JP2018523125A - ２つの試薬を利用する生物学的サンプルの蛍光測定 - Google Patents

Abstract

本発明は、概して、特に、ホタルルシフェラーゼおよびＲｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質等の２つの異なる試薬を利用して、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法、そのような方法を行うために利用される、構成要素、装置、およびシステムに関する。２つの異なるルミネセンス試薬を利用して生物学的サンプルのルミネセンスを測定する方法において、サンプルが、第２のルミネセンス試薬との混合を改良するために撹拌され、第２の試薬の注入と結果として生じるルミネセンス活性の測定との間のより短い遅延時間を可能にする。改良された混合はまた、より短い測定時間を可能にし、それによって、多数のサンプルをアッセイするときのスループットを改良し得る。

Description

（関連出願）
本願は、２０１５年７月２４日に出願された米国特許出願第１４／８０８，５９３号の利益を主張するものであり、該米国特許出願の内容は、その全体が参照により本明細書中に援用される。

本発明は、概して、特に、ホタルルシフェラーゼおよびＲｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質等の２つの異なる試薬を利用して、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法、そのような方法を行うために利用される、構成要素、装置、およびシステムに関する。

多くのタイプのサンプルを分析するために有用なモダリティは、サンプルによるルミネセンス（光の放出）の測定である。例えば、生物学的サンプルの場合、ルミネセンスは、生化学反応、細胞物理学、遺伝子発現等の研究において有用である。サンプル中のルミネセンスは、特定の用途のために必要とされるような別の試薬、補酵素、および／または触媒の注入を伴う、ルシフェラーゼとして知られるレポータ酵素のタイプの活性から生じ得る。ルミネセンス測定は、単一タイプのルシフェラーゼの使用を伴い得る。しかしながら、ホタルルシフェラーゼおよびＲｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ等の２つの異なるタイプのルシフェラーゼの使用を伴う、いわゆる二重レポータアッセイは、多くの場合、その能力のために、実験多様性を最小限にし、それによって、取得されるデータの信頼性を改善することが所望される。第２のタイプのルシフェラーゼは、消光剤が第１のタイプのルシフェラーゼとの反応によって産生されるシグナルを抑制または消滅させながら、後続シグナルを発生させる。

二重レポータアッセイプロトコルの実施例では、第１のタイプのルシフェラーゼは、注入前サンプル中に存在し、第１のシグナルを発生させる試薬が、次いで、サンプルに添加される。典型的には、数秒（例えば、２秒）の遅延期間後、結果として生じるルミネセンス活性が、１０秒等のある時間期間にわたって測定される。次いで、第２のタイプのルシフェラーゼからの第２のシグナルを発生させる試薬が、消光剤とともにサンプル中に分散される。再び、典型的には、数秒の第２の遅延期間後、結果として生じるルミネセンス活性が、１０秒等のある時間期間にわたって測定される。本二重レポータアッセイプロトコルは、単管ルミノメータまたはマイクロプレート（マルチウェル光学読取機プレート）ルミノメータを使用して行われてもよい。

二重レポータアッセイの有意な側面は、消光試薬とサンプルの混合である。混合は、混合のためにプロトコルによって割り当てられた時間期間にわたって（試薬注入後、かつ第２のルシフェラーゼの活性の測定に先立って）、第１のルシフェラーゼによって産生されたシグナルの効果的消光を提供し、それによって、第２のシグナルの第１のシグナルからの分離を可能にし、したがって、高品質データを取得するために十分に効果的である必要がある。例えば、プロトコルは、第１のシグナルが、第２のシグナルを測定する前に、１０^４（１０，０００倍を上回って）抑制されることを要求し得る。約２秒の前述の遅延（混合）期間は、多くの場合、単管またはマイクロプレートルミノメータを従来の比較的高試薬注入速度で動作するとき、効果的混合のために適正である。高注入速度、例えば、１秒あたり約数百マイクロリットル（μＬ／秒）の流率は、多くの場合、サンプル管またはウェル内に十分な濁度を付与し、短い時間期間にわたって効果的混合をもたらす。しかしながら、多くのマイクロプレート用途に関して、より低い注入速度が、例えば、１μＬインクリメントずつの高分注正確度を確実にする等の理由から望ましいであろう。より低い注入速度によって付与されるより低い濁度に起因して、短い遅延期間は、効果的な混合のための十分な時間を提供し得ず、その結果、適正な消光のための十分な時間を提供し得ない。したがって、低注入速度を利用するものおよび／または短い混合期間に制約されるもの等のある用途において、混合を向上または加速するための方法を提供する必要性がある。

さらに、マイクロプレートを使用して多数のサンプル上でアッセイを行うとき、１０秒等の長い積分時間にわたって各サンプル上でルミネセンス測定を行うことは、長時間の総プレート読取時間を要求し得る。混合を加速することは、各サンプル上でルミネセンス測定を行うために必要とされる時間量の短縮を可能にし得る。したがって、より高いスループットが所望される用途において、混合を向上または加速するための方法を提供する必要性がある。

全体的または部分的に前述の問題、および／または当業者によって観察され得る他の問題に対処するために、本開示は、以下に記載される実装で一例として説明されるような方法、プロセス、システム、装置、機器、および／またはデバイスを提供する。

一実施形態によると、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法は、生物学的サンプルをウェルの中に分注するステップと、第１の試薬をウェルの中に分注するステップであって、サンプルは、第１の試薬と反応し、第１のルミネセンス光を放出する、ステップと、第１の遅延期間後、第１のルミネセンス光をルミネセンス検出器において第１の測定期間にわたって測定するステップと、第２の試薬をウェルの中に分注するステップであって、サンプルは、第２の試薬と反応し、第２のルミネセンス光を放出する、ステップと、第２の遅延期間後、第２のルミネセンス光をルミネセンス検出器において第２の測定期間にわたって測定するステップと、ウェルを撹拌し、第２の試薬とサンプルの混合を向上させるステップであって、撹拌するステップは、第２の試薬を分注する間、第２の遅延期間の間、および第２のルミネセンス光を測定する間から成る群から選択された時間において開始される、ステップとを含む。

いくつかの実施形態では、第１の試薬および第２の試薬は、５００μＬ／秒またはそれ未満、または５０〜５００μＬ／秒の範囲内、または１００μＬ／秒またはそれ未満、または５０〜５００μＬ／秒の範囲、または約１００μＬ／秒の流率で分注される。

別の実施形態によると、サンプル分析装置は、生物学的サンプルを撹拌するために構成される、サンプル担体と、選択された試薬をサンプルと接触するように分注するために構成される、液体分注システムと、サンプルから放出されるルミネセンス光を測定するために構成される、ルミネセンス検出器と、サンプル担体、液体分注システム、および液体分注システムを制御し、本明細書に開示される任意の方法を行うために構成される、コンピューティングデバイスとを含む。

本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴、および利点が、以下の図および発明を実施するための形態の説明に応じて、当業者に明白であろう、または明白となろう。全てのそのような付加的システム、方法、特徴、および利点は、本説明に含まれ、本発明の範囲内であり、添付の請求項によって保護されることが意図される。

本発明は、以下の図を参照することによって、さらに理解されることができる。図中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理を例証することに重点が置かれている。図中、類似参照番号は、異なる図の全体を通して対応する部分を指定する。

図１は、いくつかの実施形態による、サンプル分析装置の実施例の概略図である。 図２は、いくつかの実施形態による、サンプル分析システムまたは装置の実施例の概略図である。 図３は、いくつかの実施形態による、注入器または注入器／読取機アセンブリの実施例の概略図である。 図４は、いくつかの実施形態による、ＬＡＲ ＩＩ試薬がサンプルに添加された後、ＳＴＯＰ ＆ ＧＬＯ（Ｒ）試薬をサンプルに添加し、サンプルを撹拌する、５つの実験の間に取得されたルミネセンスシグナルをプロットする、グラフである。

図１は、いくつかの実施形態による、サンプル分析装置またはシステム１００の実施例の概略図である。サンプル分析装置１００は、例えば、化学的化合物、生物学的化合物、生物学的細胞、またはその成分等のサンプル上で光学測定を行うために構成される。本明細書に開示される具体的実施形態では、光学測定は、ルミネセンスに基づく。本明細書で使用されるように、用語「ルミネセンス」は、化学発光または生物発光を包含し得る。

いくつかの実施形態では、サンプル分析装置１００は、専用ルミノメータとして構成される。しかしながら、他の実施形態では、サンプル分析装置１００はまた、例えば、細胞撮像等の蛍光、吸光度、分光学、顕微鏡検査に基づいて、光学測定を行うために構成されてもよい。例えば、サンプル分析装置１００は、ユーザが行われるべき所望のタイプの光学測定を選択することを可能にするように構成される。ユーザは、サンプル分析装置１００の光学を所望のタイプのルミネセンス、蛍光、または吸光度測定を行うように再構成することが可能であってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、サンプル分析装置１００は、マルチモード読取機であってもよい。当業者によって理解されるように、マルチモード読取機は、ユーザが、利用可能ないくつかの異なるカートリッジの中から特定用途向けカートリッジを選択し、所望の用途に特有の光学および電気回路を確立するように、選択されたカートリッジをマルチモード読取機の中に装填することを可能にすることによって、再構成可能である。選択されたカートリッジは、器具に結合され、それによって、器具は、選択された実験を実施するために適切に構成される。カートリッジは、特定のタイプの用途に特有またはそのために最適化された光学を含有してもよい。カートリッジ内に格納される内部光学は、カートリッジの筐体の光学ポートを通して器具内に格納される外部光学と通信してもよい。いくつかのカートリッジは、加えて、そのようなカートリッジと関連付けられた光学測定のタイプに応じて、内部光源および／または光検出器を含んでもよい。カートリッジベースのマルチモード読取機の実施例は、米国特許第８，９６８，６５８号、第８，４９６，８７９；８，１１９，０６６号、および第６，８９１，６１８号、および米国特許出願第２０１４／０１９１１３８号、第２０１３／０１１９２７７号、第２０１１／０２７８４７２号、第２００５／０１０５０８０号、および第２００５／００１２９２９号に説明されており、そのそれぞれの全内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。

概して、光学ベースのサンプル分析器具内に提供される種々の構成要素の構造および動作は、当業者によって理解され、したがって、本開示の主題の理解を促進するためにのみ簡単に本明細書に説明される。図示される実施形態では、サンプル分析装置１００は、分析下の１つまたはそれを上回るサンプルを支持（または保持）するために構成される、サンプル支持体１０４と、サンプルから放出される放出光１１２を受信および測定するために構成される、光検出器１０８とを含む。サンプルの光学測定を実施するための動作位置にあるときのサンプル支持体１０４および図１に図示される光検出器１０８および他の構成要素は、サンプル分析装置１００の装置筐体１０６内に封入されてもよい。装置筐体１０６は、提供される場合、サンプル支持体１０４およびカートリッジを装填する、分析装置１００の内部領域および構成要素にアクセスする等のための１つまたはそれを上回るパネル、ドア、引き出し等を含んでもよい。

概して、サンプル支持体１０４は、分析の間、１つまたはそれを上回るサンプルを保持するために構成される、１つまたはそれを上回る容器であってもよい。本明細書に開示される主題の実装のための典型的実施形態では、サンプル支持体１０４は、ウェルの２次元アレイを含有する、マルチウェルプレート（マイクロタイタプレート、マイクロプレート、または光学プレートとしても知られる）である。マルチウェルプレートは、１００マイクロリットル（μＬ）等の標準的ウェルサイズを伴う、９６−ウェルまたは３８４−ウェル形式等の標準的形式を有してもよい。他の非限定的実施例では、サンプル支持体１０４は、１つまたはそれを上回る管、バイアル、キュベット等であってもよく、そのような容器が除去可能に位置付けられる、支持フレームまたはラックを含んでもよい。本明細書で使用されるように、用語「ウェル」は、概して、光学測定が行われる単一サンプルを保持する、任意の容器を指す。したがって、個別の光学測定が行われ得る明確に異なる個々のサンプルを含有する、いくつかのウェルが、提供されてもよい。行われている分析に応じて、サンプルは、同一または異なってもよく、および／または同一または異なる条件下で測定されてもよい。例えば、異なる試薬または異なる量の試薬が、異なるサンプルに添加されてもよい。

サンプル支持体１０４は、サンプル支持体１０４を１つまたはそれを上回る軸に沿って移動させるために構成される、サンプル担体（またはサンプル支持体担体）１１０上に配置されてもよい。例えば、サンプル担体１１０は、手動作動式または自動化（例えば、モータ式）段またはプラットフォームであってもよい。サンプル担体１１０は、図１における矢印によって示されるように、装置筐体１０６内外に移動可能であってもよい。サンプルまたは１つまたはそれを上回るサンプルを含有するサンプル支持体１０４は、サンプル担体１１０が、例えば、サンプル担体１１０が少なくとも部分的に装置筐体１０６の外側に位置付けられる、外側位置にある間、サンプル担体１１０上に搭載されてもよい。サンプル担体１１０は、したがって、サンプル支持体とも見なされ得る。サンプル担体１１０は、次いで、サンプル分析装置１００の光学構成要素および／または液体取扱構成要素とサンプルを整合させる（または連続して、複数のサンプルを整合させる）ように、サンプル担体１１０が装置筐体１０６内に全体的に位置付けられる、内側位置に移動されてもよい。さらなる実施形態では、サンプル担体１１０は、サンプル支持体１０４を撹拌または振盪させ、したがって、サンプル支持体１０４のウェル内に含有されるサンプルを撹拌または振盪させるように構成される。いくつかの実施形態では、撹拌のモードは、軌道振盪であって、それによって、旋回運動が、サンプルに付与される。

ルミネセンス検出のために、光検出器１０８は、典型的には、光電子増倍管（ＰＭＴ）である。他の実施形態では、光検出器１０８は、検出されるべき放出波長への感度を最適化するために、必要に応じて、例えば、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）デバイス等のフォトダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤ）、能動ピクセルセンサ（ＡＰＳ）等の異なるタイプであってもよい。光検出器１０８の光学入力端部は、典型的には、レンズを含む。出力端部は、電気コネクタ（例えば、接点、端子、ピン、ワイヤ支持体等）を含み、電力を提供し、光検出器１０８によって発生される測定信号が、サンプル分析装置１００とともに提供される、またはその外部の信号処理回路（例えば、データ取得回路）に出力されることを可能にしてもよい。

典型的実施形態では、サンプル分析装置１００はさらに、サンプルから放出された光１１２を光検出器１０８に伝送するために構成される、放出光学１１６を含む。放出光学１１６はまた、放出された光１１２を処理するために構成されてもよい。処理の実施例として、限定ではないが、収集、集束、コリメート、フィルタ処理、ビーム操向、ビーム分裂、および光学経路切替が挙げられる。したがって、実施形態に応じて、放出光学１１６は、１つまたはそれを上回るレンズ、読取ヘッド、開口、フィルタ、光導波路、ミラー、ビームスプリッタ、モノクロメータ、回折格子、プリズム、光学経路スイッチ等を含んでもよい。放出光学１１６は、サンプルの上方（例えば、上部読取ヘッド）および／またはサンプルの下方（例えば、底部読取ヘッド）から放出された光１１２を受信するために構成されてもよい。

典型的実施形態では、サンプル分析装置１００はさらに、サンプルがサンプル分析装置１００内に動作可能に位置付けられる前または後に、液体をサンプルに（例えば、サンプル支持体１０４の選択されたウェルの中に）添加するために構成される、液体分注システム１２０（例えば、注入器針、管類、ポンプ等）を含む。例えば、試薬が、当業者によって理解されるように、サンプルに添加され、ルミネセンスを誘発してもよい。試薬は、例えば、フラッシュルミネセンス試薬（例えば、エクオリンまたは他の光タンパク質）またはグロールミネセンス試薬（例えば、ルシフェラーゼ、ルシフェリン）であってもよい。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回る異なるタイプの試薬が、添加されてもよい。例えば、ホタルルシフェラーゼ（Ｐｈｏｔｉｎｉｓ ｐｙｒａｌｉｓ）基質が、最初に、添加され、その後、Ｒｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ（Ｒｅｎｉｌｌａ ｒｅｎｉｆｏｒｍｉｓ、ウミシイタケとしても知られる）基質が続いてもよい。いくつかの実施形態では、第２の試薬は、前に添加された第１の試薬から生じるシグナルを消光する、消光剤を含んでもよい。別の実施例として、標識剤は、蛍光または他のタイプの測定のために添加されてもよい。

サンプル分析装置１００がまた蛍光測定等の光子照射によるサンプルの励起を要求する分析を行うことも可能である、実施形態に関しては、サンプル分析装置１００は、サンプルに指向される所望の波長の励起光１２８を産生するための１つまたはそれを上回る光源１２４を含む。実施形態に応じて、光源１２４は、広帯域光源（例えば、閃光灯）または１つまたはそれを上回る発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等を含んでもよい。複数の光源１２４が、ユーザが所望の励起波長を選択することを可能にするために提供されてもよい。典型的実施形態では、サンプル分析装置１００はさらに、励起光１２８を光源１２４からサンプルに伝送するために構成される、励起光学１３２を含む。励起光学１３２は、前述のように、例えば、１つまたはそれを上回るレンズ、読取ヘッド、開口、フィルタ、光導波路、ミラー、ビームスプリッタ、モノクロメータ、回折格子、プリズム、光学経路スイッチ等を含んでもよい。

また、図１に図式的に図示されるように、サンプル分析装置１００はさらに、コンピューティングデバイス（またはシステムコントローラ）１３６を含んでもよい。当業者によって理解されるように、コンピューティングデバイス１３６は、サンプル分析装置１００の種々の機能側面を制御、監視、および／または時間調整するために構成される、１つまたはそれを上回るモジュールを表してもよい。したがって、コンピューティングデバイス１３６は、光検出器１０８からの測定信号等のデータまたは他の信号をサンプル分析装置１００から受信するために、および／または制御信号を光検出器１０８、サンプル担体１１０、および液体分注システム１２０に送信するために構成されてもよい。特に、コンピューティングデバイス１３６は、サンプル支持体１０４の移動（その位置の調節）およびサンプル支持体１０４の撹拌等の目的のために、サンプル担体１１０の作動または移動を制御してもよく、また、ウェルまたは他のサンプル容器の中に分注（注入）されるべき試薬の選択、ウェルの中への分注（注入）のタイミングおよび分注される体積の制御、流率の制御（注入速度）等の目的のために、液体分注システム１２０の動作を制御してもよい。全てのそのような目的のために、コンピューティングデバイス１３６は、コンピューティングデバイス１３６と光検出器１０８との間の破線によって描写されるように、有線または無線通信リンクを介して、サンプル分析装置１００の種々の構成要素と通信してもよい。便宜上、コンピューティングデバイス１３６とサンプル分析装置１００の他の構成要素との間に存在し得る、他の通信リンクは、示されていない。典型的実施形態では、コンピューティングデバイス１３６は、全体的制御を提供する主要電子プロセッサを含み、専用制御動作または具体的信号処理タスクのために構成される１つまたはそれを上回る電子プロセッサを含んでもよい。コンピューティングデバイス１３６はまた、データおよび／またはソフトウェアを記憶するための１つまたはそれを上回るメモリおよび／またはデータベースを含んでもよい。コンピューティングデバイス１３６はまた、本明細書に開示される方法のうちのいずれかを行うための命令を含む、コンピュータ可読媒体１３６を含んでもよい。コンピューティングデバイス１３６の機能モジュールは、回路または他のタイプのハードウェア（またはファームウェア）、ソフトウェア、または両方を備えてもよい。例えば、モジュールは、光検出器１０８からの測定信号を受信するための信号処理（またはデータ取得）回路とグラフィカルデータを生成するため等の測定信号を処理するためのソフトウェアとを含んでもよい。コンピューティングデバイス１３６はまた、ユーザ入力デバイス（例えば、キーパッド、タッチスクリーン、マウス、および同等物）、ユーザ出力デバイス（例えば、表示画面、プリンタ、視覚インジケータまたはアラート、可聴インジケータまたはアラート、および同等物）、ソフトウェアによって制御されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、および電子プロセッサによって可読である媒体（例えば、ソフトウェア、データ、および同等物で具現化される論理命令）をロードするためのデバイス等の１つまたはそれを上回るタイプのユーザインターフェースデバイスを表してもよい。コンピューティングデバイス１３６は、コンピューティングデバイス１３６の種々の機能を制御および管理するためのオペレーティングシステム（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ソフトウェア）を含んでもよい。

サンプルを分析するための一般的方法の実施例が、ここで、説明されるであろう。サンプルが、サンプル分析装置１００の中に導入され、必要に応じて、サンプル分析装置１００の光学、流体、および他の構成要素に対して適切な動作位置に設置される。概して、サンプルの「動作」位置は、「光学的に整合された」位置、すなわち、サンプルからの光学データ取得のために十分な光学経路を確立する位置である。実験に応じて、動作位置はまた、サンプルがサンプル分析装置１００と「流体的に整合される」、すなわち、液体分注システム１２０を動作させること等によって流体をサンプル上に分注することが可能であるように位置付けられることに対応し得る。サンプル導入は、前述のように、サンプル担体１１０の使用と同様に、１つまたはそれを上回るサンプルをマイクロプレートまたは他のタイプのサンプル支持体１０４の１つまたはそれを上回るウェルの中に装填または分注し、サンプル支持体１０４をサンプル分析装置１００内に装填または搭載することを伴ってもよい。サンプルおよび行われるべき測定のタイプに応じて、サンプルは、当業者によって理解されるように、サンプル分析装置１００内に位置付けられることに先立って、調製または処置（インキュベーション、混合、均質化、遠心分離、緩衝、試薬添加等）を受けてもよい。

サンプル導入に加え、設計に応じて、サンプル分析装置１００またはそのある構成要素（光学、電子機器等）は、行われるべき具体的タイプの測定を実装するために構成される必要があってもよい。例えば、カートリッジベースの場合、適切なカートリッジが、サンプル分析装置１００内に据え付けられてもよい。カートリッジを据付後、カートリッジ内に提供される光学は、サンプル分析装置１００の筐体１０６内の光学回路の一部となる。例えば、カートリッジ光学は、放出光学１１６および光検出器１０８と、いくつかの実施形態ではまた、励起光学１３２および光源１２４と整合されてもよい（光学通信する）。カートリッジの据付は、電力、データ、および制御信号をカートリッジへおよび／またはから伝送するための電気経路の確立をもたらす。

サンプルは、次いで、実験（例えば、ルミネセンス）に応じて、液体分注システム１２０を使用した試薬添加および／または光源１２４および関連付けられた励起光学１３２を使用した照射／励起（例えば、蛍光、吸光度等）を伴い得る、サンプルからの光子の放出を誘発するように必要に応じて処理される。放出光学１１６は、サンプルから放出された光１１２を収集し、放出された光１１２を光検出器１０８に指向する。光検出器１０８は、これらの光学信号を電気信号（検出器信号または「測定」信号）に変換し、前述のように、サンプル分析装置１００のコンピューティングデバイス１３６によって提供されるように、電気信号を信号処理回路に伝送する。複数のサンプルの場合、サンプル支持体１０４は、移動され（前述のように、サンプル担体１１０を使用することによって等）、各付加的サンプルと実験のために利用されている光学を連続して整合させ、それによって、測定は、全サンプルから連続して行われてもよい。

図２は、いくつかの実施形態による、サンプル分析システムまたは装置２００の別の実施例の概略図である。概して、サンプル分析装置２００の構成要素のいずれかまたは全ての構造および動作は、本明細書に開示される他の実施形態と併せて説明されるものと一貫してもよい。図２に具体的に図示される実施形態では、サンプル分析装置２００は、マルチモード読取機である。

サンプル分析装置２００は、概して、サンプル分析装置２００の種々の構成要素を封入する、装置筐体を含んでもよい。図２は、装置筐体の正面壁２０６（またはその一部）と、底部壁２０８（またはその一部）とを図示する。サンプル分析装置２００はまた、概して、１つまたはそれを上回るカートリッジを支持するために構成される、移動可能なカートリッジ支持体２１２と、調査下の１つまたはそれを上回るサンプル２１６を支持するため、またはそのようなサンプル２１６を保持または含有するサンプル支持体２１８を支持するための移動可能なサンプル担体２１４とを含んでもよい。前述のように、サンプル支持体２１８は、典型的には、個々のサンプル２１６を含有する複数のウェル２２０を提供する、光学プレートである。カートリッジ支持体２１２は、カートリッジ支持体２１２が装置筐体内に全体的に位置付けられる、内側カートリッジ支持位置（図示されるように）と、カートリッジ支持体２１２が少なくとも部分的に装置筐体の外側に位置付けられ、その上への１つまたはそれを上回るカートリッジの装填を促進する、外側カートリッジ支持位置との間で移動可能であってもよい。同様に、サンプル担体２１４は、サンプル担体２１４が装置筐体内に全体的に位置付けられる、内側サンプル担体位置（図示されるように）と、サンプル担体２１４が少なくとも部分的に装置筐体の外側に位置付けられ、その上への１つまたはそれを上回るサンプル２１６（または１つまたはそれを上回るサンプル２１６を保持するサンプル支持体２１８）の装填を促進する、外側サンプル担体位置との間で移動可能であってもよい。前述のように、サンプル担体２１４はまた、サンプル支持体２１８を機械的に撹拌することによって、サンプル２１６を撹拌するために構成されてもよい。サンプル分析装置２００はまた、概して、光学検出信号をカートリッジ支持体２１２上に動作可能に装填される１つまたはそれを上回る異なるタイプのカートリッジから収集するために構成される、１つまたはそれを上回る光学検出器２２４を含んでもよい。

図２はまた、いくつかの実施形態による、ルミネセンスカートリッジ２２８の実施例を図示する。サンプル分析装置２００と共に提供され得る、他のカートリッジと同様に、ルミネセンスカートリッジ２２８も、カートリッジ支持体２１２上に除去可能に装填される（すなわち、搭載される、または据え付けられる）ように定寸および構成され、所望に応じて、同一または異なるタイプの他のカートリッジと交換される、または取り替えられてもよい。カートリッジ支持体２１２は、複数のカートリッジを同時に支持するように構成されてもよく、選択されたカートリッジが選択されたタイプのサンプル分析において使用するために動作可能に位置付けられることを可能にするように、サンプル分析装置２００の内部構成要素に対して移動可能であってもよい。ルミネセンスカートリッジ２２８は、カートリッジ筐体２３２と、少なくとも部分的にカートリッジ筐体２３２内に配置され、カートリッジ筐体２３２の開口部２３８を通して移動可能な注入器アセンブリ２３６とを含む。典型的実施形態では、注入器アセンブリ２３６は、往復運動様式で線形に移動可能である、すなわち、注入器アセンブリ２３６は、交互に、延在および後退されてもよい。故に、注入器アセンブリ２３６は、交互に、カートリッジ筐体２３２に向かって、およびそこから離れて、したがって、交互に、サンプル担体２１４および任意のサンプル２１６に向かって、およびそこから離れて移動可能であって、それとともに注入器アセンブリ２３６も、動作可能に整合される。カートリッジ支持体２１２の設計および場所に応じて、カートリッジ支持体２１２はまた、注入器アセンブリ２３６の移動に適応するための開口部を含んでもよい。

注入器アセンブリ２３６を作動させ、その移動を制御するために、ルミネセンスカートリッジ２２８は、注入器アセンブリ２３６に結合される、駆動部２４２（または駆動機構または駆動アセンブリ）を含む。駆動部２４２は、任意の好適な様式でカートリッジ筐体２３２に搭載されてもよく、典型的実施形態では、カートリッジ筐体２３２の内部に含有される。当業者によって理解されるように、駆動部２４２は、注入器アセンブリ２３６をカートリッジ筐体２３２に対して（したがって、その上に支持されるサンプル担体２１４および任意の選択されたサンプル２１６に対して）任意の選択された位置に移動（すなわち、後退および延在）させるために好適な任意の構成を有してもよい。典型的実施形態では、駆動部２４２は、連結部または変速機に結合され、順に、注入器アセンブリ２３６に結合される、モータ（例えば、マイクロモータ）を含む。駆動部２４２は、注入器アセンブリ２３６の信頼性があって、かつ正確な作動を促進するために必要な軸受または他の適切な構成要素を含んでもよい。連結部または変速機は、モータの回転移動を注入器アセンブリ２３６の線形移動に変換するために好適な任意の構成を有してもよい。例えば、連結部または変速機は、ラックおよびピニオン、バベルギヤのセット、ウォームおよびウォームギヤ等のギヤのセットを含んでもよい。

カートリッジ支持体２１２上へのルミネセンスカートリッジ２２８の装填およびそこからの後続除去を促進するために、かつ装填および除去の間の注入器アセンブリ２３６への損傷を防止するために、注入器アセンブリ２３６は、注入器アセンブリ２３６の一部がカートリッジ筐体２３２の外側に延在しないように、駆動部２４２によってカートリッジ筐体２３２内を完全に後退可能であってもよい。注入器アセンブリ２３６はまた、カートリッジ支持体２１２が注入器アセンブリ２３６（およびカートリッジ支持体２１２上に装填される任意の他のカートリッジ）を装置筐体内の異なる位置に移動している間、完全に後退された位置に移動されてもよい。しかしながら、注入器アセンブリ２３６は、典型的には、ルミネセンスデータを複数のサンプルから取得するときに移動されない。すなわち、いずれかに記載のように、複数のサンプルは、サンプル担体２１４上に支持されるマルチウェルプレートの異なるウェル２２０内等のサンプル支持体２１８の個々の部位に提供されてもよい。注入器アセンブリ２３６は、図示される「上部読取」実施例では、第１のサンプル２１６の上方の所望の高度である、第１のサンプル２１６から所望の距離に移動されてもよい。本所望の距離は、典型的には、サンプル支持体２１８上に含有される全サンプルに対して同一であろう。したがって、注入器アセンブリ２３６の位置は、典型的には、サンプル担体２１４が、サンプル支持体２１８を移動させ、次から次へと１つのサンプルと注入器アセンブリ２３６を連続して整合させ、順次ルミネセンス読取を行うにつれて、調節される必要はない。

いくつかの実施形態では、サンプル分析装置２００はまた、光学素子に適切に結合され、概して、本開示のいずれかで説明されるように動作し得る、底部読取ヘッド２１５を含んでもよい。底部読取ヘッド２１５は、注入器アセンブリ２３６と光学的に整合されてもよい。本構成は、上部および底部蛍光読取からの注入を同時に可能にする。

図３は、いくつかの実施形態による、注入器アセンブリ２３６の実施例の斜視図である。注入器アセンブリ２３６は、筐体２４６の近位端３４８と遠位端３５０との間で略伸長されている注入器筐体２４６を含む。典型的実施形態では、注入器筐体２４６は、円形断面を伴う円筒形であるが、他の実施形態では、多角形断面を有してもよい。注入器アセンブリ２３６は、相互に略平行に注入器筐体２４６を通して延在する、１つまたはそれを上回る注入器針３５６および３５８（実施形態では２つが図示される）を含む。いくつかの実施形態では、注入器アセンブリ２３６はさらに、注入器針３５６および３５８と略平行に注入器筐体２４６を通して延在する、光導波路３５４を含む。そのような実施形態では、注入器アセンブリ２３６は、上部読取機および液体分注器として機能し、したがって、注入器／読取機アセンブリとも称され得る。光導波路３５４および注入器針３５６および３５８は、遠位端３５０まで延在してもよい、または遠位端３５０の手前の短距離で終端してもよい。光導波路３５４は、サンプル２１６から放出される（図２）ルミネセンス光を図２に示される光学検出器２２４等のルミネセンス検出器に透過させるために構成される。本目的のために、光導波路３５４は、光ファイバ、光パイプ等であってもよい。注入器針３５６および３５８は、当業者によって理解されるように、グロールミネセンスまたはフラッシュルミネセンスのために利用され得るような試薬等、流体をサンプル２１６上の（例えば、サンプル支持体２１８の選択されたウェル２２０の中に）分注するために構成される。単一注入器アセンブリ２３６の中への光導波路３５４および注入器針３５６および３５８の統合は、特に、フラッシュルミネセンスを促進する。さらに、２つまたはそれを上回る注入器針３５６および３５８の提供は、異なるタイプの試薬の使用を促進する。例えば、第１の注入器針３５６は、第１の試薬を分注してもよく、第２の注入器針３５８は、本明細書に説明されるように、ホタルルシフェラーゼ基質等の第２の試薬に続いて、Ｒｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質を分注してもよい。故に、注入器アセンブリ２３６の遠位端３５０は、注入器アセンブリ２３６の光学入力および流体出力の両方の役割を果たし得る。

図２に戻って参照すると、サンプル２１６から注入器アセンブリ２３６の中に指向されるルミネセンス光は、破線矢印２６２によって描写され、第１の注入器針３５６および第２の注入器針３５８（図３）からの注入器アセンブリ２３６から指向される流体流は、それぞれ、実線矢印２６４および２６６によって描写される。また、図２に示されるように、カートリッジ筐体２３２は、ルミネセンス光がルミネセンス検出器２２４に透過されることを可能にするためにルミネセンス検出器２２４と整合される、光学ポート２６８を含んでもよい。注入器アセンブリ２３６からルミネセンス検出器２２４につながる破線は、注入器アセンブリ２３６の近位端から光学ポート２６８にまたはそれを通して延在する、光導波路３５４（図３）を表し得る。代替として、光導波路３５４は、カートリッジ筐体２３２内のある点で終端してもよく、その場合、注入器アセンブリ２３６とルミネセンス検出器２２４との間の破線は、少なくとも部分的に、ルミネセンス光をルミネセンス検出器２２４に指向するために構成される、１つまたはそれを上回る他のタイプの光学構成要素（光ファイバ、ミラー等）を表し得る。外部ルミネセンス検出器２２４を利用する代替として、ルミネセンスカートリッジ２２８は、ルミネセンスカートリッジ２２８の外側のサンプル分析装置２００の電子機器と通信する、内部検出器（図示せず）をカートリッジ筐体２３２内に含んでもよい。

さらに、図２に示されるように、ルミネセンスカートリッジ２２８は、試薬リザーバ２７２および２７４等の１つまたはそれを上回る液体リザーバ（例えば、瓶）を含む。試薬リザーバ２７２および２７４は、試薬リザーバ２７２および２７４の再充填、液体分注システムの洗浄またはプライミング等の動作を促進するために、カートリッジ筐体２３２内外に交互に移動可能であり得る、リザーバ支持体２７６上に配置されてもよい。試薬リザーバ２７２および２７４は、ポンプ２７８（例えば、ポンプアセンブリまたはポンプシステム）を介して、注入器アセンブリ２３６と流体的に連通してもよい。ポンプ２７８は、１つまたはそれを上回るポンプ（またはポンプユニット）を表し得る。例えば、第１の試薬リザーバ２７２は、第１の流体ライン２８２（例えば、管）および第１のポンプを介して、第１の注入器針３５６（図３）と連通し、第１の試薬を供給してもよく、第２の試薬リザーバ２７４は、第２の流体ライン２８４および第２のポンプを介して、第２の注入器針３５８（図３）と連通し、第２の試薬を供給してもよい。流体ライン２８２および２８４および光導波路３５４は、注入器アセンブリ２３６の交互の延在および後退に適応するために十分な長さおよび可撓性を有するべきである。

図３を参照すると、いくつかの実施形態では、注入器アセンブリ２３６は、光導波路３５４を含まない。そのような実施形態では、サンプル２１６から放出されるルミネセンス光は、例えば、サンプル２１６の下方（すなわち、図２に示されるサンプル担体２１４およびサンプル支持体２１８の下方）に位置付けられ、適切な光学（例えば、光ファイバ等の光導波路）を介して、ルミネセンス検出器２２４に配索される、底部読取ヘッド２１５に透過されてもよい。代替として、ルミネセンス光は、底部読取ヘッド２１５または他の透過光学を利用せずに、直接、サンプル２１６の下方に位置付けられるルミネセンス検出器（図示せず）に透過されてもよい。

ルミネセンスカートリッジ２２８はまた、ルミネセンスカートリッジ２２８の種々の構成要素と通信し、および／またはそれを制御するために構成される、電子機器（回路）２８８を含んでもよい。電子機器２８８は、１つまたはそれを上回る回路と、例えば、印刷回路基板（ＰＣＢ）等の１つまたはそれを上回る支持基板上に搭載される、他の電気ハードウェアとを含んでもよい。電子機器２８８に加え、またはその一部として、ルミネセンスカートリッジ２２８は、サンプル分析装置２００（例えば、サンプル分析装置２００の相補的電気コネクタ）に除去可能に結合し、電力をサンプル分析装置２００から受信し、信号をそこへまたはそこから伝送するために構成される、電気コネクタを含んでもよい。電気結合は、プラグおよびソケット、オス型およびメス型コネクタ等によって実装されてもよく、それによって、ルミネセンスカートリッジ２２８のある構成要素は、必要に応じて、サンプル分析装置２００の電源またはシステムコントローラ（例えば、前述および図１に図示されるコンピューティングデバイス１３６）と信号通信するように設置される。いくつかの実施形態では、電子機器２８８（提供される場合）は、直接、サンプル分析装置２００のうちの１つまたはそれを上回るものの動作を制御する、またはそのような動作が前述のコンピューティングデバイス１３６（図１）によってのみ制御される代わりに、そのような制御を実装する際、前述のコンピューティングデバイス１３６（図１）と協調するように構成されてもよい。便宜上、用語「コンピューティングデバイス」は、別様に規定されない限り、または文脈によってそうではないことが明示されない限り、図１に示されるコンピューティングデバイス１３６および図２に示される電子機器２８８の両方を包含する。

サンプル分析装置２００を使用してサンプル２１６を分析するための一般的方法の実施例が、ここで、図２および３を参照して説明されるであろう。ルミネセンスカートリッジ２２８が、カートリッジ支持体２１２上に装填され（または据え付けられ）、ルミネセンスカートリッジ２２８をサンプル分析装置２００の装置筐体内に位置付ける。装填は、カートリッジ支持体２１２にアクセスするために装置筐体の正面壁２０６に位置し得るようなパネルまたはドアの開放を含み得る。カートリッジ支持体２１２が、最初に、少なくとも部分的に装置筐体の外側の位置に移動されてもよく、ルミネセンスカートリッジ２２８がカートリッジ支持体２１２上に装填された後、カートリッジ支持体２１２は、次いで、ルミネセンスカートリッジ２２８がその上に装填された状態で装置筐体の中に後方に移動されてもよい。装填はまた、前述のように、電力、データ、および制御信号を伝送するための経路を確立するための電気コネクタを介して、ルミネセンスカートリッジ２２８とサンプル分析装置２００を結合することを伴い得る。ルミネセンスカートリッジ２２８を装填前または後、サンプル２１６は、典型的には、最初に、サンプル２１６をサンプル支持体２１８上に装填し、順に、サンプル支持体２１８をサンプル担体２１４上に装填することによって、サンプル担体２１４上に装填される。複数のサンプル２１６は、マルチウェルプレート等の適切なサンプル支持体２１８上にともに装填されてもよい。最終的には、カートリッジ支持体２１２およびサンプル支持体２１８は、サンプル２１６が注入器アセンブリ２３６と整合されるであろうように、相互に対して位置付けられるであろう。本文脈では、「整合される」とは、光学的に整合される、すなわち、サンプル２１６からのルミネセンスデータ取得のために十分な光学経路を確立するように位置付けられることを意味する。用語「整合される」はまた、流体的に整合される、すなわち、流体をサンプル２１６上に分注することを可能にするように位置付けられることを意味し得る。

注入器アセンブリ２３６は、次いで、その光学入力端部がサンプル２１６から所望の距離（読取位置）に到達するまで、標的サンプル２１６（照会されるべきサンプル）に向かって移動される。注入器アセンブリ２３６は、サンプル２１６に非常に近接して移動され、したがって、サンプル２１６からの光収集を最大限にし、隣接するサンプルからの迷光収集を最小限にし得る。読取位置では、ポンプ２７８は、試薬リザーバ２７２または２７４のうちの１つから対応する注入器針３５６または３５８（図３）への選択された試薬の流動を確立するように動作され、それによって、選択された試薬は、注入器針３５６または３５８によって、サンプル２１６に注入され、ルミネセンスをサンプル２１６中に誘発する。注入器アセンブリ２３６の光導波路３５４（図３）は、サンプル２１６から放出される結果として生じるルミネセンス光２６２を受信（収集）し、ルミネセンス光２６２をルミネセンス検出器２２４（または代替として、示されないカートリッジ筐体２３２内に提供される内部検出器）に透過させる。ルミネセンス検出器２２４は、これらの光学シグナルを電気信号（検出器信号または測定信号）に変換し、電気信号を前述および図１に図示されるコンピューティングデバイス１３６等のサンプル分析装置２００のシステムコントローラによって提供されるような信号処理回路に伝送する。複数のサンプル２１６の場合、サンプル担体２１４は、移動され、各付加的サンプル２１６と光導波路３５４を連続して整合させてもよく、それによって、ルミネセンス測定が、全サンプル２１６から連続して行われる。いくつかの実施形態では、サンプル担体２１４は、試薬を分注しながら、注入器針３５６または３５８をウェル２２０にわたって心合させ、続いて、ルミネセンス光２６２を受信しながら、光導波路３５４をウェル２２０にわたって心合させるように、迅速に（例えば、１秒未満）、サンプル支持体２１８を試薬の分注とルミネセンス光２６２の受信との間のわずかな距離で平行移動させてもよい。

本明細書に説明されるように、いくつかの実施形態では、当業者によって理解されるように、二重レポータアッセイを行うとき等、１つを上回る試薬が、サンプル２１６毎に利用されてもよい。例えば、ポンプ２７８は、第１の試薬リザーバ２７２から第１の注入器針３５６（図３）への第１の試薬の流動を確立してもよく、その後、光導波路３５４（図３）は、第１の試薬の注入に応答して、サンプル２１６から放出される（第１の）ルミネセンス光２６２を受信する。続いて、ポンプ２７８は、第２の試薬リザーバ２７４から第２の注入器針３５８（図３）への第２の試薬の流動を確立してもよく、その後、光導波路３５４は、第２の試薬の注入に応答して、サンプル２１６から放出される（第２の）ルミネセンス光２６２を受信する。いくつかの実施形態では、第２の試薬は、第１の試薬から生じるシグナルを消光する、消光試薬を含んでもよい、すなわち、第２の試薬は、第１のルミネセンス試薬を消光するために効果的な第２のルミネセンス試薬と消光試薬の混合物であってもよい。１つの非限定的実施例として、第１の試薬は、ホタルルシフェラーゼ基質を含む、ルシフェラーゼアッセイ試薬ＩＩ（ＬＡＲ ＩＩ）であってもよく、第２の試薬は、Ｒｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質および消光試薬を含む、ＳＴＯＰ ＆ ＧＬＯ（Ｒ）試薬であってもよく、その試薬の両方は、Ｐｒｏｍｅｇａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｄｉｓｏｎ， Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ， ＵＳＡ）から市販のＤＵＡＬ−ＬＵＣＩＦＥＲＡＳＥ（Ｒ） Ｒｅｐｏｒｔｅｒ（ＤＬＲ（ＴＭ））アッセイシステム内に提供される。

ルミネセンス測定の完了時、本明細書に説明されるように、モジュール式または可撤性カートリッジである、ルミネセンスカートリッジ２３２は、次いで、カートリッジ支持体２１２から除去され、その後、所望に応じて、別のルミネセンスカートリッジ２３２または異なるタイプの可撤性カートリッジと交換されてもよい。必要に応じて、カートリッジ支持体２１２を装置筐体を通して移動させ、ルミネセンスカートリッジ２３２を除去する前に、注入器アセンブリ２３６は、カートリッジ筐体２３２の完全内側の位置に後退され、移動の間、注入器アセンブリ２３６を保護してもよい。

ルミネセンス測定が完了された後、サンプル分析装置２００の注入器システム（すなわち、ポンプ２７８、注入器針３５６および３５８、および関連付けられた流体ライン、およびまた、続いて、異なるタイプの液体を含有することになる場合、リザーバ２７２および２７４）が、必要に応じて、実験の間に洗浄され、可能性として、除染され、注入器システムを清浄し、ポンプ２７８および流体ライン等への流体成分の詰まりを防止する。好適な洗浄液体は、本目的のために、注入器システムを通して圧送されてもよい。加えて、ルミネセンス測定を開始する前に、使用のための注入器システムの調製の一部として、注入器システムは、少量の各試薬を注入器システムの個別の流体ラインを通して圧送することによって、プライミングされる必要があり得る。

いくつかの実施形態では、洗浄および／またはプライミング動作を開始するために、カートリッジ支持体２１２は、動作され、ルミネセンスカートリッジ２２８を装置筐体に対して外側位置に移動させる。いったんカートリッジ支持体２１２およびルミネセンスカートリッジ２２８が、外側位置に来ると、リザーバ支持体２７６およびその上に支持される試薬リザーバ２７２および２７４は、リザーバ支持体２７６を摺動させることによって、ルミネセンスカートリッジ２２８に対して外側位置に移動されてもよい。本目的のために、リザーバ支持体２７６は、当業者によって理解されるように、線形ガイドまたはトラック等によって、カートリッジ筐体２３２に移動可能に搭載されてもよい。外側位置では、試薬リザーバ２７２および２７４は、必要に応じて、交換されてもよい。加えて、カートリッジ支持体２１２およびルミネセンスカートリッジ２２８が外側位置に移動された後、外部洗浄／プライミングステーション（図示せず）が、カートリッジ支持体２１２および／またはルミネセンスカートリッジ２２８に搭載されてもよい。洗浄／プライミングステーションは、外部液体容器（またはタンク）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、洗浄／プライミングステーションはまた、１つまたはそれを上回る洗浄／プライミングリザーバ（例えば、瓶）を保持するための外部リザーバ支持体を含んでもよい。外部液体容器は搭載位置にあるとき、注入器アセンブリ２３６と整合される、ポートを含んでもよい。したがって、洗浄／プライミングステーションに搭載後、注入器アセンブリ２３６は、注入器アセンブリ２３６が外部液体容器の内部と流体的に連通するように、ポートの中にまたはそれを通して降下されてもよい。本構成によって、洗浄またはプライミングの間に注入器システムを通して流動される過剰液体は、外部液体容器内に収集される。装置筐体の外部で実施される洗浄およびプライミング動作の実施例は、２０１５年２月３日に出願され、ＬＩＱＵＩＤ ＡＮＤ ＰＬＡＴＥ ＳＥＮＳＯＲＳ ＦＯＲ ＭＩＣＲＯＰＬＡＴＥ ＩＮＪＥＣＴＯＲ ＳＹＳＴＥＭと題された米国特許出願第１４／５６６，７０８号に説明されており、その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

他の実施形態によると、図２に示されるサンプル分析装置２００または図１に示されるサンプル分析装置１００は、カートリッジを利用しない、光学読取機システムである、すなわち、サンプル分析装置は、非カートリッジベースのサンプル分析装置である。そのようなサンプル分析装置の構成は、ルミネセンスベースの測定技法のため専用であってもよい。代替として、サンプル分析装置は、異なるタイプの測定技法（例えば、ルミネセンス、吸光度、蛍光等）を実装するために再構成可能であってもよい。前述のような液体注入器システムの使用を伴うルミネセンス測定のために、液体注入器システムの１つまたはそれを上回る構成要素が、サンプル分析装置の装置筐体内に除去可能に搭載されてもよい。本目的のために、ユーザは、上部パネル（蓋）または装置筐体の他のパネルまたはドアを介して、装置筐体の内部にアクセスしてもよい。そのような実施形態では、カートリッジ支持体を提供する代わりに、サンプル分析装置は、注入器アセンブリ（一体型光導波路の有無を問わず、前述のように構成され得る、図２に示される注入器アセンブリ２３６等）と、１つまたはそれを上回るポンプと、液体ラインと、試薬リザーバとを含む、注入器システムの構成要素を搭載するための搭載特徴を装置筐体内に含んでもよい。概して、サンプル分析装置の前述の構成要素のいずれかまたは全ての構造および動作は、本明細書に開示される他の実施形態と併せて説明されるものと一貫してもよい。例えば、図１および／または２は、概して、種々の構成要素が、カートリッジ内の代わりに、装置筐体内に直接位置付けられるであろうという理解を伴って、そのようなサンプル分析装置を表すと見なされ得る。そのような実施形態では、注入器アセンブリは、固定位置に搭載されてもよく、サンプル担体は、移動され、サンプルを注入器アセンブリに対して適切に位置付けてもよい。したがって、前述のように注入器アセンブリを移動させるための駆動部は、提供される必要がない。注入器アセンブリが光導波路を含まない実施形態では、底部読取ヘッドは、前述のように利用されてもよい。

非カートリッジベースのサンプル分析装置の実施形態では、洗浄およびプライミングは、再び、装置筐体の内部の中の敏感な構成要素上に液体または液体／空気混合物を分注することを回避するように、必要に応じて注入器アセンブリおよび注入器システムの他の構成要素を除去することによって、装置筐体の外側で行われてもよい。注入器アセンブリが外側位置まで移動させられた後、外部液体容器を含む、外部洗浄／プライミングステーションが、前述のカートリッジベースの実施形態に類似する様式で利用されてもよい。

いくつかの実施形態による、２つの順次ルミネセンス試薬（すなわち、二重レポータアッセイ）を利用する、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法の実施例が、ここで、説明されるであろう。いくつかの実施形態では、本方法は、前述および図１または図２および３に図示されるサンプル分析装置を動作させることによって実装されてもよい。さらに、コンピューティングデバイス（図１に示されるコンピューティングデバイス１３６および／または図２に示される電子機器２８８）は、前述のように、サンプル分析装置の構成要素の適切な制御を通して、本方法の１つまたはそれを上回るステップを実装するために構成されてもよい。

本方法に従って、サンプルが、ウェル等のサンプル支持体の中に分注される。第１の試薬が、次いで、第１の試薬がサンプルに接触するように、ウェルの中に分注（例えば、注入）される。第１の試薬の分注が生じる時間期間は、第１の試薬分注期間（または第１の注入期間）と称され得る。サンプルは、第１の試薬と反応し、第１のルミネセンス光を放出する。第１の遅延期間後、第１のルミネセンス光が、第１の測定期間にわたってルミネセンス検出器で測定される。第１の遅延期間は、第１の試薬分注期間の終了時から開始し、第１の測定期間の開始時に終了すると見なされ得る。次いで、第２の試薬が、ウェルの中に分注（例えば、注入）され、これは、第２の試薬分注期間（または第２の注入期間）にわたって生じる。サンプルは、第２の試薬と反応し、第２のルミネセンス光を放出する。前述のように、典型的実施形態では、第２の試薬は、前に添加された第１の試薬との反応を消光するために効果的な消光試薬を含む。第２の遅延期間後、第２のルミネセンス光が、第２の測定期間にわたってルミネセンス検出器で測定される。第２の遅延期間は、第２の試薬分注期間の終了時に開始し、第２の測定期間の開始時に終了すると見なされ得る。

本方法の１つの具体的であるが、非限定的である実施例では、サンプルは、１つまたはそれを上回る生物学的細胞（または細胞溶解物）と緩衝溶液等の液体の組み合わせまたは混合物であってもよい。第１の試薬は、ホタルルシフェラーゼ基質である、またはそれを含んでもよい。ウェルの中に分注される第１の試薬の体積は、約１００μＬであってもよい。第２の試薬は、Ｒｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質およびホタルルシフェラーゼ活性を消光させるために効果的な消光試薬である、またはそれを含んでもよい。ウェルの中に分注される第１の試薬の体積は、約１００μＬであってもよい。他の液体体積が、ウェルサイズ、測定されるべきサンプルの数、スループット要件等の要因等に応じて、利用されてもよいことを理解されたい。さらに、他の試薬が、行われている特定の実験またはアッセイに応じて、利用されてもよい。いくつかの実施形態では、第１の遅延期間および第２の遅延期間は、約１〜２秒の範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の測定期間および第２の測定期間は、約５〜１０秒の範囲内であってもよい。

本方法の側面によると、サンプルを含有するウェルは、第２の試薬とサンプルの混合を向上させる（すなわち、混合プロセスを加速させる）ように撹拌される。そのような撹拌は、第２の試薬を分注する間、第２の遅延期間の間、または第２のルミネセンス光を測定する間の時間点のうちの１つにおいて開始されてもよい。撹拌が終了される時点は、実施形態に応じて変動してもよい。したがって、撹拌が、第２の試薬を分注する間に開始される場合、撹拌は、第２の遅延期間の開始前に終了されてもよい、または第２の遅延期間の間に終了されてもよい、または第２の遅延期間を通して継続し、第２のルミネセンス光を測定する間またはその後に終了されてもよい。撹拌が、第２の遅延期間の間に開始される場合、撹拌は、第２のルミネセンス光の測定を開始する前または第２のルミネセンス光の測定を開始した後に終了されてもよい。軌道振盪（または旋回）による撹拌が、第２の試薬とサンプルの混合を向上させるために特に効果的であることが見出されたが、他の撹拌モード（例えば、１つまたは２つの軸に沿って横方向に、揺動等）も、好適であり得る。前述のように、図１に示されるサンプル担体１１０または図３に示されるサンプル担体２１４等のプラットフォームまたは段は、当業者によって理解される様式で構成および自動化され、機械的撹拌をもたらしてもよい。

前述のステップは、前述のように、マルチウェルプレート内に提供され得るような複数のサンプル上で繰り返されてもよい。したがって、１つのサンプル上における第２の測定の完了時、マルチウェルプレートまたは注入器アセンブリ（および適用可能な場合、読取ヘッド）は、次のウェルと光学および流体を整合させるように移動され、本方法は、次いで、次のサンプル上で実施されてもよい。

混合を向上させるための撹拌は、種々の用途において有益であり得る。一実施例は、液体体積をサンプルウェルの中に分注するとき、例えば、少量のインクリメントで（例えば、約１μＬまで）正確な体積の選択を可能にするために、高精度が要求または所望される用途である。高精度を達成するための１つの方法は、低体積液滴、例えば、約１μＬ程度の小体積を有する液滴で液体を分注することである。低体積液滴の分注は、好適な低流率ポンプ（例えば、蠕動ポンプ）と、本明細書に説明されるような注入器針で終端し得る、小径管類とを利用して、分注されるべき液体を低流率（低注入速度）で流動させることによって達成されてもよい。非限定的実施例として、本開示の文脈では、低流率は、５００μＬ／秒またはそれ未満、または５０〜５００μＬ／秒の範囲、または１００μＬ／秒またはそれ未満、または５０〜５００μＬ／秒の範囲であって、より具体的実施例は、約１００μＬ／秒である。低流率における分注はまた、気泡形成、標的ウェルの外側への液体の溢流、および標的ウェル内の付着性細胞層への損傷のリスクを低減させ得る。しかしながら、本開示の背景節で前述のように、低流率は、サンプルウェル内に低濁度を誘発し、これは、数百μＬ／秒のオーダーのより従来のより高い流率と比較して、ウェル内の混合の有効性を低減させ得る。本明細書に開示されるような撹拌作用は、混合を助長し、それによって、そうでなければ低流率で分注するときに生じ得る、任意の低減された混合に対抗するために有用である。撹拌から生じる向上された混合は、より短い期間の遅延時間（すなわち、より短い第２の遅延期間）にわたって第１のルミネセンスシグナルのより効果的な抑制を可能にし得る。したがって、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法のいくつかの実施形態によると、第１の試薬を分注するステップおよび第２の試薬を分注するステップは、前述のように、低流率で行われる。

撹拌から生じる向上された混合はまた、より短い第２の測定期間を可能にし得、これは、多数のサンプル上でルミネセンス測定を行うとき（例えば、マルチウェルプレートを使用して）スループット（総プレート読取時間）を改良するために特に有利である。したがって、生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法のいくつかの実施形態によると、第２の遅延期間および／または第２の測定期間は、約２秒または約１秒未満である。さらなる実施形態では、第２の遅延期間は、１秒未満であってもよい。第２の遅延期間はさらに、第２の試薬分注期間が第２のルミネセンスシグナルが容認可能振幅に到達することを可能にするために十分に長い用途では、ゼロ秒（すなわち、無遅延）まで低減され得る。

図４は、本明細書に説明される二重ルミネセンス方法に従って、ＬＡＲＩＩ試薬がサンプルに添加された後、ＳＴＯＰ ＆ ＧＬＯ（Ｒ）試薬をサンプルに添加し、サンプルを撹拌する、５つの実験の間に取得されたルミネセンスシグナルをプロットするグラフである。図４は、時間の関数として、第１の測定信号の強度をｌｏｇ１０スケールまたはｌｏｇ_１０（ｘ）でプロットする。各実験では、第２の試薬のための注入期間は、１秒であって、時間ｔ＝−１秒から開始し、時間ｔ＝０秒で終了し、データ点が取得される積分期間は、１０秒であって、時間ｔ＝１０秒で終了する。別様に示されない限り、実験毎のプロトコルは、以下とした。すなわち、２０μＬのホタルルシフェラーゼ基質（原料は１００倍に希釈された）をサンプルに添加し、１００μＬのＬＡＲＩＩ試薬を注入し、１００μＬのＳＴＯＰ ＆ ＧＬＯ（Ｒ）試薬を注入した。流率（注入速度）は、１００μＬ／秒であった。

図４に示される５つの実験は、前述の方法の変形例であって、それぞれ、Ｏ−モード、Ｕ−モード、Ｖ−モード、Ｗ−モード、およびＵ−２ｘ−モードと標識される。Ｏ−モードでは、第２の遅延期間（第２の注入と測定との間の時間）は、２秒であって、軌道振盪が、第２の遅延期間にわたって行われる。図４に示されるように、読取は、ｔ＝２で開始し、これは、他のモードと異なる。Ｕ−モードでは、軌道振盪は、第２の注入の間に行われ、シグナルを測定する間、停止される。Ｖ−モードでは、第２の遅延期間は、測定が第２の注入のほぼ直後に開始されるように、１秒未満である。軌道振盪はまた、第２の注入のほぼ直後に開始され、測定が行われる間、継続する。振盪が読取段の間も継続すると（Ｖ−モード）、データ曲線は、そうでなければ（Ｏ−モード）生じるであろうものより高速で降下し、故に、消光剤の漸近的効果が、より早期の時間で達成されることが分かる。Ｗ−モードでは、軌道振盪は、第２の注入の間に開始され、測定が行われる間、継続する。振盪が、注入の間に行われると（Ｕ−モードおよびＷ−モード）、データ曲線がより高速で降下し、注入が完了（ｔ＝０）後１秒で１０^５を超えることが分かる。Ｕ−２ｘ−モードでは、手順は、Ｕ−モードと同一であるが、ＳＴＯＰ ＆ ＧＬＯ（Ｒ）試薬は、２倍に希釈され、注入される体積は、２倍にされる。全モードが、１０^４の抑制またはそれを上回って達成することが分かる。さらに、図４に示される実験は、振盪が、遅延期間を１秒またはそれ未満（さらにゼロまで）に低減されることを可能にし、さらに、測定（または積分）期間を１秒まで低減させることを可能にし得ることを実証する。これらの低減は、９６−ウェルマイクロプレート等の形式を利用するとき、総アッセイ時間の有意な短縮をもたらすことができる。

本明細書に説明されるプロセス、サブプロセス、およびプロセスステップのうちの１つまたはそれを上回るものが、１つまたはそれを上回る電子またはデジタル制御型デバイス上で、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、または前述のうちの２つまたはそれを上回るものの組み合わせによって、行われ得ることが理解されるであろう。ソフトウェアは、例えば、図１で概略的に描写されるコンピューティングデバイス１３６等の好適な電子処理構成要素またはシステム内のソフトウェアメモリ（図示せず）の中に常駐してもよい。ソフトウェアメモリは、論理機能（すなわち、デジタル回路またはソースコード等のデジタル形態で、またはアナログ電気、音声、またはビデオ信号等のアナログソース等のアナログ形態で実装され得る「論理」）を実装するための実行可能命令の順序付けられたリストを含んでもよい。命令は、例えば、１つまたはそれを上回るマイクロプロセッサ、汎用プロセッサ、プロセッサの組み合わせ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む、処理モジュール内で実行されてもよい。さらに、概略図は、アーキテクチャまたは機能の物理的レイアウトによって限定されない物理的（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）実装を有する、機能の論理的分割を説明する。本明細書に説明されるシステムの実施例は、種々の構成で実装され、単一のハードウェア／ソフトウェアユニット内または別個のハードウェア／ソフトウェアユニット内のハードウェア／ソフトウェア構成要素として動作してもよい。

実行可能命令は、電子システムの処理モジュール（例えば、図１のコンピューティングデバイス１３６）によって実行されると、命令を実行するように電子システムに指図する、その中に記憶された命令を有する、コンピュータプログラム製品として実装されてもよい。コンピュータプログラム製品は、命令実行システム、装置、またはデバイスから命令を選択的にフェッチし、命令を実行し得る、電子コンピュータベースのシステム、プロセッサ含有システム、または他のシステム等の命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するための、またはそれらと関連する、任意の非一過性のコンピュータ可読記憶媒体で選択的に具現化されてもよい。本開示との関連で、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するための、またはそれらと関連する、プログラムを記憶し得る、任意の非一過性の手段である。非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、選択的に、例えば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、または半導体システム、装置、またはデバイスであってもよい。非一過性のコンピュータ可読媒体のより具体的な実施例の非包括的リストは、１つまたはそれを上回るワイヤ（電子）を有する電気接続、携帯用コンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（電子）、読取専用メモリ（電子）、例えば、フラッシュメモリ（電子）等の消去可能プログラマブル読取専用メモリ、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ（光学）等のコンパクトディスクメモリ、およびデジタル多用途ディスクメモリ、すなわち、ＤＶＤ（光学）を含む。プログラムが、例えば、紙または他の媒体の光学走査を介して電子的に捕捉され、次いで、必要であれば好適な様式でコンパイル、解釈、または別様に処理され、次いで、コンピュータメモリまたはマシンメモリに記憶されることができるため、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体は、プログラムが印刷される紙または別の好適な媒体でさえあり得ることに留意されたい。

また、本明細書で使用されるような「信号通信する」という用語は、２つまたはそれを上回るシステム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールが、あるタイプの信号経路を経由して進行する信号を介して相互と通信することが可能であることを意味していることが理解されるであろう。信号は、第１および第２のシステム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールの間の信号経路に沿って、第１のシステム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールから、第２のシステム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールに情報、電力、またはエネルギーを伝達し得る、通信、電力、データ、またはエネルギー信号であってもよい。信号経路は、物理、電気、磁気、電磁、電気化学、光学、有線、または無線接続を含んでもよい。信号経路はまた、第１および第２のシステム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールの間に、付加的システム、デバイス、構成要素、モジュール、またはサブモジュールを含んでもよい。

より一般的に、「通信する」および「〜と．．．連通する」という用語（例えば、第１の構成要素が、第２の構成要素と「通信する」または「連通する」）は、２つまたはそれを上回る構成要素または要素の間の構造、機能、機械、電気、信号、光学、磁気、電磁、イオン、または流体関係を示すために、本明細書で使用される。したがって、１つの構成要素が第２の構成要素と通信すると言われる事実は、付加的構成要素が、第１および第２の構成要素の間に存在し得る、および／またはそれらと動作可能に関連付けられ得る、または係合され得る可能性を除外することを意図していない。

本発明の種々の側面または詳細は、本発明の範囲から逸脱することなく変更され得ることが理解されるであろう。さらに、前述の説明は、限定の目的ではなく、例証の目的のためにすぎず、本発明は、請求項によって定義される。

Claims (29)

1. 生物学的サンプルのルミネセンスを測定するための方法であって、
   生物学的サンプルをウェルの中に分注することと、
   第１の試薬を前記ウェルの中に分注することであって、前記サンプルは、前記第１の試薬と反応し、第１のルミネセンス光を放出する、ことと、
   第１の遅延期間後、前記第１のルミネセンス光をルミネセンス検出器において第１の測定期間にわたって測定することと、
   第２の試薬を前記ウェルの中に分注することであって、前記サンプルは、前記第２の試薬と反応し、第２のルミネセンス光を放出する、ことと、
   第２の遅延期間後、前記第２のルミネセンス光をルミネセンス検出器において第２の測定期間にわたって測定することと、
   前記ウェルを撹拌し、前記第２の試薬と前記サンプルの混合を向上させることであって、前記撹拌することは、前記第２の試薬を分注する間、前記第２の遅延期間の間、および前記第２のルミネセンス光を測定する間から成る群から選択された時間において開始される、ことと、
   を含む、方法。
2. ５００μＬ／秒またはそれ未満、５０〜５００μＬ／秒の範囲、１００μＬ／秒またはそれ未満、５０〜５００μＬ／秒の範囲、および約１００μＬ／秒から成る群から選択された流率で前記第１の試薬を分注し、前記第２の試薬を分注することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の遅延期間および前記第２の遅延期間はそれぞれ、約１〜２秒の範囲内である、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の測定期間および前記第２の測定期間はそれぞれ、約５〜１０秒の範囲内である、請求項１に記載の方法。
5. 前記第２の遅延期間および前記第２の測定期間のうちの少なくとも１つは、約２秒未満または約１秒未満である、請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の測定期間は、約１秒である、請求項１に記載の方法。
7. 前記第２のルミネセンス光を測定することは、前記第２の遅延期間後に開始される、請求項１に記載の方法。
8. 前記第２のルミネセンス光を測定することは、前記第２の遅延期間の間、前記ウェルを撹拌しながら開始される、請求項１に記載の方法。
9. 前記第２の遅延期間後、前記ウェルを撹拌し続けることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第２の遅延期間の間、前記ウェルを撹拌し続けることを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記第２の試薬は、前記第２のルミネセンス光の放出を誘発するために効果的なルミネセンス試薬と、前記第１のルミネセンス光の放出を抑制するために効果的な消光試薬とを備える、請求項１に記載の方法。
12. 前記第１の試薬は、ホタルルシフェラーゼ基質を備え、前記第２の試薬は、Ｒｅｎｉｌｌａルシフェラーゼ基質を備える、請求項１に記載の方法。
13. 前記ウェルを撹拌することは、前記ウェルを軌道様式で振盪させることを含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記ウェルを撹拌することは、前記ウェルが支持される、モータ式サンプル担体を動作させることを含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記ウェルは、マルチウェルプレートの複数のウェルのうちの１つであり、前記方法はさらに、前記マルチウェルプレートの１つまたはそれを上回る他のウェル内に含有される１つまたはそれを上回る他のサンプル毎に、請求項１に記載のステップを繰り返すことを含む、請求項１に記載の方法。
16. 前記第１の試薬を分注することは、第１の試薬リザーバと連通する第１の注入器針から前記第１の試薬を注入することを含み、前記第２の試薬を分注することは、第２の試薬リザーバと連通する第２の注入器針から前記試薬を注入することを含む、請求項１に記載の方法。
17. 前記第１の注入器針および前記第２の注入器針は、相互に近接して注入器アセンブリ内に搭載され、前記第１の試薬を分注することの前に、前記注入器アセンブリを前記ウェルと整合させて位置付けることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記注入器アセンブリは、前記ルミネセンス検出器と通信する光導波路を備え、前記第１のルミネセンス光および前記第２のルミネセンス光を測定することは、前記第１のルミネセンス光および前記第２のルミネセンス光を前記光導波路を通して透過させることを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ウェルは、マルチウェルプレートの複数のウェルの第１のウェルであり、前記方法はさらに、前記第１のウェル内のサンプルから放出される前記第２のルミネセンス光を測定すること後、前記１つまたはそれを上回る他のウェル毎に、前記注入器アセンブリを前記マルチウェルプレートの１つまたはそれを上回る他のウェルと整合させて位置付けることと、前記１つまたはそれを上回る他のウェル内に含有される１つまたはそれを上回る他のサンプル毎に、請求項１に記載のステップを繰り返すこととを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記第１の試薬を分注することの前に、前記サンプルをサンプル分析装置内に位置付けることを含み、前記ルミネセンス検出器、前記第１の注入器針、および前記第２の注入器針は、前記サンプル分析装置内に搭載される、請求項１６に記載の方法。
21. 前記サンプルを位置付けることは、前記サンプルをサンプル担体上に位置付けることを含み、前記サンプル担体を移動させ、前記注入器アセンブリと前記サンプルとを整合させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１の注入器針および前記第２の注入器針は、ルミネセンスカートリッジ内に搭載され、前記第１の試薬を分注することの前に、前記ルミネセンスカートリッジを前記サンプル分析装置の中に移動させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記第１の注入器針、前記第２の注入器針、前記第１の試薬リザーバ、および前記第２の試薬リザーバは、前記ルミネセンスカートリッジ内に配置され、
    前記ルミネセンスカートリッジは、前記第１の試薬リザーバと前記第１の注入器針とを流体的に結合し、前記第２の試薬リザーバと前記第２の注入器針とを流体的に結合する、ポンプユニットを備え、
    前記第１の試薬を分注することおよび前記第２の試薬を分注することは、前記ポンプを動作させることを含む、
    請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１の試薬を分注することの前に、前記ルミネセンスカートリッジの駆動部を動作させ、前記第１の注入器針と前記ウェルとの間の距離を調節することを含む、請求項２２に記載の方法。
25. サンプル分析装置であって、
    生物学的サンプルを撹拌するために構成される、サンプル担体と、
    選択された試薬を前記サンプルと接触するように分注するために構成される、液体分注システムと、
    前記サンプルから放出されるルミネセンス光を測定するために構成される、ルミネセンス検出器と、
    前記サンプル担体、前記液体分注システム、および前記液体分注システムを制御し、請求項１に記載の方法を行うために構成される、コンピューティングデバイスと、
    を備える、サンプル分析装置。
26. 前記液体分注システムは、第１の試薬リザーバと連通し、前記第１の試薬を分注するために構成される、第１の注入器針と、第２の試薬リザーバと連通し、前記第２の試薬を分注するために構成される、第２の注入器針とを備える、請求項２５に記載のサンプル分析装置。
27. 注入器アセンブリを備え、前記注入器アセンブリは、注入器筐体を備え、前記第１の注入器針および第２の注入器針は、前記注入器筐体内に位置付けられる、請求項２６に記載のサンプル分析装置。
28. 前記注入器筐体内に位置付けられ、前記ルミネセンス検出器と通信する、光導波路を備える、請求項２７に記載のサンプル分析装置。
29. 装置筐体であって、前記サンプル担体は、前記試薬が分注され、前記ルミネセンス測定が行われる、動作位置へ前記装置筐体の中を移動可能である、装置筐体と、
    前記装置筐体内に除去可能に据付可能である、ルミネセンスカートリッジであって、前記液体分注システムは、前記ルミネセンスカートリッジ内に位置付けられる、ルミネセンスカートリッジと、
    を備える、請求項２５に記載のサンプル分析装置。

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