JP2005515424A

JP2005515424A - イメージングのための装置及び方法

Info

Publication number: JP2005515424A
Application number: JP2003560493A
Authority: JP
Inventors: リーバーマン、ロバート・エイ; ラスマン、ウィリアム; ケンペン、ロタール・ユー; ラリン、デイビッド
Original assignee: メイバン・テクノロジーズ・エルエルシー
Priority date: 2002-01-12
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2005-05-26
Also published as: EP1470401A1; WO2003060446A9; IL162965A; AU2003202980A1; WO2003060446A1; EP1470401A4

Abstract

本発明は、ＴＩＲ表面（３１４）上に試料アレイを保持しかつ偏光光源を有する処理部分に取外し可能に接合可能である光学部分（３１２）と、試料アレイの偏光の空間的に分布された変化をイメージングするための偏光感受型処理部分とを有するカセット（３００、３０２ａ、３０２ｂ）を含むような、試料の像を得るための装置を提供する。一形態では、アレイ光学部分は、偏光光がＴＩＲ表面（３１４）に至りその（ＴＩＲ）表面から反射された光がイメージャに至るようにそれぞれ方向付けされるように配置された第１及び第２の格子を備えた底面を有する透過スライド（３１２）を含む。装置は、光学部分（３１２）と一体化したフローセル（３１６）と、偏光光の方向及び波長を選択するための手段を含み得る。

Description

この出願は、２００１年４月１９日に出願された米国特許出願第０９／８３８，７００号の一部継続出願であり、かつ２０００年７月１１日に出願された米国特許出願第０９／６１４，５０３号の一部継続出願であり、これらの内容は引用を以って本明細書の一部となす。

本発明は、光透過物質の境界での全反射に関連するイメージング技術及び装置に関し、特に、光透過性基板上での物質の存在、成分、品質、及び空間分布を検出するためのイメージング技術及び装置の使用に関する。

本発明は、例えば出現する光ビームのそれぞれの部分において検出される局所的な偏光変化を利用するような用途において有用なバイオチップ（遺伝子チップ、プロテインチップ、マイクロアレイ等とも呼ばれる）のイメージングに関する。キング（King）らの米国特許第５，６３３，７２４号（特許文献１）には、エバネッセント場を用いた生化学的アレイの読出について記載されている。特許文献１は、検出及び分析される物質に取着される蛍光マーカを励起するためにエバネッセント場を用いるような蛍光アッセイに焦点を当てている。蛍光マーカまたは他の分子タグを検出される物質の表面に取着することは、測定を行う際に追加ステップを必要とするが、本発明ではその必要はない。特許文献１は更に、励起分析物にエバネッセント場を与えるための空胴共振器の使用について記載している。

基板の表面上に生物学的または化学的活性スポットのアレイを形成し、検査物質をアレイに接触させてその検査物質の構成成分を識別することは公知である。通常そのような処理は、検査される物質における構成成分の存在に対する検出可能なサインを供給するために、蛍光、エレクトロルミネセンス、電流変化、電圧変化等を示すべく処理されるような、例えば、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡクローン、抗体、ペプチド、レセプタ、酵素、阻害剤等のスポットを必要とする。

全反射については、Ｍ．ボーンらの文献（非特許文献１）に記載されている。

米国特許第５，６３３，７２４号 M. Born, and E. Wolf, "Principles of Optics", 6th ed., pp47-51, Pergamon Press, Oxford, 1991

本発明の原理に基づき、拡張偏光光ビームを供給する光源部材からの光は透過基板を介して方向付けされ、全反射（total internal reflection；ＴＩＲ）が、ＴＩＲ部材内での１回反射によって基板の表面で生じる。反射光は、偏光感受型２次元アレイ検出器または他の型の検出器によって検出される。全反射によって生じるビームの断面における局所的な偏光状態の変化は、表面の各ポイントに対して基板表面上で物質のアレイにおける物質の存在及び組成に関する情報を得るために利用される。本発明の一側面に基づき、光源部材内の光発生要素は中程度の帯域の準単色光源である。

一実施例では、光源部材内の光発生要素はアークランプである。光源部材からの光は、内面反射部材を介して試料に反射するように方向付けされる。光ビームの断面内のポイントでの全反射は、入射面において偏光させられた光成分と入射面に垂直に偏光させられた成分の間に位相シフトを生じさせる。反射光は２次元アレイ検出器などの偏光感受型検出器によって検出され、この検出器からの信号は次にコンピュータにおいて処理されて試料の表面上の物質に関する２次元情報を提供する。反射ビームの断面における偏光状態の空間的に分布された変化は、検出器内の位置に対応する試料アレイ（specimen array）における位置における試料内の物質を示す。装置及び方法は、水溶液中で物質をイメージングするのに特に適している。分子薄膜システムの一部として全反射部材上に位置決めされた２次元生体分子アレイへの分析物の取着及び取外しを検出することはそのうえ特に適している。様々な用途において、複数の別個の試料スポットは、方法及び装置がアレイをイメージングし、それによって別個の試料スポットの各々を区別することになるようなアレイにおいて提示される。蛍光または分子タグ付けは、本発明で用いるのに必要でないか或いは実用的ではない。

更に、本発明の原理に基づき、上記の特定された特許出願に開示された装置は、バイオチップ上のアレイ全体の像または所望であればアレイ全体の一部を供給する。

更に別の実施例では、本発明は取外し可能な部分を有する装置に関連し、取外し可能な部分は好適実施例において使い捨てまたは再利用可能であるが、そのような取外し可能な部分は、偏光ビームを受光しそれをＴＩＲ表面に方向付けてエバネッセント場を生み出すことが可能であるような光学素子を有するカセットを画定する。エバネッセント場ではイメージングされる物質が位置決めされ、１回反射時に光ビームを反射して光学素子を出る。カセットはまた、偏光ビームを生成して反射後に分析のためにそれを受光するような装置の処理部分に取り付けられ得るようにする取付構造を有する。カセットは、本明細書中で述べられているように光ビームとの作動可能な相互作用のために処理部分に取り付けられるように設計される。カセットは、既に光学素子上に適所に配置されたスポットのマイクロアレイと共に供給され得るか或いはスポットのマイクロアレイが配置された分離スライドを受容するべく構成され得る。カセットは、使い捨てまたは再利用可能のいずれかとし得る。分離スライドが光学素子と組み合わせて用いられるとき、分離スライドは、マイクロアレイが配置されるスライドの表面がＴＩＲ表面であるように、屈折率整合液を用いて光学素子上に取り付けられる。

本発明の一側面では、光学素子はプリズムである。本発明の更なる特定の側面は、プリズムを用いる代わりにＴＩＲを可能にする入射ビームの方向を制御するための格子を載置する光学素子の使用を含む。

本発明の目的の１つは、１回使用後に処分することが実用的であるような十分に安価なカセットを規定することである。プリズムは、使用及び再利用が可能であるが高価である。格子を用いるような本発明の側面は、格段に安価なカセットを提供する。

いずれにせよ、ＴＩＲが生じ得るようにするための光学素子上での格子の使用は、プリズムの使用の代替として任意の装置または方法に広範に実現され得る。また、或る種の他の技術は、電子的に変更できる格子（electronically alterable grating）などの格子の使用及びホログラフィック格子の使用によって利用可能になる。

本発明は、イメージング技術を伴う化学物質の２次元配置を分析するための方法及び装置を含む。既知の偏光状態の偏光光源は、全反射表面（ＴＩＲ表面）での１回反射のために構成された全反射部材（ＴＩＲ部材）に方向付けされ、それからＴＩＲ部材から出る。本明細書中では、層の厚さが照射光の可干渉距離より短いような層状光学構造で遭遇するような反射の重ね合わせを１回反射と呼ぶ。化学的試料は反射光ビームのエバネッセント場においてＴＩＲ表面上方の適所にある。反射後、ビームは、例えば偏光子及びカメラまたは他の型の検出器などの偏光感受型２次元検出器へ照射される。ビームの中身は次に、局所的にビームの２次元断面で偏光状態における変化を決定するべく処理され得る。これは、試料における偏光状態の変化の空間的に分布されたマップを供給する。偏光の変化を決定するために、零状態（null condition）からのずれを測定したり入射偏光状態と出射偏光状態を比較したり種々の技術が利用可能である。

エバネッセント場内の物質の屈折率成分は、ＴＩＲ表面での反射に起因するビームの偏光状態の変化を決定する。ＴＩＲ表面内でのこの成分の２次元変動は、反射光ビームの断面にわたって空間的に分布された偏光状態のそれぞれの変動に関連する。

一用途では、化学的試料は、それぞれの他の分子（リガンドと呼ぶ）に特定のアフィニティ（親和性）を有する分子（レセプタと呼ぶ）の２次元アレイを形成する。この用途では、本発明はアレイ上でリガンドとレセプタの結合の存在または不在または速度を示すために利用される。そのようなアレイは、一般に複数の別個の試料スポットからなる。この方法及び装置は、反射ビームの断面における偏光状態の局所的な変化によって表される別個の試料スポットのそれぞれを区別するためにアレイをイメージングする。

検出器の解像力における制限を前提として、本発明は、領域全体にわたり空間的に分解されるサブオングストローム範囲の非常に高い解像度で調査対象の試料の厚さ及び／または屈折率成分の測定を可能にする。本発明は、試料が水溶液中にあるような用途において特に有効である。特定の用途では、本発明は、免疫センサ適用時などに、エバネッセント場におけるＴＩＲ表面上の抗体への生物因子の取着を測定することによって溶液中の生物因子の存在を決定するために用いられる。別の用途では、本発明は、エバネッセント場においてＴＩＲ表面上の他の核酸配列への核酸配列の取着を測定することによって、溶液中の核酸配列の存在及び構造を決定するために用いられる。本発明の異なる実施例については以下に詳述する。

図１及び図２は、本発明の一実施例を実装する装置を示す。図１に示されるように、装置１０は説明の都合上３つの基本部分からなるものとして説明され得る。部分１２は偏光光源アセンブリ、部分１４は１回反射を与える全反射アセンブリ、部分１６は例えば２次元アレイ検出器を備え得る偏光感受型イメージング検出器アセンブリである。検出器アセンブリ１６からのデータは、電気信号２４によって特別にプログラミングされたコンピュータなどの処理装置１８及びプリントアウト表示または画像ディスプレイなどのユーザアクセスシステムへ送信される。データは、画像、データテーブル、グラフとしてまたは他の形式で表示され得る。偏光光源アセンブリ１２は、（変化されるか変化し得るような）既知の偏光状態２０の偏光光を１回反射が生じる全反射アセンブリ１４へ照射する。変化した偏光状態を有する反射光２２は、それがビームの断面にわたり空間的に記録されるような検出器アセンブリ１６へ照射する。記録されたデータは、偏光状態における変化の空間的に分解されたマップを供給するべく偏光状態の変化が決定されるような処理装置１８に送信される。試料が別個のスポットのアレイとして提示されるとき、各スポットはスポット領域内で偏光状態における変化に対しイメージングされることになる。

図２は、好適実施例のより詳細な概略ブロック線図を示す。偏光光源アセンブリ１２は、光源２６と、（光源の性質がビーム形成を有効または必要にするようなものであれば）ビーム形成部材２８と、偏光子３０と、光学リターダ（optical retarder）３２とを有する。内面全光反射アセンブリ１４は、光学面３６を有するような光学素子３４を有する。光学面３６上の試料スライド３８と、光学面３６と試料スライド３８の間の屈折率整合物質４０も示されている。物質４０は屈折率整合されるので、全反射表面（ＴＩＲ表面）は試料スライド３８の上面３９として画定される。試料４２は、スライド３８の全反射表面３９上に位置決めされる。本発明の一実施例では、光学素子３４は、ビームがＴＩＲ表面３９で１回だけ反射され、次にプリズムから出るように、入射光ビーム２０及び出射光ビーム２２に関連して屈折率整合されたスライド３８と共に構成されたプリズムである。試料が光学面３６上に直接配置されたら、光学面３６は、ＴＩＲ表面となり得る。しかし、これは通常の用途ではない。なぜなら、試料（例えばバイオチップ）は、より簡便に試料スライド３８上に準備され本装置に配置されるからである。どのように組み立てられても、本発明は、ＴＩＲ表面を有する光学構造を組み入れ、ビームは光学構造に入ってから出るまでの間にＴＩＲ表面で１回のみ反射する。換言すれば、全反射に関連するエバネッセント場が試料と相互に作用するように試料と光学接触するＴＩＲ表面があり、ＴＩＲ表面で１回反射のみがある。

反射後検出器アセンブリ１６は、偏光子４４と、例えば２次元アレイ検出器４６であって好適にはＣＣＤまたはＣＭＯＳアレイ型のカメラであるようなイメージング検出器とを有する。処理装置１８は、特別にプログラムされたコンピュータ（または処理装置）であり、像を処理してイメージングされた領域の断面にわたり空間的に分解された膜厚変化の表示にするための出力手段である。イメージングは、全反射によって生じるビームの断面における局所的な偏光状態での空間的に分布された変化を検出することによって得られる。これは、表面上の各分解可能なポイントに対する基板表面上の物質のアレイにおける存在及び組成に関する情報を提供する。異なる偏光状態変化は、検出器における位置に対応する試料アレイにおける位置での試料上の物質を示している反射ビームの断面に含まれる。

処理装置１８は、データを電気信号として（コネクタ２４上で）受信し、２次元アレイにわたって空間的に偏光状態の変化を特徴付ける。処理装置１８では分析及び処理が行われるが、一実施例では光処理アセンブリ１２からの入射光の既知の偏光状態と試料アレイにおいて空間的に分布されたポイントまたはスポットのマップを供給するようなビーム内で２次元的に空間的に分解された反射光２２の変化した偏光状態とを比較することによって行われる。偏光シフトは次に処理装置１８によって分析され、化学的試料における要素の存在及び物性の情報を供給する。他の公知技術、例えば零処理（null processing）は、偏光状態の変化を決定するために用いられ得る。

或いは、光源部材２６は、ＬＥＤ、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）、白熱光源、またはレーザであり得る。ＬＥＤまたはＳＬＤが用いられるならば、ビーム形成部材２８がコリメータであるような図２に示される構成が適切である。白熱光源が用いられるならば、光フィルタも用いられる。一実施例では、装置のための光源２６は中程度の帯域の準単色光源である。本発明に基づけば、光源２６は好適には中程度の帯域のＬＥＤである。好適には帯域は約１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の半値幅（ＦＷＨＭ）波長であり、より好適には約３０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内の半値幅波長である。

別の実施例では、図２に示されるような光学リターダ３２は、偏光子４４の前の位置２２に出射ビーム経路１６の代わりに配置され得る。

図３は、追加の実施例を示す。光源がレーザ５０であるような実施例では、可動ディフューザ５２は、レーザによって生じるスペックルパターンにおける極小及び極大のスペックルオフセット変動を与えるのに適している。可動ディフューザは、スペックルオフセット変動を与えるための好適にはモータ及びサーボ装置であるような機械式アクチュエータ５４に取着される。ビーム２０は次に、ビーム形成素子２８、偏光子３０及び光学リターダ３２の中を進み、位置２０で光源アセンブリ１２から出る。

偏光子３０は、図２及び図３に示されるような実施例において、選択された既知の偏光状態の偏光子を備える。偏光子３０は、モータ制御信号によって駆動される機械式アクチュエータを有する型のものであり得、それによって光ビーム２０の偏光状態の変化及び選択を可能にする。

上記のように、（図２の）内面全反射光学素子３４は、試料が反射ビーム２０、２２のエバネッセント場にある限り、全反射アセンブリを画定するために種々の方法で試料と共に用いるために単独または屈折率整合されたスライドとの組合せのいずれかで配置され得る。

上記したように、（図２の）試料４２は、光学面３６がＴＩＲ表面であり得るような場合に光学面３６に直接配置され得る。しかしこれは不便であり、繰り返し使用は光学面３６の光学品質を低下させる可能性が高い。従って、バイオチップまたは他の化学アッセイ試料が供給されるような一般的な方法と一致して、試料スライド３８または他の支持装置が利用される。バイオチップにおいて各スポットの分析を得るために構造上で支持される別個の試料スポットのアレイを供給することは普通である。内面全反射光学素子なる語は、既知の光学素子単独または全反射として知られる現象を与えるような他の素子との組合せを指す。図２は、ＴＩＲ表面３９が存在するように屈折率整合されたスライド３８と組み合わせてのプリズムの使用を示す。

図４は、上面５８を有する平坦な光学部材５６に、試料６４が載置されている屈折率整合物質６２を有する試料スライド６０が載置されているような別の光学的配置を示す。ＴＩＲ表面６６は、スライド６０の頂部である。ビーム２０はアセンブリに入射し、入射時に屈折させられ、１回反射後にＴＩＲ表面６６でビーム２２として光学部材５６を離れる。全反射及びエバネッセント場を与えるための他のメカニズムは、試料が反射に関連してエバネッセント場にあるように配置されるとき、ＴＩＲ表面で１回反射のみが生じる限り本発明を実行するために利用され得る。図５に示されるように、ビーム２２が通過する反射後処理配置１６は、偏光子部材７０と、ビーム形成部材７２と、２次元アレイ検出器または他の型のイメージング検出器などのイメージング検出器７４とから構成され得るか或いは構成される。

方法及び装置は、別個の試料スポットを有する型のバイオチップまたは分析のための別個のスポットのアレイまたは偏光状態において検出された変化が反射ビームにおいて別個の位置に空間的に関係するような位置を含むマイクロタイタープレートと組み合わせて使用され得る。したがって、本明細書中で用いられているように、スライド及び試料は検査されるのが望ましいような任意の型の化学的または生物学的アレイを指す。

上述の装置及び方法は、水性媒体において物質をイメージングするのに特に有益である。

上述のように本発明は、ガラスやプラスチックチップなどの光透過物質の表面上のバイオチップアレイ要素の結合状態のリアルタイムイメージングのための高感受性の光学イメージングシステムを提供する。大きめの別個の試料スポットと共に２０ｍｍ円形領域に内接される１５ｍｍ四方の典型的な観察されるアレイは、５００万までのセンサフィールドの完全に平行な連続リアルタイム読出をもたらすイメージングオプティクスの横解像度と釣り合っている。表面取着へのセンサ感度は、フェムトグラム／ｍｍの範囲（例えば平方ミクロン当たり１ＤＮＡ）である。

図１の装置は、バイオチップ上に反応のパターンをイメージングすることによって作動する。これらの反応は、各スポットで反応するような物質の高さ、表面濃度、または屈折率における変化を生み出す。イメージングされた領域は、バイオチップアレイ全体またはバイオチップアレイ全体の一部であり得る。異なる物質のスポットのアレイを与えることによって、スポット全体に流される検査物質における異なる構成成分はこれらの構成成分を識別する方法で結合する。アレイの異なるスポットにおける種々の物質の位置をコンピュータメモリに含めることによって、図１の装置によって生成された像は、検査物質における構成成分を識別するのみならず、反応が生じる速度を決定し得る。上述の装置によって、中間高さ変化の読みが記録され得、それゆえ高さ変化の速度またはバイオチップアレイ上のスポット間での高さ変化の中間量の比較を許容するのみならず高さ変化速度が決定され得るような短時間で高さの差は動的にイメージングされ得る。

装置及びバイオチップを用いる処理は、以下の通りである。

スポットを有するスライドの表面がＴＩＲ表面であるように装置と組み合わせてフローセルにバイオチップ表面を置く。先ず、バイオチップから反射される光が完全に線形の偏光を生じるように装置を較正する。アナライザを零位置（null position）に調整し、線形偏光を完全に遮断する。

零位置が達成されたら、チップ（スライド）表面が初期状態から逸脱するような各領域は、その輝度がずれによって導かれる厚さ（高さ）の差に直接関連するような明るいスポットとして際立つ。標的分子を含む溶液は、バイオチップ表面全体に流される。バイオチップによって反射される光の偏光の変化によって生じる輝度変化は、バイオチップにおいて生じる厚さ変化を調べるためにアレイを横切って連続的に観察され得る。検出器で測定される相対輝度は、サンプルパラメータと、詳細な「ジョーンズ計算（Jones calculus）」センサシステムの説明に基づきコンピュータプログラムを用いた偏光素子の設定とに関連する。これらのプログラムを用いて、理論プロットは得られた測定データセットに適合され、出力のパラメータ変数への依存は可視化され得る。手順の開始時に、装置はバイオチップ全体の像が均一に暗くなるように調整される。標的分子が基準プローブに結合し始めると、スポットの像の輝度が増加する。輝度はアフィニティの高い相互作用で最高になると予測され、アフィニティの低い相互作用に対して穏やかな変化が予測される。輝度変化の速度は、システムのアフィニティの束縛に関連し得る。例えば、適切に作製されたバイオチップを用いて、１つの手順中に複数のペプチドに対するアフィニティ測定が実行され得る。更に、（スポッティングにおいてペプチドの異なる濃度が用いられるので）結合密度の効果も測定され得る。

実施例中ではバイオチップが参照されているが、手順及び結果は一般的にＴＩＲ表面上の化学的感光物質に適用される。

本発明は、ＴＩＲ表面を有し、表面上に分子スポットのアレイを有するプリズムに関して上述されてきた。同様に上述された別の実施例では、スライドの上面のみがＴＩＲ表面を形成するように、アレイはプリズム上に位置決めされた分離スライド上に形成され、アレイと分離スライドとの間には屈折率整合液を用いる。

カセット実施例に関連する本発明の別の側面において、本発明は、マイクロアレイスポットが配置される部分（試料アレイとも呼ばれる）が部分的または全体的に使い捨てカセットまたは再利用可能カセットであるように構成される。

カセットが分離または分離可能な構造である実施例では、光源及びその関連要素と、試料カセットにおいて反射された後で光を受光、記録及び分析するような要素とを含むようなアセンブリ要素は、ここでは概して処理アセンブリとして定義される。

この種の基本的な例示的分離カセットは、一体部分としてマイクロアレイ（試料）を含むような表面を含むような１つのＴＩＲ及びエバネッセント場を生成するような単に光学素子であり得る光学アセンブリを含む。カセットはまた、光学アセンブリが保持されるようなマウントまたはフレーム部分を含む。マウントまたはフレーム部分は、処理アセンブリに作動可能なように取り付けられるべく処理アセンブリにおける接合構造（mating configuration）と共に構成される。このカセットアセンブリは、偏光ビームがカセットの光学アセンブリに入る前に光源及び光処理要素を供給する部分でありかつカセットの光学アセンブリから出た後で光を処理するような部分であるような装置の利用可能な他の部分即ち処理アセンブリを利用可能であるようなユーザに供給されるように製造され得る。カセットアセンブリと処理アセンブリの２つのアセンブリは、上述のように協同的に機能するような方法でカセットが処理アセンブリに装着可能であるように組み立てられる。また、カセットは、カセットの一体部分として製造されるか或いは状況に応じて所望のようにカセットと一体になるように構成されるフローセルを包含または受容するべく組み立てられ得る。カセットは、再利用可能または使い捨てであるように作られ得るが、処理アセンブリは、必要に応じてカセットを入手及び使用することになるユーザに利用可能であるような耐久性の装置を含む。

本発明のそのような実施例は、光学素子及びマウントまたはフレーム部分がカセットを画定するような全体的または部分的に使い捨てまたは再利用可能なカセットに向けられる。最も基本的な構成のカセットは試料アレイが配置された表面を有する光学素子または光学アセンブリを有し、その表面はＴＩＲ表面を画定する。光学素子または光学アセンブリはまた、ビームの１回反射によってエバネッセント場を生み出すべく処理アセンブリからＴＩＲ表面へ偏光の拡張ビームを方向付けし、次に光透過部分外のビームを処理アセンブリに戻して方向付けするような光透過部分を有する。フレームまたはマウント部分は、光学素子または光学アセンブリが処理アセンブリでの使用のために安全に扱われ、容易かつ正確に取り付けられることを可能にする。

或いは、試料アレイは、スライドの上面がＴＩＲ表面になるように、好適には屈折率整合液と共に、光学素子上に配置される分離スライド上に供給され得る。カセットが処理アセンブリ中または処理アセンブリ上で十分に正確な向きに装着することになるように、他のアセンブリである処理アセンブリは、試料カセットのフレームまたはマウント部分の構成で一体になって構成されるような受容／位置決め部分を有する。処理アセンブリを伴うカセットの向きは、処理アセンブリからの偏光がＴＩＲ表面で１回反射するように適切に方向付けされ、かつＴＩＲ表面上で試料アレイの所望の領域の１つまたは一連の領域または全てを包囲するようなエバネッセント場を生成することになることを確実にするために重要である。換言すれば、カセットは、所望の試料が載置されるようなＴＩＲ表面上でエバネッセント効果（evanescent effect）が生じるように方向付けられる。反射光は次に試料カセットから出て、処理アセンブリの反射光分析部分によって受容される。光分析部分は、エバネッセント場において空間的に偏光の変化を決定し、２次元の像を与える。

偏光光源部分及び反射光分析部分が調整可能でないような処理アセンブリの構成において、入射ビームがＴＩＲ表面で要望通りに方向付けされかつ出力ビームが分析部分に再度方向付けされるように、処理アセンブリ内でのカセットの向きがより正確であることが要求される。特に、試料アレイは、エバネッセント場においてＴＩＲ表面上に配置される。しかし、光源部分及び分析部分の一方または両方が調整可能であるような構成では、多数の利点がある。１つの利点は、カセットの向きがこれらの調整可能な部分の調整機能の範囲内で十分に正確でありさえすればよいことである。調整機能の他の利点は、ＴＩＲ表面上の試料アレイまたはサブアレイの可変サイズ及び配置を扱い、調整機能は、試料アレイが異なる位置にあるか或いはアレイが異なる領域をカバーするか或いはサブアレイの選択が別々に分析されるとき、光ビームの適切な方向及び焦点合わせを可能にする。

調整機能は、試料アレイ及びサブアレイの可変サイズ及び配置が異なる位置にあり、アレイが異なる領域をカバーし、イメージングサブアレイの選択が望ましいようなエバネッセント場の１回反射及び配置のための光ビームの適切な方向及び焦点合わせを可能にする。処理アセンブリを調整可能にすることに加えて或いはそうする代わりに、この調整機能は、試料アレイまたはサブアレイの所望の部分をＴＩＲ表面での１回のＴＩＲのための光ビームの経路内に配置するべくカセットに組み込まれ得る。

カセットの例示的な構成は、図６に示される。図６では、プリズム３００は、それぞれプリズムマウント３０２ａ及び３０２ｂの内面（図示せず）に形成された保持表面３０４ａ及び３０４ｂによってプリズムマウント３０２ａ及び３０２ｂ内に保持される。従って、プリズム３００を間に挟んでプリズムマウント３０２ａ及び３０２ｂがねじ３０６で共に固定されるとき、プリズムは適所にロックされる。この構成では、プリズム３００及びプリズムマウント３０２ａ、３０２ｂは、プリズムの上面である表面３０８に試料アレイスポットが配置されるときに基本カセットを画定し、ＴＩＲ表面として作動する。プリズムマウント３０２ａ及び３０２ｂは、使用のために適切な向きで処理アセンブリにおいて受容されるように構成される。この構成では、少なくともプリズム３００は、その上面３０８に位置決めされたスポットのマイクロアレイの使用後に使い捨てまたは再利用可能である。或いは、サンプルスライド３１２は、上面３１４がＴＩＲ表面であるように屈折率整合液を間に挟んでプリズム表面の頂部３０８に配置されることによって、マイクロアレイスポットのためのキャリアとして用いられ得る。この構成ではスライド３１２のみが使い捨てでなければならないことになる。費用を考慮すれば、カセット全体を使い捨てとし得る。いずれにせよカセットは、新しいバイオチップと共に或いは再生バイオチップと共にでさえ再利用可能であり得る。

或いは、必要に応じて、カセットは、図６に示されるようにガスケット３１８と共にフローセル３１６を追加することによって画定され得る。

更に別の実施例では、上記したようにプリズムが存在しなければスライド自体がＴＩＲ表面を与え得る。実際には、スライドは、ＴＩＲ表面を与えるのみならず全反射を生じさせる適切な角度でＴＩＲ表面に出入りするように光を方向付けするというプリズムの目的を果たし得る。しかしこの実施例では、スライドの底面は、ＴＩＲ表面での１回反射においてイメージングされるように、試料アレイスポットへの変化に起因する局所的な偏光変化のアレイと共に、ＴＩＲ表面上方でエバネッセント場のために必須のＴＩＲ条件を作るために適切な角度でスライドに入る光上で作動可能な格子を含む。

図７は、底面（図示された状態で）に格子４１２ａ及び４１２ｂが形成されたスライド４１０を概略的に示す。格子は、入射光ビーム４１４ａ及び出力光ビーム４１４ｂをそれぞれ妨害するように配置され、試料アレイ４１８が配置される表面４１６で１回のＴＩＲに対する正確な角度を与える。底面（図示された状態で）に格子を有するスライドがプリズムの目的（正しい角度で光を方向付けする）を果たしかつイメージングのために試料アレイが形成され得るような安価かつ使い捨てのスライドを供給することは明白である。従って、１回ＴＩＲを達成するために上記されたような適切な格子と共にスライドとして画定された光学素子によって、非常に安価な完全に使い捨てのカセットが構成され得る。

偏光感受型検出器において反射光を受光するために、ＴＩＲ１回反射条件と一致する方法で偏光光を方向付けるために格子が作動可能であり、それによって、２次元領域にわたって空間的に偏光の変化を分解することによって領域が本発明の原理に基づきイメージングされ得ることが理解されるべきである。

しかし上述されたような全反射から光を方向転換するための格子の使用は、上述されたような１回反射概念に限定されるものではなく、ＴＩＲ表面及びバネッセント場が望ましいような任意の場合に利用され得る。これらは、例えば複数の反射が生じ、場合によっては表面プラズモン共鳴構造を用いるような用途を含む。

格子は、表面レリーフ型または屈折率型のいずれかであり得、固定されるか電気的に制御可能であり得る。固定表面レリーフ格子及びその製造方法はよく理解されており、非特許文献１の４０１〜４１８頁に記載されている。電気的に制御可能な表面レリーフ格子は、表面音響波（ＳＡＷ）装置を含む。屈折率格子は、ブラッグ格子と呼ばれることもあるが、屈折率の周期的変動で構成されるものであり、固定されるか、或いは電気光学的に活性な物質において製造されるときには電気的に制御可能であるかのいずれかであり得る。音響光学効果は、電気的可同調屈折率格子を作製するためにも用いられ得る（Handbook of Optics, op cit., Vol. 2, Chapter 12）。光ファイバにおけるブラッグ屈折率格子及びその製造方法は、Ｇ．メルツ（G. Meltz）らがOptics Lett.,１４（１９８９）の８２３頁に考察している。図１３のスライド４１０や図１５の光学部材６００など他のガラス材料におけるブラッグ格子の製造は、同様の手段を用いて達成され得る。

電気的に変更できる格子（electrically alterable grating）は、試料アレイへのエバネッセント場の侵入の深さの制御を可能にする。即ち、ＴＩＲ表面上のエバネッセント場の高さは、制御され得る。侵入の深さに対するこの制御は、光入射の方向を変えるためのアーチ状経路に沿った光源の動きを可能にするメカニズムによって、または入射光の波長を変えるための光源でのフィルタの使用によっても達成され得る。エバネッセント場の侵入の深さに対する制御は、エバネッセント場の侵入の深さを変化させた連続出力像によって、試料アレイの種々の部位での分子結合の高さ及び／または質量の変化のリアルタイムデータ代表値の収集を可能にする。

実施例では、本発明の原理に基づき、レセプタ−リガンド相互作用を調べるために異なる波長の光を利用することが望まれ得る。異なる波長の使用に対する制御を可能にするための技術は、フィルタホイール及び／または光が光源から方向付けされる角度の変化の使用を含む。平行光と共に誘電スタックフィルタを使用することはまた、選択された波長を除く全波長で光の消失を可能にする。１つ以上のイメージャの包含は、そのような技術を用いる実施例においても有効である。これらの技術はまた波長選択を許容し、それによってシステムに存在し得る騒音を回避する。

図８は、偏光光源５１２が、曲線５１４で示されるアーチ状経路に沿って光源を再配置するための機構（図示せず）に取り付けられるような実施例を概略的に示す。更に、光源５１２からの光は、フィルタホイール５１６を介して方向付けされる。フィルタホイール５１６と、曲線５１４に沿った光源の位置とは、エバネッセント場（即ちＴＩＲ表面上でのその高さ）の侵入の深さを選択するためのコントローラ５１８によって制御される。上記の深さ制御技術は、別々にまたは協働して用いられ得る。

図９もまた、格子６０４及び６０６が配置された下面６０２を有するようなカセットにおいて用いられる光学部材６００を示す。ＴＩＲ表面６０８は、マイクロアレイ６１０を含む。また、電気的に変更できる格子がスライド表面６０２上に形成されたときに格子６０４と６０６の間隔を変えるための格子バイアスフィールド源（grating biasing field source）６１２及び６１４も示されている。図９はまた、ＣＣＤメモリなどの複数のイメージャ６１６、６１８を示し、そのようなイメージャは（１）図８の曲線５１４に沿った異なる角度または（２）格子に与えられる異なる角度で方向付けされる（入射）光を捉えるために異なる位置に配置される。任意の像の出力は、分析のためにコンピュータ６２０に適用される。従って、偏光光６２４は、光学部材６００に入って格子６０４を通過し、次にＴＩＲ表面６０８での反射後、光６２６が格子６０６を通過する。

図１０−Ａ及び図１０−Ｂは、光学素子が光ビームを方向付けするための格子を有するような代表的なカセット７００を示す。特に図１０−Ａは、格子７１６ａ及び７１６ｂが配置されているような下面７１４を有する光学素子７１０を示す。光学素子７１０は、その上部に試料アレイ７２０が存在するような上面７１８を有する。カセット７００は、保持カラー７２６及びフレームまたは取付部分７２４を有し、それによってカセット７００で光学素子７１０を受容及び保持する。フレームまたは取付部分７２４は、ピン７２８を有する。カセット７００が矢印Ａ−Ａで示されているように所定の位置に降下されるときにピン７２８を受容するための差込口７３２を有する処理アセンブリ７３０の一部も示されている。よって、図１０−Ｂに示されるようにカセットが適所にあるとき、光ビーム７３４ａ及び７３４ｂは表面７１８でＴＩＲのために適切にそれぞれ光学素子７１０に出入りし得る。クランプ７３６は、カセット７００を処理アセンブリ７３０の適所に保持する。

別の例示的な構成は、図１１−Ａ乃至図１１−Ｄに示されるようなスライドを用いるカセット８００である。この構成は、フレーム８０２と、図１１−Ｄに示されるような、上部に試料アレイ８０６が載せられるような光学部材８０４とを含む。フレーム８０２は、第１の側部分８０８及び第２の側部分８１０を有し、それぞれが、接合接続部分８１２ａ及び８１２ｂをこの場合には側部分８０８及び８１０の対向する突出部分（leg）に有する。この構成では、接続部分８１２ａ及び８１２ｂは一方の突出部分にアパーチャ８１４、他方の突出部分にもどり止め８１６を有する。フレームの側部分８０８及び８１０は、２つの部分が組み立てられるときに整合する陥凹棚８１９及び８２０を有する。陥凹棚８１９及び８２０は、棚に適合するように構成された光学部材スライド８０４を保持するべくサイズ決定される。フレームは、最低でも２つ、好適には４つの下方に延在する柱８２２を有する。柱は、処理アセンブリと共に試料アセンブリを配置するための処理アセンブリにおいて接合差込口（mating receptacle）に適合する。このカセット８００は、プリズムと併用してまたは独立スライドとして用いられ得る。或いは、スライド８０４の下面は、上述のように格子に取り付けられ得る。光学部材と、試料アレイが配置されるＴＩＲ表面と、マウントとを有するカセットを組み立てるために確実に多数の構成が考えられ得る。ここで、カセットは、本明細書中で述べたように機能するべく処理アセンブリにまたは処理アセンブリ上に取り付けられるように構成される。

上述した装置で利用可能な重要な処理は動的イメージングであり、これは、マイクロアレイにわたりフローセルを用いて行われる結合実験などの手順の最後での像の記録に加えられるものである。像は、結合実験の中間状態及び時間進行が分析され得るように、開始と終了の間で断続的に捉えられて処理される。

本明細書中で説明してきたことは、本発明の原理の説明に過ぎない。本発明の精神及び特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて本発明の種々の設計及び改変は当業者の権限範囲である。例えば、スライド上で相互作用のアレイの一部分をイメージングするか或いはそのような部分の連続をスキャンすることは有利であり得る。更に、イメージャで方向付けされた像を開口から通して散乱断面積を得ることは有利であり得る。そのような方法は、本発明の装置の用途に関係する。

本発明の原理に基づく例示的なシステムのブロック線図である。図１のシステムの一実施例のブロック線図である。図１のシステムの代替部分のブロック線図である。図１のシステムの代替部分のブロック線図である。図１のシステムの代替部分のブロック線図である。組み合わされた光学アセンブリ及びフローセルの分解立体図である。別の光学素子の概略側面図である。別の光源配置の概略ブロック線図である。別の光学アセンブリの概略ブロック線図である。処理アセンブリにいつでも位置決めされる状態になっている試料カセットの概略側面図である。処理アセンブリに位置決めされた試料カセットの概略側面図である。システムの一実施例におけるスライドホルダの概略図である。システムの一実施例におけるスライドホルダの概略図である。システムの一実施例におけるスライドホルダの概略図である。システムの一実施例におけるスライドの概略図である。

Claims

光学アセンブリと、光源アセンブリと、イメージング検出器とを含むイメージング装置であって、
前記両アセンブリが、前記光学アセンブリによって画定される全反射（ＴＩＲ）表面に像を供給するべく作動し、
前記光源アセンブリが、前記ＴＩＲ表面でエバネッセント場を発生させるように、偏光光を前記ＴＩＲ表面で方向付けし、
前記光学アセンブリが、互いに離隔した上面と底面とを有し、前記底面が第１及び第２の格子を含み、
前記ＴＩＲ表面での１回反射によってＴＩＲ及びそれに関連するエバネッセント場を生じさせるために、前記光源からの光が前記第１の格子を通過して前記上面に至り、前記上面から反射される光が前記第２の格子を通過して前記検出器に至るようにそれぞれ方向付けされるように、前記両格子が配置及び構成されることを特徴とするイメージング装置。
前記第１及び第２の格子が、ブラッグ格子を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記格子が、電気的に変更できる格子を含み、
前記装置が、前記格子に入射する光の方向を変化させるように前記格子を変更するための手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記格子が、電気的に変更できるホログラムを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記光源からの光の波長を選択するための波長フィルタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記光学素子への光の入射角を変更するために、前記光源をアーチ状経路の回りで前記アーチ状経路に沿って選択された位置まで動かすためのアーチ状調整機構を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ＴＩＲ表面に固定されたフローセルを更に含み、
前記フローセルが、前記ＴＩＲ表面の全体に分析物を流すための入口及び出口を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記反射光からの像を分析に便利な形式に変換するための手段を含むコンピュータを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記フィルタ手段が、前記光源からの光を妨害するべく配置されたフィルタホイールを含み、
前記装置が、前記ホイールを回転させるための手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
前記フィルタ手段が、スタックフィルタを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
複数のイメージャを更に含み、前記各イメージャが、対応する角度で入射光に対応して生成された像を捉えるような位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
複数のイメージャを更に含み、前記各イメージャが、対応する波長の入射光に対応して生成された像を捉えるような位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
前記フローセルが、そこにスライドを固定するための手段を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
ＴＩＲ分析器具と共に用いるためのカセットを含むイメージング装置であって、前記器具が、偏光光ビームを供給する偏光光源部分と、反射光分析部分と、前記カセットの光学素子上で試料アレイのＴＩＲイメージングに対してカセットを配置するための配置部分とを有する処理アセンブリを含み、前記カセットが、
その上に試料アレイが形成されるような上部ＴＩＲ表面を含む光学素子であって、前記ＴＩＲ表面に方向付けされた偏光光を受光しかつ前記ＴＩＲ表面でエバネッセント場を発生させるように構成された前記光学素子と、
前記光学素子に結合されかつ前記ＴＩＲ器具の接合配置要素と係合可能な配置部分を有するマウントまたはフレームであって、前記試料アレイの少なくとも選択された部分を前記エバネッセント場に配置するべく作動可能であるような前記マウントまたはフレームとを含むことを特徴とするイメージング装置。
前記ＴＩＲ表面が透過スライドの上面を含み、前記スライドが下面を有し、前記下面が少なくとも１つの格子を含み、前記上面上にレセプタのアレイを含むことを特徴とする請求項１４に記載のイメージング装置。
前記少なくとも１つの格子が、
前記光源部分からの前記偏光光ビームを妨害するべく位置決めされた第１の格子と、
前記光ビームが前記上部ＴＩＲ表面から反射された後、前記光ビームを妨害するべく位置決めされた第２の格子とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記カセット及び前記処理アセンブリが、前記ＴＩＲ表面での光ビームの１回反射のために構成されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記ＴＩＲ表面に固定されたフローセルを更に含み、
前記フローセルが、前記試料アレイの全体に分析物を流すための入口及び出口を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記少なくとも１つの格子が、電気的に変更できる格子を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
ＴＩＲ表面での光線の反射時に存在するエバネッセント場内で試料アレイをイメージングするためのイメージング装置であって、前記イメージング装置が、
偏光拡張光線を放射する偏光光源と、
光学素子であって、その上に前記試料アレイが配置されるＴＩＲ表面と、格子部分を有する表面とを有し、前記光学素子が、前記光線が第１の格子部分を通過して前記ＴＩＲ表面で１回のみ反射されるために前記光を前記ＴＩＲ表面に方向付けするように配置され、前記試料アレイが、前記ＴＩＲ表面での全反射と前記１回反射後に第２の格子部分を通過するような光線とに関連して前記エバネッセント場内にあり、前記両格子が、自身を介して前記光線を前記ＴＩＲ表面へ及び前記ＴＩＲ表面から通過させてＴＩＲ効果が生じ得るようにするべく構成されるような、前記光学素子と、
偏光感受型イメージング検出器であって、前記試料アレイによって生じさせられる空間的に分布された偏光変化を含む前記ＴＩＲ表面から反射された光線を検出するような前記検出器とをを含むことを特徴とするイメージング装置。
前記光源及び前記イメージング検出器が、処理アセンブリを画定する第１の分離アセンブリとして構成され、
前記光学素子が、カセットを画定する第２の分離アセンブリの一部をなし、
前記カセットが、前記処理アセンブリに取外し可能に装着されることを特徴とする請求項２０に記載のイメージング装置。
前記カセットが、試料アレイが配置されるＴＩＲ表面を画定する上面と、第１の格子部分及び第２の格子部分を有する下面とを有する光学素子を含み、
前記各格子部分が、前記処理アセンブリからの光線が前記第１の格子部分を通過して前記光学素子に入射して反射後に前記光学素子を出る前に前記第２の格子部分を通過することになるように位置決めされることを特徴とする請求項２１に記載のイメージング装置。
前記カセットが、光学アセンブリが取着されるマウントまたはフレーム部分を有し、
前記マウントまたはフレーム部分が、接合部分を有し、
前記処理ユニットが、接合受容部分を有し、
前記カセットが、前記接合部分を前記接合受容部分に適合するように装着させることによって、前記処理アセンブリに取外し可能に装着されることを特徴とする請求項２２に記載のイメージング装置。
前記格子部分の少なくとも１つが、電子的に変更でき、かつ少なくとも１つの格子を電子的に制御するための制御可能な電子変更手段を更に有し、それによって前記少なくとも１つの電子的に変更できる格子から出る光線の角度が可変であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
前記処理アセンブリの前記光源が、前記光学素子への光の角度を変更するべく、選択された異なる角度で試料アセンブリの前記光学素子に向けて方向付けされるように、アーチ状調整機構によって変えられ得ることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
前記カセット及び前記処理アセンブリが、連続してイメージングされるように試料アレイの部分を選択することを可能にするべく、相互に関連して可動であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
光学部分を画定する光学部材または部材のアセンブリへ光線を通過させることによって、エバネッセント場が生み出されるようなＴＩＲ表面で光ビームの全反射が生じるような型の装置であって、前記装置が、
前記光ビームが前記光学部分へ方向付けされるような前記光学部分の表面にある第１の格子であって、前記ＴＩＲ表面で全反射を生じさせるべく前記光ビームが前記光学部分を経て前記ＴＩＲ表面に方向付けられるように構成されるような前記第１の格子と、
前記光学部分の表面にある第２の格子であって、前記光ビームが前記第２の格子を介して前記光学部分から出るように構成されるような前記第２の格子とを含むことを特徴とする装置。
前記装置が、前記エバネッセント場に調査対象の物質を有し、
前記物質が、前記光ビームの偏光の変化を生じさせることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
前記光ビームが、前記ＴＩＲ表面での１回反射後に前記光学部分から出ることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
前記光ビームが、前記光学部分に入る前に偏光されることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
前記偏光光ビームが、第１のコヒーレント長を有し、
前記光学部分が、前記第１の格子と前記ＴＩＲ表面の間に第１の距離を、前記ＴＩＲ表面と前記第２の格子の間に第２の距離を有し、
前記第１及び第２の距離が各々前記第１のコヒーレント長より短いことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
光学アセンブリと、光源アセンブリと、イメージング検出器とを含むイメージング装置であって、
前記両アセンブリが、前記光学アセンブリの上面によって画定されるＴＩＲ表面に像を供給するべく作動し、
前記光源アセンブリが、前記ＴＩＲ表面でエバネッセント場を発生させるように、第１のコヒーレント長を有する偏光光を前記ＴＩＲ表面で方向付けし、
前記光学アセンブリが、前記第１のコヒーレント長より短い距離だけ前記上面から離隔した底面を有し、前記底面が第１及び第２の格子を含み、
前記ＴＩＲ表面での１回反射によってＴＩＲ及びそれに関連するエバネッセント場を生じさせるために、前記光源からの光が前記第１の格子を通過して前記上面に至り、前記上面から反射される光が前記第２の格子を通過して前記検出器に至るようにそれぞれ方向付けされるように、前記両格子が配置及び構成されることを特徴とするイメージング装置。
前記第１及び第２の格子が、ブラッグ格子を含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記格子が、電子的に変更できる格子を含み、
前記装置が、前記格子に入射する光の方向を変化させるように前記格子を変更するための手段を更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記格子が、電子的に変更できるホログラムを含むことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
前記光源からの光の波長を選択するための波長フィルタを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記光学素子への光の入射角を変更するために、前記光源をアーチ状経路の回りで前記アーチ状経路に沿って選択された位置まで動かすためのアーチ状調整機構を更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記ＴＩＲ表面に固定されたフローセルを更に含み、
前記フローセルが、前記ＴＩＲ表面の全体に分析物を流すための入口及び出口を含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記反射光からの像を分析に便利な形式に変換するための手段を含むコンピュータを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
前記フィルタ手段が、前記光源からの光を妨害するべく配置されたフィルタホイールを含み、
前記装置が、前記ホイールを回転させるための手段を含むことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
前記フィルタ手段が、スタックフィルタを含むことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
複数のイメージャを更に含み、前記各イメージャが、対応する角度で入射光に対応して生成された像を捉えるような位置に配置されることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
複数のイメージャを更に含み、前記各イメージャが、対応する波長の入射光に対応して生成された像を捉えるような位置に配置されることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
前記フローセルが、そこにスライドを固定するための手段を含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
光学アセンブリと、光源アセンブリと、少なくとも１つのイメージング検出器とを含むイメージング装置であって、
前記両アセンブリが、前記光学アセンブリの上面によって画定されるＴＩＲ表面から反射される像を供給するべく作動し、
前記光源アセンブリが、前記ＴＩＲ表面でエバネッセント場を発生させるように、偏光光を前記ＴＩＲ表面で方向付けするべく作動し、
前記光学アセンブリが底面を有し、前記底面が第１及び第２の離隔した格子を含み、前記光源からの光が前記第１の格子を通過して前記ＴＩＲ表面に至り前記ＴＩＲ表面から反射される光が前記第２の格子を通過して前記検出器に至るようにそれぞれ方向付けされるように前記両格子が配置及び構成され、
前記光学アセンブリが、前記ＴＩＲ表面からの１回反射を与えるべく、前記ＴＩＲ表面から反射された前記光上で、前記ＴＩＲ表面からの像の重ね合わせを与えるように構成されることを特徴とするイメージング装置。
前記光が単色であることを特徴とする請求項４５に記載の装置。
前記第２の格子から出る１つの像を選択するためのフィルタ手段を含むことを特徴とする請求項４５に記載の装置。