(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応および／または生化学反応が行われ得る複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
層状構造を有する蓋であって、外側カバー、それらが前記複数の容器に配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、および、前記内側熱伝導層と前記外側カバーの間に配置され、前記蓋が前記閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の前記頂部シールに対して前記内側熱伝導層を付勢する、圧縮層、を含み、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造をさらに含む、前記蓋、を含み、
前記蓋は、それらが前記ウエル内に配置されるときに、前記反応容器の全ての前記頂部シールと実質的に同時に接触する方向で前記閉鎖位置に配置可能である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記熱マウントおよび前記熱モジュールが各々の中心軸方向開口を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項３】
前記熱モジュールが前記熱マウントに熱的に結合される第１側面、および対向する第２側面を含み、前記装置が前記熱モジュールの前記第２側面に熱的に結合されるヒートシンクをさらに含む、ことを特徴とする請求項１ないし２のいずれか一項に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項４】
複数の光導波路をさらに含み、各々の複数の光導波路が、反応容器が各々のウエルに配置されるときに各々の反応容器から光を受容するための第１端部と、前記光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを有する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの光センサが少なくとも１つのカラーセンサを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光センサが少なくとも１つの単色センサを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項７】
前記蓋の前記圧縮層がフォームである、ことを特徴とする請求項１に記載の化学装置および／または生化学装置。
【請求項８】
前記熱モジュールが、
熱電モジュール、
抵抗ヒータ、または、
異なる温度の液体によって提供される加熱および冷却を有するサーマルヒータのいずれか１つである、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のような化学反応および／または生化学反応のためのシステムの改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの化学および生化学反応は、高精度に制御された温度変化を要求する処理を行う。しばしば、そのような反応は、所望の効果を生じさせるために、いくつかの、または多数の温度変化のサイクルを経ることを必要とすることがあり得る。さらに、多くのそのような化学よび生化学反応は、特定の反応条件下で生じる、または変更される、蛍光シグナル、化学発光シグナル、または生物発光シグナルのような検知可能な光シグナルを生じさせる処理を行う。そのようなシグナルは、特定の条件下、例えば、加えられた励起エネルギーで光を放射する反応の試薬または結果物のため発し得り、または、それ自身の反応によって発生されることによって発し得る。
【０００３】
これらの光シグナルの検出には種々の方法が使われる。特に、それらは、テストサンプルに特定の試薬の有無を示す、または、進行についての情報または特定の反応速度を提供し得る、反応の発生の検知を可能にし得る。用語「光（light）」は、可視光を含むように一般に使われるが、反応から発し得り、かつ検出され得る光シグナルが、スペクトルの赤外部および／または紫外部にも生じ得ることは理解されることになるだろう。また、用語「光（light）」は、検出され得るどのような波長の反応から発し得る全ての光シグナルを包含することになるだろう。
【０００４】
当然ながら、正確な蛍光測定は正確な励起光源に依存する。このことは、励起光源、または慎重に制御された光源に依存するだけでなく、その光源または各々の光源から、均一になるように適切に制御され、かつ強度および波長に適切に制御された反応容器に結合している光にも依存する。既知のシステムにおいて、光源および反応容器に結合している、そのような光源制御が欠けている。
【０００５】
比較的多数の高精度制御された温度変化サイクルが要求され、および検知可能なシグナルおよび特に蛍光シグナルが監視される反応の特定の具体例は、核酸増幅技術および特にポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）である。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）によってＤＮＡの増幅は、分子生物学の基本の技術である。ＰＣＲは、広く使われ、かつ目的の核酸の相対的な量が低いサンプルでさえ、サンプル中に特定の核酸の存在を検知するための効果的な技術である。したがって、それは、研究に加えて診断および検出を含む幅広い分野において有用である。
【０００６】
ＰＣＲによる核酸分析はサンプル調整、増幅、および生成物分析を必要とする。これらのステップは、通常、順次実行されるが、増幅および分析は、同時に生じ得る。
【０００７】
ＰＣＲの中で、特定の目的の核酸は、ステップのサイクルの一連の反復によって増幅される。ステップのサイクルにおいて、反応混合物に存在する核酸は、比較的高温、例えば、９５℃（変性）で変性され、次いで、反応混合物は、短いオリゴヌクレオチドプライマーが一本鎖の目的の核酸に結合する温度、例えば、５５℃（アニーリング）に冷却される。その後、プライマーは、ポリメラーゼ酵素を、例えば、７２度（伸長）で使うことで伸長され、元々の核酸配列が複製される。変性、アニーリングおよび伸長の繰り返しサイクルは、サンプルに存在する目的の核酸量の指数的な増加を引き起こす。
【０００８】
この熱プロファイルの変更は可能であり、例えば、変性とアニーリングの温度だけの間をサイクルすること、または、１つ以上の温度をサイクルからサイクルで変更することである。
【０００９】
多くのそのような化学反応または生化学反応は、いくつかの、時には多数のアレイ状に配置されたレセプタクルを有する装置で行われる。反応に影響しないように、レセプタクルは、しばしば、板にウエルのアレイとしてポリプロピレンで形成される。ウエルは、ウエルの壁を通り熱伝導率によって熱的に制御されるように、ウエルは熱的に制御される金属マウントの中に装入される。所望の熱制御を提供する種々の方法が知られている。最も一般的な一つは、加熱または冷却（モジュールを通る電流の方向に依存する）を提供するために使われ得る、ペルチェモジュールのような熱電モジュールの使用によってである。ペルチェモジュールは良く知られており、かつ本明細書で詳細に記載されることにならないが、ペルチェモジュールは、一対のセラミックと、半導体が順次搭載され、ｐ−ｎ−、およびｎ−ｐ−ジャンクションを形成する熱伝導プレートとで実質的になる。各々のジャンクションは熱伝導プレートと熱接触を有する。電流の一つの極を切り替えるとき、温度差が熱伝導プレートの間に形成される。それらの一つは加熱し、かつヒートシンクとして動作し、他は冷却し、かつ冷却装置として動作する。
【００１０】
しかしながら、ペルチェモジュールは、最初の事例で正確な繰り返しの熱サイクルで使われたとき、それらがそのような熱サイクルのために設計されていないので、いくつかの不利益を与える。第１に、ペルチェモジュールはそれ自身熱伝導するので、デバイスを通して電力損失がある。第２に、電流反転は、対照的でない、半導体ジャンクションを横切るドーパントマイグレーションを生じる。したがって、ジャンクションは、時間の経過とともに異なる半導体の間のジャンクションとしてのその機能を効果的に損失する。さらに、繰り返しの温度変化は、ペルチェモジュール中でそれら自体対象的でない、繰り返しの拡大および収縮サイクルを生じる。ペルチェモジュールが、ウエルを保持する熱マウントと熱接触にあり、かつ異なる速度で拡大または収縮する異なる金属としばしばそれ自体形成されるので、機械的な問題が発現する。これらは、ペルチェモジュールを通り、かつヒートシンクの中に、高圧力でモジュールを機械的に固定することで、例えば、ウエルを有する熱マウントから拡大するボルトを用いることで時に軽減されるが、機械的な問題は依然として存在する。さらに、ボルトそれ自体が、熱サイクルの正確な制御に逆に影響し得る熱経路を形成する。これは、電力源をペルチェモジュールに電気的に接続するために使われるワイヤにも当てはまる。ペルチェモジュールは、温度のランプアップおよびランプダウンの間の極めて高い電力を必要とするので、高電力源が必要とされ、および、そのため、大きい（厚い）ワイヤが電力源をペルチェモジュールに接続するために使われている。これらのワイヤは、ペルチェモジュールに、またはペルチェモジュールから、非制御の熱経路を提供する。当然ながら、ペルチェモジュールの縁部の温度は、また、その温度および他の特性が一様でないかもしれない、非制御の大気によって、それらが取り囲まれているため、わずかに制御可能である。最後に、ペルチェモジュールの動作の性質のため、熱い場所および冷たい場所がそれの表面に形成し、表面は、アルミニウム、銅、または銀でしばしば作製される大きな熱伝導ヒートシンク、および／または、アルミニウムまたは銅で通常作製される大きな熱伝導マウントへ付着することによって軽減され得り、さらに機械的な問題を再度提供する加熱を平均にする。
【００１１】
したがって、化学システムおよび／または生化学システムに改善を提供し、上記課題のいくつかを解決または少なくとも低減することが目的である。反応は、ポリメラーゼ連鎖反応、または、例えば、リガーゼ連鎖反応、核酸配列ベース増幅、ローリングサークル増幅、鎖置換増幅、ヘリカーゼ依存性増幅、または転写増幅のような他のタイプの化学反応であり得る。
【００１２】
したがって、本発明のいくつかの態様は以下を含み得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
項１．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有し、前記複数のウエルが５つ以上の側面を有する１つ以上の同心の正凸型多角形、または１つ以上の同心円に配置される、熱マウント、および、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、を含むことを特徴とする装置、または、
項２．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
層状構造を有する蓋であって、外側カバー、それらが前記複数の容器に配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、および、前記内側熱伝導層と前記外側カバーの間に配置され、前記蓋が前記閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の前記頂部シールに対して前記内側熱伝導層を付勢する、圧縮層、を含み、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造をさらに含む、前記蓋、を含むことを特徴とする装置、または、
項３．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品を含む単一プリント回路板であって、前記熱モジュールから断熱されている前記単一プリント回路板、を含むことを特徴とする装置、または、
項４．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、
反応容器が各々のウエルに配置されたときに、前記複数の反応容器に励起光を伝えるように結合される少なくとも１つの励起光源、
反応が各々のウエルに配置されたときに、前記複数の反応容器から光を受容するように結合される少なくとも１つの光源、および、
少なくとも２つの前記熱モジュール、前記少なくとも１つの励起光源および前記少なくとも１つの光源を制御するための電子部品を含む単一プリント回路板、を含むことを特徴とする装置、または、
項５．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、および、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、を含み、
少なくとも１つの前記ウエルの垂直軸が前記熱モジュールと交差しない、ことを特徴とする装置
項６． 化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
複数の光導波路であって、反応容器が各々のウエルに配置されるときに各々の反応容器から光を受容するための第１端部と、前記光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを、各々が有する複数の光導波路、を含み、各々の前記光導波路が少なくとも２つの光導波路を含み、それらの間の光経路に光フィルタを直列に結合される、ことを特徴とする装置、または、
項７．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
前記装置のステータスの視覚的指標および／または聴覚的指標をユーザに提供する手段、を含むことを特徴とする装置、または、
項８．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、
蓋であって、外側カバー、反応容器が前記複数のウエルに配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造を含む蓋、
単一プリント回路板であって、少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品、および１つ以上の加熱要素を含む単一プリンンと回路板、および、
前記単一プリント回路板と前記蓋の間に結合される３軸接続、を含み、前記３軸接続が前記プリント回路板に接続するための３軸コネクタ、および前記蓋に接続するために対応する３軸コネクタを含む、ことを特徴とする装置、または、
項９．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
完全に脱離可能な蓋であって、外側カバー、反応容器が前記複数のウエルに配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造を含む蓋、を含むことを特徴とする装置、または、
項１０．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する前記熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、
取り替え可能な蓋であって、外側カバー、反応容器が前記複数のウエルに配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造、および不揮発性データ記憶装置を含む蓋、
プリント回路板であって、少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品、および１つ以上の加熱要素を含む単一プリンンと回路板、を含み、および、
前記不揮発性データ記憶装置は、前記蓋が既知でかつサポートされたタイプであるかを識別するために使われるデータを記憶するために使われ、かつ１つ以上の加熱要素は、前記蓋が既知でサポートされたタイプであると識別されるときだけ有効である、ことを特徴とする装置、または、
項１１．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、
蓋であって、外側カバー、反応容器が前記複数のウエルに配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造、および前記内側熱伝導層に隣接する温度を感知する温度センサを含む蓋、
プリント回路板であって、少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品、および１つ以上の加熱要素を含むプリンンと回路板、を含み、および、
前記感知された温度は、１つ以上の加熱要素の動作を制御するために使われる、ことを特徴とする装置、または、
項１２．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
蓋であって、外側カバー、反応容器が前記複数のウエルに配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記蓋を係止するためのバヨネット係止機構を含む蓋、を含むことを特徴とする装置、
項１３．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
前記装置の全ての制御機能を実行するための単一マイクロコントローラを含むプリント回路板、を含むことを特徴とする装置、または、
項１４．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する第１側面、および、対向する第２側面を含む熱モジュール、
前記熱モジュールの前記第２側面と熱的に結合する第１ヒートシンクであって、半径方向外側に前記第１ヒートシンクの中央部から延びる複数の熱伝導フィンを有する第１ヒートシンク、
少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品を含むプリント回路板であって、前記第１ヒートシンクから断熱されている前記単一プリント回路板、および、
前記単一プリント回路板と熱的に結合する第２ヒートシンクであって、半径方向外側に前記第２ヒートシンクの中央部から延びる複数の熱伝導フィンを有する第２ヒートシンク、を含むことを特徴とする装置、または、
項１５．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、
少なくとも前記熱モジュールを制御するための電子部品を含むプリンンと回路板、を含み、
少なくとも前記熱モジュールおよび前記熱マウントは中心軸孔構造で構成されている、ことを特徴とする装置、または、
項１６．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントを熱的に制御するために前記熱マウントと熱的に結合する熱モジュール、および、
複数の光導波路であって、反応容器が各々のウエルに配置されるときに反応容器から光を受容するための第１端部と、前記光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを、各々が有する複数の光導波路、を含み、前記光導波路の第２端部が前記少なくとも１つの光センサに直接載置されている、ことを特徴とする装置、または、
項１７．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有する、熱マウント、
前記熱マウントおよび第２側面と熱的に結合する第１側面を有する熱モジュール、
前記熱電モジュールの前記第２熱伝導側面と熱的に結合する第１ヒートシンクであって、本体、および前記第１ヒートシンクの前記本体から外側に延びる複数の熱伝導フィンを含む前記ヒートシンク、
少なくとも前記熱モジュール、少なくとも１つの励起光源および少なくとも１つの光源を制御するための電子部品を含む少なくとも１つのプリント回路板、
第１の複数の光導波路であって、少なくとも１つの励起光源から励起光を受容するための第１端部と、反応容器が各々のウエルに配置されたときに反応容器から前記励起光を伝えるための第２端部とを、各々が有する第１の複数の光導波路、および
第２の複数の光導波路であって、反応容器が各々のウエルに配置されるときに反応容器から光を受容するための第１端部と、前記光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを、各々が有する第２の複数の光導波路、を含み、
前記第１ヒートシンクは、前記複数の熱伝導フィンによって少なくとも部分的に画定された内部空間を含み、および前記プリント回路板、前記励起光源、前記光源、および、前記第１の複数の光導波路および第２の複数の光導波路は、前記内部空間に配置されている、ことを特徴とする装置、または、
項１８．化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するための化学装置および／または生化学装置であって、
熱伝導材料の熱マウントであって、前記熱マウントが前記反応容器を受容するための複数のウエルを有し、前記複数のウエルが５つ以上の側面を有する１つ以上の同心の正凸型多角形、または１つ以上の同心円に配置される、熱マウント、
層状構造を有する完全に脱離可能な蓋であって、外側カバー、それらが前記複数の容器に配置され、かつ前記蓋が閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の頂部シールと接触するための内側熱伝導層、および、前記内側熱伝導層と前記外側カバーの間に配置され、前記蓋が前記閉鎖位置にあるときに、前記反応容器の前記頂部シールに対して前記内側熱伝導層を付勢する、圧縮層、を含み、前記内側熱伝導層を加熱するための１つ以上の加熱要素、および前記閉鎖位置にある前記脱離可能な蓋を係止するための係止構造をさらに含む、前記蓋、
前記熱マウントおよび第２側面と熱的に結合する第１側面を有する熱モジュール、
前記熱電モジュールの前記第２側面と熱的に結合する第１ヒートシンクであって、半径方向外側に前記第１ヒートシンクの中央部から延びる複数の熱伝導フィンを有する第１ヒートシンク、
少なくとも前記熱モジュールおよび前記脱離可能な蓋の加熱要素を制御するための電子部品、少なくとも１つの励起光源、および少なくとも１つの光源を含む少なくとも１つのプリント回路板であって、第１ヒートシンクから断熱されている前記プリント回路板、
前記プリント回路板と熱的に結合する第２ヒートシンクであって、半径方向外側に前記第２ヒートシンクの中央部から延びる複数の熱伝導フィンを有する第２ヒートシンク、
第１の複数の光導波路であって、少なくとも１つの励起光源から励起光を受容するための第１端部と、反応容器が各々のウエルに配置されたときに反応容器から前記励起光を伝えるための第２端部とを、各々が有する第１の複数の光導波路、
第２の複数の光導波路であって、反応容器が各々のウエルに配置されるときに反応容器から光を受容するための第１端部と、前記光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを、各々が有する第２の複数の光導波路、を含むことを特徴とする装置。
【００１４】
１つ以上の実施形態の種々の好ましい特徴は以下である。
【００１５】
熱モジュールは
熱電モジュール、
抵抗加熱ヒータ、または、
異なる温度の液体によって提供される加熱および冷却を有するサーマルヒータのいずれか一つである。
【００１６】
熱マウントおよび熱電モジュールは、各々の中心軸方向開口を有し得る。
【００１７】
熱電モジュールは、熱マウントと熱的に結合される第１側面および対向する第２熱伝導側面を含み得り、および開口は熱電モジュールの第２熱伝導側面に熱的に結合されるヒートシンクをさらに含んでいる。
【００１８】
各々の光導波路は少なくとも２つの光導波路を含み、それらの間の光経路に光フィルタを直列に結合され得る。
【００１９】
光フィルタはダイクロイックフィルタを含み得る。
【００２０】
各々の第２の複数の光導波路は少なくとも２つの光導波路を含み、それらの間の光経路にダイクロイックフィルタを直列に結合され得る。
【００２１】
複数の光導波路は、反応容器が各々のウエルに配置されるときに各々の反応容器から光を受容するための第１端部と、光を少なくとも１つの光センサに伝えるための第２端部とを、各々が有する複数の光導波路を提供され得る。
【００２２】
熱マウントおよび熱電モジュールは、光導波路が通過する中心軸方向開口を各々有し得る。
【００２３】
回転可能な電気接続はプリント回路板と蓋の間に提供され得る。
【００２４】
熱マウント、熱電モジュール、および第１ヒートシンクは、少なくとも回転可能な電気接続が通過する中心軸方向開口を各々有し得る。
【００２５】
回転可能な接続は少なくとも３極を有する回転可能な多極コネクタを含み得る。
【００２６】
回転可能な多極コネクタはピンおよび円筒状コンタクトを有するコネクタを含み得る。
【００２７】
回転可能な多極コネクタは積層円筒状コンタクトを有するコネクタを含み得る。
【００２８】
回転可能な多極コネクタは３極を超えるものを有するコネクタを含み得る。
【００２９】
回転可能な多極コネクタはプリント回路板に接続されるための３軸コネクタ、蓋に接続される対応する３軸コネクタを含み得る。
【００３０】
回転可能な接続はプリント回路板と蓋の間に電力接続を提供し得る。
【００３１】
電力接続は、蓋の１つ以上の加熱要素に電力を供給し得る。
【００３２】
回転可能な接続はプリント回路板と蓋の間にデータ接続を提供し得る。
【００３３】
データ接続はプリント回路板と蓋の少なくとも１つの温度センサの間のデータ接続を含み得る。
【００３４】
温度センサは一線式センサであり得る。
【００３５】
データ接続は、プリント回路板と、蓋が閉鎖位置にあるか決定するセンサとの間のデータ接続を含み得る。
【００３６】
回転可能な電気接続は、プリント回路板と蓋のマイクロコントローラとの間の電力接続を提供し得り、かつデータ接続がプリント回路板とマイクロコントローラとの間のデータ接続を含んでいる。
【００３７】
マイクロコントローラは、
温度センサを読み取ること、および蓋の１つ以上の加熱要素に電力を供給する電力接続を制御することによって蓋の温度を調整すること、
蓋の１つ以上の表示素子を制御することであって、表示素子が１つ以上の表示ＬＥＤ、ＬＣＤ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、および電子ペーパ表示装置を含む、制御すること、
蓋上のボタンまたはキーパッドのような、１つ以上のヒューマン入力装置のステータスを読み取ること、
蓋のさらなるコネクタ、例えば、ＵＳＢ、またはＳＤカードコネクタにインタフェースを提供すること、および、
蓋の無線通信電子装置、例えば、ＷｉＦｉ、ブルートゥース、またはブルートゥース・ロー・エネルギーにインタフェースを提供することの１つ以上を実行するように構成され得る。
【００３８】
データ接続は、プリント回路板と、蓋の少なくとも１つの一線式スレーブ装置の間のデータ接続を含み得る。少なくとも１つの一線式スレーブ装置は、データ接続に接続され、およびデータ接続によって寄生的に動かされ得るように構成される。
【００３９】
蓋は不揮発性データ記憶装置を含み得る。
【００４０】
不揮発性データ記憶装置は、蓋に関係する、タイプ、バージョン、製造日、改訂、および／または校正データを識別するために使われるデータを記憶するために使われ得る。
【００４１】
データは、蓋が既知でかつサポートされたタイプであるかを識別するために使われ得り、かつ電力接続は、蓋が既知でサポートされたタイプであると識別されるときだけ有効である。
【００４２】
データ接続は、電圧に抵抗引き上げられ、および、蓋およびプリント回路板は、データ接続に接続されたオープンドレイン出力ピンを有する電子装置を各々含み得り、それによって各々の電子装置が、データを送るためにグランドにデータ接続を引き上げること、およびデータを受け取るためにデータ接続の状態を抽出することを可能にする。
【００４３】
少なくとも１つの電子装置は、マイクロコントローラであり得る。
一方または両方のマイクロコントローラが、データの送信および受信を提供するために、オープンドレインモードで動作するように構成された標準ＵＡＲＴ周辺機器を使い得る。
【００４４】
少なくとも１つの光センサは少なくとも１つのカラーセンサを含み得る。
【００４５】
少なくとも１つの光センサは少なくとも１つの単色センサを含み得る。
【００４６】
各々の光導波路は、少なくとも２つの光導波路を含み、少なくとも２つの光導波路の間の光経路の中に１つ以上の移動可能なフィルタを有し得る。
【００４７】
１つ以上のフィルタは、複数の異なるフィルタを含むフィルタホイール上に載置され得る。
【００４８】
１つ以上のフィルタは、複数の異なるフィルタを含むフィルタスライド上に載置され得る。
【００４９】
第２の複数の光導波路は、少なくとも１つの励起光源から励起光を受容するための第１端部と、反応容器が各々のウエルに配置されたときに反応容器から励起光を伝えるための第２端部とを、各々が有する第２の複数の光導波路を提供され得る。
【００５０】
各々の第２の複数の光導波路は、少なくとも２つの光導波路を含み、少なくとも２つの光導波路の間の光経路の中に１つ以上の移動可能なフィルタを有し得る。
【００５１】
１つ以上のフィルタは、複数の異なるフィルタを含むフィルタホイール上に載置され得る。
【００５２】
１つ以上のフィルタは、複数の異なるフィルタを含むフィルタスライド上に載置され得る。
【００５３】
単一フィルタスライドホイールは、フィルタホイールの第１フィルタが複数の光導波路の導波路の間に配置されるとき、所定の第２フィルタが第２の複数の光導波路の導波路の間に配置されるように、結合され得る。
【００５４】
複数の異なる色のＬＥＤは、少なくとも１つのプリント回路板上、および装置のステータスを示すために、光をＬＥＤから装置の外周部にガイドするように構成された光ガイド構造上に、載置され得る。
【００５５】
オーディオ生成器は、少なくとも１つのプリント回路板に結合され、かつ１つ以上のオーディオ告知を生成して装置のステータスを示すように構成され得る。
【００５６】
オーディオ告知は音響および／または音声を含み得る。
【００５７】
１つ以上の熱マウントおよび熱電モジュールの少なくとも本体は、５以上の回転対象のオーダーを有し得る。
【００５８】
１つ以上の熱マウント、熱電モジュール、および蓋の少なくとも本体は、５以上の回転対象のオーダーを有し得る。
【００５９】
１つ以上の熱マウント、熱電モジュール、およびプリント回路板の少なくとも本体は、５以上の回転対象のオーダーを有し得る。
【００６０】
１つ以上の熱マウントおよび熱電モジュールの少なくとも外側の周囲部は、５以上の側面を有する正凸型多角形、またはサークルを含む形状を有し得る。
【００６１】
１つ以上の熱マウント、熱電モジュールおよび蓋の少なくとも外側の周囲部は、５以上の側面を有する正凸型多角形、またはサークルを含む形状を有し得る。
【００６２】
１つ以上の熱マウント、熱電モジュールおよびプリント回路板の少なくとも外側の周囲部は、５以上の側面を有する正凸型多角形、またはサークルを含む形状を有し得る。
【００６３】
１つ以上の熱マウントおよび熱電モジュールは環状であり得る。
【００６４】
１つ以上の少なくとも１つのプリント回路板および完全に脱離可能な蓋は、円形状であり得る。
【００６５】
１つ以上の第１ヒートシンクおよび第２ヒートシンクは、押し出し成形され得る。
【００６６】
閉鎖位置にある脱離可能な蓋を係止するための係止構造は、バヨネット係止機構を含み得る。
【００６７】
蓋は、それらが複数の容器に実質的に同時に配置されるときに、閉鎖位置で、反応容器の全ての頂部シールと接触する方向に置かれ得る。
【００６８】
プリント回路板は、前記装置の全ての制御機能を実行するための単一マイクロコントローラを含み得る。
【００６９】
熱マウントは熱電モジュールを突き出得る。
【００７０】
熱マウントは、熱電モジュールと熱的に結合するために熱マウントのウエルから延びるリブを含み得る。
【００７１】
熱マウントは、中央開口を有する環状であり得り、かつ中央開口周りのサークルに延びる１６のウエルを含み得る。
【００７２】
１つ以上のフレキシブル、熱伝導性接着剤、グラファイト、熱ペースト、および熱伝導コンフォーマル層は、熱電モジュールと熱マウントの間に配置され得る。
【００７３】
蓋は、内側熱伝導層と、蓋が閉鎖位置にあるときに反応容器の頂部シールに対して内側熱伝導層を付勢する外側カバーとの間に配置される圧縮性層を含む層状構造を有し得る。
【００７４】
蓋の圧縮性層はフォームであり得る。
【００７５】
プリント回路板は、プリント回路板の外側の周囲部と第１ヒートシンクとの間に配置された環状断熱層によって第１ヒートシンクから断熱され得る。
【００７６】
１つ以上のフレキシブル、熱伝導性接着剤、グラファイト、熱ペースト、および熱伝導コンフォーマル層は、プリント回路板と第２ヒートシンクとの間に配置され得る。
【００７７】
励起光制御システムは、励起光センサ上に励起光入射の強度に比例する電子デジタル周波数出力を提供する励起光センサを含む励起光制御システムをさらに備えられ得り、励起光センサ上の励起光入射は少なくとも１つの励起光源から放射された励起光の一部を含み、励起光センサの電子デジタル周波数出力はマイクロコントローラの入力に接続され、および、マイクロコントローラの出力は励起光源に接続され、励起光源は出力の状態によってゲートされ、マイクロコントローラは、励起光源によって励起光の生成を有効にしたり、または無効にしたりする出力状態を設定し得り、およびしたがって、繰り返し可能な励起光の全量を含む励起光のパルスを提供し得る。
【００７８】
励起光センサの電子デジタル周波数出力はパルスを含み、およびマイクロコントローラは励起光センサによって生成されるパルスをカウントするように、かつ所望の数のパルスの後の励起光源を無効にするように、構成され得る。
【００７９】
プリント回路板は第１ヒートシンクから実質的に断熱され得る。
単一プリント回路板だけあり得り、またはプリント回路板が２つ以上のプリント回路板を含み得る。
【００８０】
第２ヒートシンクは、前記プリント回路板と熱的に結合され得り、第２ヒートシンクは、第２ヒートシンクの中央部から外側に延びる複数の熱伝導フィンを有する。
【００８１】
第２ヒートシンクは内部空間の境界（例えば、下側境界）を形成し得る。
【００８２】
内部空間は、第１ヒートシンクの本体によって画定される上側境界、および第１ヒートシンクの熱伝導フィン、および場合によっては第２ヒートシンクの熱伝導フィンによって画定される１つ以上の側面境界を含み得る。
【００８３】
本体および上側ヒートシンクのフィンの上側部分は、第２内部空間を規定し得り、熱マウントおよび熱電モジュールが第２内部空間内に配置される。
【００８４】
装置の全ての機能部品（電力ケーブルおよび蓋の機能以外）は、第１ヒートシンクのフィン、および場合によっては第２ヒートシンクのフィンの外側縁部によって規定される装置の側面の周囲部内に配置され、かつ第１ヒートシンクのフィンの上側縁部によって規定される頂部の周囲部内、および場合によっては第２ヒートシンクのフィンの底側縁部によって規定される底部の周囲部に配置され得る。
【００８５】
別の形態は、光センサ上の光入射の強度に比例する電子デジタル周波数出力を提供する光センサを含む光制御システムを含み得り、光センサ上の光入射は光源から放射された全光出力の一部を含み、光センサの電子デジタル周波数出力はマイクロコントローラの入力に接続され、および、マイクロコントローラの出力は出力の状態によってゲートされる光源に接続され、マイクロコントローラは、光源によって光の生成を有効にしたり、または無効にしたりする出力状態を設定し得り、およびしたがって、繰り返し可能な光の全量を含む光のパルスを提供し得る。
【００８６】
光センサの電子デジタル周波数出力はパルスを含み、およびマイクロコントローラは光センサによって生成されるパルスをカウントするように、かつ所望の数のパルスの後の光源を無効にするように、構成され得る。
【００８７】
任意の１つ以上の特徴は、組み合わせの明記があってもなくても任意の１つ以上の本発明の種々の態様で所望するように組み合わせられ得ることは理解されることになる。
【００８８】
本発明の実施形態は、添付の図面を参考に一例によって本明細書でより詳細に記載されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態に係る化学装置および／または生化学装置の部分横断面図を示し、ＰＣＴまたは他の化学反応および／または生化学反応が行われる複数の反応容器を受容するためのいくつかの本発明の異なる態様を示している。
【図２】図２は、蓋を有する図１の装置の部分横断面図である斜視図を示している。
【図３】図３は蓋のない図１の装置の部分横断面図である斜視図を示している。
【図４】図４は図１の装置の一部の側面図を示している。
【図５】図５は図４の５−５線上の断面図を示している。
【図６】図６は図４に示された装置の一部の上面図を示している。
【図７】図７は図４に示された装置の一部の底面図を示している。
【図８】図８は図１の装置の一部の拡大図を示している。
【図９】図９は図８の装置の一部の同様の拡大図を示している。
【図１０】図１０は図１の装置の蓋の拡大図を示している。
【図１１】図１１は図１の装置の光導波路で光をフィルタリング処理するために使われる構造の模式図を示している。
【図１２】図１２は図１の装置で使われるファイバアレイを示している。
【図１３】図１３は図１の装置で使われるＬＥＤおよびセンサ配置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
上述の説明から明らかになるように、多くの化学反応および生化学反応のため、反応温度は進行および反応の結果に著しい影響を有する。そのため、熱制御の正確さおよび繰り返し性が、正確でかつ繰り返し可能な結果物を生成するために重要である。特に、ポリメラーゼ連鎖反応は、増幅を実行するために、正確な温度の間でサイクルする温度を要求し、および、これらの温度からの誤差は効率の低い増幅を生成し、特定の増幅を減少させ、かつ不必要な反応生成物を生成し得り、または、極端な場合において、反応を進行から妨げ、または試薬を変性させ得る。ＰＣＲでしばしば使用される重要な分析技術は、温度が制御されたプロファイルに従いゆっくり増加する、制御された温度ランプを反応生成物に施すと同時に、光学読取が光学測定に温度を関連させる各々反応の１つ以上の曲線のために生成することを行われることである。正確になるようにこれらの曲線から得られた結果のために、各々のウエルの温度は、各々の光学測定の時に正確に知られるべきである。一例として、インターカレーター性色素から放射された蛍光の曲線が温度に対して測定され得る。この蛍光レベルは２本鎖ＤＮＡの存在の量を示し、そのため、蛍光が温度増加と共に最も急激に減少する温度が、ＤＮＡの存在の「溶融温度（melt temperature)」である。このことは、存在するＤＮＡ配列について情報を与える。
【００９１】
したがって、レセプタクルにわたって良好な温度均一性を提供するように、操業の間の各時点で同じ温度に可能な限り近くなる各々のレセプタクルを提供する熱制御器械のための有利な点があるだろうことは明らかとなる。既設の器械は、各々のレセプタクルが異なる熱環境を有する、レセプタクルの配置をしばしば使用する。例えば、矩形状格子アレイにおいて、アレイの縁部でレセプタクルが、大気、器械筐体、および異なる温度を生成し得る他の熱経路への大きな熱接続のため、「エッジ効果（edge effects）」から損害を受ける。特に、ペルチェ素子は上述のような、そのような効果から損害を受ける。
【００９２】
したがって、本発明の１つの実施形態において、レセプタクルそれ自体、および装置の重要な熱要素は、回転対象構成で配置され、そのため、各々のレセプタクルは熱等価環境を提供され得る。図面から見られるように、回転対象装置１０のように、各々のレセプタクル１２は、実質的に同じ熱接続を、操業の間に各々のレセプタクル１２の温度に著しい影響を与える、熱マウント１４、熱モジュール１６、ヒートシンク１８および２０、加熱蓋２２等の要素に対して有する。実際上、各々のレセプタクル１２は依然としてエッジ効果を受けるが、同じエッジ効果を受ける各々レセプタクル１２の配置によって、均一性が保持される。下側支持構造１３４は装置のレストおよび足１３６上のレストを支持する。
【００９３】
ペルチェ装置のような熱電モジュール１６を使用する装置１０でこれを達成するために、装置は、その大掛かりな設計が回転対象になるように構成され得る。レセプタクル１２、またはレセプタクル１２を含むことなるウエル２６を有する熱マウント１４に熱的に結合するための上側平面状熱伝導層２４、第１ヒートシンク１８に熱的に結合するための下側平面熱伝導層２８、および熱電素子３０を含むこれら２つの結合層の間の層からなることは、これらの装置に共通している。これらの素子３０は、一般に複数の半導電性素子３０からなる。半導電性素子３０は、電流が、電流の方向によって決定されるポンピングの方向で、一つの結合層から他へ、ポンピングされた熱を生じるように通過され得る、１つ以上の回路を形成するように接続される。
【００９４】
理想的には、回転対象装置に使用するための熱電モジュール１６は、回転対象熱結合層２４、２８、および半導電性素子３０の回転対象配置を有することになる。しかしながら、特に、半導電性素子３０の非回転対象配置を使用すること、例えば、素子をモジュール１６の活性領域の中に詰めるための格子のような効率的な正規配置を使用することが必要になり得る。この場合において、モジュール１６は、素子３０がレセプタクル１２のサイズに対して相対的に小さい、半導電性素子と可能な限り近いこの領域を詰めることによって、回転対象活性領域にわたって実質的に回転対象ヒートポンピング効果を依然として提供され得る。
【００９５】
レセプタクル１２のための回転対象熱環境の提供において、本発明の１つの実施形態において、熱電モジュール１６のために、回転対象ヒートシンク１８、例えば、放射状フィン３２を有する円筒状ヒートシンクに取り付けられることを備えることも有利である。あるいは、円状ヒートシンクが、回転対象的に配置される、円筒状突起（ピン）を下（「ピンヒートシンク（pin heat sink）」と称されることもある）に提供され得る。そのようなピンヒートシンクは、また、非回転対象形で配置されたピンを提供され得るが、実質的に回転対象である活性領域を依然として覆っている。
【００９６】
レセプタクル１２が熱マウント１４のウエル２６に挿入されるところで、このマウント１４は、また、例えば、正多角形の頂点、または１つ以上の同心円（図３に見られる好例として）の周りのウエル２６の配置を提供する１つの実施形態において、レセプタクルの間に通常９ｍｍの間隔を依然として備え得る、回転対象になり得る。特に、熱電モジュール１６のようなマウントを加熱および冷却する手段へのマウント１４の熱的に結合は、好ましくは回転対象である。
【００９７】
本発明の実施形態において、熱マウント１６は、通常使われるレセプタクルチューブ１２、例えば、しばしば０．２ｍＬチューブと称される、ＰＣＲおよび他の生化学反応のために通常使われるポリマーチューブのためにウエル２６を備える。特に、ウエル２６は、通常使われる空間に、例えば、９ｍｍの中心からの中心ピッチに配置される。そのような配置は、８または１２のレセプタクルチューブ１２の通常使われるストリップの使用を可能にし得る。ストリップは、レセプタクルチューブ１２を、熱マウント１４のウエル２６の多角形状または円形状配置の周りに挿入するために曲げられ得る。あるいは、レセプタクルチューブ１２のストリップは、装置１０で使うために製造され得り、要求される半径を有する円の周囲の部分を形成するように特に設計され、または、それらが、ウエルの直線の列を有する通常利用可能な機器で使うための直線になるか、または多角形状または円形状レセプタクルアレイで使うための正しい半径に曲げられることを可能にするフレキシブルになるように設計される。偶数のウエル２６を有する装置１０の特定の実施形態において、レセプタクルチューブ１２のアレイは、レセプタクルチューブ１２が２つのストリップに沿って均等に間隔をあけられている、レセプタクルチューブ１２の正規のアレイからなるように製造され得り、および、それらのストリップは互いの端部において互いに接合されている。そのようなアレイは、ストリップが直線アレイを形成するように直線を保持されるとき標準機器に置かれ得るが、次いで、ストリップがストリップを半円に変形するように接合されるポイントを押すことによって曲げられ得る。そのため、両方の接合ストリップはともに、熱マウント１４にウエル２６の円形状アレイに置くための適切な円形状配置を形成する。
【００９８】
本発明の実施形態は、また、別体のホルダ（示されない）からなる装置１０のための付属品を備える。別体のホルダは、個別のレセプタクル容器が挿入され得る、装置のウエルに対応する位置およびサイズの穴を有する板を含んでいる。ホルダおよび容器は、次いで、容器がウエルに挿入されるように装置に挿入され得り、およびホルダが装置に提供されるボイドに嵌り、装置がホルダを取り除く必要なしに反応を実行することを可能とする。これは、より速く、かつより簡単な器械の搭載を可能とし、および、不注意に単一容器を再配置または誤った順序で器械に挿入することの機会を取り除く。好ましくは、ホルダは、機械中のホルダの所望の整列を示すように印をつけられる。好ましくは、ホルダは、誤った整列でホルダおよび容器を挿入することを困難または不可能にさせる、ホルダの特定の回転整列を強いるように装置の対応する特徴と嵌めあう特定の特徴をもって形成される。
【００９９】
熱マウント１４が熱電モジュール１６に熱的に結合されるところで、熱マウント１４および熱電モジュール１６が、好ましくは、熱マウント１４および熱電モジュール１６が特定の整列でともに嵌めあわされ得るだけの物理的特徴をもって形成される。特に、熱電モジュール１６と結合する熱マウント１４の表面は、熱電モジュール１６の結合表面の形に対応する、ぎざぎざを付けられた領域を提供され得る。好ましくは、ぎざぎざを付けられた領域は、平らな表面９２を有し、および、領域の境界は、領域の周りに傾斜壁となるように面取り部９４をもって形成されている。そのため、熱電モジュール１６が熱マウント１４と結合するとき、傾斜壁は、平らな相手領域を除き、熱マウント１４と熱電モジュール１６との間の接触を防止し、特に、壁と熱電モジュール１６の間の著しい熱接触を防止し、したがってぎざぎざを付けられた平らな相手領域の外側で熱的に結合することを低減する。
【０１００】
さらに、熱電モジュール１６は、円形状モジュールの周囲部、または、環状熱電モジュール１６の内側または外側の周囲部上に１つ以上の平らな領域を提供され得る。平らな領域は、熱特性に大きな影響を及ぼすにはあまりに小さいが、熱マウント１４のぎざぎざを付けられた結合領域に回転整列を強いるには十分大きい。さらに、熱電モジュール１６は同じ回転整列特徴を使うヒートシンク１８に熱的に結合され得る。
【０１０１】
本発明の実施形態は、円形状または環状熱電モジュール１６に熱的に結合されたウエル２６の円形状アレイを有する熱マウント１４を提供する。熱マウント１４の外形が熱電モジュール１６の外形より大きく、そのため、熱マウント１４の領域３４は、熱電モジュール１６を突き出て、かつ突き出ている領域３４を通りウエル２６から延びている熱マウント１４の孔３６を有し、ウエル２６に毎に１つ以上の光導波路３６が熱マウント１４を通ることを可能にし、およびしたがって、光を対応する容器１２へ、および／または対応する容器１２からガイドする。熱電モジュール１６が環状であることろで、熱マウント１４の突き出ている領域が、熱電モジュール１６の環の内径内で熱電モジュール１６を突き出得り、光導波路が容器１２に隣接して配置されることを可能とする熱マウント１４に穴を再び提供する。
【０１０２】
１つの特定の実施形態において、熱マウント１４の突き出ている領域３４は、熱電モジュール１６の外径を突き出て、熱マウント１４は、垂直リブ４０を提供され得る。垂直リブ４０は、機械的剛性の増加に加えて領域の間の熱結合を提供するように、熱電モジュール１６に隣接する熱マウント１４の領域にウエル２６に隣接する熱マウント１４の領域に接続し、同時に固体マウントより低量を有する。この低量は、材料コストを低減させることに加えて、同じ電力、または低い電力要求値、または両方を使い、熱マウント１４に温度のより速い変化を与える。
【０１０３】
回転対象の使用が他の知られた熱要素で設計することによって、記載された回転対象熱環境を提供する他の手段があることは明らかとなる。さらに、回転対象でないが、容器１２の熱環境に実質的に影響を与えない、器械の特徴を提供すること、および、そのため、本発明のこの実施形態の有利な点、例えば、固定すること、締めること、外側筐体等の機械的な目的が存在する要素を維持することが必要となり得る。
【０１０４】
化学反応および生化学反応で使われるレセプタクル容器１２は、しばしば、反応の温度を調整するマウントのウエルに挿入される下側部分、および容器の試薬のためのシールされた環境を提供する上側部分からなる。例えば、上側部分は、キャップ、または蓋、または接着剤、またはヒートシール膜からなり得る。反応の進行の間、および、特に、試薬が加熱されるときに、シールの完全性を維持するために上側部分に加えられる力を提供することが有利である。これは、機械的クリップフィット機構に対して出されることから蓋またはキャップを防止し、かつそれらが「泡（bubble）」を形成することを防止することでシール膜の変形を低減させる。さらに、力は熱マウントのウエルにレセプタクルの下側部分の固定することを改善し得る。
【０１０５】
容器が、揮発性物質、例えば、水、または別の溶媒を含むところで、かつ容器の下側部分が温度変化されるところで、揮発性物質が蒸発し得り、および、次いで、容器の上側部分に対して再濃縮され得る。これは、容器の上側部分を通る光アクセスを遮ること、および容器の上側部分へ試薬から熱エネルギーを運ぶことに加えて、溶液中の試薬の濃度の望ましくない変化を生成し得る。これは、容器の上側部分と接触する加熱表面を提供することによって軽減され得り、したがってそれに対する凝集を抑制する。これは、シールを支援する上側部分上に力を提供する同じ表面であり得る。この表面は、しばしば加熱蓋として称される。
【０１０６】
本発明の別の態様において、加熱蓋は、圧縮性層、例えば、フォーム層を含み、レセプタクルの上側部分上に所望の下方向への力を提供する。そのような層は、シール力を提供する以前の手段より著しい有利な点を有する。
【０１０７】
例えば、既知の配置は、支持構造（例えば、外側カバー）に接続される加熱蓋板を備えることであり、およびばねが制御距離によって圧縮されるように配置され、したがって加熱蓋板上に既知の力を生成する。しかしながら、そのような配置において、加熱蓋板がレセプタクル容器と接触しないときに加熱板を維持するよう、かつ、それが容器上の中央に置かれるように（例えば、近接するときにそれだけが垂直軸に十分に移動し得るように）加熱蓋を移動させるような、さらなる機械要素のための要件がある。容器の間に均等に加えられる力を提供するために、複数のばねが、しばしば使われる。
【０１０８】
しかしながら、フォーム層のような圧縮性層を使うことで、図４に示される好例のような本発明の実施形態に従い、加熱蓋２２は、外側カバー４２、任意選択の断熱層９６、加熱蓋板４４、およびそれらの間のフォーム層４６からなる、より単純な層状構造で生成され得る。フォーム層４６は、制御された距離で圧縮されたとき、加熱蓋２２にわたって既知の圧力、およびそのため均一な力の分布を提供し、かつ、しかも、それは、外側カバー４２に対する加熱蓋板４４の大きな横移動を防止する。任意選択の断熱層９６は、層状構造の支持、および熱損失を低減させるように加熱蓋２２の周りを囲むものを提供する。
【０１０９】
使われるフォームは、多数の圧縮サイクルに耐え、および、例えば、ＰＣＲ器械で使うための９５−１１０Ｃであり得る、予想される操業温度で加えられる正確な力を提供するように選択されるべきである。これは、注意深く選ばれたフォーム材料、例えば、ポリマーフォーム、特に、制御された構造を有するシリコーンフォーム、特に、独立気泡構造、例えば、ビスコシリコーン独立気泡フォームＢＦ−２００５の使用によって達成され得る。
【０１１０】
加熱蓋板４４は、熱伝導板５０の上側表面に適用される層状抵抗ヒータ層４８を有するさらなる層状構造で構成され得る。抵抗ヒータ層４８は、銅、ニクロム、または他の抵抗要素を挿入しているフレキシブルＰＣＢ、および、電気絶縁性封止、例えば、ポリイミド層であり得る。フォーム層４６を挿入している層状構造は、接着剤、例えば、３Ｍ両面テープ９７３１を用いて、フォーム層４６を外側カバー４２、および加熱蓋板４４に結合して、組み立てられ得る。
【０１１１】
さらに、既知の加熱蓋は、一方の側面にちょうつがいが付けられ、ちょうつがい領域を通過して電気接続を有する。しかしながら、ちょうつがいが付けられた蓋を閉じることは、ちょうつがいから、さらに離れる容器より、ちょうつがいにより近い容器１２が最初に接触され、および、それらに重ねるより大きな力を有する。したがって、実施形態において、加熱蓋は完全に脱離可能にされ、そのため、それは実質的に軸方向（垂直）に装置のレストに置かれ、かつ載置され得る。加熱蓋２２および装置のレストは、補足的なバヨネット器具６６を提供され、そのため蓋は、押し下げられ、および、次いで、それを位置に係止するために部分的に回転させられ得る。
【０１１２】
実施形態において、装置１０は、光導波路３８の使用を提供し、レセプタクル容器１２から放射された光を、プリント回路板（ｐｃｂ）５４上に載置され得る、１つ以上の光センサ５２へガイドする。そのような光センサ５２は、いくつかのタイプの光センサ、例えば、出力電圧、出力電流、または、周波数またはデータストリームのような出力デジタルシグナルのような測定の単チャンネルを生じる、フォトダイオードのような個別センサであり得り、または、例えば、先に挙げたタイプの出力のような測定の多チャンネルを生じる光の異なる波長に敏感な複数の素子を有する、測定の多チャンネルを提供し得り、または、センサを横切る複数の位置、または複数の色、またはイメージセンサのような両方で光の測定を生じるような光敏感素子のアレイを有し得る。
【０１１３】
単チャンネルまたは光の複数の波長の測定を提供するセンサ５２の場合、それは、単一ファイバ３８に光学的に結合され得り、単一レセプタクル容器１２から光の測定を生じる。センサ５２は、例えば、単色、またはカラーイメージセンサの場合において、センサを横切る１つ以上で測定を提供されるところで、それは１つ以上のファイバと光学的に結合され得り、複数のセンサ素子を使い複数のレセプタクル容器の測定値を生じる。この場合、光学結合は、それらの光出射端が、例えば、レンズまたはレンズアレイを経由してファイバ端部の平面アレイをイメージする、イメージセンサの活性領域上にイメージが描かれ得るようにファイバ３８を配置することで達成され得る。
【０１１４】
一つの実施形態において、本発明は、また、センサ５２の活性領域上のアレイにファイバ３８の光出射端を配置することで達成される光学結合を提供する。ファイバ３８の端部は、アレイの光敏感素子と直接接触で配置され得る。特に、光敏感素子は封止、例えば、多くのイメージセンサ、例えば、ＣＭＯＳおよびＣＣＤイメージセンサのための場合のように、透明カバーで電子パッケージの中に封止される。電力ケーブルは、また図１に示され、ｐｃｂ５４の下側側面に載置される電力コネクタ１４０を通っている。
【０１１５】
図１２に示されるように、それは各々のファイバ３８から、各々のファイバ３８からの寄与が区別され得るように、センサ５２上にあたるように放射される光のために望ましい。各々の光敏感素子が、複数のファイバ３８から光の既知の割合を受光し得り、および、既知の割合は、例えば、マトリックスデコンボリューション、またはデコンボリューションの他の標準方法を使う、各々のファイバ３８から光のレベルを回復するように使われ得る。好ましくは、配置は光敏感素子があるようであり、特定の一部の光敏感素子上の光入射の大多数は特定のファイバ３８からであり、そのため、それらの光敏感素子は、対応するファイバ３８から放射される光の量に対して、ほとんど、または全く補正しないことに相当する読取を生じる。これは、各々がイメージセンサ５２の領域１０８に光を放射するようにファイバ３８を配置することで達成され得り、および領域は、それらが完全に重ならないように配置される。好ましくは、領域の六角形配置が空間の最も効率のよい使用を提供するために使われ、代替として、長方形、または他の配置が、例えば、使われる特定のイメージセンサの活性領域によりよく適合するように使われる。好ましくは、各々のファイバ３８のため、イメージセンサ活性領域のさらなる領域１１０があり、対応するファイバ３８から光入射を実質的に減少させ、および任意の他のファイバ３８からの十分な光がない。そのような領域１１０は、減じられ得る、イメージセンサ読取のための「ダークレベル（dark level）」を提供するように使われ、または別の方法では、対応するファイバ３８からの十分な入射光（「光レベル」（light level））を有する領域から取られる読取を補正するように使われ、熱および他のダークシグナルの効果を減少させる。この方法で抽出されたダークレベルは、同じ取得物またはイメージのための光レベルを補正するように使われ得り、または、代替的に、単独、または、他の取得物またはイメージからのダークレベルとの組み合わせで使われ得り、１つ以上の取得物のための光レベルを補正する。特に、時間的に比較的近いポイントで取られた複数のイメージからのダークレベルは、組み合わせられ得り、各々のイメージのための平滑化処理、またはフィルタ処理されたダークレベルを創り出し、ゆっくり変化する温度とともにイメージセンサのための場合のように、時間と共にゆっくり変化するダークレベルの読取のためのノイズに対して、よりよりシグナルを提供する。
【０１１６】
特に、ダークレベルのため使われた領域１１０は、光レベルが対応するファイバのため抽出される、対応する円形状領域の周りの環状を各々形成し得る。ダークレベルのために使われた領域１１０は、また、各々のファイバのためのダークレベルのために使われた１つ以上のそのような領域を有する、光レベルのために使われた領域の間に配置される領域であり得る。特に、ダークレベル領域１１０は、光レベル領域のアレイ内で、円形状光レベル領域から最大距離でそれらの中心で配置された円形状領域であり得る。領域の配置は、好ましくは、このアレイの場所にファイバを固定する、孔の適切なアレイを有する板を通るファイバを通過することによって形成され得る。板は、不透明、かつ無反射材料で構成され得り、光の散乱を低減させる。この板は、また、イメージセンサがはんだ付けされるｐｃｂ上の特徴に直接または経由のどちらかで、イメージセンサを整列させる特徴を提供し、好ましくは、イメージセンサの周りの光密閉を形成し、環境光を排除する。
【０１１７】
好ましくは、それらがセンサ５２上に六角形配置を形成するように、ファイバ３８は、配置される。光レベル領域１０８はイメージセンサ５２上のファイバ端部の位置上を中心にした円である。各々の光レベル領域のためのダークレベルは２つの円形状領域１１０からなる。２つのダークレベル領域の面積の総和は、光レベル領域１０８の面積と同じである。各々の光レベル領域１０８のため、対応するダークレベル領域１１０は対応する光領域中心１０８と隣の光領域中心１０８との間の中間の点の２つに中心を有する。
【０１１８】
熱マウント１６４（またはマウント板）に取り付けられ、フィン３２を有するヒートシンク１８は、ｐｃｂ５４および全ての関連する電子装置、例えば、放射光源６２、光センサ５２、よび光導波路３８、６０が配置される内部空間５を画定する。これは、研究室環境の貴重な空間の使用を減少させ、および、製造および輸送コストも減少させる小型器械を提供する。
【０１１９】
内部空間５は、熱電モジュール１６が載置される、第１ヒートシンク１８の本体の下側表面によって画定される上側境界、および第１ヒートシンク１８の熱伝導フィン３２の内側縁部によって画定される１つ以上の側面境界を含み得る。第２ヒートシンク２０は、内部空間５の境界（例えば、下側境界）を形成するためにも使われ得る。いくつかの場合、第２ヒートシンク２０のファイン８８の内側縁部は内部空間５の側面境界を画定するためにも使われ得る。さらに、本体および上側ヒートシンク１８のフィン３２の上側縁部は、熱マウント１４および熱電モジュール１６が置かれる第２内部空間１５を画定し得る。そのような実施形態において、装置の実質的に全ての機能部品（電力ケーブルおよび蓋以外）は、第１ヒートシンクのフィン、およびいくつかの場合、第２ヒートシンクのフィンの外側縁部によって画定される装置の側面の周囲部内に置かれ得り、そのため装置は作業空間上に小さい設置面積（フットプリント）を生じる。
【０１２０】
本発明の態様は、放射光をイメージセンサ５２のより小さい領域にガイドするように、ファイバ３８の放射端部上に配置される個別の集束素子、例えば、ボール、またはハーフボールレンズのようなレンズの使用によってそのような配置を提供する。これは、センサ５２上に放射光の領域の重なりの増加なしに、ファイバ３８がともに近くに置かれることを可能にする。
【０１２１】
代替方法として、図１１に好例を示すように、本発明の別の態様は、光導波路３８を備え、２つの短い光導波路部分３８ａおよび３８ｂから形成され、光が容器１２から対応する導波路３８の第１部分３８ａの第１端部に放射され、および、次いで、導波路３８の第２部分３８ｂの第１端部に入る前に、角度のある１点鎖線１１２によって示されるようにかなり広角度で円錐形状に第１部分の第２端部から放射され、次いで、最後に、センサ５２上に導波路３８の第２部分３８ｂの第２端部から放射されるように配置される。第１部分３８ａの第２端部と、第２部分３８ｂの第１端部との間の空間を変更することによって、好ましくは、同軸に整列させられるこれら２つの端部で、縦方向の破線１１４によって示されるように制限された角度範囲で光だけが第２部分３８ｂによって受け入れられることになる。そのため（例えば）、それらが狭角の場合のみ、第１部分３８ａの縁部から放射された光線は受け入れられる。これにより、第２部分３８ｂから部分５２へ放射される光の角度範囲、および、この光が入射する部分５２の領域のサイズを減少させる。これは、再度、センサ５２上の放射光の領域の重なりの増加なしに、ファイバ３８がともに近くに置かれることを可能にする。
【０１２２】
容器１２から受容される光をフィルタ処理する、特に、励起光の除去を提供する要求があるとき、この配置を使うことは特に有利である。この場合、フィルタ９８、例えば、吸収フィルタまたはダイクロイックフィルタは、導波路３８の２つの部分の間に配置され得る。好ましくは、器械が複数の導波路３８に挿入される。各々のレセプタクルが少なくとも１つの導波路３８を提供され、かつ各々の導波路３８の第１部分３８ａの第２端部の平面アレイは、導波路端部を第１保持板１１６に固定することで形成される。各々の導波路３８の第２部分３８ｂの第１端部の別の平面アレイは、導波路端部を第２保持板１１８に固定することで形成される。形成された２つのアレイは、それらが平面光フィルタ９８の対向する面上に置かれたとき、第１板１１６の各々端部が第２板１１８の端部と対向するようになる。板は場所でフィルタ９８を保持するように設計され、および光を通さない囲いを提供する。好ましくは、フィルタ９８は、ダイクロイックフィルタである。装置は、代替的に、または、付加的に、光導波路の第１および第２部分の間のそれらのフィルタの位置に移され、および／または回転され得る、フィルタホイール、線状アレイ、または複数のフィルタを支持する２Ｄアレイ（格子のような）を含み得る。
【０１２３】
光導波路６０のさらなるセットは、励起光をｐｃｂ５４上の励起光源から各々の容器１２にガイドするために使われ、および、また同様の方法で構成される。各々の導波路６０は、部分の間に、フィルタ、フィルタホイール、線状アレイ、またはフィルタの２Ｄアレイを有する２つの部分を有し、励起波長のフィルタ処理を提供する。この場合、同じフィルタホイールまたはアレイが励起および放射フィルタの両方のために使われ得る。励起および放射フィルタの対応する対はフィルタホイールまたはアレイの固定分離に配置される。また、フィルタホールまたはアレイが移動または回転するように、それは励起および放射導波路を有する励起および放射フィルタの連続的な対を整列するように、導波路は、対応する分離に配置される。
【０１２４】
上述するように、各々の容器１２から、対応する光センサ、または単一光センサ５２上の位置に放射された光をガイドするための光導波路３８の配置は、また、並列に使用され得る。そのため、各々の容器１２は、容器１２から異なるセンサに放射された光の部分をガイドするように提供された複数の光導波路を有する。そのようなセンサは、例えば、本質的に、または光経路のフィルタの結果として、例えば、光の異なる波長に敏感になり得り、または異なる感度、または利得設定を有する光を測定することで拡張されたダイナミックレンジを提供し得る。
【０１２５】
同様に、上述するように、励起光を各々のレセプタクル容器１２に対応する励起光源（６２）からガイドするための光導波路６０の配置は、また、並列に使用され得る。そのため、それぞれの容器１２は、励起光を別の励起光源から提供する複数の光導波路６０を有する。そのような光源は、例えば、異なる波長で励起光を提供するように選択され得り、および各々の容器１２のための与えられた励起光スペクトルを変更するように個別に有効にしたり、無効にしたりされ得る。光源が光の異なる波長に異なる応答を提供される、または励起光が異なる波長で提供される、または両方であるところで、異なる励起光波長および／または同じ容器１２からの光の異なる波長での測定は、測定結果をデコンボリューションすることで、反応での１つ以上の物質の量および活性を得るために使われ得る。このデコンボリューションは、既知の物質放射の逆行列または擬似逆行列、主成分分析、非負最小二乗デコンボリューション、または同様の技術によって乗じることを含む、マトリックスデコンボリューションによってであり得る。
【０１２６】
試薬、例えば、チューブ、またはチューブのストリップを搭載される容器１２を提供するために、容器１２への物理的なアクセスは、加熱蓋２２が容器１２に対して移動することを可能にすることによって提供され得り、容器１２へのアクセスを許可する。上述のように、１つの実施形態によれば、これは、場所に蓋を係止するバヨネット器具６６を使って加熱蓋を移動、回転、または移動および回転することで達成され得る。これは、モータ付システムのような能動的機械手段によって、または、ユーザが手動で加熱蓋を移動することを可能にすることによって、達成され得る。加熱蓋２２は、抵抗、または他の電気加熱要素、および１つ以上の電子温度センサを使って、とてもしばしば電気的に制御されることになる。
【０１２７】
容器１２に対する加熱蓋２２の移動を可能にするために、加熱要素４８および蓋の温度センサに電気接続を可能とするとともに、フレキシブル電気接続（例えば、フレキシブルｐｃｂ、またはフレキシブルワイヤまたはケーブル）は、蓋２２が取り除かれるとき接続を断ち得る加熱蓋２２のための電気接続を提供される。
【０１２８】
本発明に係る装置の１つの実施形態は、加熱蓋２２へ電力およびデータ接続を提供するための回転接続を提供し、それが、例えば、３つだけの別個の電気接続６８、７０、７２を使う、種々の方法で操作されることを可能にする。これらの接続６８、７０、７２は、電気グランド、データライン、および電力ラインで構成される。フレキシブル電気接続を有するシステムにおいて、フレキシブル接続が、より小型かつコストの有効な接続を可能にすることに加えて、フレキシブル接続が、繰り返し移動することに起因して故障し得るので、３つだけの接続の使用は、信頼性向上を提供する。脱離可能な蓋２２を有するシステムにおいて、３つの接続の使用は、より少ない欠陥が含まれていそうな（fault-prone）電気接続の要求のため、コネクタのより広い範囲の使用を可能にさせ、およびコストも減少させ、および信頼性を増加させる。特に、これは、軸周りの２つの接続された要素の回転可能なコネクタの使用を可能にさせる。
【０１２９】
したがって、１つの実施形態において、３軸接続７４は使われ、円筒状外側壁７８の内側および外側の面上の２つの同心の円筒状コンタクト、および円筒状コンタクトの軸でピン８０の形のさらなるコンタクトを有するジャック７６を提供することで３つの接続６８、７０、７２を可能にし、および相手側ソケット８２が円筒状外側壁７８のための円筒状スロット８４を有し、ジャック７６の２つの円筒状コンタクトに接続するためのばねコンタクト、およびジャックのピン８０を受け入れるさらなる中央部開口８６を含んでおり、および、さらなるばねコンタクトを経由して電気コンタクトを提供する。別のコネクタは、また、例えば、単一軸に沿って配置された複数の実質的に円筒状のコンタクトを有し、任意選択でジャックの先端を形成している最終コンタクトを有するジャック、およびこれらのコンタクトに接続を形成するように配置されたばねコンタクトを有する開口をもつ対応するソケットを使う、そのようなシステムでの使用のために適切である。
【０１３０】
回転コネクタ７４の使用は、蓋２２が異なる角度で閉じられることを可能にすることによって取り外すことができる加熱蓋２２の容易な接続を可能にする。さらに、バヨネットまたはねじ機構を使うことは、蓋が場所に固定されることを可能にさせ、蓋を固定する別体の手段を不要にする。断熱層９６の一部を形成し得るバヨネット機構６６は、蓋２２が回転コネクタ７４の軸に沿って蓋２２を押すことで固定されることを可能にし、電気接続を形成し、かつレセプタクル容器１２の頂部上のシールに対して加熱蓋板５０を押し、および、次いで、蓋２２上の特徴および装置の本体が嵌め合うことを可能して、同軸の周りに蓋２２を回転し、およびしたがって、蓋２２を固定する。蓋２２はこの工程を逆にすることで取り除かれ、蓋２２を回転し、および次いで、それをコネクタ軸に沿って除去する。そのようなシステムで使用するための加熱蓋板５０のデザインは、好ましくは、板５０が回転することを可能にするように平坦、低摩擦表面を提供し、同時に容器１２のシールと接触する。例えば、これは、平坦金属表面、例えば、磨かれた部品を使い達成され得る。さらに、表面は、例えば、ニッケル、またはＰＴＦＥで、めっき、または被覆され得る。
【０１３１】
この装置は、３つの接続を有する蓋の操作のいくつかの態様を提供する。好ましい態様において、蓋２２は、グランドと電力ラインの間に接続され、かつ加熱蓋板５０を加熱するように配置された抵抗加熱要素４８、および、データラインとグランドの間に接続され、かつ加熱蓋板５０の温度を感知するように配置された寄生パワーモードで動作することが可能な温度センサを含んでいる。そのようなセンサは、その動作のための電力をセンサと通信するために使われるデータラインから得ることができる。例は、ＭＡＸ３１８２６、またはいくつかの同様の装置のいずれかような、ダラス／マキシムの一線式温度センサを含んでいる。装置は、装置で使用するための適切な電圧、例えば、３．３Ｖに、データライン上に永続する抵抗のプルアップを提供し、および、さらにデータラインの電圧を読み取り得り、かつグランドにそれを引くことができる。装置は、次いで、一線式装置と対応する通信プロトコルの使用によって温度センサと通信を実施し得る。好ましくは、装置は、また、データライン電圧に切り替え可能なストリングプルアップを提供し、操作の間に、例えば、温度変換操作の間にさらなる電力を一線式装置に提供される。好ましくは、装置は、ソフトウェア構成、または周辺装置をオープンドレイン操作に変換するような外部電子機器の提供のどちらかで、オープンドレインモードで動作する、ＵＡＲＴ、ＵＳＡＲＴ、または他のシリアル通信コントローラを有するマイクロコントローラを使用し、一線式に対応する通信を実行し、低減されたコストおよび複雑な電子装置を可能にする。代替方法として、装置は、一線式マスタ用ＩＣ装置であるＤＳ２４８２のような専用の一線式マスタ装置を使用し得る。装置は、一線式装置と通信し、シリアル番号、装置ファミリ、ＥＥＰＲＯＭの内容、および現在温度のようなデータを検索するように装置に問い合わせることによって有効な蓋の存在を検知し、および、次いで、装置に繰り返し問い合わせ得り、蓋が依然として接続されていること、および加熱蓋板が現在何度であるかを明らかにする。好ましくは、抵抗加熱要素は、フレキシブルＰＣＢとして製造され、温度センサをＰＣＢ上のコンタクトにはんだ付けされるように提供される。装置は、例えば、ラインの電圧、蓋または両方を通り流れるように許された電流を測定および／または制御することによって、電力ライン経由で抵抗加熱要素に供給された電力を変更する手段をさらに提供される。好ましい実施形態において、装置は、ヒータ電力を調整するために、スイッチをオンおよびオフされ得る、固定された電圧電源を提供される。代替方法として、装置は、可変電圧電源を組み込んでおり、電圧はヒータ電力を増加または減少させることで増加または減少し得る。これは、電流センサでさらに拡張され、ヒータ電流または全電力の測定および／または調整を可能にする。
【０１３２】
蓋の温度を繰り返し読み取ること、および、時間とともに蓋に提供される電力を調整するために読み込まれた温度を使うことによって、装置は加熱蓋の温度を所望のプロファイルに従うようにさせられ得る。例えば、ＰＣＲ反応の場合、加熱蓋２２は、反応開始前後に約１００℃に加熱され、および反応間、この温度に維持され得る。
【０１３３】
別の実施形態２において、加熱蓋２２は、電力ラインおよびグランドラインによって動かされ、および、オープンドレインモードの操作を使用する通信可能であるデータラインに接続されたピンを有する、マイクロコントローラをさらに提供される。蓋のマイクロコントローラはデータラインの状態を読み取り得り、かつグランドにラインを引き上げ得る。この実施形態において、装置は、操作の間に蓋２２に電力を提供し、蓋のマイクロコントローラが動くことを可能にし、および蓋の機能を提供するために蓋のマイクロコントローラと通信する。例えば、電力ラインから抵抗加熱要素に電圧を切り替えることを提供することによって、マイクロコントローラを使用して加熱蓋抵抗ヒータに供給された電力を制御する手段に加えて、加熱蓋板５０の温度を測定するために蓋のマイクロコントローラによって使われる蓋の温度センサを提供することが可能である。操作のこの態様において、装置は、温度を読み取るために蓋のマイクロコントローラに問い合わせ、および要求される加熱電力を決定するためにフィードバックを提供し得り、または所望の温度または温度プロファイルを加熱蓋のマイクロコントローラが加熱蓋の温度を自主的に調整することを可能にするように単に提供し得る。さらに、特に、反応の現在タイプ、反応の結果および進行、残り時間、エラーまたは警告情報、器械の操作上のユーザへのアドバイス、シリアル番号または設定のような機械データ等のようなステータス表示装置ための加熱蓋２２または装置からユーザへ表示装置の情報を与える、ＬＥＤ、ＬＣＤ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、または電子ペーパのような表示素子の提供を含む、そのような蓋によって実行される、さらなる機能があり得る。さらに、機能は、入力装置のステータスを読み取ることを含んでいる。入力装置は、例えば、ボタン、キーパッド、Ｄ−パッド、マイク、または装置を構成、および制御するためにユーザによって使われる容量センサ、レセプタクルチューブの存在を検知するセンサ、ＵＳＢ、またはＳＤカードコネクタのようなさらなるコネクタ、またはＷｉＦｉ、ブルートゥース、ブルートゥース・ロー・エネルギーのような無線通信インタフェースである。各々の場合において、機能は、加熱蓋のマイクロコントローラによって、またはデータライン上の通信を使用して機能を制御する装置によって、直接提供され得る。
【０１３４】
データラインは、装置が、取り付けられた蓋２２にデータラインに接続された寄生的に動かされる装置と通信によって、有効に接続された蓋の存在の確認を成功するまで、電力が電力ラインに提供されないことを保証することによって、装置の安全を改善するように使われ得る。これは、それが、ユーザに利用しやすいものであり得るとき、有効な蓋以外の何かを挿入するユーザの試みのために、電気的短絡を有し得るとき、電圧を電力ラインに提供することから生じる潜在的な危険を防止し得る。さらに、蓋は、蓋の適切な操作を可能にする、蓋のタイプおよび構成を確認するために使われ得るデータを運ぶ装置を含み得る。
【０１３５】
蓋がマイクロコントローラを提供されるところで、蓋は、また、好ましくは、蓋のマイクロコントローラを動かくすことを可能にする、電力が電力ラインに提供される前に蓋を確認するように使われる、寄生的に動かされる装置を含むことになる。蓋のマイクロコントローラが動いているとき、それは、例えば、改善したデータ速度を与える、対応する一線式プロトコルよりむしろ標準オープンドレインＵＡＲＴプロトコルを使用して、代替えのプロトコル経由で装置と通信し得る。この実施形態の有利な点は、データラインに取り付けられたどのような一線式装置もＵＡＲＴ通信を妨げず、ＵＡＲＴボーレートを提供することは、例えば、１１５２００ボーレート以上で操作されることによって、有効な一線式リセットパルスを発生することを避けるために十分に高い。
【０１３６】
好ましくは、装置は、ＵＡＲＴ、または上述の他のシリアル制御装置を使用するマイクロコントローラを提供され、装置への変更を必要とせずに上述された蓋のタイプの使用が交換可能に使われることを可能にする。
【０１３７】
前述のように、例えば、容器１２を含む熱マウント１４の温度を制御することによって、容器１２の温度を制御するための熱電モジュール１６の使用は、しばしば、ヒートシンク１８の使用を含んでいる。熱電モジュール１６は、熱マウント１４または容器１２に一方の側面上、およびヒートシンク１８に他の側面上を熱的に結合されている。この場合、それらを加熱するときにヒートシンク１８は、容器１２にポンピングする熱エネルギーの源として機能し、それらを冷却するときに容器１２からポンピングする熱エネルギーのためのシンクとして機能する。さらに、熱ヒートシンク１８は操業の間に熱電モジュール１６で抵抗加熱によって生成する熱のためのシンクとして作用する。その結果、熱ヒートシンク１８は、熱を装置の外部環境からまたは外部環境に受けまたは放散すべきであり、適切な操作範囲内にヒートシンク１８の温度を維持する。
【０１３８】
熱センサ１０４は、また熱マウント１４に提供され、およびｐｃｂ５４に接続され得り、例えば、電流の流れの方向に従い熱電モジュール１６の加熱および冷却を生じるために、電力ライン１０６上で電流を制御することによって、マウントの温度が熱電モジュール１６を正確に制御するマイクロコントローラによって使われることを可能する。
【０１３９】
フィン３２、または他のその表面上に高表面特徴を有するヒートシンク１８を提供することによって、外部環境にヒートシンク１８の効率的な結合を提供することを可能にする。特に、フィンを有する押し出し成形されたヒートシンク１８は、簡便に製造され得り、および良い性能を提供し、例えば、ファンを使用する強制空気流を必要とせず、受動の対流、伝導、および放射伝熱だけ有する操作のような特徴を可能にする。そのようなヒートシンク１８は、また前述されたように回転対象形で製造され得り、温度均一性の増加を可能にする。付加的に、ヒートシンクは、中心軸ボイドを有し製造され得り、ヒートシンク１８が装置１０の本体として使われることを可能にする。好ましくは、ヒートシンク１８は、金属、例えば、銅および／またはアルミニウム、または高熱伝導用に設計された合金、例えば、アルミニウム合金６０８２−Ｔ６または６０６３−Ｔ６のような熱伝導材料から製造される。このうち、６０８２合金は、改善された機械特性を提供し、６０６３は高熱伝導を提供し、ヒートシンクの性能に対して、およびマウントおよび熱結合のいずれか、または加熱蓋の加熱板のような熱システムの他の部品に対しても有益である。
【０１４０】
特に、容器１２が高温で保持される、または急速に加熱または冷却される間、熱電モジュール１６は、システムで重要な熱源であるが、通常の装置の電子装置で、例えば、熱電モジュール１６に電流を提供するように使われるパワーエレクトロニクス装置で、および、ＬＥＤ、ランプ等のような励起光源５２に加えて、加熱蓋２２で使われるそれらのような他の加熱要素４８いずれか、および、電力／電圧調節器、マイクロコントローラ等のような他の電子部品で重要な熱源でもある。通常、電子部品は、温度変化に敏感であり、および温度の制限された範囲内で使用するためだけ特定されている。特に、測定およびシグナル変換で使用される部品は、不正確または変化しやすい測定を生じ、付加的なノイズを測定結果に導入し、および部品によって生成される測定結果の有用上に他の望ましくない効果を有し得る、温度変化に敏感である。例えば、熱電対、サーモパイル、サーミスター、または白金、または他のＲＴＤのような他の抵抗温度センサのような接続されたセンサ経由で温度の測定ために使われるアナログ−デジタル変換装置は、高温でノイズ比に対して、より低いシグナルを生成し得り、および、また「ドリフト（drift）」に悩み得る。センサのために報告された温度は、また装置の温度よって影響され、抵抗器等のような部品に関連される。電子イメージセンサは、また暗電流のような効果を示す。シグナルは、増加した温度とともに増加する、光のない状態でセンサによって生成される。
【０１４１】
装置１０の電子部品から熱を除去するために、それらが載置される部品および／またはプリント回路板は、１つ以上のヒートシンクと熱的に結合され得る。特に、部品および／またはｐｃｂ５４は、同じヒートシンク１８に結合され得り、ヒートシンク１８は、熱電モジュール１６に結合され、部品の数、コスト、および装置の複雑さを減少させる。しかしながら、本発明の１つの実施形態において、それは、また、部品および／またはｐｃｂ５４を第２ヒートシンク２０に結合することを可能にし、第２ヒートシンクは、次いで、熱電モジュール１６に結合されるヒートシンク１８より低温で操作されるように設計され得り、電子部品、特に、測定部品の改善された性能を可能にする。好ましくは、同じ押し出し成形品の断面が、熱電モジュールヒートシンク１８、および、放射状のフィン８８を有する、電子ヒートシンク２０の両方を形成するために使われ得る。ヒートシンク押し出し成形品の２つの部分が、第１ヒートシンク１８に結合された熱電モジュール１６、第２ヒートシンク２０に結合された電子部品／ｐｃｂ５４とともに、不十分に熱的に結合された２つのヒートシンク１８、２０とともに、同じ軸上に配置され得る。これは、積層構成を使用して簡便に達成され得る。積層（熱電モジュール組立体、第１ヒートシンク１８、電子装置、および第２ヒートシンク２０）の要素が２つのヒートシンク１８、２０の間に非熱伝導要素９０とともに組み立てられる。好ましくは、積層は、第２ヒートシンク２０、次いで、電子装置ｐｃｂ５４（例えば、熱ペースト、グラファイト、熱接着剤等のようなコンフォーマル層を使用すること）に熱結合し、次いで、電子部品ｐｃｂ５４、次いで、断熱層９０、次いで、第１ヒートシンク１８、次いで、熱電モジュール組立体（例えば、熱ペースト、または他の前述された一覧の材料）に熱結合することで、底部から頂部に組立てられる。熱電モジュール組立体は、熱電モジュール１６、および、必要であれば、熱伝導板を用いるような、それをヒートシンク１８に結合する手段を含んでいる。熱電モジュールヒートシンク１８下に電子装置ヒートシンク２０を配置することによって、より冷たい大気が、電熱モジュールヒートシンク１８の前の電子部のヒートシンク２０上の対流によって誘引され、下側電子部品ヒートシンク温度および改善された性能をもたらす。
【０１４２】
受動のヒートシンクを使うことで、熱が、強制空気流を提供するファンの使用なしに、外部環境から、ヒートシンクへ、およびヒートシンクから移動される。機械信頼性が、誤りやすい可動部分の減少ため改善される。コストが減少し、および一般に、信頼性、メンテナンス要求、および装置の性能がファン冷却システムで汚染物（ほこり等）によって装置の汚染を避けることによって改善され得る。
【０１４３】
１つ以上の別体のヒートシンクの使用によって、ヒートシンクの相対的なサイズが調整され得り、電力浪費、および、取り付けられた部品によって要求される外部を超える操作温度デルタに適切である各々のヒートシンクに熱定格を提供する。例えば、熱電モジュールのためのより大きいヒートシンク、および電子装置のためのより小さいヒートシンクを提供することが可能である。この場合、例えば、熱電モジュールは、電子装置より多い電力を浪費する必要がある。
【０１４４】
前述のように、例えば、ダクテッド空気流システム等を含む、例えば、ファン、またはヒートシンク１８、２０上の空気を移動する他の手段を提供することで、ヒートシンク１８、２９上に強制空気を提供することも可能であり、ヒートシンクの熱定格を改善する。
【０１４５】
前述のように、装置の多くの電子部品が、操業の間にかなりの熱を発生し得る。そのため、好ましくは、装置は、ヒートシンク２０にそのような部品の良い熱的な結合を提供するように設計されたｐｃｂ５４上にそうような部品を載置することになる。好ましくは、部品は、ヒートシンク２０の近くに載置されることになる。好ましくは、ｐｃｂ５４は、例えば、好ましくは比較的厚い銅層を有する、部品を結合エリアに連結する銅充填材を有する複数の層を提供することによって、ｐｃｂ５４からヒートシンク２０に結合するエリアに高熱伝導性を提供することになる。好ましくは、ｐｃｂ５４は、ｐｃｂ５４の層の間のめっきされたビアの使用によって、部品が載置される層、ヒートシンク２０が結合される層、および熱が部品からエリアを結合しているヒートシンクに伝導される層の間の伝導を提供することになる。
【０１４６】
ｐｃｂ５４が十分な熱を発生する部品のセット、および測定部品のような温度に敏感な部品のセットの両方を含むところで、ｐｃｂ５４は、例えば、異なるセットで部品の間の距離を増加させるように部品を配置することによって、および、例えば、部品の間のｐｃｂに存在する銅を減少させること、およびエアギャップが銅またはｐｃｂ基材より低い熱伝導性を提供することになるｐｃｂ５４の孔を提供することで、異なるセットで部品の間のｐｃｂ５４の熱伝導性を減少させることで、このような部品のセットを熱的に隔離するように好ましくは設計される。
【０１４７】
これらの技術は、温度敏感部品の容認できる性能を提供しつつ、装置の同じｐｃｂ５４上に、かなりの熱を発生する部品、および温度敏感部品を載置させることを実行できるようにする。特に、これは、温度および光学測定を含み、および加熱要素および／または熱電モジュールの駆動する、装置の実質的に全ての電子要件を提供する、単一小型ｐｃｂ５４を可能にし、装置サイズ、信頼性、コストおよび複雑さの点で利点を与える。
【０１４８】
好ましくは、単一ｐｃｂ５４は、全ての制御、インタフェース、および装置１０の測定機能を提供する単一マイクロコントローラを含んでいる。特に、このマイクロコントローラは、容器１０、および加熱蓋２２の温度を読み取ること、容器１２および加熱蓋２２の温度を制御する、加熱要素および／または熱電モジュール１６のための所望の出力レベルを生成するように、制御アルゴリズムを動かすこと、それらの出力レベルを生成すること、容器１２および所望の温度プロファイルに加熱蓋２２を調整すること、１つ以上の光センサ５２から光学測定を読み取ること、測定データを記憶すること、イーサネット、シリアルおよび無線インタフェースのようなデータインタフェースに提供すること、ＬＥＤ、ＬＣＤ、ＯＬＥＤおよび電子ペーパ表示装置のような表示装置を駆動すること、オーディオ告知等を生成することを処理し得る。これは、装置１０が減少したコストおよび複雑さ、およびＰＣＲ器械のような現行の器械に見つけられるような複数のマイクロコントローラを含む装置と比べ増加した信頼性を有することを可能にする。マイクロコントローラは、リアルタイムオペレーティングシステムの使用によってこれらの機能を提供し得る。
【０１４９】
単一のｐｃｂの使用が上述された理由のため利点をあり得るが、一方で、装置は、また複数のｐｃｂを含み得る。この場合、上述されるような部品の小型集積化の利点は、依然として、装置に個別のｐｃｂを適用する。例えば、単一メインｐｃｂ上に熱発生および温度敏感な部品を組み合わせることが役に立ち得り、一方で、依然として、また他の機能のためさらなるｐｃｂを使う。一般に、装置は、また他の配置で複数のｐｃｂを含み得る。
【０１５０】
装置は、電子装置および／または接続を含み得り、装置がコンピュータ（ＰＣ、マッキントッシュ等）、タブレット、電話等のような外部装置によって、構成され、制御され、および／または監視されることを可能にする。そのような制御は、パラメータを設定すること、または装置または反応の設定することを含み得り、温度プロファイル、光学設定、タイミング等を含み、温度読取、光学データ、エラーおよび警告、装置からの工程およびステータス情報、データが発生されたときのリアルタイムで、またはバッチとしてのリアルタイムのどちらかのような発生したデータを受け、器械のステータスを監視し、サービスおよび診断等を実行する。そのような電子装置は、外部装置が、ＴＣＰ／ＩＰまたは他のプロトコルを使うイーサネットのようなシリアル接続、ネットワーク接続のような有線接続によって、またはＧＰＲＳ、３Ｇ、４Ｇ等、または他の赤外通信、または他の光ベース接続を含む無線接続のようなブルートゥース、ブルートゥース・ロー・エネルギー、ＷｉＦｉ、ＮＦＣ、セルラデータ接続を含むラジオ接続のような無線接続によって接続されることを可能にし得る。
【０１５１】
マイクロコントローラが装置に含まれるところで、これは、また、前述されるように外部装置と操作を容易にするために使われ得る。
【０１５２】
サンプルの光励起のために提供される器械において、例えば、蛍光光度計において、および特にＰＣＲ器械において、反応から放射される光の強度は与えられた励起光の強度に依存し、しばしば、励起強度に正比例する。そのような器械において、励起光の既知の強度を、または代替的な方法において、ある期間にわたる測定の間に励起光の既知の全量を提供することは重要である。励起光の変動が放射光の変動に反映することになり、およびそのため励起光の変動が除去されない、またはそれが補正され得るように知られていないなら、それは取られた測定値の質を下げることになる。
【０１５３】
図１３に示されるように、本発明の実施形態は、放射光の測定の間の反応に提供される励起光の既知の全量を提供する便利、正確かつ安価な手段を提供する。これは、励起光センサ１２０の使用によって達成され、センサ上に入射する光の強度に比例する電子デジタル周波数出力を提供する。励起光源６２から励起光の一部が例えば、光学導波路１２２を使用し、そのセンサ１２０に向けられ、および、センサの周波数出力がマイクロコントローラ１２４の入力ピンに接続され、およびマイクロコントローラの出力ピンがマイクロコントローラ１２４が励起光源６２によって励起光の生成を有効、または無効にするようにピンの状態を設定し得るように、ピンの状態によってゲートされる励起光源６２に接続される。マイクロコントローラ１２４は、まず、励起光を有効にすることによって、および次いで、所定のパルスカウントが、マイクロコントローラ１２４が光源６２を無効にするポイントに到達されるまで光センサの周波数出力によって放射されたパルスをカウントすることによって、それが光の既知の全量で光のパルスを生成するように構成される。光センサ出力の周波数は光源６２の強度（または電力、秒数毎のフォトン等）に比例するので、光パルスの間に生成されるカウントがそのパルス（エネルギー、フォトンの数等）中の光の量に比例する。励起光エネルギーは固定されているので、放射光のエネルギーは、レシオメトリック補正を要求されない反応の直接測定である。しかしながら、光センサの周波数出力によって放射されたパルスの数と、励起光のエネルギー、フォトンカウント等との間の関係は得ること、または測定することも可能であり、およびそのため、蛍光の絶対測定を生じるこの励起量を使用する。
【０１５４】
特に、光センサ６２の出力パルスをカウントするためにマイクロコントローラ１２４のタイマ／カウンタ周辺機器の使用は、そのようなシステムの実行を可能にする。共通の周辺機器を使うことによって、これは、さらなる部品のための要求なしに、共通の使用、費用効率の良いマイクロコントローラを可能にする。このシステムは、また、ジター間違いを減少する、マイクロコントローラコアから干渉のための減少した要求を有する工程を制御するためにタイマ／カウント周辺機器を使用することによって高精度を可能にし、およびマイクロコントローラコア上に要求する。好ましくは、マイクロコントローラは、「１パルス（one pulse）」モードの操作を有するタイマ／カウンタを提供する。タイマ／カウンタは、マイクロコントローラコアから全てに干渉なしで、所望のカウントが到達されるとき、励起光に可能な出力が無効にされるように構成され得り、および、マイクロコントローラ上に最も正確で最小の要求を可能にする。そのような周辺機器は、例えば、ＳＦＭ３２Ｆ４０７、ＳＴＭ３２Ｆ４２７等を含む、ＳＴＭ３２Ｆ４マイクロコントローラのファミリである、ＳＴマイクロエレクトロニクスによって提供されるＳＴＭ３２ＦＸ部品のようなマイクロコントローラによって提供される。
【０１５５】
本発明の実施形態は、光ファイバ、例えば、ガラス、またはポリマー光ファイバのような光導波路のアレイに結合されるような、ＬＥＤからの励起光のための配置手段を提供する。装置は、フィリップＬＵＸＥＯＮ  Ｒｅｂｅｌ  ＬＥＤのようなＬＥＤ６２、コリメーションレンズ６４、光フィルタ１００、および光導波路端部を含んでいる。コリメーションレンズ６４はＬＥＤ６２に隣接しており、および効率的に集光し、および光をコリメートする。光は、次いでレンズ６４に隣接するフィルタ１００を通り、およびしたがって、フィルタ１００に隣接する光導波路６０の端部に向けられる。レンズ６４、フィルタ１００および光導波路端部のアレイは筐体１０２内に保持され、最適操作のための部品の固定空間を提供する。好ましくは、コリメーションレンズ６４は、ボールまたはハーフボールレンズであるが、多く他のレンズタイプも適切である。この配置は、光導波路端部の均一照射を可能にする、小型、コスト効率な励起システムを提供する。
【０１５６】
装置１０は、また、装置のユーザに情報の通信を提供し、１つの実施形態において、特に、始まり、進行、および反応の終わり、現行の反応のタイプ、反応結果、残り時間、エラーまたは警告情報、器械の操作上のユーザへのアドバイス、シリアル番号、または設定のような器械データ等のようなステータスを通信する。特に、この情報は、音響およびまたは音声を含む、音響および／または振動のような可聴および／または触覚のシグナル、および／またはＲＧＢ  ＬＥＤ、ＬＣＤ表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、電子ペーパ表示装置を含む、ＬＥＤ１２６のような可視表示によって、伝達される。特に、ＬＥＤ表示装置１２６は、光ガイドを使い得り、ユーザ表示装置領域にＬＥＤ１２６から表示された光を案内する。図１に示されるように、光ガイドは、ＬＥＤ１２６に隣接する上側縁部を有する円筒状Ｐｅｒｓｐｅｘ構造１２８、９０°で光を反射する面取りされた下側縁部１３０、および反射された光を受容する構造１２８の面取りされた下側縁部１３０に隣接する内側縁部および光がユーザによって見えるように放射され得るように通る外側端部を有する環状Ｐｅｒｓｐｅｘ構造１３２によって形成され得る。
【０１５７】
本発明のいくつかの特定の実施形態だけが詳細に記載されたが、種々の変更、および改良が、本発明の範囲から逸脱しない限り、当業者によってなされ得ることは理解されることになる。例えば、いくつかの記載された実施形態は、１６のレセプタクル、約９０Ｗの低電力消費を有する装置を可能にしているが、多数のウエルおよび／または高電力消費を有する他の実施形態も予測され、およびより大きな装置もあり得る。
【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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