JP7273993B2 - 分析物間のクロストークが低減されたアッセイプレート内の複数の分析物を測定するシステム、および、そのクロストークを低減する方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本仮特許出願は、２０１４年１月３日に出願された「Ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ」と題する米国特許出願第１４／１４７，２１６号の関連出願であり、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１３年１月４日に出願された「Ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ」と題する米国仮出願第６１／７４９，０９７号に基づく優先権を主張する。これらの特許出願の開示は、それらの全体が参照により組み込まれる。

また、２０１４年７月１０に発行された「Ａｓｓａｙ Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ」と題する共同所有された国際特許出願公開第ＷＯ２０１４／１０７５７６号も参照され、米国特許出願第１４／１４７，２１６号と同じ明細書および図面を共有する。この国際特許公開は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

また、米国特許出願公開第２０１１／０１４３９４７号、同第２０１２／０１９５８００号、同第２００７／０２３１２１７号、同第２００９／０２６３９０４号、および同第２０１１／０２５６６３号も参照される。これらの出願の各々の開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

発明は、アッセイを実施するための装置、システム、方法、試薬、およびキットに関する。本発明の装置、システム、方法、試薬、およびキットのある特定の実施形態は、マルチウェルプレートアッセイ形式で自動サンプリング、サンプル調製、および／またはサンプル分析を実施するために使用され得る。

化学的、生化学的、および／または生物学的アッセイを実施するために、数多くの方法およびシステムが開発されてきた。これらの方法およびシステムは、医療診断、食品および飲料の試験、環境モニタリング、製造品質管理、創薬、ならびに基礎科学研究を含む広範な分野において不可欠である。

マルチウェルアッセイプレート（微量定量プレートまたはマイクロプレートとしても知られている）は、複数のサンプルの処理および分析のための標準形式になっている。マルチウェルアッセイプレートは、様々な形式、サイズ、および形状を取り得る。便宜上、ハイスループットアッセイ用サンプルを処理するために使用される計測装置のためのいくつかの標準が登場した。マルチウェルアッセイプレートは、通常、標準のサイズおよび形状で作製され、ウェルの標準的な配列を有する。ウェルの配列としては、９６個ウェルプレート（１２×８アレイのウェル）、３８４個ウェルプレート（２４×ｌ６アレイのウェル）、および１５３６個ウェルプレート（４８×３２アレイのウェル）に見られるものが挙げられる。ＡＮＳＩ／ＳＬＡＳは、推奨されるマイクロプレート仕様を公開している。（ｗｗｗ．ｓｌａｓ．ｏｒｇ／ＳＬＡＳ／ａｓｓｅｔｓ／Ｆｉｌｅ／ＡＮＳＩ＿ＳＬＡＳ ｌ－２００４＿ＦｏｏｔｐｒｉｎｔＤｉｍｅｎｓｉｏｎｓ．ｐｄｆを参照。）

マルチウェルプレートでアッセイ測定を実施するために、様々なプレートリーダが利用可能であり、これには、光学的吸光度の変化、ルミネッセンスの放出（例えば、蛍光、燐光、化学発光、もしくは電気化学発光）、放射線の放出、光散乱の変化、および磁場での変化を測定するリーダが含まれる。Ｗｏｈｌｓｔａｄｔｅｒらの米国特許出願公開２００４／００２２６７７および米国特許第７，８４２，２４６号は、それぞれ、マルチウェルプレート形式で単一および多重ＥＣＬアッセイを実行するのに有用である解決策について記載している。それらは、ウェルの壁を形成するスルーホールを有するプレート上部、およびウェルの底部を形成するためにプレート上部に対して封止されるプレート底部を備えるプレートを含む。このプレート底部は、結合反応のための固相支持体、ならびに電気化学発光（ＥＣＬ）を誘導するための電極の両方として機能する電極表面をそれらのウェルに提供するパターン形成された導電層を有する。この導電層はまた、電気エネルギーを電極表面に印加するための電気接点も含み得る。

アッセイを実施するためのそのような既知の方法およびシステムにもかかわらず、マルチウェルプレートアッセイ形式において、自動サンプリング、サンプル調製、および／またはサンプル分析を実施するための改良された装置、システム、方法、試薬、およびキットが必要とされる。

さらに、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラシステムなどのプレート読み取りシステムは、マルチウェルアッセイプレート内の分析物の特性を測定するために、従来から使用されている。従来のＣＣＤカメラシステムは、分析物測定間の過度なクロストークに悩まされる場合がある。ある１つの分析物の測定は、別の、続いて測定される分析物の測定に悪影響を及ぼす可能性がある。本明細書に記載される装置、システム、および方法は、マルチウェルアッセイプレート内の分析物を測定するためのＣＣＤカメラシステムにおけるクロストークの量を低減または除去することができる。

本発明の実施形態には、分析物間のクロストークを低減するアッセイプレート内で複数の分析物を測定するように構成されたシステムが含まれる。このシステムは、ＣＣＤ、アナログフロントエンド回路、およびアナログからデジタルへの回路を含むＣＣＤカメラを含み、そのＣＣＤカメラは、複数の分析物を測定するように構成され、集束システム、および複数の分析物の測定を容易にするためのアッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合される。そのアナログフロントエンド回路は、ＣＣＤのシリアルレジスタから読み出し信号を受信し、読み出し信号をアナログからデジタルへの回路に転送して、複数の画像データポイントを生成するように構成され、そのアナログフロントエンド回路は、複数の分析物のうちの第１の分析物の第１の測定と、複数の分析物のうちの第２の分析物の第２の測定との間のクロストークを低減するように、連続する画像データポイント読み取り値の間の基準レベルを完全にリセットするように選択された時定数で構成される基準レベルクランプ回路を含む。

別の実施形態において、ＣＣＤカメラによって実行されるアッセイプレート内の複数の分析物の測定の間のクロストークを低減する方法がある。この方法は、ＣＣＤカメラを用いて複数の分析物を測定することであって、そのＣＣＤカメラは、ＣＣＤ、アナログフロントエンド回路、およびアナログからデジタルへの回路を含み、集束システム、および複数の分析物の測定を容易にするようにアッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合されている、測定することと、アナログフロントエンド回路を介して、ＣＣＤのシリアルレジスタから読み出し信号を受信することと、を含む。その読み出し信号を受信することは、第１の画像データポイントを生成するように、シリアルレジスタから、アナログからデジタルへの回路に読み出し信号を転送すること、時定数を有する基準レベルクランプ回路を介して、アナログフロントエンド回路の基準レベルを完全にリセットすること、および第２の画像データポイントを生成するように、シリアルレジスタから、アナログからデジタルへの回路に読み出し信号を転送すること、を含み、その時定数は、複数の分析物のうちの第１の分析物の第１の測定と、複数の分析物のうちの第２の分析物の第２の測定との間のクロストークを低減するように選択される。

本発明は、機器を対象にしており、その機器は、
接触プラットフォームであって、その接触プラットフォームは、少なくとも一対の電気接触プローブを備え、その少なくとも一対の電気接触プローブは、直立したばね荷重ピンを備える、接触プラットフォームと、
電圧を少なくとも一対の電気接触プローブに伝導させるように、電圧源に動作可能に接続されるコントローラと、
電圧がプレート上の１つ以上のウェルに印加されることができるように、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートを搬送し、マルチウェルプレートを接触プラットフォームに対して位置決めするように適合されたプレートキャリッジフレームと、
接触プラットフォームの上方に位置決めされた光学センサと、その光学センサに対して接触プラットフォームを位置合わせするように、接触プラットフォームから光学センサに向けて突出する光源を備える第１の位置合わせ機構と、を備える。
その機器は、プレートキャリッジフレーム上に配置された複数のアパーチャを備える第２の位置合わせ機構をさらに備え得、プラットフォームからの光源は、プレートキャリッジフレームを接触プラットフォームにさらに位置合わせするように、アパーチャを通って照光される。プレートキャリッジフレームは、マルチウェルプレートの外周部上の裾部を支持するようにサイズおよび寸法決定される矩形開口部を備え得る。複数のアパーチャは、矩形開口部の少なくとも２つの側面上に位置決めされる。プレートキャリッジフレームは、マルチウェルプレートをプレートキャリッジフレームに保持するためのラッチ機構を備え得る。
その機器は、光学センサが集束機構に対して集束されることを可能にするプレートキャリッジフレーム上に配設される集束機構をさらに備え得る。その機器は、プレートキャリッジフレーム上に配置される導電性表面を備える第３の位置合わせ機構をさらに備え得、その結果、接触プラットフォーム上の電気接点が導電性表面と接触するようになったときに、電流は、接触プラットフォーム上の電気接点の間に流れて、電気接点とプレートキャリッジフレームとの間の所定の距離を示す。

特定の実施形態において、本発明は、マルチウェルプレート内でルミネッセンスアッセイを実施するための機器を含む。その機器は、光検出サブシステムおよびプレート操作サブシステムを備え、そのプレート操作サブシステムは、
（ａ）ハウジングおよび取り外し可能な引き出しを備える遮光容器であって、
（ｘ）そのハウジングは、ハウジング上部、ハウジング前部、１つ以上のプレート導入アパーチャ、検出アパーチャ、プレート導入アパーチャを封止するためのスライド式遮光扉、および、ハウジングが取り外し可能な引き出しを受容するように適合される複数の位置合わせ特徴、を備え、
（ｙ）取り外し可能な引き出しは、
（ｉ）ハウジング内の取り外し可能な引き出しを光検出サブシステムに対して位置合わせさせるように、複数の位置合わせ特徴に嵌合および係合するように構成された複数のコンパニオン位置合わせ特徴を含むｘ－ｙサブフレームであって、取り外し可能な引き出しの重量がハウジング上部によって支持されるｘ－ｙサブフレーム、
（ｉｉ）昇降され得るプレートリフトプラットフォームを有する１つ以上のプレート昇降機であって、プレート導入アパーチャの下方に位置決めされている、１つ以上のプレート昇降機、および
（ｉｉｉ）１つ以上の水平方向にプレートを並進させるためのプレート並進ステージであって、そのステージは、プレートを支持するためのプレートキャリッジを備え、そのプレートキャリッジは、プレート昇降機がプレートキャリッジの下方に位置決めされてプレートにアクセスおよび持ち上げることを可能にする開口部を有し、そのプレート並進ステージは、検出アパーチャの下方に位置決めし、かつプレート昇降機の上方にプレートを位置決めするように構成されている、プレート並進ステージ、を備える、遮光容器と、
（ｂ）プレート導入アパーチャの上方に、ハウジング上部の上に装着される１つ以上のプレートスタッカであって、そのプレートスタッカは、プレートをプレート昇降機に受容または送達するように構成される、プレートスタッカと、を含み、
光検出サブシステムは、容器上部の上に装着され、かつ遮光シールで検出アパーチャに結合される光検出器を備える。

その機器は、マルチウェルプレート内でルミネッセンスアッセイを実施するために使用され得、マルチウェルプレートを支持するためのプレートキャリッジであって、フレームおよびプレートラッチ機構を含む、プレートキャリッジ、を含むプレート操作サブシステムを備える。そのプレートラッチ機構は、
（ａ）プレートキャリッジ棚状突起と、
（ｂ）棚状突起に対して垂直であり、かつ棚状突起に対して近接端部および遠位端部を含むプレートクランプアームであって、そのアームは、近接端部でフレームに取り付けられ、アームは、遠位端部でｘ－ｙ平面内で回転可能であり、アームは、プレートに係合するように構成された傾斜面を含む上位クランプをさらに備える、プレートクランプアームと、
（ｃ）ロッド、ペダル、およびばねを備えるプレート位置決め要素であって、そのロッドは、アームに対して実質的に垂直であり、棚状突起に対して実質的に平行であり、ばねを介してアームの遠位端部に取り付けられ、そのペダルは、ある角度でロッドに取り付けられている、プレート位置決め要素と、
（ｄ）アームに対して実質的に平行であり、位置決め要素と棚状突起との間に実質的に垂直で、かつ配設されているプレート壁であって、その壁は、（ｉ）マルチウェルプレート裾部に係合するように構成された下部プレートクランプ、および（ｉｉ）その下部プレートクランプを裾部に向けて駆動するように構成された下部プレートクランプ傾斜路、を備える、プレート壁と、を備える。

本発明は、すぐ上で考察した機器内にマルチウェルプレートを係合させる方法をさらに対象にする。この方法は、
（ａ）プレートをフレーム上に配置するステップと、
（ｂ）プレート位置決め要素のばねを圧縮し、それによって、ペダルをプレートに対して棚状突起に向けて押し、かつｘ－ｙ平面内でアームをプレートに向けて回転させるステップと、
（ｃ）上位クランプをプレートに接触させ、それによって、キャリッジ壁に向けてプレートを押すステップと、
（ｄ）下部プレートクランプを裾部に接触させ、それによって、プレートをキャリッジ内にロックするステップと、を含む。

さらに、本発明は、マルチウェルプレート内でルミネッセンスアッセイを実施するための機器を提供し、マルチウェルプレートを支持するためのプレートキャリッジ、およびプレートラッチ機構を含むプレート操作サブシステムを備え、
そのマルチウェルプレートは、少なくとも第１、第２、第３、および第４の側面を有し、第１および第３の側面は、互いに実質的に平行であり、第２および第４の側面は、互いに実質的に平行であり、
プレートキャリッジは、マルチウェルプレートと実質的に同じ形状を有し、かつマルチウェルプレートの外周部の周りに位置決めされた棚状突起を支持するためにマルチウェルプレートよりも小さい寸法を有するアパーチャを画定し、そのプレートキャリッジは、マルチウェルプレートの第１および第２の側面にそれぞれ対応する第１（５０１）および第２（５１３）の止め具を備え、
プレートラッチ機構は、１つのマルチウェルプレートを受容するための開放構成から、マルチウェルプレートをプレートキャリッジにラッチするためのクランプ構成に移動可能であり、
プレートラッチ機構は、クランプ位置に付勢され、かつマルチウェルプレートの第１の側面を第１の止め具に向けて押すように適合されたペダル（５１１）を有する第１のラッチ部材（５０９）と、クランプ位置に向かって付勢され、プレートクランプアーム（５０２）に枢動可能に接続され、かつ第２の側面を第２の止め具（５１３）に向けて押すように適合されているブラケット（５０３）を有する、プレートクランプアーム（５０２）と、を備え、第１のラッチ機構（５０９）は、プレートクランプアーム（５０２）に接続されており、
プレートラッチ機構は、第２の止め具（５１３）に近接して位置決めされて、プレートキャリッジへのマルチウェルトレイの裾部にクランプする少なくとも１つの付勢されたクランプ（５１５）を備える。

またさらに、本発明は、システムであって、
（ｉ）単一ウェルアドレス指定可能なプレートまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートからなる群から選択されるマルチウェルアッセイプレートと、
（ｉｉ）単一ウェルアドレス指定可能なプレートの単一ウェルから、およびマルチウェルアドレス指定可能なプレートのウェルのグループ分けから電気化学発光（ＥＣＬ）を測定するように構成された装置と、を備える、システム、を提供する。

本発明は、単一ウェルアドレス指定可能なプレートまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートからなる群から選択されるプレートタイプのマルチウェルプレートからのルミネッセンスを測定するための装置をさらに含み、その装置は、
（ｉ）プレートタイプを識別するためのプレートタイプ識別インターフェースと、
（ｉｉ）マルチウェルプレートをｘ－ｙ平面内で保持および並進させるためのプレート並進ステージと、
（ｉｉｉ）複数の接触プローブを含み、ならびにプレート並進ステージの下方に、かつそのステージの運動範囲内に位置決めされたプレート接触機構であって、その機構は、並進ステージ上に位置決めされたときに、プローブにプレートの底部接触表面と接触および非接触させる機構を昇降させることができる接触昇降機の上に装着される、プレート接触機構と、
（ｉｖ）接触プローブを介してプレートに電位を印加するための電圧源と、
（ｖ）プレート並進ステージの上方に位置決めされ、かつプレート接触機構に垂直に位置合わせしている画像化システムであって、
（ａ）その画像化システムは、Ｐ×Ｑマトリックスのウェルを画像化するように構成され、プレート接触機構は、マトリックスに関連付けられた底部接触表面に接触するように構成され、プレート並進ステージは、画像化システムおよびプレート接触機構と位置合わせしてマトリックスを位置決めするためのプレートを並進するように構成され、
（ｂ）その装置は、単一ウェルアドレス指定可能なプレートのマトリックス内の各ウェルに電圧を順次印加し、かつマトリックスを画像化するように構成され、
（ｃ）その装置は、マルチウェルアドレス指定可能なプレートのマトリックス内の各ウェルに電圧を同時に印加し、かつマトリックスを画像化するように構成されている、画像化システムと、備える。

また、単一ウェルアドレス指定可能なプレートまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートからのルミネッセンスを測定するための方法も提供され、この方法は、
（ａ）プレート並進ステージ上にプレートを装填することと、
（ｂ）プレートを、単一ウェルまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートであるものとして識別することと、
（ｃ）プレート並進ステージを移動させて、ウェルの最初のＰ×Ｑマトリックスをプレート接触機構および画像化システムに位置合わせさせることと、
（ｄ）接触機構上の接触プローブがウェルのＰ×Ｑマトリックスに関連付けられた底部接触表面に接触するように、プレート接触機構を上昇させることと、
（ｅ）プレートが単一ウェルアドレス指定可能なプレートである場合、グループが画像化されている間に、グループ内の各ウェルに電圧を順次印加することによって、Ｐ×Ｑマトリックス内でルミネッセンスを生成および画像化することと、
（ｆ）プレートがマルチウェルアドレス指定可能なプレートである場合、マトリックスが画像化されている間に、グループ内の各ウェルに電圧を同時に印加することによって、Ｐ×Ｑマトリックス内でルミネッセンスを生成および画像化することと、
（ｇ）プレート内の追加のＰ×Ｑマトリックスについて、ステップ（ｃ）からステップ（ｆ）までを繰り返すことと、を含む。

本発明はまた、ＣＣＤセンサおよび光学レンズシステムを有する光検出システムを備える機器に関する。この光検出システムは、マルチウェルプレート内で同時に単一ウェルの上方に位置決めされて、当該単一ウェルの電気化学発光分析を実施する。ＣＣＤセンサの面積は、当該単一ウェルの面積と実質的に同じである。光検出システムは、ＣＣＤセンサを冷却するための、サイズおよび寸法決定された冷却デバイスをさらに備える。ある角度で配向された少なくとも１つのファンを備える熱除去システムは、当該冷却デバイスから排気された熱せられた空気を流れ充満空間に引き込み、そして機器から外側に出すように提供される。

光学レンズシステムは、複数のレンズを備え、またそれらの複数のレンズは、球面および非球面の両方を有することが好ましい。複数のレンズの面積は、当該単一ウェルの面積よりも大きく、ＣＣＤセンサの面積よりも大きい。

光検出システムがハウジング上面に実質的に垂直方向に装着され、熱除去システムもまた、ハウジング上面に装着されることが好ましい。

少なくとも１つのファンが流れ充満空間内に収容され、その流れ充満空間は、少なくとも１つの印刷回路基板（ＰＣＢ）をさらに収容し、かつ少なくとも１つのＰＣＢと、充満空間の外側の電気構成要素との間の電気接続を可能にする少なくとも１つの開口部を備えることが好ましい。フローバッフルが充満空間内に位置決めされて、機器内の空気の再循環を最小限に抑えることが好ましい。加熱された空気が、機器を出る前に、少なくとも１つのＰＣＢを横切ってカメラおよびプレートから流れ去ることが好ましい。

また、接触プラットフォームを備える機器が提供され、その接触プラットフォームは、好ましくは直立したばね荷重ピンである少なくとも一対の電気接触プローブと、電圧源に動作可能に接続されて、電圧を少なくとも一対の電気接触プローブに伝導させるコントローラと、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートを搬送し、接触プラットフォームに対してマルチウェルプレートを位置決めするように適合されたプレートキャリッジフレームと、を備え、その結果、電圧は、プレート上の１つ以上のウェル、および垂直リフトシステムに印加され得る。垂直リフトシステムは、好ましくは、接触プラットフォームを移動させて、当該マルチウェルプレートの底部に配置される対応する電極接点に接触させる。垂直リフトシステムは、好ましくは、親ねじのギヤ付き部分と噛み合うウオームギヤを備え、その結果、ウオームギヤの回転が、親ねじを回転させる。親ねじは、接触プラットフォームを支持する支持ベースにねじ込み可能に取り付けられ、その結果、親ねじの回転は、支持ベースおよび接触プラットフォームを昇降させる。

モータがウオームギヤを回転させるように適合され、そのモータがコントローラによって制御されることが好ましい。垂直リフトシステムは、支持ベースがガイドシャフトに沿ってスライドすることを可能にするために、支持ベース内の対応するホール内でスライドするようにサイズおよび寸法決定されたガイドシャフトを備えることができる。ウオームギヤが実質的に水平の方向に配向され、親ねじが実質的に垂直の方向に配向されることが好ましい。

本発明の前述、ならびに他の特徴および利点は、添付図面に例示されるように、本明細書の実施形態の以下の説明から明らかであろう。それらの添付図面は、本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成し、本発明の原理を説明すること、および当業者が本発明を作製および使用することを可能にすることにさらに役立つ。それら図面は、縮尺通りではない。

図案化されたカバーを有する装置１００のそれぞれの正面図および背面図を示し、図１（ｃ）～（ｄ）は、それぞれ、カバーを有さない装置の対応する正面図および背面図を示す。 プレート操作サブシステムおよび光検出サブシステムの詳細図を示す。 装置１００内のプレート操作サブシステムの取り外し可能な引き出しの図を示す。 取り外し可能な引き出し２４０、および引き出し内に位置決めされたサブ構成要素の様々な詳細図を示す。 プレートキャリッジおよびプレートラッチ機構の詳細図を示す。 装置内に組み込むことができる光学集束機構の２つの代替の実施形態を示す。 プレート接触機構の詳細図を示す。 光検出サブシステムの様々な構成要素を示す。 光検出サブシステムで使用され得るレンズ構成の１つの非限定的な実施形態を示す。 図案化されたカバーを有する装置１０００のそれぞれの斜視図および側面図である。図１０（ｃ）は、部分的に切断された図案化されたカバーを有する装置１００の斜視図である。図１０（ｄ）は、部分的に切断された図案化されたカバーを有する装置１０００の斜視図である。 装置１０００のためのプレート接触機構の詳細図を示す。図１１（ｃ）は、接触プラットフォームの拡大図である。図１１（ｄ）は、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレート上の電気接点ピンおよび電気接点の部分的な重なりを示す略図である。 カバーのない装置１０００の斜視図である。図１２（ｂ）は、熱除去システムを示す拡大部分斜視図である。 別の熱除去システムを示す拡大部分斜視図である 光検出システム１０１０の切取図である。 光検出システム１０１０内のレンズの概略図である。 本明細書の実施形態と一致するＣＣＤカメラデバイスの概略図である。 従来のＣＣＤカメラシステムを用いて完了した試験測定と、本明細書の実施形態と一致する改良されたＣＣＤカメラシステムを用いて完了した試験測定との間の比較を例示する。 従来のＣＣＤカメラシステムを用いて実行された分析物測定の結果を例示する。 分析物測定クロストークを低減するために最適化された例示的なアナログフロントエンド回路の概略図である。 クロストークが低減される、分析物を測定するプロセスフローを図示してあるプロセスフローチャートである。

発明の詳細な説明のセクションでは、本発明のある特定の実施形態の説明が提供され、それらは、限定的なものとみなされるべきではなく、ある特定の本発明の態様を例示することが企図される。本明細書において、特に定義されない限り、本発明に関連して使用される科学的および技術的用語は、当業者によって通常理解される意味を有するものとする。さらに、特に文脈によって必要とされない限り、単数形の用語は、複数形を含み、また複数形の用語は、単数形を含むものとする。冠詞「ａ」および「ａｎ」は、本明細書において、その冠詞の文法的な対象の１つまたは２つ以上（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。例として、「要素」は、１つの要素または２つ以上の要素を意味する。さらに、「備える」を記載する請求項は、他の要素がその請求項の範囲内に含まれることを可能にし、本発明はまた、「備える」用語ではなく、移行句「本質的に～からなる」（すなわち、他の要素がその発明の実施に実質的に影響を及ぼさない限り、他の要素がその請求項の範囲内に含まれることを可能にする）または「～からなる」（すなわち、本発明に通常関連付けられる付随的要素または重要でない作用を除いて、その請求項に列挙された要素のみを許容する）を列挙するそのような請求項によっても記載される。これらの３つの移行のいずれも、本発明を請求するために使用され得る。

本発明の特定の実施形態が、図を参照して、以降に説明される。以下の詳細な説明は、本来、単なる例示的なものであり、本発明、ならびに本発明の用途および使用を限定することを意図するものではない。さらに、前述の技術分野、背景技術、簡単な要約、または以下の詳細な説明で提示される任意の明示的または暗示的な理論によって拘束される意図はない。

マルチウェルプレート形式でアッセイを実施するための装置が、本明細書に記載されており、その装置は、以下の望ましい属性、すなわち、（ｉ）高感度、（ｉｉ）広いダイナミックレンジ、（ｉｉｉ）小さいサイズおよび軽量、（ｉｖ）アレイベースの多重化機能、（ｖ）自動式動作、ならびに（ｖｉ）複数のプレートを処理する能力、のうちの１つ以上を有する。我々はまた、そのような装置で使用される構成要素およびサブシステム、ならびにその装置およびサブシステムを使用する方法についても説明する。装置および方法は、１つ以上の検出可能な信号を測定する技術を含むが、これらに限定されない様々なアッセイ検出技術とともに使用され得る。それらのいくつかは、電気化学発光測定に好適であり、特に、Ｗｏｈｌｓｔａｄｔｅｒらの米国特許出願公開２００４／００２２６７７および米国特許第７，８４２，２４６号のそれぞれ、およびＧｌｅｚｅｒらの米国特許第７，８０７，４４８号に記載されているものなどの、一体化された電極を備えるマルチウェルプレート（およびこれらのプレートを使用するアッセイ方法）とともに使用するのに好適である実施形態である。

好ましい実施形態において、マルチウェルプレート内でルミネッセンスアッセイを実施するための装置が提供される。１つの実施形態は、光検出サブシステムおよびプレート操作サブシステムを備え、そのプレート操作サブシステムは、ルミネッセンス測定が実行され得る光のない環境を提供する遮光容器を含む。この容器は、ハウジング、およびハウジング内に配置される取り外し可能な引き出しを含む。このハウジングはまた、プレートが引き出し内で（手動でまたは機械的に）プレート並進ステージ上に降下され得るか、またはそれから取り外され得る、１つ以上のプレート導入アパーチャを有するハウジング上部も含む。ハウジング内のスライド式遮光扉を使用して、ルミネッセンス測定を実行する前に、プレート導入アパーチャを環境光からシールする。ハウジングは、さらに検出アパーチャを含み、この検出アパーチャは、ハウジング上部上に装着された光検出器、およびプレート導入アパーチャの上方のハウジング上部の上に装着された１つ以上のプレートスタッカに結合されており、そのプレートスタッカは、プレートを、取り外し可能な引き出し内に受容させるかまたは送達するように構成される。取り外し可能な引き出しは、プレート並進ステージを含み、そのプレート並進ステージは、引き出し内でプレートを水平に、特定のアッセイ処理および／または検出ステップが実行される装置内のゾーンまで並進する。取り外し可能な引き出しはまた、引き出し内で昇降することができる、プレートリフトプラットフォームを備える１つ以上のプレート昇降機も含み、そのプレート昇降機は、１つ以上のプレート導入アパーチャの下方に位置決めされる。プレート並進ステージは、プレートを検出アパーチャの下方に位置決めし、プレートをプレートリフトプラットフォーム上のプレート昇降機の上方に位置決めするように構成される。

この装置はまた、ハウジング上部上の検出アパーチャに装着される光検出器も含む（例えば、遮光コネクタまたはバッフルを介して）。ある特定の実施形態において、光検出器は、ＣＣＤカメラなどの画像化光検出器であり、レンズもまた含んでもよい。この光検出器は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管などの従来の光検出器であってもよい。好適な光検出器はまた、そのような光検出器のアレイも含む。使用され得る光検出器はまた、ＣＣＤおよびＣＭＯＳカメラなどの画像化システムも含む。この光検出器はまた、検出器上に光を方向付け、集束、および／または画像化するためのレンズ、光ガイド等も含むことができる。ある特定の具体的な実施形態において、画像化システムを使用して、アッセイプレートの１つ以上のウェル内の拘束領域のアレイからのルミネッセンスを画像化し、アッセイ装置は、アレイの個々の要素から放出されるルミネッセンスのルミネッセンス値を報告する。光検出器は、遮光シールを備えるハウジング上部上に装着される。この装置の追加の構成要素は、プレートへの電気接触を行い、（例えば、ＥＣＬを誘導するために）光検出器の下に位置決めされるウェル内の電極に電気エネルギーを供給するためのプレート接触を含む。

本発明の装置の特定の実施形態が、各図に例示される。図１（ａ）～（ｂ）は、様式化されたカバーを有する装置１００のそれぞれの正面図および背面図を示し、図１（ｃ）～（ｄ）は、カバーを有さない装置のそれぞれの対応する正面図および背面図を示す。図に示すように、例えば、図１（ｃ）において、装置は、光検出サブシステム１１０およびプレート操作サブシステム１２０を含む。さらに詳細な図が、図２（ａ）～（ｂ）に提供されている。このプレート操作サブシステム１２０は、遮光容器１３０を含み、その遮光容器は、ハウジング上部２３２、底部２３３、前部２３４、および後部２３５を有するハウジング２３１を備える。そのハウジングはまた、複数の位置合わせ特徴も含み、そのハウジングは、取り外し可能な引き出し前部を備え、かつ単一の鋳造要素からなる取り外し可能な引き出し２４０を受容するように適合されている。取り外し可能な引き出しの壁は、複数のコンパニオン位置合わせ特徴を含む、図４（ｄ）の剛性のあるｘ－ｙサブフレーム４１５を画定する。引き出しがハウジング内に適切に配置されると、位置合わせおよびコンパニオン位置合わせ特徴は、嵌合および係合し、それによって、引き出しおよびその構成要素を光検出サブシステムの構成要素に位置合わせする。位置合わせ／コンパニオン位置合わせ特徴が係合されると、取り外し可能な引き出しの重量は、ハウジング上部によって支持される。図１（ａ）～（ｂ）に図示してある装置１００内の取り外し可能な引き出し２４０は、図３に最もよく示され、部分的に開放または閉鎖された位置にある。取り外し可能な引き出し２４０はまた、以下に詳細に説明される様々な内部サブシステムを搬送する図４（ａ）、およびハウジング２３１内に組み付けられる図４（ｂ）にも例示されており、そこでは、明確にするため、ハウジング後部２３５およびハウジング側面が省略されている。図４（ｃ）は、取り外し可能な引き出し２４０を受容するように位置決めおよび寸法決定された開口部、ならびに位置合わせ特徴４０５、４０６、および４０７を有するハウジング２３１を示す。

一実施形態において、プレート操作サブシステムは、サブシステム内のプレートを検出するように構成されたプレートセンサをさらに備える。好適なプレートセンサとしては、容量性センサ、接触スイッチ、超音波センサ、重量センサ、もしくは光学センサ、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

図２（ａ）を参照すると、ハウジング上部２３２はまた、１つ以上のプレート導入（および排出）アパーチャ２３６および２３７もそれぞれ含み、プレートは、それらを通って、（手動でまたは機械的に）プレート並進ステージに下降されるか、またはそれから取り外される。スライド式遮光扉（図２（ｃ）に２３９として示されている）を使用して、ルミネッセンス測定を実行する前に、プレート導入アパーチャ２３６、２３７を環境光からシールする。さらに、ハウジング上部はまた、プレート上の識別子に格納されたデータを読み取り、処理するための識別子コントローラも含む。一実施形態において、識別子コントローラは、ハウジング上部内のアパーチャ上に遮光シールを介して装着されたバーコードリーダ（２３８）であり、そこでは、バーコードリーダは、ハウジング内のプレート並進ステージ上に配置されたプレート上のバーコードを読み取るように構成される。好ましい実施形態において、プレート上のバーコードは、プレートが引き出しの中に降下されると、読み取られる。代替または追加の実施形態において、プレートは、ＥＥＰＲＯＭまたはＲＦＩＤを備え、ハウジング上部および／または引き出しは、これらの識別子の各々と通信するのに好適な識別子コントローラを含む。さらなる追加の実施形態において、識別子コントローラが、装置とは別個に提供され得る。この実施形態において、１つのプレートに取り付けられか、または１つのプレートもしくは一組のプレートに関連付けられた識別子に格納された情報は、装置に取り付けられたコンピュータおよび／もしくはネットワークを介してその装置に転送され、かつ／またはコンピュータおよび／もしくはネットワークのユーザインターフェースを介して手動で入力される。この点において、米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／００２２３３１号および米国特許第８，７７０，４７１号が参照され、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

プレート操作サブシステムは、プレート導入アパーチャ２３６、２３７の上方のハウジング上部２３２上に装着された１つ以上のプレートスタッカをさらに含み、そのプレートスタッカは、プレートをプレート昇降機に受容または送達させるように構成されている。プレート操作サブシステムは、所望の条件下でサブシステムの温度を維持するための加熱および／または冷却機構（例えば、抵抗ヒータ、ファン、ヒートシンク、または熱電ヒータ／冷却器）を任意選択的に含む。それはまた、湿度制御機構（例えば、所望の条件下でサブシステムの湿度を維持するための加湿器および／もしくは除湿器、または乾燥チャンバ）も含み得る。

プレート操作サブシステムの取り外し可能な引き出しの詳細図が、図４に示されている。図４（ａ）を参照すると、引き出しは、（ｉ）昇降され得る、プレートリフトプラットフォーム４０１および４０２を備えるプレート昇降機機構４００、ならびに（ｉｉ）プレートを１つ以上の水平方向に並進させるためのプレート並進ステージ４０３であって、そのステージは、プレートを支持するためのプレートキャリッジ４０４を含む、プレート並進ステージ、を含む。プレートキャリッジ４０４は、好ましくは、プレートキャリッジ４０４の下方に位置決めされたプレート昇降機４００がプレートにアクセスしてそれを上昇させることを可能にする開口部４２０を有し、プレート並進ステージ４０３は、ハウジング上部２３２上の検出アパーチャの下方に、かつ光検出システム１１０内の光検出器の下方にプレートを位置決めし、またプレート昇降機４００の上方にそれらのプレートを位置決めするように構成される。プレート昇降機４００のプレートリフトプラットフォーム４０１、４０２は、装置内での移動中にプレートリフトプラットフォーム上でプレートの動きを防止するための滑り止め面を備えることが好ましい。プレート並進ステージ４０３は、水平運動、例えば、引き出し内でプレートを水平に、特定のアッセイ処理および／または検出ステップが実行される装置内の１つ以上の領域に向かって並進させるための、実質的に水平の面の上またはＸ方向およびＹ方向への運動を有する。１つの非限定的な例において、図４（ｅ）に例示するように、プレート並進ステージ４０３は、レール４２２に沿って１つの水平方向に移動可能であり、プレートキャリッジ４０４は、プレート並進ステージ４０３上のレール４２４上で、直交する水平方向に移動可能である。好ましい実施形態において、プレート並進ステージは、２つの運動軸ｘおよびｙを有し、運動軸に結合されたモータが、ステージ上でのプレートの自動式移動を可能にする。

遮光容器１３０内に取り外し可能な引き出し２４０を含めることにより、装置の保守性および製造性が強化される。ハウジング２３１内の引き出し２４０の適切な位置合わせ、および、したがって、引き出し２４０内のサブシステムの、光検出サブシステム１１０との適切な位置合わせを確実にするために、ハウジングは、複数の位置合わせ特徴を含み、引き出しのｘ－ｙサブフレームは、ハウジングの位置合わせ特徴に嵌合および係合するように構成された複数のコンパニオン位置合わせ特徴を含む。ハウジング後部２３５を有するハウジング２３１内に配置された引き出し２４０、および明確にするために省略され、かつ光検出サブシステム１１０に適切に位置合わせされたハウジング側面の切取図が、図４（ｂ）に示されている。

好ましい実施形態において、引き出し２４０の位置合わせ特徴は、複数のホールを備え、ハウジング２３１上の対応する位置合わせ特徴は、それらのホール内に適合するようにサイズ決定された複数のピンを備える。図４（ｃ）に示すように、ハウジング２３１は、少なくとも３つの位置合わせピン、すなわち、ハウジング前部２３４上に位置決めされているピン４０５および４０６、ならびにハウジングの反対側の端部に位置決めされているピン４０７、を含むことが好ましい。必要に応じて、追加の位置合わせ特徴が、ハウジングおよび引き出し内に含まれ得る。位置合わせ特徴がハウジング上部に対して位置決めまたは較正され、その結果、引き出し２４０の重量がハウジング上部２３２によって支持されることが好ましい。位置合わせピン４０５、４０６、および４０７に嵌合および係合するように構成されている、引き出し上のコンパニオン位置合わせ特徴は、図４（ｄ）にホール４０８、４０９、４１０として示されている（図４（ｄ）に示された実施形態において、位置合わせピン４０５は、ホール４０８に嵌合および係合し、ピン４０６は、ホール４０９に嵌合および係合し、ピン４０７は、ホール４１０に嵌合および係合する）。加えて、引き出しはまた、位置合わせラッチ４１６および４１７（図４（ａ）に示す）も含み、それらの位置合わせラッチは、コンパニオン位置合わせ受け金具４１８および４１９（図４（ｃ））に嵌合および係合して、ハウジング内の引き出しをロック／ロック解除する。

位置合わせ特徴４０５～４０７および４０８～４１０がハウジング上部２３２に位置決めまたは較正され、同時に取り外し可能な引き出し２４０がＸ－Ｙフレーム４１５によって誘導されるハウジング２３１中に挿入されることに起因して、取り外し可能な引き出し２４０がハウジング２３１中に完全に挿入された後、ハウジング上の引き出し２４０および構成要素の重量は、ハウジング上部２３２によって支持される。この特徴の利点は、光検出システム１１０もまた、ハウジング上部２３２上に装着されているため、引き出し２４０とハウジング上部２３２との間のいかなる間隙または間隔も考慮することを必要とせずに、引き出し２４０上のサブシステムの、光検出システム１１０との任意の較正または位置合わせが光検出システム１１０に対して直接実行することができることである。

１つ以上の追加の係合／ロック特徴が、例えば、図４（ｅ）に示すように、ハウジングおよび／または引き出し内に含まれ得、そこには、ばね荷重ピン４１１が、引き出し２４０に装着され、プレートキャリッジ４０３内に位置決めされたホール４１２に嵌合および係合するように構成される。一実施形態において、ソレノイドを使用して、ピン４１１などのばね荷重ピンを作動させる。図４（ｆ）に示す実施形態において、プレートキャリッジおよびプレート並進ステージが位置合わせされたときに、プレート並進ステージ内の位置合わせ特徴、すなわち、ピン４１１は、図４（ｆ）に示すように、プレートキャリッジ内の対応するロック特徴、すなわち、要素４１２に嵌合および係合する。これらの位置合わせおよび／または係合特徴は、プレートキャリッジを所定の位置にロックして、例えば、輸送中および／または組み付け中の損傷からサブアセンブリを保護する。

さらに好ましい実施形態において、図４（ｃ）～（ｄ）に示すように、ハウジング上部は、電気接続接触機構４１３を備え、引き出し前部は、コンパニオン電気接続、すなわち、要素４１４を備え、この電気接続およびそのコンパニオンは、ハウジング内の引き出しの適切な挿入および位置合わせ時に、互いに嵌合および係合するように構成される。

図４（ａ）を参照すると、好ましい実施形態において、プレートキャリッジは、キャリッジプラットフォーム４０４と、図５（ａ）～（ｂ）に示すように、キャリッジプラットフォーム４０４上に配置された、以下に４２６としてラベル付けされる例示的なプレートを受容および係合するように構成されたプレートラッチ機構を備える（図５（ａ）は、所定の位置にロックされたプレート４２６を有するプレートキャリッジの図を示し、図５（ｂ）は、ロック位置でプレートに視認可能であり係合されたプレートラッチ機構の構成要素を有する同じ図を示す）。図５（ｂ）に示すように、プレートの外側縁端部は、マルチウェルプレートの標準的な設計規則に従い、プレートの壁を取り囲み、かつそれよりも低い高さにある裾部５２２を含む（拡大図が図５（ｏ）に示されている）。言い替えると、裾部５２２は、プレート４２６の底部に近接して位置決めされている。プレートラッチ機構は、プレートキャリッジ内の２つの対応する物理的な止め具に対して、プレートの２つの直交側面上の裾部の外側縁端部を押圧するように設計されて、キャリッジ内のプレートの画定された再現可能な位置決めを提供する。プレートラッチ機構はまた、画定された場所での下向きの力をプレート裾部の上部に加えるように設計されて、垂直方向にプレートを再現可能にかつ固定して保持する。

プレート４２６を有するプレートキャリッジ４０４およびプレートラッチ機構が、図５（ａ）～（ｂ）に示されている。プレートラッチ機構の動作を例示する順番は、図５（ｃ）～５（ｆ）に示され、以下に考察される。特定の実施形態において、プレートキャリッジ４０４は、少なくとも第１、第２、第３、および第４の側面を有するマルチウェルプレート４２６（または、本明細書に記載されているような装置内で使用するように構成されたマルチウェル／マイクロタイタープレートと同じ占有面積および外部の物理的な幾何形状を有する消耗品）を支持し、第１および第３の側面は、実質的に互いに平行であり、第２および第４の側面は、実質的に互いに平行である。プレートキャリッジ４０４は、マルチウェルプレート４２６の外周部の周りに位置決めされた裾部または棚状突起５２２を支持するために、マルチウェルプレート４２６と実質的に同じ形状を有し、かつマルチウェルプレートよりも小さい寸法を有するアパーチャ４２０を画定する。プレートキャリッジは、第１（５０１）および第２（５１３）の停止面をさらに備え、それらの停止面は、プレート４２６が完全にラッチされたときに、マルチウェルプレートの第１および第２の側面上に裾部５２２の水平位置をそれぞれ画定する。プレートラッチ機構は、図５（ｉ）および５（ｊ）に最もよく示されているように、開放構成から移動可能であり、図５（ａ）および５（ｂ）に最もよく示されているように、プレート４２６をクランプ構成に受容させて、プレートをプレートキャリッジにラッチさせる。

プレートラッチ機構は、（ｉ）クランプ位置に付勢され、ペダル５１１、作動ロッド５１０、およびばね５１２からなり、付勢力を提供し、好ましくは高いばね力を有する第１のラッチ部材（５０９）を備える。ペダル（５１１）は、第１の止め具５０１、およびばね５１２によってもクランプ位置に付勢されたプレートクランプアーム（５０２）に向けて、マルチウェルプレート４２６の第１の側面を押圧するように適合され、第１のラッチ機構（５０９）は、プレートクランプアーム（５０２）に接続される。プレートラッチ機構は、（ｉｉ）プレートクランプアーム（５０２）に枢動可能に接続され、プレート４２６の第２の側面を第２の止め具（５１３）に向けて押圧するように適合されているブラケット（５０３）をさらに含む。プレートラッチ機構はまた、（ｉｉｉ）プレートキャリッジ４０４に対してマルチウェルプレート４２６の裾部５２２にクランプするために、第２の止め具（５１３）に近接して位置決めされ、それによって、垂直運動を防止する少なくとも１つの付勢されたクランプ（５１５）も備える。クランプ５１５は、プレート裾部に係合し、プレートの裾部に下向きの力を加える。ブラケット（５０３）は、少なくとも２つの脚部（５０４、５０６）を備え、その脚部の両方がマルチウェルプレートの第４の側面に接触していることが好ましい。少なくとも一方の脚部（５０４、５０６）は、第２の止め具への横方向の力、およびマルチウェルプレートの裾部への下向きの力の両方を加えるための傾斜路（５０７、５０８）を備える（図５（ｅ）～（ｉ）に示すように）。

第１のラッチ部材５０９は、作動ロッド（５１０）を備え、その作動ロッドは、ばね（５１２）によってクランプ位置に付勢され、クランプ位置内にプレートキャリッジの一方の縁端部を通過して延在する（図５（ｃ）に示すように）。プレートの装填および取り出し中に、プレートキャリッジ４０４がプレート昇降機と位置合わせして移動したときに、作動ロッド（５１０）の延在した部分５１０ａは、ハウジング内の物理的な止め具、例えば、引き出し２４０の後部壁、またはハウジング後部２３５に対して押圧され、その物理的な止め具は、ロッド（５１０）の延在した部分５１０ａをキャリッジ内に押圧し、図５（ｄ）に最もよく示されているように、ロッド５１０は、まだ係合されておらず、図５（ｅ）に最もよく示されているように、ロッド５１０は、押圧されている。プレートキャリッジ４０４が物理的な止め具に対して移動されたときに、ロッド５１０、および付勢された両方のクランプ５１５は押圧され、図５（ｄ）および５（ｉ）は、明確にするために、ロッド５１０の後退のみを示していることに留意されたい。ロッド（５１０）の動きにより、ペダル５１１がロッド５１０に向けて強制的に後退して、プレート４２６のための空間を作る。図５（ｃ）に示すように、ペダル５１１は、ロッド５１０に取り付けられ、ばねのように曲がる能力を有するカンチレバー型アームである。プレートキャリッジ４０４に固定して取り付けられた支持台５２４は、ロッド５１０が内向きに押されたときに、ペダル５１１が図５（ｄ）に示す矢印の方向に後退または移動することを強制する。図５（ａ）に最もよく示されているように、支持台５２６はまた、第１のラッチ部材５０９をカバーするシース５２６上にも配置され得る。プレートクランプアーム５０２は、一方の端部５２８においてロッド５１０に枢動可能に接続されることが好ましく、反対側の端部５３０においてプレートキャリッジ４０４に枢動可能に接続されることが好ましい。ブラケット５０３は、枢動ポイント５３１においてプレートクランプアーム５０２に枢動可能に接続されている。図５（ｄ）に最もよく示されているように、ロッド５１０が内向きに押圧されたときに、ペダル５１１、およびブラケット５０３を有するプレートクランプアーム５０２は、後退するか、または開口部４２０から離れるように移動する。

ブラケット５０３をプレートクランプアーム５０２に枢動可能に接続することの利点は、ブラケット５０３が、プレートクランプアーム５０２に対して、好ましくはわずかに回転することができ、その結果、ブラケット５０３の脚部５０４および５０６の両方が、ラッチ工程中にプレート４２６と接触することができることである。

上で考察したように、プレートキャリッジ４０４が物理的な止め具に対して移動すると、ロッド５１０、および付勢された両方のクランプ５１５は、押圧される付勢されたクランプ５１５の延在部分５１５が内向きに押圧されると、この動作により、付勢された端部５１５ｂは、ばね５３２の力に対抗して上向きに上昇する。付勢された端部５１５ｂが開放位置に上昇すると、その端部は、プレート４２６の裾部を受容するようにサイズおよび寸法決定され、付勢されたクランプ５１５が解放されると、ばね５３２は、付勢された端部５１５ｂを下向きに強制し、裾部５２２をクランプして、上向きの運動に対してプレート４２６を保持する。

装置は、ラッチ機構からプレート４２６を解放するためのエジェクタ（５１６）をさらに備える。エジェクタ５１６は、延在した作動要素（５２１）を有し、プレートキャリッジがプレート昇降機と位置合わせして配置されたときに、機器内の止め具に対して、作動ロッド（５１０）のように再び押圧され、その結果、エジェクタは、マルチウェルプレート４２６を第２の止め具５１３から離れるように移動させる。エジェクタ５１６は、ばね５１４によってばね荷重され、任意選択的にオーバートラベル防止器５３４を含むことが好ましい。エジェクタ５１６は、作動時に、プレート４２６を押圧して止め具５１３から離し、エジェクタ５１６の作動時に、ロッド５１０、および付勢されたクランプ５１５はまた、開放位置に移動され、その結果、プレート４２６は、止め具５１３および付勢されたクレーム端部５１５ｂから離れるように押圧され得る。オーバートラベル防止器５３４は、弾性的に変形して、エジェクタのある程度の運動を吸収することができる。キャリッジプレート４０４がプレートの装填／取り出し位置（すなわち、プレート昇降機と位置合わせしている）から離れるように移動することにより、ロッド（５１０）およびエジェクタ（５１６）の動きが逆転し、ラッチ機構をラッチされる構成にリセットする。

マルチウェルプレート４２６をプレートラッチ機構に係合させてプレートキャリッジ４０４内でプレート４２６をロックすることが、図５（ｉ）～（ｍ）に例示されている。図５（ｉ）は、ペダル５１１が後退し、アーム５０２／ブラケット５０３が開放位置にある状態での第１のラッチ部材５０９を示す図５（ｄ）と同様である。そのラッチ機構は、係合されず、図５（ｊ）の開放位置に留まり、マルチウェルプレート４２６がプレートキャリッジ４０４内の開口部４２０の上に配置されるのを可能にする。図５（ｊ）に図示してある開放構成において、ペダル５１１、クランプアーム５０２、ブラケット５０３、および付勢されたクランプ５１５は、開口部４２０から離れるように付勢されて、プレート４２６がプレートキャリッジ４０４内に装填されるのを可能にする。図５（ｊ）に示すように、延在した部分５１０ａおよび５１５ａは、引き出し２４０またはハウジング後部２３５の背面などの戻り止め具に対するプレートキャリッジ４０４の運動によって、すべて内向きに押圧される。

図５（ｋ）に示すように、プレート４２６がプレートキャリッジ４０４内に配置され、プレートキャリッジ４０４が戻り止め具から離れるように移動すると、ペダル５１１は、支持台５２４から離れて外側に移動して、第１の止め具５０１に対してプレート４２６を押圧および付勢する。プレートクランプアーム５０２はまた、ロッド５１０とともに移動して、ブラケット５０３が第２の止め具５１３に対してプレート４２６を押圧するのを可能にする。図５（ｋ）に示すように、脚部５０４のみが、プレート４２６に接触しているが、枢動ポイント５３１における枢動接続に起因して、第２の脚部５０６は、ブラケット５０３が枢動軸５３１の周りを回転するときに、プレート４２６に自動的かつ迅速に接触することになる。付勢されたクランプ５１５は、ばね５３２によってばね荷重されていることが好ましいが、図５（ｌ）に示すように、プレートの第２の側面上のマルチウェルプレート４２６のプレート裾部５２２に係合し、ブラケット５０３はまた、プレート裾部５２２とも係合し、かつそのプレート裾部に押し下げる。上で考察したように、ブラケット５０３の脚部５０４および５０６は、図に示してあるように、角度の付いた傾斜路５０７、５０８を有する。脚部５０４および５０６がプレート４２６を押圧すると、傾斜路５０７、５０８が、裾部５２２に接触し、プレート４２６を２つの方向、すなわち、第２の止め具５１３に向けて、また下向きに押圧する。図５（ｍ）に示すように、付勢されたクランプ５１５は、プレート裾部５２２に係合する。

好ましい実施形態において、プレートキャリッジ４０４はまた、コントラストおよび焦点を測定するために、上述した光検出システム１１０内の光検出器などの、装置内の光学センサによって使用される光学集束機構も含む。光学集束機構は、プレートキャリッジに対して、またその結果として、集束のための目標面（すなわち、プレートキャリッジ４０４内に保持された９６個ウェルプレート４２６のウェルの底部）に対して異なる高さで、少なくとも２つ、または好ましくは、少なくとも３つのパターン形成された面を含む。本発明は、複数の表面を画像化し、またその画像に基づいて目標面に焦点を合わせるのに必要とされる画像調整の大きさおよび方向を計算するための方法を含む。一実施形態において、コントラスト値が、各表面の画像について計算され、焦点の高さは、高さの変化と対比した変化が最小化され、または代替的に、所定の閾値を下回る高さとして決定される。

一実施形態において、プレートキャリッジは、プレートキャリッジに対してそれぞれの高さで少なくとも３つのパターン形成された面を含む。光学集束機構の２つの代替の実施形態が、図６（ａ）～（ｂ）に示されている。ある特定の好ましい実施形態において、それらの面は、特異な透過性のパターン（例えば、不透明な基板にエッチング形成または切削加工されたパターン、または透明な表面の上にパターン形成された不透明なインクもしくは印刷された薄膜）を有し、それらのパターンは、基板を通って透過した光を使用して画像化され得る。代替の実施形態において、表面／パターンは、透明ではなく、そのパターンは、表面から光を反射させる光源を使用して画像化される。

集束機構は、光学センサから離間した少なくともパターン形成された高位、中位、下位の面を含み、パターン形成された中位面、および目標面は、実質的に同じ平面のレベルに位置合わせされ、パターン形成された高位面と、パターン形成された中位面との間の第１の距離、およびパターン形成された中位面と、パターン形成された下位面との間の第２の距離は、実質的に等しく、以下に説明されるように、光学センサおよびパターン形成された面は、高位のパターンと中位のパターンとの間のコントラスト値の第１の対と、中位のパターンと下位のパターンとの間のコントラスト値の第２の対との差が、約±２．０無次元単位の所定の値よりも下回るまで、互いに対して移動される。この差は、±３．０もしくは±４．０、または±１．０程度である。コントラスト差の値が高いほど、焦点合わせは、より容易ではあるが、精度が低くなり、コントラスト差の値が低いほど、焦点合わせは、より困難ではあるが、精度が高くなる。

図６（ａ）～（ｂ）に示すように、その機構は、複数のパターン形成された表面、例えば、少なくとも２つ、および任意選択的に３つのパターン形成された表面（６０１～６０３）を含むことが好ましく、パターン形成された表面は、実質的に同じパターン、例えば、グリッドパターンを備える。パターン形成された表面は、グループ化の中で、互いに隣接していることが好ましい。図６（ａ）に示す実施形態において、その機構はまた、パターン形成されていない表面６０４も含む。パターン形成された表面の各々は、平行な平面上に配置されていることが好ましい。好ましい実施形態において、パターン形成された中位面は、所定の量の流体で満たされたマルチウェルプレート４２６内のウェルの焦点位置と実質上等価である高さに存在する。パターン形成された下位面は、パターン形成された中位面の下方約０．２５ｍｍである高さに存在し、パターン形成された上位面は、パターン形成された中位面の上方約０．２５ｍｍである高さに存在する。一実施形態において、パターン形成された下位面は、プレートキャリッジの上方（すなわち、プレートがリセットするキャリッジプラットフォームの上方）約４～４．７５ｍｍの高さに存在する。パターン形成された下位面は、プレートキャリッジの上方約４．５～４．７ｍｍの高さに存在することが好ましく、パターン形成された下位面は、プレートキャリッジの上方約４．６～４．７ｍｍの高さに存在することが最も好ましい。パターン形成された中位面は、プレートキャリッジの上方約４．５～５．０ｍｍの高さに存在し、プレートキャリッジの上方約４．７～４．９ｍｍの高さに存在することが好ましく、プレートキャリッジの上方約４．７～４．８ｍｍの高さに存在することが最も好ましい。また、パターン形成された高位面は、プレートキャリッジの上方約４．７５～５．１０ｍｍの高さに存在し、プレートキャリッジの上方約４．８～５．０ｍｍの高さに存在することが好ましく、プレートキャリッジの上方約４．８５～４．９５ｍｍの高さに存在することが最も好ましい。表面６０１、６０２および６０３のうちの任意の１つは、パターン形成された中位面、高位パターン面、または下位パターン面であり得ることが留意される。好ましい実施形態において、光学集束機構は、プレートキャリッジに隣接している。

したがって、本発明は、光学センサを目標面に集束させるための方法を提供し、この方法は、（ａ）少なくともパターン形成された高位、中位、および下位の表面６０１～６０３を提供するステップであって、パターン形成された中位面、および目標面は、同じ焦点高さに存在し、パターン形成された高位面と、パターン形成された中位面との間の第１の距離、およびパターン形成された中位面と、パターン形成された下位面との間の第２の距離は、実質的に等しい、提供するステップと、（ｂ）光学センサを用いて、パターン形成された高位面と、パターン形成された中位面との間の第１のコントラスト値の差を取得するステップと、（ｃ）光学センサを用いて、パターン形成された中位面と、パターン形成された下位面との間の第２のコントラスト値の差を取得するステップと、（ｄ）第１および第２のコントラスト値の差を比較し、目標面が焦点内に存在するかどうかを判定し、かつ／または目標面を焦点内に配置するのに必要とされる焦点調整の大きさおよび方向を決定するステップと、を含む。

動作中、プレート並進ステージ４０３は、プレートキャリッジ４０４を並進させて、図７（ａ）～７（ｃ）（１）に示す接触機構上に光学集束機構を位置決めし、その光学集束機構は、図７（ｃ）（１）に示した光放出口７２５～７２８などの光源を含む。光放出口７２５～７２８は、単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）に接続され得、または各光放出口は、それ自体のＬＥＤまたは他の光源を有してもよい。光源が、照光され、光ビームが、光学集束機構の下側、より具体的には表面６０１～６０３の下に照らされる。光放出口７２５～７２８は、表面６０１～６０３への均一な照光を与えることが好ましい。したがって、光検出サブシステム１１０内の光学センサまたはカメラは、光学集束機構を画像化し、上述したコントラスト値での差を計算し、目標が焦点に合っているかどうかを判定し、かつ／または目標面に焦点を配置するのに必要となる焦点調整の大きさおよび方向を決定する。その計算に基づいて、光学センサの焦点は、これに従って、手動によるか、または例えば、電動焦点調整の使用を介して、自動的に調整される。この方法はまた、光学センサと目標面との間の距離を調整するステップと、第１および第２のコントラスト値を取得して、それらのコントラスト値を比較するステップを、第１および第２のコントラスト値の間の差が所定の値を下回るまで繰り返すステップと、を含むことが好ましい。コントラスト値を決定する好適な計算は、焦点目標、例えば、表面６０１、６０２、もしくは６０３、またはその一部分のドットパターンによって覆われている画像の領域または関心（ＲＯＩ）を取得することである。そのＲＯＩ内のすべての画素の平均および標準偏差が測定される。そのＲＯＩのコントラスト値（％ＣＶ）を計算するための平均（ＡＶＧ）および標準偏差（ＳｔＤＥＶ）は、測定または確認される。
％ＣＶ＝（ＳｔＤＥＶ／ＡＶＧ）×１００
次いで、各ＲＯＩ（高いおよび低い）の％ＣＶは、その後、引き算されて、操作者に報告される差分値を作成する。上記に示したような％ＣＶは、単位のない、または無次元の値である。

％ＣＶコントラスト値における差の好ましい所定の値は、公称値からの焦点はずれの関数としてＥＣＬ値を比較することによって、実験的に±２．０として決定される。この差の大きさは、コントラスト関数に応じて変化し得る。ある程度の焦点はずれの量は、ＥＣＬに悪影響を及ぼさずに、許容可能であった。±２の推奨値は、この範囲内にある。より小さな値、例えば、±１．５または±１．０は、より正確ではあるが、焦点動作中に達成するには、より困難になり得る。より大きな値、例えば、±３．０または±４．０は、より不正確ではあるが、達成するには、より容易になる。当業者は、本発明の教示に従って、正確さ、および動作の困難さのバランスを取ることができる。±１．０と±４．０との間のコントラスト値の差は、本発明の範囲内にある。

コントラスト値を計算または確認する他の方法論としては、例えば、Ｅｌｉ Ｐｅｌｉによる「Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｉｎ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉｍａｇｅｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｎｏ．１０，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９０，２０３２－２０４０頁に公開され、記載された方法論が使用され得る。この参考文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

さらに、プレートキャリッジ４０４は、複数の基準要素を収容する。１つの基準要素は、図５（ｎ）に示すように、プレートキャリッジ４０４の底面に配設されている導電性底面５３６を備え、その導電性底面は、装置のセットアップ中に、プレートキャリッジ４０４内に保持されたプレート４２６の底部に接触するために使用される接触機構の位置決めを訓練するために使用される。以下により詳細に説明されるように、この接触機構は、一連のばね仕荷重接触部材を含み、例えば、ＥＣＬ測定を開始するために、プレート４２６の底面に接触するように持ち上げられ得る。図５（ｎ）に示すように、導電性底面５３６は、プレートキャリッジ４０４の下側にあり、それは、プレート４２６がプレートキャリッジ４０４内でラッチされたときに、プレート底部と同じ高さになるように構成されている。装置のセットアップまたは調整中、接触機構は、接触部材が表面５３６に接触する高さに到達するまで上昇し、接触部材間の抵抗値降下を電気的に測定することによって検出されたときに、接触部材が導電性表面５３６に適切に接触し、ＥＣＬ測定中にプレート底部に適切に接触することを信号で伝える。この測定された高さを使用して、プレートキャリッジ４０４内に保持されたプレート４２６に接触するための接触機構の高さを設定する。

またさらに、プレートキャリッジ４０４は、別の基準要素も備える（プレートキャリッジ４０４内に切り込まれた半円形のアパーチャ、すなわち、要素５１７～５２０として、図５（ｃ）に図示してある）。接触機構内の光放出口またはＬＥＤ７２２などの光源は、各アパーチャ５１７～５２２を通って投射される。上で考察した水平面内を移動するプレート並進ステージ４０３は、図７（ｃ）（１）に示した光放出口７２２の上方の各アパーチャ５１７～５２２を位置決めする。各アパーチャを通って投射された光は、光検出システム１１０内の光検出器によって画像化され、装置の他の構成要素に対して水平面のｘ－ｙ空間内にプレートキャリッジ４０４の場所を参照する。好ましい実施形態において、基準要素は、例えば、プレートプラットフォームの縁端部上に、例えば、図５（ｃ）に示すように、基準面／止め具（５０１）および（５０３）の２つの端部に、１つ以上の凹みまたは切り欠き部を備える。有利なことに、それらの要素はまた、プレートが正しい方向にあるかどうかを確認するために、画像化することができる。

光放出口７２２および光放出口７２５～７２８は、単一のＬＥＤによって照光されることが好ましい。好適なＬＥＤは、光放出口に通じる光パイプまたは導波管に接続され得る。好適なＬＥＤは、印加される電圧に応じて異なる強度出力を有することができる。一例では、図７（ｈ）に例示するように、ＬＥＤ７３９は、多重化装置７３８に接続されている。マイクロプロセッサ７２９は、多重化装置７３８に命令して、第１の電圧をＬＥＤ７３９に印加させ、光放出口７２２を作動させ、第２の電圧をＬＥＤ７３９に印加させて、光放出口７２５～７２８を作動させることができる。代替的に、複数のＬＥＤが、光放出口のために使用され得る。

プレート操作サブアセンブリはまた、上で考察され、かつ図４（ｅ）に最もよく例示されているように、輸送中にプレートキャリッジを所定の位置にロックするための１つ以上の輸送ロックも含む。好ましい実施形態において、輸送ロックは、プレート並進ステージ４０３上のホール４１２内に受容される取り外し可能な引き出し２４０上にソレノイド駆動ピン４１１を含む。プレートキャリッジ４０４は、レール４２２、４２４の上に乗っており、キャリッジを所定の位置にロックするためのクランプを備えることが好ましい。またさらに、プレートキャリッジ４０４は、通常スマートフォンで使用される加速度計または電子水準器などのプレート配向センサを含み、プレートキャリッジ４０４上に配置されたマルチウェルプレート４２６が正しい配向にあることを確実にする。代替的に、反射型光学センサが、プレートキャリッジに取り付けられ得るか、または貼り付けられ得、カメラによって感知され得る。任意選択的に、超音波センサ、接触スイッチ、および容量性センサもまた、使用され得る。

プレート操作サブアセンブリ１２０はまた、プローブを持ち上げるためのプレート接触昇降機に装着された電気接触プローブを含むプレート接触機構も含み、プレートのウェル内の電極に順番に接続されている、上で考察したマルチウェルプレート４２６の底部上の電気接点に接触する。それらの接触プローブを使用して、電圧を、マルチウェルプレート４２６の１つ以上のウェル内の電極に印加する。プレート接触機構および画像化装置は、位置合わせされており、その結果、電気接触は、画像化装置の画像化フィールド内の真下、およびその中にあるウェルまたはウェルのセットを用いて行われる。接触機構は、図７（ａ）～（ｂ）に示されており、４つの問い合わせゾーン７０２～７０５を備える接触機構プラットフォーム７０１を含み、各領域は、問い合わせゾーンに電位を伝導させるための一対の電気接触プローブを含む。問い合わせゾーン７０２～７０５は、各象限または２×２マトリックスで配列されていることが好ましい。ただし、問い合わせゾーンは、直線様式または任意のＰ×Ｑマトリックスで配列され得、ここで、ＰおよびＱは整数であり、互いに異なり得る。以下にさらに詳細に考察しているように、本発明の機器１００で使用可能なマルチウェルプレート４２６は、Ｍ×Ｎマトリックスで配列され得、ここで、Ｍ×Ｎマトリックスは、Ｐ×Ｑマトリックスよりも大きい。上で考察したように、Ｐ×Ｑマトリックスは、１２×８、２４×１６、４８×３２ウェル、または任意の数のウェルとすることができる。

この装置はまた、電圧源に動作可能に接続されたコントローラであって、その電圧源は、電気接触プローブの１つ以上の対に接続可能である、コントローラと、そのコントローラ、および単一の問い合わせゾーンの電気接触プローブの対に電圧源を選択的に接続するか、または２つ以上の問い合わせゾーンの電気接触プローブの対に電圧源を接続するための電圧源に接続された多重化装置と、をも含む。本明細書で使用される場合、「電圧源」は、電圧源（複数可）および電流源（複数可）を含む。コントローラの構成要素を示すブロック図が、図７（ｈ）に示されており、マイクロプロセッサ７２９を含み、電源７３０およびデジタルアナログ変換器７３１に接続され、そのデジタルアナログ変換器は、低域通過フィルタ７３２および７３３、電流モニタ７３４、別の取捨選択可能な電源７３７、およびアナログデジタル変換器７３６、ならびに多重化装置７３８に接続されている。コントローラはまた、ＬＥＤ７３９に動作可能に接続され、そのＬＥＤ７３９は、上で考察した接触機構の構成要素である。

プロセッサ７２９によって制御される多重化装置７３７は、その機器内で使用されるプレートのタイプに基づいて、上で識別されたような電位の印加を指示する。マルチウェルプレート４２６が一度に１個のウェルを分析するように構成され、本明細書では単一ウェルアドレス指定可能なプレートと称され、プレートのウェルが接触機構プラットフォームのゾーンに対応する場合、多重化装置７３７は、各ゾーンを電気的に絶縁し、かつ最初のゾーン内のみに電位を選択的に印加することによって、電位の選択的な印加をもたらす。これに対して、本明細書ではマルチウェルアドレス指定可能なプレートと称される、マルチウェルプレートが一度に２つ以上のウェルを分析するように構成される場合、多重化装置７３７は、２つ以上のゾーンを電気的に接続し、かつそれらの２つ以上のゾーン内に電位を選択的に印加することによって、電位の選択的な印加を指示する。一実施形態において、プレートは、プレート構成情報を含むバーコードを備え、装置１００は、プレート構成情報を読み取り、かつスタッカ内に位置決めされたプレートのタイプを識別するバーコードリーダ２３８を備える。

好ましい実施形態において、装置は、Ｐ×Ｑマトリックスで配列されている複数の問い合わせゾーン７０２～７０５を含む。Ｐ×Ｑマトリックスは、２ｘ２マトリックスであることが好ましい。プレート接触機構プラットフォーム７０１上の電気接触プローブの対は、直立したピン、例えば、ばね仕掛けのピンを備えることが好ましい。またさらに、装置は、プラットフォーム７０１の上方に位置決めされた、光検出システム１１０内の光検出器などの光学センサをさらに含み、プラットフォーム７０１は、プラットフォームから光学センサに向けて投射して、光学センサに対してプラットフォーム７０１を位置合わせする光放出口７２２などの光源を備える第１の位置合わせ機構を含むことが好ましい。一実施形態において、光源（例えば、ＬＥＤ、または他のタイプの電球）は、接触機構内のアパーチャ、例えば、図７（ｃ）（１）に示すように、プラットフォーム（７０１）の中央にあるアパーチャ（７２２）、の下に位置決めされ、またそのアパーチャを通って光を照らす。その装置はまた、好ましくは、プレートキャリッジフレーム（例えば、図５（ｃ）に示した要素５１７～５２０）上に配置された複数のアパーチャを備える第２の位置合わせ機構を含み、プラットフォーム７０１からの光源７２２は、これらのアパーチャを通って照光され、光学センサによって検出されて、プレートキャリッジフレームをプラットフォーム７０１にさらに位置合わせすることができる。複数のアパーチャは、プレートキャリッジフレームの少なくとも２つの側面上に位置決めされ得る（上記の説明を参照）。さらに、その装置は、さらに好ましくは、プレートキャリッジフレーム上に配置された導電性表面（例えば、図５（ｎ）の表面５３６）を備える第３の位置合わせ機構を含み、その結果、プラットフォーム上の電気接点が導電性表面と接触されたときに、電流がプラットフォーム上の電気接点の間を流れて、電気接点とプレートキャリッジフレームとの間の所定の距離を示す。その装置は、好ましくは、パターン形成された集束目標（例えば、図６（ａ）および６（ｂ）の表面６０１～６０３）を備える第４の位置合わせ／集束機構を含み、接触機構プラットフォームは、上で考察したように、パターンの画像化を可能にするために光をパターンを通して通過させるための１つ以上の光源を含む。光源（複数可）は、上述したように、アパーチャ（７２２）の下にある光源であってもよい。任意選択的に、複数の光源（例えば、ＬＥＤ、または他のタイプの電球）を使用して、より広くてより均一な光フィールド、例えば、図７（ｃ）（１）に示すように、プレート接触機構プラットフォーム内に埋め込まれた４つのＬＥＤ（７２５～７２８）を生成することができる。

好ましい実施形態において、その装置は、マルチウェルプレートに収容されたサンプルの状態を問い合わせるように適合され、そのマルチウェルプレートは、Ｍ×Ｎマトリックスに配列された複数のウェルを備え、その装置は、マルチウェルプレートを支持するように構成されたキャリッジフレームを含み、そのキャリッジフレームは、複数の問い合わせゾーンを備える接触機構プラットフォームに対して移動可能であり、各問い合わせゾーンは、少なくとも一対の電気接触プローブを備えて、電位を少なくとも１つのウェルに印加する。この装置はまた、モータに動作可能に接続されてプラットフォームに対してキャリッジフレームを移動させ、かつ電圧源に動作可能に接続されたコントローラも含み、その電圧源は、１つ以上の対の電気接点に接続可能であり、多重化装置は、電圧源を単一の問い合わせゾーンの電気接触プローブの対に選択的に接続するか、または電圧源を２つ以上の問い合わせゾーンの電気接触プローブの少なくとも１つの対に接続するために、コントローラおよび電圧源に接続される。問い合わせゾーンは、Ｐ×Ｑマトリックスに配列され、Ｍ×Ｎマトリックスは、２×２マトリックスであり得るＰ×Ｑマトリックスよりも大きいことが好ましい。各問い合わせゾーンは、マルチウェルプレート４２６上の１つのウェルに問い合わせるように、サイズおよび寸法決定されることが好ましい。

接触機構プラットフォーム上の電気接触プローブは、複数の作業電極接触プローブを含み、それらの作業電極接触プローブは、問い合わせるウェルの数を決定するために、コントローラによって電圧源に選択的に接続されることが好ましい。一実施形態において、作用電極プローブは、１つのウェル内の作用電極に接続され、または代替的に、１つの作用電極プローブが、複数のウェル内の作用電極に接続される。接続されていない作用端子電極プローブは、使用されていないときに、多重化装置内で電気的に絶縁され得、それによって、複数の作用電極プローブ（例えば、４つのプローブ）が複数のウェル内の複数または作用電極に、一度に１つのウェルに電位を印加する（例えば、４つのウェルのグループに、一度に１個のウェルに電位を印加する）ために使用されるのを可能にする。プラットフォーム上の電気接点は、少なくとも１つの電気的戻りもしくは１つの電気的経路、または代替的に少なくとも１つの電気的接地に電気的に接続されている複数の対向電極プローブをさらに備え得る。一実施形態において、複数のウェルのためのプラットフォーム上の対向電極プローブに接続されているマルチウェルプレートの底部電気接点は、電気的に接続されている。代替的に、すべてのウェルのためにプラットフォーム上の対向電極プローブに接続されているマルチウェルプレートの底部電気接点は、電気的に接続されている。またさらに、少なくとも１つのウェルのためにプラットフォーム上の対向電極プローブに接続されているマルチウェルプレートの底部電気接点は、電気的に絶縁され得る。コントローラは、Ｐ×Ｑ以下の数のウェルを同時に問い合わせることができる。

図７（ｃ）（２）～（ｇ）を参照すると、接触機構プラットフォーム７０１は、複数の作用接触プローブ７０６～７１３、および対向接触プローブ７１４～７２１を含む。図７（ｃ）（２）に示すように、コントローラ７０９が２つ以上の問い合わせゾーンに電気的に接続するように構成されている場合、機器１００は、２つ以上のゾーン、例えば、ゾーン７０３および７０４内に電位を選択的に印加し、それによって、作用電極接触プローブ７０６および７１０、ならびに７０９および７１３のそれぞれの両端に電位を印加し、対向電極接触プローブ７１４～７１７および７１８～７２１を接続する。プラットフォーム７０１およびプレート４２６における対向電極の接続について、以下に考察される。また、以下に考察されるように、１つの作用接触電極、および１つの対向接触電極のみが必要である。システムの冗長性を提供するために、それぞれのうちの２つが接続されると、ＥＣＬ信号は、１つの電極が故障したときであっても生成される。

代替的に、切り替え機構が各ゾーンを電気的に絶縁するように構成されている場合、その機器は、例えば、図７（ｄ）に示すように、第１のゾーン内に電位を選択的に印加し、その場合、ゾーン７０３は、絶縁され、電位が、作用電極接触プローブ７０６および７１０の両端に印加される。一実施形態において、すべての対向電極接触プローブ７１４～７１７および７１８～７２１は、接地に接続されており、プラットフォーム７０１において電気的に接続されている。図７（ｋ）に関連して以下に考察されるように、各ウェルの対向電極接触プローブは、プレート４２６の底部上の対向電極によって絶縁されている。図７（ｄ）に示された例において、ゾーン７０３の真上のウェルは、対向電極接触プローブ７１８および７１９に接続する対向電極を有するが、プラットフォーム７０１上の他の対向電極接触プローブからは、絶縁している。代替的に、各問い合わせゾーンの対向電極もまた、プラットフォーム７０１において絶縁され得る。

同様に、図７（ｅ）～（ｇ）は、接触機構が第１のゾーン、７０２（図７（ｅ））、７０５（図７（ｆ））、および７０４（図７ｇ）内に電位をどのように印加するように構成されるかを例示しており、電位が、作用接触プローブ７０７および７１２（図７（ｅ）中）、７０８および７１１（図７（ｆ）中）、または７０９および７１３（図７（ｇ）中）の両端に、それぞれ印加され、一方、対向接触プローブ７１４～７１７および７１８～７２１は、プラットフォーム７０１において電気的に接続されているが、各問い合わせゾーンの対向接触プローブは、各問い合わせゾーンの真上のプレート４２６上のウェル上の対向電極によって絶縁されている。接触プローブは、それぞれ、ばね仕掛けの接触部材、例えば、接触ピンとは独立していることが好ましい。

好ましい実施形態において、マルチウェルプレート４２６は、各ウェルのプレートの底面に底部電気接点を備え、その底部電気接点は、プラットフォーム７０１上の電気接触プローブの対（複数可）に接触するように構成されている。底部電気接点は、プレートのウェル内の対向電極に接続されている対向電極接点、およびプレートのウェル内の作用電極に接続されている作用電極接点を含む。各ウェルは、少なくとも１つの作用電極、および１つの対向電極を含み、それらの電極は、プレート形式に応じて、プレートの他のウェル内の作用電極および対向電極とは、電気的に接続（接触）されてもよく、または電気的に独立していてもよい。

例示的な底部電気接触パターンの非限定的なセットが、図７（ｉ）～（ｌ）に示されており、図７（ｉ）は、図７（ｃ）（２）と実質的に同様のプラットフォーム７０１のピン接触構成を示す。図７（ｋ）は、問い合わせゾーン７０２～７０５に部分的に重なる例示的な４つのウェルの下での底部電気接点の部分的な重なりを示す。各ウェルは、例示的な「Ｚ字形」を有する底部対向電極７４０、ならびに２つの作用電極７４２および７４４を有する。底部対向電極７４０は、互いに電気的には接続されておらず、したがって、各ウェルまたは各問い合わせゾーンの対向電極は、プレート４２６において分離または絶縁されている。

ゾーン７０３の場合、Ｚ字形底部対向電極７４０は、対向電極７１８および７１９に接続する。底部作用電極７４２および７４４は、それぞれ、作用電極７１０および７０６に接続されている。

ゾーン７０５の場合、Ｚ字形底部対向電極７４０は、対向電極７２０および７２１に接続する。底部作用電極７４２および７４４は、それぞれ、作用電極７１１および７０８に接続されている。ゾーン７０２および７０４も、同様に接続されている。

次の電気接続は、ウェル自体の内側に向けてである。図７（ｌ）に示すように、この例での各ウェルは、ウェル作用電極７５０、ならびにウェル対向電極７５２および７５４を有する。ここで、ウェル作用電極７５０は、Ｚ字形を有し、底部作用電極７４２および７４４の両方に接続し、ウェル対向電極７５２および７５４は、底部対向電極７４０に接続されている。

ゾーン７０５の場合、プラットフォーム７０１上の作用電極７１１および７０８は、各ウェルの底部電極７４２および７４４、ならびにウェル作用電極７５０に接続されている。プラットフォーム７０１上の対向電極７２０および７２１は、各ウェルの底部対向電極７４０、ならびにウェル対向電極７５２および７５４に接続されている。底部電極７４０およびウェル電極７５０のＺ字形は、十分な電気接触に耐えるように設計されている。任意の形状を使用することができ、本発明は、いかなる特定の形状にも限定されない。

上記の考察に示すように、各ウェルおよび各問い合わせゾーンは、２つの作用電極、例えば、ゾーン７０５の場合、７０８および７１１、ならびに２つの対向電極、例えば、ゾーン７０５の場合、７２０および７２１を有する。上に示したように、両方の作用電極、および両方の対向電極は、ウェルに電気的に接続されている。一方の対の作用電極および対向電極だけが、ＥＣＬ電位をウェルに伝導させるために必要である。他方の対は、１つ以上の電極が動作不良を起こした場合の冗長性を持たせるためである。

各ウェルが別々に問い合わせ得る、図７（ｉ）、７（ｋ）、および７（１）に関連して上で考察された例において、各問い合わせゾーンおよびウェルの作用電極は、プラットフォーム７０１および多重化装置７３８において絶縁されており、各問い合わせゾーンおよびウェルの対向電極は、プレート４２６およびその底部電極、ならびに電極において、絶縁されていることにさらに留意されたい。

図７（ｊ）は、問い合わせゾーン７０２～７０５に部分的に重なる４つのウェルが同じプラットフォーム７０１からの接触ピンまたは電極を使用して同時に問い合わせることができる例を示す。図に示すように、このマルチウェルプレート４２６は、作用電極７０７、７０８および７０９に部分的に重なる底部作用電極７６０を有する。プレート４２６はまた、少なくとも対向電極７１９、７２０、７１５および７１６に部分的に重なる底部対向電極７６２も有する。底部作用電極７６０および底部対向電極７６２は、４つのすべてのウェルに上向きに電気的に接続されている。１つ以上の作用電極７０７、７０８および７０９、ならびに１つ以上の対向電極７１９、７２０、７１５および７１６を活性化することにより、ＥＣＬの電位を４つのすべてのウェルに提供することになる。冗長性はまた、複数の利用可能な作用電極および対向電極によっても提供される。

本発明の実施形態によれば、プレート底部は、底部電気接点に接続されて電位をウェル内に伝導させる内部電気接点導管を備える。一実施形態において、少なくとも１つのウェルの底部電気接点は、隣接するウェルの底部電気接点から電気的に絶縁され、任意選択的に、少なくとも１つのウェルの内部電気接点導管は、隣接するウェルの底部電気接点から電気的に絶縁され得る。米国特許第７８４２２４６号および米国特許出願第２００４／００２２６７７号（両方とも、「Ａｓｓａｙ Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」と題され、２００２年６月２８日に出願され、参照により本明細書によって組み込まれる）は、本明細書に開示された接触機構によって問い合わせることができるプレート底部の追加の実施形態を開示している。

したがって、本発明は、Ｍ×Ｎマトリックスのウェルを有するマルチウェルプレート内に収容されるサンプルに応答するための方法を提供し、その方法は、（ａ）複数の問い合わせゾーンを有するプレート接触機構プラットフォームを提供するステップと、（ｂ）各問い合わせゾーンの少なくとも一対の電気接触プローブ（例えば、作用電極接触プローブおよび対向電極接触プローブ）を提供するステップであって、各問い合わせゾーンは、単一ウェルに問い合わせするように適合されている、提供するステップと、（ｃ）選択的に、電位を、（ｉ）１つ以上のウェルに同時に問い合わせるための１つの問い合わせゾーン、または（ｉｉ）複数のウェルに問い合わせるための複数の問い合わせゾーン、に印加するステップと、（ｄ）マルチウェルプレートをプラットフォームに対して移動させて、追加のウェルに問い合わせるステップと、を含む。単一ウェルに問い合わせることができ、またはＭ×Ｎ個のウェルに問い合わせることもできる（Ｍ×Ｎは、Ｐ×Ｑマトリックスよりも大きい）。この方法はまた、（ｅ）プラットフォーム上の電気接触プローブの対のうちの少なくとも１つの正のアクティブ接触プローブ（例えば、作用電極プローブ）を選択してその電位に接続することによって、ステップ（ｃ）での電位の印加を制御するステップも、含むことができる。ステップ（ｅ）はまた、その電位に接続されていない、少なくとも１つの正のアクティブ接触プローブを電気的に絶縁するステップも含むことができる。この方法はまた、（ｆ）マルチウェルプレートの底面上に底部電気接点を提供するステップと、任意選択的に、（ｇ）少なくとも１つの電気的戻し、または代替的に底部電気接点から少なくとも１つの接地接触プローブ（例えば、対向電極プローブ）を電気的に絶縁するステップも、含むことができる。任意選択的に、電気的戻し、または底部電気接点からの接地接触プローブは、すべて、互いから絶縁されている。

上述したように、この装置を使用して、２つの代替タイプのマルチウェルプレートである、単一ウェルアドレス指定可能なプレート（すなわち、その装置によって１つのウェルを一度に問い合わせられるプレート）、および／またはマルチウェルアドレス指定可能なプレート（すなわち、その装置によって１つのセクタを一度に問い合わせられるプレートであり、セクタは、隣接するウェルのグループ分けである）からルミネッセンスを測定することができる。単一ウェルおよびマルチウェルアドレス指定可能なプレートを含む様々なタイプのマルチウェルプレートは、米国特許第７８４２２４６号および米国特許出願第２００４／００２２６７７号（両方とも、「Ａｓｓａｙ Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」と題され、２００２年６月２８日に出願され、参照により本明細書によって組み込まれる）に記載されている。この発明のプレートは、いくつかの要素を含み、以下に限定されないが、プレート上部、プレート底部、複数のウェル、作用電極、対向電極、基準電極、誘電体材料、電気接続、導電性スルーホール、およびアッセイ試薬を含む。プレートのウェルは、プレート上部内のホール／開口部によって画定され、プレート底部は、プレート上部に直接かまたは他の構成要素と組み合わせて取り付けられ得、プレート底部は、ウェルの底部としての機能を果たし得る。１つ以上のアッセイ試薬が、ウェル、および／またはプレートのアッセイドメイン内に収容され得る。これらの試薬は、ウェルの表面のうちの１つ以上の上に、好ましくは電極の表面の上に、最も好ましくは作用電極の表面の上に、固定化または配置され得る。それらのアッセイ試薬は、ウェル内の特徴によって収容または局所化され得、例えば、パターン形成された誘電体材料は、流体を閉じ込め、または局所化することができる。プレート上部は、ポロスチレン、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの剛性のある熱可塑性材料から作製された単一の成形構造を備えることが好ましい。プレート底部は、電極（例えば、作用電極および／または対向電極）を含み、それらの電極は、炭素を含むことが好ましく、炭素層を含むことがより好ましく、スクリーン印刷された炭素インクの層を含むことが最も好ましい。別の好ましい実施形態において、プレート底部は、基材上に堆積されたスクリーン印刷された導電性インクからなる電極を含む。

単一ウェルアドレス指定可能なプレートは、プレート上部開口部を有するプレート上部、およびプレート上部に噛み合わされて単一ウェルアドレス指定可能なプレートのウェルを画定するプレート底部を含み、そのプレート底部は、上部に電極パターン形成された上面、および上部にパターン形成された電気接点を有する底面を有する基材を備え、電極および接点は、パターン形成されて単一ウェルアドレス指定可能なプレートの複数のウェル底部を画定し、ウェル底部内のパターンは、（ａ）基材の上面上の作用電極であって、その作用電極は、電気接点に電気的に接続されている、作用電極、および（ｂ）基材の上面の上の対向電極であって、その対向電極は、電気接点に電気的に接続されているが、単一ウェルアドレス指定可能なプレートの追加のウェル内の追加の対向電極とは接続されていない、対向電極、を備える。単一ウェルアドレス指定可能なプレートの電極および接点は、別々にアドレス指定可能であることが好ましい。

マルチウェルアドレス指定可能なプレートは、プレート上部開口部、およびプレート上部に噛み合わされてマルチウェルアドレス指定可能なプレートのウェルを画定するプレート底部を有するプレート上部を含み、そのプレート底部は、上部にパターン形成された電極を有する上面、および上部に形成された電気接点を含む底面を有する基材を備え、その電極および電気接点は、パターン形成されて、２つ以上の連帯してアドレス指定可能なアッセイウェルのうちの２つ以上の独立してアドレス指定可能なセクタを画定し、各セクタは、（ａ）基材の上面上の連帯してアドレス指定可能な作用電極であって、それらの作用電極の各々は、互いに電気的に接続され、かつ電気接点のうちの少なくとも第１の接点に接続されている、作用電極、および（ｂ）基材の上面上の連帯してアドレス指定可能な対向電極であって、それらの対向電極の各々は、互いに電気的に接続されているが、作用電極には接続されず、かつ電気接点のうちの少なくとも第２の接点に接続されている、対向電極、を有する２つ以上のウェルを備える。一実施形態において、独立してアドレス指定可能なセクタは、マルチウェルアドレス指定可能なプレートのウェルの５０％未満を含み、マルチウェルアドレス指定可能なプレートのウェルの２０％未満を含むことがより好ましい。独立してアドレス指定可能なセクタは、４×４アレイのウェル、または２×３アレイである独立してアドレス指定可能なセクタを備えることができる。代替的に、独立してアドレス指定可能なセクタは、１つ以上の行ウェル、または１つ以上の列ウェルを備えることができる。

単一ウェルまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートは、４ウェルプレート、６ウェルプレート、２４ウェルプレート、９６ウェルプレート、３８４ウェルプレート、１５３６ウェルプレート、６１４４ウェルプレート、または９６００ウェルプレートとすることができる。どちらかのプレート形式の電極は、炭素粒子を含み、印刷された導電性材料をさらに含み得、それらの電極のうちの１つ以上は、上部に形成された複数のアッセイドメインを備える。複数のアッセイドメインは、少なくとも４つのアッセイドメイン、好ましくは７つのドメイン、より好ましくは少なくとも１０個のアッセイドメインを含むことができ、それらの複数のアッセイドメインは、作用電極上に支持された１つ以上の誘電体層内の開口部によって画定され得る。装置内で使用され得るプレートは、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ社（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，ＭＤ；ｗｗｗ．ｍｅｓｏｓｃａｌｅ．ｃｏｍ）から市販されており、それらには、以下のマルチウェルアドレス指定可能なプレート（Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ社カタログ番号）である、Ｌ１５ＸＡ－３、Ｌ１５ＸＢ－３、Ｌ１５ＡＡ－１、Ｌ１５ＡＢ－１、Ｌ１５ＳＡ－１、Ｌ１５ＳＢ－１、Ｌ１５ＧＢ－１、Ｌ４５ＸＡ－３、Ｌ４５ＸＢ－３、Ｎ４５１５３Ａ－２、Ｎ４５１５３Ｂ－２、Ｎ４５１５４Ａ－２、およびＮ４５１５４Ｂ－２、ならびに以下の単一ウェルアドレス指定可能なプレート（Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ社カタログ番号）である、Ｌ５５ＡＢ－１、Ｌ５５ＳＡ－１、Ｌ５５ＸＡ－１、およびＬ５５ＸＢ－１が含まれるが、これらに限定されない。

したがって、この装置は、まず、装置内のプレートタイプを検出すること、例えば、プレート構成情報を含む、マルチウェルプレート上のバーコードを読み取ること、問い合わせゾーンまたはゾーンが画像化装置の画像化フィールドの直下または中にあるように、接触機構および画像化装置を位置合わせすること、および（ａ）接触機構の各問い合わせゾーンを電気的に絶縁し、かつ第１のゾーン内にのみ電位を選択的に印加する（単一ウェルアドレス指定可能なプレートの場合）か、または（ｂ）２つ以上のゾーンを電気的に接続し、かつそれらの２つ以上のゾーン内に電位を選択的に印加する（マルチウェルアドレス指定可能なプレートの場合）ことによって、電位の選択的印加に方向付けること、によって、マルチウェルプレートからのルミネッセンスを測定する。

マルチウェルアドレス指定可能なプレートが装置内で使用されている場合、画像化システムおよび接触機構は、隣接するウェルのグループ分けまたはセクタ、例えば、４つの隣接するウェルのグループ分けに対応する問い合わせゾーンに位置合わせされ、装置は、そのセクタのすべてのウェルに電圧を選択的に印加する。次いで、その装置は、プレート並進ステージを介してプレートを移動させて、接触機構および画像化システムを、ウェルの追加のセクタまたはグループ分けに対応する追加の問い合わせゾーンに再位置合わせし、その追加のセクタのウェルに電圧を選択的に印加する。

単一ウェルアドレス指定可能なプレートが装置内で使用されている場合、画像化システムおよび接触機構は、隣接するウェルのグループ分けまたはセクタ、例えば、４つの隣接するウェルのグループ分けに対応する問い合わせゾーンに位置合わせされ、装置は、そのセクタの各ウェルに一度に１つずつ電圧を選択的に印加する。同様に、プレートは、プレート並進ステージを介して移動されて、接触機構および画像化システムを、ウェルの追加のセクタに対応する追加の問い合わせゾーンに再位置合わせし、その追加のセクタの各ウェルに一度に１つずつ問い合わせる。

本発明の別の実施形態によれば、別の装置、好ましくは別のＥＣＬリーダが、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートに問い合わせ、またはそれを読み出すように、特別に構築される。装置１０００が、図１０（ａ）および（ｂ）に示されている。このリーダは、上に図示および考察した装置１００と実質的に同じ水平占有面積を有し得るが、それにもかかわらず、異なる様式化されたカバー１００１を備える。図１０（ｃ）および１０（ｄ）は、装置１００および１０００の内部機構またはサブシステムを比較しており、それらが、以下に説明されているようなことを除いて、同等であることを示している。図１０（ｃ）および（ｄ）に示すように、両方の装置は、遮光容器へのアクセスのための取り外し可能な引き出し２４０を備えた遮光容器１３０を有する。両方の装置は、導入アパーチャ２３６および排出アパーチャ２３７、ならびに上部に装着されたバーコードリーダ２３８を有するハウジング上部２３２を有する。また、装置１００のハウジング上部２３２上には、光検出サブシステム１００も装着されている。装置１０００のハウジング上部２３２上には、以下で考察される、異なる光検出システム１０１０が装着されている。

装置またはリーダ１０００が単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートを特別に読み取るように設計されているため、そのプレート接触機構は、図１１（ａ）～（ｃ）に例示されているように、単純化されている。ウオームギヤ機構７２３が、モータ７２３ａによって駆動されて、親ねじ７２４の噛み合うギヤ付き底部の部分７２４ａを回転させる。親ねじ７２４は、ねじが切られたメインシャフト７２３ｂを有し、そのメインシャフトは、支持ベース７００内の対応するねじ切りホールにねじ込まれる。ウオームギヤ７２３が回転するにつれて、そのウオームギヤは、親ねじ７２４の噛み合う部分７２４ａを回転させ、それは、支持ベース７００のねじ切りホール内で回転する。これらの回転運動は、支持ベース７００を昇降させて、プレート接触機構の垂直高さを調整し、本明細書に考察されているように、マルチウェルプレートの導電性底部に接触させる。ガイドシャフト７００ａは、ねじ山のない方が好ましく、支持ベース７００内の対応するホール内でスライドするように適合され、支持ベース７００の昇降を誘導するために含まれている。

接触プラットフォーム１７０１は、この実施形態では単一ウェルアドレス指定可能なプレートであるプレート４２６上で、一度に単一ウェルを電気的に接触させるようにサイズおよび寸法決定されている。接触プラットフォーム１７０１は、少なくとも１つの作用電極接触プローブ、および１つの対向電極接触プローブを収容して、ＥＣＬ分析を受けているウェル内の作用電極および対向電極に電気を伝導させる。一組のバックアップまたは冗長性のある作用電極プローブおよび対向電極プローブが含まれていることが好ましい。この例では、２つの作用電極接触プローブおよび２つの対向電極接触プローブを含み４つの接触プローブ１７０３が例示されている。接触プローブ１７０３は、直立したばね仕掛けピンであることが好ましい。

図１１（ｄ）は、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートの底部上にある電気接点上での接触プローブ１７０３の部分的な重なりを示す。プレート４２６は、各ウェルの下に、少なくとも１つの作用電極接点１７０５および少なくとも１つの対向電極接点１７０７を有する。正の電荷を輸送する接触プローブ（複数可）１７０３は、少なくとも１つの作用電極接点１７０５と接触することになる。上で考察したように、他の作用電極接点１７０５と接触する第２の接触プローブ１７０３は、バックアップである。好ましくは電気的な戻りないし接地の代替物に接続されている少なくとも１つの接触プローブ１７０３は、対向電極接点１７０７と接触している。対向電極接点１７０７に接触する他の接触プローブ１７０３は、バックアップである。

接触プラットフォーム１７０１は、一度に単一ウェルに接触する必要があるだけであるため、接触プラットフォーム７０１よりも寸法が小さくてもよい。接触プラットフォーム１７０１はまた、本明細書に考察されているように、位置決め目的のための光放出口７２２、および集束機構、例えば、パターン形成された表面６０１～６０３を照光するための光放出口７２５～７２８も収容することが好ましい。

装置１００、１０００はまた、角度的に配向されたファン１２０２、およびカバーマニホールド１２０４を含む改良された熱除去システム１２００も有し、その熱除去システムは、ファンおよび制御基板を含む印刷回路基板（ＰＣＢ）などの電子機器を装置１０００の残りの内部から分離しており、図１２（ａ）および１２（ｂ）に最もよく示されている。カバーマニホールド１２０４もまた、半透明の部品として、図１０（ｄ）に示されている。光検出システム１１０または１０１０内部のＣＣＤセンサは、以下に考察されるように、冷却され、この冷却により、冷却ファン１２０８によって光検出１１０、１０１０から除去される熱を発生する。除去された熱は、通常、装置１０００のカバー１００１の上部に上昇し、図１０（ｄ）、または装置１００に最もよく示されている。ファン１２０２は、光検出システム１１０、１０１０の上部に向けて配向されて、矢印１２１０によって示されるように、発生した熱を装置１００、１０００の内部から引き出し、より具体的には、光検出１１０、１０１０の上部からカバーマニホールド１２０４に、そして矢印１２１４によって示されるように、通気孔開口部１２１２を通って装置１０００の外に引き出す。加熱された空気が出ると、新鮮な周囲の空気が装置内に引き込まれる。

カバーマニホールド１２０４は、流れ充満空間として機能し、そこでは、加熱された空気は、カバーマニホールド内に引っ張られ、通気孔開口部１２１２を通って外に強制されて、化粧塗布または様式化されたカバー１００１内での流れの再循環を最小限に抑え、これにより熱除去効率を低下させることになる。カバーマニホールド１２０４内のＰＣＢもまた、熱を発生させ得、その熱もまた、空気の流れが装置１０００を出る前にＰＣＢ上を通過するときに、この空気の流れ１２１０、１２１４によって除去される。

カバーマニホールド１２０４は、ＰＣＢと、ハウジング上部２３２上の電気および電子構成要素との間の電気接続１２２０のための１つ以上の開口部１２１６を有する。開口部１２１６を通って起こり得る流れの再循環を最小限に抑えるために、バッフル１２１８が、カバーマニホールド１２０４内に設けられている。図１２（ｂ）に示すように、バッフル１２１８は、概して垂直であり、ハウジング上部２３２に向かって下向きに、好ましくは電気接続１２２０の背後に延在する。

図１３は、２つのファン２０２、およびカバーマニホールド２０４を備える装置１００のための熱除去システム２００の拡大図である。ファン２０２は、通気孔開口部１２１２に隣接して配置されている。熱除去システム２００はまた、図１（ｃ）、１（ｄ）、２（ｃ）、４（ｂ）、および４（ｃ）にも見ることができる。各ファン２０２は、ファン１２０２よりもサイズが小さく、流量が少ない。１つの非限定的な例において、ファン２０２は、それぞれ、約１１．３ｆｔ^３／分の流量を有し、４０ｍｍ×４０ｍｍの占有面積を有する。ファン２０２は、約９，５００ｒｐｍで動作する。単一のファン１２０２は、約３６．３ｆｔ^３／分の流量の能力があり、７０ｍｍ×７０ｍｍの占有面積を有する。ファン１２０２は、約３，９００ｒｐｍで回転する。ファン１２０２は、ファン２０２よりも非常に高い実効流量、およびより遅い回転速度を有する。以下の試験結果によって示されているように、熱除去システム１２００は、装置１００または１０００を、より効率よく、かつより低い騒音レベルで冷却する。

さらに、９６ウェルプレート内の４つのコーナーウェル、および中央ウェルの平均温度は、２つのファン構成の場合、約１．２°Ｃであり、より大型の単一ファンの場合、より低い０．５°Ｃである。

特定の実施形態において、この装置は、単一ウェルアドレス指定可能なプレートまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートからのルミネッセンスを測定することができ、その装置は、以下を含む。
（ｉ）プレートタイプを識別するためのプレートタイプ識別インターフェース。
（ｉｉ）マルチウェルプレートを、ｘ－ｙ平面内で保持および並進するためのプレート並進ステージ。
（ｉｉｉ）複数の接触プローブを備え、プレート並進ステージの下方に、かつステージの運動範囲内で位置決めされたプレート接触機構であって、この機構は、その機構を昇降することができる接触機構昇降機上に装着されて、並進ステージ上に位置決めされたときに、プレートの底部接触表面とのプローブの接触および非接触を実行させる、プレート接触機構。
（ｉｖ）接触プローブを介してプレートに電位を印加するための電圧源。
（ｖ）プレート並進ステージの上方に位置決めされ、かつプレート接触機構に垂直に位置合わせしている画像化システムであって、
（ａ）その画像化システムは、ウェルのＰ×Ｑマトリックスを画像化するように構成され、プレート接触機構は、マトリックスと関連付けられた底部接触表面に接触するように構成され、プレート並進ステージは、プレートを並進させ、マトリックスを位置決めして、画像化システムおよびプレート接触機構と位置合わせするように構成されている。
（ｂ）その装置は、単一ウェルアドレス指定可能なプレートのマトリックス内の各ウェルに連続して電圧を印加し、マトリックスを画像化するように構成されている。
（ｃ）その装置は、マルチウェルアドレス指定可能なプレートのマトリックス内の各ウェルに同時に電圧を印加し、マトリックスを画像化するように構成されている。

Ｐ×Ｑマトリックスは、例示的なマルチウェルアドレス指定可能なプレートの場合、２×２アレイのウェルであることが好ましい。画像化システムは、単一ウェルアドレス指定可能なプレートのマトリックス内の各ウェルにそれぞれの電圧を連続して印加するために個別の画像を収集することができ、Ｐ×Ｑマトリックスは、１×１アレイのウェルである。プレートタイプ識別インターフェースは、バーコードリーダ、ＥＰＲＯＭリーダ、ＥＥＰＲＯＭリーダ、またはＲＦＩＤリーダを含むことができ、または代替的に、プレートタイプ識別インターフェースは、ユーザがプレートタイプ識別情報を入力するのを可能にするように構成されたグラフィカルユーザインターフェースを備える。

したがって、そのような装置を使用して、単一ウェルアドレス指定可能なプレートまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートからのルミネッセンスを測定するための方法は、
（ａ）プレート並進ステージ上にプレートを装填することと、
（ｂ）プレートを、単一ウェルまたはマルチウェルアドレス指定可能なプレートであるものとして識別することと、
（ｃ）プレート並進ステージを移動させて、ウェルの最初のＰ×Ｑマトリックスをプレート接触機構および画像化システムに位置合わせさせることと、
（ｄ）接触機構上の接触プローブがウェルのＰ×Ｑマトリックスに関連付けられた底部接触表面に接触するように、プレート接触機構を上昇させることと、
（ｅ）プレートが単一ウェルアドレス指定可能なプレートである場合、グループが画像化されている間に、グループ内の各ウェルに電圧を順次印加することによって、Ｐ×Ｑマトリックス内でルミネッセンスを生成および画像化することと、
（ｆ）プレートがマルチウェルアドレス指定可能なプレートである場合、マトリックスが画像化されている間に、グループ内の各ウェルに電圧を同時に印加することによって、Ｐ×Ｑマトリックス内でルミネッセンスを生成および画像化することと、
（ｇ）プレート内の追加のＰ×Ｑマトリックスのために、ステップ（ｃ）～（ｆ）を繰り返すことと、を含む。
取り外し可能な引き出しは、検出アパーチャの下に隠れて、かつプレート並進ステージの昇降の下方に配置された光源（例えば、ＬＥＤ）を含むことができる。一実施形態において、この光源または複数の光源は、プレート接触機構の構成要素である。光学集束機構に関連して上述したように、接触機構内の光源（複数可）は、光学集束機構に関連して使用され、プレートに対する光検出器のコントラストおよび焦点を調節する。

図１０～１２およびそれらの下位区分に示したように、単一ウェルアドレス指定可能なプレートからのルミネッセンスを測定するための方法は、
（ａ）プレート並進ステージ上にプレートを装填するステップと、
（ｂ）プレートを単一ウェルアドレス指定可能なプレートであるものとして、任意選択的に確認するステップと、
（ｃ）プレート並進ステージを移動させて、最初のウェルをプレート接触機構および画像化システムに位置合わせするステップと、
（ｄ）接触機構上の接触プローブが最初のウェルに関連付けられた底部接触表面に接触するように、プレート接触機構を上昇させるステップと、
（ｅ）グループが画像化されている間に、最初のウェルに電圧を印加することによって、Ｐ×Ｑマトリックス内にルミネッセンスを生成および画像化するステップと、
（ｇ）プレート内の追加のウェルについて、ステップ（ｃ）～（ｅ）を繰り返すステップと、を含むことができる。

追加の実施形態において、１つ以上の光源（複数可）はまた、基準のホールまたはウィンドウに関連して使用されて、プレート位置合わせの誤差を矯正することもできる。光源からの光が、基準を通過して、画像化装置上に画像化され、その結果、プレートの正しい位置合わせを決定する。有利なことに、プレートは、プレート上部に噛み合わされるプレート底部から形成される（例えば、米国特許第７，８４２，２４６号および第６，９７７，７２２号に記載されているように、射出成形されたプレート上部に噛み合わされる、スクリーン印刷されたプレート底部を有するプレートは、プレート底部にパターン形成された（例えば、スクリーン印刷された）または切り込みされた基準を含み、プレート上部に対してプレート底部の位置合わせ不良を矯正する）。１つの特定の実施形態において、そのようなプレート上のプレート上部は、プレート底部上の基準に位置合わせされたホールを含み（例えば、プレート上部の外側フレーム内に）、基準の画像化を可能にする。したがって、プレートの下で生成された光の画像化を使用して、プレートの正確な位置を画像処理ソフトウェアに伝達して、再度カメラの焦点チェックを提供することもできる。次いで、プレートは、２軸位置決め装置を使用して再位置合わせされ得る。したがって、その装置は、（１）光経路開口部を有するプレートを提供すること、（２）底部からプレート照光すること、（３）光経路開口部を通って来た光を検出すること、および（４）任意選択的に、プレートを再位置合わせすること、を含む、プレート位置決め方法を介してプレートを処理することができる。

好ましい実施形態において、接触機構プラットフォームは、第１の位置合わせ特徴７２２を含み、光検出サブシステムは、第１の位置合わせ特徴に対して調整可能であるプラットフォームの上方に位置決めされたカメラを備える。第１の位置合わせ特徴は、光源、例えば、ＬＥＤであることが好ましい。光検出サブシステム内のカメラは、ｘ－ｙ平面内の位置合わせ特徴に対して調整可能である。プラットフォームは、複数の追加の位置合わせ特徴、例えば、各象限内に少なくとも１つの追加の位置合わせ特徴をさらに含むことができ、カメラ位置は、各追加の位置合わせ特徴に対して調整可能である。追加の位置合わせ特徴は、光源、例えば、ＬＥＤを備えることができる。したがって、上述したように、その装置は、光学集束機構を使用して、（１）接触機構位置合わせ特徴を照光すること、（２）位置合わせ特徴から来る光を検出すること、ならびに（４）任意選択的に、プレート並進ステージ、光検出器、および／または接触機構を再位置合わせすること、によって、接触機構および検出アパーチャの適切な位置合わせを確認することができる。１つの好ましい実施形態において、その装置は、プレートに接触する前に、接触機構の適切な位置合わせを確認し、次いで、プレート位置は、プレート内の光経路開口部から来る光を検出し、必要に応じてプレートを再位置合わせすることによって、確認される。

図７（ａ）～（ｂ）に例示するように、接触機構プラットフォームの高さは、上で考察したように、プラットフォームが親ねじ機構７２４および支持ベース７００を駆動するウオームギヤ７２３をさらに含むため、調整可能である。一実施形態において、ギヤ機構は、ウオームギヤを備える。好ましい実施形態において、プラットフォームは、マイクロタイタープレート、例えば、マルチウェルプレートを収容するためにサイズ決定されたプレート表面エリアを備え、プラットフォームは、マルチウェルプレート内に収容され得る流体の不測の漏出から引き出しの構成要素を保護するために、プレート表面エリアを取り囲む漏出収集エリアをさらに含む。

装置１００の光検出サブシステム１１０は、遮光コネクタまたはバッフルを介して、ハウジング上部上の検出アパーチャに取り付けることができる光検出器を備える。ある特定の実施形態において、光検出器は、ＣＣＤカメラなどの画像化光検出器であり、それには、レンズも含まれる。例示的な光検出サブシステム１１０が、図８（ａ）に示されている。このサブシステムは、光検出器（図示せず）を取り囲み、かつ検出アパーチャ上のハウジング上部にボルト留めされている鋳造型構成要素８０２を介して、ハウジング上部に取り付けられた光検出器ハウジング８０１を含む。図８（ｂ）に示すように、鋳造型構成要素の上方に、ねじ８０４およびギヤ８０５からなる調整機構を含むバックルまたはクランプ８０３が着座している。カメラ集束機構はまた、手動であるか、電動式要素を介してか、またはその両方で、必要に応じてｘ、ｙ、およびｚ方向にカメラの焦点を合わせるようにも構成されている。光検出サブシステムは、光検出サブシステム内、または光検出サブシステムとハウジング上部との間の合わせ目における光漏洩を防止するための１つ以上の遮光要素をさらに含む。例えば、成形ゴムまたは他の圧縮性材料を、光漏洩を防止するために、接合される構成要素の間にサンドイッチ状にはさむことができる。加えて、光検出器ハウジングは、ハウジング内の光検出器を冷却するための１つ以上の通気孔および／または冷却要素を含む。一実施形態において、ハウジングは、吸気通気孔および排気通気孔を含み、それぞれは、ハウジングの両端に位置決めされている。追加の通気孔が、ハウジング内に位置決めされ得る。好ましい実施形態において、吸気通気孔は、ハウジング内に位置決めされる冷却ファンに適合するようにサイズ決定される。

カメラに結合されたレンズを使用して、遮光容器内のプレートから生成されたルミネッセンスの集束された画像を提供する。レンズにシールされた絞り、および容器の上部にある検出アパーチャにより、画像化システムが、環境光から保護された遮光環境内に容器を維持しながら、容器からの光を画像化するのを可能にする。画像化システム内で使用するのに好適なカメラには、フィルムカメラ、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどの従来のカメラが含まれるが、これらに限定されない。ＣＣＤカメラは、電子ノイズを低減するために冷却される場合がある。レンズは、ガラスまたは射出成形プラスチックから作製され得る高開口数レンズであることが好ましい。画像化システムを使用して、プレートの１つのウェルまたは複数のウェルを一度に画像化することができる。単一ウェルからの光を画像化する場合の光収集効率は、ＣＣＤチップのサイズ、および画像化される面積がほぼ一致することに起因して、ウェルの１つのグループを画像化する場合よりも高い。画像化面積のサイズを低減し、収集効率を高めることにより、検出時の高感度を維持しながら、小型で安価なＣＣＤカメラおよびレンズの使用が可能になる。

高解像度が必要とされない場合、測定の感度は、画像収集中にＣＣＤ上でのハードウェアビニングを使用することによって、向上し得る。ビニングとは、ＣＣＤ内の隣接画素に蓄積された電荷が結合してスーパー画素を作り出すプロセスであり、これは、単位面積当たりの電子読み取りノイズを効果的に低減する。好ましいビニングは、ＣＣＤ画素の視野、縮小倍率、およびサイズに依存する。好ましい実施形態において、装置１００の光検出器１１０は、５１２×５１２画素を有するＣＣＤを有するカメラを備え、各画素サイズは、２４×２４μｍ、総面積は、１２．３×１２．３ｍｍであり、レンズは、１．４５倍の画像縮小倍率を有する。そのような検出器およびレンズの組み合わせの場合、４×４ビニング（すなわち、４×４グループ画素内の１６画素を組み合わせることによってスーパー画素を作り出すこと）が好ましく、その結果として、ほぼ１００×１００μｍのスーパー画素サイズが得られ、これは、ＥＣＬ電極での物体平面において、ほぼ１５０μｍの解像度に換算される。それらが低コストでかつ小型サイズであるために、非冷却カメラ、または最小限の冷却（好ましくは、約－２０°Ｃ、約－１０°Ｃ、約０°Ｃ、またはより高い温度）を伴うカメラを使用することが、特に有利である。好ましい実施形態において、光検出サブシステムは、画像化されたウェルのテレセントリック図を生成するように設計された一連のレンズ要素（９０４および９０５）と、レンズアセンブリ内にある光学経路内の光学バンドパスフィルタ（９０３）と、からなるレンズアセンブリを含み、その結果、フィルタを通過する光線は、フィルタに対して実質的に垂直の入射になる。図９に示された実施形態において、カメラは、画像化されるウェル（９０１）のテレセントリック図が提供される。

図１０（ｃ）および（ｄ）に示すように、装置１０００の光検出システム１０１０は、上で考察されたように、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートを読み取るように適合され、装置１００の光検出システム１１０よりも小さい、ハウジング上部２３２上の寸法または占有面積を有し得る。共同所有されている米国特許出願第１４／１４７，２１６号の教示によれば、単一ウェルからの光を画像化するための光収集効率は、典型的なＣＣＤチップのサイズ、および画像化される面積、すなわち、マルチウェルプレート内の単一ウェルの面積がほぼ一致していることに起因して、ウェルの１つのグループを画像化するための光収集効率よりも高い。さらに、一度に単一ウェルからの光を画像化することにより、ウェル間の光学的クロストークを矯正する必要性がなくなる。画像化面積のサイズを低減し、収集効率を高めることにより、検出時の高感度を維持しながら、より小型で安価なＣＣＤカメラおよびレンズの使用が可能になる。装置１０００のＣＣＤカメラのサイズは、装置１００のＣＣＤカメラのそれよりも小さいことが好ましい。

一例では、光検出システム１０１０のＣＣＤカメラは、１３９２画素×１０４０画素を有し、各画素は、６．４５×６．４５μｍである。ＣＣＤの総面積は、約８．９８ｍｍ×６．７ｍｍであり、これは、光検出システム１１０用のＣＣＤカメラよりも小さい。光検出システム１０１０の好適なＣＣＤカメラは、ＳｏｎｙＩＣＸ８２５ＣＣＤである。光検出システム１０１０とともに使用可能なレンズは、１：１の比率を有し、いかなる拡大または縮小も有さない。４×４ビニング技術もまた、好ましい。

光検出システム１０１０が、図１４にさらに例示されている。カメラ１０１２が、この検出システムの頂上に着座している。ＣＣＤセンサは、以下に考察されているように、レンズシステム１９００の一方の端部に位置決めされている。例示的なシステムにおいて、カメラウィンドウは、光路内に配置された光学バンドパスフィルタを備え得る。レンズをカメラ１０１２に取り付けるために、カメラからレンズへのアダプタ１０１４が提供されている。クランプ機構１０１６は、光検出システムをハウジング上部２３２に固定する。レンズシステム１９００を通過する光の波長を制限するために、光バンドパス１０１８が、光路内に収容されてもよい。好ましくは、光バンドパス１０１８を通過する波長の範囲については、以下に考察される。

図１５に示された好適で例示的なレンズシステム１９００は、マルチウェルプレート上の単一ウェルと、ＣＣＤセンサとの間に配置されている。１つの例示的な実施形態において、レンズシステムは、出力半値において約５５０ｎｍ～約７５０ｎｍ、および約５７０ｎｍ～約６７０ｎｍのスペクトル帯域用に設計されている。レンズシステム１９００の大きさは、単一ウェルまたはＣＣＤの面積よりも大きいことが好ましい。いかなる特定の理論にも拘束されずに、より大きなレンズにより、光のより広い円錐角度を取り込むことによって、高い光収集効率を維持することができる。レンズシステム１９００は、その端部に配置されたキャップ１９０２、１９０４を有し、それらのキャップは、輸送中に光学要素を保護し、接地前に取り外される。２つの例示的な二重要素１９０６は、ハウジング１９０８内において、互いに対して逆方向に配設されている。各二重要素１９０６は、球面１９１４で互いに接触する外側レンズ１９１０および内側レンズ１９１２を備える。外面１９１６および内面１９１８は、非球面である。非球面レンズは、球形または円柱形の部分ではない表面プロファイルを有する。非球面レンズは、非点収差などの光学的収差を低減すること、およびより複雑な光学系を簡略化することを含む様々な理由で光学系に利用されているが、これらの理由に限定されない。非球面レンズはまた、レンズの厚さを低減するために使用され得る。他の好適なレンズ系が、共同所有の米国特許出願公開第ＵＳ２０１２／０１９５８００号および国際特許出願公開第ＷＯ２００９／１２６３０３号に開示されており、それらは、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に考察されるレンズは、ガラスまたはプラスチックから作製され得る。

プレート操作システムのハウジング上部は、プレート導入アパーチャの上方のハウジング上部上に装着されたプレートスタッカをさらに含み、そのプレートスタッカは、プレートを受容するか、またはそのプレートをプレート昇降機に送達するように構成されている。このプレートスタッカは、複数のプレートを収容し、機器上でのプレートの動きを防止するように構成された取り外し可能な積層式入れ子を含み得、それによって、積層式入れ子内の各プレートの、プレート昇降機への適切な導入の連携を図っている。一実施形態において、この積層式入れ子は、少なくとも５個のプレート、好ましくは少なくとも１０個のプレートを収容することができ、その積層式入れ子は、その積層式入れ子の容量をさらに拡張するように構成されたプレート入れ子拡張要素を収容し得る。プレート昇降機は、プレート検出センサ、例えば、静電容量センサを備え、スタッカもまた、プレート検出センサ、例えば、静電容量センサ、重量センサ、または光学センサを含み得る。

マルチウェルプレート内で測定を行うための装置を使用するための方法が提供される。プレートは、従来のマルチウェルプレートであってもよい。使用され得る測定技術としては、細胞培養ベースのアッセイ、結合アッセイ（凝集アッセイ、免疫アッセイ、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ等を含む）、酵素アッセイ、比色アッセイなどの当技術分野で既知の技術が挙げられるが、これらに限定されない。他の好適な技術は、当業者には容易に明らかであろう。

分析物の量を測定するための方法はまた、分析物に直接的または間接的に（例えば、分析物のラベル付きの結合パートナーの使用を通じて）付与され得るラベルの検出を通じて分析物を測定する技術も含まれる。好適なラベルには、直接視覚化することができるラベルが含まれる（例えば、視覚的に見ることができる粒子、および光散乱、吸光度、蛍光、化学発光、電気化学発光、放射能、磁場などの測定可能な信号を生成するラベル）。使用することができるラベルはまた、光散乱、吸光度、蛍光などの測定可能な信号をもたらす化学的活性を有する、酵素または他の化学反応種も含まれる。生成物の形成は、例えば、吸光度、蛍光、化学ルミネッセンス、光散乱などの測定可能な性質における、基質の差によって、検出可能であり得る。本発明による固相結合法を用いて使用することができるある特定の（ただし、必ずしもすべてではない）測定方法は、固相から非結合成分（例えば、ラベル）を除去するための洗浄工程から利益を得るか、またはその洗浄工程を必要とする場合がある。

一実施形態において、本発明の装置を用いて行われる測定は、電気化学発光ベースのアッセイ形式、例えば、電気化学発光ベースの免疫アッセイを使用することができる。ＥＣＬの高感度、広いダイナミックレンジ、および選択性は、医療診断にとって重要な要因である。市販されているＥＣＬ機器は、並外れた性能を示し、それらの優れた感度、ダイナミックレンジ、精度、および複雑なサンプルマトリックスの許容誤差を含む理由のために、広く使われるようになった。ＥＣＬを放出するように誘導することができる種（ＥＣＬ活性種）は、ＥＣＬラベルとして使用されてきており、例えば、（ｉ）金属が、例えば、第ＶＩＩＩ族の貴金属からのものであり、トリスビピリジルルテニウム（ＲｕＢｐｙ）部分などの、Ｒｕを含有し、かつＯｓを含有する有機金属化合物を含む、有機金属化合物、ならびに（ｉｉ）ルミノールおよび関連化合物を含む。ＥＣＬプロセスでＥＣＬラベルとともに参加する種は、本明細書では、ＥＣＬ共反応物と称される。一般的に使用される共反応物としては、第三級アミン（例えば、米国特許第５，８４６，４８５号を参照）、シュウ酸塩、ならびにＲｕＢｐｙからのＥＣＬ用過硫酸塩、およびルミノールからのＥＣＬ用過酸化水素（例えば、米国特許第５，２４０，８６３号を参照）が挙げられる。ＥＣＬラベルによって生成される光は、診断手順におけるリポーター信号として使用することができる（Ｂａｒｄら、米国特許第５，２３８，８０８号、参照により本明細書に組み込まれる）。例えば、ＥＣＬラベルは、抗体、核酸プローブ、受容体、または配位子などの結合剤に共有結合させることができ、結合相互作用における結合試薬の関与は、ＥＣＬラベルから放出されるＥＣＬを測定することによって監視することができる。代替的に、ＥＣＬ活性化合物からのＥＣＬ信号は、化学的環境を示し得る（例えば、ＥＣＬ共反応物の形成または破壊を監視するＥＣＬアッセイについて記載している米国特許第５，６４１，６２３号を参照）。ＥＣＬアッセイを行うためのＥＣＬ、ＥＣＬラベル、ＥＣＬアッセイ、および機器使用に関するより多くの背景技術については、米国特許第５，０９３，２６８号、同第５，１４７，８０６号、同第５，３２４，４５７号、同第５，５９１，５８１号、同第５，５９７，９１０号、同第５，６４１，６２３号、同第５，６４３，７１３号、同第５，６７９，５１９号、同第５，７０５，４０２号、同第５，８４６，４８５号、同第５，８６６，４３４号、同第５，７８６，１４１号、同第５，７３１，１４７号、同第６，０６６，４４８号、同第６，１３６，２６８号、同第５，７７６，６７２号、同第５，３０８，７５４号、同第５，２４０，８６３号、同第６，２０７，３６９号、同第６，２１４，５５２号、および同第５，５８９，１３６号、ならびに公開公報ＰＣＴ第ＷＯ９９／６３３４７号、同第ＷＯ００／０３２３３号、同第ＷＯ９９／５８９６２号、同第ＷＯ９９／３２６６２号、同第ＷＯ９９／１４５９９号、同第ＷＯ９８／１２５３９号、同第ＷＯ９７／３６９３１号、および同第ＷＯ９８／５７１５４号、を参照し、これらのすべては、参照により本明細書に組み込まれる。

ある特定の実施形態において、電気化学発光（ＥＣＬ）アッセイで使用するために適合されるプレートは、米国特許第７８４２２４６号に記載されているように、使用される。本発明の装置は、一度に１つのウェルから、または一度に２つ以上のウェルからＥＣＬを検出するように構成されているプレートを使用することができる。上述したように、一度に１つのウェルから、または一度に２つ以上のウェルからＥＣＬを検出するように構成されているプレートは、電極および電極接点を含み、これらの電極等は、特別にパターン形成されて、一度に１つのウェルのみ、または一度に２つ以上のウェル内の電極に電気エネルギーを印加することができる。この装置は、例えば、Ｇｌｅｚｅｒらの米国特許第７，８０７，４４８号に記載されているように、乾燥試薬および／または密封ウェルを収容するプレート内でアッセイを実行するのに、特に打ってつけであり得る。

一実施形態において、この方法は、（ａ）プレートをプレートスタッカに導入することと、（ｂ）遮光扉を開放することと、（ｃ）プレート並進ステージ上で、プレートスタッカから上昇プラットフォームにプレートを下げることと、（ｄ）遮光扉を封止することと、（ｅ）プレートを並進させて、光検出器の下に１つ以上のウェルを位置決めすることと、（ｆ）１つ以上のウェルからルミネッセンスを検出することと、（ｇ）遮光扉を開放することと、（ｈ）プレートをプレートスタッカの下の位置まで並進させることと、（ｉ）プレートをプレートスタッカまで引き上げることと、を含む。好ましい実施形態において、この方法はまた、プレート上のプレート識別子を読み取って、プレート構成を識別することと、プレートを並進させて光検出器の下に１つ以上のウェルを位置決めすることと、任意選択的に、接触機構上の１つ以上の位置合わせ特徴を画像化して、接触機構に対して光検出器の位置を調整することと、プレート構成に基づいて１つ以上の問い合わせゾーン内に電位を選択的に印加することと、をも含む。この方法は、プレートキャリッジを並進させて光検出器の下に１つ以上の追加のウェルを位置決めすることと、１つ以上の追加のウェルからの発光を検出することと、をさらに含むことができる。この方法はまた、任意選択的に、ウェルのうちの１つ以上の電極に電気エネルギーを印加することも含み得る（例えば、電気化学発光を誘導させるために）。

ＥＣＬベースの多重化試験については、米国特許第７，８４２，２４６号および同第６，９７７，７２２号のそれぞれの米国公開公報２００４／００２２６７７および同２００４／００５２６４６、米国特許第７，０６３，９４６号の米国公開公報２００３／０２０７２９０、米国特許第７，８５８，３２１号の米国公開公報２００３／０１１３７１３、米国特許第７，４９７，９９７号の米国公開公報２００４／０１８９３１１、ならびに米国特許第７，９８１，３６２号の米国公開公報２００５／０１４２０３３に記載されている。

本明細書に記載されている装置を使用して、生物剤のアッセイを行うための方法もまた、提供される。一実施形態において、その方法は、結合アッセイである。別の実施形態では、この方法は、固相結合アッセイ（一例では、固相免疫アッセイ）であり、アッセイ組成物を、そのアッセイ内に存在する関心分析物（またはそれらの結合競合物質）を結合する１つ以上の結合表面に接触させることを含む。この方法はまた、アッセイ組成物を、特に関心分析物に結合する能力がある１つ以上の検出試薬に接触させることも含むことができる。好ましい実施形態に基づく多重化された結合アッセイ法は、当技術分野で利用可能ないくつかの形式を含むことができる。好適なアッセイ方法は、サンドイッチ型または競合結合型アッセイ形式を含む。サンドイッチ型免疫アッセイの例は、米国特許４，１６８，１４６および同４，３６６，２４１に記載されている。競合型免疫アッセイの例には、Ｂｕｅｃｈｌｅｒらの米国特許４，２３５，６０１、同４，４４２，２０４、および同５，２０８，５３５に開示されたものが含まれる。一例では、海洋生物毒素および真菌毒素などの小型分子毒素が、競合型免疫アッセイ形式で、有利に測定することができる。

一例では、装置１００は、上述したように、（ｉ）マルチウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレート、例えば、４つのウェルアドレス指定可能な９６ウェルプレートか、または（ｉｉ）単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレート、例えば、単一ウェルアドレス指定可能な９６ウェルプレートのどちらかついてのＥＣＬ試験を行うように適合されたＥＣＬリーダである。それらのウェルは、１スポット、または１スポットの小さなスポット、４、７、１０スポットであり得る。装置１００は、マルチウェルアドレス指定可能なモードまたは単一ウェルアドレス指定可能なモードに応じて、約１：２９分か、または２：４２分のいずれかでプレートを読み取ることができる。適切に較正されたＥＣＬリーダでは、１０スポット暗騒音は１３／１４ＥＣＬカウントであり、１０スポット飽和は、モードに応じて、約１．９×１０^６／２．２×１０^６ＥＣＬカウントであり、その結果、約１．４×１０^５～約１．５×１０^５の実効ダイナミックレンジ（飽和値／暗騒音）を得た。非限定的で、例示的な較正されたＥＣＬリーダは、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、Ｍａｒｙｌａｎｄ）から市販されている、ＭＳＤ Ｆｒｅｅ Ｔａｇ ＥＣＬ１５，０００ソリューションを収容するＭＳＤＱＵＩＣＫＰＬＥＸプレート内で生成されたＥＣＬに対して１５，０００カウントの公称信号を提供するために較正された機器である。装置１００は、Ｖ－ＰＬＥＸ、Ｕ－ＰＬＥＸ、およびＲ－ＰＬＥＸアッセイキットと互換性があり、これもまた、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社から市販されている。Ｖ－ＰＬＥＸ、Ｕ－ＰＬＥＸ、および他のアッセイキットについては、共同所有され、国際公開されている特許出願第ＷＯ２０１８／０１７１５６Ａ１号および同第ＷＯ２０１７／０１５６３６Ａ１号に記載されており、それらは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

別の例では、装置１０００は、上述したように、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレート、例えば、単一ウェルアドレス指定可能な９６ウェルプレート１スポット、または単一ウェルアドレス指定可能な９６ウェルプレート１スポット小スポット上でＥＣＬ試験を実行するように設計されたＥＣＬリーダである。装置１００はまた、４スポット、７スポット、または１０スポットプレートとともに使用することができる。上で考察されるように、適切に較正された場合、装置１０００は、約８ＥＣＬカウントの１スポット暗騒音を伴う約２：３７分でそのような１つのプレートを読み取ることができ、１スポットの飽和は、約１．３×１０^６ＥＣＬカウントであり、その結果、約１．６×１０^５の実効ダイナミックレンジ（飽和値／暗騒音）を得た。装置１０００は、Ｕ－ＰＬＥＸおよびＲ－ＰＬＥＸアッセイキットと互換性があり、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、Ｍａｒｙｌａｎｄ）から市販されている。非限定的な例示的な装置１０００の仕様は、以下の通りである。

検出試薬として使用することができる結合試薬、結合表面の結合成分、および／または架橋試薬には、抗体、受容体、配位子、付着素、抗原、抗原決定基、ミモトープ、アプタマー、ハイブリダイゼーションパートナー、およびインターカレーターが含まれるが、これらに限定されない。好適な結合試薬組成物には、たんぱく質、核酸、薬物、ステロイド、ホルモン、脂質、多糖類、およびこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。「抗体」という用語には、完全抗体分子（抗体サブユニットの生体外再会合によって組み立てられたハイブリッド抗体を含む）、抗体フラグメント、および抗体の抗原結合ドメインを含む組み換え型たんぱく質構築物（例えば、Ｐｏｒｔｅｒ＆Ｗｅｉｒ、Ｊ．ＣｅｌｌＰｈｙｓｉｏｌ．、６７（Ｓｕｐｐｌ１）、５１～６４、１９６６、Ｈｏｃｈｍａｎ ｅｔ ａｌ．、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ１２、１１３０～１１３５、１９７３に記載されているように、これによって、参照により本明細書によって組み込まれる）が含まれる。また、この用語には、例えば、ラベルの導入によって化学的に修飾された完全抗体分子、抗体フラグメント、および抗体構築物が含まれる。

本明細書で使用される場合の測定とは、定量的および定性的測定を包含すると理解され、様々な目的のために実行される測定を包含し、それらには、分析物の存在を検出すること、分析物の量を定量化すること、既知の分析物を識別すること、および／またはサンプル中の未知の分析物の素性を決定することが含まれるが、これらに限定されない。一実施形態によれば、１つ以上の結合表面に結合された第１の結合試薬および第２の結合試薬の量は、サンプル中の分析物の濃度値、すなわち、サンプルの体積当たりの各分析物の量として提示され得る。

分析物は、電気化学発光ベースのアッセイ形式を使用して検出され得る。電気化学発光測定は、電極表面上に固定化され、ないし収集された結合試薬を使用して実行されることが好ましい。特に好ましい電極には、特別に設計されたカートリッジおよび／またはマルチウェルプレート（例えば、２４、９６、３８４等のウェルプレート）の底部にパターン形成することができるスクリーン印刷された炭素インク電極が含まれる。炭素電極の表面上でのＥＣＬラベルからの電気化学発光は、米国特許第７，８４２，２４６号および同第６，９７７，７２２号（両方とも、「Ａｓｓａｙ Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」と題され、２００２年６月２８日に出願され、これによって、参照により組み込まれる）に記載されているように、画像化プレートリーダを使用して、誘導され、測定される。類似プレートおよびプレートリーダが、現在、市販されている（ＭＵＬＴＩＳＰＯＴ（商標）およびＭＵＬＴＩ－ＡＲＲＡＹ（商標）プレートおよびＳＥＣＴＯＲ（商標）機器、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ社、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ部門、ＬＬＣ（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ））。

一実施形態において、プレート内の電極上に固定化されている抗体を使用して、サンドイッチ型免疫アッセイ形式で選択された生物学的薬剤を検出することができる。別の実施形態では、プレート内の一体型電極上にパターン形成された抗体のマイクロアレイを使用して、サンドイッチ型免疫アッセイ形式で複数の選択された生物学的薬剤を検出することになる。したがって、各ウェルは、プレートの作用電極上に固定化された１つ以上の捕捉抗体、ならびに任意選択的に、乾燥形態でまたは別個の成分として、例えばキット内で、サンプルの分析のために、かつ正および負の制御を実行するために必要とされるラベル付き検出抗体およびすべての追加試薬を収容する。

上述した装置１００および１０００などのＥＣＬリーダは、最初の使用の前に、または定期的に認定されることが好ましい。好ましくは、ＥＣＬリーダを認定するためのステップは、総合的にかつ認定プロセスの開始時に完了されるべきであり、その理由は、動作可能なＥＣＬを有することは、いかなるアッセイ実行にも必要であるからである。このＥＣＬ認定には、電子プレートを用いてＥＣＬリーダを実行するステップが含まれ、この電子プレートは、プレートに印加する電流を測定する。これにより、印加される電流が適切かつ均一になることを確実にする。別のステップは、次のステップになり得るが、空のアッセイマイクロプレート、例えば、ＭＳＤ９６ウェルプレートを用いてＥＣＬリーダを走らせ、ＥＣＬリーダ内の電子ノイズまたはバックグランド／暗雑音のレベルを測定することである。別のステップは、他の２つのステップの後に続く可能性があるが、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ Ｒｅａｄ Ｂｕｆｆｅｒ社の非結合ＳＵＬＦＯ－ＴＡＧ（以降、「フリータグ」と称する）からなる試薬をアッセイプレートに充填して、ＥＣＬリーダが予想されるカウントを読み取ることを検証することである。例えば、３００，０００カウントのフリータグを検出試薬として使用して、ＥＣＬ信号を生成することができる。したがって、ＥＣＬリーダは、小さな所定の範囲内で各ウェルから約３００ｋカウントを読み取る必要がある。３００ｋのフリータグは、Ｍｅｓｏ Ｓｃａｌｅ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社から市販されている。

一例では、８行（Ａ～Ｈ）および１２列（１～１２）を有する標準的な９６ウェルプレートと類似の電子プレートであり、その認定ステップは、例示的なウェル位置Ａ９、Ｂ１０、Ｃ１１、Ｄ１２、およびＥ４、Ｆ３、Ｇ２、Ｈ１におけるウェルを読み取って、その読み取り値が、所定の量、例えば、２０００カウント以上であるかどうかを判定することができる。他のウェル位置、および異なる数のウェル位置が、選択され得る。ＥＣＬリーダが読み取るように予想されている各ウェル構成の電子プレートは、認定されている必要がある。

本開示に引用された特許、特許出願、刊行物、および試験方法は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。本発明は、本明細書に説明された特定の実施形態によって範囲を限定されるべきではない。実際、本明細書に記載されている発明に加えて、本発明の様々な修正が、前述の説明および添付図面から、当業者にとっては明らかであろう。そのような修正は、特許請求の範囲内に入ることが意図されている。

上で考察したように、１つの分析物の測定は、別の後続の被測定分析物の測定に悪影響を及ぼす可能性がある。本発明の他の実施形態によれば、本明細書に記載されているシステムおよび方法は、マルチウェルアッセイプレート内の分析物を測定するためのＣＣＤカメラシステムでのクロストークの量を低減または排除することができる。以下の考察は、好ましくは、装置１００に組み込まれ、また装置１０００と併せて使用することもできる。

図１６は、ＣＣＤカメラシステム１３００の概略図である。このＣＣＤカメラシステムは、ＣＣＤ１３０１、ＣＣＤクランプコンデンサ１３２２を有するアナログフロントエンド回路１３０３、およびアナログからデジタルへの回路１３０４を含む。ＣＣＤカメラシステム１３００は、出力を出力デバイス１３２１に与える。この出力デバイス１３２１は、ディスプレイモニタまたはコンピュータシステムなどの、ＣＣＤカメラシステム１３００によって出力されたデータを解釈するための任意の好適なデバイスを含むことができる。ＣＣＤカメラシステム１３００は、アッセイプレート内で複数の空間的に分離された分析物を測定するように構成されており、上で考察したように、集束システム、およびアッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合されて、複数の分析物の測定を容易にする。

ＣＣＤ１３０１は、行および列の状態で配列された複数の画素１３１１を含む。ＣＣＤ１３０１の露出中に、ＣＣＤ１３０１の画素１３１１は、ＣＣＤに当たる光を検出し、検出された光の関数として電荷を蓄積する。露出後、画素１３１１の各々の中の電荷の値が、以下のように、読み取り信号としてアナログフロントエンド回路によって受信される。画素１３１１の最下行の電荷は、シリアルレジスタ１３２０に転送される。アナログフロントエンド回路１３０３は、動作して、ＣＣＤ１３０１の読み取り信号をアナログからデジタルへの回路１３０４に転送して、複数の画像データポイントに変換する。変換後、複数の画像データポイントは、分析のために任意の関連するシステムに出力され得る。

画像データポイントの連続した測定の間に、クランプコンデンサ１３２２は、アナログフロントエンド回路１３０３の基準レベルクランプ回路部分を介して、基準電圧レベルにリセットされる。リセットされた後、クランプコンデンサ１３２２は、シリアルレジスタ１３２０の次の（または最初の）データ要素からデータ電圧を受け取る。アナログフロントエンド回路１３０３は、クランプコンデンサ１３２２からの基準レベルおよびデータレベルをサンプリングすることによって（例えば、相関二重サンプリング、または他の好適な技術を介して）、動作する。次いで、基準レベル電圧振幅とデータ電圧振幅との間の差は、アナログからデジタルへの回路１３０４によって、デジタル信号に変換されて、画像データポイントとして出力される。各データ電圧が読み取られた後、基準レベルクランプ回路は、シリアルレジスタ１３２０の次のデータ要素のデータ電圧がクランプコンデンサ１３２２に転送される前に、クランプコンデンサ１３２２を基準レベル電圧に復元する。シリアルレジスタ１３２０のデータ要素のすべてが読み取られた後、画素１３１１の次の行からの電圧は、シリアルレジスタ１３２０の中に引っ張り込まれて、アナログフロントエンド回路３０３によって順次読み取られる。さらなる実施形態において、画素１３１１は、読み出し前に平均化するために、画素の２×２グループまたは４×４グループなどのグループ内でともにビニングされる。

このようにして、画素１３１１の全体は、アナログフロントエンド回路１３０３によって読み取られ得、アナログからデジタルへの回路１３０４によって画像データポイントに変換され得る。アナログフロントエンド回路１３０３において、基準レベルクランプ回路部分は、各画像データポイントが測定された後に、基準レベル電圧を所定の値に完全にリセットするように動作する。すなわち、基準レベル電圧は、各画像データポイントが読み取られた後に、実質的に同じ電圧（例えば、アナログからデジタルへの回路１３０４の解像度範囲内で）に戻される。基準レベルクランプ回路は、基準レベル電圧を所定の値に戻すために選択された時定数を有する。特に、基準レベルクランプ回路の減衰時定数は、基準レベル電圧が完全にリセットされることを確実にするように選択される。基準レベル電圧を完全にリセットすることにより、各連続した画像データポイント読み取りが以前の画像データポイント読み取りによって影響を受けないことを確実にする。これにより、今度は、アッセイプレート上の異なる分析物の測定間のクロストークを低減する。

これは、基準レベルクランプ回路部分のタイミングは、各画像データポイント読み取りの間にクランプコンデンサ上の基準レベル電圧を完全にはリセットすることができない、いくつかの従来のシステムとは対照的である。特に、基準レベル電圧を完全にリセットすることができないそのような失敗は、高い電圧値がシリアルレジスタのデータ要素から読み取った後に、より一般的であり得る。そのような高い電圧読み取りは、ＣＣＤが明るい画像を記録したときに、起こり得る。明るい画像の高い電圧の読み取りは、明るい画素の後に記録されたいくつかの画素の読み取りに悪影響を及ぼす場合があり、輝点が故意に引き上げられた値を有した後に画像データポイントが記録されたため、画像内に「スミア」または「ストリーク」を引き起こす可能性がある。そのようなスミアリングの影響が、図１７と関連して例示されている。

図１７は、ピンホール試験装置におけるスミアリングの影響を例示している。図１７は、アナログフロントエンド回路の最適化前後のピンホールＣＣＤ試験の結果を例示している。単一の光スポットがＣＣＤに到達することができるように構成されたピンホール試験ジグを用いて、ピンホールＣＣＤ試験が実行されている。光源は、中にピンホールを有する不透明材料の後ろに配置されている。このピンホールにより、単一ウェル状に描かれたスポット内で、光が不透明材料を通過してＣＣＤに到達することを可能にしている。ＣＣＤが適切に動作している場合、出力画像データポイントは、スポットライトからの光が入るＣＣＤのそれらの部分にのみ対応することになる。

画像１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、および１４０５は、１ミリ秒の間に、画像１４０１から１４０５まで照射レベルを増加させながら、ピンホール試験ジグを使用して生成されたものである。画像１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、および１４０５は、それぞれ、ピンホールスポット照射、および付随する白色スミアである。画像１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、および１４０５を生成する際に、クランプコンデンサを完全にリセットするに失敗する基準レベル回路時定数を有するアナログフロントエンド回路が使用された。上で考察されるように、そのスミアは、リセットしない時定数を有する基準レベル回路によって生成されたアーチファクトである。ＣＣＤ上への輝点照射は、連続して読み取った画像データポイントの間に、基準レベルをリセットすることができない失敗をもたらす。基準レベルクランプ回路での基準レベルが適切にリセットされないため、連続した画像データポイントの測定値は、以前の画像データポイントの測定によって影響または被害を受ける。スポット照射の明るい画像データポイントにより、スポットの外側の連続した画像データポイントの値が、人為的に引き上げられることになる。画像１４０１～１４０５に見られるように、このアーチファクトは、多くの画像データポイントを通って照射されたスポットの右の方に延びている。画素の各ラインは、シリアルレジスタから、左から右へ読み取られるため、明るい画素は、最初に照射されたスポットから右方向へ延びるストリークを引き起こす。行の最後の画素が読み取られた後、次の行の最初の画素が読み取られる。したがって、ある行の最後の画素読み取りは、次の行の最初の画素読み取りに悪影響を及ぼす可能性があり、これにより、スミアの影響を「巻き込み（ｗｒａｐ ａｒｏｕｎｄ）」、画像１４０２～１４０５に見られるように、次の行に現れる可能性がある。

画像１４１１、１４１２、１４１３、１４１４、および１４１５は、１ミリ秒の間に、画像１４１１から１４１５まで照射レベルを増加させながら、ピンホール試験ジグを使用して生成されたものである。画像１４１１～１４１５の照射レベルは、それぞれ、画像１４０１～１４０５のレベルに対応する。画像１４１１～１４１５を取り込む際に、本明細書に開示されているように、修正改良されたアナログフロントエンド回路１３０３を使用した。上で考察したように、アナログフロントエンド回路１３０３は、データ読み取りの間にクランプコンデンサを完全にリセットするために選択された時定数を有する基準レベルクランプ回路を含む。改良された基準レベルクランプ回路により、基準レベルが、各画像データポイント読み取り後に、完全にリセットするのを可能にする。各画像データポイント読み取り後に、基準レベルクランプ回路を完全にリセットすることにより、最初の画像データポイント読み取りが２番目の連続した画像データポイント読み取りに依存するという悪影響を低減または排除する。

図１７および画像１４０１～１４０５に関連して説明したアーチファクトエラーは、単一の画像内で複数の分析物を測定しようとするときに、特に面倒な問題となり得る。図１８は、アッセイプレート１５００の複数のウェル１５１０（ここでは、４つのウェル）を占有する複数の分析物１５０１の取り込まれた画像を示す。アッセイプレート１５００の各ウェル１５１０は、４つの空間的に分離された分析物１５０１を収容する。ＣＣＤカメラを使用して、４つのウェル１５１０、およびその中に収容された分析物１５０１のすべての画像を取り込んでいる。スミアリングによって引き起こされる分析物測定の問題は、分析物１５０１の各々に見ることができる。上に考察したように、クランプコンデンサを完全にリセットすることができないアナログフロントエンド回路に結合されたＣＣＤカメラを使用して画像を取り込むことにより、結果として、輝点のスミアリングがもたらされる可能性がある。分析物１５０１の画像は、近くの分析物１５０１の画像を汚す。各分析物１５０１は、次の分析物１５０１のスポット位置へ右方向に延びるスミア１５０３を有し、潜在的には、それらの分析物１５０１の間違った測定を引き起こす可能性がある。同様のスミアは、従来のアナログフロントエンド回路を使用したときに、ウェル１５１０内のすべての分析物１５０１とともに生じる。本明細書の実施形態と一致するクランプコンデンサを完全にリセットするために選択された時定数を有するアナログフロントエンド回路の使用を通じてスミアを排除することにより、優れた精度を生み出し、その理由は、第１の分析物１５０１の測定が、第２の分析物１５０１への影響を低減または排除するからである。

図１８に示すように、分析物１５０１の間のクロストーク、例えば、スミアリングは、アッセイプレートの単一ウェル内の複数の分析物の間、および／またはアッセイプレートの異なるウェル内に収容された複数の分析物の間で生じ得る。本明細書の実施形態と一致するアナログフロントエンド回路１３０３を使用する本発明のＣＣＤカメラベースのシステムは、両方の状況においてカメラスミアリングであるクロストークを改善することができる。

図１９は、本明細書の実施形態と一致するアナログフロントエンド回路１６００の例を示す。アナログフロントエンド回路６００は、基準レベルクランプ回路１６０１、アナログデジタル変換器バッファ回路１６０２、およびクランプコンデンサ１６０３を含む。クランプコンデンサ１６０３は、ＣＣＤおよびプリアンプ１６０４の出力に接続されている。クランプコンデンサ１６０３は、ＣＣＤおよびプリアンプ１６０４のシリアルレジスタのデータ要素からの電圧レベルを、アナログデジタル変換器バッファ回路１６０２上の電圧にシフトさせる。クランプコンデンサ１６０３上のデータ電圧の読み取りの間に、基準レベルクランプ回路１６０１は、クランプコンデンサ１６０３上の電圧を基準レベルにリセットする。アナログデジタル変換器回路（図示せず）は、データ電圧と基準レベル電圧を交互にサンプリングし、上記２つの間の電位差を、画像データポイントとして出力するためのデジタル信号に変換する。

基準レベルクランプ回路１６０１は、最適化されて、クランプコンデンサ１６０３上のデータ電圧読み取りの間の基準レベル電圧を完全にリセットする。特に、基準レベルクランプ回路６０１の時定数は、クランプコンデンサ１６０３上のデータ電圧読み取り値が後続のデータ電圧読み取り値に悪影響を及ぼさないように選択される。すなわち、基準レベルクランプ回路１６０１は、連続したデータ電圧読み取りの間にメモリがないように、クランプコンデンサ１６０３での基準レベル電圧を完全にリセットする。この最適化は、最適化されていない基準レベルクランプ回路１６０１と組み合わせた明るいピンホールスポットによって引き起こされる、画像１４０１～１４０５に示したストリーキングまたはスミアリングを低減または排除するのに役立つ。

図２０は、分析物測定プロセス１７００の実施態様を例示するプロセスフローチャートである。図７に図示してある様々な処理動作および／またはデータの流れは、本明細書において、より詳細に説明される。説明されている動作は、上で詳細に説明されたシステム構成要素のうちのいくつかまたはすべてを使用して達成することができ、いくつかの実施態様では、様々な動作が、異なった順番で実行されてもよく、様々な動作が省略されてもよい。追加の動作は、図示されたフロー図に示した動作の一部またはすべてとともに実行されてもよい。１つ以上の動作が、同時に実行されてもよい。したがって、例示されている（また、以下でより詳細に説明されている）ような動作は、本来、例示的なものであり、したがって、限定的であるものとみなされるべきではない。

動作１７０２において、プロセス１７００は、ＣＣＤカメラを使用して、１つ以上の画像化ゾーン内で複数の分析物を測定することを含む。ＣＣＤカメラは、ＣＣＤ、アナログフロントエンド回路、およびアナログからデジタルへの回路を含む。ＣＣＤカメラは、集束システム、および複数の分析物の測定を容易にするためのアッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合されている。ＣＣＤカメラは、ＣＣＤ露出中に、複数の分析物からの光を捕捉または検出することによって、複数の分析物を測定する。さらなる実施形態において、ＣＣＤ露出中に、任意の他の試験対象からの光を捕捉または検出して、ＣＣＤ測定値を生成することができる。

動作１７０２において、プロセス１７００は、アナログフロントエンド回路を介して、ＣＣＤのシリアルレジスタからの読み出し信号を受信することを含む。

動作１７０４において、シリアルレジスタからの読み出し信号を受信することは、読み出し信号を、シリアルレジスタから、アナログからデジタルへの回路に転送して、第１の画像データポイントを生成することを含む。

動作１７０６において、読み出し信号を受信することは、時定数を有する基準レベルクランプ回路を介して、アナログフロントエンド回路の基準レベルを完全にリセットすることをさらに含む。その時定数は、選択されて、複数の分析物のうちの第１の分析物の第１の測定と、複数の分析物のうちの第２の分析物の第２の測定との間のクロストークを低減する。

動作１７０８において、読み取り信号を受信することは、読み取り信号を、シリアルレジスタから、アナログからデジタルへの回路に転送して、第２の画像データポイントを生成することを含む。

したがって、複数の分析物の測定の間にクロストークを低減するためのシステム、デバイス、および方法が提供されている。本発明による様々な実施形態が上で説明されてきたが、それらの実施形態は、単なる例示および例、ならびに非限定的なものとして提示されていることを理解されたい。本明細書に提示された改良されたＣＣＤカメラベースシステムを使用することができる。

形式および詳細における様々な変更が、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、その点で行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の間口および範囲は、上述した例示的な実施形態のうちのいずれによっても限定されるべきではない。さらなる実施形態および組み合わせは、以下の番号が付けされた段落に記述されている。本明細書に考察された各実施形態、および本明細書に引用された各参考文献のそれぞれの特徴は、任意の他の実施形態の特徴と組み合わせて使用することができることも理解されるであろう。触覚効果を表現する上記の方法の態様は、本明細書に記載された他の方法との任意の組み合わせで使用することができ、または本方法を別個に使用することができる。本明細書で考察されたすべての特許および刊行物は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (32)

1. 分析物間のクロストークが低減されたアッセイプレート内の複数の分析物を測定するように構成されたシステムであって、前記システムが、
   ＣＣＤ、アナログフロントエンド回路、およびアナログからデジタルへの回路を備える、ＣＣＤカメラを備え、前記ＣＣＤカメラが、前記複数の分析物を測定するように構成されており、前記複数の分析物の測定を容易にするように前記アッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合されており、
   前記アナログフロントエンド回路が、前記ＣＣＤのシリアルレジスタから読み出し信号を受信するように、かつ前記読み出し信号を前記アナログからデジタルへの回路に転送して、複数の画像データポイントを生成するように構成されており、前記アナログフロントエンド回路が、前記複数の分析物のうちの第１の分析物の第１の測定値と、前記複数の分析物のうちの第２の分析物の第２の測定値との間のクロストークを低減するように、連続する画像データポイント読み取り値の間の基準レベルを完全にリセットするように選択された時定数を伴って構成された基準レベルクランプ回路を含む、システム。
2. 前記複数の分析物のうちの前記第１の分析物、および前記複数の分析物のうちの前記第２の分析物が、前記アッセイプレートの単一のウェルに収容されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数の分析物のうちの前記第１の分析物、および前記複数の分析物のうちの前記第２の分析物が、前記アッセイプレートの異なるウェルに収容されている、請求項１に記載のシステム。
4. 連続した画像データポイント読み取り値の間の前記基準レベルを完全にリセットすることが、前記基準レベルの振幅を、連続した画像データポイント読み取り値の間の所定の値に戻す、請求項１に記載のシステム。
5. 連続した画像データポイント読み取り値の間の前記基準レベルを完全にリセットすることが、第１の画像データポイント値の後に連続して取得される第２の画像データポイント値に対する前記第１の画像データポイント値の影響を低減する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記時定数が、前記基準レベルクランプ回路の減衰時定数である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記複数の画像データポイントの各々が、前記ＣＣＤの画素を表す、請求項１に記載のシステム。
8. 前記複数の画像データポイントの各々が、前記ＣＣＤの複数のビニングされた画素を表す、請求項１に記載のシステム。
9. 前記複数の分析物が、互いから空間的に分離されている、請求項１に記載のシステム。
10. ＣＣＤカメラによって実行されるアッセイプレート内の複数の分析物の測定値間のクロストークを低減する方法であって、前記方法が、
    前記ＣＣＤカメラを用いて前記複数の分析物を測定することであって、前記ＣＣＤカメラが、ＣＣＤ、アナログフロントエンド回路、およびアナログからデジタルへの回路を含み、前記複数の分析物の測定を容易にするように前記アッセイプレートを配置するように構成されたプレートキャリッジシステムに結合されている、測定することと、
    前記アナログフロントエンド回路を介して、前記ＣＣＤのシリアルレジスタから読み出し信号を受信することであって、前記読み出し信号を受信することが、
    前記シリアルレジスタから、前記アナログからデジタルへの回路に前記読み出し信号を転送して、第１の画像データポイントを生成すること、
    時定数を有する基準レベルクランプ回路を介して、前記アナログフロントエンド回路の基準レベルを完全にリセットすること、および
    前記シリアルレジスタから、前記アナログからデジタルへの回路に前記読み出し信号を転送して、第２の画像データポイントを生成すること、を含む、受信することと、含み、
    前記時定数が、前記複数の分析物のうちの第１の分析物の第１の測定値と、前記複数の分析物のうちの第２の分析物の第２の測定値との間のクロストークを低減するように選択される、方法。
11. 前記複数の分析物のうちの前記第１の分析物、および前記複数の分析物のうちの前記第２の分析物が、前記アッセイプレートの単一のウェル内に収容されている、請求項１０に記載の方法。
12. 前記複数の分析物のうちの前記第１の分析物、および前記複数の分析物のうちの前記第２の分析物が、前記アッセイプレートの異なるウェル内に収容されている、請求項１０に記載の方法。
13. 連続した画像データポイント読み取り値の間の、前記アナログフロントエンド回路の前記基準レベルをリセットすることが、前記基準レベルの振幅を、連続した画像データポイント読み取り値の間の所定の値に戻すことを含む、請求項１０に記載の方法。
14. 連続した画像データポイント読み取り値の間の前記基準レベルをリセットすることが、第１の画像データポイント値の後に連続して取得される第２の画像データポイント値への、前記第１の画像データポイント値の影響を低減させる、請求項１０に記載の方法。
15. 前記時定数が、前記基準レベルクランプ回路の減衰時定数である、請求項１０に記載の方法。
16. 前記複数の画像データポイントの各々が、前記ＣＣＤの画素を表す、請求項１０に記載の方法。
17. 前記複数の画像データポイントの各々が、前記ＣＣＤの複数のビニングされた画素を表す、請求項１０に記載の方法。
18. 前記複数の分析物が、互いから空間的に分離されている、請求項１０に記載の方法。
19. 前記ＣＣＤカメラおよび光学レンズシステムを備える、光検出システムをさらに備え、前記光検出システムが、単一のウェルの上方に、前記単一のウェルの電気化学発光分析を行うためのマルチウェルプレート内で同時に位置決めされるように構成され、前記ＣＣＤの面積が、前記単一のウェルの面積と実質的に同じであり、
    前記光検出システムが、前記ＣＣＤを冷却するようにサイズおよび寸法決定された冷却デバイスをさらに備え、
    当該システムが、前記冷却デバイスから排気される加熱された空気を流れ充満空間に、かつ当該システムの外に引き寄せるように、ある角度に配向された少なくとも１つのファンを備える熱除去システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
20. 前記光学レンズシステムが、複数のレンズを備え、前記複数のレンズが、球面および非球面の両方を有する、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記複数のレンズの面積が、前記単一のウェルの面積よりも大きい、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記光検出システムが、ハウジング上面に、実質的に垂直の方向に装着されている、請求項１９に記載のシステム。
23. 前記熱除去システムもまた、ハウジング上面に装着されている、請求項１９に記載のシステム。
24. 前記少なくとも１つのファンが、前記流れ充満空間内に収容されている、請求項１９に記載のシステム。
25. 前記充満空間が、少なくとも１つの印刷回路基板（ＰＣＢ）をさらに収容し、前記少なくとも１つのＰＣＢと、前記充満空間の外側の電気構成要素との間の電気的接続を可能にするための少なくとも１つの開口部を備える、請求項２４に記載のシステム。
26. フローバッフルが、当該システム内の空気の再循環を最小化するように、前記充満空間内に位置決めされている、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記加熱された空気が、当該システムを出る前に、前記ＣＣＤカメラおよびプレートから流出する、請求項２５に記載のシステム。
28. 前記加熱された空気が、当該システムを出る前に、前記少なくとも１つのＰＣＢを横切ってさらに流れる、請求項２７に記載のシステム。
29. 接触プラットフォームであって、前記接触プラットフォームが、少なくとも一対の電気接触プローブを備え、前記少なくとも一対の電気接触プローブが、直立したばね仕掛けピンを備える、接触プラットフォームと、
    前記少なくとも一対の電気接触プローブに電圧を伝導するように、電圧源に動作可能に接続されたコントローラと、
    前記電圧をプレート上の１つ以上のウェルに印加することができるように、単一ウェルアドレス指定可能なマルチウェルプレートを搬送するように、かつ前記マルチウェルプレートを前記接触プラットフォームに対して位置決めするように適合されたプレートキャリッジフレームと、
    前記マルチウェルプレートの底部の上に配置された対応する電極接点に前記接触プラットフォームを移動させるように、かつ、前記ＣＣＤカメラによって画像化される前記マルチウェルプレートを位置決めするように構成された垂直リフトシステムであって、前記垂直リフトシステムが、親ねじのギヤ付き部分と噛み合うウオームギヤを備え、その結果、前記ウオームギヤの回転が、前記親ねじを回転させ、前記親ねじが、前記接触プラットフォームを支持する支持ベースにねじ込み可能に取り付けられ、その結果、前記親ねじの回転が、前記支持ベースおよび前記接触プラットフォームを上昇または下降させるように構成された、垂直リフトシステムと、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
30. 前記ウオームギヤを回転させるように適合されたモータをさらに備え、前記モータが、前記コントローラによって制御される、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記垂直リフトシステムは、ガイドシャフトであって、前記支持ベースが前記ガイドシャフトに沿ってスライドすることを可能にするように、前記支持ベース内の対応するホール内でスライドするようにサイズおよび寸法決定された、ガイドシャフト、をさらに備える、請求項２９に記載のシステム。
32. 前記ウオームギヤが、実質的に水平方向に配向され、前記親ねじが、実質的に垂直方向に配向されている、請求項２９に記載のシステム。

Images