JP2002543378A - 物体アレイを光学的に評価する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は物体アレイを光学的に評価するアレイに関する。該物体アレイには、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）（好ましくは交換可能かつ／又は回転式のマイクロレンズアレイ）と視野レンズとが検出器アレイの方向に予め割り当てられており、照明装置がビームスプリッタ（回転式ビームスプリッタ）により結合されている。前記照明装置は、視野レンズと対物レンズとの間で結合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （ビーム経路の説明） 光学アセンブリは、３つの必須の構成要素に分けられる。 １．サンプル基質で満たされたマイクロタイタープレート（ＭＴＰ）（１）のウ
ェル（１ａ〜１ｄ）の小面積（サンプル体積）に光を集束させるマイクロレンズ
アレイ（ＭＬＡ）（２）。蛍光又は発光を使用する場合、ＭＬＡ（２）はサンプ
ル体積から発せられた光を集める役目も果たす。

【０００２】 ２．マイクロレンズアレイ２を照明するためのレンズ３，１１及びコリメータ（
１４）の望遠鏡装置。光源として、光ファイバの出力が使用されるか、図面に示
されているようにランプ自体が使用される。

【０００３】 ３．ＣＣＤアレイ検出器（７）上にＭＬＡ（２）の瞳孔をテレセントリックに結
像するための視野レンズ（３）と対物レンズ（６）。 マイクロレンズアレイは、小さなレンズ又は対物レンズの規則的配置から構成
される。好ましくは、マイクロレンズは矩形のグリッド（格子）を形成するよう
配列される。いずれにせよ、マイクロレンズの配置はサンプル容器アレイの形状
又はＭＴＰの形状に各々合わせられる。

【０００４】 照明用の望遠鏡の前方レンズ（３）は、ＭＬＡ（２）と向き合っており、ＭＬ
Ａの瞳孔をテレセントリックに結像するための視野レンズとしての役目も果たす
。

【０００５】 １．励起ビーム経路 光ファイバ（１５）から出た光はコリメータ（１４）により集められる。この
コリメータ（１４）は、短い焦点距離を有する小さな望遠レンズ（１１）と共に
、光ファイバの出力の像を望遠レンズ（３，１１）の中間にある結像面（９）に
映す。長い焦点距離を有する大きな望遠レンズ（３）は、中間にある結像面（９
）から光を拾い上げ、それを小さな発散のある一束に変換する。これによりＭＬ
Ａ（２）のサンプルから離れている側面が照明される。ＭＬＡ（２）の各個別レ
ンズ（２ａ〜２ｄ）は次に、光をマイクロタイタープレート（１）の各ウェル（
１ａ〜１ｄ）に集束させる。

【０００６】 照明用の望遠レンズの開口絞り（１２）と減衰フィルタ（１３）は、コリメー
タ（１４）と小さな望遠レンズ（１１）との間に配置される。開口絞り（１２）
はビームの断面形状を定義し、余分な光をビーム経路から離しておく。これは、
検出ビーム経路における信号のクロストークと散乱光によるバックグラウンドを
減少するように作用する。開口絞り（１２）は、マイクロレンズ瞳孔面と共役さ
れた面に配置される。従って、開口レンズ（１２）はＭＬＡ（２）の外形の小縮
尺コピーを形成する。開口絞り（１２）は、散乱光の減少を向上するようディス
ク絞りアレイとしても具現化される。

【０００７】 照明用の望遠鏡の視野絞り（９ａ）が中間結像面（９）に配置される。中間結
像面（９）は、大きな望遠レンズ（３）とＭＬＡ（２）のレンズ（２ａ〜２ｄ）
によりＭＴＰ（１）のウェル（１ａ〜１ｄ）に結像される。従って、視野絞り（
９ａ）はウェル（１ａ〜１ｄ）内の光束の断面を定義する。

【０００８】 励起フィルタ（１０）は照明のスペクトル範囲を定義する役目を果たす。 サンプルからの光は反射され、鏡（８）を介してビーム経路に入る。このビー
ム経路も検出用に使用される。 前記鏡８を対物レンズ６の前方に配置することにより、種々のモードの照明の
選択が容易となる。

【０００９】 装置を蛍光分析に使用する場合、鏡（８）は二色性ビームスプリッタとして設
計される。励起光のスペクトル範囲は反射されるが、検出すべきスペクトル範囲
は透過される。装置が発光を検出するように機能する場合、鏡８による反射は照
明と同じく省略することができ、ビーム経路は以下に述べるように検出ビーム経
路のみを構成することとなる。

【００１０】 ２．検出ビーム経路 サンプル体積から発せられた光はマイクロレンズ（２ａ〜２ｄ）により平行に
される。１つのマイクロレンズ（２ａ〜２ｄ）がＭＴＰ（１）の各ウェル（１ａ
〜１ｄ）に割り当てられる。マイクロレンズの瞳孔から出た平行光は、大きな望
遠レンズ（３）により、励起側の中間結像面（９）と共役された中間結像面（４
）上に集束される。大きな望遠レンズ（３）は瞳孔結像用の視野レンズとしても
機能する。従って、ＭＴＰ（１）のすべてのウェル（１ａ〜１ｄ）からのサンプ
ル体積の像が、中間結像面（４）に重ね合わされる。絞り（４ａ）は各ウェルで
観察されたサンプル体積を定義する。好ましくは、絞り（４ａ）は照明の視野絞
り（９ａ）と同じサイズである。

【００１１】 絞り（４ａ）は瞳孔結像用の開口絞りをも構成する。ＣＣＤアレイ検出器（７
）上へのマイクロレンズ（２ａ〜２ｄ）の瞳孔の結像は、対物レンズ（６）によ
り遂行される。

【００１２】 発光フィルタ（５）は検出スペクトル範囲を定義する。 反射鏡（１６，１７，１８）はビーム経路をコンパクトな形状にする役目を果
たす。このため、複数の鏡による複数の折り畳みが想定される。

【００１３】 （測定モードの説明） 原則的に、ＭＴＰに入っているサンプルに対しては種々の測定方法を適用する
ことができる。上述のビーム経路に基づき、ある方法に従った測定法をいくつか
のウェルにおいて同時に行うことが可能である。これまでに、以下の測定方法が
考えられている。 １．吸収 ２．蛍光 ３．発光 ４．時間依存的蛍光検出 ５．偏光依存的蛍光（吸収？？？）

【００１４】吸収 吸収測定法では、励起ビーム経路のみが使用される。 ビームスプリッタ８は鏡全体と置き換えてもよい。サンプルを透過する光は、
フォトダイオードアレイ（１９）によって検出される。フォトダイオードアレイ
（１９）は、サンプル容器にできるだけ近づけて配置される。

【００１５】 上述のビーム経路は、サンプルから離れた方のＭＬＡの側面が均質に照明され
て各ウェルが同じ強度の光によって横断されるのを許容する。吸収のため、ＭＬ
Ａは、ウェル壁がマイクロレンズにより形成されたビームを制限しないよう、か
つ各光束がその光速に関連するフォトダイオードアレイの検出器表面（１９ａ〜
１９ｄ）に十分に衝突するよう、適合される。 これは、特定のＭＴＰ又はサンプル容器に対して、焦点距離及び曲率半径に関
して最適化された交換可能なＭＬＡ及び視野絞り９ａが設けられることを意味す
る。

【００１６】蛍光 蛍光測定法では、吸収測定法の場合と同様に励起が行われる。しかし、鏡（８
）はサンプルにより発せられた光に対して高い透過性を有する二色性スプリッタ
により置き換えられる。 ＭＬＡの設計は励起（できるだけ選択的であるべきである）と、ウェル内に小
体積（少量）の検出とに依存する。即ち、十分な色彩の補正には、大きな数字の
開口が必要である（０．５以上）。

【００１７】発光 サンプルはそれ自体が光を発するため、検出ビーム経路のみが使用される。 ビームスプリッタ８は回して外してもよい。 一般に、また、吸収測定法では、ＭＬＡを省略し、ＣＣＤアレイ検出器上に直
接ＭＴＰの底部の像を結像することが可能である。この場合、プレートのウェル
数に関わらず、プレート全体はすぐに読まれる。これにより感度はわずかに損失
するが、多数のチャネルがある場合でもすべてのチャネルを同時に読むことがで
きる。

【００１８】経時的蛍光検出法 時間依存的蛍光検出法では、蛍光検出法と同じビーム経路が使用される。 励起は、短くて密なパルス（約１ｎｓ）を生成することができる光源、即ち例
えば適当なフラッシュランプにより行われる。 使用する検出器は、ほぼ励起インパルスの長さの遅延後、照明クロックに同期
させたほぼ同じ長さの積分時間を有する測定法を実行することができる。 マイクロチャネル増幅カメラが上記目的に適している。 前記遅延後に残存している蛍光の強度が測定される。

【００１９】偏光依存的蛍光 この方法には、偏光維持光学システムが必要とされる。励起光と直交する偏光
方向の蛍光強度が測定される。 このため、好ましくは互いに垂直に偏光する偏光フィルタが、フィルタ５及び
１０の前方に設けられ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】例えば蛍光測定法におけるビーム経路全体を示す略図。

【図２】吸収測定法におけるビーム経路を示す略図。

【図３】発光測定法におけるビーム経路を示す略図。

【図４】ＭＬＡがない場合のビーム経路を示す略図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年５月２３日（２００１．５．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 CA03 DA06 EA01 EA13 FA03 FA06 GA02 GB18 HA01 HA02 HA05 HA07 HA09 KA08 LA03 2G059 BB04 DD11 DD13 EE01 EE06 EE07 EE11 FF04 GG08 JJ02 JJ07 JJ11 JJ17 JJ19 JJ22 JJ25 KK04

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体アレイを光学的に評価する装置であって、検出器アレイの
   方向において該物体アレイの前方には、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）、好ま
   しくは交換可能かつ／又は回転式のマイクロレンズアレイと、視野レンズとが配
   置され、 照明が、ビームスプリッタ、好ましくは回転式ビームスプリッタにより結合され
   、 前記照明は視野レンズと対物レンズとの間で結合される、装置。
2. 【請求項２】照明は視野レンズと対物レンズの前方に配置された絞りとの間
   で結合される、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】ＭＬＡの瞳孔面のテレセントリック像が検出器アレイ上に結像
   される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 【請求項４】視野レンズと第２のレンズとが、ＭＬＡを照明するための望遠
   鏡アレイを形成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 【請求項５】照明及び／又は検出ビーム経路を折り畳むための１または複数
   の反射要素が設けられる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. 【請求項６】物体アレイが、焦点を調節するよう少なくとも照明の軸に対し
   て垂直に好ましくは摺動可能である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装
   置。
7. 【請求項７】照明は間欠的に中断され、照明クロックと同期する検出、好ま
   しくは遅延検出が、時間依存的蛍光測定法を許容すべく行われる、請求項１乃至
   ６のいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】フラッシュランプによる照明を備えた請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】ＭＬＡは物体アレイ全体を観察するためにビーム経路から回転
   して取り外し可能である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
10. 【請求項１０】前記照明は発光検出のために消灯可能であるか、及び／又は
    その結合要素が回転して取り外し可能である、請求項１乃至８のいずれか一項に
    記載の装置。
11. 【請求項１１】第２の検出器アレイが、吸収測定用に、照明方向において物
    体アレイの背後に配置される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 【請求項１２】ＭＬＡは、異なる測定方法及び／又は異なる物体アレイに適
    合するようさらなるＭＬＡと置き換え可能である、請求項１乃至１１のいずれか
    一項に記載の装置。
13. 【請求項１３】マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と視野レンズ並びに検出器
    アレイを用いた、照明された物体アレイの蛍光及び／又は時間依存的蛍光及び／
    又は発光及び／又は吸収を検出するための複合装置であって、 特に請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の、ビームスプリッタにより結合
    されられた照明を備え、 ＭＬＡ及び／又は検出器アレイは交換可能及び／又は回転式であり、 及び／又はビームスプリッタは回転式であり、 及び／又はさらなる検出器アレイが吸収測定法用に設けられ、 及び／又は物体アレイ上に焦点を合わせる手段が設けられた、複合装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置の、マイクロタイ
    タープレートリーダーとしての使用方法。