JP2008512666A - 増幅発光近接均質解析（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＰｒｏｘｉｍｉｔｙＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＡｓｓａｙ）の光学的測定に適合する器具類および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば微小滴定プレートおよび対応サンプル支持物上のサンプルの特性を測定するさまざまな応用のための生化学研究器具類を提供する。
【解決手段】サンプル（２８１−２８５）は（２１２ＡＳ，２１８ＡＳ）で活性化され、その発光は（２９１、２９２）で検知される。サンプル測定の活性化と検知との局面間で、サンプルとこのサンプルに活性化放射を導く手段（２１８）との間の相対位置同様、サンプルとこのサンプルからの発光放射を受ける手段（２９３）との間の相対位置も移動する。これは、サンプル解析プレートや測定ヘッドを活性化と発光との局面間での移動（２９９）で達成される。発明では第１のサンプルの活性化を第２のサンプルからの発光検知と同時にして、測定効率の向上を可能としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、サンプル、例えば微小滴定プレートおよび対応サンプル支持物上のサンプル特性を測定するさまざまな応用のための生化学研究用器具類の分野に広範に関するものである。特に、本発明は、例えば、蛍光光度計、光度計（測光器）、および照度計として用いられる装置のより効果的な計測機能に関するものである。その応用は、例えば、臨床用または研究用であってよい。

分析に基づく生化学実験室および臨床実験室での日常業務および研究活動もまた、検査の際には高分子に連結する異なったタグ（標識）またはラベル（標識）に基づくことが多い。使用される典型的なラベルは、種々の放射性アイソトープ、酵素、種々の蛍光性分子、および、例えば希土類金属の蛍光キレートである。

酵素ラベルの検知は、その自然な生化学作用、すなわち分子の物理特性を変更する作用を利用することにより遂行できる。酵素免疫測定では、酵素が無色物質をカラフルな物質へ、または無蛍光物質を蛍光物質への触媒作用を及ぼす。

そのカラフルな物質は、吸収手段、すなわち光度測定の手段で計測される。その光度測定では、フィルタされかつ安定化されたビームの強度が、最初は如何なるサンプルもなしで測定され、次いで一つのプレート内のサンプルが測定される。そこで、吸収度すなわち吸収値が計算される。

蛍光測定は、通常、サンプルでの蛍光ラベル物質の量を測定するために用いられる。最大の光ルミネッセンスラベルは分子光ルミネッセンス過程に基づく。この過程で、光放射は分子の基底状態により吸収される。エネルギーの吸収により量子分子は、より高い励起状態に上昇する。高速振動緩和の後、分子は、その基底状態に戻り、そしてその余剰エネルギーが光学上の量子として放出される。この過程でのロスにより、平均吸収エネルギーは、平均発射エネルギーより高い。次に、「活性化」が、光ルミネッセンスの励起に加えて下記に記載される放射による活性化の他のタイプを含む用語として用いられる。

更なる一つの方法は、化学ルミネッセンスであり、その測定では、物質の発光は照明による活性化なしでサンプルから測定される。それ故、光照度計は化学照度計としても用いられる。

更に、増幅発光近接均質解析（Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay）またはアルファスクリーン（Alpha Screen）（登録商標）と呼ばれる試料分析方法がある。アルファスクリーン（登録商標）の作用は、研究中の分子に付着する小さなビーズ（マイクロビーズ）の使用に基づく。ビーズには、一重項状態酸素のドナー（供与体）またはアクセプタ（受容体）のいずれかとして作動する材料で被覆されている二つのタイプのビーズがある。その測定は、液体状サンプルが６８０ｎｍの波長を有する可視光の照射で開始される。この後、そのドナーヘッドの材料が周囲の酸素を一重項状態酸素に変換する。その一重項状態の分子は短寿命であり、液体での拡散により達する距離はほぼ２００ｎｍのみである。問題の化学反応が発生したならばドナーおよびアクセプタの二種類のビーズが同一分子に結合される。それ故、両者は相互に親密な関係にある。このケースでは、一重項状態酸素は一連の反応が開始されるアクセプタビーズに到達できるであろう。その反応の最後の段階として、アクセプタビーズの被覆材料は５００−７００ｎｍの範囲で光子（フォトン）を放射する。化学反応が起こらなければ、一重項状態酸素はアクセプタビーズに到達できず、その発射光は検知されない。光の強度を測定することにより、その化学反応の効率性を結論つけることができる。

分析研究所の典型的な器具はさまざまな分光器器具である。それらの多くが電磁スペクトルの光学領域を利用している。二つの普通形の器具は、分光光度計と蛍光分光光度計である。 通常、これらの器具は単色光分光器のような一台または二台の波長分散装置からなる。分散装置はそれらを光学スペクトルの中で光度測定の光ルミネッセンスと化学発光測定を実行することができるようにする。

ＵＳ特許第６５３８７３５号（特許文献１）は、サンプルからの発光を検知するための従来技術装置について説明している。その装置の原理は図1で例示されている。 装置１０では、サンプルは、レーザダイオードのような光源１２により生成された高密度の可視光によって照射される。その可視光は、ファイババンドル（繊維束）２０を介して伝達されてサンプルを活性化し、そのサンプルは、生体分子結合の発生により活性化光を発射光に変換する。発射光は、ファイババンドル２４を介して光電子増倍管のような検知器４１に伝達される。検知器４１は活性化が停止した後の光量を検知し測定する。活性化と放射波長帯との可視光を伝達するファイババンドルは、ウェルの真上のバンドルの共通端が両方のファイバタイプを含むように結合されている。そのファイバは、例えば同軸上に結合されてよい。そのシステムも、また、発光側に帯域通過フィルタ３６を含むことができる。そのフィルタは、活性波長帯域にある可視光を含む余分な可視光を除去する。そのシステムは、増幅発光近接均質解析（Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay）テクニックに基づく解析に使用されることができる。サンプルにより発生した光量はサンプルでの検体の濃度に比例する。

活性化波長は６７０ｎｍから６９０ｎｍまでの間である。可視光は望ましい波長範囲で発射する活性化源として高密度レーザを用いることにより発生させることができる。サンプルから発射される可視光は、ほぼ５２０ｎｍおよび６２０ｎｍの間の波長帯を有する。この範囲は、活性化波長帯の波長より短い。その装置はレーザダイオードが活動中に検知器に入射する可視光を検知器から防ぐシャッターを備えてもよい。そして、フィルタにより発射波長帯の外側の波長帯の可視光を防止することができる。

アルファスクリーン（登録商標）測定による発射信号は弱いので、その測定は環境の変化に敏感である。それ故、アルファスクリーン（登録商標）測定のための装置が高効率かつ正確さを達成することは難しい。それ故、特に、若しもいくつかのタイプの測定が同一装置で実施されるならば、従来の配置に係るいくつかの問題点がある。

図１で記載された従来の配置には、伝送および検知のために同軸の光ケーブルが用いられる。ケーブルの断面が活性化と検知とのため分離されている光ワイヤを用いるとき、その使用可能な断面領域は非常に制限される。それ故、活性化光パルスおよび発射光の両者とも大きく減衰させられる。活性化および発光放射の減衰は当然ながら測定の効率性と正確さを低下させる。その減衰は、また、器具に対してより多くの較正をも必要とさせる。

一つの解決法としては、活性化および検知のビーム光路を分離するためにダイクロイックミラー（二色性ミラー）を用いることができるであろう。それは、しばしば光ルミネッセンス測定で用いられる。光ルミネッセンス測定による従来の配置は、例えばＵＳ特許第６０７１７４８号（特許文献２）に記載されている。しかしながら、光ルミネッセンス測定装置もまたアルファスクリーン（登録商標）測定を用いるならば一層の問題となるであろう。最初に、共焦点光学の一部が照明および検知と同一であるならば、これら目的の一つのみに対してそれを最適化できる。アルファスクリーン（登録商標）のような細心の注意を要する測定が行われるときには、光学を照明および検知の両者に対して最適化することが重要である。二番目に、異なるタイプの照明源がアルファスクリーン（登録商標）および光ルミネッセンスの測定に用いられるので、二つの光源の間の光ルートを切り替えるため光スイッチを有することが必要となろう。しかしながら、光スイッチとその関連光学系とは放射を減衰させるので、測定効率を減少させる。良質の光スイッチはまた器具の製造コストを増加させる傾向もある。

一つの更に顕著な問題は、従来の解決法の効率性に関係する。アルファスクリーン（登録商標）測定では、各サンプルに対し比較的長時間の発射および検知とすることが有効である。それ故、多数のサンプルを有するウェルプレートの全サンプルに対する測定が長期間にわたる。そして、いくつかのタイプの測定が同一サンプルで実施されるならば、測定時間長は更に増加する。当然ながら、長時間測定は、測定装置のスループット（処理能力）を非常に低下させる。そして、全サンプルの解析測定の間の十分安定した、温度のような環境条件を維持することが困難であろうという問題ももたらす。

ＵＳ特許第６５６３５８４号（特許文献３）およびＵＳ特許第４７７８７６３号（特許文献４）には、サンプルが励起可視光源からの活性化可視光により活性化され、その後、そのサンプルがそのサンプルから発光された放射を測定する検知器の光軸に移動する際の解決策が記載されている。然しながら、これらの設備は、サンプルの活性化およびそのサンプルから発光された放射の検知を同時に実施するような測定のためには不適当である。
ＵＳ特許第６５３８７３５号 ＵＳ特許第６０７１７４８号 ＵＳ特許第６５６３５８４号 ＵＳ特許第４７７８７６３号

解決しようとする課題は、上述した従来の不都合を回避しまたは低減する研究用測定のための光学器具類を提供することである。それ故、本発明の目的は、サンプルからの測定のため、汎用性、正確さ、信頼性、および／または効率性を改良した測定器具を目指すものである。

本発明の目的は、サンプルが活性化してその活性化サンプルから発光が検知されるものであり、かつ、サンプル測定の活性化と検知との局面の間で、サンプルとそのサンプルから発光放射を受ける手段との間の相対位置のみならず、サンプルとそのサンプルへ活性化放射を方向付けする手段との間の相対位置を移動する光学計測装置を提供することを目指している。このことは、例えば、活性化と発光との局面の間で、サンプル解析プレートおよび／または測定ヘッドを移動することによって成就することができる。その発明は、最初のサンプルの活性化と次のサンプルの発光検知とを同時に可能とする。

本発明は、従来の解決策以上のいくつかの長所を有する。活性化ビームと発光ビームとは別の光路を有するので、照明および検知のための光学を分離して最適化が可能である。それ故、測定の正確さおよび効率性は強化される。測定の効率性は、活性化および検知を同時に実施できるという事実によってもまた、増強される。それはまた、光ルミネッセンス測定とアルファスクリーン（登録商標）測定とのような異なるタイプの測定を同時に実施できるということである。このことは更に全体の効率化を向上させる。測定の正確さは、また、サンプルプレートの全体を最小限の時間で計測できるという事実によって強化されるので、環境条件を安定に維持することができる。更なる長所として、細心の注意を必要とするアルファスクリーン（登録商標）測定に必要とする構成要素は非常に少ない数なので、光学的減衰は小さくかつ器具の製造コストは適度となる。

本発明によるサンプル測定のための光学的測定器具は、
−第1のサンプルに対する第１の活性化放射を発生するための第1の照明源と、
−前記第1のサンプルから発生する第１の発光放射を測定するための第1の検知器と、
−前記サンプル（２８１〜２８５）と前記第1の照明源との間、および前記サンプルと前記第1の検出器との間の相対位置を変更するための移動手段と、
を備えるものであって、前記光学測定器具は更に、
（ｉ）第２のサンプルから発生する第２の発光放射を測定するための第２の検知器、および前記サンプルと前記第２の検出器との間の相対位置を変更するための前記移動手段、並びに
（ii）第３のサンプルへ第２の活性化放射を発生するための第２の照明源、および前記サンプルと前記第２の照明源との間の相対位置を変更するための前記移動手段、
この（ｉ）および（ii）のうちの一つを含むことを特徴とする。

本発明によるサンプルの光学的測定のための方法は、
−第１の照明源から第１のサンプルへ第１の活性化放射を方向付け（６３）し、
−第２のサンプルからの発光放射を測定（６４）し、
−第１のサンプルが活性化されたのち、第１のサンプルが第１の活性化放射によってそれ以上活性化されないようにサンプルと第１の照明源との間の相対位置を変更（６６）し、
−相対位置の変更（６６）ののち、第１のサンプルからの発光放射を測定（６４）するものであって、その方法は、
（ｉ）第１のサンプルへの第１の活性化放射を方向付け（６３）する際、その第１のサンプルからの発光放射を測定すること、および
（ii）相対位置を変更（６６）したのち前記第１のサンプルからの発光放射を測定（６４）した際、前記第１のサンプルに第２の照明源からの活性化放射を方向付けすること、
上記（ｉ）および（ii）のうちの一つを更に含むことを特徴とする。

いくつかのよりよい実施態様が従属クレームとして記載されている。

上記「方向付け手段」は、例えば、光ファイバガイドのような可視光ガイドがよいであろう。または、それは照明源またはその一部であってよい。「方向付け手段」は活性化放射をサンプルに向けることを目的とするものであればどのような手段でもよい。上記「受付け手段」は、例えば光電子倍増管の窓口または何かサンプルから発光放射を受付けする手段であってよい。

本発明による長所を明確にするため図面を参照して以下に詳細を説明する。
図1は既に従来の技術として説明した。

続いて、最初に図２を参照して本発明の原理について記載する。その後、図３および図４を参照して詳細な実施の一形態について記載する。図３および図４は本発明による解析装置の実施の一形態における主要部分が示されている。最後に、図５および図６を参照して本発明による方法の実施の一形態について記載する。

図２は、本発明による光学的解析器具の実施の一形態を主要構成要素および光学的経路で示して図解している。この多彩な器具は、普通のタイプの光ルミネッセンス測定と例えばアルファスクリーン（登録商標）測定のための本発明による測定との両者を実施する手段を含む。次いで、普通のタイプの光ルミネッセンス測定に関する部分を最初に記載し、その後、例えばアルファスクリーン（登録商標）測定に関する部分を記載する。

その器具は、光ルミネッセンス測定でサンプルの活性化のための照明源ランプ２１１を含む。その照明源ランプ２１１からの放射は、レンズ２１５で平行に形成され干渉フィルタ２１４を通過する。フィルタの種類により、異なる波長を選択できる。活性化ビームは、レンズ２１３により光ファイバガイド２１８の端部に焦点合わせされる。光ファイバガイド２１８は、光学モジュール２４０の開口２４６に活性化ビームを誘導する。光ファイバガイド２１８は直径１００μｍを有するファイバ２００本によるようなファイバ束が好ましい。

その活性化ビームは、光学モジュール２４０の開口２４６を介して誘導され、光学モジュール２４０内部のダイクロイックミラー２４１により反射される。活性化ビームは、更に、光学モジュールの開口部およびレンズシステム２２３を介してサンプル２８１に導かれる。照明光の一部は、ビームスプリッタミラー２４３によって反射され、実質照明密度に関する情報を得るために開口部を介して参照検知器２１９に誘導される。ビームスプリッタミラー２４３は、例えば、ミラー表面の一部分のみを覆う例えば縞状または点状の反射コーティングを形成することにより実現可能である。

サンプル２８１からの光ルミネッセンス発光ビームは、レンズシステム２２３により光学モジュール２４０内部に開口を介して導かれ、光学モジュール２４０でダイクロイックミラー２４１を通過する。ダイクロイックミラーは、ラベル対応にデザインされており、活性化波長を反射させるが、発光波長を通過させることができる。発光ビームはその後、光学仕切箱内部で第２のミラー２４２によって二つのビームに分割される。ミラーはダイクロイックミラーであることが好ましく、第１の発光波長を有するビームがそのミラーを通過して伝送されるようなフィルタとして機能する。そしてそのビームは、開口２４４を通過して第１の検知器２３１ａに焦点合わせされる。第２の発光波長を有するビームは、第２のミラー２４２で反射され、別の開口２４５を通過して第２の検知器２３１ｂに焦点合わせされるように導かれる。それ故に、第２のダイクロイックミラーは、それが第１の発光波長を通過させるが第２の発光波長を反射できるように、各ラベル／組ラベルに対して設計されている。

光学モジュール２４０の開口２４４から受ける第１の発光ビームは、レンズ２３３ａにより平行にされ、干渉フィルタ２３４ａを通過するように誘導される。干渉フィルタ２３４ａは、第１の発光以外の波長を有する可視光が第１の検知器２３１ａへの光路に入るのを防ぐために設けられる。そののち、第１の発光ビームは、レンズ２３５ａによって第１の検知器２３１ａに焦点合わせされる。光学モジュールの他の開口２４５から受ける第２の光学ビームは、ミラー２３８によってレンズ２３３ｂに向けて反射され、レンズ２３３ｂにより平行にされて干渉フィルタ２３４ｂを通過するように誘導される。干渉フィルタ２３４ｂは、第２の発光以外の波長を有する可視光が第２の検知器２３１ｂへの光路に入るのを防ぐために設けられる。そののち、第２の発光ビームは、レンズ２３５ｂによって第２の検知器２３１ｂに焦点合わせされる。検知器から受ける信号は、そののち増幅されて第１および第２の発光強度が得られるまでに処理される。その器具は、また、レンズ２６３を介してサンプル２８１の下方への放射を測定するための底部測定ヘッドを有してもよい。

図２の器具が例えばアルファスクリーン（登録商標）の計測のために用いられる場合には、活性化光をレーザ源２１２ＡＳから受ける。そして、そのビームは光学導体２１８ＡＳを介してサンプル２８３に誘導される。その光ファイバ導体は、直径１００μｍのファイバを１０００本束ねたようなファイバ束であることが好ましい。光ファイバ導体の一つの目的は、測定されるサンプル量内で活性化ビームの不均等分布を回避するために照明源の可視光を混合することである。光ファイバ導体は、サンプル全体を的確に照明するような大きさの幅を有することが好ましい。その光ファイバ導体がサンプルより小さいか大きい大きさの場合、サンプル全体を照明するために、光ファイバ導体の端部に活性化光ビームの直径を調整するレンズシステムを用いることができる。

アルファスクリーン（登録商標）測定のための器具には、検知器２９１が備えられる。この実施形態では、その検知器は光電子倍増管である。光電子倍増を、化学ルミネッセンス測定に用いることも好ましい。光電子倍増管は、この例ではやや傾斜した配置である。これはサンプルプレート上で互いに近接するサンプルから同時に異なるタイプの測定を実施するために必要な場合がある。

その検知器２９１は、ディスク２９０の開口を通過するサンプル２８３からの放射を受ける。その放射は、光電子倍増管の窓２９３に到達し、その窓を貫通した後、光電子倍増管の活性表面に到達する。ブロック２９２は、受けた放射強度を測定するため光電子倍増管に対する前置増幅器およびその他の関連電子回路を含む。

アルファスクリーン（登録商標）測定での長所は、サンプルから検知器までの直結路のため検知器がサンプルに近くかつ放射が清澄なことである。このため、発光放射の減衰が無視できる。上述の器具類もまた、化学ルミネッセンス発光ビームの測定に対し低減衰を達成することができる。本発明の長所は、以下に示す本発明による光学器具のより完全な実施態様において一層明白となる。

本発明は例えば一つのサンプル（２８１〜２８５）を最初に作動させることによって実行される。その後、発光を測定するため、照明誘導手段２１８ＡＳと光電子倍増管２９１、２９３との関連でそのサンプルプレートの位置が移動される。各サンプルの照明局面と検知局面との間でサンプルプレート２８９の位置を移動するため、プロセッサ制御モーター２９９がある。

本発明による測定のために、二つ以上の照明源および検知器を含むこともあり得る。いくつかの照明源および検知器のペアを用いることは、いくつかのサンプルの同時の活性化および検知を可能とするので、更なる測定効率を自然に増加させる。同一サンプルの連続発光を検知するため二つ以上の近接検知器を有することもまた可能である。それ故、サンプルが最初に活性化され、そしてサンプルプレートまたは測定ヘッドを移動させたのち、その発光が第１の検知器で最初に検知される。そして、更にサンプルプレートまたは測定ヘッドを移動させたのち、同一サンプルの発光は第２の検知器で検知される。このようにして更に的確な測定結果が得られる。

図３は、本発明による典型的光学器具の詳細を示す説明図である。特に、いくつかの代替測定モードのための器具の実施をより詳細に図解している。これは、本発明が単体装置で測定モードの効果的な組合せをどのように許容できるかを示している。

図３に示される器具は頂部測定ヘッド３２０を有し、その頂部測定ヘッド３２０は、活性化ビームを供給するための、そしてサンプル上部からの発光を検知するための、構成要素を含む。その器具は、また、オプションの底部測定ヘッド３６０を有する。その底部測定ヘッド３６０は、活性化ビームを供給するための、そしてサンプル下部からの発光を検知するための、構成要素を含む。サンプルに活性化および／または検知を誘導する本発明による手段を、頂部および／または底部の測定ヘッドに含ませることができる。その器具は、更に、サンプルプラットホーム３８０を備える。サンプルプラットホーム３８０は、連続するサンプル３８１をその測定場所に位置づけるために、サンプルトレイ３８９を移動するための手段を有する。また、頂部および底部測定ヘッドに対するサンプルプラットホームの垂直位置を調整するための手段も供給されるかも知れない。

器具は、例えばアルファスクリーン（登録商標）測定用レーザ源３１２ＡＳを備える。レーザ源は、狭領域の波長で高効率であるという長所がある。しかしながら、フィルタと一緒に使用されるクセノンランプまたはハロゲンランプのような他の照明源も適用可能である。レーザ源３１２ＡＳの可視光はサンプルに向けて光学ガイド３１８ＡＳで誘導される。本発明によれば、サンプルトレイと測定ヘッドとの間の相対的位置は、サンプルの照明と検知との局面の間で移動する。

その器具は、アルファスクリーン（登録商標）測定で発光を検知する検知器３９１を含む。その検知器は、化学ルミネッセンス測定にも用いられるかもしれない。この実施態様では、その検知器は光電子倍増管である。検知器は、サンプルからの放射をディスク３９０の開口を介して受ける。アルファスクリーン（登録商標）検知器は、光ルミネッセンス構成要素の前方の面にあり、それ故、アルファスクリーン（登録商標）測定は前面側から実施されるが、光ルミネッセンス測定は、図３で、更に後方のサンプルから実施される。レーザ活性化を提供する光ファイバガイドは、光電子倍増管３９１と光ルミネッセンス測定用光学系との間に位置する。それ故、光ルミネッセンス測定とアルファスクリーン（登録商標）／化学ルミネッセンス測定とは、異なったサンプルから同時に実施することができる。

検知器３９１は、アナログモードまたはデジタルモードで使用される。また、光電子倍増管の所有が許されるならば、両方のモードは同時に使用されるであろう。光電子倍増管用の前置増幅器および他の関連電子回路は、光電子倍増管上方でハウジング３９２内に配備される。

開口ディスクは、異なったサイズの開口が異なったサンプルプレートで使用できるように、取替え可能なものがよい。それら開口ディスクは、装置のプロセッサがコードリーダでどのタイプの開口ディスクが配置されているかをチェック可能なように、マシンにより読取り可能なバーコードのようなコードを備えることが好ましい。このようにして、正確なタイプの開口ディスクが各測定に使用されていることを証明することができる。バーコードリーダや関連電子回路は図３に示されていない。

器具は、また、アルファスクリーン（登録商標）測定の間、サンプルの温度を一定に維持するため、サーモプレート３９０も含む。分析試料と上部測定ヘッドとの間でサーモプレートをしっかりと保持するために、上部測定ヘッド３２０またはサンプルプラットホーム３８０の位置を垂直方向に移動することができる。

次に、他のタイプの測定をするための構成要素について簡単に説明する。図３による器具は、もう一つの照明源３１２ａを光ルミネッセンス測定で活性化させるために有する。照明源３１２ａはパルスランプを含み、各パルスの光エネルギーが等しいことが好ましい。パルスランプによって発生する活性化ビームは、レンズ３１５で平行にされ、干渉フィルタ３１４ｅを通過するように導かれる。そのフィルタはフィルタスライド上に位置するので、測定で用いられる活性化フィルタをいくつかのフィルタから選択することができる。その後、活性化ビームは、光ファイバガイド３１８Ｔの端部に焦点合わせされ、光ファイバガイド３１８Ｔが活性化ビームを混合して光学モジュール３４０ａの開口に誘導する。光モジュール３４０ａは光電子倍増管の後方に位置する。光学モジュール３４０とレンズシステム３２３は活性化ビームをサンプル３８１に導く。

装置は、更なるパルスランプ３１２ｂ，３１１ｂをまた含んでいる。そのパルスランプは例えば同時の光度測定のために低パワーランプである。その器具は、第２のランプから可視光を誘導するための光ファイバガイド３１２ａを有する。可視光は、光度測定のためファイバ分岐３７７ｈ，３７７ｊ，３７７ｋにより三つのフィルタ３１４ｈ，３１４ｊ，３１４ｋに分配できる。フィルタ通過ののち、ビームは三つの光ファイバケーブル３７８の端部に平行にされ、光ファイバケーブル３７８は光度測定のための底部測定ヘッドに導かれる。その光ケーブル３７８からの可視光ビームは、三つのビームそれぞれに対するレンズを含むレンズシステム３７９によりサンプル３８４に焦点合わせされる。ビームは、そのサンプルを通過したのち、三つの検知器３２２ｄ，３２２ｅ，３２２ｆにより測定される。三つの検知器は、例えばフォトダイオードである。これらファイバケーブルの三つの端部、三つのレンズ、三つの同時測定サンプルおよび三つの検知器は、このケースでは図の紙面に垂直に位置しているので、一つのみが図示されている。

光度計および光ルミネッセンス測定のために同一パルスランプを有する器具を用いることもまた可能である。例えば、光スイッチ３１７が光ファイバ３７８ａのための出力を有してもよい。光ファイバ３７８ａは、可視光をランプ３１２ａから光度測定光学系３７９に導く。そこで、光スイッチを制御して発光測定用活性化の可視光を誘導するか、光度測定用可視光を誘導するかのいずれかに切替えすることができる。

光ファイバ３１８Ｔは、活性化ビームを光学スイッチ３１７から頂部測定ヘッドの光学モジュール３４０に誘導するために用いられる。光ファイバ３１８Ｂは、活性化ビームを光学スイッチ３１７から底部測定ヘッドの光学モジュール３５０に誘導するために用いられる。その器具は、更なるランプを有してもよい。それにより、別々のランプを頂部ヘッドと底部ヘッドへの活性化ビーム供給用に選択することができる。この場合には、さらに多彩な光学スイッチが必要とされる。

サンプル３８１からの発光ビームは、レンズシステム３２３により、発光ビームが二つのビームに分割される光学モジュール３４０に方向付けされる。光学モジュール３４０内のダイクロイックミラーは、第１の発光波長を有するビームがそれを通過して第１の検知器３３１ａに伝達されるようなフィルタとして機能することが望ましい。そして、ダイクロイックミラーは、第２の発光波長を有するビームを第２の検知器３３１ｂに向けて反射する。装置が二つの検知器を有するとき、それらは相違するタイプであってよく、光ルミネッセンス測定のため代替えの検知モードであってよい。

第１の発光ビームは、レンズ３３３ａにより平行にされ、第１の発光波長外の波長を有する可視光を第１の検知器３３１ａへ通過させないようにするため、干渉フィルタ３３４ｊを通過するように導かれる。その後、第１の発光ビームは、レンズ３３５ａにより第１の検知器３３１ａに焦点合わせされる。第２の発光ビームは、ミラー３３８でレンズ３３３ｂ方向に反射させられる。そこでビームは平行にされ、第２の発光波長外の波長を有する可視光を第２の検知器へ通過させないようにするため、第２の干渉フィルタ３３４ｋを通過するように導かれる。その後、第２の発光ビームは、レンズ３３５ｂにより第２の検知器３３１ｂに焦点合わせされる。フィルタ３３４ｊと３３４ｋは同一フィルタスライド上に位置するが、異なるフィルタスライドに位置してもよい。フィルタスライドは、測定に用いられるフィルタが異なる通過帯域の波長を有する複数のフィルタから選択可能なように移動できる。

底部測定ヘッドを有する器具もまた、頂部または底部の測定ヘッドからの検知された発光ビームを選択するための光学スイッチ３３７ａ，３３７ｂを有する。光ファイバ３３８ａは、第１の発光ビームを底部測定ヘッド３６０から光学スイッチ３３７ａに誘導するために用いられる。他の光ファイバ３３８ｂは第２の発光ビームを底部測定ヘッド３６０から光学スイッチ３３７ｂに誘導するために用いられる。

検知器から受けた信号は、発光強度の測定値に達するまで増幅され、処理される。測定信号と参照信号は、増幅され、各活性化パルスと信号の修正が計算されたのち読み取られる。基本資料は、解析器が組み立てられたのち、標準の解決方法により決定される。同一サンプルからのいくつかの発光信号は、デジタル的に統合されるかも知れない。それ故、その器具は、ランプを駆動する電子回路と共に検知器からの信号を増幅し処理するための電子回路も備えている。また、フィルタの選択、光学モジュールの選択、光学スイッチの制御、被測定サンプルの選択用の本発明によるサンプルトレイ３８９の制御、およびサンプルプラットホーム３８０に対する測定ヘッド３２０と３６０の位置制御のような、測定の制御のための制御回路も供給される。主要の電子回路は、必要とされる電子回路が、本発明での開示内容を用いて従来技術を有する当業者によって設計できるものであるので、本発明の図３には示されていない。

光電子倍増管およびその電子回路は可視光源と同様、図３で他の構成要素と比較して小さな大きさで示されている。他方、光学モジュールは器具内の光路をよりよく例示するため図３ではどうしても拡大して示される。図４では、正確な相互の大きさを例示する。

図４は、本発明による典型的な頂部測定ヘッドの正面を例示する図である。測定ヘッドは光ルミネッセンス測定のための光学系４２３を備える。アルファスクリーン（登録商標）と化学ルミネッセンスとの測定における発光を受けて検知するための増幅器４９２を有する光電子倍増管４９１も備えられる。光ルミネッセンス光学系４２３と光電子倍増管４９１との間には、活性化可視光をレーザ源４１２ＡＳから例えばアルファスクリーン（登録商標）測定でのサンプルに誘導する光ファイバガイド４１８ＡＳが位置している。

次に、本発明による測定方法の実施の一形態について、図５および図６を参照して説明する。図５はサンプル解析プレート５８９の実施の一形態における上面を示す図である。それは「Ａ−Ｑ」の１６行と「Ｎ」であらわす２４列との「１６×２４」マトリックスとなるサンプルウェルを有する。アルファスクリーン（登録商標）測定のための活性化可視光を供給する光ファイバガイド５１８ＡＳは、図示されるサンプルウェルＧ４上にある。アルファスクリーン（登録商標）および化学ルミネッセンスの発光のための検知器５９１は、サンプルウェルＧ２上にある。検知器の大きさのため、活性化ファイバと検知器との間にサンプルウェルＧ３がある。しかし、大きさが許すならば、活性化ファイバと検知器とは隣接するサンプルウェルの上部に位置してもよい。図５はまた光ルミネッセンス測定するための光学系５２３の位置も示している。

アルファスクリーン（登録商標）測定が図５の位置で開始されるならば、サンプルＧ４が最初に活性化される。その後、サンプルプレートは右方向に一つステップする。すなわち、測定ヘッドが左方向に一ステップずつ移動する。この移動ののち、サンプルＧ５が活性化する。次にサンプルプレートまたは測定ヘッドが一ステップだけ再度移動する。このとき、サンプルＧ６が活性化され、かつサンプルＧ４からの発光が検知される。活性化および検知は同時が好ましい。この移動のプロセスは、活性化と検知とが列の最大値（Ｎmax＝２４）にある最後のサンプルが活性化されて検知されるまで継続する。そののち、他の「Ａ−Ｑ」の行のサンプルが測定される。上述の「一ステップずつの移動」は、隣接する二つのサンプル間の距離の移動を意味することが望ましい。あるケースでは、その移動は上述の距離の倍数であってもよい。

図６は、サンプル解析プレートのアルファスクリーン（登録商標）測定を実施する、本発明による方法の一形態をフローチャートで示す図である。サンプルプレートの測定開始（手順６０）のとき、サンプルプレートおよび測定ヘッドは最初の行のサンプルを活性化するために位置決め（手順６１および６２）される。そしてその行の最初のサンプル（Ｎ＝１）が活性化されることになる。そこで、サンプル（Ｎ＝１）が活性化（手順６３）される。検知器（Ｎ＝２）の位置にサンプルがない場合、手順６４の検知は実施されない。次の局面では、その行の全てのサンプルが測定されたかどうかがチェック（手順６５）される。その行で全てが測定されていない「ＮＯ」の場合、サンプルプレートまたは測定ヘッドが一ステップだけ移動する、すなわち、「Ｎ」が一つ加算（手順６６）される。そこで、手順６３に戻り、その行のサンプル２が活性化される。そして、手順６６で「Ｎ」が一つ、再度加算される。「Ｎ」が「３」のとき、検知器の下方の位置（Ｎ２＝１）に活性化されたサンプルがある。それ故、サンプル（Ｎ＝３）の活性化（手順６３）とサンプル（Ｎ２＝１）からの発光検知（手順６４）とを同時に実施することができる。それ故、その手順はＮ値が手順６６で一ステップ増加して継続する。そして、サンプルＮの活性化とサンプルＮ２の発光検知とを同時に実施する。その行での二つの最後のサンプルが検知されたとき、光レーザガイドの位置にサンプルがないので、手順６３の局面による活性化はない。

その行の全てのサンプルが測定されたとき、全ての行が測定されたかどうかがチェック（手順６７）される。全ての行が測定されていない「ＮＯ」の場合、測定は次の行のサンプルに設定（手順６８）されて手順６２に戻り手順は継続される。手順６７で全ての行のサンプルが測定されたとき、測定は終了（手順６９）する。

上述の例では、活性化と検知とを同時に受ける二つのサンプルの間に一つのサンプルウェルがある。しかし、二つのサンプルの間のサンプル数はゼロを含む他の数値とすることもできる。

この明細書では、光学測定器具における構成要素の構成について、上述の記載および周知の技術を用いて実施可能であるので、更に詳細な説明はしない。

上述したように、光学器具は、光学的測定プロセスを実施するための制御手段を含む。一般に、光学的測定器具での測定プロセスの制御は、マイクロプロセッサ形態での処理容量とメモリ回路形態でのメモリとの配置で行われる。このような配置は解析器と関連装置のテクノロジーとして知られている。発明装置への周知の光学器具の置換えは、ハードウェアの変更に加えて、マイクロプロセッサが上記オペレーションを実施するべく指示する一式のマシン読込み可能な指示をメモリ手段に蓄積することが必要であるかもしれない。このような指示のメモリに対する構成および蓄積には周知のテクノロジーを必要とする。この周知のテクノロジーは、この特許出願内容を併合するとき、当業者の能力の範囲内にある。

本発明による実施態様の解決策は上述された。本発明の原理は、当然ながら、請求項により定義された範囲内で、例えば、実施詳細および使用範囲の変更によって、変更可能である。

例えば、本発明はアルファスクリーン（登録商標）測定に適用するものとして記載されている。しかしながら、発明がこのような測定に適用されるときに特別な長所を有するとしても、発明は他の測定のタイプになお適用可能である。その測定では、発光に関する寿命の長さが、サンプルプレートを移動するのに必要な時間と比較して長い、０．５秒を越えるような長さである。他方、本発明がいくつかのタイプの測定を実施するための多彩な器具に適用されるとして上述したが、本発明は、例えばアルファスクリーン（登録商標）測定のような一つの測定タイプのみに対する更に単純な器具類にもまた適用できる。

本発明は、別々のサンプルの活性化と検知とを同時に実施し、それ故、測定の効率化向上を達成する可能性を提供する。しかしながら、本発明は、活性化と検知とを連続する測定にも適用可能である。

上述の実施態様では、レーザ源は発明配置のうち照明源として説明している。しかしながら、光学フィルタを有するクセノンランプまたはハロゲンランプのような他の照明源も適用可能である。上述の実施態様は検知器として、光電子倍増管を含んでいる。しかしながら、多くの他のタイプの検知器もまた適用可能である。その検知器は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）検知器またはカメラかもしれない。冷却ＣＣＤにより高い効率／感度を達成することが可能である。

また、本発明が、いろいろな微小滴定プレートに関連して記載されているが、薬瓶、円板、またはチューブのようなサンプル配置の如何なる形状にも同様に適用可能である。そのサンプルは、液体を除く、ゲルおよびろ過材のような他の形状でもまたよい。

発明は可視光源および検知器が頂部測定ヘッド上に位置する配置で説明されているが、底部測定ヘッド上の位置が機能すべきかどうかの理由はない。上方からの照明、下方からの検知またはその逆の使用も可能である。

本発明は、研究および臨床の適用のように多くの用途に長所を有する。

従来の測定器具の光学ユニットの一例を概略ブロックダイアグラムで示す説明図である。 本発明による測定器具のための光学ユニットの実施の一形態における光路と主要構成要素を概略で示した説明図である。 本発明による、いくつかの測定モードが利用可能な測定器具の実施の一形態を、側面図を含む概略ブロックダイアグラムで示す説明図である。 本発明による表面測定ヘッドの実施の一形態を示した正面図である。 本発明による測定のための光学手段の位置決めの実施の一形態を、サンプル上でサンプル解析プレートの表面を図解して示した説明図である。 本発明による光学測定のプログラミングための方法の実施の一形態をフローダイアグラムで示した説明図である。

Claims (18)

1. サンプル測定のための光学測定器具において、
   照明源からサンプルへサンプルの活性化のための放射を導く照明源および方向付け手段と、
   サンプルの活性化に起因する発光放射を受ける受付け手段、およびサンプルから受けた発光放射を測定する検知器と、を備えるものであって、
   活性化の局面とサンプルからの発光放射を受付けする局面との間でそのサンプルと前記方向付け手段との間の相対位置を変更する第１の移動手段と、かつ
   活性化の局面とサンプルからの発光放射を受付けする局面との間でそのサンプルと前記受付け手段との間の相対位置を変更する第２の移動手段と、を更に備え、
   第１の移動手段と第２の移動手段とは同一または異なる手段であることを特徴とする光学測定器具。
2. 請求項１に記載の光学測定器具において、器具は、増幅発光近接均質解析（Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay）測定に適合することを特徴とする光学測定器具。
3. 請求項１に記載の光学測定器具において、器具は、光ルミネッセンス測定のための手段を備えることを特徴とする光学測定器具。
4. 請求項１に記載の光学測定器具において、器具は、化学ルミネッセンス測定のための手段を備えることを特徴とする光学測定器具。
5. 請求項１に記載の光学測定器具において、検知器は、増幅発光近接均質解析（Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay）および化学ルミネッセンスの両方の測定に適合することを特徴とする光学測定器具。
6. 請求項１に記載の光学測定器具において、照明源は、レーザ可視光源であることを特徴とする光学測定器具。
7. 請求項１に記載の光学測定器具において、検知器は、光電子倍増管または電荷結合素子（ＣＣＤ）であることを特徴とする光学測定器具。
8. 請求項１に記載の光学測定器具において、器具は、第１のサンプルの活性化を第２のサンプルからの発光の検知と同時とする手段を有することを特徴とする光学測定器具。
9. 請求項１に記載の光学測定器具において、上記相対位置の移動は、隣接サンプル間の距離またはその倍数に等しいことを特徴とする光学測定器具。
10. 請求項１に記載の光学測定器具において、それは、サンプル活性化に起因する第１の発光を検知する第１の検知器と、サンプル活性化に起因する第２の発光を検知する第２の検知器と、の二つの検知器を備えることを特徴とする光学測定器具。
11. サンプルを光学的に測定するための方法において、
    放射を照明源から活性化されるサンプルに向けて導き、かつサンプルの活性化に起因する発光放射を測定するために受けて検知するものであって、
    サンプルと放射方向付け手段との相対位置を、活性化の局面とサンプルからの発光放射の受付局面との間で移動し、かつ
    サンプルと受付け手段との相対位置を、活性化の局面とサンプルからの発光放射の受付け局面との間で移動する
    ことを特徴とする光学測定方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、それは、増幅発光近接均質解析（Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay）測定を含むことを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法において、それは、光ルミネッセンス測定を含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１１に記載の方法において、活性化のための放射はレーザ可視光であることを特徴とする方法。
15. 請求項１１に記載の方法において、光電子倍増管により発光放射を検知することを特徴とする方法。
16. 請求項１１に記載の方法において、第１のサンプルの活性化を第２のサンプルからの発光の検知と同時とすることを特徴とする方法。
17. 請求項１１に記載の方法において、相対位置での前記移動を隣接サンプル間の距離またはその倍数と等しくすることを特徴とする方法。
18. 請求項１１に記載の方法において、サンプルの活性化に起因する発光を第１の検知器および第２の検知器で検知することを特徴とする方法。

Images