(57)【要約】【課題】  遠心力を利用してカートリッジ内にて溶液を移動させる化学分析装置において、カートリッジの容器内の溶液を確実に移動させる。【解決手段】  化学分析装置は、モータ、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含み、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。化学分析装置には、カバーを押圧するための押圧手段が設けられている。保持ディスクを回転させる前に、押圧手段によってカバーを押圧することにより、容器内の溶液の一部は、出口流路に導かれる。【選択図】  図１５
2006313122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心を通る回転軸線周りに回転可能な保持ディスクと、該保持ディスクに保持された取り外しが可能な検査カートリッジと、を有し、上記検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析装置において、
上記容器内の溶液の一部を該容器に接続された出口流路に導くために上記カバーを押圧するための押圧手段が設けられていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の化学分析装置おいて、上記カバーには上記容器の外方に向けて突出する凸部が形成され、上記押圧手段は、上記カバーの凸部を押圧することを特徴とする化学分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載の化学分析装置おいて、上記押圧手段は、上記容器を覆うカバーにて、該容器の中心より内周側の位置にて押圧することを特徴とする化学分析装置。
【請求項４】
請求項１に記載の化学分析装置おいて、上記容器は、収容すべき溶液の容量より十分大きい容積を有し、且つ、内周側部分と外周側部分に分ける隔壁を有し、上記押圧手段を上記容器の内周側部分を覆うカバーに押圧するように構成されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項５】
請求項１に記載の化学分析装置おいて、上記容器には空気室が接続され、上記押圧手段は、上記空気室を覆うカバーを押圧することを特徴とする化学分析装置。
【請求項６】
請求項５に記載の化学分析装置おいて、上記容器は、収容すべき溶液の容量より十分大きい容積を有し、且つ、内周側部分と外周側部分に分ける隔壁を有し、上記空気室は上記容器の内周側部分に接続されていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の化学分析装置おいて、上記押圧手段には上記カバーを穿孔するための穿孔手段が設けられていることを特徴とする化学分析装置。
【請求項８】
請求項７に記載の化学分析装置おいて、上記穿孔手段は、可動な針を有することを特徴とする化学分析装置。
【請求項９】
凹部によって形成された容器及び流路を有する基板と、該容器及び流路を覆うカバーと、を有し、上記基板に垂直な回転軸線周りの回転によって生成される遠心力を利用して、上記回転軸線に対して内周側の容器から上記流路を経由して上記回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させるように構成された化学分析カートリッジにおいて、
上記カバーを押圧することによって、上記容器内の溶液の一部は該容器に接続された出口流路に導かれるように構成されていることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【請求項１０】
請求項９に記載の化学分析カートリッジにおいて、上記カバーには上記容器の外方に向けて突出する凸部が形成され、該凸部を押圧することによって、上記容器内の溶液の一部は該容器に接続された出口流路に導かれるように構成されていることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【請求項１１】
請求項９に記載の化学分析カートリッジにおいて、上記容器は、収容すべき溶液の容量より十分大きい容積を有し、且つ、内周側部分と外周側部分に分ける隔壁を有し、上記内周側部分を覆うカバーを押圧することによって、上記容器内の溶液の一部は該容器に接続された出口流路に導かれることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【請求項１２】
請求項９に記載の化学分析カートリッジおいて、上記容器には空気室が接続され、上記空気室を覆うカバーを押圧することによって、上記容器内の溶液の一部は該容器に接続された出口流路に導かれることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の化学分析カートリッジおいて、上記容器は、収容すべき溶液の容量より十分大きい容積を有し、且つ、内周側部分と外周側部分に分ける隔壁を有し、上記空気室は上記容器の内周側部分に接続されていることを特徴とする化学分析カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して溶液の移動、混合等を行う化学分析装置に関し、特に、取り外し可能なカートリッジを使用する化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡを含む液体試料からＤＮＡを抽出する方法としては、特表２００３−５０２６５６号公報に、小型化されたインビトロ増幅アッセイを行うための装置および方法が記載されている。この装置では、ＤＮＡ混合液を無機基体としてのガラスフィルタに通過させた後、洗浄液及び溶離液を通過させてＤＮＡのみを回収している。ガラスフィルタは回転可能な構造体に設けてあり、洗浄液や溶離液等の試薬は同じ構造体内の各試薬リザーバに保持してある。各試薬は構造体が回転することにより発生する遠心力で流動し、各試薬リザーバとガラスフィルタを結ぶ微細流路に設けたバルブを開くことにより試薬がガラスフィルタを通過する。
【０００３】
複数の化学物質を含む試料から核酸等の特定の化学物質を抽出し分析する化学分析装置としては、特表２００１−５２７２２０号公報に、一体型流体操作カートリッジが記載されている。この装置では、一体型カートリッジ内部に溶解液や洗浄液や溶離液等の試薬、及び核酸を捕獲する捕獲構成部品を備え、核酸を含む試料をカートリッジ内部に注入した後、試料と溶解液を混合させて捕獲構成部品に通過させ、さらに捕獲構成部品に洗浄液を通過させ、さらに捕獲構成部品に溶離液を通過させ、捕獲構成部品を通過した後の溶離液をＰＣＲ試薬に接触させ反応チャンバへと流している。
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０２６５６号公報
【特許文献２】特表２００１−５２７２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特表２００３−５０２６５６号公報記載の装置では、バルブには加熱することで溶けるワックス等を使用しているので、通過した試薬がバルブ部に残り回収したＤＮＡを汚染する可能性がある。すなわちＤＮＡ混合液や洗浄液がバルブ部に残り、遠心力で溶離液をガラスフィルタに通過させている工程で、バルブ部に残ったＤＮＡ混合液や洗浄液が流れ込む可能性がある。
【０００６】
また特表２００１−５２７２２０号公報記載の一体型流体操作カートリッジでは、各試薬をポンプで送液する際、各試薬チャンバと捕獲構成部品を結ぶ微細流路に設けたバルブ等を開くことで試薬が捕獲構成部品を通過する。さらに捕獲構成部品を通過した試薬のうち洗浄液は廃液チャンバへ、溶離液は反応チャンバへと流れるように捕獲構成部品と各チャンバとの間の流路に設けたバルブ等で切り替えている。ポンプで複数の試薬を送液する場合流路壁に試薬が残り、特にバルブ等の障害物があると液が残りやすく、一旦液が残ると流動することがないため、別の試薬との合流部で汚染する可能性がある。また、捕獲構成部品を通過した洗浄液と溶離液とをバルブ等で切り替えて別々のチャンバに流動させる場合、先に廃液チャンバへと流動した洗浄液が反応チャンバへ切り替えるバルブ等の上流流路を汚染するため、溶離液に洗浄液が混入する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、遠心力を利用してカートリッジ内にて溶液を移動させる化学分析装置において、カートリッジの容器内の溶液を確実に移動させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
化学分析装置は、モータにより回転可能な保持ディスク、保持ディスク上に配置された複数の検査カートリッジ、検査カートリッジに穿孔するための穿孔機、加温装置及び検出装置を有する。検査カートリッジは、凹部によって形成された容器及び流路を有する基板を含み、基板には、容器及び流路を覆うカバーが装着される。保持ディスクの回転によって生成される遠心力を利用して、回転軸線に対して内周側の容器から流路を経由して回転軸線に対して外周側の容器へ溶液を移動させる。
【０００９】
化学分析装置には、カバーを押圧するための押圧手段が設けられている。保持ディスクを回転させる前に、押圧手段によってカバーを押圧することにより、容器内の溶液の一部は、出口流路に導かれる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、遠心力を利用してカートリッジ内にて溶液を移動させる化学分析装置において、カートリッジの容器内の溶液を確実に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明による化学分析装置の例を示す図である。化学分析装置１は、モータ１１、モータ１１により回転可能な保持ディスク１２、保持ディスク１２上に配置された複数の検査カートリッジ２、検査カートリッジ２に穿孔するための穿孔機１３、加温装置１４及び検出装置１５を有する。操作者は検査項目ごとに検査カートリッジ２を用意し、保持ディスク１２に装着し、化学分析装置１を起動させる。
【００１２】
本例の化学分析装置では、加温装置１４と検出装置１５はそれぞれ別の場所に設けられているが例えば両者を一体化し、加温と検出を同一の位置で行ってもよい。また、加温装置、及び、検出装置は、保持ディスク１２の上面に位置されているが、どちらか一方又は両方を保持ディスク１２の下面に配置してもよい。
【００１３】
図２は検査カートリッジ２の斜視図である。検査カートリッジ２は略６角形の薄い基板２１からなる。６角形の短辺が保持ディスクの回転中心の内周側に配置され、６角形の長辺が外周側に配置される。従って、以下に、６角形の短辺側を内周側、６角形の長辺側を外周と称する。
【００１４】
検査カートリッジ２には、溶解液容器２２０、追加液容器２３０、洗浄液容器２４０、２５０、２７０、溶離液容器２６０、及び、増幅・検出試薬容器２８０が形成されている。これらの試薬容器には予め所定量の試薬が分注されている。
【００１５】
検査カートリッジ２には、更に、試料容器２１０、血球貯蔵容器２１１、血清定量容器２１２、全血廃棄容器２１５、核酸捕捉部３０１、混合容器３１０、反応容器３２０、溶離液回収容器３９０、廃液貯蔵容器５０２が設けられている。核酸捕捉部３０１は、石英やガラスの多孔質材や繊維フィルタ等を有する。これらの容器等は互いに流路によって接続されている。これらの容器、及び、流路は、検査カートリッジ２の上面に形成された凹部である。流路の深さは、容器の深さより小さい。
【００１６】
検査カートリッジ２の上面には、フィルム又は薄板等で構成されるカートリッジカバー２２がカートリッジ上面を覆うように、接着又は接合されている。従って、容器、及び、流路は、密閉空間を形成している。
【００１７】
本例では、遠心力を利用して、流路によって互いに接続されている２つの容器間にて試薬又は溶液を移動させる。先ず、２つの容器を覆うカートリッジカバー２２を穿孔し、２つの容器を大気圧に開放する。次に、保持ディスク１２を回転させることにより、容器内の試薬又は溶液は、遠心力の作用によって、内周側の容器から外周側の容器に移動する。このような操作を順次繰り返すことにより、所定の処理を実行することができる。
【００１８】
以下全血を試料として用いた場合のウイルス核酸の抽出及び分析動作を説明する。図３に示すように、ステップａにて、操作者は、真空採血管等によって採血した全血を検査カートリッジ２に分注する。ステップｂにて、検査カートリッジ２を図１の保持ディスク１２に必要な数だけ装着する。ステップｃにて、化学分析装置１を稼動する。それによって、全血からウイルスの遺伝子が抽出され、最終的に遺伝子が検出される。
【００１９】
図４は化学分析装置の動作の概略を示す。図５は各動作の内容を示す。ステップＳ１にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ２にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ１００にて、全血の血清が血球より分離する。ステップＳ１００の血清分離は、図５に示すように、２つの工程を含む。ステップＳ１０１の全血流動とステップＳ１０２の血清分離である。ステップＳ３にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２０】
ステップＳ４にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ５にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ２００にて、血清と溶解液が混合する。ステップＳ２００の混合は、図５に示すように３つの工程を含む。ステップＳ２０１の血清定量流動及び溶解液流動、ステップＳ２０２の血清及び溶解液混合、及び、ステップＳ２０３の血清と溶解液の反応である。ステップＳ６にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２１】
ステップＳ７にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ８にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ３００にて、核酸捕捉がなされる。ステップＳ３００の核酸捕捉は、図５に示すように４つの工程を含む。ステップＳ３０１の追加液流動、ステップＳ３０２の混合液流動、ステップＳ３０３の核酸捕捉部通過、及び、ステップＳ３０４の混合液の廃液貯蔵容器５０２への移動である。ステップＳ９にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２２】
次に、洗浄を説明する。洗浄は、第１、第２、及び第３洗浄工程を含む。これらの洗浄工程毎に、ステップＳ１０〜ステップＳ１２及びステップＳ４００の動作を繰り返す。先ず、第１洗浄工程を説明する。ステップＳ１０にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ１１にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ４００にて、洗浄がなされる。ステップＳ４００の洗浄は、図５に示すように３つの工程を含む。ステップＳ４０１の洗浄液流動、ステップＳ４０２の核酸捕捉部３０１の洗浄、及び、ステップＳ４０３の洗浄液の廃液貯蔵容器５０２への移動である。ステップＳ１２にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２３】
第２洗浄工程は第１洗浄工程と同様である。第３洗浄工程では、図５に示すステップＳ４０２において、溶離液回収容器３９０の洗浄がなされる。それ以外は第１洗浄工程と同様である。
【００２４】
ステップＳ１３にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ１４にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ５００にて、溶離がなされる。ステップＳ５００の溶離は、図５に示すように３つの工程を含む。ステップＳ５０１の溶離液流動、ステップＳ５０２の核酸の溶離、及び、ステップＳ５０３の溶離した核酸を含む液の保持である。ステップＳ１５にて、保持ディスク１２の回転を停止する。
【００２５】
ステップＳ１６にて、カートリッジカバー２２を穿孔し、ステップＳ１７にて、保持ディスク１２を回転させる。それによって、ステップＳ６００にて、増幅・検出試薬混合がなされる。ステップＳ６００の増幅・検出試薬混合は、図５に示すように２つの工程を含む。ステップＳ６０１の増幅・検出試薬流動、ステップＳ６０２の核酸を含む溶離液、増幅・検出試薬混合である。ステップＳ１８にて、保持ディスク１２の回転を停止する。ステップＳ７００にて、増幅・検出がなされる。ステップＳ７００の増幅・検出は、図５に示すように２つの工程を含む。ステップＳ７０１の液温制御及び核酸増幅・検出、ステップＳ７０２の核酸を含む溶離液、増幅・検出試薬の保持である。以下に、化学分析装置の動作の詳細を説明する。
【００２６】
図６を参照して、化学分析装置の保持ディスク１２に装着された検査カートリッジ２について説明する。溶解液容器２２０には血清中のウイルスの膜蛋白を溶解して核酸を溶出させるための溶解液６２１が分注されている。溶解液６２１は、血清中のウイルスや細菌の膜であるタンパク質を溶解して働きをするが、さらに核酸捕捉部３０１への核酸の吸着を促進させる。溶解液６２１は、例えば、ＤＮＡの溶出及び吸着には塩酸グアニジン、ＲＮＡの溶出及び吸着にはグアニジンチオシアネートであってよい。
【００２７】
追加液容器２３０には、溶解液を補充するための追加液６３１が分注されている。追加液６３１は、例えば、溶解液６２１そのものであってよい。第１洗浄液容器２４０には、核酸捕捉部３０１に付着した蛋白等の不要成分を洗浄するための第１洗浄液６４１が分注されている。第１洗浄液６４１は、例えば溶解液６２１或いは溶解液６２１の塩濃度を低減した液であってよい。第２洗浄液容器２５０には、核酸捕捉部３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄するための第２洗浄液６５１が分注されている。第２洗浄液６５１は、例えばエタノール或いはエタノール水溶液であってよい。溶離液容器２６０には核酸捕捉部３０１から核酸を溶離するための溶離液６６１が分注されている。溶離液６６１は、滅菌水又はｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。
【００２８】
第３洗浄液容器２７０には、溶離液回収容器３９０に付着した塩等の成分を洗浄するための第３洗浄液６７１が分注されている。第３洗浄液６７１は、例えば滅菌水又はｐＨを７から９に調整した水溶液であってよい。
【００２９】
増幅・検出試薬容器２８０には、増幅・検出試薬６８１が分注されている。増幅・検出試薬は、例えば、プライマー、プローブ、デオキシヌクレオシド三リン酸、酵素であってよい。
【００３０】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０の内周端には、通気孔２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８２が設けられている。
【００３１】
全血廃棄容器２１５の内周端には、空気流路２１６を介して通気孔２１７が設けられている。反応容器３２０、溶離液回収容器３９０、廃液貯蔵容器５０２の内周端には、通気孔３２３、３９４、５０３が設けられている。これらの通気孔の上側にて、カバーを穿孔することにより、これらの容器は大気圧に接続される。
【００３２】
ステップＳ１００の血清分離処理について説明する。試料容器２１０には試料注入口２０１が設けられている。操作者は、検査カートリッジ２の試料注入口２０１の上側にてカートリッジカバー２２を穿孔し、真空採血管等で採血した全血６１０を試料注入口２０１より試料容器２１０に注入する。
【００３３】
穿孔機１３によって全血廃棄容器２１５の通気孔２１７の上側にてカバーを穿孔する。それによって、全血廃棄容器２１５は、全血廃棄容器通気孔２１７を介して大気圧に接続される。尚、試料容器２１０は試料注入口２０１を介して大気圧に接続されている。
【００３４】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。試料容器２１０内の全血は、遠心力の作用により、外周方向に移動し、血球貯蔵容器２１１および血清定量容器２１２に流れる。
【００３５】
図７に示すように、血清定量容器２１２と全血廃棄容器２１５の間には、血清定量容器２１２の内周端より始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を有するオーバーフロー流路が設けられている。オーバーフロー流路は、血清定量容器２１２から折り返し部までの断面積が小さいオーバーフロー細管流路２１３と折り返し部から全血廃棄容器２１５までの断面積が大きいオーバーフロー太管流路２１４を含む。即ち、折り返し部にて、オーバーフロー細管流路２１３とオーバーフロー太管流路２１４は接続されている。従って、血球貯蔵容器２１１および血清定量容器２１２が全血によって満たされると、全血は、オーバーフロー流路を介して、全血廃棄容器２１５に流れる。
【００３６】
保持ディスク１２を回転し続けると、血球は外周側の血球貯蔵容器２１１へ移動し血清は内周側の血清定量容器２１２に残る。即ち、全血６１０は血球と血清に分離する。所定の時間回転させ血清遠心分離動作が終了すると保持ディスク１２の回転を停止させる。
【００３７】
図８は、全血６１０が血球と血清に分離し、血球６１２は外周側の血球貯蔵容器２１１へ移動し、血清６１３は内周側の血清定量容器２１２に残った状態を示す。血清定量容器２１２と血球貯蔵容器２１１の間に堰が設けられており、血球貯蔵容器２１１内の血球６１２が血清定量容器２１２内に戻ることはできない。
【００３８】
血清定量容器２１２と混合容器３１０の間には、血清定量容器２１２の外周端より始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を有する血清毛細管２１８が設けられている。血清定量容器２１２内の血清６１３の一部は、表面張力による毛細管力によって、血清毛細管２１８内を移動し、混合容器３１０と血清毛細管２１８の境界である混合容器入り口３１１に達する。しかしながら、混合容器３１０では、断面積が拡大するので、毛細管力は減少し、血清がそれ以上移動することはない。同様に、血清定量容器２１２内の血清６１３の一部は、表面張力による毛細管力によって、オーバーフロー細管流路２１３内を移動するが、オーバーフロー太管流路２１４では、断面積が拡大するので、毛細管力は減少し、血清がそれ以上移動することはない。半径方向位置４０１は、血清定量容器２１２、及び、オーバーフロー細管流路２１３における液面レベルを示す。
【００３９】
本例では、血清定量容器２１２は所定量の血清を定量する機能を有する。例えば、血球貯蔵容器２１２の容積が２５０マイクロリットル、必要血清量が２００マイクロリットルであると仮定する。試料容器２１０に５００マイクロリットルの全血を分注すれば、全血廃棄容器２１５へ５０マイクロリットルの全血がオーバーフローし、残りの４５０マイクロリットルの全血が血清と血球に分離する。このうち２００マイクロリットルの血清が混合容器３１０へ流出する。本例では、４５０マイクロリットルの全血より、２００マイクロリットル以上の血清を得ることができる。血清の比率が小さい全血の場合には、血球貯蔵容器の容積を大きくし全血試料を多くすればよい。
【００４０】
試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０の外周側には、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１が設けられている。出口流路には、試薬容器の外周端から始まり内周側に折り返した後に外周側に延びる折り返し部２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３、２８３が形成されている。
【００４１】
検査カートリッジ２の上面にはカートリッジカバー２２が装着されているから、通気孔の位置にてカートリッジカバー２２に穿孔しない限り、試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０及び、出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１は、密閉され、そこに空気が流入することはない。しかしながら、これらの試薬容器、及び、出口流路には、カートリッジカバーを装着したときに封入された微量の空気が存在する。遠心力が作用すると、各試薬は試薬容器の外周側に移動し、出口流路内に押し込まれるが、試薬容器内に初期に封入された微量の空気が膨張し、試薬容器内に負圧が生成される。この負圧が遠心力と釣り合って試薬は試薬容器より流出することができない。
【００４２】
回転数が増加し遠心力が大きくなると、試薬容器内の圧力は更に低下し、試薬の飽和蒸気圧以下になると気泡が発生する。それによって、負圧が減少し、遠心力との釣り合いが破れる。しかしながら、本例では、各試薬容器の出口流路２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１、２８１に、内周側に戻る折り返し部２２３、２３３、２４３、２５３、２６３、２７３、２８３が設けられているから、遠心力が大きくなっても、試薬容器内の負圧の減少を抑制し、試薬が出口流路から流出することが防止される。
【００４３】
以下、穿孔機１３によって、各試薬容器の通気孔の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔し、各試薬容器を大気圧に接続する。モータ１１によって保持ディスクを回転させることにより、遠心力によって、各試薬を遠心力で流動させる。
【００４４】
図９を参照して、ステップＳ２００の混合処理を説明する。穿孔機１３によって、溶解液容器２２０の通気孔２２２の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔する。反応容器３２０の通気孔３２３の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔する。それによって、溶解液容器２２０及び反応容器３２０は大気圧に接続される。
【００４５】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。溶解液容器２２０内の溶解液６２１は、遠心力の作用で外周側に流動し、折り返し部を有する溶解液容器出口流路２２１、混合容器３１０、及び、流路拡大部３１２を経由して、反応容器３２０に移動する。
【００４６】
溶解液容器２２０の出口の半径方向位置４０１は、混合容器入り口３１１の半径方向位置４０２より内周側にあるから、サイホン効果により、溶解液容器２２０内の全ての溶解液６２１は混合容器３１０に流出する。
【００４７】
図１０に示すように、血清定量容器２１２と血清毛細管２１８の接続位置を通る半径方向位置４０３は、混合容器入り口３１１の半径方向位置４０２より内周側にある。従って、サイホン効果により血清定量容器２１２内の血清のうち半径方向位置４０３より内周側にある血清は全て混合容器３１０に流れ出る。混合容器３１０に流出した溶解液及び血清は、流路拡大部３１２を経由して反応容器３２０に移動する。反応容器３２０では、血清と溶解液６２１が混合され、反応する。
【００４８】
混合容器３１０は溶解液と血清を混合するための空間であるが、そこに血清と溶解液の混合を促進させる部材を設けてもよい。混合を促進させる部材には、樹脂、ガラス、紙等からなる多孔性フィルタ、繊維、エッチングや機械加工等で製作したシリコンや金属等の突起物などがある。
【００４９】
反応容器３２０と核酸捕捉部３０１の間には、反応容器３２０の外周端より始まり、内周方向に延びてから再び外周方向に延びる折り返し部を有する反応容器出口流路３２１が設けられている。回転中、反応容器３２０内の液面レベルは、反応容器出口流路３２１の折り返し部の最内周端の半径方向位置４０４よりも外周側にある。従って、反応容器３２０内の混合液は、反応容器出口流路３２１の折り返し部を越えて核酸捕捉部３０１へ移動することはない。回転中、混合液は反応容器３２０に保持される。
【００５０】
所定の時間回転させ、血清と溶解液の混合処理が終了するとモータ１１を停止し、保持ディスク１２の回転を停止させる。
【００５１】
尚、流路拡大部３１２は、保持ディスクの回転が停止したとき、反応容器３２０内の混合液が毛細管力によって、混合容器３１０に流れ出ることを防止するために設けた。即ち、反応容器３２０内の混合液が毛細管力によって、混合容器３１０方向に流れるとき、流路拡大部３１２によって毛細管力が減少し、それ以上、混合液が進むことはない。
【００５２】
次に、ステップＳ３００の核酸捕捉処理を説明する。穿孔機１３によって、追加液容器２３０の通気孔２３２の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔し、追加液容器２３０を大気圧に接続する。溶離液回収容器３９０の通気孔３９４の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔し、溶離液回収容器３９０を大気圧に接続する。廃液貯蔵容器５０２の通気孔５０３の位置にて、カートリッジカバー２２に穿孔し、廃液貯蔵容器５０２を大気圧に接続する。
【００５３】
モータ１１を駆動し、保持ディスク１２を回転させる。遠心力の作用により、追加液容器２３０内の追加液６３１は追加液出口流路２３１を経て、反応容器３２０に移動する。それによって、反応容器３２０内の混合液の液面レベルは内周方向に移動する。
【００５４】
図１１に示すように、混合液の液面が反応容器出口流路３２１の最内周部の位置４０４に達すると、混合液は反応容器出口流路３２１の折り返し部を越えて流れ出し、核酸捕捉部３０１へ流れ込む。血清と溶解液の混合液の壁面に対する濡れ性がよい場合、遠心力が作用しないときでも、毛細管現象によって反応容器出口流路３２１内を混合液が流動する場合がある。このような場合には、追加液６３１を必要としない。
【００５５】
核酸捕捉部３０１に導かれた混合液は、遠心力の作用によって外周方向に移動し、核酸捕捉部３０１を通過する。混合液が核酸捕捉部を通過すると、混合液中の核酸は核酸捕捉部３０１に吸着し、残りの廃液は溶離液回収容器３９０へ流れ込む。
【００５６】
溶離液回収容器３９０の容積は、反応容器３２０の混合液の体積より小さい。従って、溶離液回収容器３９０に流れ込んだ廃液は、溶離液回収容器出口流路３９１に流れ込み、折り返し部３９３を越えて廃液貯蔵容器５０２に流れる。全ての廃液が廃液貯蔵容器５０２へ移動すると、次の洗浄を実行する。
【００５７】
図１２を参照して、ステップＳ４００の洗浄及びステップ５００の溶離を説明する。洗浄は第１、第２及び第３洗浄工程を含む。先ず、第１及び第２洗浄工程を説明する。モータ１１を停止し、穿孔機１３によって第１洗浄液容器２４０の通気孔２４２の位置にて、カートリッジカバー２２を穿孔する。それによって、第１洗浄液容器２４０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第１洗浄液は第１洗浄液容器２４０から第１洗浄液容器出口流路２４１を経て、核酸捕捉部３０１に流れ込み、核酸捕捉部３０１に付着した蛋白等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、溶離液回収容器出口流路３９１を経て、廃液貯蔵容器５０２へと流出する。
【００５８】
モータ１１を停止し、穿孔機１３によって第２洗浄液容器２５０の通気孔２５２の位置にて、カートリッジカバー２２を穿孔する。それによって、第２洗浄液容器２５０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第２洗浄液は第２洗浄液容器２５０から第２洗浄液容器出口流路２５１を経て、核酸捕捉部３０１に流れ込み、核酸捕捉部３０１に付着した塩等の不要成分を洗浄する。洗浄後の廃液は、溶離液回収容器出口流路３９１を経て、廃液貯蔵容器５０２へと流出する。
【００５９】
第３洗浄工程を説明する。モータ１１を停止し、穿孔機１３によって第３洗浄液容器２７０の通気孔２７２の位置にて、カートリッジカバー２２を穿孔する。それによって、第３洗浄液容器２７０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、第３洗浄液は第３洗浄液容器２７０から第３洗浄液容器出口流路２７１を経て、溶離液回収容器３９０に流れ込み、溶離液回収容器３９０を洗浄する。洗浄後の廃液は、溶離液回収容器出口流路３９１を経て、廃液貯蔵容器５０２へと流出する。洗浄の次に、核酸の溶離を実行する。
【００６０】
ステップＳ５００の溶離を説明する。モータ１１を停止し、穿孔機１３によって溶離液容器２６０の通気孔２６２の位置にて、カートリッジカバー２２を穿孔する。それによって、溶離液容器２６０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、溶離液６６１は溶離液容器２６０から出口流路２６１を経て核酸捕捉部３０１に流れ込む。核酸捕捉部３０１にて、捕捉された核酸は、溶離液によって溶離される。溶離した核酸を含む溶離液は、核酸捕捉部３０１から溶離液回収容器３９０に流れ込む。
【００６１】
溶離液回収容器３９０に流入した溶離液は、その液面レベルが溶離液回収容器出口流路３９１の折り返し部３９３の最内周部の半径方向位置４０５より外周側にあるため、溶離液回収容器３９０内に保持される。
【００６２】
図１３及び図１４を参照して、ステップＳ６００の増幅・検出試薬混合を説明する。モータ１１を停止し、増幅・検出試薬容器２８０の通気孔２８２の位置にて、カートリッジカバー２２を穿孔する。それによって、増幅・検出試薬容器２８０は大気圧に接続される。モータ１１を回転させると、遠心力の作用によって、増幅・検出試薬容器２８０内の増幅・検出試薬が増幅・検出試薬容器出口流路２８１を経て溶離液回収容器３９０に流入する。それによって、核酸を含む溶離液と混合される。
【００６３】
ステップＳ７００の増幅・検出を説明する。モータ１１を停止し、増幅検出方法に応じて、加温装置１４を用いて、溶離液回収容器３９０の上から加温する。次に検出装置１５を溶離液回収容器３９０の上に移動させ、例えば蛍光発光量を検出する。
【００６４】
本発明によれば、試薬の分注操作が不要となり作業不備による試薬の汚染が起きることがない。また各試薬の流動を制御するためのバルブを流路途中に設ける必要がなく、流路途中でのバルブ部での液残りは発生せず、前工程での試薬による汚染を防止でき、液体試料中の核酸等の特定成分を高純度に抽出でき、高精度に分析できる。
【００６５】
次に、試薬容器２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０の形状について説明する。ここでは、試薬容器２２０を例に説明するが、他の試薬容器２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０も同様である。
【００６６】
図１５を参照して、検査カートリッジ２に設けられた試薬容器２２０の第１の例を説明する。図１５Ａは、本例による試薬容器を、回転軸線を通り半径方向に延びる面によって切断した断面構成を示す図である。図の左側が内周側であり右側が外周側である。
【００６７】
図示のように、試薬容器２２０は、カートリッジカバー２２によって密閉されている。試薬容器２２０内には試薬６２１が分注されている。試薬容器２２０の外周側には、出口流路２２１が接続されている。図８に示したように、出口流路２２１には、試薬容器２２０の外周端から始まり内周側に折り返した後に外周側に延びる折り返し部２２３が形成されている。
【００６８】
本例によると、カートリッジカバー２２は凸部７０１を有している。凸部７０１は、試薬容器２２０の中心より内周側に、即ち、出口流路２２１とは反対側に形成される。凸部７０１には、カートリッジカバー２２を装着したときに封入した空気が充填されている。保持ディスク１２を回転させると、試薬６２１には遠心力によって外周方向の力が作用する。それによって、試薬６２１は外周方向に移動しようとするが、試薬容器２２０内の圧力が低下し、試薬６２１は内周方向の力を受ける。遠心力による外周方向の力と、試薬容器２２０内の圧力低下に起因した内周方向の力が釣り合って、試薬６２１は、試薬容器２２０より流出しない。
【００６９】
図１５Ｂに示すように、本例によると、カートリッジカバー２２に穿孔する前に、棒１３ａによって凸部７０１を試薬容器２２０内に押し込む。それによって、試薬容器２２０内の空間の容積が小さくなり、試薬６２１は押し出されて、出口流路２２１内に進む。試薬６２１は、出口流路２２１の折り返し部２２３まで又はそれを超えた位置まで進む。
【００７０】
図１６に棒１３ａの例を示す。本例では、棒１３ａの先端には、出し入れ可能な針７１０が装着されている。従って、棒１３ａを凸部７０１に押し込んだ状態にて、針７１０を突出させることによって、カートリッジカバー２２が穿孔される。針７１０は、棒１３ａの先端の内周側に設けられている。従って、穿孔は、カートリッジカバー２２上の棒１３ａによって押し込まれた位置にて、内周側に形成される。
【００７１】
穿孔が終わると、棒１３ａを引き込む。凸部７０１は、塑性変形しており、元の状態に戻らない。従って、試薬６２１は出口流路２２１の折り返し部２２３に押し出されたままである。保持ディスク１２を回転させると、遠心力によって試薬６２１は外周方向の力を受ける。出口流路２２１の折り返し部２２３まで進んだ試薬６２１は、更に、出口流路２２１を進む。一旦、試薬６２１が折り返し部２２３を超えて進むと、それ以後は、サイホンの原理で、試薬６２１は流れ続ける。
【００７２】
本例によると、棒１３ａをカートリッジカバー２２に押し込むことによりカートリッジカバー２２に凹部を形成するが、この凹部は塑性変形し元に戻らない必要がある。従って、このような塑性変形した凹部が形成されるのであれば、必ずしも、凸部７０１を予め形成する必要はない。例えば、棒１３ａに加熱装置を設け、カートリッジカバー２２を加熱することによって凹部を形成してよい。
【００７３】
図１６の例では、棒１３ａに可動な針７１０が組み込まれているが、針７１０を棒１３ａとは別個に用意してもよい。
【００７４】
図１５に示した例では、試薬６２１を試薬容器２２０内にほぼ満たす必要がある。なぜなら、試薬容器２２０内の空気量が多いと、棒１３ａによってカートリッジカバー２２の凸部７０１を押し込んでも、試薬６２１の液面は、出口流路２２１に届かない。そのため、棒１３ａによってカートリッジカバー２２の凸部７０１を押し込んでも、空気が出口流路２２１に入り込み、試薬６２１が流動しない可能性がある。しかしながら、分注操作によって、試薬容器２２０に、試薬６２１が丁度満水となるように注入し、それをカートリッジカバー２２で封止するのは困難である。
【００７５】
図１７を参照して、検査カートリッジ２に設けられた試薬容器２２０の他の例を説明する。図の左側が内周側であり右側が外周側である。図１７Ａに示すように、本例では、試薬容器２２０の容積は、図１５の試薬容器の容積より大きく且つ隔壁７２０を設ける。隔壁７２０は、試薬容器２２０を内周側部分２２０Ａと外周側部分２２０Ｂに分割する。隔壁７２０は、試薬容器２２０の深さと略等しい深さを有する。試薬容器２２０に、所定量の試薬６２１を分注すると、満水とならず、液面上に空気層が残る。カートリッジカバー２２には、図１５の例と同様に、凸部７０１が設けられてよい。
【００７６】
保持ディスク１２は、試薬容器２２０の試薬６２１を流し出すまでに、少なくとも１回は回転する。例えば、血清分離にて、保持ディスク１２は回転する。したがって、穿孔を行う直前では、図１７Ｂに示すように、遠心力によって、試薬６２１は、内周側部分２２０Ａから隔壁７２０を超えて外周側部分２２０Ｂに移動する。内周側部分２２０Ａでは、液面上に空気層が残るが、外周側部分２２０Ｂでは、満水となり、液面上に空気層は残らない。
【００７７】
次に、図１７Ｃに示すように、棒１３ａによって凸部７０１を試薬容器２２０の内周側部分２２０Ａ内に押し込む。それによって、内周側部分２２０Ａ内の空間の容積が小さくなり、内周側部分２２０Ａ内の空気は、隔壁７２０を超えて外周側部分２２０Ｂに押し出される。すると、外周側部分２２０Ｂ内の試薬６２１は押し出されて、出口流路２２１内に進む。試薬６２１は、出口流路２２１の折り返し部２２３まで又はそれを超えた位置まで進む。次に、カートリッジカバー２２を穿孔する。
【００７８】
図１６に示したように、棒１３ａを凸部７０１に押し込んだ状態にて、針７１０を突出させることによって、カートリッジカバー２２が穿孔される。
【００７９】
穿孔が終わると、棒１３ａを引き込む。凸部７０１は、塑性変形しており、元の状態に戻らない。従って、試薬６２１は出口流路２２１の折り返し部２２３に押し出されたままである。保持ディスク１２を回転させると、遠心力によって試薬６２１は外周方向の力を受ける。出口流路２２１の折り返し部２２３まで進んだ試薬６２１は、更に、出口流路２２１を進む。一旦、試薬６２１が折り返し部２２３を超えて進むと、それ以後は、サイホンの原理で、試薬６２１は流れ続ける。
【００８０】
図１８〜図２１を参照して、試薬容器２２０の更に他の例を説明する。図１８Ａ、図１９Ａ、図２０Ａ、及び、図２１Ａは、検査カートリッジ２に設けられた試薬容器２２０の平面構成を示し、図１８Ｂ、図１９Ｂ、図２０Ｂ、及び、図２１Ｂは、試薬容器２２０の断面構成を示す。図の右側が内周側であり左側が外周側である。図１８に示すように、本例では、試薬容器２２０の内周側に空気室２２４が設けられている。空気室２２４と試薬容器２２０は通路によって接続されている。試薬容器２２０及び空気室２２４は、カートリッジカバー２２によって密閉されている。試薬６２１は、試薬容器２２０内に配置されているが、空気室２２４には存在しない。
【００８１】
試薬容器２２０の内周側には、出口流路２２１が接続されている。図８に示したように、出口流路２２１には、試薬容器２２０の外周端から始まり内周側に折り返した後に外周側に延びる折り返し部２２３が形成されている。カートリッジカバー２２は凸部７０１を有し、凸部７０１は、空気室２２４上に形成される。
【００８２】
次に、図１９に示すように、棒８００によって、凸部７０１を空気室２２４内に押し込む。それによって、空気室２２４内の空間の容積が小さくなり、空気室２２４内の空気は、試薬容器２２０内に押し出される。それによって、試薬容器２２０内の試薬６２１は押し出されて、出口流路２２１内に進む。試薬６２１は、出口流路２２１の折り返し部２２３まで又はそれを超えた位置まで進む。次に、カートリッジカバー２２を穿孔する。図２０に示すように、棒８００の内部には、出し入れ可能な針８１０が装着されている。従って、棒８００を凸部７０１に押し込んだ状態にて、針８１０を突出させることによって、カートリッジカバー２２が穿孔される。
【００８３】
図２１に示すように、穿孔が終わると、針８１０を引き込み、棒８００を引き込む。凸部７０１は、塑性変形しており、元の状態に戻らない。従って、試薬６２１は出口流路２２１の折り返し部２２３に押し出されたままである。保持ディスク１２を回転させると、遠心力によって試薬６２１は外周方向の力を受ける。出口流路２２１の折り返し部２２３まで進んだ試薬６２１は、更に、出口流路２２１を進む。一旦、試薬６２１が折り返し部２２３を超えて進むと、それ以後は、サイホンの原理で、試薬６２１は流れ続ける。
【００８４】
図２２を参照して試薬容器２２０の更に他の例を説明する。図２２Ａに示すように、本例の試薬容器２２０は、図１８〜図２１に示した試薬容器と比較して、本例では、試薬容器２２０の容積はより大きく、且つ、試薬容器２２０内に隔壁７２０が設けられている点が異なる。隔壁７２０は、図１７の例に示した隔壁と同様であり、試薬容器２２０を内周側部分２２０Ａと外周側部分２２０Ｂに分割する。試薬容器２２０に、所定量の試薬６２１を分注すると、満水とならず、液面上に空気層が残る。
【００８５】
保持ディスク１２は、試薬容器２２０の試薬６２１を流し出すまでに、少なくとも１回は回転する。例えば、血清分離にて、保持ディスク１２は回転する。したがって、穿孔を行う直前では、図２２Ｂに示すように、遠心力によって、試薬６２１は、内周側部分２２０Ａから隔壁７２０を超えて外周側部分２２０Ｂに移動する。内周側部分２２０Ａでは、液面上に空気層が残るが、外周側部分２２０Ｂでは、満水となり、液面上に空気層は残らない。
【００８６】
次に、図２２Ｃに示すように、保持ディスク１２の回転を停止する。外周側部分２２０Ｂの試薬６２１の一部は、隔壁７２０を超えて内周側部分２２０Ａに戻るが、隔壁７２０があるため、内周側部分２２０Ａに戻る量は少ない。以下は、図１９から図２１の処理と同様である。図２２Ｄに示すように、棒８００によって、凸部７０１を空気室２２４内に押し込む。それによって、空気室２２４内の空間の容積が小さくなり、空気室２２４内の空気は、試薬容器２２０内に押し出される。それによって、試薬容器２２０内の試薬６２１は押し出されて、出口流路２２１内に進む。試薬６２１は、出口流路２２１の折り返し部２２３まで又はそれを超えた位置まで進む。
【００８７】
次に、図２２Ｅに示すように、カートリッジカバー２２を穿孔する。棒８００を凸部７０１に押し込んだ状態にて、針８１０を突出させることによって、カートリッジカバー２２が穿孔される。図２２Ｆに示すように、穿孔が終わると、針８１０を引き込み、棒８００を引き込む。凸部７０１は、塑性変形しており、元の状態に戻らない。従って、試薬６２１は出口流路２２１の折り返し部２２３に押し出されたままである。保持ディスク１２を回転させると、遠心力によって試薬６２１は外周方向の力を受ける。出口流路２２１の折り返し部２２３まで進んだ試薬６２１は、更に、出口流路２２１を進む。一旦、試薬６２１が折り返し部２２３を超えて進むと、それ以後は、サイホンの原理で、試薬６２１は流れ続ける。
【００８８】
本発明によれば、予め試薬容器の試薬を出口流路の折り返し部又はそれを超えた位置まで押し出す。したがって、保持ディスク１２を回転させたとき、試薬は確実に出口流路を流れて、外周側の他の容器に流れる。
【００８９】
以上、本発明の例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者に容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明による化学分析装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明による検査カートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の操作手順の概略を説明するための説明図である。
【図４】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の操作手順を説明するための説明図である。
【図５】本発明による化学分析装置を用いて全血からウイルス核酸の抽出処理を行う場合の手順の詳細を説明するための説明図である。
【図６】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図７】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図８】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図９】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１０】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１１】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１２】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１３】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１４】本発明による検査カートリッジの動作説明図である。
【図１５】本発明による検査カートリッジの試薬容器の例を説明するための説明図である。
【図１６】本発明による穿孔機の一部を示す図である。
【図１７】本発明による検査カートリッジの試薬容器の他の例を説明するための説明図である。
【図１８】本発明による検査カートリッジの試薬容器の更に他の例の動作説明図である。
【図１９】本発明による検査カートリッジの試薬容器の更に他の例の動作説明図である。
【図２０】本発明による検査カートリッジの試薬容器の更に他の例の動作説明図である。
【図２１】本発明による検査カートリッジの試薬容器の更に他の例の動作説明図である。
【図２２】本発明による検査カートリッジの試薬容器の更に別の例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…化学分析装置、２…検査カートリッジ、１１…モータ、１２…保持ディスク、１３…穿孔機、１４…加温装置、１５…検出装置、２１０…試料容器、２１１…血球貯蔵容器、２１２…血清定量容器、２１５…全血廃棄容器、２２０…溶解液容器、２３０…追加液容器、２４０…第１洗浄液容器、２５０…第２洗浄液容器、２６０…溶離液容器、２７０…第３洗浄液容器、２８０…増幅・検出試薬容器、３０１…核酸捕捉部、３１０…混合容器、３２０…反応容器、３９０…溶離液回収容器、５０２…廃液貯蔵容器
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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