(57)【要約】分離装置に分離ユニットを収容する取り付けデバイス（３００）が分離ユニット（１００）と別のモジュール式分離システムを提供する。取り付けデバイスは、分離装置の一体の部品である。分離装置で試料流体から受け入れ流体に検体を流体−流体抽出する方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を試料流体から受け入れ流体に分離する際に使用するための取り付けデバイスに挿入することによって、所定位置に置かれる分離ユニットにおいて、
試料流体を受け入れるための少なくとも一つの試料流体キャビティ、及び受け入れ流体を受け入れるための少なくとも一つの受け入れ流体キャビティを持ち、各試料流体キャビティは、その対応する受け入れ流体キャビティに連結される、二部品本体部分を含み、
各試料流体キャビティは、試料流体を試料流体キャビティに導入するための試料流体入口、及び試料流体を試料流体キャビティの外に導くための試料流体出口を有し、
各受け入れ流体キャビティは、受け入れ流体を受け入れ流体キャビティに導入するための受け入れ流体入口、及び受け入れ流体を受け入れ流体キャビティの外に導くための受け入れ流体出口を有する、分離ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の分離ユニットにおいて、少なくとも一つの分離媒体を含む、分離ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分離ユニットにおいて、前記本体部分は上下の表面及び少なくとも一つのリム即ち縁部分を画成し、前記リム即ち縁部分の最大高さと前記上下の表面の最大直径寸法との比が多くても１乃至４である、分離ユニット。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の分離ユニットにおいて、前記分離媒体は、第１及び第２の壁部材間に配置されたシート又はストリップを備える膜支持体である、分離ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットにおいて、前記第１及び第２の壁部材は同じである、分離ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットにおいて、一つ以上の試料流体キャビティ及び一つ以上の受け入れ流体キャビティを含む、分離ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットにおいて、少なくとも一方の壁部材の表面に突出部分が設けられており、この突出部分には、溝又は切り欠きのうちの少なくとも一方が形成されており、前記突出部分は、前記膜支持体を前記壁部材間で作動位置に固定することに寄与する、分離ユニット。
【請求項８】
分離ユニットを分離装置に取り付けるためのデバイスにおいて、
前記受け入れ流体入口に連結できる受け入れ流体インゼクター、
前記受け入れ流体出口に連結できる受け入れ流体抽出器、
前記受け入れ流体入口に連結できる試料流体インゼクター、及び
前記受け入れ流体出口に連結できる試料流体抽出器を含む、デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載のデバイスにおいて、少なくとも前記受け入れ流体抽出器の前記受け入れ流体出口に関する位置を制御するための制御システムを含む、デバイス。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のデバイスにおいて、少なくとも前記試料流体インゼクターの前記試料流体入口に関する位置を制御するための制御システムを含む、デバイス。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の取り付けデバイスに取り外し自在に挿入できる請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットを含む、流体−流体抽出用分離システム。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の取り付けデバイス及び請求項１１に記載の分離システムに試料流体を導入するための手段を含む、流体−流体抽出用分離装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の分離装置で、試料流体から受け入れ流体へ検体を流体−流体抽出するための方法において、
受け入れ流体を前記受け入れ流体入口を通して前記受け入れ流体キャビティに導入する工程、
試料流体を前記試料流体入口を通して前記試料流体キャビティに導入し、前記試料流体出口の外に導く工程、
前記受け入れ流体を前記受け入れ流体出口を通して前記受け入れ流体キャビティの外に導く工程を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記試料流体及び前記受け入れ流体は前記分離媒体と同時に接触する、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記試料流体及び前記受け入れ流体は前記分離媒体と順時的に接触する、方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のうちのいずれか一項に記載の方法において、所定量の試料流体を前記試料流体キャビティの外に導いた後、所定量の試料流体を前記試料流体キャビティ内に前記試料流体入口を通して導き戻すか或いは前記試料流体出口を通して導き戻す、方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記受け入れ流体出口を前記受け入れ流体中の検体を分析するための装置に直接連結する、方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記方法の前記工程を一つの分離ユニットで繰り返す、方法。
【請求項１９】
請求項１３乃至１７のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記分離ユニットを一回の分離の後に新たな分離ユニットと交換する、方法。
【請求項２０】
分子拡散に対する請求項１１に記載の分離システムの使用。
【請求項２１】
請求項２０に記載の使用において、前記拡散は透析を含む、使用。
【請求項２２】
分子抽出に対する請求項１１に記載の分離システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離ユニットを分離装置内に収容する取り付けデバイスが分離ユニットと別体のモジュール式分離システムに関する。分離ユニットは、試料流体から受け入れ流体への検体の流体−流体抽出で使用される。取り付け装置は分離装置一体の永久的な部品であり、必要な流体継手を備えている。本発明は、更に、取り付けデバイスに挿入でき且つ取り外すことのできる分離ユニットを含む分離システムに関する。本発明は、更に、本発明による分離装置で試料流体から受け入れ流体への検体の流体−流体抽出を行うための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の分離（抽出）ユニットは、例えばクロマトグフィー誌のＡ，６５５（１９９４年）の第２５９頁乃至第２６８頁に記載された、ヨンソン  Ｊ．Ａ．（Ｊｏｎｓｓｏｎ，Ｊ．Ａ．）等の「試料濃縮用被支持液体膜を備えた、有機化合物の微量分析を行うための自動システム」という文献に記載されているように、通常はポリマー材料製の同様に機械加工された二つの中実のブロックを含む。即ち、これらのブロックは、機械加工によって形成された流体コネクタ用の穴を持ち、これらの穴の端部から各ブロックの中央に機械加工によって形成された流体キャビティまでドリル穴が延びている。更に、一方のブロックには、ねじを嵌合する予めドリル穿孔した穴が設けられており、他方のブロックには、ねじを受け入れるための手段、本質的には機械加工によって予め形成した雌連結部がブロック自体に設けられているか或いは鋼製挿入体として設けられている。多くの場合に膜と呼ばれるポリマーシートをブロック間にクランプし、ねじを締める。ここに説明した抽出システムは、これを行った後、いつでも使用できる。しかしながら、この方法で組み立てられたシステムは、クランプしたポリマーの交換に非常に多くの手作業を必要とするため、再度使用する必要がある。これらのシステムの別の欠点は、再度使用することと関連した持ち越しの問題点が起こり易いということである。別の欠点は、ブロックの機械加工を必要とし、更に作動に費用がかかるため、最適の再生産性を提供でき難いということである。システムの組み立てが手作業で行われるため、圧力がキャビティの一方側とその反対側で不均等になる危険があり、システムを分解し再度組み立てた場合に圧力が時間的に一貫しない危険がある。更に、生産は、取り付けられて互いに対して傾けられない場合にブロックが良好な適合性を示すことを保証しない。かくして、これらのブロックが傾けられた場合、アクセス可能な膜が変化し、抽出効率が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、別体の分離ユニット及びこの分離ユニットを分離システム内に収容する取り付けデバイスを含むモジュール式システムを提供することである。本発明の別の目的は、分離装置の一体の永久的部品であり、必要な流体継手を支持する取り付けデバイスを提供することである。本発明の別の目的は、分離ユニットを内部に挿入でき且つ分離ユニットを取り外すことができる取り付けデバイスを含む分離システムを提供することである。本発明の別の目的は、流体−流体抽出を自動化でき、任意の最終分析装置、例えばクロマトグラフ、分光分析装置、流れ噴射システム等に連結できる分離システムを提供することである。本発明の更に別の目的は、例えばクロマトグラフ、分光分析装置、流れ噴射システム等の分析装置に直接連結できる分離装置を提供することである。本発明の更に別の目的は、製造が容易であり且つ安価な分離ユニットを提供することである。本発明の別の目的は、分離ユニットを分離装置に位置決めするために大きな取り付けデバイスに容易に嵌合できる分離ユニットを提供することである。更に、本発明の別の目的は、分離ユニットを位置決めするための取り付けデバイスを提供することである。本発明の更に別の目的は、必要な試料流体及び／又は受け入れ流体の量を減少し、デバイスを任意の最終分析装置例えばクロマトグラフに直接連結できるようにする、流体−流体抽出方法を提供することである。本発明の更に別の目的は、分離ユニット、流体−流体抽出方法、及び分離ユニットを分離装置に取り付けるための労働集約的でない、即ち抽出中及び試験手順中、及びその前にオペレータが行わなければならない工程の数が少ない装置を提供することである。
【０００４】
他の目的は、分離ユニット、この分離ユニットを挿入でき且つ取り外すことができる取り付けデバイスを含む分離装置を提供することである。
更に他の目的は、分離ユニットを交換するための手段を持つ分離装置を提供することである。
【０００５】
更に他の目的は、本発明によれば、多数のキャビティを持つ分離ユニットを備えたモジュール式システムを提供することである。更に他の目的は、多キャビティ分離ユニットを移動し及び／又はそれを回転するための手段を持つ分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
永久取り付けされたデバイスに分離ユニットを挿入する本発明によるモジュール式システムは、以下の利点を提供する。
分離ユニットを分解する必要がなく、
継手を取り付けデバイスに対して一回で組み立て、
流体キャビティが一回使用であり、これらの部品での持ち越しの問題点がなく、分析精度が向上し、
オペレータが分離媒体を取り扱わないため、汚染の危険が減少し、要する時間が短くなり、
分離ユニットを加圧することにより、ユニット間で均等になり、
分離ユニットのキャビティが一度しか使用されない場合でも全自動が可能である。
【０００７】
分離ユニット製造プロセスには、とりわけ、以下の利点がある。
ユニット間寸法精度が高く、
製造費が低い。
【０００８】
第１の特徴によれば、本発明は請求項１に記載の分離ユニットに関する。
分離ユニットは、クロマトグラフ材料及び／又は膜等の任意の性質を備えていてもよい分離媒体、好ましくは膜を含んでもよい。分離媒体は、試料流体中の一つ又はそれ以上の検体が試料流体から分離媒体を通って受け入れ流体へ通過できるように構成されている。試料流体及び受け入れ流体の夫々が分離媒体と同時に又は順次接触できる。
【０００９】
本明細書中において試料流体キャビティが受け入れ流体キャビティに連結されており、分離媒体が、試料流体キャビティを受け入れ流体キャビティから部分的に分離するようになった又はそのように構成された膜支持体であると言及した場合、このことは、試料流体キャビティ、受け入れ流体キャビティ、及び膜支持体が、互いに関し、試料流体中の一つ又はそれ以上の検体が試料流体から膜支持体を通って受け入れ流体に通過するように構成されているということを意味する。
【００１０】
本明細書中で「検体」という表現を使用する場合、これは、「検体の一つ又はそれ以上の種」を意味するものと理解されなければならない。通常、複数の検体が本発明による分離ユニットで抽出されるべきである。
【００１１】
「膜支持体」という用語は、不混和性又は部分的に混和性の二つの流体を少なくとも部分的に分離できる、又は二つの混和性流体間の接触を容易にする、合成材料及び有機材料を含む任意の材料と理解されるべきである。膜支持体は、好ましくは、流体を受け入れるようになった細孔（ｐｏｒｅｓ）又は孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎｓ）を有する。かくして、親水性膜支持体の場合、水性流体を細孔又は孔に入れることができ、疎水性膜支持体の場合には有機流体を細孔又は孔に入れることができる。膜支持体の細孔又は孔は、膜を構成する流体で充填され、又は部分的に充填されている。本明細書中では、「膜」は、不混和性又は部分混和性の二つの流体を少なくとも部分的に分離でき、膜を通して特定の分子を一方の流体から他方の流体に通すことができる任意のデバイス又はアッセンブリと理解されるべきである。
【００１２】
別の態様では、膜支持体は、シリコーンゴム等の無孔ポリマー材料等の無孔材料でできているのがよい。無孔材料によって構成された膜支持体の場合には膜支持体が膜を構成する。無孔材料が水性流体を有機流体から分離し、無孔材料は、通常は、有機流体によって湿潤され、その場合、湿潤させた無孔材料が膜を構成する。無孔材料が二つの水性流体を分離する場合には、無孔材料は通常は流体によって湿潤されず、その場合、無孔材料自体が膜を構成する。
【００１３】
本明細書中では、「流体−流体抽出」という用語は、液体等の二つの流体間の任意の種類の抽出、又は透析等の流体間の任意の種類の分子拡散を含むと広く解釈されるべきである。本定義によれば、流体−流体抽出にはＭＭＬＬＥ（微孔膜液体−液体抽出）が含まれる。ＭＭＬＬＥ技術では、ガス・クロマトグラフィーで示されるように、抽出工程中に有機液体が連続的に移動する。ＭＭＬＬＥは、通常は、液体クロマトグラフィー、及び、例えば検体を含む有機受け入れ流体等の抽出物ループへの中間移行に通常使用される種類の二つのバルブを含み、これによって試料を更に分散（希釈）させる。この技術における抽出物の移行は、通常は、ガスクロマトグラフでの支持ガス流によって及ぼされるガス圧力によって行われる。
【００１４】
試料流体キャビティは、好ましくは、最大５０μｌ、例えば最大４０μｌ、例えば最大２０μｌ、例えば最大１０μｌ、例えば最大５μｌ、例えば最大２μｌ、例えば最大１μｌ、例えば最大０．５μｌの容積を画成する。試料流体キャビティは、受け入れ流体キャビティと大きさがほぼ同じである。受け入れ流体キャビティの容積は、最大５０μｌ、例えば最大４０μｌ、例えば最大２０μｌ、例えば最大１０μｌ、例えば最大５μｌ、例えば最大２μｌ、例えば最大１μｌ、例えば最大０．５μｌである。
【００１５】
分離ユニットに収容できる受け入れ流体及び試料流体の容積が小さいため、作動を行う人及び環境に対する危険な影響が小さくなる。更に、容積が小さいため、分離ユニットは小さい試料容積から抽出でき、それでも、例えば液体−液体抽出で重要な、試料と受け入れ流体との間に高い容積比を保持する可能性を保つ。更に、抽出物とクロマトグラフ等の分析装置との間を直接連結できる。更に、本発明による分離ユニットは、オペレータが非常に僅かの工程を実施することしか必要としせず、これによって、抽出手順及びこれに続いて行われる分析手順の自動化が容易になる。
【００１６】
試料流体キャビティの容積は、適当には５０μｌ以下であるが、抽出に使用される試料流体の量は、通常は、これよりも多い。これは、抽出中、試料流体の流れが、好ましくは、試料流体キャビティを通って連続的に導入されるためである。かくして、分離ユニットを通って流れる試料流体の量は、好ましくは、０．３ｍｌ乃至５ｍｌである。受け入れ流体は停滞物であってもよく、即ち抽出中に流れていなくてもよく、その場合、抽出に使用される受け入れ流体の容積は受け入れ流体キャビティの容積とほぼ同じである。
【００１７】
試料流体は、水性の液体であっても有機液体であってもガスであってもよい。水性の液体の例は、任意の生理学的液体、例えば生きている生物の全血、尿、汗、血漿、血清、鼻汁（ｎａｓａｌ  ｓｅｃｒｅｔｅ）、脳脊髄液、及び他の液体からなる群から選択された液体である。生理学的液体以外の液体、例えば川水、海水、湖沼水、流出水、流入水、飲料水、地下水、固形物が細かく分散した水溶液、例えば土壌試料、食品試料、植物試料、組織試料、又は溶解空媒化合物の水性試料、又は、例えば牛乳、ワイン、及びコーヒー等の液体食品からなる群から選択された液体であってもよい。試料の容積は小さく、約２０μｌ更に一般的には１００μｌ乃至約２０ｍｌ、好ましくは０．３ｍｌ乃至５ｍｌである。上文中に定義した範囲外の容積もまた適用できる。しかしながら、これは稀である。
【００１８】
試料中の問題の検体は、好ましくは、最終的分析機器に適合し、例えば、揮発性、半揮発性、又は不揮発性の有機又は無機又は有機金属化合物を含む群から選択できる。
受け入れ流体は、有機液体等の疎水性液体であってもよいし、水性液体又はガスであってもよい。受け入れ流体は、好ましくは、クロマトグラフィー適合性であり、例えば疎水性有機液体又はバッファ等の親水性液体であってもよい。かくして、液体試料中の両種類の液体に溶解性の全ての検体を、特に、帯電した又は帯電していない小さな分子（＜１ｋＤａ）を、本発明による分離システムを使用して分析できる。受け入れ流体は、ガスであってもよい。
【００１９】
膜支持体は、疎水性であっても親水性であってもよく、通常は疎水性である。膜支持体の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＰＶＤＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポルスルホン、セルロース、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、及びシリコーンゴムが挙げられる。膜支持体には安定化裏打ち材料が設けられていてもよい。検体を含む試料流体を相分離器（ｐｈａｓｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ）として役立つ膜支持体によって受け入れ流体から分離し、これにより問題の二つの流体間の相互作用、即ち検体の移行を促進する（界面支持）。
【００２０】
追加であるが、本発明の分離ユニットは透析で使用できる。この場合、分子は、例えば血液又は尿等の水性第１溶液から、親水性又は疎水性の膜、通常は親水性の膜を通して第２水溶液へ拡散する。
【００２１】
多くの用途用の適当な膜支持体は、セラニーゼ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ）／ヘキスト（Ｈｏｅｃｈｓｔ）社が製造している細長い細孔を持つポリプロピレンポリマーであるセルガード（セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）は登録商標である）２４００又は２５００である。膜支持体は、通常は、ストリップ又はシートの形態で提供され、これらのストリップ又はシートを、分離ユニットに組み立てる前に又は組み立てた後に適当な形態に切りわける。受け入れ流体、好ましくは疎水性液体がポリマーの細孔並びに受け入れ流体キャビティを充填する。別の態様では、試料流体が細孔を充填する。更に別の実施例では、二つの水性流体を分離する疎水性流体で細孔を充填してもよいし、二つの疎水性流体を分離する水性液体で細孔を充填してもよい。細孔中の受け入れ流体又は試料が膜を構成する。ＰＴＦＥでできた膜支持体材料、例えばミリポア社から入手できるフルオロポアＦＧ及びシュライシャー＆シュエル社から入手できるＴＥ３５もまた適している。
【００２２】
とりわけ、以下の膜支持体を本発明による分離ユニットに適用できる。
平シート、疎水性
アクゾ・ノベル（Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ）社のポリプロピレンであるアッキュレル（アッキュレル（Ａｃｃｕｒｅｌ）は登録商標である）ＰＰ、
セラニーゼ社のポリプロピレンであるセルガード（セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）は登録商標である）２４００、
セラニーゼ社のポリプロピレンであるセルガード（セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）は登録商標である）２５００、
ドイツ国のシュライシャー＆シュエル（Ｓｃｈｌｅｉｃｈｅｒ＆Ｓｃｈｅｌｌ）社のポリエステル裏打ち材料を備えたＰＴＦＥであるＴＥ３５、
米国のミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）社のポリエチレン裏打ち材料を備えたＰＴＦＥであるフルオロポアＦＧＬＰ（Ｆｌｕｏｒｏｐｏｒｅ  ＦＧＬＰ）、
ミリポア社のＰＴＦＥであるフルオロポアＦＨＵＰ、
ミリポア社のＰＶＤＦであるデュラポアＧＶＨＰ（Ｄｕｒａｐｏｒｅ  ＧＶＨＰ）、
ドイツ国のサルトリアス（Ｓａｒｔｏｒｉｏｕｓ）社のＰＴＦＥであるＳＭ１１８０７、
米国のスペクトラム・メディカル（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｍｅｄｉｃａｌ）社のポリプロピレン裏打ち材料を備えたＰＴＦＥであるスペクトラポール（Ｓｐｅｃｔｒａｐｏｒ）。
平シート、親水性
アクゾ・ノベル社のスルホン化されたポリエーテルスルホン（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）であるマイクロＰＥＳ、
ポリアミドであるポリアミドＰＡ６。
【００２３】
任意の他の多孔質の疎水性又は親水性の多孔質ポリマー又は任意のミクロポーラス（ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｏｕｓ）金属製フィルムを適用できる。
膜支持体の多孔率は、０％乃至９０％の範囲内で、好ましくは４０％乃至８５％の範囲内で変化する。平均孔径は０μｍ乃至１０μｍであり、好ましくは０．０１μｍ乃至０．５μｍである。膜支持体の厚さは１０μｍ乃至５００μｍの範囲内で、好ましくは１０μｍ乃至２００μｍの範囲内で変化する。
【００２４】
作動では、試料、好ましくは水性の液体が膜を通過する。次いで、疎水性の非帯電分子が試料と膜との間で、最も多くの場合に膜に対して遙かに高い親和力で分布する。検体は、受け入れ流体キャビティ内の受け入れ流体内に拡散する。受け入れ流体は、抽出中、好ましくは滞留状態に保持される。従って、延長して抽出することにより、受け入れ流体中の検体濃度が元の試料と比較して高くなる。
【００２５】
本体部分は、第１及び第２の壁部材及びこれらの壁部材を互いに関して固定するための手段を含む。壁部材は、好ましくは、ポリプロピレン等のプラスチック材料から形成されている。壁部材は、攻撃的（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）溶剤に関して分離ユニットを使用しようとする場合にはコーティングが施されていてもよい。かくして、壁部材は、例えば、クロム、金、又はプラチナでメッキされていてもよいし、ＰＴＦＥ等のフッ素化されたポリマー（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）でコーティングされていてもよい。二つの壁部材は、これらの二つの壁部材に設けられた突出部や嵌合穴（ｈｏｌｅｓ）又は穿孔（ｂｏｒｅｓ）等の相補的部品を嵌合することによって組み立てることができる。
【００２６】
本体部分は平らであり、上下の表面及び少なくとも一つのリム即ち縁部分を画成する。この場合リム即ち縁部分の最大高さと上下の表面の直径方向最大寸法との間の比は、多くても１乃至４、例えば多くても１乃至５、１乃至６、１乃至８、１乃至１０、１乃至１２、１乃至１５、１乃至１８、１乃至２０、１乃至２５、１乃至４０、１乃至６０、又は１乃至８０である。
【００２７】
試料流体キャビティ及び／又は受け入れ流体キャビティを提供するように壁部材の一方又は両方に溝又は切り欠きが設けられていてもよい。かくして、試料流体キャビティは、第１壁部材に形成された溝又は切り欠き、及び膜を分離媒体として使用する場合の膜支持体の第１表面によって画成されていてもよい。同様に、受け入れ流体キャビティは、第２壁部材に形成された溝又は切り欠き、及び膜を分離媒体として使用する場合の膜支持体の第２表面によって画成されていてもよい。
【００２８】
分離ユニットの好ましい実施例では、第１及び第２の壁部材は同じであり、これにより分離ユニットの大量生産が容易になる。好ましくは、各壁部材には、穴及び穿孔が、好ましくはこれらの穿孔又は穴と同数の突出部に合わせて所定距離で形成されている。かくして、二つの壁部材を互いに対して押圧したとき、一方の壁部材の突出部が他方の壁部材の穴又は穿孔に嵌合する。これらの第１及び第２の壁部材は、更に、壁部材の互いに関する正しい相互位置を表示するための手段を更に備えているのがよい。このような表示手段には、例えば、壁材料に設けられたノッチ又は着色した点等の視覚的表示が含まれる。別の態様では、一方の壁部材の一方の表面に突出部が設けられていてもよく、これによって突出部により壁部材が誤って組み立てられないようにする。
【００２９】
分離ユニットを検体分離装置に取り付けるための装置と関連して以下に論じるように、二つの壁部材の正しい相互位置を示すためのノッチは、分離ユニットをデバイスに関して固定するためにも使用できる。
【００３０】
好ましくは、膜支持体は、第１及び第２の壁部材間に配置されたシート又はストリップを含む。
分離ユニットは、一回使用されるだけの使い捨て可能な分離ユニットであってもよいし、数回再使用できてもよい。
【００３１】
分離ユニットは、例えば射出成形によって型成形でき、これにより同じ第１及び第２の壁部材を製造できる。分離ユニットの二つの部品を同じ金型で型成形することにより、キャビティの形状及び寸法における高い部品間精度、並びに向き合ったキャビティの完全な適合性（図２のＣ参照）が保証される。
【００３２】
一つ又はそれ以上の試料流体入口又は出口は、本体部分の配管でできていてもよい（例えば図１４を参照されたい）。全ての入口及び出口に配管が設けられている。入口又は出口は、本体部分の上下の表面の一方に対して実質的に直角に又は鋭角をなして延びているのがよい。別の態様では、入口及び出口のうちの少なくとも一方が、本体部分の上下の表面の一方と実質的に平行に延びている。入口又は出口が上下の表面の一方に対して直角に又は鋭角をなして延びている場合には、夫々のキャビティ内で乱流が発生する。乱流は、更に、入口及び／又は出口、詳細には試料流体入口が湾曲している場合にも発生し、そのため試料流体は試料流体キャビティに進入する前に鋭く曲がる。試料流体から受け入れ流体への検体の拡散を増大するため、試料流体キャビティでの乱流が望ましい。配管は、好ましくは、分離ユニットの本体部分と一体である。
【００３３】
好ましくは、入口及び出口の内径は、溝又は切り欠きの直径又は最大幅とほぼ等しい。しかしながら、入口及び出口の内径は、溝又は切り欠きの直径又は最大幅よりも小さくても大きくてもよく、これにより試料流体内での移行量（ｍａｓｓ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）を増大し又は受け入れ流体の分散を減少する。
【００３４】
試料流体キャビティ内での渦の発生及び乱流を増大するため、少なくとも試料流体キャビティは、キャビティを通る試料流体の流れを妨害するスポイラー等の手段を備えていてもよい。
【００３５】
受け入れ流体キャビティ及び試料流体キャビティを形成する溝又は切り欠きは、好ましくは、壁部材を長さ方向に延びる。入口及び出口は、好ましくは、二つの溝の両端に配置されている。
【００３６】
膜支持体を二つの壁部材間で固定位置に保持するため、少なくとも一方の壁部材の表面に突出部が設けられていてもよい。その場合、溝又は切り欠きは、好ましくは、突出部に形成されている。溝又は切り欠きは、突出部のみに形成されていてもよいし、壁部材材料の材料内に延びていてもよい。突出部は、好ましくは、壁部材と同じ材料から形成されている。二つの壁部材の組み立てを容易にするため、可撓性材料から形成されていてもよい。
【００３７】
分離ユニットの特定の実施例では、二つの壁部材を夫々の壁部材の部分間の摩擦だけで互いに関して取り外し自在に固定でき、これにより分離ユニットの組み立て及び分解が容易になり、膜支持体の取り付け及び取り外しが容易になる。
【００３８】
別の独立した特徴では、本発明は、更に、例えば、透析におけるような分子拡散のための分離ユニットの使用、及び分子抽出のための分離ユニットの使用に関する。
第２の特徴では、本発明は、請求項１３に記載されているように、分離ユニット内での、試料流体から受け入れ流体への検体の流体−流体抽出方法に関する。
【００３９】
受け入れ流体キャビティ内の受け入れ流体の容積が小さいため、受け入れ流体は受け入れ流体出口からクロマトグラフ等の分析装置に直接導入される。かくして、受け入れ流体出口と分析装置との間の距離を最小にでき、これによって望ましからぬ分散が最小になる。
【００４０】
分離ユニットを廃棄して新たな分離ユニットと交換できるようにすることによって、分離ユニットのオペレータをユニットの分解、膜支持体の交換、及びユニットの再組み立てから解放する。更に、分離ユニットを使用者又はオペレータにいつでも使用できる形態で提供できるため、使用者はユニットを開封してこれを適当なセットアップに取り付けるだけでよい。
【００４１】
本発明の第１の特徴と関連して上文中に説明した任意の特徴及び機能を本発明の第２の特徴の方法に組み込むことができ、又はこの方法に適用でき、又はその逆を行うことができるということは理解されるべきである。
【００４２】
本発明の第３の特徴は、分離ユニットを分離装置に取り付けるための請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の装置に関する。
好ましくは、分離媒体及び分離ユニットのキャビティを密封するように分離ユニットの二つの側部に押しつけるための手段が設けられている。かくして、取り付け装置は、分離ユニットを間に配置できる上下の部品を備えていてもよい。これらの二つの部品は、分離ユニットに圧力を発生するように互いに向かって移動自在である。上下の部品が両方とも移動自在であってもよいし、これらのうちのいずれか一方だけが移動自在であってもよい。上下の部品は、受け入れ流体及び試料流体用のインゼクター及び抽出器を備えていてもよく、これによって、デバイスの上下の部品間の単一の相対移動が、分離ユニットに適当な圧力を及ぼすばかりでなく、インゼクター及び抽出器を分離ユニットの入口及びデバイスに適切に連結する。
【００４３】
本装置は、少なくとも受け入れ流体抽出器の受け入れ流体出口に対する位置及び／又は試料流体インゼクターの試料流体入口に対する位置を制御するための制御システムを備えているか或いはこの制御システムに作動的に連結されていてもよい。制御システムは、更に、受け入れ流体インゼクターの受け入れ流体入口に対する位置及び／又は試料流体抽出器の試料流体出口に対する位置を制御するようになっていてもよい。
【００４４】
本発明の別の特徴は、請求項１１に記載の分離システムに関する。
本発明の別の追加の特徴は、請求項１２に記載の分離装置に関する。
分離ユニットは、自動的に交換できる（使用済のユニットを新たなユニットと交換するためのカセット等の手段を使用する）か或いは、分離ユニットに多くのキャビティが存在する場合、使用済のキャビティを新たなキャビティと自動的に交換する（例えば、図２のＡ及びＢを参照されたい）。
【００４５】
本発明による分離システムは、以下のように作動する。
取り付け装置を開放し、
新たな分離ユニットを自動的に導入するか或いは分離ユニットの新たなキャビティを自動的に所定位置に置き、
取り付け装置を閉鎖し、システムをいつでも使用できるようにする。
【００４６】
分離ユニットが膜を分離媒体として使用する場合には、受け入れ流体キャビティは所望の受け入れ流体容積を備えており、これによって受け入れ流体抽出器が受け入れ流体で充填される。試料が分離ユニットを通って流れる最中に、試料と膜との間の重要な隔壁を有する検体が受け入れ流体キャビティ内に拡散してそこに溜まる。分離ユニットを通る試料流体の流れが停止したとき、即ち抽出作業が完了したとき、即ち１分乃至１２０分後、更に多くの場合には５分乃至６０分後、最も多くの場合には１０分乃至３０分後、追加の受け入れ流体を受け入れ流体キャビティに導入することによって、検体を含む受け入れ流体を流体送出システムを介して分析装置内に排出する。受け入れ流体キャビティ及び受け入れ流体抽出器内の検体を排出したとき、分離ユニット及び受け入れ流体抽出器は受け入れ流体だけを収容しており、即ちこれらは再生されて新たな試料を流すための準備ができている。随意であるが、中間洗浄工程が含まれる。
【００４７】
別の態様では、分離ユニットが例えばクロマトグラフ材料を分離媒体として使用する場合、試料流体及び受け入れ流体を順次導入できる。分離媒体はこれらの場合には、試料流体キャビティ内に又は受け入れ流体キャビティ内に、若しくは、両キャビティ内に封入される。
【００４８】
分離ユニットに受け入れ流体及び試料を供給する工程を含む全分析作業又はその部分、試料の流れの中断、新たな受け入れ流体による滞留相の再生、分離、検出、及びデータ蓄積を自動的に、例えばコンピュータシステムによる制御下で行うことができる。
【００４９】
全分析時間は５分乃至１２０分であり、多くの場合に１０分乃至４０分である。
【実施例】
【００５０】
図１のＡ、Ｂ、及びＣは、分離装置の分離ユニット１００を取り付けるためのデバイス３００を示す。分離装置は、受け入れ流体を受け入れ流体インゼクター３０６及び受け入れ流体抽出器３０８を介して分離ユニットへ及び分離ユニットから導く下部品３０２、及び試料流体を試料流体インゼクター３１０及び試料流体抽出器３１２を介して分離ユニットへ及び分離ユニットから導く上部品３０４を含む。受け入れ流体抽出器３０８は分析装置に直接連結できる。
【００５１】
図１のＡ、Ｂ、及びＣでは、分離ユニット１００をデバイス３００に、分離ユニットがデバイスに関して誤って位置決めされないように挿入する。分離ユニット１００の挿入後、デバイスの下部品３０２及び上部品３０４を互いにクランプし、かくして分離ユニットの溝を膜支持体に対してシールする圧力を発生する。下部品３０２及び上部品３０４のいずれか一方が移動自在であってもよいし、両方が移動自在であってもよい。これらの部品は、電気的に、空気圧で、又は液圧で支持できる機械的手段によって手動で移動できる。
【００５２】
分離ユニットは、長い方の端部から挿入でき（図１のＢ参照）、又は短い方の端部から挿入できる（図１のＣ参照）。
分離ユニットが正しく位置決めされたときに点灯し、かくして上下の部品３０２及び３０４が分離ユニットをクランプするのをトリガーするか或いはオペレータに装置を閉じてもよいということを教える、発光ダイオード等の表示が設けられていてもよい。
【００５３】
図２のＡは、分離ユニットが円形形状であり且つ多数のキャビティを備えた、本発明による分離システムを示す。
図２のＢは、図２のＡの分離システムで使用される分離ユニットの内部を示す。
【００５４】
図２のＣは、二つの部品を正しく位置決めするための案内突出部が分離ユニットの二つの壁部材に設けられた本体部分の断面図を示す。
図３は、分離ユニット１００を示す分解図である。このユニットは、二つの同じ壁部材１０２を含み、これらの壁部材の各々は、上面１０４及び下面１０６を有する。二つの壁部材１０２及びこれらの壁部材を互いに関して固定するための手段が分離ユニットの本体部分を画成する。各壁部材には突出部１１０のところに溝１０８が設けられている。一方の壁部材の溝１０８が試料流体キャビティを構成するのに対し、他方の壁部材の溝１０８は受け入れ流体キャビティを構成する。試料流体の入口及び出口を提供するため、一方の壁部材に入口１１２及び出口１１４が設けられているのに対し、受け入れ流体の入口及び出口を提供するため、他方の壁部材に同様の入口及び出口が設けられている。膜支持体１１６が二つの壁部材間に設けられる。突出部１１８は各壁部材に設けられている。これらの突出部１１８は各壁部材に設けられた対応する穴１２０に嵌入される。壁部材を組み立てる人に対し、これらの壁部材が互いに関して正しく位置決めされていることを分離ユニットの組み立て時に表示するように、ノッチ１２１が各壁部材に設けられている。図４は、組み立てた分離ユニットを示す。このユニットは上下の表面１２２及び縁部１２４を有する。
【００５５】
図５乃至図１０は図３及び図４の分離ユニットの壁部材１０２を示す。図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である図７では、入口１１２及び出口１１４は、試料流体及び受け入れ流体の夫々用のインゼクター及び抽出器の円錐形端部分の円錐端と相補的であるように漏斗形状をなしている。図８は図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図９に示すように、溝１０８は三角形形状を有する。矩形や円形といった任意の他の溝形状が可能である。
【００５６】
図１１乃至図１４は本発明による分離ユニットの第２実施例用の壁部材２０２を示す。壁部材は試料流体又は受け入れ流体のいずれか用のキャビティを構成する溝２０８を含む。溝は突出部２１０に設けられている。図１４の断面図は、入口２１２及び出口２１４が壁部材の上面２０４に対して鋭角をなして配置されていることを示す。入口及び出口は部分的に漏斗形状をなしている。二つの同じ壁部材を互いに取り付けて分離ユニットを形成するため、突出部２１８及び穴２２０が設けられている。この場合、試料流体及び受け入れ流体用の入口及び出口は、分離ユニットの上下の表面に対して鋭角をなして配置されている。
【００５７】
図１５は、図１５乃至図１７の装置に取り付けられた本発明による分離ユニット１００の詳細を示し、更に詳細には、分離ユニットの受け入れ流体出口への受け入れ流体抽出器３０８の装着を示す。受け入れ流体抽出器３０８は、分離ユニットの溝１０８と整合した開口部３１６が壁に設けられたチューブ３１４を含む。チューブ３１４には、矢印３１９で示すように上下方向に移動自在のピストン３１８が設けられている。ピストンはプランジャー３２０を含む。検体が溝１０８内の受け入れ流体中に拡散するとき、ピストン３１８は、プランジャー３２０が開口部３１６の上方にある位置にあるか或いはプランジャー３２０が開口部３１６を塞ぐ位置にあるかのいずれかである。
【００５８】
検体の拡散が完了したとき、受け入れ流体１０９は溝１０８から開口部３１６を通ってチューブ３１４内に排出される。次いで、プランジャー３２０を下方に移動し、受け入れ流体を矢印３２２で示すように例えばクロマトグラフ内に圧送する。新たな所定量の受け入れ流体を溝１０８に入れる前に、チューブ壁の開口部３１６を塞ぐ初期位置にプランジャー３２０を戻してもよい。受け入れ流体を溝１０８内で移動することにより、膜支持体での新たな受け入れ流体を再生する。その後、プランジャーを開口部３１６よりも上方の位置まで移動し、溝１０８を受け入れ流体で充填する。膜支持体を再生するため、受け入れ流体を溝１０８内へ導く前にプランジャー３２０を開口部３１６の上方の位置まで移動させてもよい。ピストン及びプランジャーは、プランジャーがチューブ壁の開口部を塞ぐ位置に向かってばね負荷されていてもよい。ピストン及びプランジャーは、更に、例えば液圧駆動手段、電気的駆動手段、又は空気圧駆動手段によって移動できるのであってもよい。
【００５９】
好ましくは、チューブ３１４は、開口部３１６が穿孔又はドリル穴として形成されたステンレス鋼製チューブとして形成される。好ましくは、受け入れ流体を分析装置に移行するとき、ガスクロマトグラフに設けられたいわゆるスプリット−スプリットレス（ｓｐｌｉｔ−ｓｐｌｉｔｌｅｓｓ）・インゼクターが最適に使用されるように、プランジャー３２０を非常に迅速に移動する。チューブ３１４は円錐形の外形を有し、これにより分離ユニットの受け入れ流体出口へのチューブの挿入を容易にする。
【００６０】
図１のＡ、Ｂ、及びＣの装置のインゼクター及び抽出器以外のインゼクター及び抽出器を同様に設計できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１−Ａ】本発明による分離ユニットを分離装置に取り付けるためのデバイスを示す斜視図である。
【図１−Ｂ】図１−Ａのデバイスの正面図である。
【図１−Ｃ】図１−Ａ及び図１−Ｂのデバイスの側面図である。
【図２−Ａ】分離システムの斜視図であり、Ａは取り付けデバイスであり、Ｂは分離ユニットのキャビティにアクセスするための穴であり、Ｃは分離ユニットであり、Ｄは連結チューブである。
【図２−Ｂ】多数のキャビティを含む分離ユニットの一例の平面図である。
【図２−Ｃ】本体部分の二つの壁部材の断面の一例を示す断面図であり、Ｆは第１壁部材であり、Ｇは第２壁部材である。
【図３】本発明による分離ユニットの第３実施例の分解斜視図である。
【図４】図３の分離ユニットの組み立てたときの図である。
【図５】図３及び図４の分離ユニットの壁部材の図である。
【図６】図５の壁部材の底面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図８の細部Ｃの図である。
【図１０】図８の細部Ｆの図である。
【図１１】本発明による分離ユニットの第４実施例の壁部材の図である。
【図１２】図１１の壁部材の側面図である。
【図１３】図１１及び図１２の壁部材の底面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１５】本発明に従って取り付けデバイスに取り付けられた本発明による分離ユニットの詳細図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００  分離ユニット
１０２  壁部材
１０４  上面
１０６  下面
１０８  溝
１１０  突出部
１１２  入口
１１４  出口
１１６  膜支持体
１１８  突出部
１２０  穴
１２１  ノッチ
１２２  上下の表面
１２４  縁部
３００  デバイス
３０２  下部品
３０４  上部品
３０６  受け入れ流体インゼクター
３０８  受け入れ流体抽出器
３１０  試料流体インゼクター
３１２  試料流体抽出器
【国際公開パンフレット】
2004529348.tif 000003
2004529348.tif 000004
2004529348.tif 000005
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2004529348.tif 000009
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2004529348.tif 000029
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2004529348.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月12日(2003.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を試料流体から受け入れ流体に分離する際に使用するための取り付けデバイスに挿入することによって、所定位置に置かれる分離ユニットにおいて、
試料流体を受け入れるための少なくとも一つの試料流体キャビティ、及び受け入れ流体を受け入れるための受け入れ流体キャビティを持ち、各試料流体キャビティは、その対応する受け入れ流体キャビティに連結される、二部品本体部分を含み、
各試料流体キャビティは、試料流体を試料流体キャビティに導入するための試料流体入口、及び試料流体を試料流体キャビティの外に導くための試料流体出口を有し、
各受け入れキャビティは、受け入れ流体を受け入れ流体キャビティに導入するための受け入れ流体入口、及び受け入れ流体を受け入れ流体キャビティの外に導くための受け入れ流体出口を有し、
少なくとも一つの分離媒体を更に含み、
前記本体部分は上下の表面及び少なくとも一つのリム即ち縁部分を画成し、前記リム即ち縁部分の最大高さと前記上下の表面の最大直径寸法との比が多くても１乃至１０である、分離ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の分離ユニットにおいて、前記分離媒体は、第１及び第２の壁部材間に配置されたシート又はストリップを備える膜支持体である、分離ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分離ユニットにおいて、前記第１及び第２の壁部材は同じである、分離ユニット。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の分離ユニットにおいて、少なくとも一方の壁部材の表面に突出部分が設けられており、この突出部分には、溝又は切り欠きのうちの少なくとも一方が形成されており、前記突出部分は、前記膜支持体を前記壁部材間で作動位置に固定することに寄与する、分離ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットにおいて、多数の試料流体キャビティ及び受け入れ流体キャビティを含む、分離ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットを分離装置に取り付けるためのデバイスにおいて、
前記分離ユニットの前記受け入れ流体入口に連結できる受け入れ流体インゼクター、
前記分離ユニットの前記受け入れ流体出口に連結できる受け入れ流体抽出器、
前記分離ユニットの前記試料流体入口に連結できる試料流体インゼクター、及び
前記分離ユニットの前記試料流体出口に連結できる試料流体抽出器を含む、デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスにおいて、少なくとも前記受け入れ流体抽出器の前記受け入れ流体出口に関する位置を制御するための制御システムを含む、デバイス。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のデバイスにおいて、少なくとも前記試料流体インゼクターの前記試料流体入口に関する位置を制御するための制御システムを含む、デバイス。
【請求項９】
請求項６乃至８のうちのいずれか一項に記載の取り付けデバイスに取り外し自在に挿入できる請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の分離ユニットを含む、流体−流体抽出用分離システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の分離システムにおいて、前記分離ユニットが互いから分離している多数のキャビティを有し、使用されたキャビティを新たなキャビティと自動的に交換できる、モジュール式システムである、分離システム。
【請求項１１】
請求項６乃至８のうちのいずれか一項に記載の取り付けデバイス及び請求項９又は１０に記載の分離システムに試料流体を導入するための手段を含む、流体−流体抽出用分離装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分離装置で、試料流体から受け入れ流体への検体の流体−流体抽出を行うための方法において、
受け入れ流体を前記分離ユニットの前記受け入れ流体入口を通して前記分離ユニットの前記受け入れ流体キャビティに導入する工程、
試料流体を前記分離ユニットの前記試料流体入口を通して前記分離ユニットの前記試料流体キャビティに導入し、前記分離ユニットの前記試料流体出口の外に導く工程、
前記受け入れ流体を前記分離ユニットの前記受け入れ流体出口を通して前記分離ユニットの前記受け入れ流体キャビティの外に導く工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記試料流体及び前記受け入れ流体は前記分離ユニットの前記分離媒体と同時に接触する、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、前記試料流体及び前記受け入れ流体は前記分離ユニットの前記分離媒体と順次的に接触する、方法。
【請求項１５】
請求項１２、１３、又は１４に記載の方法において、所定量の試料流体を前記分離ユニットの前記試料流体キャビティの外に導いた後、所定量の試料流体を前記分離ユニットの前記試料流体キャビティ内に前記分離ユニットの前記試料流体入口を通して導き戻すか或いは前記分離ユニットの前記試料流体出口を通して導き戻す、方法。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記取り付け装置の前記受け入れ流体抽出器を前記受け入れ流体中の検体を分析するための装置に直接連結する、方法。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記方法の前記工程を一つの分離ユニットで繰り返す、方法。
【請求項１８】
請求項１２乃至１６のうちのいずれか一項に記載の方法において、前記分離ユニットを一回の分離の後に新たな分離ユニットと交換する、方法。
【請求項１９】
分子拡散に対する請求項９又は１０に記載の分離システムの使用。
【請求項２０】
請求項１９に記載の使用において、前記拡散は透析を含む、使用。
【請求項２１】
分子抽出に対する請求項９又は１０に記載の分離システムの使用。
【国際調査報告】
2004529348.tif 000032
2004529348.tif 000033
2004529348.tif 000034
2004529348.tif 000035
2004529348.tif 000036