JP2009526239A - モジュール方式の蛍光測定および光度測定読取装置 - Google Patents

Abstract

試料（１６）を分析するための装置（１２）に用いるカートリッジ（１０、６０、８０、１１０、１３０、１４０、１７０、１８０、２００、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２４０、２４２、２４６、２８０、２８２、３００）およびカートリッジシステム（２２０）を提供する。該カートリッジは、１つ以上の光源（１８）および／または光学系（２２、３４、８４、１２０、１６２）、および蛍光、吸光度、またはルミネセンスなどの特定の種類の用途に特有の他の構成要素を有する。該光源、光学系、および特定の用途に対する他の構成要素は、単一カートリッジ内に収容される。該システムは、マルチモード機器の異なる用途に対する複数のカートリッジを有する。該カートリッジは、１つのカートリッジを該装置から除去し、他のカートリッジを簡単に搭載し得るように、「プラグイン」形態で該装置と着脱可能に係合される。

Description

（関連出願の参照）
本出願は、米国特許出願第１１／３５１，１８１号（２００６年２月８日出願）の優先権を主張し、該出願の全内容が参照により本明細書に援用される。

マルチモード読取装置とも称されるマルチモード分析機器は、単一機器において多数の解析的分析を行うことができる装置である。生命科学産業において使用される標準的なマルチモード読取装置は、単一装置において、最も一般的な種類の分析結果（つまり、蛍光、ルミネセンス、および吸光度などの用途）を測定することができる。これらの分析を行うための単一装置の使用は、同一の測定を行うために複数の専用機器を使用することよりも有利である。これは、マルチモード読取装置が使用の容易さ、より優れた性能対価格比を提供することができ、複数の機器に比べて作業領域をあまり必要としないためである。

特定レベルのモジュール方式を有するマルチモード読取装置は既知である。これらの装置に関するさらなる情報は、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている。

概して、これらの装置は、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプなどの組み込みの汎用（つまり、白色）光源、光電子増倍管（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）およびシリコンフォトダイオードなどの汎用検出器を有する。また、これらの機器において、光学フィルタは、ホイールまたはスライド内に搭載されており、用途特有のビームスプリッタは、スライダ内、または回転装置のような機構内に搭載されている。

しかし、上記機器を用いて、特定の用途を行うことは、ハードウェアの視点から見れば、例えば、フィルタ、ビームスプリッタ、装置、および光誘導部の正確な組み合わせおよび調節を選択するために、その都度、複数の駆動段階に対処することを意味する。これらのデバイスにおいて、特定技術の新しい用途を可能にするには、特定の光学フィルタおよびビームスプリッタを組み込むことが必要である。さらに、新しい構成では、機器制御ソフトウェア内において新しいフィルタを正確に定義することが求められる。
米国特許出願公開第２００５／０１２２５２号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１０５０８０号明細書 米国特許出願公開第２００３／００４８４４７号明細書

したがって、改良された、より効果的なマルチモード読取機器の必要性が存在する。また、用途を変更でき、新しい用途が自動的に実行されるために、プログラムされたパラメータの識別を有することができるマルチモード読取機器の必要性も存在する。最後に、新しい種類の用途へ容易にアップグレードされることができるマルチモード読取機器の必要性が存在する。

本発明は、これらの必要性を満たすマルチモード読取装置のための次世代設計である。該マルチモード読取装置は、「プラグイン」形態において着脱可能なカートリッジシステムを組み込む。該着脱可能な「プラグイン」カートリッジは、光源と、光学と、蛍光、吸光度、またはルミネセンスなどの選択された光学用途に特有の構成要素とを収容する。該カートリッジは、１つの機器内の複数の機器としてみられる。該「プラグイン」形態は、ユーザーが該装置を構成、カスタマイズ、およびアップグレードすることを可能にし、また容易に使用できる。さらに、該カートリッジシステムは、高出力発光ダイオード光源のような最新の技術進歩へのアップグレードおよび使用を可能にする。該カートリッジは、専門技術を持たないユーザーによって装置内に搭載されるので、新しい用途の組み込みを軽減するだけでなく、少なくとも、電力供給、総電力消費、および熱除去などの対応する構成要素が本来の装置内に既に設計されている限り、該システムはまだ今日存在していない技術に基づく用途に適合し得る。

本発明によると、試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジが提供される。該装置は電源を有し、該標的は、励起光に応じて発光を生じさせることができる。該カートリッジは、該装置と着脱可能に係合するように適合され、励起光を生成するための光源と、該電源から該光源に電力を供給するための連結器と、該励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系とを備える。該第１の光学系は、開口部、フォトダイオード、光学フィルタ、ビームスプリッタ、および光誘導部から成る群から選択される少なくとも１つの構成要素を備える。

また、該装置は検出器も有し、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第２の光学系を有してもよい。この実施形態は、蛍光検出に関する用途に使用される。該カートリッジは、二重チャネル検出器を有する二重発光カートリッジであってもよい。この実施形態によると、該第２の光学系は、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該二重チャネル検出器に方向付けられる二重発光光に分割させるビームスプリッタを備える。

好ましくは、蛍光用途では、該光源は発光ダイオード光源であり、該カートリッジは、該発光ダイオード光源をパルス発光させる電子的電流供給、および該発光ダイオード光源から該励起光の強度を変化させるためのコントロール、および／または該発光ダイオード光源を安定化させるために使用される、該光源によって生成された励起光の強度を測定することができるフォトダイオードを有してもよい。吸光度測定などのための他の用途において、該光源はキセノンフラッシュランプモジュールであってもよく、該モジュールは該光源としてキセノンフラッシュランプを有し、パルス光源を生成するために対応する電子機器を有する。キセノンフラッシュランプなどの広帯域光源を使用する場合、該光学系は、該励起光の波長を制御するための波長選択器を含む。

必須ではないが好適な実施形態において、蛍光用途では、カートリッジ内の該励起光および該光学系の組み合わせは放射光を生成し、その一部は、該標的により吸収されることができ、該標的に蛍光光である該発光光を生じさせることができる。必須ではないが別の好適な実施形態において、吸光度用途では、該励起光および該光学系の組み合わせは発光光を生成し、その一部は、強度を軽減された該発光光を生じさせるために、該標的を透過することができる。

本発明による別の実施形態において、試料中の標的を分析するための装置に用いる多数の（例えば、二重）励起カートリッジが提供される。この実施形態によると、該装置は電源を有し、該標的は、励起光に応じて発光光を生じさせることができる。該多数の励起カートリッジは、該装置と着脱可能に係合するように適合され、第１の励起光を生成するための第１の光源と、第２の励起光を生成するための第２の励起光と、該電源から該第１および第２の光源に電力を供給するための連結器と、該励起光のうちの１つまたは両方を該標的に方向付けるための第１の光学系とを備える。特定の実施形態において、該第１の光源および該第２の光源はいずれも、読取ヘッドに方向付けられる該励起光に寄与し、および他の実施形態において、該カートリッジは、該第１の光源ないしは第２の光源を選択するための選択器を有する。

蛍光用途などのための必須ではないが好適な実施形態において、該装置は検出器を有し、該カートリッジは、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第２の光学系を有する。特定の実施形態において、該第１の励起光および該第２の励起光の波長はそれぞれ異なり、他の実施形態において、該第１の励起光および該第２の励起光の波長はそれぞれ実質的に同じであるが、偏光が異なる。別の実施形態において、該カートリッジは、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付ける第３の光学系も有する。

別の実施形態において、また、該二重励起カートリッジは、該第１および第２の光源ならびに該第２および第３の光学系を支持し、該励起光を該試料に方向付けるための選択された位置に該第１および第２の光源を移動させるための、回転支持部などの可動支持部を有してもよい。この実施形態によると、該可動支持部は、３、４、５、または６などの多数の光源およびそれらの対応する光学系を収容してもよい。

本発明の別の実施形態によると、試料中の標的を分析するための装置に用いるルミネセンスカートリッジが提供される。該装置は、読取ヘッドおよび検出器を有し、該標的は発光光を生じさせることができる。この実施形態によると、該カートリッジは、該装置と着脱可能に係合するように適合され、一体型読取ヘッドおよび該一体型読取ヘッドを移動させるための駆動部ならびに該標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための光学系を備える。好ましくは、該一体型読取ヘッドは、硬い光誘導部であり、該光誘導部は、該カートリッジ内から該試料に向かって移動することができる。

本発明の別の実施形態によると、試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジシステムが提供される。この実施形態によると、該装置は検出器および読取ヘッドを有し、該標的は、励起光に応じて発光光を生じさせることができる。該カートリッジシステムは、複数の着脱可能なカートリッジと、励起光を生成する光源および該励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系を有する少なくとも１つの着脱可能なカートリッジと、複数のカートリッジを受け取り、各着脱可能なカートリッジを該検出器および読取ヘッドと整列させるように構成された支持部とを備える。好ましくは、該励起光を生成する光源を有する該カートリッジは、該発光光を該標的から該検出器に方向付ける第２の光学系も有する。

本発明の別の実施形態によると、標的を分析するための装置に用いる、可動支持部上に搭載されたカートリッジシステムが提供される。

この実施形態によると、該カートリッジシステムは、第１の支持部を有する構造と、該構造に接続された電源と、該構造に接続された検出器と、該第１の支持部と着脱可能に係合された第１のカートリッジとを備える。該第１のカートリッジは、（ｉ）第１の励起光を生成するための第１の光源、（ｉｉ）該電源から該第１の光源に電力を提供するための連結器、および（ｉｉｉ）該第１の励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系を含む。また、該カートリッジシステムは、該第１の励起光を該標的に方向付けるための該第１のカートリッジと連携する第２の光学系を含む読取ヘッドも有する。好適な実施形態によると、該読取ヘッドは、該発光光を該試料から該第１のカートリッジに方向付けるための第１のカートリッジと連携し、また、該第１のカートリッジは、該読取ヘッドから発光光を受け取り、該発光光を該読取ヘッドから該検出器に方向付けるための第３の光学系も有する。特定の実施形態において、該検出器は二重チャネル光検出器である。

また、該システムは、第１のカートリッジ内の該試料中に試薬を注入するための注入カートリッジも有し、該注入カートリッジは、試薬貯蔵所、ポンプ、および該注入カートリッジ内から該第１のカートリッジ内の該試料に向かって移動する可動ノズルを有してもよい。

他の実施形態において、また、該システムは、試料支持部と、光源、反射鏡および光源検出器を備える該試料支持部のクリアランスのための試料支持検出器とを有してもよい。

また、該システムは、同時的方法で該第１の支持部と着脱可能に係合され、核着脱可能なカートリッジを該読取ヘッドおよび該検出器と選択的に整列させる、本明細書に記載のものなどの複数の他の着脱可能なカートリッジを有してもよい。好ましくは、該多数のカートリッジのそれぞれは、該第１の支持部から除去されてもよく、該第１の支持部上で他のカートリッジと交換されてもよい。より好ましくは、該カートリッジは、機械的道具の使用なく、またはクリップ機構を除去するための単純な機械的道具を用いて除去または交換されてもよい。

好ましくは、該システム内に含まれた該カートリッジは、該カートリッジが使用され得る検出の種類を示す印を有し、該装置は、該第１の支持部上に位置し得る該印を検出するためのカートリッジ検出器をさらに備え、該印は、電気的に消去可能なプログラム可能型読取専用メモリである。

代替的実施形態において、該システムは、本明細書に記載されるものなどの多数のカートリッジを有するが、該システムは第２の支持部をさらに有し、１つ以上の該カートリッジは、該第２の支持部と着脱可能に係合される。この実施形態によると、また、該システムは、発光光を該第２の支持部上に含まれた該カートリッジから検出器に方向付けるための二重光誘導部を有してもよい。また、該システムは、第１の支持部と第２の支持部との間に配置される試料担体を有してもよい。

この実施形態によると、また、該システムは、該多数のカートリッジから生成された異なる光を切り替え可能なスイッチを有する検出器ポートを有してもよく、該検出器ポートの手前の位置に移動可能なシャッター、および／または該検出器ポートの手前の位置に移動可能な１つ以上の減衰フィルタを有してもよい。

別の実施形態によると、試料中の標的を分析するための試薬注入のためのカートリッジシステムが提供され、該標的は発光光を生じさせることができる。この実施形態によると、該システムは、第１の支持部および第２の支持部を有する構造と、該構造に接続された電源と、該構造に接続された検出器とを備える。また、該システムは、第１の支持部と着脱可能に係合された第１のカートリッジであって、該第１のカートリッジは、試薬貯蔵所、ポンプ、および該試料内に試薬を注入するための可動ノズルを有する、第１のカートリッジと、第２の支持部と着脱可能に係合された第２のカートリッジであって、該第２のカートリッジは、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第１の光学系を有する、第２のカートリッジとを有する。該第１のカートリッジと連携する第２の光学系を含む読取ヘッドは、該発光光を該検出器に方向付ける。

別の実施形態によると、試料中の標的と関連する機能群の光活性化を用いる蛍光測定方法も提供される。該機能群は、第１の励起光に応じて不活性化状態から活性化状態に変化し、第２の励起光に応じて発光光を生成することができる。この方法によると、まず、第１の励起光源および第２の励起光源を有するカートリッジが選択され、該第１および第２の光源は、第１および第２の励起光をそれぞれ生成することができる。また、該カートリッジは、該第１および第２の励起光を該試料に方向付けるための第１の光学系と、該発光光を該検出器に方向付けるための第２の光学系とを有する。その後、該第１の励起光は、該試料中の該標的と関連する該機能群に方向付けられ、これにより、該標的と関連する該機能群が不活性化状態から活性化状態に変化する。その後、該第２の励起光は、該試料中の該標的と関連する該機能群に方向付けられ、これにより該標的と関連する該機能群から発光光が生成される。その後、該発光光は、好ましくは、読取ヘッドおよび該カートリッジ内の該第２の光学系を介して検出器に方向付けられる。その後、該検出器によって検出された該発光光に対応する信号が生成され、また、該信号の読み出しが生成されてもよい。

別の実施形態によると、また、試料中の標的を分析するための方法も提供される。該方法は、本明細書において記述された該システムのうちの１つなどの、第１および第２のカートリッジを有するカートリッジシステムを選択するステップおよび第１のカートリッジを該第２のカートリッジで置き換えるステップを含む。その後、試料中の標的は、該第２のカートリッジで分析される。該カートリッジを置き換えるステップは、好ましくは、機械的道具を使用することなく、該装置から該第１のカートリッジを除去するステップおよび該装置内で該第１のカートリッジを該第２のカートリッジで交換するステップを含む。置き換えた後、該システムは、該試料を分析するための情報を伴う装置可読の命令で命令される。

別の実施形態において、多数のカートリッジを用いて第１および第２の試料中の第１および第２の標的を分析する方法が提供される。

本発明のこれらのおよび他の特徴、側面および利点は、下記の記述、添付した特許請求の範囲、および添付の図面から明らかになるであろう。

本発明によると、試料を分析するための装置に用いるカートリッジが提供される。カートリッジは、１つ以上の光源、ならびに光学系および蛍光または吸光度などの特定の種類の用途に特有の他の構成要素を有する。光源、光学系、および特定の用途のための他の構成要素は、単一カートリッジ内に収容される。カートリッジは、「プラグイン」形態で装置と着脱可能に係合され、その結果、カートリッジを交換または搭載することにより装置をアップグレードでき、つまり、装置内に新しいカートリッジを追加または交換することによって新しい用途が搭載でき、または最新の技術進歩を組み込む同じ目的の他のカートリッジで、搭載したカートリッジを交換できる。新しいカートリッジは、事前調節または事前にテストされたその構成要素を有してもよく、カートリッジは、機器制御ソフトウェアが個々のカートリッジを識別し、カートリッジ内に保存された任意の用途特有のパラメータを認識できるように、装置によって自動的に識別可能であってもよい。したがって、新しい用途を実行することは、新しい用途のために、光源、光学系、および他の構成要素の組み合わせを選択することの代わりに、単一の構成要素、つまり、事前調節または事前にテストされた内部構成要素を選択し、装置内にカートリッジを搭載することになる。カートリッジ概念の利点は、サービスエンジニアによる補助の必要性無く、ユーザー自身が機器をその場でアップグレードできることである。

装置は、多数のカートリッジによって共有される汎用検出器（光電子増倍管およびフォトダイオードなど）を有してもよく、同一技術のすべての用途は、測定される試料と連動する特定の読取ヘッドを共有してもよい。

ここで図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃを参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２に用いるカートリッジ１０を示す。試料１６は、マイクロプレートなどの試料支持部１７上の装置１２内に収容されてもよい。図１に示すように、カートリッジ１０は、個別にまたは組み合わせて励起光２０を生成する１つ以上の光源１８を備える。カートリッジ１０は、装置１２と着脱可能に係合するように設計される。カートリッジ１０は、励起光２０を試料１６に方向付けるための構成要素を有する第１の光学系２２を有する。発光ダイオードまたはレーザダイオードなどの光源１８は、光の平行光線を発光するためにレンズおよび開口部により平行にされる。その後、第１の光学系２２は、帯域通過フィルタなどのフィルタ２４を介して励起光２０を透過させ、その後、２色性ビームスプリッタなどの反射鏡２６を活用してカートリッジ１０からの励起光２０を読取ヘッド２８に反射させる。読取ヘッド２８は、試料１６に向けて励起光２０を方向付ける。読取ヘッド２８は、上下に移動可能な対物レンズ３０を含む。対物レンズ３０は、励起光２０の焦点を試料１６に合わせる。その後、標的１４を含む試料１６は、図１Ｂに示すような光電子増倍管９６（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）または図Ｃに示すようなフォトダイオード３８を有する検出器３６に方向付けられる発光光３２を生成する。

また、図１Ｂおよび１Ｃに示すように、装置１２は、試料を分析するためのシステムの一部である。システムは、ハウジングとも称される構造５０を備え、読取ヘッド２８、検出器３６、電源４４、および可動カートリッジ支持部５２に係合される（つまり、接続される）。可動カートリッジ支持部５２は、装置１２内にカートリッジ１０を位置付け、複数のカートリッジを支持し、各カートリッジを読取ヘッド２８および検出器３６と整列させることができる。カートリッジ１０は、電源４４から光源１８に電流を供給するための連結器４６を有する。好ましくは、カートリッジは、支持部５２上に取り付けられ、カートリッジ内部の電子機器を終端させるプラグは、支持部５２内のソケットに接続する。ソケットでは、電源４４の幾つかの低電圧出力線が利用可能であり、それらは、主装置コントローラとのインターフェース線である。連結器４６は、カートリッジ光源１８および他の電子機器用の低直流電圧を受けるため、発光ダイオード電流調節用の制御線を確立するため、カートリッジ認識用の制御線を確立するため、カートリッジ内の検出器（例えば、測定されたデータをコントローラに送信するためのフォトダイオード）のためのデータ線（例えば、電子バス）のため、および検出器および主装置コントローラにおける光子計数回路網などの装置１２内の他の回路網からのデータ取得に関する光源のパルスを同期させるための同期線などのために、装置内の他の構成要素にカートリッジを接続させるよう機能する。好ましくは、連結器４６は、カートリッジ支持部５２に沿って延び、１つ以上のカートリッジに対するソケットを提供するプリント基板と、主装置コントローラへのギャップを跨ぐ該プリント基板の端部の柔軟なフラットケーブル（支持部が移動可能なために柔軟）との２つの部分から成る。電子バス、すなわちデータ線機能は、ＳＰＩ（シリアル周辺機器インターフェース）型として設計される。

また、システムは、ハウジング内で水平または垂直に試料支持部１７を移動させるための構造に接続されるマイクロプレート走査ステージなどの試料支持担体５４を有してもよい。

ここで図１Ｂを参照すると、蛍光用途に用いられるカートリッジ１０などの特定の実施形態において、発光光３２は、読取ヘッド２８によって標的１４から集光され、平行にされカートリッジ１０内に戻される。カートリッジ１０は、読取ヘッド２８から発光光３２を受け取り、発光光３２を試料から検出器３６に方向付ける第２の光学系３４を有する。読取ヘッド２８から受け取られた発光光３２は、反射鏡２６を透過され、その後、検出器ポート４９を介して検出器３６と連動するカートリッジ出口４０に向けて反射鏡４８で方向付けられる。発光光３２は、カートリッジ１０を出る前に、励起光が、読取ヘッド２８および試料１６から戻って散乱することを拒むために、帯域通過フィルタなどのフィルタ４２を介してフィルタをかけられる。発光光３２が、反射鏡２６を介して通過した後の全通路は、励起光２０の散漫散乱が浮遊し得るカートリッジ１０のそれらの領域から光学的に遮蔽される。

ここで図１Ｃを参照すると、特定の実施形態において、吸光度用途に用いられるカートリッジなどのカートリッジ１０は、装置１２内で検出器３６とは反対に配置される。この実施形態によると、励起光２０は、試料支持担体５４の開口部５６（つまり、窓または光透過セクション）および試料支持部１７の開口部５８（つまり、窓または光透過セクション）を介して、試料１６および試料支持担体５４を透過される。標的１４からの発光光３２は、検出器３６（例えば、フォトダイオード３８を含む）に方向付けられる。本開示を参照して当業者により理解されるように、図１Ｃに示すような吸光度を測定するためのカートリッジの構成は例証として示され、他の構成が可能であり、例えば、カートリッジは、検出器３６とほぼ同じ平面において装置１２内に交互に配置されてもよく（例えば、並べて）、発光光３２は、光誘導部などを用いて検出器３６に中継されてもよい。

カートリッジ１０内に収容された１つ以上の光源１８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、およびキセノンフラッシュランプモジュールなどの当業者には公知の適切な光源から選択されてもよい。好ましくは、図１Ｂに示すように、光源１８は、カートリッジ１０が蛍光用途に使用される場合は１つ以上の発光ダイオード光源である。好適な発光ダイオード光源は、３５０ｎｍから７００ｎｍの様々なピーク波長はＬｕｍｉｌｅｄｓ、Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳから、３５０ｎｍから７００ｎｍの様々なピーク波長はＬｕｘｅｏｎ Ｓｔａｒ、Ｎｉｃｈｉａ、Ｔｏｋｕｓｈｉｍａ、Ｊａｐａｎから、３５０ｎｍから７００ｎｍの様々なピーク波長はＲｏｉｔｈｎｅｒ−Ｌａｓｅｒ、Ｖｉｅｎｎａ、Ａｕｓｔｒｉａから入手される。好ましくは、図１Ｃに示すように、光源１８は、カートリッジ１０が吸光度用途に用いられる場合はキセノンフラッシュランプモジュールである。好適なキセノンフラッシュランプモジュールは、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｆｒｅｍｏｎｔ、ＣＡ、ＵＳ（製品名ＲＳＬ３１００）、およびＨａｍａｍａｔｓｕ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ、Ｊａｐａｎ（製品名Ｌ９４５５）から入手される。

ここで図２を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。この実施形態によると、装置１２は、光源１８と、図１Ｂに関して記述されているような読取ヘッドを介して励起光線２０を試料１６に方向付けるための、構成要素を有する第１の光学系２２とを有する光源強度監視カートリッジ６０有する。カートリッジ６０は、可動カートリッジ支持部５２を介して装置１２と着脱可能に係合するように設計される。特定の実施形態において、図１Ｂに関して記述されているように、カートリッジ６０は、読取ヘッド（図示せず）を介して試料１６から発光光３２を受け取り、発光光３２を試料から検出器３６に方向付ける第２の光学系３４（図示せず）を有する。

図２に示す実施形態によると、検出器３６での信号検出時またはその前に、励起光線２０は、励起フィルタ２４を通過し、励起光線２０の一部は、反射光６６として部分的反射鏡６４で光源検出器６２（例えば、フォトダイオード）上に反射される。電子回路網６８は、反射光６６の強度レベルを測定する。反射光６６の測定された強度レベルは、フィードバックループ７０を介して光源１８の出力を安定させるために用いられる。

図２に示される別の実施形態において、図１Ｂに関して記述されているように、蛍光法を用いて検出器３６で試料１６中の標的１４を分析する場合、電子通路７２ａ、７２ｂ、および７２ｃが、検出器３６の一般的ダイナミックレンジを拡張するために適用されてもよい。この実施形態によると、光源１８は、最初に最大強度に調節され、発光光３２の強度が、（先行読取値を得るための非常に短い先行読取時間に対して）検出器３６でテストされる。主コントローラ７４は、通路７２ｃを介して検出器３６からテストされた発光光信号を受信し、制御線７２ａおよび７２ｂを介してコントローラ６８にアドレスすることで励起光２０（つまり、光源強度）の強度を調節してもよい。好ましくは、検出器３６で閾値を越えた信号を検出する場合、主コントローラ７４は、先行読取値に従って光源１８への電力を調節することによって励起光２０の強度を低下させる。この好適な実施形態において、標的１４は、ユーザーによって選択されるより長い読取時間で測定され、発光光３２の信号の強度は励起光２０の強度に従って変化するので、検出器３６で見られる発光光３２からの信号の強度は、励起光２０の強度の実際の値を用いて正規化される。したがって、読み出しは、他の光源の強度レベルで得られた測定値と比較可能になる。

蛍光用途において、一般的に、発光ダイオード光源は、即座の蛍光の読取のための定電流を供給し、即座の蛍光は遅れた蛍光読取と区別され、例えば、即座の蛍光において、ナノセカンド単位で動作する場合を除いて、蛍光発光は光源のスイッチを切ると瞬間的に消失する（蛍光標識は約１から約１０ナノセカンドの一般的減衰時間を有する）。他の蛍光用途において、パルス発光され得る光源１８の使用（例えば、発光ダイオード、レーザダイオード、およびキセノンフラッシュランプ）は、時間遅延のある（つまり、約２０から約２，０００ナノセカンドの減衰時間を有するランタニドイオン標識に関連する「時間分解された」）蛍光の測定を可能にする。かかる用途において、試料発光を監視する光子計数電子機器（検出器３６内に含まれると考えられる）は、光源１８が制御線７２ａおよび７２ｂを介するコントローラ７４によるスイッチ切断後の短い時間遅延で有効化される（制御線７２ｃを介してコントローラ７４により開閉される）。

ここで図３を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図３に示される実施形態によると、装置１２は、二重標識アッセイを測定可能な二重発光カートリッジ８０を有する。二重発光カートリッジ８０は、可動カートリッジ支持部５２を介して装置１２と着脱可能に係合するように設計される。特定のアッセイは、２つの異なる発光の波長を同時に測定することによる利益があり（例えば、蛍光共鳴エネルギー移動（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＦＲＥＴ）タイプのアッセイ）、実質的に同時に２つの異なる発光の波長を測定することは、読取時間の減少のためにユーザーにとって総時間の節約に繋がる。

図３に示す実施形態によると、図１Ｂに関して記述されているように、装置１２は、励起光２０を生成する光源１８を有する。装置１２は電源４４をさらに有し、カートリッジ８０は、電流を電源４４から光源１８に供給するための連結器４６を有する。二重発光カートリッジ８０は、読取ヘッド２８を介して励起光２０を試料１６に方向付ける、励起フィルタ２４を含む構成要素を有する第１の光学系２２を有する。読取ヘッド２８は、試料１６に向けて励起光２０を方向付ける。標的１４を含む試料１６は、発光光８２を生成する。二重発光カートリッジ８０は、読取ヘッド２８から発光光８２を受け取り、発光光８２を試料１６から検出器３６に方向付ける第２の光学系８４を有する。発光光８２は、いずれも反射鏡２６を通過する２つの波長域８２ａおよび８２ｂを含む。第１の波長域８２ａは、第１の発光フィルタ９０（例えば、帯域通過フィルタ）を介して検出器３６に向かってビームスプリッタ８８によって反射される。第２の波長域８２ｂはビームスプリッタ８８を通過し、第２の発光フィルタ９４（例えば、帯域通過フィルタ）を介して検出器３６に向かって９２鏡で反射される。検出器３６は、好ましくは２つの検出器９６および９８を有する二重チャネル検出器であり、好ましくは、二重チャネル検出器を形成するように積み重ねられた光電子増倍管である。加えて、カートリッジ８０は、検出器ポート１０４および１０６を介して検出器９６および９８と整列される二重出口ポート１００および１０２を有する。検出器ポート１０４および１０６は、発光光８２の光線の直径よりも一般的に小さい、検出器の活性領域上に準平行の発光光を集中させる集光レンズを含んでもよい。

ここで図４を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図４に示す実施形態によると、装置１２は、第２の光源１１６を備えた二重発光二重励起カートリッジ１１０を有する。カートリッジ１１０は、可動カートリッジ支持部５２を介して装置１２と着脱可能に係合するように設計される。発光ダイオードまたはレーザダイオードなどのパルス発光され得る光源が使用される場合、第１および第２の光源１８および１１６は、電子的に切り替えられてもよく、異なる波長の光は試料を測定するために使用されてもよい。この実施形態によると、異なる波長の光を機械的に切り替える必要がなく、総測定時間の削減をもたらす。

図４に示す実施形態によると、装置１２は、第１の励起光２０を生成する第１の光源１８および第２の励起光１１８を生成する第２の光源１１６を有する。装置１２は電源４４をさらに有し、カートリッジ１１０は、電流を電源４４から光源１８および１１６に共有するための連結器４６を有する。二重発光二重励起カートリッジ１１０は、第１および第２の励起光２０および１１８をそれぞれビーム結合器１２６に方向付ける、第１の励起フィルタ１２２および第２の励起フィルタ１２４を含む構成要素を有する第１の光学系１２０を有する。ビーム結合器１２６は、組み合わされた励起光線１２８を形成するために第１および第２の励起光２０および１１８を整列させる。組み合わされた励起光線１２８は、反射鏡２６および読取ヘッド２８を介して試料１６に方向付けられる。標的１４を含む試料１６は、発光光８２を生成する。図３に関して前述したように、二重発光二重励起カートリッジ１１０は、読取ヘッド２８から発光光８２を受け取り、発光光８２を試料１６から検出器３６に方向付ける第２の光学系８４を有する。

図４に示す本発明の特定の実施形態において、二重発光二重励起カートリッジ１１０は、蛍光偏光を測定するために使用される。この実施形態によると、第１および第２の励起光２０および１１８の波長は本質的に同一であり、ビーム結合器１２６およびビームスプリッタ８８は偏光キューブである。第２の光源１１６の機能は、キャリブレーション測定を行うことで蛍光偏光に対する装置特有の正規化因子（Ｇ因子）を決定するためのものである。

ここで図５を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図５に示す実施形態によると、装置１２は、第２の光源１１６を備えた二重励起カートリッジ１３０を有する。カートリッジ１３０は、装置１２と着脱可能に係合するように設計される。図４に関して記述されているように、パルス発光され得る光源が使用される場合、第１および第２の光源１８および１１６は、電子的に切り替えられてもよく、異なる波長の光が試料を測定するために使用することができる。図５に示すカートリッジ１３０の実施形態によると、第２の発光通路（図４から）は除かれ、一方、第２の励起源は維持される。単一発光構成において（費用削減に関して好ましい）、下記の段落において記述されるように、二重励起カートリッジ１３０は機械的に偏光フィルタを移動されることなく蛍光偏光の測定を可能にするため、貴重な測定時間を節約することができる。

図５に示す実施形態によると、装置１２は、第１の励起光２０を生成する第１の光源１８および第２の励起光１１８を生成する第２の光源１１６を有する。装置１２は、電源４４をさらに有し、カートリッジ１３０は、電源４４から光源１８および１１６に電流を供給するための連結器４６を有する。図４に関して記述されているように、二重励起カートリッジ１３０は、第１および第２の励起光２０および１１８をそれぞれ偏光ビームスプリッタ１３２に方向付ける、第１の励起フィルタ１２２および第２の励起フィルタ１２４を含む構成要素を有する第１の光学系１２０を有する。偏光光線１３４は、反射鏡２６および読取ヘッド２８を介して試料１６に方向付けられる。読取ヘッド２８は、励起光１３４を試料１６に向けて方向付ける。二重励起測定は、光線の偏光状態を交互に入れ替えることによって、つまり、第１および第２の光源１８および１１６を電子的に切り替えることによってある程度同時に行われてもよい。標的１４を含む試料１６は、発光光３２を生成する。図１Ｂに関して記述されているように、二重励起カートリッジ１３０は、読取ヘッド２８から発光光３２を受け取り、発光光３２を試料から検出器３６に方向付ける第２の光学系３４を有する。読取ヘッド２８から受け取られた発光光３２は、検出器３６と連動するカートリッジ出口４０に向かって、鏡４８によって反射鏡２６を介して送られる。カートリッジ１３０を出る前に、発光光３２は、偏光分析シート１３６で挟まれるフィルタ４２を介してフィルタをかけられる。この実施形態によると、Ｇ因子は、アッセイ標準を用いて決定される。

図５に示す本発明の別の実施形態によると、二重励起カートリッジ１３０は、１つの光源による試料の光活性化と、好ましくは、それに続く他の光源を使用した蛍光測定とを組み合わせて２つの光源を使用する新しいタイプのマイクロプレートアッセイ技術に用いられる場合がある。この実施形態によると、第１の励起光（例えば、光源１１６からの励起光１１８）および第２の励起光（例えば、光源１８からの励起光２０）は、連続して、つまり次々に標的に方向付けられる。標的は、閃光光分解によって活性化される生化学的出発試薬の（例えば、「ケージド化」）機能群である、不活性化状態および活性化状態を有する機能群を含むかまたは機能群と関連する。第１の励起光１１８は、標的と関連する機能群を不活性化状態から活性化状態（つまり、標的と関連する機能群が光活性化される）に変化させるために標的１４にまず方向付けられる。機能群の光活性化に続いて、第２の励起光に応じて発光光を生成するために、活性化状態の機能群と関連する標的に第２の励起光２０を方向付けることによって達成される蛍光測定が行われる。第２の光学系３４は、標的１４上の機能群により生成された発光光３２を受け取り、発光光３２を標的１４から検出器３６に方向付ける。

光活性化に用いられる上記のカートリッジシステムは、単一発光蛍光測定により試料１６内の標的１４を分析することに関連して記述される。しかし、本開示を参照することにより当業者には理解されるように、本発明は、上述の実施例により制限されず、第１のステップにおいて標的を光活性化することができ、第２のステップにおいて活性化された標的から発光を読み取ることができるカートリッジを採用するカートリッジシステムの他の実施形態が想定される。例えば、他の蛍光測定構成は、二重発光蛍光（例えば、図４に関連して記述）など、本発明に従って使用されてもよい。あるいは、試料１６中の標的１４は、吸光度またはルミネセンスなどの他の光学的測定結果を用いて分析されてもよい。例えば、試料１６中の標的１４は、吸光度を使用して測定されてもよい。この実施形態によると、カートリッジは二重光源を有し、図５に関して記述されているように、第１の光源は標的１４上の機能群を活性化するために使用されるが、カートリッジおよび装置は、吸光度検出のために再構成される。別の実施例において、試料１６中の標的１４は、ルミネセンスを使用して測定されてもよい。この実施形態によると、図５に関して記述されているように、カートリッジ内の第２の光源は除かれ、第１の光源は、標的１４上の機能群を活性化するために、活性化光源として使用されるが、カートリッジおよび装置はルミネセンス検出のために構成される。

試料の光活性化に用いられるカートリッジシステムは、試薬注入技術を採用する他の類似システムと比べて幾つかの利点を有する。例えば、（ｉ）光活性化は、エアロゾル蓄積、光学素子上への飛散、および／または漏出に起因する機器汚染の何らかのリスクを課す試薬注入を伴わない。（ｉｉ）光活性化は、不完全な混合および再現性の欠如を有し得る、注入試薬の混合を必要としない。（ｉｉｉ）ケージド化出発試薬は、細胞内の反応を誘発させるために外部光学手段によって生細胞内すぐにもたらされる。かかる反応は、かかる細胞を含む試料内への出発試料の物理的注入によっては誘発され得ない。

ここで図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、試料中の標的を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、装置１２は、多数のセクションまたはチャンバーを備える多目的カートリッジ１４０を有し、各セクションは特定の分光用途のために構成される。多目的カートリッジ１４０は、多数のセクション（例えば、５または６）を備えてもよく、各チャンバーは、特定の用途に対応する用途特有の一連の光源および／または光学系を有する。代替的実施形態において、セクション（つまり、チャンバー、または支持部のセクション）は、ルミネセンスチャネルを提供するために光源を有さずに構成することができ、つまり、読取ヘッド２８により集光されたルミネセンス光は、カートリッジ１４０のセクションを介して検出器３６に送られる。

図６Ａおよび６Ｂに示す実施形態によると、多目的カートリッジ１４０は、図６Ａおよび６Ｂに示すように、第１および第２のセクション１４４および１４６内にそれぞれ収容される第１および第２の光源１８および１１６などの、それぞれが別々のセクション内にある多数の光源を有する。多目的カートリッジ１４０は、多数のセクションのそれぞれを搭載する回転装置機構１４２を活用し、各セクションは、特定のセクション内の光源に対応する用途特有の一連の光学系を有し、例えば、各セクションは、各異なる光源に対して励起および発光フィルタ、ならびにビームスプリッタを収容する。装置１２は電源４４をさらに有し、多目的カートリッジ１４０は、電源４４から多数のセクションならびに光源１８および１１６などの光源に電流を供給するための連結器４６を有し、装置１２と着脱可能に係合するように設計される。図６Ａおよび６Ｂに示す実施形態によると、図１Ｂおよび１Ｃに関連して記述されているように、電源４４は、連結器４６によって光源１８および１１６と連結する。カートリッジ内部では、カートリッジプラグと光源制御盤６８（図２に示す）間においては、支持部１４２が回転するが、コイル状に巻き上がり、再び真っすぐになるフラットケーブルを活用して連結が継続する。

図６Ａおよび６Ｂに示すように、多目的カートリッジ１４０は、カートリッジの第１のセクション１４４（つまり、チャンバー）上に第１の光源１８と対応する光学を搭載する可動支持部１４２（例えば、回転装置タイプの機構）有する。また、可動支持部１４２は、カートリッジの第２のセクション１４６上に第２の光源１１６と対応する光学も搭載する。また、可動支持部１４２は、カートリッジ上に他のセクション、例えばセクション３、４、５以上（図示せず）も搭載する。第１のセクション１４４もしくは第２のセクション１４６、またはカートリッジ１４０の他のセクションによって提供される特定の用途（例えば、光源またはルミネセンス用途のための光学系によって決定されるような、特定の波長の励起光）は、所望の光源をカートリッジ内の動作位置内に移動させることによって選択される（例えば、軸周囲で回転装置機構を回転させる（点線））。図６Ａは、第１の光源１８の動作位置を示し、図６Ｂは、第２の光源１１６の動作位置を示す。

再び図６Ａを参照すると、多色カートリッジ１４０の第１のセクション１４４は、第１の励起光２０（好ましくは平行になった）を生成する第１の光源１８と、読取ヘッド２８に向けて、第１の励起光を部分的反射鏡１４８に、次いで、２色性ビームスプリッタ１５０に方向付ける、第１の励起フィルタ２４を含む構成要素を有する第１の光学系２２とを備える。２色性ビームスプリッタ１５０を通過する前に、第１の励起光２０の一部は、図２に関して前述したように、部分的反射鏡１４８を通過して、フォトダイオードなどの検出器１５２によって測定される。第１の励起光２０は、読取ヘッド２８を介して試料１６に方向付けられる。標的１４を含む試料１６は、発光光３２を生成する。カートリッジ１４０の第１のセクション１４４は、読取ヘッド２８から発光光３２を受け取り、発光光３２を、フィルタ４２を介して試料１６から検出器３６に、および検出器３６と連動するカートリッジ出口４０を介して反射鏡３８に方向付ける第２の光学系３４を有する。

再び図６Ｂを参照すると、多色カートリッジ１４０の第２のセクション１４６は、第２の励起光１１８（好ましくは平行となった）と、読取ヘッド２８に向けて第２の励起光１１８を部分的反射鏡１４８に、次いで２色性ビームスプリッタ１５８に方向付ける、第１の励起フィルタ１５６を含む構成要素を有する第３の光学系１５４とを備える。図２に関して前述したように、２色性ビームスプリッタ１５８を通過する前に、第２の励起光１１８の一部は部分的反射鏡１４８を通過し、検出器１５２によって測定される。第２の励起光１１８は、読取ヘッド２８を介して試料１６に方向付けられる。標的１４を含む試料１６は、第２の発光光１６０を生成する。また、カートリッジ１４０の第２のセクション１４６は、読取ヘッド２８から第２の発光光１６０を受け取り、第２の発光光１６０を、試料１６から、フィルタ１６４および反射鏡３８を介し、検出器３６と連動するカートリッジ出口４０を介して検出器３６に方向付ける第４の光学系１６２を有する。

ここで図７を参照すると、試料中の標的を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図７に示す実施形態によると、装置１２は、第１および第２の光源１８および１１６をそれぞれ備える二重波長吸光度カートリッジ１７０を有する。装置１２は電源４４をさらに有し、二重波長吸光度カートリッジ１７０は、電源４４から光源１８および１１６に電流を供給するための連結器４６を有する。二重波長吸光度カートリッジ１７０は、装置１２と着脱可能に係合するように設計される。

図７に示すように、二重波長吸光度カートリッジ１７０は、第１の励起光２０（好ましくは平行となった）を生成する第１の光源１８と、第１の励起光をビーム結合器１７２に、次いで試料１６に向けて方向付ける、第１の励起フィルタ２４を含む構成要素を有する第１の光学系２２とを備える。吸光度用途では、ビームは蛍光用途よりも小径に平行にされ、励光フィルタは一般的に、より小さい（つまり、より狭い）帯域通過を備える。二重波長測定では、第２の光源１１６は、第２の励起光１１８を生成し、フィルタ１２４を通過し、ビーム結合器１７２を活用して第１の励起光２０と整列され、組み合わされた励起光線１７４を生成する。次いで、組み合わされた励起光線１７４は、開口部１７６（つまり、カートリッジ支持部の窓または光透過セクション）を介してカートリッジ支持部５２を通過し、開口部５８を介して試料支持部１７上に配置された試料１６に焦点を合わせられる。二重波長測定は、組み合わされた光線の色を交代させることによって、つまり、第１および第２の光源１８および１１６間の電子的切り替えによって準同時的に行われてもよい。試料を透過し発光光３２は、読取ヘッド２８によって集光され、例えばフォトダイオード３８を含む吸光度検出器１７６上に焦点を合わせられる。好ましくは、吸光度検出器１７６のフォトダイオードで測定された信号は、マイクロプレート１７なしで測定されたビーム強度を用いて正規化される。また、信号は、図２に関して記述されたもののような光源監視回路網に関して正規化される。

ここで図８を参照すると、試料中の標的を分析するための装置１２の別の実施形態が示される。図８に示す実施形態によると、装置１２は、キセノンフラッシュランプモジュールなどの、好ましくは広帯域光源１８２である第１の光源１８を備える広帯域光源カートリッジ１８０を有する。装置１２は電源４４をさらに有し、広帯域光源カートリッジ１８０は、電源４４から光源１８に電流を供給するための連結器４６を有する。広帯域光源カートリッジ１８０は、装置１２と着脱可能に係合するように設計される。

広帯域光源１８２は、広帯域の紫外線（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＵＶ）、可視（Ｖｉｓｉｂｌｅ：ＶＩＳ）、および近赤外（Ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ：ＮＩＲ）電磁スペクトル（つまり、約２００ｎｍから約１０００ｎｍの波長を有する光）に渡って励起光を提供することができる光源である。好ましくは、キセノンフラッシュランプモジュールは、所望される波長動作範囲を超える高強度であるので広帯域光源１８２として使用される。フラッシュモードは、一定キセノンアーク放電ランプと比べて低いその熱放散のために選択される。

図８に示す実施形態によると、広帯域光源カートリッジ１８０は、広帯域光源１８２から成る第１の光源１８を備える。広帯域光源１８２は、広帯域光源１８２のスリット１８４から出る励起光２０を生成し、（異なる波長を異なる角度に）励起光２０を分散させるモノクロメータ回折格子などの波長選択器１８８上に（反射鏡１８６を介して）方向付けられる。鏡１９０は、図８の点線で示す扇形の光線で示されるように、モノクロメータの出口スリット１９２全体にわたって、異なる位置上に異なる角度（波長）を位置付ける。スリット１９２を透過する励起光１９８の波長（点線でないもの）は、波長選択器１８８を回転させることによって選択される。カートリッジ１８０内に収容されるさらなる機能は、光線成形光学素子１９４、フィルターホイール上に位置する（一次格子回折以外の光で所望される光線波長の不必要な汚染を除去するための）オーダーソーティングフィルタ（ｏｒｄｅｒ ｓｏｒｔｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）１９６、および図２に関して説明したような、既存光線の強度を監視するための部分的反射鏡６４およびフォトダイオード６２である。広帯域光源カートリッジ１８０を出た後、組み合わされた励起光線１９８は、開口部１７６を介してカートリッジ支持部５２を通過し、次いで、開口部５８を介してマイクロプレート１７上に配置された試料１６に焦点を合わせられる。試料を透過した発光光３２は、読取ヘッド２８によって集光され、フォトダイオード３８などの吸光度検出器１７６上に焦点を合わせられる。好ましくは、吸光度検出器１７６フォトダイオードで測定された信号は、マイクロプレート１７を用いずに測定された光線強度で正規化される。また、信号は、図２に関して説明したものなどの光源監視回路網に対しても正規化される。

本発明によると、図３〜８に示すカートリッジなどの励起光源を有する上述の任意のカートリッジは、図２に関して記述した電子測定回路網６８および対応する検出器６２、装置コントローラ７４、ならびにフィードバックループ６６および７２によって制御されてもよい。

ここで図９を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２に用いるルミネセンスカートリッジ２００が示される。図９に示すように、カートリッジ２００は、一体型読取ヘッド２０２と、発光ルミネセンス光２０６を試料１６から受け取ったときに、読取ヘッドを、試料１６より上の検出位置へ矢印２０５で示す方向に移動させる駆動部２０４とを備える。また、一体型読取ヘッド２０２は、ルミネセンスカートリッジ２００が使用されていない場合、または装置が新しい試料支持部１７を装填している場合、駆動２０４によって隠れた位置へ試料から離れて移動させることもできる。好ましくは、読取ヘッドはカートリッジ内に完全に引込み可能であり、また好ましくは、測定時間を節約するために、読取ヘッド２０２は、１つの試料から次の試料へ移動する際に上下移動ぜず、１つの試料から次の試料へ移動する際に試料支持部１７のすぐ上に留まる。一体型読取ヘッド２０２は、試料支持レベル上部を超えて延びる試料支持担体の部分（図示せず）を避けるために、試料支持部１７が装置を出入りする際に引込められる。

好ましくは、一体型読取ヘッド２０２は、試料保持器１７および試料１６より上の位置から一体型読取ヘッド２０２の近位端２０８で発光ルミネセンス光２０６を受け取る硬い光誘導部である。次いで、発光ルミネセンス光２０６は、一体型読取ヘッド２０２の遠位端２１０で一体型読取ヘッド２０２を出て、平行光線２１８を生成するためにレンズ２１２によって平行にされる。

図９に示すルミネセンスカートリッジ２００の実施形態によると、装置１２およびルミネセンスカートリッジ２００は、バイオルミネセンス共鳴エネルギー移動（ｂｉｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＢＲＥＴ）タイプの測定用に構成され、ルミネセンス光は、二重チャネル検出器で同時に検出される２つの波長域（例えば、二重発光カートリッジ構成）から成る。二重発光カートリッジおよび二重チャネル検出器は、図３および４に関してさらに説明される。図９に示すように、平行発光ルミネセンス光線２１８は、レンズ２１６を介して２色性ビームスプリッタ８８に向けて反射鏡２１４で再び方向付けられ、２つの波長域２１８ａおよび２１８ｂとに分けられる。第１の波長域２１８ａは、ビームスプリッタ８８によって第１の発光フィルタ９０（例えば、帯域通過フィルタ）を介して検出器３６に向けて通過または透過される。第２の波長域２１８ｂは、ビームスプリッタ８８によって反射され、鏡９２で第２の発光フィルタ９４（例えば、帯域通過フィルタ）を介して検出器３６に向けて反射される。好ましくは、検出器３６は、二重チャネル検出器を形成するために積み重ねされた２つの検出器９６および９８（例えば、光電子増倍管）を有する二重チャネル検出器である。さらに、ルミネセンスカートリッジ２００は、検出器ポート１０４および１０６を介して検出器９６および９８と整列される二重出口ポート１００および１０２を有する。

代替的な実施形態において、２つの波長域の同時測定を必要としないより広範な部類のルミネセンス測定では、カートリッジは、ビームスプリッタ８８、鏡９２、および第２の発光フィルタ９４を除くことで単純化されてもよい。

ここで、本発明の別の実施形態である図１０を参照すると、試料（図示せず）中の標的を分析するための装置１２に用いるカートリッジシステム２２０が提供される。図１０に示すように、装置１２は、多数の異なるカートリッジを同時に受けるように構成されたカートリッジ支持部２３２（つまり、スライド機構またはカートリッジスライダー）を有する。この実施形態によると、蛍光、吸光度またはルミネセンスなどの所望用途のカートリッジはユーザーによって選択され、選択したカートリッジを矢印２３４で示す方向に沿って分析位置Ａ内に移動させることによって、装置１２により読取ヘッド２８および検出器３６と選択的に整列される。この方法において、単一機器は、幾つかの用途のカートリッジを一度に収容してもよく、用途は、所定の用途に対するフィルタ、ビームスプリッタ、開口部および光誘導部等の正確な組み合わせおよび調節などの多数の用途特有の装置調節を行わずに、ユーザーによって選択されてもよい。

再び図１０を参照すると、カートリッジシステムは、複数のカートリッジを備え、各カートリッジは装置１２と着脱可能に係合される。カートリッジシステム２２０に用いられてもよいカートリッジの例には、図１〜９に記述されている１つ以上のカートリッジが挙げられる。カートリッジシステム２２０に用いられる例示的なカートリッジは、カートリッジ２２２、カートリッジ２２４、カートリッジ２２６、カートリッジ２２８、およびカートリッジ２３０として図１０に示す。しかし、より多いまたはより少ない数のカートリッジが、カートリッジシステム２２０に用いられてもよく、さらに複雑なシステム（およびより大きな寸法）またはあまり複雑でないシステム（およびより小さな寸法）を有するカートリッジが装置１２内で使用できるように、カートリッジは同じ寸法を有する必要はない。装置１２は、カートリッジ（例えば、カートリッジ２２２、２２４、２２６、２２８、および２３０）を受け、各カートリッジを検出器３６および読取ヘッド２８と整列させるように構成されたカートリッジ支持部２３２（つまり、スライド機構またはカートリッジスライダー）を有する。

必須ではないが好適な実施形態において、各カートリッジは、カートリッジが使用され得る検出の種類および特定のカートリッジに対する対応パラメータを示す、電気的に消去可能なプログラム可能型読取専用メモリ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ：ＥＥＰＲＯＭ）などの印を有する。また好ましくは、カートリッジ支持部２３２は、データ回線機能または電子バスシステムなどのカートリッジ検出器を備え、機器制御ソフトウェア（図示せず）がカートリッジのスロット位置（つまり、カートリッジ支持部２３２上のカートリッジの位置）を特定およびカートリッジのＥＥＰＲＯＭ内に保存された任意の用途特有のパラメータを認識できるようにする。

必須ではないが別の好適な実施形態において、カートリッジ支持部２３２の寸法は、該支持部が装置ハウジングの前扉またはアクセスパネルを介して移動できるように、またはすべてのカートリッジ位置またはカートリッジ支持部２３２上の「スロット」がカートリッジの搭載または除去のためにアクセスされ得るような寸法である。より好ましくは、機械的道具を使用することなく、または締結機構（例えば、締結クリップ）を解除するためなどの単純な機械的道具を用いて、１つのカートリッジをカートリッジ支持部から除去し、第２のカートリッジと交換することができ、またあるいは、新しいカートリッジがカートリッジ支持部２３２上の空きスロット内に搭載される。

必須ではないが別の好適な実施形態において、図１〜８に関して記述したカートリッジなど、カートリッジシステム２２０内のカートリッジの少なくとも１つは、励起光を生成する１つ以上の光源を有する。必須ではないが別の好適な実施形態において、カートリッジシステム２２０内のカートリッジの少なくとも１つは、一体型読取ヘッド、および図９に関して記述されたものなど読取ヘッドを移動させるための駆動部（図示せず）を有する。

ここで、本発明の別の実施形態である図１１を参照すると、試料１６中の標的１４を分析するための装置１２に用いられる上部および下部読取カートリッジシステム２４０が提供される。図１１に示すように、装置１２は、第１のカートリッジ２４２を支持する第１のカートリッジ支持部２３２と、第２のカートリッジ２４６を支持する第２のカートリッジ支持部２４４とを有する。第１および第２のカートリッジ２４２および２４６は、図１〜９に関して記述されているカートリッジなどの本明細書において記述されたもののいずれかであってもよいが、好ましくは蛍光用途のために構成される。

図１１に示す実施形態によると、第１のカートリッジ支持部２３２および第１のカートリッジ２４２は、試料支持部１７より上の位置に配置される。励起光２０および発光光３２は、例えば図１〜６に関して本明細書で上述されたように、試料１６に向けられ、第１の読取ヘッド２８を介し、そして再度、第１のカートリッジ２４２を介して、検出器３６に方向付けられる。第２のカートリッジ支持部２４４および第２のカートリッジ２４６は、試料支持部１７より下の位置に配置され、第２のカートリッジ２４６からの励起光２４８は、第２の読取ヘッド２５０を介して試料１６に方向付けられる。次いで、発光光２５２は、第２のカートリッジ２４６を介して再び方向付けられ、発光光２５２ａおよび２５２ｂに分割され、検出器３６にリモートで中継される。好ましくは、光誘導部２５４および２５６は、出口ポート（図示せず）を介して第２のカートリッジ２４６の下部から検出器３６に発光光２５２ａおよび２５２ｂを中継する。

第１および第２のカートリッジ２４２および２４６の設計は、カートリッジが試料支持部１７より上または下のどの位置に配置されるかとは無関係である。しかし、図１１に示すカートリッジ構成が使用される場合、第１のカートリッジ２４２および第１の読取ヘッド２８からの発光光を見るか、または第２のカートリッジ２４６および第２の読取ヘッド２５０からの発光光を見るかのいずれか一方に切り替える可動検出器ポート支持部２５８（例えば、スライドまたは選択器ホイール機構）が使用される。光誘導部２５４および２５６を出る発光光２５２ａおよび２５２ｂは、鏡２６０ａおよび２６０ｂによって検出器３６内に反射される。第１および第２のカートリッジ２４２および２４６の選択は、検出器３６と垂直な軸２６２に沿って可動検出器ポート支持部２５８を移動させることによって行われる。この実施形態は、図１２にさらに詳述する。

図１２に示す実施形態によると、可動検出器ポート支持部２５８は、第１のカートリッジ２４２の出口と検出器３６への入り口の間の間隙に配置される。可動検出器ポート支持部２５８は、第１のカートリッジ２４２から発光光３２ａおよび３２ｂを方向付ける開口部２６４（例えば、光線通路）と、カートリッジの保守管理または交換などで機器の前扉が開いている場合に検出器３６を保護する光線停止／シャッター２６６とを収容する。また、可動検出器ポート支持部２５８は、検出器には強すぎる信号をシステムが分析できるようにする光減衰フィルタ２６８および２７０を備えてもよい。また、可動検出器ポート支持部２５８は、長時間動作におよぶ検出器の機能および性能を監視するために、一定の低出力光源を備えてもよい（図示せず）。検出器ポート支持部内臓の光源は、図２に関してカートリッジに関して記述されているように、発光ダイオードから構築され、フォトダイオードからのフィードバックにより安定化される。発光ダイオード出力は、拡散ガラスを活用することで検出器が許容可能なレベルまで低減される。可動検出器ポート支持部２５８に沿った別の位置は、可動検出器ポート支持部２５８より上または下から光誘導部２５６および２５４を出る発光光を反射する鏡２６０ａおよび２６０ｂを収容してもよい。光誘導部２５６および２５４を出る光は、検出器ポート支持部上の光誘導部位置が検出器３６と整列する場合に、検出器３６に入光することができる。

ここで、本発明の別の実施形態である図１３を参照すると、試料１６内の標的１４を分析するための装置１２に用いるフラッシュ蛍光カートリッジシステム２８０が提供される。フラッシュ蛍光カートリッジシステム２８０は、注入器カートリッジ（つまり、第１のカートリッジ２８２）を有し、即座の蛍光読取と組み合わせて出発試薬を注入する必要があるフラッシュ蛍光用途に使用される。

一般的なフラッシュ蛍光用途では、試薬の注入がウェル上方から生じ、同時に試料保持器１７下方から蛍光を測定できるように、クリアボトムマイクロプレートが試料支持部１７（つまり、開口部５８を有する試料支持部）としてよく使用される。したがって、図１３は、図１１に関して記述されている上部および下部読取カートリッジ構成を使用する。図１３に示す実施形態によると、注入器カートリッジ２８２は、第１のカートリッジ支持部２３２上の第１のカートリッジ（つまり、上方カートリッジ）として搭載される。第２のカートリッジ２４６は、第２のカートリッジ支持部２４４上に配置される。第２のカートリッジは、図１〜６および１３に関して記述したカートリッジなどの本明細書において記述したもののいずれかであってもよいが、蛍光用途のために構成される。

図１３に示すように、第１のカートリッジ２８２は、試薬貯蔵所２８４と、ポンプ２８６と、ノズル２９０（好ましくは硬い）に接続された配管システム２８８とを備える。ノズル２９０は、矢印２９２で示すように、上方から試料支持部１７に接近するように、第１のカートリッジ２８２内から下向きに駆動される。ノズル２９０は、試料１６および読取ヘッド２５０と整列され、試薬２９４は、ノズル２９０を介して試料１６に送達される。励起光２４８および発光光２５２は、図１１に関して記述されているように、試料１６に方向付けられ、その後、検出器３６に方向付けられる。試料測定は、試薬２９４の注入前、注入時、および注入後に行われてもよい。

本明細書に記述した注入器カートリッジなどの、所定の動作条件下で簡単に除去可能な注入器モジュールを使用することにより、幾つかの利点が得られる。注入器カートリッジおよび外部ドッキングステーションも精密ディスペンサー装置として使用してもよい。さらに、カートリッジの配管システムは、顧客によって簡単に洗浄／清掃され、プライミングされ、つまり溢れさせられて、それにより、機器筺体の外で試薬の気泡を除去することができる。これは、カートリッジ支持部内に差し込まれたままの注入器カートリッジでも、カートリッジ支持部が機器の扉を通って移動し、底面に配設された廃棄物貯蔵所を有することにより生じ得る。プライミングは、注入器カートリッジがカートリッジ支持部から除去され、ドッキングステーション内に差し込まれても生じ得る。両方法は、試薬が装置の内部に誤って溢れるリスクを減少させる。また、注入器カートリッジの出力は、秤量はかりの上部に搭載された外部ドッキングステーションを使用して、顧客サイトで顧客の溶剤に対して較正されることができる。

ここで、本発明の別の実施形態である図１４を参照すると、試料（図示せず）中の標的を分析するための装置１２に用いられるフラッシュルミネセンスカートリッジシステム３００が提供される。フラッシュタイプルミネセンスの測定は、出発試薬の注入、および１秒の何分の１か後にルミネセンス光の測定が必要とされる。この用途のためのカートリッジシステム３００の構成は、図１３に関して記述したような注入器カートリッジ２８２および図９に関して記述したようなルミネセンスカートリッジ２００を有する。注入器カートリッジ２８２およびルミネセンスカートリッジ２００は、図１０に関して記述したようなカートリッジ支持部２３２上の隣接スロット上に配置される。カートリッジの任意の組み合わせが可能であってもよい（例えば、図６を参照）。しかし、カートリッジは一般的に、追加用途を含むことで必須性能が損なわれないかぎり、単一（または少数）用途専用である。好ましくは、注入位置と読取位置の接近のために、ルミネセンスカートリッジ２００および注入器カートリッジ２８２は、単一の二重スロット内に融合される。

図１４に示すように、ルミネセンスカートリッジ２００は、検出器３６と整列され、カートリッジ支持部２３２の下部に配置される、試料支持部１７上の第１の標的１４ａ（図示せず）からの発光光３２を検出する。フラッシュタイプルミネセンス測定は、まず、図１４に示す分析位置において、ルミネセンスカートリッジ２００を検出器３６と整列させることによって行われる。次いで、カートリッジ支持部２３２は、試料分析が完了するまで固定位置にある。次いで、試料支持部１７は、第１の位置、つまり位置Ａである「注入位置」において試料１６ａ（図示せず）を注入器カートリッジ２８２と整列させるように移動する。次いで、出発試薬が第１の試料１６ａ上に注入される。その後、出発試薬の注入後、ルミネセンスカートリッジ２００内において試料１６がルミネセンス読取ヘッド（図示せず）と整列される第２の位置、つまり位置Ｂである「読取位置」に、試料支持部１７上の第１の試料１６ａがあるように、試料支持部１７が移動する。測定は、試料支持部１７を注入位置、つまり注入器カートリッジ２８２下方の位置Ａである「注入位置」に移動すること、および第２の試料１６ｂ上に出発試薬を注入することによって、第２の試料１６ｂ（図示せず）上で行われてもよい。次いで、ルミネセンスカートリッジ２００内において第２の試料１６ｂがルミネセンス読取ヘッド（図示せず）と整列される第２の位置、つまり位置Ｂである「読取位置」に、試料支持部１７上の第２の試料１６ｂがあるように、試料支持部１７が移動する。

本発明の必須ではないが別の好適な実施形態において、試料１６中の標的１４を分析するためのシステムに用いられる試料支持検出器３１０が図１５Ａおよび１５Ｂに示される。試料支持検出器３１０の側面図である図１５Ａおよび試料支持検出器３１０の上面図である図１４Ｂに示すように、試料支持検出器３１０は、検出光源３１２（例えば、レーザポインタ）、反射鏡３１４（例えば、鏡）および検出器３１６（例えば、フォトダイオード）を備える。ルミネセンス読取ヘッドまたは蛍光読取ヘッドが、試料からの最大信号の受信を求める場合に、極端に下まで移動して試料支持部１７の上部と衝突しないように、試料支持検出器３１０は試料支持部１７のクリアランス（つまり、高さ）を測定する。試料支持検出器３１０によって生成された測定結果は、測定によって決定された特定の値よりも低値に移動しないように装置のソフトウェアに命令する値である。

図１５Ａおよび１５Ｂに示す実施形態によると、検出光源３１２は試料支持部１７の方向に方向付けられる、レーザポインタからのレーザ線などの光線３１８を生成する。反射鏡３１４は、試料支持担体５４に取り付けられる。試料１６を読み取る前に、試料支持担体５４は、試料支持部装填位置において、装置の外側の試料支持部１７上に配置された試料１６を装填される。試料読取を取得するには、試料支持担体５４を、装置内に引き込む必要がある。装置外側の試料支持部の装填位置から、内部の初期化位置への途中に、試料支持担体５４は、検出光源３１２を通過させる。次いで、図１５Ａの図Ｉに示すように、光線３１８は、試料支持部１７の表面と平行な屈折光線３２０を生成するために反射鏡３１４によって屈折（再方向付け）され、その後検出器３１６に接触する。次いで、反射鏡３１４は、図１５Ａの図ＩＩに示すように、屈折光線３２０が試料支持部１７の表面に接近するまで、反射鏡３１４上の光線３１８の屈折点３２２が反射鏡表面に沿って下方に移動できるように移動し、その後、図１５Ａの図ＩＩＩに示すように、屈折光線３１８が試料支持部１７の端部によって遮断されるまでさらに移動する。

好ましくは、図１５Ａに示すように、検出光源３１２は試料支持部１７と垂直に配置され、反射鏡３１４は、約４５度の角度で光線３１８を再方向付けするため、屈折光線３２０は、試料支持部１７とおよそ平行となる。その結果、フォトダイオードの信号は、オン／オフ遷移される。異なる高さの試料支持部を使用した較正により、オン／オフ遷移が発生する試料支持部の位置は、試料支持部１７の高さの尺度となる。

図１５Ｂに示すように、整列は、光線３１８のためにレーザ線ポインタを使用し、試料支持部１７の表面と平行な扇形の光線を投射することによって、より容易に為され得る。フォトダイオードの高感度領域は、レーザ線の投射に対して直角な方向に広がる（垂直線として図１５Ｂに示す）。したがって、扇形の光線は、試料支持部１７によってまだ遮断されていない場合、光検出器３１６との交差を常に有する。

再び図５を参照すると、本発明の別の実施形態によると、試料１６の標的１４と関連する機能群の光活性化を用いた蛍光測定方法が提供され、機能群は、励起光に応じて不活性化状態から活性化状態に変化させることができる。この実施形態によると、まず、第１および第２の励起光１１８および２０をそれぞれ生成することができる第１および第２の励起光源１１６および１８をそれぞれ有する、二重励起カートリッジ１３０が選択される。次に、第１の励起光１１８が、試料１６中の標的１４と関連する機能群に方向付けられ、その後、第２の励起光２０を試料１６中の標的１４と関連する機能群に方向付ける。標的１４と関連する機能群からの発光光３２が生成され、発光光３２は、カートリッジ１３０内の読取ヘッド２８および第２の光学系３４を介して検出器３６に方向付けられる。発光光３２に対応する信号は、装置１２により生成される。また、読み出しが、ハードコピーまたは電子的形態であり得る装置１２によって生成されてもよい。

本発明の別の実施形態によると、試料中の標的を分析する方法が提供される。この実施形態によると、カートリッジ支持部と、カートリッジ支持部と着脱可能に係合される１つ以上のカートリッジと、を有するカートリッジシステムが選択される。カートリッジは、本明細書において記述される１つ以上のカートリッジであってもよい。次いで、カートリッジシステム内に含まれる第１のカートリッジが選択される。第２のカートリッジ、つまり、カートリッジシステム内に含まれない新しいまたは交換カートリッジが、その後選択される。次いで、第１のカートリッジは第２のカートリッジで置き換えられ、試料中の標的は第２のカートリッジで分析される。好ましくは、第１のカートリッジは、機械的道具を使用せずに、装置から除去および第２のカートリッジで置き換えられてもよく、第１のカートリッジが第２のカートリッジで置き換えられた後、システムは、試料中の標的を分析するための情報を伴う装置可読の命令で命令される。

本発明の別の実施形態によると、１つの試料または複数の試料中の標的を分析する方法が提供される。この実施形態によると、まず、第１および第２の着脱可能なカートリッジを備えるカートリッジシステムが選択される。第１および第２のカートリッジは、励起光を生成する１つ以上の光源を有し、第１のカートリッジから生成された励起光は第１の波長を有し、第２のカートリッジからの励起光は第２の波長を有し、第１および第２の波長は異なり、また、１つ以上の支持部は、第１および第２の着脱可能なカートリッジを受け、着脱可能なカートリッジのうちの少なくとも１つを検出器および読取ヘッドと整列させるように構成される。次に、分析される第１の試料は、第１のカートリッジを第１の試料、検出器、および読取ヘッドと整列させることによって選択される。好ましくは、これは、第１のカートリッジを選択し、第１のカートリッジを読取ヘッドおよび検出器と整列させ、その後、第１のカートリッジと整列された位置に第１の試料を移動させることによって行われる。次いで、第１のカートリッジからの励起光は、読取ヘッドを介して第１の標的に方向付けられ、第１の標的からの第１の発光光が生成される。第１の標的からの第１の発光光は、その後、検出器に方向付けられ、第１の発光光に対応する第１の信号が生成される。次いで、第２のカートリッジは、第１の試料、検出器、および読取ヘッドと整列される。好ましくは、これは、第２のカートリッジを選択し、第２のカートリッジを読取ヘッドおよび検出器と整列させ、その後、第２のカートリッジと整列された位置に第１の試料を移動させることによって行われる。次いで、第２のカートリッジからの励起光は、読取ヘッドを介して第１の標的に方向付けられ、第１の標的からの第２の発光光が生成される。次いで、第１の標的からの第２の発光光は、検出器に方向付けられ、第２の発光光に対応する第２の信号が生成される。好ましくは、第１および第２の発光光は、読取ヘッドならびに第１のカートリッジおよび第２のカートリッジをそれぞれ介して、第１の標的から検出器に方向付けられる。また、装置は、第１および第２の信号の印刷された「ハードコピー」または電気的データなどの、読み出しを生成することもできる。

別の実施形態によると、１つの試料または複数の試料を分析する方法は、第２の試料中の第２の標的を分析するステップをさらに含み、第２の標的は、第１および第２の波長の励起光に応じて第３および第４の発光光を生じさせることができる。この実施形態によると、分析される第２の試料が選択される。次いで、第１のカートリッジは、上述したように、第２の試料、検出器、および読取ヘッドと整列される。次いで、第１のカートリッジからの励起光は、読取ヘッドを介して第２の標的に方向付けられ、第２の標的からの第３の発光光が生成される。第２の標的からの第３の発光光はその後、検出器に方向付けられ、第３の発光光に対応する第３の信号が生成される。次いで、第２のカートリッジは、第２の試料、検出器、および読取ヘッドと整列される。第２のカートリッジからの励起光は、読取ヘッドを介して第２の標的に方向付けられ、第２の標的からの第４の発光光が生成される。第４の発光光はその後、第２の標的から検出器に方向付けられ、第４の発光光に対応する第４の信号が生成される。第３および第４の信号の読み出しは、上述のような装置によって生成されてもよく、および／または第１、第２、第３および第４の信号の組み合わされた読み出しは、装置によって生成されてもよい。

上記の方法において、第１の試料として記述された試料分析の順序は、最初に第１のカートリッジによって、次いで第２のカートリッジによって分析され、その後、第２の試料は、第１のカートリッジ、続いて第２のカートリッジによって分析される。しかし、本発明は、本開示を参照することにより当業者には明らかなように、上述の試料分析の順序に制限されるものではない。さらに、試料分析の時間節約のため、マイクロプレート走査ステージ上に試料を移動させるなど、第１のカートリッジに対する試料の位置を移動させることによって、第１のカートリッジを検出器および読取ヘッドと整列させ、第１のカートリッジを使用して順々にすべての試料の分析を完了させることが好ましい。すべての試料を第１のカートリッジで分析した後、次いで、第２のカートリッジは、検出器および読取ヘッドと整列されてもよく、同じまたはさらなる試料が分析されてもよい。

本発明は、特定の好適な実施形態を参照してかなり詳細に記述したが、他の実施形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書に含まれる好適な実施形態の記述に制限されるべきではない。

図１Ａは、本発明の実施形態によるカートリッジの構成要素の略図である。 図１Ｂは、本発明の実施形態による蛍光用途に使用されるカートリッジの構成要素の略図である。 図１Ｃは、本発明の実施形態による吸光度用途に使用されるカートリッジの構成要素の略図である。 図２は、本発明の実施形態による光源強度監視構成要素を有するカートリッジの略図である。 図３は、本発明の実施形態による二重発光カートリッジの略図である。 図４は、本発明の実施形態による二重発光二重励起カートリッジの略図である。 図５は、本発明の実施形態による二重励起カートリッジの略図である。 図６Ａおよび６Ｂは、本発明の実施形態によるカートリッジ内の回転装置機構上に搭載された多数の用途を有する多目的カートリッジの略図である。 図７は、本発明の実施形態による二重波長吸光度カートリッジの略図である。 図８は、本発明の実施形態による波長選択を用いた広帯域光源カートリッジの略図である。 図９は、本発明の実施形態による一体型読取ヘッドを有するルミネセンスカートリッジの略図である。 図１０は、本発明の実施形態によるカートリッジシステムの上面略図である。 図１１は、本発明の実施形態による上部および下部読取カートリッジシステムの略図である。 図１２は、図１１に示されるカートリッジ構成の上面略図である。 図１３は、本発明の実施形態によるフラッシュ蛍光カートリッジシステムの略図である。 図１４は、本発明の実施形態によるフラッシュルミネセンスカートリッジシステムの上面略図である。 図１５Ａおよび１５Ｂは、本発明の実施形態によるカートリッジ内の試料支持部クリアランスを検出するためのシステムの略図である。

Claims (49)

1. 試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジであって、該装置は電源を有し、該標的は励起光に応じて発光光を発生させることができ、該カートリッジは、
   ａ）励起光を生成するための光源と、
   ｂ）該電源から該光源に電力を供給するための連結器と、
   ｃ）該励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系と
   を備え、
   該装置と着脱可能に係合するように適合される、カートリッジ。
2. 前記装置は検出器をさらに備え、かつ前記標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第２の光学系をさらに備え、好ましくは、該検出器は二重チャネル検出器であり、該第２の光学系は、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該二重チャネル検出器に方向付けられる二重発光光に分割させるビームスプリッタを備える、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記光源はＬＥＤ光源であり、好ましくは、
   （ａ）前記カートリッジは、該ＬＥＤをパルス発光させることができる電子的電流供給をさらに備え、および／または
   （ｂ）該カートリッジは、該ＬＥＤ光源からの前記励起光の強度を変化させるコントロールをさらに備える、請求項１または２に記載のカートリッジ。
4. 前記カートリッジは、前記光源により生成された励起光の強度を測定することができるフォトダイオードをさらに備え、好ましくは、
   該光源はＬＥＤ光源であり、該測定された光強度は、該ＬＥＤ光源を安定化させるために使用される、請求項１、２および３に記載のカートリッジ。
5. 前記光源はキセノンフラッシュランプモジュールであり、該モジュールは、該光源としてキセノンフラッシュランプを有し、パルス光源を生成するために対応する電子機器を有する、請求項１または２に記載のカートリッジ。
6. 前記第１の光学系は、レンズ、開口部、フォトダイオード、光学フィルタ、ビームスプリッタ、および光誘導部から成る群から選択される少なくとも１つの構成要素を備える、請求項１〜５のいずれか１つに記載のカートリッジ。
7. 前記励起光および前記光学系の組み合わせは放射光を生成し、その一部は、前記標的により吸収されることができ、前記標的に蛍光灯である前記発光光を生じさせることができる、請求項１〜６のいずれか１つに記載のカートリッジ。
8. 前記励起光および前記光学系の組み合わせは放射光を生成し、その一部は、強度を軽減された前記発光光を生じさせるために、前記標的を透過することができる、請求項１〜７のいずれか１つに記載のカートリッジ。
9. 前記光源は広帯域光源であり、前記光学系は、前記励起光の波長を制御するための波長選択器を含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載のカートリッジ。
10. 試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジであって、該装置は電源を有し、該標的は励起光に応じて発光光を発生させることができ、該カートリッジは、
    ａ）第１の励起光を生成するための第１の光源と、
    ｂ）第２の励起光を生成するための第２の光源と、
    ｃ）該電源から該第１および第２の光源に電力を供給するための連結器と、
    ｄ）該励起光の一方または両方を該標的に方向付けるための第１の光学系と
    を備え、
    該装置と着脱可能に係合するように適合される、カートリッジ。
11. 前記装置は検出器を有し、前記カートリッジは、前記標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第２の光学系をさらに備え、好ましくは、
    該検出器は二重チャネル検出器であり、該第２の光学系は、該標的から発光光を受け取り、該発光光を該二重チャネル検出器に方向付けられる二重発光光に分割させるビームスプリッタを備える、請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記第１の励起光および前記第２の励起光の波長はそれぞれ異なり、好ましくは、
    該第１の励起光および該第２の励起光は、前記標的に連続して方向付けられる、請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
13. 前記標的は、不活性化状態および活性化状態を有する機能群をさらに備え、前記第１の励起光は、該標的上の機能群を該不活性化状態から該活性化状態に変化させるために、該標的に最初に方向付けられ、好ましくは、
    該第２の励起光は、該第２の励起光に応じて発光光を生成するために、活性化状態の該機能群を有する該標的に方向付けられる、請求項１２に記載のカートリッジ。
14. 前記装置は検出器を有し、前記カートリッジは、前記第２の励起光に応じて前記標的上の前記機能群によって生成される前記発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第２の光学系をさらに備える、請求項１３に記載のカートリッジ。
15. 前記第１の励起光および前記第２の励起光の波長はそれぞれ実質的に同じであるが、偏光が異なる、請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
16. 前記標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から検出器に方向付けるための第３の光学系をさらに備える、請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
17. 前記第１および第２の光源ならびに前記第２および第３の光学系を支持し、前記励起光を前記試料に方向付けるための選択された位置内へ該第１および第２の光源を移動させる可動支持部をさらに備え、好ましくは、
    該可動支持部は回転する、請求項１６に記載のカートリッジ。
18. 前記第１の光源および前記第２の光源はいずれも、前記標的に方向付けられる前記励起光に寄与する、請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
19. 前記第１の光源ないしは前記第２の光源を選択する選択器をさらに備える、請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
20. 試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジであって、該装置は電源および検出器を有し、該標的は不活性化状態および活性化状態を有する機能群と関連し、該標的上の該機能群の該活性化状態は、活性化光に応じて発光光を発生させることができ、該カートリッジは、
    ａ）該活性化光を生成するための光源と、
    ｂ）該電源から該光源に電力を供給するための連結器と、
    ｃ）該活性化光を標的と関連する該機能群に方向付けるための第１の光学系と、
    ｄ）該標的から発光光を受け取り、該標的から該検出器に該発光光を方向付けるための第２の光学系と
    を備える、カートリッジ。
21. 試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジであって、該装置は読取ヘッドおよび検出器を有し、該標的は発光光を生じさせることができ、該カートリッジは、
    ａ）一体型読取ヘッドおよび該一体型読取ヘッドを移動させるための駆動部と、
    ｂ）該標的から発光光を受け取り、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための光学系と
    を備え、
    該装置と着脱可能に係合するように適合される、カートリッジ。
22. 前記一体型読取ヘッドは、硬い光誘導部であり、該光誘導部は、前記カートリッジ内から前記試料に向かって移動することができる、請求項２１に記載のカートリッジ。
23. 試料中の標的を分析するための装置に用いるカートリッジシステムであって、該装置は検出器および読取ヘッドを有し、該標的は励起光に応じて発光光を生じさせることができ、該カートリッジシステムは、
    ａ）複数の着脱可能なカートリッジであって、少なくとも１つの着脱可能なカートリッジが、励起光を生成する光源と該励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系とを有する、カートリッジと、
    ｂ）該複数のカートリッジを受け取り、各着脱可能なカートリッジを該検出器および読取ヘッドと整列させるように構成される支持部と
    を備える、カートリッジシステム。
24. 前記励起光を生成する光源を有する前記カートリッジは、前記発光光を前記標的から前記検出器に方向付けるための第２の光学系をさらに備える、請求項２３に記載のカートリッジシステム。
25. 試料中の標的を分析するためのシステムであって、該標的は第１の励起光に応じて第１の発光光を生じさせることができ、該システムは、
    ａ）第１の支持部を有する構造と、
    ｂ）該構造に接続された電源と、
    ｃ）該構造に接続された検出器と、
    ｄ）該第１の支持部と着脱可能に係合された第１のカートリッジであって、
    （ｉ）第１の励起光を生成するための第１の光源と、
    （ｉｉ）該電源から該第１の光源に電力を供給するための連結器と、
    （ｉｉｉ）該第１の励起光を該標的に方向付けるための第１の光学系と
    を含む、第１のカートリッジと、
    ｅ）該第１の励起光を該標的に方向付けるための該第１のカートリッジと連携する第２の光学系を含む読取ヘッドと
    を備え、
    ｆ）該試料中に試薬を注入するための注入カートリッジ、および／または、検出器をさらに備える該第１のカートリッジであって、該検出器は、該励起光の強度を監視し、その値が該検出器出力を正規化するために使用される、第１のカートリッジのうちの１つ以上
    を随意にさらに備える、
    システム。
26. 前記読取ヘッドは、前記発光光を前記試料から前記第１のカートリッジに方向付けるための該第１のカートリッジと連携し、該第１のカートリッジは、該読取ヘッドから発光光を受け取り、該発光光を該読取ヘッドから前記検出器に方向付けるための第３の光学系をさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記注入カートリッジを備え、該注入カートリッジは、試薬貯蔵所、ポンプ、および該注入カートリッジ内から前記第１のカートリッジ内の前記試料に向かって移動可能な可動ノズルを備える、請求項２５に記載のシステム。
28. 前記検出器は、二重チャネル光検出器を備える、請求項２５、２６または２７に記載のシステム。
29. 試料支持部および試料支持検出器をさらに備え、好ましくは、
    該試料支持検出器は、光源、反射鏡および光源検出器を備える、請求項２５〜２８のいずれか１つに記載のシステム。
30. 前記第１の支持部と着脱可能に係合される第２のカートリッジをさらに備え、該第２のカートリッジは、（ｉ）第２の励起光を生成するための第２の光源であって、前記標的が前記第２の励起光に応じて第２の発光光を生じさせることができる、第２の光源と、（ｉｉ）電源から該第２の光源に電力を供給するための連結器と、（ｉｉｉ）該第２の励起光を該標的に方向付けるための第４の光学系とを含み、前記第２の光学系を含む前記読取ヘッドは、該第２の励起光を該標的に方向付けるための該第２のカートリッジと連携する、請求項２５〜２９のいずれか１つに記載のシステム。
31. 前記標的から前記第２の発光光を受け取り、該第２の発光光を該標的から前記検出器に方向付けるための第５の光学系をさらに備え、前記第２の光学系を含む前記読取ヘッドは、該第２の発光光を該検出器に方向付けるための前記第２のカートリッジと連携する、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記第１のカートリッジおよび前記第２のカートリッジはいずれも、同時に前記第１の支持部と係合され、好ましくは、
    該第１の支持部は、該第１および第２の着脱可能なカートリッジの両方を同時に収納し、各着脱可能なカートリッジを前記読取ヘッドおよび前記検出器と選択的に整列させるように構成される、請求項３０に記載のシステム。
33. 前記第１のカートリッジは前記第１の支持部から除去され、かつ該第１の支持部上で前記第２のカートリッジと交換され、好ましくは、
    該第１のカートリッジは、機械的道具を使用することなく、該第１の支持部から除去され、かつ該第１の支持部上で該第２のカートリッジと交換され得る、請求項３０に記載のシステム。
34. 前記第１の支持部はカートリッジ検出器を有し、好ましくは、
    前記第１のカートリッジおよび前記第２のカートリッジはいずれも、カートリッジが使用され得る検出の種類を示す印を有し、該カートリッジ検出器は、該印を検出することができ、より好ましくは、
    該印は、電気的に消去可能なプログラム可能型読取専用メモリである、請求項３０に記載のシステム。
35. 前記カートリッジ検出器は、前記第１の支持部上の前記カートリッジの位置を識別する、請求項３４に記載のシステム。
36. ｆ）第２の支持部と着脱可能に係合される第２のカートリッジであって、
    （ｉ）第２の励起光を生成するための第２の光源であって、前記標的が該第２の励起光に応じて第２の発光光を生じさせることができる、第２の光源と、
    （ｉｉ）前記電源から該第２の光源に電力を供給するための連結器と
    を含む、第２のカートリッジと、
    ｇ）該第２の励起光を該標的に方向付けるための該第２のカートリッジと連携する第３の光学系を含む読取ヘッドと、
    ｈ）該第２の発光光を該検出器に方向付けるための第４の光学系と
    をさらに備え、随意に、
    ｉ）（ｉｉｉ）前記第１の支持部および該第２の支持部の間に配置された試料担体、および／または
    （ｉｖ）スイッチを有する検出器ポートであって、該検出器ポートは該第１のカートリッジからの光と該第２のカートリッジからの光を切り替え可能である、検出器ポート
    のうちの１つ以上をさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
37. 前記第４の光学系は、二重光誘導部を備える、請求項３６に記載のシステム。
38. 検出器ポートがスイッチを有する前記随意的な要素（ｉｖ）を備え、
    該検出器ポートの手前の位置に移動可能なシャッター、および／または
    該検出器ポートの手前の位置に移動可能な１つ以上の減衰フィルタ、および／または
    検出器機能を検証するために、該検出器ポートの手前の位置に移動可能な微弱かつ一定の出力光源
    のうちの１つ以上をさらに備える、請求項３６に記載のシステム。
39. 試料中の標的を分析するためのシステムであって、該標的は発光光を生じさせることができ、該システムは、
    ａ）１つ以上のカートリッジ支持部を有する構造と、
    ｂ）該構造に接続された電源と、
    ｃ）該構造に接続された検出器と、
    ｄ）カートリッジ支持部と着脱可能に係合される第１のカートリッジであって、試薬貯蔵所、ポンプ、および該試料内に試薬を注入するための可動ノズルを有する、第１のカートリッジと、
    ｅ）カートリッジ支持部と着脱可能に係合される第２のカートリッジであって、該発光光を該標的から該検出器に方向付けるための第１の光学系を有する、第２のカートリッジと、
    ｆ）該発光光を該検出器に方向付けるための該第２のカートリッジと連携する第２の光学系を含む読取ヘッドと
    を備える、システム。
40. 前記１つ以上のカートリッジ支持部は、第１および第２のカートリッジ支持部を備え、前記第１のカートリッジは、該第１の支持部と着脱可能に係合され、前記第２のカートリッジは、該第２の支持部と着脱可能に係合される、請求項３９に記載のシステム。
41. 前記第１のカートリッジおよび前記第２のカートリッジは、同じ支持部と着脱可能に係合される、請求項３９に記載のシステム。
42. 検出器および読取ヘッドを有する装置での蛍光測定方法であって、該測定は試料中の標的と関連する機能群の光活性化を用い、該機能群は、第１の励起光に応じて不活性化状態から活性化状態に変化し、第２の励起光に応じて発光光を生成することができ、
    ａ）（ｉ）第１の励起光源および第２の励起光源であって、該第１の励起光源および第２の励起光源は第１および第２の励起光をそれぞれ生成することができる、第１の励起光源および第２の励起光源と、（ｉｉ）該第１および第２の励起光を該試料に方向付けるための第１の光学系と、（ｉｉｉ）該発光光を該検出器に方向付けるための第２の光学系とを有するカートリッジを選択するステップと、
    ｂ）該第１の励起光を該試料中の該標的と関連する該機能群に方向付けるステップと、
    ｃ）該標的と関連する該機能群を不活性化状態から活性化状態に変化させるステップと、
    ｄ）該第２の励起光を該試料中の該標的と関連する該機能群に方向付けるステップと、
    ｅ）該標的と関連する該機能群から発光光を生成するステップと、
    ｆ）該発光光を該検出器に方向付けるステップであって、好ましくは、該発光光は、該カートリッジ内における該読取ヘッドおよび第２の光学系を介して該検出器に方向付けられる、ステップと
    を含む、方法。
43. 前記検出器によって検出された前記発光光に対応する信号を生成するステップをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
44. 前記信号の読み出しを生成するステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
45. 試料中の標的を分析する方法であって、
    ａ）請求項３０に記載のシステムを選択するステップと、
    ｂ）前記第１のカートリッジを前記第２のカートリッジに置き換えるステップと、
    ｃ）該第２のカートリッジで試料中の標的を分析するステップと
    を含み、好ましくは、
    該置き換えるステップは、前記装置から該第１のカートリッジを除去するステップおよび該装置において該第１のカートリッジを該第２のカートリッジで交換するステップを含み、より好ましくは、
    該第１のカートリッジは、機械的道具を使用することなく、該装置から除去され、かつ該装置において該第２のカートリッジで交換される、
    方法。
46. ステップｂ）の後、ステップｃ）を実行するための情報を伴う装置可読命令で前記システムに命令するステップをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
47. 検出器および読取ヘッドを有する装置で、第１の試料中の第１の標的を分析する方法であって、該第１の標的は、第１および第２の波長の励起光に応じて第１および第２の発光光をそれぞれ生じさせることができ、
    ａ）カートリッジシステムを選択するステップであって、該カートリッジシステムは、
    （ｉ）第１および第２の着脱可能なカートリッジであって、各着脱可能なカートリッジは励起光を生成する１つ以上の光源を有し、該第１のカートリッジから生成される該励起光は第１の波長を有し、該第２のカートリッジからの該励起光は第２の波長を有し、該第１の波長と該第２の波長とは異なる、第１および第２の着脱可能なカートリッジと、
    （ｉｉ）該第１および第２の着脱可能なカートリッジを収納し、該着脱可能なカートリッジのうちの少なくとも１つを該検出器および該読取ヘッドと整列させるように構成された１つ以上の支持部とを備える、ステップと、
    ｂ）分析される第１の試料を選択するステップと、
    ｃ）該第１のカートリッジを該第１の試料、該検出器、および読取ヘッドと整列させるステップと、
    ｄ）該読取ヘッドを介して該励起光を該第１のカートリッジから該第１の標的に方向付けるステップと、
    ｅ）該第１の標的から第１の発光光を生成するステップと、
    ｆ）該第１の発光光を該第１の標的から該検出器に方向付けるステップと、
    ｇ）該第１の発光光に対応する第１の信号を生成するステップと、
    ｈ）該第２のカートリッジを該第１の試料、該検出器、および該読取ヘッドと整列させるステップと、
    ｉ）該読取ヘッドを介して該励起光を該第２のカートリッジから該第１の標的に方向付けるステップと、
    ｊ）該第１の標的から第２の発光光を生成するステップと、
    ｋ）該第２の発光光を該第１の標的から該検出器に方向付けるステップと、
    ｌ）該第２の発光光に対応する第２の信号を生成ステップと
    を含み、好ましくは、
    ステップｆ）は、該第１の発光光を、該読取ヘッドおよび該第１のカートリッジを介して該第１の標的から該検出器に方向付けるステップ
    を含み、より好ましくは、
    ステップｋ）は、該第２の発光光を、該読取ヘッドおよび該第２のカートリッジを介して該第１の標的から該検出器に方向付けるステップを含む、
    方法。
48. 前記第１および第２の信号の読み出しを生成するステップをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
49. 第２の試料中の第２の標的を分析するステップをさらに含む請求項４７に記載の方法であって、該第２の標的は、前記第１および第２の波長に応じて第３および第４の発光光をそれぞれ生じさせることができ、
    ｍ）分析される第２の試料を選択するステップと、
    ｎ）前記第１のカートリッジを前記第２の試料、前記検出器、および前記読取ヘッドと配列させるステップと、
    ｏ）前記読取ヘッドを介して前記励起光を該第１のカートリッジから該第２の標的に方向付けるステップと、
    ｐ）該第２の標的から第３の発光光を生成するステップと、
    ｑ）該第３の発光光を該第２の標的から該検出器に方向付けるステップと、
    ｒ）該第３の発光光に対応する第３の信号を生成するステップと、
    ｓ）前記第２のカートリッジを該第２の試料、該検出器、および該読取ヘッドと整列させるステップと、
    ｔ）該読取ヘッドを介して該励起光を該第２のカートリッジから該第２の標的に方向付けるステップと、
    ｕ）該第２の標的から第４の発光光を生成するステップと、
    ｖ）該第４の発光光を該第２の標的から該検出器に方向付けるステップと、
    ｗ）該第４の発光光に対応する第４の信号を生成するステップと
    を含み、最も好ましくは、
    ｘ）（ｉ）該第３および第４の信号の読み出しを生成するステップ、および／または
    （ｉｉ）前記第１、前記第２、該第３および該第４の信号の組み合わせた読み出しを生成ステップ
    のうちの１つ以上をさらに含む、請求項４７に記載の方法。

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