KR20220024561A - 생물학적 분석 디바이스 및 시스템 - Google Patents

Abstract

생물학적 분석 시스템은 여기 모듈 및 방출 모듈을 포함할 수 있다. 여기 모듈은 여기광원으로부터 여기광을 수용하고 시준된 여기광을 제1 방향으로 투과시키기 위한 시준기 요소, 및 여기광 경로를 따라 배열되는 복수의 여기 미러들을 포함할 수 있으며, 각 여기 미러는 제1 방향에 대해 예각으로 배치되고, 시준된 여기광을 제2 방향을 따라 반사시키도록 구성된다. 방출 모듈은 제2 방향을 따라 투과된 여기광을 수신하도록 위치될 수 있고, 시준된 여기광의 빔을 수용하도록 위치된 복수의 샘플 리셉터클들을 포함하는 샘플 블록, 및 여기광 경로의 제2 방향과 횡방향으로 각 샘플 리셉터클로부터 투과되는 방출광을 수용하도록 구성된 복수의 광검출기들을 포함할 수 있다.

Description

생물학적 분석 디바이스 및 시스템

본 발명은 생물학적 샘플의 분석에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 출원은 복수의 생물학적 샘플을 동시에 분석하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

형광은 고에너지 전자기 방사선에 의한 여기(excitation)에 반응하는 화합물에 의한, 보통 가시 범위 내의 광의 방출이다. 여기된 화합물이 정상 또는 기준선 여기 상태로 복귀함에 따라, 과잉 에너지는 통상적으로 여기에 사용한 것보다 더 낮은 에너지 파장의 광의 형태로 방출된다 적용시, 형광 동안 생성되는 방출광 신호는 샘플 내의 특정 화합물의 동일성 및/또는 농도를 알릴 수 있다. 형광계는 여기 및 방출 스펙트럼 및 강도를 사용하여 생물학적 샘플을 분석하는 분석 기기의 일례이다. 형광계를 사용하여, DNA, RNA, 및 단백질에 대한 분석 작업 흐름의 전면으로서든 일부로서든, 핵산 및 일부 단백질과 같은 화합물의 존재 및 농도가 결정될 수 있다. 예시적인 적용은 복제, 서열결정, 형질주입, qPCR, 및 단백질 검정을 포함한다.

종래의 형광계에서는, 강하고 일관된 방사선원을 제공할 수 있는 여기광원(예를 들어, 크세논 램프 또는 수은 램프)에 의해 자외선 여기광이 생성됨으로써, 여기 가능한 화합물을 포화시킨다. 여기광은 여기 효율을 개선하기 위해 시준된 다음, 목적하는 생물학적 샘플을 향해 지향될 수 있다. 형광 샘플, 또는 비형광 샘플에 결합된 형광 시약은 여기광에의 노출을 통해 활성화되어, 샘플이 형광을 내게 한다. 이러한 형광 방출광은 광검출기에서 수용되고, 이러한 광의 양, 강도, 및/또는 분포의 측정은 샘플 내의 분석물의 농도를 식별하고/하거나 근사치를 내는 데 사용될 수 있다.

일부 형광계는 한 번에 단일 샘플을 분석하도록 구성된다. 샘플을 로딩, 측정, 및 재로딩하는 프로세스는 사용자들이 많은 샘플에 대한 데이터를 분석 및 수집할 필요가 있는 시간 소모적인 작업이다. 이러한 경우, 사용자는 단일 샘플 디바이스의 휴대성 및 저렴한 비용을 매우 낮은 스루풋으로 트레이드한다. 그러나, 여기광 오염 및 노이즈의 감소를 용이하게 하는 것과 방출광의 더 용이한 분석을 포함하는 단일 샘플 분석을 수행함으로써 추가의 이점을 보인다. 이러한 장점은 광학 시스템 부품 구성의 단일 특성으로 인해 달성된다. 단지 하나의 샘플만이 분석됨에 따라, 샘플로부터 방출 스펙트럼을 효과적으로 여기시킨 다음 포착 및 분석하는 데 단지 한 세트의 광학 부품만이 필요하다. 여기광의 빗나간 반사 및 원하는 방출광과 혼합되는 후속 검출이 최소화될 수 있다.

이에 반해, 다중 샘플 디바이스에 대해, 빗나간 여기광은 샘플 수가 증가함에 따라 완화하기 더 어려워진다. 이는 샘플 수가 증가함에 따라, 광학 시스템의 구성이 더 복잡해짐에 따라, 샘플 광 경로가 간섭하고 여기광과 방출광의 교차로 혼성시킬 가능성이 증가하기 때문이다. 이러한 교차 혼성은 형광 시약 활성화율을 감소시킬 수 있고, 광검출기에 의해 수용되는 광의 양을 왜곡시킴으로써, 이에 대응하는 각 샘플에 포함되는 분석물의 측정 농도를 왜곡한다.

다중 샘플 디바이스를 구현하는 데 어려움이 내재한다. 가장 통상적인 시판 다중 샘플 포맷은 멀티웰 플레이트이다. 시중에서 구할 수 있는 웰 플레이트는 사용을 용이하게 하기 위해 맞춤형 기계 또는 어댑터 필요 없이 플랫폼(예를 들어, 표준 플레이트 판독기 및 원심분리기)에서 사용될 수 있도록, 통상적으로 표준 기하학적 형상 및 크기를 갖는다. 부수적으로, 표준 웰 플레이트의 (기본적으로) 미리 정의된 볼륨은 각 웰에서 처리될 수 있는 샘플의 볼륨에 영향을 미친다. 통상적으로, 플레이트의 내부 볼륨은 가장 가까운 인접 웰로부터 동등하게 이격되는 동일한 크기의 웰로 분할되고; 6-웰, 12-웰, 24-웰, 48-웰, 96-웰, 384-웰, 및 1536-웰 포맷이 일반적이다.

플레이트의 전체 볼륨은 통상적으로 원하는 수의 웰로 분할되기 때문에, 각 웰에 대한 작업 볼륨은 플레이트 상의 총 웰 수에 반비례한다. 예를 들어, 6-웰 플레이트에서, 웰당 권장 작업 볼륨은 3―5 mL인 반면, 24-웰 플레이트에서, 웰당 권장 작업 볼륨은 그 미만―약 600 μL이다. 유사한 방식으로, 96-웰 플레이트는 웰당 200 μL의 권장 작업 볼륨을 가지며, 384-웰 및 1536-웰 플레이트는 각각 웰당 80 μL 및 8 μL의 권장 작업 볼륨을 갖는다.

사용자가 단일 샘플 형광 측정을 포기하고 대신 다중 샘플 형광 측정 검정을 수행하기를 원하는 경우, 정규 단일 샘플 형광 측정 시스템에서와 유사하게 작은 샘플 볼륨을 이용하는 다중 샘플 시스템 또는 포맷은 부족하다. 대신에, 사용자는 충분히 작은 작업 볼륨을 갖는 멀티웰 플레이트(예를 들어, 96-웰 플레이트)를 사용해야 할 것이다. 멀티웰 플레이트는 수십 내지 수백 샘플의 자동화된 연속 분석을 가능하게 하지만, 대부분의 사용자는 분석에 이용 가능한 샘플링 웰의 단지 일부만을 사용한다―이에 따라 높은 스루풋을 과도하게 만든다. 멸균 장비가 요구되는 경우, 통상적으로 용인되는 멸균 기법은 부분적으로 사용된 플레이트가 검정 후에 폐기될 것을 요구하고, 폐기된 플레이트 상의 미사용 웰의 큰 비율은 작업 비용을 증가시킨다.

뿐만 아니라, 멀티웰 플레이트가 이러한 유형의 다중 샘플 플레이트를 수용하고 처리하도록 구성된 시중에서 구할 수 있는 형광계를 사용하여 분석될 수 있지만, 이러한 시스템은 일반적으로 단일 샘플 형광계보다 부피가 크고 비용이 많이 든다. 단일 샘플 형광계는 또한 통상적으로 자신들의 멀티웰 플레이트 판독 대응물 - 이는 볼륨이 수 입방 피트일 수 있음 - 보다 훨씬 더 작다. 대부분의 실험실에서 작업대 공간이 제한되는 경우, 실험 장비의 설치 공간이 중요한 인자이다. 따라서, 특수 일회용품(튜브, 플레이트 등) 필요 없이 다수의 작은 볼륨의 샘플을 분석할 수 있는 더 작은 다중 샘플 형광계가 필요하다.

이에 따라, 광학 시스템으로 생물학적 샘플을 분석하는 분야에 다수의 문제점 및 단점이 있다. 따라서, 상기한 문제점 중 적어도 일부를 해결할 수 있는 형광계와 같은 생물학적 분석 디바이스를 제공할 필요가 있다.

본 명세서에서 개시되는 다양한 실시예는 생물학적 분석을 위해 구성된 광학 시스템을 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한다. 이러한 실시예는 예를 들어, 효율적인 다중 샘플 분석을 가능하게 함으로써, 광학 시스템, 특히 형광 측정 디바이스에서 사용되는 광학 시스템을 유리하게 개선한다.

제1 양태는 (i) 여기 모듈 및 (ii) 방출 모듈을 포함하는 생물학적 분석 시스템을 제공한다. 여기 모듈은 적어도 하나의 여기광원으로부터 여기광을 수용하도록, 그리고 시준된 여기광을 제1 방향의 여기광 경로를 따라 투과시키도록 구성된 시준기 요소, 및 여기광 경로를 따라 배열되는 복수의 여기 미러들을 포함하며, 각 여기 미러는 제1 방향에 대해 예각으로 배치되고, 시준된 여기광의 각 빔을 여기광 경로의 제2 방향을 따라 반사시키도록 구성된다. 방출 모듈은 여기광 경로의 제2 방향을 따라 투과되는 여기광을 수용하도록 위치되고, 방출 모듈은 샘플 블록 및 복수의 광검출기들을 포함한다. 샘플 블록은 복수의 샘플 리셉터클들을 포함하며, 각 샘플 리셉터클은 여기광 경로의 제2 방향을 따라 투과되는 시준된 여기광의 각 빔을 수용하도록 위치되고, 각 광검출기는 각 샘플 리셉터클로부터 제3 방향으로 투과되는 방출광을 수용하도록 구성된다. 일 양태에서, 제3 방향은 여기광 경로의 제2 방향과 횡방향이다.

일 양태에서, 여기 모듈은, 각 여기 렌즈가 여기광 경로의 제2 방향에 위치되고, 시준된 광의 각 반사된 빔을 방출 모듈의 각 샘플 리셉터클에서 수용될 여기광의 각 집속된 빔으로 집속시키도록 구성되도록 배열되는 복수의 여기 렌즈들을 추가로 포함한다. 일 양태에서, 각 광검출기는 각 샘플 리셉터클을 향해 제3 방향으로 배향된다. 일 양태에서, 제3 방향은 여기광 경로의 제2 방향과 실질적으로 직교한다.

일 양태에서, 방출 모듈은 제3 방향으로 투과되는 방출광을 복수의 광검출기들 상으로 집속시키도록 구성된 복수의 방출 렌즈들을 추가로 포함한다. 일 양태에서, 방출 모듈은 복수의 방출 렌즈들에 대응하는 복수의 방출 필터들을 추가로 포함하며, 복수의 방출 필터들은 대응하는 복수의 방출 렌즈들의 하류에 위치되고 방출광이 방출 필터를 통과하게 하고 표유 여기광을 실질적으로 차단하도록 구성된다. 일 양태에서, 복수의 방출 필터들은 이중 대역 통과 필터들을 포함한다. 일 양태에서, 각 방출 렌즈는 곡면 렌즈를 포함한다.

일 양태에서, 방출 모듈은 복수의 방출 윈도우들을 더 포함하며, 각 방출 윈도우은 각 샘플 리셉터클과 연관되고 방출광이 제3 방향에서 하류 구성요소들로 투과되는 영역을 규정한다.

일 양태에서, 복수의 여기 미러들 중 적어도 하나는 독립적으로 조절 가능하다.

일 양태에서, 복수의 여기 미러들은 제1 여기 렌즈의 제1 중심점이 제2 여기 렌즈의 제2 중심점으로부터 수직 및 수평으로 오프셋되는 것에 의해 형성되는 엇갈린 대각선 패턴으로 배열되고, 엇갈린 대각선 패턴에서의 각 여기 미러의 예각은 제1 방향에 대해 50° 내지 75°이다.

본 개시의 실시예들은 (i) 여기 모듈 및 (ii) 방출 모듈을 갖는 생물학적 분석 시스템을 추가로 포함한다. 여기 모듈은 제1 방향으로 여기광을 방출하도록 구성된 여기광원; 복수의 미리 정의된 위치들 사이에서 선택적으로 이동 가능한 여기 미러 - 각 미리 정의된 위치는 제1 방향에 대해 예각들을 형성하고 제2 방향을 따라 여기광을 반사하도록 구성됨 - 를 포함하는, 여기 모듈; 및 각 여기 렌즈가 제2 방향으로 위치되고 각 미리 정의된 위치에 위치되는 여기 미러에 의해 여기 렌즈로 지향되는 여기광의 반사된 빔을 수용하도록 구성되도록 배열되는 복수의 여기 렌즈들을 포함한다. 방출 모듈은 대응하는 복수의 여기 렌즈들로부터 반사된 여기광의 집속된 빔들을 수용하도록 위치되는 복수의 샘플 리셉터클들; 및 복수의 샘플 리셉터클들로부터 제3 방향으로 투과되는 방출광을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 광검출기를 포함한다. 일 양태에서, 제3 방향은 제2 방향과 횡방향이다.

일 양태에서, 방출 모듈은 방출광을 적어도 하나의 광검출기 상으로 집속 및 필터링하도록 구성된 복수의 방출 렌즈들 및 복수의 방출 필터들을 추가로 포함한다. 일 양태에서, 적어도 하나의 광검출기는 복수의 광검출기들을 포함하며, 각 광검출기는 각 샘플 리셉터클로부터 방출광을 수용하도록 구성되고, 방출광은 각 광검출기에서 수용되기 전에 각 방출 렌즈들 및 각 방출 필터들에 의해 집속되고 필터링된다.

일 양태에서, 복수의 샘플 리셉터클들 중 대응하는 샘플 리셉터클들 내에 하나 이상의 샘플 용기를 제거 가능하게 고정하도록 구성된 샘플 로딩 시스템을 추가로 포함한다. 일 양태에서, 샘플 로딩 시스템은 하나 이상의 샘플 용기를 대응하는 샘플 리셉터클들 내에 폐쇄력을 가하도록―그리고 위치적으로 고정하도록―구성된 폐쇄 메커니즘을 포함한다.

일 양태에서, 방출광은 하나 이상의 여기된 형광 라벨로부터의 형광 방사선을 포함한다.

일 양태에서, 본 시스템은 복수의 방출 애퍼처들을 추가로 포함하되, 각 방출 애퍼처는 복수의 방출 렌즈들의 각 방출 렌즈와 연관되고, 각 방출 애퍼처는 제3 방향으로 정렬되고 방출광이 각 방출 렌즈에 의해 샘플 리셉터클로부터 수용되는 영역을 규정한다. 일 양태에서, 방출 애퍼처의 중심점은 각 방출 렌즈의 광학적 중심과 정렬된다.

본 개시의 실시예들은 (i) 상이한 여기 파장들을 방출하는 적어도 두 개의 여기광원들; (ii) 적어도 두 개의 여기광원들로부터 여기광을 수용하도록, 그리고 제1 방향의 여기광 경로를 따라 시준된 여기광을 투과하도록 구성된 시준기 요소; (iii) 여기광 경로를 따라 엇갈린 대각선 패턴으로 배열되는 복수의 여기 미러들 - 각 여기 미러는 제1 방향에 대해 예각으로 배치되고, 여기광 경로의 제2 방향을 따라 시준된 여기광의 각 빔을 반사하도록 구성됨 - 을 포함하는, 여기 모듈; (iv) 여기광 경로의 제2 방향에 위치되고 시준된 광의 각 반사된 빔을 여기광의 대응하는 집속된 빔들로 집속시키도록 구성된 복수의 여기 렌즈들; (v) 복수의 샘플 리셉터클들을 형성하는 샘플 블록 - 복수의 샘플 리셉터클들은 여기광의 대응하는 집속된 빔들을 수용하도록 위치됨 -; 및 (vi) 각 샘플 리셉터클마다, 제3 방향 - 일 양태에서 제2 방향과 횡방향임 - 으로 정렬되는 적어도 다음의 구성요소들: (a) 방출광이 제3 방향으로 투과되는 영역을 규정하는 방출 윈도우; (b) 방출 윈도우를 통과하는 방출광을 집속시키도록 구성된 곡면 렌즈; (c) 빗나간 여기광을 실질적으로 차단하기 위한 이중 대역 통과 필터; 및 (d) 집속되어 필터링된 방출광을 수용하도록 구성된 광검출기를 갖는 생물학적 분석 시스템들을 추가로 포함한다.

본 발명의 내용은 아래의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명되는 개념들의 선택을 단순한 형태로 소개하기 위해 제공된 것이다. 본 발명의 내용은 청구된 발명내용의 중요한 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인시키려는 의도는 없으며, 또한 청구된 발명내용의 범위를 제한시키려는 의도도 없다.

본 개시의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 설명으로부터 명백할 것이고, 또는 본 개시의 실시에 의해 학습될 수도 있다. 본 개시의 특징 및 이점은 첨부된 청구항에서 특별히 지적된 메커니즘 및 조합에 의해 실현되고 획득될 수 있다. 본 개시의 이러한 및 다른 특징은 다음의 설명 및 첨부된 청구항로부터 더 완전히 명백해질 것이고, 또는 이하에 설명되는 바와 같은 본 개시의 실시에 의해 학습될 수 있다.

본 발명의 실시예는 단지 예로서, 그리고 도면과 함께, 다음의 기록된 설명으로부터 당업자에게 더 잘 이해되고 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 생물학적 분석 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 도 1의 생물학적 분석 디바이스의 여기 모듈의 개략도를 도시한다.
도 3은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 도 1의 생물학적 분석 디바이스의 여기 모듈의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 실시예와의 비교를 위한 가상의 광학 배열체의 개략도를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 여기 렌즈의 개략도를 도시한다.
도 6은 도 5의 여기 렌즈의 동작을 도시하는 도1의 디바이스의 부분 단면도를 도시한다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 방출 모듈을 도시하는 도 1의 디바이스의 부분 단면도를 도시한다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 샘플 로딩 시스템을 도시하는 도 1의 디바이스의 부분 단면도를 도시한다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 생물학적 분석 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 10은 개시된 실시예에 대응하는 방법을 구현하도록 구성된 컴퓨팅 시스템을 포함하는 예시적인 컴퓨터 환경의 개략도를 도시한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 암시적으로 또는 명시적으로 이해되거나 달리 언급되지 않는 한, 단수로 나타나는 단어는 그의 복수 대응물을 포함하고, 복수로 나타나는 단어는 그의 단수 대응물을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 설명된 임의의 주어진 구성요소 또는 실시예에 대해, 그 구성요소에 대해 열거된 가능한 후보 또는 대안 중 임의의 것이 암시적으로 또는 명시적으로 이해되거나 달리 언급되지 않는 한, 일반적으로 개별적으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 이러한 후보 또는 대안의 임의의 리스트는 암시적으로 또는 명시적으로 이해되거나 달리 언급되지 않는 한, 단지 예시적이고, 제한적이지 않다는 것이 이해될 것이다. 또한, 달리 나타내지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 양, 구성 성분, 거리 또는 다른 측정치를 나타내는 숫자는 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본원에 제시된 주제에 의해 얻고자 하는 목적하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 그리고 청구항의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하기 위한 시도로서가 아니라, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수에 비추어 그리고 통상의 반올림 기술을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본원에 제시된 주제의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 각 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 반드시 기인하는 특정 오차를 포함한다.

또한, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용될 때, "상부", "하부", " 좌측", "우측", "위", "아래", "상측, ”하측", "근위", "인접한", "원위" 등과 같은 방향 용어은 본 명세서에서 단지 상대적인 방향을 나타내기 위해 사용되며, 그외 본 명세서 또는 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

전술한 바와 같이, 단일 샘플 형광 측정 디바이스는 작은 설치 공간, 적은 일회용 폐기물을 가능하게 하고, 일반적으로 정확하고 정밀한 측정을 위해 구성하기가 더 용이하다. 그러나, 낮은 스루풋으로 인해, 순차적인 순서로 다수의 샘플을 분석하는 데 필요한 시간은 더 많은 샘플이 측정됨에 따라 점점 더 길어진다. 이 때문에, 많은 사용자는 형광 측정을 위해 구성된 멀티웰 플레이트 판독기를 선택한다. 그러나, 이 디바이스는 크고, 고가이고, 더 많은 일회용 폐기물을 내며, 정확하고 정밀한 데이터 측정을 보장하기 위해 외인적인 완화(즉, 광 불투과성 웰 벽을 갖는 특수 플레이트)를 필요로 한다. 또한, 사용자 조사에서 입증된 바와 같이, 멀티웰 샘플 플레이트와 관련된 높은 볼륨 필요 없이 한 번에 하나보다 많은 샘플을 분석할 수 있는 형광계에 대한 시장에서의 현저한 요구가 존재한다.

본원에서 제공되는 실시예는 기술분야에서 언급된 문제점 중 하나 이상을 극복하고 다수의 샘플을 동시에 분석하기 위한 생물학적 분석 시스템에 관한다. 예를 들어, 본 본원에서 개시되는 시스템은 다중 샘플 형광계와 통상적으로 관련된 설치 공간을 상당히 감소시키는 고유하게 설계된 여기 모듈 및 대응하는 방출 모듈을 포함한다. 뿐만 아니라, 개시된 광학 시스템의 구성요소는 상이한 수의 샘플 웰 또는 서로에 대한 샘플 웰의 배향과 같은 샘플 로딩 시스템의 다양한 가변 구성을 수용하도록 독립적으로 튜닝 가능할 수 있다. 또한, 개시된 시스템은 샘플 센서(들)에 의해 관찰되는 빗나간 여기광의 양을 감소시키도록 설계되고, 샘플 사이의 광의 교차 혼성을 방지할 수 있다―모두 작은 설치 공간을 유지하면서 특수화된 일회용 제품을 필요로 하지 않으면서. 실제로, 개시된 시스템은 종래의 단일 샘플 형광계(예를 어, 500 μL 얇은 벽의 폴리프로필렌 튜브)와 동일한 샘플 용기를 사용하여 생물학적 샘플을 수용하고 분석할 수 있다.

도 1은 대표적인 실시예에 따른 생물학적 분석 디바이스 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 도 1의 생물학적 분석 시스템(100)은 여기 모듈(102) 및 방출 모듈(104)을 포함하는 광학 시스템을 갖는 형광계로서 도시된다.

여기 모듈(102)은 방출광을 생성하기 위해 하나 이상의 샘플(또는 샘플 내의 형광 태그)을 여기시키고, 방출 모듈(104)은 분석을 위해 방출광을 검출한다.

여기 모듈(102)은 하나 이상의 여기광원(예를 들어, LED(106) 및/또는 LED(108)), 광원(들)에 의해 생성되는 여기광의 하나 이상의 빔을 제1 방향(예를 면, 방향(114A))으로 지향시키도록 구성된 빔 스플리터(110), 시준기 요소(112), 여기광의 적어도 하나의 빔을 복수의 여기 렌즈(118)를 향하는 제2 방향(예를 들어, 방향(114B))으로 지향시키도록 구성된 복수의 여기 미러(116), 및 여기된 내용물이 복수의 방출 렌즈(122)를 향하는 제3 방향(예를 들어, 방향(114C))으로 방출 방사선을 생성하는 샘플 용기를 수용하도록 구성된 복수의 샘플 리셉터클(120), 복수의 방출 필터(124), 및 복수의 광검출기(126)를 포함한다.

여기 모듈(102)은 도 1에 도시된 청색 발광 다이오드(LED)(106) 및 적색 LED(108)와 같은 복수의 여기광원을 이용할 수 있지만, 다양한 여기 파장을 포함하는 다른 유형 또는 수의 여기광원이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가적인, 또는 대안적인 여기광원은 예를 들어, 레이저 또는 수은/크세논 아크 램프를 포함한다. 여기광원은 자색, 녹색, 황색, 또는 주황색 가시광 스펙트럼과 관련된 파장 범위, 및/또는 자외선, 근적외선, 또는 적외선 광과 같은 비가시광 범위에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 모듈에 사용되는 하나 이상의 여기광원은 생물학적 샘플 내에서 분석될 분석물의 예상되는 식별성에 기초하여 선택된다.

일부 실시예에서, 여기광원(예를 들어, LED(106, 108))은 특히 미리 결정된 형광단의 여기 파장으로 튜닝된다. 도 1의 도시된 예에서, 청색 LED(106) 및 적색 LED(108)에 의해 각각 생성되는 여기광의 파장은 생물학적 샘플의 분석에 사용될 알려져 있는 형광단의 여기 파장에 기초하여 선택된다. 대안적으로, 크세논/수은 아크 램프와 같은 고강도 광원이 여기광원으로서 사용될 수 있다. 이러한 램프는 자외선(UV) 광 및 가시광 둘 모두를 생성하여, 정확한 여기 파장 또는 파장 범위가 알려지지 않은 비특정 분석에 대해 이의 구현을 보다 실용적이게 한다. 단일 여기 파장 또는 알려져 있는 여기 파장 범위를 생성하는 광원은 바람직하게는 알려져 있는 형광단을 표적으로 할 수 있고, 이에 의해 샘플 내의 표적이 아닌 분자의 의도치 않은 여기를 방지하거나 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 필터(예를 들어, 대역 통과 필터)는 원하는 대로, 여기광의 파장 범위를 좁히는 여기광원의 전방에 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(110)는 LED(106, 108)로부터의 여기광의 두 빔을 동일한 광 경로(예를 들어, 방향(114A))를 따라 지향시키기 위해 사용되며, 이에 의해 여기 모듈(102)에 의해 사용되는 구성요소의 수 및 공간을 감소시킨다. 대안적으로, 빔 스플리터(110) 대신, 광섬유 빔 조합기 등이 사용될 수 있다. 이러한 도시된 구성은 여기 모듈 크기가 감소되어, 대응하는 생물학적 분석 디바이스의 전체 설치 공간이 또한 감소되게 하기 때문에 매우 바람직하다. 뿐만 아니라, 하나 이상의 여기광원을 포함할 수 있는 능력은 여기광의 상이한 범위에 대응할 수 있는 상이한 샘플 및/또는 다양한 유형의 형광단을 분석하기 위한 시스템의 증가된 다양성 및 맞춤 구성을 가능하게 한다.

여기광은 빔 스플리터(110)를 통과한 후, 시준기 요소(112)(예를 들어, 시준기 렌즈 또는 오목/포물면 미러)를 통해 시준된다. 여기광의 시준된 빔은 제1 방향(114A)을 따라 복수의 여기 미러(116)를 향해 투과된다. 제1 방향(114A)은 시준기 요소(112)의 광축에 대체로 평행하다. 여기광은 미러(116)로부터 복수의 별개의 반사된 빔의 형태로 대응하는 복수의 여기 렌즈(118)를 향해 반사된다. 각 여기 렌즈(118)는 여기광의 대응하는 반사된 빔을 집속시켜, 방출 모듈(104)의 샘플 리셉터클(120)내에 수용되는 샘플을 조명하기 위한 집속된 빔(예를 들어, 선-초점 빔)을 생성한다. 각 샘플 내의 형광단(들)은 여기광의 집속된 빔에 의해 여기되어 방출광을 생성한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 여기광의 별개의 반사된 빔은 각 대응하는 여기 미러로부터 반사되어 제2 방향(예를 들어, 방향(114B))으로 진행한다. 일부 실시예에서, 제2 방향은 제1 방향에 대해 비수직이고 제1 방향과 예각을 형성함으로써, 여기광의 반사된 빔이 다시 시준기 요소(112)를 향하는 방향으로 진행하게 한다. 이에 반해, 일부 종래의 형광계 광학 시스템은 광 경로를 광 경로에 수직하게 하향으로 지향시키도록 구성되며, 이에 따라 도시된 엇갈린 미러 구성으로 제공되는 것과 비교하여 전체 광학 시스템의 길이를 증가시킨다. 또한, 일부 종래의 형광계 광학 시스템은 시준된 광이 임의의 필터를 통과하고 표적이 되는 샘플에 도달하기 전에, 이의 초기 궤적대로 계속되게 하는 반사 여기 미러를 포함하지 않는다. 이러한 실시예는 도 1에 도시된 것보다 훨씬 더 큰 시스템을 초래한다. 따라서, 도 1에 도시되고 설명된 바와 같은 엇갈린 미러 구성은 광학 시스템의 크기를 유리하게 감소시킨다.

위에서 언급된 바와 같이, 복수의 여기 렌즈(118)는 여기 모듈(102)로부터 방출 모듈(104)로 진행하는 여기광의 집속된 빔을 생성한다. 방출 모듈(104)은 샘플 블록으로 형성되는 일련의 생물학적 샘플 리셉터클(120)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 복수의 샘플 리셉터클(120)은 시준된 광의 제1 방향(114A)에 대략 평행한 축을 따라 정렬되는 일련의 균일하게 이격된 리셉터클로서 배열된다.

각 리셉터클(120)은 각 방출 렌즈(122), 방출 필터(124), 및 광검출기(126)(예를 들어, 광다이오드, 광전 증배관, CCD/CMOS 센서 등)와 관련된다. 방출 모듈(104)은 여기 모듈(102)에 의해 생성되는 여기광의 각 집속된 빔이 방출 모듈(104)의 샘플 리셉터클(120) 내에 배열되는 단일 샘플 용기로 진행하도록―그리고 그 내용물을 여기시키도록―여기 모듈(102)에 대해 구성된다.

리셉터클(120) 내에 하우징되는 샘플 내의 형광 라벨 또는 분자에 의해 방출되는 방출광(예를 들어, 방출 방사선, 형광 방사선)은 복수의 방출 렌즈(122)의 개별 방출 렌즈에 의해 집광되어, 방출광을 제3 방향(114C)을 따라 각 광검출기를 향해 집속시킴으로써 인접한 또는 다수의 샘플로부터의 방출광의 교차 혼성이 방지되거나 최소화되도록 보장한다. 그 다음, 집속된 방출광은 복수의 방출 필터(124)의 각 방출 필터를 통과하여 후속해ㅓ 각 광검출기(126)에 의해 검출된다. 일부 실시예에서, 바람직하게는 각 광검출기(126)는 방출 렌즈를 통과하는 방출광 빔이 선-빔으로 최적으로 집속될 때 표적 광검출기에 도달하도록, 대응하는 방출 렌즈(122)의 초점 길이에 의해 결정되는 거리에 배치된다. 이는 방출광이 광검출기 렌즈의 표면의 적어도 일부분에 도달하도록 보장함으로써, 하나 이상의 구성요소가 약간 오정렬되는 경우에 바람직하다.

여기 모듈(102) 및 방출 모듈(104)의 광학 구성요소의 구성에 의해 용이하게 되는 바와 같이, 방출광은 바람직하게는 여기광과 상이한 방향으로 얻어진다. 방출광 센서(예를 들어, 광검출기(126))에서 직접 여기광을 수용하는 것을 방지하기 위해 여기광에 입사하는 방향으로 방출광을 얻는 것이 바람직하다. 방출 방사선은 여기된 샘플로부터 모든 방향으로 방출되고, 여기광의 대부분은 제2 방향(114B)으로 지향되게 유지된다. 방출 광학계는 제2 방향(114)에 횡방향(예를 들어, 직교하는 방향)으로 배치함으로써, 대부분의 여기광이 없을 때 많은 방출광이 관찰될 수 있다. 제3 방향으로 반사되는 임의의 저수준의 여기광은 광검출기(126)에 도달하기 전에 방출 필터(124)(예를 들어, 대역 통과 필터)에 의해 필터링될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 시준된 여기광을 복수의 여기 렌즈(118)를 향해 예각으로 반사하는 복수의 여기 미러(116)를 갖는 여기 모듈(102)을 포함한다. 도 2 및 도 3은 도 1의 생물학적 분석 시스템(100)의 여기 모듈(102)의 다양한 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 각 여기 미러(예를 들어, 여기 미러(202a-202h 및/또는 302a-302h))는 시준기 요소(212)로부터 투과되는 시준된 여기광의 방향에 대해 예각으로 배치된다. 예를 들어, 도 2에서, 복수의 미러(202a-202h)는 시준된 여기광의 방향(204)에 대해 대략 45°의 각도로 배치된다. 따라서, 도 2에서의 여기광의 반사된 빔은 입사 빔(즉, 시준된 여기광)에 대략 수직이다. 따라서, 이러한 실시예에서, 복수의 샘플 용기(226a 내지 226h)(샘플 용기(226a)는 여기 미러(202a)에 대응하고, 샘플 용기(226b)는 여기광(202b)에 대응하는 등이다)는 각 여기 미러로부터 반사되는 여기광의 각 반사된 빔의 경로에 각 샘플 용기를 위치시키는 균일한 축을 따라 간격을 두고 배치된다.

도 3에서, 복수의 미러(302a-302h)는 시준된 여기광의 방향(304)에 대해 대략 67.5°의 각도로 배치된다(즉, 시준된 여기광은 미러(302a-302h)에 수직인 방향에 대해 대략 22.5°이다). 따라서, 도 3의 실시예에서의 여기광의 반사된 빔은 입사 빔(즉, 시준된 여기광)에 대략 45°이다. 이에 따라, 여기광의 반사된 빔은 시준된 여기광으로부터 제2 방향(또한 도 1의 제2 방향(114B) 참조)으로 진행하며, 이는 시준기(312)의 광축에 대체로 평행하다.

도 3은 또한 복수의 여기 미러(302a-302h)에 대응하는 복수의 여기 렌즈(318a-318h)를 포함하는 광학 시스템을 도시한다. 예를 들어, 여기 미러(302a)는 여기 렌즈(318a)에 대응하고, 여기 미러(302b)는 여기 렌즈(318b)에 대응하는 등이다. 도시된 바와 같이, 각 여기 렌즈(318a-318h)는 각 여기 미러(302a-302h)로부터 반사되는 여기광의 반사된 빔이 여기 렌즈(318a-318h)의 광축과 대략 평행하(그리고 정렬되)도록 하는 각도로 배치된다.

일부 실시예에서, 여기 미러(202a-202h 및 303a-302h) 중 적어도 하나는 시준기에 의한 임의의 광학적 오차 또는 광원 또는 빔 스플리터의 위치 설정 오차를 보상하도록 독립적으로 조정 가능하다. 예를 들어, 시준기에 의해 투과되는 여기광의 빔이 중심에 비해 외측 에지에서 덜 시준될 수 있기 때문에, 미러(202a 및 202h)는 미러(202b-202g)에 비해 약간 상이한 각도로 위치될 수 있다.

도 2 내지 도 3에서의 각 예가 여덟 개의 여기 미러 및 여덟 개의 대응하는 여기 렌즈를 도시하고 있지만, 미러 및 렌즈의 수는 대안적인 실시예에서, 전체 광학 시스템 및 이의 여기 및 방출 구성요소의 설계, 생물학적 분석 시스템(100)에 의해 동시에 분석될 샘플의 수, 또는 다른 인자에 따라 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 스무 개까지의 샘플을 동시에 분석하도록 구성된 유사한 디바이스는 스무 개 세트의 미러를 채용할 수 있고, 렌즈는 디바이스의 전체 크기 및 설치 공간을 감소시키는 것과 같은 본원에서 설명된 이점을 여전히 제공하면서 더 높은 샘플 다중화 요건을 갖는 사용자의 요구를 해결할 수 있다. 또 다른 예에서, 유사한 디바이스가 최대 열두 개의 샘플을 분석하도록 구성될 수 있으며, 이 다음 여기 모듈이 시준 빔을 확장함으로써 조정되어 추가 샘플의 커버리지를 보장할 수 있다. 대안적으로, 원하는 적용에 충분한 빔 강도를 유지하면서 시준된 빔을 하나 이상의 서브 빔으로 분할하기 위해 추가적인 광학계가 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 많은 종래의 다중 샘플 디바이스는 광학 부품 및 대응하는 샘플 로딩 시스템의 관련 구성의 결과로서 매우 큰 설치 공간을 갖는다. 예를 들어, 이제 도 4a를 참조하면, 샘플 용기(예를 들어, 샘플 용기(426a-426h))가 미세원심분리 튜브(또는 유사물)를 수용하도록 구성되고, 튜브 대 튜브 거리(즉, 인접한 샘플 사이의 거리)가 9 mm일 때, 8개의 튜브의 대응하는 샘플 용기 스트립의 전체 길이(예를 면, 길이(402))는 약 70 mm이다. 시준된 여기 빔이 8개의 튜브의 스트립을 직접 조명하는 경우, 시준된 빔의 크기(예를 들어, 길이(402))는 70 mm보다 클 필요가 있다. 이로 인해, 도 4a에 도시된 바와 같이, 시준기 및 관련 광학계 및 필요한 공간은 꽤 클 것이다.

유사하게, 단일 여기 미러(또는 단일 여기 미러에 의해 도시된 유사한 축을 따라 정렬되는 복수의 여기 미러)가 8개의 튜브의 스트립에 여기광을 반사시키기 위해 시준된 빔에 대해 45°의 각도로 배치되는 경우, 시준기 및 관련된 광학계 및 요구되는 공간은 도 4b에 도시된 바와 같이 여전히 클 것이다. 요구되는 증가된 공간은 여기광 빔과 방출 방사선의 분리를 고려할 때 더욱 강조된다(즉, 광의 각 스테이지가 진행하는 각도는 광검출기에 의해 수용되는 빗나간 여기광의 감소를 용이하게 하기 위해 평행하지 않아야 한다). 빗나간 여기광은 정확한 양의 방출 방사선을 정확하게 검출하는 광검출기의 능력에 악영향을 미칠 것이고, 이에 따라 생물학적 샘플에 대응하는 농도 계산을 왜곡시킬 수 있다. 이에 따라, 이러한 경우, 임의의 후속 광학 구성요소가 그에 따라 위치될 것이고, 이에 의해 광학 시스템의 폭 및/또는 길이를 증가시키고, 이에 따라 광학 시스템을 하우징하는 전체 생물학적 분석 디바이스를 증가시킨다.

이에 반해, 본 발명의 광학 시스템은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 광 경로를 절첩하기 위해 대각선 축을 따라 엇갈린 배열(즉, 각 미러가 인접한 미러로부터 횡측으로 오프셋됨)로 복수의 개별 미러(예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 비제한적인 예에서 8 개의 미러)를 이용한다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 시준된 여기광의 방향(304)에 대한 미러(302a-303h)의 각도가 67.5°인 경우, 미러(302a-303h)로부터의 반사된 빔은 하향으로(즉, 여기 미러(302a-303h)로부터 여기 렌즈(318a-318h)를 향하는 방향으로) 그리고 좌측으로(시준기(312)로부터 흐르는 여기광 경로의 방향과 반대 방향으로) 진행한다. 도 3에서, 인접한 미러 사이의 수직 중심 대 중심 거리가 2.772 mm이고, 인접한 미러 사이의 수평 중심 대 중심 거리가 6.228 mm이면, 인접한 반사 빔의 수평 중심 대 중심 거리는 9 mm - 이는 튜브 대 튜브 거리임 - 이다. 이러한 배열로, 여기광의 시준된 빔의 폭은 단지 약 2.772 mm x 8

22.2 mm일 것이며, 이는 상기한 70 mm보다 훨씬 더 작다. "Z" 레이아웃(도 1의 광 방향(114A-114C) 참조)으로 인해, 전체 광학계 또한 컴팩트하다. 일 실시예에서, 이는 도 4a에 도시된 배열에 비해 80% 초과의 전체 크기 감소를 가능하게 할 수 있다.

도 2 내지 도 3을 계속 참조하면, 각 여기 미러가 배치되는 예각은 "Z" 레이아웃을 형성하기 위해 약 50°와 75° 사이일 수 있다. 예를 들어, 각도가 90°에 가깝다면, 미러로부터의 입사 및 반사된 빔 사이의 각도는 0°에 가까우며, 그 다음 모든 미러는 여기 렌즈(예를 들어, 여기 렌즈(318a-318h))뿐만 아니라 방출 모듈이 시준된 빔 외부에 배치될 수 있도록 보장하기 위해 시준기(예를 들어, 시준기(212, 312))로부터 훨씬 더 멀리 위치될 것이다. 한편, 각도가 45°에 가깝다면, 예를 들어, 도 2의 배열에 가까우면, 튜브간 매우 제한된 공간으로 인해 튜브 스트립 방향으로 방출 모듈을 수용하면서 또한 방출 검출 방향으로 여기광의 양을 최소화하기 위해 여기 빔의 방향과 방출 검출 사이의 각도가 90°이도록 - 이는 배경 신호를 감소시키고 검출 감도를 증가시키는 것을 돕는다 - 보장하는 것이 어렵다.

시준기 요소(212)로부터 여기 미러로 복수의 반사된 빔으로의 여기광의 경로는 반사 법칙에 대응하는 원리를 따른다. 예를 들어, 입사각(즉, 시준된 광이 여기광에 부딪히는 각도)은 반사 각도(즉, 여기광이 샘플 용기를 향해 반사되는 각도)와 동일하다. 또한, 입사각은 고정되는 시준된 광의 방향(예를 들어, 방향(204) 및/또는 제1 방향(114A))에 부분적으로 기초한다. 샘플 용기의 위치가 결정될 때, 여기 미러로부터의 수평("x") 거리 및 수직("y") 거리(예를 들어, 여기 미러의 중심점)가 알려진다. 여기 미러가 배치되는 예각은 하나 이상의 평행선 사이의 합동 내부 각도의 기하학적 원리로부터 시준된 여기광의 입사각과 동일하다는 것을 이해해야 한다. 여기 미러의 회전이 여기 미러와 샘플 용기 사이의 알려진 x 및 y 거리에 무시할 정도로 영향을 미친다고 가정하면, (여기 미러를 회전시키는) 예각(

)은 대략 다음 식에 기초한다:

.

따라서, 분석될 후속 샘플 용기에 대응하는 후속 여기 미러가 이전 여기 미러로부터 오프셋되어야 하는 양은 후속 샘플 용기가 이전 샘플 용기로부터 수직 및/또는 수평으로 오프셋되는 양에 비례한다. 그 다음, 수평 및 수직 오프셋은 여기 미러의 엇갈린 대각선 구성의 패턴을 특징짓는다.

대안적으로는, 미러의 정확한 각도 및 오프셋이 정밀하게 계산될 수 있기 때문에, 반사된 여기광의 방향(즉, 제2 방향(114B))이 짧은 시간 간격에 걸쳐 연속적으로 개별 여기 렌즈 및/또는 샘플 리셉터클로 지향되도록 대응하는 입사각 및 반사각의 범위를 통해 회전할 수 있는 단일 여기 미러가 사용될 수 있으며―엇갈린 배열 대신. 복수의 여기 미러을 포함하는 생물학적 분석 시스템의 실시예는 각 생물학적 샘플이 동시에 분석되는 것이 가능하게 하지만, 단일의 이동 가능한 미러 실시예는 각 샘플을 동시에 분석할 수 없다. 그러나, 전체 분석 시간의 감소는 분석되는 샘플 수가 적게 주어지면 무시할 수 있다.

여기 렌즈는 임의의 형상의 여기광의 빔을 선-초점 빔으로 집속시킬 수 있다. 도 5는 예시적인 실시예에 따른 도 1의 시스템(100)에서의 여기 렌즈(118) 중 하나로서 사용하기에 적합한 여기 렌즈(500)의 개략도이고, 도 6은 도 5의 여기 렌즈(500)의 동작을 도시하는 도 1의 시스템(100)의 부분 단면도를 도시한다.

도시된 예에서, 여기 렌즈(500)는 빔 폭을 한 방향으로 실질적으로 감소시킬 수 있는 한편, 또 다른 방향으로는 빔 폭을 유지할 수 있는 원통형 렌즈이다. 즉, 여기 렌즈(500)는 초점 빔 대신에 초점선이 생성되도록 입사 빔을 조작할 수 있다. 이제 도 6을 참조하면, 예를 들어, 여기 렌즈(600)(예를 들어, 도 1의 여기 렌즈(500))가 수직으로 장착될 때, 여기 렌즈(600)는 도 6에 도시된 바와 같이, 여기광의 빔을 수평선-초점 빔(604)으로 집속시킬 수 있다. 선-초점 빔으로 인해, 샘플 용기(602) 내부의 액체 샘플과 여기 빔 사이의 상호작용 볼륨이 공차 및 조립 오차에 덜 민감하다. 다시 말해서, 샘플 용기(602)가 그 정상 또는 의도된 위치로부터 약간 오프셋되더라도, 선-초점 빔(604)은 여전히 샘플 용기에 수용되는 샘플을 효과적으로 여기시킬 수 있다. 도 1의 시스템(100)과 같은 다수의 형광단을 분석할 수 있는 시스템에서, 상이한 여기 렌즈의 초점 길이는 독립적으로 선택 가능하여, 초점 길이가 채널에 걸친 신호 밸런싱을 개선하기 위해 채널마다 상이할 수 있다.

일부 실시예에서, 도시된 바와 같이, 선-초점 빔(604)은 빗나간 여기광, 예를 들어, 하나 이상의 다른 여기 미러 및/또는 렌즈에 대응하는 여기광의 감소를 용이하게 하는 여기 윈도우(606)를 통과한다. 몇몇 예에서, 여기 윈도우는 리셉터클(예를 들어, 도 8의 리셉터클(804)) 내의 개구에 의해 규정된다. 몇몇 예에서, 여기 윈도우(606)는 샘플 로딩 시스템(예를 들어, 도 8의 샘플 로딩 시스템(800))의 내부 구성요소와 일체로 형성된다. 몇몇 예에서, 여기 윈도우(606)는 여기 렌즈(600)와 샘플 용기(602) 사이에 배치되는 부착 구성요소(예를 들어, 조정 가능한 애퍼처 다이어프램)이다.

여기 창(606)을 통과하고 제2 방향(예를 들어, 도 1의 제2 방향(114B))으로 진행한 후에, 여기광은 생물학적 샘플(즉, 각 리셉터클 내의 샘플 용기의 내용물)을 조명한다. 일부 실시예에서, 여기광의 선-초점 빔(604)은 광을 흡수하고/거나 빗나간 여기광이 샘플 용기(602) 외부로 진행하는 것을 방지하도록 구성된 배리어 벽(예를 들어, 벽(608))에 충돌한다.

도 7은 예시적인 실시예에 따른 방출 모듈(104)로서 사용하기에 적합한 방출 모듈(700)을 도시하는 도 1의 시스템(100)의 부분 단면도를 도시한다. 방출 모듈(700)은 방출 플랜지(720)에 의해 형성되는 방출 윈도우(710), 방출 렌즈(702), 방출 필터(704), 및 광검출기(706)를 포함하는 다수의 세트의 광학 요소를 포함한다. 여기된 형광단에 의해 방출되는 형광 방사선은 방출 윈도우(710)를 통과하게 되고, 샘플 리셉터클(712)로부터, 방출 윈도우(710)에 의해 제한적으로 규정되는 투명 영역을 통해 투과된다. 일부 경우에, 방출 윈도우(710)는 샘플 용기를 제거 가능하게 고정하도록 구성된 리셉터클(예를 들어, 도 8의 리셉터클(804)) 내의 개구에 의해 규정된다. 몇몇 예에서, 방출 윈도우(710)는 샘플 로딩 시스템(예를 들어, 도 8의 샘플 로딩 시스템(800))의 내부 구성요소와 일체로 형성된다. 몇몇 예에서, 방출 윈도우(710)는 방출 렌즈(702)와 샘플 리셉터클(712) 사이에 배치되는 부착 구성요소(예를 들어, 조정 가능한 애퍼처 다이어프램)이다. 일부 실시예에서, 방출 모듈(700)은 방출 윈도우(710)를 포함하지 않는다.

일부 실시예에서, 바람직하게는 각 샘플 리셉터클(120)은 대략, 대응하는 여기 렌즈(118)의 초점 길이에 의해 결정되는 거리에 배치된다. 대안적으로, 각 샘플 리셉터클(120)은 여기광의 집속된 빔과 관련된 폭 및/또는 높이를 수용하도록 배치되며, 여기서 폭 또는 높이는 여기 윈도우의 폭 또는 높이에 대응한다.

방출 윈도우(710)를 통과한 후, 방출 방사선은 방출 렌즈(702)에 의해 집속되어 신호 대 잡음비를 개선한다. 그 다음, 집속된 형광 방사선은 방출 렌즈(702)에 의해 투과되는 빗나간 광을 차단할 수 있는 방출 필터(704)를 통과한다. 일 구현에서, 방출 필터(704)는 여기광에 대응하는 방사선을 차단하도록 구성된 제1 이중 대역 통과 필터(704a) 및 제2 이중 대역통과 필터(704b)의 형태이다. 이중 대역 통과 필터(704a, 704b)의 사용은 zja팩트한 구성으로 선택된 파장 범위의 광의 차단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 여기광이 적색 또는 청색 LED에 의해 생성되는 경우, 이중 대역 통과 필터(704a, 704b) 각각은 빗나간 여기광을 최소화하기 위해 적색 및 청색 광을 차단할 수 있다.

일부 실시예에서, 방출 렌즈(702)에는 빗나간 여기광 및/또는 대응하지 않는 샘플 용기로부터의 원치 않는 방출 방사선이 광검출기(706)에 도달하는 것을 방지하도록 구성된 방출 플랜지(720)가 끼워진다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 방출 플랜지(720)는 샘플 리셉터클(712)에 하우징되는 하나의 생물학적 샘플에 의해 발생되는 방출 방사선이 방출 렌즈(702)에 도달하기 위해 통과하게 되는 영역을 규정하도록 구성된 방출 애퍼처를 형성할 수 있다. 일부 경우에서, 방출 어퍼처는 방출 윈도우(710)로서 기능한다(즉, 독립형 또는 임베딩된 방출 윈도우가 없음). 방출 플랜지(720)는 또한 대응하는 방출 렌즈(702)를 둘러싸도록 구성된 원주 측벽(724)을 포함할 수 있으며, 여기서 원주 측벽은 방출 렌즈(702)의 두께를 지나게 연장된다. 방출 플랜지(720)의 측벽(724)(또는 다수의 측벽)은 방출 필터(704a, 704b) 및/또는 광검출기(706)를 향해 제3 방향(예를 들어, 도 1의 제3 방향(114C))으로 연장되고, 빗나간 광을 수용하는 것으로부터 방출 렌즈를 보호하는 채널을 형성할 수 있다.

일부 실시예에서, 바람직하게는, 방출 플랜지(720)는 방출 애퍼처/윈도우의 중심점이 방출 렌즈(702)의 광학적 중심 및 광검출기(706)의 광학적 중심에 의해 규정되는 축선과 정렬되도록 배치된다. 일부 경우에, 방출 플랜지(720)는 방출 애퍼처를 형성하는 방출 플랜지(720)의 단부의 외측 표면이 샘플 리셉터클(712) 및/또는 방출 윈도우(710)의 외측 표면과 동일 평면에 있는 각도로 배치된다. 일부 실시예에서, 방출 플랜지(720)의 원주형(예를 들어, 원통형) 측벽(724)은 방출 방사선이 빗나간 여기광 및/또는 이웃 샘플 용기로부터의 방출 방사선으로부터 차폐되어 진행할 수 있는 밀폐된 공간을 조성하기 위해 방출 필터(704), 및/또는 방출 필터(704)의 이중 대역 통과 필터(704a, 704b) 중 하나 이상의 외측 원주와 만날 때까지 연장된다.

일부 실시예에서, 샘플 리셉터클(712)은 방출 방사선이 방출 윈도우(710)을 통해 투과되는 것으로 제한되도록 배치되며, 여기서 방출 방사선 경로는 방출 윈도우(710)의 대향 측 상에 배치되는 방출 벽(708)에 의해 차단된다. 이러한 방식으로, 광검출기(706)는 샘플 리셉터클(712)로부터 전술한 개구를 통해 진행하는 방출 방사선을 "본다". 일부 실시예에서, 방출 벽(708)은 방출 모듈(700)에 일부로 포함된 구성요소이다.

예시적인 실시예에 따른 생물학적 분석 시스템(100)은 또한 다중 샘플 환경에 적합한 샘플 로딩 시스템을 포함한다. 도 8은 (예를 들어, 도 1의 시스템(100)과 함께 사용하도록 구성될 수 있는) 예시적인 샘플 로딩 시스템(800)의 부분 단면도를 도시한다. 샘플 로딩 시스템(800)은 복수의 리셉터클(804)을 갖는 샘플 블록(802)을 포함한다. 리셉터클(804)은 대응하는 복수의 샘플 용기(806)를 수용할 수 있으며, 각 샘플 용기(806)는 각 샘플을 수용한다. 비제한적인 예에서, 여덟 개의 리셉터클은 여덟 개의 샘플 용기의 스트립을 수용하도록 단일 직선 열로 배치된다. 다른 실시예에서, 리셉터클은 상이한 방식, 예를 들어, 교번하여 또는 파형으로 배열될 수 있다(도 9 참조)는 것이 이해될 것이다. 또한, 리셉터클의 수는 동시에 분석될 샘플의 수에 따라 달라질 수 있다.

각 리셉터클(804)은 또한 각 수용된 샘플 용기(806)를 위치적으로 고정하도록 설계된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각 리셉터클(804)의 바닥 표면은 각 샘플 용기(806)의 바닥 팁 부분(810)을 수용하도록 구성된 함입부(808)를 포함한다. 또한, 각 리셉터클(804)의 리셉터클 개구(812)에는 각 샘플 용기(806)의 캡(818)과 체결되는 가스켓(814)(이는 또한 도 7의 가스켓(714)을 나타냄)이 끼워진다. 가스켓(814)은 임의의 적합한 재료, 예를 들어, 고무, 실리콘을 포함할 수 있다. 샘플 용기(806)가 리셉터클(804) 내로 완전히 삽입될 때, 샘플 용기(806)는 함입부(808) 및 가스켓(814)에 의해 제 위치에 효과적으로 홀딩되며, 샘플 용기(806)의 벽은 리셉터클(804)의 벽과 접촉하지 않는다.

샘플 로딩 시스템(800)은 또한 복수의 샘플 용기(806) 상에 폐쇄력을 가할 수 있는 폐쇄 메커니즘(816)을 포함한다. 일 구현에서, 폐쇄 메커니즘(816)은 복수의 샘플 용기(806)의 캡(818)을 가압하도록 구성된다. 예를 들어, 폐쇄 메커니즘(816)은 서로 독립적으로 동작할 수 있는 복수의 편향 부재, 예를 들어, 스프링(820)을 포함한다. 사용 시, 하나의 캡(818)이 완전히 폐쇄되지 않으면, 대응하는 스프링(820)이 캡(818)에 이를 감압하도록 작용하여, 인접한 샘플 용기가 위치적으로 변위되는 것을 방지할 수 있다. 스프링(820)은 또한 샘플 용기(806)를 수직 방향으로 추가로 고정하도록 돕는다. 대안적인 구현예에서, 폐쇄 메커니즘(816)은 폐쇄 메커니즘(816)이 샘플 용기(806)에 작용할 때 샘플 용기(806)를 폐쇄하도록 구성된 밀봉 부재를 포함할 수 있다. 또한, 편향 부재의 대안적인 형태는 고무와 같은 탄성 재료로 제조된 벨로우형 구조체를 포함한다.

도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 생물학적 분석 시스템의 광학 시스템의 일부 실시예는 서로에 대해 균일하게 이격되고 균일하게 경사지는 복수의 미러를 포함한다. 그러나, 일부 실시예에서, 복수의 여기 미러의 각 여기 미러는 샘플 용기의 가변 구성 및 크기를 수용하도록 독립적으로 조정 가능하다는 것이 예상된다. 따라서, 생물학적 분석 디바이스는 광학 시스템의 하나 이상의 여기 미러를 조정함으로써, 동시에 판독될 다양한 샘플 용기의 측정을 용이하게 할 수 있다.

이제 도 9를 참조하면, 도 1의 생물학적 분석 시스템(100)의 예시적인 실시예가 제공되며, 여기서 유사한 구성요소가 도시되어 있고, 복수의 여기 미러(916) 및 샘플 리셉터클(920)의 대안적인 구성이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 샘플 리셉터클(920)은 엇갈린 교번 패턴으로 배치된다. 일부 실시예에서, 엇갈린 교번 패턴은 서로로부터 수직 및/또는 수평 오프셋으로 배치되는 샘플 리셉터클의 하나 이상의 열을 형성한다. 이에 따라, 복수의 여기 미러(916)는 시준기 요소(912)로부터의 여기광의 광학 경로가 집속된 여기광의 별개의 빔으로서 복수의 샘플 리셉터클(920)의 샘플 용기 각각에 도달하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 복수의 여기 미러는 대각선 축을 따라 엇갈린 교번 패턴으로 배치된다. 일부 실시예에서, 엇갈린 교번 패턴은 하나 이상의 열(즉, 하나 이상의 평행한 대각선 축 - 축은 시준된 광의 방향에 대해 예각으로 배치됨 - 을 따라 배치되는 여기 미러)을 형성한다. 각 여기 미러(916)는 하나 이상의 근접한 여기 미러(916)로부터 수직 및/또는 수평 오프셋되어 배치된다. 도 1, 도 9 및/또는 대안적인 실시예의 여기 미러의 엇갈린 패턴은 샘플 용기 구성의 변화를 수용하도록 복수의 상이한 구성으로 형성된다는 것을 이해해야 한다.

도 9는 샘플 로딩 시스템 및 여기 미러의 대응하는 구성의 대안적인 실시예를 도시하지만, 특정 광학 구성요소의 추가 또는 생략을 포함하는 다른 광학 시스템 구성이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 광학 시스템은 여기 미러, 여기 렌즈, 방출 필터, 및 광검출기(예를 들어, 도 1 및 도 9) 사이에 1:1:1:1 비를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 방출 필터 및 단일 검출기 배열이 여기 미러 또는 여기 렌즈의 통합 없이 사용된다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 방출 렌즈, 광학 방출 필터, 및 광검출기를 포함하는 스캐닝 검출 헤드가 샘플을 가로질러 스캐닝하기 위해 사용된다.

전술한 바와 같이, 생물학적 분석 디바이스에 관한 개시된 실시예는 종래의 다중 샘플 형광계에 비해 많은 이점을 달성하는 광학 시스템의 신규한 구성을 포함한다. 광학 시스템 및 샘플 로딩 시스템에 더하여, 디바이스는 또한 컴퓨터화된 디바이스로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 이제 도 10을 참조하면, 생물학적 분석 디바이스, 예를 들어, 도 1의 시스템(100) 및/또는 도 9의 시스템(900)을 포함하는 컴퓨팅 환경(1000)이 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 분석 시스템(1100)은 전술한 바와 같은 광학 시스템 및/또는 컴퓨팅 시스템(1200)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(1200)은 하나 이상의 프로세서(1240) 및 하나 이상의 하드웨어 저장 디바이스(1220)를 포함하며, 이는 컴퓨팅 시스템(1200)이 본원에 개시된 실시예에 대응하는 다양한 동작을 수행하게 하도록 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 실행 가능 명령어(예를 들어, 명령어(1220A-1220D))를 저장한다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(1200)은 생물학적 분석 시스템(1100)의 사용자 인터페이스(1300a)의 포함을 용이하게 한다.

본원에서 설명되거나 구상된 실시예들은, 아래에서 보다 자세하게 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서와 같은 컴퓨터 하드웨어를 포함하는 특수 목적 또는 범용 컴퓨터 시스템(예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1200))을 포함할 수 있거나 또는 활용할 수 있다. 실시예는 또한 컴퓨터로 실행 가능한 명령어 및/또는 데이터 구조를 전달하거나 또는 저장하기 위한 물리적 및 다른 컴퓨터로 판독 가능한 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터로 실행 가능한 명령어(예를 들어, 명령어(1220A-1220D))를 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 물리적 저장 매체이다. 컴퓨터로 실행 가능한 명령어를 전달하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 전송 매체이다. 따라서, 비제한적인 예시로서, 실시예는 적어도 두 개의 뚜렷하게 상이한 종류들의 컴퓨터로 판독 가능한 매체, 컴퓨터 저장 매체(하드웨어 저장 디바이스(1220)), 및 전송 매체를 포함할 수 있다.

컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 기타 자기 저장 디바이스들, 또는 목적하는 프로그램 코드 수단을 범용 컴퓨터로 실행 가능한 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 기타 임의의 매체를 포함한다.

"네트워크"(예를 들어, 네트워크(1500))는 컴퓨터 시스템 및/또는 모듈 및/또는 다른 전자 디바이스 간의 전자 데이터의 전송을 가능하게 해주는 하나 이상의 데이터 링크로서 정의된다. 정보가 (하드와이어드, 무선, 또는 하드와이어드 및 무선의 조합으로) 네트워크 또는 다른 통신 연결을 통해 컴퓨터에 전송되거나 또는 제공되는 경우, 컴퓨터 시스템은 이러한 연결을 전송 매체로서 바라볼 수 있다. 전송 매체는 데이터 또는 요구되는 프로그램 코드 수단을 컴퓨터로 실행 가능한 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 운송하기 위해 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 네트워크 및/또는 데이터 링크들을 포함할 수 있다. 상기의 조합은 또한 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

또한, 다양한 컴퓨터 시스템 구성요소에 도달시, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어 또는 데이터 구조의 형태의 프로그램 코드는 전송 매체로부터 컴퓨터 저장 매체로 자동적으로 (또는 그 반대로) 전달될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 또는 데이터 링크를 통해 수신된 컴퓨터로 실행 가능한 명령어 또는 데이터 구조는 네트워크 인터페이스 모듈(예를 들어, "NIC") 내의 RAM 내에 버퍼링될 수 있고, 그 후, 종국에는 컴퓨터 시스템 RAM 및/또는 컴퓨터 시스템에 있는 덜 휘발성인 컴퓨터 저장 매체에 전달된다. 따라서, 컴퓨터 저장 매체는 전송 매체를 또한(또는 심지어 1차적으로) 활용하는 컴퓨터 시스템 구성요소 내에 포함될 수 있다.

컴퓨터로 실행가능한 명령어들은, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 특수 목적 프로세싱 디바이스로 하여금 일정한 기능 또는 기능 그룹을 수행하게 하는 명령어 및 데이터를 포함한다. 컴퓨터로 실행 가능한 명령어는 예를 들어, 어셈블리 언어, 또는 심지어 소스 코드와 같은 바이너리, 중간 포맷 명령어일 수 있다. 본 발명 내용은 구조적 특징 및/또는 방법론적 동작에 특유적인 용어로 기술되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 발명 내용은 위에서 설명된 이러한 특정한 특징 또는 동작으로 반드시 제한될 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 이보다는, 이러한 특정한 특징 및 단계는 청구범위를 구현하는 예시적인 형태로서 개시된 것이다.

당업자는 실시예가 개인용 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 메시지 프로세서, 핸드헬드 디바이스, 멀티-프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램 가능 소비자 전자기기, 네트워크 PC, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰, 라우터, 스위치 등을 포함하는 많은 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 갖는 네트워크 컴퓨팅 환경(예를 들어, 컴퓨팅 환경(1000))에서 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 실시예는 또한 네트워크를 통해 (하드와이어드 데이터 링크, 무선 데이터 링크, 또는 하드와이어드 및 무선 데이터 링크의 조합에 의해) 링크된 로컬 및 원격 컴퓨터 시스템 둘 다가 태스크를 수행하는 분산형 시스템 환경에서 실시될 수 있다. 분산형 시스템 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 디바이스 둘 다에 위치할 수 있다. 하나의 개체에 대한 프로그램 모듈은 또 다른 래체 데이터 센터 또는 "클라우드"에 위치되고/거나 실행될 수 있다. 본 명세서 및 이하의 청구범위에서, 컴퓨터 시스템은 또한 이미징 시스템(예를 들어, 도 1의 생물학적 분석 시스템(100))을 포함하도록 정의된다.

일부 실시예에서, 생물학적 분석 시스템(1100)은 유선, 무선, 및/또는 클라우드 네트워크(1500)를 통해 서버 및/ 또는 컴퓨팅 시스템(1400)과 통신한다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(1400)은 하나 이상의 프로세서(1440) 및 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어(1420A, 1420B, 1420C)를 저장하는 하나 이상의 하드웨어 저장 디바이스(1420)를 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 컴퓨팅 시스템은 하나 이상의 데이터 세트(예를 들어, 데이터 타입(1460A, 1460B))을 저장하도록 구성된 데이터베이스(146)를 포함한다. 일부 경우에서, 컴퓨팅 시스템(1400)은 또한 사용자 인터페이스(1300B)를 포함한다. 컴퓨팅 환경(1000)은 생물학적 분석 시스템(1100)에 의해 수집된 데이터(예를 들어, 광검출기 신호 데이터 및/또는 다른 데이터)가 컴퓨팅 시스템(1200)을 통해 저장 및/또는 처리될 수 있도록 구성된다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 시스템(1100)으로부터의 데이터는 네트워크를 통해 컴퓨팅 시스템(1400)으로 푸시되며, 여기서 데이터는 데이터베이스(1460)에 저장되고/되거나 프로세서(1440)를 통해 프로세싱될 수 있고 저장 및/또는 추가 프로세싱을 위해 다시 컴퓨팅 시스템(1200)으로 푸시된다.

일부 실시예에서, 생물학적 분석 시스템은 생물학적 분석 기술 및 데이터 처리를 자동으로 수행할 수 있는 "스마트" 디바이스로서 구성되고, 미처리 및 처리된 런타임 정보, 여기광 및/또는 방출광 파장 및 강도 등을 포함하는 데이터를 자동으로 보고 및/또는 저장하기 위해 다른 컴퓨팅 시스템과 통신할 수 있다.

개시된 실시예는 또한 본원에서 설명된 바와 같은 생물학적 분석 디바이스(예를 들어, 도 1의 시스템(100))를 사용하여 생물학적 샘플을 분석하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 복수의 생물학적 샘플을 분석하기 위한 컴퓨터 구현 방법은 다음의 단계 중 하나 이상을 포함한다:

1. 다중 샘플 로딩 장치(예를 들어, 도 8의 샘플 로딩 시스템(800))에 제거 가능하게 고정되는 복수의 샘플 용기(예를 들어, 도 1의 샘플 리셉터클(120) 내의)를 검출하는 단계.

2. 복수의 생물학적 샘플 용기를 검출하는 것에 응답하여, 컴퓨팅 시스템은 여기광원을 활성화하며, 이때: 여기광원에 의해 발생되는 여기광은 적어도 엇갈린 대각선 패턴으로 배치되는 복수의 미러에 의해 복수의 샘플 용기를 향해 복수의 여기광 빔으로서 지향되고, 각 미러는 복수의 여기광 빔 중 하나의 여기광 빔을 복수의 샘플 용기 중 하나의 대응하는 샘플 용기를 향해 지향시키도록 구성되며, 여기광은 복수의 생물학적 샘플 용기에 저장되는 생체 샘플이 방출 방사선을 생성하게 하도록 구성된다.

3. 복수의 광검출기를 통해 각 생물학적 샘플로부터의 방출 방사선의 양을 검출하는 단계.

4. 검출된 방출 방사선의 양에 적어도 부분적으로 기초하여, 복수의 샘플 용기의 각 샘플 용기에 포함되는 하나 이상의 생물학적 분석물의 농도를 결정하는 단계.

일부 실시예에서, 생물학적 분석 디바이스의 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 컴퓨팅 시스템 1200)은 다음의 추가적인 및/또는 대안적인 단계 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다:

1. 샘플 용기의 특정 배열을 검출하고 샘플 용기의 검출된 배열에 대응하도록 독립적으로 조정 가능한 여기 미러(예를 들어, 도 1의 여기 미러(116))를 자동으로 조정하는 단계.

2. 검출된 방출 방사선의 양에 부분적으로 기초하여 그리고 하나 이상의 생물학적 샘플과 관련된 예상되는 생체 분석물 식별성에 기초한 분석의 유형, 표준 샘플 세트에 대응하는 데이터 세트로부터 생성되는 계산된 교정 곡선, 각 샘플 용기에 저장된 각 샘플 볼륨의 양, 분석 키트 로트 번호, 태그, 또는 샘플 식별 번호의 변수 중 하나 이상에 부분적으로 기초하여 하나 이상의 생물학적 분석물의 농도를 측정하는 단계, 및/또는 교정 곡선에 기초하여 범위를 벗어난 것으로 결정된 측정치를 갖는 샘플을 무시하는 단계.

3. 사용자 인터페이스(UI)(예를 들어, UI(130a))를 통해 생물학적 분석물의 결정된 농도를 수치 및/또는 그래픽 포맷으로 디스플레이하는 단계.

4. 몰 농도 및 기타 변환 및/또는 계산을 수행하는 단계.

5. 여기 윈도우(예를 들어, 도 6의 여기윈도우(606)), 방출 윈도우(예를 들어, 도 7의 방출 윈도우(710)) 및/또는 방출 애퍼처(예를 면, 도 7의 방출 애퍼처(722))의 애퍼처 치수를 자동 조정하는 단계.

6. 자동적으로 데이터(예를 들어, 결정된 농도, 분석물 식별성, 검정 식별성)를 다양한 포맷으로 및/또는 또 다른 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 도 10의 컴퓨팅 시스템 1400)으로 내보내는 단계.

일부 실시예에서, 사용자는 전술한 바와 같이 다양한 데이터를 입력할 수 있고, 컴퓨팅 시스템은 생물학적 분석 디바이스를 통해 컴퓨팅 시스템에 의해 수집된 데이터를 저장 및/또는 처리하는 것 외에 데이터를 저장 또는 처리할 수 있다.

설명된 바와 같이, 본 발명의 생물학적 분석 시스템은 컴팩트한 폼 팩터를 가지면서 다수의 샘플을 동시에 분석할 수 있다. 샘플 로딩 및 언로딩은 또한 샘플 용기가 안전하고 정확하게 위치되는 것을 보장하면서 단순화된다.

본 기술분야의 통상의 기술자라면, 광범위하게 설명된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 특정 실시예에 도시된 바와 같이 본 발명에 대해 다수의 변형 및/또는 수정이 이루어질 수 있다는 것을 잘 알고 있을 것이다.

Claims (30)

1. 생물학적 분석 시스템에 있어서,
   여기 모듈(excitation module)로서,
   적어도 하나의 여기 광원으로부터 여기광을 수신하고, 제1 방향의 여기광 경로를 따라 시준된 여기광을 투과하도록 구성된 시준기 요소; 및
   상기 여기광 경로를 따라 배열되는 복수의 여기 미러들 - 각 여기 미러는 상기 제1 방향에 대해 예각으로 배치되고, 상기 여기광 경로의 제2 방향을 따라 시준된 여기광의 각 빔을 반사하도록 구성됨 - 을 포함하는, 상기 여기 모듈; 및
   상기 여기광 경로의 상기 제2 방향을 따라 투과되는 여기광을 수신하도록 위치된 방출 모듈로서,
   복수의 샘플 리셉터클들(receptacles)을 포함하는 샘플 블록 - 각 샘플 리셉터클은 상기 여기광 경로의 상기 제2 방향을 따라 투과되는 시준된 여기광의 각 빔을 수신하도록 위치됨 -; 및
   복수의 광검출기들 - 각 광검출기는 각 샘플 리셉터클로부터 제3 방향으로 투과되는 방출광을 수신하도록 구성되며, 상기 제3 방향은 상기 여기광 경로의 상기 제2 방향을 횡단함 - 을 포함하는, 상기 방출 모듈을 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 여기 모듈은, 각 여기 렌즈가 상기 여기광 경로의 상기 제2 방향에 위치되고, 시준된 광의 각 반사된 빔을 상기 방출 모듈의 상기 각 샘플 리셉터클에서 수신될 여기광의 각 집속된 빔으로 집속시키도록 구성되도록 배열되는 복수의 여기 렌즈들을 추가로 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 광검출기는 상기 각 샘플 리셉터클을 향해 상기 제3 방향으로 배향된, 생물학적 분석 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 방향은 상기 여기광 경로의 상기 제2 방향에 실질적으로 직교하는, 생물학적 분석 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 모듈은 상기 제3 방향으로 투과되는 방출광을 상기 복수의 광검출기들 상으로 집속시키도록 구성된 복수의 방출 렌즈들을 추가로 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 방출 모듈은 상기 복수의 방출 렌즈들에 대응하는 복수의 방출 필터들을 추가로 포함하며, 상기 복수의 방출 필터들은 상기 대응하는 복수의 방출 렌즈들의 하류에 위치되고 방출광이 상기 방출 필터를 통과하게 하고 빗나간 여기광을 실질적으로 차단하도록 구성된, 생물학적 분석 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 방출 필터들은 이중 대역 통과 필터들을 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각 방출 렌즈는 곡면 렌즈를 포함하는 것인, 생물학적 분석 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 모듈은 복수의 방출 윈도우들을 더 포함하며, 각 방출 윈도우는 각 샘플 리셉터클과 연관되고 방출광이 상기 제3 방향에서 하류 구성요소들로 투과되는 영역을 규정하는, 생물학적 분석 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 여기 미러들 중 적어도 하나는 독립적으로 조절 가능한, 생물학적 분석 시스템.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 여기 미러들은 제1 여기 렌즈의 제1 중심점이 제2 여기 렌즈의 제2 중심점으로부터 수직 및 수평으로 오프셋되는 것에 의해 형성되는 엇갈린 대각선 패턴으로 배열되고, 상기 엇갈린 대각선 패턴에서의 각 여기 미러의 상기 예각은 상기 제1 방향에 대해 50° 내지 75°인, 생물학적 분석 시스템.
12. 생물학적 분석 시스템에 있어서,
    여기 모듈로서,
    제1 방향으로 여기광을 방출하도록 구성된 여기 광원;
    복수의 미리 정의된 위치들 사이에서 선택적으로 이동 가능한 여기 미러 - 각 미리 정의된 위치는 상기 제1 방향에 대해 예각들을 형성하고 제2 방향을 따라 상기 여기광을 반사하도록 구성됨 -; 및
    각 여기 렌즈가 제2 방향으로 위치되고 각 미리 정의된 위치에 위치되는 상기 여기 미러에 의해 여기 렌즈로 지향되는 여기광의 반사된 빔을 수신하도록 구성되도록 배열되는 복수의 여기 렌즈들을 포함하는, 상기 여기 모듈; 및
    방출 모듈로서,
    상기 대응하는 복수의 여기 렌즈들로부터 반사된 여기광의 집속된 빔들을 수신하도록 위치되는 복수의 샘플 리셉터클들; 및
    상기 복수의 샘플 리셉터클들로부터 제3 방향으로 투과되는 방출광을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 광검출기 - 상기 제3 방향은 상기 제2 방향을 횡단함 - 를 포함하는, 상기 방출 모듈을 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 방출 모듈은 상기 방출광을 상기 적어도 하나의 광검출기 상으로 집속 및 필터링하도록 구성된 복수의 방출 렌즈들 및 복수의 방출 필터들을 추가로 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광검출기는 복수의 광검출기들을 포함하며, 각 광검출기는 각 샘플 리셉터클로부터 방출광을 수신하도록 구성되고, 상기 방출광은 각 광검출기에서 수신되기 전에 각 방출 렌즈들 및 각 방출 필터들에 의해 집속되고 필터링된, 생물학적 분석 시스템.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 샘플 리셉터클들 중 대응하는 샘플 리셉터클들 내에 하나 이상의 샘플 용기를 제거 가능하게 고정하도록 구성된 샘플 로딩 시스템을 더 포함하는, 생체 분석 시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 샘플 로딩 시스템은 상기 하나 이상의 샘플 용기를 상기 대응하는 샘플 리셉터클들 내에 폐쇄력(closing force)을 가하도록―그리고 위치적으로 고정하도록 구성된 폐쇄 메커니즘을 더 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출광은 하나 이상의 여기된 형광 라벨로부터의 형광 방사선을 포함하는 것인, 생물학적 분석 시스템.
18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 방출 애퍼처들을 더 포함하되, 각 방출 애퍼처는 상기 복수의 방출 렌즈들의 각 방출 렌즈와 연관되고, 각 방출 애퍼처는 상기 제3 방향으로 정렬되고 방출광이 상기 각 방출 렌즈에 의해 상기 샘플 리셉터클로부터 수신되는 영역을 규정하는, 생물학적 분석 시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 방출 애퍼처의 중심점은 상기 각 방출 렌즈의 광학적 중심과 정렬되는, 생물학적 분석 시스템.
20. 생물학적 분석 시스템에 있어서,
    상이한 여기 파장들을 방출하는 적어도 두 개의 여기 광원들;
    상기 적어도 두 개의 여기 광원들로부터 여기광을 수신하도록, 그리고 제1 방향의 여기광 경로를 따라 시준된 여기광을 투과하도록 구성된 시준기 요소;
    상기 제1 방향에 대해 예각으로 배치되고 상기 시준된 여기광을 상기 여기광 경로의 제2 방향을 따라 여기광의 복수의 반사된 빔들로 반사시키도록 구성된 복수의 여기 미러들;
    상기 여기광 경로의 상기 제2 방향에 위치되고 시준된 광의 각 반사된 빔을 여기광의 대응하는 집속된 빔들로 집속시키도록 구성된 복수의 여기 렌즈들;
    복수의 샘플 리셉터클들을 형성하는 샘플 블록 - 상기 복수의 샘플 리셉터클들은 여기광의 상기 대응하는 집속된 빔들을 수신하도록 위치됨 -; 및
    각 샘플 리셉터클마다, 제3 방향 - 상기 제3 방향은 상기 제2 방향을 횡단함 - 으로 정렬되는 적어도 다음의 구성요소들:
    방출광이 상기 제3 방향으로 투과되는 영역을 규정하는 방출 윈도우;
    상기 방출 윈도우를 통과하는 상기 방출광을 집속시키도록 구성된 방출 렌즈;
    상기 방출광이 상기 방출 필터를 통과하게 하도록, 그리고 빗나간 여기광을 실질적으로 차단하도록 구성된 방출 필터; 및
    집속되어 필터링된 방출광을 수용하도록 구성된 광검출기를 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 샘플 블록은 복수의 샘플 용기들을 수용하도록 구성된 복수의 리셉터클들을 포함하며, 각 샘플 용기는 샘플을 수용하도록 구성된, 생물학적 분석 시스템.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 복수의 리셉터클들의 각 리셉터클은 가스켓을 수용하도록 구성된 리셉터클 개구를 포함하고, 상기 리셉터클 개구는 상기 가스켓과 상기 복수의 샘플 용기들 중 하나의 샘플 용기의 상부 부분 사이의 체결을 가능하게 하도록 구성된, 생물학적 분석 시스템.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 복수의 샘플 용기들 상에 폐쇄력을 가하도록 구성된 폐쇄 메커니즘을 더 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
24. 제23항에 있어서, 상기 폐쇄 메커니즘은 복수의 편향 부재들을 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
25. 제24항에 있어서, 상기 복수의 편향 부재들의 각 편향 부재는 독립적으로 동작 가능한, 생물학적 분석 시스템.
26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 리셉터클들은 단일 열로 배치된, 생물학적 분석 시스템.
27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 각 방출 필터는 두 개의 이중 대역 통과 필터들을 포함하고, 각 이중 대역 통과 필터는 상기 여기광에 대응하는 파장 범위를 차단하도록 구성된, 생물학적 분석 시스템.
28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 렌즈는 곡면 렌즈를 포함하는, 생물학적 분석 시스템.
29. 제20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 여기 렌즈들 각각은 초점 길이를 포함하고, 각 초점 길이는 독립적으로 선택 가능한, 생체 분석 시스템.
30. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 여기 미러들 중 적어도 하나는 독립적으로 조절 가능한, 생물학적 분석 시스템.

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