JPH07506433A - サンプル間のクロストークを減少させるルミノメータ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 サンプル間のクロストークを減少させるルミノメータ発明の記載 本発明は、複数のサンプルウェルに入れた生物学的サンプルのルミネセンスを測 定する検出システムに関する。

近頃、種々の分析物の定量に関し、化学的ルミネセンス（ＣＬ）もしくは生物学 的ルミネセンス（ＢＬ）であるルミネセンスという現象の研究が盛んに進められ ている。例えば、生物学的ルミネセンスの原因となる種を特定する試みにおいて 、プランクトン生物の生物学的ルミネセンスのサインが研究されている（米国特 許第４．５６３．３３１号）。

最近では、免疫学検定法的プロトコルにおいてルミネセンス検出を利用して分析 物を定量する方法が提案されている。

そのようなルミネセンス免疫学的検定法（ＬＩＡ）により、免疫学的特殊抗体の 反応の特異性と光検出で得られる高い感度を組み合わせるという可能性が開かれ ている。一般にＬＩＡ試薬の特異性および感度は、従来の放射性標識（ｒａｄｉ ｏｌａｂｅｌｌｉｎｇ）のそれに匹敵する。しかし、ＬＩＡ試薬は非毒性であり 、また放射性試薬に比べて貯蔵寿命が長いので、多くのアプリケーションにとっ てＬＩＡの方が一般的により好ましい分析方法である。

生物学的ルミネセンス反応の一例として、ホタルのルシフェラーゼが挙げられる 。これは、ルアフェリンを酸化物と光に変換する媒介を行う発光酵素である。ホ タルの反応を利用したＡＴＰアッセイは、検出限界かＡＴＰＩＯ−’ピコモルで ６等級のオーダーに渡って線形であることが報告されている（米国特許第４．７ ７２．４５３号）。

当然ながら、生物学的サンプルのルミネセンス測定用の改良型器具の開発には多 いに関心が寄せられている。例えば所望の分析物を有する生物学的ルミネセンス の免疫学的反応を知るために、多数のサンプルか一斉に調べられることが多いた め、外部光源もしくは隣接サンプルからの低レベルの光力問題になり得る。本明 細書では、ルミネセンスに関連する低レベルの光を測定するよう設計された器具 を「ルミノメータ」と呼ぶ。

これまでに提案されたルミノメータの例として、米国特許第４．７７２．４５３ 号、米国特許第４，３６６、１１８号、欧州特許第０２５．３５０号に記載され たものが挙げられる。米国特許第４．７７２．４５３号は、複数のサンプルセル を載せた台の上に配置された固定式光検出器を有するルミノメータを記載してい る。各セルは、通過したサンプルからの光が光検出器に向けられる開口部の下に 順番に配置される。米国特許第４．３６６、１１８号は、線形アレイのサンプル からの光か、ザンプル上部からではなく横方向で検出されるルミノメータを記載 している。また、欧州特許第０２５．３５０号は、サンプルウェルの底部を通過 した光を、ウェルの下に配置した可動光検出器アレイで検出するルミノメータを 記載している。

さらに改良されたルミノメータとして、検出直前にルミネセンス反応を開始させ るための液体注入システムを採用したルミノメータが提案されている（欧州特許 第０２５．３５０号）。また、ルミノメータで使用する温度制御機構も提案され ている（米国特許第４．０９９．９２０号）。サンプルを昇温で培養したい場合 なとに、ルミネセンスサンプルの温度制御は重要であろう。

しかし、上記の装置はいずれも、ある一つのサンプルを測定する際に、隣接する サンプル、つまり検査しようと意図していないサンプルからの光を検出してしま うことを有効に防き得ない。従って、従来の装置では、特に、より強く発光する 一つ以上のサンプルに隣接する場合、弱く発光するサンプルからの光レヘルを正 確に特定できない可能性もある。このような光測定における隣接サンプルからの 干渉現象を、本明細書では「クロストーク」と呼ぶ。

発明の開示 本発明は、ある側面によれば、改良型ルミネセンス測定装置（ルミノメータ）を 有する。ルミノメータはサンプルウェルのアレイを載せる台を備えており、各ウ ェルは光が通過する窓を規定する構造を有する。また、ルミノメータには、光検 出器アセンブリと、少な（とも一つの方向に台と光検出器アセンブリを相対的に 移動させるための構造とが、サンプルウェルの窓を所定の順序で光検出器アてン ブリと整合させるために設けられている。本発明における改良では、光検出器ア セ／ブリは、：（ｉ）各サンプルウェルに隣接して配置可能なステージ、（ｉｉ ）光の透過が可能な検出開口部を有する光検出ヘッド、（ｉｉｉ）そのようなウ ェルを上記トレーに受けて検出開口部が選ばれたサンプルウェルの窓に整合され たときに、検出開口部が隣接サンプルウェルの光から実質的に遮断されるサンプ ル読み取り位置に接近しあるいは離れるようにヘッドを動かすために光検出へノ ドをステージに載置する手段、および（ｉｖ）光検出器ヘッドをそのサンプル読 み取り位置に向かって傾ける手段、を有する。

ある実施態様によれば、サンプルウェルを載せるための台と光検出器アセンブリ はｘ−ｙ平面内で相対的に移動可能であり、光検出ヘッドをステージに載置゛す る構造は、ヘッドがウェルのＸ−Ｙ平面に対して実質的に垂直な方向、っまりＺ 方向に移動することを可能にする。

またルミノメータに、光検出器内部較正システムを設けることも考えられる。こ のシステムは、気密封止された室と、室の温度を制御する手段とを有する。室の 中には、光源、光源からの光を検出するための光センサ、およびアセンブリが内 部較正位置に配置されたときに、光源からの光を光検出器アセンブリの光検出ヘ ットに導く手段か納められる。また、このシステムは、光源の光強度を実質的に 一定に保つだめのフィードバック回路を有する。

さらに、ルミノメータに、光検出器外部較正システムを設けることも考えられる 。この較正／ステムは、ルミノメータの台で受けることができ、光源、各ウェル か光の通過が可能な窓を規定する複数の光ウェル、および各々が光源から光ウェ ルの一つへの光の通過を可能にする複数のチャネルを有する。また、光ウェルて 所定の率の光強度を発生させるための各ウェルに関連する開口部を有する。つま り、所望の光強度をもたらすために各開口部は大きさが異なっている。

本発明のさらに別の実施態様は、トレー加熱用プレートと、サンプルトレーを加 熱関係にあるヒータから離間する構造とを有する。これによって、つまり放射熱 によって、トレー内のサンプルは実質的に均等に加熱される。

本発明のさらに好適な面によれば、サンプルウェルを覆う接着性フィルムを利用 する。このフィルムは、光検出器アセンブリがトレーに対して動かされる際に光 検出器へノドとサンプルウェルの間の摩擦係数を減らす機能を有する。特に好適 な接着性フィルムは、約０．００１〜０．０１インチ厚さの透明なポリマーフィ ルムである。

また、ルミノメータにおいて複数の発光サンプルの一つが発する光を検出する方 法も考えられる。この方法では、光検出ヘッドをサンプルウェルに対して傾ける 一方で、光検出器を測定すべき発光サンプルを入れたサンプルウェルに隣接して 配置し、それによってヘッドは観察中のサンプルの発した光を検出することが可 能になるが、隣接ウェルの発した光からヘッドが遮断される。ある好適な方法で は、接着性フィルムはサンプルウェル上にあり、光検出ヘッドはフィルムおよび サンプルウェルに対して傾けられる。

本発明のこれらの、そしてその他の目的および特徴は、図面を参照して以下の本 発明の詳細な記載を読むことにより十分に明らかになるであろう。

簡単な図面の説明 図１は、本発明により構成されたルミノメータの各部分を示す斜視図である。

図２は、本発明により構成された光検出器キャリッジユニットを示す斜視図であ る。

図３Ａは、本発明により構成された光検出器アセンブリの分解組立図である。図 ３Ｂおよび３Ｃは、それぞれ、図３Ａに示す同装置の線３Ｂ−３Ｂおよび線３Ｃ −３Ｃに沿った断面図である。

図４は、本発明により構成された台キャリッジユニットを示す斜視図である。

図５Ａは、本発明の好適な一面を示しており、接着性フィルムに覆われたサンプ ルウェルから発せられる光の検出を示している、光検出器へノドおよびサンプル トレーの断面図である。

図５Ｂは、検出開口部とサンプルウェル窓との整合の一例を示す。

図６は、本発明により構成されたサンプルヒータアセンブリの分解組立図である 。

図７は、図６のヒータアセンブリの線７−７に沿った断面図である。

図８Ａは、本発明により構成された内部較正ユニ、トの斜視図である。

図８Ｂおよび８Ｃは、それぞれ、図８Ａに示す較正ユニットの線８Ｂ−８Ｂおよ び線８Ｃ−８Ｃに沿った断面図である。

図９Ａは、本発明の原則に従って構成された外部較正ユニットの分解組立図であ る。

図９Ｂは、図９Ａに示す較正ユニットの線９Ｂ−９Ｂに沿った断面図である。

１、図１は、本発明の原理に従って構成された、ルミノメータ１０のある好適な 実施態様を示す。ルミノメータは、下部と側面が図１に破線で示された耐光ハウ ジング１２を有する。

ハウジングは、ルミネセンスの測定が行われる内部テスト室１８を規定している 。またルミノメータ１０は、一定のルミネセンス定量のパラメータを制御するた めのユーザインターフェースが行われるコントロールパネル（図示せず）を有す る。

また図１は、図２および図３を参照して後述される、光検出器アセンブリ２３を 載置した光検出器キャリッジユニット２１、および図４を参照して後述される台 キャリッジユニット２５を示す。同図に示されるように、台キャリノジュニノト は光検出器キャリッジユニットの下に配置される。ユニ。

ト２５内の台２７は、ルミノメータで分析されるサンプルウェルの平面的アレイ を装填したトレイを受けるように適合されたＸ−Ｙ平面を、後述の方法で規定す る。図１に示されるｘ−ｙ−ｚ軸については、サンプルの平面的アレイがルミノ メータの光検出器に対して移動可能なＸ−Ｙ平面が台によって規定される。台は 、下記のように、サンプルを保持するトレイを受けるよう設計されている。

図１および２に示されるように、トレイを図中のＸ軸に沿ってルミノメータのハ ウジング外部の装填位置まで引き出したとき、ユニット２３は台２７が通り抜け できる開口部２０を有する。ハンドル２２は、ルミノメータ室に光が入らないよ うに開口部２０をシールするだめのドア（図示せず）の操作を制御する。

さらにキャリッジユニットの一部を構成するのは、図３Ａおよび３Ｂを参照して 後述される、プロ／りもしくは段２６、光検出器２８および光検出器支持台３０ を有するステージ光検出器アセンブリ２３である。図２に示すように、ブロック ２６はユニット２３内でユニットの二つの対向壁の間を延びる二本の平行なガイ ドシャフト３２および３４に支えられる。

さらにブロック２６を支持する手段として、シャフト３２および３４に平行で、 駆動ポート３８に中心整合され室１８の壁に沿って延びる親ネジ３６を設ける。

駆動ボート３８は、公知のステッパモータなどの電気モータ（図示せず）を受け る。電気モータにより、ネジ３６を選択された回転角で回転させ、ブロックを図 １のＹ軸方向に沿って所望の前後方向に進ませることができる。より詳細には、 ブロックは複数のサンプル読み取り位置まで移動可能であり、後述するように、 読みとり位置では、ルミノメータの台２７に置かれた選択位置のサンプルウェル を読みとるために、ブロック上の光検出器ユニットが位置合わせされる。図３Ａ は、キャリッジユニット２３内の光検出器アセンブリの各部を示す分解組立図で ある。このアセンブリは、それぞれシャフト３２および３４が通るガイドポア４ ２および４４を備えたブロック２６を有する。またブロック２６は、親ネジ３６ が通るボア４６を有する。

このブロックは、アセンブリ内の支持台３０が移動可能に取り付けられた、下向 きに延びる一対の柱５２および５４を備える。支持台３０は、取付柱５２および ５４が通過できる、ブロック２６内で皿状に形成されたポア４８および５０を備 える。柱５２および５４にそれぞれ取り付けた止め輪５３および５５は、光検出 器支持台３０の下部に設けられており、支持台を取付柱に固定している。また、 光検出器支持台３０を柱５２および５４に沿って摩擦の少ない動きで進めるため に、ボア４８および５０の内部にベアリング５６および５８を設けている。ブロ ック２６および光検出器支持台３０は、アルミニウムや高密度ポリマーなど、ど のような固形材料からも構成され得る。

スプリング６０および６２は、ブロック２６と光検出器支持台３０の間に配置さ れ、スプリング６０および６２の中心を通る柱５２および５４に適切に固定され る。好ましくは、スプリング６０および６２は、圧縮された際にスプリングが垂 直方向へ移動できるように、ベアリング５６および５８の頂部に取り付けられる 。これによって、スプリング６０および６２は、光検出器支持台３０をブロック ２６から離れるように傾ける手段を有する。

図３Ｂは、ブロック２６と光検出器支持台３０の断面図であり、図３０は、ブロ ック２６の第二の断面図である。図に示すように、ベアリング６６および６８は 、ブロック２６のポア４２および４４の内部に設けられている。また、内側がネ ジ切りされたナツト７０はポア４６内部に固定され、親ネジ３６が通り抜けられ るようになっている。

また図３Ｂには、支持台３０に設けられたＵ字型空洞６３内に収容された、光検 出器ユニ、ト２８が図示される。ユニット２８は、好ましくは、Ｈａｍａｍａｔ ｓｕ　（日本）から入手可能なｕｎｉｔ　ＨＣ−１２０−０３などの従来の光電 子増倍管（Ｐ　Ｍ　Ｔ　）である。

このユニットは、支持台３０下側に設けられたプラスチックディスク６４に形成 された開口部６５を通じて、サンプルウェルからの光を受光する。このディスク は、不透明の、好ましくはデルリン（Ｄｅｌｒｉｎ）、ポリアセタール、テフロ ンもしくはポリエチレンなどの低摩擦ポリマーから形成される。またこのディス クは、後に図５Ａに示されるように、ネジ山を切った取り付は部材により支持台 の底部の適所に固定される。

ここでは、ディスク６４を含む支持台３０、および支持台内に収容されたＰＭＴ を総称して、（ディスク６４により規定される）検出開口部を有する光検出器ヘ ッドと呼ぶ。

また図３Ｂから明らかなように、ステージ２６内の柱５２．５４および、これら の柱を通るヘアリング５６および５８は、支持台、つまり光検出器ヘッドを図１ のＺ軸方向、つまり台２７により規定されるＸ−Ｙ平面に対して実質的な垂直方 向に載置する受け形状手段である。機能的には、この実装手段は、光検出器ヘッ ドをサンプル読み取り位置の方向に接近しあるいは離れるように移動させること を可能にする。サンプル読み取り位置では、図５Ａを参照して後述するように、 検出開口部は隣接するウェルの発する光から実質的に離される。

光検出器ヘッドは、スプリング６０および６２によって形成される傾き手段によ って、そのサンプル読み取り位置に向かって（図中では下方向に）傾けられる。

ブロックもしくはス゛テージ２６、光検出器ヘッド、ヘッドをサンプル読み取り 位置方向に接近および離れる方向に移動させる載置手段、およびヘッドをサンプ ル読み取り位置に向けて傾ける傾き手段は、全体として光検出器２３を構成する 。

次に図４を参照する。ルミノメータ内部の台キャリッジユニ、トは台２７を有す る。台２７は、上述の光検出器キャリ、ジ４０と同様の方法で、台２７のブロッ クを通り抜けるシャフト８６Ａおよび８６Ｂに沿って、スライドして移動可能で ある。親ネジ８８は、台８２とキャリッジ８０の間を伸びており、従来のステッ パモータなどの電気モータ（図示せず）を親ネジ８８へ装着するために配置され た駆動ボート９０と、中心部で位置合わせされている。モータの作動により、台 は図１のＸ軸方向に所望の距離だけ進められる。より具体的には、台はモータに よって、台がルミノメータ外部から装填／装填解除され得る位置から、複数のサ ンプル読みとり位置まで、移動させられ得る。サンプル読みとり位置では、台上 のサンプルアレイ中の一列のサンプルウェルが光検出器ユニットでの読み取りの ため整合される。

制御ユニット（図示せず）は、サンプルトレーを所定の読み取り位置もしくは装 填位置に配置するために必要なモータを作動させる。

本発明がサンプルウェルの平面的Ｘ−Ｙアレイの使用に限定されないことは理解 されるであろう。ウェル用のトレーがサンプルウェル−列のみを有するであろう サンプルウェルの線形アレイも、明らかに使用できる。本発明では、サンプルウ ェルの円形アレイ、例えば円形コンベヤも使用できる。ウェルからの光の検出は 、テスト中のウェルの上部もしくは下部、またはウェル側壁の隣に配置された仮 設光検出器アセンブリで行ってもよい。複数のサンプルウェルを有する円形コン ベヤトレーが動く方向は、円形フンヘヤ外周の接線方向であり、実質的に光検出 へ、ドの移動方向に垂直になることに留意されたい。

図５Ａは、クロストーク、つまり光検出器へノドによる読み取り中の選択された セルと隣接ウェルの間の光混合を防ぐための、上述のルミノメータの機能を説明 する図である。この図は、台２７に乗せられたトレー中でウェルの平面的アレイ に含まれた複数のサンプルウェルの一つを表すサンプルウェル７２の断面図であ る。これらのウェルは、典型的には不透明なポリスチレンから作られている。適 切なタイプのサンプルウェルとしては、Ｄｙｎａｔｅｃｈのサンプルウェルスト リップが利用可能である。

見本として示されたウェル７２は、ウェルの円形の窓もしくは開口部を規定する 上縁７４を有する。好適な実施態様ては、ウェルの上縁は透明フィルム７８て覆 われている。透明フィルム７８の裏側（サンプルの窓に接触する側）には接着性 裏打ち材が設けられ、各サンプルウェルを湿気が漏れないように効率よく密閉し ている。このフィルムは、蒸発を避けるバリアとしての機能、および、サンプル のダストによる汚染を防ぐ機能を果たしている。このフィルムは、０．００１〜 ０．０１インチ、つまり１〜１０ミル程度であるのが好ましい。例えば、好適な ポリマーフィルムは好ましくは２〜３ミル程度の厚さのマイラー（、ＭＹＬＡＲ ）である。また、サンプルウェルに対するフィルムの接着力を高めるために、マ イラーのサンプル側の面を非水溶性などの化学的耐性材料で覆ってもよい。フィ ルムは、例えば約６０°Ｃまでの昇温に耐性のあることが好ましい。

重要なのは、図５Ａに示す本発明の実施態様で使用した場合、このフィルムか、 サンプルウェルを読む際に光検出器アセンブリとウェル上縁との間で両者が相対 的に動いて生じる摩擦を緩和する作用も有する点である。

図５Ａはまた、サンプル読み取り位置にあるような光検出器へノドの下部を示す 。これまでの光検出器ヘッドの説明から理解されるように、アセンブリ内のスプ リング６０および６２を傾けることにより、光検出器ヘッド即ちディスク６４は 、整合されたサップルウエルの上縁に押しつけられる。再び図５Ａを参照すると 、この傾きは、図中ては隣接ウェル７５．７６などの隣接ウェルか発する光から ＰＭＴ（７３て示す）を遮断するのに役立つ。これは実質的には、隣接サンプル ウェルの上縁とＰ　Ｍ　Ｔ開口との空隙を寒くことにより達成される。具体的に は、隣接サンプルウェルとＰＭＴ開口との間で盲動な光路は、サンプル上縁とデ ィスク６４を分離するフィルム７８だけになる。

隣接サンプルウェル間の光混合をさらに抑制しようとする場合、フィルム７８を 、別個のフィルムもしくはポリマー内への＋ｉという形で光吸収材を含むフィル ムに改変し得る。

吸収性材料は、フィルムを経て光検出器に直進する光は殆ど弱めないか、隣接ウ ェル間の光路は比較的長いので、フィルムを経てウェル間を進む光は実質的に遮 断するであろう。

もしくは、サンプルウェル毎に規定された窓の外側部分を覆う不透明なコーティ ングをフィルムに設けても良い。図５Ｂに示すフィルム７７は、サンプルウェル の外側端に隣接して不透明領域を形成する不透明なコーティング７９を有し、そ れによりウェル中心領域に窓８１を規定する構造を有している。同様に、フィル ムに接着剤を使用する場合は、光の拡散を最低限度に抑制する接着剤を選ぶこと が好ましい。

本発明はまた、複数のサンプルの各々からルミネセンスを測定する検出システム を想定している。このシステムは、各ウェルが光を受光できる窓を規定する上縁 構造を有するサンプルウェル平面アレイと、光検出器アセンブリとを有しており 、光検出器アセンブリは、　（ｉ）ステージ、（ｉｉ）開口部を規定する手段を 有する光検出器へノド、（ｉｉｉ）そのようなウェルを上記トレーに受けて検出 開口部が選ばれたサンプルウェルの窓に整合されたときに、検出開口部が隣接サ ンプルウェルの光から実質的に遮断されるサンプル読み取り位置に接近しあるい は離れるようにヘッドを動かすために光検出器ヘッドをステージに載置する手段 、　（ｉｖ）光検出器ヘッドをそのサンプル読み取り位置に向けて傾ける手段、 および、アレイ内の各ウェルを光検出器アセンブリに連続的に整合させるために 、光検出器ヘッドがそのサンプル読み取り位置に近づきあるいは離れるように移 動する方向に対して実質的に垂直な平面中で光検出器アセンブリとサンプルアレ イを相対的に移動させる手段であって、そのような相対的移動はそのサンプル読 み取り位置に近づきあるいは離れるような光検出器へノドの移動により調節され るような手段を有する。

２、ルミノメータの読み取り方法 本発明の他の側面は、複数のルミネセンスサンプルの一つが発する光を検出する 方法を含む。この方法では、まず、発光サンプルを含むサンプルウェルに隣接す るように光検出器へ、ドが配置される。上述のルミノメータでは、光検出器開口 と各サンプルウェルの窓を逐次整合させるために光検出器と台を相対的に移動さ せることにより、これを行う。典型的なルミノメータの操作では、サンプルウェ ルの平面的アレイによって占有されたトレーを、そのような装填／装填解除位置 でルミノメータの台上に置き、ウェルは光検出へノドで逐次読み取られるために 下記のように配置される。

上述のように、この方法は、テスト中のサンプルの発する光をヘッドで検出し、 さらに他のサンプルの発する光からヘッドを実質的に遮断することを可能にする 。上述の実施態様では、光検出へノドをサンプルウェルおよび媒介透明フィルム に対して傾けることにより達成される。

各サンプルウェルては、光検出へノドの検出開口が、サンプルウェル中で規定さ れる窓と整合（位置合わせ）される。

開口の周縁部は、図５Ａに示す上述のフィルムの「透明」な中心部分にほぼ一致 する。図に示すように、開口の周縁部はサンプルウェルの窓の周縁部内側に配置 される。窓の周縁部は、サンプルセルの縁か、もしくは、図５Ｂに示す実施態様 であれば、フィルムの透明部分によって規定される。

あるサンプルウェルからの光が測定された後、光検出ヘッドは、その列のウェル を読み取るために連続的に動がされる。

次に台を前進させて光検出ヘッドを次の列のウェルに整合させ、この列のサンプ ルウェルが上述のように光検出へ、ドの移動によって読み取られる。

図５Ａから理解されるように、トレイ１００がヘッド２８に対して相対的に動か される間、光検出ヘッドはサンプルウェルの縁の上に「浮り」（載せられる）。

従って、ウェルがらの光が検出される際にヘッド（もしくはヘッドの支持台）が テスト中のサンプルウェルに接触するように、ヘッドはサンプルウェルに対して 傾けられる。つまり、フィルムが実際に光検出器ヘッドとサンプルウェルの間に 挟まれるとき、ヘッドはサンプルウェルに対して傾けられると言ってよいことが 理解されるであろう。

３、ヒーティングシステム 図６は、−組のサンプルを放熱により加熱する手段とサンプル台２７とを示す分 解組み立て図である。図に示されるように、台は基部９２とプレート９４とを有 する。図６にはまた、シリコン中に被包された金属箔ヒーターから作られた接着 性裏打ち材を有するヒーティングコイル９８が示される。

電気接続線１５０を通じて電流をヒーター中のコイルに流す。

トレーと金属箔ヒーターとの間の空間を占めるシリコンは、トレーをヒータープ レートから離間する手段を与え、より均等にヒーターからトレーに熱を配分する ことを可能にする。

トレー支持台１５２は、プレート９４と離間した状態で四つのスペーサ９６を用 いて配置される。そのような離間状態は、熱を均等にトレー支持台に与えるのに 役たつ。また、ウェル１０１なとの複数のサンプルウェルを受けるトレー１００ も例として図示されている。サンプルウェルは、その側壁から隣接ウェルに光を 混合させないウェルに限定されるか、様々な形状や大きさを有し得る。トレー１ ００はトレー支持台９８上に置かれ、フレーム１０２によって横方向の動きを制 限される。

図６に示される装置の断面を図７に示す。基部９２は親不ノ８８か通ることので きるホア９３を備える。プレート９４とトレー支持台９８の間に設けられた間隔 ９７は、好ましくは約０．０１０〜０．０５０インチ幅である。間隔９７は、普 通は空間のまま残されるか、トレー支持台９８の一様な加熱を可能あるいは促進 する材料で充てんしても良い。トレー支持台９８は、トレー１００を整合するた めの誘導装置として機能するバリア９９を有する。最後にトレー１００は、フレ ーム１０２によってトレー支持台９８内で横方向に制約される。

４、較正ユニット 図８Ａに、本発明で使用する内側較正ユニット１０４を示す。このユニットは、 内側空ａ１０８を規定する不透明なハウジング１０６を有する。発光ダイオード （ＬＥＤ）１１４は、空洞１０８を照らすために、ハウジング１０６の壁に設け られた穴を経て壁にはめ込まれる。サーミスター１１２は、サーミスターがハウ ／フグの温度を感知てきるように、ハウジング１０６の壁に設けられた溝穴に挿 入される。サーミスターへの優れた熱伝導性を確保する目的で、サーミスターか らハウジングへ熱を密接に接触させるための熱伝導性ペーストが使用され得る。

図８８ｉ［］８Ａの断面図であり、ユニットのハウジング内部の空洞１０８を示 している。図示されるように、ＬＥＤ１１４からの光がフォトダイオード１１０ によって直ちに受光されるように、ＬＥＤ１１４およびフォトタイオード１１０ は、ハウジング１．０６内の対向する壁に挿入される。

図８０は、内側較正ユニ／トハウジングを示す第二の断面図である。このように 、ＬＥＤ受容ボート１２２およびフォトダイオード受容ポート１２０がそれぞれ 図示されている。

また、ＬＥＤ１１４から空洞１０８に放射される光量を減少させるための開口ブ レート１１８、および空洞からの光を散乱させる拡散板１０９が示されている。

フォトダイオード１１０による光測定に基づきＬＥＤＩＩ４の強度を調整するた めの制御回路は、図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃに示されていない。また、サーミスタ ー１１２が感知した温度に基づきヒーター１２４を制御するための回路も示され ていない。これらの回路は協働して空洞１０８内で一定の光強度を維持する。そ のような回路は当業者には容易に理解されると思われるので、これ以上の説明を 省略する。

ルミノメータの光検出ヘッドを内側較正ユニット１０４を用いて較正したいとき は、その度に光検出ヘッドを内側較正位置に移動して空洞１０８に整合させる。

ヘッドの電気反応は、ＬＥＤ１１４が発する光の強度に関するものであるはずで 、この反応が検査される。もしヘッドの反応が所定の許容可能な反応値の範囲外 にあれば、この反応を所望の範囲内の値に戻すためにヘッドからの出力が調整さ れ得る。これによって、へ、ドの光反応は、実質的に絶対的かつ一定な光強度に 較正される。

図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の原理に基づいて構成された外側較正ユニットを 示す。較正ユニット１２６は、不透明なハウジング１２８およびハウジング１２ ８内のＬＥＤ１３０を示す。ハウジング１２８内で規定された空７１１１３１は 、ＬＥＤ１３０によって照射される。較正処理を行おうとするときはいつでも簡 単にユニットをサンプルトレー支持台に移送できるように、この較正ユニットは 、実質的にサンプルトレーと同じ寸法で構成される。

ハウジング１２８内部には光チャネル１３２〜１３５も設けられており、ＬＥＤ １３０が作動すると照射される。チャネル１３２〜１３５は、各々、弓状パター ンを成す光をＬＥＤ１３０から、光の放出され得る開口部へ導く。一定の放射光 束か開口部に入射し得るように、開口部は全てＬＥＤ１３０から実質的に等距離 に設けられる。ＬＥＤ１３０を作動させる電気回路を収容する目的で、空洞１３ ６がノλウンング１２８内のＬＥＤ１３０の背後に設けられる。電気は空洞１３ ６内に収容されたバッテリ１３８によって供給される。

図９Ｂは、較正ユニット１２６への光の出入りを防ぐハウジング１２８用のカバ ープレート１４０を示す側面図である。

カバープレート１４０は、ある範囲の強度の光がカバープレート１４０から光検 出ヘッドによる検出用に出射され得るようにサイズ可変の四つの開口、つまりピ ンホール（図示せず）を有する。カバープレート１４０の各開口部はチャネル１ ３２〜１３５の一つに整合され、各開口部はＬＥＤ１３０から実質的に等距離に 設けられる。開口部は、所定の直径までの大きさでレーザーによってカバープレ ート１４０に「穿孔」されるのが好ましい。好ましい開口直径の組み合わせは、 １００ミクロン、３１６ミクロン、　１．０００ミクロンおよび３．１６７ミク ロンであり、四つのオーダーに及ぶ光強度を可能にする。また、開口部はカバー プレートに穿孔された擬態サンプルウェルの基部に設けてもよいが、これは不可 欠ではない。

外部較正ユニット１２６もまた、ユニットを加熱する手段を有してもよい。ある 実施態様ではユニット基部にヒーティングコイルを設は得るが、このヒーティン グコイルはユニットの外部から作動させることができる。

検出器ヘッドの光反応をある範囲の関連する光強度について較正したいとき、例 えば、その範囲の強度について較正曲線を作成したいときは、この較正ユニット がルミノメータのトレー支持台に移送される。ヘッドは、較正ユニットのカバー プレート内の各開口部の上部に連続的に配置され、光測定が行われる。ヘッドか ら発生した電気的反応は、例えば電気回路を調整したり、または補正係数を用い たりすることで所定の値に一致するように調整され得る。これらの測定によって 得られたデータは、データに対する最良「適合」を決定するため回帰分析にかけ られ得る。または、単に生データを既知の値と比較して適切な調整を行ってもよ い。

５、Ｊ笠 本発明の原則に基づいて構成したルミノメータと第二の市販の装置を、サンプル ウェル間の各「クロストーク」について比較した。この実験では、二つの同一の サンプルプレートを準備し、一方のプレートを本発明のルミノメータで、他方を 第二の市販の装置（Ａ）で検査した。

光発生反応には１．ｕｍｉｐｈｏｓｅ−５３０”光発生システムを用いた。

このシステムはアルカリフォスフォターゼ酵素と、酵素によりトリガ可能な１． ２．−ｄｉｏｘｅｔａｎｅ基質（欧州特許第２５４．０５１０号）および５ｃｈ ａａｐ、　Ｐ、ｅｔ　ａｌ、、　Ｔｅｒａ　Ｌｅｔｔ、２８：１１５９（１９８ ７）とを有する。アルカリフォスタフオーダ（ＡＰ）で基質を脱リンすることに より、発光分解を起こす不安定な１．２．−ｄｉｏｘｅｔａｎｅ化合物を生成す る。まずＡＰプローブをｄｉｏｘｅｔａｎｅで希釈し、ピペットでサンプルウェ ル内に移した。モしてウェルの半数ヲマイラーで覆い、後の半数には覆いをかけ ずにおいた。次にプレートをルミノメータ内に配置味　７分間隔で読み取りを行 った。クロストークの記録は発光ウェルに隣接する空のウェルを読みとることで 得られた。

結果を下記の表に示す。データは任意のユニットのものである。

表　１ ルミノ　サンプル　読み取り　マイラー　クロストークＢ　１２９．９　０．１ ５　４し　９００本発明の装置（Ａ）により検査したサンプルウェルで得られた 信号は、本発明の装置に対し全体的に感光度が高く、そのため市販の装置（Ｂ） で検査した同一のサンプルに比べると一貫して高い値を示した。またクロストー クは、本発明の装置を用いると、マイラーをウェル上で用いた場合には少なくと も１０分の１１　また、マイラーを使用しなかった場合でも少なくとも３分の１ 以下に減少することが判明した。

本明細書では発明を明瞭かつ分かりやすく示すため例を挙げてかなり詳細に記載 しているが、添付の請求の範囲に基づいて実施され得ることが明白である改変に 関しては説明を省略した。例えば、酵素の触媒作用による光形成反応を検査する 直前にサンプルウェル内に酵素基質溶液を注入するための液体注入チューブをル ミノメータ内に設けてもよい。

ＦＩＧ、５Ａ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８Ａ ＦＩＧ、９Ｂ 国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　バローラ、ビクター　ピー。

アメリカ合衆国　カリフォルニア　９４５５０゜リバーモア、シャウニ−ロード 　１３２２

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．（ｉ）各ウェルが光が通過できる窓を規定する構造を有する、サンプルウェ ルのアレイを受けるトレー、（ｉｉ）光検出器アセンブリ、および（ｉｉｉ）該 トレーが受けた該サンプルウェルの窓を一定の順序で該光検出器アセンブリに整 合するために、少なくとも一つの方向に該トレーと該光検出器アセンブリを相対 的に移動させるための手段、を有するルミノメータであって、該光検出器アセン ブリは改良点として、各サンプルウェルに隣接して配置可能なステージ、光の透 過が可能な検出開口部を有する光検出ヘッド、そのようなウェルを該トレーに受 けて該検出開口部が選択されたサンプルウェルの窓に整合されるときに、該検出 開口部が隣接サンプルウェルから発せられる光から実質的に遮断されるサンプル 読み取り位置に接近しあるいは離れるように該光検出ヘッドを動かすために、該 ヘッドを該ステージ上に載置する手段、および 該光検出器ヘッドをそのサンプル読み取り位置に向かって傾ける手段を有する、 ルミノメータ。
2. ２．前記載置手段が前記光検出ヘッドがＸ−Ｙ平面に対して実質的に垂直な方向 に移動することを可能にする、サンプルウェルの平面的Ｘ−Ｙアレイに使用する ための、請求項１に記載のルミノメータ。
3. ３．前記光検出ヘッドの検出開口部が前記選択されたサンプルウェルの窓に整合 されて、該ヘッドが該選択されたサンプルに向かって傾けられるとき、そのサン プル読み取り位置において、前記隣接サンプルウェルの一つから発せられる光１ ０，０００部に対し約１部より少ない光が前記光検出器アセンブリによって検出 される、請求項１に記載のルミノメータ。
4. ４．さらに光検出器内部較正システムを有する請求項１に記載のルミノメータで あって、該システムは、（ｉ）気密的に封止された室、（ｉｉ）該室の温度を予 め選択された温度に維持するための温度制御手段、および、該室の内部に、（ｉ ｉｉ）光源、（ｉｖ）該光源から発せられた光を検出するための光センサ、およ び（Ｖ）前記光検出器アセンブリが内部較正ステーションに移されたときに、該 光源から発せられた該光を該アセンブリの光検出ヘッドに導く手段、および、（ ｖｉ）該光センサで受光した光強度を実質的に一定に保つために該光源からの光 出力を制御するための回路手段を有する、ルミノメータ。
5. ５．さらに前記トレーで受けることのできる外部較正システムを有する請求項１ に記載のルミノメータであって、該システムが、光源、各々が光を通過させ得る 窓を規定する複数の光ウェル、各々が該光源から関連する光ウェルヘの光の通過 を可能にする複数のチャネル、および該光ウェルに所定の率の光強度をもたらす ための各チャネルに関連する開口部を有する、ルミノメータ。
6. ６．加熱用プレートと、前記トレーを該プレートから加熱関係で離間する手段と を有する、請求項１に記載のルミノメータ。
7. ７．光源と、各々が光を通過させ得る窓を規定する複数の光ウエルと、各々が該 光源から関連する光ウェルヘの光の通過を可能にする複数のチャネルと、該光ウ ェルにおいて所定の率の光強度をもたらすための各チャネルに関連する開口部と を有し、ルミノメータのトレーで受けることのできる外部較正システム。
8. ８．各サンプルウェルが受光可能な窓を規定する上縁構造を有するサンプルウェ ルの平面的アレイ、および、（ｉ）ステージ、（ｉｉ）開口部を規定する手段を 有する光検出器ヘッド、（ｉｉｉ）そのようなウェルを該トレーに受けて該検出 開口部が選択されたサンプルウェルの窓に整合されたときに、該検出開口部が隣 接サンプルウェルから発する光から実質的に遮断されるサンプル読み取り位置に 接近しあるいは離れるように該光検出ヘッドを動かすために該ヘッドをステージ 上に載置する手段、および、（ｉｖ）該光検出ヘッドをそのサンプル読み取り位 置に向かって傾ける手段、および、該アレイ内の各ウェルを連続的に光検出器ア センブリと整合させるために、そのサンプル読み取り位置に接近しあるいは離れ るような該光検出ヘッドの動きの方向に実質的に垂直な平面内で該光検出器アセ ンブリとサンプルアレイを相対的に移動させる手段であって、該相対的動きがそ のサンプル読み取り位置に接近しあるいは離れるような該光検出ヘッドの動きに より調節される手段、を有する該光検出器アセンブリ、を有し、複数のサンプル の各々のルミネセンスを測定するように設計されたルミノメータで使用される検 出システム。
9. ９．前記光検出器アセンブリが前記サンプルに対して動かされる際に前記光検出 器ヘッドと前記サンプルウェルの間の摩擦係数を減らす機能を有する、該サンプ ルウェルを覆う接着性フィルム、をさらに有する請求項８に記載のシステム。
10. １０．複数のルミネセンスサンプルの一つからの光を検出する方法であって、 光検出ヘッドを該一つのルミネセンスサンプルを入れたサンプルウェルに隣接し て配置すること、および、該光検出ヘッドを該サンプルウェルに対して傾け、そ れによって核ヘッドが該一つのサンプルから発せられる光を検出することと、及 び残りのサンプルから発せられる光から該ヘッドを実質的に遮断することを可能 にすること、を包含する方法。
11. １１．前記光検出ヘッドが前記サンプルウェルおよび介在する透明なフィルムに 対して傾けられる、請求項１０に記載の方法。
12. １２．気密的に封止された室、該室の温度を予め選択された温度に保つための温 度制御手段、および、該室の中に、光源、該光源から発せられた光を検出するた めの光センサ、光検出器アセンブリが内部較正ステーションに移されたときに該 光源から発せられた光を該光検出器アセンブリの光検出ヘッドに導く手段、およ び、該光検出器アセンブリがその内部較正位置にあるときに該アセンブリで受光 される光強度を実質的に一定に保つために該光源の光出力を制御する手段を有す る、光検出器内部較正システム。