JP2009510475A - 感応式放出光収集及び検出システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導波管試料ホルダと、1つ又はより多くの検出器とを備える照度計が提供される。導波管試料ホルダは、試料を保持する中空の領域を含み、また、放出光を導波管試料ホルダの下端まで案内する材料にて出来たものとすることができる。導波管試料ホルダの底部からの放出光を検出する1つ又はより多くの検出器を提供することができる。また、導波管試料ホルダと、1つ又はより多くの励起光源と、1つ又はより多くの光検出器とを備える、フルオロメータ/フォトメータも提供される。励起光は、導波管試料ホルダの1つの面に対してある角度にて又は垂直に導入される。導波管試料ホルダは、放出光を導波管試料ホルダの下端まで案内することができる材料にて出来ている。導波管試料ホルダの底部からの放出光を検出する1つ又はより多くの検出器が存在する。
Description
[0015] 放出試薬によって発生された放出信号は、時間平均化した同時的エネルギ又は時間積分したエネルギとして検出することができる。有機染料と比較して、長期間、励起光源に露出させた後、光安定性のままであることができる量子ドットのような放出試薬の場合、有機染料よりも長期間にわたって信号を積分することが可能となり、また、この積分を使用して検出感度を向上させることができる。
[0021] 放射線照射部材にて多様な励起光源の形態が使用可能である。代替例中の選択は、一部分、放出試薬及び試料に依存するであろう。
[0057] 例えば、図1aに示したように、導波管試料ホルダの外部形状は、軸方向対称の円錐形の形状とすることができる。また、図1aに示したように、導波管試料ホルダから出る放出光を収束し又はコリメートし且つ試料を保持するため、端部に湾曲面が提供される。
[0059] 図1aに示したように、導波管試料ホルダの開放端には、試料投入室があるようにすることができる。図1に示したように、放出光を収束し、案内し又は濾波するため、1組みの光学要素があるようにすることができる。検出器は、分光器、PMT、CCD、CMOS画像化アレイ又はフォトダイオード又は任意のその他の光検出器の1つとすることができる。
[0062] 導波管試料ホルダは、両端にて開放しており、また、該導波管試料ホルダは、図4に示すように、平坦な透明材料、光フィルタ又はレンズに近接する位置に配置することができる。
[0064] 図6に示したように、導波管試料ホルダと検出器との間に光学要素が存在しない装置を使用することもできる。
[0067] 導波管試料ホルダの長さに沿って、境界の一部分は、不変とし、また、一部分は可変とし、例えば、実質的に円錐形の形状としてもよい。
[0071] 検出のために使用されない導波管試料ホルダの端部に試料投入室がある。
[0073] 放出光を収束し、案内し又は濾波する1組みの光学要素があるようにすることができる。
[0074] 検出器は、次のもの、すなわち分光器、PMT、CCD、CMOS画像化
[0075] 適用例は、次の配置及び設計の代替例を含むことができる。
[0076] 円錐形の形状の導波管試料ホルダは、図10に示されている。導波管試料ホルダから出る放出光を収束し又はコリメートし且つ試料を保持するため、大径端に湾曲面がある。
[0079] 導波管試料ホルダの外面及び試料領域の色々な断面形状が図12aないし図12hに示されている。導波管試料ホルダの外面及び試料領域の断面形状は、これらの幾何学的形態にのみ限定されるものではない。光を導波管試料ホルダの出口端に良好に案内する任意の形状を使用することができる。励起光は図12aないし図12hに示したように、垂直とする必要はない。
[0083] 導波管試料ホルダは、両端にて開放しており、また、該導波管試料ホルダは、平坦な透明材料(図15に示したように)、光フィルタ(図面に図示せず)及び(又は)レンズ(図面に図示せず)に対し近接する位置に配置することができる。
[0087] 図18に示したように、1つ又はより多くの励起光源が存在するようにすることができる。
[0089] 導波管試料ホルダは、ガラス、プラスチック等のような任意の高屈折率の材料にて出来たものとすることができる。
[0090] 光源は、レーザ、LED、アーク灯、白熱灯等とすることができる。
[0091] 同一波長の1つ又はより多くの励起光源を使用することができる。
[0092] 異なる波長の1つ又はより多くの励起光源を使用することができる。
[0093] 励起光は、試料の全部又は一部を照射することができる。
[0094] フィルタは長通過、着色ガラス、二色フィルタ又は帯域通過型フィルタとすることができる。
[0095] 検出器の前方には、1つ又はより多くのフィルタが存在するようにすることができる。
[0096] 検出器の前方には、1つ又はより多くのレンズが存在するようにすることができる。
[0097] 導波管試料ホルダは、均一な断面の部分と、断面が変化する部分とを有することができる。
[0098] 器具は、1つ以上の導波管試料ホルダを含むことができる。器具はまた、参照用の導波管試料ホルダを含むこともできる。
[0099] 器具はまた、励起光を検出することもできるため、試料及び(又は)放出試薬による励起光の吸収を検出し且つ報告することができる。
[00100] 試料は、1つ以上の蛍光性材料を保持することができ、また、検出は、適正な波長の励起を使用し、また、色々な異なる放出波長と関係した信号を判別する適正なフィルタを有する検出器を使用して、多重化することができる。
[00101] ルミネッセンス及び蛍光に対する信号は、時間の点にて繰り返して読み取ることができる。
[00104] 本発明の一例としての実施の形態の原理は、放出光は光案内部として設計された導波管試料ホルダを使用して効率的に検出器内に収集することができ、また、検出限界値は、従来の器具及び導波管試料ホルダと比較して改良することができることである。図20には、導波管試料ホルダの端部における放出信号の検出原理が示されている。放出光、すなわち光線(1)は、導波管試料ホルダの壁に衝突する。入射角度が臨界角よりも大きい場合、全ての光は光線(3)として、導波管試料ホルダ内にて内反射されるであろう。入射角度が臨界角よりも小さい場合、一部の光は、光線(2)として導波管試料ホルダから伝送され、また、一部の光は、光線(3)として導波管試料ホルダ内にて内反射されるであろう。導波管試料ホルダ内の全試料からの放出光線の一部分は、導波管試料ホルダの端部から出るであろう。
[00115] 器具の第二の実施の形態の構造とした。Cy5蛍光の検出に対する実験データの一例が図24に示されている。示した信号は、背景を除外した後のものであり、一体型導波管センサの液相は、35マイクロリットル試料容積中にて2.5ピコモルCy5染料の濃度又はCy5染料の0.088フェムトモルを検出することが可能であることを実証する。
Claims (30)
- 試料ホルダにおいて、
内部に試料を受容する室と、
前記室への第一のアクセス部を提供する末端と、
少なくとも光透過可能な部分を備える基端と、
前記基端から長手方向に向けて前記末端まで伸びる少なくとも1つの壁とを備え、
前記室は、前記少なくとも1つの壁によって画成された長手方向内面と、長手方向外面とを備え、
前記長手方向内面は、長手方向に対して垂直な面内にて見たとき、第一の断面形状を備え、
前記長手方向外面は、長手方向に対して垂直な面内にて見たとき、第二の断面形状を備え、
前記少なくとも1つの壁は、光を前記基端に向けて導く導波管の形態を備える、試料ホルダ。 - 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記少なくとも1つの壁は環状壁である、試料ホルダ。
- 請求項2に記載の試料ホルダにおいて、前記環状壁は、前記末端に向けて長手方向にテーパーが付けられた截頭円錐体の形態をしたテーパー付きの形状である、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記環状壁は、長手方向に向けて円筒状の形状である、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記末端から長手方向に向けて前記基端まで伸びる複数の接続された壁を更に備え、前記長手方向内面及び前記長手方向外面は、前記複数の接続された壁によって画成される、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記第一の断面形状及び前記第二の断面形状の少なくとも一方は、多角形及び連続的な湾曲部の少なくとも一方である、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記第一の断面形状及び前記第二の断面形状の少なくとも一方は、前記室の長手方向軸線に対して軸方向に対称である、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記第一の断面形状及び前記第二の断面形状の少なくとも一方は、励起光が前記少なくとも1つの壁を通過するのを容易にする形態とされた少なくとも一部分を備える、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記基端には前記少なくとも1つの壁が一体的に形成される、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記基端は、第一の面と、第二の面とを備え、前記室は、前記基端の第一の面により画成された基端側内面と、前記基端の第二の面により画成された基端側外面とを備える、試料ホルダ。
- 請求項10に記載の試料ホルダにおいて、前記基端の第二の面は、前記基端を透過する光の収束を容易にする湾曲部分を備える、試料ホルダ。
- 請求項10に記載の試料ホルダにおいて、前記基端の第一の面は、実質的に平坦な部分を備える、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記末端に形成された投入室を更に備える、試料ホルダ。
- 請求項13に記載の試料ホルダにおいて、前記室への第一のアクセス部を選択的にブロックし得るように前記投入室に対して除去可能な形態とされたキャップを更に備える、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記基端は、前記室への第二のアクセス部を提供する開放部分を備える、試料ホルダ。
- 請求項15に記載の試料ホルダにおいて、前記基端は、平坦な光透過可能な材料、光フィルタ及びレンズの少なくとも1つに近接して配置し得る形態とされる、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダを備えるシステムにおいて、前記試料ホルダの前記末端から発した光の収束、案内及び濾波の少なくとも1つを行い得る形態とされた少なくとも1つの光学要素を更に備える、試料ホルダを備えるシステム。
- 請求項1に記載の試料ホルダを備えるシステムにおいて、前記試料ホルダの前記末端から発した光を検出する検出器を更に備える、試料ホルダを備えるシステム。
- 請求項1に記載の試料ホルダを備えるシステムにおいて、前記室内の試料を選択的に照射する形態とされた少なくとも1つの光源を更に備える、試料ホルダを備えるシステム。
- 請求項19に記載のシステムにおいて、前記光源は、前記室の長手方向外面に対して約90°の角度にて室を照射するように光を発する形態とされる、システム。
- 請求項19に記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの光源及び室に対して、前記少なくとも1つの光源から前記室に向けて発した光を濾波し、案内し、収束させることの少なくとも1つを容易にし得るような形態とされた少なくとも1つの光学要素を更に備える、システム。
- 請求項15に記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの光学要素によって収束、案内及び濾波の少なくとも1つが行われた光を検出する検出器を更に備える、システム。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記室内にて形成された電極を更に備え、これにより電圧差が電極の間に印加されたとき、検出のための電気化学的ルミネッセンスが促進される、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、前記長手方向外面は反射性材料から成る、試料ホルダ。
- 請求項16に記載の試料ホルダにおいて、前記基端を平坦な光透過可能材料、光フィルタ及びレンズの少なくとも1つに対して配置することが、試料を通る流れを促進する、試料ホルダ。
- 請求項1に記載の試料ホルダにおいて、試料の温度を制御する手段を更に備える、試料ホルダ。
- 請求項17に記載のシステムにおいて、前記試料ホルダからの光と関係したデータを反復的に収集することができる、システム。
- 請求項17に記載のシステムにおいて、請求項1に記載の複数の試料ホルダを備える、システム。
- 請求項18に記載のシステムにおいて、前記検出器は、分光器、光電管(PMT)、電荷結合素子(CCD)、CMOS画像化アレイ又はフォトダイオード及び光検出器の少なくとも1つである、システム。
- 請求項19に記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの光源は、レーザ、LED、アーク灯及び白熱灯の少なくとも1つである、システム。
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