JP2003521670A - 蛍光偏光を測定する装置及びその方法 - Google Patents

蛍光偏光を測定する装置及びその方法

Info

Publication number
JP2003521670A
JP2003521670A JP2000519281A JP2000519281A JP2003521670A JP 2003521670 A JP2003521670 A JP 2003521670A JP 2000519281 A JP2000519281 A JP 2000519281A JP 2000519281 A JP2000519281 A JP 2000519281A JP 2003521670 A JP2003521670 A JP 2003521670A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
excitation
composition
optical relay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000519281A
Other languages
English (en)
Inventor
ダグラス・エヌ・モドリン
ジョン・シー・オウィッキ
Original Assignee
エルジェイエル・バイオシステムズ・インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/062,472 external-priority patent/US6071748A/en
Priority claimed from US09/156,318 external-priority patent/US6258326B1/en
Priority claimed from US09/160,533 external-priority patent/US6097025A/en
Application filed by エルジェイエル・バイオシステムズ・インコーポレーテッド filed Critical エルジェイエル・バイオシステムズ・インコーポレーテッド
Publication of JP2003521670A publication Critical patent/JP2003521670A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/588—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with semiconductor nanocrystal label, e.g. quantum dots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6445—Measuring fluorescence polarisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/536—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase
    • G01N33/542—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase with steric inhibition or signal modification, e.g. fluorescent quenching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/582—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with fluorescent label
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
    • B01J2219/00315—Microtiter plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
    • B01J2219/00315—Microtiter plates
    • B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00686—Automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00686—Automatic
    • B01J2219/00691—Automatic using robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00702—Processes involving means for analysing and characterising the products
    • B01J2219/00707—Processes involving means for analysing and characterising the products separated from the reactor apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/523—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for multisample carriers, e.g. used for microtitration plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6419—Excitation at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6471—Special filters, filter wheel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2458/00—Labels used in chemical analysis of biological material
    • G01N2458/40—Rare earth chelates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/028—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations having reaction cells in the form of microtitration plates

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組成物から発せられた偏光を測定するための高感度で高スループットの装置及びその方法を提供することである。 【解決手段】 試料井戸の列を有するマイクロプレートを支持するために配置されたステージと、連続スペクトル高色温度光源と、励起偏光子を有する励起光学中継構造体と、検出器と、放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光源からの光を少なくとも一つの試料井戸に収容された組成物の方へ方向付け、前記放射光学中継構造体が前記放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出器の方へ方向付けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ルミネセンスに関するものである。さらに詳細には、本発明はエン
ハンスされた感度を用いて光ルミネセンス偏光を測定する装置及びその方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
蛍光スペクトル分析は、分子系の成分及び特性を特徴付ける蛍光を利用する；
例えば、蛍光分析は、候補の薬剤化合物を識別するために、高処理量選別処理に
おいて使用してもよい。蛍光スペクトル分析を蛍光偏光（ＦＰ）、蛍光共鳴エネ
ルギー移動（ＦＲＥＴ）、蛍光寿命（ＦＬＴ）、全内部反射（ＴＩＲ）蛍光、蛍
光関連スペクトロスコピー（ＦＣＳ）、及び蛍光退色回復（ＦＲＡＰ）を基礎に
している。それらはそれぞれ利点と欠点を有する。例えば、蛍光偏光分析は均一
的でかつ比率的であるが、そのため、濃度、体積、あるいはメニスカス形状にお
いて試料間での変動に対して比較的反応しない。
【０００３】 蛍光偏光分析は、偏光した光の吸収及び放射を含んでいる（偏光は、一般的に
光の伝播方向に垂直な光の電場の方向を指している）。蛍光偏光分析では、蛍光
偏光試料は偏光した励起光によって照射される。ここで、励起光は、その偏光方
向を指向する吸収双極子を有する蛍光体を選択的に励起する。これらの分子は、
その放射双極子に平行に偏光した光を選択的に放射することによってその後崩壊
する。放射光が偏光するトータルの量は、励起状態の寿命間の分子の再配向（再
配向分子のサイズ、形状、及び環境）の程度に依存する。従って、蛍光偏光分析
はそれらの応用間の結合反応及び酵素の活動の量を測定するために使用してもよ
い。
【０００４】 蛍光偏光分析は、様々な光源を用いて実施されてきた。学術研究機関の場合、
蛍光偏光分析用の光源にはレーザー及びアークランプ（例えば、キセノンアーク
ランプ）を含んでいる。不幸にして、これらの光源には多くの欠点を有する。キ
セノンアークランプにおける気体は高圧下（約10気圧）にあり、そのため、爆発
の危険がつきまとっている。レーザー及びキセノンアークランプに対する電源は
、非常に高い電流（約25アンペア）及び電圧（約20,000ボルトから40,000ボルト
）で作動する。そのため、感電死及び他の健康障害の危険がつきまとっている。
特に、キセノンアークランプに対する電源はオゾンを発生し、ランプがついたと
きに致命的なショックを与えるかもしれない。電源は、システムの他の電子的要
素に損傷を与える過度電流（transient）を生成するかもしれない。レーザー及
びキセノンアークランプから放射された光は非常に強度が高いので、目へのダメ
ージがいつもつきまとっている。特に、極端な明度は網膜にダメージを与えるか
もしれない。また、キセノンアークランプ及びいくつかのレーザーによって放射
された紫外光は角膜にダメージを与えるかもしれない。レーザー及びいくつかの
アークランプ（例えば、水銀）のスペクトル出力は非常に限定されており、その
ため、所望の励起波長は手に入らないかもしれない。アークランプの寿命は非常
に短いかもしれない（典型的には約300時間）ので、ランプは頻繁に交換しなけ
ればならず、それによって、運転者をランプ及び電源に起因した危険にさらすこ
とになる。
【０００５】 これらの欠点は、研究所以外でも益々重要性が高まることが予想される。例え
ば、高処理能力遮断（high-throughput screening）の応用においては、光源は
ほぼ連続的に使用されるかもしれない。そのため、レーザー及びアークランプに
起因する危険は拭えない。光源は、安全問題に不慣れなあるいは無関心な比較的
未熟な運転者にも使用されるかもしれない。
【０００６】 高処理能力スクリーニング実験においては、蛍光偏光分析の光源は白熱（例え
ば、タングステン）灯及びフラッシュランプを含む。白熱灯は比較的一般的でか
つ安価であり、オーバーヘッドプロジェクターのランプを含む。白熱灯は幅広い
スペクトルの光を発し、そのため、様々な蛍光化合物を用いて使用してもよい。
フラッシュランプはもっと風変わりであり、白熱灯を越えるいくつかの利点があ
る。特に、フラッシュランプは時間分解及び定常状態測定用に使用してもよい。
この融通性によって、定常状態及び時間分解蛍光偏光分析のような多重分析を行
う装置において同じ光源を使用できるようになっている。さらに、フラッシュラ
ンプは10,000時間もの超寿命を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、組成物から発せられた偏光を測定するための高感度で高スループッ
トの装置及びその方法を提供する。装置は、マイクロプレートのような容器を支
持するステージを使用する。光源は、励起偏光子（excitation polarizer）を介
して検査位置にある容器内の組成物に光を向ける励起光学中継構造物に接続して
いる。光学中継構造物は、放射偏光子を介して組成物から発せされた光を伝送し
、偏光光を検出器へ向ける。装置の構成要素は、フォトンノイズが検査位置の小
密度の蛍光体から発せられた光強度に比較して最小になるように選択されかつ構
成されている。
【０００８】 好適な実施形態では、光源はキセノンアークランプのような連続高色温度ラン
プである。光源はレーザーあるいは発光ダイオードであってもよい。
【０００９】 装置の機能的要素は、高温度ランプに関連した潜在的危険を最小にするように
構成された一あるいは二以上の固いハウジングに収容されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の本質は、図面と以下の好適な実施形態の詳細な記載を考察することに
よってさらに深く理解されるだろう。
【００１１】 本発明は、組成物から発せられた偏光を測定する装置及びその方法を提供する
。一般的に、その装置及び方法は、光源と、検出器と、光源と組成物と検出器と
を間に光を向ける（励起及び発光偏光子を有する）励起及び発光光学中継構造物
とを使用する。理解を容易にするために、以下の本発明の記載は６つのパートに
分割する：（１）偏光の説明、（２）偏光装置の説明、（３）偏光の測定方法、
（４）信号のエンハンスメント、（５）好適な光源の説明、（６）偏光実験の説
明。
【００１２】 偏光の概要 図１は、蛍光偏光が分子の再配向にどのように影響されるかを示す概略図であ
る。蛍光偏光分析においては、組成物３２内の特定の分子３０は一あるいは二以
上の蛍光体を使ってラベルする。励起光の偏光に平行に並んだ吸収双極子を有す
る蛍光体（黒で図示）を選択的に励起する組成物は偏光励起光を使って照明する
。励起蛍光体は、その後発光双極子に平行に偏光した選択的に発光する光によっ
て減衰する。
【００１３】 発光が偏光する全割合は、蛍光寿命τFで示す蛍光の励起と発光との間のイン
ターバル時間の間の分子の再配向の度合いに依存する。そして、分子の再配向の
度合いは、再配向する分子の寿命及びサイズ、形状、環境に依存する。特に、分
子は、サイズに比例する回転相関時間τrotを使った拡散を介して回転する。そ
して、蛍光時間の間、比較的大きな分子はそれほど再回転はしない。そのため、
全蛍光は比較的偏光する。対照的に、同じ時間インターバルの間、比較的小さな
分子はかなり再回転し、そのため、全蛍光は比較的偏光しない。
【００１４】 偏光と強度の関係は以下の式で表される：
【数１】 ここで、Pは偏光、I‖は励起光の偏光に平行に偏光した蛍光の強度、I⊥は励
起光の偏光に垂直に偏光した蛍光の強度である。励起と発光との間でほとんど回
転がないならば、I‖は比較的大きく、I⊥は比較的小さく、Pは1に近い（回転が
なければ、Pは1より小さくてもよい；例えば、吸収及び発光双極子が平行でない
ならば、Pは1より小さい）。対照的に、吸収と発光との間にかなりの回転があれ
ば、I‖はI⊥に匹敵し、Pは0に近い。Pは0と1との間の値なので、偏光はしばし
ば0と1との間の値であるミリP単位（1000×P）で示される。
【００１５】 偏光と回転の関係はペリン（Perrin）方程式によって表される：
【数２】 ここで、P0は分子運動がないときの偏光（固有偏光）、τFは上記の蛍光寿命
（崩壊率の逆数）、τrotは上記の回転相関時間（回転率の逆数）。
【００１６】 ペリン方程式は、蛍光寿命と回転相関時間とが近いときに偏光分析が最も感度
がよいことを示している。回転相関時間は、（球状分子に対する）分子量の各2,
400ダルトンの増加に対して約1ナノ秒だけ増加するように分子量に比例する。フ
ルオレセイン（fluorescein）のようなおおよそ4ナノ秒の蛍光寿命を有する短め
寿命の蛍光体に対して、蛍光偏光分析は約40,000ダルトン以下の分子量に対して
非常に感度が高い。Ru(bpy)2dcbpy（ruthenium 2,2'-dibipyridyl 4,4'-dicarbo
xyl-2,2'-bipyridine）のようなおおよそ400ナノ秒の寿命を有する長めの寿命の
蛍光体に対して、蛍光偏光分析は約70,000ダルトンから4,000,000ダルトンの間
の分子量に対して非常に感度が高い。
【００１７】 偏光装置の説明 図２は、蛍光偏光を測定する装置５０の概略図である。装置５０は、光源５２
と、励起偏光子５４と、発光偏光子５６と、検出器５８とを備えている。光源５
２が発生する光６０は、（垂直矢印で示した）偏光励起光が通過する励起偏光子
５４を介して方向づけれている。偏光励起光は、応答で蛍光放射光６４を生成す
る蛍光試料６２上に方向付けられている。蛍光放射光６４は、励起光６０の偏光
に対して垂直（⊥；平行矢印で示している）あるいは平行（‖；垂直矢印で示し
ている）に方向付けられた成分を有する発光偏光子５６を介して方向付けられて
いる。その方向に依存して、発光偏光子５６は、検出器５８によって検出用の放
射光６４の平行成分（‖）あるいは垂直成分（⊥）を通過させる。
【００１８】 図３から図６は、蛍光偏光を測定する代替の装置９０の概略構成図である。装
置９０は、光を組成物に運ぶ一あるいは二以上の光源と、前記組成物から送られ
た光を受光する一あるいは二以上の検出器と、前記光源、前記組成物、及び検出
器との間で光を中継する光学中継構造物とを備えている。装置９０は、様々な蛍
光及び吸光度分析に対して使用してもよい。
【００１９】 ここで構成したように、装置９０は、連続光源１００と時間変調光源１０２と
を備えている。装置９０は、４個の光源に対する光源スロット１０３ａ−ｄを備
えているが、光源及び光スロットの数は他の数でもよい。光源スロット１０３ａ
−ｄは、各光源の少なくとも一部を囲繞してもよいハウジングとして機能してお
り、照射及び爆発からの保護を提供する。フォトルミネセンス光学システムを介
した光伝達の方向を矢印で示す。
【００２０】 連続スペクトル光源１００は、フォトルミネセンス強度及び定常状態フォトル
ミネセンス偏光分析のための光を供給する。連続光源１００は、アークランプ、
レーザー、発光ダイオード及び他の手段を含んでいてもよい。好適な連続スペク
トル光源は、ILC Technology, Inc.製のModel LX175F CERMAXキセノンランプの
ような高強度、高色温度キセノンアークランプである。色温度は、黒体放射体が
光源の色度に等しい色度を有するようの作動しなければならない、ケルビン単位
の絶対温度である。高色温度ランプは低色温度ランプより強度の強い光を生成し
、また、多くの蛍光体が吸収する可視波長側及び紫外線波長側にへシフトした最
大の出力を有してもよい。好適な連続スペクトル光源は、タングステンフィラメ
ント源の約3000ケルビンの色温度を大きく越える、5600ケルビンの色温度を有す
る。好適な連続スペクトル光源は、フラッシュ光源より単位時間あたりの強度が
より高い光を提供し、感度を向上し、読み取り時間を低減する。装置９０は、光
源に生成された光の強度を変えることなく、組成物上に入射する光の強度を変え
るように構成された変調機構を含んでもよい。
【００２１】 時間変調光源１０２は、フォトルミネセンス寿命及び時間分解フォトルミネセ
ンス偏光分析のような時間分解フォトルミネセンス分析用の光を提供する。好適
な時間変調光源は、EG&G Electro-Optics製のModel FX-1160キセノンフラッシュ
ランプのようなキセノンフラッシュランプである。好適な光源は、信号検出の前
の短いインターバルにの間に光の“フラッシュ”を発生し、時間分域測定に対し
て特に適している。他の時間変調光源は、外部からポッケルスセル、カーセルあ
るいは他の機構を使用して強度が変調可能な連続スペクトル光源の他に、パルス
レーザーを含んでいる。後者の光源は特に周波数分域測定に適している。
【００２２】 装置９０において、連続スペクトル光源１００と時間変調光源１０２は、多色
でかつ非偏光でかつ非干渉性の光を生成する。連続スペクトル光源１００は実質
的に連続な照明を生成し、時間変調光源１０２が時間変調照明を生成する。これ
らの光源から光は変更なしで試料に照射されてもよいし、あるいは、強度、スペ
クトル、偏光、あるいは他の特性を偏光するようにフィルターをかけられてもよ
い。
【００２３】 光源で生成された光は、テスト位置への励起光学距離に沿って進む。このよう
な光は、試料に運ばれる光のスペクトルを変えるための何らかの機構を一般に備
えた一あるいは二以上の“スペクトルフィルター”を通り抜けていく。スペクト
ルは光の波長成分を示している。白あるいは多くの色を含む多色光を、赤、青、
緑、あるいは一あるいは数色だけの光を含む他の実質的単色光に変換するために
、スペクトルフィルターを使用してもよい。装置９０においては、スペクトルは
、予め選択された波長の光を選択的に伝達しかつ他の波長の光を選択的に吸収す
る励起干渉フィルター１０４によって変えられる。便宜上、励起干渉フィルター
１０４は、励起光のスペクトルを予め選択されたフィルターを光学経路（optica
l path）へと回転することによって変えることが可能な励起干渉をホイール１０
６上に収容してもよい。スペクトルフィルターは、波長によって光を空間的に分
解してもよい。スペクトルフィルターには、例えば、格子、モノクロメータ、及
びプリズムがある。
【００２４】 スペクトルフィルターには、単一の波長の光のみを発するレーザーのような単
色（“一色”）光源を要求しない。従って、励起フィルターホイール１０６は、
いくつかの光源スリット１０３ａ，１０３ｂの光学経路上に載置し、他の光源ス
リット１０３ｃ，１０３ｄの光学経路上に載置しないようにしてもよい。
【００２５】 次に、光を頂上光学ヘッドあるいは底部光学ヘッド１１２ａ，１１２ｂのそれ
ぞれに供給するために、適当な光源の前に励起ファイバー光学ケーブル１１０ａ
，１１０ｂを位置づける励起光学シャトル（あるいはスイッチ）を光は通過する
。光学ヘッドは、光を感知されるボリュームへ運ぶため、及び感知されるボリュ
ームから伝達した光を受光するために、様々な光学部材を含んでいる。光は、水
が庭用のホースを伝送するように、ファイバー光学ケーブルを伝送する。ファイ
バー光学ケーブルは、装置のコーナーの回りを光が容易に回り、装置の不透明部
材の回りを光が伝送するように使用することができる。さらに、ファイバー光学
ケーブルは光により均一な強度プロファイルを与える。好適なファイバー光学ケ
ーブルは、低自己蛍光を有する融解されたシリコンの束である。これらの利点に
もかかわらず、光は、ミラーのような他の機構を使用して光学ヘッドに運ぶこと
もできる。
【００２６】 光学ヘッドに達した光は、光の偏光を変えるための何らかの機構を備えた一あ
るいは二以上の励起“偏光ファイバー”を通過してもよい。励起偏光フィルター
は、頂部及び／又は底部光学ヘッドを含んでいてよい。装置９０では、偏光は、
頂部光学ヘッド１１２だけを含む励起偏光子によって変えられる。励起偏光フィ
ルター１１４は、ｓ偏光光だけが通過するｓ偏光子Ｓとｐ偏光光だけが通過する
ｐ偏光子Ｐと実質的に全ての光が通過するブランクＯとを含んでいてもよい。励
起偏光子１１４は、システムのスイッチングを行う標準あるいは強誘電体液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）を含んでいてもよい。このようなシステムは、機械的なス
イッチャより迅速で経済的である。励起偏光子１１４は、偏光分析における信号
−ノイズ比を増大する同期検出器を有する連続モードＬＣＤ偏光回転子を含んで
もよい。
【００２７】 一方あるいは両方の光学ヘッドにおける光は、光を“感知ボリューム”に焦点
を合わせるための何らかの機構を一般に含む励起“共焦光学要素”を通過しても
よい。装置９０においては、共焦光学要素は、図５に示したように、一組のレン
ズ１１７ａ−ｃと感知ボリュームに共役した像面に配置した励起アパーチャ１１
６とを含んでいる。アパーチャ１１６はアパーチャとして直接組み込んでもよい
し、あるいはファイバー光学ケーブルの端部のように間接的に組み込んでもよい
。レンズ１１７ａ，ｂは試料上にアパーチャー１１６の像を投影し、そのため、
試料の予め選択したボリュームあるいは感知ボリュームだけを照明する。
【００２８】 光学ヘッドを通って伝播する光は、反射光を組成物１２０へ、かつ透過光を光
モニター１２２へ進ませるビームスプリッター１１８を介して反射されかつ透過
される。反射光及び透過光は共に、ビームスプリッター１１８と組成物１２０と
の間に機能的に作用するように配置されたレンズ１１７ｂを通過する。
【００２９】 ビームスプリッターを使用して、試料及び光モニターに励起光を向け、かつ検
出器に放射光を向ける。ビームスプリッターは変更可能であり、そのため、ビー
ムスプリッターは異なる分析モードあるいは組成物に対して最適化されてもよい
。多くの数のあるいは様々な蛍光分子はが研究されれば、ビームスプリッターは
多くの波長の光に適応されなければならない；この場合には、波長に依存しない
入射光の半分を反射し、かつ半分を透過する“５０：５０”ビームスプリッター
が最適である。このようなビームスプリッターは多くの種類の分子と共に使用可
能であるが、まだかなりの励起光を組成物上に運び、かなりの放射光を検出器に
透過させる。一あるいは数個の関連蛍光分子を研究すれば、ビームスプリッタは
限られた数の波長の光を適用することができる必要がある；この場合には、“二
色性”あるいは“多色性”のビームスプリッターが最適である。このようなビー
ムスプリッターは、適当なセットの分子に対するカットオフ波長を備えることも
可能であり、励起光及び背景光のほとんどあるいは実質的に全てを反射し、一方
、放射光のほとんどあるいは実質的に全てを透過する。これは、ビームスプリッ
ターの反射性及び透過性が波長と共に変えられるから可能となる。
【００３０】 光モニターは、光源で生成された光の強度における揺らぎを補正するのに使用
する；このような補正は、検出器で測定された蛍光強度の対応倍と光モニターで
測定された励起光強度との比として検出強度を報告することによって実施される
。光モニターは、光源が弱くなれば、ユーザーに警告するようにプログラムされ
ていてもよい。好適な光モニターは低自己蛍光に対する石英窓を有するシリコン
光ダイオードである。
【００３１】 組成物（試料）は、ステージ１２３に支持された試料ホルダーに固定されてい
る。組成物は、化合物、混合物、表面、溶液、乳濁液、懸濁液、細胞培養、発酵
培養、細胞、組織、及び／又は誘導体、及び／又は抽出物である。組成物の分析
は、このような組成物におけるフォトルミネセンス分析物の存在、濃度、あるい
は（相互作用を含む）物理的性質を測定することを含んでいる。試料ホルダーは
、マイクロプレート、バイオチップ、あるいは周知の形の試料の配列を含むこと
ができる。装置９０においては、好適な試料ホルダーは、組成物を固定する複数
のマイクロプレート井戸１２６を含むマイクロプレートである。組成物は、分析
に依存する単一のマイクロプレート井戸あるいは複数のマイクロプレート井戸の
内容物であってもよい。
【００３２】 感知ボリュームは、典型的には約25°のテーパ角と、0.1mmと2.0mmとの間の範
囲の最小の直径とを有する砂時計形を有する。96井戸及び384井戸のマイクロプ
レートに対して、好適な最小直径は約1.5mmである。1536井戸マイクロプレート
に対しては、好適な最小直径は約1.0mmである。試料容器のサイズ及び形状は感
知ボリュームのサイズと形状とにマッチしていてもよい。
【００３３】 感知ボリュームの位置は、信号−ノイズ比及び信号−バックグランド比とを最
適化するように、組成物内で精確に移動可能である。例えば、感知ボリュームは
、信号−ノイズ比及び信号−バックグランド比とを最適化するように、感知ボリ
ュームを試料ホルダー内の壁から移動して、壁に結合し固定した蛍光体に起因し
た擬信号を低減することが可能である。装置９０では、光学経路に垂直なＸＹ面
における位置を組成物を支持するステージを移動することによって制御し、一方
、光学経路に平行なＺ軸に沿った位置は、図３及び図４で示したようなＺ軸調整
機構を用いて光学ヘッドを移動することによって制御する。しかしながら、感知
ボリュームを組成物の適当な一部を有するレジスターあるいは位置合わせ（alig
nment）に持ってくる機構を備えていてもよい。
【００３４】 頂部及び底部光学の組み合わせによって、分析について：（１）頂部照明及び
頂部検出、あるいは（２）頂部照明及び底部検出、あるいは（３）底部照明及び
頂部検出、あるいは（２）底部照明及び底部検出の組み合わせが可能になる。同
じ側の照明及び検出の（１）及び（４）は“エピ（epi）”と呼ばれ、フォトル
ミネセンス分析に好適である。反対側照明及び検出（２）及び（３）は“トラン
ス（trans）”と呼ばれ、吸収分析に好適である。装置９０においては、エピモ
ードが使用され、そのため、反対方向あるいは反平行方向であろうとも、励起光
及び放射光が光学ヘッドにおいて同じ経路を伝播する。しかしながら、トランス
モードが使用されれば、吸収分析にとっては本質的であろう。一般的に、頂部光
学は開放頂部を有する同じホルダーを使って使用可能であり、一方、底部光学は
、ガラスあるいは薄いプラスチック底部のような光学的に透明な底部を有する同
じホルダーを使って使用可能である。
【００３５】 光は組成物によって多重方向に透過する。透明光の一部は放射経路を伝播して
検出器へ入る。透過光はレンズ１０７ｃを通過し、放射アパーチャー１３１及び
／又は放射偏光子１３２を通ってもよい。装置９０において、放射アパーチャー
は、感知ボリュームに共役な像面に位置し、実質的にこの感知ボリュームからだ
け光を透過させる。装置９０においては、頂部及び底部光学システムにおける放
射アパーチャーは関連する励起アパーチャーと同じサイズであるが、他のサイズ
を使用してもよい。放射偏光子は頂部光学ヘッド１１２ａと共にだけ含まれる。
射アパーチャー及び放射偏光子は実質的にその励起相対物に等しい。
【００３６】 励起偏光子１１４及び放射偏光子１３２は、一定のバックグランド信号を排除
するために非偏光分析において一緒に使用してもよい。試料ホルダー及び試料ホ
ルダーに付着した発光分子からの発光は偏光していると期待される。なぜなら、
これらの分子の回転移動性は妨害されるはずだからである。このような偏光した
バックグランド信号は、励起偏光子と放射偏光子との“交差”によって、すなわ
ち、９０°の伝送軸間の角度のセットによって除去可能である。上述のように、
このような偏光したバックグランド信号は、感知ボリュームを同じホルダーの壁
から離れるように移動することによっても低減可能である。信号レベルを増大す
るために、ビームスプリッター１１８は一方の偏光の反射及び他方の偏光の透過
にとって最適化すべきである。この方法は、溶液内での小さい発光分子に対して
も当てはまるが、対象の発光分子が比較的偏光しない光を発光する場所で最もよ
く働く。
【００３７】 次に、透過光は放射ファイバー光学ケーブル１３４ａ、１３４ｂを通過して放
射光学シャトル（あるいはスイッチ）１３６に入る。このシャトルは、適当な発
光ファイバー光学ケーブルを適当な検出器の前に位置づける。装置９０では、こ
れらの構成要素は実質的にそれらの励起相対物と実質的に等しいが、他の機構を
用いてもよい。、
【００３８】 次に、ファイバー光学ケーブルを出る光は、光強度を低減する機構を一般に備
えた一あるいは二以上の“強度フィルター”を通過してもよい。強度は単位時間
当たり単位面積当たりの光量である。装置９０では、波長に実質的に独立な光を
吸収し、吸収した光を熱として散逸する放射中性密度フィルター１３８によって
強度が変えられる。放射中性密度フィルター１３８は、ほとんどの入射光を吸収
する高密度フィルターＨと、いくらか少なめに入射光を吸収する中間密度フィル
ターＭと、入射光を実質的に吸収しないブランクＯとを含んでもよい。これらの
フィルターは手動で変えられるが、フィルターホイールのような他の方法を使用
してもよい。強度フィルターは吸収なしで光の一部を試料からそらしてもよい。
例としては、光の一部を一方の経路に沿って伝達され、それ以外の光を他の経路
に沿って反射するビームスプリッターと、回折を介して光を異なる経路に沿って
偏向するポッケルスセルとを含んでいる。
【００３９】 次に、光は、放射フィルターホイール１４２に収容されてもよい放射干渉フィ
ルター１４０を通過してもよい。装置９０では、これらの構成要素はその励起相
対物と実質的に等しいが、他の機構を使用してもよい。放射干渉フィルターは、
反射及び散乱を含む様々な機構を介して放射経路に入る迷った励起光をブロック
する。ブロックされなければ、このような迷った励起光は検出されてフォトルミ
ネセンスとして誤認される可能性があり、信号−バックグランド比を低下する。
放射干渉フィルターは、フォトルミネセンスが対応した励起光より長い波長を有
するので、励起光からフォトルミネセンスを分離可能である。
【００４０】 スペクトル、強度、偏光及びこの明細書で示した他のフィルターは、本発明の
範囲を逸脱することなく変更してもよい。例えば、強度フィルターのような、一
光学経路においてここで使用されたフィルターは、他の光学経路で使用してもよ
い。さらに、変更フィルターのような、ここで頂部あるいは底部光学で使用した
フィルターは、他の頂部あるいは底部光学において、あるいは両頂部及び底部光
学において使用してもよい。特定の実験に対するフィルターの最適な位置及び組
み合わせは、他の要素の中で、分析モード及び組成に依存するだろう。
【００４１】 最後に、吸収及びフォトルミネセンス分析において使用した検出器に入る。装
置９０では、全てのフォトルミネセンスモードから光を検出する一つのフォトル
ミネセンス検出器１４４がある。好適な検出器は光電子増倍管（ＰＭＴ）である
。装置９０は４個の検出器に対する検出スロット１４５ａ−ｄを含んでいるが、
他の数の検出スロットが備えられていてもよい。
【００４２】 さらに一般的には、検出器は検出光からのエネルギーを装置で処理された信号
へ変換することが可能な機構を備えている。適当な検出器には、光電子増倍管、
光ダイオード、アバランチェ光ダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤｓ）、及び増
感ＣＣＤｓ等を含む。検出及び分析モードに依存して、このような検出器は、（
Ｉ）光子カウントあるいは連続モード、及び（２）イメージングあるいは積算モ
ードにおいて使用してもよい。
【００４３】 図６は、図３から図５の装置についてのハウジング１５０及び他の付属品の部
分分解斜視図である。ハウジング１５０は実質的に装置を囲繞し、連続高色温度
キセノンアークランプの回りに２つの保護層を（光源スロット１０３ａ−ｄと共
に）形成する。ハウジング１５０は、光源及び検出器間での自動試料積み込み及
び交換を可能にし、さらに、キセノンアークランプからオペレータを守る。
【００４４】 偏光測定方法 装置９０は、定常状態及び時間分解偏光分析を行うために使用してもよい。定
常状態偏光分析は、連続スペクトル光源を使用して一定の照明下での偏光を測定
する。時間分解偏光分析は、時間変化光源を使用して、時間の関数として偏光を
測定する。
【００４５】 定常状態偏光分析は以下のように行う。連続スペクトル光源からの励起光は、
励起フィルター、ファイバー光学ケーブル、及び励起偏光フィルターを介して方
向付けられる。次に、励起光は、ほとんどの光を組成物で反射し、わずかの光を
光りモニターに透過するビームスプリッターに方向付けられている。組成物から
の放射光はビームスプリッターを介して逆方向に方向付けられ、次に光電子増倍
管による検出の前に他の低ルミネッセンスファイバー光学ケーブル、放射フィル
ター、及び（Ｓ方向あるいはＰ方向のいずれかの）励起フィルターを介して方向
付けられる。
【００４６】 ２つの測定は各組成物に対して実施される。一方は、一列に配置した励起偏光
子及び放射偏光子を使って、他方は、交差した励起偏光子及び放射偏光子を使っ
て実施する。いずれかの偏光子は静的あるいは動的であり、いずれかの偏光子が
Ｓ方向あるいはＰ方向にセットされてもよいが、典型的には励起偏光子はＳ方向
にセットされる。
【００４７】 定常状態偏光分析は、連続試料が検査位置を交差する光学経路に自動的にかつ
直列に並んだときに、高色温度光を継続的に偏光しかつ透過すること、及び各試
料から発せられた偏光光を検出することによって実施されてもよい。
【００４８】 信号のエンハンスメント 希釈した試料から良い信号−ノイズ比及び信号−バックグランド比とを得るこ
とは、装置で行われる蛍光偏光及び他の分析において非常に重要である。例えば
、結合分析では、ナノモルの10分の1の範囲の解離定数を有する分子を含む結合
をプローブできることがしばしば望ましい。これは、ナノモルの10分の1の範囲
の蛍光濃度を有する組成物から許容される信号−ノイズ比及び信号−バックグラ
ンド比とを得ることができることによって容易にされている。以下で議論する信
号−ノイズ比及び信号−バックグランド比をエンハンスする方法は、装置がこの
ような希釈試料を使用して要求された感度を得ることができるようにし、試薬コ
ストを最小限にしている。さもなければ、試薬コストはかなりの額になる。
【００４９】 一般的には、装置の構成要素は、装置が行うことが可能な蛍光偏光分析及び他
の分析の双方において、感度及びダイナミックレンジをエンハンスするように選
択される。この目的に向かって、低固有ルミネセンスとと高固有スループットを
有する光学部材を選択する。さらに、いくつかの構成部材は異なるモードによっ
て共有され、他の構成要素は特定モードにのみ使用される。例えば、フォトルミ
ネセンス強度及び定常状態フォトルミネセンス偏光モードは連続スペクトル光源
を共有し；時間分解ルミネセンスモードはは時間変化光源を共有し；化学ルミネ
センスモードは光源を使用しない。同様に、フォトルミネセンスモードと化学ル
ミネセンスモードは異なる検出器を用いる。
【００５０】 感度も測定へのノイズの影響を低減することによってエンハンスされる。蛍光
偏光分析では、様々なファクターが、（１）バックグランドノイズ、及び（２）
強度ノイズを含むノイズに影響する。バックグランドノイズは、装置及び試料ホ
ルダーにおける蛍光種を含む対象の蛍光種よりも蛍光種からの信号に寄与するも
のである。強度ノイズは、光子に起因する揺らぎを含む光強度における揺らぎで
ある。
【００５１】 バックグランドノイズは、装置及び試料ホルダーからの自己蛍光を低減するこ
とによって低減されてもよい。例えば、装置は融解されたシリカファイバー光学
ケーブルのような低ルミネセンス構成要素を使用しても良い。同様に、試料ホル
ダーは黒ポリスチレンのような低蛍光材料から成ってもよい。
【００５２】 バックグランドノイズは、試料ホルダーに付着し固定した試料の構成要素から
の蛍光の検出を低減する（さもなければ、高蛍光偏光につながってしまう）こと
によって低減してもよい。例えば、試料ホルダーの壁は、結合が低減されるよう
に構成されあるいは処理されてもよい。その代わりに、実質的に感知ボリューム
たけから透過された光を検出することが可能な装置では、感知ボリュームは試料
ホルダーの壁から離れた、組成物の中心近傍に位置してもよい。
【００５３】 強度ノイズは、光源強度の揺らぎを補正することによって低減してもよい。光
源揺らぎは電源からの電力の揺らぎとアークランプにおけるアークの位置のドリ
フトとに起因する。蛍光量は励起光量に比例するので、光源揺らぎは蛍光揺らぎ
につながる。蛍光揺らぎは蛍光偏光分析において特に重要である。なぜなら、こ
のような分析が連続測定された蛍光信号の大きさを比較することを含んでいる。
光源揺らぎは、上述のように、安定な光源を選択すること、及び、光源ミラーか
ら得られた情報を使って蛍光信号を再スケールすることによって低減してもよい
。
【００５４】 強度ノイズは、検出される光子数（光量）を増加して、光子ノイズを低減する
ことによって、低減しても良い。光子（あるいはショット）ノイズは光の統計的
性質に由来し、放射線減衰を記述するために使用される同じ統計法則によって記
述されても良い。特に、Ｎ個の光子を所定の時間インターバルの間検出すれば、
光子ノイズに起因した数に関連した標準偏差は√Ｎになる。光子ノイズの相対的
重要性は、検出される光子の増加に従って減少する。なぜなら、信号に対する信
号の標準偏差の比が√Ｎ／Ｎ＝√Ｎとなる。強度ノイズについて多くの原因があ
るが、光子ノイズによって決まる制限は決して克服することはできない；しかし
ながら、光子ノイズの重要性は検出器で収集される光子数を増加することによっ
て低減することができる。収集された光子数は、光源の強度、検出器の効率、及
び／又は、ビームスプリッターのような光学中継構造の構成要素のスループット
を増大することによって増加 してもよい。
【００５５】 光子ノイズは、蛍光偏光分析におけるノイズを生成する。非常に良い近似では
、偏光のノイズは、偏光を計算する蛍光強度のノイズに比例し、かつ強度におけ
る全１％標準偏差に対して偏光における7mP標準偏差に対応する。この関係は、
実質的に偏光の程度には依存しない。光子のノイズのため、光学的に限定された
マイクロプレート形式における迅速な高スループット遮断（high-throughput sc
reening）測定に対する要求が、十分な光を簡単に収集することを重んじる。さ
らなる情報については、ここに参考文献によって組み込まれているU.S.Provisio
nal Patent Application Serial No.60/063,811における計算を見られたい。
【００５６】 十分に発展された偏光装置は、100mPと200mPとの間の最大偏光変化を有する。
そのため、偏光における許容標準偏差は約5mPから10mPより大きくないはずであ
る。これは、強度ノイズを約１％に低減するには、」強度測定当たり少なくとも
10,000個の光子を検出することを要求するものである。偏光光学システムの非効
率性は問題を大きくする。収集された光子数は濃度と検出時間の両方に比例し、
プローブ濃度と遮断スループット（screening throughput）との間の取り決め（
trade off）につながる。試薬の高濃度は高価であるばかりでなく、濃度が結合
反応の解離定数を超えるならば、強度結合分析を生ずる。
【００５７】 図７及び図８は、本発明に対応して構成された蛍光偏光装置を特徴付ける結果
を示している。データは、図３から図６で示した好適な装置を使用して、室温で
収集した。
【００５８】 図７は、96井戸マイクロプレート及び384井戸マイクロプレートでのフルオレ
セインの階段希釈における偏光を示すグラフである。グラフは、フルオレセイン
の偏光が100pMまでのあるいはそれ以下の適当な確度及び精度によって測定され
うる。なぜなら、測定値はこの濃度まであるいはそれ以下の濃度に対して実質的
に独立だからである。
【００５９】 図８は、384井戸マイクロプレートでのフルオレセインの階段希釈における偏
光におけるノイズ（標準偏差）を示すグラフである。5-10mP以下のノイズは上述
のように非常に実用的なＦＰ分析に対して十分に小さい。迅速に走査した384井
戸マイクロプレートにおけるナノモルの10分の1レベルの濃度でよい精度が得ら
れる。もっと遅く走査されたマイクロプレートにおいてはより高い精度が得られ
る。エラーバーサイズは、pH7.5での100ピコモルフルオレセイン溶液から100ミ
リ秒で検出器で収集される光子数は10,000個を越えることを示している。
【００６０】 好適な光源の説明 上述のように、光子ノイズ問題は、連続高色温度キセノンアークランプあるい
はレーザーのような十分に高強度の光源を使って除去しても良い。以下の表は、
図３−６で開示した装置で使用された好適な連続時間変動光源を比較したもので
ある。
【表１】
【００６１】 連続スペクトル光源はフラッシュランプの1/33の寿命しかない。連続スペクト
ル光源の寿命は製造仕様から直接得られた。フラッシュランプの寿命は以下のよ
うな製造仕様を用いて計算した。フラッシュランプは１パルス当たり250ミリジ
ュールの電力を用いて、１秒当たり100フラッシュで作動した。フラッシュラン
プの寿命はこの電力レベルで1×109−1×1010フラッシュで評価された。これは
、約10,000時間〔5×109/(100Hz×3600秒/時間)〕の寿命に翻訳されるものであ
る。
【００６２】 連続スペクトル光源はフラッシュランプに比べて約20倍の光を供給する。（F/
1.0の光学システムで収集した）連続スペクトル光源の全光パワーは300-4000nm
の範囲にわたって13Ｗである。（F/1.0の光学システムで収集した）フラッシュ
ランプの全光パワーは100-4000nmの範囲にわたって830mＷである。全フラッシュ
ランプパワーは、電気エネルギー、電気−光変換効率、光学収集効率、及び繰り
返し率（250mJ×50%×6.6%×100Hz）から導出した。フラッシュランプの異なる
スペクトルの光パワーは、各波長域において全フラッシュランプパワーにパワー
率、すなわち、可視（390-770 nm）28％、赤外線（770+ nm）24％、紫外線（300
-390 nm）を乗じることによって導出した。
【００６３】 好適な装置における光パワーはバンドパスフィルター（中心485nm、幅20nm）
を通過させてから決めた。１秒当たりの光子における光パワーは、全光子が485n
mの波長（エネルギー＝1240eV×nm/波長）を有することを仮定することによって
計算した。
【００６４】 高スループット遮断では光が迅速にかつ有効に収集されることを要求し、その
ため、分析は精密にかつ迅速に行われる。偏光における7mPエラーに対応して、
強度測定で1%エラーを得ることは、上述のように少なくとも10,000光子の収集が
必要となる。高スループット遮断では、これらの光子が、100,000光子/秒の収集
率に対応して、100ms以内で収集されるはずである。
【００６５】 両ランプとも100,000光子/秒以上を生成するが、基準は100,000蛍光光子/秒を
収集することであって、その数の励起光子を生成することではない。特に、基準
は蛍光体の低濃度（1 nM以下）に対して100ms（1×105光子/秒）において少なく
とも10,000光子をカウントすることである。好適な装置はFP測定に対しておおよ
そ10-100pMでこの光子限界を得る。試料ホルダーは約5mmの光学距離を提供する
。典型的なモル励起係数は1cm当たり1モル当たり50,000である。ランベルト・ベ
ーアの法則〔log(Io/I)=εcl〕をもとに、1nM溶液に対して吸収される光子率は
約6×10-5（10pMに対して約6×10-7）である。典型的な蛍光体の量子効率（吸収
された光子に対する放射された光子の比）は0.9であり、そのため、（1nMで）入
射光子の約5×10-5個は蛍光放射光子に変換される。これは有効な放射効率であ
る。
【００６６】 装置の収集効率も重要である。蛍光は全方位に放射され、蛍光は限定的な角度
にわたって収集する。蛍光が収集されるテーパ角は以下の式で与えられる：θ＝
arcsin[(NA/n)]。ここで、NAは開口数で、nは屈折率である。光収集効率はNAが0
.39の場合には3%であり、また、NAが0.22の場合には1%である。光も検出器を透
過しなければならない。好適な装置の透過効率はおそらく2%程度である。さらに
、検出器は検出量子効率を有し、好適な装置で使用されるようなＰＭＴに対して
典型的には20-25%である。これら全段階を通過した後にえられるネットの結果が
検出効率であり、以下のような放射効率（emission efficiency）、収集効率（c
ollection efficiency）、透過効率（transmission efficiency）、及び量子効
率の積によって与えられる：
【表２】
【００６７】 検出効率は、1nM及び1pMで見積もり測定可能束（光子/秒）に対して励起束を
乗じた。フラッシュランプは十分な光パワーを有しており、1nMで統計的に重要
な測定を行うが、10pMでは行わない。このとき、光パワーは1×105光子/秒以下
である。
【００６８】 検出効率を考慮すると、連続スペクトル光源は収集基準を満たすが、フラッシ
ュランプは満たさない。特に、連続スペクトル光源は典型的な蛍光体に対して1
秒当たり100,000個の光子の基準が10pM以下に落ち、一方、フラッシュランプは
基準が200pMあたりに落ちる（約20倍高い）。
【００６９】 連続スペクトル光源は3、90nmから770nmの可視波長域にわたって1ワット以上
のパワーを有し、かつ、光子ノイズをpH7.5で100ピコモルのフルオレセイン溶液
から放射された光信号をの1%以下に低減するのに十分である。
【００７０】 偏光実験の説明 図９から図１２は、本発明の生物学的問題への応用を示している。データは、
図３から図７で示した好適な装置を使って室温で収集した。図９から図１２は、
（１）結合平衡を測定すること、（２）酵素活性（enzyme activity）を測定す
ること、（３）酵素活性の阻害剤（inhibitor）を遮断することを含む蛍光偏光
分析のいくつかの応用を示している。
【００７１】 図９は、結合平衡を測定するために使用中の蛍光偏光を示している。特に、蛍
光偏光は牛乳からのタンパク質、αカゼイン（MW 25,000ダルトン）の凝集をモ
ニターするのに用いた。カゼインはRu(bpy)2dcbpy(ルテニウム 2,2'-ジビピリ
ジル4,4'-ジカルボキシル-2,2'-ビピリジン)のNHSエステルによってラベルされ
ている；自由Ru(bpy)2dcbpyは、約370ナノ秒の蛍光寿命（τF）、約300mPの固有
偏光（P0）、フルオレセインの約1%の結合された励起係数及び量子収率を有する
。タンパク質はmgのタンパク質あたり25μgのRu(bpy)2dcbpyの比でレベルされて
おり、ラベルされたタンパク質は50mMのTRISにおいて100μg/mLの終濃度に希釈
した。カゼインは大きく負にイオン化しておりして、多くの燐酸化群を有する。
カゼインも酸性であり、等電のpH4からpH4.5を有する。カルシウムがないときは
、カゼインが個々のタンパク質間のイオンブリッジにって凝集する。図９で示し
たように、モノマータンパク質は低いが測定可能な約48mPの偏光を有し、凝集し
たタンパク質は約200mPの高偏光を有する。
【００７２】 さらに一般的に、結合平衡の蛍光偏光分析は、レセプターと潜在的阻害剤とを
有するシステムにおいてラベル化した配位子を配置することによって、配位子/
レセプターの阻害剤を遮断するために用いても良い。阻害剤はレセプターに結合
したラベル化した配位子を開放し、偏光する。なぜなら、結合した配位子が高い
分子量を有しそのため高偏光を有し、一方、自由配位子は低い分子量と低偏光と
を有するからである。結合した分子と自由分子との混合物の偏光は個々の種の偏
光に関係しているので、結合量は結合分子と自由分子の分離を行うことなく、標
準曲線から決めることができる。この技術は細胞の凝集を研究するのに用いても
よい。
【００７３】 図１０は、酵素活性を検出するための使用中の蛍光偏光を示している。特に、
蛍光偏光は、鍵穴カザガイ（keyhole-limpet）のヘモシアニン上の牛の膵臓のプ
ロテアーゼの混合物の動作をモニターするために用いた。ヘモシアニンは、1mg
あたり100μgのRu(bpy)2dcbpyの比で上記のようにラベル化した。ラベル化した
タンパク質は50mMTRISにおいて22μg/mLの終濃度に希釈した。牛の粗プロテアー
ゼ（bovine crude protease）を希釈化したラベル化タンパク質を添加して、5μ
g/mLの終濃度にした。図１０で示したように、プロテアーゼがレベル化タンパク
質を分解してより小さく速く回転する断片を形成したので、偏光は約220mPから
約30mPまで落ちた。
【００７４】 さらに一般的には、蛍光偏光は酵素活性自体及び酵素活性の阻害剤を遮断する
のに用いてもよい。適当な酵素はプロテアーゼとヌクレアーゼとを含む。プロテ
アーゼは炎症性疾患、感染症、及び細胞自滅（アポプトーシス）を理解し、処理
する際に重要なので、特に興味深い。
【００７５】 図１１と図１２は、酵素の変調器（通常阻害剤）を遮断するため、均一な免疫
測定形式での使用中の蛍光偏光を示している。特に、蛍光偏光はチロシンキナー
ゼ活性をモニターするのに用いた。抗燐酸チロシン抗体（腹水液の1:750希釈）
とフルオレセインでラベル化した燐酸チラミン（1nM）とを燐酸チロシン−キナ
ーゼ基板（すなわち、酵素生成物）の指示濃度を使ってインキュベートした。酵
素生成物は競争的に抗体からラベル化した化合物を開放し、蛍光を低減した。な
ぜなら、ラベルの蛍光は抗体に結合したときには高く、酵素生成物によって抗体
から離されたときには低いからである。酵素活性が高いほど、蛍光偏光が低くな
る。
【００７６】 図１１と図１２は、様々な分析条件のもとで得られた結果を示している。図１
１は、96井戸マイクロプレートにおける200μL試料に対する結果と、1536井戸マ
イクロプレートにおける5μL試料に対する結果とを示している。平均4mPから8mP
のエラーバーが標準偏差である。データから決定された燐酸チロシンIC50値は20
0μL試料に対しては379±22nMであり、5μL試料に対しては326±30nMである。エ
ラーバーは平均の標準エラーである。図１２は、384井戸マイクロプレートにお
ける40μL、60μL、80μL及び100μLの試料に対する結果を示している。平均1mP
から4mPのエラーバーは標準偏差である。図１１及び図１２における偏光に対す
るエラーバーは、分析に対する偏光の最大変化、約110mPと比較すべきである。
【００７７】 本発明を好適な形で開示したが、ここで開示し示した特定の実施形態は限定的
な意味で取り上げたのではなく、多くの変形が可能である。例えば、本発明を主
に蛍光偏光分析によって説明したが、本発明はリン光偏光分析もカバーしている
。というのも、リン光偏光分析も同様な原理、ずなわち、一重項状態よりも三重
項状態に起因した励起状態崩壊によって行うからである。出願人は、本発明の主
題が、全ての新奇でかつ明らかでない組み合わせとここで開示した特徴様々な構
成要素、特徴、機能、及び／又は特性の従属項とを含んでいると考えている。開
示した実施形態の単一の特徴、機能、構成要素は本質的ではない。クレームは新
奇でかつ明らかではないと考えられる特徴、機能、構成要素、及び／又は特性の
組み合わせと従属項とを定義している。他の組み合わせと従属項とは、この出願
あるいは関連出願における現クレームの補正あるいは新たなクレームの提示を介
してクレームされてもよい。オリジナルのクレームの範囲においてより広く、よ
り狭く、あるいは等しいクレームも、出願人の発明の主題内に含まれていると考
えられる。
【００７８】 本発明に関連したクロスリファレンス 本願は、この明細書中に参考文献として組み込まれた以下の特許出願の続きで
ある：米国特許出願第09/062,472号（出願日1998年4月17日）、米国特許出願第0
9/156,318号（出願日1998年9月18日）、米国特許出願第09/160,533号（出願日19
98年9月24日）。 本願は、この明細書中に参考文献として組み込まれた以下の米国仮特許出願の
米国特許法第119条によるクレームの利益に基づいたものである：米国特許出願
第60/063,811号（出願日1997年10月31日）、米国特許出願第60/072,499号（出願
日1998年1月26日）、米国特許出願第60/072,780号（出願日1998年1月27日）、米
国特許出願第60/075,414号（出願日1998年2月20日）、米国特許出願第60/075,80
6号（出願日1998年2月24日）、米国特許出願第60/082,253号（出願日1998年4月1
7日）、米国特許出願第60/084,167号（出願日1998年5月4日）、米国特許出願第6
0/085,335号（出願日1998年5月13日）、米国特許出願第60/085,500号（出願日19
98年5月14日）、米国特許出願第60/089,848号（出願日1998年6月19日）、米国特
許出願第60/092,203号（出願日1998年7月27日）、米国特許出願第60/094,275号
（出願日1998年7月27日）、米国特許出願第60/094,276号（出願日1998年7月27日
）、米国特許出願第60/100,817号（出願日1998年9月18日）、米国特許出願第60/
100,951号（出願日1998年9月18日）、米国特許出願第60/104,964号（出願日1998
年10月20日）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 分子の再配向がどのように蛍光偏光に影響を与えるかを説明す
るための蛍光ラベルされた分子の概略図である。
【図２】 本発明に従って蛍光偏光を測定する装置の概略図である。
【図３】 本発明に従って蛍光偏光を測定する他の装置の概略図である。
【図４】 図３で示した装置の概略部分斜視図である。
【図５】 図３で示した装置の光学要素の概略図である。
【図６】 図３で示した装置用のハウジングの概略部分分解図である。
【図７】 装置の感度を示すグラフであって、96井戸マイクロプレート及
び384井戸マイクロプレートにおける偏光とフルオレセイン濃度との関係を示す
グラフである。
【図８】 装置の感度を示すグラフであって、全マイクロプレートの４分
読み取り時間及び９分読み取り時間後に決定した、384井戸マイクロプレートに
おける偏光の標準偏差とフルオレセイン濃度との関係を示すグラフである。
【図９】 蛍光偏光が酵素活性をどのように測定するか示すグラフであっ
て、偏光とαカゼイン凝集との関係を示すグラフである。
【図１０】 蛍光偏光が酵素活性をどのように測定するか示すグラフであ
って、牛の膵臓のプロテアーゼを使った場合と使わなかった場合の鍵穴カザガイ
ヘモシアニン溶液における偏光と時間との関係を示すグラフである。
【図１１】 酵素活性の阻害剤を測定するために蛍光偏光を均一な免疫測
定形式でどのように使用するか示すグラフであって、96井戸マイクロプレート及
び1536井戸マイクロプレートにおける偏光と燐酸チロシン競合体濃度との関係を
示すグラフである。
【図１２】 酵素活性の阻害剤を測定するために蛍光偏光を均一な免疫測
定形式でどのように使用するか示すグラフであって、40μL、60μL、80μL及び1
00μLの試料に対して決定した384井戸マイクロプレートにおける偏光と燐酸チロ
シン競合濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３０，１２０ 組成物 ５２ 光源 ５４，１１４ 励起偏光子 ５６，１３２ 放射偏光子 ５８ 検出器 ６０ 励起光 ６２ 試料 ６４ 蛍光放射光 １００ 連続スペクトル光源 １０２ 時間変調光源 １０４ 励起干渉フィルター １１４ 励起偏光フィルター １２３ ステージ １２６ マイクロプレート井戸 １４０ 放射干渉フィルター １４４ フォトルミネセンス検出器 １４５ａ−ｄ 検出器 １５０ ハウジング １６０ 化学ルミネセンス検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０７２，７８０ (32)優先日 平成10年１月27日(1998．1．27) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０７５，４１４ (32)優先日 平成10年２月20日(1998．2．20) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０７５，８０６ (32)優先日 平成10年２月24日(1998．2．24) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／０６２，４７２ (32)優先日 平成10年４月17日(1998．4．17) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８２，２５３ (32)優先日 平成10年４月17日(1998．4．17) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８４，１６７ (32)優先日 平成10年５月４日(1998．5．4) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８５，３３５ (32)優先日 平成10年５月13日(1998．5．13) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８５，５００ (32)優先日 平成10年５月14日(1998．5．14) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８９，８４８ (32)優先日 平成10年６月19日(1998．6．19) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０９２，２０３ (32)優先日 平成10年７月９日(1998．7．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０９４，２７５ (32)優先日 平成10年７月27日(1998．7．27) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０９４，２７６ (32)優先日 平成10年７月27日(1998．7．27) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／１５６，３１８ (32)優先日 平成10年９月18日(1998．9．18) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１００，９５１ (32)優先日 平成10年９月18日(1998．9．18) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１００，８１７ (32)優先日 平成10年９月18日(1998．9．18) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／１６０，５３３ (32)優先日 平成10年９月24日(1998．9．24) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１０４，９６４ (32)優先日 平成10年10月20日(1998．10．20) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ジョン・シー・オウィッキ アメリカ合衆国・カリフォルニア・ 94303・パロ・アルト・ノース・カリフォ ルニア・アベニュ・956 Ｆターム(参考） 2G020 AA03 AA04 AA05 BA02 BA14 BA17 BA20 CA01 CA14 CA15 CB07 CB23 CB32 CB36 CB42 CB43 CB51 CC02 CC13 CC26 CC27 CC28 CC29 CC31 CC42 CC47 CC55 CD04 CD12 CD13 CD15 CD23 CD24 CD32 CD33 CD38 CD53 2G043 AA06 BA16 CA03 DA02 DA06 EA01 EA15 FA02 FA03 GA07 GB19 HA01 HA05 HA06 HA07 HA09 JA02 JA03 JA04 JA05 KA01 KA02 KA03 KA05 KA07 KA08 KA09 LA02 LA03 MA01 MA04 NA13 2G059 AA03 BB04 BB12 CC16 DD12 EE05 EE07 EE12 FF03 FF04 GG01 GG02 GG04 GG08 HH01 HH02 HH03 JJ02 JJ03 JJ05 JJ06 JJ07 JJ17 JJ18 JJ19 JJ22 JJ25 KK02 KK03 KK04 MM14 NN01

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって、 試料井戸の列を有するマイクロプレートを支持するように構成されたステージ
    と； 連続スペクトル高色温度光源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光源からの光を少なくとも
    一つの試料井戸に収容された組成物の方へ方向付け、 前記放射光学中継構造体が前記放射偏光子を介して前記組成物から放射された
    光を前記検出器の方へ方向付ける偏光測定装置。
  2. 【請求項２】 前記連続スペクトル高色温度光源が少なくとも約3500ケル
    ビンの色温度を有する請求項１に記載の偏光測定装置。
  3. 【請求項３】 前記連続スペクトル高色温度光源がキセノンアークランプ
    である請求項１に記載の偏光測定装置。
  4. 【請求項４】 さらに少なくとも光源の一部を囲繞するハウジングを備え
    た請求項１に記載の偏光測定装置。
  5. 【請求項５】 ルミネセンス偏光分析と、付加分析としてルミネセンス強
    度、化学ルミネセンス、フォトルミネセンス寿命、吸収、ルミネセンス共鳴エネ
    ルギー移動、及びルミネセンスイメージングのうちの少なくとも一つとを実施す
    るように構成されている請求項１に記載の偏光測定装置。
  6. 【請求項６】 前記励起偏光子と前記放射偏光子とが前記の付加分析にお
    いて固定種からのバックグランドを低減するように交差している請求項５に記載
    の偏光測定装置。
  7. 【請求項７】 前記放射光学中継構造体によって検出器に向けられた光が
    、組成物の近傍で、前記励起光学中継構造体によって組成物に向けられた光に対
    して反平行に進む請求項１に記載の偏光測定装置。
  8. 【請求項８】 実質的に組成物の感知ボリュームだけを透過した光を検出
    することができる請求項１に記載の偏光測定装置。
  9. 【請求項９】 組成物が境界界面間に形成されている空間に収容され、感
    知ボリュームが前記境界界面の少なくとも一つから実質的に離間している請求項
    ８に記載の偏光測定装置。
  10. 【請求項１０】 第２の光源を備え、高色温度光源が定常状態偏光分析用
    に形成されており、かつ前記第２の光源が時間分解偏光分析用に形成されている
    請求項１に記載の偏光測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記放射光学中継構造体と前記励起光学中継構造体とが
    それぞれファイバー光学ケーブルを含んでいる請求項１に記載の偏光測定装置。
  12. 【請求項１２】 前記放射光学中継構造体と前記励起光学中継構造体とが
    二色ビームスプリッターを共有する請求項１に記載の偏光測定装置。
  13. 【請求項１３】 前記二色ビームスプリッターが蛍光信号の透過を増加す
    るため、及びバックグランドノイズの透過を低減するために、予め選択されたカ
    ットオフ波長を有する請求項１２に記載の偏光測定装置。
  14. 【請求項１４】 光源で生成された光の強度を変えることなく、組成物に
    入射する光の強度を変えるように構成された変調機構部をさらに備えた請求項１
    に記載の偏光測定装置。
  15. 【請求項１５】 前記放射光学中継構造体と前記励起光学中継構造体とが
    多色ビームスプリッターを共有する請求項１に記載の偏光測定装置。
  16. 【請求項１６】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 検査サイトで組成物を支持するステージと； 組成物の連続分析のために、連続組成物と検査サイトとを自動的にレジスター
    に運ぶ自動位置合わせ装置と； 連続スペクトル高色温度光源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光源からの光を組成物の方
    へ方向付け、 前記放射光学中継構造体が前記放射偏光子を介して組成物から放射された光を
    検出器の方へ方向付ける偏光測定装置。
  17. 【請求項１７】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 検査サイトで組成物を支持するステージと； 連続スペクトル光源と； 時間変動光源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 前記連続スペクトル光源かあるいは前記時間変動光源かのいずれかを交換可能
    に前記光学中継構造体に接続するように構成された交換機構部と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光を組成物の方へ方向付け
    、 前記放射光学中継構造体が放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出
    器の方へ方向付ける偏光測定装置。
  18. 【請求項１８】 前記連続スペクトル光源が定常状態偏光測定に対して使
    用され、かつ前記時間変動光源が時間分解偏光測定に対して使用される請求項１
    ７に記載の偏光測定装置。
  19. 【請求項１９】 前記連続スペクトル光源は連続スペクトル高色温度光源
    である請求項１７に記載の偏光測定装置。
  20. 【請求項２０】 前記連続スペクトル光源が、高色温度光源、レーザー、
    及び発光ダイオードから成るグループから選択される請求項１７に記載の偏光測
    定装置。
  21. 【請求項２１】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 試料井戸の列を有するマイクロプレートを支持するように形成されたステージ
    と； 光源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光を前記試料井戸の少なく
    とも一つに収容された組成物の方へ方向付け、 前記放射光学中継構造体が放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出
    器の方へ方向付け、 pH7.5の100ピコモルのフルオレセイン溶液から前記検出器で収集された光子数
    が100ミリ秒で10,000個を越えるように、前記光源と前記検出器と前記励起及び
    放射光学中継構造体とが選択された偏光測定装置。
  22. 【請求項２２】 前記光源が高色温度光源、レーザー、及び発光ダイオー
    ドから成るグループから選択された請求項２１に記載の偏光測定装置。
  23. 【請求項２３】 前記光源が連続スペクトル高色温度光源である請求項２
    ２に記載の偏光測定装置。
  24. 【請求項２４】 前記放射光学中継構造体によって検出器に向けられた光
    が、組成物の近傍で、前記励起光学中継構造体によって組成物に向けられた光に
    対して反平行に進む請求項２１に記載の偏光測定装置。
  25. 【請求項２５】 前記放射光学中継構造体と前記励起光学中継構造体とが
    二色ビームスプリッターを共有する請求項２４に記載の偏光測定装置。
  26. 【請求項２６】 前記二色ビームスプリッターが蛍光信号の透過を増加す
    るため、及びバックグランドノイズの透過を低減するために、予め選択されたカ
    ットオフ波長を有する請求項２４に記載の偏光測定装置。
  27. 【請求項２７】 前記放射光学中継構造体と前記励起光学中継構造体とが
    多色ビームスプリッターを共有する請求項２４に記載の偏光測定装置。
  28. 【請求項２８】 フルオレセイン溶液が500マイクロリットル以下の体積を
    有する請求項２１に記載の偏光測定装置。
  29. 【請求項２９】 フルオレセイン溶液が10ミリリットル以下の体積を有す
    る請求項２１に記載の偏光測定装置。
  30. 【請求項３０】 光源が組成物において2ミリメーター以下の最小直径を有
    する断面積を有する請求項２１に記載の偏光測定装置。
  31. 【請求項３１】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 検査サイトで組成物を支持するするステージと； 光源と； 励起偏光子を介して前記光源からの光を組成物へ方向付ける励起光学中継構造
    体と； 前記組成物から放射された光を検出する検出器と； 放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出器の方へ方向付ける放射光
    学中継構造体と； pH7.5の100ピコモルのフルオレセイン溶液から前記検出器で収集された光子数
    が100ミリ秒で10,000個を越えるように、光を生成し、方向付け、検出する手段
    とを備えた偏光測定装置。
  32. 【請求項３２】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 試料井戸の列を有するマイクロプレートを支持するように形成されたステージ
    と； 光源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光を前記試料井戸の少なく
    とも一つに収容された組成物の方へ方向付け、 前記放射光学中継構造体が放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出
    器の方へ方向付け、 光子ノイズが試料井戸の一つにおいてpH7.5の100ピコモルのフルオレセイン溶
    液から放射された光信号の1%以下であるように、前記光源が390nmから770nmの範
    囲の光を十分放射する偏光測定装置。
  33. 【請求項３３】 前記光源が390nmから770nmの範囲にわたって少なくとも1
    ワットのパワーを有する請求項３２に記載の偏光測定装置。
  34. 【請求項３４】 前記光源がレーザーである請求項３２に記載の偏光測定
    装置。
  35. 【請求項３５】 前記光源が390nmから770nmの連続範囲にわたって多色光
    を発する請求項３２に記載の偏光測定装置。
  36. 【請求項３６】 前記光源が連続スペクトルキセノンアークランプである
    請求項３２に記載の偏光測定装置。
  37. 【請求項３７】 前記光源が390nmから770nmの範囲にわたって少なくとも5
    ワットのパワーを有する請求項３２に記載の偏光測定装置。
  38. 【請求項３８】 組成物から放射された光の偏光を測定する装置であって
    、 試料井戸の列を有するマイクロプレートを支持するように形成されたステージ
    と； 390nmから770nmの波長範囲にわたって少なくとも1ワットのパワーを有する光
    源と； 励起偏光子を有する励起光学中継構造体と； 検出器と； 放射偏光子を有する放射光学中継構造体とを備え、 前記励起光学中継構造体が前記励起偏光子を介して光を前記試料井戸の少なく
    とも一つに収容された組成物の方へ方向付け、 前記放射光学中継構造体が放射偏光子を介して組成物から放射された光を検出
    器の方へ方向付ける偏光測定装置。
  39. 【請求項３９】 前記光源がレーザーである請求項３８に記載の偏光測定
    装置。
  40. 【請求項４０】 前記光源が390nmから770nmの連続範囲にわたって多色光
    を発する請求項３８に記載の偏光測定装置。
  41. 【請求項４１】 前記光源が連続スペクトルキセノンアークランプである
    請求項３８に記載の偏光測定装置。
  42. 【請求項４２】 pH7.5の100ピコモル溶液から前記検出器で収集された光
    子数が100ミリ秒で10,000個を越えるように、前記励起光学中継構造体が前記光
    源からの光を十分透過する請求項３８に記載の偏光測定装置。
  43. 【請求項４３】 前記フルオロセイン溶液が500マイクロリットル以下の体
    積を有する請求項４２に記載の偏光測定装置。
  44. 【請求項４４】 前記フルオロセイン溶液が10マイクロリットル以下の体
    積を有する請求項４２に記載の偏光測定装置。
  45. 【請求項４５】 組成物から放射された光の偏光を測定する方法であって
    、 連続試料が検査サイトを横切る光学経路に自動的に直列に配置するように、光
    色温度光を一定に偏光し検査サイトへ透過させ、 各試料から放射された偏光光を検出することを備えた偏光測定方法。
  46. 【請求項４６】 さらにマイクロプレートに試料を配置することを備えた
    請求項４５に記載の偏光測定方法。
JP2000519281A 1997-10-31 1998-10-30 蛍光偏光を測定する装置及びその方法 Withdrawn JP2003521670A (ja)

Applications Claiming Priority (39)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US6381197P 1997-10-31 1997-10-31
US7249998P 1998-01-26 1998-01-26
US7278098P 1998-01-27 1998-01-27
US7541498P 1998-02-20 1998-02-20
US60/075,414 1998-02-20
US7580698P 1998-02-24 1998-02-24
US8225398P 1998-04-17 1998-04-17
US60/082,253 1998-04-17
US09/062,472 1998-04-17
US09/062,472 US6071748A (en) 1997-07-16 1998-04-17 Light detection device
US8416798P 1998-05-04 1998-05-04
US8533598P 1998-05-13 1998-05-13
US8550098P 1998-05-14 1998-05-14
US60/085,500 1998-05-14
US8984898P 1998-06-19 1998-06-19
US60/075,806 1998-06-19
US60/084,167 1998-06-19
US60/089,848 1998-06-19
US60/072,499 1998-06-19
US60/063,811 1998-06-19
US60/085,335 1998-06-19
US60/072,780 1998-06-19
US9220398P 1998-07-09 1998-07-09
US60/092,203 1998-07-09
US9427698P 1998-07-27 1998-07-27
US9427598P 1998-07-27 1998-07-27
US60/094,276 1998-07-27
US60/094,275 1998-07-27
US10095198P 1998-09-18 1998-09-18
US10081798P 1998-09-18 1998-09-18
US60/100,951 1998-09-18
US09/156,318 1998-09-18
US60/100,817 1998-09-18
US09/156,318 US6258326B1 (en) 1997-09-20 1998-09-18 Sample holders with reference fiducials
US09/160,533 1998-09-24
US09/160,533 US6097025A (en) 1997-10-31 1998-09-24 Light detection device having an optical-path switching mechanism
US10496498P 1998-10-20 1998-10-20
US60/104,964 1998-10-20
PCT/US1998/023095 WO1999023466A2 (en) 1997-10-31 1998-10-30 Apparatus and methods for measuring fluorescence polarization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003521670A true JP2003521670A (ja) 2003-07-15

Family

ID=56289869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000519281A Withdrawn JP2003521670A (ja) 1997-10-31 1998-10-30 蛍光偏光を測定する装置及びその方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1032813A2 (ja)
JP (1) JP2003521670A (ja)
AU (1) AU1518499A (ja)
WO (1) WO1999023466A2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005535909A (ja) * 2002-08-16 2005-11-24 ディシジョン バイオマーカーズ インコーポレイテッド 材料の分離、反応、および顕微鏡分析のための基板
JP2015507182A (ja) * 2011-12-19 2015-03-05 オプティカル・ダイアグノスティクス・リミテッド 培養下での微生物を識別するための分光学的な手段および方法
JP2015524565A (ja) * 2012-08-02 2015-08-24 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク 多結晶半導体材料の結晶構造を解析するための方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7070921B2 (en) 2000-04-28 2006-07-04 Molecular Devices Corporation Molecular modification assays
WO2000075167A2 (en) 1999-06-09 2000-12-14 Ljl Biosystems, Inc. Phosphorylation assays
US6472141B2 (en) 1999-05-21 2002-10-29 Caliper Technologies Corp. Kinase assays using polycations
US6287774B1 (en) 1999-05-21 2001-09-11 Caliper Technologies Corp. Assay methods and system
US8264680B2 (en) 1999-05-28 2012-09-11 Yokogawa Electric Corporation Biochip reader and electrophoresis system
DE20214868U1 (de) * 2002-07-31 2003-03-13 Tecan Trading Ag Maennedorf Vorrichtung zum Messen der Lebensdauer der Fluoreszenz von Fluorophoren in Proben
EP2208054B1 (en) * 2007-10-31 2019-01-02 PerkinElmer Singapore Pte. Ltd. Sample measurement system
CN112276319A (zh) * 2020-11-06 2021-01-29 日照兴业汽车配件股份有限公司 一种等离子数控切割生产线

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4203670A (en) * 1977-04-21 1980-05-20 Bromberg Nathan S System and method of fluorescence polarimetry
US4451149A (en) * 1980-07-28 1984-05-29 Noeller Hans Guenter Polarization fluoroimmunoassay apparatus
JPS6125030A (ja) * 1984-07-13 1986-02-03 Hitachi Ltd 螢光偏光測定装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005535909A (ja) * 2002-08-16 2005-11-24 ディシジョン バイオマーカーズ インコーポレイテッド 材料の分離、反応、および顕微鏡分析のための基板
JP4678516B2 (ja) * 2002-08-16 2011-04-27 アヴァントラ バイオサイエンスィズ コーポレーション 材料の分離、反応、および顕微鏡分析のための基板
JP2015507182A (ja) * 2011-12-19 2015-03-05 オプティカル・ダイアグノスティクス・リミテッド 培養下での微生物を識別するための分光学的な手段および方法
JP2015524565A (ja) * 2012-08-02 2015-08-24 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィク 多結晶半導体材料の結晶構造を解析するための方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1032813A2 (en) 2000-09-06
WO1999023466A2 (en) 1999-05-14
WO1999023466A3 (en) 1999-08-19
AU1518499A (en) 1999-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6466316B2 (en) Apparatus and methods for spectroscopic measurements
US6825921B1 (en) Multi-mode light detection system
Lakowicz Principles of fluorescence spectroscopy
Lakowicz et al. Instrumentation for fluorescence spectroscopy
US8659755B2 (en) Luminescence reference standards
US6455861B1 (en) Fluorescence polarization assay system and method
US8496879B2 (en) Optical detection utilizing cartridge with tunable filter assembly
US20030205681A1 (en) Evanescent field illumination devices and methods
US6498335B2 (en) Broad range light detection system
Xiao et al. CE detector based on light‐emitting diodes
US20060134775A1 (en) Systems, illumination subsystems, and methods for increasing fluorescence emitted by a fluorophore
Kricka et al. 9 Optical Techniques
JP2003521670A (ja) 蛍光偏光を測定する装置及びその方法
US7113285B2 (en) Multimode reader
US20010016330A1 (en) Apparatus and methods for identifying quenching effects in luminescence assays
JP2003526077A (ja) 分光学における信号分解能を向上させるための装置および方法
EP3189325B1 (en) Method and apparatus for optical measurement of a liquid sample
WO2000004364A9 (en) Evanescent field illumination devices and methods
Miller Long-wavelength and near-infrared fluorescence: state of the art, future applications, and standards
JP2024002206A (ja) 物質分離装置、分析装置及び分析方法
Swift et al. High throughput screening using dynamic fluorescence
CN108414445A (zh) 一种液相生物分子多重检测方法及装置
EP0454834A1 (en) Optics and method for measuring fluorescence polarization
Studts et al. FLUOROMETRY AND
ECCLESTON et al. and DAVID M. JAMESON³'National Institute for Medical Research, The Ridgeway, Mill Hill, London NW7 1AA, UK 2GlaxoSmithKline, New Frontiers Science Park, Third Avenue

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110