磁性粒子を使用することと磁界を印加することを含む、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法
１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法が提供される。一システムは、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成される。別のシステムは、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成される。付加的なシステムは、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成される。さらなるシステムは、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法に関する。特に、本発明は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明及び例は、本章に包含されるため、従来技術であるとは認められない。
【０００３】
フロー・サイトメトリにおいて通常使用される機器は、蛍光色素、蛍光色素分子、又は蛍光タグが結合された内部的に着色された微小球（又は他の粒子）の１つ又は複数の特性を測定する（又は、「問い掛ける(interrogate)」）実行可能なシステムを提供する。微小球に結合した蛍光色素、蛍光色素分子、又は蛍光タグは、微小球の表面で起こった生物学的反応を指示し、及び／又は、生物学的反応にほぼ比例している。こうした機器の例は、Ｃｈａｎｄｌｅｒ他に対する米国特許第５，９８１，１８０号に記載され、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる。Ｌｕｍｉｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）所在）から市販されているＬｕｍｉｎｅｘ１００ラインの機器は、実質的に高い感度と特異性を達成することが可能なフロー・サイトメータである。
【０００４】
フロー・サイトメータは、通常、半導体レーザ、精密シリンジポンプ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオードなどの、いくつかの比較的複雑でかつ高価なデバイスを含む。こうしたシステムの性能は実質的に高いが、機器のコストは、ある市場の場合、法外である。さらに、フロー・サイトメータは、物理的に大きく、重く、比較的脆く、通常、熟練の技術者が、設置箇所の近くにいて、フロー・サイトメータのアライメントを実施しなければならない。フロー・サイトメータは、また、比較的大容量のシース流体を利用して、粒子ストリームを比較的狭いコア内に流体力学的に収束させる。
【０００５】
電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器などの検出器を使用した撮像は、バイオテクノロジ用途で使用されるいくつかの現在入手可能な機器で使用される。市販のシステムの多くは、ターゲットの人（又は他の動物）細胞を撮像するよう構成される。こうしたシステムは、細胞又は細胞が属する部分集合のアイデンティティを決定するために、異なる波長の光を使用して画像を生成するのに利用されない。細胞の蛍光放出を測定するのにＣＣＤ検出器が使用される多様な用途の場合、細胞又は他の粒子の部分集合又はクラスは、波長構成などの蛍光放出の特性ではなく画像内の蛍光放出の絶対位置に基づく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、現在使用されているシステムより費用がかからないか、現在使用されているシステムより機械的に安定性が高いか、複雑さの低い光学構成を有し、それにより、システムの出荷及び設置が容易になるか、現在使用されているシステムより小型か、現在使用されているシステムより感度が高いか、現在使用されているシステムより取得時間が短くかつスループットが高いか、現在使用されているシステムより、シース流体などの消耗品の利用が少ないか、測定がそれについて実施される１つ又は複数の材料の最終洗浄を可能にするか、又は、それらのある組合せを行う、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法を開発することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
先に概説した問題は、本発明のシステム及び方法によって主に対処される。システムは、デバイスへサンプルを装填し、デバイスからサンプルを取り除き、及び、デバイス又はサンプルを清浄する流体ハンドリング・サブシステムを含む。光学サブシステムは、複数のＬＥＤなどの照明構成と、１つ又は複数の撮像センサなどの収集構成を含む。最後に、固定化サブシステムを使用して、測定間隔中にサンプルを保持する。好ましい態様では、固定化サブシステムは磁石を含み、サンプルは磁気ビーズを含み、磁石は選択的に作動して、撮像中に磁気ビーズを固定することができる。別の態様では、撮像中の、サンプルに対する収集構成及び照明構成の位置が最適化される。
【０００８】
システム及び方法の種々の実施態様の以下の説明は、添付特許請求の範囲の主題をいずれの点でも制限すると考えられるべきではない。
【０００９】
一実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されるてもよい。別の実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送する方法に関する。この方法では、１つ又は複数の材料を搬送することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１０】
さらなる実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。さらなる実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像する方法に関する。１つ又は複数の材料を撮像することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１１】
なお別の実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。なお別の実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定する方法に関する。１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１２】
さらなる実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。別の実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行う方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送すること、撮像すること、実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１３】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読むことによって、また、添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１４】
本発明は、種々の変更形態及び代替形態を受けるが、本発明の特定の実施形態は、図面において例として示され、また、本明細書で詳細に述べられるであろう。しかし、本発明に対する図面及び詳細な説明は、開示された特定の形態に本発明を限定することを意図されるのではなく、逆に、意図は、添付特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更物、等価物、及び代替物を包含することであることが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一部の実施形態が、粒子、ビーズ、微小球に関して本明細書で述べられるが、本明細書で述べるシステム及び方法は全て、粒子、微小球、ポリスチレン・ビーズ、微小粒子、金ナノ粒子、量子ドット、ナノドット、ナノ粒子、ナノシェル、ビーズ、微小ビーズ、ラテックス粒子、ラテックス・ビーズ、蛍光ビーズ、蛍光粒子、着色粒子、着色ビーズ、組織、細胞、微生物、有機物、非有機物、又は、当技術分野で知られている任意の他の粒子的な物質と共に使用されることは理解できるであろう。粒子は、分子反応のための担体の役を果たす。適切な粒子の例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｆｕｌｔｏｎに対する米国特許第５，７３６，３３０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第５，９８１，１８０号、Ｆｕｌｔｏｎに対する第６，０５７，１０７号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，２６８，２２２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，４４９，５６２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５１４，２９５号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５２４，７９３号、Ｃｈａｎｄｌｅｒに対する第６，５２８，１６５号に示される。本明細書で述べるシステム及び方法は、これらの特許に述べる粒子の任意の粒子と共に使用されてもよい。さらに、本明細書で述べる方法及びシステムの実施形態で使用するための粒子は、Ｌｕｍｉｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（テキサス州オースチン所在）などの製造業者から得られてもよい。「粒子(particles)」、「微小球(microspheres)」、及び「ビーズ(beads)」という用語は、本明細書で交換可能に使用される。
【００１６】
さらに、本明細書で述べるシステム及び方法に適合するタイプの粒子は、粒子の表面に付着した、又は、連結した蛍光色素を有する粒子を含む。蛍光色素又は蛍光粒子が、粒子の表面に直接結合して、分類蛍光（すなわち、粒子又は粒子が属する部分集合のアイデンティティを決定するために、測定され、使用される蛍光放出）を提供する、これらのタイプの粒子は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する米国特許第６，２６８，２２２号やＣｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，６４９，４１４号に示される。本明細書で述べる方法及びシステムで使用されるタイプの粒子は、粒子のコア内に組み込まれる１つ又は複数の蛍光色素又は蛍光色素を有する粒子を含む。本明細書で述べる方法及びシステムで使用される粒子は、さらに、１つ又は複数の適切な光源に暴露されることによって、１つ又は複数の蛍光信号を、自分自身で、示すことになる粒子を含む。さらに、粒子は、励起されると、粒子が、複数の蛍光信号を示すように製造されてもよく、蛍光信号は、粒子のアイデンティティを決定するために、それぞれ、別々に、又は、組み合わせて使用されてもよい。
【００１７】
本明細書で述べる実施形態は、「背景技術」という名称の先の章で述べた問題を克服しながら、フロー・サイトメトリの性能に実質的に匹敵する、又は、それより良好な性能を達成することが可能である。本明細書で述べる実施形態は、２つの広い層に基盤を持った撮像方法を使用したいくつかの構成を含む。蛍光検出又は収集の場合、フロー・サイトメトリで一般的に使用されるように、検出波長について、光電子増倍管（ＰＭＴ）又はアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などの単一センサが使用される。しかし、特に好ましい実施形態は、１次元又は２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）又は蛍光検出用の別の適したアレイ検出器である。励起源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源によって放出され、また、直接に、又は、光ファイバによって測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料に送出される光を使用して、広範囲の照明（すなわち、（測定デバイスの全撮像容積などの）測定デバイスの撮像容積の比較的大きな面積にわたって同時に供給される照明）を提供するよう構成される。あるいは、励起源は、測定デバイスの撮像容積内の比較的小さなスポットの照明を行うよう構成されてもよく、システムは、撮像容積にわたって比較的小さなスポットを走査するよう構成されてもよい。こうして、照明は、１つ又は複数のＬＥＤ、１つ又は複数のレーザ、１つ又は複数の他の適した光源、又は、そのある組合せから生成される収束光の比較的「小さなフライイング・スポット(tiny flying spot)」として構成されてもよい。
【００１８】
本明細書で述べる実施形態は、また、１つ又は複数の材料の測定を実施する他のシステム及び方法に比べていくつかの利点を提供する。たとえば、本明細書で述べる実施形態は、他のシステム及び方法に比べて費用がかからないのが有利である。特に、本明細書で述べるいくつかの構成では、実施形態は、光子検出器として、ＰＭＴではなく比較的安価なＣＣＤを、レーザの代わりに比較的単純なＬＥＤを、流体を移動させるための精密シリンジポンプの代わりに比較的安価なポンプを、又は、それらの組合せを含む。従って、本明細書で述べる実施形態の総コストは、ほぼ一桁低減される。さらに、本明細書で述べる実施形態は、フロー・サイトメトリに通常使用されるものに比べて実質的に単純な光学構成であり、それにより、本明細書で述べる実施形態を実質的に機械的に安定にするため有利である。こうした機械的安定性は、本明細書で述べるシステムの実施形態は、標準的な出荷サービス（たとえば、ＵＰＳタイプのサービス）によって出荷できるようになる。さらに、こうした機械的安定性によって、本明細書で述べるシステムの実施形態を、技術的に情通したサービス要員又は、そうでないユーザによって設置することが可能になる。さらに、本明細書で述べる実施形態は、システムの実施形態が、実質的に小型（たとえば、考えられるところでは、ポケットカメラのサイズ）であるため有利である。
【００１９】
本明細書で述べる実施形態の別の利点は、レーザベース・フロー・サイトメータ・タイプ・システムを使用すると、一般的な数マイクロ秒よりずっと長い期間にわたって光子を積分する能力を、実施形態に与えることができる。したがって、本明細書で述べる実施形態は、現在使用されているシステム及び方法に比べて、少数の蛍光分子が表面上にある粒子、又は、その他の方法で表面上に結合された粒子を検出することが可能である。したがって、本明細書で述べる実施形態は、有利には、他の現在使用されているシステム及び方法に比べて高い感度を有する。さらに、本明細書で述べる実施形態は、現在使用されているシステムに比べて、実質的に短い測定取得時間したがって高いスループットを有する。たとえば、ＣＣＤ／ＬＥＤ「フラッド照明(flood-illumination)」構成を使用するよう構成された実施形態では、サンプル測定値の取得は、粒子ごとに順次にではなく、粒子の全サンプル又は全集合が、２つ又は３つの画像又は「ピクチャ」内に測定されるため速い。別の例では、比較的高いスループットの解決策を望むユーザの場合、ＣＣＤ／ＬＥＤベースシステムは、かなり安価なシステムを提供し、いくつかの事例では、並列に動作して、単一マイクロタイター・プレート又は他のサンプルを迅速に処理することができる。
【００２０】
本明細書で述べる実施形態のなお別の利点は、シース流体が、フロー・サイトメトリの場合と同様に粒子を流体力学的に収束させるのに使用されないことである。本明細書で述べる実施形態のなお別の利点は、測定に干渉することになる自由蛍光色素又は他の材料を、粒子を囲む液体から除去するために、測定が実施される１つ又は複数の材料の最終「洗浄」がシステム内で可能であり、それにより、測定デバイスによって（たとえば、測定デバイスの撮像センサによって）検出される背景光が低減されることである。
【００２１】
本明細書でさらに提供される実施形態の説明は、一般に、３つの小節に分割され、小節では、異なるシステムの実施形態が述べられる。たとえば、一小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる流体構成に関する。流体ハンドリング構成を使用して、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料（たとえば、ビーズや他の試薬又は１つ又は複数の反応が、ビーズ表面で起こることが許容された後のビーズ）が導入される、又は、搬送される。別の小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる光学構成に関する。一般に、異なる光学構成は、本明細書で照明モジュールや収集モジュールとして知られる、励起源と光子検出器の異なる組合せを含む。さらなる小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる、又は、それによって使用される粒子固定化構成及び粒子固定方法に関する。本明細書で述べるシステムは、撮像システムにおいて、好ましくは、測定間隔中に粒子が実質的に移動しないため、こうした粒子固定化構成を含む。先の３つの小節に述べるシステム構成の任意の組合せが、組み合わされて、最終撮像システムの実施形態が生成されてもよいことに留意されたい。
【００２２】
ここで図面を考えると、図は、一定比例尺に従って描かれないことが留意される。特に、図の要素の一部のスケールは、要素の特徴を強調するために、著しく誇張される。図は、同じ比例尺に従って描かれないことも留意される。同様に構成される、２つ以上の図に示される要素は、同じ参照数字を使用して指示される。
【００２３】
第１の好ましい実施形態
図１〜４は、第１の実施形態を説明する。この実施形態は、一般に、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムに関する。先に述べたように、システムは、３つの主要なコンポーネント、すなわち、流体ハンドリング・サブシステム６、光学構成サブシステム８、粒子固定化サブシステム（図１には示さず）を有する。図１は、流体ハンドリング・サブシステムの機能コンポーネントを示し、一方、図２は、光学サブシステムの機能コンポーネントを示す。
【００２４】
図１の流体ハンドリング・サブシステムでは、サンプルは、サンプル貯蔵ベッセル１２から測定デバイスの撮像容積１０内に搬送される。撮像容積は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい撮像チャンバ１０として構成されてもよい。貯蔵ベッセル１２は、マイクロタイター・プレート又は当技術分野で知られている任意の他の適したサンプル容器として構成されてもよい。
【００２５】
システムは、また、貯蔵リザーバ内に流体を引き込み、後で、貯蔵リザーバからチャンバ１０の撮像容積内に流体を吐出するよう構成された２方向ポンプ１４を含む。ポンプ１４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。本明細書でさらに述べるように、粒子が暴露時間中に実質的に固定されるため、高価なシリンジポンプから得られるような無脈動流は、本明細書で述べるシステムの実施形態について必要とされない。十分なリザーバは、ポンプ１４とサンプル弁１８との間のある長さの配管１６から形成される。こうしたリザーバは、一般に、「サンプル・ループ(sample loop)」と呼ばれる。配管は、任意の適した構成を有してもよい。サンプル弁１８の機能は、貯蔵ベッセル１２（たとえば、マイクロタイター・プレート）から吸引するときにサンプル・プローブ１５をリザーバ（サンプル・ループ１６）に接続すること、及び、分注するときにリザーバを撮像チャンバ１０に接続することである。サンプル弁１８は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。
【００２６】
洗浄弁２０は、貯蔵リザーバのポンプ端に設けられて、貯蔵ベッセル１２からのフレッシュな水（又は、他の適した試薬）を、撮像チャンバ１０の撮像容積に流すようにする。洗浄弁２０は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含む。代替の実施形態では、サンプル弁及び洗浄弁を、組み合わせて単一弁（図示せず）とすることができる。ポンプ１４は、また、撮像容積１０内の１つ又は複数の材料や任意の他の流体を廃棄ベッセル２４に搬送するよう構成されてもよい。廃棄ベッセル２４は、当技術分野で知られている任意の適した構成とされている。
【００２７】
サンプルを撮像チャンバ１０内に装填する流体ハンドリング・サブシステム６を動作させる２つの主要なモード、すなわち、サンプル洗浄有りの装填プロシジャとサンプル洗浄無しの装填プロシジャが存在する。図１及び２を参照すると、サンプル洗浄無しの装填プロシジャは、一般に、以下のように起こる。
【００２８】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へのムーバ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００２９】
サンプルの装填
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から２へ
５）サンプル・ウェル１２内にプローブ１５を下げる
６）サンプルをサンプル・ループ１６内に装填する
７）プローブ１５を上げ、サンプル弁１８に空気が入り、かつ、全サンプルがサンプル・ループ１６内に入るまで吸う
８）サンプル弁１８、位置１から３へ
９）磁石２６２を前へ移動させる（撮像チャンバ１０の方に）
１０）サンプル・ループ１６から、磁気ビーズを取り込む撮像チャンバ１０内にサンプルを押し込む
１１）サンプルが固定された状態で画像を撮影する
【００３０】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３１】
サンプル洗浄有りの装填プロシジャは、一般に、以下のように起こる。
【００３２】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３３】
清浄溶液の事前装填
１）ポンプ弁２０を位置ｂにする
２）洗浄溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、１から３へ
５）チャンバを通して洗浄溶液を押し込む
６）サンプル弁１８、位置１から２へ
７）プローブ１５を通して洗浄溶液を押し込む（サンプル・ループ１６及びプローブ１５が、洗浄溶液を事前装填される）
【００３４】
サンプルの装填
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から２へ
５）ウェル１２内にプローブ１５を下げる
６）サンプルをサンプル・ループ１６内に装填する
７）プローブ１５を上げ、サンプル弁１８に空気が入り、かつ、全サンプルがサンプル・ループ１６内に入るまで吸う
８）サンプル弁１８、位置１から３へ
９）磁石２６２を前へ移動させる（撮像チャンバ１０の方に）
１０）サンプル・ループ１６から、磁気ビーズを取り込む撮像チャンバ１０内にサンプルを押し込む
１１）磁気ビーズの取り込みが終わったサンプルの後に、サンプル・ループ１６内に洗浄溶液を押し込んで、ビーズを「洗浄する」
１２）サンプルが固定された状態で画像を撮影する
【００３５】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３６】
サンプルが「洗浄される」第２の装填プロシジャを使用する利点は、ビーズの表面に結合していない蛍光色素を周囲の溶液から除去することである。処理の便利さのために、一部のアッセイは、この最終洗浄工程を実施しない。この最終洗浄工程は、外因性蛍光色素分子の励起をもたらし、ビーズからのアッセイ反応が測定されるときに「背景」信号を生じる。こうして、これらの洗浄無しアッセイは、洗浄式アッセイに比べて不良の検出限界を有する。
【００３７】
フロー・サイトメトリと違って、本発明のシステムは、本来、ビーズを囲み、自由蛍光色素を洗浄する流体を無しとする能力を与える。これが可能である理由は、ビーズが、（磁石がチャンバの裏側に接触させられると）基板に磁気的に付着し、チャンバ内に新しい「フレッシュな」流体が注入され、それにより、蛍光色素含有液体が押し出される場合でも、ビーズが移動しないからである。
【００３８】
図２を考えると、光学サブシステム８が、大まかに示される。このサブシステム８は、システムの光学系の反対の撮像チャンバ１０の側に配置された磁気要素２６２を含む。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生するのに使用される電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素である。こうして、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子、たとえば、ビーズは、チャンバの側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、粒子が、撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定される。磁気要素２６２は、図２において撮像チャンバ１０に隣接するように示されるが、（磁気要素２６２が、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触する（又は、結合する）図８も参照されたい）磁気要素は、図２１に示すように、撮像チャンバ１０から選択的に離間されてもよい。磁気要素２６２は、さらに、上述したように構成されてもよい。さらに、図２、８、２１は、撮像チャンバに近接して１つの磁気要素を示すが、システムは、２つ以上の磁気要素を含んでもよく、磁気要素はそれぞれ、撮像チャンバに対してシステムの光学系の反対の側に近接して配置されることが理解できるであろう。
【００３９】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、次のサンプルからの新しい粒子がチャンバ１０内に提供される間に、撮像チャンバ１０を出る。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ１０内の粒子を取り除いてもよく、また、粒子が、撮像チャンバ内に導入されてもよい。図２に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００４０】
最も単純な撮像チャンバ１０の設計は、磁気要素に近接した撮像チャンバの側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石２６２がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する、比較的平滑な内面を有する撮像チャンバである。しかし、撮像チャンバ１０は、また、本明細書でより詳細に述べるように、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。
【００４１】
図３及び４は、図１及び２で述べた機能コンポーネントを組み込む本発明による測定デバイスがどのように見えるかについての描写である。
【００４２】
大雑把に言えば、図１〜４の測定デバイスを動作させる方法は、サンプルを生成するために、関心分析物をビード集団にさらすことを含み、サンプルは、図１に示すサンプル・ベッセル１２内に貯蔵される。サンプルは、たとえば、上述したサンプル・ハンドリング・ステップを使用して撮像チャンバ１０内に装填される。サンプルは、磁石２６２の選択的な動作によって撮像チャンバ１０内に固定される。任意選択で、固定されたサンプルは、洗浄されて、外因性蛍光微粒子を除去することができる。サンプルがチャンバ１０内で固定された状態で、照明モジュール（ＬＥＤ４４、４６）が、動作して、サンプルを励起する。撮像センサ７２（ＣＣＤ）が画像を取り込み、その画像が処理される（本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、たとえば、Ｒｏｔｈによる、２００５年９月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称の米国特許出願第６０／７１９，０１０号を参照されたい）。磁石２６２がサンプルを放出し、デバイスが清浄される。
【００４３】
ＬＥＤ４４、４６、チャンバ１０、磁石２６２に対する撮像センサ７２の位置は、本発明に従ってビーズを撮像するために最適化される。ビーズは、独特の特性を有する。すなわち、ビーズ内の色素とビーズ上のレポータ分子は、光子を吸収すると共に、好ましい方向が全く無い状態で（全ての角度にわたって均一に）光子を再放出する。ＬＥＤ４４、４６による照明及び撮像センサ（ＣＣＤ７２）の位置は、撮像センサの視野（ＦＯＶ）内で任意のビーズ（ＣＣＤ７２によって見られるビーズ）の「角度空間」を最適化するように選択される。磁石２６２がチャンバ１０の裏側にあるため、照明及び撮像システムについて利用可能な角度空間は、磁石の上の半球である。これは、図２６に示され、「収集域」３１０は、撮像センサ７２によって収集される立体角であり、「照明角度空間」３１２は、照明モジュールが占めることができる空間である。照明光学（図２のＬＥＤ４４、４６）による、この照明角度空間３１２にわたるカバリジが大きければ大きいほど、撮像中に、ビーズに与えられるパワーが大きい。同様に、照明角度空間３１２にわたる収集角度（開口数）が大きければ大きいほど、撮像レンズ５２（図２）は、より多くの束を、収集し、撮像センサ７２（ＣＣＤ検出器）に送出することができる。撮像センサに割り当てられた角度と照明システムに割り当てられた角度との間で均衡がとられなければならない。
【００４４】
低コスト製造性のために、開口数に対する撮像レンズ５２の実用的限界は、拡大率４について約０．３である。高い拡大率に対して、撮像レンズ５２の開口数を、同じコスト指針を維持しながら、増加することができる。レンズ５２のコストに影響を及ぼす他の因子は、視野及び波長帯の広さである。０．３の開口数は、ほぼ３５°全角である。
【００４５】
照明モジュール、たとえば、ＬＥＤ４４、４６を配置に対して、制限は、ＬＥＤの輝度と励起フィルタ４７のコストである。ＬＥＤのエテンデュは(etendue)、視野（ＦＯＶ）にわたって最大ＬＥＤ束を提供するのに、ビーズ角度空間のどれだけが必要とされるかを指示する。エテンデュは、信号源の立体角に信号源の面積を乗じた値であり、放出束の幾何学特性を規定する。ＦＯＶが比較的大きい場合、必要とされる角度空間が小さく、したがって、よい多くのＬＥＤが使用される。しかし、より多くのＬＥＤは、システムにコストを付加するであろう。やはり、性能に対するコストの均衡が求められなければならない。
【００４６】
図２と２７を比較すると、第１の実施形態は、図２７に示すように、レンズ、フィルタ、１つ又は複数のＬＥＤ４４／４６からなる照明モジュールを含む。図２７に示すように、各ＬＥＤ４４には、２つの通常の屈折レンズ３１４を備えるレンズ・システムが連結される。レンズ３１４を使用して、できる限り多くの光がＬＥＤ４４から収集され、光がフィルタ３１６を通して擬似コリメートされる。１つの通常屈折レンズ３１４を使用することができるが、収集角度が著しく小さく、したがって、不十分な照明システムで、２つ以上のレンズ３１４を選択することになる。
【００４７】
本来、フレネル・レンズの溝のエッジにおいて散乱が存在するため、通常の屈折レンズ３１４は、フィルタ３１６の前で使用される。散乱光は、非最適角度でフィルタ３１６を通過し、画像において帯域外背景を増加させる。これは、背景雑音の増加をもたらすことになる。フレネル・レンズ３１８は、フィルタ３１６の後に使用されて、光をチャンバ１０に再収束させる。像平面において均一性を保証するために、ある程度のボケが必要である場合がある。フレネル・レンズ３１８は、コストと物理的大きさのために使用される。フレネル・レンズ３１８は比較的薄い。図２７の照明モジュール内の主要なコストコンポーネントは励起フィルタ３１６である。成形プラスチック屈折レンズ３１４とフレネル・レンズ３１８は低コストである。ＬＥＤ４４も安価である。
【００４８】
輝度の保存は、最大効率を達成するために、光学システム内でエテンデュが維持されなければならないことを指示する。エテンデュ（空気中）＝Ａωであり、式中、Ａは面積であり、ωは立体角である。小区分は、画像サイズが、撮像用光学系の拡大率と共に、図２７の照明モジュールの視野を指示することである。輝度の式を使用して、照明モジュールに必要とされる角度空間を、光学系のＦＯＶから計算することができる。この角度空間は、ＦＯＶに対して最大束（パワー）を与えるのに必要なＬＥＤの最小数を求めることを可能にする。より多くのＬＥＤは、ＦＯＶのパワーを増加しない。照明システムと撮像システムによって利用される角度空間を最適化することは、輝度の式を適用することによって達成される。しかし、図２〜４のシステムでは、コスト及び性能などの、他のトレードオフも行われなければならない。
【００４９】
図２〜４に示す第１の実施形態は、図２に示すチャンバ１０の撮像容積内でビーズを実質的に固定するよう構成されている。磁気要素２６２は、システムの光学系（照明モジュール及び収集モジュール）の反対の撮像チャンバ１０の側に配置される。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生するのに使用されることができる電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素を含む。こうして、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子は、チャンバの裏側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、ビーズが、撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定されることができるように使用されてもよい。磁気要素２６２は、図２において撮像チャンバ１０に隣接するように示されるが、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触して（又は、結合して）、あるいは、撮像チャンバ１０から離間してもよい。
【００５０】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、撮像チャンバ１０を出、一方、次のサンプルからの新しいビーズが、チャンバ１０内に供給される。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ１０内のビーズが取り除かれ、また、ビーズが、撮像チャンバ内に導入されてもよい。
【００５１】
図２の撮像チャンバ１０の設計では、磁気要素２６２に近接した撮像チャンバ１０の側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する比較的平滑な内面を有する。しかし、撮像チャンバ１０は、また、本明細書のさらなる実施形態で述べるように、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。
【００５２】
さらなる実施形態
本発明によるこうしたシステムの別の実施形態は図５に示される。この実施形態では、サンプルは、貯蔵ベッセル１２から測定デバイス（図５では示さず）の撮像容積１０内に搬送される。撮像容積は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい撮像チャンバとして構成される。貯蔵ベッセル１２は、マイクロタイター・プレート又は当技術分野で知られている任意の他の適したサンプル容器として構成される。
【００５３】
システムは、また、貯蔵リザーバ内に流体を引き込み、後で、貯蔵リザーバから撮像容積内に流体を吐出するよう構成された単一の２方向ポンプ１４を含む。ポンプ１４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。本明細書でさらに述べるように、粒子が暴露時間中に実質的に固定されるため、高価なシリンジポンプから得られるような無脈動流は、本明細書で述べるシステムの実施形態について必要とされない。十分なリザーバは、ポンプ１４とサンプル弁１８との間のある長さの配管１６から形成されている。こうしたリザーバは、一般に、「サンプル・ループ」と呼ばれる。配管は、任意の適した構成を有している。サンプル弁１８の機能は、貯蔵ベッセル１２（たとえば、マイクロタイター・プレート）から吸引するときにサンプル・プローブ（図示せず）をリザーバに接続すること、及び、分注するときにリザーバを撮像チャンバに接続することである。サンプル弁１８は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。
【００５４】
洗浄弁２０は、貯蔵リザーバのポンプ端で利用され、貯蔵ベッセル２２からのフレッシュな水（又は、他の適した試薬）を、撮像容積に流すことを可能にする。洗浄弁２０は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。サンプル弁と洗浄弁は、組み合わされて単一弁（図示せず）とされてもよいことに留意されたい。ポンプ１４は、また、撮像容積１０内の１つ又は複数の材料及び任意の他の流体を廃棄ベッセル２４に搬送するよう構成されてもよい。廃棄ベッセル２４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。図５に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５５】
１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図６に示される。この構成では、システムは、貯蔵リザーバ１２（たとえば、サンプル・プローブ）から撮像容積１０内に液体を直接引き込み、その後、廃棄ベッセル２４に出すよう構成されたポンプ２６を含む。ポンプ２６は、蠕動ポンプなどの、当技術分野で知られている任意の適した構成を含んでもよい。撮像容積１０、貯蔵ベッセル１２、廃棄ベッセル２４は、上述したように構成されてもよい。貯蔵ベッセル１２、２２（たとえば、マイクロタイター・プレート又は別の適したサンプル容器）と、撮像容積１０との間の任意選択の弁２８は、サンプルが撮像容積に搬送されるかどうか、又は、洗浄流体が撮像容積に搬送されるかどうか（たとえば、洗浄機能が実施される場合）に応じて位置を変えるよう構成される。弁２８は、当技術分野で知られている任意の適した弁でよい。さらに、貯蔵ベッセル２２は、上述したように構成されてもよい。
【００５６】
図６に示す実施形態は、図５に示す実施形態に比べて有利である。それは、この実施形態が、一時的なリザーバのコストを節約し、１つ少ない弁を含み、一方向だけに流体を移動させるよう構成されたポンプを利用するからである。図５に示す実施形態に対する図６に示す実施形態の欠点は、図６に示す実施形態が、洗浄流体でサンプル・プローブを清浄することができないことである。清浄をしないと、サンプルからサンプルへの「キャリー・オーバ」の増加をもたらす。図６に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５７】
１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムのさらなる実施形態は、図７に示される。この実施形態は、図６に示す実施形態のサンプル／洗浄弁２８が、２つの弁３０、３２に置き換えられることを除いて、図６に示す実施形態の構成に類似の構成を有する。弁３０、３２は、当技術分野で知られている任意の適した弁でよい。たとえば、弁３０、３２は、貯蔵ベッセル１２、２２からの流体が、それぞれ、撮像容積１０内に搬送されることを、別々に、また、同時に可能にするよう構成されたオープン／クローズ・タイプ弁でよい。貯蔵ベッセル１２、２２と撮像容積１０は、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５８】
こうして別個の洗浄経路とサンプル経路（すなわち、貯蔵ベッセル１２から撮像容積１０への１つの経路と貯蔵ベッセル２２から撮像容積１０への別の分離経路）を設けることは、図６に示す実施形態の態様の全てを達成し、また、サンプルが撮像容積１０内に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、測定されるべき１つ又は複数の材料（すなわち、サンプル溶液）に混合する能力を付加することを可能にする。１つ又は複数の材料が撮像容積に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、１つ又は複数の材料（たとえば、サンプル）に混合する能力を付加することは、撮像容積内で粒子が遠く離れて（たとえば、撮像チャンバの床から遠く離れて）分散するようサンプルを希釈するために実施され、それにより、粒子のよりよい統計的分離が可能になり、各粒子のより正確な測定がもたらされる。図７に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５９】
別の実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送する方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。たとえば、方法は、１つ又は複数の材料が撮像容積に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、１つ又は複数の材料に混合することを含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって（たとえば、図５〜７に示す実施形態によって）実施されてもよい。
【００６０】
図８〜９は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの一実施形態を示す。このシステムの実施形態は、検出器３４、３６、３８を含む。検出器３４、３６、３８は、ＣＣＤカメラ又は当技術分野で知られている任意の他の適した撮像デバイスであってよい。検出器はそれぞれ、同じ構成を有してもよく、又は、異なる構成を有してもよい。検出器はそれぞれ、異なる波長又は波長帯域の光（たとえば、撮像チャンバ４２によって形成された撮像容積内の粒子４０から蛍光発光した光）を検出するよう構成されてもよい。さらに、検出器はそれぞれ、撮像チャンバ１０内の粒子４０（たとえば、撮像チャンバ４２の底部に載置される粒子）の画像を生成する、又は、「蛍光ピクチャを取り込む」ように構成されてもよい。撮像チャンバ１０は、当技術分野で知られている任意の他の適した構成を有してもよい。
【００６１】
システムは、また、異なる波長又は異なる波長帯域を有する光を放出するよう構成された光源４４、４６を含む（たとえば、光源の１つは赤色光を放出するよう構成され、他の光源は緑色光を放出するよう構成されてもよい）。光源４４、４６によって放出された光は、たとえば、可視波長スペクトルの任意の部分の光を含む。光源４４、４６は、ＬＥＤ又は当技術分野で知られている任意の他の適した光源を含む。光源４４、４６は、撮像チャンバ４２の周囲に配列される。さらに、光源は、各光源が、異なる方向で、撮像チャンバ１０内の粒子４０に光を向けるように撮像チャンバの上に配列される。
【００６２】
システムは、また、それぞれ、光源４４、４６に結合したフィルタ４８、５０を含む。フィルタ４８、５０は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したスペクトル・フィルタであってもよい。こうして、システムは、光源４４、４６ならびにフィルタ４８、５０を使用して、異なる波長又は異なる波長帯域の光によって粒子を順次照明する。たとえば、赤色光を使用して、粒子の内部にある種別色素（図示せず）を励起し、緑色光を使用して、粒子の表面に結合されたレポータ分子（図示せず）を励起してもよい。種別照明は、レポータ測定中は暗い（すなわち、上記例では、赤色光は粒子に向けられないが、緑色光は粒子に向けられる）ため、システムの分析物測定感度は、帯域光以外からのクロストークによって減少しないであろう。
【００６３】
システムは、また、照明「リング」の中心（又は、ほぼ中心）に配置された単一レンズ５２を含む。レンズ５２は、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含んでもよい。レンズ５２は、１つ又は複数のダイクロイック・フィルタ、１つ又は複数の光学バンドパス・フィルタを含む１つ又は複数の光学要素を介して、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を１つ又は複数のモノクロＣＣＤ検出器（複数可）（たとえば、検出器３４、３６、３８）上に結像するよう構成される。たとえば、レンズ５２を出る光は、当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含むダイクロイック・フィルタ５４に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５４は、１つの波長又は波長帯域の光を反射し、他の波長又は波長帯域の光を透過させるよう構成される。ダイクロイック・フィルタ５４によって反射された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであってよいフィルタ５６に向けられる。フィルタ５６を出る光は、検出器３４に向けられる。
【００６４】
ダイクロイック・フィルタ５４によって透過された光は、当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含むダイクロイック・フィルタ５８に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５８は、１つの波長又は波長帯域の光を反射し、他の波長又は波長帯域の光を透過させるよう構成されている。ダイクロイック・フィルタ５８によって透過された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであるフィルタ６０に向けられる。フィルタ６０を出る光は、検出器３６に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５８によって反射された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであるフィルタ６２に向けられる。フィルタ６２を出る光は、検出器３８に向けられる。
【００６５】
さらに、図９に示すシステムは２つの光源を含むが、システムは、任意の適した数の光源を含んでもよいことが理解できるであろう。たとえば、図８に示すように、システムは、レンズ５２の周囲の周りに配列された４つの光源（たとえば、光源４４，４５、４６、４７）を含んでもよい。光源４４、４５、４６、４７は、本明細書に述べる光源のうちの任意の光源である。こうして、光源４４，４５、４６、４７は、レンズ５２を囲む照明「リング」となるように構成されることもある。
【００６６】
図８〜９に示すシステムは、異なる波長又は波長帯域で、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を撮像するよう構成された３つの検出器を含むが、システムが２つ以上の検出器を含んでもよいことが理解できるであろう。たとえば、システムは、種別チャネル（複数可）とレポータ・チャネル（複数可）を同時に測定するのに使用される２つ以上のＣＣＤ検出器（及び、任意選択で、固定フィルタ）を含んでもよく、それにより、付加的なハードウェア・コストと共に測定についての高いスループットを提供する。
【００６７】
したがって、図８〜９に示すシステムは、いくつかの関心波長で、粒子４０の蛍光放出を表す複数の又は一連の画像を生成するよう構成される。さらに、システムは、粒子の蛍光放出を表す複数の又は一連のデジタル画像をプロセッサ（すなわち、処理エンジン）に供給するよう構成されてもよい。システムは、プロセッサ（図示せず）を含んでもよく、又は、含まなくてもよい。プロセッサは、検出器３４、３６、３８から画像データを取得する（たとえば、受け取る）よう構成されてもよい。たとえば、プロセッサは、当技術分野で知られている任意の適した方法で（たとえば、それぞれが検出器の１つをプロセッサに結合させる伝送媒体（図示せず）によって、それぞれが検出器の１つとプロセッサとの間で結合した、アナログ−デジタル変換器などの１つ又は複数の電子コンポーネント（図示せず）によって、などで）検出器３４、３６、３８に結合してもよい。
【００６８】
好ましくは、プロセッサは、これらの画像を処理し、解析して、粒子の種別と粒子の表面上で起こった反応に関する情報などの、粒子４０の１つ又は複数の特性を求めるよう構成される。１つ又は複数の特性は、各波長、各粒子についての蛍光の大きさの記載と共に、データ・アレイなどの任意の適した形式でプロセッサによって出力されてもよい。具体的には、プロセッサは、画像を処理し、解析する方法の１つ又は複数のステップを実施するよう構成されてもよい。図８〜９に示すようなシステムによって生成された画像を処理し、解析する方法の例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｒｏｔｈによる２００５年９月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称の米国特許出願第６０／７１９，０１０号に示されている。本明細書で述べるシステムは、さらに、本特許出願で述べられるように構成されてもよい。さらに、本明細書で述べる方法は、本特許出願で述べられる方法（複数可）の任意の方法の任意のステップ（複数可）を含んでもよい。
【００６９】
プロセッサは、典型的なパーソナル・コンピュータ、メインフレーム・コンピュータ・システム、ワークステーションなどに一般的に含まれるようなプロセッサであってよい。一般に、「コンピュータ・システム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つ又は複数のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように幅広く定義される。プロセッサは、任意の他の適切な機能ハードウェアを使用して実装されてもよい。たとえば、プロセッサは、ファームウェア内に固定プログラムを有するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は、超高速集積回路（ＶＨＳＩＣ）ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）などの高レベル・プログラミング言語で「書かれた」シーケンシャル・ロジックを使用した他のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）を含んでもよい。別の例では、先に参照した特許出願に記載されるコンピュータで実施される方法の１つ又は複数のステップを実施するための、プロセッサ上で実行可能なプログラム命令（図示せず）は、所望に応じて、適切なＣ＋＋のセクションを備えたＣ＃、ＡｃｔｉｖｅＸコントロール、Ｊａｖａ（登録商標）Ｂｅａｎｓ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｅｓ（「ＭＦＣ」）、あるいは、他の技術又は方法などの高レベル言語でコーディングされてもよい。プログラム命令は、とりわけ、プロシジャ・ベース技法、コンポーネント・ベース技法、及び／又は、オブジェクト指向技法を含む種々の方法の任意の方法で実装されてもよい。
【００７０】
先に参照した特許出願に記載されるような方法を実装するプログラム命令は、キャリア媒体（図示せず）を通じて伝送され、又は、キャリア媒体上に記憶される。キャリア媒体は、ワイヤ、ケーブル、又は、無線伝送リンクなどの伝送媒体である。キャリア媒体は、また、読み出し専用メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、磁気ディスク又は光ディスク、あるいは、磁気テープなどの記憶媒体でよい。
【００７１】
別の実施形態は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像する方法に関する。１つ又は複数の材料を撮像することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００７２】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図１０に示される。このシステムの実施形態は、図８〜９に関して先に述べたように構成される撮像チャンバ４２、光源４４、４６、フィルタ４８、５０、レンズ５２を含む。しかし、この実施形態では、システムは、フィルタ６６、６８、７０を含む基板６４を含む。フィルタ６６、６８、７０は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したスペクトル・フィルタを含んでもよい。基板６４は、当技術分野で知られている任意の適切な基板を含む。基板６４は、レンズ５２を出る光の光学経路内で、基板したがってフィルタの位置を変更するよう構成された１つ又は複数のデバイスに結合されてもよい。たとえば、１つ又は複数のデバイスは、基板を回転させることによって、基板の位置を変更するよう構成される。したがって、基板及び基板内のフィルタは、円形の回転フィルタ「ホイール」として構成される。しかし、１つ又は複数のデバイスは、当技術分野で知られている任意の他の方法で基板の位置を変更するよう構成されてもよい。
【００７３】
フィルタ６６、６８、７０はそれぞれ、異なる波長又は異なる波長帯域の光を透過させるよう構成される。したがって、粒子４０の画像が検出器７２によって形成される波長又は波長帯域は、レンズ５２を出る光の光学経路内での、基板の位置したがってフィルタの位置に応じて変わる。こうして、粒子を撮像し、基板したがってフィルタの位置を変更し、それぞれの関心波長又は関心波長帯域の画像が検出器７２によって取得されるまで、撮像と変更のステップを繰り返すことによって、粒子の複数の画像が順次形成される。さらに、３つのフィルタが、図１０の基板６４内に示されるが、基板は、任意の適した数のフィルタを含んでもよいことが理解できるであろう。さらに、システムは、任意の他の適した構成で配列された２つ以上のこうしたフィルタを含むため、システムは、当技術分野で知られている任意の他の方法で、レンズ５２を出る光の光学経路内にあるフィルタを変更することができる。検出器７２は、ＣＣＤアレイなどの本明細書で述べた検出器の任意の検出器を含んでもよい。
【００７４】
したがって、図１０に示すシステムの実施形態は、関心波長又は関心波長帯域（たとえば、種別チャネル１（ｃｌ１）、種別チャネル１（ｃｌ２）、レポータ・チャネル１（ｒｐ１）など）に固有の光学フィルタが円形「フィルタ・ホイール」上に配列された単一検出器（たとえば、単一ＣＣＤ検出器）を使用するようシステムが構成され、費用効果的な解決策を提供するため有利である。しかし、このシステムは、非同時の順次暴露が複数の画像を形成するのに使用されるため、図８〜９に示すシステムより遅い（すなわち、スループットが低い）。図１０に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００７５】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１１に示されている。この実施形態では、システムは、図８〜１０に示すシステムのほぼ２倍の撮像面積を有し、かつ、単一検出器、及び、先にさらに述べたように、光学経路に出入りすることができる複数のフィルタを使用するよう構成されている。特に、図１１に示すシステムは、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む第１組の光源７４、７６を含む。光源７４、７６は、本明細書で述べたように構成されてもよい撮像チャンバ４２のほぼ同じエリアに、両方の光源が光を向けるよう構成される。システムは、また、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む第２組の光源７８、８０を含む。光源７８、８０は、光源７４、７６が光を向ける撮像チャンバのエリアから離間した撮像チャンバ４２のほぼ同じエリアに、両方の光源が光を向けるよう構成される。
【００７６】
図１１に示すシステムは、また、レンズ８２を含む。レンズ８２は、光源７４、７６が光を向ける撮像チャンバのエリアから光を収集するよう構成される。レンズ８２によって収集された光は、粒子又は粒子に結合した材料（複数可）から出る蛍光及び／又は散乱光を含む。レンズ８２は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。システムは、光源７８、８０が光を向ける撮像チャンバのエリアから光を収集するよう構成されたレンズ８４を含む。レンズ８４によって収集された光は、粒子又は粒子に結合した材料（複数可）から出る蛍光及び／又は散乱光を含む。レンズ８４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。レンズ８２、８４は、同じように又は異なるように構成されてもよい。
【００７７】
レンズ８２によって収集された光は、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素である反射光学要素８６に向けられる。反射光学要素８６の位置は、相対的に固定されてもよい。レンズ８４によって収集された光は、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素である反射光学要素８８に向けられる。反射光学要素８８の位置は、相対的に固定されてもよい。反射光学要素８６、８８は、共に、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む反射光学要素９０に光を向けるよう構成される。反射光学要素９０は、矢印９２で示すように、反射光学要素の位置を変更するよう構成された１つ又は複数のデバイス（図示せず）に結合されている。１つ又は複数のデバイスは、当技術分野で知られている任意の適したデバイス（複数可）を含んでもよい。こうして、反射光学要素９０は、「フリップ・ミラー(flip mirror)」として構成され、ミラーの位置は、撮像チャンバのどのエリアが撮像されるかに応じて変更される。
【００７８】
特に、反射光学要素９０の位置に応じて、反射光学要素８６又は反射光学要素８８からの光が基板９４に向けられる。基板９４は、基板６４に関して先に述べたように構成されてもよい。特に、基板９４は、２つ以上のフィルタ（図１１には示さず）を含み、反射光学要素９０に対する基板したがって２つ以上のフィルタの位置は、画像が形成される波長又は波長帯域に応じて変更される。２つ以上のフィルタによって透過された光は、ＣＣＤ検出器又は本明細書で述べる任意の他の検出器を含んでもよい検出器９６に向けられる。
【００７９】
したがって、図１１に示すシステムは、この構成が、撮像面積を２倍にし、また、単一検出器（たとえば、単一ＣＣＤ）及び回転ホイール上の複数のバンドパス・フィルタを使用するため有利である。上述したように、反射光学要素９０（たとえば、ミラー）は、連続暴露中に、レンズ８２から検出器９６に蛍光を誘導する位置とレンズ８４から検出器９６に蛍光を誘導する位置との間で切り換わる。したがって、図１１に示す光学システムの別の利点は、図４〜６に示すシステムの撮像チャンバ内に送られる粒子の数と比較して、２倍の粒子が、撮像チャンバ内に一度に送られ、それにより、弁などを切り換えるのに必要な時間が節約されることである。図１１に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８０】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１２に示される。システムのこの実施形態は、この実施形態が、２つの別個の撮像チャンバ内に分離された粒子を撮像するよう構成されることを除いて、図１１に示すシステムに類似する。特に、光源７４、７６は、撮像チャンバ１００内の粒子９８に光を向けるよう構成され、レンズ８２は、撮像チャンバ１００内の粒子９８から光を収集するよう構成される。光源７８、８０は、撮像チャンバ１０４内の粒子１０２に光を向けるよう構成され、レンズ８４は、撮像チャンバ１０４内の粒子１０２から光を収集するよう構成される。撮像チャンバ１００、１０４は、本明細書に述べるように構成されてもよい。さらに、撮像チャンバ１００、１０４は、同じように又は異なるように構成されてもよい。有利には、システムは、また、粒子が撮像チャンバの一方に装填されている間に、システムが、他の撮像チャンバにおいて粒子から散乱した光、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を撮像することができ、それにより、取得時間を節約するよう構成される。図１２に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８１】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図１３に示される。このシステムは、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む光源１０６、１０８を含む。光源１０６、１０８は、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む屈折光学要素１１０に光を向けるよう構成される。屈折光学要素１１０を出る光は、屈折光学要素１１０から屈折光学要素１１４へ光を反射するよう構成されたダイクロイック光学要素１１２に向けられる。ダイクロイック光学要素１１２は、二色性ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含む。屈折光学要素１１４は、レンズなどの当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む。屈折光学要素１１４は、本明細書で述べるように構成される撮像チャンバ４２内に位置する粒子４０に、ダイクロイック光学要素１１２からの光を向けるよう構成される。
【００８２】
粒子４０から出る蛍光及び／又は散乱光は、屈折光学要素１１４によって収集され、屈折光学要素１１４は、蛍光及び／又は散乱光をダイクロイック光学要素１１２に向ける。ダイクロイック光学要素１１２は、蛍光及び／又は散乱光を透過させるよう構成される。したがって、図１３に示すシステムは、波長に基づいて励起光と放出光を分離するよう構成されたダイクロイック光学要素１１２（たとえば、二色性ミラー）を介して、屈折光学要素１１４（たとえば、撮像対物レンズ）を通して粒子を照明するよう構成される。システムのこうした構成は、システムの視野にわたってより均一な照明を提供するため有利である。
【００８３】
ダイクロイック光学要素１１２によって透過された光は、複数のフィルタ（図１３には示さず）を含む基板１１６に向けられる。基板１１６と複数のフィルタは、明細書で述べるように構成されてもよい。基板１１６を出る光は、レンズなどの当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む任意選択の屈折光学要素１１８に向けられる。任意選択の屈折光学要素１１８、又は、屈折光学要素１１８がシステムに含まれない場合、基板１１６を出る光は、本明細書で述べる検出器の任意の検出器を含む検出器１２０に向けられる。図１３に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８４】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態（図示せず）は、光を放出するよう構成された光源を含み、システムは、撮像容積にわたってその光を走査するよう構成される。たとえば、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源からの光の方向を変更するよう構成された光学要素を含む。こうしたシステムでは、光源及び／又は撮像チャンバは、実質的に静止してもよく、又は、静止しなくてもよい。あるいは、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、撮像チャンバが実質的に静止している間に、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））の位置を変更するよう構成される。別の代替形態では、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））が実質的に静止している間に、撮像チャンバの位置を変更するよう構成されてもよい。さらなる代替態様では、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））及び撮像チャンバの位置を変更するよう構成される。システムは、当技術分野で知られている任意の方法で光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））の位置及び／又は撮像チャンバの位置を変更するよう構成されてもよい。
【００８５】
一部のこうした実施形態では、光源はレーザを含み、レーザは当技術分野で知られている任意の適したレーザを含む。さらに、システムは、単一検出器及び複数の光学フィルタを含み、システムは、画像が形成される波長又は波長帯域に応じて、検出器の前に光学フィルタの１つを配置するよう構成されてもよい。こうして、異なる光学フィルタが検出器の前に配置されながら、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光の異なる画像が、異なる波長又は波長帯域で形成される。検出器は、本明細書で述べる検出器の任意の検出器を含む。さらに、光学フィルタは、本明細書で述べる光学フィルタの任意の光学フィルタを含む。さらに、システムは、本明細書で述べるように、検出器の前に光学フィルタの１つを配置するよう構成されてもよい。したがって、この構成は、走査型レーザ（複数可）、及び、光学フィルタが関心波長又は関心波長帯域（ｃｌ１、ｃｌ２、種別チャネル３（ｃｌ３）、ｒｐ１など）に固有である単一検出器を使用してもよい。
【００８６】
したがって、ビーズの全フィールドを照明する代わりに、レーザ（複数可）が像平面にわたってビーズより直径が小さいスポットを走査し、それにより、各粒子を別々に照明するように、システムが構成されてもよい。２次元ＣＣＤアレイを含む構成に対するこの実施形態の利点は、任意の時間に測定される光が、（ビーズが十分遠く離れていると仮定すると）単一ビードに起因するものとして保証されることである。対照的に、図４〜６に示すフラデッド・フィールド・システム（すなわち、フラッド照明システム）では、検出器（たとえば、ＣＣＤ）の各ピクセル・エレメントによって検出される光は、各ピクセル・エレメントによって撮像されることを意図されたエリア以外のビーズからの一部の寄与を含む。システムのこの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８７】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態（図示せず）は、光を放出するよう構成された光源を含み、システムは、撮像容積にわたってその光を走査するよう構成される。システムは、本明細書で述べるように、撮像容積にわたって光を走査するよう構成されてもよい。上述したシステムの実施形態と同様に、この構成は、走査型レーザ（複数可）を使用してもよい。したがって、ビーズの全フィールドを同時に照明する代わりに、レーザ（複数可）は、像平面にわたってスポットを走査し、各粒子を別々に照明する。しかし、上述したシステムの実施形態と違って、システムは、１つ又は複数のＰＭＴ検出器（複数可）及び関心波長帯域（ｃｌ１、ｃｌ２、ｃｌ３、ｒｐ１など）に固有の複数の光学フィルタを含む。光学フィルタは、上述した１つ又は複数のＰＭＴ検出器（複数可）の前に配置される。システムに含まれるＰＭＴの数が、画像が取得される波長又は波長帯域の数より少ない場合、ＰＭＴの１つ又は複数についてのフィルタは、本明細書で述べるように（たとえば、円形フィルタ・ホイール上に）配列され、所望のフィルタは、走査が開始する前に、回転して視野内に入る。システムのこの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８８】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１４に示される。図１４に示すシステムは、図１４が、図１３のシステムの屈折光学要素１１４と異なる屈折光学要素及び図１３のシステムと異なる撮像チャンバを含むことを除いて、図３に関して先に述べたように構成される。特に、図１４に示すシステムは、撮像チャンバ１２４に結合された屈折光学要素１２２を含む。たとえば、屈折光学要素１２２は、撮像チャンバ１２４に形成された開口内に配置され、それにより、屈折光学要素１２２の表面と撮像チャンバ１２４の表面は、粒子４０に近接して、実質的に同じ平面に位置する。さらに、互いに接触する屈折光学要素１２２の表面と撮像チャンバ１２４の表面は、何らかの方法で結合させてもよい。屈折光学要素１２２と撮像チャンバ１２４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８９】
図１４に示すシステムの実施形態は、撮像チャンバに埋め込まれて、最大開口数、したがって、サンプルからの最大光収集を可能にするレンズを、この構成が使用するため有利である。先にさらに述べたように、粒子は、励起波長と放出波長を分離するダイクロイック光学要素１１２（二色性ミラー）を介して屈折光学要素１２２（たとえば、撮像対物レンズ）を通して照明される。図１４に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９０】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態は、図１５に示される。このシステムでは、撮像チャンバ１２６は、導波路撮像チャンバとして構成される。導波路撮像チャンバは、本明細書で述べるように構成されてもよい。図１５に示すように、システムは、光源１２８、１３０を含む。光源１２８、１３０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む。光源１２８、１３０は、上述した実施形態の構成の場合と同様の撮像チャンバ１２６の上部表面とは対照的に、撮像チャンバ１２６の側面に光を向けるよう構成される。一部の実施形態では、システムは、それぞれ、光源１２８、１３０と撮像チャンバとの間に配置されたフィルタ１３２、１３４を含む。フィルタ１３２、１３４は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したフィルタを含む。
【００９１】
システムは、また、レンズ５２と、フィルタ６６、６８、７０を含む基板６４と、検出器７２とを含み、それぞれは、図１０に関して上述したように構成される。しかし、図１０に示すシステムと違って、図１５に示すシステムは、粒子４０を照明するための導波路撮像チャンバ設計を使用する。この照明構成は、図１５のシステム内のレンズ５２が、比較的短い作動距離を有し、同時に、図１０のシステム内のレンズ５２より開口数を大きくする。こうしたレンズは、ビーズからより多くの光を収集することになり、それにより、暴露時間が減少する。この照明構成は、また、レンズによって収集される光源からの入射光の量を制限してもよい。図１５に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９２】
図１６〜１７は、本明細書で述べた、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。特に、図１６〜１７に示す照明サブシステムは、考えられるいくつかの方法で導波路撮像チャンバに結合した光源（たとえば、ＬＥＤ）を含む。たとえば、照明サブシステム１３６は、ランバートＬＥＤを含む光源１３８を含む。照明サブシステムは、また、光源１３８からの光を導波路撮像チャンバ１４４に収束させるよう構成された、反射光学要素１４０と屈折光学要素１４２を含む。反射光学要素１４０は、当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む。屈折光学要素１４２は、収束レンズなどの、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む。照明サブシステムは、また、励起フィルタとして使用されるフィルタ１４６を含み、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。こうして、照明サブシステム１３６は、反射光学要素及び／又は屈折光学要素（たとえば、レンズ）を使用して、光（たとえば、ランバートＬＥＤ光）を取得し、光を、励起フィルタ又は導波路撮像チャンバの側面に収束させる。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９３】
図１６に示す照明サブシステム１４８は、ランバートＬＥＤを含む光源１５０を含む。この照明サブシステムでは、光源１５０は、光源の表面が、導波路撮像チャンバ１５２又はフィルタ１５４（このフィルタが照明サブシステムに含まれる場合）に接触するように、導波路撮像チャンバ１５２に結合している（たとえば、直接結合する）。フィルタ１５４は、励起フィルタとして使用され、また、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。一部の実施形態では、屈折率整合流体及び／又はエポキシ１５６を使用して、光源１５０を導波路撮像チャンバ１５２又はフィルタ１５４に結合させる。屈折率整合流体及び／又はエポキシ１５６は、当技術分野で知られている任意の適した流体及び／又はエポキシを含む。屈折率整合流体及び／又はエポキシを使用して、光源から導波路内への光結合を改善してもよい。照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９４】
図１７に示す照明サブシステム１５８は、面発光ＬＥＤである光源１６０を含む。また、照明サブシステム１５８は、光源１６０からの光を導波路撮像チャンバ１６６に収束させるよう構成された、反射光学要素１６２と屈折光学要素１６４を含む。反射光学要素１６２は、当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む。屈折光学要素１６４は、収束レンズなどの、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含んでもよい。照明サブシステムは、また、励起フィルタとして使用されるフィルタ１６８を含み、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。こうして、照明サブシステム１５８は、反射光学要素及び／又は屈折光学要素（たとえば、レンズ）を使用して、光（たとえば、エッジ発光ＬＥＤ光）を取得し、光を、励起フィルタ又は導波路撮像チャンバの側面に収束させる。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９５】
図１７に示す照明サブシステム１７０は、面発光ＬＥＤである光源１７２を含む。光源１７２は、導波路撮像チャンバ１７６内に形成されたスルーホール１７４内に配設される。したがって、この照明サブシステムは、導波路撮像チャンバ内のスルーホールを使用して、光源（たとえば、エッジ発光ＬＥＤ）を導波路撮像チャンバに結合している。照明サブシステムは、励起フィルタとして使用され、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含むフィルタ１７８、１８０を含んでもよい。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９６】
図１８〜１９は、本明細書で述べた、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。これらの照明サブシステムでは、導波路撮像チャンバは、複数の光源（たとえば、ＬＥＤ）に結合される。図１８〜１９は、図１６〜１７に述べる導波路結合を使用したこれらの設計の一部のトップ・ダウン視図を示す。たとえば、図１８に示す照明サブシステム１８２は、ランバートＬＥＤ又はエッジ発光ＬＥＤである光源１８４を含む。フィルタ１８６は、各光源と導波路撮像チャンバ１８８との間に配設される。フィルタ１８６は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含んでもよい。照明サブシステム１８２は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合できるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム１８２は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９７】
図１８に示す照明サブシステム１９０は、ランバートＬＥＤ又はエッジ発光ＬＥＤである光源１９２を含む。フィルタ１９４は、各光源と導波路撮像チャンバ１９６との間に配設されている。フィルタ１９４は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含んでもよい。照明サブシステムは、また、光源１９２からの光をフィルタ１９４又は導波路撮像チャンバ１９６の表面（フィルタが照明サブシステムに含まれない場合）に収束させるよう構成される反射光学要素及び／又は屈折光学要素１９８を含んでもよい。反射光学要素及び／又は屈折光学要素は、当技術分野で知られている任意の適した光学要素（複数可）を含んでもよい。ビード・チャンバ２００は、導波路撮像チャンバ１９６内に配設される。ビード・チャンバ２００は、任意の適した構成を有してもよい。
【００９８】
照明サブシステム１９０は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成されている。さらに、照明サブシステム１９０は、六角形状導波路撮像チャンバ内の３つの交差長方形２０２を横切って光源からの光をビード・チャンバ２００に向けて、光（たとえば、ＬＥＤ光）をビード・チャンバに対してよりよく限定するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更され、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、また、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム１９０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９９】
図１９に示す照明サブシステム２０４は、エッジ発光ＬＥＤである光源２０６を含む。光源２０６は、導波路撮像チャンバ２１０内に形成されたスルーホール２０８内に配設される。フィルタ２１２は、各光源と導波路撮像チャンバ２１０との間に配設されてもよい。フィルタ２１２は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含む。照明サブシステム２０４は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ発光ＬＥＤなどの光源のスルーホール結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源及び別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム２０４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１００】
図１９に示す照明サブシステム２１４は、エッジ発光ＬＥＤである光源２１６を含む。光源２１６は、導波路撮像チャンバ２２０内に形成されたスルーホール２１８内に配設される。フィルタ２２２は、各光源と導波路撮像チャンバ２２０との間に配設されてもよい。フィルタ２２２は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含む。ビード・チャンバ２２４は、導波路撮像チャンバ２２０内に配設される。ビード・チャンバ２２４は、任意の適した構成を有している。照明サブシステム２１４は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。さらに、照明サブシステム２１４は、六角形状導波路撮像チャンバ内の３つの交差長方形２２６を横切って光源からの光をビード・チャンバ２２４に向けて、光（たとえば、ＬＥＤ光）をビード・チャンバに対してよりよく限定するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、また、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム２１４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０１】
図２０は、本明細書で述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。図２０に示す実施形態では、導波路撮像チャンバは、各光子が、ビード・チャンバによって１回以上のパスを形成するよう構成される。たとえば、照明サブシステム２２８は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２３０を含む。光源２３０は、光源２３０によって放出された光がリング導波路撮像チャンバ２３２に入るように、リング導波路撮像チャンバ２３２に結合される。リング導波路撮像チャンバ設計を使用することによって、１回目のパスでビーズによって吸収されない光子は、リングの周りを移動し、サンプルに再び戻る。こうした導波路撮像チャンバ構成は、ビーズに関する光の強度を著しく増加させる。さらに、こうした導波路撮像チャンバ構成は、短い暴露時間及び少数の光源の使用を可能にする。照明サブシステム２２８は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０２】
照明サブシステム２２８に含まれる基本的なリング導波路撮像チャンバは、長円形手法に拡張されて、１つ又は複数のビード・チャンバ領域の挿入を可能にする。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２３４は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２３６を含む。光源２３６は、光源２３６によって放出された光が導波路撮像チャンバ２３８に入るように、長円形導波路撮像チャンバ２３８に結合される。照明サブシステム２２８は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０３】
複数の光源が同様に長円形導波路撮像チャンバに結合されて、２つ以上の励起源からの光が、導波路撮像チャンバに結合されることが可能になる。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２４０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２４２、２４４を含む。光源２４２、２４４は、光源２４２、２４４によって放出された光が導波路撮像チャンバ２４６に異なる位置で入るように、導波路撮像チャンバ内の異なる位置で長円形導波路２４６に結合される。図２０にさらに示すように、導波路撮像チャンバ２４６は、測定中にビーズが配設されるビード・チャンバ２４８を含むため、ビーズは、導波路撮像チャンバに結合された光源２４２、２４４からの光によって照明される。照明サブシステム２４０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０４】
長円形導波路撮像チャンバは、また、三角形、正方形、五角形、六角形などに似た他の形状に拡張可能である。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２５０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２５２、２５４、２５６、２５８を含む。光源２５２、２５４、２５６、２５８は、光源２５２、２５４、２５６、２５８によって放出された光が導波路撮像チャンバ２６０に異なる位置で入るように、導波路撮像チャンバ内の異なる位置で正方形導波路撮像チャンバ２６０に結合される。照明サブシステム２５０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０５】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムの一実施形態は、図２１に示される。システムのこの実施形態は、図１０に示す、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムを含む。さらに、このシステムは、システムの光学系の反対の撮像チャンバ１０の側に配置された磁気要素２６２を含む。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生させるのに使用される電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素を含む。こうして、チャンバの裏側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、粒子が撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定されるように、本明細書で述べる実施形態において、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子が使用される。磁気要素２６２は、図２１において撮像チャンバ１０から離間して示されるが、図８に示すように、磁気要素２６４は、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触してもよい（又は、結合してもよい）。磁気要素２６４は、さらに、上述したように構成されてもよい。さらに、図８及び図２１は、撮像チャンバに近接して配置された１つの磁気要素を示すが、システムは、２つ以上の磁気要素を含んでもよく、磁気要素はそれぞれ、システムの光学系の反対の撮像チャンバの側に近接して配置されることが理解できるであろう。
【０１０６】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、次のサンプルからの新しい粒子がチャンバ内に供給される間に、撮像チャンバを出てる。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ内の粒子が取り除かれ、また、粒子は、撮像チャンバ内に導入されてもよい。図２１に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０７】
最も単純な撮像チャンバの設計は、磁気要素に近接した撮像チャンバの側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する、比較的平滑な内面を有する撮像チャンバである。しかし、撮像チャンバは、また、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。たとえば、図２２に示す撮像チャンバの内面２６６は、エッチングされた凹所２６８の正方形パターンが内部に形成されているため、上述したように、磁界の印加によって、ビード２７０は、エッチングされた凹所のうちの１つの凹所内に配設される。したがって、エッチングされた凹所２６８は、磁界が印加されるときに、ビーズを分離するのを助ける。さらに、「エッチングされた」凹所は、エッチング・プロセス又は当技術分野で知られる任意の他の適したプロセスによって形成される。さらに、エッチングされた凹所の構成及び配置は、たとえば、ビーズのサイズ及びビーズ間の選択された間隔に応じて変わってもよい。
【０１０８】
別の例では、図２３に示す撮像チャンバの内面２７２は、エッチングされた凹所２７４の三角形パターンを有するため、上述したように、磁界の印加によって、ビード２７６は、エッチングされた凹所のうちの１つの凹所内に配設される。したがって、エッチングされた凹所２７４は、磁界が印加されるときに、ビーズを分離するのを助ける。さらに、「エッチングされた」凹所は、エッチング・プロセス又は当技術分野で知られる任意の他の適したプロセスによって形成されてもよい。さらに、エッチングされた凹所の構成と配置は、たとえば、ビーズのサイズと、ビーズ間の選択された間隔とに応じて変わる。それぞれ、図２２、２３に示されるエッチングされた凹所２６８、２７４は、ビーズが、２次元の凹所によって閉じ込められるという意味で２次元であるが、これらの凹所は、トレンチ、又は、１次元だけでビーズを閉じ込めるよう構成された任意の他の適した凹所によって置き換え可能である。
【０１０９】
図２４に示すように、窪んだ領域２７８の底部２７６は、窪んだ領域２７８の底部２７６と、撮像チャンバの一方の外側壁を形成する基板２８０との間に開口が存在しないという意味で閉止される。窪んだ領域２７８は、上述した窪んだ領域の任意の窪んだ領域を含む。図２０にさらに示すように、撮像チャンバの側２８４に磁界が印加されると、ビード２８２は窪んだ領域２７８に閉じ込められる。図２４に示す閉止型の窪んだ領域は、単純な設計であるが、図２５に示すように、窪んだ領域２８６は、窪んだ領域を形成する構造２９０の底部と、撮像チャンバの外側壁を形成する基板２９２との間に開口２８８を持った状態で形成される。開口２８８は、洗浄流体がビーズを窪んだ領域から押し出すことができないように、ビーズ（たとえば、ビード２９４）の背後から洗浄流体が流れるのを可能にするよう構成されてもよい。
【０１１０】
なお別の実施形態は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定する方法に関する。１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。たとえば、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、測定デバイスの撮像容積を形成する撮像チャンバの一方の側に磁界を印加することを含む。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【０１１１】
１つ又は複数の材料を搬送する、及び／又は、１つ又は複数の材料を撮像するよう構成された本明細書で述べるシステムの実施形態は、本明細書で述べる実施形態に従って１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されても、又は、されなくてもよい。たとえば、撮像容積内での粒子の固定は、また、上述した磁気引力、真空フィルタ基板、又は、当技術分野で知られている任意の他の適切な方法を使用して実施されてもよい。撮像のために微小球を配置する方法及びシステムの例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、２００５年１１月９日に出願されたＰｅｍｐｓｅｌｌに対する米国特許出願第１１／２７０，７８６号に示される。粒子固定方法によらず、粒子は、好ましくは、実質的に固定されるため、数秒の長さである、検出器積分期間の間、粒子は、認知できるほどに移動しない。
【０１１２】
本明細書で述べるシステムの実施形態の２つ以上は、組み合わされて、単一の実施形態になることができるため、単一の実施形態が、２つ以上の実施形態の利点の全てを提供する。たとえば、さらなる実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステムに関する。システムは、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を搬送するか、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を撮像するか、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されてもよい。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１１３】
それに応じて、別の実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行う方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送すること、撮像すること、実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【０１１４】
本明細書で述べる測定は、一般に、複数の検出波長における粒子の蛍光放出の大きさを表す数値などの、粒子の１つ又は複数の特性を求めるために、粒子の１つ又は複数の画像を解析するための画像処理を含む。数値の１つ又は複数を使用して、粒子が属する多様な部分集合を表すトークンＩＤ、及び／又は、粒子の表面に結合した分析物の存在及び／又は量を表すレポータ値を求めることなどの、粒子の１つ又は複数の特性についての後続の処理は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｆｕｌｔｏｎに対する米国特許第５，７３６，３３０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第５，９８１，１８０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，４４９，５６２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５２４，７９３号、Ｃｈａｎｄｌｅｒに対する第６，５９２，８２２号、及びＣｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，９３９，７２０号に記載される方法に従って実施可能である。一例では、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する米国特許第５，９８１，１８０号に記載される技法は、単一サンプル内の複数の分析物の解析のために粒子が複数の部分集合に種別される多重化方式において、本明細書で述べる蛍光測定と共に使用されてもよい。
【０１１５】
本発明が、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法を提供することであることが、本開示の利益を受ける当業者に理解されるであろう。本発明の種々の態様のさらなる修正形態や代替の実施形態は、本説明を考慮して当業者に明らかになるであろう。それに応じて、本説明は、例証的であるに過ぎないと考えられるべきであり、また、本発明を実施する一般的な方法を当業者に教示するためのものである。本明細書で示し、述べる本発明の形態は、現在のところ好ましい実施形態であると考えられるべきであることが理解できるであろう。要素及び材料は、本明細書で示され、述べられるものと置き換えられてもよく、部品及びプロセスは逆にされてもよく、本発明のいくつかの特徴は、別々に利用されてもよい。これら全ては、本発明の説明の利益を受けた後に当業者に明らかになることになる。添付特許請求の範囲に述べる本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に述べる要素において変更が行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の流体ハンドリング・サブシステムのブロック図である。
【図２】本発明のデバイスの光学構成を示すブロック図である。
【図３】図２のブロック図の１つのバージョンを示す本発明のデバイスの、部品がはがされた状態の垂直断面図である。
【図４】図３のデバイスの斜視図である。
【図５】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図６】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図７】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図８】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの一実施形態の略等角側面図である。
【図９】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１０】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１１】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１２】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１３】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１４】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１５】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１６】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１７】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１８】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図１９】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２０】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２１】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像し、かつ、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムの別の実施形態の略側面図である。
【図２２】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のそこで実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２３】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のそこで実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２４】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のその上で実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図２５】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のその上で実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図２６】収集域及び照明角度空間を示す略図である。
【図２７】本発明のデバイスの好ましい実施形態による照明モジュールの垂直プロファイル図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法に関する。特に、本発明は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明及び例は、本章に包含されるため、従来技術であるとは認められない。
【０００３】
フロー・サイトメトリにおいて通常使用される機器は、蛍光色素、蛍光色素分子、又は蛍光タグが結合された内部的に着色された微小球（又は他の粒子）の１つ又は複数の特性を測定する（又は、「問い掛ける(interrogate)」）実行可能なシステムを提供する。微小球に結合した蛍光色素、蛍光色素分子、又は蛍光タグは、微小球の表面で起こった生物学的反応を指示し、及び／又は、生物学的反応にほぼ比例している。こうした機器の例は、Ｃｈａｎｄｌｅｒ他に対する米国特許第５，９８１，１８０号に記載され、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる。Ｌｕｍｉｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）所在）から市販されているＬｕｍｉｎｅｘ１００ラインの機器は、実質的に高い感度と特異性を達成することが可能なフロー・サイトメータである。
【０００４】
フロー・サイトメータは、通常、半導体レーザ、精密シリンジポンプ、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオードなどの、いくつかの比較的複雑でかつ高価なデバイスを含む。こうしたシステムの性能は実質的に高いが、機器のコストは、ある市場の場合、法外である。さらに、フロー・サイトメータは、物理的に大きく、重く、比較的脆く、通常、熟練の技術者が、設置箇所の近くにいて、フロー・サイトメータのアライメントを実施しなければならない。フロー・サイトメータは、また、比較的大容量のシース流体を利用して、粒子ストリームを比較的狭いコア内に流体力学的に収束させる。
【０００５】
電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器などの検出器を使用した撮像は、バイオテクノロジ用途で使用されるいくつかの現在入手可能な機器で使用される。市販のシステムの多くは、ターゲットの人（又は他の動物）細胞を撮像するよう構成される。こうしたシステムは、細胞又は細胞が属する部分集合のアイデンティティを決定するために、異なる波長の光を使用して画像を生成するのに利用されない。細胞の蛍光放出を測定するのにＣＣＤ検出器が使用される多様な用途の場合、細胞又は他の粒子の部分集合又はクラスは、波長構成などの蛍光放出の特性ではなく画像内の蛍光放出の絶対位置に基づく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、現在使用されているシステムより費用がかからないか、現在使用されているシステムより機械的に安定性が高いか、複雑さの低い光学構成を有し、それにより、システムの出荷及び設置が容易になるか、現在使用されているシステムより小型か、現在使用されているシステムより感度が高いか、現在使用されているシステムより取得時間が短くかつスループットが高いか、現在使用されているシステムより、シース流体などの消耗品の利用が少ないか、測定がそれについて実施される１つ又は複数の材料の最終洗浄を可能にするか、又は、それらのある組合せを行う、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法を開発することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
先に概説した問題は、本発明のシステム及び方法によって主に対処される。システムは、デバイスへサンプルを装填し、デバイスからサンプルを取り除き、及び、デバイス又はサンプルを清浄する流体ハンドリング・サブシステムを含む。光学サブシステムは、複数のＬＥＤなどの照明構成と、１つ又は複数の撮像センサなどの収集構成を含む。最後に、固定化サブシステムを使用して、測定間隔中にサンプルを保持する。好ましい態様では、固定化サブシステムは磁石を含み、サンプルは磁気ビーズを含み、磁石は選択的に作動して、撮像中に磁気ビーズを固定することができる。別の態様では、撮像中の、サンプルに対する収集構成及び照明構成の位置が最適化される。
【０００８】
システム及び方法の種々の実施態様の以下の説明は、添付特許請求の範囲の主題をいずれの点でも制限すると考えられるべきではない。
【０００９】
一実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されるてもよい。別の実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送する方法に関する。この方法では、１つ又は複数の材料を搬送することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１０】
さらなる実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。さらなる実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像する方法に関する。１つ又は複数の材料を撮像することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１１】
なお別の実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。なお別の実施態様は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定する方法に関する。１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１２】
さらなる実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステムに関する。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。別の実施態様は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行う方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送すること、撮像すること、実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００１３】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読むことによって、また、添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１４】
本発明は、種々の変更形態及び代替形態を受けるが、本発明の特定の実施形態は、図面において例として示され、また、本明細書で詳細に述べられるであろう。しかし、本発明に対する図面及び詳細な説明は、開示された特定の形態に本発明を限定することを意図されるのではなく、逆に、意図は、添付特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更物、等価物、及び代替物を包含することであることが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一部の実施形態が、粒子、ビーズ、微小球に関して本明細書で述べられるが、本明細書で述べるシステム及び方法は全て、粒子、微小球、ポリスチレン・ビーズ、微小粒子、金ナノ粒子、量子ドット、ナノドット、ナノ粒子、ナノシェル、ビーズ、微小ビーズ、ラテックス粒子、ラテックス・ビーズ、蛍光ビーズ、蛍光粒子、着色粒子、着色ビーズ、組織、細胞、微生物、有機物、非有機物、又は、当技術分野で知られている任意の他の粒子的な物質と共に使用されることは理解できるであろう。粒子は、分子反応のための担体の役を果たす。適切な粒子の例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｆｕｌｔｏｎに対する米国特許第５，７３６，３３０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第５，９８１，１８０号、Ｆｕｌｔｏｎに対する第６，０５７，１０７号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，２６８，２２２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，４４９，５６２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５１４，２９５号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５２４，７９３号、Ｃｈａｎｄｌｅｒに対する第６，５２８，１６５号に示される。本明細書で述べるシステム及び方法は、これらの特許に述べる粒子の任意の粒子と共に使用されてもよい。さらに、本明細書で述べる方法及びシステムの実施形態で使用するための粒子は、Ｌｕｍｉｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（テキサス州オースチン所在）などの製造業者から得られてもよい。「粒子(particles)」、「微小球(microspheres)」、及び「ビーズ(beads)」という用語は、本明細書で交換可能に使用される。
【００１６】
さらに、本明細書で述べるシステム及び方法に適合するタイプの粒子は、粒子の表面に付着した、又は、連結した蛍光色素を有する粒子を含む。蛍光色素又は蛍光粒子が、粒子の表面に直接結合して、分類蛍光（すなわち、粒子又は粒子が属する部分集合のアイデンティティを決定するために、測定され、使用される蛍光放出）を提供する、これらのタイプの粒子は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する米国特許第６，２６８，２２２号やＣｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，６４９，４１４号に示される。本明細書で述べる方法及びシステムで使用されるタイプの粒子は、粒子のコア内に組み込まれる１つ又は複数の蛍光色素又は蛍光色素を有する粒子を含む。本明細書で述べる方法及びシステムで使用される粒子は、さらに、１つ又は複数の適切な光源に暴露されることによって、１つ又は複数の蛍光信号を、自分自身で、示すことになる粒子を含む。さらに、粒子は、励起されると、粒子が、複数の蛍光信号を示すように製造されてもよく、蛍光信号は、粒子のアイデンティティを決定するために、それぞれ、別々に、又は、組み合わせて使用されてもよい。
【００１７】
本明細書で述べる実施形態は、「背景技術」という名称の先の章で述べた問題を克服しながら、フロー・サイトメトリの性能に実質的に匹敵する、又は、それより良好な性能を達成することが可能である。本明細書で述べる実施形態は、２つの広い層に基盤を持った撮像方法を使用したいくつかの構成を含む。蛍光検出又は収集の場合、フロー・サイトメトリで一般的に使用されるように、検出波長について、光電子増倍管（ＰＭＴ）又はアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などの単一センサが使用される。しかし、特に好ましい実施形態は、１次元又は２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）又は蛍光検出用の別の適したアレイ検出器である。励起源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源によって放出され、また、直接に、又は、光ファイバによって測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料に送出される光を使用して、広範囲の照明（すなわち、（測定デバイスの全撮像容積などの）測定デバイスの撮像容積の比較的大きな面積にわたって同時に供給される照明）を提供するよう構成される。あるいは、励起源は、測定デバイスの撮像容積内の比較的小さなスポットの照明を行うよう構成されてもよく、システムは、撮像容積にわたって比較的小さなスポットを走査するよう構成されてもよい。こうして、照明は、１つ又は複数のＬＥＤ、１つ又は複数のレーザ、１つ又は複数の他の適した光源、又は、そのある組合せから生成される収束光の比較的「小さなフライイング・スポット(tiny flying spot)」として構成されてもよい。
【００１８】
本明細書で述べる実施形態は、また、１つ又は複数の材料の測定を実施する他のシステム及び方法に比べていくつかの利点を提供する。たとえば、本明細書で述べる実施形態は、他のシステム及び方法に比べて費用がかからないのが有利である。特に、本明細書で述べるいくつかの構成では、実施形態は、光子検出器として、ＰＭＴではなく比較的安価なＣＣＤを、レーザの代わりに比較的単純なＬＥＤを、流体を移動させるための精密シリンジポンプの代わりに比較的安価なポンプを、又は、それらの組合せを含む。従って、本明細書で述べる実施形態の総コストは、ほぼ一桁低減される。さらに、本明細書で述べる実施形態は、フロー・サイトメトリに通常使用されるものに比べて実質的に単純な光学構成であり、それにより、本明細書で述べる実施形態を実質的に機械的に安定にするため有利である。こうした機械的安定性は、本明細書で述べるシステムの実施形態は、標準的な出荷サービス（たとえば、ＵＰＳタイプのサービス）によって出荷できるようになる。さらに、こうした機械的安定性によって、本明細書で述べるシステムの実施形態を、技術的に情通したサービス要員又は、そうでないユーザによって設置することが可能になる。さらに、本明細書で述べる実施形態は、システムの実施形態が、実質的に小型（たとえば、考えられるところでは、ポケットカメラのサイズ）であるため有利である。
【００１９】
本明細書で述べる実施形態の別の利点は、レーザベース・フロー・サイトメータ・タイプ・システムを使用すると、一般的な数マイクロ秒よりずっと長い期間にわたって光子を積分する能力を、実施形態に与えることができる。したがって、本明細書で述べる実施形態は、現在使用されているシステム及び方法に比べて、少数の蛍光分子が表面上にある粒子、又は、その他の方法で表面上に結合された粒子を検出することが可能である。したがって、本明細書で述べる実施形態は、有利には、他の現在使用されているシステム及び方法に比べて高い感度を有する。さらに、本明細書で述べる実施形態は、現在使用されているシステムに比べて、実質的に短い測定取得時間したがって高いスループットを有する。たとえば、ＣＣＤ／ＬＥＤ「フラッド照明(flood-illumination)」構成を使用するよう構成された実施形態では、サンプル測定値の取得は、粒子ごとに順次にではなく、粒子の全サンプル又は全集合が、２つ又は３つの画像又は「ピクチャ」内に測定されるため速い。別の例では、比較的高いスループットの解決策を望むユーザの場合、ＣＣＤ／ＬＥＤベースシステムは、かなり安価なシステムを提供し、いくつかの事例では、並列に動作して、単一マイクロタイター・プレート又は他のサンプルを迅速に処理することができる。
【００２０】
本明細書で述べる実施形態のなお別の利点は、シース流体が、フロー・サイトメトリの場合と同様に粒子を流体力学的に収束させるのに使用されないことである。本明細書で述べる実施形態のなお別の利点は、測定に干渉することになる自由蛍光色素又は他の材料を、粒子を囲む液体から除去するために、測定が実施される１つ又は複数の材料の最終「洗浄」がシステム内で可能であり、それにより、測定デバイスによって（たとえば、測定デバイスの撮像センサによって）検出される背景光が低減されることである。
【００２１】
本明細書でさらに提供される実施形態の説明は、一般に、３つの小節に分割され、小節では、異なるシステムの実施形態が述べられる。たとえば、一小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる流体構成に関する。流体ハンドリング構成を使用して、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料（たとえば、ビーズや他の試薬又は１つ又は複数の反応が、ビーズ表面で起こることが許容された後のビーズ）が導入される、又は、搬送される。別の小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる光学構成に関する。一般に、異なる光学構成は、本明細書で照明モジュールや収集モジュールとして知られる、励起源と光子検出器の異なる組合せを含む。さらなる小節は、本明細書で述べるシステムの実施形態に含まれる、又は、それによって使用される粒子固定化構成及び粒子固定方法に関する。本明細書で述べるシステムは、撮像システムにおいて、好ましくは、測定間隔中に粒子が実質的に移動しないため、こうした粒子固定化構成を含む。先の３つの小節に述べるシステム構成の任意の組合せが、組み合わされて、最終撮像システムの実施形態が生成されてもよいことに留意されたい。
【００２２】
ここで図面を考えると、図は、一定比例尺に従って描かれないことが留意される。特に、図の要素の一部のスケールは、要素の特徴を強調するために、著しく誇張される。図は、同じ比例尺に従って描かれないことも留意される。同様に構成される、２つ以上の図に示される要素は、同じ参照数字を使用して指示される。
【００２３】
第１の好ましい実施形態
図１〜４は、第１の実施形態を説明する。この実施形態は、一般に、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムに関する。先に述べたように、システムは、３つの主要なコンポーネント、すなわち、流体ハンドリング・サブシステム６、光学構成サブシステム８、粒子固定化サブシステム（図１には示さず）を有する。図１は、流体ハンドリング・サブシステムの機能コンポーネントを示し、一方、図２は、光学サブシステムの機能コンポーネントを示す。
【００２４】
図１の流体ハンドリング・サブシステムでは、サンプルは、サンプル貯蔵ベッセル１２から測定デバイスの撮像容積１０内に搬送される。撮像容積は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい撮像チャンバ１０として構成されてもよい。貯蔵ベッセル１２は、マイクロタイター・プレート又は当技術分野で知られている任意の他の適したサンプル容器として構成されてもよい。
【００２５】
システムは、また、貯蔵リザーバ内に流体を引き込み、後で、貯蔵リザーバからチャンバ１０の撮像容積内に流体を吐出するよう構成された２方向ポンプ１４を含む。ポンプ１４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。本明細書でさらに述べるように、粒子が暴露時間中に実質的に固定されるため、高価なシリンジポンプから得られるような無脈動流は、本明細書で述べるシステムの実施形態について必要とされない。十分なリザーバは、ポンプ１４とサンプル弁１８との間のある長さの配管１６から形成される。こうしたリザーバは、一般に、「サンプル・ループ(sample loop)」と呼ばれる。配管は、任意の適した構成を有してもよい。サンプル弁１８の機能は、貯蔵ベッセル１２（たとえば、マイクロタイター・プレート）から吸引するときにサンプル・プローブ１５をリザーバ（サンプル・ループ１６）に接続すること、及び、分注するときにリザーバを撮像チャンバ１０に接続することである。サンプル弁１８は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。
【００２６】
洗浄弁２０は、貯蔵リザーバのポンプ端に設けられて、貯蔵ベッセル１２からのフレッシュな水（又は、他の適した試薬）を、撮像チャンバ１０の撮像容積に流すようにする。洗浄弁２０は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含む。代替の実施形態では、サンプル弁及び洗浄弁を、組み合わせて単一弁（図示せず）とすることができる。ポンプ１４は、また、撮像容積１０内の１つ又は複数の材料や任意の他の流体を廃棄ベッセル２４に搬送するよう構成されてもよい。廃棄ベッセル２４は、当技術分野で知られている任意の適した構成とされている。
【００２７】
サンプルを撮像チャンバ１０内に装填する流体ハンドリング・サブシステム６を動作させる２つの主要なモード、すなわち、サンプル洗浄有りの装填プロシジャとサンプル洗浄無しの装填プロシジャが存在する。図１及び２を参照すると、サンプル洗浄無しの装填プロシジャは、一般に、以下のように起こる。
【００２８】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へのムーバ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００２９】
サンプルの装填
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から２へ
５）サンプル・ウェル１２内にプローブ１５を下げる
６）サンプルをサンプル・ループ１６内に装填する
７）プローブ１５を上げ、サンプル弁１８に空気が入り、かつ、全サンプルがサンプル・ループ１６内に入るまで吸う
８）サンプル弁１８、位置１から３へ
９）磁石２６２を前へ移動させる（撮像チャンバ１０の方に）
１０）サンプル・ループ１６から、磁気ビーズを取り込む撮像チャンバ１０内にサンプルを押し込む
１１）サンプルが固定された状態で画像を撮影する
【００３０】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３１】
サンプル洗浄有りの装填プロシジャは、一般に、以下のように起こる。
【００３２】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３３】
清浄溶液の事前装填
１）ポンプ弁２０を位置ｂにする
２）洗浄溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、１から３へ
５）チャンバを通して洗浄溶液を押し込む
６）サンプル弁１８、位置１から２へ
７）プローブ１５を通して洗浄溶液を押し込む（サンプル・ループ１６及びプローブ１５が、洗浄溶液を事前装填される）
【００３４】
サンプルの装填
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から２へ
５）ウェル１２内にプローブ１５を下げる
６）サンプルをサンプル・ループ１６内に装填する
７）プローブ１５を上げ、サンプル弁１８に空気が入り、かつ、全サンプルがサンプル・ループ１６内に入るまで吸う
８）サンプル弁１８、位置１から３へ
９）磁石２６２を前へ移動させる（撮像チャンバ１０の方に）
１０）サンプル・ループ１６から、磁気ビーズを取り込む撮像チャンバ１０内にサンプルを押し込む
１１）磁気ビーズの取り込みが終わったサンプルの後に、サンプル・ループ１６内に洗浄溶液を押し込んで、ビーズを「洗浄する」
１２）サンプルが固定された状態で画像を撮影する
【００３５】
システムの清浄
１）ポンプ弁２０を位置ａにする
２）ドライブ溶液を装填する
３）ポンプ弁２０を位置ｃにする
４）サンプル弁１８、位置１から３へ
５）磁石２６２を後へ移動させる（撮像チャンバ１０から離して）
６）チャンバ１０を通してドライブ溶液を押し込んで、チャンバ１０を清浄する
７）サンプル弁１８、位置１から２へ
８）プローブ１５を通してドライブ溶液を押し込んで、プローブを清浄する
【００３６】
サンプルが「洗浄される」第２の装填プロシジャを使用する利点は、ビーズの表面に結合していない蛍光色素を周囲の溶液から除去することである。処理の便利さのために、一部のアッセイは、この最終洗浄工程を実施しない。この最終洗浄工程は、外因性蛍光色素分子の励起をもたらし、ビーズからのアッセイ反応が測定されるときに「背景」信号を生じる。こうして、これらの洗浄無しアッセイは、洗浄式アッセイに比べて不良の検出限界を有する。
【００３７】
フロー・サイトメトリと違って、本発明のシステムは、本来、ビーズを囲み、自由蛍光色素を洗浄する流体を無しとする能力を与える。これが可能である理由は、ビーズが、（磁石がチャンバの裏側に接触させられると）基板に磁気的に付着し、チャンバ内に新しい「フレッシュな」流体が注入され、それにより、蛍光色素含有液体が押し出される場合でも、ビーズが移動しないからである。
【００３８】
図２を考えると、光学サブシステム８が、大まかに示される。このサブシステム８は、システムの光学系の反対の撮像チャンバ１０の側に配置された磁気要素２６２を含む。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生するのに使用される電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素である。こうして、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子、たとえば、ビーズは、チャンバの側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、粒子が、撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定される。磁気要素２６２は、図２において撮像チャンバ１０に隣接するように示されるが、（磁気要素２６２が、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触する（又は、結合する）図８も参照されたい）磁気要素は、図２１に示すように、撮像チャンバ１０から選択的に離間されてもよい。磁気要素２６２は、さらに、上述したように構成されてもよい。さらに、図２、８、２１は、撮像チャンバに近接して１つの磁気要素を示すが、システムは、２つ以上の磁気要素を含んでもよく、磁気要素はそれぞれ、撮像チャンバに対してシステムの光学系の反対の側に近接して配置されることが理解できるであろう。
【００３９】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、次のサンプルからの新しい粒子がチャンバ１０内に提供される間に、撮像チャンバ１０を出る。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ１０内の粒子を取り除いてもよく、また、粒子が、撮像チャンバ内に導入されてもよい。図２に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００４０】
最も単純な撮像チャンバ１０の設計は、磁気要素に近接した撮像チャンバの側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石２６２がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する、比較的平滑な内面を有する撮像チャンバである。しかし、撮像チャンバ１０は、また、本明細書でより詳細に述べるように、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。
【００４１】
図３及び４は、図１及び２で述べた機能コンポーネントを組み込む本発明による測定デバイスがどのように見えるかについての描写である。
【００４２】
大雑把に言えば、図１〜４の測定デバイスを動作させる方法は、サンプルを生成するために、関心分析物をビード集団にさらすことを含み、サンプルは、図１に示すサンプル・ベッセル１２内に貯蔵される。サンプルは、たとえば、上述したサンプル・ハンドリング・ステップを使用して撮像チャンバ１０内に装填される。サンプルは、磁石２６２の選択的な動作によって撮像チャンバ１０内に固定される。任意選択で、固定されたサンプルは、洗浄されて、外因性蛍光微粒子を除去することができる。サンプルがチャンバ１０内で固定された状態で、照明モジュール（ＬＥＤ４４、４６）が、動作して、サンプルを励起する。撮像センサ７２（ＣＣＤ）が画像を取り込み、その画像が処理される（本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、たとえば、Ｒｏｔｈによる、２００５年９月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称の米国特許出願第６０／７１９，０１０号を参照されたい）。磁石２６２がサンプルを放出し、デバイスが清浄される。
【００４３】
ＬＥＤ４４、４６、チャンバ１０、磁石２６２に対する撮像センサ７２の位置は、本発明に従ってビーズを撮像するために最適化される。ビーズは、独特の特性を有する。すなわち、ビーズ内の色素とビーズ上のレポータ分子は、光子を吸収すると共に、好ましい方向が全く無い状態で（全ての角度にわたって均一に）光子を再放出する。ＬＥＤ４４、４６による照明及び撮像センサ（ＣＣＤ７２）の位置は、撮像センサの視野（ＦＯＶ）内で任意のビーズ（ＣＣＤ７２によって見られるビーズ）の「角度空間」を最適化するように選択される。磁石２６２がチャンバ１０の裏側にあるため、照明及び撮像システムについて利用可能な角度空間は、磁石の上の半球である。これは、図２６に示され、「収集域」３１０は、撮像センサ７２によって収集される立体角であり、「照明角度空間」３１２は、照明モジュールが占めることができる空間である。照明光学（図２のＬＥＤ４４、４６）による、この照明角度空間３１２にわたるカバリジが大きければ大きいほど、撮像中に、ビーズに与えられるパワーが大きい。同様に、照明角度空間３１２にわたる収集角度（開口数）が大きければ大きいほど、撮像レンズ５２（図２）は、より多くの束を、収集し、撮像センサ７２（ＣＣＤ検出器）に送出することができる。撮像センサに割り当てられた角度と照明システムに割り当てられた角度との間で均衡がとられなければならない。
【００４４】
低コスト製造性のために、開口数に対する撮像レンズ５２の実用的限界は、拡大率４について約０．３である。高い拡大率に対して、撮像レンズ５２の開口数を、同じコスト指針を維持しながら、増加することができる。レンズ５２のコストに影響を及ぼす他の因子は、視野及び波長帯の広さである。０．３の開口数は、ほぼ３５°全角である。
【００４５】
照明モジュール、たとえば、ＬＥＤ４４、４６を配置に対して、制限は、ＬＥＤの輝度と励起フィルタ４７のコストである。ＬＥＤのエテンデュは(etendue)、視野（ＦＯＶ）にわたって最大ＬＥＤ束を提供するのに、ビーズ角度空間のどれだけが必要とされるかを指示する。エテンデュは、信号源の立体角に信号源の面積を乗じた値であり、放出束の幾何学特性を規定する。ＦＯＶが比較的大きい場合、必要とされる角度空間が小さく、したがって、よい多くのＬＥＤが使用される。しかし、より多くのＬＥＤは、システムにコストを付加するであろう。やはり、性能に対するコストの均衡が求められなければならない。
【００４６】
図２と２７を比較すると、第１の実施形態は、図２７に示すように、レンズ、フィルタ、１つ又は複数のＬＥＤ４４／４６からなる照明モジュールを含む。図２７に示すように、各ＬＥＤ４４には、２つの通常の屈折レンズ３１４を備えるレンズ・システムが連結される。レンズ３１４を使用して、できる限り多くの光がＬＥＤ４４から収集され、光がフィルタ３１６を通して擬似コリメートされる。１つの通常屈折レンズ３１４を使用することができるが、収集角度が著しく小さく、したがって、不十分な照明システムで、２つ以上のレンズ３１４を選択することになる。
【００４７】
本来、フレネル・レンズの溝のエッジにおいて散乱が存在するため、通常の屈折レンズ３１４は、フィルタ３１６の前で使用される。散乱光は、非最適角度でフィルタ３１６を通過し、画像において帯域外背景を増加させる。これは、背景雑音の増加をもたらすことになる。フレネル・レンズ３１８は、フィルタ３１６の後に使用されて、光をチャンバ１０に再収束させる。像平面において均一性を保証するために、ある程度のボケが必要である場合がある。フレネル・レンズ３１８は、コストと物理的大きさのために使用される。フレネル・レンズ３１８は比較的薄い。図２７の照明モジュール内の主要なコストコンポーネントは励起フィルタ３１６である。成形プラスチック屈折レンズ３１４とフレネル・レンズ３１８は低コストである。ＬＥＤ４４も安価である。
【００４８】
輝度の保存は、最大効率を達成するために、光学システム内でエテンデュが維持されなければならないことを指示する。エテンデュ（空気中）＝Ａωであり、式中、Ａは面積であり、ωは立体角である。小区分は、画像サイズが、撮像用光学系の拡大率と共に、図２７の照明モジュールの視野を指示することである。輝度の式を使用して、照明モジュールに必要とされる角度空間を、光学系のＦＯＶから計算することができる。この角度空間は、ＦＯＶに対して最大束（パワー）を与えるのに必要なＬＥＤの最小数を求めることを可能にする。より多くのＬＥＤは、ＦＯＶのパワーを増加しない。照明システムと撮像システムによって利用される角度空間を最適化することは、輝度の式を適用することによって達成される。しかし、図２〜４のシステムでは、コスト及び性能などの、他のトレードオフも行われなければならない。
【００４９】
図２〜４に示す第１の実施形態は、図２に示すチャンバ１０の撮像容積内でビーズを実質的に固定するよう構成されている。磁気要素２６２は、システムの光学系（照明モジュール及び収集モジュール）の反対の撮像チャンバ１０の側に配置される。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生するのに使用されることができる電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素を含む。こうして、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子は、チャンバの裏側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、ビーズが、撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定されることができるように使用されてもよい。磁気要素２６２は、図２において撮像チャンバ１０に隣接するように示されるが、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触して（又は、結合して）、あるいは、撮像チャンバ１０から離間してもよい。
【００５０】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、撮像チャンバ１０を出、一方、次のサンプルからの新しいビーズが、チャンバ１０内に供給される。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ１０内のビーズが取り除かれ、また、ビーズが、撮像チャンバ内に導入されてもよい。
【００５１】
図２の撮像チャンバ１０の設計では、磁気要素２６２に近接した撮像チャンバ１０の側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する比較的平滑な内面を有する。しかし、撮像チャンバ１０は、また、本明細書のさらなる実施形態で述べるように、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。
【００５２】
さらなる実施形態
本発明によるこうしたシステムの別の実施形態は図５に示される。この実施形態では、サンプルは、貯蔵ベッセル１２から測定デバイス（図５では示さず）の撮像容積１０内に搬送される。撮像容積は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい撮像チャンバとして構成される。貯蔵ベッセル１２は、マイクロタイター・プレート又は当技術分野で知られている任意の他の適したサンプル容器として構成される。
【００５３】
システムは、また、貯蔵リザーバ内に流体を引き込み、後で、貯蔵リザーバから撮像容積内に流体を吐出するよう構成された単一の２方向ポンプ１４を含む。ポンプ１４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。本明細書でさらに述べるように、粒子が暴露時間中に実質的に固定されるため、高価なシリンジポンプから得られるような無脈動流は、本明細書で述べるシステムの実施形態について必要とされない。十分なリザーバは、ポンプ１４とサンプル弁１８との間のある長さの配管１６から形成されている。こうしたリザーバは、一般に、「サンプル・ループ」と呼ばれる。配管は、任意の適した構成を有している。サンプル弁１８の機能は、貯蔵ベッセル１２（たとえば、マイクロタイター・プレート）から吸引するときにサンプル・プローブ（図示せず）をリザーバに接続すること、及び、分注するときにリザーバを撮像チャンバに接続することである。サンプル弁１８は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。
【００５４】
洗浄弁２０は、貯蔵リザーバのポンプ端で利用され、貯蔵ベッセル２２からのフレッシュな水（又は、他の適した試薬）を、撮像容積に流すことを可能にする。洗浄弁２０は、当技術分野で知られている任意の適した弁を含んでもよい。サンプル弁と洗浄弁は、組み合わされて単一弁（図示せず）とされてもよいことに留意されたい。ポンプ１４は、また、撮像容積１０内の１つ又は複数の材料及び任意の他の流体を廃棄ベッセル２４に搬送するよう構成されてもよい。廃棄ベッセル２４は、当技術分野で知られている任意の適した構成を有してもよい。図５に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５５】
１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図６に示される。この構成では、システムは、貯蔵リザーバ１２（たとえば、サンプル・プローブ）から撮像容積１０内に液体を直接引き込み、その後、廃棄ベッセル２４に出すよう構成されたポンプ２６を含む。ポンプ２６は、蠕動ポンプなどの、当技術分野で知られている任意の適した構成を含んでもよい。撮像容積１０、貯蔵ベッセル１２、廃棄ベッセル２４は、上述したように構成されてもよい。貯蔵ベッセル１２、２２（たとえば、マイクロタイター・プレート又は別の適したサンプル容器）と、撮像容積１０との間の任意選択の弁２８は、サンプルが撮像容積に搬送されるかどうか、又は、洗浄流体が撮像容積に搬送されるかどうか（たとえば、洗浄機能が実施される場合）に応じて位置を変えるよう構成される。弁２８は、当技術分野で知られている任意の適した弁でよい。さらに、貯蔵ベッセル２２は、上述したように構成されてもよい。
【００５６】
図６に示す実施形態は、図５に示す実施形態に比べて有利である。それは、この実施形態が、一時的なリザーバのコストを節約し、１つ少ない弁を含み、一方向だけに流体を移動させるよう構成されたポンプを利用するからである。図５に示す実施形態に対する図６に示す実施形態の欠点は、図６に示す実施形態が、洗浄流体でサンプル・プローブを清浄することができないことである。清浄をしないと、サンプルからサンプルへの「キャリー・オーバ」の増加をもたらす。図６に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５７】
１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムのさらなる実施形態は、図７に示される。この実施形態は、図６に示す実施形態のサンプル／洗浄弁２８が、２つの弁３０、３２に置き換えられることを除いて、図６に示す実施形態の構成に類似の構成を有する。弁３０、３２は、当技術分野で知られている任意の適した弁でよい。たとえば、弁３０、３２は、貯蔵ベッセル１２、２２からの流体が、それぞれ、撮像容積１０内に搬送されることを、別々に、また、同時に可能にするよう構成されたオープン／クローズ・タイプ弁でよい。貯蔵ベッセル１２、２２と撮像容積１０は、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５８】
こうして別個の洗浄経路とサンプル経路（すなわち、貯蔵ベッセル１２から撮像容積１０への１つの経路と貯蔵ベッセル２２から撮像容積１０への別の分離経路）を設けることは、図６に示す実施形態の態様の全てを達成し、また、サンプルが撮像容積１０内に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、測定されるべき１つ又は複数の材料（すなわち、サンプル溶液）に混合する能力を付加することを可能にする。１つ又は複数の材料が撮像容積に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、１つ又は複数の材料（たとえば、サンプル）に混合する能力を付加することは、撮像容積内で粒子が遠く離れて（たとえば、撮像チャンバの床から遠く離れて）分散するようサンプルを希釈するために実施され、それにより、粒子のよりよい統計的分離が可能になり、各粒子のより正確な測定がもたらされる。図７に示す実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００５９】
別の実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送する方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。たとえば、方法は、１つ又は複数の材料が撮像容積に搬送されるときに、洗浄流体及び／又は１つ又は複数の試薬を、１つ又は複数の材料に混合することを含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって（たとえば、図５〜７に示す実施形態によって）実施されてもよい。
【００６０】
図８〜９は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの一実施形態を示す。このシステムの実施形態は、検出器３４、３６、３８を含む。検出器３４、３６、３８は、ＣＣＤカメラ又は当技術分野で知られている任意の他の適した撮像デバイスであってよい。検出器はそれぞれ、同じ構成を有してもよく、又は、異なる構成を有してもよい。検出器はそれぞれ、異なる波長又は波長帯域の光（たとえば、撮像チャンバ４２によって形成された撮像容積内の粒子４０から蛍光発光した光）を検出するよう構成されてもよい。さらに、検出器はそれぞれ、撮像チャンバ１０内の粒子４０（たとえば、撮像チャンバ４２の底部に載置される粒子）の画像を生成する、又は、「蛍光ピクチャを取り込む」ように構成されてもよい。撮像チャンバ１０は、当技術分野で知られている任意の他の適した構成を有してもよい。
【００６１】
システムは、また、異なる波長又は異なる波長帯域を有する光を放出するよう構成された光源４４、４６を含む（たとえば、光源の１つは赤色光を放出するよう構成され、他の光源は緑色光を放出するよう構成されてもよい）。光源４４、４６によって放出された光は、たとえば、可視波長スペクトルの任意の部分の光を含む。光源４４、４６は、ＬＥＤ又は当技術分野で知られている任意の他の適した光源を含む。光源４４、４６は、撮像チャンバ４２の周囲に配列される。さらに、光源は、各光源が、異なる方向で、撮像チャンバ１０内の粒子４０に光を向けるように撮像チャンバの上に配列される。
【００６２】
システムは、また、それぞれ、光源４４、４６に結合したフィルタ４８、５０を含む。フィルタ４８、５０は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したスペクトル・フィルタであってもよい。こうして、システムは、光源４４、４６ならびにフィルタ４８、５０を使用して、異なる波長又は異なる波長帯域の光によって粒子を順次照明する。たとえば、赤色光を使用して、粒子の内部にある種別色素（図示せず）を励起し、緑色光を使用して、粒子の表面に結合されたレポータ分子（図示せず）を励起してもよい。種別照明は、レポータ測定中は暗い（すなわち、上記例では、赤色光は粒子に向けられないが、緑色光は粒子に向けられる）ため、システムの分析物測定感度は、帯域光以外からのクロストークによって減少しないであろう。
【００６３】
システムは、また、照明「リング」の中心（又は、ほぼ中心）に配置された単一レンズ５２を含む。レンズ５２は、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含んでもよい。レンズ５２は、１つ又は複数のダイクロイック・フィルタ、１つ又は複数の光学バンドパス・フィルタを含む１つ又は複数の光学要素を介して、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を１つ又は複数のモノクロＣＣＤ検出器（複数可）（たとえば、検出器３４、３６、３８）上に結像するよう構成される。たとえば、レンズ５２を出る光は、当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含むダイクロイック・フィルタ５４に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５４は、１つの波長又は波長帯域の光を反射し、他の波長又は波長帯域の光を透過させるよう構成される。ダイクロイック・フィルタ５４によって反射された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであってよいフィルタ５６に向けられる。フィルタ５６を出る光は、検出器３４に向けられる。
【００６４】
ダイクロイック・フィルタ５４によって透過された光は、当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含むダイクロイック・フィルタ５８に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５８は、１つの波長又は波長帯域の光を反射し、他の波長又は波長帯域の光を透過させるよう構成されている。ダイクロイック・フィルタ５８によって透過された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであるフィルタ６０に向けられる。フィルタ６０を出る光は、検出器３６に向けられる。ダイクロイック・フィルタ５８によって反射された光は、バンドパス・フィルタ又は他の適したスペクトル・フィルタであるフィルタ６２に向けられる。フィルタ６２を出る光は、検出器３８に向けられる。
【００６５】
さらに、図９に示すシステムは２つの光源を含むが、システムは、任意の適した数の光源を含んでもよいことが理解できるであろう。たとえば、図８に示すように、システムは、レンズ５２の周囲の周りに配列された４つの光源（たとえば、光源４４，４５、４６、４７）を含んでもよい。光源４４、４５、４６、４７は、本明細書に述べる光源のうちの任意の光源である。こうして、光源４４，４５、４６、４７は、レンズ５２を囲む照明「リング」となるように構成されることもある。
【００６６】
図８〜９に示すシステムは、異なる波長又は波長帯域で、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を撮像するよう構成された３つの検出器を含むが、システムが２つ以上の検出器を含んでもよいことが理解できるであろう。たとえば、システムは、種別チャネル（複数可）とレポータ・チャネル（複数可）を同時に測定するのに使用される２つ以上のＣＣＤ検出器（及び、任意選択で、固定フィルタ）を含んでもよく、それにより、付加的なハードウェア・コストと共に測定についての高いスループットを提供する。
【００６７】
したがって、図８〜９に示すシステムは、いくつかの関心波長で、粒子４０の蛍光放出を表す複数の又は一連の画像を生成するよう構成される。さらに、システムは、粒子の蛍光放出を表す複数の又は一連のデジタル画像をプロセッサ（すなわち、処理エンジン）に供給するよう構成されてもよい。システムは、プロセッサ（図示せず）を含んでもよく、又は、含まなくてもよい。プロセッサは、検出器３４、３６、３８から画像データを取得する（たとえば、受け取る）よう構成されてもよい。たとえば、プロセッサは、当技術分野で知られている任意の適した方法で（たとえば、それぞれが検出器の１つをプロセッサに結合させる伝送媒体（図示せず）によって、それぞれが検出器の１つとプロセッサとの間で結合した、アナログ−デジタル変換器などの１つ又は複数の電子コンポーネント（図示せず）によって、などで）検出器３４、３６、３８に結合してもよい。
【００６８】
好ましくは、プロセッサは、これらの画像を処理し、解析して、粒子の種別と粒子の表面上で起こった反応に関する情報などの、粒子４０の１つ又は複数の特性を求めるよう構成される。１つ又は複数の特性は、各波長、各粒子についての蛍光の大きさの記載と共に、データ・アレイなどの任意の適した形式でプロセッサによって出力されてもよい。具体的には、プロセッサは、画像を処理し、解析する方法の１つ又は複数のステップを実施するよう構成されてもよい。図８〜９に示すようなシステムによって生成された画像を処理し、解析する方法の例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｒｏｔｈによる２００５年９月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称の米国特許出願第６０／７１９，０１０号に示されている。本明細書で述べるシステムは、さらに、本特許出願で述べられるように構成されてもよい。さらに、本明細書で述べる方法は、本特許出願で述べられる方法（複数可）の任意の方法の任意のステップ（複数可）を含んでもよい。
【００６９】
プロセッサは、典型的なパーソナル・コンピュータ、メインフレーム・コンピュータ・システム、ワークステーションなどに一般的に含まれるようなプロセッサであってよい。一般に、「コンピュータ・システム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つ又は複数のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように幅広く定義される。プロセッサは、任意の他の適切な機能ハードウェアを使用して実装されてもよい。たとえば、プロセッサは、ファームウェア内に固定プログラムを有するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は、超高速集積回路（ＶＨＳＩＣ）ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）などの高レベル・プログラミング言語で「書かれた」シーケンシャル・ロジックを使用した他のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）を含んでもよい。別の例では、先に参照した特許出願に記載されるコンピュータで実施される方法の１つ又は複数のステップを実施するための、プロセッサ上で実行可能なプログラム命令（図示せず）は、所望に応じて、適切なＣ＋＋のセクションを備えたＣ＃、ＡｃｔｉｖｅＸコントロール、Ｊａｖａ（登録商標）Ｂｅａｎｓ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｅｓ（「ＭＦＣ」）、あるいは、他の技術又は方法などの高レベル言語でコーディングされてもよい。プログラム命令は、とりわけ、プロシジャ・ベース技法、コンポーネント・ベース技法、及び／又は、オブジェクト指向技法を含む種々の方法の任意の方法で実装されてもよい。
【００７０】
先に参照した特許出願に記載されるような方法を実装するプログラム命令は、キャリア媒体（図示せず）を通じて伝送され、又は、キャリア媒体上に記憶される。キャリア媒体は、ワイヤ、ケーブル、又は、無線伝送リンクなどの伝送媒体である。キャリア媒体は、また、読み出し専用メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、磁気ディスク又は光ディスク、あるいは、磁気テープなどの記憶媒体でよい。
【００７１】
別の実施形態は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像する方法に関する。１つ又は複数の材料を撮像することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【００７２】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図１０に示される。このシステムの実施形態は、図８〜９に関して先に述べたように構成される撮像チャンバ４２、光源４４、４６、フィルタ４８、５０、レンズ５２を含む。しかし、この実施形態では、システムは、フィルタ６６、６８、７０を含む基板６４を含む。フィルタ６６、６８、７０は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したスペクトル・フィルタを含んでもよい。基板６４は、当技術分野で知られている任意の適切な基板を含む。基板６４は、レンズ５２を出る光の光学経路内で、基板したがってフィルタの位置を変更するよう構成された１つ又は複数のデバイスに結合されてもよい。たとえば、１つ又は複数のデバイスは、基板を回転させることによって、基板の位置を変更するよう構成される。したがって、基板及び基板内のフィルタは、円形の回転フィルタ「ホイール」として構成される。しかし、１つ又は複数のデバイスは、当技術分野で知られている任意の他の方法で基板の位置を変更するよう構成されてもよい。
【００７３】
フィルタ６６、６８、７０はそれぞれ、異なる波長又は異なる波長帯域の光を透過させるよう構成される。したがって、粒子４０の画像が検出器７２によって形成される波長又は波長帯域は、レンズ５２を出る光の光学経路内での、基板の位置したがってフィルタの位置に応じて変わる。こうして、粒子を撮像し、基板したがってフィルタの位置を変更し、それぞれの関心波長又は関心波長帯域の画像が検出器７２によって取得されるまで、撮像と変更のステップを繰り返すことによって、粒子の複数の画像が順次形成される。さらに、３つのフィルタが、図１０の基板６４内に示されるが、基板は、任意の適した数のフィルタを含んでもよいことが理解できるであろう。さらに、システムは、任意の他の適した構成で配列された２つ以上のこうしたフィルタを含むため、システムは、当技術分野で知られている任意の他の方法で、レンズ５２を出る光の光学経路内にあるフィルタを変更することができる。検出器７２は、ＣＣＤアレイなどの本明細書で述べた検出器の任意の検出器を含んでもよい。
【００７４】
したがって、図１０に示すシステムの実施形態は、関心波長又は関心波長帯域（たとえば、種別チャネル１（ｃｌ１）、種別チャネル１（ｃｌ２）、レポータ・チャネル１（ｒｐ１）など）に固有の光学フィルタが円形「フィルタ・ホイール」上に配列された単一検出器（たとえば、単一ＣＣＤ検出器）を使用するようシステムが構成され、費用効果的な解決策を提供するため有利である。しかし、このシステムは、非同時の順次暴露が複数の画像を形成するのに使用されるため、図８〜９に示すシステムより遅い（すなわち、スループットが低い）。図１０に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００７５】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１１に示されている。この実施形態では、システムは、図８〜１０に示すシステムのほぼ２倍の撮像面積を有し、かつ、単一検出器、及び、先にさらに述べたように、光学経路に出入りすることができる複数のフィルタを使用するよう構成されている。特に、図１１に示すシステムは、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む第１組の光源７４、７６を含む。光源７４、７６は、本明細書で述べたように構成されてもよい撮像チャンバ４２のほぼ同じエリアに、両方の光源が光を向けるよう構成される。システムは、また、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む第２組の光源７８、８０を含む。光源７８、８０は、光源７４、７６が光を向ける撮像チャンバのエリアから離間した撮像チャンバ４２のほぼ同じエリアに、両方の光源が光を向けるよう構成される。
【００７６】
図１１に示すシステムは、また、レンズ８２を含む。レンズ８２は、光源７４、７６が光を向ける撮像チャンバのエリアから光を収集するよう構成される。レンズ８２によって収集された光は、粒子又は粒子に結合した材料（複数可）から出る蛍光及び／又は散乱光を含む。レンズ８２は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。システムは、光源７８、８０が光を向ける撮像チャンバのエリアから光を収集するよう構成されたレンズ８４を含む。レンズ８４によって収集された光は、粒子又は粒子に結合した材料（複数可）から出る蛍光及び／又は散乱光を含む。レンズ８４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。レンズ８２、８４は、同じように又は異なるように構成されてもよい。
【００７７】
レンズ８２によって収集された光は、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素である反射光学要素８６に向けられる。反射光学要素８６の位置は、相対的に固定されてもよい。レンズ８４によって収集された光は、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素である反射光学要素８８に向けられる。反射光学要素８８の位置は、相対的に固定されてもよい。反射光学要素８６、８８は、共に、ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む反射光学要素９０に光を向けるよう構成される。反射光学要素９０は、矢印９２で示すように、反射光学要素の位置を変更するよう構成された１つ又は複数のデバイス（図示せず）に結合されている。１つ又は複数のデバイスは、当技術分野で知られている任意の適したデバイス（複数可）を含んでもよい。こうして、反射光学要素９０は、「フリップ・ミラー(flip mirror)」として構成され、ミラーの位置は、撮像チャンバのどのエリアが撮像されるかに応じて変更される。
【００７８】
特に、反射光学要素９０の位置に応じて、反射光学要素８６又は反射光学要素８８からの光が基板９４に向けられる。基板９４は、基板６４に関して先に述べたように構成されてもよい。特に、基板９４は、２つ以上のフィルタ（図１１には示さず）を含み、反射光学要素９０に対する基板したがって２つ以上のフィルタの位置は、画像が形成される波長又は波長帯域に応じて変更される。２つ以上のフィルタによって透過された光は、ＣＣＤ検出器又は本明細書で述べる任意の他の検出器を含んでもよい検出器９６に向けられる。
【００７９】
したがって、図１１に示すシステムは、この構成が、撮像面積を２倍にし、また、単一検出器（たとえば、単一ＣＣＤ）及び回転ホイール上の複数のバンドパス・フィルタを使用するため有利である。上述したように、反射光学要素９０（たとえば、ミラー）は、連続暴露中に、レンズ８２から検出器９６に蛍光を誘導する位置とレンズ８４から検出器９６に蛍光を誘導する位置との間で切り換わる。したがって、図１１に示す光学システムの別の利点は、図４〜６に示すシステムの撮像チャンバ内に送られる粒子の数と比較して、２倍の粒子が、撮像チャンバ内に一度に送られ、それにより、弁などを切り換えるのに必要な時間が節約されることである。図１１に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８０】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１２に示される。システムのこの実施形態は、この実施形態が、２つの別個の撮像チャンバ内に分離された粒子を撮像するよう構成されることを除いて、図１１に示すシステムに類似する。特に、光源７４、７６は、撮像チャンバ１００内の粒子９８に光を向けるよう構成され、レンズ８２は、撮像チャンバ１００内の粒子９８から光を収集するよう構成される。光源７８、８０は、撮像チャンバ１０４内の粒子１０２に光を向けるよう構成され、レンズ８４は、撮像チャンバ１０４内の粒子１０２から光を収集するよう構成される。撮像チャンバ１００、１０４は、本明細書に述べるように構成されてもよい。さらに、撮像チャンバ１００、１０４は、同じように又は異なるように構成されてもよい。有利には、システムは、また、粒子が撮像チャンバの一方に装填されている間に、システムが、他の撮像チャンバにおいて粒子から散乱した光、及び／又は、粒子が蛍光発光した光を撮像することができ、それにより、取得時間を節約するよう構成される。図１２に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８１】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの別の実施形態は、図１３に示される。このシステムは、本明細書で述べた光源の任意の光源を含む光源１０６、１０８を含む。光源１０６、１０８は、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む屈折光学要素１１０に光を向けるよう構成される。屈折光学要素１１０を出る光は、屈折光学要素１１０から屈折光学要素１１４へ光を反射するよう構成されたダイクロイック光学要素１１２に向けられる。ダイクロイック光学要素１１２は、二色性ミラーなどの当技術分野で知られている任意の適したダイクロイック光学要素を含む。屈折光学要素１１４は、レンズなどの当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む。屈折光学要素１１４は、本明細書で述べるように構成される撮像チャンバ４２内に位置する粒子４０に、ダイクロイック光学要素１１２からの光を向けるよう構成される。
【００８２】
粒子４０から出る蛍光及び／又は散乱光は、屈折光学要素１１４によって収集され、屈折光学要素１１４は、蛍光及び／又は散乱光をダイクロイック光学要素１１２に向ける。ダイクロイック光学要素１１２は、蛍光及び／又は散乱光を透過させるよう構成される。したがって、図１３に示すシステムは、波長に基づいて励起光と放出光を分離するよう構成されたダイクロイック光学要素１１２（たとえば、二色性ミラー）を介して、屈折光学要素１１４（たとえば、撮像対物レンズ）を通して粒子を照明するよう構成される。システムのこうした構成は、システムの視野にわたってより均一な照明を提供するため有利である。
【００８３】
ダイクロイック光学要素１１２によって透過された光は、複数のフィルタ（図１３には示さず）を含む基板１１６に向けられる。基板１１６と複数のフィルタは、明細書で述べるように構成されてもよい。基板１１６を出る光は、レンズなどの当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む任意選択の屈折光学要素１１８に向けられる。任意選択の屈折光学要素１１８、又は、屈折光学要素１１８がシステムに含まれない場合、基板１１６を出る光は、本明細書で述べる検出器の任意の検出器を含む検出器１２０に向けられる。図１３に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８４】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態（図示せず）は、光を放出するよう構成された光源を含み、システムは、撮像容積にわたってその光を走査するよう構成される。たとえば、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源からの光の方向を変更するよう構成された光学要素を含む。こうしたシステムでは、光源及び／又は撮像チャンバは、実質的に静止してもよく、又は、静止しなくてもよい。あるいは、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、撮像チャンバが実質的に静止している間に、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））の位置を変更するよう構成される。別の代替形態では、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））が実質的に静止している間に、撮像チャンバの位置を変更するよう構成されてもよい。さらなる代替態様では、システムは、光が撮像チャンバ全体を走査するように、光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））及び撮像チャンバの位置を変更するよう構成される。システムは、当技術分野で知られている任意の方法で光源（及び光源に関連する光学要素（複数可能））の位置及び／又は撮像チャンバの位置を変更するよう構成されてもよい。
【００８５】
一部のこうした実施形態では、光源はレーザを含み、レーザは当技術分野で知られている任意の適したレーザを含む。さらに、システムは、単一検出器及び複数の光学フィルタを含み、システムは、画像が形成される波長又は波長帯域に応じて、検出器の前に光学フィルタの１つを配置するよう構成されてもよい。こうして、異なる光学フィルタが検出器の前に配置されながら、粒子から散乱した、及び／又は、粒子が蛍光発光した光の異なる画像が、異なる波長又は波長帯域で形成される。検出器は、本明細書で述べる検出器の任意の検出器を含む。さらに、光学フィルタは、本明細書で述べる光学フィルタの任意の光学フィルタを含む。さらに、システムは、本明細書で述べるように、検出器の前に光学フィルタの１つを配置するよう構成されてもよい。したがって、この構成は、走査型レーザ（複数可）、及び、光学フィルタが関心波長又は関心波長帯域（ｃｌ１、ｃｌ２、種別チャネル３（ｃｌ３）、ｒｐ１など）に固有である単一検出器を使用してもよい。
【００８６】
したがって、ビーズの全フィールドを照明する代わりに、レーザ（複数可）が像平面にわたってビーズより直径が小さいスポットを走査し、それにより、各粒子を別々に照明するように、システムが構成されてもよい。２次元ＣＣＤアレイを含む構成に対するこの実施形態の利点は、任意の時間に測定される光が、（ビーズが十分遠く離れていると仮定すると）単一ビードに起因するものとして保証されることである。対照的に、図４〜６に示すフラデッド・フィールド・システム（すなわち、フラッド照明システム）では、検出器（たとえば、ＣＣＤ）の各ピクセル・エレメントによって検出される光は、各ピクセル・エレメントによって撮像されることを意図されたエリア以外のビーズからの一部の寄与を含む。システムのこの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８７】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態（図示せず）は、光を放出するよう構成された光源を含み、システムは、撮像容積にわたってその光を走査するよう構成される。システムは、本明細書で述べるように、撮像容積にわたって光を走査するよう構成されてもよい。上述したシステムの実施形態と同様に、この構成は、走査型レーザ（複数可）を使用してもよい。したがって、ビーズの全フィールドを同時に照明する代わりに、レーザ（複数可）は、像平面にわたってスポットを走査し、各粒子を別々に照明する。しかし、上述したシステムの実施形態と違って、システムは、１つ又は複数のＰＭＴ検出器（複数可）及び関心波長帯域（ｃｌ１、ｃｌ２、ｃｌ３、ｒｐ１など）に固有の複数の光学フィルタを含む。光学フィルタは、上述した１つ又は複数のＰＭＴ検出器（複数可）の前に配置される。システムに含まれるＰＭＴの数が、画像が取得される波長又は波長帯域の数より少ない場合、ＰＭＴの１つ又は複数についてのフィルタは、本明細書で述べるように（たとえば、円形フィルタ・ホイール上に）配列され、所望のフィルタは、走査が開始する前に、回転して視野内に入る。システムのこの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８８】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態が図１４に示される。図１４に示すシステムは、図１４が、図１３のシステムの屈折光学要素１１４と異なる屈折光学要素及び図１３のシステムと異なる撮像チャンバを含むことを除いて、図３に関して先に述べたように構成される。特に、図１４に示すシステムは、撮像チャンバ１２４に結合された屈折光学要素１２２を含む。たとえば、屈折光学要素１２２は、撮像チャンバ１２４に形成された開口内に配置され、それにより、屈折光学要素１２２の表面と撮像チャンバ１２４の表面は、粒子４０に近接して、実質的に同じ平面に位置する。さらに、互いに接触する屈折光学要素１２２の表面と撮像チャンバ１２４の表面は、何らかの方法で結合させてもよい。屈折光学要素１２２と撮像チャンバ１２４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００８９】
図１４に示すシステムの実施形態は、撮像チャンバに埋め込まれて、最大開口数、したがって、サンプルからの最大光収集を可能にするレンズを、この構成が使用するため有利である。先にさらに述べたように、粒子は、励起波長と放出波長を分離するダイクロイック光学要素１１２（二色性ミラー）を介して屈折光学要素１２２（たとえば、撮像対物レンズ）を通して照明される。図１４に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９０】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムのさらなる実施形態は、図１５に示される。このシステムでは、撮像チャンバ１２６は、導波路撮像チャンバとして構成される。導波路撮像チャンバは、本明細書で述べるように構成されてもよい。図１５に示すように、システムは、光源１２８、１３０を含む。光源１２８、１３０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む。光源１２８、１３０は、上述した実施形態の構成の場合と同様の撮像チャンバ１２６の上部表面とは対照的に、撮像チャンバ１２６の側面に光を向けるよう構成される。一部の実施形態では、システムは、それぞれ、光源１２８、１３０と撮像チャンバとの間に配置されたフィルタ１３２、１３４を含む。フィルタ１３２、１３４は、バンドパス・フィルタ又は当技術分野で知られている任意の他の適したフィルタを含む。
【００９１】
システムは、また、レンズ５２と、フィルタ６６、６８、７０を含む基板６４と、検出器７２とを含み、それぞれは、図１０に関して上述したように構成される。しかし、図１０に示すシステムと違って、図１５に示すシステムは、粒子４０を照明するための導波路撮像チャンバ設計を使用する。この照明構成は、図１５のシステム内のレンズ５２が、比較的短い作動距離を有し、同時に、図１０のシステム内のレンズ５２より開口数を大きくする。こうしたレンズは、ビーズからより多くの光を収集することになり、それにより、暴露時間が減少する。この照明構成は、また、レンズによって収集される光源からの入射光の量を制限してもよい。図１５に示すシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９２】
図１６〜１７は、本明細書で述べた、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。特に、図１６〜１７に示す照明サブシステムは、考えられるいくつかの方法で導波路撮像チャンバに結合した光源（たとえば、ＬＥＤ）を含む。たとえば、照明サブシステム１３６は、ランバートＬＥＤを含む光源１３８を含む。照明サブシステムは、また、光源１３８からの光を導波路撮像チャンバ１４４に収束させるよう構成された、反射光学要素１４０と屈折光学要素１４２を含む。反射光学要素１４０は、当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む。屈折光学要素１４２は、収束レンズなどの、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含む。照明サブシステムは、また、励起フィルタとして使用されるフィルタ１４６を含み、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。こうして、照明サブシステム１３６は、反射光学要素及び／又は屈折光学要素（たとえば、レンズ）を使用して、光（たとえば、ランバートＬＥＤ光）を取得し、光を、励起フィルタ又は導波路撮像チャンバの側面に収束させる。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９３】
図１６に示す照明サブシステム１４８は、ランバートＬＥＤを含む光源１５０を含む。この照明サブシステムでは、光源１５０は、光源の表面が、導波路撮像チャンバ１５２又はフィルタ１５４（このフィルタが照明サブシステムに含まれる場合）に接触するように、導波路撮像チャンバ１５２に結合している（たとえば、直接結合する）。フィルタ１５４は、励起フィルタとして使用され、また、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。一部の実施形態では、屈折率整合流体及び／又はエポキシ１５６を使用して、光源１５０を導波路撮像チャンバ１５２又はフィルタ１５４に結合させる。屈折率整合流体及び／又はエポキシ１５６は、当技術分野で知られている任意の適した流体及び／又はエポキシを含む。屈折率整合流体及び／又はエポキシを使用して、光源から導波路内への光結合を改善してもよい。照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９４】
図１７に示す照明サブシステム１５８は、面発光ＬＥＤである光源１６０を含む。また、照明サブシステム１５８は、光源１６０からの光を導波路撮像チャンバ１６６に収束させるよう構成された、反射光学要素１６２と屈折光学要素１６４を含む。反射光学要素１６２は、当技術分野で知られている任意の適した反射光学要素を含む。屈折光学要素１６４は、収束レンズなどの、当技術分野で知られている任意の適した屈折光学要素を含んでもよい。照明サブシステムは、また、励起フィルタとして使用されるフィルタ１６８を含み、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含んでもよい。こうして、照明サブシステム１５８は、反射光学要素及び／又は屈折光学要素（たとえば、レンズ）を使用して、光（たとえば、エッジ発光ＬＥＤ光）を取得し、光を、励起フィルタ又は導波路撮像チャンバの側面に収束させる。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９５】
図１７に示す照明サブシステム１７０は、面発光ＬＥＤである光源１７２を含む。光源１７２は、導波路撮像チャンバ１７６内に形成されたスルーホール１７４内に配設される。したがって、この照明サブシステムは、導波路撮像チャンバ内のスルーホールを使用して、光源（たとえば、エッジ発光ＬＥＤ）を導波路撮像チャンバに結合している。照明サブシステムは、励起フィルタとして使用され、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られている任意の適したフィルタを含むフィルタ１７８、１８０を含んでもよい。この照明サブシステムの実施形態は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９６】
図１８〜１９は、本明細書で述べた、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。これらの照明サブシステムでは、導波路撮像チャンバは、複数の光源（たとえば、ＬＥＤ）に結合される。図１８〜１９は、図１６〜１７に述べる導波路結合を使用したこれらの設計の一部のトップ・ダウン視図を示す。たとえば、図１８に示す照明サブシステム１８２は、ランバートＬＥＤ又はエッジ発光ＬＥＤである光源１８４を含む。フィルタ１８６は、各光源と導波路撮像チャンバ１８８との間に配設される。フィルタ１８６は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含んでもよい。照明サブシステム１８２は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合できるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム１８２は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９７】
図１８に示す照明サブシステム１９０は、ランバートＬＥＤ又はエッジ発光ＬＥＤである光源１９２を含む。フィルタ１９４は、各光源と導波路撮像チャンバ１９６との間に配設されている。フィルタ１９４は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含んでもよい。照明サブシステムは、また、光源１９２からの光をフィルタ１９４又は導波路撮像チャンバ１９６の表面（フィルタが照明サブシステムに含まれない場合）に収束させるよう構成される反射光学要素及び／又は屈折光学要素１９８を含んでもよい。反射光学要素及び／又は屈折光学要素は、当技術分野で知られている任意の適した光学要素（複数可）を含んでもよい。ビード・チャンバ２００は、導波路撮像チャンバ１９６内に配設される。ビード・チャンバ２００は、任意の適した構成を有してもよい。
【００９８】
照明サブシステム１９０は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成されている。さらに、照明サブシステム１９０は、六角形状導波路撮像チャンバ内の３つの交差長方形２０２を横切って光源からの光をビード・チャンバ２００に向けて、光（たとえば、ＬＥＤ光）をビード・チャンバに対してよりよく限定するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更され、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、また、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム１９０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【００９９】
図１９に示す照明サブシステム２０４は、エッジ発光ＬＥＤである光源２０６を含む。光源２０６は、導波路撮像チャンバ２１０内に形成されたスルーホール２０８内に配設される。フィルタ２１２は、各光源と導波路撮像チャンバ２１０との間に配設されてもよい。フィルタ２１２は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含む。照明サブシステム２０４は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ発光ＬＥＤなどの光源のスルーホール結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源及び別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム２０４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１００】
図１９に示す照明サブシステム２１４は、エッジ発光ＬＥＤである光源２１６を含む。光源２１６は、導波路撮像チャンバ２２０内に形成されたスルーホール２１８内に配設される。フィルタ２２２は、各光源と導波路撮像チャンバ２２０との間に配設されてもよい。フィルタ２２２は、本明細書で述べる、又は、当技術分野で知られているフィルタの任意のフィルタを含む。ビード・チャンバ２２４は、導波路撮像チャンバ２２０内に配設される。ビード・チャンバ２２４は、任意の適した構成を有している。照明サブシステム２１４は、六角形状導波路撮像チャンバの周りに配列された６つの光源を含むように示され、上述したエッジ結合を用いた六角形設計を有するよう構成される。さらに、照明サブシステム２１４は、六角形状導波路撮像チャンバ内の３つの交差長方形２２６を横切って光源からの光をビード・チャンバ２２４に向けて、光（たとえば、ＬＥＤ光）をビード・チャンバに対してよりよく限定するよう構成される。しかし、導波路撮像チャンバの形状は、単純な長方形からより複雑な三角形、五角形、六角形などに変更されて、より多くの光源を組み込むことができる。この照明サブシステムは、また、１つの色の光を放出するよう構成された３つの光源と別の色（すなわち、各波長又は波長帯域）の光を放出するよう構成された３つの光源を、導波路撮像チャンバに結合させることができるため有利である。こうした照明サブシステム構成は、サンプルに向けられる光の強度を増加させ、実質的に均一な照明を提供する。照明サブシステム２１４は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０１】
図２０は、本明細書で述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの実施形態に含まれる照明サブシステムの種々の実施形態を示す。図２０に示す実施形態では、導波路撮像チャンバは、各光子が、ビード・チャンバによって１回以上のパスを形成するよう構成される。たとえば、照明サブシステム２２８は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２３０を含む。光源２３０は、光源２３０によって放出された光がリング導波路撮像チャンバ２３２に入るように、リング導波路撮像チャンバ２３２に結合される。リング導波路撮像チャンバ設計を使用することによって、１回目のパスでビーズによって吸収されない光子は、リングの周りを移動し、サンプルに再び戻る。こうした導波路撮像チャンバ構成は、ビーズに関する光の強度を著しく増加させる。さらに、こうした導波路撮像チャンバ構成は、短い暴露時間及び少数の光源の使用を可能にする。照明サブシステム２２８は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０２】
照明サブシステム２２８に含まれる基本的なリング導波路撮像チャンバは、長円形手法に拡張されて、１つ又は複数のビード・チャンバ領域の挿入を可能にする。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２３４は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２３６を含む。光源２３６は、光源２３６によって放出された光が導波路撮像チャンバ２３８に入るように、長円形導波路撮像チャンバ２３８に結合される。照明サブシステム２２８は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０３】
複数の光源が同様に長円形導波路撮像チャンバに結合されて、２つ以上の励起源からの光が、導波路撮像チャンバに結合されることが可能になる。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２４０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２４２、２４４を含む。光源２４２、２４４は、光源２４２、２４４によって放出された光が導波路撮像チャンバ２４６に異なる位置で入るように、導波路撮像チャンバ内の異なる位置で長円形導波路２４６に結合される。図２０にさらに示すように、導波路撮像チャンバ２４６は、測定中にビーズが配設されるビード・チャンバ２４８を含むため、ビーズは、導波路撮像チャンバに結合された光源２４２、２４４からの光によって照明される。照明サブシステム２４０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０４】
長円形導波路撮像チャンバは、また、三角形、正方形、五角形、六角形などに似た他の形状に拡張可能である。たとえば、図２０に示すように、照明サブシステム２５０は、本明細書で述べる光源の任意の光源を含む光源２５２、２５４、２５６、２５８を含む。光源２５２、２５４、２５６、２５８は、光源２５２、２５４、２５６、２５８によって放出された光が導波路撮像チャンバ２６０に異なる位置で入るように、導波路撮像チャンバ内の異なる位置で正方形導波路撮像チャンバ２６０に結合される。照明サブシステム２５０は、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０５】
測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムの一実施形態は、図２１に示される。システムのこの実施形態は、図１０に示す、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムを含む。さらに、このシステムは、システムの光学系の反対の撮像チャンバ１０の側に配置された磁気要素２６２を含む。磁気要素２６２は、永久磁石又は適した磁界を発生させるのに使用される電磁石などの、当技術分野で知られている任意の適した磁気要素を含む。こうして、チャンバの裏側の磁気要素２６２によって生成された磁界を使用して、粒子が撮像チャンバ１０内で（たとえば、チャンバの底部で）実質的に固定されるように、本明細書で述べる実施形態において、磁鉄鉱を埋め込まれた着色された粒子が使用される。磁気要素２６２は、図２１において撮像チャンバ１０から離間して示されるが、図８に示すように、磁気要素２６４は、システムの撮像チャンバの光学要素に対する反対側で、撮像チャンバ１０に接触してもよい（又は、結合してもよい）。磁気要素２６４は、さらに、上述したように構成されてもよい。さらに、図８及び図２１は、撮像チャンバに近接して配置された１つの磁気要素を示すが、システムは、２つ以上の磁気要素を含んでもよく、磁気要素はそれぞれ、システムの光学系の反対の撮像チャンバの側に近接して配置されることが理解できるであろう。
【０１０６】
測定デバイスによる信号取得後、（たとえば、ソレノイドを使用して、永久磁石を移動させることによって、又は、スイッチによって電磁石をオン／オフすることによって）磁界が取り除かれ、粒子は、次のサンプルからの新しい粒子がチャンバ内に供給される間に、撮像チャンバを出てる。本明細書に述べる実施形態の任意の実施形態を使用して、撮像チャンバ内の粒子が取り除かれ、また、粒子は、撮像チャンバ内に導入されてもよい。図２１に示すシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１０７】
最も単純な撮像チャンバの設計は、磁気要素に近接した撮像チャンバの側の比較的平滑な内面であって、それにより、磁石がビーズを下に引くときに、ビーズが、この内面にわたってランダムに分散する、比較的平滑な内面を有する撮像チャンバである。しかし、撮像チャンバは、また、磁界が印加されると、特定のスポットにビーズを「保持する」ように設計されてもよい。たとえば、図２２に示す撮像チャンバの内面２６６は、エッチングされた凹所２６８の正方形パターンが内部に形成されているため、上述したように、磁界の印加によって、ビード２７０は、エッチングされた凹所のうちの１つの凹所内に配設される。したがって、エッチングされた凹所２６８は、磁界が印加されるときに、ビーズを分離するのを助ける。さらに、「エッチングされた」凹所は、エッチング・プロセス又は当技術分野で知られる任意の他の適したプロセスによって形成される。さらに、エッチングされた凹所の構成及び配置は、たとえば、ビーズのサイズ及びビーズ間の選択された間隔に応じて変わってもよい。
【０１０８】
別の例では、図２３に示す撮像チャンバの内面２７２は、エッチングされた凹所２７４の三角形パターンを有するため、上述したように、磁界の印加によって、ビード２７６は、エッチングされた凹所のうちの１つの凹所内に配設される。したがって、エッチングされた凹所２７４は、磁界が印加されるときに、ビーズを分離するのを助ける。さらに、「エッチングされた」凹所は、エッチング・プロセス又は当技術分野で知られる任意の他の適したプロセスによって形成されてもよい。さらに、エッチングされた凹所の構成と配置は、たとえば、ビーズのサイズと、ビーズ間の選択された間隔とに応じて変わる。それぞれ、図２２、２３に示されるエッチングされた凹所２６８、２７４は、ビーズが、２次元の凹所によって閉じ込められるという意味で２次元であるが、これらの凹所は、トレンチ、又は、１次元だけでビーズを閉じ込めるよう構成された任意の他の適した凹所によって置き換え可能である。
【０１０９】
図２４に示すように、窪んだ領域２７８の底部２７６は、窪んだ領域２７８の底部２７６と、撮像チャンバの一方の外側壁を形成する基板２８０との間に開口が存在しないという意味で閉止される。窪んだ領域２７８は、上述した窪んだ領域の任意の窪んだ領域を含む。図２０にさらに示すように、撮像チャンバの側２８４に磁界が印加されると、ビード２８２は窪んだ領域２７８に閉じ込められる。図２４に示す閉止型の窪んだ領域は、単純な設計であるが、図２５に示すように、窪んだ領域２８６は、窪んだ領域を形成する構造２９０の底部と、撮像チャンバの外側壁を形成する基板２９２との間に開口２８８を持った状態で形成される。開口２８８は、洗浄流体がビーズを窪んだ領域から押し出すことができないように、ビーズ（たとえば、ビード２９４）の背後から洗浄流体が流れるのを可能にするよう構成されてもよい。
【０１１０】
なお別の実施形態は、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定する方法に関する。１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。たとえば、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定することは、測定デバイスの撮像容積を形成する撮像チャンバの一方の側に磁界を印加することを含む。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【０１１１】
１つ又は複数の材料を搬送する、及び／又は、１つ又は複数の材料を撮像するよう構成された本明細書で述べるシステムの実施形態は、本明細書で述べる実施形態に従って１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されても、又は、されなくてもよい。たとえば、撮像容積内での粒子の固定は、また、上述した磁気引力、真空フィルタ基板、又は、当技術分野で知られている任意の他の適切な方法を使用して実施されてもよい。撮像のために微小球を配置する方法及びシステムの例は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、２００５年１１月９日に出願されたＰｅｍｐｓｅｌｌに対する米国特許出願第１１／２７０，７８６号に示される。粒子固定方法によらず、粒子は、好ましくは、実質的に固定されるため、数秒の長さである、検出器積分期間の間、粒子は、認知できるほどに移動しない。
【０１１２】
本明細書で述べるシステムの実施形態の２つ以上は、組み合わされて、単一の実施形態になることができるため、単一の実施形態が、２つ以上の実施形態の利点の全てを提供する。たとえば、さらなる実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されたシステムに関する。システムは、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を搬送するか、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を撮像するか、本明細書で述べるように１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行うよう構成されてもよい。このシステムは、さらに、本明細書で述べるように構成されてもよい。
【０１１３】
それに応じて、別の実施形態は、１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するか、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するか、又は、それらのある組合せを行う方法に関する。１つ又は複数の材料を搬送すること、撮像すること、実質的に固定することは、本明細書でさらに述べるように実施されてもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べる任意の他のステップ（複数可）を含んでもよい。さらに、この方法は、本明細書で述べられるシステムの任意のシステムによって実施されてもよい。
【０１１４】
本明細書で述べる測定は、一般に、複数の検出波長における粒子の蛍光放出の大きさを表す数値などの、粒子の１つ又は複数の特性を求めるために、粒子の１つ又は複数の画像を解析するための画像処理を含む。数値の１つ又は複数を使用して、粒子が属する多様な部分集合を表すトークンＩＤ、及び／又は、粒子の表面に結合した分析物の存在及び／又は量を表すレポータ値を求めることなどの、粒子の１つ又は複数の特性についての後続の処理は、本明細書で完全に述べられるかのように参照により組み込まれる、Ｆｕｌｔｏｎに対する米国特許第５，７３６，３３０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第５，９８１，１８０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，４４９，５６２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，５２４，７９３号、Ｃｈａｎｄｌｅｒに対する第６，５９２，８２２号、及びＣｈａｎｄｌｅｒ等に対する第６，９３９，７２０号に記載される方法に従って実施可能である。一例では、Ｃｈａｎｄｌｅｒ等に対する米国特許第５，９８１，１８０号に記載される技法は、単一サンプル内の複数の分析物の解析のために粒子が複数の部分集合に種別される多重化方式において、本明細書で述べる蛍光測定と共に使用されてもよい。
【０１１５】
本発明が、１つ又は複数の材料の測定を実施するシステム及び方法を提供することであることが、本開示の利益を受ける当業者に理解されるであろう。本発明の種々の態様のさらなる修正形態や代替の実施形態は、本説明を考慮して当業者に明らかになるであろう。それに応じて、本説明は、例証的であるに過ぎないと考えられるべきであり、また、本発明を実施する一般的な方法を当業者に教示するためのものである。本明細書で示し、述べる本発明の形態は、現在のところ好ましい実施形態であると考えられるべきであることが理解できるであろう。要素及び材料は、本明細書で示され、述べられるものと置き換えられてもよく、部品及びプロセスは逆にされてもよく、本発明のいくつかの特徴は、別々に利用されてもよい。これら全ては、本発明の説明の利益を受けた後に当業者に明らかになることになる。添付特許請求の範囲に述べる本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に述べる要素において変更が行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の流体ハンドリング・サブシステムのブロック図である。
【図２】本発明のデバイスの光学構成を示すブロック図である。
【図３】図２のブロック図の１つのバージョンを示す本発明のデバイスの、部品がはがされた状態の垂直断面図である。
【図４】図３のデバイスの斜視図である。
【図５】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図６】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図７】１つ又は複数の貯蔵ベッセルから測定デバイスの撮像容積に１つ又は複数の材料を搬送するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略ブロック図である。
【図８】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの一実施形態の略等角側面図である。
【図９】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１０】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１１】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１２】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１３】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１４】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１５】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１６】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１７】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図１８】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図１９】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２０】本明細書に述べる、測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像するよう構成されたシステムの種々の実施形態に含まれてもよい、照明サブシステムの種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２１】測定デバイスの撮像容積内の１つ又は複数の材料を撮像し、かつ、撮像容積内の１つ又は複数の材料を実質的に固定するよう構成されたシステムの別の実施形態の略側面図である。
【図２２】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のそこで実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２３】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のそこで実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略平面図である。
【図２４】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のその上で実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図２５】１つ又は複数の材料が、測定デバイスの撮像容積内のその上で実質的に固定されることができる基板の種々の実施形態のうちの１つの実施形態の略側面図である。
【図２６】収集域及び照明角度空間を示す略図である。
【図２７】本発明のデバイスの好ましい実施形態による照明モジュールの垂直プロファイル図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを形成する１つ又は複数の分析物に接触する複数の磁気応答性粒子を使用してバイオアッセイを実施する方法であって、
流体ストリーム内の前記サンプルをリザーバに運搬すること、
撮像面内で分散した実質的に単層の粒子アレイを形成するために、前記流体ストリーム内の前記サンプルを撮像チャンバ内に装填すること、
前記撮像チャンバ内の前記粒子アレイに対する磁界の印加によって、前記撮像面内の前記粒子アレイを固定すること、
前記撮像面に対して鋭角で配置された光源を使用して前記粒子アレイを照明すること、
前記撮像面からの光子を収集するために配置された光感応性検出器を使用して、前記粒子アレイの前記照明から画像を収集すること
を含む方法。
【請求項２】
前記光源は、前記粒子アレイも周囲に配置され、かつ、前記粒子アレイから離間した１つ又は複数のＬＥＤを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光感応性検出器は、１次元（１Ｄ）アレイ検出器と２次元（２Ｄ）アレイ検出器を備える群から選択された１つ又は複数のアレイ検出器を備える請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子は、蛍光標識した磁気応答性ビーズの集団を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蛍光標識した磁気応答性ビーズの集団は２つ以上のビーズの部分集合を含み、前記２つ以上のビーズの部分集合は、前記ビーズの部分集合を識別するために、照明によって、異なる蛍光信号を示す請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子アレイに対する前記光源及び前記光感応性検出器の位置は、輝度を最適化する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
照明する前に前記固定された粒子を清浄することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
サンプルを形成するために、１つ又は複数の分析物が複数の磁気応答性粒子に暴露されるバイオアッセイを実施するシステムであって、
前記サンプルを保持するサンプル容器と、
前記容器から前記サンプルの一部分を流体運搬するためのリザーバと、
前記リザーバから前記部分を受け取るよう構成された撮像チャンバと、
前記部分を、前記撮像チャンバの撮像面内で、実質的に単層の粒子アレイで固定するために選択可能な磁石と、
前記粒子アレイの周囲で、かつ、前記粒子アレイから離間して配置された照明源と、
照明されると前記粒子アレイを撮像するように配置された光感応性検出器と
を備えるシステム。
【請求項９】
前記照明源は、前記粒子アレイの収集側においてリングに配列された複数のＬＥＤを備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光感応性検出器は、前記粒子アレイの面に垂直で、かつ、前記リングの中心に配列される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光感応性検出器は、前記粒子アレイの面に平行に配列される請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記照明源及び前記光感応性検出器は、それぞれ、１つ又は複数のレンズ及びフィルタを備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
照明する前に、前記粒子アレイを清浄して、好ましくない蛍光微粒子を除去する流体チャンバをさらに備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記撮像チャンバは、前記粒子アレイを前記撮像チャンバにおいて単層で保持するのを補助するように配設された複数の凹所を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の凹所は、前記撮像チャンバの内面内か、又は、それに近接して形成された凹所パターンを備える請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記凹所パターンは、１次元（１Ｄ）凹所パターン又は２次元（２Ｄ）凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記凹所パターンは、正方形凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記凹所パターンは、三角形凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の凹所は、前記撮像チャンバの内面から離間して、流体チャンバからの流体が、前記凹所内に保持された前記粒子アレイを洗浄することを可能にする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記照明源及び前記光感応性検出器は、前記撮像チャンバの一方の側に配置され、前記磁石は、前記撮像チャンバの反対側に配置される請求項８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記磁石は、前記撮像チャンバの前記反対側に隣接して配置される請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記磁石は、前記撮像チャンバの前記反対側から選択的に離間する請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記撮像チャンバの前記反対側に配置された１つ又は複数のさらなる磁石をさらに備える請求項２０に記載のシステム。
【請求項１】
サンプルを形成する１つ又は複数の分析物に接触する複数の磁気応答性粒子を使用してバイオアッセイを実施する方法であって、
流体ストリーム内の前記サンプルをリザーバに運搬すること、
撮像面内で分散した実質的に単層の粒子アレイを形成するために、前記流体ストリーム内の前記サンプルを撮像チャンバ内に装填すること、
前記撮像チャンバ内の前記粒子アレイに対する磁界の印加によって、前記撮像面内の前記粒子アレイを固定すること、
前記撮像面に対して鋭角で配置された光源を使用して前記粒子アレイを照明すること、
前記撮像面からの光子を収集するために配置された光感応性検出器を使用して、前記粒子アレイの前記照明から画像を収集すること
を含む方法。
【請求項２】
前記光源は、前記粒子アレイも周囲に配置され、かつ、前記粒子アレイから離間した１つ又は複数のＬＥＤを備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光感応性検出器は、１次元（１Ｄ）アレイ検出器と２次元（２Ｄ）アレイ検出器を備える群から選択された１つ又は複数のアレイ検出器を備える請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子は、蛍光標識した磁気応答性ビーズの集団を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蛍光標識した磁気応答性ビーズの集団は２つ以上のビーズの部分集合を含み、前記２つ以上のビーズの部分集合は、前記ビーズの部分集合を識別するために、照明によって、異なる蛍光信号を示す請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子アレイに対する前記光源及び前記光感応性検出器の位置は、輝度を最適化する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
照明する前に前記固定された粒子を清浄することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
サンプルを形成するために、１つ又は複数の分析物が複数の磁気応答性粒子に暴露されるバイオアッセイを実施するシステムであって、
前記サンプルを保持するサンプル容器と、
前記容器から前記サンプルの一部分を流体運搬するためのリザーバと、
前記リザーバから前記部分を受け取るよう構成された撮像チャンバと、
前記部分を、前記撮像チャンバの撮像面内で、実質的に単層の粒子アレイで固定するために選択可能な磁石と、
前記粒子アレイの周囲で、かつ、前記粒子アレイから離間して配置された照明源と、
照明されると前記粒子アレイを撮像するように配置された光感応性検出器と
を備えるシステム。
【請求項９】
前記照明源は、前記粒子アレイの収集側においてリングに配列された複数のＬＥＤを備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光感応性検出器は、前記粒子アレイの面に垂直で、かつ、前記リングの中心に配列される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光感応性検出器は、前記粒子アレイの面に平行に配列される請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記照明源及び前記光感応性検出器は、それぞれ、１つ又は複数のレンズ及びフィルタを備える請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
照明する前に、前記粒子アレイを清浄して、好ましくない蛍光微粒子を除去する流体チャンバをさらに備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記撮像チャンバは、前記粒子アレイを前記撮像チャンバにおいて単層で保持するのを補助するように配設された複数の凹所を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の凹所は、前記撮像チャンバの内面内か、又は、それに近接して形成された凹所パターンを備える請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記凹所パターンは、１次元（１Ｄ）凹所パターン又は２次元（２Ｄ）凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記凹所パターンは、正方形凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記凹所パターンは、三角形凹所パターンを備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の凹所は、前記撮像チャンバの内面から離間して、流体チャンバからの流体が、前記凹所内に保持された前記粒子アレイを洗浄することを可能にする請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記照明源及び前記光感応性検出器は、前記撮像チャンバの一方の側に配置され、前記磁石は、前記撮像チャンバの反対側に配置される請求項８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記磁石は、前記撮像チャンバの前記反対側に隣接して配置される請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記磁石は、前記撮像チャンバの前記反対側から選択的に離間する請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記撮像チャンバの前記反対側に配置された１つ又は複数のさらなる磁石をさらに備える請求項２０に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公表番号】特表２００９−５４０２７０（Ｐ２００９−５４０２７０Ａ）
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１３４８６（Ｐ２００９−５１３４８６）
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７０３４５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４３６１５
【国際公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（５０４１８７２４９）ルミネックス・コーポレーション (21)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７０３４５
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４３６１５
【国際公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（５０４１８７２４９）ルミネックス・コーポレーション (21)
【Ｆターム（参考）】
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