JP6820122B2 - 選択可能な励起光経路を用いる光学ベースの測定のための方法およびシステム - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、２０１６年４月２６日に出願された米国出願第１５／１３８６６０号に対して優先権を主張する。上記文献の内容は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。

（技術分野）
本発明は、概して、蛍光ベースまたは吸光ベースの測定等、サンプルの光学ベースの測定のための方法、装置、およびシステムに関する。特に、本発明は、１つがモノクロメータを含み、別のものがモノクロメータをバイパスする、異なる励起光経路間で選択することによって、励起光の波長選択を実装することに関する。

（背景）
種々の分析器具が、生命科学産業において有用なアッセイの一部として、サンプル（例えば、化学化合物、生物学的材料等）上で光学ベースの測定（例えば、蛍光、ルミネッセンス、および吸光）を行うために開発されている。多くの分析器具は、１つのみまたはいくつかの専用タイプの測定を行うために設計される。一方、マルチモード読取機とも称される、マルチモード分析器具は、単一器具内で複数の分析アッセイを実施するために設計される。マルチモード分析器具は、ユーザが異なるタイプの測定が実施されることを選択することを可能にするように再構成可能であるように設計され得る。いくつかのマルチモード分析器具は、用途特有のカートリッジを利用して、再構成を可能にする。

蛍光および吸光測定等のいくつかのタイプの測定は、サンプルが、本明細書では「励起」光と称される、光のビームで照射されることを要求する。蛍光測定の場合、励起光は、蛍光をサンプル内で誘発することが必要とされる。典型的実施例では、サンプルは、比較的に短波長の励起光で照射され、それに応答して、比較的により長い波長の蛍光性の光を放出する。本「放出」光は、蛍光測定の場合、多くの場合、光電子増倍管（ＰＭＴ）である、好適な光検出器によって測定される。吸光測定の場合、励起光は、吸光測定が、サンプルを通して伝送される励起光の量対サンプルに入射する励起光の量の比較に基づくときに必要とされる。励起光を要求する測定はさらに、サンプルを照射するために利用可能な励起光が具体的波長または非常に狭帯域の波長に限定されることを要求し得る。蛍光測定の場合、蛍光性応答は、具体的励起波長を要求し得る。吸光測定の場合、利用される光検出器（多くの場合、吸光測定の場合、フォトダイオード）は、ある波長または非常に狭帯域の波長において最適感度を有し得る。

したがって、波長選択デバイスが、光学ベースの分析器具の励起光経路（ならびに放出光経路）内で利用されている。波長選択デバイスは、モノクロメータおよび光学フィルタを含み、その設計および動作は、当業者に周知である。また、モノクロメータおよび光学フィルタの両方と関連付けられた利点および不利点も公知である。実施される測定のタイプ、分析下のサンプルのタイプ、および他の要因に応じて、あるタイプの波長選択デバイスが、その他のものより好ましくあり得る。いくつかの状況では、２つの異なるタイプの波長選択デバイス（例えば、モノクロメータおよび光学フィルタ）をタンデムで採用することが有用であるであろうが、他の状況では、他のタイプの波長選択デバイスをバイパスしながら、１つのタイプの波長選択デバイスを採用することが有用であるであろう。

（要約）
全体的もしく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た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、器具、ならびに／もしくはデバイスを提供する。

ある実施形態によると、光学ベースの測定によってサンプルを分析するための方法は、第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択することであって、第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、励起フィルタを通して、サンプルに指向し、第２の励起光経路は、励起光を、励起モノクロメータをバイパスしながら、光源から、励起フィルタを通して、サンプルに指向する、ことと、励起光を光源において発生させることと、発生された励起光を第１の励起光経路および第２の励起光経路のうちの選択された１つに沿って伝送することによってサンプルを照射することであって、サンプルを照射することは、放出光を生成する、ことと、放出光を光検出器に伝送することによって、放出光を測定することとを含む。

別の実施形態によると、サンプル分析装置またはシステムは、本明細書に開示される方法のうちのいずれかの全てまたは一部を行うために構成される。

別の実施形態によると、サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置またはシステムは、励起光を発生させるために構成される、光源と、放出光を測定するために構成される、光検出器と、本明細書に開示される方法のいずれかに従って、第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択するために構成される、励起光経路選択デバイスとを含む。

別の実施形態によると、サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置またはシステムは、励起光を発生させるために構成される、光源と、励起光を光源からサンプルに指向するために構成される、励起光学部であって、サンプルは、励起光によって照射されることに応答して、放出光を生成する、励起光学部と、放出光を測定するために構成される、光検出器と、放出光をサンプルから光検出器に指向するために構成される、放出光学部とを含み、励起光学部は、励起フィルタ、励起モノクロメータ、および第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択するために構成される、励起光経路選択デバイスを備え、第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、励起フィルタを通して、サンプルに指向し、第２の励起光経路は、励起光を、励起モノクロメータをバイパスしながら、光源から、励起フィルタを通して、サンプルに指向する。

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、以下の図ならびに発明を実施するための形態の検討に応じて、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。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
光学ベースの測定によってサンプルを分析するための方法であって、前記方法は、
第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択することであって、
前記第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、励起フィルタを通して、前記サンプルに指向し、
前記第２の励起光経路は、励起光を、前記励起モノクロメータをバイパスしながら、前記光源から、前記励起フィルタを通して、前記サンプルに指向する、ことと、
励起光を前記光源において発生させることと、
前記発生された励起光を前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの選択された１つに沿って伝送することによって前記サンプルを照射することであって、前記サンプルを照射することは、放出光を生成する、ことと、
前記放出光を光検出器に伝送することによって、前記放出光を測定することと
を含む、方法。
（項目２）
選択した後、励起光経路選択デバイスを動作させ、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成されている、光学ビーム操向デバイスを備え、前記励起光経路選択デバイスを動作させることは、前記光学ビーム操向デバイスを移動させることを含む、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記励起光経路選択デバイスは、移動可能な基部、前記基部に搭載された第１の光学ビーム操向デバイス、および前記基部に搭載された第２の光学ビーム操向デバイスを備え、
前記励起光経路選択デバイスを動作させることは、前記基部を第１の位置または第２の位置に移動させることを含み、
前記第１の位置において、前記第１の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第１の励起光経路に指向するように位置付けられ、
前記第２の位置において、前記第２の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第２の励起光経路に指向するように位置付けられている、項目２に記載の方法。
（項目５）
前記励起光が前記サンプルに伝送されるべき波長を選択することを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記波長を選択することは、前記励起フィルタを、異なる波長伝送特性を有する複数の異なる励起フィルタから選択することを含み、前記選択された励起フィルタは、前記励起光を前記選択された波長において伝送するように構成されている、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記複数の異なる励起フィルタは、励起フィルタホルダに搭載され、前記励起フィルタを選択することは、前記励起フィルタホルダを移動させ、前記選択された励起フィルタを前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入することを含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記第１の励起光経路が、選択され、前記波長を選択することはさらに、前記励起モノクロメータが前記第１の励起光経路に沿って前記励起光を前記選択された波長において伝送する位置に前記励起モノクロメータを移動させることを含む、項目６に記載の方法。
（項目９）
前記放出光を測定することは、吸光または蛍光を測定することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
第１の放出光経路と第２の放出光経路との間で選択することを含み、
前記第１の放出光経路は、前記放出光を、放出モノクロメータを通して、放出フィルタを通して、前記光検出器に指向し、
前記放出光経路は、前記放出光を、前記放出モノクロメータをバイパスしながら、前記放出フィルタを通して、前記光検出器に指向し、
前記放出光を前記光検出器に伝送することは、前記第１の放出光経路および前記第２の放出光経路のうちの選択された１つに沿って、前記放出光を伝送することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記放出光が前記光検出器に伝送されるべき放出波長を選択することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１２）
前記放出波長を選択することは、放出フィルタを、異なる波長伝送特性を有する複数の異なる放出フィルタから選択することを含み、前記選択された放出フィルタは、前記選択された波長において前記放出光を伝送するように構成されている、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
前記複数の異なる放出フィルタは、放出フィルタホルダに搭載され、前記放出フィルタを選択することは、前記放出フィルタホルダを移動させ、前記選択された放出フィルタを前記第１の放出光経路および前記第２の放出光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入することを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記第１の放出光経路が、選択され、前記放出波長を選択することはさらに、前記放出モノクロメータが前記第１の放出光経路に沿って前記選択された放出波長において前記放出光を伝送する位置に前記放出モノクロメータを移動させることを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置であって、前記サンプル分析装置は、
励起光を発生させるために構成された光源と、
前記放出光を測定するために構成された光検出器と、
項目１に記載の方法に従って、前記第１の励起光経路と前記第２の励起光経路との間で選択するために構成されている、励起光経路選択デバイスと
を備える、サンプル分析装置。
（項目１６）
前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成され、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向するように移動可能である、光学ビーム操向デバイスを備える、項目１５に記載のサンプル分析装置。
（項目１７）
サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置であって、前記サンプル分析装置は、
励起光を発生させるために構成された光源と、
前記励起光を前記光源から前記サンプルに指向するために構成された励起光学部であって、前記サンプルは、前記励起光によって照射されることに応答して、放出光を生成する、励起光学部と、
前記放出光を測定するために構成された光検出器と、
前記放出光を前記サンプルから前記光検出器に指向するために構成された放出光学部と
を備え、
前記励起光学部は、励起フィルタ、励起モノクロメータ、および第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択するために構成された励起光経路選択デバイスを備え、
前記第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、励起フィルタを通して、前記サンプルに指向し、
前記第２の励起光経路は、励起光を、前記励起モノクロメータをバイパスしながら、前記光源から、前記励起フィルタを通して、前記サンプルに指向する、サンプル分析装置。
（項目１８）
前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成され、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向するように移動可能である、光学ビーム操向デバイスを備える、項目１７に記載のサンプル分析装置。
（項目１９）
前記励起光経路選択デバイスは、移動可能な基部、前記基部に搭載された第１の光学ビーム操向デバイス、および前記基部に搭載された第２の光学ビーム操向デバイスを備え、
前記移動可能な基部は、第１の位置と第２の位置との間で移動させるために構成され、
前記第１の位置において、前記第１の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第１の励起光経路に指向するように位置付けられ、
前記第２の位置において、前記第２の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第２の励起光経路に指向するように位置付けられている、項目１７に記載のサンプル分析装置。
（項目２０）
励起フィルタホルダと、前記励起フィルタホルダに搭載され、異なる波長伝送特性を有する、複数の異なる励起フィルタとを備え、前記励起フィルタホルダは、前記励起フィルタのうちの選択された１つを前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入するように移動可能である、項目１７に記載のサンプル分析装置。

本発明は、以下の図を参照することによって、より深く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、同一参照番号は、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、本明細書に開示されるある実施形態による、サンプル分析装置の実施例の概略図である。 図２は、サンプル分析装置の別の概略図である。 図３は、本明細書に開示されるある実施形態による、光源と、第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択する（切り替える）ように構成される、励起経路選択デバイスの構成要素との実施例の概略立面図である。 図４は、本明細書に開示されるある実施形態による、光源と、励起モノクロメータと、励起経路選択デバイスの他の構成要素との実施例の概略斜視図である。 図５は、本明細書に開示されるある実施形態による、励起経路選択デバイスの実施例の概略斜視図である。 図６は、本明細書に開示されるある実施形態による、励起フィルタホルダと、励起経路選択デバイスの構成要素との実施例の概略斜視図である。

（詳細な説明）
本明細書で使用されるように、「被分析物」という用語は、概して、光学ベースの技法によって検出および測定される物質を指す。被分析物の実施例として、限定ではないが、が挙げられる、タンパク質（膜結合タンパク質を含む）、抗原物質、ハプテン、抗体、毒素、有機化合物、ペプチド、微生物、アミノ酸、核酸、ホルモン、ステロイド、ビタミン、薬物（治療目的で投与されるものならびに違法目的で投与されるものを含む）、薬物中間体または副産物、細菌、ウイルス粒子、および前述のいずれかの代謝物または抗体（適用可能である場合）、ならびに前述のいずれかのうちの２つ以上の組み合わせ。

本明細書で使用されるように、「サンプル」という用語は、概して、被分析物を含有することが公知である、または疑われる物質を指す。本明細書に開示される主題を実装する際、サンプルは、供給源から取得されたまま直接的に、またはサンプルの性質を修飾する前処理後に使用されてもよい。サンプルは、例えば、血液、間質液、唾液、水晶体液、脳脊髄液、汗、尿、乳、腹水、粘液、滑液、腹腔液、膣液、羊水、または同等物を含む、生理液等の任意の生物学的起源に由来してもよい。サンプルは、血液から血漿を調製すること、粘液を希釈すること、同等物等、使用に先立って前処理されてもよい。前処理の方法は、濾過、沈殿、希釈、蒸留、濃縮、干渉成分の不活性化、クロマトグラフィ、分離ステップ、および試薬の添加を伴うことができる。生理液以外に、水、食品、および同等物等の他の液体サンプルが、環境または食糧生産検定の実施に使用されてもよい。加えて、被分析物を含有することが公知である、または疑われる固体物質が、サンプルとして使用されてもよい。ある事例では、液体媒体を形成するように、または固体サンプルから被分析物を放出するように、固体サンプルを修飾することが有益であり得る。

本明細書で使用されるように、用語「光」は、概して、光子として量子化可能である、電磁放射を指す。本開示に関するように、光は、紫外線（ＵＶ）から赤外線（ＩＲ）に及ぶ波長で伝搬し得る。本開示では、用語「光」は、可視範囲内の電磁放射に限定されることを意図するものではない。本開示では、用語「光」、「光子」、および「放射」は、同義的に使用される。

本明細書で使用されるように、サンプルから発出する光学信号の検出または測定に関連して、「放出光」または「放出される光」等の用語は、蛍光またはルミネッセンスの結果としてサンプルから放出される光を指す。加えて、便宜上、「放出光」または「放出される光」等の用語はまた、サンプルを通して伝送され、吸光を測定する目的のために収集される、光を指す。

図１は、いくつかの実施形態による、サンプル分析装置１００の実施例の概略図である。図１では、サンプル分析装置１００の種々の構成要素は、概して、１つの構成要素から別の構成要素への光伝送の全体的方向において図式的に配列される。図２は、サンプル分析装置１００の別の概略図である。図２は、概して、構成要素が概して恣意的様式において配列されているという理解の下で、立面図であるように捉えられ得る。実際の実施形態では、相互に対する構成要素の相対的位置は、図１および２において図式的に描写または示唆されるものと有意に異なり得る。

サンプル分析装置１００は、１つ以上のタイプの光学ベースの測定をサンプル上（または複数のサンプル上）で行い、着目被分析物を検出または測定するために構成される。いくつかの実施形態では、サンプル分析装置１００は、ユーザが、蛍光、吸光、ルミネッセンス、細胞撮像等に基づいて、測定等の所望のタイプの光学測定が実施されるように選択することを可能にするように構成される。例えば、ユーザは、所望のタイプの光学測定を行うようにサンプル分析装置１００の光学部を再構成することが可能であり得る。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、マルチモードリーダであってもよい。例えば、マルチモードリーダとして、サンプル分析装置１００は、ユーザが、いくつかの利用可能な異なるカートリッジの間で用途特有の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サンプル分析装置１００の中へ選択されたカートリッジを装填することを可能にすることによって、再構成可能であり得る。このように、選択されたカートリッジは、サンプル分析装置１００に動作可能に結合されてもよく、それによって、サンプル分析装置１００は、選択された実験を実施するために適切に構成される。各カートリッジは、特定のタイプの実験（例えば、蛍光、吸光、ルミネッセンス等）に特有である、またはそのために最適化された内部光学部を含有してもよい。カートリッジ内に収納される内部光学部は、カートリッジの筐体の光学ポートを通して、サンプル分析装置１００の筐体内に収納される外部光学部と連通してもよい。いくつかのカートリッジは、加えて、１つ以上の内部光源および／または１つ以上の内部光検出器を含んでもよい。サンプル分析装置１００は、１つを上回るカートリッジを同時に受容および支持するように構成されてもよく、特定のカートリッジが、その後、選択されたカートリッジをサンプル分析装置１００の内部の動作位置に移動させること等によって、サンプル分析装置１００によって画定された光学経路の中に結合するために選択されてもよい。カートリッジベースのマルチモードリーダの実施例は、その内容が参照することによってそれらの全体として本明細書に組み込まれる、米国特許第９，１８８，５２７号および第８，１１９，０６６号で説明される。

概して、光学ベースのサンプル分析器具の中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、本開示される主題の理解を促進するように、簡潔にのみ本明細書で説明される。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つ以上のサンプルを支持するために構成される、サンプルキャリア１０４と、励起光を発生させるための光源１０８と、（例えば、蛍光またはルミネッセンスによって）サンプルから伝搬する放出光を受信して測定するための光検出器１１２と、励起光を励起光経路に沿って光源１０８からサンプルに指向し、１つ以上の方法において励起光を処理または修正するために構成される、励起光学部１１６と、（例えば、蛍光またはルミネッセンスによってサンプルによって放出される）放出光を放出光経路に沿ってサンプルから光検出器１１２に指向し、励起光を１つ以上の方法において処理または修正するために構成される、放出光学部１２０とを含む。マルチモード読取機として構成されると、サンプル分析装置１００はさらに、上記に説明されるように、具体的光学ベースの測定（例えば、蛍光、吸光、ルミネッセンス等）を実装するために構成される、複数の用途特有のカートリッジと、選択されたカートリッジと励起光学部１１６および放出光学部１２０との間の光学インターフェースを提供するために構成される、中間またはインターフェース光学１２６とを除去可能に受容および支持するように構成される、カートリッジモジュール１２４を含んでもよい。サンプル分析装置１００はさらに、サンプルキャリア１０４およびカートリッジモジュール１２４（サンプル上で光学測定を実施するための動作位置にあるとき）を包囲する、装置筐体１２８、ならびに光源１０８、光検出器１１２、励起光学部１１６、および放出光学部１２０等のサンプル分析装置１００の他の構成要素を含む。装置筐体１２８は、サンプルをサンプルキャリア１０４上に、およびカートリッジをカートリッジモジュール１２４の中に搭載することを含む、サンプル分析装置１００の内部領域にアクセスすることを可能にするための１つ以上のパネル、ドア、引き出し等を含んでもよい。サンプル分析装置１００はさらに、サンプル（サンプルキャリア１０４上に支持される）が動作可能に位置し得る、インキュベーションチャンバ１３０（図２）を装置筐体１２８内に含んでもよい。

概して、サンプルキャリア１０４は、１つ以上のサンプルを１つ以上の軸に沿って移動させるために構成される。例えば、サンプルキャリア１０４は、水平平面に２次元で移動可能なＸ−Ｙ段であってもよいが、他の実施形態ではまた、第３の垂直（Ｚ）次元においても移動可能であってもよい。サンプルキャリア１０４は、手動で作動される、半自動化される、または完全に自動化される（モータ式）段またはプラットフォームであってもよい。典型的実施形態では、１つ以上のサンプルは、好適なサンプル支持体によって支持または保持され、これは、順に、サンプルキャリア１０４によって支持される。概して、サンプル支持体は、分析中に１つ以上のサンプルを保持するために構成される、１つ以上のコンテナであってもよい。非限定的実施例として、サンプル支持体は、マルチウェルプレート（マイクロタイタープレート、マイクロプレート、または光学プレートとしても公知である）、１つ以上のキュベットまたはバイアル、個別のサンプルを含有するスポットまたはブロットを支持する基板等であってもよい。サンプルキャリア１０４は、装置筐体１２８の中に、かつそこから移動可能であってもよい。したがって、サンプルまたは１つ以上のサンプルを支持するサンプル支持体は、サンプルキャリア１０４上に搭載されてもよい一方、サンプルキャリア１０４は、例えば、サンプルキャリア１０４は、少なくとも部分的に装置筐体１２８の外側に位置付けられる、外側位置にある。サンプルキャリア１０４は、次いで、サンプルがサンプル分析装置１００の１つ以上の光学構成要素と整合する（または複数のサンプルを逐次的に整合させる）ように、サンプルキャリア１０４が装置筐体１２８内に完全に位置付けられる、内側位置まで移動させられてもよい（図１に図示されるように）。

光源１０８は、蛍光および吸光検出技法等のサンプルの励起（照射）を要求する実施形態で利用される。いくつかの実施形態では、光源１０８は、パルス光ビームを生成するように構成され得る、閃光灯（例えば、キセノン閃光灯、重水素閃光灯、ハロゲン閃光灯、ハロゲン化金属閃光灯等）等の広帯域光源である。他の実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、レーザ等の他の光源が、提供されてもよく、サンプル分析装置１００は、当業者によって理解されるように、異なるタイプの光源間の切替を可能にするように構成されてもよい。

概して、励起光学部１１６は、例えば、１つ以上のレンズ、開口、フィルタ、光導波路（例えば、光ファイバ）、鏡、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。本実施形態では、励起光学部１１６は、励起モノクロメータ１３２と、励起フィルタホルダ１３６とを含む。当業者によって理解されるように、励起モノクロメータ１３２および励起フィルタホルダ１３６は両方とも、光学システムを通してさらに通過される励起光の具体的波長（または狭帯域の波長）を制御するための波長選択器として機能する。すなわち、励起モノクロメータ１３２および励起フィルタホルダ１３６は両方とも、励起光を光源１０８から受信し、所望の波長または狭帯域の波長（色）において励起光を前方へ伝送するように機能するが、異なる原理で動作する。

励起モノクロメータ１３２は、異なる波長の励起光を空間的に分離する、１つ以上の回折格子を備える。励起モノクロメータ１３２は、選択された波長を有する励起光と出口スリットを整合させる位置に回折格子を回転させることによって、選択された波長を有する励起光の成分を伝送する。非選択波長を有する励起光の全ての成分は、出口スリットと整合されず、したがって、励起モノクロメータ１３２を越えて光学経路から伝搬しないように遮断される。

一方、励起フィルタホルダ１３６は、異なる光学伝送特性を有する材料から成る複数の光学フィルタを支持する。すなわち、光学フィルタは、異なる波長の励起光を通過させるように調合される。励起フィルタホルダ１３６は、回転または（図示される実施形態では）線形平行移動（すなわち、摺動）のいずれかによって移動可能であるように構成される。故に、励起フィルタホルダ１３６は、選択されたフィルタを光学経路の中に移動させるように作動されてもよく、それによって、選択されたフィルタは、選択された波長（または狭帯域の波長）のみの励起フィルタホルダ１３６を越えた光学経路内での前方への通過を可能にする一方、全ての他の波長を遮断する。一実施形態では、励起フィルタホルダ１３６は、８つの位置を備え、最大６つの位置が、光学フィルタ（例えば、ロングパス、ショートパス、バンドパス等）によって占有され、別の位置は、励起光が任意の干渉を伴わずに通過することができる開放開口であり、別の位置は、励起光を完全に遮断する材料を提示する。

いくつかの実施形態では、励起フィルタホルダ１３６は、励起フィルタホルダ１３６に位置付けられるフィルタの全てに関する情報を記憶するために利用される、主要近距離通信（ＮＦＣ）タグを含んでもよい。励起フィルタホルダ１３６はまた、フィルタ毎に個々のＮＦＣタグを含んでもよい（例えば、各フィルタ位置に位置する）。サンプル分析装置１００は、励起フィルタホルダ１３６がサンプルに分析装置１００の中に装填されるように位置付けられる、ＮＦＣアンテナを含んでもよく、ＮＦＣアンテナは、ＮＦＣアンテナの正面に位置付けられる任意のフィルタと関連付けられた情報を読み取る。主要ＮＦＣタグが、ＮＦＣアンテナの正面に位置付けられると、フィルタと関連付けられた具体的情報が、主要ＮＦＣタグ上に記憶されてもよい。

本実施形態では、励起光が光源１０８から励起フィルタホルダ１３６に伝送されるために提供される光学経路は、第１の励起光経路１４０および第２の励起光経路１４４に分裂される。図１に図式的に図示されるように、励起モノクロメータ１３２は、第１の励起光経路１４０のみにある（すなわち、それと光学的に連通する、またはその中で動作する）。したがって、第１の励起光経路１４０は、励起光を、光源１０８から、励起モノクロメータ１３２を通して、励起フィルタホルダ１３６の選択された励起フィルタを通して、サンプル（サンプルキャリア１０４に適切に位置付けられる）へと前方に指向する。第２の励起光経路１４４は、励起光を、励起モノクロメータ１３２をバイパスしながら、光源１０８から、励起フィルタホルダ１３６の選択された励起フィルタを通して、サンプルに指向する。サンプル分析装置１００は、光学経路を第１の励起光経路１４０と第２の励起光経路１４４との間で切り替えるために構成される。言い換えると、サンプル分析装置１００は、光源１０８によって発生された励起光が、第１の励起光経路１４０を通して、または第２の励起光経路１４４を通して指向されるかどうかを選択し、それによって、励起モノクロメータ１３２がバイパスされるかどうかを選択するために構成される。本目的のために、励起光学部１１６は、励起経路選択デバイス１４８を含む。以下にさらに説明されるように、励起経路選択デバイス１４８は、励起光を光源１０８から第１の励起光経路１４０または第２の励起光経路１４４のいずれかの中に指向するように移動可能である（移動するように作動されることができる）。また、明白となるであろうように、励起経路選択デバイス１４８は、単一の移動可能な構成要素のみを備えてもよい、すなわち、単一の移動可能な構成要素のみが、励起光を選択された（第１または第２の）励起光経路１４０または１４４の中に誘導するために必要とされる。

また、図１に図示されるように、いくつかの実施形態では、励起光学部１１６はさらに、複数の異なる光学構成要素を保持する、付加的光学ホルダ１５２を含んでもよい。付加的光学ホルダ１５２は、選択された光学構成要素を、励起モノクロメータ１３２と励起フィルタホルダ１３６との間の第１の励起光経路１４０の中に、および光源１０８と励起フィルタホルダ１３６との間の第２の励起光経路１４４の中に挿入するように移動可能である（回転または摺動によって）。付加的光学ホルダ１５２は、異なる減衰係数（例えば、無減衰、１０Ｄ、２０Ｄ、３０Ｄ等）を提供し、光検出器１１２を飽和させるであろう高応答を伴うサンプルが測定される場合、励起光のエネルギーを低減させる、１つ以上の減衰フィルタを含んでもよい。付加的光学ホルダ１５２に続く、基準ビームスプリッタ（図示せず）は、基準フォトダイオード（図示せず）に指向される基準ビームとしての励起光ビームの一部を分裂させ得る。基準フォトダイオードは、励起光のエネルギーを追跡するために利用されてもよい。基準フォトダイオードによって測定された励起光の強度に基づいて、サンプル分析装置１００のシステムコントローラ（コンピューティングデバイス）１９０（図２）は、選択された減衰係数の減衰フィルタをアクティブ励起光経路１４０または１４４の中に挿入するように、付加的光学ホルダ１５２を作動させ、移動させることによって、励起光を減衰させてもよい。ダイナミックレンジ拡張のそのような技法は、米国特許出願公開第２０１３／０１１９２７７号（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）に説明されるように実装されてもよい。減衰フィルタに加えて、またはその代替として、付加的光学ホルダ１５２に位置付けられ得る、光学構成要素の他の実施例として、限定ではないが、ビーム成形開口、開放開口（すなわち、それを通して通過する光ビームを減衰または修正しない、開口）、および特殊機能を伴うフィルタ（例えば、ロングパス、ショートパス、バンドパス等）が挙げられる。

概して、放出光学部１２０は、例えば、１つ以上のレンズ、開口、フィルタ、光導波路（例えば、光ファイバ）、鏡、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。本実施形態では、放出光学部１２０は、放出モノクロメータ１５６と、放出フィルタホルダ１６０とを含む。放出フィルタホルダ１６０は、異なる光伝送特性を有する、複数の放出フィルタを支持してもよい。放出モノクロメータ１５６および放出フィルタホルダ１６０は、概して、本明細書に説明される、励起モノクロメータ１３２および励起フィルタホルダ１３６に類似してもよく、必要に応じて、放出光経路において使用するために最適化されてもよい。

本実施形態では、放出光がサンプルから光検出器１１２に伝送されるために提供される光学経路（または実装される測定技法に応じて、介在カートリッジおよび／またはインターフェース光学１２６）は、第１の放出光経路１６４および第２の放出光経路１６８に分裂される。図１に図式的に図示されるように、放出モノクロメータ１５６は、第１の放出光経路１６４内にのみある（すなわち、それと光学的に連通する、またはその中で動作する）。したがって、第１の放出光経路１６４は、放出光を、放出モノクロメータ１５６を通して、放出フィルタホルダ１６０の選択された放出フィルタを通して、光検出器１１２へと前方に指向する。第２の放出光経路１６８は、放出光を、放出モノクロメータ１５６をバイパスしながら、放出フィルタホルダ１６０の選択された放出フィルタを通して、光検出器１１２に指向する。サンプル分析装置１００は、放出光経路を第１の放出光経路１６４と第２の放出光経路１６８との間で切り替えるために構成される。言い換えると、サンプル分析装置１００は、放出モノクロメータ１５６がバイパスされるかどうかを選択するために構成される。本実施形態では、インターフェース光学１２６は、第１の放出光経路１６４と第２の放出光経路１６８との間で切り替えるために構成される、主要光学経路選択デバイス１７２を含む。

概して、光検出器１１２は、放出光信号を放出光学部１２０から受信することに応答して、電気測定信号を発生させ、測定信号を、サンプル分析装置１００とともに、またはその外部に提供される、信号処理回路（例えば、データ入手回路）に伝送するように構成される（例えば、概して、システムコントローラ１９０によって表されるように）。実施形態に応じて、光検出器１１２は、必要に応じて、検出されるべき放出波長に対する感度を最適化するために、光電子増倍管（ＰＭＴ）、フォトダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）デバイス等の能動ピクセルセンサ（ＡＰＳ）であってもよい。典型的実施形態では、図示される光検出器１１２は、蛍光および／またはルミネセンス放出光信号を処理するために最適化された１つ以上のＰＭＴを備える。フォトダイオード等の吸光放出光信号を処理するために最適化された別個の光検出器（図１および２には図示せず）も、提供されてもよい。

上記に説明されるように、カートリッジモジュール１２４は、具体的光学ベースの測定（例えば、蛍光、吸光、ルミネッセンス等）を実装するために構成される複数の用途特有のカートリッジを除去可能に受信および支持するように構成される。本目的のために、カートリッジモジュール１２４は、その中に個々のカートリッジが、据え付けられ（装填され）、その後、据付解除（除去）され得る、複数のレセプタクルまたはスロットを含んでもよい。カートリッジモジュール１２４は、自動化、半自動化、または手動様式で移動可能であってもよい。例えば、カートリッジモジュール１２４は、カートリッジの据付および据付解除を促進する、装置筐体１２８のドアを通して、少なくとも部分的に外側の位置に、移動可能であってもよい。別の実施例として、カートリッジモジュール１２４は、装置筐体１２８の内部で移動可能であり、選択されたカートリッジが、サンプル分析装置１００の光学システムと光学的に整合される（すなわち、励起光学部１１６および放出光学部１２０と光学連通して設置される）ことを可能にし得る。所与のカートリッジが利用される実験のタイプに応じて、カートリッジのカートリッジ筐体によって封入される内部光学部は、例えば、鏡、フィルタ、プリズム、回折格子、内部光源、および／または内部光検出器等の種々の構成要素を含んでもよい。

概して、インターフェース光学１２６は、例えば、１つ以上のレンズ、光学読取ヘッド、開口、フィルタ、光ガイド（例えば、光ファイバ）、鏡、ビームスプリッタ、光学経路スイッチ等を含んでもよい。本実施形態では、インターフェース光学部１２６は、主要光学経路選択デバイス１７２を含む。第１の放出光経路１６４と第２の放出光経路１６８との間で切り替えるように構成されることに加え、主要光学経路選択デバイス１７２は、励起光学部１１６とサンプルとの間およびサンプルと放出光学部１２０との間の適切な光学経路を選択することによって、測定方法を選択するように構成されてもよい。主要光学経路選択デバイス１７２はまた、カートリッジモジュール１２４（すなわち、カートリッジモジュール１２４内に据え付けられた具体的カートリッジ）が、光学経路（励起光経路および／または放出光経路）と光学連通するように設置される（その中に挿入される）かどうかを選択するように構成されてもよい。これらの目的のために、主要光学経路選択デバイス１７２、例えば、１つ以上のレンズ、開口、光導波路（例えば、光ファイバ）、鏡、ビームスプリッタ等は、種々の光学構成要素が、搭載される、取り付けられる、または形成される、構造本体を含んでもよい。主要光学経路選択デバイス１７２の構造本体は、複数の選択可能な位置を提供してもよく、光学経路内の動作可能またはアクティブ位置である位置を選択するように移動可能（例えば、摺動可能）であってもよい。

図２に図示されるように、インターフェース光学部１２６はさらに、サンプルキャリア１０４（サンプルキャリア１０４上に支持される選択されたサンプルと整合する）の上方に位置付けられる上部吸光レンズ１７６（吸光測定のために利用されるレンズ）と、サンプルキャリア１０４（サンプルキャリア１０４上に支持される選択されたサンプルと整合する）の上方に位置付けられる上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０（蛍光およびルミネセンス測定のために利用されるレンズ）と、サンプルキャリア１０４（サンプルキャリア１０４上に支持される選択されたサンプルと整合する）の下方に位置付けられる底部吸光読取ヘッド１８４と、サンプルキャリア１０４（サンプルキャリア１０４上に支持される選択されたサンプルと整合する）の下方に位置付けられる底部蛍光読取ヘッド１８８とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０は、サンプルに向かって、かつそこから離れるように移動可能であり、異なるマルチウェルプレートサイズ、充填体積、サンプル高さ等に適応し、かつマルチウェルプレートの近隣ウェル間のクロストークを回避してもよい。

測定方法の選択は、本明細書に説明されるように、励起経路選択デバイス１４８を動作させ、第１の励起光経路１４０または第２の励起光経路１４４を選択することと併せて、主要光学経路選択デバイス１７２を動作させ、位置を選択することを伴い得る。１つの非限定的実施例として、主要光学経路選択デバイス１７２は、以下の選択可能な位置を提供してもよい。

位置０：本位置は、カートリッジモジュール１２４の用途特有のカートリッジを光学経路の中に結合し、時間分解蛍光、多重化された時間分解蛍光、蛍光偏光、ＡＬＰＨＡＳＣＲＥＥＮ（登録商標）アッセイ、ＮＡＮＯ−ＴＲＦ（登録商標）アッセイ等、拡張システム能力を提供するために利用されてもよい。

位置１：本位置は、励起モノクロメータ１３２および励起フィルタホルダ１３６と併せて、吸光測定のために利用されてもよい。励起光ビームは、上部吸光レンズ１７６に指向される。上部吸光レンズ１７６は、ビームの焦点がサンプルの中心にあるように励起光ビームをコリメートする、集束レンズである。放出光（この場合、サンプルを通して伝送される光）は、底部吸光読取ヘッド１８４によって収集される。伝送される光は、次いで、吸光特有の光検出器（例えば、フォトダイオード、図１に図示せず）に指向されてもよい。本位置はまた、放出フィルタホルダ１６０と併せて、ルミネセンス測定のために利用されてもよい。当業者によって理解されるであろうように、ルミネセンス測定は、励起光を利用せず、むしろ、ルミネッセンスは、適切な試薬をサンプルに追加することによって開始される。サンプルからのルミネッセンス放出光は、上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０によって収集され、放出光学部１２０を通して光検出器１１２に指向される。

位置２：本位置は、励起モノクロメータ１３２および放出モノクロメータ１６４と併せて、または励起フィルタホルダ１３６および放出モノクロメータ１６４と併せて、底部読取蛍光測定のために利用されてもよい。励起光は、励起光ファイバ（図示せず）を介して、底部蛍光読取ヘッド１８８に指向され、これは、励起光ビームをサンプル上に集束させる（それによって、サンプルをマルチウェルプレートの底部から照射する）。放出光（この場合、サンプルから放出される蛍光の光）は、底部蛍光読取ヘッド１８８によって収集される。放出光は、次いで、放出光ファイバ（図示せず）を介して、主要光学経路選択デバイス１７２に、次いで、放出光学部１２０を通して、光検出器１１２に前方に指向されてもよい。

位置３：本位置は、励起モノクロメータ１３２および放出フィルタホルダ１６０と併せて、または励起フィルタホルダ１３６および放出フィルタホルダ１６０と併せて、底部読取蛍光測定のために利用されてもよい。励起光ファイバ、底部蛍光読取ヘッド１８８、および放出光ファイバは、すぐ上で説明されたように利用される。

位置４：本位置は、励起モノクロメータ１３２および放出モノクロメータ１６４と併せて、または励起フィルタホルダ１３６および放出モノクロメータ１６４と併せて、上部読取蛍光測定のために利用されてもよい。本位置では、放出光は、上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０に指向され、これは、励起光ビームをサンプル上に集束させる（それによって、サンプルをマルチウェルプレートの上部から照射する）。放出光は、次いで、同一上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０によって収集され、次いで、放出光学部１２０を通して、光検出器１１２に前進してもよい。本位置はまた、放出モノクロメータ１６４と併せて、ルミネセンス測定のために利用されてもよい。サンプルからのルミネッセンス放出光は、上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０によって収集され、次いで、放出光学部１２０を通して、光検出器１１２に指向される。

位置５：本位置は、励起フィルタホルダ１３６および放出フィルタホルダ１６０と併せて、上部読取蛍光測定のために利用されてもよい。上部蛍光／ルミネセンスレンズ１８０および光検出器１１２は、この場合、上記に説明されるように、利用されてもよい。本位置はまた、励起フィルタホルダ１３６および放出フィルタホルダ１６０と併せて、蛍光偏光測定または時間分解蛍光測定のために利用されてもよい。

本実施形態において実装されるような主要光学経路選択デバイス１７２の種々の位置０−５を比較することから明白であるように、主要光学経路選択デバイス１７２の位置は、放出光が、放出モノクロメータ１６４を通して、または放出フィルタホルダ１６０を通して、伝送されるかどうかを判定する。より一般的には、サンプル分析装置１００によって可能にされる種々のタイプの光学ベースの測定は、励起モノクロメータ１３２、励起フィルタホルダ１３６、放出モノクロメータ１６４、および放出フィルタホルダ１６０の任意の組み合わせと併せて実施されてもよい。

いくつかの実施形態では、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の中に動作可能に位置付けられる前または後に、液体をサンプルに添加する（例えば、選択されたウェルの中に、またはサンプルキャリア１０４上に配置されるサンプル支持体の選択されたブロット上に）ために構成される、液体分注システム（例えば、注入器針、管類、ポンプ、リザーバ等、図示せず）を含んでもよい。例えば、標識剤が、当業者によって理解されるように、蛍光、ルミネセンス、または他のタイプの測定のために、サンプルに添加されてもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上の異なるタイプの試薬が、添加されてもよい。

サンプル分析装置１００はさらに、システムコントローラ（例えば、コンピューティングデバイス）１９０を含んでもよい。当業者によって理解されるであろうように、システムコントローラ１９０は、サンプル分析装置１００の種々の機能側面を制御する、監視する、および／またはタイミングを図るために、および／または光検出器１１２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から受信し、制御信号を光検出器１１２および／または他の構成要素に伝送するために構成される、１つ以上のモジュールを含んでもよい。例えば、システムコントローラ１９０は、サンプルキャリア１０４、カートリッジモジュール１２４（提供される場合）、励起モノクロメータ１３２、励起フィルタホルダ１３６、励起経路選択デバイス１４８、放出モノクロメータ１５６、放出フィルタホルダ１６０、および主要光学経路選択デバイス１７２の動作（例えば、移動および位置）を協調させるために構成されてもよい。全てのそのような目的のために、システムコントローラ１９０は、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。典型的実施形態では、システムコントローラ１９０は、全体的制御を提供する主要電子プロセッサを含み、かつ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つ以上の電子プロセッサを含んでもよい。システムコントローラ１９０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つ以上のメモリならびに／もしくはデータベースを含んでもよい。システムコントローラ１９０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を含んでもよい。システムコントローラ１９０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（もしくはファームウェア）、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１１２から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。システムコントローラ１９０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つ以上のタイプのユーザインターフェースデバイスを含む、またはそれと通信してもよい。システムコントローラ１９０は、システムコントローラ１９０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。

いくつかの実施形態によると、サンプル分析装置１００を利用する光学測定を伴う実験が、以下のように実装されてもよい。サンプルまたは複数のサンプルは、サンプル分析装置１００の中に導入され、サンプル分析装置１００の光学部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、「光学的に整合した」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、サンプル分析装置１００と「流体的に整合させられている」、すなわち、上記に説明されるような液体分注システムを操作すること等によって、サンプル上に流体を分注することができるよう位置付けられている、サンプルに対応してもよい。サンプル導入は、マイクロプレートの１つ以上のウェルまたは他のタイプのサンプル支持体の中に１つ以上のサンプルを装填すること（例えば、当業者によって理解されるように、ウェスタンブロット等のブロッティング技法に従ってサンプルを調製すること）と、上記に説明されるようなサンプルキャリア１０４の使用等によって、サンプル分析装置１００の中にサンプル支持体を装填または搭載することとを伴ってもよい。また、上記のように、サンプルおよび行われる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の中に位置付けられることに先立って、調製または処理（培養、混合、均質化、遠心分離、緩衝、試薬添加、固相抽出等の分析分離、クロマトグラフィ、電気泳動等）を受けてもよい。

サンプル導入に加えて、サンプル分析装置１００またはそのある構成要素（光学部、電子機器等）は、行われる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り得る。例えば、カートリッジベースである場合、適切なカートリッジ（または複数のカートリッジ）が、サンプル分析装置１００のカートリッジモジュール１２４の中に設置されてもよい。カートリッジを設置した後、カートリッジの中に提供される光学部は、サンプル分析装置１００の筐体１２８内の光学回路の一部になる。例えば、カートリッジ光学部は、励起光学部１１６、放出光学部１２０、および／またはインターフェース光学１２６と整合させられ（光学連通し）てもよい。カートリッジを設置することは、カートリッジに、および／またはそこから、電力、データ、ならびに制御信号を伝送するための電気経路を確立することをもたらす。

サンプルは、次いで、必要に応じて、測定のために、サンプルから光子の放出を誘発するように処理される。ルミネセンス測定の場合、上記に説明されるように、液体分注システムを動作させること等によって、試薬が、ルミネセンス応答を誘発するために添加されてもよい。蛍光測定の場合、光源１０８および関連付けられる励起光学部１１６（および可能性として、上記に説明されるようなカートリッジおよび／またはインターフェース光学部１２６）が、サンプルを照射または励起させ、蛍光性応答を誘発するために利用される。蛍光測定は、加えて、蛍光性応答を誘発するための試薬の添加を伴ってもよい。ルミネッセンスまたは蛍光測定のいずれかの場合、放出光学部１２０（および可能性として、上記に説明されるようなカートリッジおよび／またはインターフェース光学部１２６）が、放出光をサンプルから収集し、放出光を光検出器１１２に指向するために利用される。光検出器１１２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、上記に説明されるようにサンプル分析装置１００のシステムコントローラ１９０によって提供され得るような電気信号を信号処理回路に伝送する。

吸光測定の場合、光源１０８および関連付けられる励起光学部１１６（および可能性として、上記に説明されるようなカートリッジおよび／またはインターフェース光学部１２６）が、サンプルを照射するために利用される。この場合、「放出」光は、サンプルを通して伝送される光であり、これは、光の一部のサンプルによる吸光に起因して、サンプル上に入射する励起光と比較して減衰される。伝送される（「放出」）光は、上記に説明されるように、図示される光検出器１１２から分離され得る、吸光検出器に指向されてもよい。

実装される光学測定技法のいずれかに関して、複数のサンプルが、処理されてもよい。例えば、その上またはその中に複数のサンプルが提供される、サンプル支持体は、各サンプルを実験に利用されている光学部と連続的に整合させるように移動されてもよく（サンプルキャリア１０４を使用すること等によって）、それによって、測定が、全てのサンプルから連続的に得られる。

励起経路の選択を伴う、光学ベースの測定によってサンプルを分析するための方法の実施例が、ここで説明されるであろう。概して、本方法は、励起光によるサンプルの励起または照射を要求する光学ベースの測定と併せて実装されてもよく、その実施例は、蛍光ベースおよび吸光ベースの測定を含む。実施される具体的方法に応じて、サンプルを具体的波長（または狭帯域の波長）まで励起させる、または照射するために利用される励起光を制限することが望ましくあり得る。したがって、本方法は、サンプルに伝送される励起光の波長を選択することを伴い得る。加えて、本方法は、波長が選択されるべきモダリティ（すなわち、励起光が制限されるべき波長）を選択することを伴い得る。一実施形態では、波長選択モダリティの選択は、波長選択の第１の段階としての励起モノクロメータ１３２および波長選択の第２の段階としての励起フィルタホルダ１３６を採用するか、または波長選択のための唯一のモダリティとしての励起フィルタホルダ１３６を採用するかどうかを選択することを伴う。したがって、本方法は、第１の励起光経路１４０と第２の励起光経路１４４との間で選択することを含んでもよい。上記に説明されるように、第１の励起光経路１４０は、励起光を、光源１０８から、励起モノクロメータ１３２を通して（すなわち、励起モノクロメータ１３２に、次いで、励起フィルタホルダ１３６へと前方に）、励起フィルタホルダ１３６を通して、サンプルに指向する。一方、第２の励起光経路１４４は、励起光を、励起モノクロメータ１３２をバイパスしながら、光源１０８から、励起フィルタホルダ１３６を通して、サンプルに指向する。第１の励起光経路１４０または第２の励起光経路１４４が選択されるかどうかに応じて、励起フィルタホルダ１３６のいずれかまたは励起フィルタホルダ１３６および励起モノクロメータ１３２の両方が、サンプルに向かってさらなる伝送のために、所望の波長を選択するように、設定される（移動させることによって調節する）。

励起フィルタホルダ１３６は、励起フィルタホルダ１３６に搭載される複数の励起フィルタの中から、励起光の他の波長を遮断しながら、所望の波長を通過させるために効果的な光学伝送特性を有する、励起フィルタを選択することによって設定される。励起フィルタホルダ１３６は、次いで、選択された励起フィルタを第１の励起光経路１４０および第２の励起光経路１４４のうちの選択された１つの中に挿入するように移動される（摺動または回転によって）。励起モノクロメータ１３２は、励起モノクロメータ１３２を励起モノクロメータ１３２が励起光を第１の励起光経路１４０に沿って選択された波長において伝送するであろう位置に移動させる（典型的には、回転させる）ことによって設定される。典型的実施形態では、励起モノクロメータ１３２は、広帯域励起光を光源１０８から受信し、励起モノクロメータ１３２から相互に対して異なる方向（角度）に個々のビームとして伝搬する、励起光を異なる波長に分散させる。励起モノクロメータ１３２の位置は、どの波長特有のビームが出口スリットと整合されるかを決定付け、したがって、励起フィルタホルダ１３６へと前方に伝送されることを可能にする一方、非選択波長は、遮断され、出口スリットを通して通過しない。励起モノクロメータ１３２の位置を変化させることは、したがって、前方に伝送される波長を変化させる。

励起波長および励起光経路（第１の励起光経路１４０または第２の励起光経路１４４）を選択後、光源１０８において発生された励起光は、選択された励起光経路１４０または１４４に沿って伝送される。結果として生じる波長選択励起光は、次いで、サンプルに伝送される。本方法は、次いで、本明細書のいずれかに概して説明されるように進められ得る。したがって、励起光によって照射されることに応答して、サンプルは、放出光（吸光を測定する場合、サンプルを通して伝送される光であり得る）を生成し、放出光は、光検出器１１２（または吸光特有の光検出器）に伝送され、それによって測定される。

実施形態に応じて、本方法は、全て本明細書のいずれかに説明されるように、カートリッジモジュール１２４の１つ以上のカートリッジ、インターフェース光学部１２６、主要光学経路選択デバイス１７２、放出モノクロメータ１６４、放出フィルタホルダ１６０等のサンプル分析装置１００の他の構成要素の動作および／または使用を含んでもよい。

図３は、光源１０８と、第１の励起光経路１４０と第２の励起光経路１４４との間で選択する（切り替える）ように構成される、励起経路選択デバイス１４８の構成要素との実施例の概略立面図である。概して、励起経路選択デバイス１４８は、励起光経路の選択をもたらすように移動可能なビーム操向デバイス等の１つ以上の構成要素を含んでもよい。図３に図示される実施形態では、励起経路選択デバイス１４８は、放物線鏡３０２の形態でビーム操向デバイスを含む。図３では、励起経路選択デバイス１４８は、放物線鏡３０２が光源１０８および励起フィルタホルダ１３６と光学整合する位置に移動されている。本位置では、放物線鏡３０２は、励起光ビーム３０６を第２の励起光経路１４４の方向に反射させ、したがって、励起モノクロメータ１３２をバイパスしながら、励起光ビーム３０６を直接励起フィルタホルダ１３６に伝送するように配向される。

図４は、光源１０８と、励起モノクロメータ１３２と、励起経路選択デバイス１４８の他の構成要素との実施例の概略斜視図である。図４に図示される実施形態では、励起モノクロメータ１３２は、デュアルモノクロメータとして構成される。当業者によって理解されるであろうように、デュアルモノクロメータは、処理されている光ビームからの迷光の排除を改良するように直列に位置付けられる、２つの回折格子を含む。図４に示されるように、励起モノクロメータ１３２は、直列に配列される、第１の回折格子４１０および第２の回折格子４１４を含む。第１の回折格子４１０および第２の回折格子４１４は、光源１０８によって発生された励起光の具体的波長を選択するように回転可能である。また、図４に図示される実施形態では、励起経路選択デバイス１４８は、平坦鏡４１８および放物線鏡４２２の形態で２つの付加的ビーム操向デバイスを含む。図４では、励起経路選択デバイス１４８は、平坦鏡４１８が光源１０８および第１の回折格子４１０と光学整合し、放物線鏡４２２が第２の回折格子４１４および励起フィルタホルダ１３６と光学整合する位置に移動されている。本位置では、平坦鏡４１８は、励起光ビーム４０６を第１の回折格子４１０に向かって反射させるように配向され、これは、励起光ビーム４０６を第２の回折格子４１４に伝送する。また、本位置では、放物線鏡４２２は、励起光ビーム４０６の波長特有の成分を第２の回折格子４１４から受信し、波長特有の成分をビームとして励起フィルタホルダ１３６に向かって反射させるように配向される。故に、図４（少なくとも部分的に）は、第１の励起光経路１４０の実施例を図示する。

図５は、ある実施形態による、励起経路選択デバイス５４８の実施例の概略斜視図である。励起経路選択デバイス５４８は、上記に説明され、図１に図示される、励起経路選択デバイス１４８に対応してもよい。図示される実施形態では、励起経路選択デバイス５４８は、移動可能な基部５５０を含み、その上に、第１の励起光経路１４０と第２の励起光経路１４４との間で選択する（切り替える）ために利用されるビーム操向デバイスの全て（例えば、放物線鏡３０２、平坦鏡４１８、および放物線鏡４２２）が、搭載されてもよい。基部５５０は、第１の励起光経路１４０がアクティブである（平坦鏡４１８および放物線鏡４２２が図４に示されるように位置付けられる）第１の位置と、第２の励起光経路１４４がアクティブである（放物線鏡３０２が図３に示されるように位置付けられる）第２の位置との間で移動可能である（例えば、回転によって）。換言すると、基部は、放物線鏡３０２が光源１０８と整合される第１の位置と、平坦鏡４１８が光源１０８と整合される第２の位置との間で移動可能である。基部５５０の移動は、当業者によって理解されるであろうように、基部５５０をモータ５５４に適切に結合することによって自動化されてもよい。放物線鏡３０２、平坦鏡４１８、および放物線鏡４２２が、基部とともに移動するにつれて、第１の励起光経路１４０と第２の励起光経路１４４との間の切替は、単一構成要素、すなわち、基部５５０のみの移動を要求する。

図６は、実施形態による、励起フィルタホルダ６３６と、励起経路選択デバイス１４８または５４８の構成要素との実施例の概略斜視図であるある。励起フィルタホルダ６３６は、上記に説明され、図１に図示される、励起フィルタホルダ１３６に対応してもよい。例えば、第１の励起光経路１４０が、選択されるとき、構成要素は、上記に説明され、図４に図示される、放物線鏡４２２であってもよい、または第２の励起光経路１４４が、選択されるとき、構成要素は、上記に説明され、図３に図示される、放物線鏡３０２であってもよい。図６に図示される実施形態では、励起フィルタホルダ６３６は、構造本体６３４と、個別の励起フィルタ６３８が搭載される複数のレセプタクルとを含む。本実施例では、励起フィルタホルダ６３６は、選択された励起フィルタ６３８を第１の励起光経路１４０または第２の励起光経路１４４のいずれか内を進行する励起光ビーム６０６の経路の中に挿入するように、線形に移動可能（すなわち、摺動可能）である。また、本実施例では、励起フィルタホルダ６３６は、線形移動をもたらすラック６４２を含む。回転ピニオンまたは他の好適な構成要素（好適なモータおよび介在伝送構成要素によって駆動される）が、当業者によって理解されるであろうように、適切な軸受または線形ガイド上に支持され得る、ラック６４２に係合し、励起フィルタホルダ６３６の線形移動を駆動してもよい。

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つ以上が、１つ以上の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、もしくは前述のうちの２つ以上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２で概略的に描写されるシステムコントローラ（コンピューティングデバイス）１９０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、もしくはアナログ電気、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つ以上の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）、もしくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）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２に示されるシステムコントローラ１９０）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、もしく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。本開示と関連して、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、もしく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、もしく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つ以上のワイヤ（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、もしくは別様に処理され、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つ以上のシステム、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することも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、もしくはエネルギーを通信し得る、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．．．通信する」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「通信する」）は、２つ以上の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、ならびに／またはそれらと動作可能に関連付けられ得る、もしく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 (20)

1. 光学ベースの測定によってサンプルを分析するための方法であって、前記方法は、
   第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択することであって、
   前記第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、複数の異なる励起フィルタのうちの１つの励起フィルタを通して、前記サンプルに指向し、
   前記第２の励起光経路は、励起光を、前記励起モノクロメータをバイパスしながら、前記光源から、前記１つの励起フィルタを通して、前記サンプルに指向する、ことと、
   前記複数の異なる励起フィルタを搭載する励起フィルタホルダの近距離通信タグから前記複数の異なる励起フィルタと関連付けられた情報を取得することと、
   励起光を前記光源において発生させることと、
   前記発生された励起光を前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの選択された１つに沿って伝送することによって前記サンプルを照射することであって、前記サンプルを照射することは、放出光を生成する、ことと、
   前記放出光を光検出器に伝送することによって、前記放出光を測定することと
   を含む、方法。
2. 選択した後、励起光経路選択デバイスを動作させ、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成されている、光学ビーム操向デバイスを備え、前記励起光経路選択デバイスを動作させることは、前記光学ビーム操向デバイスを移動させることを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記励起光経路選択デバイスは、移動可能な基部、前記基部に搭載された第１の光学ビーム操向デバイス、および前記基部に搭載された第２の光学ビーム操向デバイスを備え、
   前記励起光経路選択デバイスを動作させることは、前記基部を第１の位置または第２の位置に移動させることを含み、
   前記第１の位置において、前記第１の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第１の励起光経路に指向するように位置付けられ、
   前記第２の位置において、前記第２の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第２の励起光経路に指向するように位置付けられている、請求項２に記載の方法。
5. 前記励起光が前記サンプルに伝送されるべき波長を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記波長を選択することは、前記１つの励起フィルタを、前記複数の異なる励起フィルタから選択することを含み、前記複数の異なる励起フィルタは、異なる波長伝送特性を有し、前記選択された励起フィルタは、前記励起光を前記選択された波長において伝送するように構成されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記１つの励起フィルタを選択することは、前記励起フィルタホルダを移動させ、前記選択された１つの励起フィルタを前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の励起光経路が、選択され、前記波長を選択することはさらに、前記励起モノクロメータが前記第１の励起光経路に沿って前記励起光を前記選択された波長において伝送する位置に前記励起モノクロメータを移動させることを含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記放出光を測定することは、吸光または蛍光を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 第１の放出光経路と第２の放出光経路との間で選択することを含み、
    前記第１の放出光経路は、前記放出光を、放出モノクロメータを通して、放出フィルタを通して、前記光検出器に指向し、
    前記第２の放出光経路は、前記放出光を、前記放出モノクロメータをバイパスしながら、前記放出フィルタを通して、前記光検出器に指向し、
    前記放出光を前記光検出器に伝送することは、前記第１の放出光経路および前記第２の放出光経路のうちの選択された１つに沿って、前記放出光を伝送することを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記放出光が前記光検出器に伝送されるべき放出波長を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記放出波長を選択することは、放出フィルタを、異なる波長伝送特性を有する複数の異なる放出フィルタから選択することを含み、前記選択された放出フィルタは、前記選択された波長において前記放出光を伝送するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記複数の異なる放出フィルタは、放出フィルタホルダに搭載され、前記放出フィルタを選択することは、前記放出フィルタホルダを移動させ、前記選択された放出フィルタを前記第１の放出光経路および前記第２の放出光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の放出光経路が、選択され、前記放出波長を選択することはさらに、前記放出モノクロメータが前記第１の放出光経路に沿って前記選択された放出波長において前記放出光を伝送する位置に前記放出モノクロメータを移動させることを含む、請求項１２に記載の方法。
15. サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置であって、前記サンプル分析装置は、
    励起光を発生させるために構成された光源と、
    前記放出光を測定するために構成された光検出器と、
    請求項１に記載の方法に従って、前記第１の励起光経路と前記第２の励起光経路との間で選択するために構成されている、励起光経路選択デバイスと
    を備える、サンプル分析装置。
16. 前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成され、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向するように移動可能である、光学ビーム操向デバイスを備える、請求項１５に記載のサンプル分析装置。
17. サンプル上で光学ベースの測定を実施するためのサンプル分析装置であって、前記サンプル分析装置は、
    励起光を発生させるために構成された光源と、
    前記励起光を前記光源から前記サンプルに指向するために構成された励起光学部であって、前記サンプルは、前記励起光によって照射されることに応答して、放出光を生成する、励起光学部と、
    前記放出光を測定するために構成された光検出器と、
    前記放出光を前記サンプルから前記光検出器に指向するために構成された放出光学部と
    を備え、
    前記励起光学部は、複数の異なる励起フィルタ、前記複数の異なる励起フィルタを搭載するために構成された励起フィルタホルダ、励起モノクロメータ、および第１の励起光経路と第２の励起光経路との間で選択するために構成された励起光経路選択デバイスを備え、
    前記第１の励起光経路は、励起光を、光源から、励起モノクロメータを通して、前記複数の異なる励起フィルタのうちの１つの励起フィルタを通して、前記サンプルに指向し、
    前記第２の励起光経路は、励起光を、前記励起モノクロメータをバイパスしながら、前記光源から、前記１つの励起フィルタを通して、前記サンプルに指向し、
    前記励起フィルタホルダは、近距離通信タグを備え、
    前記サンプル分析装置は、前記励起フィルタホルダの前記近距離通信タグから前記複数の異なる励起フィルタと関連付けられた情報を取得する、サンプル分析装置。
18. 前記励起光経路選択デバイスは、前記励起光を前記光源から受信するように構成され、前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つに沿って前記励起光を指向するように移動可能である、光学ビーム操向デバイスを備える、請求項１７に記載のサンプル分析装置。
19. 前記励起光経路選択デバイスは、移動可能な基部、前記基部に搭載された第１の光学ビーム操向デバイス、および前記基部に搭載された第２の光学ビーム操向デバイスを備え、
    前記移動可能な基部は、第１の位置と第２の位置との間で移動させるために構成され、
    前記第１の位置において、前記第１の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第１の励起光経路に指向するように位置付けられ、
    前記第２の位置において、前記第２の光学ビーム操向デバイスは、前記励起光を受信し、前記励起光を前記第２の励起光経路に指向するように位置付けられている、請求項１７に記載のサンプル分析装置。
20. 前記複数の異なる励起フィルタは、異なる波長伝送特性を有し、前記励起フィルタホルダは、前記励起フィルタのうちの選択された１つを前記第１の励起光経路および前記第２の励起光経路のうちの前記選択された１つの中に挿入するように移動可能である、請求項１７に記載のサンプル分析装置。
    

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