(57)【要約】  液体試料中の少なくとも１つの被分析物の濃度の定量的測定のための分析装置。本装置は、複数の試験領域（４１Ａ，４１Ｂ）を含み、光透過性材料から形成されるラテラルフローメンブレン（４６）と、有機エレクトロルミネッセンス材料の発光層を備える複数（４４Ａ，４４Ｂ）のプレーナ型有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）発光体と、有機太陽電池材料の吸収層を備える複数（４９Ａ，４９Ｂ）のプレーナ型有機光検出器（ＯＰＤ）とを備える。各試験領域は、被分析物タグ付き粒子を保持するための固定化成分を含む。各試験領域は、１つの発光体の発光層と１つの光検出器の吸収層とに一直線に並べられる。並べられた、発光体、光検出器、および試験領域は、発光体が試験領域を照らすことができ、光検出器が試験領域から光を検出することができるようにグループを形成する。各グループについて、試験領域が湿っており、タグ粒子が欠如している場合において、グループ発光体が電力を供給された発光体であるとき、電力を供給された光検出器光電流は、ｉ１で示され、別のグループの発光体が追加で電力を供給されるとき、Ｉ２で示される。クロストーク（Ｃ）は、したがって、黒矢印によって示され、式：Ｃ＝２０ｌｏｇ１０（ｉ１／（ｉ２−ｉ１））に従って規定され、Ｃは、本装置の少なくとも１つのグループについて約２０ｄＢよりも大きくなるように定められる。
2018525649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料中の少なくとも１つの被分析物の濃度の定量的測定のための分析装置であって、
光透過性材料から形成されたラテラルフローメンブレンであって、複数の試験領域を含むラテラルフローメンブレンと、
有機エレクトロルミネッセンス材料の発光層を含む複数のプレーナ型有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）発光体と、
有機太陽電池材料の吸収層を含む複数のプレーナ型有機光検出器（ＯＰＤ）と、
前記ラテラルフローメンブレンの近位末端に流体連絡したコンジュゲートパッドであって、第１アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含むコンジュゲートパッドと、
前記ラテラルフローメンブレンの遠位末端に流体連絡した吸収パッドとを備え、
前記ラテラルフローメンブレンは、毛細管作用によって、前記コンジュゲートパッドから前記吸収パッドに流体を輸送可能であり、
各試験領域は、前記液体試料中における前記被分析物の濃度の指標である、当該試験領域中のタグ粒子の濃度をもたらすために、固定された第２アッセイ成分であって、前記被分析物と前記第１アッセイ成分と当該第２アッセイ成分との間の結合によって、前記試験領域内に前記タグ粒子を保持するための第２アッセイ成分を備え、
各前記試験領域は、１つの前記発光体の前記発光層と１つの前記光検出器の前記吸収層と一直線に並べられ、前記並べられた、発光体、光検出器、および試験領域は、グループを形成し、これによって、前記発光体は、前記試験領域を照らすことが可能であり、前記光検出器は、前記試験領域からの光を検出することができ、
前記試験領域が湿っており、タグ粒子が欠けている場合において、各グループについて、グループ発光体だけが電力を供給された発光体であるとき、電力を供給された光検出器の光電流は、ｉ１であり、前記グループ発光体と他方の発光体とだけが、電力を供給された発光体であるとき、電力を供給された光検出器の光電流は、ｉ２であり、これによって、クロストーク（Ｃ）は、以下の式に従って規定され、
2018525649.tif 000007
Ｃは、少なくとも１つのグループについて約２０ｄＢを超えることを特徴とする分析装置。
【請求項２】
Ｃは、少なくとも１つのグループについて約３０ｄＢよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
Ｃは、少なくとも１つのグループについて約４０ｄＢよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
Ｃは、少なくとも１つのグループについて約５０ｄＢよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項５】
少なくとも１つの発光体は、実質的サブランバート発光体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項６】
少なくとも１つの光検出器は、実質的サブランバート光検出器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項７】
グループの数は、７以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項８】
グループの数は、１４以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項９】
グループの数は、２１以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記実質的サブランバート発光体は、分布ブラッグ反射器を備えることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項１１】
前記実質的サブランバート発光体は、強力なマイクロキャビティを備えることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項１２】
前記実質的サブランバート発光体は、基板回析光学素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項１３】
前記実質的サブランバート発光体は、マイクロレンズアレイを備えることを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項１４】
実質的サブランバート光検出器は、分布ブラッグ反射器を備えることを特徴とする請求項６に記載の分析装置。
【請求項１５】
前記実質的サブランバート光検出器は、強力なマイクロキャビティを備えることを特徴とする請求項６に記載の分析装置。
【請求項１６】
前記実質的サブランバート光検出器は、基板回析光学素子を備えることを特徴とする請求項６に記載の分析装置。
【請求項１７】
前記実質的サブランバート光検出器は、マイクロレンズアレイを備えることを特徴とする請求項６に記載の分析装置。
【請求項１８】
前記実質的サブランバート光検出器は、分布ブラッグ反射器を備えることを特徴とする請求項６に記載の分析装置。
【請求項１９】
前記発光体によって放出される波長において照らされると前記タグ粒子は蛍光を発し、
前記検出器は、前記ラテラルフローメンブレンを通るそのような蛍光を検出するように配置され、それによって、固定されたタグ粒子の蛍光に起因して検出器によって検出された光の強度は、前記液体試料における前記被分析物の前記濃度の指標であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２０】
前記光透過性材料は、ニトロセルロースであることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２１】
前記ラテラルフローメンブレンは、約２００ミクロン未満の厚さを有することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２２】
前記発光層と前記吸収層との対向する表面の間の距離は、１．５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２３】
前記発光層と前記ラテラルフローメンブレンとの対向する表面の間の距離は、１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２４】
前記吸収層と前記ラテラルフローメンブレンとの対向する表面の間の距離は、１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２５】
前記発光体、または光検出器は、基板上における少なくとも１つの層の溶液堆積によって形成されることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２６】
前記発光体と前記検出器とは、前記ラテラルフローメンブレンに重ねられる共通の基板上に形成されることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２７】
前記発光層は、有機エレクトロルミネッセンスポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２８】
前記吸収層は、有機太陽電池ポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項２９】
前記ラテラルフローメンブレンは、前記試験領域と当該ラテラルフローメンブレンの遠位末端との間にコントロール領域を備え、当該コントロール領域は、当該コントロール領域内にタグ粒子を保持するための固定されたコントロール成分を含み、前記発光層および／または前記吸収層は、前記コントロール領域に一直線に並べられた別の発光／吸収領域（ピクセル）を備えることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３０】
前記第１アッセイ成分は、前記被分析物を前記タグ粒子に結合させる分子を含み、前記第２アッセイ成分は、前記被分析物についての受容体を含むことを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３１】
前記ラテラルフローメンブレンは、透明な基板上に備えられることを特徴とする請求項１〜３０のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３２】
前記検出器からの検出シグナルを受け、当該検出シグナルを処理し、それによって前記試料中の前記被分析物の前記濃度を示すデータをもたらすように配置された制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３３】
前記制御装置は、前記発光体からの光の放出を制御するように配置されることを特徴とする請求項３２に記載の分析装置。
【請求項３４】
前記検出器と前記発光体とに電力を供給するバッテリーをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３５】
外部リーダへの接続のための電子的インターフェースをさらに含み、当該電子的インターフェースは、前記検出器と前記発光体とを前記外部リーダに接続するように構成されることを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３６】
使い捨てであることを特徴とする請求項１〜３５のいずれか１項に記載の分析装置。
【請求項３７】
少なくとも、第１のラテラルフローメンブレンと平行に配置された第２のラテラルフローメンブレンを備えることを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１項に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料における少なくとも１つの被分析物濃度を定量的に測定するための改良された分析装置に関する。液体試料は、血漿、血清、尿、もしくは唾液など、または植物抽出物もしくは組織抽出物などの液体に変えられた生物学的試料であってもよい。
【背景技術】
【０００２】
ラテラルフローデバイス（ＬＦＤ）などのクロマトグラフィー系分析装置は、重要な用途を有する。用途の１つは、液体試料を分析して、１以上の標的被分析物の存在の有無を測定する装置におけるものである。そのような装置において、超えたときには、被分析物が存在する定性的指標が得られる閾値濃度が存在し得る。
【０００３】
また、ＬＦＤは、試料中における被分析物濃度の定量的指標を提供することができる。そのような装置は、比色反応を定量化するために、またはニトロセルロース膜上に固定された第２抗体への色素標識化抗体／被分析物複合体の結合などの結合事象を定量化するために光学的測定成分を含んでもよい。
【０００４】
たとえば、光源と組み合わせた光受容体を用いる標的被分析物の濃度の光学的測定のためにいくつかの技術が開発された。この技術分野において、大まかな２つの構成が存在する。片方は、光源からの反射光を検出する。この構成において、光源および光検出器は、いずれもラテラルフローメンブレンの同じ側に備えられる。他方の構成は、光または他の電磁気放射が膜を通るように、光源と光検出器とをラテラルフローメンブレンの反対側に配置する。標的被分析物の濃度の光学的測定のための方法は、吸収測定または蛍光測定を含んでもよい。
【０００５】
無機ＬＥＤと、無機フォトダイオードまたはフォトトランスミッタとは、光学的検出のための発光体および検出器として使用されてもよい。無機ＬＥＤは、ニトロセルロース片上の被分析物試験領域の、吸光度または蛍光変化を測定するために適した一定の局所光源をもたらすために、一般的に、分散器、レンズ、または他の光調節手段を必要とする。また、狭いバンド幅光学フィルタ、または他の手段は、ＬＥＤ発光のスペクトルを調整して、検出される物質の光学特性によりよく合わせるか、または無機フォトダイオードもしくはフォトトランジスタのスペクトル感度を、検出される物質の光学特性によりよく合わせるために、必要とされてもよい。無機セミコンダクタのバンド電子構造は、典型的には広い光学的吸収をフォトダイオードにもたらすので、それらのスペクトル応答の調整は、一般的に光学フィルタの使用を必要とする。無機光電気工学的コンポーネントの使用は、したがって、これらの追加の光学コンポーネントに関連した、追加の費用、大型化、携帯性の低下を余儀なくする。
【０００６】
有機エレクトロルミネッセンス装置（ＯＬＥＤ）と有機フォトダイオード（ＯＰＤ）とは、ラテラルフローデバイスの検出システムにおいて有利に使用することができる。無機発光装置および検出装置に対して、ＯＬＥＤおよびＯＰＤの活性層の材料および構成は、それぞれ、これらの装置の発光および吸収スペクトルを広い波長範囲にわたって調整するために選択することができる。
【０００７】
ＯＬＥＤおよびＯＰＤは、典型的には、それぞれほぼ均一な発光および吸収をそれらの活性領域にわたって示すプレーナ型装置であるので、レンズおよび分散器は、ＬＦＤ試験領域の均一な光供給と、ＬＦＤ試験領域からの検出とをもたらす必要がない。また、プレーナ型ＯＬＥＤおよびＯＰＤは、レンズ、分散器、光学フィルタなどを間に挟む必要がないＬＦＤ片に平行な近接した配置に適している。
【０００８】
視野角度について、ＯＬＥＤは、典型的には近似ランバート発光特性を示す。ランバート発光において、発光強度は、強度が視野角に独立であるように、ＯＬＥＤの平面に垂直な角度の余弦として変化する。同様に、ＯＰＤは、典型的には近似ランバート吸収特性を示す。
【０００９】
ＬＦＤのクロマトグラフィー膜は、１以上の被分析物の有無を測定するための、１以上の試験ラインまたは試験領域を備えてもよい。ＬＦＤが正確に動作するか否かを測定するために、１以上のコントロールラインをさらに備えてもよい。複数の発光体と検出器とは、検出のために使用されてもよく、１以上が同時に動作してもよい。検出器は、したがって、その対となる発光体と同時に操作される隣接する発光体との両方からの、または外部からＬＦＤエンクロージャに入る環境光からの光を検出し得る。検出器の電気的応答は、それによって、望ましくない迷光の寄与を含み得る。そのような迷光は、検出器の間に「クロストーク」を生じ、ＬＦＤ測定の感受性または特異性を低下させ、試験結果の精度を低下させる。
【００１０】
ＷＯ２００５／１１１５７９は、電界の変化が電極に加えられると光を放出するキャパシタ構造に蛍光粒子を含む分散型エレクトロルミネッセンス装置を用いる透過型発光検出システムを開示している。この刊行物は、近似ランバート源を得るためにオパールガラス、または他の分散器の使用を教示している。この刊行物は、迷光およびクロストークの定量を開示しておらず、クロストークを予め定められた限界以下に低下させるためにどのような装置構造が採用され得るか、上述の源または検出器を採用することによってこのことがどのように得られるか、またはそのようにする利点を開示していない。
【００１１】
したがって、より小型で高密度であり、さらに頑丈で高感度の精密なＬＦＤ装置などのクロマトグラフィー系分析装置を実現するために、ＯＬＥＤおよびＯＰＤを含む改良された分析装置が当該分野において必要とされている。
【００１２】
本発明は、改良されたＬＦＤ装置を提供することによって、従来技術の上述の欠点に取り組む。
【発明の概要】
【００１３】
本発明によれば、液体試料中における少なくとも１つの被分析物の濃度の定量的測定のための分析装置を提供する。本装置は、複数の試験領域を含み、光透過性材料から形成されたラテラルフローメンブレンと、有機エレクトロルミネッセンス材料の発光層を含む複数のプレーナ型有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）発光体と、有機太陽電池材料の吸収層を含む複数のプレーナ型有機光検出器（ＯＰＤ）と、ラテラルフローメンブレンの近位末端と流体連絡し、第１アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含むコンジュゲートパッドと、ラテラルフローメンブレンの遠位末端と流体連絡した吸収パッドとを含む。ラテラルフローメンブレンは、毛細管作用によってコンジュゲートパッドから吸収パッドに流体を輸送することができる。各試験領域は、液体試料中における被分析物の濃度の指標である試験領域内のタグ粒子の濃度をもたらすために、固定化された第２アッセイ成分であって、被分析物と第１アッセイ成分と第２アッセイ成分との間の結合によって試験領域内にタグ粒子を保持するための第２アッセイ成分を含む。各試験領域は、１つの発光体の発光層と１つの光検出器の吸収層と一列に並べられる。並べられた発光体、光検出器、および試験領域は、発光体が試験領域を照らすことができ、光検出器が試験領域から光を検出することができるようにグループを形成する。各グループについて、試験領域が湿っており、タグ粒子が欠けている条件下において、グループ発光体が、電圧を加えられる発光体であるとき、電圧を加えられた光検出器光電流は、ｉ１で示される。グループ発光体と他の発光体とが、電圧を加えられる発光体であるとき、生じる電圧を加えられた光検出器光電流は、ｉ２で示される。クロストーク（Ｃ）は、以下の式に従って示され、
【数１】
2018525649.tif 000003
Ｃは、装置の少なくとも１つのグループについて約２０ｄＢよりも大きい。
【００１４】
したがって、本発明によれば、分析装置は、低クロストークを用いる試験領域の光学的測定によってアッセイの結果を測定することができる比較的簡単な構成を提供する。低クロストークは、本装置において、増大した精度と他の発光体からの少ない干渉とを被分析物測定にもたらすことができる。いくつかの実施形態において、従来技術を超えるこの改良は、高密度の試験領域を備える小型の装置を可能とする。他の実施形態において、さらなるグループを装置に含めることができ、これによってより多くの被分析物を測定することができるか、または向上した精度、もしくは増加したアッセイ範囲に向けて１以上の試験領域を用いて被分析物を測定することができる。
【００１５】
本発明の実施形態では、試料中の被分析物の濃度を正確に測定することができる。しかし、本発明の全ての実施形態において、被分析物の正確な濃度を測定することは必要ではない。たとえば、いくつかの実施形態において、被分析物濃度の定性的指標のみが測定されてもよい。典型的には、しかし、本発明の実施形態は、被分析物の存在の有無の単純な指標以上のものを提供する。
【００１６】
本装置のクロストーク（Ｃ）は、デシベルで測定されてもよく、別のグループの発光体からの光（または環境光）が、従属するグループのフォトダイオードによって検出された光に寄与する程度を定量化する。Ｃの値が高くなればなるほど、少ないクロストークに相当する。本発明に係る装置において、少なくとも１つのグループのＣは、約２０ｄＢよりも大きく、好ましくは約３０ｄＢよりも大きく、より好ましくは約４０ｄＢよりも大きく、最も好ましくは約５０ｄＢよりも大きい。
【００１７】
いくつかの実施形態において、理論に束縛されるものではないが、本発明に係る装置の向上したクロストークは、本明細書に規定されたような実質的サブランバートである、発光体もしくはフォトダイオード、またはその両方を用いて達成されてもよい。発光体またはフォトダイオードの実質的サブランバート特性は、発光体または光検出器の平面に垂直に測定されるような高角度においてそれぞれ放出または検出された光の量を減少させ、さもなければ別のグループにおける検出を逃れ、妨げ得る大角度放出を抑制することによって、クロストークを減少させる。
【００１８】
本発明は、試験領域の数が増大した装置を可能とする。したがって、本発明に係る装置は、７以上のグループ、好ましくは１４以上のグループ、最も好ましくは２１以上のグループを有してもよい。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態に係る装置の、発光体またはフォトダイオードは、実質的サブランバート発光または検出をもたらすために、限定されないが、分布ブラッグ反射器、強力なマイクロキャビティ（微小共振器）、基板回折光学素子、またはマイクロレンズアレイを含む。
【００２０】
本発明の別の実施形態において、タグ粒子は、発光体によって放出された波長の光を吸収し、検出器は、ラテラルフローメンブレンを通る発光体からの光を検出するように配置され、それによって、固定されたタグ粒子による吸収に起因して検出器によって検出される光の強度の減衰は、液体試料中の被分析物の濃度の指標となる。たとえば、タグ粒子は、濃縮されると赤色に見える金ナノ粒子であってもよく、発光体からの緑色光によって照らされてもよい。さらなる例として、タグ粒子は、青色ポリスチレン粒子であってもよく、発光体からの赤色光によって照らされてもよい。発光体からの光は、可視スペクトル内であってもよいが、紫外、または赤外波長範囲内であってもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態において、タグ粒子は、発光体によって放出された波長で照らされると蛍光を発し、検出器は、ラテラルフローメンブレンを通るそのような蛍光を検出するように配置され、それによって、固定化されたタグ粒子の蛍光に起因して検出器によって検出された光の強度は、液体試料中の被分析物の濃度の指標である。たとえば、タグ粒子は、青色光で照らされる、フルオレセインまたはフルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）粒子であってもよい。
【００２２】
光透過性材料は、液体試料によって湿らされたとき、光透過性になってもよい。光透過性材料は、ニトロセルロースであってもよい。この材料は、特に適していることが見出された。乾燥ニトロセルロースは、実質的に不透明である。しかし、湿ると、ニトロセルロースは、光透過性になってもよい。このように、ニトロセルロースは、透過性検出構造における用途に特に適している。なぜなら、光は、湿ったときに、ラテラルフローメンブレンを透過可能であるからである。ラテラルフローメンブレンは、２００ミクロン未満の厚さを有してもよい。
【００２３】
発光層と吸収層との対向する表面間の間隔は、１．５ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ未満であってもよい。発光層と吸収層との間の密接な間隔は、捕捉される光の量を最大化することを補助するので、装置のクロストークを減らすことに役立つ。
【００２４】
発光体および／または検出器は、基板上の１以上の層の、堆積、特に溶液堆積、最も好ましくはプリンティングによって形成されてもよい。一実施形態において、発光体および検出器は、別々の基板に備えられる。基板は、たとえばＰＥＴなど柔軟であってもよく、またはたとえばガラスなど硬くてもよい。特に有利な実施形態において、発光体および検出器は、共通の柔軟な基板上に形成される。基板は、ラテラルフローメンブレンに包まれてもよい。発光体および検出器の両方を同一基板上に体積させることによって、発光体および検出器の正確な相対的配置を確保することができる。
【００２５】
典型的には、発光層は、フルオレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、または燐光性発光体を含むエレクトロルミネッセンスポリマーなどの有機エレクトロルミネッセンス材料を含む。発光層は、有機金属キレート剤、蛍光もしくは燐光色素、またはコンジュゲートデンドリマーなどの小分子を含んでもよい。有機金属キレート剤は、Ａｌｑ３またはイリジウム含有キレート剤であってもよい。
【００２６】
ＯＰＤの活性層は、典型的には有機太陽電池材料を含み、当該有機太陽電池材料は、通常ドナーとアクセプターとを含む。アクセプターは、フラーレンＰＣＢＭ６０またはＰＣＢＭ７０などの小分子であってもよい。光吸収ドナーは、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）などのポリチオフェンなどのポリマーであってもよい。吸収層は、したがって、ポリチオフェンなどの有機太陽電池ポリマーと、ＰＣＢＭ６０またはＰＣＢＭ７０などの有機太陽電池小分子との混合物を含んでもよい。
【００２７】
分析装置は、コンジュゲートパッドに流体連絡し、液体試料を受けるように配置された試料パッドをさらに含んでもよい。コンジュゲートパッドは、別の試料パッドが備えられない場合、試料パッドの役割を果たしてもよい。
【００２８】
ラテラルフローメンブレンは、コントロール領域を含んでもよい。コントロール領域は、試験領域とラテラルフローメンブレンの遠位末端との間に位置してもよく、当該コントロール領域内にタグ粒子を保持するために固定化されたコントロール成分を含んでもよく、発光層および／または吸収層は、コントロール領域と並べられた別の発光／吸収領域を含んでもよい。
【００２９】
第１アッセイ成分は、被分析物をタグ粒子に結合する分子を含んでもよく、第２アッセイ成分は、被分析物についての受容体を含んでもよい。成分のこの組み合わせは、サンドイッチアッセイにおいて有用である。
【００３０】
第１アッセイ成分は、被分析物またはその類似体を含んでもよく、第２アッセイ成分は、被分析物の受容体を含んでもよい。成分のこの組み合わせは、競合アッセイにおいて有用である。また、第１アッセイ成分は、被分析物についての受容体を含み、第２アッセイ成分は、被分析物またはその類似体を含んでもよい。アッセイは、イムノアッセイであってもよい。受容体は、被分析物またはその類似体に結合する抗体であってもよい。
【００３１】
ラテラルフローメンブレンは、透明な基板上に備えられてもよい。基板は、ラテラルフローメンブレンに機械的安定性をもたらしてもよい。
【００３２】
分析装置は、検出器からの検出シグナルを受け、検出シグナルを処理するように配置された制御装置を備えてもよく、これによって試料中における被分析物の濃度の指標データをもたらす。制御装置は、たとえば同一ハウジング内の分析装置の一部として備えられてもよい。制御装置は、発光体からの光の放出を制御するように配置されてもよい。装置は、検出器および発光体に給電するためのバッテリーを備えてもよい。装置は、使い捨てであってもよい。
【００３３】
装置は、外部リーダに接続するための電気的インターフェースを備えてもよく、電気的インターフェースは、検出器および発光体を外部リーダに接続するように構成される。このように、装置は、使い捨てカートリッジとして備えられてもよい。
【００３４】
分析装置は、発光体と検出器との間における第１ラテラルフローメンブレンと平行に配置された少なくとも第２ラテラルフローメンブレンを含んでもよい。
【００３５】
したがって、本発明の一実施形態によれば、第２ラテラルフローメンブレンは、複数の分析試験を並行して実施することを可能にする。いくつかの実施形態において、複数の分析試験は、同じ方法で同じ被分析物について試験されてもよい。また、複数の分析試験は、異なる被分析物について試験されてもよい。並行して分析試験を行うことは、第２の分析試験のメカニズムに干渉する第１の分析試験のメカニズムを妨げる。
【００３６】
第２ラテラルフローメンブレンは、第１ラテラルフローメンブレンとして同じシート上に備えられてもよい。第２ラテラルフローメンブレンは、第１ラテラルフローメンブレンに接続されてもよい。代替的に、第２ラテラルフローメンブレンは、第１ラテラルフローメンブレンとは別に備えられてもよい。
【００３７】
吸収パッドは、第１ラテラルフローメンブレンの遠位末端、および第２ラテラルフローメンブレンの遠位末端に流体連絡してもよい。したがって、第１ラテラルフローメンブレンおよび第２ラテラルフローメンブレンは、両方とも同一の吸収パッドに結合する。
【００３８】
コンジュゲートパッドは、第１ラテラルフローメンブレンの近位末端と、第２ラテラルフローメンブレンの近位末端とに流体連絡してもよい。したがって、第１ラテラルフローメンブレンと第２ラテラルフローメンブレンとは、両方とも同じコンジュゲートパッドに接続する。
【００３９】
コンジュゲートパッドは、第３アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含んでもよい。
【００４０】
第３アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子は、第１アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子と光学的に異なっていてもよい。したがって、光学的に検出可能なタグ粒子の様々な色は、一方の試験の結果を試験するために必要とされるスペクトル一致光が、第２の隣接する試験の結果を試験するために必要とされるスペクトル一致検出器に干渉することなく、２つの試験を密接して行うことを可能にする。
【００４１】
分析装置は、第２ラテラルフローメンブレンの近位末端に流体連絡した第２コンジュゲートパッドを備えてもよい。
【００４２】
第２コンジュゲートパッドは、第３アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含んでもよい。第２コンジュゲートパッドは、第１アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含んでもよい。
【００４３】
第２コンジュゲートパッドにおける光学的に検出可能なタグ粒子は、第１コンジュゲートパッドにおける前記光学的に検出可能なタグ粒子と光学的に異なっていてもよい。したがって、光学的に検出可能なタグ粒子の様々な色は、一方の試験の結果を試験するために必要とされるスペクトル一致光が、第２の隣接する試験の結果を試験するために必要とされるスペクトル一致検出器に干渉することなく、２つの試験を密接して行うことを可能とする。
【００４４】
いくつかの実施形態において、第２ラテラルフローメンブレンは、被分析物と第３アッセイ成分と第４アッセイ成分との間の結合に応じて、第２試験領域内にタグ粒子を保持するための、固定化された第４アッセイ成分を含む少なくとも第２試験領域を含んでもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態において、第２ラテラルフローメンブレンは、被分析物と第１アッセイ成分と第２アッセイ成分との間の結合に応じて、第２の試験領域内のタグ粒子を保持するための、固定化された第１アッセイ成分を含む、少なくとも第２試験領域を含んでもよい。
【００４６】
（第１）ラテラルフローメンブレンは、被分析物と（前記）第３アッセイ成分と第４アッセイ成分との間の結合に応じて、第２試験領域内にタグ粒子を保持するための、固定化された第４アッセイ成分を含む、少なくとも第２試験領域を含んでもよい。
【００４７】
発光層は、複数の発光体ピクセルを含んでもよく、第１発光体ピクセルは、第１ラテラルフローメンブレンの（第１）試験領域と並べられてもよく、第２発光体ピクセルは、第２試験領域に並べられてもよい。
【００４８】
吸収層は、複数の検出器ピクセルを含んでもよく、第１検出器ピクセルは、第１ラテラルフローメンブレンの（第１）試験領域と一直線に並べられてもよく、第２検出器ピクセルは、第２試験領域と一直線に並べられてもよい。第２試験領域は、第１ラテラルフローメンブレン、または第２ラテラルフローメンブレンに備えられてもよい。
【００４９】
第１発光体ピクセルと第２発光体ピクセルとは、ラテラルフローメンブレンの遠位末端から近位末端方向に相互に間隔を空けられてもよい。
【００５０】
第１検出器ピクセルと第２検出器ピクセルとは、ラテラルフローメンブレンの遠位末端から近位末端方向に相互に間隔を空けられてもよい。
【００５１】
第１検出器ピクセルは、第１発光体ピクセルと並べられてもよく、第２検出器ピクセルは、第２発光体ピクセルに並べられる。
【００５２】
したがって、発光体および／または検出器ピクセルの相互間隔は、第２検出器ピクセルにおいて検出可能な第１発光体ピクセルからの光の量を最小化するか、またはその逆である。
【００５３】
ピクセルは、発光層、または吸収層の別の領域として規定されてもよい。これに代えて、発光層または吸収層は、ピクセルを規定するためにマスクされてもよい。しかし、このことは、好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下にさらに説明される。
【図１】図１Ａは、本発明の一実施形態に係る分析装置の図である。図１Ｂは、図１Ａの実施形態に係る分析装置のさらなる視野の図である。
【図２】本発明のさらなる実施形態に係る分析装置の図である。
【図３】本発明に係る分析装置の一実施形態の構成要素の図である。
【図４】グループ間のクロストークを示す本発明の一実施形態に係る装置の２つのグループの図である。
【図５】マスクを備える本発明の一実施形態に係る分析装置のグループの図である。
【図６】装置の発光体または検出器からの、ランバート、実質的サブランバート，およびスーパーランバート反応を示す。
【図７】実施例１のＯＬＥＤからの近似ランバート発光を示す。
【図８】分布ブラッグ反射器を備える本発明の一実施形態に係る装置の発光体の図である。
【図９】強力なマイクロキャビティを備える本発明の一実施形態に係る装置の発光体の図である。
【図１０】基板回析光学素子を備える本発明の一実施形態に係る装置の発光体の図である。
【図１１】マイクロレンズアレイを備える本発明の一実施形態に係る装置の発光体の図である。
【図１２】本発明に係る分析装置の一実施形態の１行ピクセルパターンの図である。
【図１３】本発明に係る分析装置の一実施形態の２行ピクセルパターンの図である。
【図１４】本発明に係る分析装置の一実施形態の３行ピクセルパターンの図である。
【図１５】本発明に係る分析装置の一実施形態の４行ピクセルパターンの図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本明細書において使用されるように、用語「ランバート」は、プレーナ型発光体による発光、またはプレーナ型検出器による吸収を表し、当該発光体または検出器の平面に対して垂直な線における、発光または吸収に関して測定された、角度Θにおける、発光または吸収の相対強度は、コサインΘによって与えられる。「スーパーランバート」発光または検出は、Θの非ゼロ値における発光が増大された、ランバート発光または検出からはずれた発光または検出を表す。「サブランバート」発光または検出は、Θの非ゼロ値における発光または検出が抑制される、ランバート発光または検出からはずれた発光または検出を表す。
【００５６】
従来のＯＬＥＤ装置は、ランバート発光からのわずかな偏光を示してもよい（たとえば、H.J. Peng, Y.L. Ho, X.J. Yu and H.S. Kwok, J. Appl. Phys. (2004) 96(3): 1649- 1654, and N.C. Greenham, R.H. Friend and Donal D.C. Bradley, Advanced Materials (1994) 6(6): 491-494)。そのようなわずかな偏光は、本明細書において「近似ランバート」と称され、本発明の装置の低クロストークにわずかに寄与する。具体的には、本発明の低クロストーク装置の特定の実施形態は、近似ランバート発光体または検出器を備えるが、他の実施形態は、サブランバート発光体または検出器を実質的に備える。本明細書においてさらに詳細に記載されたように、「実質的サブランバート」発光体または検出器は、限定されないが、分布ブラッグ反射器、マイクロレンズアレイ、強力なマイクロキャビティ、または基板回析光学素子などの、ＯＬＥＤまたはＯＰＤなどの、ＯＬＥＤまたはＯＰＤの構造的態様の選択によって得られてもよい。「実質的サブランバート」発光または検出は、以下にさらに詳細に記載されたように、発光または検出の指向性に実質的に影響を与え、したがって、本発明の装置の特定の実施形態の低減されたクロストークに実質的に寄与するものである。
【００５７】
図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、本発明の一実施形態によれば、ハウジングに入る環境光を最小化するために、好ましくは、不透明なプラスチックなどの不透明材料からなり、たとえば、任意の接合部または孔において遮光シールを使用することなどによって適用される、薄く、実質的に立方形のハウジング５０に含まれる分析装置１が提供される。図１Ｂは、図１Ａに示された装置と同じ装置の模式図の側面図を提供する。ハウジングの片方の端部は、ハウジング５０の長さおよび幅の平面に提供される試験モジュール２０を含む。ハウジング５０の反対側の端部は、ハウジング５０の壁に接して円柱状のバッテリー２３を収容する。試験モジュール２０とバッテリー２３との間は、バッテリーから試験モジュール２０と同じ平面におけるハウジングの長さまで延びるプリント回路基板２２である。試験モジュール２０における電極は、電気的インターフェース２４を介してプリント回路基板２２に接続される。試験モジュール２０は、コンジュゲートパッド５に流体連絡した試料パッド６を含む。本コンジュゲートパッド５は、アッセイ成分に結合することができる粒子タグを含む。ラテラルフローメンブレン４は、コンジュゲートパッド５と吸収パッド７との間を接続する。支持構造２１は、ハウジング５０における試験モジュール２０を固定する。
【００５８】
図２は、本発明の一実施形態に係る試験モジュール２０を示す。本発明に係る試験モジュールは、以下に記載したように、同じグループの一部ではない発光体と検出器との間のクロストークの程度を最小化するために、これらの寸法および相対的位置の選択によって採用される。試料が試料パッド６に置かれると、過剰の試料の貯留層が形成される。過剰の試料は、コンジュゲートパッド５に移動する。この移動は、第１にコンジュケートパッド５によって、続いてラテラルフローメンブレン４の吸い上げ作用によって、続いてさらに吸収パッド７によってもたらされる。ラテラルフローメンブレン４は、ニトロセルロース膜から形成される。コンジュゲートパッド５は、被分析物タグを含む。被分析物タグは、対応する利用可能な被分析物に結合する。毛細管運動は、任意のタグ付き被分析物を含む液体試料を、吸収パッド７に向かってコンジュゲートパッド５から試験領域１９にラテラルフローメンブレン４を流す。試料は、吸収パッド７に到達する前に、被分析物に対する固定された受容体を含む反応ライン８に遭遇する。タグ付き被分析物がこの点に到達すると、受容体は、被分析物に結合し、被分析物およびタグを所定の位置に保持する。着色された被分析物タグの存在は、タグ濃度が増加するにつれて反応ライン８の色を変えるであろう。以前に記載された例において、色付きタグの濃度は、液体試料中の被分析物濃度の指標をもたらす、反応ラインにおける被分析物濃度の直接の指標である。
【００５９】
上述の記載は、サンドイッチアッセイ法の例である。反応ライン１２からの反応（通常、着色）の強度が試料中に存在する被分析物の量に反比例する競合アッセイも可能である。この方法の一例において、コンジュゲートパッド５は、予めタグを付された第２被分析物、または被分析物類似体をさらに含む。試料に由来する被分析物は、コンジュゲートパッド５を変化せずに通り、さらなる反応ライン１２において受容体に結合し、予めタグを付された被分析物、または被分析物類似体が、そうでなければ結合したであろう受容体部位を占める。試料中の被分析物が少ないほど、多くの、予めタグを付された被分析物または被分析物類似体が受容体に結合可能であり、ラインのより強い着色をもたらす。この方法のさらなる例において、コンジュゲートパッド５は、追加で、または代替的にタグ付き受容体を含めることが可能である。この場合、固定された被分析物または被分析物類似体は、反応ライン上に固定化される。被分析物が試料中に多く存在すればするほど、試料に由来する被分析物に結合するので、固定された被分析物または被分析物類似体に結合することができないタグ付き受容体が多くなる。競合アッセイ法は、特定の被分析物の欠如についての定性的試験に使用されてもよいが、純粋なバイナリー試験ではない。試料中の非常に少量の被分析物は、ラインの位置において、予めタグを付された分子（被分析物、被分析物類似体、または受容体）の結合を依然としてもたらすようである。競合アッセイ法は、代替的に、液体試料中の特定の被分析物の濃度を定量的に示すために使用されてもよい。
【００６０】
タグ付き成分自体と反応するラテラルフローメンブレン４におけるコントロール受容体のさらなるライン１３も存在する。コントロールライン１３は、タグ付き成分に結合する固定化受容体を含む。コントロールライン１３は、試料が任意の被分析物を含むか否かに関わらず、試験が実施されると着色し始める。このことは、試験が正確に実施されていることを確かめることに役立つ。以前に記載された例において、反応ライン８は、被分析物が試料中に存在するときのみに色が変わる。複数アッセイの実施形態において、複数のコントロールラインが存在してもよい。このように、コントロールラインは、ラテラルフローデバイスによって実施されるべき各試験が実施されたか否かを決定するために使用可能である。本実施例におけるコントロールライン１３は、前の反応ラインの下流に備えられる。反応ラインの下流にコントロールライン１３を備えることによって、被分析物タグは、試験が実施されたことを示すコントロールラインへの結合前に、他の反応ラインを通って流れなければならない。
【００６１】
本件において、ラテラルフローメンブレン４は、約１００μｍの厚さであり、反応ライン８，１２とコントロールライン１３とは、それぞれ１．０ｍｍ×５．０ｍｍであり、より好ましくは１．０×３．０ｍｍであり、それらの間に２．０ｍｍの間隙を有する。ラテラルフローメンブレンは、好ましくはニトロセルロースから形成される。試料パッド６、コンジュゲートパッド５、ラテラルフローメンブレン４、および吸収パッド７は、透過性基板１１上に備えられる。
【００６２】
リファレンスライン１４は、ラテラルフローメンブレン４に備えられ、試験領域１９の構築の間に配置のために使用される。リファレンスライン１４は、典型的には、反応ライン８，１２，またはコントロールライン１３よりも薄い。本実施例におけるリファレンスラインは、０．５ｍｍ×５．０ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍ×３ｍｍであり、コントロールライン１３の間に１．５ｍｍ間隙を有する。
【００６３】
本実施例は、試料中の被分析物の、存在、欠如、または濃度範囲を分析することを開示しているが、この分析は、いくらかの被分析物試験に実施することができる。様々なタグおよび受容体ラインの範囲は、複数の異なる被分析物の、存在、欠如、または濃度を測定するために使用可能である。いくつかの被分析物の存在は、異なる、または同一の被分析物の欠如と組み合わせて試験されてもよい。たとえばアッセイなどの試験は、以下の表１に示される。それぞれの場合において、第１アッセイ成分、第２アッセイ成分、標的の被分析物、およびどちらの種類のアッセイか（サンドイッチ、または競合）に沿って、試験の目的が定められる。全てのアッセイは、被分析物、または任意の種類の標識粒子で標識化された被分析物に対する抗体を用いて実施可能である。標識化粒子の例は、金ナノ粒子、着色ラテックス粒子、または蛍光標識を含む。Ｎ行における表から容易に分かるように、他の被分析物についてのアッセイは、アッセイ型がサンドイッチである場合、第１成分として被分析物抗原と、第２成分として被分析物に対する抗体とを用いて構築可能である。アッセイ型が競合である場合（Ｍ行）、被分析物に対する抗体は、第１成分であり、被分析物抗原は、第２成分である。
【表１】
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【００６４】
妊娠試験などの、通常の家庭のアッセイ試験は、明らかに二値化された結果を有し、使用者が結果を手動で解釈することを必要とするが、これに対して、本装置は、被分析物試験の結果として光吸収を測定するために、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）と、対向する有機フォトダイオード（ＯＰＤ）とを使用する。以前に記載された実施形態は、試験試料中における被分析物の濃度を示すために物質による光の吸収を使用するが、本実施形態は、蛍光、燐光の結果として、または化学的もしくは電気化学的反応の結果として、被分析物におけるタグが、発光性であり、光自体を放出する場合も同様に考えることができる。
【００６５】
骨髄腫アッセイは、表１においてＡ〜Ｄと付記された行に記載されている。骨髄腫を試験するために、ラムダＦＬＣ濃度に対するカッパＦＬＣ濃度の割合が測定される。
【００６６】
ＯＬＥＤは、公知の特性（強度、波長など）を有する光で試料を照らす。光がＯＰＤによって受け取られると、電流が発生する。この電流を（たとえば、直接、または増幅後に電圧として）測定することによって、反応ライン８、１２、および周辺の膜に固定された標識によって吸収された光を検出することができる。このことは、試料中に存在するタグ付き被分析物の濃度の指標をもたらす。
【００６７】
ＯＬＥＤは、基板上に支持された層構造として形成され、アノード、カソード、ならびに当該アノードとカソードとの間の発光層を含む。基板は、柔軟であってもよく、硬くてもよい。適切な基板材料は、限定されないが、ＰＥＴ、ガラス、または１以上の交互のプラスチックおよび無機バリア層を含む積層構造を含む。１以上のさらなる層は、たとえば、電荷注入、電荷輸送、または電荷バランスを目的とするために、アノードとカソードとの間に備えられてもよい。任意に、さらなる層が、１以上の、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、電子輸送層、および三重阻止層から選択されてもよい。
【００６８】
典型的なＯＬＥＤ層構造は、以下を含む。
アノード／発光層／カソード
アノード／正孔輸送層／発光層／カソード
アノード／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／カソード
アノード／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／カソード
好ましくは、正孔注入層は、アノードと発光層との間に存在する。
好ましくは、正孔輸送層は、アノードと発光層との間に存在する。
好ましくは、正孔注入層と正孔輸送層との両方が存在する。
【００６９】
一実施形態において、実質的に全ての光は、一次発光層から放出される。他の実施形態において、1以上のさらなる層も光を放出してもよい。任意に、正孔輸送層と電子輸送層とのうちの１つは、発光材料を含み、使用中に光を放出する。
【００７０】
いくつかの実施形態において、ＯＬＥＤは、パターン化されたＩＴＯ（導電性であり、透明である酸化インジウムスズ）の層と、正孔注入材料の層と、活性光放出材料の層と、カソードとから形成されてもよい。図２を参照すると、基板２は、検出領域１０，１５，１７を含み、有機太陽電池基板３に対向して備えられる、ＯＬＥＤ発光領域９，１６，１８を含む。本実施例において、全ての３つの領域の発光色は、青色であるので、それらは、同一材料の層から形成される。同様に、本実施例において、検出領域１０，１５，１７の材料は、青色光を検出するために最適化される。
【００７１】
ＯＬＥＤ発光領域、ＯＰＤ検出領域、ＬＦＤ試験領域の面積、光学介在性不透明マスクの装置サイズ、ならびにマスクおよびＯＬＥＤならびにマスクおよびＯＰＤの距離は、他のＯＬＥＤ発光領域からのクロストークを減少するように選択される。
【００７２】
発光領域９，１６，１８と、検出領域１０，１５，１７とは、（予めタグを付されたか否かに関わらず）タグ付き被分析物を捕捉し、結合するように設定された結合受容体を含む、反応ライン８，１２，１３，１４のフットプリント内に位置するように寸法を合わせて作製される。典型的なピクセルサイズは、０．９ｍｍ×４．９ｍｍ，０．５ｍｍ×２ｍｍ，０．５ｍｍ×１ｍｍ，またはより小さいサイズを含む。このことは、タグ化被分析物とその付近のラテラルフローメンブレン４と相互作用可能な、ＯＬＥＤからの発光割合を最大化する。
【００７３】
膜とタグ付き被分析物と相互作用可能であり、クロストークを減少させることができる発光の割合を向上させる別の因子は、ラテラルフローメンブレン４に対するＯＬＥＤおよびＯＰＤの両方の近接度である。この距離は、約２ｍｍ未満であってもよい。典型的には、クロマトグラフィー膜は、透明なプラスチック層などの基板上に支持される。この層は、不浸透性であってもよいので、ＯＬＥＤまたはＯＰＤは、この側の膜に反対側よりも近接して位置してもよい。好ましい実施形態において、ＯＬＥＤまたはＯＰＤと、膜支持体との間の距離は、１ｍｍ未満であり、より好ましくは０．５ｍｍ未満であり、最も好ましくは約０．２ｍｍである。ＯＬＥＤまたはＯＰＤと、膜の反対側との間の距離は、２ｍｍ未満であり、好ましくは１ｍｍ未満である。
【００７４】
分析装置１のハウジング５０内に含まれる回路基板２２とバッテリー２３とは、ＯＬＥＤおよびＯＰＤを制御し、電力を供給する。回路基板２２も、試料中に存在する被分析物の量、および／またはその割合を表す定量的値を計算するために、基礎的分析を実施するために適切なマイクロ処理装置を含む。
【００７５】
たとえば、ＯＰＤについて、以下の構造が使用可能である。第１層（膜に最も近接した）は、予めパターン化された酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）ガラス基板である。ガラス基板は、ＯＰＤのためのバリア層を提供する。ＩＴＯ層の上部は、５０ｎｍ厚の層を備える。ＢａｙｔｒｏｎＰグレードのポリ（スチレンスルホネート）−ドープ化ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）と、１０ｎｍ厚のポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）フィルム中間層がその上に備えられる。活性層は、１００ｎｍ厚のアルミニウムの装置用上部電極を有する、１６５ｎｍ厚のレジオレギュラーポリ（３−ヘキシルチオフェン）：１−（３−メトキシカルボニルプロピル）−１−フェニル−［６．６］Ｃ６１（Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ）である。
【００７６】
これは、本発明の実施形態における使用のために適したＯＰＤの一例に過ぎない。当業者は、そのようなＯＰＤの製造方法と、適切なＯＰＤを製造可能である他の材料とを作製する方法を知っている。
【００７７】
当業者は、本発明に適したＯＬＥＤを作製するための、いくつかの方法と材料との組み合わせを知っている。ある特定のＯＬＥＤ型において、構造体は、プラスチック基板（ＰＥＴ）、パターン化ＩＴＯの層、正孔注入材料の層、活性材料の層、およびカソードである。特に、ＯＬＥＤのスペクトル出力は、有機ポリマー、または他の小分子の適切な選択によって選択可能である。
【００７８】
ＯＬＥＤの発光スペクトルは、関連する消光剤（標的化合物に標識を付すために使用された着色タグ）の吸光度に一致しなければならない。吸光度法では、金ナノ粒子を使用可能である。この場合、緑色光源を使用すべきである。これに代えて、青色ポリスチレン標識を使用可能である。蛍光法では、蛍光／ＦＩＴＣ系標識を使用可能である。この場合、青色光源を使用するべきである。
【００７９】
本発明は、装置内の発光体−検出器グループの間のクロストークが驚くほど減少する分析装置に向けられる。本明細書において使用される用語「グループ」は、１つの発光体の発光層と、１つの光検出器の吸収層とに一直線に並べられた試験領域を含む。したがって、グループ内において、発光体は、試験領域を照らすことができ、光検出器は、試験領域からの光を検出することができる。
【００８０】
クロストークは、好ましくは、試験領域が湿っており、タグ粒子が欠けているときに測定される。各グループについて、電圧を加えられた光検出器光電流は、グループ発光体が電圧を加えられた発光体のみであるとき、ｉ１として示される。光検出器の光電流は、直接に、または増幅もしくは他のシグナル処理の後に測定されてもよく、電流として、または電流を表す電圧として検出されてもよい。同様に、ｉ２は、グループ発光体と１つの他の発光体とが、電圧を加えられた発光体であるとき、光電流を示す。クロストーク（Ｃ）は、続いて以下の式に従って規定されてもよい。
【数２】
2018525649.tif 000006
本発明に係る装置において、クロストークは、本装置における少なくとも１つのグループについて、約２０ｄＢを超え、好ましくは約３０ｄＢを超え、より好ましくは約４０ｄＢを超え、最も好ましくは約５０ｄＢを超える高いＣ値を反映して驚くほど低い。
【００８１】
図４は、装置の２つのグループの間のクロストークを示す。直接に隣接するグループが示されるが、クロストークは、装置におけるグループの任意の対の間、および任意のグループとハウジング５０に入る環境光との間で測定されてもよい。グループＡは、ＯＬＥＤ４４Ａ，ＯＰＤ４９Ａ，および試験領域４１Ａを含み、グループＢは、ＯＬＥＤ４４Ｂ，ＯＰＤ４９Ｂ，および試験領域４１Ｂを含む。試験領域４１Ａおよび４１Ｂは、透明な支持体４７上に支持された膜４６内に存在する。ＯＬＥＤ４４Ａおよび４４Ｂは、基板４５上に支持され、ＯＰＤ４９Ａおよび４９Ｂは、基板４８上に支持される。白抜き矢印は、グループ内の試験領域を通るＯＬＥＤからＯＰＤまでの光の透過を示す。たとえばグループＡなどの１つのグループのみに電圧が加えられると、測定された光電流は、ｉ１に一致する。グループＢにも電圧が加えられると、ＯＰＤ４９Ａにおいて測定される光電流は、グループＡおよびＢの両方の発光体からの寄与を含み、上述の式におけるｉ２に一致する。ＯＰＤ４９Ａの光電流に対するＯＬＥＤ４４Ｂの寄与は、黒矢印の光路によって示されるようにクロストークに起因する。示される直接の経路に加えて多くの他の光路がクロストークに寄与してもよいことが容易に理解される。
【００８２】
クロストークは、開口部を備える不透明マスクを、グループのＯＬＥＤおよびＯＰＤの間に配置することによって減少させることができる。マスクの材料は、特に限定されないが、たとえば、約１００μｍの厚さを有する不透明プラスチックから形成されてもよい。
【００８３】
図５は、グループにおけるマスクの好ましい配置を示す。マスク５１は、試験領域５２およびＯＰＤ５３の間に挟まれる。好ましくは、マスク開口部５４は、試験領域５２のエリアよりも小さくその内にある。ＯＰＤ５３は、したがって、試験領域を介してＯＬＥＤ５５から光を受けるが、試験領域を超えて延びる膜からは受けないように位置してもよい。ＯＬＥＤおよびＯＰＤの位置は、反対であってもよい。
【００８４】
本発明に係る装置のいくつかの実施形態において、クロストークにおけるさらなる低減は、実質的サブランバート発光体および／または検出器を用いて達成される。これは、当該技術分野において公知の多数のＯＬＥＤおよびＯＰＤ構造を用いて達成可能である。図６は、それぞれランバート（実線）、スーパーランバート（破線）、および実質的サブランバート（一点鎖線）特性について、ＯＬＥＤまたはＯＰＤのための発光または検出の角度依存を示す。実質的サブランバートの場合において、前方放出また検出は促進され、大きな角度において、発光または検出は抑制される。発光体もしくは検出器、またはその両方は、実質的サブランバート特性を示してもよい。前方放出の最大化は、ＯＬＥＤによって放出された光の最大量が、装置の活性表面に垂直に放出されることを確保する。このように、消光剤を通ってＯＰＤ上に達するＯＬＥＤによって放出された光は、最大化される。このことは、これらの装置の感受性と精度との両方を向上させる。
【００８５】
強力なマイクロキャビティ、または実質的サブランバート特性を上昇させる他の特徴を欠くＯＬＥＤまたはＯＰＤは、近似ランバート発光または吸収を示してもよい。図７は、ＯＬＥＤにおける近似ランバート発光の一例を示す。近似ランバート発光は、従来のＯＬＥＤ層の相対的厚さおよび屈折率に起因する弱い毛細管効果によって生じてもよい。
【００８６】
実質的サブランバート発光または検出は、ＯＬＥＤまたはＯＰＤにそれぞれ組み込むことができる、当該分野において公知の多数の構造を用いて達成されてもよい。図８は、分布ブラッグ反射器を含むＯＬＥＤ８０を示す。ＯＬＥＤ活性層８１〜８３は、反射カソード８４と、透明アノード（ＩＴＯ）８５との間にある。分布ブラッグ反射器は、アノード８５と基板８６との間に挟まれる。反射器は、別の屈折率の代替的透明層を含む。低い屈折率の層８７Ａおよび８７Ｂ（たとえば、ＳｉＯ２，ｎ＝１．５）は、より高い屈折率の層８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ（たとえば、ＴｉＯ２，ｎ＝２．４５）と換えられてもよい。厚さは、ＯＬＥＤの発光波長に従って、四分の一波長絶縁体スタックを生じるように選択され、それぞれ、前記反射器がグループ内の構成要素の配置に顕著には影響を与えない十分な薄さ（たとえば、５０〜１００ｎｍ）である。低い屈折率層と高い屈折率層との積層は、増大した前方発光／検出を増加させ、大きな角度における、発光／検出を減少させることができる。米国特許第６，３６６，０１７号と、Choy, W.C.H. and Ho, C.Y. (2007) Optics Express 15(20): 13288- 13294とは、分布ブラッグ反射器を含み、実質的サブランバート発光を示すＯＬＥＤを開示しており、それらの全部が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８７】
実質的サブランバート発光または検出は、強力なマイクロキャビティを用いて達成可能である。本明細書において使用されるように、「強力なマイクロキャビティ」は、１つの電極がたとえばＡｇまたはＡｌなどの高度に反射性であり、１つがたとえば薄いＡｇなど部分的に反射性であるＯＬＥＤまたはＯＰＤにおいて形成される。図９は、強力なマイクロキャビティ９０を含むＯＬＥＤを示す。ＯＬＥＤ活性層９１，９２，および９３は、基板９５上に支持されたような反射電極９４と、部分的に反射性の電極９６との間に位置する。２つの電極は、強力なマイクロキャビティ９７を形成し、電極の距離は、前方放出を最大化するために発光の波長（たとえば、半分の波長）に従って選択される。発光の方向は、大きな矢印によって示される。Lin, C-L.and WU C-C. (2005) Appl. Phys. Lett. 87:021101-1 -021 101-3は、強力なマイクロキャビティと、実質的サブランバート発光とを含むＯＬＥＤを開示しており、その全部が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００８８】
実質的サブランバート発光または検出は、ＯＬＥＤまたはＯＰＤに隣接した回析光学素子を含むことによって達成可能である。図１０は、共通の基板１０１上の回析光学素子１００に隣接したＯＬＥＤを示す。ＯＬＥＤ１０２は、反射電極１０３と透明電極１０４と、それらの間に活性層１０５，１０６、および１０７とを含む。回折性光学素子１００は、たとえば、フォトリソグラフィーによってパターン化されたフォトレジストから形成されるナノプリントされた光学通信構造体である。ＯＬＥＤによって放出された光の一部は、回析性光学素子１００によって選択的に抽出される、基板内の方向性基板モードを形成し、ランバートバックグラウンドなく、太い矢印によって示される、高度に方向性の発光をもたらす。S. Zhang, G. A. Turnbull and Samuel, I.D.W. (2014) Adv. Optical Mater. 2:343-347は、サブランバート発光を示す共通の基板において回折光学素子に隣接するＯＬＥＤを開示しており、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００８９】
また、実質的サブランバート発光または検出は、マイクロレンズアレイを用いて達成可能である。図１１（原寸大ではない）は、マイクロレンズアレイ１１２を含む基板１１１によって支持されたＯＬＥＤ１１０を示す。ＯＬＥＤ１１０は、反射電極１１３と透明電極１１４と、その間の活性層１１５，１１６，および１１７とを含む。マイクロレンズアレイは、たとえば、基板の外表面に作製されたか、または付着した半球などの、基板の表面に配置される、半球、もしくはプリズム、または他の形状を有するアレイの構成要素であってもよく、典型的には、それぞれ１０〜１００ミクロンの寸法を有する。各構成要素における回折は、向上した前方発光と、実質的サブランバート発光とをもたらす。Danz, N., Wachter, C.A., Michaelis, D. Dannberg, P. and Flammich M. (2012) Optics Express 20(12): 12682-12691は、マイクロレンズアレイを含み、実質的サブランバート発光を示すＯＬＥＤを開示しており、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００９０】
本発明は、グループ間の低クロストークを有する装置を提供する。本発明の利点は、装置内のグループの密度が、従来技術の装置よりも高くてもよいことである。装置は、したがって、小型であってもよく、またはより多くのグループを含んでもよい。それらがより多くのグループを含む場合、より多くの被分析物が、装置内で測定されてもよいか、またはより多くの測定が、精度を増大させるか、もしくは測定範囲を拡大するか、またはその両方を増大させるために、各被分析物について実施可能である。
【００９１】
図１２は、本発明に係る分析装置の一実施形態の１行ピクセルパターンを示す。リファレンスライン１４、反応ライン８および１２、ならびにコントロールライン１３は、ラテラルフローメンブレン上に備えられる。ＯＬＥＤおよびＯＰＤ製造工程は、任意の寸法および位置のピクセルを、反応およびコントロールラインを重なるように製造することができる。図１２において、ピクセル輪郭２５，２６，および２７は、ＯＰＤ感受性領域およびＯＬＥＤピクセルの輪郭を示す点線として示される。これらのピクセルは、反応ライン８，１２（またはコントロールライン１３）を中心とする。また、ピクセル輪郭２５，２６、および２７は、反応ライン８，１２（またはコントロールライン１３）よりも小さい。このように、反応ラインを通ることなく（すなわち、反応ラインまたはコントロールラインの一部を形成しないラテラルフローメンブレンの一部を通る）ＯＬＥＤからＯＰＤに入る光は、最小化され、および／または実質的に消える。いくつかの実施形態において、ピクセルの輪郭は、反応ラインと実質的に同じ範囲を有してもよい。反応ライン８，１２は、同じ被分析物についてのアッセイに対応してもよい。このように、液体試料中における被分析物濃度の任意の得られる指標の精度は、同じ試料の複数回のアッセイによって最大にすることができる。
【００９２】
図１３は、本発明に係る分析装置の一実施形態の２行ピクセルパターンを示す。この実施形態において、２つの平行なラテラルフローメンブレンが存在する。上述したように、リファレンスライン１４は、反応領域２８，２９，３０，３１，３２，３３を、それぞれＯＰＤおよびＯＬＥＤ輪郭３４，３５，３６，３７，３８，３９に一直線に並べるために使用される。互いに対応する反応領域（ライン）を斜めにずらすことによって、２つの隣接する反応領域の間の光の混合は、最小化される。このように、たとえば、ＯＰＤ／ＯＬＥＤ輪郭３４，３５において、ＯＰＤによってＯＰＤ／ＯＬＥＤ輪郭３７から検出可能な光の量は、最小化される。このことは、単一の分析装置において、アッセイの特にコンパクトな配置を可能にする。いくつかの実施形態において、それぞれ平行なラテラルフローメンブレンは、異なる被分析物を試験する各ラテラルフローメンブレンについて、単一反応領域を含んでもよい。他の実施形態において、それぞれ平行なラテラルフローメンブレンは、同じ被分析物の、１つ、または集団を試験する各ラテラルフローメンブレンについて、単一または複数の反応領域を含んでもよい。このことは、液体試料中における被分析物濃度の得られる指標の精度を向上させる。さらなる他の実施形態において、複数の平行なラテラルフローメンブレンにおける複数の試験領域は、様々な方法で同じ被分析物を試験するために使用可能である。このように、１つのラテラルフローメンブレンは、サンドイッチアッセイ法を用いて所定の被分析物を試験することができ、これに対して別のラテラルフローメンブレンは、競合アッセイ法を用いて同じ所定の被分析物を試験することができる。
【００９３】
図１４および図１５は、それぞれ本発明に係る分析装置の一実施形態の、３行および４行ピクセルパターンを示す。ラテラルフローメンブレンに備えられた反応領域１４０，１４２は、輪郭１４１，１４３を有する任意の隣接ＯＰＤの輪郭と混じる、輪郭１４１，１４３を有するＯＬＥＤからの光を最小化するように配置される。上述のように、リファレンスライン１４は、並べるために備えられる。
【００９４】
示された実施形態において、反応ラインおよび／または反応領域は、反応ライン１２に特に示されるように、各ラテラルフローメンブレンのそれぞれの側に延びるように意図されるが、本発明は、反応ラインおよび／または反応領域が、各ラテラルフローメンブレンのそれぞれの側に延びない代替的な実施形態に及ぶ。たとえば、反応領域は、ラテラルフローメンブレンの中央に集められてもよい。これに代えて、２つの別の領域が、ラテラルフローメンブレンに並んで提供されてもよい。２つの反応領域の間のラテラルフローメンブレンに間隔があってもよい。いくつかの実施形態において、２つの反応領域は、互いに接触して提供される。いくつかの実施形態において、２つ以上の領域は、近位−遠位方向と、ラテラルフローメンブレンの幅方向との両方に、間隔を空けるか、またはずれてもよい。反応領域は、たとえば並んで備えられてもよい別のラテラルフローメンブレンに備えられてもよい。
【００９５】
本発明の実施形態は、直接的なタグ付加を使用して記載されたが、間接的なタグ付加も可能である。第１抗体が被分析物に結合する実施形態において、タグ粒子は、第１抗体に結合するように構成された抗体にさらに結合してもよい。これによって、同一の標識化抗体は、いくつかの異なる被分析物について使用可能である。
【００９６】
実施形態ではコンジュゲートパッドの使用が示されるが、試料は、被分析物タグとともに予め処理されてもよいことが明らかであろう。このことは、特に被分析物の濃度が非常に低い場合に、被分析物と被分析物タグとの間の、良好な混合および結合を確保することができる。この場合、コンジュゲートパッドは必要ではなく、予め処理された試料は、試料パッド、またはラテラルフローメンブレンに直接に置かれてもよい。複数の被分析物の、存在または濃度が試験されるべきであるいくつかの実施形態において、試料は、標的被分析物のいくつかのみについて予め処理されてもよい。この場合、コンジュゲートパッドは、依然として必要である。
【００９７】
示される実施形態は、定量的測定用であるが、本発明は、１以上の標的被分析物の存在の有無の指標のみが必要である、定性的、または半定量的分析装置に等しく適用可能であることが明らかである。半定量的分析装置において、たとえば複数の濃度レベルの個別の読み取りのみが必要である。濃度レベルは、測定されるべき濃度範囲にわたって一様に広がる必要はない。
【００９８】
シリコン系無機検出器、またはＧａＡｓおよび／もしくはＩｎＧａＡｓおよび／もしくはＳｂＧａｌｎＡｓ系無機発光体を使用する従来技術の装置に比べて、作製されたＯＰＤおよびＯＬＥＤを用いる実施形態における本発明の利点は、材料費用の対応する増大なしに、複数のアッセイ（定量的、またはそれ以外）を提供する性能である。従来技術の無機発光体および検出器において、複数の反応領域は、それぞれ単位原価を有する、複数の発光体と検出器とを必要とする。本発明の実施形態において、ＯＰＤおよびＯＬＥＤは、発光体または検出器が必要とするピクセル数に関わらず、単一片から組み立てられるので、追加の反応領域の供給のための費用がわずかに上昇するのみである。
【００９９】
実施例１
ＯＬＥＤ検出器が、溶液処理を用いて製造され、以下の構造を有する他は、図１および図２に実質的に示される、７つのグループを含む装置が提供された。
ガラス／ＩＴＯ／正孔注入層／ポリマーホスト＋Ｉｒ−デンドリマー緑色発光体／Ａｇ
図７は、サブランバート発光（実線）と比較したＯＬＥＤ発光体（破線）の発光特性の角度依存を示し、発光は近似サブランバートを示す。ＯＰＤ検出器も、溶液処理を用いて作製され、以下の構造を有した。
ガラス／ＩＴＯ／正孔輸送層／ポリマードナー＋アクセプター／Ａｇ
マスクは、ＯＬＥＤ基板と、膜支持体との間に位置し、それらの間の距離は、約０．２ｍｍであった。ＯＰＤ基板は、タグ粒子が欠けた湿ったニトロセルロース膜から約１．０ｍｍ離れていた。ＯＬＥＤおよびＯＰＤピクセル寸法は、０．５ｍｍ×２ｍｍであった。グループは、２ｍｍ離され、マスク開口部の寸法は、０．５ｍｍ×２．４ｍｍであった。第３グループと第７グループとの間のクロストーク（Ｃ）は、２１．１ｄＢであった。
【０１００】
実施例２
ＯＬＥＤ発光体が、ＩＴＯと基板との間に位置した分布ブラッグ反射器をさらに備え、以下の構造を有し、２１グループを含む他は、実施例１と実質的に同様の装置が提供される。
［ＩＴＯ，５０ｎｍ］／ＴｉＯ２，５６ｎｍ／ＳｉＯ２，９２ｎｍ／ＴｉＯ２，５６ｎｍ／ＳｉＯ２，９２ｎｍ／ＴｉＯ２，５６ｎｍ／［ガラス］。ＯＬＥＤは、実質的サブランバート発光を示す。少なくとも２つのグループの間のクロストーク（Ｃ）は、少なくとも３０ｄＢである。
【０１０１】
実施例３
ＯＬＥＤ発光体が、強力なマイクロキャビティを備えるトップエミッティングＯＬＥＤであり、以下の構造を有し、電極間の距離が約２５０ｎｍである他は、実施例１にと実質的に同様の装置が提供される。ガラス／Ａｇ，８５ｎｍ／正孔輸送層／ポリマードナー＋アクセプター／Ａｇ，ＴｅＯ２，１０ｎｍ。 この実施形態において、ＯＬＥＤは、膜に近い基板の側面に位置するので、これらのＯＬＥＤは、トップエミッティングである。この装置は、２１グループを含み、ＯＬＥＤは、実質的サブランバート発光を示す。少なくとも２つのグループの間のクロストーク（Ｃ）は、少なくとも４０ｄＢである。
【０１０２】
実施例４
ＯＬＥＤ発光体が、図１４に実質的に示されるように、発光が得られる基板回折素子にそれぞれ隣接している他は、実施例１と実質的に同様である装置が提供される。ＯＬＥＤは、強い方向性発光とともに実質的サブランバート発光を示す。少なくとも２つのグループの間のクロストーク（Ｃ）は、少なくとも５０ｄＢである。
【０１０３】
実施例５
ＯＬＥＤ発光体が、ＯＬＥＤ基板の発光性表面上に位置する２００μｍ径の半球形レンズを含むマイクロレンズアレイをさらに備える他は、実施例１と実質的に同様の装置が提供される。装置は、２１グループを含む。ＯＬＥＤは、実質的サブランバート発光を示す。少なくとも２つのグループの間のクロストーク（Ｃ）は、少なくとも４０ｄＢである。
【０１０４】
実施例６
ＯＰＤ検出器が、ＯＰＤ基板の表面上に位置した２００μｍ径の半球形レンズを備えるマイクロレンズアレイをさらに備える他は、実施例１と実質的に同様の装置が提供される。この装置は、２１グループを含む。ＯＰＤは、実質的サブランバート検出を示す。少なくとも２つのグループの間のクロストーク（Ｃ）は、少なくとも４０ｄＢである。
【０１０５】
要約すると、液体試料中の少なくとも１つの被分析物の濃度の定量的測定のための分析装置は、プレーナ型発光体２と、プレーナ型検出器３と、当該発光体２と検出器３との間に挟まれたラテラルフローメンブレン４と、ラテラルフローメンブレン４の近位末端と流体連絡したコンジュゲートパッド５であって、第１アッセイ成分に結合した光学的に検出可能なタグ粒子を含むコンジュゲートパッド５と、コンジュゲートパッド５と流体連絡し、液体試料を受けるように配置された試料パッド６と、ラテラルフローメンブレン４の遠位末端と流体連絡した吸収パッド７とを含む。ラテラルフローメンブレン４は、光透過性材料から形成され、毛細管作用によってコンジュゲートパッド５から吸収パッド７に流体を移動可能である。ラテラルフローメンブレン４は、第２アッセイ成分であって、液体試料中の被分析物の濃度の指標である、試験領域８，１２内のタグ粒子の濃度をもたらすために、被分析物と第１アッセイ成分と第２アッセイ成分との間の結合に応じて、試験領域８，１２内にタグ粒子を保持するための固定化された第２アッセイ成分を含む少なくとも１つの試験領域８，１２を含む。発光体２は、有機エレクトロルミネッセンス材料の発光層９，１６を含み、発光層９，１６は、ラテラルフローメンブレン４の試験領域８，１２に一直線に並べられ、これによって発光体２は、試験領域８，１２を照らすことができる。検出器３は、有機太陽電池材料の吸収層１０，１５を含み、吸収層１０，１５は、ラテラルフローメンブレン４の試験領域８，１２に一直線に並べられ、これによって検出器３は、試験領域８，１２から光を検出することができる。本発明の実施形態は、家庭での試験に特に適した完全に使い捨ての定量的な複数領域診断装置の作製を可能にする。
【０１０６】
本明細書の、詳細な説明および特許請求の範囲にわたって、用語「含む」および「包含する」、ならびにそれらの変形は、「含むが、限定されない」ことを意味し、それらは、他の、部分、追加、成分、整数、または工程を排除することを意図していない（そして排除しない）。本明細書の、詳細な説明および特許請求の範囲にわたって、文脈が要求しない限り、単数は、複数を含む。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈が要求しない限り、複数および単数として理解されるべきである。
【０１０７】
発明の、特定の態様、実施形態、または実施例と組み合わせて記載される、特徴、整数、特性、化合物、化学的部分、または群は、それらが矛盾しない限り、本明細書に記載された、任意の他の態様、実施形態、または実施例に適用されると理解されるべきである。本明細書に開示された全ての特徴（任意の添付された特許請求の範囲、要約、および図面など）、ならびに／または開示されたような任意の方法または処理の全ての工程は、少なくともいくつかのそのような特徴および／もしくは工程が互いに相容れない組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。本発明は、任意の上述の実施形態の細部に限定されない。本発明は、本明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約、および図面など）に開示された特徴の、任意の新規な１つ、もしくは任意の新規な組み合わせ、または開示されたような任意の方法もしくは処理の工程の、任意の新規な１つ、もしくは任意の新規な組み合わせに及ぶ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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