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JPH11344444A - 蛍光測定デバイスおよびそのようなデバイスを使用する装置 - Google Patents

蛍光測定デバイスおよびそのようなデバイスを使用する装置

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Publication number
JPH11344444A
JPH11344444A JP11120571A JP12057199A JPH11344444A JP H11344444 A JPH11344444 A JP H11344444A JP 11120571 A JP11120571 A JP 11120571A JP 12057199 A JP12057199 A JP 12057199A JP H11344444 A JPH11344444 A JP H11344444A
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JP
Japan
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array
photodiodes
photodiode
electronic circuit
sample
Prior art date
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Application number
JP11120571A
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Karl Schmid
シュミット カール
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F Hoffmann La Roche AG
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
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Publication date
Application filed by F Hoffmann La Roche AG filed Critical F Hoffmann La Roche AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
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    • G01N2021/6484Optical fibres

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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の反応容器に入った試料・試薬混合物が
発する蛍光を高感度且つ高精度で同時に測定するための
デバイスを可能な最低コストで提供すること。 【解決手段】 このデバイス11は、チップ14上に造
ったフォトダイオード13のアレイ12、およびこれら
のフォトダイオード13の出力信号を処理するために前
記フォトダイオードアレイ12に接続した集積回路18
を含む。アレイのフォトダイオード13の各々は、複数
の反応容器17の一つに入った試料・試薬混合物16が
発する蛍光15を受け且つ前記蛍光15の強度を表す出
力信号を出す。集積回路18は、アレイ12が造られて
いるのと同じチップ14上に取付けられ、各フォトダイ
オード13の出力が集積回路18の対応する入力に直接
接続されているので、デバイスの小形化、高性能化およ
び低コスト化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の反応容器
に入った試料・試薬混合物が発する蛍光を同時に測定す
るためのデバイスに関する。
【0002】この発明は、更に、そのようなデバイスを
使用する装置に関する。
【0003】
【従来の技術】複数の反応容器に入った試料・試薬混合
物が発する蛍光を同時に測定するためには、全ての反応
容器から出る蛍光ビームを、例えば、対応する数の光フ
ァイバによって、対応する複数の受光器へ並行して導く
ことが必要で、それからこれらの受光器で検出した蛍光
から所望の情報を得るためには、後者の出力信号を適当
な電子信号処理回路によって処理しなければならない。
【0004】測定すべき蛍光の強度が非常に低いので、
検出システムが全体として出来るだけ低い雑音レベルで
作動することが必須である。
【0005】追加要件は、− この電子信号処理手段の
コストを下げるため、および読取り速度を増すために、
受光器の数が出来るだけ少ないこと、および− 各々ラ
ンダムアクセス読取りを可能にする、複数のそのような
受光器手段のコストを妥当な低いレベルに維持するため
に、この受光器手段の価格が非常に低いことである。
【0006】既知の先行技術のアプローチは、前記の要
件を全て満たす技術的解決策を提供することが出来な
い。
【0007】受光器として電荷結合素子(CCD)を使
う先行技術は、比較的低い雑音レベルで作動することを
可能にするが、CCDの画素数が多いために、高速読取
りのためにはCCDが高価な電子信号処理手段を要する
ので、もし、少数の画素しか必要なければ、CCDはか
なり高価である。もし、積分画素ビンニング関数(in
tegrated pixel binning fu
nction)(画素のグループで与えられる信号の読
取り)を使えば、CCDは更に高価にさえなる。
【0008】CCDのもう一つの欠点は、その量子効率
が低いことである。この欠点は、更に高価な背面照明C
CDを使うことによって、またはCCDの前に映像増倍
管を使うことによって減少できる。この後者のアプロー
チは、非常に高価なだけでなく、その上量子効率を減ず
る。
【0009】CCDの更なる欠点は、一般的にダイナミ
ックレンジが狭いこと、および信号読取りが読んでいる
信号を消去(リセット)するので、画素の破壊的読取り
しかできないことである。
【0010】もう一つの可能性あるアプローチは、受光
器手段として光電子増倍管アレイ(PMTアレイ)を使
うことであるが、この種のアレイはクロストークのレベ
ルが高く、比較的サイズが大きく、かつ雑音を許容レベ
ルに下げるために必要な追加の外部手段がかなり高価で
ある。
【0011】もう一つの可能性は、受光器として個別的
なフォトダイオードのアレイを使うことである。これ
は、安価な解決策であろうが、それらの高い雑音および
/または暗電流がそのようなフォトダイオードを本発明
の関係では蛍光の測定に全く不適当にする。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従って、この発明の主
な目的は、複数の反応容器に入った試料・試薬混合物が
発する蛍光を同時におよび/またはグループで無作為に
測定するための従来のアプローチの前記欠点を克服可能
にするデバイスおよび方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様によ
れば、前記目的は、複数の反応容器に入った試料・試薬
混合物が発する蛍光を同時におよび/またはグループで
無作為に測定するためのデバイスであって、(a) チ
ップ上に造ったフォトダイオードのアレイ(aray/
配列)で、該アレイのフォトダイオードの各々が、前記
複数の反応容器の一つに入った試料・試薬混合物の発す
る蛍光を受け且つ前記蛍光の強度を表す出力信号を与え
るのに適するアレイと、(b) 前記アレイのフォトダ
イオードにより与えられる出力信号を処理するためにフ
ォトダイオードの前記アレイに接続された集積電子回路
とを含み、前記集積電子回路は、フォトダイオードの前
記アレイが造られている前記チップの上に設けられ、か
つフォトダイオードの前記アレイのフォトダイオードの
各々の出力が前記集積電子回路の対応する入力に直接接
続されているデバイスで達成される。
【0014】この発明の第2の態様によれば、前記の目
的は、複数の反応容器に入った試料・試薬混合物が発す
る蛍光を同時におよび/またはグループで無作為に測定
するための装置であって、(a) 請求項1によるデバ
イスと、(b) 各々、複数の反応容器の一つを、前記
デバイスの一部であるフォトダイオードのアレイのフォ
トダイオードに光学的に接続する、複数の光ファイバ光
ガイドと、(c) 前記複数の光ファイバ光ガイドの各
々の一端をフォトダイオードの前記アレイの対応するフ
ォトダイオードに光学的に接続するための手段で、前記
反応容器の一つに入った試料・試薬混合物が発し前記光
ファイバ光ガイドの一つを通って伝達された蛍光が前記
フォトダイオードの一つに当るように形作られ且つ大き
さを決められた光学接続手段と、を含む装置で達成され
る。
【0015】
【発明の実施の形態】この発明によるデバイスの好適実
施態様は、従属請求項2から11によって定義されてい
る。
【0016】この発明による装置の好適実施態様は、従
属請求項13から15によって定義されている。
【0017】
【実施例】以下に、例として添付の図面を参照してこの
発明の好適実施例を更に詳しく説明する。
【0018】図1は、複数の反応容器17に入った試料
・試薬混合物16が発する蛍光を同時におよび/または
グループで無作為に測定するための、この発明によるデ
バイス11の概略図を示す。
【0019】図1が示すように、デバイス11は、チッ
プ14上に造ったフォトダイオード13のアレイ12、
およびこれらのフォトダイオード13によって供給され
る出力信号を処理するために前記フォトダイオードのア
レイ12に接続した集積電子回路18を含む。このフォ
トダイオードアレイの出力は、非常に短い接続ボンド線
によって集積電子回路18の入力に接続される。
【0020】図4は、図1に表すデバイス11の好適実
施例の外部寸法を示す。
【0021】このアレイ12のフォトダイオード13の
各々は、複数の反応容器17の一つに入った試料・試薬
混合物16が発する蛍光15を受け且つ前記蛍光15の
強度を表す出力信号を与えるのに適する。しかし、アレ
イ12のフォトダイオードの幾つかは、試料・試薬混合
物の蛍光の測定用には使わずに、別の制御目的に、例え
ば、オフセット信号、迷光(stray light)
の量、散乱光等を測定するために使う。
【0022】図1に表すフォトダイオードアレイ12の
正面図を表す図2によって概略的に示すように、好適実
施例では、前記アレイ12のフォトダイオード13がマ
トリックス状構成で行と列に配置されている。
【0023】図2が示すフォトダイオードの前記アレイ
12の各フォトダイオード13の表面は、約1.5×
1.5平方mmで、隣接するフォトダイオード13間の
離隔距離は、約0.5mmである。
【0024】好適実施例で、フォトダイオードのアレイ
12は、各フォトダイオード13の周りに光吸収マスク
28を含む。
【0025】フォトダイオードのアレイ12の感光面
は、ガラス板によって覆わず、そのようなガラス板によ
って光強度の損失を避けるのが好ましい。
【0026】フォトダイオードの前記アレイ12の各フ
ォトダイオード13の出力21は、前記集積電子回路1
8の対応する入力22に直接接続する。
【0027】集積電子回路18は、フォトダイオード1
3のアレイ12を造ったのと同じチップ14上に設ける
のが好ましい。
【0028】図1は、複数の反応容器17に入った試料
・試薬混合物16が発する蛍光を同時におよび/または
グループで無作為に測定するための、この発明による装
置の幾つかの部品の概略図も示す。図5は、そのような
装置の更に完全な図を概略的に示す。
【0029】図1および図5から分るように、この発明
による装置は、上に説明した種類のデバイス11、各々
複数51の反応容器17の一つを、デバイス11の一部
であるフォトダイオード13のアレイ12の対応するフ
ォトダイオード13に光学的に接続する、複数52の光
ファイバ光ガイド23、および光学手段24を含む。光
学手段24は、前記複数52の光ファイバ光ガイド23
の各々の一端25をフォトダイオードの前記アレイ12
の対応するフォトダイオード13に光学的に接続する。
光学接続手段24は、前記反応容器17の一つに入った
試料・試薬混合物16が発し前記光ファイバ光ガイド2
3の一つを通って伝達されたあらゆる蛍光15ビームが
前記フォトダイオードの一つに当るように形作られ且つ
大きさを決められている。
【0030】図5に表す装置では、例えば、ハロゲンラ
ンプおよび光ビームを作るための適当なレンズを含む光
源61によって供給される光ビームを、光ファイバの束
63の束ねた端62上に集束する。基準光ファイバ64
が、制御の目的で基準ユニット65に含まれる光レベル
および/または光レベル変動検出器へ光を伝えるために
束63から分離される。
【0031】光ファイバの束63の残りの部分を四つの
光ファイバ束枝66〜69に分ける。これらの光ファイ
バ束枝66〜69の各々が伝える光は、フィルタ車73
に取付けられた第1の組の可動フィルタ72および適当
な光学レンズ74、75を含む励起フィルタモジュール
71によって更に伝達される。四つの光ビームが励起フ
ィルタモジュール71を通って伝達される。これらの光
ビームの各々は光ファイバ束82の束ねた端81に送ら
れる。このファイバ束は、複数の光ファイバ光ガイドに
分れ、その各々が励起光を反応容器保持器上にある複数
51の反応容器、例えば反応容器24の一つへ伝える。
【0032】光を反応容器の方へ伝える光チャンネルの
各々は、これらの反応容器に入っている試料・試薬混合
物を不必要な照射から保護することは勿論、オフセット
信号および暗電流状態を決定するために、シャッタ83
によって閉じるのが好ましい。
【0033】図5に示す例では、24の別々のファイバ
束が、反応容器に入った試料・試薬混合物が発する蛍光
を、発光フィルタモジュールと呼べる光学手段24へ導
く。光学手段24は、これもフィルタ車58に取付けた
第2の組の可動フィルタ54および適当な光学レンズ5
3,55を含む。
【0034】容器保持器上にある複数51の反応容器の
各々に入った試料・試薬混合物が発する蛍光を、光学手
段24によって、上に説明したデバイス11の一部であ
るフォトダイオードのアレイ12の対応するフォトダイ
オード13へ伝える。
【0035】この発明による装置の好適実施例では、反
応容器17に生物学的試料およびその試料の診断的検定
または分析を行うための少なくとも一つの試薬が入って
いる。
【0036】図3は、図1に示す光ファイバ光ガイド2
3の複数の端25の正面図を概略的に示し、その各々
は、試料・試薬混合物16からの蛍光をフォトダイオー
ドのアレイ12のフォトダイオード13へ伝え且つその
ために使用する。
【0037】図5に示すように、図1に表す光学接続手
段24は、光学レンズ手段の装置53,54,55、お
よび光ファイバ光ガイド23の前記複数52の端25と
前記フォトダイオードアレイ12の対応するフォトダイ
オード13の間に介在する光学フィルタ手段を含む。
【0038】この光学接続手段24は、図3に表す光フ
ァイバ光ガイド23の複数の端25の各々の像を、図2
に表すフォトダイオードのアレイ12のフォトダイオー
ド13上に作る。
【0039】好適実施例で、この光学接続手段24は、
図2に示すように、蛍光15によって照らされる各フォ
トダイオードのスポット57がこのフォトダイオード1
3の有効画素サイズより小さいように形作られ且つ大き
さを決められている。
【0040】図1および図4に表す集積電子回路18
は、複数の反応容器17に入った試料・試薬混合物16
が発する蛍光を同時におよび/またはグループで無作為
に測定出来るように形作られ且つ大きさを決められてい
る。
【0041】図6は、フォトダイオードアレイ12の概
略図、および図1に表すデバイス11の一部である集積
電子回路18のブロック線図を示す。リード線31を介
して集積電子回路18は、アレイ12のフォトダイオー
ドの各々に必要なバイアス電圧を供給する。
【0042】図6に示すように、好適実施例で、集積電
子回路18は、リセットスイッチ33および積分コンデ
ンサCi を含む積分増幅器34、インバータ37、クラ
ンプコンデンサCc 、クランプスイッチ38、スイッチ
41を含むサンプルホールド回路、コンデンサChold
びに高インピーダンス増幅器42を含む。それで、集積
電子回路18は、フォトダイオードのアレイ12のフォ
トダイオード13の各々の出力信号を増幅および積分し
て、これらのフォトダイオードの積分した出力信号を逐
次読取ることによって得た出力信号を提供するのに適す
る。集積電子回路18は、これらの積分した出力信号の
逐次読取りが非破壊モードの読取りであるように形作ら
れ且つ大きさを決められている。このために、この積分
増幅器の出力信号を、積分工程と干渉することなくサン
プルホールド回路へ加える。この工程を積分区間中で望
むだけ何回も繰返すことが出来る。
【0043】リセットスイッチ33によって、積分工程
に使うコンデンサCi に充電した電荷をゼロに放電する
ことが出来る。これは、一時に全てのフォトダイオード
に対して行える。
【0044】集積電子回路18がデバイス11のフォト
ダイオード13の出力信号を迅速且つ非破壊モードで読
取り可能にするので、好適実施例では、インバータ3
7、クランプコンデンサCc 、クランプスイッチ38、
スイッチ41を含むサンプルホールド回路、コンデンサ
hold並びに高インピーダンス増幅器42を、積分工程
中に積分した信号のサンプリングを行うため、および増
幅器42の出力から得た出力信号の最終値を、例えば回
帰分析によって、安定化するために、およびオフセット
(スタート値)を計算するために使用する。
【0045】これらのフォトダイオードの積分した出力
信号を逐次読取ることによって得た情報を保持する出力
信号、例えばビデオ信号、を得るために、集積電子回路
18の好適実施例は、更に、前記第1電子回路手段の出
力信号を多重送信するために、第2電子回路手段43、
例えばシフトレジスタを含む。電子回路手段43は、複
数のスイッチ44を含む。
【0046】集積電子回路18の好適実施例は、更に、
ブルーミング防止回路35を含む。この回路は、集積回
路18の一つの信号処理チャンネルから他の信号処理チ
ャンネルへ電荷がオーバフローするのを防ぐ。これは、
他の試料の強い強度を無視しながら弱い信号の積分を続
けることを可能にする。この効果を得るために、ブルー
ミング防止回路35は、積分した信号のレベルをリード
線36を介して受けた選択可能レベルと比較し、このレ
ベルに達したとき、ブルーミング防止回路35がフォト
ダイオードの出力信号をアースに接続する。この選択可
能レベルを適当に選択することによって、電荷のオーバ
フローを防ぐだけでなく、フォトダイオードの飽和も同
様に防ぐので、非常に線形の性能が得られる。従って、
積分した信号の非常に良い線形性を得ることが出来る。
【0047】図7は、図1に表すアレイ12の、異なる
強度の蛍光を受ける、二つの異なるフォトダイオードの
出力信号から得た、積分した出力信号の時間による変化
を示す信号線図である。これらの信号の一つは、第1フ
ォトダイオードの画素iに対応する弱い信号である。他
の信号は、第2フォトダイオードの画素jに対応する強
い信号である。
【0048】画素jに対応する強い積分信号は、2.5
秒の積分区間の端より前に飽和値に達するが、上に説明
したブルーミング防止回路35は、この信号が図7に表
す所定のブルーミング防止レベルを超えないことを保証
する。画素jに対応する積分信号の測定は、所定の選択
可能なブルーミング防止レベルに達する前に、所定の停
止閾値に達したときに終る。
【0049】画素jに対応する信号の連続読取りは、例
えば、積分区間の最大値に関して比例するオフセットお
よび回帰端値を計算することを可能にする。
【0050】画素iに対応するもののような、弱い積分
出力信号は、ブルーミング防止回路がそのような信号の
積分工程と干渉しないので、全積分区間に亘って積分さ
れる。
【0051】図8は、図1に表す集積電子回路18の作
用に関する典型的波形を示す信号線図である。
【0052】図8に示すように、積分区間の始めに、リ
セットスイッチ33とクランプスイッチ38をそれらの
不作動位置にセットする。積分区間中、積分増幅器34
の出力信号を、そのような信号の積分工程と干渉するこ
となく、ホールドスイッチ41を短く作動させることに
よってサンプリングする。
【0053】結局、シフトレジスタ43に記憶したサン
プル値はスタートパルスおよびクロック信号によって読
出され、この様にして発生した信号は、ビデオ信号のパ
ルスの連続である。
【0054】読むべき画素数が比較的少ないので、低周
波クロックパルスが選べる。これは、ビデオ信号を比較
的安価なアナログ/デジタル変換器で読出し、それにも
拘らず高ビット深度を得ることを可能にする。
【0055】図9は、図1に表すフォトダイオード13
のスペクトル応答を示す線図である。この線図は、その
ようなフォトダイオードが、上に説明した好適実施例で
使用する波長範囲、例えば500〜750nmで量子効
率が高いことを示す。
【0056】本発明によるデバイスは、従ってそのよう
なデバイスを含む装置も、以下の狙いおよび有利な効果
を達成可能にするので都合がよい。本発明によるデバイ
スの小形化した構造は、特に全く同一のチップにフォト
ダイオードアレイと前記アレイ[受光器としてフォトダ
イオードのアレイを使用、このアレイは、特定用途向け
集積電子回路(ASIC)を備えるデバイスの一部であ
り、それもフォトダイオードの出力を処理且つ評価する
ための電子回路を含む]のフォトダイオードの出力信号
を処理するための特定用途向け集積電子回路(ASI
C)を組合わせることによって得られる。信号処理回路
とフォトダイオードアレイを同じハウジングに統合する
ために、本発明によるデバイスは、非常に低い雑音レベ
ルで、例えば、冷却なしで2.5秒の積分時間で0.5
fW/mm2 等価光(波長約485nmの光で)で作動
させることを可能にする。CCD、PMTアレイおよび
従来のフォトダイオードアレイに比べて、本発明による
デバイスはかなり安い。本発明によるデバイスの一部で
あるフォトダイオードは、動作の量子効率が高く、線形
性が良い。本発明によるデバイスで、これらの出力信号
を飽和レベルに達する前に周期的にサンプリングするこ
とによって、測定の大きなダイナミックレンジ(例え
ば、1積分期間に対して約400000)が得られる。
本発明によるデバイスに使用する受光器手段の画素数が
比較的少ないので、これらの画素の出力信号を簡単な電
子手段で高速に、即ち非常に短時間で電子的に読取り且
つ評価することが可能である。本発明によるデバイスに
使用するフォトダイオードアレイの画素の各々のサイズ
が比較的大きいので、対応する反応容器で発生する蛍光
がもたらす特定の照明の光学的調整に対する必要性を避
けることが可能である。本発明によるデバイスの基本部
品としてのフォトダイオードの選択が高量子効率(例え
ば、50%を超える量子効率)をもたらし、それが信号
対散弾雑音比の増大を助ける。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数の反応容器に入った試料・試薬混合物が発
する蛍光を同時に測定するための、この発明によるデバ
イス11の概略図およびそのようなデバイスを含む装置
の概略部分図を示す。
【図2】図1に表すフォトダイオードアレイ12の正面
図を概略的に示す。
【図3】図1に表す光ファイバ光ガイド23の複数52
の端25の正面図を概略的に示し、その各々は、試料・
試薬混合物16からの蛍光をフォトダイオード13へ伝
え且つそのために使用する。
【図4】図1に表すデバイス11の外観の幾つかの図
(平面図、側面図および正面図)を示す。
【図5】図1に表すデバイス11を含む、この発明によ
る装置の概略図を示す。
【図6】フォトダイオードアレイ12の概略図、および
図1に表すデバイス11の一部である集積電子回路18
のブロック線図を示す。
【図7】図1に表すフォトダイオード13の出力信号の
時間による変化を示す信号線図である。
【図8】図1に表す集積電子回路18の作用に関する波
形を示す信号線図である。
【図9】図1に表すフォトダイオード13のスペクトル
応答を示す線図である。
【符号の説明】
11 デバイス 12 フォトダイオードアレイ 13 フォトダイオード 14 チップ 15 蛍光 16 試料・試薬混合物 17 反応容器 18 集積電子回路(IC) 21 フォトダイオード13の出力 22 IC18の入力 23 光ファイバ光ガイド 24 光学接続手段 25 光ファイバ光ガイドの端 28 マスク 31 (バイアス電圧に接続された)端子 32 スイッチ 33 リセットスイッチ 34 積分増幅器 35 ブルーミング防止回路 36 (バイアス電圧に接続された)リード線 37 インバータ 38 クランプスイッチ 41 ホールドスイッチ 42 高インピーダンス増幅器 43 シフトレジスタ 44 スイッチ 45 出力端子(ビデオ信号) 51 複数の反応容器 52 複数の光ファイバ光ガイド 53 レンズ 54 光学ファイバ 55 レンズ 57 スポット 58 フィルタ車 61 光源 62 束ねた端 63 光ファイバの束 64 基準光ファイバ(reference opti
c fiber) 65 基準ユニット(reference unit) 66,67,68,69 光ファイバ束枝 71 励起フィルタモジュール 72 フィルタ 73 フィルタ車 74,75 レンズ 81 束ねた端 82 光ファイバの束 83 シャッタ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の反応容器に入った試料・試薬混合
    物が発する蛍光を同時におよび/またはグループで無作
    為に測定するためのデバイス(11)であって、 (a) チップ(14)上に造ったフォトダイオード
    (13)のアレイ(12)で、該アレイのフォトダイオ
    ード(13)の各々が、前記複数の反応容器(17)の
    一つに入った試料・試薬混合物(16)の発する蛍光
    (15)を受け且つ前記蛍光(15)の強度を表す出力
    信号を与えるのに適するアレイと、 (b) 前記アレイのフォトダイオード(13)が与え
    る出力信号を処理するためにフォトダイオードの前記ア
    レイ(12)に接続された集積電子回路(18)とを含
    み、 前記集積電子回路(18)は、フォトダイオードの前記
    アレイ(12)が造られている前記チップ(14)の上
    に設けられ、 フォトダイオードの前記アレイ(12)のフォトダイオ
    ード(13)の各々の出力が前記集積電子回路(18)
    の対応する入力に直接接続されているデバイス。
  2. 【請求項2】 請求項1によるデバイスに於いて、フォ
    トダイオードの前記アレイ(12)のフォトダイオード
    (13)がマトリックス状構成で行と列に配置されてい
    るデバイス。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2によるデバイス
    に於いて、フォトダイオードの前記アレイ(12)の各
    フォトダイオード(13)の表面が約1.5×1.5平
    方mmで、隣接するフォトダイオード間の離隔距離が約
    0.5mmであるデバイス。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3の何れか一項によ
    るデバイスに於いて、フォトダイオードの前記アレイ
    (12)が各フォトダイオードの周りに光吸収マスク
    (28)を備えるデバイス。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4の何れか一項によ
    るデバイスに於いて、フォトダイオードの前記アレイ
    (12)がその上にガラスカバーを含まないデバイス。
  6. 【請求項6】 請求項1によるデバイスに於いて、前記
    集積電子回路(18)が、複数の反応容器(17)に入
    った試料・試薬混合物(16)が発する蛍光を同時にお
    よび/またはグループで無作為に測定出来るように形作
    られ且つ大きさを決められているデバイス。
  7. 【請求項7】 請求項1によるデバイスに於いて、前記
    集積電子回路(18)が、前記フォトダイオードの出力
    信号を増幅および積分するため、およびこれらの積分し
    た出力信号を逐次読取ることによって得た出力信号を提
    供するために、第1電子回路手段(33,34,37,
    38,41,42)を含むデバイス。
  8. 【請求項8】 請求項7によるデバイスに於いて、前記
    集積電子回路(18)が、更に、前記第1電子回路手段
    の出力信号を多重送信するために、第2電子回路手段
    (43)を含むデバイス。
  9. 【請求項9】 請求項7によるデバイスに於いて、積分
    した出力信号の前記逐次読取りが非破壊モードの読取り
    であるデバイス。
  10. 【請求項10】 請求項7によるデバイスに於いて、前
    記第1電子回路手段が積分工程中に積分した信号のサン
    プリングを行うため、およびこれらのサンプリングした
    値の回帰分析によって最終信号の値を計算するための手
    段(37,38,41,42)を含むデバイス。
  11. 【請求項11】 請求項7によるデバイスに於いて、前
    記第1電子回路手段が、更に、ブルーミングを防ぐため
    の手段(35)を含むデバイス。
  12. 【請求項12】 複数の反応容器に入った試料・試薬混
    合物が発する蛍光を同時におよび/またはグループで無
    作為に測定するための装置であって、 (a) 請求項1によるデバイス(11)と、 (b) 各々、複数(51)の反応容器(17)の一つ
    を、前記デバイス(11)の一部であるフォトダイオー
    ドのアレイ(12)のフォトダイオード(13)に光学
    的に接続する、複数(52)の光ファイバ光ガイド(2
    3)と、 (c) 前記複数(52)の光ファイバ光ガイド(2
    3)の各々の一端(25)をフォトダイオードの前記ア
    レイ(12)の対応するフォトダイオード(13)に光
    学的に接続するための手段(24)で、前記反応容器
    (17)の一つに入った試料・試薬混合物(16)が発
    し前記光ファイバ光ガイド(23)の一つを通って伝達
    された蛍光(15)が前記フォトダイオード(13)の
    一つに当るように形作られ且つ大きさを決められた光学
    接続手段(24)と、を含む装置。
  13. 【請求項13】 請求項12による装置に於いて、前記
    反応容器に生物学的試料およびその試料の診断的検定ま
    たは分析を行うための少なくとも一つの試薬が入ってい
    る装置。
  14. 【請求項14】 請求項12による装置に於いて、前記
    光学接続手段が、光学レンズ手段の装置(53,54,
    55)と、光ファイバ光ガイド(23)の前記複数(5
    2)の前記端(25)と前記フォトダイオードアレイ
    (12)の対応するフォトダイオード(13)の間に介
    在する光学フィルタ手段とを含む装置。
  15. 【請求項15】 請求項12による装置に於いて、前記
    光学接続手段(24)は、蛍光(15)によって照らさ
    れる各フォトダイオードのスポット(57)が該フォト
    ダイオード(13)の有効画素サイズより小さいように
    形作られ且つ大きさを決められている装置。
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