(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々に無線識別タグが取り付けられた複数の容器と、
複数のアンテナと、
複数のアンテナに接続され、該複数のアンテナを介して前記無線識別タグと通信する少なくとも１つの無線識別読取装置とを備えたシステムであって、
前記無線識別読取装置が複数の減衰手段を含み、前記複数のアンテナが、これらのアンテナと複数の無線識別タグとの間の物理的相違に応じて複数のバンクに分けられて、バンク毎にそれぞれ１つの減衰手段に接続され、
各バンクのアンテナに接続される減衰手段が、複数のアンテナをバンク毎に異なる電力レベルに減衰して前記物理的相違を補償するように、異なる減衰値を有している、前記システム。
【請求項２】
無線識別タグの面積の少なくとも約７５％が、アンテナと位置合わせ状態にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
無線識別タグの場所が、無線識別タグから信号を受信するアンテナに基づいている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
単一の無線識別読取装置が、常に作動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
無線識別タグと無線識別読取装置との間の関係が、無線識別タグとアンテナとの間の距離に基づく、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
無線識別タグと無線識別読取装置との間の関係が、無線識別タグとアンテナとの間の障害物に基づく、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
減衰が、約０ｄＢから約−３０ｄＢまでの範囲にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
システムが、自動免疫学的アッセイ測定装置を備える少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
システムが、自動臨床化学測定装置を備えた少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
システムが、自動血液測定装置を備えた少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
システムが、自動核酸分析装置を備えた少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
自動核酸分析装置が、自動核酸マイクロアレイ分析装置および自動核酸増幅分析装置の少なくとも一方を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
システムが、自動スライドプロセッシング測定装置を備えた少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
システムが、自動タンパク質分析装置を備えた少なくとも１つの分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
自動試料処理ステーションをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
自動試料処理ステーションが、生体試料から核酸を抽出するための機器を備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
生体試料を分析するための機器を各々が備える、複数の分析ステーションを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
複数の分析ステーションが、自動免疫学的アッセイ測定装置、自動血液測定装置、自動核酸分析装置、自動スライドプロセッシング測定装置、および自動タンパク質分析装置の内の少なくとも１つを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
自動試料処理ステーションをさらに備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
複数の容器の各々が、複数のアンテナの１つの近位の位置に移動するようになっており、それによって他の容器上の近くの無線識別タグからのノイズおよび干渉の量が、無線識別読取装置に接続されたアンテナによって受信されたデータの完全性に悪影響を及ぼすほどではない、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記無線識別読取装置に接続された前記複数の固定式アンテナの各々が、プリント回路基板上のトレースからなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記無線識別読取装置に接続された前記複数の固定式アンテナの各々が、プリント回路基板上のトレースからなるものではない、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
無線識別タグが、容器の最も低い部分に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
無線識別タグが、埋め込まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
少なくとも１つの無線識別読取装置に接続されたアンテナが、直交座標によって特徴付けられた配列内に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記無線識別読取装置が、情報を前記無線識別タグに書き込むようになっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
自動分析器を備えるシステムにおいて生体試料を分析する方法であって、
結合された無線識別タグを有する容器内に生体試料を提供することと、
保管情報に関連する情報を入手するために無線識別タグに問い合わせすべく自動分析器を使用することであって、前記問い合わせが、複数のアンテナから信号を読み取る無線識別読取装置によって行われ、該無線識別読取装置が複数の減衰手段を含み、前記複数のアンテナが、これらのアンテナと複数の無線識別タグとの間の物理的相違に応じて複数のバンクに分けられて、バンク毎にそれぞれ１つの減衰手段に接続され、各バンクのアンテナに接続される減衰手段が、複数のアンテナをバンク毎に異なる電力レベルに減衰して前記物理的相違を補償するように、異なる減衰値を有していることと、
自動分析器を使用して保管情報を許容可能な保管条件の組と比較することと、
自動分析器を使用した比較に基づいて、生体試料の分析のために試料の容器を拒絶するまたは受け入れることとを含む、方法。
【請求項２８】
前記無線識別読取装置が、前記無線識別タグに情報を書き込むようになっている、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
生体試料の少なくとも１つの分析を実施することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１つの分析が、自動免疫学的アッセイ測定装置、自動臨床化学測定装置、自動血液測定装置、自動核酸分析装置、自動スライドプロセッシング測定装置、および自動タンパク質分析装置の内の少なくとも１つを備えた少なくとも１つの装置で実施される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
自動分析器内に存在する１つまたは複数の試料容器の場所を特定するために情報データベースを更新することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
自動分析器内に存在する１つまたは複数の試料容器から除去された液体量を特定するために情報データベースを更新することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
自動分析器システムにおける生体試料の自動分析の方法であって、
結合された無線識別タグを有する容器内に少なくとも１つの試薬を提供することであって、無線識別タグは、容器がさらされている保管状態に関する情報を含む情報デバイスを備えることと、
容器内の少なくとも１つの試薬の保管状態に関する情報を決定するために容器上の無線識別タグに問い合わせすべく自動分析器を使用することであって、前記問い合わせが、複数のアンテナから信号を読み取る無線識別読取装置によって行われ、該無線識別読取装置が複数の減衰手段を含み、前記複数のアンテナが、これらのアンテナと複数の無線識別タグとの間の物理的相違に応じて複数のバンクに分けられて、バンク毎にそれぞれ１つの減衰手段に接続され、各バンクのアンテナに接続される減衰手段が、複数のアンテナをバンク毎に異なる電力レベルに減衰して前記物理的相違を補償するように、異なる減衰値を有していることと、
自動分析器を使用して保管条件に関する情報を許容可能な保管条件の組と比較することと、
自動分析器システムを使用した比較に基づいて、自動分析器システムにおける使用のために容器内の試薬を拒絶するまたは受け入れることとを含む、方法。
【請求項３４】
前記無線識別読取装置が、前記無線識別タグに情報を書き込むようになっている、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
使用に受け入れられると決定された容器内の少なくとも１つの試薬を用いて試料の少なくとも１つの自動分析を実施することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも１つの自動分析が、自動免疫学的アッセイ装置、自動臨床化学測定装置、自動血液測定装置、自動核酸分析装置、自動スライドプロセッシング測定装置、および自動タンパク質分析装置の内の少なくとも１つを備えた少なくとも１つの装置で実施される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
自動分析器システム内に存在する１つまたは複数の容器の場所を特定するために情報データベースを更新することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
自動分析器システム内に存在する１つまたは複数の容器から除去された試薬の液体量を特定するために情報データベースを更新することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
アンテナのバンクの各々が、異なった電力レベルで減衰されるように、減衰要素に結合されている、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動検査室用分析器を利用するシステム、より詳細には生体試料および試薬の容器の識別を必要とする自動検査室用分析器を利用するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動検査室用分析器用の試薬および他の消耗品の識別に対して従来実施されてきていることは、バーコード技術を利用することである。バーコードは、たとえば試薬容器、試料容器、たとえば試験管、および試験管ラックなどの対象となる物品に取り付けられ、これらの物品に関係付けられた情報を識別および追跡する目的でバーコード読取装置によって選択的に走査されている。
【０００３】
バーコード技術は、検査室で使用される自動分析器の最適に効率的なアーキテクチャを阻害するいくつかの制限を有する。バーコードを読み取るには、バーコード読取装置からバーコードまで直接見通せることを必要とする。加えて、バーコードは通常、試薬容器または試験管の表面の大部分を占有する。バーコードがそのような大きな表面積を占有するため、試薬容器および試料容器は、大きく離されなければならず、それ故に、試薬容器および試料容器は、分析器の大きな面積を使いすぎる。分析器の大きな面積を使用することに関する別の悪影響は、たとえばピペットおよび冷凍装置などの吸引デバイスの動作範囲が大きく増やされなければならないことである。バーコード技術のさらに別の悪影響は、バーコード読取装置がさまざまな被写界深度を必要とするため、複雑さが増したバーコード読取装置が使用されなければならないことである。バーコードのサイズならびに試薬容器および試料容器の表面は、容器に関係付けられ得るデータの量を限定する。バーコードは、更新されて、試薬または試料の量における変化、すなわち残存する試験数、または試薬容器が開封された後の試薬のオンボードの有効期限を明らかにすることはできない。さらに、バーコード読取装置窓の洗浄および位置合わせは、現場で報告されたバーコード読み取り問題の約半分の主な原因となっている。
【０００４】
（これ以後代替的に「ＲＦＩＤ」と称される）無線識別技術は、分析器のためのより効率的なアーキテクチャを推進するために、バーコードおよびバーコード読取装置に対する代替品として使用され得る。ＲＦＩＤタグが、試薬容器の表面の小さい部分上に置かれ、ＲＦＩＤ読取装置に接近して読み取られることが可能であり、それによって、分析器の必要とされる領域が最低限に抑えられ、さらにたとえばピペットおよび冷凍装置などの吸引デバイスに必要とされる動作範囲も最低限に抑えられる。ＲＦＩＤタグは通常、バーコードに比べ何倍もの情報を含有することができるシリコンベースのメモリチップを利用する。ＲＦＩＤタグは、分析器、環境、および試薬容器に関連する情報に対して書き込まれ、その情報で更新されることが可能であり、それによって、分析器の機能の向上、分析過程の管理（ｃｈａｉｎ  ｏｆ  ｃｕｓｔｏｄｙ）の向上、および消費者に対する安全性の向上がもたらされる。ＲＦＩＤタグは、幅広い範囲の環境条件で読み取られることが可能であり、結果として、バーコードの洗浄および位置合わせは必要とされない。
【０００５】
自動検査室用分析器の環境においてＲＦＩＤタグを利用する試みがいくつかなされてきた。たとえば米国特許第６，８７９，８７６号明細書、米国特許出願公開第２００４／０２５８５６５号明細書、米国特許出願公開第２００５／００１９９４３号明細書、米国特許出願公開第２００５／００３６９０７号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１０６７４７号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１８６１１４号明細書、国際公開第２００４／０４４８２４号および国際公開第２００５／０２４３８５号を参照されたい。参照により本明細書に組み込まれた米国特許出願公開第２００８／００２４３０１号明細書は、無線識別（ＲＦＩＤ）タグおよび無線識別（ＲＦＩＤ）読取装置を利用して、システム内で使用される容器およびベッセル、ならびにそれらの内容物を識別する検査室用分析器の自動化のためのシステムを開示している。ＩＳＯ１８０００およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３の指針に適合する無線識別タグが、たとえば試薬容器、試料容器、およびマイクロプレートなどの対象となる物品上に配置される。これらのタグは、ＲＦＩＤ読取装置に接続された移動式アンテナまたはＲＦＩＤ読取装置に接続された固定式アンテナによって読み取られ、書き込まれることが可能である。ＲＦＩＤタグの読み取りおよびＲＦＩＤタグへの書き込みは、ソフトウエアによって制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，８７９，８７６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２５８５６５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００１９９４３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００３６９０７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１０６７４７号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０１８６１１４号明細書
【特許文献７】国際公開第２００４／０４４８２４号
【特許文献８】国際公開第２００５／０２４３８５号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００８／００２４３０１号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，７３５，７７８号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００５／０２４２９６３号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＲＦＩＤ  Ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ：Ａ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｐｒｏｂｌｅｍ」、Ｇｌｉｄａｓ  Ａｖｏｉｎｅ  ａｎｄ  Ｐｈｉｌｉｐｐｅ  Ｏｅｃｈｓｌｉｎ、Ｅｃｏｌｅ  Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  Ｆｅｄｅｒａｌｅ  Ｄｅ  Ｌａｕｓａｎｎｅ、２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料および試薬に関連するデータを更新するためのシステムが望まれている。自動システムの故障または自動システムの作業負荷の再割り当ての場合に、試薬を１つの自動システムから別の自動システムに移動させることを可能にするシステムが望まれている。患者のデモグラフィックの更新を可能し、それによって数多くの生体試料のアッセイの結果が、生体試料を提供するそうした患者に関係付けられたさまざまな統計値に相関付けられ得る自動システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線識別（ＲＦＩＤ）タグおよび無線識別（ＲＦＩＤ）読取装置を利用して、システム内で使用される容器およびベッセル、ならびにそれらの内容物を識別する検査室用分析器の自動化のためのシステムを提供する。ＩＳＯ１８０００の指針およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３の指針に適合する無線識別タグは、たとえば試薬容器、試料容器、およびマイクロプレートなどの対象の物品上に配置される。これらのタグは、無線識別読取装置に接続された固定式アンテナによって読み取られ、書き込まれることが可能である。無線識別タグの読み取りおよび無線識別タグへの書き込みは、ソフトウエアによって制御される。
【００１０】
１つの実施形態では、システムは、少なくとも１つの固定式無線識別読取装置を含む。少なくとも１つの無線識別読取装置が、容器に結合された無線識別タグからデータを読み取るために、容器は、無線識別読取装置に接続された所与のアンテナの近位の位置に、好ましくはそれと位置合わせして移動させられる。無線識別読取装置の電力は、所与のアンテナが無線識別タグに接近して存在することが必要とされるようなレベルまで減衰され、それによって他の容器上の近くの無線識別タグからのノイズおよび干渉の量は、無線識別読取装置に接続された所与のアンテナによって受信されたデータの完全性に悪影響を及ぼすほどのものではない。
【００１１】
１つの実施形態によれば、プリント回路基板上のトレースである各アンテナが、無線識別読取装置用の別個のアンテナとして機能する。言い換えれば、無線識別読取装置は、複数のアンテナに接続され、各アンテナは異なる場所に配置される。アンテナの寸法は、使用される無線エネルギーの密度を決定するため、重要である。アンテナの長さは、無線エネルギーのいくらかの複数の波長、たとえば２分の１波長、４分の１波長に対応する必要はない。
【００１２】
最初、無線識別読取装置に接続されたアンテナおよび無線識別タグのアンテナの両方は、何分の一かの波長である長さを有する必要があると考えられていた。通常、無線信号を受信するためのアンテナは、１／４または１／２波長用に設計されている。たとえば４分の１波長ダイポールＦＭアンテナを算出するためには：
３×１０８ｍ／秒を９２×１０６サイクル／秒で割ると３．２６メートルとなる。３．２６メートルの１／４は、０．８１５メートルであり、これは、約３２インチであり、およそ自動車用アンテナのサイズである。
【００１３】
１３．５６ＭＨｚの周波数を考えると、この波長は、２２．１メートル／サイクルとなる。この値に基づくと、非常にわずかな波長であっても、非常に大きいアンテナを必要とする。この論理は、遠距離場の用途向けのアンテナを設計するために使用されるが、別の現象が、近傍領域内で無線識別読取装置と無線識別タグの間に起こっていた。近距離場のカップリングは、２つの共振回路が、受動回路が能動回路によって刺激され得るように十分近くに存在するときに起こる。したがって、１３．５６ＭＨｚの同じ周波数を用いることにより、アンテナのインダクタンスは、コンデンサにマッチングされ、アンテナの長さに関係なく、回路を１３．５６ＭＨｚで共振させ得る。周波数は、［インダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）の積の平方根に２πをかけたもので１を割ったもの］に等しい。
【００１４】
本発明のシステムを実施するために、無線識別タグは、容器の最も低い部分上に配置され得る。埋め込まれた（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）無線識別タグを容器の最も低い部分上に配置することが望ましいことが多い。
【００１５】
別の態様では、前に説明されたシステムが、容器に取り付けられた無線識別タグからデータを読み取ることができる方法が、提供される。
【００１６】
本明細書において記載されるシステムは、試料識別子または試薬識別子に加えて容器についての読み取り情報を集約する能力を提供する。試料容器の場合、試料識別子以外の読み取り情報は、（ａ）患者のデモグラフィック、（ｂ）試料が入手された日付、（ｃ）試料に対して実施される試験、（ｄ）試料のタイプ、（ｅ）容器のタイプなどを含むことができる。システムは、生体試料の完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡する能力を提供する。さらに、システムは、たとえば実施される遠心分離操作、実施される吸引操作、吸引デバイスの先端部によって移された材料による試料の潜在的汚染または希釈、試料の温度状態、試料の凍結融解状態などの情報を書き込むために使用され得る。
【００１７】
試薬容器の場合、試薬識別子以外の読み取り情報は、（ａ）試薬用の較正データ、（ｂ）試薬のロット番号、（ｃ）試薬のシリアル番号、（ｄ）試薬の成分の識別、（ｅ）アッセイの識別、（ｆ）試薬の有効期限、（ｇ）キットサイズ、（ｈ）パッケージ挿入情報、（ｉ）材料安全データシート、（ｊ）アッセイプロトコルなどを含むことができる。システムは、試薬の完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡する能力を提供する。さらに、システムは、（ａ）残存する試験、（ｂ）（容器が開封された後の）オンボードの有効期限、（ｃ）実施される吸引操作、および吸引デバイスの先端部によって移された材料による試料および試薬の潜在的汚染または希釈などの情報を書き込むために使用され得る。
【００１８】
マイクロプレートの場合、マイクロプレート識別子以外の読み取り情報は、（ａ）マイクロプレートの製造ロット番号、（ｂ）マイクロプレートのシリアル番号、（ｃ）マイクロプレート内の試薬の有効期限などを含むことができる。システムは、マイクロプレートの完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡する能力を提供する。さらに、システムは、（ａ）使用される日付、（ｂ）実施される処理ステップ、（ｃ）（マイクロプレートが開封された後の）マイクロプレートのオンボードの有効期限などの情報を書き込むために使用され得る。
【００１９】
無線識別システムの使用は、視線および空間的分離要件を解消することにより、（ｂ）容器、ベッセルおよびマイクロプレート上の情報を読み取る（厳しい環境における）信頼性を改良することにより、バーコード技術によって可能になっていたものよりも小型の物理的アーキテクチャを可能にする。無線識別システムの使用はまた、容器の適正な物理的配向きも可能にし、すなわちシステムは、所与の容器、ベッセル、マイクロプレートが、使用前に適正な位置にあることを確実にする。
【００２０】
無線識別は、容器、ベッセル、またはマイクロプレート上の情報量を増大させるために使用され得る。さらに、無線識別タグは、更新され得るが、バーコードは、更新され得ない。さらに、情報は、データベースに直接リンクされることが可能であり、それによって（ａ）システム内の自動分析器の機能の向上、（ｂ）分析過程の管理の向上、すなわち現在および現在までの過去の時点における所与の容器によって占有された場所に関連する情報の向上、（ｃ）アッセイの正確な結果を確実にすることによる患者に対する安全性の向上がもたらされる。この情報は、分析器に関連する情報、環境、すなわち容器の内容物の発送中、保管中、および使用中に経験する環境に関連する情報を含む。
【００２１】
システムはまた、吸引中または分注中に積極的に試料を確かめる、または試薬を識別する能力も提供し、それによってシステムのオペレータに、現在吸引または分注されている試料および試薬を除く、試料および試薬への物理的アクセスを与えることが可能になる。現在吸引または分注されている試料または試薬への物理的アクセスは、オペレータの安全性を確保するためにオペレータに対して禁じられなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】２つの試料容器、すなわち試料管を保持する試料容器キャリヤの断面図である。無線識別タグは、試料管の最も低い端部に取り付けられる。
【図２】３つの試薬容器を保持する２つの試薬容器キャリヤを示す立面側面図である。無線識別タグは、試薬容器の最も低い端部に取り付けられる。図示される試薬容器の１つの内容物は、臨床化学アッセイで使用される。図示される試薬容器の２つの内容物は、免疫アッセイに使用される。
【図３】マイクロプレートを示す斜視図である。無線識別タグは、マイクロプレートの基部に取り付けられる。
【図４】図１に示されるタイプの試料容器、図２に示されるタイプの試薬容器、および図３に示されるタイプのマイクロプレートを保管およびステージングするためのシステムの領域の一部分の上面図である。
【図５】無線識別アンテナの配列を有するプリント回路基板の１つの実施形態の上面図である。図５に示されるプリント回路基板は、図４に示されるシステムの領域の一部分で使用され得る。
【図６】無線識別アンテナの配列を有するプリント回路基板の別の実施形態の上面図である。図６に示されるプリント回路基板は、図４に示されるシステムの領域の一部分で使用され得る。
【図７】無線識別読取装置／書込装置トランシーバーを、プリント回路基板上のアンテナのバンク内に割り当てられたアンテナに接続する回路を示す回路図である。各々のバンクの回路は、減衰部品を含む。
【図８Ａ】無線識別読取装置に接続された複数のアンテナを支持する多層プリント回路基板の上面図である。上層は、２列のアンテナを備える。底層は、１列のアンテナを備える。本図では、底層のアンテナは、透視して示されている。
【図８Ｂ】無線識別読取装置に接続された複数のアンテナを指示する多層プリント回路基板の上面図である。上層は、２列のアンテナを備える。底層は、１列のアンテナを備える。本図では、上層のアンテナは、透視して示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書では、「無線識別」または「ＲＦＩＤ」という表現は、無線波を使用して、たとえば生体試料用容器、および生体試料を分析するための試薬用容器などの物体を自動的に識別するための技術のための一般的用語である。識別の最も一般的な方法は、物体を識別するシリアル番号、および恐らくは物体またはその内容物に関連する他の情報を、アンテナに取り付けられたマイクロチップ上に保存することである。マイクロチップおよびアンテナは一緒になって、無線識別応答機または無線識別タグと呼ばれる。アンテナは、マイクロチップが識別情報および他の情報を無線識別読取装置に接続されたアンテナに送信することを可能にする。無線識別読取装置は、無線識別タグから送信された無線波をデジタル情報に変換し、デジタル情報は、次いで、それを利用することができるコンピュータに伝えられ得る。
【００２４】
本明細書では、「無線識別システム」または「ＲＦＩＤシステム」という表現は、アンテナを備えたマイクロチップから構成される無線識別タグ、およびアンテナを備えた無線識別問い合わせ装置または無線識別読取装置を備える。無線識別読取装置は、電磁波を送り出す。タグアンテナは、これらの波を受け取るようにチューニングされる。受動型無線識別タグは、読取装置によって創出された場から電力を引き出し、それを使用してマイクロチップの回路に電力供給する。マイクロチップは次いで、受動型無線識別タグが、無線識別読取装置に送り返す波を変調し、無線識別読取装置によって受信された波をデジタルデータに変換する。
【００２５】
本明細書では、無線識別タグ内のマイクロチップは、「読み書き両用マイクロチップ」、「読み取り専用マイクロチップ」、または「追記型マイクロチップ」でもよい。読み取り専用マイクロチップの場合、情報が、無線識別タグに追加され得る、または、既存の情報が、無線識別タグが無線識別読取装置の範囲内にあるときに上書きされ得る。読み取り専用マイクロチップはたいてい、上書きされ得ないシリアル番号を有する。データの追加のブロックが、無線識別タグが取り付けられた物品についての追加の情報を保存するために使用され得る。これらの無線識別タグは、データの上書きを防止するためにロックされてもよく、または所有者データの開示もしくは患者のプライバシーを損なうであろうデータの開示を防止するように暗号化され得る。読み取り専用マイクロチップは、製造プロセス中にそれら上に保存された情報を有する。マイクロチップ上の情報は、決して変更され得ない。追記型マイクロチップは、一度だけそれらに書き込まれ、その後情報が上書きされ得ないシリアル番号および他のデータを有する。
【００２６】
本明細書では、「能動型無線識別タグ」という表現は、送信機およびそれら自体の電力源、通常はバッテリーを有する。電力源は、マイクロチップの電気回路を動かし、信号を無線識別読取装置に一斉送信するために使用される。マイクロチップの電気回路は、場合により、何らかの種類の監視機能を実施することができる。「受動型無線識別タグ」は、バッテリーを有さない。その代わり、受動型無線識別タグは、タグのアンテナ内に電流を誘起する電磁波を送り出す無線識別読取装置から電力を引き出す。「半受動型タグ」は、バッテリーを使用してマイクロチップの電気回路を動かすが、無線識別読取装置から電力を引き出すことによって通信する。上述のタイプの無線識別タグのいずれのものも、本発明のシステムにおいて使用されてもよい。
【００２７】
本明細書では、「タグ衝突」という表現は、２つ以上の応答装置が同時に信号に反応し、無線識別読取装置を混乱させるときに発生する。タグを「一体化する」ために、アルゴリズムが使用され得る。
【００２８】
本明細書では、用語「無線識別読取装置」または「読取装置」は、無線識別タグと通信するための手段を提供する機能を有し、無線識別タグへのおよび無線識別タグからのデータの転送を容易にするデバイスを意味する。無線識別読取装置によって実施される機能は、非常に高度な信号調節、信号選別、パリティエラー確認、および修正を含むことができる。無線識別タグからの信号が正しく受信され、符号化された時点で、アルゴリズムは、信号が反復送信かどうかを決定するために使用されることが可能であり、次いで、送信を止めるように無線識別タグに指示することができる。このタイプの問い合わせは、「コマンド応答プロトコル」として知られており、短い時間で複数の無線識別タグを読み取る問題を避けるために使用される。代替の技術は、無線識別タグを特有の識別子を用いて探し出し、それらに順次問い合わせする無線識別読取装置を含む。単一の無線識別読取装置または複数の無線識別読取装置を使用することは、本発明の範囲内である。無線識別読取装置は、単一のアンテナまたは複数のアンテナに接続される。
【００２９】
本明細書では、「近傍領域」という表現は、画角分布が、アンテナからの距離に依存するアンテナの至近距離の領域を意味する。近距離場は、アンテナの何分の一かの波長内にある放射界のその部分である。本明細書では、「遠方領域」という表現は、近傍領域外側の領域を意味し、ここでは、画角分布は、必然的に源からの距離から独立している。源が波長と比べて大きい最大総寸法Ｄを有する場合、遠方領域は通常、源からＤ２／λより大きい距離で存在するようにとられ、λは波長である。
【００３０】
本明細書では、用語「マイクロプレート」は、小さい試験管として使用される複数の「ウェル」を有する平坦なプレートを意味する。マイクロプレートの更なる説明は、ウエブサイトｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｍｉｃｒｏｔｉｔｅｒ  ｐｌａｔｅの「Ｍｉｃｒｏｔｉｔｅｒ  ｐｌａｔｅ−Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ、ｔｈｅ  ｆｒｅｅ  ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ」において知り得る。
【００３１】
本明細書では、「アンテナの寸法」という表現などは、アンテナの平面領域の測定値、すなわちアンテナの平面の面積を指している。たとえばプリント回路基板上のアンテナのトレースの直径が、「ｄ」である場合、アンテナの面積は、π（ｄ／２）２である。
【００３２】
本明細書では、用語「トレース」は、たとえば回路基板上に印刷された円形アンテナなどの、何らかの上に印刷されたデザインを意味する。トレースは通常、たとえば銅などの導電性材料から作製されたワイヤを備え、そのワイヤは通常、たとえば約０．００４インチから約０．００８インチ程度などの小さい直径を有する。
【００３３】
本発明における使用に適した市販されている部品が、表Ｉで説明される。
【表１】
0005538419.tif 000002
【００３４】
無線識別タグは、成形プロセスを用いることによって、または結合プロセスを用いることによって、所与の部品、すなわち容器に永久的に装着され得る。成形または結合によって装着された無線識別タグは、再使用可能ではない。しかしながら、無線識別タグは、試薬容器、試料容器、またはマイクロプレートが破壊され、無線識別タグが回収されることを確実にすることによって再使用可能にされ得る。
【００３５】
無線識別タグの読み取りおよび無線識別タグの書き込みは、参照により本明細書にそのすべてが組み込まれるＩＳＯプロトコル１４４４３、１５６９３、または１８０００、あるいは上述のＩＳＯプロトコルの組合せを用いることによって実施され得る。これらのプロトコルは、３層通信モデルを利用する：
（ａ）アプリケーション層
（ｂ）通信層
（ｃ）物理層
３層通信モデル、主に通信層は、エラー検出、エラー修正、識別認証、衝突回避などの機能を提供する。これらの機能は、自動式であると考えられ得るが、その理由は、これらが、無線識別読取装置を無線識別タグと通信させることを可能にするためのプロトコルの部分であるからである。
【００３６】
アプリケーション層は、無線識別タグに含まれた情報を取り扱う。そのような情報は、表ＩＩにおける情報の少なくとも一部を含むことができる。
【表２】
0005538419.tif 000003
【００３７】
通信層は、無線識別読取装置および無線識別タグが通信する方法を定義する。通信層は、それだけに限定されないが、衝突回避アルゴリズム、パリティ確認アルゴリズム、エラー確認アルゴリズム、および識別認証アルゴリズムを含む。無線識別タグの一意識別子が知られた後、選択性を確実にするために決定性プロトコルが使用され得る。決定性プロトコルの作動は、たとえば、参照により本明細書に組み込まれる「ＲＦＩＤ  Ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ：Ａ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｐｒｏｂｌｅｍ」、Ｇｌｉｄａｓ  Ａｖｏｉｎｅ  ａｎｄ  Ｐｈｉｌｉｐｐｅ  Ｏｅｃｈｓｌｉｎ、Ｅｃｏｌｅ  Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  Ｆｅｄｅｒａｌｅ  Ｄｅ  Ｌａｕｓａｎｎｅ、２００５年に記載されている。
【００３８】
物理層は、実際のインターフェースを定義し、少なくとも以下を規定する：無線周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ、８６０ＭＨｚ、９６０ＭＨｚ）、変調、データ符号化、タイミングなど。
【００３９】
本発明における使用に適した無線識別タグのメモリ容量は、一般に約１１２から７３６バイトの範囲である。バイトのこの量は、一般的なバーコードラベルにおけるものを超え得る。無線識別読取装置およびアドレスに１６ビットを使用する他の（ＩＳＯ１８０００およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３で規定された通りの）無線識別タグは、１２８キロバイトまでのメモリ容量を維持することができる。メモリの可用性は、変更され得るが、１回の読み取り作動につき３２キロバイトの高さのレベルまでの範囲になり得る。したがって、３２キロバイトを超えるメモリを有する無線識別タグは、読取装置が複数の読み取り作業を行うことを必要とする。
【００４０】
本発明のシステムの作動詳細は、コンピュータによって制御され得る。さらに、一部のより高レベルのデータ完全性アルゴリズムが、実装され得る。より高レベルのデータ完全性アルゴリズムの例は、複数のアンテナから同じ無線識別タグを読み取ることがエラーであることを指示するものである。本発明における使用に適したより高レベルのアルゴリズムは、当業者に知られている。
【００４１】
高い選択性は、読取装置および無線識別タグを接近させることを必要とする。さらに、金属または金属様の特性を示す（添着炭プラスチックなどの）材料の使用は、金属が無線識別信号に干渉するため、好ましくはシステム内では回避される。
【００４２】
図１から図３は、試薬容器および試料容器のさまざまな実施形態を示している。図５は、無線識別読取装置に接続された複数のアンテナを含むプリント回路基板を示している。図１は、無線識別タグが試料容器に取り付けられ得る場合を示している。ここで図１を参照すれば、ラック１０は、試料容器１４、たとえば試験管を保持するための複数のスロット１２を有する。各々のスロット１２は、弾性の把持デバイス１６によって隣接するスロットから分離される。各々の弾性の把持デバイス１６は、管グリッパ１６ａおよび管グリッパ１６ｂを備える。弾性の把持デバイス１６は、１つの把持デバイス１６のグリッパ１６ａが、隣接する把持デバイス１６のグリッパ１６ｂに面するように配置される。試料容器、すなわち試験管を直立式にしっかりと保持するために、試料容器１４は、１つの把持デバイス１６のグリッパ１６ａと隣接する把持デバイス１６のグリッパ１６ｂとの間に挿入される。各々の弾性把持デバイスは通常、たとえば弾性ポリマー材料などの弾性材料から構築される。図１では、試料容器１４は、管の形態である。各々の無線識別タグ１８は、各試料容器１４の最も低い端部１４ａに取り付けられ、無線識別読取装置（図示せず）によって容器１４の下方から読み取られる。システムは、試料容器に取り付けられた（ＩＳＯ１８０００およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３に従って構築された）無線識別タグによって試料を識別および追跡することができなければならない。先に述べられたように、無線識別は、試料識別子に加えて試料に関連付けられた読み取り情報を集約する能力を提供する。情報は、（ａ）患者のデモグラフィック、（ｂ）試料が入手された日付、（ｃ）試料上で実施される試験、（ｄ）試料のタイプ、（ｅ）容器のタイプなどを含むことができる。無線識別はまた、試料の完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡するために使用され得る。さらに、無線識別は、情報、たとえば試料上で実施される遠心分離、実施される吸引操作、吸引デバイスの先端部によって持ち込まれた材料による試料の潜在的汚染または希釈、試料の凍結融解履歴などを書き込むために使用され得る。無線識別はまた、吸引中または分注中に試料識別子を積極的に確かめる能力も提供し、それによって、システムのオペレータに、現在吸引または分注されている試料および試薬を除く、試料および試薬への物理的アクセスを与えることが可能になる。現在吸引または分注されている試料または試薬への物理的アクセスは、オペレータの安全を確保するためにオペレータに対して禁じられなければならない。
【００４３】
図２は、無線識別タグが試薬容器に取り付けられ得る場合を示している。ここで図２を参照すれば、試薬容器ホルダー２０は、複数の試薬容器２２、２４、および２６を保持する。図２では、試薬容器２２は、平坦な底部を有する円筒状のボトルの形態である。試薬容器２２は、臨床化学アッセイ向け試薬用に使用され得る。試薬容器２４および２６は、曲線状の底部を有する円筒ボトルの形態である。試薬容器２４および２６は、免疫学的アッセイ向けの試薬用に使用され得る。試薬容器２６は、試薬容器２４よりも低い高さのものである。容器２２の最も低い端部は、参照符号２２ａによって示されており、容器２４の最も低い端部は、参照符号２４ａによって示されており、容器２６の最も低い端部は、参照符号２６ａによって示されている。無線識別タグ２８ａ、２８ｂおよび２８ｃが、容器２２の最も低い端部２２ａ、容器２４の最も低い端部２４ａ、および容器２６の最も低い端部２６ａにそれぞれ取り付けられ、任意の無線識別読取装置（図示せず）によって試薬容器２２、２４、および２６の下方から読み取られる。図２では、試薬容器２２、２４、および２６は、サブシステムによって支持および保持され、このサブシステムは、ロッキングまたはアダプタプレート３０、ベース３２ａ、下側部分３２ｂおよび上側部分３２ｃを備えるホルダー、上側部分３２ｃを支持するための垂直支持体３３、試薬容器がそれ上に装着され得るプラットフォーム３４、プラットフォーム３４用の少なくとも１つの垂直支持体３５、座部３６ａ、３６ｂおよび３６ｃ、ならびに持ち上げハンドル３８を備える。座部３６ａ、３６ｂおよび３６ｃは、免疫学的アッセイ向けの試薬用の試薬容器が、図２に示されるサブシステムのプラットフォーム３４にしっかりと、しかし取り外し可能に締め付けられることを可能にするように構築される。ホルダーの下側部分３２ｂおよび上側部分３２ｃは、その中に形成されたアパーチャ（図示せず）を有する。これらのアパーチャは、臨床化学アッセイ向けの試薬用の試薬容器が、その中にしっかりと、しかし取り外し可能に挿入され得るような寸法のものである。基板３２ａは、少なくとも１つの支持体３５を介してプラットフォーム３４をロッキングプレート３０に接続する中間要素である。持ち上げハンドル３８は、試薬容器を保持するサブシステムを、図４に示される保管およびステージングシステムに導入しそこから取り外す手段を提供する機能を有する。ロッキングプレート３０は、基板３２ａおよびホルダーの下側部分３２ｂを図４に示される保管およびステージングシステムに固定する機能を有する。
【００４４】
システムは、試薬容器に取り付けられた（ＩＳＯ１８０００およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３に従って構築された）無線識別タグによって試薬を識別および追跡することができなければならない。先に述べられたように、無線識別は、試薬識別子に加えて、試薬に関連付けられた読み取り情報を集約する能力を提供する。情報は、較正データ、試薬のロット番号、試薬のシリアル番号、成分識別子、アッセイ識別子、試薬の有効期限、キットのサイズ、パッケージ挿入情報などを含むことができる。無線識別はまた、試薬の完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡するためにも使用され得る。さらに、無線識別は、残存するテスト回数、（容器が開封された後の）オンボードの有効期限、実施される吸引操作、吸引装置の先端によって移された材料による試料の潜在的汚染または希釈などの情報を書き込むために使用され得る。無線識別はまた、吸引中または分注中に積極的に試薬識別子を確かめる能力も提供し、それによってシステムのオペレータに、現在吸引または分注されている試料および試薬を除く、試料および試薬への物理的アクセスが与えられることが可能になる。現在吸引または分注されている試料または試薬への物理的アクセスは、オペレータの安全を確保するためにオペレータに対して禁じられなければならない。
【００４５】
図３は、無線識別タグのマイクロプレートへの取り付けを示している。マイクロプレートは、いずれも参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，７３５，７７８号明細書および米国特許出願公開第２００５／０２４２９６３号明細書により詳細に記載されている。米国特許出願公開第２００５／０２４２９６３号明細書の図７は、本明細書では図３に示されているマイクロプレート４０の構造に類似する構造を有するマイクロプレートを示している。透視して示される無線識別タグ４２が、マイクロプレート４０に結合される。図３では、マイクロプレート４０は、ベース４６に取り付けられた上側部分４４を有する。複数のウェル４８が、マイクロプレート４０の上側部分４４内に形成される。マイクロプレート４０の上側部分４４は、ベース４６上に載っている。無線識別タグ４２は、ベース４６に取り付けられる。無線識別タグ４２は、マイクロプレート４０の一部分に埋め込まれる。代替の実施形態では、無線識別タグは、マイクロプレートの外面に取り付けられ得る。８、１６、２４、４８、９６、３８４、７６８、１５３６個などのウェルを有するどのようなマイクロプレートも、本明細書で記載される本発明で使用することが想到される。無線識別タグ４２は、マイクロプレート４０の下方から読み取られ得る。あるいは、無線識別タグの向きが、そのような代替策を実行可能にするように変更される場合、無線識別タグ４２は、マイクロプレート４０の側部から読み取られ得る。無線識別読取装置と無線識別タグの間の距離が小さいため、無線識別タグ４２の配置はまた、マイクロプレート４０の物理的配向も示す。たとえば無線識別タグ４２が、マイクロプレート４０上のＡ１位置に常に隣接して位置する場合、無線識別タグ４２を読み取ることは、マイクロプレート４０が、位置Ａ１が無線識別読取装置上方に（すなわちマイクロプレートの左上側コーナーの位置に）ある状態で配向されることを確実にする。システムは、マイクロプレート上の（ＩＳＯ１８０００およびＩＳＯ１４４４３またはＩＳＯ１５６９３に従って構築された）無線識別タグによってマイクロプレートを識別および追跡することができなければならない。無線識別は、マイクロプレート識別子に加えて、たとえば装填、分注などのアッセイステップ、およびマイクロプレート内の試薬に関連付けられた読み取り情報を集約する能力を提供する。情報は、マイクロプレートのロット番号、マイクロプレートのシリアル番号、マイクロプレートの有効期限などを含むことができる。無線識別はまた、マイクロプレートの完全性に影響を及ぼし得る発送および保管状態を追跡するためにも使用され得る。さらに、無線識別は、使用される日付、（容器が開封された後の）オンボードの有効期限、試料および試薬がマクロプレート内に分注される時間、マイクロプレートがインキュベーションにかけられる時間、マイクロプレート内の反応が読取装置によって読み取られる時間などの情報を無線識別タグに書き込むために使用され得る。
【００４６】
図４は、試薬、試料、および他の供給物のための保管領域／ステージング領域５０を示している。保管領域／ステージング領域５０は、図１に示された試料容器、図２に示された試薬容器、および図３に示されたマイクロプレートのための位置を提供する。マイクロプレート４０は、保管領域／ステージング領域５０の図の左側の定位置で示されている。臨床化学アッセイ向けの試薬を含む試薬容器２２は、図２により詳細に示されるように、ホルダーの上側部分３２ｃおよび下側部分３２ｂのアパーチャ（図示せず）内に配置されている。免疫学的アッセイ向けの試薬を含む試薬容器２４および２６は、図２により詳細に示されるように、座部３６ｃおよび３６ｂにそれぞれ配置されている。生体試料を含む試料容器１４は、図１により詳細に示されるように、ラック１０のスロット１２内に配置されている。使い捨てチップ用ホルダー５４ａおよび５４ｂは、マイクロプレート５２に隣接して位置している。使い捨てチップ用ホルダーの別の場所は、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、および５４ｆに示されている。無線識別タグは、保管領域５０の下方のさまざまな位置で読み取られ得る。
【００４７】
図５では、プリント回路基板１１０は、無線識別読取装置に接続された複数のアンテナ１１２を含む。各々のアンテナ１１２は、電子機器を用いることによって選択的に作動される。図５では、プリント回路基板１１０の下側部分にあるアンテナの５×５配列は、試料容器１４が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。プリント回路基板１１０の上側右部分にあるアンテナの３×８の配列は、免疫学的アッセイ向けの試薬を含有する試薬容器２４および２６が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。プリント回路基板１１０の上側左部分にあるアンテナの２×１１の配列は、臨床化学アッセイ向け試薬を含有する試薬容器２２が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。図５に示されるような、複数のアンテナを含む大きいプリント回路基板は、読取装置ヘッドを移動させる必要性を解消する。図５に示されるものなどの複数のアンテナを含む大きいプリント回路基板を使用することにより、無線識別読取装置に接続されたアンテナ１１２から無線識別タグに信号が送信され得る。同様に、容器に取り付けられた無線識別タグから送信された信号は、アンテナ１１２に接続された無線識別読取装置によるさらなる処理のために、アンテナ１１２によって受信され得る。また、図５に示されるタイプのプリント回路基板で複数の無線識別読取装置を使用することも本発明の範囲内である。プリント回路基板は、アンテナを支持することが必要とされないことに留意すべきである。たとえば、アンテナは、無線信号がアンテナから送信され、アンテナによって受信され、かつアンテナによって受信された無線信号が無線識別読取装置によって読み取られることが可能である限り、どのように配置されてもよい。
【００４８】
信号を、無線識別タグのアンテナと、無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信するために、無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間にアンテナアパーチャが存在しなければならない。次に図２を参照すれば、軸受（図示せず）、図２では参照符号１２０によって示される分散スピンドル、および図２では参照符号１２２によって示される分散スピンドルを回転させるためのギアは、無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信される信号に対してトランスペアレントでなければならない。軸受、分散スピンドル、およびギアは、好ましくはポリマー材料から作製される。無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信される信号の経路内にはない障壁の材料は、金属材料、または添着炭プラスチックから形成されてもよい。この障壁は、図２の参照符号３２ａおよび３４によって示されている。適切な材料を使用することにより、アンテナアパーチャは、適切な感受性ならびに選択性を提供するように構築され得る。複数のアンテナを含むプロトタイプのプリント回路基板が完成した後、試験を行うと、アンテナアパーチャのための追加の成形技術が使用されなければならないことを示すことがある。無線波の選択性および伝播を向上させるために、追加の金属または金属様の特性を示す他の材料が、さまざまな幾何学的形状で使用され得る。無線識別タグのコストを低減するための新しい技術が利用可能になってきているため、そのような技術が使用されることが予想される。
【００４９】
より小さい無線識別アンテナは、読み取り範囲を低減し、選択性を増大させ、物理的指向性能を提供するために使用され得るが、そのようなアンテナは、無線識別タグが無線識別読取装置により接近することを必要とする。
【００５０】
表ＩＩＩは、プリント回路基板に取り付けられたアンテナのさまざまなアンテナサイズに使用される値を示している。
【表３】
0005538419.tif 000004
表ＩＩＩに示されるパラメータを有するアンテナは、アンテナの共振結合を提供し、この共振結合は、無線識別タグおよび無線識別読取装置が、近距離場関係にある状態で情報を交換することを可能にする。近距離場関係の利点は、選択性における向上である。
【００５１】
無線識別読取装置の電力の減衰もまた、選択性を向上させる。言い換えれば、無線識別信号の振幅を低減することにより、信号を受信することができるアンテナの数もまた、好ましくは単一のアンテナに低減される。非常に少ない数のアンテナでも、あらゆる部分の信号を受け入れることができるような程度まで減衰された無線識別信号を有することが理想的である。減衰は、物理的にまたは電気的に達成され得る。減衰部品を無線読取装置の回路内に挿入することにより、たとえば無線読取装置の回路内に抵抗を挿入することにより、信号が受信され得る距離が最低限に抑えられ得る。減衰材料（金属または添着炭樹脂）をアンテナ周りに加えることにより、アンテナは、部分的に遮蔽されることが可能であり、それによって場が成形される。添着炭樹脂または金属によって提供された遮蔽は、無線エネルギーをブロックする。実際、信号が読み取られ得る距離は、低減され、データの交換を生じさせることを可能にするために、無線識別タグの少なくとも７５％が、無線識別読取装置に接続されたアンテナと直接位置合わせ状態になる必要があるように方向付けられ得る。したがって、無線識別読取装置の電力の減衰は、近距離場の選択性に対する最終的な解決策を実現するが、その理由は、どのようなときも、減衰は、１つのアンテナだけが、所与の無線識別タグから信号を受信することができることを確実にし得るからである。以下の表では、無線識別タグの３カ所の位置が示されている：免疫学的アッセイボトル（すなわち免疫学的アッセイ向け試薬を含有するボトル）、臨床化学ボトル（すなわち臨床化学アッセイ向け試薬を含有するボトル）、および試料管（すなわち試料用容器）。読み取り距離は、場所ごとに異なる。表ＩＶは、アンテナを支持するプリント回路基板と容器に取り付けられた無線識別タグとの間の距離を示している。
【表４】
0005538419.tif 000005
【００５２】
選択性および減衰の要求事項は、場所ごとに異なる。これらの変化に対応するために、アンテナの「バンク」が使用され、それにより、アンテナの各バンクは、それ独自の減衰レベルを有するようになる。本明細書では、「バンク」という用語は、アンテナの群を含む領域を意味し、無線信号の減衰が、ある特有のレベルの電力をそのアンテナ群にのみに送り、他の群のアンテナには送らないことを可能にする。所与のアンテナ群内の各々の個々のアンテナは、同じ程度の無線信号の減衰を経験する。バンクは、たとえばアンテナから無線識別タグまでの距離、たとえば金属軸受などの金属部品などの障害物などの物理的現象を認識するように選択される。たとえば、金属軸受の近くで無線識別タグを読み取るために、大幅に大きい電力、すなわち金属軸受によって部分的にブロックされない無線識別タグを読み取る場合よりも小さい減衰を必要とする。過度の量の電力は、単一アンテナからの信号が複数の無線識別タグによって受信されることを可能にするため、そのような過度の量は、望ましくない。不十分な量の電力は、無線識別タグを読み取ることを妨げ、または無線識別タグの信頼できない読み取りをもたらすため、不十分な量もまた望ましくない。
【００５３】
次に図６を参照すれば、プリント回路基板２１０は、複数の無線アンテナ２１２を含む。各アンテナ２１２は、電子機器を用いることによって選択的に作動される。アンテナ２１２は、複数のオンボードバンク２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、および２３６内および単一のオフボードバンク２３８内に配置される。所望であれば、追加のオフボードアンテナまたはアンテナのバンク、あるいはアンテナおよびアンテナのバンクの両方が使用され得る。図６では、プリント回路基板２１０の下側部分にあるアンテナの５×５配列は、試料容器１４が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。プリント回路基板２１０の上側右部分にあるアンテナの３×８配列は、免疫学的アッセイ向け試薬を含有する試薬容器２４および２６が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。プリント回路基板２１０の上側左部分にあるアンテナの２×１１の配列は、臨床化学アッセイ向け試薬を含有する試薬容器２２が位置する図４の保管領域／ステージング領域５０の部分に対応する。図６に示されるなどの複数のアンテナを含む大きいプリント回路基板は、読取装置ヘッドを移動させる必要性を解消する。図６に示されるものなどの複数のアンテナを含む大きいプリント回路基板を使用することにより、容器に取り付けられた無線識別タグからの信号は、アンテナ２１２に接続された無線識別読取装置によるさらなる処理のために固定式アンテナ２１２によって読み取られ得る。また、図６に示されるタイプのプリント回路基板で複数の無線識別読取装置を使用することも本発明の範囲内である。図６に示されるアンテナの配置は、図６のアンテナの配置と異なるものではない。しかしながら、オンボードバンク２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、および２３６ならびに単一のオフボードバンク２３８を用いることにより、減衰のバリエーションが使用されてアンテナと無線識別タグの間の物理的相違を補償することができる。所与のバンク内では、１つのアンテナによって読み取られた一信号は、適切なレベルの減衰によってそのバンク内の他のアンテナから分離され得る。図６では、各々のアンテナはハードウエア座標でマークされ、この中では、バンクの番号を受けて、そのバンク内のアンテナの番号が続いている。各々のアンテナはまた、ソフトウエア座標でもマークされ、この中では、バンクの番号およびデカルト座標（Ｘ、Ｙ）が指定されている。図６ではまた、各々のバンクは、破線によって境界を示される。
【００５４】
無線識別タグとアンテナの間の距離に加えて、無線識別読取装置と無線識別タグの間の経路の別の重要な特徴が存在する。この特徴は、たとえば軸受などの金属部品を用いることによる障害を含む。図５に示されたプリント回路基板に対して前に説明されたように、信号を無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信するためには、無線識別タグのアンテナと、無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間にアンテナアパーチャが存在しなければならない。次に図２を参照すれば、軸受（図示せず）、図２では参照符号１２０によって示される分散スピンドル、および図２では参照符号１２２によって示される分散スピンドルを回転させるためのギアは、無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信される信号に対してトランスペアレントでなければならない。軸受、分散スピンドル、およびギアは、好ましくはポリマー材料から作製される。無線識別タグのアンテナと無線識別読取装置に接続されたアンテナとの間で送信される信号の経路内にはない障壁の材料は、金属材料、または添着炭プラスチックから形成されてもよい。この障壁は、図２の参照符号３２ａおよび３４によって示されている。適切な材料を使用することにより、アンテナアパーチャは、適切な感受性ならびに選択性を提供するように構築され得る。複数のアンテナを含むプロトタイプのプリント回路基板が完成した後、試験を行うと、アンテナアパーチャのための追加の成形技術が使用されなければならないこと示すことがある。無線波の選択性および伝播を向上させるために、追加の金属または金属様の特性を示す他の材料が、さまざまな幾何学的形状で使用され得る。無線識別タグのコストを低減するための新しい技術が利用可能になってきているため、そのような技術が使用されることが予想される。
【００５５】
より小さい無線識別アンテナが、読み取り範囲を低減し、選択性を増大させ、物理的指向性能を提供するために使用され得るが、そのようなアンテナは、無線識別タグが無線識別読取装置により接近することを必要とする。
【００５６】
各バンクには別個の無線回路が存在し、減衰器がその回路内に挿入され得る。各々のバンクは異なって減衰されることが可能であり、それによって、アンテナをさまざまな物理的状況に合わせてチューニングさせることが可能になる。本明細書における使用に適した減衰器は、ウエブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ１０１．ｃｏｍ／ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ／ａｔｔｅｎｕａｔｏｒｓ．ｃｆｍで利用可能なＡｔｔｅｎｕａｔｏｒｓ−Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ−Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ１０１．ｃｏｍおよびウエブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ１０１．ｃｏｍ／ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ／ａｔｔｅｎｕａｔｏｒｄｉｓｓ．ｃｆｍで利用可能なＡｔｔｅｎｕａｔｏｒｓ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ−Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ−Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ１０１．ｃｏｍで記載されており、そのいずれもが、参照により本明細書に組み込まれる。図７は、無線信号を減衰するためにｐｉ減衰器を使用する回路３００を示している。図７では、無線識別読取装置／書込装置トランシーバー３０２が、バンク０、バンク１、バンク２、およびバンク３用のバンクスイッチ３０４に接続されている。バンクスイッチ３０４は、バンク０用のアンテナスイッチ３０６ａ、バンク１用のアンテナスイッチ３０６ｂ、バンク２用のアンテナスイッチ３０６ｃ、およびバンク３用のアンテナスイッチ３０６ｄに接続される。バンクスイッチ３０４およびアンテナスイッチ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、および３０６ｄは、プリント回路基板（図示せず）に結合される。無線アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、および３０８ｄは、プリント回路基板上の、それぞれバンク０、バンク１、バンク２、およびバンク３内の位置０，０に配置される。Ｐｉ減衰器３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、および３１０ｄは、バンクスイッチ３０４とアンテナスイッチ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、および３０６ｄの間の回路内に配置される。各々のｐｉ減衰器３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、および３１０ｄは、直列抵抗３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、および３１２ｄそれぞれと、第１の分流抵抗３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、および３１４ｄそれぞれと、第２の分流抵抗３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、および３１６ｄそれぞれとを含む。バンクスイッチ３０４およびアンテナスイッチ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、および３０６ｄは、無線識別アンテナ選択ボード中央処理ユニット３１８に接続される。図７はまた、さまざまなコンデンサ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆ、３２０ｇ、および３２０ｈおよびさまざまな抵抗３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、および３２２ｄもまた回路３００内に示している。コンデンサ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ、３２０ｆ、３２０ｇ、および３２０ｈおよび抵抗３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、および３２２ｄの回路３００内での選択および位置決めは、当業者によって容易に決定され得る。
【００５７】
容器（図示せず）に取り付けられた無線識別タグ（図示せず）から信号を読み取るために、容器は、無線アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄに隣接して配置され、それにより、無線識別タグは、信号が無線識別アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄによって受信され得るように無線アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄに十分接近する。バンクスイッチ３０４および適切な無線アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、または３０８ｄ用の適切なアンテナスイッチ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、または３０６ｄの両方が閉じられたとき、容器に取り付けられた無線識別タグからの信号は、適切な無線アンテナ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、または３０８ｄによって受信されることが可能であり、こうして受信された信号は、無線識別読取装置／書込装置トランシーバー３０２によって読み取られ得る。ｐｉ減衰器以外の減衰器のタイプが使用されてもよいことに留意すべきである。
【００５８】
表Ｖは、２つ以上のアンテナによって無線識別タグが読み取られ得ないようにアンテナの選択性を最大限にしながら、特有のアンテナと位置合わせした各々の無線識別タグに対する読み取りをうまく提供することができる最少の信号を発生させるために各バンクに対して使用される減衰の量を示している。無線識別タグの読み取りを成功させるためには、無線識別タグの面積の少なくとも７５％が、アンテナと位置合わせ状態になることが必要とされることに留意すべきである。
【表５】
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所望のレベルの減衰を引き出すために、さまざまなタイプの減衰器に対して分流抵抗および直列抵抗の抵抗値を決定することは、当業者には比較的簡単であることに留意すべきである。約０ｄＢから約−３０ｄＢの減衰範囲が、本明細書で記載された機器および方法での使用に適していることが予想される。しかしながら、所望であれば、より大きいレベルの減衰、すなわち−３０ｄＢより低い値が使用されてもよい。
【００５９】
実験により、実際の寸法が最適化され、アンテナのインダクタンスが測定され、キャパシタンス値が決定された。部品の配置およびプリント回路基板上のトレース（すなわち導体）のインダクタンスおよびキャパシタンスなどにより、すべての値が、論理モデルと正確に合致するとは限らないので、何らかのチューニングが必要とされる。
【００６０】
バンク１の列０は、無線識別読取装置と無線識別タグの間の経路内の金属軸受を含む。これらの金属軸受は、無線エネルギーのかなりの量をブロックする。それに反して、バンク０の列１および２は、無線エネルギーにトランスペアレントである無線識別タグの下方に穴を有する。選択性を補償し、維持するために、バンク１の列０は、バンク１の列１および２とは異なる減衰を有することになる。表ＶＩは、所与のバンク内で異なる減衰度が必要とされるとき、所与のバンクのさらなる再分割が有用になり得ることを示している。
【００６１】
【表６】
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所望のレベルの減衰を引き出すために、さまざまなタイプの減衰器に対する分流抵抗および直列抵抗の抵抗値を決定することは、当業者には比較的簡単であることに留意すべきである。
【００６２】
選択性を向上させる別の技術は、アンテナの寸法（すなわち円形アンテナの場合には直径）の賢明な選択である。先に説明されたように、さまざまなアンテナ、すなわち２６ｍｍ、２０ｍｍ、１６ｍｍ、および１２ｍｍが試験された。円形形状で異なる直径（８ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍ）を有する無線識別タグからの信号が、これらのアンテナを用いることによって受信され、多くが相応のパフォーマンス（すなわち減衰に応じた読み取り距離）を示した。しかしながら、より大きい直径を有するアンテナは、より広い領域にわたって無線識別タグから信号を受信することができ、その結果、容器と無線識別タグの間の分離が固定されていたため、相対的な選択性を低減した。さらに、より小さい直径を有するアンテナは、無線場が、狭すぎて、金属軸受によって完全に閉塞されたため、バンク１の列０内の金属軸受周りでは無線識別タグから信号を受信することができなかった。こうして妥協に至り、１６ｍｍアンテナが、すべての場所に対して選択された。軸受に関係付けられない列に関しては、これより小さいアンテナが選択されることが可能だったかもしれないが、設計の簡易性および共通性もまた基準事項であった。全体として、最小のアンテナ（１２ｍｍ直径）が、最良の選択性を実証した。
【００６３】
多層のプリント回路基板および情報特有のトップ無線識別タグの使用は、選択性を向上させ、読み取り場所における柔軟性も提供する。多層プリント回路基板は、複数の導電材料の層および導電材料の２つの層を分離する複数の絶縁材料の層を有するプリント回路基板である。試料管および試薬ボトルのための共通の装填領域が望まれることが多い。共通の装填領域は、試料管および試薬ボトルのための別個の装填領域よりも効率的であることが多い。図８Ａおよび図８Ｂでは、無線識別タグから信号を受信するための２列セットのアンテナが、１列セットのアンテナで覆われて多層プリント回路基板４００を形成する。上部層４０２は、約１インチのシングル幅を有する２つの狭い試料管ラック（図示せず）上で無線識別タグを読み取るように構成される。底層４０４は、約２インチのダブル幅を有する１つの幅広い試薬ボトルラック（図示せず）上で無線識別タグを読み取るように構成される。上部層４０２内のアンテナは、参照符号４０６によって示される。底層４０４内のアンテナは、参照符号４０８によって示される。上部層４０２の電気回路、トレース、およびアンテナ４０６、４０８および多層プリント回路基板４００の底層４０４にはいくらか重複が存在するが、無線識別タグに関連付けられた特有情報が使用されて、アンテナの適正な列を選択することができる。たとえば、試料管の無線識別タグが検出された場合、アンテナ４０６の２つの狭い列の上部層４０２が、選択される。試薬ボトルの無線識別タグが検出された場合、アンテナ４０８の１つの幅広の列の底層４０４が、選択される。無線識別タグの両方のタイプが選択された場合、エラーが申告され、オペレータの補助が必要とされる。
【００６４】
本明細書で記載されたシステムによれば、無線識別タグは、試薬容器の各位置、またはたとえば試料管の試料容器の各位置において、試薬容器または試料容器の下方のある地点から選択的に読み取られ得る。無線識別読取装置から無線識別タグの距離は、通常は小さく、たとえば１インチ未満であり、かつアンテナアパーチャがサイドローブを限定するため、容器上の無線識別タグの配置もまた、分析器のタイプ、たとえば臨床化学分析器、免疫学的アッセイ分析器、および容器のタイプ、たとえば試料容器、試薬容器に関連する情報を提供することもでき、それによって、（ａ）システム内の自動分析器の機能の向上、（ｂ）分析過程の管理の向上、すなわち現在および現在までの過去の時点において所与の容器によって占有された場所に関連する情報の向上、および（ｃ）アッセイの正確な結果を確実にすることによる患者に対する安全性の向上がもたらされる。
【００６５】
無線識別アンテナは、１つだけのアンテナが、いつでも任意の所与のタグから信号を受信することができるため、近距離場の選択性に起因する問題に対する解決策を提供する。さらに、試料管および試薬ボトルのための所与のタグ特有の情報を用いることにより、共通の多層アンテナが、機器／オペレータのインターフェースを簡易化し、限定された領域を効率的に利用するために使用され得る。
【００６６】
本明細書において記載された配置は、あらゆる無線識別タグおよびあらゆる無線識別読取装置のインターフェ−スで使用され得る。無線識別タグが、単一の場所でのみ読み取られ書き込まれ得ることを確実にすることにより、幾何学的場所および配向が確かめられ得る。この特徴の利点は、試料、試薬、または他の商品を保持する容器に取り付けられた無線識別タグは、分注、培養、または他の処理ステップの時点で読み取られることが可能であり、そのような読み取り後は試料、試薬、および他の商品を取り換える機会が生じないことである。本明細書において記載された配置は、試料、試薬、および他の商品の選択性、積極的な識別を向上させるための手段を提供することによって、無線識別技術の用途を広げる。さらに、データの伝送は、無線識別タグの精密な幾何学的位置もしくは精密な配向において、または無線識別タグの精密な幾何学的位置および精密な配向の両方において、実施されてもよい。
【００６７】
アンテナの多層化は、さまざまな周波数または読み取りプロトコル、あるいはその両方に拡張され得る。各アンテナ層を選択的に通電することにより、どのアンテナ、周波数、プロトコルまたは前述の任意の組合せが使用され得るかを決定するために、所与の無線識別タグ特有のデータが探し出され得る。この多用途性は、さまざまなタイプの無線識別タグの使用を可能にし、エラーの検出を可能にし、かつ無線識別タグの特定のタイプを選択し、他方を無視することを可能にする。
【００６８】
作動
無線識別タグは、たとえば試薬容器、試料管などの試料容器、マイクロプレートなどの容器内に取り付けられ、または成形されてもよい。最初の製造情報は通常、無線識別タグ内にプログラム化される。保管および発送情報（たとえばロジスティックス）は通常、無線識別タグ内の前のデータに接続される。
【００６９】
試薬容器、試料容器、およびマイクロプレートなどの上の無線識別タグは、本発明の無線識別システム上に置かれたときに読み取られる。無線識別読取装置に接続された複数のアンテナが、移動式の無線識別読取装置の代わりに使用される。無線識別読取装置に接続された１つまたは複数のアンテナが、選択され、次いで、容器の無線識別タグ内の情報が読み取られ得る。試薬容器、試料容器などの情報および物理的場所が、具体化され得る。
【００７０】
試薬容器、試料容器、マイクロプレートなどの内容物にアクセスされ、内容物がアッセイの実施中に消費されるとき、付加情報が無線識別タグ内の前のデータに接続され得る。図５、図６、図７、図８Ａ、および図８Ｂに示されるタイプなどの複数のアンテナを含む大きなプリント回路基板は、アンテナを移動させる必要性を解消する。
【００７１】
無線識別読取装置の電力は、４ワットＥＩＲＰに限定される。本明細書において記載されるシステムでは、無線識別読取装置に接続されたアンテナおよび単一のプリント回路基板上の無線識別タグのアンテナの平面は、好ましくは互いに平行であり、読み取られているとき、各々の無線識別タグアンテナの中心が、好ましくは、無線識別読取装置に接続されたアンテナの中心の上方に配置される。無線識別読取装置に接続されたアンテナから無線識別タグのアンテナまでの距離は通常、約０．１００インチから約１．２５インチの範囲である。
【００７２】
試薬用容器、試料用容器、マイクロプレートなどの上の情報の質を高めるために、無線識別が使用されることが可能であり、それにより、情報は、データベースに直接リンクされ、（ａ）システム内の自動分析器の機能の向上、（ｂ）分析過程の管理の向上、すなわち現在および現在までの過去の時点において所与の容器によって占有された場所に関する情報の向上、および（ｃ）アッセイの正確な結果を保証することによる患者に対する安全性の向上をもたらすことができる。この情報は、それだけに限定されないが、自動分析器に関連付けられた情報、容器の内容物の発送、保管、および使用中に経験する環境に関連付けられた情報、および容器に関連付けられた情報を含む。たとえば、本明細書において記載されたシステムは、試料容器内の試料の保管情報または試薬容器内の試薬の保管情報を、許容可能な保管条件の組と比べるために使用されることが可能であり、それによって実施された上述された比較機能に基づいて、試料の分析のための試料容器内の試料の拒絶もしくは受け入れ、またはアッセイの実施のための試薬容器内の試薬の拒絶もしくは受け入れが容易にされる。
【００７３】
無線識別タグは、処理場所（すなわち吸引場所、分注場所など）において読み取られ、書き込みされることが可能であるため、現在吸引または分注されている試料および試薬を除く、試料および試薬へのオペレータの物理的アクセスが増加され得る。しかしながら、現在吸引または分注されている試料または試薬への物理的アクセスは、オペレータの安全を確保するために、オペレータに対して禁じられなければならない。
【００７４】
本発明の無線識別システムで使用され得る自動分析器は、それだけに限定されないが、自動免疫学的アッセイ測定装置、自動臨床化学測定装置、自動血液測定装置、たとえば自動核酸マイクロアレイ分析装置および自動核酸増幅分析装置などの自動核酸分析装置、自動スライドプロセッシング測定装置、および自動タンパク質分析装置を含む。当然ながら、上述された測定装置は、その作動を可能にするために必要とされるサブシステム、たとえば免疫学的アッセイ読取装置、臨床化学読取装置、ソフトウエア、流体移送機構などを含むことになる。無線識別測定装置で使用され得る自動分析器は、さらに、自動試料処理ステーション、たとえば生体試料から核酸を抽出するための機器などを含むことができる。また、本発明のシステムが複数の分析ステーションを有することも可能であり、複数の分析ステーションの各々は、生体試料の自動分析のための機器を備える。分析ステーションは、前に述べられた分析器のリストからの分析器を使用することができる。さらに、特定の実施形態では、本発明のシステムは、自動試料処理ステーションをさらに備えることができる。
【００７５】
本発明のさまざまな改変形態および変更形態が、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく当業者に明確になり、本発明が、本明細書に記載された例示的な実施形態に必要以上に限定されるものではないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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