(57)【要約】      （修正有）【課題】自動化された免疫化学分析において、サンプルからの発光信号を標準化するために、サンプルの発光及び蛍光を測定できる装置及び関連する方法を提供する。【解決手段】サンプルを収容するピペットチップ２０８を受け入れることができる光を通さない光学箱１１０と、光学箱１１０内に配置され、発光読み取り位置３２６と蛍光読み取り位置３３０の両方に配置されることができる光学センサ３１６と、励起光ファイバ束及びサンプル伝送光ファイバ束と、励起光を励起光ファイバ束の第１終端に放射する励起光アセンブリと、サンプル伝送光ファイバ束に沿って設けられた直列なフィルタと、を備えるサンプルの発光及び蛍光を測定するための装置。【選択図】図３
2019049538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化された分析計における化学プロセスの一部としてキュベットからサンプルを吸引するよう構成される光学ピペットと、
光を通さない様式で、前記光学ピペット、二叉光ファイバ束の共通端及び放射端、ドレインチューブ、並びにマルチピン電源／信号コネクタと接続する不透明な光学箱と、
蛍光励起光源と、
効果的に発光し、それにより前記光学ピペットの先端における蛍光サンプルを励起し、同時に前記蛍光サンプルからの放射光の一部を集めるように、１方の脚が前記光源に接続され、１方の脚が一連の放射光ファイバを通して前記光学箱の蛍光検出ポートに接続され、共通端が前記光学箱に接続される二叉光ファイバ束と、
前記箱に外れ光を導入することなく、前記ピペットのチップからの流体の液滴が前記光学箱から除去されることを可能にするドレインポートと、
前記サンプルからの蛍光及び発光信号の両方を測定するのに十分な動的範囲を有する光学検出器と、
発光読み取り位置、蛍光読み取り位置、及び光学暗部位置の間で前記光学検出器を移動し得るシャッター機構と、
を備える自動化された免疫化学分析計のための光学読み取りサブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、米国仮特許出願番号６１／７９１、２９５及び６１／７９１、８７９に関連しており、優先権を主張する。それぞれの出願は、２０１３年３月１５日に出願され、これらの出願の完全かつ全ての開示は、ここに参照することにより明示的に援用される。
【０００２】
本教示は、診断分析を行うためのシステム及びプロセス、より具体的には、アレルギー及び自己免疫疾患に関する診断分析を行うための自動化された免疫分析計システム及びプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
このセクションでの陳述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するにすぎず、先行技術を構成するものとして解釈されるべきでない。
【０００４】
自動化された免疫化学分析の間において、患者の生物学的サンプル（例えば、血清又は血漿）における検体分子は常磁性粒子に付着する。その上、サンプルに存在し得る電位化学源に関連する背景信号を除去するために、多数の洗浄ステップが典型的にプロセスの間に実行される。しかしながら、これらの洗浄ステップの結果、その後の化学プロセスのための元の粒子のいくらかの割合が失われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのように、患者のサンプルからの発光信号を標準化するために、洗浄ステップの後に残っている粒子を定量化するプロセスが必要である。本願は、技術分野において知られたこれらの欠点のいくつかを改良し、解決することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願のある１つの特徴に従って、反応キュベットにあるサンプルの動的化学範囲を光学的に測定するためのプロセスが提供される。本開示のこの特徴に従って、プロセスは、光を通さない光学箱内の発光読み取り位置から光を通さない光学箱内の蛍光読み取り位置へと光学検出器を移動することを含む。光学検出器を蛍光読み取り位置に移動させることにより、蛍光光源からのクロストークが最小限にされ得る。
【０００７】
本開示の他の特徴に従って、自動化された免疫化学分析計のための光学読み取りサブアセンブリが提供され、自動化された分析計における化学プロセスの一部としてキュベットからサンプルを吸引するよう構成される光学ピペットと、光を通さない様式で、光学ピペット、二叉光ファイバ束の共通端及び放射端、ドレインチューブ、及びマルチピン電源／信号コネクタと接続する不透明な光学箱と、蛍光励起光源と、効果的に発光し、それにより光学ピペットの先端における蛍光サンプルを励起し、同時に蛍光サンプルからの放射光の一部を集めるように、１方の脚が光源に接続され、１方の脚が一連の放射光ファイバを通して光学箱の蛍光検出ポートに接続され、共通端が光学箱に接続される二叉光ファイバ束と、箱に外れ光を導入することなく、ピペットチップ（先端）からの流体の液滴が光学箱から除去されることを可能にするドレインポートと、サンプルからの蛍光及び発光信号の両方を測定するのに十分な動的範囲を有する光学検出器と、発光読み取り位置、蛍光読み取り位置、及び光学暗部位置の間で光学検出器を移動し得るシャッター機構と、を備える。
【０００８】
本開示の他の特徴に従って、サンプルの発光及び蛍光を測定するための装置が提供され、サンプルを収容するピペットチップを受け入れることができる光を通さない光学箱と、光学箱内に配置され、発光読み取り位置と蛍光読み取り位置の両方に配置されることができる光学センサと、励起光ファイバ束及びサンプル伝送光ファイバ束と、励起光を励起光ファイバ束の第１終端に放射する励起光アセンブリと、サンプル伝送光ファイバ束に沿って配置された直列なフィルタと、を備え、光学センサは、発光読み取り位置にある間にサンプルからの発光読み取りを観察し、それから蛍光読み取り位置に移動し、その後に、光源が、ピペットチップにあるサンプルへ励起光を伝送するように構成された励起光ファイバ束の１つの端部に、蛍光励起光を放射し、伝送光ファイバ束は、サンプルから観察された蛍光読み取りを、直列なフィルタを通して、蛍光読み取り位置に配置された光学センサへ伝送するように構成される。
【０００９】
本開示のさらなる他の特徴に従って、自動化された蛍光及び発光読み取り装置を制御するための自動化された方法が提供され、ニュートラル位置からキュベット内部位置に光学ピペットを移動させること、キュベットからサンプルを吸引すること、キュベットから外に光学ピペットを持ち上げる共に、多量の空気を吸引することにより光学ピペットの先端にサンプルを配置すること、光学箱の内部領域で、光学ピペットの透明チップを方向付けるように光学ピペット移動させること、電気モータを用いて光学センサを第２位置から第１位置に回転させること、光学センサからの発光読み取りを測定し、記憶すること、光学センサを第３位置に回転すること、励起発光ダイオードが励起光を励起光ファイバ束の１つの終端に放射するのを可能にすること、励起光ファイバ束からの励起光をサンプルに放射すること、観察された蛍光放射を、伝送光ファイバ束を通して光学センサから向かい側に配置される伝送終端に伝送すること、光学センサで伝送終端から放射された蛍光読み取りを測定し、記憶すること、第２位置に光学センサを回転させること、光学センサが第２位置にある間の暗部読み取りを測定し、記憶すること、光学ピペットを光学箱から洗浄ステーションへ移動させること、多量の空気を吸引することにより光学ピペットからサンプルを洗い流すこと、システム液を光学ピペットに吸引すると共に、洗浄サイクルにおいてシステム液を分散すること、及び、次のサンプルに備えて光学ピペットをニュートラル位置に移動させること、を含む。
【００１０】
本開示のさらなる他の特徴に従って、自動化された蛍光及び発光読み取り装置が提供され、透明チップを有する光学ピペットと、不透明体と、不透明体の周囲のディスク部と、光学ピペットを読み取り位置、洗浄位置、サンプル吸引位置を含む様々な位置に移動するピペット移動アームと、光学ピペットが読み取り位置にあるとき、光を通さない内部環境を包囲し得る光学箱と、光学箱と接続し、内部環境の外へ余分な液体を流出するドレインチューブに接続するドレインポートと、光学箱に接続し、第１光ファイバ束が内部環境の内部に放射終端を露出することを可能にするように光を通さないシールを生成する第１光ファイバ遷移部と、光学箱に接続され、共通終端光ファイバ束が内部環境の内部に共通終端を露出するのを許容するように光を通さないシールを生成する第２光ファイバ遷移部と、シャッター機構と接続する、光学センサの向きを制御するステップモータと、光学センサの向きを制御するシャッター機構と接続する光学センサと、第１読み取り位置、第２読み取り位置、第３読み取り位置を含む光学アライメントプレートと、光学ピペットの不透明体の周囲のディスク部と部分的に接続するように設計された、光学箱上の凹状シールと、蛍光信号を蛍光励起光ファイバ束の終端に伝送するように構成された発光ダイオードを収容する蛍光励起アセンブリと、を備え、ピペット移動アームが読み取り位置に光学ピペット移動させるとき、凹状シール及びディスク部は、光が内部環境に入らないように互いに部分的に接続し、ピペットが読み取り位置にあるとき、光学センサは、透明チップ内におけるサンプルの発光読み取りが光学センサにより測定し得る第１読み取り位置に整列され、そして、光学センサが第３読み取り位置に整列されるとき、蛍光測定が透明チップのサンプルから第１光ファイバ束の放射終端を通して得られる。
【００１１】
本発明の上記の特徴及びそれから得られる様式はより明らかになり、本発明それ自体は、添付している図面と共に用いられる発明の形態に関する以下の記述を参照することによって、さらに理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願の教示に従って自動化された免疫化学分析計及び試薬システムの上面概略図を示す。
【図２】図１の自動化された免疫化学分析計及び試薬システムの光学サブアセンブリの透視図を示す。
【図３】図２の光学サブアセンブリの前面を除いた一部の前面図を示す。
【図４】図３の光学サブアセンブリの一部のいくつかの内部部品の拡大透視図を示す。
【図５】第１位置における光学センサ及びそれらで処理される光学ピペットを有する図３の光学サブアセンブリの一部の部分図を示す。
【図６】第３位置における光学センサ有する図３の光学サブアセンブリの一部の部分図を示す。
【図７】光学サブアセンブリ内に配置される光学ピペットを有する図３の光学サブアセンブリの一部の部分図を示す。
【図８】本願の教示に従って、直列な光ファイバの光フィルタアセンブリの透視図を示す。
【図９】図８の直列な光ファイバの光フィルタアセンブリの拡大透視図を示す。
【図１０】本願の教示に従って蛍光励起サブアセンブリの透視図を示す。
【図１１】図１０の蛍光励磁サブアセンブリの部分図を示す。
【図１２】本願の教示に従って二叉光ファイバケーブル経路案内システムを示す。
【図１３】図２の光学サブアセンブリのためのシステム制御ロジックを示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
共通の参照符号は、いくつかの図を通して共通の部分を示す。いくつかの形式において、ここで提示された例示は本発明の形態を説明するけれども、以下に開示される形態は、包括的であるか、又は本発明の範囲を開示された詳細な形式に限定するように解釈することを意図しない。
【００１４】
本発明の上記された特徴及びそれから得られる様式は、より明らかになり、本発明それ自体は、本願の形態に関する以下の記述を参照することによってさらに理解できるであろう。その上、いくつかの形式において、ここで提示された例示は本発明の形態を説明するけれども、以下に開示される形態は、包括的であるか、又は本発明の範囲を開示された詳細な形式に限定するように解釈することを意図しない。むしろ、形態は、他の当業者が本願の原理及び実践を評価し、理解し得るように、選択され、記述される。
【００１５】
他に定義されない限り、ここで用いられる全ての技術及び科学用語はこの出願が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本願の実践及び試験において、ここで記述されるのと類似又は同等のいかなる方法及び材料も用いることができるが、特定の方法及び材料がこれから記述される。
【００１６】
図１は、本開示の教示に従って、自動化された診断免疫化学分析計１００の様々な部品を説明する。自動化された免疫化学分析計１００は検体サンプルを受け取り、常磁性粒子を結合し得る環境を生成し、多数の洗浄ステップを行い、それから検体サンプルの発光信号を定量化し、標準化することができる。これは渦生成器１０２、Ｒ１ピペット１０４、反応ロータ１０６、光学ピペット１０８、光学箱１１０、多数すすぎピペット１１２、試薬ロータ１１４、単一すすぎピペット１１６、サンプルロータ１１８、サンプルピペット１２０、Ｒ２ピペット１２２、混合基質容器１２４を利用して自動化プロセスを通して実行され得る。
【００１７】
この開示の機械的な特徴についてさらに理解するために、検体サンプルの発光信号を定量化し、標準化するために用いることができる装置を１つの可能な方法で説明するようにして、サンプルプロセスの概要が説明される。特に、自動化された免疫化学分析計１００は、反応ロータ１０６内に設置されたキュベットに蛍光識別常磁性粒子又は流体ビードを最初に分配することにより開始する。流体ビードは最初に渦生成器（vortexer）１０２に配置され、Ｒ１ピペット１０４により反応ロータ１０６に移され得る。Ｒ１ピペット１０４は流体ビード混合物の所望量を吸引し、当該混合物が反応ロータ１０６のキュベットに注入される場所である、反応ロータ１０６に吸引量を移すことができる。キュベットへの注入に続いて、光学ピペット１０８は反応ロータ１０６のキュベットからテストサンプルを吸引し、光学箱１１０にテストサンプルを移し得る。いったんサンプルが光学箱１１０内に配置されると、蛍光及び発光の測定結果が記憶され得る。蛍光及び発光信号の当初の記録は、サンプルにおける流体ビードの初期濃度と対応し得る蛍光信号のための基準値測定として用いられ得る。測定を読み取った後、多数すすぎピペット１１２が洗浄バッファーを用いてキュベットをすすぐことができる。
【００１８】
次に、流体ビードは、渦生成器１０２からＲ１ピペット１０４を経由して反応ロータ１０６のキュベットに移され得る。それから、Ｒ１ピペット１０４は試薬ロータ１１４から捕捉試薬を吸引し、反応ロータ１０６に配置されたキュベットに捕捉試薬を注入し得る。培養期間の後、単一すすぎピペット１１６は流体ビードを再懸濁するためにすすぎバッファーが注入され得る。かなりの量の再懸濁された流体ビードは、しばらくの間、反応ロータ１０６内の磁石により局在化され得る。磁石がキュベット内の流体ビードを実質的に局在化した後に、多数すすぎピペット１１２は、キュベット内に局在化された流体ビードの一部を残しながら、すすぎバッファーの一部を吸引し、処理し得る。流体ビードを再懸濁しながら、多数すすぎピペット１１２は、反応ロータ１０６のキュベットにおいて洗浄バッファーを注入することを促進し得る。多数すすぎピペット１１２が反応ロータ１０６のキュベットから局在化されなかったサンプルの一部を吸引し、処理する前に、流体ビードは、反応ロータ１０６内に磁石により再び局在され得る。
【００１９】
患者サンプルは、サンプルロータ１１８においてサンプルチューブに収容され得る。患者サンプルはさらにサンプル希釈剤で部分的に希釈され得る。この時点では、サンプルピペット１２０は、患者サンプルの一部を吸引し、流体ビードを再懸濁するために患者サンプルを反応ロータ１０６のキュベットに注入し得る。それから反応ロータ１０６内の患者サンプルを収容するキュベットは、患者サンプルを培養し得る。１つの形態において、培養時間が約３７．７５分＋／−２分であり得る一方、培養温度は約３７℃＋／−約０．２℃であり得る。培養の後、単一すすぎピペット１１６は流体ビードを再び再懸濁するためにすすぎバッファーを注入し得る。他の局在化プロセスは、流体ビードが反応ロータ１０６における磁石の近くのキュベット内部で実質的に集められ得ることにより、反応ロータ１０６によって行われる。流体ビードの局在化の後、多数すすぎピペット１１２は、局在化プロセスの間に局在化されなかった反応ロータ１０６のキュベット内の流体の一部を吸引し、廃棄し得る。
【００２０】
数度のすすぎサイクルは、反応ロータ１０６のキュベット内のサンプルについて行われ得る。すすぎサイクルは流体ビードを再び再懸濁するためにキュベットに洗浄バッファーを注入するために多数すすぎピペット１１２を用いることを含む。他の局在化ステップでは、流体ビードが反応ロータ１０６内の磁石によりキュベット内に集められ得る。約９０秒の流体ビード集合期間において、反応ロータ１０６のキュベット内部にある流体ビードの相当部分をそのままにしておくように、多数すすぎピペット１１２が洗浄バッファーの一部を吸引し、廃棄される。それから、キュベットに洗浄バッファーをふたたび注入し、流体ビードを再懸濁することを可能にするために、他のすすぎサイクルが多数すすぎピペット１１２を用いて行われ得る。他の流体ビード局在化プロセスでは、サンプルの残りから流体ビードを局在化するために反応ロータ１０６内で磁石を利用し得る。最後に、多数すすぎピペット１１２は局在化プロセスにより局在化されなかったサンプルの一部を吸引する。
【００２１】
この時点では、Ｒ２ピペット１２２は試薬ロータ１１４内で共役体キュベットに収容された共役体を吸引し得る。それからＲ２ピペット１２２は反応ロータ１０６のキュベットに事前に吸引された共役体を注入し得る。反応ロータ１０６において制御された時間及び温度の下でキュベットを培養した後、単一すすぎピペット１１６は反応ロータ１０６のキュベットにすすぎバッファーを注入し得る。反応ロータ１０６のキュベット内の磁石がキュベット内の流体ビードを実質的に局在化するのを可能にすることにより、他の流体ビード局在化サイクルは行われ得る。多数すすぎピペット１１２は、局在化サイクルの間に局在化されなかったキュベット内のサンプルの一部を吸引し、廃棄し得る。
【００２２】
２回以上のすすぎサイクルは反応ロータ１０６のキュベット内のサンプルについて行われ得る。多数すすぎピペット１１２はキュベット内で流体ビードを再懸濁するために洗浄バッファーを注入し得る。他の流体ビード局在化サイクルは、キュベットに十分な期間をかけて反応ロータ１０６にある磁石に近接して配置することにより、流体ビードを局在化し得る。局在化サイクルの後に、多数すすぎピペット１１２は局在化サイクルの間に局在化されなかったサンプルの一部を吸引し、廃棄し得る。それから、流体ビードを再懸濁するために洗浄バッファーを注入するための多数すすぎピペット１１２を用いることにより、第２の洗浄サイクルが生じ得る。他の局在化サイクルは、キュベット内に流体ビードを局在化するために反応ロータ１０６内の磁石を利用し得る。局在化プロセスの後、多数すすぎピペット１１２は局在化サイクルの間に局在化されなかったサンプルの一部を再び吸引し、廃棄し得る。
【００２３】
この時点において、Ｒ２ピペット１２２は、試薬ロータ１１４から共役体（conjugate）の一部をふたたび吸引し、混合基質サンプルを生成する混合基質容器１２４に共役体を注入し得る。それから、混合基質サンプルで流体ビードを再懸濁しながら、Ｒ２ピペットは、混合基質容器１２４から混合基質サンプルを吸引し、反応ロータ１０６のキュベットに混合基質サンプルを注入し得る。それから反応ロータ１０６のキュベットにおけるサンプルは、光学ピペット１０８により吸引され、光学箱１１０に配置され得る。光学箱が蛍光及び発光を光学的に観察した後に、次のテストに備えて、サンプルが廃棄され、多数すすぎピペットは反応ロータ１０６のキュベットをすすぐ。
【００２４】
ここで図２に移り、自動化された免疫化学分析計及び試薬システム１００の光学サブアセンブリ２００がより詳細に記述される。より特定すると、光学ピペット１０８がピペット移動アーム２０４と接続して示される。光学ピペット１０８は実質的な不透明体２１０を備えており、実質的に透明チップ２０８で終結する。さらに、光学ピペット１０８は不透明体２１０に沿って位置するディスク部２１２を有し得る。光学ピペット１０８及びピペット移動アーム２０４は、光学ピペット１０８が自動化された分析計１００に対して多数の位置間で移動し得るように、互いに機械的に接続し得る。例えば、光学ピペット１０８は光学箱１１０から洗浄ステーション２２４へ、洗浄ステーション２２４から反応ロータ１０６へ、反応ロータ１０６から光学箱１００へ、又はそれらの任意の組み合わせで移動され得る。
【００２５】
光学サブアセンブリ２００は、自動化された免疫化学分析計１００の反応ロータにおけるキュベットにアクセスし、光学透明チップ２０８内の制御された位置にサンプルを吸引し、光学箱１１０内の制御された位置に透明チップ２０８を配置し得るロボット装置である。光学的に透明な透明チップ２０８を除いて、それに接続した不透明体２１０は、光学箱１１０に外れ光を導入しないために不透明である。不透明体２１０のディスク部２１２は、外れ光が箱に入ることを防ぐために光学箱１１０内で凹状部に接続し得る。不透明体２１０は、透明チップ２０８と気密に接続することを可能にするように機械加工され得る、これに限られないが、ブラックＦＥＰ、ブラックポリマー（例えば、ｄｅｌｒｉｎ又はＡＢＳ）のような柔軟でない材料であり得る。透明チップ２０８は、これに限られないが、ポリプロピレンのような、光学的に透明なポリマーであり得る。様々な異なる材料が透明チップ２０８のために用いられ得る一方で、装置で用いられる励起波長における蛍光又は発光を発するかもしれない材料を避けるという注意が払われるべきことは、当業者によって理解し、評価されるべきである。
【００２６】
ピペット移動アーム２０４は、ディスク部２１２が光学箱１１０に配置された光学ピペット凹状シール２２０の内部に部分的に配置するのを可能にしつつ、少なくとも部分的に光学箱１１０の中にある光学ピペット１０８の透明チップ２０８の配置することができる。ディスク部２１２が光学ピペット凹状シール２２０内に少なくとも部分的に配置されたとき、光が光学箱１１０に入ることから実質的に妨げられる。
【００２７】
光学箱１１０は光学的、電気的、機械的な接続のためのいくつかのポートを有する筐体である。すべてのそのような接続は外れ光が箱に入ることを許容しないように注意が払われるべきである。特に、光学ピペット１０８のポートは光学箱１１０の凹形状に接続するディスク部２１２を有する。１つの形態において、光学箱１１０は、粗面処理、塗布、又は他の手段により反射を阻止するために簡単に機械加工し得るポリマー材料（ブラックＡＢＳのような）で形成されている。光学センサに入る外れ光を最小限にする光トラップ又はバッフルのような構造を含み得る。それは蛍光及び発光読み取りのためにうまく規定された遮られない光学経路を提供する。それは光学箱１１０に接続されるドレインポート不透明付属具３３６及びチューブ３３８を有し、いかなる液体も光学ピペット１０８からプールに滴り、光学検出器（図３）の領域から離されることを可能とする。光学箱１１０は駆動機構（これに限られないが、ステップモータのような）を据え付けるための設備と、シャッター機構のためのセンサとを有する。１つの形態に従って、光学箱１１０は発光及び蛍光読み取りのための光学センサを正確に配置するための戻り止め機構を有する。
【００２８】
さらに図２は光ファイバケーブル共通終端インレット２１４と、光ファイバケーブル伝送終端インレット２１６とを説明する。光ファイバケーブル共通終端インレット２１４と光ファイバケーブル伝送終端インレット２１６の両方は、二叉光ファイバケーブル１２０２（図１２）のために光学箱１１０の内部と光学箱１１０の外部との間に、光シール遷移部を提供し得る。光ファイバケーブルインレット２１４、２１６は、所望の光信号のみが光学箱１１０内に分配され、そこから外に移動することを可能にし得る。
【００２９】
さらに、シャッターステップモータ２１８は、いかなる外部光も据え付け位置を通して侵入しないように、シャッターステップモータ２１８のシャフトが光学箱１１０の内部に配置され得るように、凹状シール２２０に類似する光を通さないシールで光学箱１１０に接続され得る。当業者はシールのような多くの方法が達成され得ることを評価し得る。例えば、シャッターステップモータ２１８の本体は光学箱に接続され、いかなる外部光もシールにおいて光学箱１１０の内部に入らないように、ガスケット又はＯリングがシャッターステップモータ２１８の本体と光学箱１１０の間に配置され得る。さらに、凹状シールは、光学箱１１０の開口に円状に連続した山と谷を活用し、当該山と谷はシャッターステップモータ２１８に配置された反転した山と谷と嵌合する。シャッターステップモータ２１８と光学箱１１０の間の光を通さないシールが多くの異なる方法で達成され得ること、及び本開示は上記で開示された特定の方法に限定されるべきでないことを当業者は理解し得る。
【００３０】
電子通信カプラ２２２が光学箱１１０に配置され得る。電子通信カプラ２２２は外部電源コネクタが光学箱１１０の内部のいかなる電気装置とも電気的に接続することを可能にする。例えば、電子通信カプラ２２２は、システム制御器が光学箱１１０内の電気部品に電気的に接続され、それにより制御するのを可能にし得る。さらに電子通信カプラ２２２は、光学箱１１０の内部から光学箱の外部へ、又はその逆の方向で、配線された電気信号のための光を通さない伝送を提供し得る。電子通信カプラ２２２は外部光の侵入を阻止する様々な方法で光学箱１１０に接続され得る。より詳細には、電子通信カプラ２２２は、いかなる外部光も光学箱１１０に入るのを妨げると同時に、適当な位置に電子通信カプラ２２２の固定し得る不透明接着剤で光学箱１１０に接続され得る。さらに、ガスケット又はＯリングは、いかなる外部光も光学箱１１０の内部に入ることを妨げるために、光学箱１１０と電子通信カプラ２２２の間に配置され得る。
【００３１】
図３は１つの面を取り除いた光学箱１１０のより詳細な図を示す。光学箱１１０は第１セクション３０２、第２セクション３０４、第３セクション３０６、第４セクション３０８、第５セクション３１０、及びカバーセクション２２６（図２）から構成され得る。それぞれのセクション３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、２２６は、光を通さないシールを形成するための様々な方法のうちのいずれかを実行することにより、いかなる外部光からも実質的に隔離された内部領域３２２を形成する方法で互いに接続され得る。光を通さない様式でセクションを互いに接続するための多くの可能な方法が本開示に従って利用し得ること、それによって本教示はこれに限定されることを意図していないことを当業者は理解し得る。例えばある特徴に従って、ガスケットは、セクションの間において凹凸関係を提供することにより、すべての接続エッジにおいて設置し得る。代わりに、外部光の侵入が実質的に制限されるようにセクションは溶接されたり、機械加工されたりしてもよい。
【００３２】
光学箱１１０におけるドレインポート不透明付属具３３６は、透明チップ２０８から滴るいかなる液体もドレインポート不透明付属具３３６の内部又は上部に蓄積し、重力により又はチューブ３３８を通して外部ポンプにより光学箱から除去されるように、光学ピペット１０８の下に配置され得る。外れ光が光学箱１１０に入らないように、ドレインポート不透明付属具３３６及びチューブ３３８は、外部光の侵入に実質的に抵抗性を持ち得る。さらに光学箱１１０の内部の光を通さないシールを維持することは、チューブ３３８を螺旋形状で光学箱１１０から離して延出させることにより達成され得る。チューブ３３８の螺旋経路は、チューブ３３８を通して光学箱１１０へと差し込む外部光のための直接的な経路がないことを保証し得る。さらに、チューブ３３８の内部は、チューブ３３８の内部を通して光の伝送を実質的に制限し得るように、非反射材料で作られ得る。１つの形態はチューブ３３８の螺旋構成を採用しているが、当業者は光学箱の内部に向けて光が直接的な経路を有することを妨げるために、多くのチューブ構造が使用され得ることを評価し得る。例えば、とりわけジグザグ、半円形アーチ、又は９０°屈曲は、光学箱１１０に入る光を制限するためにチューブ３３８にて用いられ得て、この開示はいずれかの特定の方向に制限されるべきでない。
【００３３】
囲みセクション３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、２２６により形成される内部領域はまた、とりわけシャッター機構３１４、光学センサ３１６、シャッターセンサ３１８、及び光学アライメントプレート３２０を含み得る。第３セクション３０６は光学ピペット１０８のための光学ピペット凹状シール２２０を含み得る。ディスク部２１２が少なくとも部分的に光学ピペット凹状シール２２０に接続されたとき、光学ピペット１０８の透明チップ２０８は実質的に内部領域３２２内に配置され得る。ディスク部２１２が光学ピペット凹状シール２２０を接触するとき、透明チップ２０８は光学読み取りを行うために所望の位置に配置されることを保証するために、ディスク部２１２は透明チップ２０８から適切な距離離間し得る。さらに、光学ピペット凹状シール２２０は、円状に連続した山と谷を有し、当該山と谷は、ディスク部２１２の対応する部分と逆の相互関係を有する。ディスク部２１２が少なくとも部分的に第３セクション３０６の光学ピペット凹状シール２２０内に配置されるとき、ディスク部２１２及び光学ピペット凹状シール２２０の山と谷は、いかなる外部光も光学箱１１０の内部領域３２２に入ることも実質的に妨げるように、少なくとも部分的に互いに対になる。
【００３４】
光学センサ３１６はシャッターステップモータ２１８に同様に接続するシャッター機構３１４に接続し得る。光学センサ３１６の測定側が光学アライメントプレート３２０に向かって置かれるように、光学センサ３１６が向けられ得る。光学センサ３１６は、光源からの蛍光及び発光信号の両方を測定するために用いられ得る。１つの形態において、光学センサは光電子増倍管であり得る。光学センサ３１６は光に対して感度が高く、所望の光源から入射された光以外のいかなる光も実質的に排除することを内部領域３２２に要求する。
【００３５】
光学アライメントプレート３２０は光学センサ３１６のための多数の読み取り位置を含み得る。図３に示す形態において、光学アライメントプレート３２０は３つの読み取り位置を含む。特に、第１読み取り位置３２６は透明チップ２０８内のサンプルの発光読み取りのためであり得る。第２読み取り位置３２８は実質的に何もなく、暗電流か他の電気的バックグラウンド測定が得られることを可能とする閉じた位置を可能にさせる。第３読み取り位置３３０は光ファイバケーブルを通して伝送される蛍光読み取りのためであり得る。
【００３６】
サンプルからの発光信号が極めて小さいとき、光電子増倍管（ＰＭＴ）のような高感度光学検出器が用いられ得る。第１の読み取り位置３２６、すなわち発光読み取り位置において、ＰＭＴは透明チップ２０８内のサンプルに近接しており、そのためサンプルから放射されるごく少量の発光フォトンを受容し得る。第３読み取り位置３３０、すなわち、蛍光読み取り位置において、ＰＭＴは受け入れファイバ束の一端に近接し、チップからの発せられる放射光の大部分を捕捉する。蛍光及び発光読み取り位置に加えて、ＰＭＴは、暗電流及び他の電気的バックグラウンド測定結果が得られる第２の読み取り位置３２８、すなわち光学的に隔離された位置に配置され得る。
【００３７】
光学センサ３１６はシャッター機構３１４により読み取り位置３２６、３２８、３３０の各々の間で移動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）され得る。シャッター機構３１４はステップモータ、空気式アーム、又は、光学センサ３１６の移動を可能にし得る他のいかなる同等な機構に接続され得る。シャッター機構３１４もまた、シャッターセンサ３１８と通信し得る。シャッターセンサ３１８はシャッター機構３１４の方向を監視し、シャッター機構３１４の所望の動きを確認し、指示し得る。シャッターセンサ３１８は光学センサ３１６が光学アライメントプレート３２０において、多数の読み取り位置３２６、３２８、３３０のいずれか１つに正確に整列されることを確認し得る。
【００３８】
正確な光学読み取りをさらに促進するために、カムシステムがシャッター機構３１４と光学アライメントプレート３２０の間で利用され得る。カムシステムは、光学センサ３１６が１つの読み取り位置からの他の読み取り位置へ移動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）するように、光学センサ３１６が読み取り位置３２６、３２８、３３０の各々に位置する凹状シールから分離し、当該シールに接続することを可能にし得る。カムシステムは光学アライメントプレート３２０の表面内に配置されるＵ字形チャンネル３３２を組み込み得る。Ｕ字形チャンネル３３２は、シャッターステップモータ２１８のシャフトの回転軸中心と同心である、光学アライメントプレート３２０の表面に沿った円弧に追従し得る。Ｕ字形チャンネル３３２は、第２読み取り位置３２８と第３読み取り位置３３０とに位置する１又は複数の戻り止め３３４をさらに有する。１又は複数の戻り止め３３４は、光学アライメントプレート３２０においてＵ字形チャンネル３３２が形成するよりもよりわずかに大きな凹部を形成し得る。１つの形態が第２読み取り位置３２８と第３読み取り位置３３０にある１又は複数の戻り止め３３４のみを示し得るが、第１読み取り位置３２６もまた戻り止めと、それに通じるＵ字形チャンネルとをどのように有し得るかを当業者は理解し得る。
【００３９】
図４は、光学箱１１０が除かれた状態の分解図でシャッターアセンブリ３１４を示す。光学アライメントプレート３２０は旋回ピン４０４の周りに旋回可能であり得る。さらに、旋回ピン４０４は、旋回ピン保持プレート４０６により第５セクション３１０の内部に接続され得る。旋回ピン４０４、旋回ピン保持プレート４０６、及び光学アライメントプレート３２０の間の関係は、光学アライメントプレート３２０が旋回ピン４０４の軸周りを回転し得るようにされ得る。光学アライメントプレート３２０もまた、１又は複数のスプリング４０８と接続し得る。１又は複数のスプリング４０８は、Ｕ字形チャンネル３３２とは反対側の位置で光学アライメントプレート３２０に接続する第１端部と、第５セクション３１０の内部に接続する第２端部とを有する。
【００４０】
Ｕ字形チャンネル３３２は、光学アライメントプレート３２０と光学センサ３１６との間の特定の向きを維持するために、シャッター機構カプラ４１２に配置されたカムピン４０２と相互作用し得る。より詳細に、カムピン４０２がＵ字形チャンネル３３２に配置されるとき、カムピン４０２は光学アライメントプレート３２０と光学センサ３１６の間にわずかなギャップを維持し得る。しかしながら、カムピン４０２が１又は複数の戻り止め３３４に入るとき、光学アライメントプレート３２０は旋回ピン４０４の軸周りに光学センサ３１６に向かって回転し得る。一度カムピン４０２が１又は複数の戻り止め３３４に少なくとも部分的に配置されると、光学センサ３１６は第１、第２、又は第３の読み取り位置３２６、３２８、３３０のいずれかの周りにあるフォトセンサシール４１０と接触することを可能にするために、光学アライメントプレート３２０は光学センサ３１６から十分な距離だけ配向するようになり得る。シャッター機構３１４が光学センサ３１６を再配置するにつれて、カムピン４０２は１又は複数の戻り止め３３４を脱出し、旋回ピン４０４の軸周りに光学センサ３１６から離れるように光学アライメントプレート３２０をわずかに回転し得る。１又は複数の戻り止め３３４から出てＵ字形チャンネル３３２へ入るカムピン４０２の移動は、１又は複数のスプリング４０８をわずかに圧縮し、光学センサ３１６がもはやフォトセンサシール４１０に接触しないことを可能にする。それから、次の１又は複数の戻り止め３３４に到達するまで、カムピン４０２は光学アライメントプレート３２０のＵ字形チャンネル３３２に沿って移動し続け得る。さらに、シャッター機構３１４の形態において、第１読み取り位置３２６に光学センサを方向付ける戻り止めが示されていないけれども、光学センサが第１読み取り位置３２６にあるとき、光学アライメントプレート３２０はカムピン４０２が光学アライメントプレート３２０から外れて（落ちて）配置するのを可能にする位置で終端し得る。１又は複数の戻り止め３３４への出入り移動に類似して、カムピンは、読み取り位置３２６、３２８、３３０の間で光学センサ３１６を方向付けるように光学アライメントプレート３２０から外れたり（落ちたり）、乗ったりし得る。
【００４１】
シャッター機構３１４はハブ４１４によりシャッターステップモータ２１８に接続し得る。ハブ４１４は、ステップモータシャフト４１６の外径よりもわずかに大きな内部の貫通孔を有する実質的に円筒形状であり得る。ハブ４１４はまた、ステップモータシャフト４１６にハブ４１４を圧縮して接続するための手段を有する。さらに、ハブ４１４は、ハブ４１４がシャッター機構３１４に取り外し可能に接続することを可能にする内部貫通孔に平行である少なくとも１つの貫通孔を有し得る。ハブ４１４はステップモータシャフト４１６に圧縮して接続され、シャッター機構３１４がハブ４１４の少なくとも１つの貫通孔に接続されるとき、シャッターステップモータ２１８はシャッター機構３１４の移動を実質的に制御し得る。
【００４２】
ハブ４１４の反対側にあるシャッター機構３１４の端部はシャッター機構カプラ４１２に接続され得る。さらにシャッター機構カプラ４１２は、光学センサ３１６をシャッター機構３１４に接続し得る。最後に、カムピン４０２は、光学アライメントプレート３２０と光学センサ３１６との間に適切な整列を確保するためにシャッター機構カプラ３１２に接続され得る。蛍光励起光源からのクロストークを最小限にしながら、シャッター機構３１４は光学センサ３１６が単一サンプルから発光及び蛍光信号を測定することを可能にする。
【００４３】
図５は、光学ピペット１０８のディスク部２１２が少なくとも部分的に光学ピペット凹状シール２２０と接続された状態の、第１読み取り位置３２６にある光学センサ３１６の部分断面図５００を示す。第１読み取り位置３２６において、光学センサ３１６は光学ピペット１０８の透明チップ２０８に近接して配置され得る。光学アライメントプレート３２０は、第１の読み取り位置３２６においてフォトセンサシール４１０と減光光学フィルタ（neutral density optical filter）５０２を収容し得る。減光光学フィルタ５０２は、減光光学フィルタ５０２が光学センサ３１６の光学動的範囲にある光学信号を調整し得る位置である、透明チップ２０８と光学センサ３１６との間に配置され得る。
【００４４】
透明チップ２０８への光学センサ３１６の近接は、光学センサ３１６が光学ピペット１０８の透明チップ２０８内に配置されたサンプルの発光を分析するのを可能にし得る。発光読み取りの間、背景光の量が最小限に減らされることは極めて重大である。背景光は外部源から光学箱１１０に入り得るいかなる望まれない光であり得る。光学箱１１０に入ることが許容される背景光の量を実質的に制限することにより、発光読み取りの一貫性及び正確性は大いに高められる。図５は、光学ピペット１０８がその中に位置されたとき、ディスク部２１２、光学ピペット凹状シール２２０、及び不透明体２１０が光学箱１１０に入り得る背景光の量をどのように実質的に低減し得るのか、より明確に説明する。
【００４５】
第２読み取り位置３２８において、光学アライメントプレート３２０は貫通孔を含んでおらず、そのため光学センサ３１６は光学センサ３１６の読み取り端部を遮断する閉位置に実質的に配置され得る。第２読み取り位置３２８において、光学センサ３１６はいかなる形式の発光からも実質的に隔離され得る。暗電流及び他の電気的背景測定結果が得られ、所望の測定結果の較正及び正確性に役立つために用いられるのを可能にし得るため、この読み取り位置は有益であり得る。
【００４６】
図６は、光学センサ３１６が第３読み取り位置３３０にある状態の部分断面透視図６００を示す。さらに図１２は、第３読み取り位置において、二叉光ファイバケーブル１２０２が所望の位置１２００間で蛍光励起光を分配させるためにどのように利用され得るかを示している。より詳細には、二叉光ファイバケーブル１２０２は多数の光ファイバから構成され、蛍光励起放射端１２０４へ共通終端１２０６を接続する放射光ファイバケーブル束１２１６を有し得る。さらに、第１伝送光ファイバ束１２１４は光ファイバフィルタハウジング１２１２に共通終端１２０６を接続し得る一方、第２伝送光ファイバ束１２１５は伝送端１２０８に光ファイバフィルタハウジング１２１２を接続し得る。共通終端１２０６は蛍光励起放射端１２０４からの光ファイバと伝送端１２０８からの光ファイバの両方のランダムな構成から構成され得る。さらに、１つの形態において、蛍光励起放射端１２０４よりも伝送端１２０８においてわずかに多くの光ファイバが存在し得る。図６は、第３読み取り位置３３０において、光学センサ３１６が二叉光ファイバケーブル１２０２の伝送端１２０８の終端部にどのように整列され得るかを示す。この整列は光学センサ３１６が二叉光ファイバケーブル１２０２の伝送端１２０８の伝送を正確に読み取ることを可能にし得る。
【００４７】
蛍光励起放射端１２０４は蛍光励起放射源ハウジング１２１０内に少なくとも部分的に配置され得る。蛍光励起放射源ハウジング１２１０は二叉光ファイバケーブル１２０２の蛍光励起放射端１２０４に蛍光励起光源を放射するためのシステムを収容し得る。蛍光が蛍光励起放射端１２０４に放射されるとき、蛍光励起光は二叉光ファイバケーブル１２０２を通して共通終端１２０６へ伝送され得る。共通終端１２０６において、蛍光励起光は光学ピペット１０８の透明チップ２０８内に配置されるサンプルに放射され得る。
【００４８】
図７は、蛍光励起光が光学箱１１０にどのように入るのかを説明する。図７は、光学ピペット１０８がその中に配置された状態の光学箱１１０の部分断面図７００を示す。光学ピペット１０８が光学箱１１０内に配置されるとき、透明チップ２０８は二叉光ファイバケーブル１２０２の共通終端１２０６に近接して配置され得る。光学箱１１０内で透明チップ２０８への共通終端１２０６の近接は、共通終端１２０６から放射される蛍光励起光が透明チップ２０８内に配置されるサンプルに放射されることを可能にし得る。透明チップ２０８内のサンプルへ蛍光励起光が放射されるとき、反応がサンプル内で起こり得る。例えば、透明チップ２０８における流体ビードは、それらに結合した蛍光標識を有し得る。標識における分子は、分子エネルギー状態を惹起し得る励起光エネルギーを吸収し得る。励起された状態は、光学センサ３１６が検出する蛍光を生成するために自発的に下方遷移させ得る。
【００４９】
二叉光ファイバケーブル１２０２の伝送端１２０８から近づく共通終端１２０６の部分は、蛍光励起光がその上に放射されるとき、透明チップ２０８内のサンプルの反応を捕捉し得る。反応の視覚的特徴は、共通終端１２０６から光ファイバフィルタハウジング１２１２を通って、光学センサ３１６により観察され得る伝送端１２０８から外に伝送され得る。伝送端１２０８が共通終端１２０６において望まれない反射された蛍光励起光を伝送していないことを保証するため、光トラップ７０２が共通終端１２０６に対して透明チップ２０８の背後に配置され得る。
【００５０】
光トラップ７０２は、共通終端１２０６から放射されるいかなる蛍光励起光が、光学箱１１０の内部表面から反射されること、及び、共通終端１２０６の第１伝送光ファイバ束１２１４に向けて反射されることを実質的に阻害し得る。先端チップ２０８内のサンプルにより吸収されないいかなる残存蛍光励起光も光トラップ開口７０４を通して光トラップ７０２に入ることを可能にすることにより、光トラップ７０２は蛍光励起光の反射を防止し得る。蛍光励起光が光トラップ開口７０４に入った後、ダイバータ７０６は光トラップ７０２の内部領域７０８について蛍光励起光を消散させ得る。ダイバータ７０６及び内部領域７０８は、光トラップ７０２に導入されるいかなる光も光トラップ７０２から外に反射されないような実質的に非反射表面を含み得る
【００５１】
図１０及び１１は、蛍光励起源を説明する。より詳細には、図１０は、蛍光励起アセンブリ１０００の斜視図を示す。蛍光励起アセンブリ１０００は光学箱１１０から独立した筐体に据え付けられる。本開示の１つの特徴に従って、光源は、サンプル内の常磁性粒子における蛍光標識を効果的に励起するであろうスペクトルの出力を有するハイパワーＬＥＤである。とはいえ、例えばレーザ又はレーザダイオードのような他の光源も同様に用いられ得る。ＬＥＤ回路基板に据え付けられるレンズは光ファイバ束の端部に光の焦点を合わせ得る。ファイバに入る前に、バンドから外れた光、背景放射の電位源が大いに低減され得るように、励起光は狭いバンドパス光学フィルタを通過され得る。ファイバ束の光ファイバは、サンプルに影響を与え、背景に寄与し得る広角度励起光の量を大幅に低減するために、相対的に低い開口数を有する。励起光源におけるシリコンフォトダイオードはＬＥＤの光度を監視するために用いられ得る。受動的なヒートシンクは、わずかな温度範囲内に温度を維持するために光源に取り付けられ得る。
【００５２】
１つの形態のさらなる細部について、蛍光励起アセンブリ１０００は、本体１００２、第１カバー１００４、第１光ファイバカバー１００６、第２光ファイバカバー１００８、制御基板１０１０、及びヒートシンク１０１２を備える。二叉光ファイバケーブル１２０２の蛍光励起放射端１２０４は、蛍光励起アセンブリ１０００の本体１００２内で終端処理され得る。さらに、第１及び第２光ファイバカバー１００６、１００８は、二叉光ファイバケーブル１２０２の蛍光励起放射端１２０４を蛍光励起アセンブリ１０００に接続し得る。第１及び第２光ファイバカバー１００６、１００８は、互いに平行で、互いに１８０°反対に方向付けられた実質的にＵ字形プレートであり得る。この特定の方向は、いかなる外部光も蛍光励起アセンブリ１０００の内部領域に出入りすることを許容することなく、第１及び第２光ファイバカバー１００６、１００８が二叉光ファイバケーブル１２０２を蛍光励起アセンブリ１０００に接続することを可能にし得る。
【００５３】
図１１は蛍光励起アセンブリ１０００の拡大図１１００を示す。さらに本体１００２の内部領域は光センサ１１０２、励起Ｏリング１１０４、励起光フィルタ１１０６、励起レンズ１１０８、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１１０を収容し得る。ＬＥＤ１１１０は、ヒートシンク１０１２と実質的に接触する１つの表面を有し、本体１００２の内部領域に実質的に面する光放射部分を有するように配置され得る。ＬＥＤ１１１０は、ＬＥＤ１１１０により生成された熱の相当量をヒートシンク１０１２に伝送することを可能にする熱的結合コンパウンドでヒートシンク１０１２に接続され得る。ヒートシンク１０１２はＬＥＤ１１１０の望ましい作動温度を維持し得る。
【００５４】
ＬＥＤ１１１０は励起レンズ１１０８を通して光を放射するように方向付けられ得る。励起レンズ１１０８は、二叉光ファイバケーブル１２０２の蛍光励起放射端１２０４へ実質的に向けられるように、ＬＥＤ１１１０により放射された光の焦点を同様に合わせ得る。ＬＥＤ１１１０により放射された光が二叉光ファイバケーブル１２０２に入る前に、励起光フィルタ１１０６を通過され得る。励起光フィルタ１１０６は、共通終端１２０６にある透明チップ２０８内に配置される流体ビードサンプルの励起スペクトルに対応する蛍光励起フィルタであり得る。さらに、励起Ｏリング１１０４はホルダ１１１４と励起光フィルタ１１０６の間にある状態で、本体１００２の内部領域内に配置され得る。ＯリングはＬＥＤ１１１０及び放射光ファイバケーブル束１２１６に対して光フィルタの正確な位置を維持し得る。
【００５５】
光センサ１１０２は、第１カバー１００４と接続され、光センサ１１０２が蛍光励起アセンブリ１０００の内部領域で光放射を測定することを可能にするように方向付けられ得る。光センサ１１０２はホルダ１１１４の背後に配置され得る。さらに、ホルダ１１１４は、光センサ１１０２の位置に実質的に一致しており、光センサ１１０２がＬＥＤ１１１０の状態を実質的に観察するのを可能にする光経路貫通孔１１１６を有し得る。光センサ１１０２もまた、制御基板１０１０に電気的に接続され得る。制御基板１０１０は蛍光励磁アセンブリ１０００の内部状態を決定するための光センサ１１０２により観察された測定結果を監視し得る。例えば、光センサ１１０２は、ＬＥＤ１１１０が光を放射しているかどうかを決定するために制御基板１０１０により利用され得る。さらに、光センサ１１０２はＬＥＤ１１１０により放射された光の強度を決定し、調整するために用いられ得る。さらに制御基板１０１０は、ＬＥＤ１１１０の強さとタイミングを制御し得るシステム制御器と電子通信を行う。
【００５６】
本開示に従って１つの形態によれば、光学システムは、光学サンプルに近接した共通終端で一緒にくくられる、一方がサンプルに光源からの蛍光励起光を伝送する束であり、他方が共通終端でサンプルから蛍光励起光を受け取り光学検出器へその光を伝送する束である、２つの光ファイバ束を含む、二叉光ファイバケーブルを利用する。他の形態において、光ファイバは、蛍光放射光を受け取り、光学検出器に伝送するための、一方がサンプルへ源から励起光を伝送し、他方が励起束に対して例えば９０°のような角度で方向付けられる、２つの分離された光ファイバ束を含み得る。
【００５７】
第１及び第２伝送光ファイバケーブル束１２１４、１２１５は、共通終端１２０６を伝送端１２０８に接続するための光ファイバケーブルを利用し得る。しかしながら、共通終端１２０６と伝送端１２０８の間には光ファイバフィルタハウジング１２１２がある。図８及び９は、光ファイバフィルタハウジング１２１２のさらなる細部について説明する。図８は、光ファイバフィルタハウジング１２１２の斜視図８００と、光ファイバフィルタハウジング１２１２が第１及び第２の伝送光ファイバ束１２１４、１２１５をどのように直列に配置され得るかを特に示す。さらに、光ファイバフィルタハウジング１２１２は出力端８０２と入力端８０４を有し得る。入力端８０４は、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４に沿った伝送が光ファイバフィルタハウジング１２１２に入力される入力位置であり得る。それに応じて、光ファイバフィルタハウジング１２１２の出力端８０２は、伝送が第２伝送光ファイバケーブル束１２１５に出力される出力位置であり得る。
【００５８】
図９は、光ファイバフィルタハウジング１２１２の拡大図９００である。入力端８０４は、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４が光ファイバフィルタハウジング１２１２にどのように入り得るかを説明する。より詳細には、第１エントランスプレート９０２及び第２エントランスプレート９０４は、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４を光ファイバフィルタハウジング１２１２に実質的に接続し得る。第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４の両方は、実施的にＵ字形であり、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４がその中に配置されることを可能にするような実質的な大きさに形成された中心キャビティを提供する。さらに、第１エントランスプレート９０２は、互いに１８０°反対に方向付けられたＵ字形部分を有する第２のエントランスプレート９０４と平行で、同心であり得る。第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４の１８０°の方向付けは、それらが互いに接続されるとき、第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４の中心を通る、実質的に円形の貫通孔を形成し得る。貫通孔は、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４の断面と実質的に同じ直径であり得る。
【００５９】
第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４の後、エントランスシール保持プレート９０６があり得る。エントランスシール保持プレート９０６は第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４と同心の貫通孔を有し得る。さらに、エントランスシール保持プレート９０６の貫通孔は、第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４の貫通孔と実質的に同じサイズであり得る。エントランスシール保持プレート９０６の貫通孔はまた、エントランスＯリング９０８と一致し得る。エントランスＯリング９０８は、エントランスＯリング９０８が第１伝送光ファイバケーブル束１２１４を取り囲むことを可能にするのに十分な直径の大きさを有し得る。さらにエントランスＯリング９０８は、エントランスシール保持プレート９０６とエントランス端部キャップ９１０の間にさらに配置され得る。
【００６０】
エントランス端部キャップ９１０はまた、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４がその中に実施的に配置されることを可能にするのに十分な大きさに形成された第１部分貫通孔を有し得る。第１部分貫通孔は、第１部分貫通孔よりもわずかに小さな直径を有し得る第２部分貫通孔で終端処理するように形成され得る。エントランス端部キャップ９１０の第１及び第２部分貫通孔は第１伝送光ファイバケーブル束１２１４がエントランス端部キャップ９１０内に実質的に配置され、全部が配置されないことを可能にし得る。さらに、第２部分貫通孔に接触するまで、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４はエントランス端部キャップ９１０に嵌合し得る。第２部分貫通孔のわずかに小さな直径は、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４が光ファイバフィルタハウジング１２１２を通して光源を放射することを同時に可能にしながら、第１伝送光ファイバケーブル束１２１４が光ファイバフィルタハウジング１２１２内に正確に配置されることを保証し得る。エントランスＯリング９０８を収容するために、エントランス端部キャップ９１０もまた、エントランスシール保持プレート９０６がエントランス端部キャップ９１０に接続されるとき、エントランスＯリング９０８が凹部内に少なくとも部分的に配置されることを可能にする凹部を有し得る。
【００６１】
入力端８０４に関して、第１伝送光ファイバ束１２１４はエントランス端部キャップ９１０の貫通孔内に配置され得る。さらに、エントランスＯリング９０８、エントランスシール保持プレート９０６、及び第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４は、その中に配置される第１伝送光ファイバ束１２１４と共にエントランス端部キャップ９１０に接続され得る。エントランスＯリング９０８は第１伝送光ファイバケーブル束１２１４をエントランス端部キャップ９１０に実質的に密封（シール）し得る。さらにエントランス端部キャップ９１０は、光ファイバフィルタハウジング１２１２に接続され得る。第１伝送光ファイバ束１２１４がエントランス端部キャップ９１０内に配置されるとき、エントランスＯリング９０８、エントランスシール保持プレート９０６、第１及び第２エントランスプレート９０２、９０４、及び第１伝送光ファイバケーブル束１２１４は、中心軸９１２と実質的に同心配列で保持され得る。
【００６２】
エントランス端部キャップ９１０の後、第１内部Ｏリング９１４、第１フィルタ９１６、第１開口９１８、レンズホルダ９２０、レンズ９２２、第２開口部９２４、第３開口部９２６、第２フィルタ９２８、第３フィルタ９３０、及び第２内部Ｏリング９３２は、すべて光ファイバフィルタハウジング１２１２内に配置され得る。エントランス端部キャップ９１０に続いて、第１内部Ｏリング９１４は第１フィルタ９１６が第１伝送光ファイバケーブル束１２１４と整列して配置されたままであることを保証し得る。第１フィルタの後、レンズホルダ９２０は第１開口部９１８を保持し得る。レンズホルダ９２０は、レンズホルダ９２０が光ファイバフィルタハウジング１２１２の対応するねじ山を付けられた内部表面と対になることを可能にするような外部表面にねじ山が付けられ得る。さらに、レンズ９２２は、光ファイバフィルタハウジング１２１２の内部保持棚に対して固定され得るように、光ファイバフィルタハウジング１２１２内に配置され得る。レンズ９２２が光ファイバフィルタハウジング１２１２の内部保持棚に対して密封された後、それによって内部保持棚に対してレンズ９２２を保持するように、レンズ９２２のホルダは光ファイバフィルタハウジング１２１２に螺合可能に接合され得る。
【００６３】
レンズ９２２に続いて、光ファイバフィルタハウジング１２１２内に第２開口部９２４、第３開口部９２６、第２フィルタ９２８、第３フィルタ９３０、及び第２内部Ｏリング９３２が設けられ得る。第２及び第３開口部９２４、９２６は、実質的に円形であり、貫通孔を含み得る。第２開口部９２４は第３開口部９２６よりもわずかに小さな外径を有し得る。さらに、第２及び第３開口９２４、９２６が対応する部分貫通孔内に配置されるように、第２及び第３開口９２４、９２６が特に光ファイバフィルタハウジング１２１２内で間隔を空けられることを可能にするように、光ファイバフィルタハウジング１２１２は対応する直径の部分貫通孔を有し得る。
【００６４】
次に、第２及び第３フィルタ９２８、９３０が設けられ得る。第２及び第３フィルタ９２８、９３０は、出口キャップ９３４に接触され得る第２内部Ｏリング９３２により少なくとも部分的に光ファイバフィルタハウジング１２１２内に維持され得る。出口キャップ９３４は、光ファイバフィルタハウジング１２１２の出力端８０２に配置され得る。入力端８０４に類似して、出力端８０２は、出力端８０２で第２伝送光ファイバケーブル束１２１５を密封し得る出口Ｏリング９３６を有し得る。出口Ｏリング９３６は、第２伝送光ファイバケーブル束１２１５を出口キャップ９３４、及び第１及び第２出口プレート９４０、９４２と共に出口シール保持プレート９３８に接続することにより、第２伝送光ファイバケーブル束１２１５を密封し得る。出力端８０２は、入力端８０４と実質的に同じように、光ファイバフィルタハウジング１２１２と整列して第２伝送光ファイバケーブル束１２１５を保持し得る。１つの形態において、３つのフィルタ９１６、９２８、９３０は、励起光を除去するためのノッチフィルタ、発光信号を除去するためのロングパスフィルタ、蛍光放射信号からのバンドから外れた又は広角度の光をさらに低減するための放射フィルタであり得る。
【００６５】
図１２は、本開示の１つの形態が、どのように光ファイバを経由して１つの光源から共通終端へと光を伝送し、サンプルに光を放射し、サンプルの光学的反応を光ファイバケーブルを通して観察し、観察された反応をフィルタにかけ、フィルタにかけられた光を光学検出器に伝送するのかを示す。より詳細には、ＬＥＤ１１１０は蛍光励起光を最初に生成し得る。それから、光が放射光ファイバケーブル束１２１６の１つの終端への放射のために焦点を合わされる励起レンズ１１０８を光は通過する。放射光ファイバケーブル束１２１６の終端に入る前に、蛍光励起を促進するために、励起光フィルタ１１０６はＬＥＤ１１１０により生成された光をフィルタにかけ得る。フィルタをかけられた光は、放射光ファイバケーブル束１２１６を通して、透明チップ２０８内に配置されたサンプルに放射され得る共通終端へ運ばれ得る。蛍光励起光がサンプルに放射されるとき、光は視覚的反応を放射するためにサンプルと反応し得る。
【００６６】
サンプルの視覚的反応は共通終端１２０６で第１伝送光ファイバケーブル束１２１４により捕捉され得る。さらに視覚的反応は第１伝送光ファイバケーブル束１２１４を通して共通終端１２０６から光ファイバフィルタハウジング１２１２へと伝送され得る。光ファイバフィルタハウジング１２１２において、視覚的反応は、視覚的反応から望まれない周波数を減衰し得るノッチフィルタであり得る第１フィルタ９１６と、レンズ９２２における第１開口部９１８とを通して放射され得る。さらに、レンズ９２２は、視覚的反応を修正し、第２及び第３開口部９２４、９２６を通し、第２及び第３フィルタ９２８、９３０を通して、信号を放射し得る。視覚的反応が第２及び第３フィルタ９２８、９３０通過した後、フィルタをかけられた視覚的反応は第２伝送光ファイバケーブル束１２１５の出力終端に放射され得る。
【００６７】
それから、第２伝送光ファイバケーブル束１２１５は、伝送端１２０８の終端にフィルタをかけられた視覚的反応を運び得る。光学センサ３１６が第３読み取り位置にあるとき、伝送端１２０８の終端は、光学センサ３１６に近接し、整列して配置され得る。それから、第２伝送光ファイバケーブル束１２１５の伝送端１２０８は、透明チップ２０８内のサンプルから光学センサ３１６へ観察された読み取りを放射し得る。
【００６８】
図１３は、ピペット移動アーム２０４、シャッターステップモータ２１８、シャッターセンサ３１８、光学センサ３１６、ＬＥＤ１１１０、及び光センサ１１０２がシステム制御部１３００にどのように電気的に接続され、制御されるのかを説明する。自動化された分析計１００を制御する方法は、最初にピペット移動アーム２０４をニュートラル位置に方向付けることから開始し得る。ニュートラル位置から、第１ステップ１３０２において、システム制御部は、ピペット移動アーム２０４を反応ロータ１０６に配置されたキュベットの内部位置に光学ピペット１０８を方向付けるように移動し得る。システム制御部が第１ステップ１３０２を実行した後、第２ステップ１３０４においてキュベットから多量のサンプルを吸引するための光学ピペット１０８に指令を送り得る。それから、第３ステップ１３０６において、システム制御部はキュベットから光学ピペット１０８を引き出し得る。光学ピペット１０８がキュベットの上に配置される間に、第４ステップ１３０８において、システム制御部はサンプルを透明チップ２０８の適切な位置に配置するため、光学ピペットに指示して多量の空気を吸引し得る。一度サンプルが透明チップ２０８の適切な位置に配置されると、第５ステップ１３１０において、システム制御部は、透明チップ２０８が光学箱１１０内に配置されるような位置に光学ピペットを移動し得る。
【００６９】
システム制御部が透明チップ２０８内部にサンプルを取得し、透明チップ２０８を光学箱１１０内の適切な位置に配置された後、第６ステップ１３１２において、システム制御部は、第２読み取り位置３２８から第１読み取り位置３２６へ光学センサ３１６を移動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）するために、シャッターステップモータ２１８及びシャッターセンサ３１８に信号を送付し得る。第７ステップ１３１４において、システム制御部は、光学センサ３１６からの入力を記憶することにより、サンプルから発光読み取りを取得し得る。第７ステップ１３１４において発光読み取りを取得した後、第８ステップ１３１６において、システム制御部は、光学センサ３１６を第３読み取り位置３３０へ移動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）するためにステップモータ２１８及びシャッターセンサ３１８に指令を送出し得る。
【００７０】
第９ステップ１３１８において、光学センサ３１６が第３読み取り位置３３０に方向付けられると、システム制御部はＬＥＤ１１１０が蛍光励起光を放射することを可能にし得る。システム制御部が時間インターバル１３２０において光学センサ３１６のパルスをカウントする前に、システム制御部は、ＬＥＤ１１１０に安定するのに十分な時間を与え得る。１つの形態において、ＬＥＤ１１１０が安定するのに約１０ミリ秒かかり、光学センサ３１６は１００ミリ秒で読み取りを行い得る。ステップ１３２０と同時に、ステップ１３２１において、光センサ１１０２は時間インターバルにおいてＬＥＤ１１１０の参照信号を読み取り得る。システム制御部が第１０ステップ１３２０又は第１１ステップ１３２１において光学センサ３１６から必要な蛍光読み取りを取得した後、システム制御部は、第２位置３２８において光学センサ３１６を方向付けるために、ステップモータ２１８とシャッターセンサ３１８とに指令を出す第１２ステップ１３２２を実行し得る。
【００７１】
光学センサ３１６が第２位置３２８に配置された後に、第１３ステップ１３２４においてシステム制御部は光学箱１１０から光学ピペット１０８を引き出し、光学ピペット１０８を洗浄ステーション２２４に移動させ得る。光学ピペット１０８が洗浄ステーション２２４に配置されると同時に、第１４ステップ１３２６で、システム制御部は、多量の空気を分配することによりサンプルを洗い流すように光学ピペット１０８に指示を送出し得る。サンプルが光学ピペット１０８により洗い流された後、システム制御部は、光学ピペット１０８が光学ピペット１０８の透明チップ２０８を洗浄するためにシステム液体を利用する第１５ステップ１３２８の間に洗浄サイクルを実行し得る。システム制御部は、透明チップ２０８から残りのシステム液体をすべて除去するために第１６ステップ１３３０において最終の空気吸引を実行し得る。最後に、システム制御部は、第１７ステップ１３３２の間に次のサイクルのための準備としてニュートラル位置に光学ピペット１０８を戻し得る。
【００７２】
システム制御部は、当業者により知られている様々な形式を利用して、図１３に示される指令を実行し得る。システム制御部は、システム制御部により行われる各々の指令のために規定されたインターバルの時間スケールで指令を実行し得る。システム制御部はまた、次のステップに移るための適切な時間を決定するために、システム全体にわたって配置された様々なセンサを利用し得る。例えば、システム制御部が次のステップに移る前の時間シーケンスを開始し得る時点でシャッター機構３１４が正確な向きにあるとき、シャッターセンサ３１８はシステム制御部と通信し得る。当業者は、システム制御部が自動化された分析計１００を制御しうる、時間シーケンス指令、近接センサ、光学センサ、及び類似のもののような多くの方法を理解し得る。そして、この開示はいかなる１つの形態にも限定されるべきでない。
【００７３】
本願の原理を具体化する典型的な形態が上記で開示されてきたが、本願は開示された形態に限定されない。代わりに、この出願は、一般的な原理を用いた出願のいずれの変化、用途、又は適応を包含することを意図する。さらに、この出願は、もう少しで知られるような本開示からの発展、又はこの本願に付随し、付加的なクレームの限定に含まれる技術分野における慣習的実践を包含することを意図する。
【００７４】
ここで用いられる専門用語は固有の具体的な形態のみを記述する目的のためであり、限定することを意図していない。ここで用いられるように、文脈がはっきりと他の意味を示さない限り、単数形“a”、“an”及び“the”は、同様に複数形を含むことを意図される。用語“comprise”、“comprising”、“including”及び“having”は、包括的であり、そのため言及された特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は部品の存在を明確に記述し、１又は複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品、及び／又はそのためのグループの存在又は追加を除外するものでない。特に動作の順番として特定されない限り、ここで記述される方法のステップ、プロセス、及び操作は、特に議論され又は説明された順位で必ず動作を要求されるものとして解釈されない。追加の又は代替的なステップが採用され得ることもまた理解される。
【００７５】
［付記］
［付記１］
自動化された分析計における化学プロセスの一部としてキュベットからサンプルを吸引するよう構成される光学ピペットと、
光を通さない様式で、前記光学ピペット、二叉光ファイバ束の共通端及び放射端、ドレインチューブ、並びにマルチピン電源／信号コネクタと接続する不透明な光学箱と、
蛍光励起光源と、
効果的に発光し、それにより前記光学ピペットの先端における蛍光サンプルを励起し、同時に前記蛍光サンプルからの放射光の一部を集めるように、１方の脚が前記光源に接続され、１方の脚が一連の放射光ファイバを通して前記光学箱の蛍光検出ポートに接続され、共通端が前記光学箱に接続される二叉光ファイバ束と、
前記箱に外れ光を導入することなく、前記ピペットのチップからの流体の液滴が前記光学箱から除去されることを可能にするドレインポートと、
前記サンプルからの蛍光及び発光信号の両方を測定するのに十分な動的範囲を有する光学検出器と、
発光読み取り位置、蛍光読み取り位置、及び光学暗部位置の間で前記光学検出器を移動し得るシャッター機構と、
を備える自動化された免疫化学分析計のための光学読み取りサブアセンブリ。
【００７６】
［付記２］
前記光学ピペットのチップは、前記蛍光励起光源により影響されない透明材料から形成されている、付記１に記載の光学読み取りサブアセンブリ。
【００７７】
［付記３］
前記ピペットが読み取り位置にあるとき、前記光学箱への光の侵入を制限するために、前記光学ピペットにあるディスク部に接続する、前記光学箱にある凹状シールをさらに備える、付記１に記載の光学読み取りサブアセンブリ。
【００７８】
［付記４］
前記蛍光励起光源が発光ダイオードである、付記１に記載の光学読み取りサブアセンブリ。
【００７９】
［付記５］
前記二叉光ファイバ束の前記共通端における光ファイバは、ランダムに方向付けられて配置される、付記１に記載の光学読み取りサブアセンブリ。
【００８０】
［付記６］
背景光が前記光学箱に入ることを制限する前記ドレインポートに接続するドレインチューブをさらに備える、付記１に記載の光学読み取りサブアセンブリ。
【００８１】
［付記７］
ニュートラル位置からキュベット内部位置に光学ピペットを移動させること、
前記キュベットからサンプルを吸引すること、
前記キュベットから外に前記光学ピペットを持ち上げると共に、多量の空気を吸引することにより前記光学ピペットの先端に前記サンプルを配置すること、
光学箱の内部領域内で、前記光学ピペットの透明チップを方向付けるように前記光学ピペットを移動させること、
電気モータを用いて光学センサを第２位置から第１位置に回転させること、
前記光学センサからの発光読み取りを測定し、記憶すること、
前記光学センサを第３位置に回転させること、
励起発光ダイオードが励起光を励起光ファイバ束の１つの終端に放射することを可能にすること、
前記励起光ファイバ束からの前記励起光を前記サンプルに放射すること、
観察された蛍光放射を、伝送光ファイバ束を通して前記光学センサから向かい側に配置される伝送終端に伝送すること、
前記光学センサで前記伝送終端から放射された蛍光読み取りを測定し、記憶すること、
前記第２位置に前記光学センサを回転させること、
前記光学センサが前記第２位置にある間の暗部読み取りを測定し、記憶すること、
前記光学ピペットを前記光学箱から洗浄ステーションへ移動させること、
多量の空気を吸引することにより前記光学ピペットから前記サンプルを洗い流すこと、
システム液を前記光学ピペットに吸引すると共に、洗浄サイクルにおいて前記システム液を分散すること、及び、
次のサンプルに備えて前記光学ピペットを前記ニュートラル位置に移動させること、
を含む、自動化された蛍光及び発光読み取り装置を制御するための自動化された方法。
【００８２】
［付記８］
サンプルを収容するピペットチップを受け入れることができる光を通さない光学箱と、
前記光学箱内に配置され、発光読み取り位置と蛍光読み取り位置の両方に配置されることができる光学センサと、
励起光ファイバ束及びサンプル伝送光ファイバ束と、
励起光を前記励起光ファイバ束の第１終端に放射する励起光アセンブリと、
前記サンプル伝送光ファイバ束に沿って配置された直列なフィルタと、
を備え、
前記光学センサは、前記発光読み取り位置にある間に前記サンプルからの発光読み取りを観察し、それから前記蛍光読み取り位置に移動し、その後に、光源が、前記ピペットチップにある前記サンプルへ前記励起光を伝送するように構成された前記励起光ファイバ束の１つの端部に、蛍光励起光を放射し、
前記伝送光ファイバ束は、前記サンプルから観察された前記蛍光読み取りを、前記直列なフィルタを通して、前記蛍光読み取り位置に配置された前記光学センサへ伝送するように構成される、
前記サンプルの発光及び蛍光を測定するための装置。
【００８３】
［付記９］
共通終端であって、前記励起光ファイバ束及び前記サンプル伝送光ファイバ束の両方が、当該共通終端が前記光学箱において前記サンプルに面するように、互いにランダムに混在され配置される、共通終端をさらに備える、付記８に記載の装置。
【００８４】
［付記１０］
前記サンプルに面するように配置され、前記サンプル伝送光ファイバ束の前記終端から約９０°の角度で方向付けられた前記励起光ファイバ束の終端をさらに備える、付記８に記載の装置。
【００８５】
［付記１１］
前記直列なフィルタは、レンズ、励起光を除去するノッチフィルタ、前記発光信号を除去するロングパスフィルタ、及びバンドを外れた又は広角度のいかなる光をも低減する放射フィルタを含み得る、付記８に記載の装置。
【００８６】
［付記１２］
前記励起光と前記励起光ファイバ束の前記第１終端の間に配置された励起レンズをさらに備える、付記８に記載の装置。
【００８７】
［付記１３］
前記光学センサが前記発光読み取り位置にあるときに、前記光学センサと前記サンプルの間に配置された減光フィルタをさらに備える、付記８に記載の装置。
【００８８】
［付記１４］
前記光学センサを所望の方向に整列し、分離するのを促進するよう構成された光学アライメントプレートをさらに備える、付記８に記載の装置。
【００８９】
［付記１５］
前記光学センサの適切なアライメントを保証するカムをさらに備える、付記１４に記載の装置。
【００９０】
［付記１６］
前記光学アライメントプレートの前記蛍光読み取り位置にある第１シールと、前記光学アライメントプレートの前記発光読み取り位置にある第２シールと、をさらに備え、前記第１及び第２シールは、前記光学センサの外周を前記光学アライメントプレートに密封するように構成されている、付記１４に記載の装置。
【００９１】
［付記１７］
前記光学センサの位置を監視するシャッターセンサをさらに備える、付記８に記載の装置。
【００９２】
［付記１８］
発光ダイオードの光ファイバ束の終端から放射される背景光を捕捉する前記光学箱内に配置される光トラップをさらに備える、付記８に記載の装置。
【００９３】
［付記１９］
前記光学センサ及び前記発光ダイオードを制御する制御部をさらに備える、付記８に記載の装置。
【００９４】
［付記２０］
前記光学センサは光電子増倍管である、付記８に記載の装置。
【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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