１４について続けると、制御装置プログラムアーキテクチャーはユーザーイ
ンターフェイス機能１５２を含むソフトウェアーであり、上記ユーザーインター
フェイス機能１５２は、モニター上のグラフィック表示（見本表示は図１５〜１
８に示す）と、入力キーボードと、マウス等を含んでいる。温度プロファイルは
、メモリ１６０内のプロファイルデータベース１５４内に記憶される。個々の反
応サイトに対する個々の実行結果も、結果データベース１５６に記憶される。

【００９６】ユーザー出力装置（例えばマウスまたはキーボード）によって、ユーザーはコ
ムポート１６２を介してプロファイルインタープリター１７０と情報伝達するこ
とができる。ユーザーの選定時に、選定された１モジュール上で実行される熱サ
イクルプロファイルは、ユーザーインターフェイス１５２から選択され、プロフ
ァイルデータベース１５４から検索され、プロファイルインタープリター１７０
に入力される。加えて、装置ドライバー１８０を介して熱サイクラー６２から得
られた温度信号は、プロファイルインタープリター１７０から出力され、ユーザ
ーインターフェイス１５２に出力される。

【００９７】それぞれ特定の熱変換モジュールに対して選択された熱プロファイルを完成さ
せるために、プロファイルインタープリター１７０は、選択された熱プロファイ
ルを、１組のヒーター出力レベルとファンのオンオフ回数とを示す信号に変換す
る。入出力制御ポート１７４は目標温度を出力し、上記目標温度は装置ドライバ
ー１８０の入力値となる。同様に、装置ドライバー１８０は、熱交換モジュール
の温度検知器によって検知されたその時点の温度をデータとして出力し、そのデ
ータはプロファイルインタープリター１７０に対して入力値となる。装置ドライ
バー１８０は、シリアルバス６５を介して、熱サイクラー６２内のマイクロコン
トローラー８２に適切なデジタル信号を提供する。そして次に、マイクロコント
ローラー８２は温度プロファイルサイクルを実施する。

【００９８】図１５〜１８は、一連の見本ディスプレーを示し、上記ディスプレーはユーザ
ーのインナーフェイス上でユーザに表示される。当業者が理解するように、装置
を初期化し、ユーザー識別の入力とパスワード防護許可の入力がなされると、型
通りの開始画面が現れる。これに、図１５のプログラムメニュー画面１２０が続
く。左の指示メニューボタン１２２を選択すると、付加的な画面が随時呼び出さ
れる。各画面が表示されると、テキストボックスとボタンで装置オペレーション
に対するオプションを表示し、その際、ユーザーに各オプションの選定の仕方を
示すテキスト情報あるいはアイコン情報も一緒に表示する。選定ボタンやチェッ
クボックスやグラフ表示を含むこれらの画面は、当該技術分野において通常の技
術を有するコンピュータープログラマーによって作成される。

【００９９】ライブラリーボタン１２４は、熱プロファイルプログラムと、メモリに記憶さ
れた過去の熱サイクルの実施結果とにアクセスする。結果ボタン１２６は、過去
の結果を調査するためのメニューにアクセスする。この報告ボタン１２８は、過
去の熱サイクル実施結果から、実際の時間温度形跡記録の印刷ができる。優先ボ
タン１３０によって、ユーザーは、頻繁に使用される入力実行をセットすること
ができ、一方、維持ボタン１３２によってデータ構造を調整できる。サインオフ
ボタン１３４はプログラムを閉じる。

【０１００】図１６は、見本プログラムメニュー画面を示し、この画面を通してサイトプロ
グラムまたは熱プロファイル（一連の１つ以上の加熱および冷却ステップ）が作
成される。新しいプロファイルは、新規ボタンによって作成される。図示された
温度によって、ユーザーは特定のユーザー形成プログラムを作り、そのプログラ
ムはメモリー内に記憶される。画面に示されたデータは、消去ボタンを選択しス
クラッチする（掻き消す）ことによって、全て削除される。小さなウィンドウ１
４０に現れる数は消え、次に、ユーザーが「温度」および「時間」というコラム
の下にある上下の矢印を切りかえることによって、適当な値を入れることができ
る。プラスマイナスキー１４４はステップを加えたり消去するために使用される
。下部ケース「ｘ」キー１４６を選択することによって、全フィールドが消去さ
れる。プログラムは「保持」を単一ステップとして解釈する。多重ステップは１
つのサイクルと解釈される。そして、中央のコラム１４８に注目すると、サイク
ル数がユーザーによって書き入れられる。プログラム名１４９は中央左のウィン
ドウにあり、実行されるプログラムの簡単な説明１５１が下部左ウィンドウにあ
る。次に、プログラムは、以前から知られた名称で「セーブ」するか、或いはウ
ィンドウ１４９に入れられた名称の下にプログラムを保存するために「セーブア
ズ」して、保存することができる。そのとき、この新しいプログラムは、例えば
図１４のプロファイルデータベース１５４のような熱プロファイルライブラリに
自動的に保管される。「実行」ボタンを押すことによって、利用可能な反応サイ
ト（熱交換モジュール）が、特定アドレスによってコラム１３１に表示される。
１以上のサイトが選択され、再度「実行」ボタンを押すことによって、プログラ
ムは実行する。

【０１０１】図１７は、現在の熱サイクル状態を表示する見本の機器メニュー画面を示す。
１，２，３，４で分類された４つのウィンドウの各々は、４モジュール機器にお
ける４つの反応サイト（モジュール）の１つを識別する。サイト数３が選択され
たとして注目すると、それは５５度Ｃの設定温度で運転するための全時間を示し
ている。それは、また、特定のステップでの残り時間以外に、プロファイル設定
温度と現在の温度を示す。また、この画面は、３ステップ中のステップ１かつ５
０サイクル中のサイクル３にあって、そのサイクルは残り２０秒であることを示
している。この画面は、反応の進行に関する実時間の形跡を表示し、また、画面
下半分に渡って表示装置１５５に曲線を表示している。個々のサイトは、単に特
定のサイト１，２，３，４...Ｎを数字で選択することによって登録される。

【０１０２】付加的な命令は「一時停止」と「継続」と「停止」を含み、これらは選択され
た特定の反応サイトに影響する。「全停止」という命令は、目下作動中の全ての
熱交換モジュールを停止させる。「停止」または「全停止」が選択されるとき、
それが不注意に選択されなかったことを確実にするために、警告プロンプトが現
れる。反応が一度終了すると、特定のサイクルの実時間表示１５５が、グラフの
底部に沿ってスクロールバーボタン１５７を移動させることによって、この特定
のサイト内で選択される。

【０１０３】図１８は、見本のライブラリメニュー画面を示す。図１４を参照して上述した
ように、以前保存されたプログラムはプロファイルデータベース１５４に記憶さ
れている。前の実行結果は結果データベース１５６に記憶されている。図１８を
見ると、プログラムは、画面の上半分にあるプログラム「名称」を下方にスクロ
ールすることによって選択される。次に、「実行」を押圧することによって特定
の反応サイト（熱交換モジュールの１つ）が割り当てられる。個々のプログラム
に関する詳細な情報は、画面の左下四半分１５９上に表示される。そして、以前
に実行されたプログラムは、「ビュー／編集」ボタンを押圧することによって呼
び戻される。「削除」ボタンは、飛出式警告文の後に、プログラムをライブラリ
から取り除くのに使用される。画面の右下にあるプレビュー表示１６１は、選択
された熱プロファイルの棒グラフを示す。

【０１０４】ユーザーインターフェイスプログラムは、また、好ましくは、結果メニュー画
面を含み、特定の実行結果はプログラム名称と日付とオペレーターとサイトとに
よって表示される。この結果は、プログラムのオペレーションの実時間結果であ
るか、或いはメモリ（図１４における結果データベース１５６）からの呼び出さ
れる。表示される情報は、好ましくは、選択された熱プログラムに対する全実行
サイクルの温度の形跡と、収集された光学データとを含む。また、表示された情
報は、好ましくは、プログラムの開始時間および終了時間と、使用された特定の
熱交換モジュール（反応サイト）と、最終プログラムの状態（例えば、終了して
いるか、作動不能か、またはユーザーによって停止されているか）を含む。

【０１０５】図１９は全ソフトウェア制御のアプリケーションにおける段階を概略的に示す
流れ図であって、上記アプリケーションは多重サイト反応器装置の制御装置によ
って実施される。このアプリケーションはロードされ、ステップ４０２で始まり
実行される。ステップ４０２では、ユーザーが望む温度プロファイルが存在する
かどうかを決定する。もしも、プロファイルが存在するならば、制御装置はステ
ップ３０６に進む。もしも、所望のプロファイルが存在しないなら、それをユー
ザーがステップ４０４で作る。

【０１０６】このプロファイルは、好ましくは、図１１に示す機器制御装置の画面を通して
作られる。ユーザーまたはオペレーターはプロファイルの変数を初期化する。す
なわち、キーボードを介しておよび／またはプログラムグラフィクスディスプレ
イ上のボタンやチェックボックスの選定を介して、サイクル数と、所定プロファ
イルの温度段階の各々に対する設定温度とを入力する。例えば、図１１に示すよ
うに、ユーザーは特定のアプリケーションを選択して、９５度Ｃで５分間保持す
る導入部から始め、次に９５度Ｃで３０秒間、５５度Ｃに冷却して３０秒間、次
に温度を７５度Ｃに上昇させて６０秒間を３５サイクル行う（反復する）。完了
信号を出す前には、７２度Ｃで７分間の最終的な保持が選択される。そして、こ
の温度プロファイルはプロファイルデータベースに記憶される。

【０１０７】４０６のステップでは、選択されたモジュールで所望の温度プロファイルを実
施するというユーザーの希望に応じて、上記プロファイルがプロファイルデータ
ベースからロードされる。ステップ４０８では、制御装置は、ユーザーインター
フェイスを介してユーザーに、反応混合物の入った反応器を選択されたモジュー
ルの中に負荷することを促す。図４を参照すると、次に、ユーザーは、反応混合
物の入った反応容器２を、選択されたモジュール３７の熱プレート３４Ａと３４
Ｂの間に設置する。当業者は、このステップは例えばロボットによって自動化さ
れ得ることを認識する。ステップ４１０では、制御装置は、選択されたモジュー
ルの反応混合物上で選択された温度プロファイルを実行する。ステップ４１０は
、図２０を参照して下記に詳細に記載されている。簡単に言えば、選択された温
度プロファイルは、プロファイルインタープリター１７０によって、中間形態に
コンパイルされる。この中間形態は装置ドライバー１８０によって使用されて、
熱サイクラー機６２のマイクロコントローラー８２に信号を供給する（図１４参
照）。

【０１０８】選択された温度プロファイルの実行は、一般に、温度センサーのデータを登録
したりピンジング（pinging）したり或いはサンプリングしたりする反復ループ
を含み、また、クロック時間が進行するときに、上記データを予め決められた設
定温度と関連させることを含んでいる。同時に、制御装置は、熱サイクラーが実
行しているときに、選択されたプロファイルと、選択された熱交換モジュールの
熱プレートの現在の温度との双方を、画面上に実時間で表示する。サイクルカウ
ンターｊは始めにｊ０＝０に初期化される。それは各サイクルにおいて選ばれた
サイクル数まで繰返す。サイクルの選択数が終了した後には、プログラムは特定
の実行が「実行済」という信号を発し、タイマーカウンターはサイクルに対して
全時間に到達する。ステップ４１２では、制御装置は実行結果を表示し、すなわ
ち反応混合物における標的分析物の検出を示す光学データを表示し、結果データ
ベースにその結果を保存する。

【０１０９】図２０は、熱交換モジュールにおける反応混合物に対して、選択された温度プ
ロファイル（図１９のステップ４１０）の実行において実施されるステップを示
す。ステップ４２０では、モジュール内の熱プレートの温度は登録される。プレ
ート温度の登録は、好ましくは、温度プロファイルの実行に渡って１００ミリ秒
毎に起こる。図３に示すように、サーミスター３６Ａ，３６Ｂのような温度セン
サーは、プレートの温度を示すアナログ信号を出力する。アナログ信号はデジタ
ル信号に変換され、制御装置によって受信される。制御装置は２つのプレートの
温度を平均化してプレートの温度を決定する。

【０１１０】ステップ４２２では、制御装置は、プロファイル目標温度すなわちプロファイ
ル内での特定時間に対してユーザーが定めた設定温度と、プレート温度との差（
デルタ）を決定する。決定ステップ４２４では、上記差が閾値たとえば１０℃よ
りも大きいかどうかが決定される。もしも、その差が閾値よりも大きいと、制御
装置はステップ４２６に進んで、プレートの温度を上昇させる。プレート温度を
上昇させるときに含まれるステップは、図２１を参照して下記に詳細に記載され
ている。

【０１１１】差が閾値よりも大きくないならば、制御装置は、ステップ４２８において、プ
レート温度が現行の設定温度よりも高い予め決められた量たとえば１０℃以上で
あるかどうかを決定する。もしもそうであるなら、制御装置はステップ４３０に
進み、プレートの温度を下げる。プレートの温度を下げるときに含まれるステッ
プは、図２２を参照して下記に詳細に記載されている。ステップ４３０の続いて
、制御装置はステップ４３２に進む。

【０１１２】ステップ４３２では、制御装置は、現行の設定温度に熱プレートを維持するた
めに標準的な比例微積分制御（ＰＩＤ制御）を行う。比例制御は、「オン」の時
間と「オフ」の時間との比を変化させることによって行われるか、或いは、好ま
しくは、プレートの実際の温度が設定温度に近づくにつれてヒーターまたはファ
ンに供給される平均電力を減少させるといった当該分野において既知の比例アナ
ログ出力を用いて行われる。ＰＩＤ制御は比例モードを自動リセット機能（時間
に関して偏差信号を積分する）および比率処理（積分信号と微分信号とを合計し
て比例帯を移動させる）と組合せている。標準ＰＩＤ制御は当該技術分野では周
知であり、ここにおいてさらに説明する必要はない。

【０１１３】ステップ４３４では、反応容器の中に入っている反応混合物は、上記混合物が
標的分析物を含んでいるかどうかを決定するために、応答指令信号が光学的に送
られる。これは、再び図６と図８を参照して、発光ダイオード１００Ａ，１００
Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄとを続いて作動させて混合物内の異なる蛍光標識分析物
を励起させ、検出器１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを用いてチャンバ
１０から発する光（蛍光出力）を検出することによって行われる。現在のところ
好ましい実施形態では、蛍光染料ＦＡＭ，ＴＡＭＲＡ，ＴＥＴ，ＲＯＸが、例え
ば、反応混合物内の標的ヌクレオチド配列、核酸、蛋白質、病原体、有機体など
の標的分析物に標識を付けるために使用される。

【０１１４】好ましい実施形態においては、発光ダイオードと検出器の対の合計１６の組合
せに対して、4つの発光ダイオードの対と４つの検出器の対とが存在する。理論
的には、全１６の組合せに対して検出器から出力信号を収集することは可能であ
る。しかしながら、これら１６の組合せの中から、４つの主要検出チャンネルの
みが存在する。各主要検出チャンネルは、発光ダイオードの励起光線が特定染料
のピーク励起波長範囲内にある光学アセンブリ４６内の発光ダイオード対によっ
て、また、上記同一染料のピーク放出波長範囲内で放出される光を検出すべく指
定された光学アセンブリ４６内の検出チャンネルに対応するものによって形成さ
れる。

【０１１５】好ましい実施形態では、第１主要検出チャンネルは、発光ダイオード１００Ａ
と第４検出器１０２Ｄ（ＲＯＸチャンネル）との第１の対によって形成される。
第２主要検出チャンネルは、発光ダイオード１００Ｂと第３検出器１０２Ｃ（Ｔ
ＡＭＲＡチャンネル）との第２の対によって形成される。第３主要検出チャンネ
ルは、発光ダイオード１００Ｃと第１検出器１０２Ａ（ＦＡＭチャンネル）との
第３の対によって形成される。第４主要検出チャンネルは、発光ダイオード１０
０Ｄと第２検出器１０２Ｂ（ＴＥＴチャンネル）との第４の対によって形成され
る。好ましい実施形態では、反応混合物は、これらの４つの主要検出チャンネル
を用いて随意に応答指令信号が発せられる。しかしながら、代替の実施形態では
、１つ或いはそれ以上の代替えの検出チャンネルが使用されて、検出器の出力信
号における潜在的変化を修正するためのデータを与える。その潜在的変化は、例
えば、反応容器内の気泡や、容器の形状の変化や、熱プレートの間にある容器位
置の僅かな変化によって引き起こされる。上記代替の実施形態は、以下に詳細に
記載される。

【０１１６】反応混合物に光学的に応答指令信号を送るための好ましい方法、また、得られ
た光学データを解くための好ましい方法は、図６と図８とを参照して記載される
。第１に、発光ダイオードのいずれかを作動させる前に、「暗読（ダークリーデ
ィング）」が行われて、発光ダイオードのどれもが点灯しないときに、４つの検
出器の各々の出力信号を測定する。各検出器によって出力された「暗読」信号は
、続いて、検出器によって出力された対応の「光読（ライトリーディング）」信
号から減ぜられて、光学的検出回路における電子的なオフセット（偏り）を修正
する。この「暗読」信号を得て、対応する「光読」信号から暗信号を減ずる手順
は、好ましくは、較正データ（下記に詳細に記載）の展開中に容器に応答指令が
発せられる時をも含めて、容器に応答指令が発せられる毎に行われる。しかしな
がら、説明を明確且つ簡単にするために、「暗読」を得るステップと、対応する
「光読」信号から暗信号を減ずるステップは、この説明では繰返さない。

【０１１７】暗読に続いて、「光読」は、４つの主要な光学的検出チャンネルの各々におい
て、下記のように行われる。第１の対の発光ダイオード１００Ａが作動され、こ
の発光ダイオードが励起光線を発生させる。上記励起光線は、５９３ｎｍ低透過
フィルタ２０３の対を透過し、５９３ｎｍ低透過フィルタ２１２で反射し、５５
５ｎｍ低透過フィルタ２１１を透過し、５２７ｎｍ高透過フィルタ２０９で反射
し、レンズ２１５を透過して、反応チャンバ１０に入る。このようにして、発光
ダイオード１００Ａからの励起光線は濾光されて、ＲＯＸのピーク励起範囲に対
応する５５５〜５９３ｎｍの波長範囲となる。図８に示すように、チャンバ１０
から放出される光（蛍光放出放線）は検出アセンブリ４８のレンズ２３２を透過
し、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９に打ち当たる。（ＲＯＸのピーク放出
波長範囲に対応する）６０５ｎｍ以上の波長を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低透
過レフレクター２２９を通過し、１対の６０５ｎｍ高透過レフレクター２２７で
反射し、ミラー２２８で反射し、１対の６０５ｎｍ高透過フィルタ２２６を通過
し、レンズ２４２を通過し、６２０ｎｍショットガラス（登録商標）フィルタ２
２２Ｄを通過して、第４検出器１０２Ｄによって反射される。第４検出器１０２
Ｄは、対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１１８】次に、図６に示すように、第２の対発光ダイオード１００Ｂは作動され、上記
発光ダイオードは励起光線を発生する。この光線は、５５５ｎｍ低透過フィルタ
２０４を通過し、５５５ｎｍ低透過フィルタ２１１で反射し、５２７ｎｍ高透過
フィルタ２０９で反射し、レンズ２１５を通過し、反応チャンバ１０に入る。こ
のようにして、発光ダイオード１００Ｂからの励起光線は、濾光されて、ＴＡＭ
ＲＡのピーク励起範囲に対応する５２７〜５５５ｎｍの波長範囲になる。図８に
示すように、次に、チャンバ１０から放出される光は、検出アセンブリ４８のレ
ンズ２３２を通過し、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９に打ち当たる。（Ｔ
ＡＭＲＡのピーク放出波長範囲に対応する）約５６５〜６０５ｎｍの範囲の波長
を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９を通過し、６０５ｎｍ
高透過レフレクター２２７を通過し、１対の５６５ｎｍ高透過フィルタ２２５を
通過し、レンズ２４２を通過し、５７０ｎｍショットガラスフィルタ２２２Ｃを
通過して、第３検出器１０２Ｃによって検出される。この第３検出器１０２Ｃは
対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１１９】次に、図６に示されるように、青色発光ダイオード１００Ｃの対が作動されて
上記発光ダイオードは励起光線を発生させる。上記励起光線は、４９５ｎｍ低透
過フィルタ２０５の対を通過し、４９５ｎｍ高透過レフレクター２０８を通過し
、５２７ｎｍ高透過レフレクター２０９を通過し、レンズ２１５を通過して反応
チャンバ１０に入る。発光ダイオード１００Ｃからの励起光線は、このようにし
て濾光されて、ＦＡＭのピーク励起範囲に対応する約４５０〜４９５ｎｍの波長
範囲になる。図８に示すように、チャンバ１０から放出された光は、次に、検出
アセンブリ４８のレンズ２３２を通過し、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９
に打ち当たる。（ＦＡＭのピーク放出波長範囲に対応する）約５０５〜５３７ｎ
ｍの範囲の波長を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低透過レフレクター２２９で反射
し、５３７ｎｍ高レフレクター２３０を通過し、５０５ｎｍ高レフレクター２３
１で反射し、５０５ｎｍ高透過フィルタ２２３の対を通過し、レンズ２４２を通
過し、５１５ｎｍショットガラスフィルタ２２２Ａを通過し、第１検出器１０２
Ａによって検出される。この第１検出器１０２Ａは、対応する信号を出力し、上
記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１２０】次に、図６に示すように、第４の対の発光ダイオード１００Ｄが作動され、上
記発光ダイオードは励起光線を発生させる。上記励起光線は、５２７ｎｍ低透過
フィルタ２０６の対を通過し、ミラー２１０で反射し、４９５ｎｍ高透過レフレ
クター２０８で反射し、５２７ｎｍ高透過レフレクター２０９を通過し、レンズ
２１５を通過して、チャンバ１０に入る。発光ダイオード１００Ｄからの励起光
線は、このようにして、濾光されて、ＴＥＴに対するピーク励起範囲に対応した
４９５〜５２７ｎｍの波長範囲になる。図８に示すように、チャンバ１０から放
出された光は、次に、検出アセンブリ４８のレンズ２３２を通過して、５６５ｎ
ｍ低透過レフレクター２２９に打ち当たる。（ＴＦＴのピーク放出波長範囲に対
応する）５３７〜５６５ｎｍの範囲にある波長を持つ光の部分は、５６５ｎｍ低
透過レフレクター２２９で反射し、５３７ｎｍ高透過レフレクター２３０で反射
し、５３７ｎｍ高透過フィルタ２２４の対を通過し、レンズ２４２を通過し、５
５０ｎｍショットガラスフィルタ２２２Ｂを通過し、第２検出器１０２Ｂによっ
て検出される。この第２検出器１０２Ｂは対応する信号を出力し、上記信号はデ
ジタル値に変換されて記録される。４つの発光ダイオードの各々を連続して作動
し、４つの対応する検出器測定値を収集するために必要な時間は、典型的には５
秒以内である。

【０１２１】検出用の染料によって放出される蛍光のスペクトルは、全く広範囲である。そ
の結果、個々の染料（例えば、ＦＡＭ，ＴＡＭＲＡ，ＴＥＴ，ＲＯＸ）は、反応
容器から蛍光を放出するとき、蛍光は幾つかの主要検出チャンネルにおいて検出
される。すなわち幾つかの検出器１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄが蛍
光を検出して、出力信号を発生する。しかしながら、各染料はそれ自身の「サイ
ン（署名）」を持っていて、すなわち、各検出チャンネルにおける光学信号の比
は各染料に対して独特なものとなっている。また、染料の混合物からの蛍光の放
出が検出チャンネルの各々において単に加算的であり、したがって、線形幾何学
を用いて、個々の染料濃度を混合された信号から抽出できるというのは、合理的
な仮定である。

【０１２２】好ましい実施形態では、線形幾何学および較正マトリックスを使用して、検出
器の出力信号を反応混合物内の各染料の真の濃度を示す値に変換するように、制
御装置はプログラムされている。較正マトリックスを展開するための好ましい方
法が、好ましい実施形態の４チャンネル装置を用いて、一例としていまここに説
明される。

【０１２３】まず、反応緩衝材のみが入った反応容器が、光学アセンブリ４６,４８を使用
して、光学的に読み込まれる。反応緩衝材は、反応混合物に類似した或いは殆ど
同一の流体であり、試料をテストするために装置を実生産で使用する間に、光学
アセンブリによって光学的に読み込まれる。反応緩衝材は染料を含まなく、した
がって、全染料の濃度が零になる。４つの主要な検出チャンネルにおける反応緩
衝材の光学的な読みは、４つの出力信号を発生し、これらの信号は対応するデジ
タル値に変換される。これらの４つの部材はBuffer（Ｉ）と呼ばれ、Ｉは１，２
，３または４であって、それらの数値に基づいて検出チャンネルが読み込まれる
。この緩衝材の値は、染料からの蛍光信号を加えることなく、各主要検出チャン
ネルにおいて検出されるバックグラウンド信号の測定値あるいは散乱光の測定値
である。

【０１２４】次に、既知の濃度たとえば１００ｎＭの染料番号１が入った反応混合物が、容
器の中に配置される。そして、再び、４つのチャンネルが読み込まれる。生み出
された４つの番号は、Netdye（Ｉ，１）と呼ばれる。４つの番号の同様のセット
が、他の３つの染料に対しても得られて、Rawdye（Ｉ，２）とRawdye（Ｉ，３）
とRawdye（Ｉ，４）とになる。次に、この緩衝値はRawdyeから差し引かれて、以
下に示す正味の染料の値となる。 Netdye（Ｉ，Ｊ）＝Rawdye（Ｉ，Ｊ）−Buffer（Ｉ）；（Ｉ＝１〜４）ここで、Ｉは検出チャンネルを示し、Ｊは染料番号を示す。

【０１２５】次に、標準数値法（例えばガウス消去法）を使用して、マトリックスNetdye（
Ｉ，Ｊ）が変換されて、較正マトリックス Cal（Ｉ，Ｊ）と呼ばれる新たなマト
リックスを得る。注意すべきことは、マトリックスの積、Netdye（Ｉ，Ｊ）×Ca
l（Ｉ，Ｊ）が単位マトリックスになることである。さて、反応混合物が読み込
まれると、４つの検出チャンネルにおける検出器の出力信号は、混合物の染料の
真の濃度を代表する値に変換される。混合物の光学的な読みは、RawMix（Ｉ）と
呼ばれる４つの番号を生じる。反応緩衝値は、生の混合値から差し引かれて、以
下のMix（Ｉ）と呼ばれる４つの数値を得る。 Mix（Ｉ）＝RawMix（Ｉ）−Buffer（Ｉ）

【０１２６】次に、染料の真の濃度は、以下のようにマトリックスの掛け算によって得られ
る。 Truedye（Ｉ）＝１００ｎＭ × Cal（Ｉ，Ｊ）× Mix（Ｉ）上記等式において、１００という係数は、初期の較正の測定として、１００ｎＭ
の濃度が使用されたからである。１００ｎＭの濃度は、例示目的のためのみに使
用され、本発明の範囲を限定する意図はない。一般的に、較正測定用の染料の濃
度は、染料の蛍光効率（強さ）によって、２５〜１０００ｎＭの範囲内のいずれ
かにある。

【０１２７】再び図１２〜１３を参照して、マトリックスCal（Ｉ，Ｊ）とBuffer（Ｉ）と
は、好ましくは、各熱交換モジュール３７の作成中に作られ、メモリ１１４に記
憶される。モジュール３７が基本機器６６に接続されると、基本機器または外部
コンピューターの制御ソフトウェアアプリケーションが、マトリックスをメモリ
に読み込み、マトリックスを使用して、検出器１０２の出力信号を、反応混合物
内の各染料の濃度を示す値に変換する。構成マトリックスCal（Ｉ，Ｊ）とBuffe
r（Ｉ）とが、較正された特定の組の染料および反応容器の容積に依存している
ので、染料と反応容器容積の様々な組合せに対して、多重組のマトリックスを生
産し貯蔵することが好ましい。このことは、この装置を使用する際に、最終ユー
ザーに一層融通性を与える。

【０１２８】一例として、較正マトリックスは、異なる大きさ（例えば、２５ml、５０ml、
１００ml）の反応容器を使用して、合計９つの異なる組の較正マトリックスに対
して、３つの異なる染料の組に貯えられる。勿論、これは単なる一例に過ぎなく
、他の多くの組合せが可能なことは当業者には明らかである。さらに、代替えの
実施形態では、最終ユーザーが染料および反応容器サイズの所望の組合せに対し
て較正データを貯えたり使用したりすることができるように、制御ソフトウェア
は較正要領を通して最終ユーザーを指導する機能を含む。

【０１２９】上述した好ましい実施形態を実施する際に、４つの主要な検出チャンネルのみ
が読み込まれて、４つの出力信号が生じる。上記信号は解読されて、反応混合物
内の個々の染料濃度を代表する染料濃度値に変換される。しかしながら、別の実
施形態においては、１つまたはそれ以上の代替の検出チャンネルが、検出器の出
力信号における電位の変化を修正するデータを提供するために使用される。上記
変化は、例えば、反応容器内の気泡や、容器の形状の変化や、熱プレート間の容
器の位置における僅かな変化によって引き起こされる。これらの変化はいずれも
がバックグラウンド信号を引き起こし、これらは各検出器によって検出されるが
、マトリックスBuffer(I)において緩衝値を生成するときに検出されるバックグ
ラウンドや散逸された光とは異なる。これらの変化を修正するために、制御装置
がプログラムされて、代替えの（主要でない）検出チャンネルを使用して１以上
の検出器から較正信号を受け取り、且つ、受け取った較正信号に依って、主要検
出チャンネルから受け取った後続の出力信号を調整する。制御装置は、以下に述
べる仕方で、主要検出チャンネルからの出力信号を調整するようにプログラムさ
れている。

【０１３０】再度、図６と図８とを参照して、較正データは、対になった発光ダイオードと
検出器を使用して作られる。上記発光ダイオードは励起波長範囲内で励起光線を
発生させ、上記励起波長範囲は検出器によって検出された放出波長範囲と重複す
る。例えば、緑色発光ダイオード１００Ｄと第１検出器１０２Ａの対は、緑色発
光ダイオード１００Ｄからの励起光線が濾光されて４９５〜５２７ｎｍの波長範
囲になり、検出器１０２Ａが５０５〜５３７ｎｍの重複波長範囲内の放出光を検
出するので、この目的に適合している。較正データを作るために、発光ダイオー
ド１００Ｄおよび検出器１０２Ａを使用して、較正緩衝物の入った反応容器には
随意に応答指令信号が送られる。発光ダイオード１００Ｄが作動されて、検出器
１０２Ａが対応する出力信号を発し、信号はデジタル値に変換されて記録される
。

【０１３１】検出器１０２Ａに過負荷が掛からないように、発光ダイオード１００Ｄの輝度
は、意味深長に、較正中に通常の作動輝度より減少さればならない。これは、可
変電流源（図１３に既述）により発光ダイオードに供給する電流の量を減少させ
て行われる。この較正手続き中においては、典型的には、１〜５ｍＡの電流が発
光ダイオードに供給される。この較正手続きは、発光ダイオードと検出器の対を
用いて、好ましくは、数回繰り替えされる。また、この較正手続きは、随意に発
光ダイオードと検出器の対を用いて繰り替えされ、発光ダイオードと検出器の対
では、検出器によって検出された放出波長範囲と重複する励起波長範囲内で発光
ダイオードが励起光線を発生させる。次に、公称散乱値Ｓ_Nは、検出器の出力信
号の平均値として計算される。

【０１３２】再び、図１２と図１３とを参照すると、公称散乱値Ｓ_Nは、好ましくは、各熱
交換モジュール３７の製作中に作成され、メモリ１１４に記憶される。モジュー
ル３７が基本機器６６に接続されると、基本機器あるいは外部コンピューターの
中の制御ソフトウェアアプリケーションが、散乱値Ｓ_Nをメモリの中に読み込み
、この値を使用して主要検出チャンネルの出力信号を下記のように修正する。

【０１３３】再び、図６と図８とを参照して、好ましい実施形態において記載した様に主要
検出チャンネルを読む前に、制御装置は、オプションとして、公称散乱値Ｓ_Nを
展開するために使用された同じ代替えのチャンネル発光ダイオードと検出器の対
を使用して、反応混合物に応答指令信号を送る。上述したように、意味深長に減
少された電流値（例えば１〜５ｍＡ）で、発光ダイオードは作動される。検知器
に供給される電流を削減することは、反応容器から蛍光信号が放出するのを有効
に防止して、検出器からの出力信号が、バックグランウンドあるいは容器からの
散乱光の正確な指標となる。１つあるいはそれ以上の検出器からの較正信号は平
均化されて、実際の散乱値Ｓ_Aを得る。

【０１３４】実際の散乱値Ｓ_Aの生成に続いて、上記好ましい実施形態に記載されているよ
うに、４つの主要な検出チャンネルが読み込まれて、４つの生の混合値 RawMix(
I）を得る。次に、これらの生の混合値は、実際の散乱値Ｓ_Aの公称散乱値Ｓ_Nに
対する比（Ｓ_A/Ｓ_N）によって調整されて、例えば反応容器の形状または位置の
変化や、反応混合物における気泡によって生じるバックグラウンドまたは散乱光
の変化を修正する。これは、好ましくは、実際の散乱値Ｓ_Aの公称散乱値Ｓ_Nに対
する比により、緩衝値 Buffer(I) を増加することによって達成されて、以下の
ようにして、調整された緩衝値 AdjBuffer(I) を作成する。 AdjBuffer(I)＝（Ｓ_A/Ｓ_N）× Buffer(I)

【０１３５】次に、調整された緩衝値は生の混合値から引かれて、以下のように、Mix(I)と
呼ばれる４つの数値を得る。 Mix(I) ＝ RawMix(I）- AdjBuffer(I)

【０１３６】次に、好ましい実施形態において説明したように、染料の真の濃度は以下のマ
トリックス乗算によって得られる。 Truedye(I) ＝１００ｎＭ × Cal(I，J) × Mix(I)

【０１３７】その代わりに、散乱値Ｓ_AとＳ_Nとは、他の方法で、例えば、実際の散乱値Ｓ_A
の公称散乱値Ｓ_Nに対する比によって出力値を乗ずることによって、主要検出チ
ャンネルの出力信号を調整するために使用される。

【０１３８】再度図２０を参照して、光学的検出に続いて、制御装置はステップ４３６に進
み、ステップ４３６では、制御装置は、プロファイルが完全かどうかを、例えば
全ての熱サイクルが完了したかどうかを決定する。また、制御装置はプロファイ
ルが完全であることを決定するようにプログラムされていて、適当な染料濃度が
光学的に検出されたなら、反応混合物内の標的分析物の存在を示す。もしもプロ
ファイルが完全であると決定されると、プロファイルの実行は終了する。そうで
なければ、制御装置はステップ４２０に戻り、熱プレートの実際の温度を登録し
て、プロファイルが完了する迄ループは再実行する。

【０１３９】目下の所、一熱サイクルにつき一度、反応混合物の光学的な読取りが行われる
ことが好まれる。あるいはその代わりに、反応混合物は、ユーザーによって希望
されるよりもより多い頻度あるいはより少ない頻度で、光学的に監視される。光
学的な監視を頻繁に行う利点は、実時間光学データが反応の進行を示すために使
用されることである。例えば、特定の予め決められた蛍光閾値が、熱交換モジュ
ール内の反応混合物において検出されると、そのモジュールの温度サイクルが停
止される。さらに、色の変化などの染料活性の光学的な検出は、サイクルパラメ
ータを制御するのために、また、熱的な予定のみならず、反応物および製品の状
態や状況或いは大量生産を制御するために有効である。例えば、反応の進行や終
了点や試薬の添加時期や変性（溶解）やアニーリング等を決定するために、多重
放出波長がサンプリングされる。実時間監視法において得られたデータは、制御
装置にフィードバックされて、光学的な「読み」のパラメータを変化させたり調
整させたりする。光学的な読みのパラメータの例としては、読みの長さとか、発
光ダイオードに対する電力の入力値または周波数とか、どの波長が何時監視され
るか等がある。

【０１４０】好ましい実施形態の光学装置の一つの利点は、励起光を多重励起波長範囲にお
いて各反応混合物に供給することにある。これは、混合物において複数の異なる
蛍光標識分析物の各々に対して最適な励起波長範囲が提供されることを確実にす
る。４つのチャンネル装置の典型的な実施では、３つの光学的なチャンネルが、
標的分析物（例えば、増幅された核酸配列）を検出するために使用される。一方
、第４チャンネルは、内部制御を監視して、装置の性能をチェックするためにす
るために使用される。例えば、ベータアクチンが、しばしば核酸増幅反応におけ
る内部制御として使用される。何故なら、予知可能な増幅応答を有し、容易に標
識付けができ、増幅が適切に起こっているのを確かめるために監視され得るから
である。

【０１４１】４つのチャンネルの装置の別の可能な実行では、２つの光学チャンネルが、標
的分析物を検出するために使用される。チャンネルの１つは、上述したように内
部制御を監視するために使用される。そして、第４のチャンネルは受動標準化体
（passive normalizer）を監視するために使用される。受動標準化体は、単に、
既知の濃度で且つ自由な形態で反応混合物内に配置された染料であり、したがっ
て、如何なる分析物をも標識付けしない。例えば、１００〜５００ｎＭの濃度の
ＲＯＸは、適当な標準化体である。標準化体の濃度は、反応中を通して監視され
、他の３つの光学チャンネルから収集された光学データを標準化するために用い
られる。もしも、蒸発とか反応容器の変形とか容器内の気泡とかのために、受動
標準化体の計算濃度が変化するならば、他の３つの光学チャンネルにおいて作成
されたデータはこれらの変化に対して標準化される。

【０１４２】反応混合物における受動染料を配置するもつ１つの利点は、染料からの蛍光信
号が、幾つかの異なる反応パラメータを監視するために使用され得ることである
。これらのパラメータの例としては、ｐＨとイオン力と反応混合物の温度とが含
まれる。染料から受け取られた吸収や蛍光等の光学信号は、これらのパラメータ
とともに変化して、受動染料が、これらの反応パラメータについての実時間デー
タを提供するべく使用される。

【０１４３】熱交換モジュール３７（図４に示されている）に関連して、光学的励起アセン
ブリおよび検出アセンブリ４６，４８を使用することが現在のところ好ましいが
、理解されなければならないのは、光学アセンブリは、反応混合物に応答指令信
号を送るために、単独で使用され得るということである。例えば、代替えの実施
形態では、光学アセンブリは、反応チャンバを収容するためのスロットがある掌
サイズの装置に組み込まれている。好ましい実施形態の熱交換モジュール３７の
ように、容器がスロット内に配置されたときに、光学的励起検出アセンブリがそ
れぞれ容器の第１と第２の光学伝達壁に情報伝達して配置されるように、光学ア
センブリがスロットの隣りに配置される。このような装置は、加熱要素や冷却要
素のない熱交換モジュール３７に似ている。

【０１４４】図２１〜２２は、本発明の反応装置における反応混合物を熱的に制御するため
のコンピューターＰＩＤ制御に対する重要な改善を示している。好ましい実施形
態では、制御装置は、反応容器内に含まれた反応混合物と熱プレートとの間の熱
的な遅延を補償するようにプログラムされている。この熱的な遅延は、加熱中に
熱がプレートから容器の壁を通って反応混合物に移動する必要があるから、或い
は、冷却中に熱が反応混合物から容器の壁を通ってプレートおよび／または外気
に移動する必要があるから、引き起こされる。

【０１４５】標準のＰＩＤ制御では、ヒーターへ供給される電力は、実際に測定された装置
の温度と望まれる設定温度との間の差（誤差）に依存する。したがって、ヒータ
ーあるいはファンのいずれかに供給される平均電力は、実際の温度が設定温度に
近づくにつれて減少する。設定温度に到達する前に、ヒーターあるいはファンに
供給される電力が減少するので、反応混合物は設定温度に極めて迅速には到達し
ない。この温度の遅延は、不本意な副次的反応とか不本意な気泡の生成とか或る
温度での反応成分の劣化等とかを引き起こす。

【０１４６】図２１〜２２は、好ましい実施形態において使用される改善されたＰＩＤ制御
のプログラムのステップを示す。図２１は、反応混合物の温度を上昇させるため
に行われるステップを示す。ステップ５０２において、制御装置は、初期には所
望の設定温度を越える可変目標温度を設定する。例えば、設定温度が９５℃であ
るならば、可変目標温度の初期値は、２〜１０℃高く設定される。

【０１４７】ステップ５０４では、制御装置は、プレート温度を可変目標温度に上げるため
に加熱要素に供給される電力のレベルを決定する。制御装置は、可変目標温度を
標準ＰＩＤ制御アルゴリズムに入力することによって、電力のレベルを決定する
。したがって、ヒーターに供給される電力のレベルは、実際のプレート温度と目
標温度との間の差（誤差）に依って決定される。高い目標温度は、高レベルの電
力がヒーターに供給されてプレートを加熱し、したがって設定温度に向かってよ
り速く反応混合物を加熱する。ステップ５０６では、制御装置は、基本機器の電
源制御回路に制御信号を送り、決められたレベルでヒーターに電力を供給する。

【０１４８】決定ステップ５０８では、制御装置は、プレートの測定された実際の温度が予
め決められた閾値よりも大きい或いは等しいかどうかを決定する。適切な閾値と
は、所望の設定温度そのものであるか、設定温度よりも１、２度低い温度であっ
て、例えば９５℃の設定温度に対しては９３〜９４℃である。もしも、実際のプ
レート温度が予め決められた閾値を越えなければ、そのときは、制御装置はステ
ップ５０４に戻って、プレート温度が閾値に等しいか或いは越える迄、ループを
繰返す。

【０１４９】プレートの測定された実際の温度が閾値に等しいか或いは越えたとき、制御装
置はステップ５１０において可変目標温度を減少させる。制御装置は、好ましく
は、可変目標温度が設定温度を越えた量を指数関数的に減衰させることによって
、可変目標温度を減少させる。例えば、可変目標温度が所望の設定温度を越えた
量は、以下の等式にしたがって時間の関数として指数関数的に減衰される。 Δ＝（Δｍａｘ）×ｅ（-t/tau）ここで、Δは可変目標温度が設定温度を越えた量に等しく、Δｍａｘは可変目標
温度の初期値と所望の設定温度との間の差に等しく、ｔは減衰開始からの１０分
の１秒単位の経過時間に等しく、tauは減衰時間係数に等しい。本発明の装置に
おいて、tauは、好ましくは１〜４秒の範囲の中の値である。現在のところ、各
熱交換モジュールに対しては試験および較正中に経験的にtauを決定し、tauの値
をモジュールメモリ１１４（図１３）に貯えることが好ましい。

【０１５０】上に記した指数関数式が目下好ましいが、他の多くの指数関数減衰式が使用さ
れ得て、それらは本発明の範囲に入ると理解されるべきである。さらに、可変目
標温度は他の技法によって、例えば線形的に、減少される。

【０１５１】ステップ５１２では、制御装置は加熱要素に供給される電力の新しいレベルを
決定して、プレートの温度を増加された目標温度に上昇させる。制御装置は、上
記増加された目標温度をＰＩＤ制御アルゴリズムに入力することによって、電力
のレベルを決定する。ステップ５１４では、制御装置は、決定された新しいレベ
ルでヒーターに電力を供給するために、基本機器内の電源制御回路に制御信号を
送る。

【０１５２】決定ステップ５１６では、制御装置は、可変目標温度が設定温度以下であるか
どうかを決定する。もしもそうでないならば、制御装置はステップ５１０に戻っ
て、目標温度を減少させ、可変目標温度が設定温度以下になるまで、ループは継
続する。可変目標温度が設定温度以下であるとき、上昇温度ルーチンが終了して
標準ＰＩＤ制御が再開される。

【０１５３】図２２は、反応混合物の温度を所望の設定温度に低下させるために制御装置に
よって行われるステップを示した流れ図である。ステップ６０２では、制御装置
は、初期には所望の設定温度よりも低い可変目標温度をセットする。例えば、設
定温度が６０℃であるならば、可変目標温度の初期値は、２〜１０℃低くすなわ
ち５０〜５８℃にセットされる。

【０１５４】ステップ６０４では、制御装置は、プレートの測定された実際の温度が、閾値
以下になるまで、好ましくは可変目標温度以下になるまで、ファンを作動させる
。ステップ６０６では、制御装置はファンを停止して、目標温度を上昇させる。
好ましくは、これは、可変目標温度が設定温度と異なっている量を、上記指数減
衰式を用いて指数関数的に減衰させることによって行われる。冷却に対して、ta
uは好ましくは、１〜５秒の範囲内にあり、好適値は約３秒である。上記加熱例
におけるように、tauは、試験中あるいは較正中に各熱交換モジュールに対して
経験的に決定され、モジュールメモリに記憶される。この代わりに、可変目標温
度が線形に増加してもよい。

【０１５５】ステップ６０８では、制御装置は、プレートの温度を増加された目標温度にま
で上昇させるために、加熱要素に供給される電力のレベルを決定する。制御装置
は、増加された目標温度をＰＩＤ制御アルゴリズムに入力することによって、電
力のレベルを決定する。ステップ６１０では、制御装置は、決められたレベルで
電力をヒーターに供給するために、基本機器の電源制御回路に制御信号を送る。

【０１５６】決定ステップ６１２では、制御装置は、可変目標温度が設定温度以上であるか
どうかを決定する。もしもそうでないなら、制御装置はステップ６０６に戻って
、目標温度を上昇させ、可変目標温度が設定温度以上になる迄、ループが継続す
る。可変目標温度が設定温度以上であると、低下温度ルーチンが終了して、定常
状態のＰＩＤ制御が始まる。

【０１５７】図４を参照して、好ましい実施形態では、各熱交換モジュール３７は１対の光
学アセンブリ４６，４８を含み、全光源が第１光学アセンブリ４６に配置され、
全検出器が第２光学アセンブリ４８に配置されている。しかしながら、光学アセ
ンブリの各々に、１以上の光源と１以上の検出器を含むことも可能である。図２
３Ａ〜図２３Ｂは、本発明の第２実施形態による１対の光学アセンブリを示す。
各光学アセンブリは、反応混合物内の標識分析物を励起するための光源と、混合
物から放出された光を検出するための検出器とを含む。

【０１５８】図２３Ａは、第２実施形態による第１光学アセンブリ２５０の概略平面図であ
る。アセンブリ２５０は、反応容器２に隣接して配置されて、チャンバ１０内に
入っている反応混合物に励起光線を送る。アセンブリ２５０は、アセンブリの様
々な構成部品を保持するためにハウジング２５２を含む。ハウジング２５２は、
好ましくは、１以上のプラスチック成形品を備えている。ハウジング２５２は、
好ましくは、相補的な底部部品と頂部部品とからなるハウジングであり、それら
は、例えばネジやボルトのような締付け部品を用いて結合される。図２３Ａにお
いて、光学アセンブリ２５０の内部部品を示すために、ハウジングの頂部部品は
取り除かれている。代替えの実施形態においては、スライド式の光学装置を保持
するために、ハウジング２５２はワンピースのハウジングであってもよい。

【０１５９】ハウジング２５２は光学的窓２５４を含む。一般に、光学的窓２５４は、ハウ
ジング内に開口部を備え、上記開口部を通して光が送られ得る。好ましい実施形
態では、光学的窓２５４は、随意に、ガラスまたはプラスチック製の光学的に透
過な部品すなわち透明部品を含んで、窓ガラスとして或いはレンズとして機能す
る。

【０１６０】光学アセンブリ２５０は、光源を、好ましくは青色発光ダイオード２５６を含
んで、窓２５４を通して励起光線をチャンバ１０に送る。発光ダイオード２５６
は、調整可能な電源（図２３Ａには図示せず）に接続されたリード線２５３を介
して、電力を受け取る。発光ダイオード２５６は、ハウジング２５２の背面に固
定された光学回路板２５７に取り付けられていて、発光ダイオード２５６がハウ
ジング２５２にしっかりと固定されている。光学回路基板２５７は、ネジやボル
トや接着プラグなどの締付け具を用いて、ハウジング２５２に固定されている。
検出器２５８は、好ましくは、ＰＩＮフォトダイオードは、光学回路基板に２５
７に取り付けられ、ハウジング２５２にしっかりと固定されている。好ましい実
施形態におけるように、光学回路基板は、好ましくは、可撓ケーブルを経て熱交
換モジュール３７（図４には図示せず）のメインＰＣボード５４に接続されてい
る。

【０１６１】光学アセンブリ２５０は、さらに、ハウジング２５２に配置されたフィルタと
レンズとを含んでいて、発光ダイオード２５６によって作られた励起光線を濾光
するとともに、チャンバ１０から放出された光を濾光し、放出された光を検出器
２５８に方向付けている。ハウジング２５２は、好ましくは、フィルタおよびレ
ンズを受け入れてしっかりと固定するために窪みまたは細長穴（スロット）を含
んでいる。フィルタおよびレンズは、接着剤を単独で用いて、或いは、接着剤と
ハウジングのスロットと組合せて用いて、ハウジング２５２にしっかりと固定さ
れる。

【０１６２】一般的に、光学アセンブリ２５０のフィルタは、励起光線を所望の励起波長範
囲内において反応混合物に提供するように、また、所望の放出波長範囲以外にあ
るチャンバ１０から放出される光を遮るように、選択される。それ故に、光学ア
センブリ２５０は、蛍光標識または燐光標識または化学ルミネセンス標識または
電子化学ルミネセンス標識とともに使用される。例証のために、アセンブリ２５
０の特定の実施形態が記載される。上記実施形態では、アセンブリ２５０は、Ｆ
ＡＭのピーク励起波長範囲において励起光線を与えるように設計され、また、Ｔ
ＡＭＲＡのピーク放出波長範囲においてチャンバ１０から放出された励起光線を
検出するように設計されている。

【０１６３】この実施形態において、２つの５９０ｎｍバンドパスフィルタ２６０，２６４
は、検出器２５８と窓２５４との間に配置されて、チャンバ１０から放出される
約５７５〜６０５ｎｍの放出波長範囲以外の光を遮る。レンズ２６２は、フィル
タ２６０と２６４との間に配置されていて、検出器２５８への光を視準し且つ焦
点を合わせる。光学アセンブリ２５０は、５７０ｎｍ高透過レフレクター２６８
と５００ｎｍ高透過レフレクター２７０とを含む。レフレクター２６８と２７０
とは、バンドパスフィルタ２６０，２６４から、４５度の角度でオフセットされ
ている。レンズ２５１は、発光ダイオード２５６の前に随意に配置されて、発光
ダイオードからの励起光線の焦点を合わせ、励起光線を視準する。現在のところ
好ましいとされているように、もしも発光ダイオード２５６が指向性のある発光
ダイオードならば、レンズ２５１は必要でない。光学アセンブリ２５０は、デバ
イダー（分割器）２７２を、好ましくは黒のポリカーボネイトシートを含み、発
光ダイオード２５６からの励起光線を検出器２５８から遠ざける。

【０１６４】図２３Ｂは、第１光学アセンブリ２５０を補完する第２光学アセンブリ２７４
の概略平面図を示す。このアセンブリ２７４は、好ましくは１つ以上のプラスチ
ック製の成形部品を備えているハウジング２７６を含む。このハウジング２７６
は、好ましくは、２つのハウジングであって補完的な底部部品と頂部部品とを備
え、それらの部品は、例えばネジやボルトのような締付具を用いて結合される。
図２３Ｂにおいて、アセンブリ２７４の内部構成部品を示すために、ハウジング
の頂部部品は取り除かれている。代替えの実施形態においては、ハウジング２７
６は、スライド式光学装置を保持するワンピースのハウジングである。

【０１６５】ハウジング２７６は光学的窓２７８を含む。一般に、上記光学的窓２７８は、
ハウジング内に開口部を備え、上記開口部を通して光が送られる。光学的窓２７
８は、随意に、窓ガラスとして機能するガラス製またはプラスチック製の光学的
に透過または透明な部品を含む。

【０１６６】光学アセンブリ２７４は、また、光源を好ましくは緑色発光ダイオード２８０
を含んで、窓２７８を通して励起光線をチャンバ１０に送る。発光ダイオード２
８０は、調整可能な電源（図２３Ｂに図示せず）に接続されたリード線２８１を
通して、電力を受け取る。発光ダイオード２８０は、ハウジング２７６の背面に
固定された光学回路基板２８２に取り付けられていて、発光ダイオード２８０は
、ハウジング２７６内にしっかりと固定されている。光学回路基板２８２は、ネ
ジやボルトや接着プラグなどの締付具を用いて、ハウジング２７６に固定されて
いる。検出器２８４、好ましくはＰＩＮフォトダイオードは、光学回路基板に２
８２に取り付けられ、ハウジング２７６にしっかりと固定されている。好ましい
実施形態におけるように、光学回路基板は、好ましくは、可撓ケーブルを経て熱
交換モジュール３７（図４には図示せず）のメインＰＣボード５４に接続されて
いる。

【０１６７】光学アセンブリ２７４は、さらに、ハウジング２７６内に配置されたフィルタ
とレンズとを含んでいて、発光ダイオード２８０によって作られた励起光線を濾
光するとともに、チャンバ１０から放出された光を濾光し、放出された光を検出
器２８４に方向付けている。ハウジング２７６は、好ましくは、フィルタおよび
レンズを収容してしっかりと固定するために、窪みまたはスロットを含んでいる
。フィルタおよびレンズは、接着剤を単独で用いて、或いは、接着剤とハウジン
グのスロットとを組合せて、ハウジングにしっかりと固定される。

【０１６８】一般的に、光学アセンブリ２５０内のフィルタは、励起光線を所望の励起波長
範囲内において反応混合物に与えるように、また、所望の放出波長範囲以外にあ
るチャンバ１０から放出される光を遮るように、選択されている。例証のために
、アセンブリ２７４の特定の実施形態を説明する。上記実施形態では、アセンブ
リ２７４が、ＴＡＭＲＡのピーク励起波長範囲において励起光線を与えるように
設計され、また、ＦＡＭのピーク放出波長範囲においてチャンバ１０から放出さ
れた励起光線を検出するように設計されている。

【０１６９】この実施形態において、２つの５２５ｎｍバンドパスフィルタ２８６，２９０
は、検出器２８４と窓２７８との間に配置されていて、チャンバ１０から放出さ
れる約５１０〜５４０ｎｍの放出波長範囲以外の光を遮る。レンズ２８８は、フ
ィルタ２８６と２９０との間に配置されていて、検出器２８４への光を視準し且
つ焦点を合わせる。光学アセンブリ２７４は、５００ｎｍ高透過レフレクター２
９６と、５０／５０ビームスプリッター２９７と、５２５ｎｍ高透過レフレクタ
ー２９２とを含む。レフレクター２９６とビームスプリッター２９７とは、バン
ドパスフィルタ２８６，２９０から、４５度の角度でオフセットされている。光
学アセンブリ２７４は、分割器２７２を、好ましくは黒のポリカーボネイトシー
トを含んで、発光ダイオード２８０からの励起光線を検出器２８４から遠ざける
。

【０１７０】作動中には、１対の光学アセンブリ２５０，２７４が、以下のようにチャンバ
１０内の反応混合物に光学的に応答指令信号を送るために使用される。図２３Ａ
に示されるように、青色発光ダイオード２５６が作動されて、発光ダイオードは
励起光線を発生し、上記励起光線は５００ｎｍ高透過レフレクター２７０を通過
し、窓２５４を通過し、反応チャンバ１０の中に入る。発光ダイオードからの励
起光線は、このようにして、濾光されて、ＦＡＭに対する励起範囲に対応した５
００ｎｍ以下の波長範囲になる。

【０１７１】図２３Ｂに示すように、放出された光（例えば、ＦＡＭ染料からの蛍光放線）
は、チャンバ１０から光学アセンブリ２７４の窓２７８を通って送られ、ビーム
スプリッター２９７に打ち当たる。放出された光線の部分は、ビームスプリッタ
ー２９７から５００ｎｍ高透過レフレクター２９６に反射する。（ＦＡＭのピー
ク放出波長範囲に対応している）約５１０〜５４０ｎｍの範囲の波長を持つ上記
放出された光線の部分は、５００ｎｍ高透過レフレクター２９６から、５２５ｎ
ｍバンドパスフィルタ２９０を通過し、レンズ２８８を通過し、５２５ｎｍバン
ドパスフィルタ２８６を通過し、検出器２８４によって検出される。検出器２８
４は、対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１７２】次に、緑色発光ダイオード２８０が作動されて、この発光ダイオードは励起光
線を発生し、励起光線は５２５ｎｍバンドパスフィルタ２９２を通過し、ビーム
スプリッター２９７を通過し、窓２７８を通過し、反応チャンバ１０に入る。発
光ダイオード２８０からの励起光線はこのようにして濾光され、ＴＡＭＲＡの励
起範囲に対応した５１０〜５４０の波長範囲になる。

【０１７３】図２３Ａに示すように、放出された光（例えば、ＴＡＭＲＡ染料からの蛍光放
線）は、チャンバ１０から光学アセンブリ２５２の窓２５４を通って送られ、５
００ｎｍ高透過レフレクター２７０に打ち当たる。（ＴＡＭＲＡのピーク放出波
長範囲に対応している）５７５〜６０５ｎｍの範囲の波長を持つ放出された光の
部分は、５００ｎｍ高透過レフレクター２７０で反射し、５７０ｎｍ高透過レフ
レクター２６８で反射し、５９０ｎｍバンドパスフィルタ２６４を通過し、レン
ズ２６２を通過し、５９０ｎｍバンドパスフィルタ２６０を通過して、検出器２
５８によって検出される。この検出器２５８は対応する信号を出力し、上記信号
はデジタル値に変換されて記録される。

【０１７４】第２実施形態の残りの過程は、上記好ましい実施形態に類似している。検出器
の出力信号は、線形代数と較正マトリックス（この実施形態では、上記好ましい
実施形態の４列マトリックスよりもむしろ２列マトリックス）を用いて、反応混
合物における各染料の真の濃度を示す値に変換される。しかしながら、もしも検
出に使用された２つの染料の放出スペクトルが十分に明瞭であるならば、線形代
数学を用いて、光学データをデコンヴォルーション（簡略化）する必要はない。
例えば、ＦＡＭとＴＡＭＲＡは、通常十分に明瞭な放出スペクトルを持っている
。第２実施形態の光学アセンブリ２５０，２７０の１つの利点は、それらが好ま
しい実施形態のアセンブリよりもより小さくより密に作られることである。

【０１７５】図２４Ａ〜２４Ｂは、本発明の第３実施形態の光学アセンブリ３００，３４０
を示す。反応混合物内の異なって標識付けされた４つの分析物をも検出可能であ
るように光学アセンブリ３００，３４０の各々が追加の検知器および追加のフィ
ルタを含んでいる以外、第３実施形態の光学アセンブリ３００，３４０は第２光
学アセンブリと同じである。

【０１７６】図２４Ａは、第３実施形態による第１光学アセンブリ３００を概略平面図を示
す。光学アセンブリ３００は、上述した第２実施形態の第１光学アセンブリ２５
０（図２３Ａ）と多くの同一部品を備えている。図２４Ａにおいて、これらの部
品は同じ参照番号を用いて分類されている。上記アセンブリ３００は、これらの
部品に加えて、付加的な検出器３０８を、好ましくはＰＩＮフォトダイオードを
備えていて、光学回路基板２５７に取り付けられ、ハウジング２５２内にしっか
りと固定されている。

【０１７７】光学アセンブリ３００は、さらに、ハウジング２５２内に配置されたフィルタ
とレンズを含んでいて、発光ダイオード２５６によって発生された励起光線を濾
光し、チャンバ１０から放出された光を２つの異なる放出波長範囲に分離し、各
々の放出波長範囲において放出された光を、検出器２５８，３０８のそれぞれに
方向付ける。一般的に、光学アセンブリ３００のフィルタは、励起光線を所望の
励起波長範囲においてチャンバ１０内の反応混合物に提供するように選択される
。また、光学アセンブリ３００のフィルタは、チャンバ１０から放出された光の
うち、所望の放出波長範囲以外の光を遮断する。したがって、光学アセンブリ３
００は、蛍光標識または燐光標識または化学ルミネセンス標識または電子化学ル
ミネセンス標識とともに使用される。例証のために、アセンブリ３００の特定の
実施形態が記載され、上記実施形態では、アセンブリが、ＦＡＭおよびＨＥＸの
励起波長範囲において励起光線を与えるように設計され、また、ＴＡＭＲＡおよ
びＲＯＸのピーク放出波長範囲においてチャンバ１０から放出された光線を検出
するように設計されている。

【０１７８】この実施形態において、２つの５９０ｎｍバンドパスフィルタ２６０，２６４
は、検出器２５８と窓２５４との間に配置されて、チャンバ１０から放出される
約５７５〜６０５ｎｍの放出波長範囲外の光を遮る。レンズ２６２は、フィルタ
２６０と２６４との間に配置されていて、検出器２５８への光を視準し且つ焦点
を合わせる。２つの６００ｎｍ高透過フィルタ３１４，３２２は、検出器３０８
と窓２５４の間に配置されている。レンズ３１８は、フィルタ３１４と３２２の
間に配置されていて、検出器３０８への光を視準し且つ焦点を合わせる。光学ア
センブリ３００は、また、ミラー３２４，３３０と、５００ｎｍ高透レフレクタ
ー３２６と、６００ｎｍ高透過レフレクター３２８とを含む。ミラーとレフレク
ター３２４，３２６，３２８，３３０は、フィルタ２６０，２６４，３１４，３
２２から４５度の角度でオフセットされている。光学アセンブリ３００は、デバ
イダー３３２を、好ましくは黒色ポリカーボネイトシートを含んで、発光ダイオ
ード２５６によって発生した光を検出器２５８，３０８から遠ざける。

【０１７９】図２４Ｂは、第３実施形態による第２光学アセンブリ３４０の概略平面図を示
す。この光学アセンブリ３４０は、上述した第２実施形態の第２光学アセンブリ
２７４（図２３Ｂ）と多くの同一部品を含む。これらの部品は、図２４Ｂと同じ
参照番号を用いて分類されている。アセンブリ３４０は、これらの部品に加えて
、付加的な検出器を、好ましくはＰＩＮフォトダイオードを含み、これは光学回
路基板２８２に取り付けられてハウジング２７６にしっかりと固定されている。

【０１８０】光学アセンブリ３４０は、さらに、フィルタとレンズを含んでハウジング２７
６内に配置され、発光ダイオード２８０によって発生した励起光線を濾光する。
チャンバ１０から放出された光を２つの異なる放出波長範囲に分離し、各々の放
出波長範囲において放出された光を、検出器２８４，３４８のそれぞれに方向付
ける。一般的に、光学アセンブリ３４０のフィルタは、励起光線を所望の励起波
長範囲においてチャンバ１０内の反応混合物に供与するように、選択される。ま
た、光学アセンブリ３４０のフィルタは、チャンバ１０から放出された光のうち
、所望の放出波長範囲外の光を遮断する。したがって、光学アセンブリ３４０は
、蛍光標識または燐光標識または化学ルミネセンス標識または電子化学ルミネセ
ンス標識とともに使用される。例証のために、アセンブリ３４０の特定の実施形
態が記載される。上記実施形態では、アセンブリは、ＴＡＭＲＡおよびＲＯＸの
励起波長範囲において励起光線を与えるように設計され、また、ＦＡＭおよびＨ
ＥＸのピーク放出波長範囲においてチャンバ１０から放出された光線を検出する
ように設計されている。

【０１８１】この実施形態において、２つの５５５ｎｍバンドパスフィルタ３５２，３５６
は、検出器２８４と窓２７４との間に配置されて、チャンバ１０から放出される
約５４０〜５７０ｎｍの放出波長範囲外の光を遮る。レンズ３６０は、フィルタ
３５２と３５６との間に配置されていて、検出器２８４への光を視準し且つ光の
焦点を合わせる。２つの５２５ｎｍバンドパスフィルタ３５４，３６２は、検出
器３４８と窓２７８の間に配置されていて、チャンバ１０から放出される約５１
０〜５４０ｎｍの放出波長範囲以外の光を遮る。レンズ３５８は、フィルタ３５
４と３６２の間に配置されていて、検出器３４８への光を視準し且つ光の焦点を
合わせる。光学アセンブリ３４０は、また、ミラー３６４，３７０と、５０／５
０光線スプリッタ３６６と、５３７ｎｍ低透レフレクター３６８とを含む。ミラ
ーとレフレクター３６４，３６６，３６８，３７０は、フィルタ３５２，３５４
，３５６，３６２から４５度の角度でオフセットされている。光学アセンブリ３
４０は、デバイダー３７２を、好ましくは黒色ポリカーボネイトシートを含んで
、発光ダイオード２８０によって発生した光を検出器２８４，３４８から遠ざけ
る。

【０１８２】作動中に、１対の光学アセンブリ３００，３４０が、以下のように、チャンバ
１０内の反応混合物に光学的に応答指令信号を送信するべく使用される。図２４
Ａに示すように、青色発光ダイオード２５６が作動されて、発光ダイオードが励
起光線を発生する。上記励起光線は、５００ｎｍ高透過レフレクター３２６を通
過し、６００ｎｍ高透過レフレクター３２８を通過し、窓２５４を通過し、チャ
ンバ１０内に入る。発光ダイオード２５６からの励起光線は、このようにして、
濾光されて５００ｎｍ以下の波長範囲になって、反応混合物においてＦＡＭおよ
びＨＥＸを励起する。

【０１８３】図２４Ｂに示すように、放出された光（例えば、ＦＡＭ染料およびＨＥＸ染料
からの蛍光放線）は、チャンバ１０から光学アセンブリ３４０の窓２７８を通っ
て送られ、５３７ｎｍ低透過レフレクター３６８に打ち当たる。（ＦＡＭのピー
ク放出波長範囲に対応する）波長が５１０〜５３７ｎｍの範囲の放出された光の
部分は、５３７ｎｍ低透過レフレクター３６８で反射し、ミラー３７０で反射し
、５２５ｎｍバンドパスフィルタ３６２を通過し、レンズ３５８を通過し、５３
５ｎｍバンドパスフィルタ３５４を通過し、検出器３４８によって検出される。
検出器３４８は、対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変換されて記
録される。

【０１８４】一方、（ＨＥＸのピーク放出波長範囲に対応する）５４０〜５７０ｎｍの放出
された光の部分は、５３７ｎｍ低透過レフレクター３６８を通過し、ビームスプ
リッタ３６６で反射し、ミラー３６４で反射し、５５５ｎｍバンドパスフィルタ
３５２を通過し、レンズ３６０を通過し、５５５ｎｍバンドパスフィルタ３５６
を通過し、検出器２８４によって検出される。検出器２８４は対応する信号を出
力し、上記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１８５】次に、緑色発光ダイオード２８０が作動されて、発光ダイオードが励起ビーム
を発生し、上記励起ビームはビームスプリッタ３６６を通過し、５３７ｎｍ低透
過レフレクター３６８を通過し、窓２７８を通過し、反応チャンバ１０に入る。
発光ダイオード２８０からの励起光線は、このようにして、濾光されて５３７ｎ
ｍ以上の波長範囲になって、反応混合物内のＴＡＭＲＡおよびＲＯＸを励起する
。

【０１８６】図２４Ａに示すように、放出された光（例えば、ＴＡＭＲＡ染料およびＲＯＸ
染料からの蛍光放線）は、チャンバ１０から光学アセンブリ３００の窓２５４を
通って送られ、６００ｎｍ高透過レフレクター３２８に打ち当たる。（ＴＡＭＲ
Ａのピーク放出波長範囲に対応する）５７５〜６００ｎｍの波長範囲を持つ放出
された光の部分は、６００ｎｍ高透過レフレクター３２８を通過し、５００ｎｍ
高透過レフレクター３２６で反射し、ミラー３２４で反射し、５９０ｎｍバンド
パスフィルタ２６０を通過し、検出器２５８によって検出される。検出器２５８
は対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変換されて記録される。

【０１８７】一方、（ＲＯＸのピーク放出波長範囲に対応する）６００ｎｍ以上の波長を持
つ放出された光の部分は、６００ｎｍ高透過レフレクター３２８で反射し、ミラ
ー３３０で反射し、６００ｎｍ高透過レフレクター３２２を通過し、レンズ３１
８を通過し、６００ｎｍ高透過フィルタ３１４を通過し、検出器３０８によって
検出される。検出器３０８は対応する信号を出力し、上記信号はデジタル値に変
換されて記録される。

【０１８８】第３実施形態の残りの過程は、上述した好ましい実施形態の過程と類似してい
る。検出器の出力信号は、上述したように、線形代数学および較正マトリックス
を使用して、反応混合物内の各分析物を標識付ける染料の真の濃度を示す値に変
換される。第３実施形態の光学アセンブリ３００，３４０の利点は、好ましい実
施形態のアセンブリよりも小さく作られることである。

【０１８９】熱交換モジュール３７（図４参照）と共に、図２３Ａ〜２３Ｂまたは図２４Ａ
〜２４Ｂの光学アセンブリを使用することが目下の所好ましいが、理解されるべ
きことは、反応混合物と光学的に応答指令信号を単独で送るために、１対の光学
アセンブリが使用され得ることである。例えば、代替えの実施形態では、１対の
光学アセンブリが、反応容器を収容するスロットを持つ掌サイズの装置内に組み
込まれる。好ましい実施形態におけるように、光学アセンブリの対は、それぞれ
容器の第１と第２の光学的な透過な壁と光学的に情報伝達するように、配置され
ている。このような装置は、加熱要素および冷却要素のない熱交換モジュール３
７に似ている。

【０１９０】本発明の装置の様々な実施形態は、多くの用途に使用されうることがわかる。
この装置は、例えば核酸増幅等の試料に化学反応を行うために、また、増幅され
た標的配列を光学的に発見するために使用される。例えば、試料は、ポリヌクレ
オチドと、タックポリメラーゼのようなポリメラーゼと、ヌクレオシド三燐酸塩
と、試料のポリヌクレオチドに交雑可能な第１プライマーと、ポリヌクレオチド
に補完する配列に交雑可能な第２プライマーとに混合される。必要とされる試薬
の一部あるいは全部は、出荷時に反応容器内に存在しもよい。或いは、それらは
、容器の入口ポートを通って送られる試料や反応混合物に追加されてもよい。そ
れの代わりに、試薬および染料は、試料とは無関係に、容器の反応チャンバに配
送されてもよい。ポリメラーゼ連鎖反応は、当該技術分野において周知の方法に
よってなされる。

【０１９１】ポリメラーゼ連鎖反応による増幅がここに記載されているが、本発明の装置と
方法は、他の様々なポリヌクレオチド増幅反応および配位子結合分析に使用され
る。このような付加的な反応は、熱的にサイクルするか、または、単一温度で行
われる。例えば、核酸配列ベース増幅（ＮＡＳＢＡ）の場合である。さらに、こ
のような反応には、とりわけＤＮＡリガーゼやＴ７ＲＮＡポリメラーゼおよび／
または転換酵素を含む実に様々な増幅試薬と酵素が用いられている。本発明の装
置において実施されるポリヌクレオチド増幅反応は以下のものを含む。しかし、
以下のものに限定するものではない。すなわち、（１）例えば自立配列複製（３
ＳＲ）およびストランド変位増幅（ＳＤＡ）などの標的ポリヌクレオチド増幅方
法、（２）「有枝鎖」ＤＮＡ増幅のような標的ポリヌクレオチドに付着した信号
の増幅に基づく方法、（３）リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）およびＱＢレプリカ増
幅（ＱＢＲ）のようなプローブＤＮＡの増幅に基づく方法、（４）結紮活性転写
および核酸配列に基づく増幅（ＮＡＳＢＡ）のような転写に基づく方法、（５）
修復連鎖反応（ＲＣＲ）および循環プローブ反応（ＣＰＲ）他の様々な増幅法で
ある。この装置の他の適用は、本発明の範囲内に入るように意図され、これらの
適用は、反応混合物の熱エネルギーおよび／または反応混合物と反応生成物の光
学的応答を必要とする。

【０１９２】概要と結果と範囲上記説明は多くの特異性を含んでいるが、多くの異なる修正および代用が、本
発明の広範な範囲から逸脱することなく、記載された装置および方法に対してな
されることは理解されねばならない。例えば、各熱交換モジュールまたは基本機
器は、光学的検出器からの信号を受信するために、また、例えば９５０〜１０５
０Ｍｚの予め決められた周波数範囲以外の信号を拒絶するために、電子フィルタ
を含んでいる。この実施形態では、各光源は、予め決められた範囲の周波数で光
源にパルスを送ることによって作動される。そして、その範囲内の検出器信号の
みが記録される。この検出回路の利点は、電子ノイズを拒絶し、光学的なドリフ
ト（移動）を遅らせることある。

【０１９３】光学アセンブリにおいて使用されるフィルタは、上述の特定の波長範囲に限ら
ず、当該波長範囲において励起光および放出光を供給するように設計され得る。
上述の特定のフィルタ波長は、好ましい実施形態の典型的な染料に対して有用で
あるが、本発明の範囲を限定するものではない。所定の適用例に対する蛍光染料
の選択は、当該分析物に左右される。選択された染料の異なるピーク励起および
放出のスペクトルに適合させるために、光源やフィルタやフィルタ波長の異なる
組合せが使用され得ることは、当業者には理解される。さらに、青色および緑色
の光源が目下の所好まれるが、この装置では、異なる色の光源の使用が可能であ
る。

【０１９４】さらに、蛍光励起および放出の検出は好ましい一実施形態であるが、直接吸収
および／または軸上ジオメトリ（構造）を持つ伝達で使用される光学的検出方法
は、本発明のマルチチャンネル検出装置に適用され得る。光源と検出器の軸上ア
ラインメントのような代替えのジオメトリは、照明の吸収を測定することによっ
て、染料の濃度および反応の物理的条件（温度やｐＨなど）における変化を監視
するように使用される。この装置は、時間減衰する蛍光発光を測定するのに使用
される。その上、マルチチャンネル検出装置は、蛍光標識に基づく検出に限定さ
れない。この検出装置は、燐光性標識または化学ルミネセンス標識または電子化
学ルミネセンス標識に基づく検出に適用できる。

【０１９５】したがって、本発明の範囲は、以下のクレームおよび法的に同等のものによっ
て決定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反応容器の分解斜視図であり、この図において、反
応チャンバの側壁は、チャンバの内部を示すために移動されている。

【図２】図１の容器の正面図である。

【図３】対向する熱プレートによって形成された熱スリーブに挿入された
図１の容器の側面図である。

【図４】熱スリーブと、一対の光学アセンブリと、冷却装置とを有する本
発明による熱交換モジュールの側面図である。図１の反応容器は、熱スリーブ内
に挿入されている。

【図５Ａ】図５Ａは強度対波長のグラフである。図５Ａは、熱反応におい
て典型的に用いられる４つの染料のそれぞれの励起スペクトルを示している。

【図５Ｂ】図５Ｂは強度対波長のグラフである。図５Ｂは、熱反応におい
て典型的に用いられる４つの染料のそれぞれの放出スペクトルを示している。

【図５Ｃ】図５Ｃは強度対波長のグラフである。図５Ｃは、異なる励起波
長範囲を提供するために緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの出力を
濾光する結果を示している。

【図５Ｄ】図５Ｄは強度対波長のグラフである。図５Ｄは、異なる放出波
長範囲を形成するために４つの染料のそれぞれから放出された光を濾光する結果
を示している。

【図６】図４のモジュールの光学的励起アセンブリの概略平面図である。

【図７】図６の励起アセンブリの分解図である。

【図８】図４のモジュールの光検出アセンブリの概略平面図である。

【図９】図８の検出アセンブリの分解図である。

【図１０】各反応部位の動的かつ独立したコンピュータ実行制御を有する
多数部位反応装置の概略図である。

【図１１】コンピュータと電源とにデイジーチェーン化された複数熱サイ
クル機器を有する別の多数部位反応装置の概略ブロック図である。

【図１２】図１０の装置の基本機器の概略ブロック図である。

【図１３】図４の熱交換モジュールの電子構成部品の概略ブロック図であ
る。

【図１４】図１０の装置の制御、診断、プログラミング、操作機能のため
のコンピュータ制御装置の構造を示す概略ブロック図である。

【図１５】好ましくは、ユーザーによる機能の選択のためのグラフを用い
たユーザーインターフェイス上に再生された図１４の構造を示すブロック図であ
る。

【図１６】ユーザーのコンピュータモニター上で見ることができる本発明
によるグラフィック表示の一連の見本である。図１６は、プログラムメニュー画
面を示しており、それを通してサイトのプロファイルが作られ実行される。

【図１７】ユーザーのコンピュータモニター上で見ることができる本発明
によるグラフィック表示の一連の見本である。図１７は、熱サイクル状態を表示
する器械メニュー画面を示している。

【図１８】ユーザーのコンピュータモニター上で見ることができる本発明
によるグラフィック表示の一連の見本である。図１８は、ライブラリーメニュー
画面を示しており、それを通して、所望の温度プロファイルがメモリから検索さ
れて実行され、結果が表示され、別のコンピュータに送られおよびまたは印刷さ
れる。

【図１９】図１０の装置の全体的な制御と動作を示す流れ図である。

【図２０】図１０の装置上の選択された温度プロファイルを実行するため
の段階を示す流れ図である。

【図２１】本発明の好ましい実施形態による本能混合物の温度を上昇させ
るための段階を示す流れ図である。

【図２２】本発明の好ましい実施形態による反応混合物の温度を低下させ
るための段階を示す流れ図である。

【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の第２実施形態による図４のモジュール
において使用するための一対の光学アセンブリの概略平面図である。

【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の第２実施形態による図４のモジュール
において使用するための一対の光学アセンブリの概略平面図である。

【図２４Ａ】図２４Ａは、本発明の第３実施形態による図４のモジュール
において使用するための別の一対の光学アセンブリの概略平面図である。

【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本発明の第３実施形態による図４のモジュール
において使用するための別の一対の光学アセンブリの概略平面図である。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月２２日（２０００．１１．２２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者カート・イー・ピーターセンアメリカ合衆国95148カリフォルニア州サンノゼ、バレー・リッジ・レイン3655番 (72)発明者ウィリアム・エイ・マクミランアメリカ合衆国95014カリフォルニア州クペルティノ、プレシディオ・ドライブ8051 番 (72)発明者グレゴリー・ティ・エイ・コバックスアメリカ合衆国94305カリフォルニア州スタンフォード、ピーター・クーツ・サークル105番 (72)発明者スティーブン・ジェイ・ヤングアメリカ合衆国95030カリフォルニア州ロス・ガトス、ミラニ・コート105番 (72)発明者ロナルド・チャンアメリカ合衆国94063カリフォルニア州レッドウッド・シティ、フーバー・ストリート3312番 (72)発明者ダグラス・ビー・ドリティアメリカ合衆国94941カリフォルニア州ミル・バレー、キャッスル・ロック・ドライブ25番 (72)発明者レイモンド・ヘバートアメリカ合衆国95030カリフォルニア州ロス・ガトス、オールド・サミット・ロード 17550番 (72)発明者グレゴリー・ジェイ・キンツアメリカ合衆国94043カリフォルニア州マウンテン・ビュー、エミリー・ドライブ 680番Ｆターム(参考） 2G043 AA03 CA03 DA02 EA01 EA02 EA13 GA04 GA07 GB03 GB07 GB19 GB21 HA01 HA02 HA05 JA03 KA02 KA05 KA09 LA01 NA01 NA05 2G057 AA04 AB01 AC01 BA01 BA03 BB06 BB08 EA06 2G059 AA05 BB04 BB13 DD03 DD13 DD17 EE01 EE07 GG01 GG02 HH02 JJ03 JJ11 JJ13 JJ17 KK01 MM01 MM09 【要約の続き】チャンネル装置を提供する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応混合物を熱的に制御すると共に応答指示信号を上記反応混
合物に光学的に送るための装置において、上記装置は、ａ）上記混合物を保持するためにチャンバを有する反応容器であって、第１と
第２の光学的に透過な壁を含む上記容器と、ｂ）間に上記容器を収容するように配置された対向するプレートと、ｃ）上記加熱混合物を加熱するために上記プレートの内の少なくとも１つに連
結された少なくとも１つの加熱要素と、ｄ）上記容器が上記プレートの間に配置されたときに、上記第１と上記第２の
光学的に透過な壁にそれぞれ光学的に情報を伝達する第１と第２の光学アセンブ
リとを備え、上記第１光学アセンブリは、 i）第１光学アセンブリを有する第１ハウジングと、 ii）上記第１窓を通して上記反応混合物に励起光線を送るための少なくとも２
つの光源と、 iii）上記光源と第１組のフィルタが上記第１ハウジングにしっかりと固定さ
れ、上記反応混合物に送られた上記光線の各々が実質的に異なる励起波長範囲を
有するように励起光線を濾光するための第１組のフィルタとを備え、上記第２光学アセンブリは、 i）上記チャンバから放出された光を受け取るための第２光学的窓を有する第
２ハウジングと、 ii）放出された光を検出するための少なくとも２つの検出器と、 iii）放出された光を少なくとも２つの放出波長範囲に分離すると共に、放出
波長範囲の各々において放出された光を上記検出器のそれぞれ１つに方向付ける
ための第２組のフィルタであって、上記第２ハウジングに上記検出器とともにし
っかりと固定されている上記第２組のフィルタとを備えていることを特徴とする
装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、上記第１光学アセンブリは
、少なくとも４つの励起波長範囲内の上記励起光線を送るために上記第１組のフ
ィルタと共に配置された少なくとも４つの光源を含み、上記第２光学アセンブリ
は、少なくとも４つの放出波長範囲において放出された光を検出するために上記
第２組のフィルタと共に配置された少なくとも４つの検出器を含むことを特徴と
する装置。
【請求項３】請求項１に記載の装置において、変化する量の電力を上記光
源に供給するために調整可能な電源を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４】請求項１に記載の装置において、上記検出器からの信号を受
け取るために、また、上記信号の利得またはオフセットを調整するために電子機
器をさらに備えていることを特徴とする装置。
【請求項５】請求項１に記載の装置において、上記光学アセンブリの動作
を制御するために制御装置をさらに備えていることを特徴とする装置。
【請求項６】請求項５に記載の装置において、上記制御装置は、較正マト
リックスを用いて、上記検出器からの出力信号を反応混合物における個々の染料
の濃度を表す値に変換するようにプログラムされていることを特徴とする装置。
【請求項７】請求項５に記載の装置において、励起波長範囲の少なくとも
１つは放出波長範囲の１つと重複し、上記制御装置は、上記重複した放出波長範
囲内の光を受け取る検出器からの較正信号を受信するように、また、上記較正信
号に依って上記検出器から受け取った２次出力信号を調整するように、プログラ
ムされていることを特徴とする装置。
【請求項８】請求項１に記載の装置において、上記チャンバを形成する上
記容器の部分は、上記反応混合物から放出される光を反射するために、逆反射壁
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項８に記載の装置において、上記チャンバは実質的にダ
イヤモンド形状をしていて、上記光学的に透過な壁は上記チャンバの底部を形成
すると共に、上記逆反射壁は上記チャンバの頂部を形成することを特徴とする装
置。
【請求項１０】請求項１に記載の装置において、上記容器の上記第１と上
記第２の光学的に透過な壁は、約９０度の角度で互いにオフセットされているこ
とを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の装置において、上記光学アセンブリの
上記縦軸は約９０度の角度で互いにオフセットされ、上記容器が上記プレート間
に置かれたときに、上記第１光学アセンブリの縦軸が上記第１の光学的に透過な
壁に対して実質的に直角であるように、また、上記第２光学アセンブリの縦軸が
上記第２の光学的に透過な壁に対して実質的に直角であるように、上記アセンブ
リが配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】請求項１に記載の装置において、上記チャンバの各側部は
５〜１５ｍｍの範囲の長さを有し、上記チャンバは０.５〜５ｍｍの範囲の厚み
を有していることを特徴とする装置。
【請求項１３】請求項１に記載の装置において、上記チャンバの各側部は
５〜１２ｍｍの範囲の長さを有し、上記チャンバは０.５〜２ｍｍの範囲の厚み
を有していることを特徴とする装置。
【請求項１４】請求項１に記載の装置において、上記チャンバの各側部の
長さと上記チャンバの厚みとの比は、少なくとも２：１であることを特徴とする
装置。
【請求項１５】請求項１に記載の装置において、上記チャンバの各側部の
長さと上記チャンバの厚みとの比は、少なくとも５：１であることを特徴とする
装置。
【請求項１６】複数の反応混合物を熱的に制御すると共に上記反応混合物
に応答指令信号を光学的に送る装置において、上記装置は、ａ）複数の反応容器を備え、上記容器の各々は上記混合物の１つを保持するた
めに反応チャンバを有し、上記容器の各々は、チャンバの一部分を形成する第１
と第２の光学的に透過な壁を含み、ｂ）上記容器を収容するために、対応する複数の熱交換モジュールを備え、上記モジュールの各々は、 i）間に上記容器を収容するように配置された対向するプレートと、 ii）上記容器に入っている反応混合物を加熱するために、上記プレートの少な
くとも１つに連結された少なくとも１つの加熱要素と、 iii）上記容器が上記プレートの間に置かれたとき、上記容器の上記第１と上
記第２の光学的に透過な壁と応答指令信号をそれぞれ光学的に伝達する第１と第
２の光学アセンブリとを備え、上記第１光学アセンブリは、第１光学的窓を有する第１ハウジングと、上記第１窓を通して励起光線を上記反応混合物に送るための少なくとも２つの
光源と、上記反応混合物に送られた光線の各々が実質的に異なる励起波長範囲を有する
ように上記励起光線を濾光する第１組のフィルタとを備え、上記光源と上記第１
組のフィルタとは上記第１ハウジングにしっかりと固定され、上記第２光学アセンブリは、 i）上記容器から放出された光を受け取るために第２光学的窓を有する第２ハ
ウジングと、 ii）上記放出された光を検出するための少なくとも２つの検出器と、 iii）上記放出された光を少なくとも２つの放出波長範囲に分離するための、
また、上記放出波長範囲の各々において上記放出された光を上記検出器の各々１
つに方向付けるための第２組のフィルタとを備え、上記検出器と上記第２組のフ
ィルタとは上記第２ハウジングにしっかりと固定され、ｃ）熱交換モジュールを収容するための基本機器を備え、上記基本機器は各モ
ジュールの動作を制御するために処理電子機器を含んでいることを特徴とする装
置。
【請求項１７】請求項１６に記載の装置において、各モジュールの第１光
学アセンブリは、少なくとも４つの励起波長範囲内の上記励起光線を送るために
、上記第１組のフィルタと共に配置された少なくとも４つの光源を含み、各モジ
ュールの第２光学アセンブリは、少なくとも４つの放出波長範囲において放出さ
れた光を検出するために、上記第２組のフィルタと共に配置された少なくとも４
つの検出器を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項１８】請求項１６に記載の装置において、基本機器における処理
電子機器を制御するために、コンピュータをさらに備えていることを特徴とする
装置。
【請求項１９】請求項１６に記載の装置において、熱交換モジュールの各
々は、上記反応混合物の１つを冷却するために冷却装置をさらに含んでいること
を特徴とする装置。
【請求項２０】第１と第２の光学的に透過な壁を有する反応容器内に入っ
ている反応混合物に応答指令信号を光学的に送るための装置において、上記装置は、ａ）上記容器を収容するためのスロットと、ｂ）上記容器が上記スロット内に置かれたときに、上記容器の上記第１と上記
第２の光学的に透過な壁と情報を光学的に伝達するようにそれぞれ配置された上
記第１と上記第２の光学アセンブリとを備え、上記第１光学アセンブリは、 i）第１光学的窓を有する第１ハウジングと、 ii）励起光線を上記第１の窓を通して上記反応混合物に送るための少なくとも
２つの光源と、 iii）上記反応混合物に送られた上記励起光線の各々が実質的に異なる励起波
長範囲を有するように上記励起光線を濾光する第１組のフィルタとを備え、上記
光源と上記第１組のフィルタはしっかりと上記第１ハウジングに固定されていて
、上記第２光学アセンブリは、 i）上記混合物から放出された光を受け取るために第２光学的窓を有する第２
ハウジングと、 ii）上記放出光を検出するための少なくとも２つの検出器と、 iii）上記放出光を少なくとも２つの放出波長範囲に分離するために、また、
放出波長範囲の各々において上記放出された光を上記検出器のそれぞれ１つに方
向付けるために、第２組のフィルタとを備え、上記検出器と上記第２組のフィル
タとはしっかりと上記第２ハウジングに固定されていることを特徴とする装置。
【請求項２１】請求項２０に記載の装置において、上記第１光学アセンブ
リは、少なくとも４つの励起波長範囲内の上記励起光線を上記第１組のフィルタ
と共に配置された少なくとも４つの光源を含み、上記第２光学アセンブリは、少
なくとも４つの放出波長範囲において放出光を検出するために、上記第２組のフ
ィルタと共に配置された少なくとも４つの検出器を含んでいることを特徴とする
装置。
【請求項２２】請求項２０に記載の装置において、変化する量の電力を上
記光源に供給するために調整可能な電源をさらに備えていることを特徴とする装
置。
【請求項２３】請求項２０に記載の装置において、上記検出器からの信号
を受け取るために、また、上記信号の利得とオフセットを調整するために、さら
に電子機器を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２４】請求項２０に記載の装置において、上記光学アセンブリの
動作を制御するために、制御装置をさらに備えていることを特徴とする装置。
【請求項２５】請求項２４に記載の装置において、上記制御装置は、較正
マトリックスを用いて、上記検出器からの出力信号を、上記反応混合物における
個々の染料の濃度を表す値に変換するように、プログラムされていることを特徴
とする装置。
【請求項２６】請求項２４に記載の装置において、上記励起波長範囲の少
なくとも１つは上記放出波長範囲の１つに重複し、上記制御装置は、上記重複し
た放出波長範囲内の光を受ける検出器からの較正信号を受信するように、また、
上記較正信号に依って上記検出器から受け取った２次出力信号を調整するように
、プログラムされていることを特徴とする装置。
【請求項２７】請求項２０に記載の装置において、上記容器の上記第１と
上記第２の光学的に透過な壁は約９０度の角度だけ互いにオフセットされ、上記
光学アセンブリの上記縦軸は約９０度の角度だけ互いにオフセットされ、上記容
器が上記スロット内に置かれたときに、上記第１光学アセンブリの縦軸は実質的
に上記第１光学的に透過な壁に直角であると共に、上記第２光学アセンブリの縦
軸は実質的に上記第２光学的に透過な壁に直角であるように、上記アセンブリが
配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２８】請求項２０に記載の装置において、上記第１光学アセンブ
リは、上記励起光線の焦点を合わせるために、上記第１光学的窓内に配置された
第１レンズをさらに備え、上記第２光学アセンブリは、上記チャンバから放出さ
れた光を視準するために、上記第２光学的窓内に配置された第２レンズをさらに
備えていることを特徴とする装置。
【請求項２９】反応混合物を熱的に制御すると共に上記反応混合物に応答
指令信号を光学的に送る装置において、上記装置は、ａ）上記混合物を保持するためのチャンバを有する反応容器を備え、上記容器
は第１と第２の光学的に透過な壁を含み、ｂ）間に上記容器が収容されるように配置された対向するプレートを備え、ｃ）上記反応混合物を加熱するために上記プレートの少なくとも１つに結合さ
された少なくとも１つの加熱要素を備え、ｄ）上記容器が上記プレートの間に配置されたときに、上記第１と上記第２の光
学アセンブリが上記第１と上記第２の光学的に透過な壁と光学的に情報伝達する
ように配置されており、上記第１光学アセンブリは、 i）第１光学的窓を有する第１ハウジングと、 ii）上記第１窓を通して第１励起光線を上記反応混合物に送るための第１光源
と、 iii）上記第１窓を通して上記チャンバから放出された光を受け取るための第
１検出器と、 iv）第１励起波長範囲以外の第１励起光線の部分を濾光するために、また、第
１放出波長範囲以外の放出された光の部分を濾光するために、また、上記第１放
出波長範囲内の放出された光を上記第１検出器に方向付けるために、上記第１ハ
ウジングに配置された第１組のフィルタとを備え、上記第１光源と上記第１組の
フィルタと上記第１検出器とは上記第１ハウジングにしっかりと固定され、上記第２光学アセンブリは、 i）第２光学的窓を有する第２ハウジングと、 ii）上記第２窓を通して第２励起光線を上記反応混合物に送るための第２光源
と、 iii）上記第２窓を通して上記チャンバから放出された光を受け取るための第
２検出器と、 iv）第２励起波長範囲以外の第２励起光線の部分を濾光するために、また、第
１放出波長範囲と異なる第２放出波長範囲以外の放出された光の部分を濾光する
ために、また、上記第２放出波長範囲内の放出された光を上記第２検出器に方向
付けるために、上記第２ハウジングに配置された第２組のフィルタとを備え、上
記第２光源と上記第２組のフィルタと上記第２検出器とは上記第２ハウジングに
しっかりと固定されていることを特徴とする装置。
【請求項３０】請求項２９に記載の装置において、上記第１光学アセンブ
リは、上記第１と上記第２の放出波長範囲と異なる第３放出波長範囲において上
記チャンバから放出された光を受け取るために、上記第１ハウジングにしっかり
と固定された第３検出器をさらに含み、上記第１組のフィルタは、上記第３放出
波長範囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第３放出波長範囲内
の放出された光を上記第３検出器に方向付けるために、少なくとも１つのフィル
タをさらに含んでいることを特徴とする装置。
【請求項３１】請求項３０に記載の装置において、上記第２光学アセンブ
リは、上記第１と上記第２と上記第３の放出波長範囲と異なる第４放出波長範囲
において上記チャンバから放出された光を受け取るために、上記第２ハウジング
にしっかりと固定された第４検出器をさらに含み、上記第２組のフィルタは、上
記第４放出波長範囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第４放出
波長範囲内の放出された光を上記第４検出器に方向付けるために、少なくとも１
つのフィルタをさらに含んでいることを特徴とする装置。
【請求項３２】請求項２９に記載の装置において、上記チャンバを形成す
る上記容器の部分は、上記反応混合物から放出された光を反射するために逆反射
壁を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項３３】請求項３２に記載の装置において、上記チャンバは実質的
にダイヤモンド形状をしていて、上記光学的に透過な壁は上記チャンバの底部を
形成すると共に、上記逆反射壁は上記チャンバの頂部を形成することを特徴とす
る装置。
【請求項３４】請求項２９に記載の装置において、上記容器の上記第１と
上記第２の光学的に透過な壁は、約９０度の角度で互いにオフセットされている
ことを特徴とする装置。
【請求項３５】請求項３４に記載の装置において、上記光学アセンブリの
上記縦軸は互いに約９０度の角度でオフセットされ、上記容器が上記プレート間
に置かれたときに、上記第１光学アセンブリの縦軸が上記第１の光学的に透過な
壁に対して実質的に直角であるように、また、上記第２光学アセンブリの縦軸が
上記第２の光学的に透過な壁に対して実質的に直角であるように、上記アセンブ
リが配置されていることを特徴とする装置。
【請求項３６】請求項２９に記載の装置において、上記チャンバの各側部
は５〜１５ｍｍの範囲の長さを有し、上記チャンバは０.５〜５ｍｍの範囲の厚
みを有していることを特徴とする装置。
【請求項３７】請求項２９に記載の装置において、上記チャンバの各側部
は５〜１２ｍｍの範囲の長さを有し、上記チャンバは０.５〜２ｍｍの範囲の厚
みを有していることを特徴とする装置。
【請求項３８】請求項２９に記載の装置において、上記チャンバの各側部
の長さと上記チャンバの厚みとの比は、少なくとも２：１であることを特徴とす
る装置。
【請求項３９】請求項２９に記載の装置において、上記チャンバの各側部
の長さと上記チャンバの厚みとの比は、少なくとも５：１であることを特徴とす
る装置。
【請求項４０】複数の反応混合物を熱的に制御すると共に上記反応混合
物に応答指令信号を光学的に送る装置において、上記装置は、ａ）複数の反応容器を備え、上記容器の各々は上記混合物の１つを保持するた
めに反応チャンバを有し、上記容器の各々は、チャンバの一部分を形成する第１
と第２の光学的に透過な壁を含み、ｂ）上記容器を収容するために、対応する複数の熱交換モジュールを備え、上記モジュールの各々は、 i）間に上記容器を収容するように配置された対向するプレートと、 ii）上記容器に入っている反応混合物を加熱するために、上記プレートの少な
くとも１つに連結された少なくとも１つの加熱要素と、 iii）上記容器が上記プレートの間に置かれたとき、上記容器の上記第１と上
記第２の光学的に透過な壁と応答指令信号をそれぞれ光学的に伝達する第１と第
２の光学アセンブリとを備え、上記第１光学アセンブリは、第１光学的窓を有する第１ハウジングと、上記第１窓を通して第１励起光線を上記容器内に入っている上記反応混合物に
送るために第１光源と、上記第１窓を通して上記チャンバから放出された光を受け取る第１検出器と、上記第１励起波長範囲以外の上記第１励起光線の部分を濾光するために、また
、第１放出波長範囲以外の放出された光の部分を濾光するために、また、上記第
１放出波長範囲内の放出光を上記第１検出器に方向付けるために、上記第１ハウ
ジングに配置された第１組のフィルタとを備え、上記第１光源と上記第１組のフ
ィルタと上記第１検出器とは上記第１ハウジングにしっかりと固定され、上記第２光学アセンブリは、第２光学的窓を有する第２ハウジングと、上記第２光学的窓を通して第２励起光線を上記励起混合物に送るための第２光
源と、上記第２窓を通して上記チャンバから放出された光を受け取るための第２検出
器と、第１励起波長範囲と異なる第２励起波長範囲以外の第２励起光線の部分を濾光
するために、また、第１放出波長範囲と異なる第２放出波長範囲以外の放出され
た光の部分を濾光するために、また、上記第２放出波長範囲内の放出光を上記第
２検出器に方向付けるために、上記第２ハウジング内に配置された第２組のフィ
ルタとを備え、上記第２光源と上記第２組のフィルタと上記第２検出器とは上記第２ハウジン
グにしっかりと固定され、ｃ）上記熱交換モジュールを収容するための基本機器を備え、上記基本機器は
各モジュールの動作を制御するために処理電子機器を含んでいることを特徴とす
る装置。
【請求項４１】請求項４０に記載の装置において、各熱交換モジュールの
第１光学アセンブリは、上記第１および第２放出波長範囲と異なる第３放出波長
範囲において上記チャンバから放出された光を受け取るために、第１ハウジング
に固定された第３検出器をさらに含み、上記第１組のフィルタは、上記第３放出
波長範囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第３放出波長範囲に
おいて放出された光を上記第３検出器に方向付けるために、少なくとも１つのフ
ィルタを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項４２】請求項４１に記載の装置において、各熱交換モジュールの
第２光学アセンブリは、上記第１，第２および第３放出波長範囲と異なる第４放
出波長範囲において上記チャンバから放出された光を受け取るために、第２ハウ
ジングに固定された第４検出器をさらに含み、上記第２組のフィルタは、上記第
４放出波長範囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第４放出波長
範囲において放出された光を上記第４検出器に方向付けるために、少なくとも１
つのフィルタを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項４３】請求項４０に記載の装置において、基本機器における処理
電子機器を制御するために、コンピューターをさらに備えていることを特徴とす
る装置。
【請求項４４】反応容器内に入っている反応混合物に応答指令信号を光学
的に送るための装置において、上記容器は第１と第２の光学的に透過な壁を含み
、上記装置は、ａ）上記容器を収容するためのスロットと、ｂ）上記容器が上記スロット内に置かれたときに、上記容器の上記第１と上記
第２の光学的に透過な壁と情報を光学的に伝達するようにそれぞれ配置された上
記第１と上記第２の光学アセンブリとを備え、上記第１光学アセンブリは、 i）第１光学的窓を有する第１ハウジングと、 ii）上記第１窓を通して第１励起光線を上記励起混合物に送るための第１光源
と、 iii）上記第１窓を通して上記チャンバから放出された光を受け取るための第
１検出器と、 iv）第１励起波長範囲以外の第１励起光線の部分を濾光するために、また、第
１放出波長範囲以外の放出された光の部分を濾光するために、また、上記第１放
出波長範囲内の放出光を上記第１検出器に方向付けるために、上記第１ハウジン
グ内に配置された第１組のフィルタとを備え、上記第１光源と上記第１組のフィルタと上記第１検出器とは上記第１ハウジン
グにしっかりと固定され、上記第２光学アセンブリは、 i）第２の光学的窓を有する第２ハウジングと、 ii）上記第２窓を通って上記第２励起光線を上記反応混合物に送るための第２
光源と、 iii）上記第２窓を通って上記チャンバから放出される光を受け取るための第
２検出器と、 iv）第１励起波長範囲と異なる第２励起波長範囲以外の第２励起光線の部分を
濾光するために、また、第１放出波長範囲と異なる第２放出波長範囲以外の放出
された光の部分を濾光するために、また、上記第２放出波長範囲における放出光
を上記第２検出器に方向付けるために、上記第２ハウジング内に配置された第２
組のフィルタとを備え、上記第２光源と上記第２組のフィルタと上記第２検出器とは上記第２ハウジン
グにしっかりと固定されていることを特徴とする装置。
【請求項４５】請求項４４に記載の装置において、上記第１光学アセンブ
リは、上記第１および第２放出波長範囲と異なる第３放出波長範囲において上記
チャンバから放出された光を受け取るために、第１ハウジングにしっかりと固定
された第３検出器をさらに含み、上記第１組のフィルタは、上記第３放出波長範
囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第３放出波長範囲において
放出された光を上記第３検出器に方向付けるために、少なくとも１つのフィルタ
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項４６】請求項４５に記載の装置において、上記第２光学アセンブ
リは、上記第１，第２および第３放出波長範囲と異なる第４放出波長範囲におい
て上記チャンバから放出された光を受け取るために、第２ハウジングにしっかり
と固定された第４検出器をさらに含み、上記第２組のフィルタは、上記第４放出
波長範囲以外の放出された光を濾光するために、また、上記第４放出波長範囲に
おいて放出された光を上記第４検出器に方向付けるために、少なくとも１つのフ
ィルタを含んでいることを特徴とする装置。
【請求項４７】請求項４４に記載の装置において、変化する量の電力を上
記光源に供給するために調整可能な電源をさらに備えていることを特徴とする装
置。
【請求項４８】請求項４４に記載の装置において、上記検出器からの信号
を受け取るために、また、上記信号の利得とオフセットを調整するために、さら
に電子機器を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４９】請求項４４に記載の装置において、上記光学アセンブリの
動作を制御するために、制御装置をさらに備えていることを特徴とする装置。
【請求項５０】請求項４４に記載の装置において、上記容器の上記第１と
上記第２の光学的に透過な壁は互いに約９０度の角度でオフセットされ、上記光
学アセンブリの縦軸は互いに約９０度の角度でオフセットされ、上記容器が上記
スロット内に置かれたときに、上記第１光学アセンブリの縦軸が上記第１の光学
的に透過な壁に対して実質的に直角であるように、また、上記第２光学アセンブ
リの縦軸が上記第２の光学的に透過な壁に対して実質的に直角であるように、上
記アセンブリが配置されていることを特徴とする装置。