JPH0882594A - 測光装置 - Google Patents

測光装置

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JPH0882594A
JPH0882594A JP7090948A JP9094895A JPH0882594A JP H0882594 A JPH0882594 A JP H0882594A JP 7090948 A JP7090948 A JP 7090948A JP 9094895 A JP9094895 A JP 9094895A JP H0882594 A JPH0882594 A JP H0882594A
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light
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photometric device
optical
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JP7090948A
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English (en)
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Mark Wechsler
ウェクスラー マーク
Howard H Barney
エイチ. バーニー ハワード
Roger A Kaye
エイ. ケイ ロジャー
David G Ogle
ジー. オグル デイヴィッド
Michael M Lacy
エム. レイスィー マイケル
Calvin Y Chow
ワイ. チョウ カルヴィン
Kimberly L Crawford
エル. クロフォード キンバリー
Dean G Hafeman
ジー. ハフマン ディーン
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Molecular Devices LLC
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MOL DEVICES CORP
Molecular Devices LLC
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 250ナノメータ以上の紫外光領域で動作可
能であり、高精度測定可能な構造動作簡潔の経済的かつ
維持容易な複数試料の光学特性を計測するための測光装
置を提供する。 【構成】 本装置は、第1の波長領域を有する第1の光
を発する励起光源50と、光源50から受け取った第1
の光に応じて第1の波長領域内の所定の第2波長領域を
有する第2の光を生ずるモノクロメータ54と、モノク
ロメータ54に連結してこれから第1の方向に延出し、
第2の光を受け取って第1方向に検査光を伝送する光フ
ァイバー58と、第2の方向に延出する一連の分配光フ
ァイバー76を含む分配ネットワーク24と、光ファイ
バー58からの検査光を受け取って検査光を第2方向に
伝送して分配光ファイバー76に連続的に供給するロー
ター手段70と、計測用光フラッシュを受け取り、試料
の各々に対応する光学特性を表現する電気信号を出力す
る光検出器手段88とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は血液分析等に用いられる
測光装置に一般に関するものであり、特に、紫外光およ
び8行12列の配列形態を有する96個の受容器(ベッ
セル)を備える一般にマイクロプレートと称されるマル
チアッセイプレートを用いる測光装置に関する。なお、
本出願に測光装置およびその技術に関する米国特許証第
4591550号、4968148号および51121
34号を参考文献として記載する。
【0002】
【従来の技術】試料の光透過率を決定することにより流
体や他の半透明な試料中に存する物質の検出や計測のた
めの多くの技術や装置が一般に知られている。これらは
一または少数の試料の光学特性をほぼ同時に計測する装
置および多数の試料をほぼ同時に計測する装置とに大ま
かに分類できる。
【0003】複数の液体や他の半透明試料についての個
々のアッセイを同時に実行する測光装置は、8列12行
(8×12)、4列6行(4×6)、2列3行(2×
3)、5列8行(5×8)等の受容器アレイを含むマル
チアッセイプレートを使用する。一般に、このようなマ
ルチアッセイプレートの受容器はそれぞれ9ミリメート
ル前後に離間しており、約400ミリリットルの容積
で、約1センチメートルの高さを有している。また、当
該マルチアッセイプレートはポリスチレンまたはポリエ
チレン等の材料から成り、同材料は関与の波長において
光学的に透明である。
【0004】この場合、試料の光学密度は光の減衰率を
測定することにより測定される。すなわち、マルチアッ
セイプレートの受容器中に収容される半透明試料を透過
する光が従来の光検出器により一定のリファレンスと比
較される。
【0005】このようなマルチアッセイプレートは学術
研究やバイオテクノロジー並びに臨床検査における広範
囲な物質および生物細胞の検出や定量において使用され
る酵素結合性免疫吸収アッセイ(ELISA)の技法に
おいて広く用いられている。当該アッセイにおいては、
標識酵素(アルカリフォスファターゼ等)の分子がマル
チアッセイプレートにおける各受容器の底面および各側
面上の一部に配置され、各受容器が関与の分析物質を含
む試料と予め、直接的または間接的に、相互作用するべ
く選定されている。なお、当該プレートの各受容器にお
ける標識酵素分子の数は関与の試料中の分析物質濃度の
関数である。それゆえ、当該結合酵素の活性を測定する
ことにより、分析物質の検出や定量が可能になる。
【0006】このような流体相中の酵素活性を測定する
ために、現在の研究用および臨床用の双方における技法
においては、酵素によって触媒された過剰の酵素基質の
存在下におけるクロモゲン反応の初期速度測定を含む速
度論的解析や、酵素を一定時間のクロモゲン基質と反応
させて同酵素のクエンチ後に単一の光学密度を測定する
交互「終点」解析法における幾つかの周知の利点を有す
る処理が用いられている。すなわち、当該速度論的解析
においては、区間(一般に線形)反応時間中に多数回の
読み取りが行われ、同読み取り処理の間隔はできるだけ
短く(一般に30秒より短い)する必要がある。このよ
うな速度論的解析を行うことにより、(a)初期光学密
度(吸光度)における差異および/または(b)基質濃
度からの独立成分の損失により生じる誤差をほぼ回避す
ることができる。このような例としては、例えば、本明
細書の参考文献であるLehningerの「生物化
学、細胞構造および機能における分子基剤」(Wort
h Publiishers Inc.,New Yo
rk,1970)において記載されるNADHおよびN
ADPHの使用が挙げられる。なお、このようなアッセ
イにおいては、特に、約340ナノメータにおけるNA
DHまたはNADPHによる紫外光吸収の測定が可能な
測光装置が有用である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】現在において入手可能
なマルチアッセイプレート用の自動化された光学密度測
定装置は放射熱、すなわち、金属表面の加熱や同熱を当
該マルチアッセイプレート上に放射することによって同
プレートの温度を調節する。あるいは、当該マルチアッ
セイプレートは空気対流、すなわち、空気の加熱や同加
熱空気をプレート上に流通させることにより加熱され
る。しかしながら、このような既存の空気対流による加
熱方式は計測に要する時間に加えて、プレートを温めて
平衡状態にする時間がかなりかかる。さらに、当該既存
方式では、外側の受容器がより大きな露出表面を有して
いるために内側の受容器よりも速く温められて異なる平
衡温度になる。一方、試料によっては、反応速度や光吸
収率の変化速度が試料温度により決定される場合があ
る。したがって、このような試料についての速度論的検
査においては、上述した受容器間の温度差異によって誤
差が生じやすい。さらに、既存の方式では、光学部品上
に水分が結露して集光能力の低下や光信号の散乱による
減衰が起こり得る。また、水分中に含まれる溶媒が光学
的、器械的および電気的な各要素の表面を腐食して、さ
らに光信号を減衰させたり、当該装置の故障を引き起す
恐れがある。
【0008】加えて、これまでのマルチアッセイプレー
ト計測可能な測光装置では、計測および分析に使用され
る光スペクトルの範囲およびその選定に制限があった。
しかしながら、このような制限下においては、光源を複
数の試料に分配する必要があるために、多極分配素子や
当該試料への垂直照射のための技法が一般に必要とされ
ていた。蛋白質や核酸(DNA)並びに多数のクロモゲ
ン基質は340ナノメータ以下の波長の光を吸収する。
しかしながら、約340ナノメータ以下の波長で動作可
能な現存の測光装置では、一または少数の試料について
のアッセイに制限され、延々としたサンプリング時間の
ために大スケールの速度論解析アッセイ方式には非実用
的となる。また、現存の測光装置は単一または少数の励
起波長における分析に制限され、全スペクトルにおよぶ
分析には非実用的である。
【0009】さらに、従来の測光装置における他の制限
としては、クロモゲン反応の速度論的アッセイに使用さ
れる場合に、速度論解析中における不定な相分離および
/または試料水性相の不制御下のバルクの移動による有
色生成物の再分布に起因する誤差が生じる。さらに具体
的に言えば、ELISAの手順の場合、酵素がマルチア
ッセイプレート受容器のプラスチック表面(底面および
側面の一部)に結合しており、当該結合酵素は、同酵素
の高い局部的な濃度により酵素反応で生じた有色生成物
の局所的相分離から生じる未撹拌状態の水性相の相と相
互作用する。而して、このような分離は不定量な誤差を
生じ、当該反応速度計測に非線形的な結果をもたらす。
また、この有色生成物が真の溶液中に残存する場合で
も、水性相の不定なバルクの移動が当該凝縮した生成物
の不均一な再分布を引き起こすために、不定量な誤差が
生じることになる。
【0010】さらに、従来のマルチアッセイプレート式
測光装置では、検査光の特定波長を選択する場合に干渉
フィルタを用いることによってその用途が制約される。
すなわち、所定の単一検査波長が固定式の干渉フィルタ
を備えることにより与えられており、これを変更するこ
とは容易でない。すなわち、ユーザは検査波長を変更す
るためにフィルタを取り換える必要がある。たとえフィ
ルタホイールを用いたとしても、数種以上の波長やスペ
クトル計測を行う場合には非実用的である。つまり、連
続的に波長が可変な干渉フィルタを高精度に再現性良く
製造することは困難であり、このようなフィルタを具備
する測光装置の計測基準を設けることも困難である。さ
らに、十分な紫外光透過率を得るために、340ナノメ
ータ以下の可変フィルタを製造することも困難である。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の主要態様におい
て、本発明はマルチアッセイプレートにおける試料の光
学特性を計測するための測光装置である。励起光源およ
びモノクロメータが実質的に単色の検査光を供給し、当
該検査光が光ファイバーの分配ネットワークを介して連
続的に分配されて試料を照射しかつ検査する。プレート
キャリヤがマルチアッセイプレートを移動させ、照射お
よび検査用の計測ステーションにおける受容器の各列の
位置決めを順番に行う。光検出器が試料を通過する検査
光を対応する電気出力信号に変換する。
【0012】第2の主要態様において、本発明は測光装
置において使用するための改良された検査光発生システ
ムに関する。当該発生システムは第1の波長領域を有す
る一連の光フラッシュを供給するためのフラッシュラン
プを含む。また、同システムに対応して、モノクロメー
タが第1領域内の第2の波長領域を有する実質的に単色
の検査光を供給する。さらに、当該システムは200ナ
ノメータ程度から1100ナノメータ程度の波長領域を
有する紫外検査光を発生できる。
【0013】第3の主要態様において、本発明は検査光
から基準光を分割するためのビームスプリッタに関す
る。当該分割基準光によって、フラッシュランプにより
発せられる検査光における固有の振幅変動による誤差を
概ね回避することができる。
【0014】第4の主要態様において、本発明は強度を
実質的に低下することなく250ナノメータ程度の紫外
光の方向を変更するメカニズムに関する。当業界におい
て知られるように、「可塑性な」または「折り曲げ可能
な」光ファイバーは紫外光を吸収するので、このような
光を必要とする用途に不適である。一方、グラスファイ
バーは、特に同ファイバー径の10倍よりも小さい曲率
半径を有する非線形経路に用いることにおいて充分な柔
軟性がない。
【0015】当該方向変更メカニズムは光ファイバーに
より第1の方向に発せられる光を受け取る。また、同メ
カニズムは一連の動作位置において移動可能な少なくと
も一の鏡を備えるロータ組合体を含んでおり、当該動作
位置の各々が変更される光の伝送方向に対応している。
而して、当該ロータ組合体は、装置構成に基本的に必要
とされる、折曲形状および曲線形状を含む非線形な光経
路に適応できる。加えて、該ロータ組合体は光源からの
「単一経路の」光を「多数経路の」光に変えてマルチア
ッセイプレートにおける多数の受容器への転送に対応す
るための構成成分の数を有効に低減する。
【0016】さらに、上記第4の態様に関連する第5の
主要態様において、本発明はフラッシュランプを用いる
光検出装置に関するものであり、「多数経路の」光への
変換に先立って「単一経路の」光が一定の基準光に分割
される。なお、当該基準光は励起光源から発せられる光
において固有の振幅変動を検出するために使用される。
【0017】さらに、第6の主要態様において、本発明
はマルチアッセイプレートにおける受容器中の試料の光
学特性を計測するための測光装置に伴って使用される温
度制御メカニズムに関する。この制御メカニズムは光学
計測処理中の試料温度を調節して、マルチアッセイプレ
ートに配置された試料の実質的に均一かつ迅速な加熱を
実行する。当該温度制御メカニズムはマルチアッセイプ
レートを実質的封入状態に囲むハウジングと加熱空気の
供給部材とを備えている。すなわち、加熱空気がバフル
中の穴を介してマルチアッセイプレートの露出面上に流
出する。この穴はマルチアッセイプレートにおける中央
の受容器が周辺の受容器に比してより大量の加熱空気流
を受けて実質的均一な加熱速度と最終温度とを実現する
ように配置構成されている。
【0018】さらに、第7の主要態様において、本発明
はマイクロプロセッサベースの測光装置に関する。この
プロセッサは当該装置の動作を制御するものであり、試
料を通過した光が表現する電気信号の計測およびマルチ
アッセイプレートを囲む部屋の温度制御を行う。好まし
くは、同プロセッサはキー入力システムと表示部を含ん
でおり、これらによって、検査が開始かつ順序付けら
れ、その検査結果が表示されかつプリントされる。な
お、代表的な検査結果としては、吸光度、光散乱、蛍光
および/または燐光が挙げられる。
【0019】したがって、本発明の目的は経済的かつ維
持容易な測光装置を提供することである。また、本発明
の他の目的は紫外光領域、すなわち、250ナノメータ
程度の波長において動作可能な測光装置を提供すること
である。さらに他の目的は構造および動作が簡単なマル
チアッセイプレート用測光装置である。また、さらに他
の目的はマイクロプレート当たり10秒よりも短い速度
で正確に計測可能な測光装置である。
【0020】さらに、他の目的は、光を当初光源から単
一の光ファイバーを介して伝送することにより、必要な
構成部材および成分を実質的に減少し、かつ、当該光の
波長調節および振幅のサンプリングを実質的に容易にす
る測光システムを提供することである。本発明のさらに
他の目的は光を単一の光ファイバーからマルチアッセイ
プレート中の受容器の各列に対応する一連の光ファイバ
ーに分配するための改良されたメカニズムである。さら
に他の目的は回転可能な鏡を用いて上記分配光の振幅損
失を実質的に回避するための光分配メカニズムである。
【0021】本発明のさらに他の目的は流体試料の温度
を高精度に調節可能なマルチアッセイプレート用測光装
置を提供することである。さらに、他の目的は上記ハウ
ジング内における流体試料からの可燃蒸気(ヘキサン、
イソオクタンおよびニトロメタン等)の蓄積を実質的に
減少して、出火や爆発の発生の恐れを実質的に低減し得
る温度制御システムである。さらに、本発明の他の目的
は測光装置のハウジング内における凝縮を実質的に回避
することである。
【0022】本発明の上記およびその他の特徴、目的お
よび利点は以下の詳細な説明によってより一層に理解さ
れかつ明白となる。
【0023】
【実施例】図1はマルチアッセイプレート12に受容さ
れる流体試料を検査するための全体的に参照番号10に
より示された本発明による測光装置または計測システム
の好ましい実施態様を示している。マルチアッセイプレ
ート12は従来のマイクロプレートで、8行×12列に
配列された受容器の標準的アレイを含むものである。当
該測光システム10は、後述する取得および制御プロセ
ッサ手段14、中央処理ユニット手段15およびユーザ
インターフェイスコンピュータ30による命令および制
御に基づいて、従来と同様に、動作するものであり、こ
れらの制御手段は共同してプロセッサ手段25として作
用して初期化、セットアップ、データ取得、解析および
表示を実行する。
【0024】同図において、光源手段22が約200ナ
ノメータから約1100ナノメータの第1波長領域を有
する帯域幅の光を発する。次いで、250ないし750
ナノメータの領域内の波長を有する所望の実質的に単色
の光が波長選択手段23により選択され、光ファイバー
58を介して光分配手段24に送られる。この光分配手
段24はマルチアッセイプレート12の8個の受容器列
における各試料に対して順番に8経路の検査光(図1に
概略的に示す)に分配して、光源手段22から発せられ
る光の振幅における時間に関する変動による測定誤差を
実質的に除去するべく動作する。この時、光検出手段2
6は各受容器を通過した検査光とその基準光の双方を検
出計測する。その後、当該光検出手段26に連結する取
得および制御プロセッサ手段14が基準光および検査光
に従って従来様式で電気出力信号を供給する。
【0025】また、当該測光システム10は開閉の各状
態を有しかつ入室/外出扉111を備えるマルチアッセ
イプレート12を囲むためのチャンバー手段16を含
む。さらに、プレートキャリヤ手段20がマルチアッセ
イプレートを受け取り、周辺支持しながらこれをチャン
バー手段16から離れた挿入位置からその中における計
測ステーションまで運んで、受容器の各列が順番に同計
測ステーションに進入するようにする。なお、当該チャ
ンバー手段16およびプレートキャリヤ手段20は従来
様式で動作する。
【0026】さらに、温度制御手段28は、取得および
制御プロセッサ手段14の制御下において、マルチアッ
セイプレート12における流体試料の温度をユーザによ
り予め決められた一定のレベルに維持する。また、当該
温度制御手段28は加熱空気流を所定のパターンでマル
チアッセイプレート12の下面に送って、試料を所定温
度まで実質的に均一かつ迅速に加熱する。
【0027】また、中央処理ユニット手段15は取得お
よび制御プロセッサ手段14を初期化し、ユーザはユー
ザインターフェイスコンピュータ30を介して当該ユニ
ット手段15と通信する。このユーザインターフェイス
コンピュータ30は測定パラメータを設定し、分析を行
い、ユーザのために結果を表示する仕様プログラムを収
容している。
【0028】図2において、測光装置10は実質的に単
色の光ビームをフラッシュの形態で生成し、同光を複数
の光経路(本実施例においては8個)に連続的に送っ
て、マルチアッセイプレート12における流体試料を連
続的に照射する。
【0029】励起光源50(本実施例においてはキセノ
ンフラッシュランプ)は200ナノメータ以上で110
0ナノメータまでの波長を含むフラッシュ光を発する。
この励起光源50からの光は当該光ア−クを約10°に
制限する穴51を通過してビームを形成する。その後、
この光は供給源レンズ52を通過し、同レンズはフィル
タホイール56中に含まれる一連のフィルタ55のひと
つを介して光を参照番号54により概略的に示されるモ
ノクロメータ上に集光する。なお、これらの励起光源5
0、穴51および供給源レンズ52は共同して光源手段
22を構成する。
【0030】本実施例における供給源レンズ52は1
2.7ミリメータの直径、16ミリメータの焦点距離お
よび光学的倍率1を有する熔融シリカプラノ凸レンズで
ある。この供給源レンズ52は励起光源50から32ミ
リメータ離間しており、さらに、モノクロメータ54か
ら32ミリメータ離間している。
【0031】図17において、フィルタホイール56上
に7個のフィルタ55A−Gが示されている。このう
ち、フィルタ55A−Eはそれぞれ250ないし380
ナノメータ(一般にUG5フィルタと称される)、38
0ないし440(BG37)、440ないし530(V
G6)、530ないし630(OG550)および63
0ないし750ナノメータ(RG645)の領域内の波
長の光を通す。また、残りのフィルタはモノクロメータ
54の初期キャリブレーションに用いるディディミアム
グラスフィルタ55Fおよびキャリブレーション用のダ
ークフィルタ55Gである。当該多数のグラスフィルタ
55はモノクロメータ54に送られる波長の領域を予め
設定して、広帯域の光信号、特に、光スペクトルの混合
を引き起こす当該モノクロメータ54を通過してしまう
所望波長以下の波長部分を実質的に除去する。このよう
な予備設定により、モノクロメータ54は250ナノメ
ータないし750ナノメータの波長領域にわたって約5
ナノメータの帯域幅を有する実質的に単色の光を発する
ことが可能になる。さらに、ディディミアムグラスフィ
ルタ55Fはモノクロメータ54の初期的な波長キャリ
ブレーションに用いる高精度の狭い吸収波長を供給す
る。当該ディディミアムグラスフィルタ55Fを当該測
光装置10内に備える前の製造過程の一部として、低圧
水銀−アルゴンランプにより同ディディミアムグラスフ
ィルタのスペクトルを確認する。加えて、付加的なフィ
ルタ位置55HおよびIがさらに設けられており、ユー
ザの必要に応じてさらにフィルタを具備することができ
る。例えば、ユーザは干渉フィルタを設置して約5ナノ
メータより狭い光の帯域幅を選択することが可能であ
る。さらに、当該フィルタホイール56におけるダーク
フィルタ位置55Gは基準の暗黒時電流オフセットキャ
リブレーションの測定時における基準光検出器64に対
する光照射を行わない場合を実行するために用いられ
る。
【0032】而して、単色入口スリット53を介してモ
ノクロメータ54に入った光が平行化/集光ミラー57
に送られ、さらに、同ミラーは当該光ビームを反射しか
つ平行化して回折格子59に送る。この場合、光は当該
格子59に対して一定角度で分散され、モノクロメータ
54を通過する光の波長はこの角度によって決まる。そ
の後、当該分散光は平行化/集光ミラー57に戻った後
に、出口スリット63において実質的に単色の光に集光
する。このスリット63は好ましくは金属製端部キャッ
プ(図示せず)により形成され、光ファイバー58から
成るファイバー58Aを保持し、0.7ミリメータ×
1.3ミリメータの長方形状である。さらに、光ファイ
バー58Aの各々は当該金属製端部キャップによる出口
スリット63において長方形状のアレイに配列されてい
る。また、当該光ファイバー58の外側被覆部が出口ス
リット63として形成されていてもよい。而して、当該
フィルタホイール56、光学フィルタ−55、モノクロ
メータ54および入口および出口スリット53、63は
共同して波長選択手段23を構成する。
【0033】したがって、モノクロメータ54の出力は
光源50により供給される第1の波長領域内の所定の連
続的に選択可能な第2の波長領域を有する光を供給す
る。なお、当該好ましい実施態様においては、この第2
波長領域は所定の帯域幅を有しており、250ないし7
50ナノメータの間でユーザにより連続的に選択可能な
すべての中心帯域波長に対して約4ないし5ナノメータ
から成る最大光伝送量の1/2における波長幅として定
義される。この帯域幅は、例えば出口スリット63とし
て機械的に調節可能なスリットを用いることにより、当
該出口スリット63を変更して約1ないし20ナノメー
タのより広い領域内に予め設定することが可能である。
【0034】光ファイバー58は19本の光ファイバー
を備えており、これらは各々200ミリメータの直径と
0.22の開口数を有し、その入力部において6本、7
本および6本のファイバーの3列に配列されている。こ
れは0.7ミリメータ×1.3ミリメータの長方形状の
出口スリット63を定め、当該光ファイバー58の出力
部は1.3ミリメータの直径の円として形成されてい
る。その後、約10°の立体角に発せられる光ファイバ
ー58の出力光はビームスプリッタ60(本実施例にお
いてはサファイア製のウインドウ)により分割される。
この結果、該ビームスプリッタ60は光を分割してロー
タ−組合体70に送られる検査光と当該ビームスプリッ
タ60からフラットリファレンスミラー62に反射する
基準光とを生成する。さらに、該リファレンスミラー6
2はこの基準光を反射してリファレンスレンズ66を介
して光検出器手段26におけるリファレンス光検出器6
4に送る。なお、このリファレンスレンズ66は両凸レ
ンズであり、熔融シリカにより形成され、6.8ミリメ
ータの焦点距離と6.8ミリメータの直径を有してい
る。
【0035】この場合、上記キセノンフラッシュ光50
により発せられるフラッシュ光の強度はそのエネルギー
および経路長を変えることによって過剰フラッシュ量の
50%程度まで変更することができる。また、リファレ
ンス光検出器64は当該励起光源50の各フラッシュに
対応して光ファイバー58により伝送される単色光の振
幅を表現する電気信号を出力する。さらに、この電気信
号はマルチアッセイプレート12における試料を通過し
た検査光の読み取りの強度基準として用いられる。
【0036】ローター70は光を180°まで屈折でき
る2基のほぼ同一のローターミラー72Aおよび72B
と当該ローターミラー72Aおよび72Bの間で光ビー
ムを集光するローターレンズ74とを備えている。これ
らのローターミラー72A、72Bおよびローターレン
ズ74は当該ローター組合体70の入力部において1.
3ミリメータ径である光ビームのスポットサイズをその
出力部において0.65ミリメータに減少するべく作用
する。このようにローター70内においてビーム径を減
少することにより、ほとんどすべての光を光分配手段2
4における受光ファイバー76に約20°の立体角で放
出することができ、当該ローター70を通過する検査光
の作用効率を大幅に高めることができる。この場合、当
該検査光の集光を、約24°の立体角にわたる光を受光
し得る受光ファイバー76の開口数を越えないように行
う必要がある。
【0037】光を多数の曲線形状の経路に送り込む既存
方法の大半において、折曲状若しくは曲線状のファイバ
ーを用いて当該光ビームを曲げる方法が採られている。
この場合、プラスチック材料は所望の曲率に容易に折り
曲げることができるが、約340ナノメータ以下の波長
の光はたいていのプラスチック材において吸収率が高
い。一方、約340ナノメータよりも短い波長を透過す
る材料は折り曲げることが困難である。さらに、光を折
り曲げるために光ファイバーを用いるシステムは、その
性質上、効率を高めるために画像サイズを減少すること
が困難である。そこで、上述ローター70の主たる特徴
は伝送媒体として空気を使用することにある。すなわ
ち、当該空気媒体により、システムはプラスチック材料
のような高い吸収損を伴うことなく光の方向を変えるこ
とができ、さらに、出力ビームの大きさを減少すること
によって光の伝送効率を高めることができる。
【0038】而して、ローター組合体70は検査光をオ
フセット用キャリブレーションのための暗経路と、測定
シーケンスにより決められる一連の光分配経路の一に送
る。この光分配経路は上記分配用光ファイバー76によ
って構成され、シリカまたは石英から成り、1ミリメー
タの直径と0.22の開口数を有している。さらに、当
該ファイバー76から出た光はMgF2 から成る平坦面
を有するテストミラー78において反射してほぼ垂直の
検査光検出部位に到達する。ここでは、テスト開口部8
0が当該ビームの開口数をさらに制限し、各々両凸レン
ズで6.8ミリメータの焦点距離および6.8ミリメー
タの直径を有するテストレンズ82およびテスト光検出
レンズ86がさらに当該検査光を集光する。図示の簡単
化のために、図2においては、8個のほぼ同一の分配光
ファイバー76、テストミラー78、テスト開口部8
0、テストレンズ82およびテスト光検出レンズ86の
一のみが示されている。
【0039】このようにして、一連の光分配経路はマル
チアッセイプレート12中の複数の試料を検査光で連続
的に照射し、当該複数試料の各々はモノクロメータ54
により供給される第2波長領域内のほぼ同一の光強度の
スペクトル分布を有する検査光を受ける。したがって、
当該測光装置10はマルチアッセイプレート中の複数試
料に上述のように検査光を供給することにより、従来の
8×12型マイクロプレートにおいて収容される96個
の試料についての1回の光学特性測定が約9秒以内で実
行できる。同様に、このような96個の試料の光学特性
が各試料についての繰り返しの光学特性測定間において
約9秒で速度論的に決定できる。さらに、振動の休止と
最終測定の間における約9秒よりも短い時間での繰り返
しの振動移動によって当該マルチアッセイプレート中の
試料を振動しながら、当該250ないし750ナノメー
タの連続的に可変の波長領域内において選択される光学
特性の速度論的測定が行える。すなわち、図1に示すよ
うに、当該測光装置10はマルチアッセイプレート12
を断続的に振動して各試料を混合するための従来式のア
ジテータ(振動)手段20Aを備えている。而して、当
該光ファイバー58、ビームスプリッタ60、リファレ
ンスミラー62、リファレンスレンズ66、光分配経路
76、および、ローターミラー72Aおよび72Bおよ
びローターレンズ74を含むローター70が共同して光
分配手段24を構成する。
【0040】試料を通過した後、検査光は検査光検出器
88に到達する。すなわち、光分配手段24がモノクロ
メータ54の出口スリット63において長方形アレイ状
に配列された多数の分離光ファイバーを用いて検査光を
マルチアッセイプレート12上に配列した多数の試料に
垂直に透過させた後に光検出器88に至らしめる。
【0041】なお、マルチアッセイプレート12はチャ
ンバー手段16内のアッセイプレートコンパートメント
127の中に収容される。この場合、プロセッサ手段2
5の制御下において、当該マルチアッセイプレート12
が離れた挿入ステーションからコンパートメント127
に移動して、ドア111が閉じる。ここで重要なこと
は、多数試料の各々がモノクロメータ54により供給さ
れる第2波長領域内のほぼ同一強度のスペクトル分布を
有する検査光を受けることである。なお、この好ましい
実施態様においては、光エネルギーの統計的平均波長が
分配光ファイバー76において0.1ナノメータよりも
小さい範囲で変化する。ただし、250ないし750ナ
ノメータの波長の場合、当該光エネルギーの統計的平均
波長が分配光ファイバー76内において0.5ナノメー
タよりも大きい範囲で変化することはあり得ない。な
お、マルチアッセイプレート12中の試料が光吸収性ま
たは光透過に影響を及ぼす(例えば、光散乱または光反
射)物質を含んでいる場合でも、当該250ないし75
0ナノメータの波長領域において、該マルチアッセイプ
レート12上の各試料にほぼ同一強度のスペクトル分布
を送ることによって、当該測光装置10はほぼ均一な光
学特性の測定結果を確実に提供できる。また、当該マル
チアッセイプレート12上の各試料に250ないし75
0ナノメータの波長領域におけるほぼ同一強度のスペク
トル分布はモノクロメータ54の出口スリット63にお
いて長方形状の束に形成された石英製光ファイバー58
の使用により可能となっている。さらに、このようにし
て集光された光は検査光として送られ、ローター組合体
70によるスペクトル分配においてほとんど変化するこ
となく、光分配ファイバー76に到達する。
【0042】なお、本発明の変更態様として、光ファイ
バー58による分割での均一なスペクトル光分布を直接
使用することも可能である。この場合、各光分配経路7
6はビームスプリッタ60、リファレンスミラー62、
リファレンスレンズ66およびリファレンス光検出器6
4および所望の光検出器回路に付随するものとなる。最
も簡単な形態としては、出口スリット63に平行でこの
中に線形に収容される約0.5mmの直径を有する8本
の光分配ファイバーが挙げられる。しかしながら、一般
に、各分配光ファイバー76に送られるスペクトル光強
度の分布はローター70を使用することにより実質的に
均一度を増す。
【0043】当該光分配経路76は、各々、検査光検出
器88を含む一連の電気的経路に対応している。上記リ
ファレンス光検出器64および光検出器88は9.6ミ
リメータの活性領域を有して150ピコファラッドの接
合容量を有するシリコンフォトダイオードであり、検査
光を検出してこれに相当する電気信号をその出力として
図5に示すような電気計測システム324のインテグレ
ータ342における検査経路に供給する。
【0044】従来の96ウェル型マイクロプレートまた
はその他のマルチアッセイプレートが当該測光装置10
の好ましい実施態様における試料の収容手段として使用
できる。しかしながら、約330ナノメータよりも短い
波長において光透過率を計測するためには、当該電磁ス
ペクトルの紫外光部分に適当な透過性を確保するための
特別なマルチアッセイプレートを使用する必要がある。
すなわち、石英、サファイアまたはその他のUV透過性
材料により形成されたマルチアッセイプレートが使用で
きる。このような石英マイクロプレートは、例えば、モ
レキュラーデバイス社(Melno Park,Cal
ifornia)の部品番号R1077およびR107
6が相当する。加えて、250ないし750ナノメータ
の全波長領域において適度に透過性を有するポリマー製
マルチアッセイプレートが同時係属出願であり共存かつ
共有の「紫外線透過性マルチアッセイプレート」と題す
る出願番号( )において記載されており、そ
の教示を参考文献として本明細書に記載している。
【0045】次に、図3について説明する。測光装置1
0はマルチアッセイプレート12内の試料を所定の温度
に維持するための恒温室16と温度制御手段とを備えて
いる。すなわち、ファン102が周囲の空気を密閉プレ
ナム104から空気加熱素子108の近傍の狭い流通路
106送り込み、同素子により空気が所定温度に加熱さ
れる。その後、当該空気加熱素子108によって加熱さ
れた空気が加熱後流通路107に送り込まれ、さらに内
部底面109の開口部を介して主加熱後プレナム112
および副加熱後プレナム113に移動する。さらに、当
該主加熱後プレナム112における空気温度センサー1
10が加熱空気の温度を計測して、空気加熱素子108
が所望かつ所定の空気温度を実現するべく制御される。
【0046】その後、当該加熱空気は主加熱後プレナム
112および副加熱後プレナム113から穴114を介
して図4に最良に示されるバッフル130中に送られ
る。すなわち、この穴114は当該バッフル130上に
配置されたマルチアッセイプレートのコンパートメント
127におけるマルチアッセイプレート12の所定領域
に加熱空気を送る。このマルチアッセイプレートコンパ
ートメント127は、図4に示すように、上壁101、
ドア側壁103、ドア対向側壁117、内部底面109
並びに正面側壁105、後部側壁115および閉塞用ド
ア111によって構成されている。なお、当該好ましい
実施態様においては、マルチアッセイプレートコンパー
トメント127は断熱部材134により周囲の空気と熱
的に隔絶しており、同部材134はドア側壁103およ
びドア111を除く恒温室116の全面を覆う1/4イ
ンチ厚のポリウレタン発泡材料から成る。なお、ドア側
壁103のコンパートメント127に面する内部表面は
1/16インチのポリウレタンによって断熱処理されて
いる。また、ドア111は(ゼネラルエレクトリック社
製の)ノリル(Noryle、登録商標)から形成され
ており、付加的な断熱処理は施されていない。
【0047】マルチアッセイプレート12内の流体試料
の温度はほぼ23℃の一般的な実験室環境において±1
/2℃の範囲内に維持される。また、冷却空気が空気ガ
イド121により出口ポート120を介してマルチアッ
セイプレートコンパートメント127の外部に送られ
る。さらに、ドア111は従来様式におけるマルチアッ
セイプレートコンパートメント127に対するマルチア
ッセイプレート12の入出を可能にする。
【0048】また、マルチアッセイプレート12におけ
る流体試料中の水、塩酸および硝酸等の溶媒は当該流体
試料から蒸発して加熱空気により吸収される。なお、こ
れらの溶媒が当該測光装置10内において凝縮するのを
防ぐために、図4に示すように、内部壁加熱素子126
が内部底面109内の室壁温度センサー128と共に、
同温度センサー128近傍の恒温室の内部表面を加熱空
気の温度よりも僅かに(一般に0.5ないし2.0℃、
さらに一般的には0.5ないし1.0℃)高い所定のハ
ウジング温度に維持する。而して、上記ファン102、
空気加熱素子108、空気温度センサー110、内部壁
加熱素子126、室壁温度センサー128、バッフル1
30および図5に基づいて以下に説明する付随の制御回
路は共同して温度制御手段28を構成する。
【0049】図4はバッフル130内の穴114の配列
を示している。すなわち、この穴114の配列により、
加熱空気の増大する流れがマルチアッセイプレート12
中央部の受容器に(これらはマルチアッセイプレート1
2の外側の受容器に比して表面積が小さいために加熱速
度が遅い)送り込まれるようになっており、当該マルチ
アッセイプレート12のすべての受容器が同一速度で所
定の温度に到達できる。また、穴114は加熱空気を所
望の方向に向けるノズルとして形成することもできる。
さらに、内側の受容器に向けられた内側の穴を外側の受
容器に向けられた外側の穴よりも大きな直径に形成し
て、内側の受容器が外側の受容器よりも大量に加熱空気
を受けるようにすることにより、すべての受容器が同一
速度で所定の平衡温度に到達できるようにすることもで
きる。
【0050】図5は68000型マイクロプロセッサ、
メモリーおよび付随のデジタルハードウエアを含む測光
装置10の電気的構成成分を示している。すなわち、ユ
ーザはキーパッド301、ディスプレイ303、プリン
タポート304およびシリアルポート305を介して中
央処理装置(CPU)300と通信する。次いで、CP
U300はアルテラ(Altera)社(San Jo
se,California)製等のプログラマブルロ
ジック装置(PLD)322を介して取得および制御プ
ロセッサ手段14を初期化および制御する。而して、当
該CPU300、プリンタポート304、シリアルポー
ト305およびPLD322は中央処理ユニット手段1
5を構成し、キーパッド301およびディスプレイ30
3は共同してユーザインターフェイスコンピュータ30
を構成する。
【0051】また、制御プロセッサ320は電気計測シ
ステム324を制御する。この電気計測システム324
は当該測光装置10のキャリブレーションに用いるデジ
タル−アナログ変換器(DAC)325、インテグレー
タ342における一連の検査経路、リファレンスインテ
グレータ340、マルチプレクサ344および増幅器/
ADC323を備えている。一連の8個の検査光検出器
88および基準光検出器64は検査光と基準光フラッシ
ュを表現する電気信号パルスをインテグレータ342お
よびリファレンスインテグレータ340の一連の検査経
路にそれぞれ送る。これらのインテグレータ340、3
42は当該検査光検出器88および基準光検出器64か
ら受け取った電気パルスのそれぞれのエネルギーをその
出力信号としてそれぞれ積分処理しかつ供給する。ま
た、PLD322は制御プロセッサ320に応じて当該
インテグレータ340、342により供給される積分処
理の開始時間および終了時間を決める。さらに、マルチ
プレクサ344は当該インテグレータからの積分処理さ
れた出力信号を並列に受け取って同信号を直列に多重化
する。その後、増幅器/ADC323が当該マルチプレ
クサ344からのアナログ信号を増幅してデジタル信号
に変換する。なお、単一の電気経路には基準光検出器6
4または検査光検出器88およびこれらに対応する基準
インテグレータ340またはインテグレータ342が含
まれる。而して、当該基準光検出器64、検査光検出器
88および電気計測システム324は共同して光検出手
段26を構成する。
【0052】温度感知回路326は上記流通路106お
よび内部底面109における加熱空気の温度をそれぞれ
指示する空気温度センサー110および室壁温度センサ
ー128からの電気信号出力を受け取って増幅する。そ
の後、当該増幅信号は増幅器/ADC323に出力され
る。さらに、該増幅器/ADC323はこの温度感知回
路326からの信号を増幅してアナログ−デジタル変換
を行う。次いで、取得および制御プロセッサ320は室
壁および空気の温度を示す増幅器/ADC323からの
信号を受け取って、信号をヒータ−ドライバ328を介
して室壁ヒーター126および空気ヒーター108に送
り、マルチアッセイプレート12の流体試料温度を所定
レベルに制御する。
【0053】すなわち、当該取得および制御プロセッサ
320は従来様式において(I)励起光源電力供給手段
306を介する励起光源50によるフラッシュ発光時間
の制御、(II)フィルタホイール駆動回路314およ
びフィルタホイールステップモータ308を介するフィ
ルタホイール56の位置制御、(III)モノクロメー
タ駆動回路316および格子ステップモータ310を介
するモノクロメータ54における回折格子59の制御、
(IV)ローター駆動回路318およびローターステッ
プモータ312を介するローター70の制御、および、
(V)プレートキャリヤ駆動回路334およびプレート
キャリヤステップモータ332を介するプレートキャリ
ヤ手段20の制御を行うべく動作する。而して、当該制
御プロセッサ320、励起光源電力供給手段306、フ
ィルタホイール駆動回路314、フィルタホイールステ
ップモータ308、モノクロメータ駆動回路316、格
子ステップモータ310、ローター駆動回路318、ロ
ーターステップモータ312、プレートキャリヤ駆動回
路334およびプレートキャリヤステップモータ332
は共同して取得および制御プロセッサ手段14を構成す
る。
【0054】図6は電気計測システム324におけるイ
ンテグレータ342およびリファレンスインテグレータ
340のタイミングを示している。すなわち、フラッシ
ュ光が励起光源50により発光されて基準光検出器64
と検査光検出器88に送られる。次いで、波形44で示
されるように、当該基準光検出器64および検査光検出
器88は当該フラッシュ光を表現する電気パルスを供給
する。その後、波形45で示されるように、インテグレ
ータ342およびリファレンスインテグレータ340は
当該光検出器により供給される電気パルス中に存する全
エネルギーを表現する出力信号を積分して供給する。さ
らに、波形46で示されるように、インテグレータ34
2およびリファレンスインテグレータ340の出力は当
該パルスエネルギーがまだゼロの「フラッシュ前」にお
いて、また、当該電気パルスにおけるほぼ全エネルギー
が積分処理された後の「フラッシュ後」における電気パ
ルスに先立ってPLD322により決定される時間でサ
ンプル処理される。さらに、当該インテグレータ342
およびリファレンスインテグレータ340からの信号に
ついて、「フラッシュ後」の読取値から「フラッシュ
前」の読取値を差し引くことによって当該積分処理にお
けるオフセットのためのキャリブレーション処理が行わ
れる。さらに、波形46においては、タイミング信号が
インテグレータ342およびリファレンスインテグレー
タ340を「フラッシュ後」にゼロにして次のパルスに
対して備える。
【0055】この場合、当該電気計測にはノイズが常に
混在するが、これを最小に抑えることによって当該測定
の精度および再現性を改善することができる。すなわ
ち、上述のフラッシュ光を用いる技法における利点は、
連続的な光源を用いてノイズが常に蓄積される式の技法
に比して、当該計測に混在するノイズ量が積分処理時に
のみ蓄積する。したがって、当該好ましい実施態様にお
ける技法は概ね周期時間に対する積分時間の比率分だけ
計測におけるノイズを減少できる。
【0056】図7、8、9、10、11、12、13お
よび14は後述する本発明に従うマルチアッセイプレー
ト12における受容器中試料の光学特性連続測定に関連
する動作シーケンスを示している。図7は電力供給時に
おいて当該測光装置により実行されるシーケンスを示す
フローチャートである。ステップ140は光分配経路を
介する光の伝送量を最大にするためにローター70を位
置合わせする取得および制御プロセッサ320制御下の
反復処理を実行する。
【0057】ステップ142においては、大まかな「ダ
ーク電流」オフセットキャリブレーションが決定され
る。ダーク電流は光が伝送されない時に各光検出器から
電気計測システム324が読み取る見かけ上の光に相当
する。したがって、ダーク電流オフセットキャリブレー
ションは増幅器/ADC323における各利得設定に対
応するインテグレータ342における一連の検査経路の
各々に対応して決められる。つまり、ステップ142は
一連の光分配経路に光が通過しない時の暗位置にロータ
ー70を合わせる。この時、電気計測システム324の
一部として含まれるDAC325が微分入力信号をイン
テグレータ342における一連の検査経路の各々に供給
するように調節されており、当該入力信号によってダー
ク電流の作用が補われる。したがって、取得および制御
プロセッサ320の制御下での反復処理がDAC325
の調節を検出かつ記憶するために行われ、これによっ
て、増幅器/ADC323の各利得設定およびリファレ
ンスインテグレータ340に対応する一連の光分配経路
および対応するインテグレータ342の検査経路の各々
における見かけ上の光の計測を最小にする。而して、こ
のように決定されたDAC325の調節が以下の図10
において詳述するシーケンスにおける大まかなダーク電
流オフセットキャリブレーションとして使用される。
【0058】次に、ステップ144において、モノクロ
メータ54において選択される光の波長のキャリブレー
ション処理が行われる。この場合、フィルタホイール5
6に含まれる既知波長吸収スペクトルを有するディディ
ミアムグラスフィルターが当該測光装置における波長キ
ャリブレータとして使用される。すなわち、モノクロメ
ータ54の波長をキャリブレーションするために、ステ
ップ144において、モノクロメータ54により受け取
られた光がディディミアムグラスフィルターを通過する
位置にフィルタホイール56が位置合わせされる。次い
で、受け取る光ビームに対するモノクロメータ54の角
度が制御プロセッサ320の制御による格子モータ31
0のステップ動作によって調節され、基準光検出器64
により検出される光が最小にされる。而して、メモリー
中に記憶された格子モーター310の調節情報により当
該モノクロメータ54の波長オフセットキャリブレーシ
ョンが行われる。
【0059】次に、ステップ146では増幅器/ADC
323の利得がキャリブレーション処理される。この場
合、制御プロセッサ320はDAC325を光検出器に
より検出される所定の光レベルを表現する電気信号に調
節して、同レベルをインテグレータ342の一連の検査
経路における第1のものの入力およびリファレンスイン
テグレータ340の入力に適用する。さらに、予想出力
に対する当該電気計測システム324からの実際の出力
の比率がメモリーに記憶され、同電気計測システム32
4の利得キャリブレーション係数として用いられる。
【0060】図8は本発明による動作の一般的なシーケ
ンスを示すフローチャートである。当該シーケンスは初
期化ステップ150において開始され、同ステップにお
いては、ユーザがキーパッド301またはユーザインタ
ーフェイスコンピュータ30を用いて測定プロトコルを
設定して測定を開始する。ステップ150は終点、スペ
クトルまたは速度論的計測用の測光装置を構成して、波
長、スペクトルパラメータ、振動時間、休止時間、読み
取るべき受容器および他の類似パラメータの数および値
を決定する。
【0061】マルチアッセイプレート12に収容された
複数試料の振動は当該試料の光学特性を決定する前に所
定時間の間ユーザによって選択することができる。この
試料振動は振動手段20Aによってステップ152およ
びステップ156において行われ、同手段には従来のス
テップモータおよびマルチアッセイプレートキャリヤ手
段に連結するベルト駆動式メカニズムが含まれ、同キャ
リヤ手段はマルチアッセイプレートを支持および確実保
持して図3に示されるように光検出器88上においてプ
レート中の受容器列を連続的かつ線形に位置決めする。
この振動手段は図3に示されるようにマルチアッセイプ
レートコンパートメント127の上壁101および内部
壁109に平行かつ線形の穏やかな振動移動を実行す
る。さらに、当該振動線形移動の振幅は各々約125ミ
リ秒の同一周期の約20Hzおよび約30Hzの交流周
波数において約1/16インチである。この交流振動周
波数のシーケンスは最短1秒からユーザにより選択され
る任意長の時間、例えば、1分、1時間、1日または1
週間までの一定時間の間継続する。通常、50ないし4
00マイクロリットルで23℃において水とほぼ同一粘
度を有する液体試料を好適に混合するために、当該振動
処理は3秒間継続される。さらに、当該振動処理後に
は、読取プレートステップ154の開始前に一定の遅延
時間が置かれる。なお、この遅延時間は約200ミリ秒
から1分、1時間または1日に及ぶ範囲においてユーザ
により選択可能である。
【0062】図8におけるステップ152は初期化ステ
ップ150において予め決められた時間長だけマルチア
ッセイプレート12を振動する。なお、一定の終点計測
処理を含む計測処理ではマルチアッセイプレート12を
振動する必要がない場合もあるので、当該ステップ15
2は常に適用されるとは限らない。
【0063】図8のステップ154は所定波長、光分配
経路および対応するインテグレータ342内の検査経
路、およびマルチアッセイプレート12の列をつなげて
各所定受容器を通過した光の透過率を読み取り、ダーク
電流オフセットと100%透過率係数のための各測定を
行う。この読取プレートステップ154は以下において
図9により詳述する。
【0064】多数時間区間における多数読み取り処理は
速度論的計測において一般に必要とされ、これら多数の
速度論的計測は各々図8に示されるフローチャートにお
ける多数経路により行われる。また、終点およびスペク
トル計測は単一経路により行われる。さらに、当該読取
プレートステップ154に続いて、ステップ158が所
定の速度論的読み取り周期におけるすべての読み取り処
理が完了したか否かを確かめる。当該ステップ158の
答えがノーである場合は、ステップ156が初期化ステ
ップ150において設定されたプロトコルに従ってマル
チアッセイプレート12を付随的に振動する。このステ
ップ156においては、速度論的読み取り処理は一般に
試料が休止状態にある第1の時間区間、続いて当該試料
が振動される振動時間区間、さらに続いて当該試料が休
止状態となる第2の時間区間を含む。なお、当該各時間
区間は初期化ステップ150において予め決められる。
また、ステップ156が完了している場合、当該シーケ
ンスはステップ154に帰還して速度論的計測サイクル
における別の読み取り処理を行う。なお、読み取り処理
の間に振動処理を必要としない計測仕様もあるので、ス
テップ156は常に適用されるとは限らない。このよう
にして、当該ステップ158、156および154は完
全な速度論的読み取り処理が実行されるまで当該システ
ムによって反復される。
【0065】図9は所定波長においてマルチアッセイプ
レート12の列を読み取る動作シーケンスを説明するた
めに上記読取プレートステップ154を拡張して示して
いる。すなわち、ステップ160はローター70を検査
光検出器88を照射する光が全くないように光が送られ
る暗位置に位置合わせする。次に、ステップ162は各
利得設定に対応するインテグレータ342における一連
の検査経路の各々およびリファレンスインテグレータ3
40に対応する「ダーク電流」として知られる計測オフ
セットを読み取ってメモリー中に記憶する。この結果、
それぞれのダーク電流が各試料の読み取り処理に適用さ
れて計測オフセットの影響に対応する補正を行う。な
お、当該ダーク電流の計測および記憶シーケンスは以下
において図10によりさらに詳述する。
【0066】次に、図9におけるステップ164は一連
の光分配経路の各々とこれに対応するインテグレータ3
42における検査経路とに対応する各所定波長について
の100%透過率の場合の各値をメモリーに読み取って
記憶する。その後、当該それぞれの100%透過率値が
マルチアッセイプレート12における試料を透過した検
査光の読み取り処理に適用されて、当該試料により吸収
された検査光の部分を計算する。なお、当該100%透
過率値を計測および記憶するシーケンスは以下において
図11によりさらに詳述する。
【0067】次に、ステップ166は読み取り処理にお
いて検査光検出器88上の位置にマルチアッセイプレー
ト12における受容器の第1列を移動する。その後、約
240ミリ秒の最短遅延区間が当該線形配置処理の後
で、検査光が試料の第1列に伝送される前に置かれて、
受容器内の流体試料の安定化における影響をほぼ回避す
る。次いで、ステップ168は第1の所定波長を選択す
る。その後、ステップ170は図12に基づいてさらに
詳述するように受容器列内の各々について読み取り処理
を行う。さらに、ステップ172はすべての所定波長に
ついて読み取り処理が行われたか否かについて確かめ
る。この時、その答えがノーであれば、ステップ174
が次の所定波長を選択して当該シーケンスをステップ1
70に帰還させる。この波長選択手段にはモノクロメー
タ54が含まれており、当該モノクロメータは図2に示
すような所定波長領域の光の位置決めを行うために0.
5ナノメータの波長解像度の回折格子59を正確に位置
決めする従来のステップモータと回折格子駆動メカニズ
ムを備えている。当該波長選択手段はステップ174に
おいて約5ナノメータの小波長幅に対して約100ミリ
秒から、500ナノメータの大波長幅(例えば、モノク
ロメータの位置決めにおいて250ないし750ナノメ
ータ)に対して約3秒までにわたる時間区間で作用す
る。この結果、すべての波長における読み取り処理が完
了すると、当該シーケンスはステップ176に進み、マ
ルチアッセイプレート12中のすべての所定列が読み取
られたか否かが確かめられる。この答えがノーであれ
ば、ステップ178においてマルチアッセイプレート1
2の次の列が位置決めされて当該シーケンスがステップ
168に帰還する。
【0068】マルチアッセイプレート12が一の列から
次の列に移動する時に、試料の安定化処理を行って、速
度論的計測における試料の光学特性計測を変更すること
ができる。なお、図9に示される好ましい実施態様では
マルチアッセイプレート12の移動回数を最小にするた
めに次の列を選択する前に所定波長についてのシーケン
ス処理が行われる。また、別の実施態様においては、次
の波長を選択する前に列についてのシーケンス処理が行
われる。このような変更シーケンスは当該好ましい実施
態様よりも短い時間で完了する。なお、当該測光装置は
これらのいずれの態様も採り得る。
【0069】図10はステップ162を拡張しており、
ダーク電流に対する測光装置のキャリブレーション動作
シーケンスを示している。ダーク電流は光が透過してい
ない状態で電気計測システム324により読み取られる
見かけ上の光をいう。当該測光装置におけるこのような
ダーク電流の主たる供給源は電気計測システム324に
おける固有電圧オフセットである。インテグレータ34
2における一連の検査経路の各々が増幅器/ADC32
3の各利得設定に対応してキャリブレーション処理さ
れ、さらに、リファレンスインテグレータ340がキャ
リブレーション処理されてそれぞれのキャリブレーショ
ン値がメモリーに記憶される。これにより、大まかなダ
ーク電流のオフセットキャリブレーションが図7におい
て説明したパワーアップシーケンスの一部として決定さ
れ記憶される。図10のシーケンスはこの大まかなダー
ク電流のオフセットキャリブレーションが行われた後に
残っているダーク電流オフセットのキャリブレーション
を決定してこれらの残存ダーク電流オフセットキャリブ
レーションをメモリー中に記憶する。而して、これらの
大まかなダーク電流オフセットキャリブレーションと残
存ダーク電流オフセットキャリブレーションとを組み合
わせることによって、試料計測におけるダーク電流によ
る誤差をほとんど除去することができる。
【0070】図10におけるシーケンスはステップ18
0において開始し、同ステップではインテグレータ34
2の第1経路が選択される。ステップ182は増幅器/
ADC323における利得1を選択する。次いで、ステ
ップ184では、DAC325が図7において記載され
るパワーアップシーケンス中にメモリーに記憶された大
まかなダーク電流オフセットキャリブレーションをイン
テグレータ342の選択された経路に入力する。なお、
当該大まかなダーク電流オフセットキャリブレーション
は電気計測システム324における固有電圧オフセット
とほぼ同一であり反対符号を有する。
【0071】次に、ステップ186では、ローター70
が一連の分配光ファイバー76または検査光検出器88
に全く光が透過しない暗位置に位置決めされる。すなわ
ち、当該ステップ186は上述の図6における電気的タ
イミング図で詳述した検査「フラッシュ前」の読取値か
ら検査「フラッシュ後」の読取値を差し引くことにより
インテグレータ342の選択された経路に対応する見か
け上の検査光を読み取る。この結果、ステップ186は
9個の読取値を得て、その平均値を算出し、当該平均値
を残存ダーク電流オフセットキャリブレーションとして
メモリー中に記憶する。この場合、励起光源50が各キ
ャリブレーション読み取りにおいてフラッシュ処理され
て、放射ならびに導電連結による電気計測システム32
4中の電圧オフセットが計測シーケンスにおける検査試
料の読み取り処理と同様に当該キャリブレーションシー
ケンス中に出現する。
【0072】この検査ダーク電流は増幅器/ADC32
3の利得1、4、16および64の各々に対してキャリ
ブレーション処理される。次いで、ステップ188で
は、すべての利得がキャリブレーション処理されたか否
かが決められる。この場合の答えがノーであれば、ステ
ップ190において、次の利得が順番に選択されてシー
ケンスはステップ184に帰還する。また、ステップ1
88における答えがイエスであれば、ステップ192に
おいて、インテグレータ342におけるすべての検査経
路が計測されたか否かが決められる。さらに、この答え
がノーであれば、ステップ194において、インテグレ
ータ342における次の経路が選択され、シーケンスが
ステップ182に帰還する。また、ステップ192にお
ける答えがイエスであれば、当該シーケンスは完了し
て、インテグレータ342のすべての経路および増幅器
/ADC323のすべての利得がダーク電流についてキ
ャリブレーション処理されたことになる。
【0073】基準ダーク電流が同様のシーケンスにより
キャリブレーション処理される。すなわち、フィルタホ
イール56がモノクロメータ54または基準光検出器6
4に全く光が透過しない暗位置に移動する。この結果、
上述の図6における電気タイミング図について詳述した
基準「フラッシュ後」の読取値から基準「フラッシュ
前」の読取値を差し引くことにより基準ダーク電流が計
測できる。
【0074】図11はステップ164を拡張してインテ
グレータ342における一連の光分配経路および対応す
る検査経路の各々に対応する各所定波長について100
%透過率値が計測され記憶される動作シーケンスを示し
ている。まず、図11のステップ199において、プレ
ートキャリヤ20がマルチアッセイプレート12を透過
することなく検査光が検査光検出器88を直接に照射す
る位置に移動する。次に、ステップ202において、ロ
ーター70が一連の分配光ファイバーにおける第1のも
のを照射する位置に移動され、インテグレータ342の
第1経路が選択される。なお、当該ローター70におけ
る第1の分配光ファイバーから第2の分配光ファイバー
への位置合わせには約30ミリ秒の時間を要し、当該時
間には移動および安定化のための時間が含まれる。その
後、ステップ204において、以下に図13において詳
述するWn の計測値で示される空気の場合の吸光率が読
み取られる。このWn の計測値はステップ206におい
てWnairとして記憶される。次いで、ステップ208に
おいて、100%透過率値がインテグレータ342にお
ける一連の光分配経路および対応する検査経路の各々に
ついて得られたか否かが決められる。この答えがノーで
ある場合は、ステップ210において、ローターが一連
の分配光ファイバーにおける次のものに位置合わせさ
れ、インテグレータ342の一連の検査経路における次
のものが選択され、さらに、当該シーケンスがステップ
204に帰還する。また、ステップ208における答え
がイエスであれば、ステップ212において、すべての
所定波長についての読み取り処理が行われたか否かが確
かめられる。さらに、この答えがノーであれば、ステッ
プ214において当該シーケンスにおける次の波長が選
択され、同シーケンスはステップ202に帰還する。ま
た、ステップ214における答えがイエスであれば、当
該シーケンスは完了する。
【0075】図12はステップ170を拡張して、マル
チアッセイプレート12の受容器列の読み取り処理に関
連する動作シーケンスを示している。まず、ステップ2
20において、CPU320がローター70を移動して
検査光を一連の分配光ファイバー76における第1のも
のに位置合わせし、さらに、当該取得および制御プロセ
ッサ320がインテグレータ342における一連の検査
経路の第1のものを選択する。次に、ステップ222に
おいて、以下に図13において詳述する選択された受容
器中の試料を透過した検査光が読み取られる。次いで、
ステップ224においてすべての経路が読み取られたか
否かが確かめられる。この答えがノーであれば、ステッ
プ226において、ローター70が一連の分配光ファイ
バー76における次のものに位置合わせされる。その
後、ステップ228において、インテグレータ342に
おける次の経路が選択され、シーケンスがステップ22
2に帰還する。また、ステップ224における答えがイ
エスであれば、ローター70が一連の分配光ファイバー
76における第1のものに位置合わせされてシーケンス
が完了する。
【0076】図13はステップ204およびステップ2
22を拡張しており、試料の光学特性計測に関連する動
作シーケンスを示している。まず、シーケンス240に
おいて、以下に図14により詳述するように、電気計測
システム324の利得が最適化される。ステップ242
においては、検査光検出器88により検出された検査光
と基準光検出器64により検出された基準光が計測され
る。この時、励起光源50は一連の光フラッシュを供給
する。すなわち、すなわち242では、検査「フラッシ
ュ前」読取値から検査「フラッシュ後」読取値を差し引
くことにより検査光検出器88に送られた検査光が計測
され、基準「フラッシュ後」読取値から基準「フラッシ
ュ前」読取値を差し引くことにより基準光検出器64に
送られた基準光が計測される。なお、当該計測処理につ
いては上述の図6における電気的タイミング図により詳
述している。このステップ242は7回繰り返されて、
その結果が合計される。次いで、ステップ244におい
て、ステップ242において計測した検査光を同ステッ
プ242において計測した基準光で割ることにより、検
査下の試料の吸光率における未キャリブレーション読取
値であるWn が計算される。その後、ステップ246に
おいて、ローター70が次の光分配経路に位置合わせさ
れる。さらに、ステップ248では、未キャリブレーシ
ョン読取値Wn とこれに対応してステップ206におい
て計測記憶した100%透過率値Wnairの逆数とを掛け
合わすことにより、検査下の試料の吸光率におけるキャ
リブレーション処理された読取値An が計算されて当該
シーケンスが完了する。
【0077】図14はステップ240を拡張して、電気
計測システム324の利得の最適化に関連する動作シー
ケンスを示している。すなわち、増幅器/ADC323
において4種の利得設定処理が行われて当該測光装置に
試料の吸光率計測時における5段階の大きさから成る計
測領域が与えられる。これにより、高すぎる利得設定が
行われると、電気計測システム324における回路が飽
和して当該測光装置がエラー読み取りを表示する。ま
た、低すぎる利得設定が行われると、電気的なノイズが
読み取り処理の精度および感度を低下させる。
【0078】まず、ステップ260において、増幅器/
ADC323の利得が1に設定される。次いで、ステッ
プ262において、上述の図6における電気的タイミン
グ図により詳述したように検査「フラッシュ前」読取値
から検査「フラッシュ後」読取値を差し引くことにより
検査光検出器88に送られた検査光が計測される。その
後、ステップ264において、128で割った当該レベ
ル値が増幅器/ADC323の全スケールよりも小さい
か否かが確かめられる。この答えがイエスであれば、ス
テップ266において、増幅器/ADC323経路の利
得が64に設定され、当該シーケンスが完了して利得が
最適化されたことになる。また、答えがノーであれば、
ステップ268において、32で割ったステップ262
の計測レベル値が増幅器/ADC323の全スケールよ
りも小さいか否かが確かめられる。この答えがイエスで
あれば、ステップ270において、当該増幅器/ADC
323の利得が16に設定され、当該シーケンスが完了
して利得が最適化されたことになる。また、答えがノー
であれば、ステップ272において、8で割ったステッ
プ262の計測レベル値が増幅器/ADC323の全ス
ケールよりも小さいか否かが確かめられる。この答えが
イエスであれば、ステップ274において、当該増幅器
/ADC323の利得が4に設定され、当該シーケンス
が完了して利得が最適化されたことになる。また、この
答えがノーであれば、当該利得が1のまま保留されてシ
ーケンスが完了する。
【0079】図15および16は温度制御手段28の他
の好ましい実施態様を示している。当該実施態様は初期
温度から所定の測定温度への加熱速度がより均一であ
り、当該到達所定温度の維持性に優れた温度制御を実行
する。
【0080】すなわち、多数の室壁加熱素子とこれらに
付随する温度センサーがマルチアッセイプレートコンパ
ートメント127の各室壁における異なる領域に配置さ
れて同コンパートメント中に分離した熱放射領域を形成
する。上述の実施態様と同様に、マルチアッセイプレー
トコンパートメント127を囲むほとんどすべての壁は
穴114を介して流通する空気や他の対流ガスの温度よ
りも高い温度を有している。これにより、マルチアッセ
イプレート12の上方に位置することになる当該測光装
置10の内部や任意の被覆部(図示せず)上での凝縮が
ほとんど防止できる。なお、当該多数の加熱素子および
温度感知素子は、上壁部101、内壁部109、前方側
壁105、後方側壁115、ドア側壁103またはドア
対向側壁117、さらには、これらの室壁部の一以上と
熱的に連通する他の表面を含むマルチアッセイプレート
コンパートメント127を囲む室壁部分のいずれに配置
してもよい。
【0081】図15に示されるように、当該好ましい実
施態様は上壁部101上の所定位置に7個の加熱素子と
7個の温度感知素子を対にして備えている。周辺壁部加
熱素子402および周辺壁部温度感知素子422が壁1
01、105および117の上端近傍に配置されてい
る。さらに、周辺壁部加熱素子404および周辺壁部温
度感知素子424が壁101、115および117の上
端近傍に配置されている。また、周辺壁部加熱素子40
6および周辺壁部温度感知素子426が壁101、11
5および103の上端近傍に配置されている。さらに、
周辺壁部加熱素子408および周辺壁部温度感知素子4
28が壁101、103および105の上端近傍に配置
されている。加えて、副中央加熱素子414と副中央温
度感知素子434が副加熱後プレナム113の直上に配
置されており、主中央加熱素子412と主中央温度感知
素子432が主加熱後プレナム112の直上に配置され
ている。さらに、ドア加熱素子410およびドア温度感
知素子430が側壁部103およびドア111の近傍に
配置されている。さらに、図15は検査光検出器88に
対するそれぞれの加熱装置およびセンサーの配置も示し
ている。
【0082】なお、これらの加熱素子は各壁およびドア
に埋め込まれている。また、内壁部はアルミニウムや真
鍮、スチール、銅等の適当な熱伝導性を有する材料から
構成され、外壁部は上述したような断熱材料134から
構成されている。また、温度感知素子はマルチアッセイ
プレート12に面する壁の表面上に配置されている。し
たがって、加熱素子による試料上への直接の熱放射が回
避され、センサーは試料から放射状に在って同一の壁部
温度を感知する。
【0083】而して、当該加熱素子は周囲の温度作用を
ほとんど減少し、コンパートメント127内全体を均一
に放射加熱する。なお、温度センサー422、424、
426、428、430、432および434は図5に
示される温度感知回路326の適当な分離経路に接続し
ている。さらに、当該実施態様においては、温度感知回
路326は少なくとも9個の分離した温度感知経路を備
えている。なお、同回路326の多重出力は増幅器/A
DC323に送られ、該増幅器は制御プロセッサ320
に電気的に連携しており、さらに、該プロセッサは加熱
素子制御回路328に電気的に連携している。さらに、
当該実施態様においては、加熱素子制御回路328が少
なくとも9個の分離した出力経路を備えている。この分
離出力経路は加熱素子402、404、406、40
8、412および414の各々にそれぞれ適当な態様で
接続しており、加熱器402とセンサー422、加熱器
404とセンサー424、加熱器406とセンサー42
6、加熱器408とセンサー423、加熱器410とセ
ンサー430、加熱器423とセンサー432および加
熱器414とセンサー434が7種の分離した制御ルー
プにおいてそれぞれ対になって作用する。この場合、こ
れらの7種の分離制御ループは図5において説明した壁
部ヒータ126およびセンサー128と空気ヒータ10
8および空気温度センサー110とによってそれぞれ形
成される2種の分離した制御ループ対と同様に作用す
る。さらに、これら9種の分離した温度制御ループは温
度制御に関する分野において周知の標準的な温度回路に
よって制御される。而して、上記多数の加熱素子はマル
チアッセイプレートコンパートメント127内に多数の
放射熱領域を形成して、マルチアッセイプレート上の多
数の受容器中に収容される各試料の温度を均一安定に保
つ。
【0084】さらに別の実施態様においては、上記加熱
素子402、404、406、408、412、414
および126は各々単一の制御ループにおいて制御する
こともできる。この場合、上述の実施例におけるそれぞ
れの加熱素子402、404、406、408、41
2、414および126の相対的な電力消費量が任意の
配置を有する当該加熱素子402、404、406、4
08、412、414および126によるそれぞれの放
射熱領域を有するチャンバー手段16の任意の形態およ
び構成の場合についてまず計測される。この計測値は室
温から37℃にマルチアッセイプレートの各試料を加熱
するに要する時間について平均化され、特に後者の温度
は生物化学測定における最終温度として頻繁に使用され
る値である。この結果、これらの加熱素子により消費さ
れる加熱電力の相互関係が当該加熱素子の最終的に固定
される相互間の仕様として用いられる。また、この実施
態様においては、制御ループを開始するための単一の温
度センサー428が図5に示される温度感知回路326
の適当な経路に接続している。また、当該実施態様にお
いては、温度感知回路326が最少の2種の分離した温
度感知経路を必要とし、このうちの一は空気加熱素子1
08の制御を行い、また他のものは加熱素子402、4
04、406、408、412、414および126の
制御を行う。この場合、回路326の多重出力は増幅器
/ADC323に送られ、該増幅器は制御プロセッサ3
20に電気的に連携しており、さらに、当該プロセッサ
は加熱素子制御回路328に電気的に連携している。さ
らに、当該実施態様においては、加熱素子制御回路32
8が2種の分離した出力経路のみを要する。すなわち、
適当な出力経路の一が空気加熱素子108に接続され、
また、他の一が加熱素子402、404、406、40
8、412、414および126に接続されており、こ
れらは並列または直列のいずれの動作も可能である。し
たがって、前述の実施態様と同様に、多数の加熱素子は
マルチアッセイプレートコンパートメント127内に多
数の放射熱領域を形成して、マルチアッセイプレート上
の多数の受容器中に収容される各試料の温度を均一安定
に保つ。
【0085】さらに、当該好ましい実施態様において
は、バッフル130における穴114が加熱対流空気や
窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等の不活性な加
熱対流ガスの流れをマルチアッセイプレート12の表面
の所定領域に集中させるように調節される。さらに、当
該マルチアッセイプレートの所定領域への対流ガスの流
速を調節にすることによって迅速な均一加熱および温度
維持が容易に行える。なお、図3および16に示される
ように、穴114はマルチアッセイプレート12の各内
側受容器が主加熱後プレナム112の上方に位置する時
に当該受容器に直接対向するように配置されている。し
たがって、96ウェル式のマルチアッセイプレートの場
合は、周辺上にない60個の内側の受容器を備えている
ため、主加熱後プレナム112の上方に位置するバッフ
ル130の部分には60個の穴114が設けられてい
る。さらに、これらの穴は当該96ウェル式マルチアッ
セイプレート内の受容器と同一の幾何学的パタンおよび
間隔に配列されている。例えば、8×12パタンで中心
間隔が9mmである96ウェル式マルチアッセイプレー
トにおいては、当該穴114は6×10のパタンで9m
mの中心間距離に配列される。
【0086】さらに、当該穴114の大きさは種々に変
えることができる。例えば、内側の12個の穴452の
直径は3ミリメータであり、当該12個の穴のすぐ周り
の20個の穴は約2ミリメータの直径を有している。さ
らに次の周りの28個の穴は約1ミリメータの直径を有
している。なお、当該96ウェル式マルチアッセイプレ
ートの最外部の36個の受容器はこれらの穴114のい
ずれにも直接に対向していないが、既に述べたように当
該周辺領域まで迅速に加熱できる構成になっている。
【0087】また、図16に示されるように、穴114
は副加熱後プレナム113の上方に位置したバッフル1
30の部分にも備えられており、この領域内における試
料の計測温度を均一に加熱維持するために作用する。こ
の場合、当該副加熱後プレナム113の上方に位置する
穴は30個ある。なお、これらの穴の直径および相互間
の配置は、図16に示されるように、検査光検出器88
に最も近い主加熱後プレナム112の上方に位置する3
0個の穴と同一である。
【0088】而して、統合式の放射加熱領域を形成する
べく配置された放射加熱素子とマルチアッセイプレート
の中央部に加熱空気を集中するように変形された熱分配
バッフルとが共同して放射/対流式加熱手段を構成し、
同加熱手段は図15において総括的に参照番号460で
示され、周囲の影響を概ね除去し、試料上への空気の回
流を減少し、さらに、マルチアッセイプレート12内の
均一な熱分配をほぼ確実にする。したがって、同アッセ
イプレート中の各試料は所定温度に迅速かつ均一に加熱
されると共に、温度の維持性が向上する。
【0089】
【発明の効果】本発明の上記各実施例は8×12の受容
器マイクロプレートの光学特性分析のための単一計測を
約9秒で実行できる。なお、12列よりも少ないマルチ
アッセイプレートの場合は、当該時間は比例的に減少す
る。また、試料の光学特性の速度論的変化を決定するた
めに計測処理を連続反復する場合は、当該反復計測間の
間隔は約9秒であり、このような速さは既存の測光装置
では実現しえないものである。また、必要に応じて、当
該計測処理の連続反復に振動ステップ156を含むこと
が可能であり、この場合、同ステップは1秒程度に短く
できるので、当該間隔時間を選択的に10秒に増加する
ことになる。また、当該光学特性計測はユーザにより選
択可能な任意の波長で行うことができ、その間隔は1ナ
ノメータ刻みで、250ナノメータから750ナノメー
タの範囲に及ぶ。それゆえ、当該多数試料の光学特性に
関するスペクトルが速度論的態様においてモニターする
ことができ、この場合には必要に応じて振動ステップ1
56を含むことができる。なお、本発明に従う測光装置
により計測できる光学特性には、吸光率、光散乱、蛍光
および燐光が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】測光装置の主構成要素を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示される本発明の好ましい実施態様にお
ける光学システムの概略図である。
【図3】密閉状態の測光装置の一断面図である。
【図4】図3に示される実施態様の部分的断面かつ部分
的上面図である。
【図5】本発明の好ましい実施態様に従う電気的概略図
である。
【図6】本発明により実行される計測プロセスに関連す
るタイミング図である。
【図7】本発明の好ましい実施態様のためのパワーアッ
プシーケンスを示すフローチャートである。
【図8】本発明の好ましい実施態様に従う一般的な動作
シーケンスを示すフローチャートである。
【図9】マイクロプレートを用いる本発明の好ましい実
施態様のための計測シーケンスを示すフローチャートで
ある。
【図10】本発明の好ましい実施態様のためのダーク電
流キャリブレーションシーケンスを示すフローチャート
である。
【図11】伝送キャリブレーションシーケンスを示すフ
ローチャートである。
【図12】本発明の好ましい実施態様に従うマルチアッ
セイプレート上の各列についての光学的計測シーケンス
を示すフローチャートである。
【図13】試料計測シーケンスを示すフローチャートで
ある。
【図14】本発明の好ましい実施態様における電気的構
成要素のための最適化シーケンスを示すフローチャート
である。
【図15】第2の加熱システムの実施態様を示す測光装
置チャンバーの概略的上面図である。
【図16】図15に示される加熱システムの実施態様に
組み込まれるバッフルの上面図である。
【図17】図1に示される測光装置における光学システ
ムに組み込まれるフィルタホイールの正面図である。
【符号の説明】
10 測光装置 12 マルチアッセイプレート 14 取得および制御プロセッサ手段 15 中央処理ユニット手段 16 チャンバー手段 20 プレートキャリヤ手段 20A 振動手段 22 光源手段 23 波長選択手段 24 光分配手段 25 プロセッサ手段 26 光検出器手段 28 温度制御手段 30 ユーザインタフェイスコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード エイチ. バーニー アメリカ合衆国 97209 オレゴン州 ポ ートランド エヌ.ダブリュー. グリサ ン ナンバー2ビー 1100 (72)発明者 ロジャー エイ. ケイ アメリカ合衆国 94041 カリフォルニア 州 マウンテン ヴィュー ロレト スト リート 344 (72)発明者 デイヴィッド ジー. オグル アメリカ合衆国 95024 カリフォルニア 州 ロス アルトス ノエル ドライブ 1982 (72)発明者 マイケル エム. レイスィー アメリカ合衆国 95005 カリフォルニア 州 ベン ロモンド レイルロード アヴ ェニュー 330 (72)発明者 カルヴィン ワイ. チョウ アメリカ合衆国 94025 カリフォルニア 州 ポートラ ヴァリー サンタ マリア 45 (72)発明者 キンバリー エル. クロフォード アメリカ合衆国 95014 カリフォルニア 州 カパティーノ ロザリオ アヴェニュ ー 2158 (72)発明者 ディーン ジー. ハフマン アメリカ合衆国 94010 カリフォルニア 州 ヒルスボロー バッキンガム ウェイ 1350

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マルチアッセイプレート中の複数の受容
    器中に収容された複数の試料の光学特性を計測するため
    の測光装置において、 第1の波長領域を有する第1の光を発する励起光源と、 当該励起光源から受け取った第1の光に応じて当該第1
    の波長領域内の所定の第2波長領域を有する第2の光を
    生ずるモノクロメータと、 当該モノクロメータに連結してこれから第1の方向に延
    出し、当該第2の光を受け取って該第1方向に検査光を
    伝送する光ファイバーと、 第2の方向に延出する一連の分配光ファイバーを含む分
    配ネットワークと、 前記光ファイバーからの検査光を受け取って当該検査光
    を該第2方向に伝送して当該分配光ファイバーの各々に
    連続的に供給するローター手段とを備え、 該ローター手段が前記一連の分配光ファイバーにそれぞ
    れ対応する一連のミラー位置において動作可能な少なく
    とも1つの第1のミラー含んでおり、 該分配ネットワークが前記検査光を前記受容器に概ね垂
    直かつ連続的に透過させて、当該検査光が前記試料の各
    々の作用を受けることにより複数の計測用光フラッシュ
    を生成し、さらに、 当該計測用光フラッシュを受け取り、これに応じて、当
    該試料の各々に対応する光学特性を表現する複数の電気
    的計測出力信号をそれぞれ供給する光検出器手段とを備
    えていることを特徴とする測光装置。
  2. 【請求項2】 前記ローター手段が第2のミラーと、前
    記第1ミラーと当該第2ミラーとの間に介在するレンズ
    とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の測光
    装置。
  3. 【請求項3】 前記第1ミラー、前記第2ミラーおよび
    前記レンズが機械的に連携して相互に協調移動すること
    を特徴とする請求項2に記載の測光装置。
  4. 【請求項4】 さらに、前記マルチアッセイプレートを
    断続的に進行かつ振動するためのプレートキャリヤ手段
    と、 前記のローター手段、モノクロメータ、光検出器および
    当該プレートキャリヤ手段に連結して、当該プレートキ
    ャリヤ手段を制御可能に動作させ、前記ミラー位置を介
    して当該ローター手段を制御可能にシーケンス動作さ
    せ、前記第2の所定波長領域を選択し、さらに、前記電
    気的計測出力信号を分析するためのマイクロプロセッサ
    手段とを備えることを特徴とする請求項3に記載の測光
    装置。
  5. 【請求項5】 さらに、前記マルチアッセイプレートを
    ほぼ封入状態に囲んで計測中に前記試料の温度を調節す
    るための温度制御手段を備えることを特徴とする請求項
    1に記載の測光装置。
  6. 【請求項6】 前記温度制御手段が加熱空気流を発生す
    る供給手段と、前記マルチアッセイプレートと当該供給
    手段との間に介在して当該加熱空気を当該マルチアッセ
    イプレート上に所定パターンで分配するためのバッフル
    とを備えることを特徴とする請求項5に記載の測光装
    置。
  7. 【請求項7】 前記供給手段がヒーターと当該ヒーター
    上で周囲空気を移動して前記加熱空気流を生成するため
    のファンとを備え、前記バッフルが中央孔および周辺孔
    を有しており、当該中央孔が当該周辺孔よりも大きいこ
    とを特徴とする請求項6に記載の測光装置。
  8. 【請求項8】 さらに、前記マルチアッセイプレートを
    断続的に進行かつ振動するためのプレートキャリヤ手段
    と、 前記のローター手段、モノクロメータ、光検出器および
    当該プレートキャリヤ手段に連結して、当該プレートキ
    ャリヤ手段を制御可能に動作させ、前記ミラー位置を介
    して当該ローター手段を制御可能にシーケンス動作さ
    せ、前記第2の所定波長領域を選択し、さらに、前記電
    気的計測出力信号を分析するためのマイクロプロセッサ
    手段とを備えることを特徴とする請求項7に記載の測光
    装置。
  9. 【請求項9】 前記励起光源が一連の第1光フラッシュ
    を供給するフラッシュランプを備えており、前記検査光
    はこれらに対応する一連の検査光フラッシュを含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の測光装置。
  10. 【請求項10】 さらに、前記検査光フラッシュの各々
    の一部を転向して対応する一連の基準光フラッシュを生
    成して当該基準光フラッシュを前記光検出器手段に送る
    ためのビームスプリッタ手段を備えることを特徴とする
    請求項9に記載の測光装置。
  11. 【請求項11】 前記ビームスプリッタ手段は前記光フ
    ァイバーと前記ローター手段との間に介在することを特
    徴とする請求項10に記載の測光装置。
  12. 【請求項12】 さらに、前記マルチアッセイプレート
    をほぼ封入状態に囲んで計測中に前記試料の温度を調節
    するための温度制御手段を備え、当該温度制御手段は加
    熱空気流を発生するための供給手段と、該マルチアッセ
    イプレートと供給手段との間に介在するバッフルとを有
    し、当該バッフルは該加熱空気をマルチアッセイプレー
    トおよび前記受容器に向けて送るための中央孔と周辺孔
    とを有しており、さらに、 前記の励起光源、ローター手段、光検出器および温度制
    御手段に連結して、前記フラッシュランプを制御可能に
    動作させ、前記ミラー位置を介して当該ローター手段を
    制御可能にシーケンス動作させ、前記基準光フラッシュ
    に基づいて前記出力信号をそれぞれ分析し、さらに、前
    記供給手段を制御可能に動作させるためのマイクロプロ
    セッサ手段とを備えることを特徴とする請求項11に記
    載の測光装置。
  13. 【請求項13】 前記第1波長領域は連続体であり、前
    記モノクロメータが前記光ファイバーによる受光に対応
    する第2波長領域を与える規則的回折格子およびスリッ
    ト手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の
    測光装置。
  14. 【請求項14】 前記励起光源は一連の第1光フラッシ
    ュを供給するフラッシュランプを備えており、前記検査
    光がこれらに対応する一連の検査光フラッシュを含んで
    おり、前記光検出手段が基準光検出器を備えていること
    を特徴とする請求項13に記載の測光装置。
  15. 【請求項15】 さらに、前記検査光フラッシュの各々
    の一部を一連の電気基準信号として前記基準光検出器に
    転向するためのスプリッタ手段を備えることを特徴とす
    る請求項14に記載の測光装置。
  16. 【請求項16】 さらに、前記アッセイプレートを断続
    的に進行かつ振動するためのプレートキャリヤ手段と、 前記のローター手段、モノクロメータ、光検出手段およ
    び当該プレートキャリヤに連結して、該プレートキャリ
    ヤ手段を制御可能に動作させ、前記ミラー位置を介して
    該ローター手段を制御可能にシーケンス動作させ、前記
    第2波長領域を設定し、さらに、前記電気基準信号に基
    づいて前記電気計測出力信号を分析するためのマイクロ
    プロセッサ手段とを備えることを特徴とする請求項15
    に記載の測光装置。
  17. 【請求項17】 マルチアッセイプレートと第1の方向
    に供給源から光を伝送するための光ファイバーとを用い
    る方式の測光装置において、 第2の方向に延出する一連の分配光ファイバーと、 一連の動作位置を有する少なくとも1つの第1のミラー
    を備えて、前記光ファイバーから前記光を受け取って当
    該光を該分配光ファイバーの各々に沿って連続的に伝送
    するローター手段とを備え、当該動作位置がそれぞれ該
    分配光ファイバーに対応していることを特徴とする改
    善。
  18. 【請求項18】 さらに、前記第1ミラーに関連して固
    定された第2ミラーと、当該第1ミラーおよび第2ミラ
    ーの間に介在しかつこれらに関連して固定されたレンズ
    とを備えることを特徴とする請求項17に記載の改善。
  19. 【請求項19】 マルチアッセイプレートの受容器中に
    収容される多数試料の光学特性を計測するための測光装
    置において、 加熱後プレナムと、当該マルチアッセイプレートを概ね
    囲むマルチアッセイプレートコンパートメントとを構成
    する室壁部分を有するチャンバー手段と、 当該マルチアッセイプレートコンパートメントに加熱空
    気流を送るための供給手段を備え、該供給手段は前記マ
    ルチアッセイプレートと前記受容器の大半に加熱空気を
    送って前記試料をほぼ均一速度で加熱しかつ当該試料を
    ほぼ均一温度に保つための複数の穴を有するバッフルを
    備えていることを特徴とする改善された温度制御手段。
  20. 【請求項20】 さらに、前記マルチアッセイプレート
    コンパートメントを加熱するための壁部加熱手段を備え
    ることを特徴とする請求項19に記載の改善された温度
    制御手段。
  21. 【請求項21】 前記壁部加熱手段が所定の領域パタ−
    ンで前記室壁部分上に配され、当該室壁部分を加熱しか
    つ前記ほぼ均一の温度を維持するべく共同作用する複数
    の抵抗性加熱素子を備えることを特徴とする請求項20
    に記載の改善された温度制御手段。
  22. 【請求項22】 前記供給手段がヒーターと、当該ヒー
    ター上の周囲空気を前記加熱後プレナムに移動するため
    のファンとを備えており、前記バッフルが該加熱後プレ
    ナムと前記マルチアッセイプレートコンパートメントと
    の間に介在して一連の中央孔と一連の周辺孔とを備えて
    おり、当該供給手段および前記壁部加熱手段が共同して
    温度/湿度調整器を構成することを特徴とする請求項1
    9に記載の改善された温度制御手段。
  23. 【請求項23】 前記中央孔が前記周辺孔よりも大きい
    ことを特徴とする請求項22に記載の改善された温度制
    御手段。
  24. 【請求項24】 さらに、前記温度/湿度調整器を制御
    可能に動作させるマイクロプロセッサ手段を備えること
    を特徴とする請求項22に記載の改善された温度制御手
    段。
  25. 【請求項25】 複数の受容器中に複数の試料を収容す
    るマルチアッセイプレートを用いる方式の測光装置にお
    いて、 フラッシュランプと、 当該フラッシュランプに応じて少なくとも250ナノメ
    ータないし750ナノメータの範囲内の所定波長を有す
    る検査光を構成する一連の検査光フラッシュを生じるモ
    ノクロメータと、 当該検査光を受光および伝送するための光ファイバー
    と、 当該光ファイバーに連結して前記複数試料を透過する検
    査光フラッシュを分配する分配手段と、 当該第1光ファイバーと分配手段との間に介在して該検
    査光フラッシュの各々をサンプリングし、かつこれらに
    関連する基準値を光検出手段に供給するためのスプリッ
    タ手段とを備えることを特徴とする前記受容器に連続的
    かつほぼ垂直に送られて当該光検出手段に受けられる検
    査光を発生するための改善された手段。
  26. 【請求項26】 前記フラッシュランプがキセノンラン
    プであることを特徴とする請求項24に記載の改善され
    た手段。
  27. 【請求項27】 前記検査光が連続体であり、前記モノ
    クロメータが前記光ファイバーにより受光される当該連
    続体の所定部分を通過させるスリット手段を備えること
    を特徴とする請求項25に記載の測光装置。
  28. 【請求項28】 マルチアッセイプレート上に配列され
    た複数の試料部位中に収容される複数試料の光学パラメ
    ータを計測するための測光装置において、 当該試料部位の8個以上の部位に検査光を供給するため
    の励起光源と、 当該検査光を当該試料部位の2個以上の部位にほぼ垂直
    に透過させるための一連の分配光ファイバーを備える光
    分配ネットワークと、 当該8個以上の試料部位から発する光を受け取って当該
    2個以上の試料を透過した検査光の強度に関連する電気
    信号を供給する複数の光検出器と、 当該2個以上の試料部位における光学パラメータの少な
    くとも2種の連続する計測処理の各々の前に所定時間だ
    け前記マルチアッセイプレートを反復振動させるための
    振動手段と、 当該電気信号の速度論的分析を行う手段とを備え、 さらに、当該測光装置における改善部分が、 前記励起光源から励起光を受け取って、その平均波長に
    相当する所定波長帯域部分を前記光分配ネットワークに
    伝送するためのモノクロメータ手段と、 当該モノクロメータ手段を該光分配ネットワークに連結
    して前記8個以上の試料部位の各々に送られる検査光の
    平均波長の変動を1ナノメータよりも小さくする連結手
    段とを備えることを特徴とする測光装置。
  29. 【請求項29】 前記平均波長が250ないし750ナ
    ノメータの間であることを特徴とする請求項28に記載
    の改善。
  30. 【請求項30】 前記モノクロメータ手段が回折格子を
    備えていることを特徴とする請求項29に記載の改善。
  31. 【請求項31】 前記モノクロメータ手段がさらに発光
    スリットを備えており、前記光分配ネットワークは当該
    発光スリットに連結する複数の光ファイバーを備えるこ
    とを特徴とする請求項30に記載の改善。
  32. 【請求項32】 前記測光装置が一連の基準光検出器を
    備えており、前記光ファイバーの各々が当該光検出器の
    一にそれぞれ付随していることを特徴とする請求項31
    に記載の改善。
  33. 【請求項33】 前記連結手段が前記複数の光ファイバ
    ーの各々に光を連続的に分配するためのローター手段を
    備えていることを特徴とする請求項30に記載の改善。
  34. 【請求項34】 さらに、前記マルチアッセイプレート
    をほぼ封じて前記光学パラメータの計測中に前記試料を
    ほぼ均一な所定温度に保つためのマルチアッセイプレー
    トコンパートメントを備えることを特徴とする請求項3
    0に記載の改善。
  35. 【請求項35】 さらに、加熱空気流を前記マルチアッ
    セイプレートに供給するための温度制御手段を備えるこ
    とを特徴とする請求項34に記載の改善。
  36. 【請求項36】 前記温度制御手段が、 前記加熱空気を供給するための空気加熱手段と、 前記加熱空気を圧縮するための空気圧縮手段と、 前記加熱圧縮空気を貯留するためのプレナムと、 当該プレナムとマルチアッセイプレートとの間に介在
    し、当該加熱圧縮空気をマルチアッセイプレート上に所
    定パタ−ンで分配するバッフルとを備えることを特徴と
    する請求項35に記載の改善。
  37. 【請求項37】 前記フラッシュランプがキセノンフラ
    ッシュランプであることを特徴とする請求項36に記載
    の改善。
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