JP2003505691A - 発光検知ワークステーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コリメータ（１１０）、フレネルレンズ（１２０）、フィルタ（１３０）及びカメラレンズ（１４０）を含むチャンバ（６０）を備えた発光検知装置であって、焦点合わせされた像が、電荷結合素子カメラ（７０）上の光学系によって形成される、発光検知装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、発光を検知し且つ定量する装置及び方法の分野に関し、より特定す
ると、発光に基づくアッセイから発光される光を検知し且つ定量する装置及び方
法の分野に関する。更に特定すると、本発明は、目標化合物の存在又は量の指示
としての発光（ルミネッセント）アッセイからの生物発光及び／又は化学発光の
ような発光を検知し且つ定量するための装置及び方法に関する。本発明の好まし
い実施形態は、撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ及び同撮像素子に
よって収集されたデータを分析するためのコンピュータを含んでいる。更に好ま
しい実施形態は、高いスループットスクリーニング（ｈｉｇｈ ｔｈｒｏｕｇｈ
ｐｕｔ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）（ＨＴＳ）用途において使用するための能力を有
し且つアッセイプレートのロボットによる操作を提供する。

【０００２】 関連技術の説明 物質の発光の分析及び特に生物発光（ＢＬ）又は化学発光（ＣＬ）のどちらか
の分析は、種々の発光分析物の定量的な測定をする極めて有用な方法になりつつ
ある。

【０００３】 最近は、イムノアッセイプロトコルにおける分析物を定量的に分析するために
発光検知を利用する方法が導入されて来ている。このような発光イムノアッセイ
（ＬＬＡ）は、免疫特異的抗体（ｉｍｍｕｎｏｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｎｔｉｂｏ
ｄｉｅｓ）又はハイブリダイズ核酸配列（ｈｙｂｒｉｄｉｚｉｎｇ ｎｕｃｌｅ
ｉｃ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）とこれに似た特定のリガンドの反応特異
性を、光の検知によって得られる高い感度と組み合わせることの可能性が提案し
ている。伝統的には、放射性の試薬がこのような目的のために使用されて来てお
り、ＬＩＡ試薬の特異性及び感度は、概して、伝統的なラジオラベリングを採用
しているものに似ている。しかしながら、ＬＩＡは、放射性試薬に対してＬＩＡ
試薬の無毒性及びより長い保存性を有するため、多くの用途にとっての好ましい
分析方法である。

【０００４】 他の発光試薬の中では、Ｔｒｏｐｉｘ，Ｉｎｃによって開発された１，２−ジ
オキセタンのような化学発光化合物及びキサンタンエステルのような他の安定し
た化学発光分子等が商業用途にある。これらの化合物は、試薬、頻繁には、目標
化合物の存在又は特異的な不存在においてのみ存在するアルカリフォスファター
ゼのような酵素によって引き起こされる分解によって光を放出するように誘発さ
れる。発光の検知は定性的指示であり、射出された光の量は、存在する誘発試薬
すなわち目標化合物の量の指示に適している。その他の良く知られた発光化合物
も同様に使用することができる。

【０００５】 発光の放出は、放出された光の量を増幅するか又は増す促進薬の存在によって
、ときどき促進することができる。これは、発光の抑制を減じる微環境において
発光試薬を引きこもらせる試薬を使用することによって達成することができる。
多くの生物学的作業は、水性媒体内で必然的になされる。水は、典型的には、光
の放出を抑制する。水に可溶性の重合性オニウム塩（アンモニウム、ホスホニウ
ム、スルホニウム等）のような化合物を提供することにより、発光性化合物を引
きこもらせるかもしれない水が排除されている小さい領域が設けられても良い。

【０００６】 発光反応を監視するために使用される装置（照度計：ｌｕｍｉｎｏｍｅｔｅｒ
）の大半は、射出された光子を検知するために一つ以上の光電子増倍管（ＰＭＴ
ｓ）を使用している。ＰＭＴを基礎とするマイクロプレート照度計がプレートの
全てのウエル（溜め）からの信号を測定することができる速度は、使用されるＰ
ＭＴの数によって制限される。殆どのマイクロプレート照度計は、たった一つの
ＰＭＴを有し、従って、３８４ウエルプレートは、９６ウエルプレートを読み取
るのに必要とされる時間の四倍の時間を必要とする。

【０００７】 生物学的研究の性質は、多くのサンプルが同時に、例えば化学発光物質が酵素
と反応するようにアッセイされることを指示する。これは、特に、濃度、組成、
媒体等によって変わる何千ものサンプルが試験されなければならない遺伝子スク
リーニング及び薬物の発見において特に当てはまる。これは、多数のサンプルが
同時に反応せしめられ、発光によって排除されることを必要とする。しかしなが
ら、化学発光又は生物発光は時間と共に減少するかもしれないので、高速度の処
理の必要がある。たくさんのサンプルを同時にスクリーニングすることによって
、改良されたより速いデータ収集時間がもたらされ、これは、それに続くより速
いデータ分析及び分析データの改善された信頼性を可能にする。

【０００８】 各特定のサンプル分析物の発光が所望の正確度で分析されるようにするために
、各サンプルからの発光は、同時に分析されつつあるサンプルから隔離されなけ
ればならない。このような環境においては、外部光源又は隣接するサンプルから
の迷光は、これらの光のレベルが低いときでさえ問題を生じ得る。一般的なアッ
セイ、特に高いスループットスクリーニング（ＨＴＳ）を採用しているアッセイ
は、試験されるべき多くのサンプルを収容するための反応チャンバとして、たく
さんのウエル（溜め）が設けられたマイクロプレートのプラスチックトレイを使
用している。現在使用されているプレートとしては、９６−ウエルプレート及び
３８６−ウエルプレートがある。ＨＴＳ速度及び小型化に対する増加しつつある
要望に応答して、１５３６個のウエルを有するプレートが導入されつつある。正
確な発光分析に対する特に困難な障害は、高い信号強度を有するウエルに隣接し
たサンプルウエル内の光が不注意に検知されることである。この隣接するサンプ
ルによる光測定干渉の現象は、“クロストーク”と称され、これらのウエル内の
信号が実際には弱い場合には、隣接するウエル内のサンプルに誤った値を割り当
てることにもなり得る。

【０００９】 既に提案されたいくつかの照度計としては、米国特許第４，７７２，４５３号
、米国特許第４，３６６，１１８号及びヨーロッパ特許第ＥＰ ００２５３５０
号に記載されたものがある。米国特許第４，７７２，４５３号は、複数のサンプ
ル細胞を担持しているプラットホーム上に配置された固定の光検知器を有してい
る照度計を記載している。各細胞は、サンプルからの光が光検知器に導かれる開
口の下方に配置される。米国特許第４，３６６，１１８号は、サンプルの直線状
のアレイから発光された光がサンプルの上方ではなく横で検知される照度計を記
載している。最後に、ヨーロッパ特許第ＥＰ ００２５３５０号は、サンプルウ
エルの底部を通して射出される光がウエルの下方に配置された可動の光検知器に
よって検知される照度計を記載している。

【００１０】 ヨーロッパ特許第ＥＰ ００２５３５０号に開示されているように、検知の直
前に発光反応を開始させるための液体注入装置が採用されている照度計の更なる
改善が提案されて来た。また、米国特許第４，０９９，９２０号においては、照
度計において使用するために、温度制御機構が提案されて来た。発光サンプルの
温度制御は、例えば、高温でサンプルを培養することが望ましい場合に重要であ
るかもしれない。

【００１１】 ＨＴＳ用途のための種々の光検知装置が市場において入手可能である。これら
の装置としては、Ａｍｅｒｓｈａｍ／ＰｈａｒｍａｃｉａによるＬＥＡＤｓｅｅ
ｋｅｒ（登録商標）、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒによって提供されているＶｉｅｗ
Ｌｕｘ（登録商標）及びＭｏｌｅｃｕｌａｒ ＤｅｖｉｃｅｓからのＣＬＩＰＲ
（登録商標）がある。これらの装置は全て、高価で寸法が大きく（床設置モデル
）、プレートの準備及び装荷のためのロボット装置とのほんの限られた両立性を
有し、限られた作動範囲を有し、及び／又はクロストークを低減させないか又は
原因を明らかにしていない光学的方法を使用している。使用される光学装置は、
典型的には、プレートの端縁に設けられたウエルの歪んだ視野を提供する複雑な
テレセントリックな光学レンズ系であり、この光学装置は、しばしば高価であり
その費用は２０万ドルを超える。おそらく、最も一般的な検知装置は、パッカー
ド社から販売されているＰＭＴに基づく検知装置であるＴｏｐＣｏｕｎｔ（登録
商標）である。ＴｏｐＣｏｕｎｔ装置は、所望の作動範囲を有しているけれども
、１，５３６ウエルプレートを読み取ることができず且つプレート全体を同時に
撮像することができない。

【００１２】 隣接するサンプルからのクロストークは、撮像に基づく装置における改良され
た発光分析の開発に対して重大な障害となったままである。このことは、発光サ
ンプルが隣接するサンプルからの光と干渉し得る迷光を生成する簡単な光学系の
現象として理解することができる。更に、サンプルを極めて低い光レベルのサン
プルを検知し且つ分析することができる照度計の開発が、クロストーク干渉に対
して特に必至である。

【００１３】 発明の概要 従来技術によっては満足されない上に特定した必要性に対処すべく、本発明の
主要な目的は、発光サンプルの分析を許容する光検知装置を提供することである
。本発明の更に別の目的は、多数の発光サンプルを同時に分析することができる
光検知装置を提供することである。本発明の好ましい実施形態においては、ウエ
ルプレートが１５３６個ものウエルを含んでいる、ウエル内に保持された多数の
サンプルを同時に分析する光検知装置が提供されている。本発明は更に、分析中
に多数のウエルトレイのロボットによる操作を含んでいる。

【００１４】 本発明の更に別の目的は、隣接するサンプルからのクロストーク、特に分析さ
れるべきサンプルよりも高い光レベルの出力を有する隣接のサンプルからのクロ
ストークを最少にしつつ、低い光レベルの発光サンプルを分析することができる
発光検知装置を提供することである。

【００１５】 本発明の装置は、ウエルプレート上に垂直コリメータを備え、ウエルの数に適
合する大きさを有するフレネルレンズ構造を採用している。従って、１５３６−
ウエルプレートは、プレートのウエルと整合した１５３６個の細胞を備えたプレ
ート上の暗視野コリメータ（ｄａｒｋ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）を採用するであ
ろう。コリメータの上方にはフレネルレンズが固定されており、このフレネルレ
ンズは、レンズの上方の視野が、プレート上の位置（端縁であってもよい）にか
かわらず、各ウエル内を真っ直ぐに見下ろしているように見えるように光を屈折
させる。

【００１６】 フレネルレンズの上方には、迅速にプレート全体の像を付与するために、３５
ｍｍの広角レンズを介して見て、一度にプレート全体の像を撮るために、ＣＣＤ
カメラが配置されている。ＣＣＤとフレネル／コリメータとの間には、典型的に
はフィルタホイール上に配列されたフィルタがレンズに対してある角度で配設さ
れている。このフィルタは、射出される光の特定の波長を許容し且つその他の波
長の全てを反射又は吸収するように選択される。種々の波長で光を放出する多数
の試薬から射出された光の連続的な検知を許容するために、いくつかのフィルタ
がホイール上に設けられても良い。

【００１７】 サンプルは、ロボットにより且つ自動化された準備装置によって良好に動作す
るように設計された装荷装置を介して、光学的検知プラットホームに供給される
。既に反応混合物が設けられたウエルプレートが、人間又は好ましくはロボット
によってシャトル上に配置される。

【００１８】 シャトル上でのプレートの整合は、コリメータのグリッドアレイに適合するた
めに緊密な公差条件にもかかわらず比較的粗雑であってもよい。シャトルが装荷
位置を離れると、弾性手段が、プレートを厳格に一致した整合状態へと付勢する
。シャトルは、プレートを、一度にコラム内に１６個までのウエルを収容するこ
とができるオーバーヘッド注入バー（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｂａｒ）の下に位置
決めする。予め加えられていない場合には、誘発試薬又は発光試薬がサンプルに
添加され、プレートは、同プレートを横切って次のウエルのコラムを装荷するた
めに前方へと割送りされ、コリメータは、コリメータ及びフレネルレンズと整合
される。多くの反応は高温でのみより良く進行するので、サンプルチャンバは絶
縁され且つチャンバ内の又はチャンバに提供される空気を加熱するための加熱手
段が設けられている。チャンバ内の温度を室温近くに維持するための及び温度を
正しく制御するために、チャンバには熱交換器が設けられても良い。

【００１９】 多数ウエルのプレート全体からの発光は、多数の波長が採用される場合に異な
るフィルタを介する連続的な撮像によって、一度に撮像される。得られた信号は
、コリメータによって減じられたクロストークを更に減じるために処理され、発
光の存在及び量は、自動化されたソフトウエアを使用しているパーソナルコンピ
ュータによって迅速に検知され且つ計算される。次いで、データが、ウエル毎の
強度として報告されるか又は特定のアッセイ基準に照らして更に分析される。

【００２０】 好ましい実施形態の説明 添付図面と組み合わせて考えたときに、以下の詳細な説明を参考にすることに
よってより良く理解できるようになるので、本発明のより完全な理解及び本発明
の結果として得られる利点の多くは容易に得ることができる。

【００２１】 いくつかの図面を通して同様の符号が同一の又は対応する部品を示している図
面、特に図１を参照すると、本発明の発光検知装置の好ましい実施形態は、好ま
しい実施形態においては１，５３６以上もの数とし得る複数のサンプルウエル２
０を含むマイクロプレート（プレート）１０を運ぶためにシャトル又はトレイを
使用している。当業者は、サンプルウエル２０の数は、照度計の構成要素の物理
的寸法及び光学的特性によってのみ限定され、本発明の技術によって限定される
ものではないことを認識するであろう。サンプルウエル２０は、本発明の装置に
供給される前に、手動又はロボットによって分析物を充填されてもよい。化学発
光に必要な試薬は、分析物が供給管の列４０を介してプレートをトレイ上に配置
する前に供給される注入装置３０によって自動的に充填されてもよい。典型的に
は、サンプルウエルは、化学発光試薬を含んでいるであろう。これらの試薬は、
サンプル内の分析物の濃度に比例した強度で光を発する。この光は、極めて低い
強度であることもあり、所望の検知限界を達成するためには十分な感度を有する
装置を必要とする。

【００２２】 注入装置３０の動作は、好ましい実施形態においては本発明の照度計の全ての
構成要素の作動を制御する中央演算処理装置５０によって制御される。データ収
集、分析及び提示もまた処理装置５０によって制御されても良い。更に、本発明
の好ましい実施形態においては、注入装置３０は、分析物に緩衝液を添加し且つ
各々全て中央演算処理装置５０の制御下で維持されるか又はつかの間の強い発光
である発光撮像の“輝き（ｇｌｏｗ）”及び／又は“閃光（ｆｌａｓｈ）”を可
能にする試薬を添加するために使用することもできる。

【００２３】 分析物がサンプルウエル２０内に配置された後に、プレート１０は、ＣＣＤカ
メラ７０が発光サンプルを正確に撮像できるようにするために、電荷結合素子（
ＣＣＤ）カメラ７０から固定焦点距離に配置されるか又はすぐ下方に設けられた
光学チャンバ６０内に配置されているサンプルチャンバ５５内に配置される。多
くの発光試薬及び特異な発光反応は温度に依存するので、サンプルチャンバ５５
は、正確に温度制御されることができるのが好ましい。中央演算処理装置５０は
各サンプルトレイ１０内のサンプルウエル２０の動き及び注入を制御するので、
温度制御は、個々のサンプルプレート１０の温度を変えることができる中央演算
処理装置５０によって提供される。本発明の照度計の好ましい実施形態において
は、中央演算処理装置５０はまた、本発明の照度計内での分析物の操作を含む動
作を行う工業ロボット（図示せず）をも制御する。

【００２４】 プレート１０がサンプルチャンバ５５内に配置されると、光学系８０が、完全
なマイクロプレート１０の像を単一の像としてＣＣＤカメラ７０に供給する。 本発明の照度計の作動は合成された連続的な動作であり、照度計の全ての構成
要素は協働して正確で正しく且つ信頼性のあるデータを提供するけれども、本発
明は、三つの別個の一体化された系、すなわち、光学系、機械系及び処理系を参
照することによってより容易に理解することができる。以下の全体としての動作
の例を説明しながら、各々の動作を以下に説明する。

【００２５】 光学系 図２を参照すると、光学系８０が更に詳細に示されている。プレート１０内に
配置されたプレートウエル２０内の分析物からの発光による光線１００は、最初
に、暗視野コリメータ１１０内を通過する。コリメータ１１０は、ＣＣＤカメラ
７０による最終的な撮像のために平行及びほぼ平行な光線のみがサンプルウエル
２０を出て行くのを許容する。コリメーション作用は、サンプルウエル２０から
の迷光の防止及び発光サンプル間のクロストークの排除の助けとなる。コリメー
タ１１０は、サンプルからの迷光の制限を高めるために、サンプルトレイ１０に
対して密封係合されるか又はごく近接せしめられている。各ウエル１０は、コリ
メータ１１０内の対応するグリッド開口と厳密に整合されている。コリメータ１
１０から出た発光光線は、フレネル視野レンズ１２０を通過し、このフレネル視
野レンズは光をフィルタ１３０に向けて集光させる。本発明の好ましい実施形態
においては、コリメータ１１０とフレネル視野レンズ１２０とは、ユーザーが交
換することができるカセット内に包装されている。このような装置の交換は、種
々の分析物の光学特性及びプレート内のウエルの分布を変えることに必然的に伴
う。

【００２６】 フレネル視野レンズの使用は、いくつかの理由により光学系を入れ替えるため
には好ましい。最初に、設計及び物質の改良は、実質的にはそれ本来の制約を排
除しつつ、フレネルレンズの優れた光学的機能を利用して来た。今日においては
、多くのフレネルレンズが、散乱光が極めて少ない殆ど傷の無い表面を形成して
いる成形樹脂によって作られている。散乱光の除去は、本発明の照度計における
隣接するサンプル間のクロストークを排除する重要な要素である。更に、フレネ
ルレンズ及びその他の光学系の製造において一般的に採用される改良されたタイ
プの樹脂は、研磨されたガラスレンズに匹敵する光学的品質を有している。

【００２７】 コンピュータ制御のダイヤモンド研磨のような高度な技術による方法を使用す
ると、複雑な非球面を、フレネルレンズを注型するための長持ちする型内で加工
することができる。この方法によりフレネルレンズを製造して、本発明における
ように、電荷結合素子カメラにとって最も有効である正確な光学結像作用を得る
ことができる。更に、フレネルレンズは、フラットで極めて薄く成形できるとい
う点で従来のレンズにまさる利点を提供する。フレネルレンズの形状により、フ
レネルレンズを照度計のハウジング内に直接一体化することが容易にでき、低い
光のサンプルの正しい撮像にとって必要な光不透過性を高めることができる。更
に、フレネルレンズは、匹敵する従来のガラスレンズよりも遙かに低廉である。

【００２８】 他の如何なるレンズと同様に、フレネルレンズからの全体のビームの広がりは
、レンズの焦点距離に対する光源の大きさに依存する。発光アッセイサンプルの
ようなより小さい光源及びより長い焦点距離は、よりコンパクトなビームを形成
する。本発明の照度計における光学系の幾何学的構造及び寸法を最小化すること
に対して実際的な制限があるので、フレネル視野レンズ１２０の使用は、細かく
調整された光学系に対して最も大きな機会を提供する。プレート１０からの放射
光はレンズ２０を通過し、ＣＣＤ７０において得られる像が全てのウエル（例え
ば、横方向に配置された端縁のものであっても）内へ直接見下ろせるように屈折
せしめられる。この特徴は、典型的には“テレセントリック”と呼ばれている。

【００２９】 更に、本発明の好ましい実施形態においては、フィルタ１３０がホイール上に
形成され、この構造においては、種々のフィルタ要素が、分析されているサンプ
ルの発光特性に依存してホイールの種々の部分を占めている。フィルタ１３０は
、反射された迷光が視野の外側で反射されるように、ＣＣＤに対して２０°ない
し３０°の角度で傾斜せしめられるのが好ましい。特に、フィルタホイール１３
０は、高品質の結像を許容するばかりでなく、種々の波長で発光する種々の試薬
の発光を分離するために使用することもできる種々の波長範囲の選択を可能にす
る。フィルタホイール１３０はまた、サンプルプレート１０内の個々のサンプル
ウエル２０の中央演算処理装置５０による制御と同様に中央演算処理装置５０に
よって制御される。多くのアッセイにおいては、本発明に参考として組み入れら
れている係属中の米国特許出願第０８／５７９，７８７号において取り組まれて
いるような、種々の波長において発光する多数発光試薬が単一のウエル内で採用
されている。多数のフィルタを使用することによって、各々が順に結像され、予
め記憶された校正ファクタを使用して得られるデータから、正確な濃度を測定す
ることができる。フィルタ１３０には、選択されたバンドパスと結合して又は独
立した要素して作動する赤外フィルタ（ＩＲ）が設けられているのが好ましい。
出願人は、板状の燐光からＩＲ（赤外）線の迷光が生じて、異常に高いバックグ
ラウンドを生じることを発見した。

【００３０】 フィルタホイール１３０からのサンプルによって射出された光は、好ましい実
施形態においては大きい開口で歪みの少ないカメラレンズであるカメラレンズ１
４０を通る。カメラレンズ１４０は、ＣＣＤチップ７０上に像を結ぶ。本発明の
好ましい実施形態においては、ＣＣＤカメラ７０は、冷却された低ノイズで高い
分解能の素子である。レンズは、低い光のレベル（Ｆ１．４）で大きい開口数の
３５ｍｍ広角レンズであるのが好ましい。倍率は３ないし６、好ましくは約５．
５であるのが好ましい。好ましい実施形態においては、ＣＣＤカメラ７０には、
作動範囲（請求の範囲の本発明においては約１０⁵である）を広げるために、Ｎ
ｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標）照度計と称される焦点ぼけ防止ＣＣＤチップが設
けられている。焦点ぼけは、単一の画素に光が当たり過ぎ光電子がＣＣＤ素子の
ウエル容量をオーバーフローして周りの画素を消失させてしまうときに起こる。
更に、本発明の照度計の好ましい実施形態においては、選択されたＣＣＤカメラ
は、約−３５℃までのＣＣＤの冷却を提供する液体冷却熱電気（ペルチエ）素子
を含んでおり、このＣＣＤは、各々が１６μｍ角であって２０．５ｍｍ×１６．
４ｍｍの全作動領域を形成している１２８０×１０２４画素を有している。量子
効率平均１５％は、４５０ｎｍないし８００ｎｍの範囲に亘っている。出力は、
１６ビットの精度にデジタル化され、画素は、電子ノイズを低減させるために、
“貯蔵（ｂｉｎ）”することができる。

【００３１】 ここに開示された特徴を使用することによって、本発明の照度計は、高い密度
のサンプルトレイの高品質の結像を提供することができる空間解像度を有する。
ノイズ性能及びＣＣＤ温度は、所望の検知限界を提供するように設計されている
。

【００３２】 機構 本発明の照度計の機械系は、ＣＣＤカメラ７０によって読み取ることができる
ように、コリメータ１１０と整合されたマイクロプレートの自動化され且つ高い
スループットの正確な供給を達成するように設計されている。この目的のために
、図３に示されているように、本発明の照度計のシャトル２００は、プレート１
０が、好ましくはロボットアームのようなロボット装置によってシャトルに装荷
され、シャトル２００が次いでサンプルチャンバ５５に向かって運ばれる装荷位
置２０２から、読み取り位置２０３まで並進する。シャトル２００は、一般的な
ステッピングモーター（図示せず）によって並進せしめられる。シャトル２００
がサンプルチャンバ５５に向かって進むと、シャトル２００は注入装置３０の下
で停止し得る。注入装置３０は、図４の下方により詳細に図示されている。依然
として図３を参照すると、注入装置３０は、リザーバ２０４から抜き取った流体
試薬を給送する。注射器ポンプ２０５が、リザーバ２０４から流体試薬を抜き取
り、同流体試薬を注入チューブ４０へと圧送する。二方向弁２０６は、注射ポン
プ２０５によってリザーバ２０４から抜き取られ且つ注射ポンプ２０５によって
圧送された流体の供給チューブ４０への流通を制御している。実際の動作におい
ては、使用されている注入ポートと同じ数の注入チューブ４０が存在し、たくさ
んの注射ポンプ２０５も使用される。図４の下方に図示されているように、注入
装置３０は、１６個以下の注入ポート３０２を有している。注入装置が使用され
ているときに照度計と結合して使用されるプレートは、典型的には、一つの列内
に１６個以下のウエルが準備される。シャトル２００がプレート１０を注入装置
３０の下まで進むと、シャトル２００は、ウエルの第１の列２０８が注入装置３
０の下方に直接整合するように停止する。正確な量の分析物がウエルの第１の組
に供給され、シャトル２００は、ウエルの第２の列内へ試薬を注入するために、
一つの列を前方へ割り送りする。この過程は、全てのウエルが充填されるまで繰
り返される。その後に、シャトル２００は、ヒンジ止めされたドア２１２を通っ
てサンプルチャンバ５５内へと前方に進む。別のやり方では、ドア２１２は、ギ
ロチンドア又は同様のタイプの閉鎖機構であっても良い。プレート１０のウエル
は、次いでサンプルチャンバ５５内で読み取られる。読み取りが完了すると、シ
ャトル２００は装荷位置２０２へと戻る。

【００３３】 シャトル２００が注入バーのところへ進む前に、プレート内への正しい供給の
ために、チューブに流体を十分に入れる必要があるかもしれない。樋３０４は、
矢印で示されたシャトル２００の移動方向に平行なその貯蔵位置から、同移動方
向に直角な注入装置３０のすぐ下方に横たわる位置まで回転する。注入装置３０
及びチューブ２０４内の流体は、樋３０４内へ供給され且つ吸引によって取り出
される。シャトルがサンプルチャンバ５５に向かって移動せしめられると、樋３
０４は、次いで、シャトル２００の移動方向から離れて同移動方向に平行なその
休止位置へと戻る。装荷位置２０２への戻り動作の際に、シャトル２００上のロ
ケータ２１４はカム２１６と係合する。ロケータ２１４は、カム２１６と係合し
たときにロケータ２１４がプレート１０から凹むように、弾性手段上に取り付け
られている。これによって、正しい位置決めの要件なしで、プレート１０の取り
外し及び新しいプレート１０のロボットアーム又はその他の供給源からの供給が
可能になる。シャトル２００が装荷位置２０２から移動して離れるときに、ロケ
ータ２１４は、前方へ付勢されてプレート１０を定位置に確実に位置決めする。
プレート１０は、ロケータ２１４の弾性的な付勢によって肩部２１７に当接せし
められて保持される。

【００３４】 得られた結果が正しい試験サンプルと関連付けられるように、各プレートは正
しく特定されることが重要である。殆どのＨＴＳ研究所においては、殆どのマイ
クロプレートは、唯一の“バーコード”で標識される。標識は、プレート自体の
面に直角な面上に配置されることが多い。各プレートの正しい特定を可能にする
ために、バーコードリーダー２１８が、概して符号２９９によって指示された照
度計ハウジング内のドア２１２のすぐ上、例えば、アーム又はフランジ２２０上
に取り付けられる。バーコードリーダー２１８は、ミラー２２２上に合焦され、
これは、次いで、シャトル２００に到達したときにプレート１０の前方端縁又は
先端から直接読み取ることが可能になる。このように、各プレートがサンプルチ
ャンバ内に到達する前に、その濃度は、処理演算装置５０内に正しく記録され、
得られた結果はその濃度と関連付ることができる。当業者は、種々の整合構造及
びバーコードリーダー２１８及びミラー２２２の両方の位置決めが所望の特定を
もたらすことを認識するであろう。

【００３５】 図４により明確に示されているように、注入装置３０は、アッセイされている
プレート上のウエルの全体の数に対応する位置が設けられたアクチュエータホイ
ール３０６の作動によって正しく配置される。同様に、プレートの異なる厚みを
明確にするために、垂直方向の位置をホイール３０８によって制御しても良い。
シャトル２００の単純な並進運動及び運ばれる各プレートの正しい位置決め及び
特定を仮定すれば、サンプルチャンバ５５内への及びサンプルチャンバ５５から
のマイクロプレート試験プレートの迅速なサイクリングをなすことができる。

【００３６】 本発明の光学系と関連させて上記したように、使用されている発光エミッタの
選択された波長に含まれる光以外の光の通過を反らせるフィルタが設けられる。
このフィルタアセンブリは、図５に分解図で示されている。フィルタフレーム５
０２は、フィルタホイール５０６のハブに結合されたアーム５０４によって支持
されている。たくさんの異なるフィルタが単一のホイール上に設けられても良い
。フィルタ５０８自体は、グロメット、ねじ又はその他の保持器具５１２によっ
てフレーム５０２に固定されているカバー５１０によってフレームにしっかりと
取り付けられ且つ保持されている。上記したように、フィルタホイールは、如何
なる反射も視野の外側へ導くために、フィルタ５０８をコリメータ１１０に対し
て通常は約２２°で傾斜させてフレーム５０２内に保持するように位置決めされ
る。光は、カメラレンズ１４０及びＣＣＤカメラ７０と整合されたフィルタ開口
５０８内を通過する。更に上記したように、フィルタ５０８は、フィルタ自体の
構成要素としてか又は測定される光用のフィルタに追加して設けられる構成要素
として、赤外遮断装置を含むのが好ましい。赤外遮断装置は、外部からの光線に
よって生じる赤外放射がＣＣＤカメラによって受け取られた像を変えるのを防止
するためのものである。

【００３７】 光学チャンバ６０が図６に示されている。図示されているように、光学チャン
バ６０には、サンプルハウジング６０４が取り付けられている光学ハウジング６
０２が結合されている。プレート１０が光学チャンバ６０内に装荷されると、プ
レートはサンプルハウジング６０４内に固定される。サンプルハウジング６０４
は、コリメータ１１０と整合されて配置されており、サンプルハウジング６０４
の上方にはフレネルレンズ１２０が設けられている。多くの発光アッセイは室温
で設けることができるけれども、いくつかの発光アッセイは高い温度を必要とす
る。この装置の照度計には、サンプルチャンバが設けられており、同サンプルチ
ャンバ内では、サンプルハウジング６０４は、好ましい実施形態においてはポリ
ウレタンホームである絶縁体６０６と、サンプルチャンバ５５内の温度を約４２
℃の室温よりも高い温度まで上げるためのヒーター要素６０８と、を担持してい
る。

【００３８】 雰囲気状態においてさえ、プレート１０の充填されたウエルから発生する水蒸
気の結果として、凝結がフレネルレンズ１２０の表面上に集まる傾向がある。霜
取り装置６１０は、チャンバが雰囲気状態にある場合に、雰囲気状態又はチャン
バの温度よりもほんの数度、好ましくは２ないし３°加熱された空気の流れを、
フレネルレンズ１２０の表面を横切って導き、凝結を効率的に防止する。光学チ
ャンバ６０の内側の頂部には、撮像前に所望の波長を濾波するために波長を変え
るフィルタ６１４を取り付けても良いフィルタホイール６１２を駆動するフィル
タモーター６１０が取り付けられている。もちろん、光がフィルタ６１４を通過
した後にＣＣＤカメラ上に導かれるように光学チャンバ６０の光学ハウジング６
０２内に符号６１６で示された領域が設けられている。光学チャンバ６０の大き
さは、図６においては、光学チャンバ６０とフィルタホイール６１２と霜取り装
置６１０との間の関係を図示するために誇張されている。実際には、フィルタは
、光学チャンバ６０の内側でサンプルハウジング６０４の外側に配置されている
が、所望の機能を依然として達成しながら代替え的な配置が可能である。

【００３９】 図６Ａには、本発明の好ましい実施形態における新規なロボット機構６１６の
平面図で示されており、このロボット機構６１６は、高いスループットスクリー
ニング（ＨＴＳ）において使用するための能力を提供する。図６Ａを参照すると
、動作は以下の通りである。ロボットプレートスタック６２０、６２２、６２４
、６２６及び６２８の各々は、垂直スタック内に配列された多数のサンプルプレ
ート１０によって満たされている。図６Ａの好ましい実施形態においては、ロボ
ットプレートスタック６２８は、廃棄スタックとして示されている。残りのロボ
ットプレートスタック６２０、６２２、６２４及び６２６は、演算処理装置５０
（図示せず）によって制御されるソフトウエアによって供給されるようにプログ
ラムすることができる。これらのスタックのいずれかからプレートを装荷するか
又は掴み取るために、ロボットアーム６３０は、演算処理装置５０内にプログラ
ムされたソフトウエアの制御によって、所望のロボットプレートスタックへと垂
直方向で且つ回転して移動する。演算処理装置５０によって命令されたとき、こ
の装置の移送装置２００は、サンプルプレート１０を、装荷位置２０２から読み
取り位置２０３へと運び、撮像が完了すると装荷位置２０２へと戻す。図６Ａに
示された本発明の実施形態においては、サンプルプレート１０を装荷位置２０２
から読み取り位置２０３へと移動し且つ装荷位置２０２まで戻る経過時間は、典
型的には、撮像時間を含む３０ないし１２０秒である。

【００４０】 ステージング（切り離し）位置６３２及び６３４が、ロボットアーム６３０の
位置に対して４５度の位置に配置されている。一つの実施形態においては、撮像
が進んでいる間に、ロボットアーム６３０は、サンプルプレート１０をステージ
ング位置６３２に配置することができ、サンプルプレート１０を装荷位置２０２
に配置する準備ができている。撮像が完了した時に、ロボットアームは、読み取
られたプレートを、装荷位置２０２からステージング位置６３４まで移動させる
ことができ、次いで、同プレートをステージング位置６３２から装荷位置２０２
へ装荷し、サンプルプレート１０が撮像されている間に、ロボットは、プレート
を、ステージング位置６３４から廃棄スタック６２８へと移動させ、新しいサン
プルプレート１０をステージング位置６３２に配置する。実際には、ステージン
グ位置は、装荷位置とほぼ同じ高さにあり、従って、動きが迅速である。好まし
い実施形態においては、ロボットアーム６３０は、撮像が一続きであるよりもむ
しろ撮像が進んでいる間にロボットプレートスタック６２０、６２２、６２４及
び６２６のいずれかへと時間がかかる動きを行う。

【００４１】 ステージング位置６３２及び６３４においては、単一のサンプルプレート１０
のためのサイクル時間は、７２秒の全サイクル時間に対して、ステージング領域
から／ステージング領域までの二つの動き（各々３秒）プラス読み取り位置２０
３への／読み取り位置からの二つの移送の動き（各々３秒）プラス積分時間（像
露出）時間（典型的には６０秒）である。ステージング位置６３２及び６３４を
使用しない場合の時間は、１２６秒の全体に対して、スタックへの二つの動き（
各３０秒）プラス二つの移送（各３秒）プラス積分時間（典型的には６０秒）で
ある。ロボット機構６１６の好ましい実施形態に記載されているように、ステー
ジング位置６３２及び６３４の使用はサイクル時間を４３％だけ減じる。

【００４２】 処理 上記したように、本発明の照度計のワークステーションの機械系及び光学系は
、フレネルレンズ／コリメータの使用を十分に利用してＣＣＤカメラによる単一
の像視検及びそれに続く分析を可能にするＨＴＳ環境における正しく定量的な発
光の値を提供するように設計されている。コリメータ、レンズ及びカメラは、互
いに結合して、従来技術における試みにおいて経験されるクロストークを減少さ
せる。得られた信号は、更に、図７に図示されているように、演算処理装置５０
又はその他の方法に装荷されたソフトウエアによって更に処理して、得られた値
を更に精緻なものにする。

【００４３】 ここに記載された本発明の一体化された機械系及び光学系によって収集された
像のデータを処理する前に、本発明の一体化された処理構成要素は、信頼性のあ
るデータ収集とするために、最初に、これらの一体化された機械系及び光学系の
機械的整合を制御しなければならない。この過程は、演算処理装置５０の制御下
で行われる。整合試験を行うためには、本発明の発光検知は、所謂温かいウエル
と呼ばれる試験プレートの４つの試験サンプルウエルから発光された光を測定す
る。好ましい実施形態においては、この温かいウエルは、整合試験のために使用
されるサンプルトレイの各コーナーの近くに配置される。４つの温かいウエルの
各々から隣接するウエルのクロストークが分析され、これらの値が比較される。
コリメータがサンプルトレイ上に正しく整合されたとき、クロストークの値が４
つの温かいウエルに対して対称的であろう。本発明のソフトウエアは、試験サン
プルウエルの不正確な数、不正確な強度又は不正確な配置のようなあらゆる検知
されたエラーをフラグをたてて合図する。エラーがないことを検知した後か又は
検知され且つフラグをたてて合図されたエラーを補正した後に、本発明のソフト
ウエアは、サンプルウエルのトレイ、コリメータ、フレネルレンズ及びＣＣＤカ
メラアセンブリの正しい整合を決定するために、対称性の計算を行う。本発明の
公知の実施形態においては、以下のステップを行うことによって、対象性の計算
を行うために公知のソフトウエア技術が採用されている。

【００４４】 １．温かいウエルと垂直及び水平の隣接するウエルの強度を引き出す。 ２．温かいウエルの各々に対して、水平及び垂直の隣接するウエルの強度の平
均値を別個に計算する。

【００４５】 ３．水平及び垂直の方向の各々に対して、実際の隣接する強度と平均値との差
を計算する。 ４．パーセンテージの強度の値に変換するために、この差を温かいウエルによ
って正規化する。

【００４６】 ５．これらの差の最も悪い場合の絶対値を見つけ、それを全体の不整合として
表示する。 ６．温かいウエルの右側（水平方向）に隣接する４つのウエルを平均化するこ
とによって、Ｘ方向（水平）の平均の不整合を計算する。

【００４７】 ７．温かいウエルの頂部（垂直方向）に隣接する４つのウエルを平均化するこ
とによって、Ｙ方向（垂直）の平均の不整合を計算する。 ８．温かいウエルの頂部における左側の温かいウエルの垂直隣接ウエルを平均
化することによって回転方向の不整合を計算し、それを右側の温かいウエルの垂
直隣接ウエルの平均値から差し引き、それによって、隣接するウエルの値のあら
ゆる傾きを指示する。

【００４８】 ステップＡにおいては、各々のフィルタ／エミッタのための３つの実際の像が
撮られる。Ａ₁はカーソル前方（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）の像であり、Ａ₂は十分な
積分時間の像であり、Ａ₃はカーソル後方（ｐｏｓｔ−ｃｕｒｓｏｒ）の像であ
る。カーソル前方の像とカーソル後方の像とは、画素の飽和の問題を避け且つ検
知作動範囲を伸ばすために撮られる。カーソル前方の像及びカーソル後方の像は
、たくさんの飽和した画素を含むべきでない少ない積分時間の像を指している。
十分な積分時間の像の６個以上の画素が飽和すると、カーソル前方の像とカーソ
ル後方の像とが一緒に平均化されて、ウエルの領域のための実際のデータを形成
する。６個の画素の飽和がない場合には、十分な積分時間の像が使用される。

【００４９】 ステップＢにおいては、各画素を明確に分離し且つ読み取るために、各像は、
端縁検知及びマスキングを受け、処理ステップは、それによって各ウエルの端縁
又は対応する光の像が特定されるか又は注釈を付けられて、本明細書に参考例と
して組み入れられている米国特許出願第０９／３５１，６６０号に開示されてい
る各ウエル領域を離れて設定して明確に分離する。Ｂ₁、Ｂ₂及びＢ₃の各々に対
して、各々、カーソル前方の像、十分な積分時間の像及びカーソル後方の像と称
される端縁の検知及びマスキングがなされる。これらの像は、次いで、“異常値
”補正、補正又は異常値及び異常の“削り出し（ｓｈａｖｉｎｇ）”を受ける。
この方法においては、重要な領域内の画素は、“異常値”を特定するために試験
される。この異常値は、検知された光の強度に関して、それらの近辺と全体とし
て一致しないものであり、所与の画素又は小さい画素領域の強度が近辺の画素又
は画素領域と著しく異なる場合には、次いで、周囲の画素又は領域の平均値が使
用されて、エラーデータと置き換えられる。これは、宇宙線によって生じるもの
のようなランダムな光線によるものであり得る。この方法において、このタイプ
の強度は補正される。

【００５０】 続いて、ステップＣにおいて、各像、Ｃ₁、Ｃ₂及びＣ₃は、マスクで画定され
た重要な領域の各々の中の平均の画素値を得るために、暗バックグラウンドを差
し引く暗減算（ｄａｒｋ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）を受ける。この減算は、周
期的に更新される記憶されたライブラリからウエル毎になされる。

【００５１】 特に、暗減算は、光が無いときにおいてさえ、ＣＣＤカメラが低レベルの画素
又は貯蔵値（ｂｉｎ ｖａｌｕｅ）を出力できるという事実に対して補正するた
めになされる。この値は、位置及び積分時間の不変量である電子バイアス電圧と
、位置によって変わり得る“暗電流”とを含んでおり、且つ積分時間とＣＣＤの
温度に比例している。ＣＣＤはまた、光の入力にかかわらず常に高いレベル又は
飽和している欠陥画素を有していても良い。

【００５２】 本発明の処理ソフトウエアは、ステップＣにおいて、実際のサンプルウエルの
像データから、このバックグラウンド像又はデータを差し引く。関連技術におけ
る当業者が認識するように、実際の像のすぐ前又は後の“暗”像を撮像し、両方
の場合に同じ積分時間のための像を撮像すること、及び実際の像データからこの
“暗”像データを差し引くことは知られている。本発明の好ましい実施形態にお
いては、“暗”像データは、好ましくは、特別な時間間隔で迅速に補正される最
初の“暗”像バックグラウンドはスタートアップ時に補正され、次いで、典型的
には、像処理動作中に４時間間隔でなされる。

【００５３】 バックグラウンド像は、積分時間−不変要素と積分時間−変動要素とを有して
いるので、データは、最小積分時間と最大積分時間とにおいて各サンプルウエル
に対して補正され、“傾斜／遮断”ラインが、公知のデータ分析技術を使用して
、２つのデータポイント間で計算される。この計算は、最小と最大との間のあら
ゆる積分時間に対するデータ補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を許容し、最
小積分時間と最大積分時間との下又は上の積分時間のためのデータ補外（ｅｘｔ
ｒａｐｏｌａｔｉｏｎ）を許容する。

【００５４】 本発明の好ましい実施形態においては、ＣＣＤ出力増幅器によって起こされる
２つの別個の暗電流機能を有するＣＣＤカメラが採用されている。増幅器の作動
は熱を発生し、必ずバックグラウンド“暗”像データを形成する。好ましい実施
形態においては、増幅器は、１０秒未満の積分時間に対して連続的に作動し、一
方、１０秒以上の積分時間に対しては読み取り動作の直前までオフされたままで
ある。１０秒以上の積分時間に対して計算された“傾斜／遮断”ラインは、次い
で、必ず、１０秒未満の積分時間に対して計算された“傾斜／遮断”ラインより
も低い傾斜を有する。ステップＣにおいては、処理ソフトウエア要素は、演算処
理装置５０内の０ないし１０秒の積分時間領域の両方に対して別個の収集及び最
小二乗回帰を可能にし、“暗”バックグラウンド像が個々のＡＯＬの各々に対し
て別個に記憶される。

【００５５】 “暗”電流及びバイアスもまた常に変動し得る。処理ソフトウエア要素は、“
暗”バックグラウンド像が撮られたときに撮られる積分時間が（上記の回帰ライ
ン技術を使用して）正規化された（上記した視野の外側の）“暗基準”画素値を
、実際のサンプルウエル像が撮られている間に撮られた“暗基準”画素値とを比
較することによって、この作用に対して補正する。これらの値の差は、次いで、
“暗”バックグラウンドデータに対して全体的な数として適用できるように、差
し引かれるか加算される。これは、バイアスドリフトを補正し且つ全体的なＣＣ
Ｄ温度ドリフトをも補正する。

【００５６】 上記したように、ステップＣの上記の“暗バックグラウンド”補間／減算の全
てはウエル毎になされる。 ステップＤにおいては、画素の飽和が起こってカーソル前方及びカーソル後方
の像の平均値が使用されなければならない場合には、像データに、カーソル前方
の像によって表されるパーセンテージ（例えば、３％）の逆数が掛けられる。

【００５７】 ステップＥにおいては、ウエルのデータが、完全に均一な入力照射に対する系
の応答の逆数である校正ファイルを使用している均一性変動値に対して補正され
る。

【００５８】 ステップＦにおいては、データを全体として処理し且つ二次元データアレイか
らの三次元像の再生がなされるのと同じ形態で最終的な像を作成することによっ
て、クロストーク補正がなされる。

【００５９】 特に、ステップＦの好ましい実施形態においては、インパルス応答関数（ＩＲ
Ｆ）が９６ウエルプレートタイプの９６個のウエル全てに対して収集される。こ
れは、所与のプレート内の一つの特定のウエルを高強度の照射光源によって満た
し、プレートを撮像し、プレート内の全てのウエルの応答をこの一つの高強度の
ウエルに対して分析することによってなされる。ＩＲＦは、完全なデータの組に
対して所望される異なるウエル位置の各々に対してこの方法を繰り返すことによ
って全てのウエルに対して別個に収集される。３８４ウエルタイプに対しては、
９６個のサンプリング領域が選択され、選択された領域間でのウエルのデータは
、二次元で補間される。好ましい実施形態においては、９６サンプリング領域は
、外側から始まり中心に向かって、２つの行毎及び２つの列毎からなる。３８４
ウエルプレートにおいては行と列との数が等しいので、２つの中心の行と２つの
中心の列とが補間される。３８４ウエルプレート内の反射もまた利用され且つ欠
けている入力データの反射を予測し且つ補間するために使用される。更に、好ま
しい実施形態においては、全てのウエルが高強度のウエルに対して正規化される
。

【００６０】 続いて、ステップＦにおいて、各ウエルのためのウエルＩＲＦ値の二次元アレ
イが“展開”されて一次元列アレイにされ、他のウエルに対するＩＲＦ値の二次
元アレイが、以下の表１に示されているように連続する列として加算される。

【００６１】

【表１】

【００６２】 Ｎ×Ｎマトリックスの形態を有する展開されたマトリックス（式中、Ｎ＝補正
されるウエルの数）は、反射ファクタを含む装置間のクロストークの完全な特性
を含んでいる。この展開されたマトリックスは、次いで、公知のマトリックス反
転方法を使用して反転させ、且つ実際のアッセイデータから展開された一次マト
リックスをマトリックスかけ算して補正として使用される。この計算方法は、［
真の光源分布］を解くためのマトリックス代数学として示すこともできる： ［真の光源分布］×［系のＩＲＦ］＝［装置出力］ ［真の光源分布］＝｛１／［装置のＩＲＦ］｝×［装置出力］ 続いて、上記の処理によって得られた計算されたウエルの強度は、校正されて
、公知のレポータ酵素（ｒｅｐｏｒｔｅｒ ｅｎｚｙｍｅ）の濃度のような重要
な絶対パラメータにされる。この校正は、関連技術の当業者によく知られている
種々の校正曲線のいずれかを作る正規化方法によって行われる。

【００６３】 任意的なステップＧにおいては、処理された像情報が、試験された物質との適
当な相関関係を得るために、調整前の必要な処理を受ける。特に、好ましい実施
形態においては、本発明の処理ソフトウエアは、多要素分析を行うことができる
。基本的な問題は、他の種々の試薬含んでいる単一のサンプル内の単一の試薬の
濃度を別個に計算することである。典型的には、本発明と共に使用される試薬は
、種々のスペクトル（おそらく重なっている）に亘って射出するように系統立て
られる。一体化された光学要素に関して既に述べたように、多数の試薬から光を
分離する第１のステップは、他の目標でない試薬の発光に対する感度を最小にし
つつ、目標試薬の発光に対する感度を最大にするように設計された光学バンドパ
スフィルタによって達成される。本発明の好ましい実施形態においては、目標試
薬の発光スペクトルの各々に対して一つの光学フィルタがある。

【００６４】 光学フィルタは干渉素子であるので、それらのバンドパス特性は、濾波される
発光の入射角に依存して変化する。各ウエルの特定の配置と光学フィルタに対し
て特異であるので、入射角は、各ウエルに対して特異である。従って、全ての計
算及び濾波率は、サンプルウエル毎に特異でなければならない。多要素の校正は
以下のようにしてなされる。

【００６５】 実際の複合（たくさんの試薬）サンプルに先立って、各ウエル内の単一の試薬
のみを含む標準規格品の撮像が行われ且つ分析される。これらの標準規格品は、
各ウエルに対して、各光学フィルタのための多要素係数として集合的に使用され
る一組の係数を形成するであろう。所与の光学フィルタに対して、そのフィルタ
のための目標試薬は最も高い出力を生成するべきである。その他の試薬もまた、
フィルタのバンドパス内のスペクトルを有しているかもしれず且つこれらの目標
でない試薬のスペクトルのフィルタ信号への重なりの測定値であるより小さい出
力を生成するであろう。例えば、目標試薬に対するフィルタの出力は、８５０で
あり、その他の２つの試薬に対するフィルタの出力は、各々、１００と５０であ
る。３つの試薬が単一のウエル内に一緒に加えられた場合には、全体の出力は１
００であり、比率は、８５０：１００：５０であった。これらの係数は、各々の
ウエル位置及びフィルタに対して別個に測定されて、連立方程式のための係数の
完備した組を付与する。これによって、一つのサンプルウエル内の試薬の濃度の
いかなる組み合わせの解決を可能にするであろう。更に、好ましい実施形態にお
いては、これらの係数はまた、“全体の発光”内の全体の強度の読み取りによっ
て正規化され、その結果、この計算は、単一の試薬のみが“全発光”フィルタに
よって測定された場合に装置が測定する強度と同じ強度をもたらすであろう。こ
の計算は、青と緑の試薬（計算においてはＲとして省略されている）及び青と緑
と全発光のフィルタ（計算においてはＦとして省略されている）の簡単な場合に
対して以下のように示すことができる： ＬｅｔＡ＝（青Ｒないし青Ｆに対する装置の出力）／（青Ｒないし全発光Ｆに対
する装置の出力） ＬｅｔＢ＝（緑Ｒないし青Ｆに対する装置の出力）／（緑Ｒないし全発光Ｆに対
する装置の出力） ＬｅｔＣ＝（青Ｒないし緑Ｆに対する装置の出力）／（青Ｒないし全発光Ｆに対
する装置の出力） ＬｅｔＤ＝（緑Ｒないし緑Ｆに対する装置の出力）／（緑Ｒないし全発光Ｆに対
する装置の出力）。

【００６６】 これらの係数は、多色での試験を行う前に、各ウエルに対して測定される。そ
して、多試薬／多色に対しては、 （青Ｆの装置の出力）＝Ａ×（青Ｒの真の強度）＋Ｂ×（緑Ｒの強度）及び （緑Ｆの装置の出力）＝Ｃ×（青Ｒの真の強度）＋Ｄ×（緑Ｒの強度） これらの２つの連立方程式は、次いで、演算処理装置５０の制御下で、処理ソ
フトウエアによって青及び緑の試薬の真の強度に対して解かれる。

【００６７】 更に、ステップＧにおいて、各フィルタに対する装置のなまの出力は、方程式
を解く前に積分時間に対して正規化される。結果として得られた強度は、上記し
た基準を使用して、濃度として計算することができる。

【００６８】 最後に、ステップＨにおいて、分析されたデータは、再び演算処理装置５０に
よって制御されたユーザーが受け入れ可能な形態で表される。 本発明は、作動範囲及びＮｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標）照度計の自由度を例
示しているＨＴＳ形式で実施されたアッセイの例を参照することによって、更に
理解することができる。

【００６９】 例 例１−精製されたｃＡＭＰの測定 ｃＡＭＰ標準規格品が逐次希釈され且つアルカリ性フォスファターゼ結合ｃＡ
ＭＰ及び抗−ｃＡＭＰを備えた９６ウエルアッセイに添加した。これらのプレー
トを、ｃＡＭＰ−Ｓｃｒｅｅｎ（登録商標）プロトコルによって処理し、ＣＳＰ
Ｄ／Ｓａｐｐｈｉｒｅ−ＩＩ（登録商標）を添加して３０分経過した後に、Ｎｏ
ｒｔｈＳｔａｒ（登録商標）上で１分間撮像した。精製されたｃＡＭＰの０．０
６ｐＭの感知は、ＮｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標）のワークステーション上でｃ
ＡＭＰ−Ｓｃｒｅｅｎ（登録商標）によってなされる。結果を図８に示す。

【００７０】 例２−Ｃ２細胞を発現するアドレナリン作用性β２レセプタ内でのｃＡＭＰ誘 導 Ｃ２細胞を発現するアドレナリンβ２レセプタを、９６−ウエルプレート（１
０，０００細胞／ウエル）内にプレートし、イソプロテレノールによって１０分
間刺激した。ｃＡＭＰ製品を、ｃＡＭＰ−Ｓｃｒｅｅｎアッセイを使用している
細胞溶菌液内で定量した。アッセイプレートをＣＳＰＤ／Ｓａｐｐｈｉｒｅ−Ｉ
Ｉ（登録商標）を添加して３０分経過した後に、ＮｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標
）上で１分間撮像した。刺激されたアドレナリンレセプタからのＮｏｒｔｈＳｔ
ａｒ（登録商標）上で、次第に増えるｃＡＭＰのレベルを検知した。結果を図９
に示す。

【００７１】 例３−３８４−及び１，５３６−ウエル形式のＬｕｃ−Ｓｃｒｅｅｎ（登録商 標）レポータ遺伝子アッセイ ｐＣＲＥ−Ｌｕｃをトランスフェクトされた細胞を、９６−、３８４−及び１
，５３６−ウエルプレート内に接種し、フォルスコリン（ｆｏｒｓｋｏｌｉｎ）
によって２０時間培養し、Ｌｕｃ−Ｓｃｒｅｅｎ（登録商標）システムによって
アッセイした。ＰＣＲＥ−Ｌｕｃは、ｃＡＭＰ応答要素（ＣＲＥ）の制御による
発光酵素レポーター遺伝子を含んでいる。フォルスコリンは、アデニレートシク
ラーゼの不可逆性の活性化による細胞内のｃＡＭＰ製品を含んでいる。全てのプ
レートの形式が、比較可能なフォルスコリン誘導ｃＡＭＰレベルを示している。
結果を図１０に示す。

【００７２】 例４−ｐＣＲＥ−ＬｕｃでトランスフェクトされたＮＩＨ−３Ｔ３細胞のフォ ルスコリン誘導 ｐＣＲＥ−Ｌｕｃでトランスフェクトされた細胞を９６−ウエルプレート内で
接種した。４つのランダムなウエルを、１ｍＭのフォルスコリンによって１７時
間誘導し、Ｌｕｃ−Ｓｃｒｅｅｎ（登録商標）システムによってアッセイした。
結果を図１１に示す。

【００７３】 例５−ルシフェラーゼ及びβ−ガラクトシダーゼレポーター酵素のＤｕａｌ− Ｌｉｇｈｔ（登録商標）の定量 ＮＩＨ／３Ｔ３細胞を、ｐＣＲＥ−Ｌｕｃ及びｐβｇａｌ−Ｃｏｎｔｒｏｌに
よって一緒にトランスフェクトし且つ９６−ウエルマイクロプレート（２×１０ ⁴ 細胞／ウエル）内に接種した。細胞は、１７時間フォルスコリンによって培養
した。細胞にＭｏｄｉｆｉｅｄ Ｄｕａｌ−Ｌｉｇｈｔ（登録商標）Ｂｕｆｆｅ
ｒ Ａを添加し且つ１０分間培養した。Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｄｕａｌ−Ｌｉｇｈ
ｔ（登録商標）Ｂｕｆｆｅｒ Ｂを注入し且つルシフェラーゼで触媒作用を施し
た発光を迅速に測定した。３０分後に、Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ−ＩＩを添加し
、次いで、β−ガラクシトダーゼで触媒作用を施した発光を、ＮｏｒｔｈＳｔａ
ｒ（登録商標）ＨＴＳワークステーション上で定量した。定量結果を図１２に示
す。

【００７４】 例６−ルシフェラーゼレポータの正規化した折り畳み誘導 ルシフェラーゼ活性化の折り畳み誘導（ｆｏｌｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）を、
β−ガラクトシダーゼ活性化に対する正規化に続いて計算した。Ｄｕａｌ−ｌｉ
ｇｈｔ（登録商標）アッセイは、正規化のための制御レポータの使用を可能にし
又は遺伝子発現によって特異性でない作用を監視することが可能になる。これを
図１３に示す。

【００７５】 例７−アンタゴニスト活性化に対するＢＡＰＴＡ−ＡＭ作用 ＣＨＯ−Ａｅｑ−５ＨＴ２Ｂに、コエレンテラジン（ｃｏｅｌｅｎｔｅｒａｚ
ｉｎｅ）ｈ＋／−０．５μＭ ＢＡＰＴＡ−ＡＭを４時間装荷した。アンタゴニ
スト メチセルギドを、３０分間、装荷された細胞に添加した。１μＭアゴニス
トａ−Ｍｅ−５ＨＴを注入し、発光された光を、ＮｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標
）システム上で２０秒間積分した。メチセルギド（０．６μＭ）に対してレポー
トされたＩＣ５０は、ＢＡＰＴＡ−ＡＭの存在下で変化しない。得られたデータ
を図１４に示す。

【００７６】 例８−オレクシン２レセプタの刺激されたペプチド アゴニスト上でのＢＡＰ ＴＡ−ＡＭの作用 ＣＨＯ−Ａｅｑ−ＯＸ２−Ａ２細胞に、コエレンテラジン（ｃｏｅｌｅｎｔｅ
ｒａｚｉｎｅ）ｈ＋／−０．６μＭ ＢＡＰＴＡ−ＡＭを４時間装荷した。ペプ
チド アンタゴニスト オレクシン Ｂをウエル内に注入し、発光された光を、
ＮｏｒｔｈＳｔａｒ（登録商標）システム上で２０秒間積分した。ＮｏｒｔｈＳ
ｔａｒ（登録商標）システム上でこのアッセイを使用したとき、オレキシンＢ（
０．７５ｎＭ）に対してレポートされたＥＣ５０は、ＢＡＰＴＡ−ＡＭの存在下
で変化しない。これは図１５に示す。

【００７７】 以上、本発明を特定の実施形態及び例を参考にして説明した。指示されていな
い場合でも、いかなる実施例又は例も限定することは意図していない。本発明の
技術の経験なく及び請求の範囲内で、当業者は変形例を想到できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による発光検知装置の好ましい実施形態の断面図である。

【図２】 本発明による発光検知装置の光学系の詳細な断面図である。

【図３】 本発明のプレート移送装置の断面図である。

【図４】 本発明の注入装置のアームアセンブリの斜視図である。

【図５】 フィルタホイールアセンブリの分解図である。

【図６】 図６は、光学ハウジングの断面図である。 図６Ａは、本発明のロボット機構の平面図である。

【図７】 本発明の処理方法のフローチャートである。

【図８】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図９】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１０】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１１】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１２】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１３】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１４】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

【図１５】 例１ないし１０における本発明を使用して得られた結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アトウッド，ジョン アメリカ合衆国 (72)発明者 デシマズ，ブルース・イー，ザ・セカンド アメリカ合衆国カリフォルニア州94526， ダンヴィル，ウェスタン・スター・プレイ ス 630 (72)発明者 ラカトス，エドワード アメリカ合衆国コネチカット州06801，ベ セル，リッジデイル・ロード 56 (72)発明者 レヴィ，ジェフ アメリカ合衆国コネチカット州06611，ト ランブル，ゲイトハウス・ロード 46 (72)発明者 メタル，イスラエル アメリカ合衆国ニューヨーク州11367，フ ラッシング，78・アベニュー 144−15 (72)発明者 サバク，ジョージ アメリカ合衆国コネチカット州06468，モ ンロー，ブルックサイド・ドライブ 19 (72)発明者 ウォン，ヨン・ドン アメリカ合衆国コネチカット州06897，ウ ィルトン，モリアリティ・ドライブ 73 Ｆターム(参考） 2G054 AA06 CA21 CE02 EA01 EA02 FA17

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光を通さないチャンバを含む、複数の発光サンプルを分
   析するための照度計であって、 電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラと、 各々のウエルが前記複数の発光サンプルのうちの単一のサンプルを含むための
   ものである、複数のウエルを含むプレートを支持するためのシャトルと、 前記サンプルトレイと前記ＣＣＤカメラとの間に配置されたコリメータと、 同コリメータと前記ＣＣＤカメラとの間に配置されたフレネルレンズと、 同フレネルレンズとＣＣＤカメラとの間に配置されたカメラレンズと、を含む
   照度計。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照度計であって、 前記複数の発光サンプルの各々が、生物発光物質又は化学発光物質のうちの一
   つである、照度計。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の照度計であって、 前記複数の発光サンプルの分析を制御するための中央演算処理ユニットを更に
   含む、照度計。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の照度計であって、 前記複数のウエル内の前記複数の発光サンプル内に液体試薬を配置するための
   注入装置を更に含む、照度計。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の照度計であって、 前記注入装置が、発光に必要とされる試薬を、前記複数のウエル内に配置する
   、照度計。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の照度計であって、ロボットを更に含む照度
   計。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の照度計であって、前記チャンバが温度制御
   されている、照度計。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の照度計であって、 前記フレネルレンズと前記ＣＣＤカメラとの間に配置されたフィルタを更に含
   む、照度計。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の照度計であって、 前記フィルタが、波長を変えるためのフィルタ部材を含んでいる、照度計。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の照度計であって、 前記フレネルレンズ上の凝結を防止するための霜取り装置を更に含んでいる、
    照度計。
11. 【請求項１１】 照度計内の複数の発光サンプルを分析する方法であって、 前記複数の発光サンプルを、トレイ内の各々の複数のサンプルウエル内に発光
    サンプルを配置するステップと、 電荷結合素子カメラを含む可視光を通さないチャンバ内に前記トレイを配置す
    るステップと、 前記トレイと前記ＣＣＤカメラとの間にコリメータを配置するステップと、 前記コリメータと前記ＣＣＤカメラとの間にフレネルレンズを配置するステッ
    プと、 前記フレネルレンズと前記ＣＣＤカメラとの間に、カメラレンズを配置するス
    テップと、を含む方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法であって、 前記フレネルレンズと前記カメラレンズとの間にフィルタを配置するステップ
    を更に含んでいる、方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法であって、 前記フィルタが波長を変えるフィルタ要素を含んでいる、方法