JP2017083472A - 分光計、冷却システム及び光学カップ - Google Patents

Abstract

【課題】生体サンプル中のバクテリアの同定を労力がかからないより効率的で時間が掛からないで行うことができる分光計、冷却システム及び光学カップを提供する。
【解決手段】分光計３００は、集光ユニット２３２及び光学カップ又はキュベット１８８の経路と同一の照明ビームの移動経路に、集光ユニットに直ぐ隣接して位置する分光計スリット３０２、及び前記スリットに直ぐ隣接して位置する第１の円柱レンズ３０４を含む。光学カップ又はキュベット１８８に照明ビームが入射し、光学カップ又はキュベットから生じた蛍光ビームを格子３１０から反射した複数の分光ビームに分光され、第２の円柱レンズ３１２から、分光ビームがＣＣＤセンサ３１４に受光され尿サンプルの光学分析のためにスペクトル情報が取得される。
【選択図】図１６

Description

関連出願の相互参照
本発明は、全てが２００８年２月５日に出願された米国仮出願第６１／０２６，３００号、第６１／０２６，３０９号、第６１／０２６，３２４号、第６１／０２６，３３６号、第６１／０２６，３５７号、及び第６１／０２６，３７４号の優先権を主張し、その開示内容全体が参考として本明細書で援用される。

技術分野
本発明は、微生物、例えば尿のような生体サンプル中の微生物、例えばバクテリアの同定及び定量化を行うためのシステムに関する。より具体的には、本発明は、使い捨てカートリッジ及び先細り表面を有する光学カップ又はキュベットと、光学式読取装置及び熱コントローラを含む光学システムと、光学式分析装置及び改良された分光計とを備えるシステムに関する。このシステムは、その使い捨てカートリッジをサンプルプロセッサで利用することができ、光学カップ又はキュベットを光学式分析装置で利用することができる。

一般的に、微生物、例えば、尿検体中のバクテリアを同定する現在の実務では、微生物学の研究所で微生物を同定し且つ特定するための複雑で、長期にわたり、且つ高価な処理を伴う。現在の処理において、サンプルは、研究所で受理される。次に、これらのサンプルを分類し、ラベル付けした後、滅菌ループを使用して血液寒天培地に植菌する。次に、これらの試料を、２４時間、専用の培養器に挿入する。後日、研究所の技術者が、サンプルの陽性及び陰性培養を検査する。一般的に、ほとんどの培養物は陰性であり、それらは手作業で報告される。陽性培養物中の微生物は隔離され、生化学的液体に懸濁される。これは、結果として生化学的廃棄物を得る懸濁、希釈、攪拌、及び濁度測定を伴う。また、培養物は、種同定及び懸濁液を多数の試薬にさらす抗生物質感受性試験を受ける。更に６〜２４時間の培養期間後に、所見が研究所の技術者によって解釈され、報告される。一般的にサンプルより結果を得るための全過程は１１ステップと５０時間掛かり、この過程は、多大な労働力を要する。

参考として開示内容が本明細書で援用される本願と同一所有される米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書は、液中に懸濁される生体サンプルの同定及び定量化のためのシステムを開示している。この参考文献に開示されているように、サンプルキュベットは、生体サンプルを保持するために使用される。この参考文献には、これらのキュベットは当該技術分野において周知であるといわれており、典型的に、形状が正方形又は長方形（サンプルを含むためのウェル領域を有する）であり、ガラス又はポリマー物質などの透明材料製であると記載されている。しかしながら、この参考文献は、キュベットの具体的な記述／デザインを開示していない。

米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書

従って、特に上記検査法の種同定のため、労力がかからないより効率的で時間が掛からない方法を提供することが必要となる。更に、光学カップ又はキュベットの改良されたデザイン、及び光学カップキュベットを製造するための方法又はサンプルを保持するための方法が必要であり、この光学カップ又はキュベットは、サンプルの光学分析のためのシステムにおいて使用可能である。

本発明のシステムは、サンプルより結果を得るための現在のシステムを効率化する。このシステムは、環境に優しく、迅速な診断が可能で、結果が一定で、試薬を必要とせず、且つ多機能診断がある。本願と同一所有されるＰＣＴ出願ＵＳ２００８／０７９５３３に開示される一実施形態によれば、生体サンプルは、４個の使い捨てコンポーネント、即ち、遠心分離機、２個の異なる容量のピペットチップ、及び光学キュベットを保持する使い捨てカートリッジ内に含有される。カートリッジには、バーコードが付与され、患者のＩＤと結び付いている。カートリッジはマガジンに挿入され、マガジンはサンプルを処理するサンプルプロセッサに挿入される。調製されたサンプルは、光学キュベットに移し替えられ、サンプルを分析する光学式分析器にマガジンが挿入される。光学式分析器は、その解析によってバクテリアの最終的な処理を可能にする完全な結果を生み出す。このシステムは、熟練したオペレータを必要とせず、迅速に結果を与える。

他の実施形態によると、本システムは、遠心分離管、１ｍＬの容量を有するピペットチップ、及び尿などの生体サンプルを含有する光学カップ又はキュベットを含む複数の使い捨てコンポーネントを保持するための複数の使い捨てカートリッジを含み、前記光学カップ又はキュベットは、特に、内容物の分析を最適化するように成形される。各カートリッジは、バーコードが付与され、患者の尿サンプルに結び付いている。遠心分離管とピペットチップは、概して、分析のために尿サンプルを処理するため又は調製するために使用可能であり、最終的に処理された尿サンプルは、光学式分析装置で光学分析のために光学カップ又はキュベットへ移し替えられる。光学カップやキュベットは、光学分析を補助するために下部先細り領域を有する容器を含む。即ち、光学式分析装置において使用される紫外線（ＵＶ）光源を、光学カップ又はキュベットへ向けることができる。光学カップ又はキュベットは、透明材料、例えば、ＡＢＳプラスチック又はガラスから作られ、或いは、金属材料、例えば、アルミニウムから作られる。光学カップ又はキュベットが、透明材料から作られる場合、好ましくは、反射材料で被覆又は積層される。特に、光学カップ又はキュベットの内表面は、反射材料で被覆されるか、反射材料の層を含有する。１個以上の使い捨てカートリッジは、マガジンに挿入可能であり、このマガジンは、サンプルプロセッサ及び／又は光学式分析装置に挿入可能である。４２個もの尿サンプルは、光学カップ又はキュベットに支持され、ひいては本発明の使い捨てカートリッジに支持されながら、処理され、光学的に分析され得る。これらのサンプル又は試料は、例えば汚染物、例えばバクテリア、の光学分析のための尿サンプルを含む、生体サンプル、化学サンプル、又は毒物サンプルであってよい。

更なる実施形態において、本発明は、サンプル、例えば生体サンプル、化学サンプル、又は毒物サンプル、例えば光学分析のための尿、を保持するための上記の光学カップ又はキュベットに関する。サンプルが尿サンプルである場合、光学分析は、微生物や生物、例えば尿中のバクテリアに対するものである。光学カップ又はキュベットは、矩形の容器であってもよく、好ましくは、上部矩形開口及びこの矩形開口に対して内方及び下方へ延出する先細り領域を有する射出成形プラスチックである。

更なる実施形態において、光学カップ又はキュベットは、下部先細り領域、生体液体試料を収容するための矩形状頂部開口、及び内側反射表面を有する矩形容器を含む。また、この容器は、２枚の平行で離間した側壁、２枚の離間した端壁、及び水平な床を含む。２枚の離間した端壁は、水平床に繋がる前記下部先細り領域を有する第１の端壁を有する。水平床は、約７ｍｍの幅と約１６ｍｍの長さを有する。前記側壁と第２の端壁は、約１８ｍｍの深さを有し、第１の端壁は、約１１ｍｍの深さを有する。下部先細り領域は、約７ｍｍの長さを有し、第１の端壁に対して約４５°の角度を有する。

他の態様において、使い捨て光学カップ又はキュベットは、生体液体サンプルの光学分析中に、好ましくは、使い捨てカートリッジ内に、光学カップ又はキュベットを支持する容器の頂部に、矩形開口の周囲に沿うフランジも有し、この光学分析は、通常、光学式読取装置を含む。

本発明のシステムによると、生体サンプル中のバクテリアを分析するための光学式読取装置は、生体サンプルを含有する光学カップと、キセノン光源、及び照明ビームを生成するための、複数のキャリッジに支持されるターニングミラー、フィルタ、及びフィルタホイールのシステムを含む照明装置と、を含む。複数のキャリッジは、光源と光学カップとの間の距離を減少し、照明ビームの信号対ノイズ比を増加するような角度に配置される。また、光学式読取装置は、照明ビームからコリメートビームを生成し且つこのコリメートビームを光学カップに向かわせるスリットを有する、光学カップを支持するためのアンカーシューと、尿サンプル及び光学カップからコリメートビームの蛍光発光を受光し、その蛍光発光を尿サンプル中のバクテリアの分析のために検出デバイスへ向かわせる集光デバイスと、を含む。

本発明の態様によると、光学カップに含まれる生体サンプルの光学分析のための光学式読取装置において発生されるコリメートビームの信号対ノイズ比を増加するための方法が提供される。この方法は、ａ）照明ビームを生成するための光源を提供するステップと、ｂ）光源の照明ビームの移動路を屈曲するようにフィルタとターニングミラーを含む第１の光学システムにこの照明ビームを向けるステップと、ｃ）４５°の角度でステップｂ）で生成された照明ビームの移動路を屈曲するようにフィルタとターニングミラーを含む第二の光学システムにステップｂ）で生成された照明ビームを向かわせるステップと、ｄ）ステップｃ）の結果としての照明ビームをスリットに向かわせ、光学カップ内の尿サンプルに向かわせるコリメートビームを生成し、集光デバイス、及び続いて尿試料中のバクテリアの分析のために検出デバイスへと向けられる蛍光発光を生成するステップと、を含む。

本発明の実施形態において、光学カップ又はキュベットは、サンプルの光学分析のためにサンプルを介する集光と反射のためのリボンライナーを含む。このリボンライナーは、反射材料、例えば一片の型打ちアルミニウムから作られることができ、先細り領域を含む容器の内表面を部分的又は完全に覆うように成形又は形成され得る。リボンライナーは、リボンライナーの端部を容器の矩形開口のフランジに対して締着させるという圧着処理によって、或いは一方向保持タブによって、或いは１又は２本の熱かしめピン、或いは容器の側部に細工され得るスナップ機構によって、容器に対して固定される。容器の内表面に対してウェットリボンライナーを固定するためのこれらの手段は、当業者に周知である。例えば、一方向保持タブは、小さな「歯」を有する杭及び穴又は開口を有する前記ライナーを有する容器を含み、一旦ライナーが杭上に位置決めされると、杭の「歯」はライナーの動きを防止する。熱かしめピンは、通常、滑らかであり、一旦ライナーがピン上に位置決めされると、熱を使用して端部を変形し、ライナーが容器から滑脱出来ないようにする。

本発明の更なる実施形態において、容器の内表面は、真空金属化処理及び電気めっき処理からなる群から選択される処理によってアルミニウム層を部分的又は全体的にコーティングされる。本発明の更なる実施形態において、容器は、尿サンプルを受容するための矩形開口を有する上部品と、光を方向転換するための先細り領域を有する下部品とを有する２つの部品構造であり得る。上及び下部品は互いに接着され、下部品は、反射材料のリボン層、又は反射材料、例えばアルミニウムのコーティングを含むことができる。接着処理は、超音波突き合わせ溶接処理、超音波せん断溶接処理、圧入処理、スナップ嵌合処理、及び圧入処理又はスナップ嵌合処理を使用する溶剤接着処理からなる群から選択され得る。

上述した光学カップ又はキュベットを含む使い捨てコンポーネントを含有するための本発明の使い捨てカートリッジは、ＡＢＳプラスチックなどの周知のプラスチック材料から射出成形処理によって形成可能である。使い捨てカートリッジは、上述の遠心分離管、ピペット及び光学カップ又はキュベットなどの幾つかの使い捨てコンポーネントを位置決めして支持するための幾つかのコンパートメントを含む。遠心分離管及びピペットを位置決めして支持するためのコンパートメントは、一般に遠心分離管及びピペットの円筒形状を受容し、使い捨てカートリッジ内でこれらコンポーネントをより良く支持するように、通常、円筒形である。しかしながら、光学カップ又はキュベットを位置決めして支持するためのコンパートメントは、特に光学カップ又はキュベットが矩形の場合、光学カップ又はキュベットと同一の形状に成形される必要はない。この例において、使い捨てカートリッジにおける光学カップ又はキュベットのためのコンパートメントは、概して、使い捨てカートリッジの上面に位置する矩形開口を含み、光学カップ又はキュベットの上部フランジが係合し、使い捨てカートリッジの上面によって支持され、光学カップ又はキュベットは使い捨てカートリッジ内に懸架される。

一実施形態において、システムは、遠心分離管、ピペットチップ、及び光学尿サンプルキュベットを含む複数の使い捨てコンポーネントを保持するための複数の使い捨てカートリッジと、各使い捨てカートリッジの尿サンプルを処理して調製し、且つこの尿サンプルを各使い捨てカートリッジのそれぞれの光学キュベットに移し替えるように構成された、複数の使い捨てカートリッジを受容するためのサンプルプロセッサと、及び、処理済みの尿サンプルを含む光学キュベットを有するカートリッジを受容し、且つ分析し、サンプルより結果を得るための光学式分析装置と、を含む。サンプルプロセッサにおける尿サンプルを処理しこれら尿サンプルを光学式分析装置で分析する全処理は、サンプル１個につき約３０分要し、サンプル４２個につき最大２時間を要する。

本発明の使い捨てカートリッジ及び使い捨てコンポーネントは、尿サンプルの調製又は処理に必要なコンポーネントが好都合にも１か所に、即ち、カートリッジ内に位置するため、効率を高め、作業負荷を改善し、時間及びコストを削減するので、現在使用されているカートリッジ及びコンポーネントに勝る利益を提供する。更に、尿サンプルを処理／分析するのに、より少ない労働力又は手作業によってコンポーネントが取り扱われる。また、カートリッジ及びそのコンポーネントが使い捨てであるという点で、更なる利便性がある。つまり、これらのアイテムを次回の尿サンプルの同定処理のために殺菌する必要はなく、作業領域及び／又は周囲環境の汚染は最小限に抑えられる。

本発明の他の態様によると、光学分析のための光学カップ又はキュベット内のサンプル、例えば、尿サンプルの温度を冷却して制御するためのシステムが提供され、当該システムは、１個以上のサンプルの分析を行う光学式分析装置内に配置されてよい。

本発明の更なる態様において、本発明のシステムは、各々が使い捨てカートリッジの一つに関連する複数の開口を有し、各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプル又は試料を含有する使い捨て光学カップ又はキュベットを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルと、カルーセル内の開口の一つと各々が関連する複数の開口を有するターンテーブルと、熱電（ＴＥ）クーラーとターンテーブルとの間へ水を運搬するための配管システムと、及びサンプルを冷却してその温度を制御するために前記ターンテーブルの複数の開口を通して冷却空気を循環するための前記ターンテーブルに関連するファンとを含む。ターンテーブルは、好ましくはアルミニウム製であり、光学カップ又はキュベット及び使い捨てカートリッジは好ましくはプラスチック製であり、それによって、サンプルを急速に冷却するためのアルミニウム材料及びプラスチック材料を介する対流冷却を発生可能にし、試料又はサンプルの光学分析中に所望の温度にサンプルを維持する。 サンプルの温度を冷却して制御するためのシステムは光学式分析装置内に位置する。 光学式分析装置内のサンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは、周囲温度から所望の温度にサンプルを冷却し、且つ光学式分析装置でのサンプルの処理が完了するまでサンプルの温度を所望の温度に実質的に維持するように構成される。

本発明の更なる態様において、本発明のシステムは、光学式分析装置内に設置されてよく、光学式分析装置の起動後約５分以内に、サンプルを周囲温度から所望の温度、例えば約１８℃に下げ、光学式分析装置内のサンプルの光学処理が完了するまで、所望の温度の±０．５℃以内にサンプルの温度を維持するよう構成されてもよい。ターンテーブルの開口は、約０．１５６インチの孔であり、毎分約１５〜約１０立方フィートの範囲の空気流量を配給する。ＴＥクーラーからターンテーブルへ移動する冷却水（ｃｈｉｌｌｅｄ ｗａｔｅｒ）の温度は、冷却温度の±０．１℃に維持され、ターンテーブルからＴＥクーラーへ移動する冷水（ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ）の流量は、毎分約０．５〜約１．０ガロンである。

本発明の更なる態様は、光学分析中に光学カップ又はキュベット内のサンプルの温度を冷却して制御するためのシステムであって、各々が使い捨てカートリッジの一つに関連する複数の開口を有し、各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する複数の使い捨て光学カップ又はキュベットを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルと、カルーセル内の開口の一つと各々が関連する複数の開口を有するターンテーブルと、及び、サンプルを冷却してサンプルの温度を制御するために、ＴＥクーラーからターンテーブルへ冷却空気を運搬するための、且つターンテーブルからＴＥクーラーへ冷気を運搬するための、ターンテーブルに関連する複数の通路を有する、ターンテーブルの下方に位置するアルミニウムブロックとを含むシステムを提供する。

本発明の更なる態様において、サンプル中の生物の適切な分析のためにサンプルの信号が維持できるように光学分析を受けるサンプルの温度を冷却して制御するためのシステムが提供される。

本発明の更なる態様において、本発明は、サンプルを光学的に分析するための光学式読取装置に使用される分光計の改良型装置を提供する。分光計は、サンプルを含有する光学カップ又はキュベットから照明ビームを受光するための集光レンズシステムと、光学カップ又はキュベットから出た後に第１の光路を移動する照明ビームが通過する、集光レンズシステムに隣接配置された分光計スリットと、第１の光路の照明ビームを受光するための分光計スリットに隣接配置された第１の円柱レンズと、第１の円柱レンズを通過する照明ビームをコリメート光にするため、且つ第２の光路内に照明ビームを反射するための第１のミラーと、第１のミラーから反射された照明ビームを受光するため、照明ビームをスペクトル成分に分光して複数の分光ビームを形成するため、及び第３の光路に沿って分光ビームを反射するための、照明ビームの第２の光路に位置する平面回折格子と、第３の光路における第２のミラーと、第４の光路における第２の円柱レンズに向かって複数の分光ビームを受光して集束するための第２のミラーに対して位置決めされる第２の円柱レンズと、及び、試料、例えば生体液、例えば尿中の汚染物質、例えばバクテリアの存在を分析するための第２の円柱レンズを通過する複数の分光ビームを受光するための第２の円柱レンズに隣接配置されたＣＣＤデバイスと、を含む。

一実施形態において、好ましくは、第１及び第２の円柱レンズは、溶融シリカ材料製の紫外線（ＵＶ）レンズを有する３インチの球面ミラーである。第１の円柱レンズは、好ましくは、分光計スリットから約１０．７ｍｍの位置にある。第１のミラーは、第２のミラーよりもスリットに近接して位置し、第１のミラー及び第２のミラーは約３６０ｍの半径を有する。格子は、好ましくは３インチの格子であり、好ましくは１２００線／ｍｍ（ｌｐｍ）及び３００ｎｍ波長域に対して１０．４°のブレーズ角を有する。ＣＣＤは、２５ｍｍ長の検出器を含む。

一実施形態において、本発明は、分光計におけるスループットを増加する尿サンプル中のバクテリアの光学読取用の改良型分光計を提供する。

更なる実施形態において、本発明は、低解像度及び高感度の条件を有するシステムにおいて有益な分光計の改良型装置を提供する。

本発明の一態様において、光学式分析装置は、光学システムと、熱制御装置と、及び分析対象の尿サンプルを含む光学カップ又はキュベットを有する複数の使い捨てカートリッジを収容するマガジンを受容し、支持し、及び回転するための回転テーブルを有する引出しとを含有する。光学式分析装置は、尿サンプルのリストを作成するためのバーコードリーダも含有する。マガジンを有する引出しが光学式分析装置に挿入されると、マガジンを支持する回転テーブル用駆動機構は、マガジンを回転してバーコードリーダに対して登録し、その後、マガジンを回転して光学システムに対して登録する。光学システムは、励起モジュールユニット、集光ユニット、及び分光計を含む。各カップ又はキュベットの温度を、蛍光信号を増加しながら尿サンプル中のバクテリアの代謝が遅くなる温度まで低下させる。熱制御装置は、尿サンプルカップ又はキュベットを有する、使い捨てカートリッジを含有するマガジン下の回転テーブル上に位置する大きな熱質量を冷却する。

一実施形態において、尿サンプル中の微生物の種類を同定して定量化するための関連方法は、尿サンプルを得るステップと、尿サンプルを１０ミクロンフィルタに通すステップと、フィルタを通した尿の２ｍＬのサンプルを得て、このサンプルを遠心分離管に注入するステップと、約１２，０００Ｇで２ｍＬのサンプルを遠心分離することによって尿サンプル中のバクテリアを保持する尿中の溶解物質の１，０００，０００：１の希釈を得て、遠心分離管中の液体の約９５％をデカントし、デカントされた溶液を食塩溶液と置換し、これらのステップを約５回繰り返すステップと、最終溶液を光学カップ又はキュベットに移し替えるステップと、及び、尿サンプルを少なくとも５つの異なる波長で励起すること、蛍光発光を収集して検出すること、を含む光学システムを有する光学分析を、光学カップ又はキュベットに対して実行するステップと、及び蛍光発光を分光計に向けるステップと、を含む。

更なる実施形態において、液体サンプルは、例えば生体、化学又は毒物サンプル、例えば尿サンプルであってよく、このサンプルは、サンプル中の生物又は微生物、例えばバクテリアの種類及び量を光学的に分析される。

本発明のこれら及びその他の目的及び利益は、図面と併せて以下の記述から明らかになるだろう。

複数の使い捨てカートリッジを有するマガジンの上面斜視図である。 図１Ａに示すマガジンに使用される使い捨てカートリッジの上面斜視図である。 図１Ｂの使い捨てカートリッジのコンポーネントを透視で図解する正面断面図である。 本発明のシステムのサンプルプロセッサの幾つかのコンポーネントを透視で図解するサンプルプロセッサの斜視図である。 本発明のシステムのサンプルプロセッサの幾つかのコンポーネントを透視で図解するサンプルプロセッサの更なる斜視図である。 本発明のシステムの光学式分析装置の幾つかのコンポーネントを透視で図解する光学式分析装置の斜視図である。 本発明のシステムの光学システムの幾つかのコンポーネントを透視で図解する光学システムの斜視図である。 本発明のシステムの光学式分析装置の幾つかのコンポーネントを透視で図解する光学式分析装置の更なる斜視図である。 分光計のスリットの入口に備わる鏡面凸状の「ホーン」を図解する概略図である。 本発明のシステムの遠心分離機の幾つかのコンポーネントを透視で示す遠心分離機の概略図である。 本発明のシステムのサンプルプロセッサのいくつかのコンポーネントを透視で図解するサンプルプロセッサの更なる斜視図である。 光学カップを含む使い捨てコンポーネントを支持するための本発明の他の実施形態による使い捨てカートリッジの斜視図である。 図８Ａの使い捨てカートリッジ及び透視で示す光学カップを含む使い捨てコンポーネントを図解する、ＩＸＡ‐ＩＸＡ線に沿う横断面図である。 図８Ａ及び８Ｂの使い捨てカートリッジを複数有するマガジンの上面斜視図である。 マガジン内にカートリッジを固定するための取付クリップを示す図８Ａの使い捨てコンポーネントを除く使い捨てカートリッジの斜視図である。 図８Ｄのカートリッジの側面図である。 図８Ｄのカートリッジの反対側の側面図である。 光学カップの容器の内表面を部分的に被覆するアルミニウムリボンライナーを有する本発明の光学カップを図解する斜視図である。 容器の内表面を完全に被覆するアルミニウムライナーを有する本発明の光学カップを図解する斜視図である。 本発明の光学カップのフランジに対して圧着処理によって取付けられた図９Ａのリボンライナーの一部を図解する部分拡大斜視図である。 アルミニウム被膜をコーティングされた時の図９Ａ及び９Ｂの容器の内表面を図解する上面図である。 一方向保持タブを介して容器に取付けられた図９Ａのリボンライナーを図解する部分拡大斜視図である。 熱かしめピンを介して容器に取付けられた図９Ａのリボンライナーを図解する斜視図である。 スナップ機構を介して容器に取付けられた図９Ａのリボンライナーを図解する拡大部分斜視図である。 本発明の矩形容器用の更なる実施形態を図解する斜視図である。 本発明のシステムに設置されるエアジェットの経路を図解し、空気流冷却に変換される液体冷却を含む概略図である。 使い捨てカートリッジを支持し、ひいては使い捨て光学カップを担持するカルーセル及びカルーセル内の複数の空気通路を図解する上面斜視図である。 図１４のカルーセルの底面斜視図である。 分光計のコンポーネントの配置の概略説明図である。 照明ビームの波長に対して吸収効率をプロットした図１６の配置において使用される格子の応答を図解するグラフである。 本発明の光学式読取装置の照明装置を図解する斜視図である。 図１８の照明装置によって生成される、光源からサンプルへの光ビームの移動路を示す説明図である。 図１８の照明装置内のターニングミラーの波長に対する反射率を図解するグラフである。 図１８の照明装置内に位置決めされた光学カップを図解する概略図である。

本発明を、添付の図面を参照して記述するが、同様の参照番号は同様の要素に対応する。

以下の記述のため、空間及び方向を示す用語は、図面において位置付けられたように本発明に関するものとする。しかしながら、本発明は、逆に明確に特定されない場合は、多様な代替的変形を想定していることを理解されたい。また、添付の図面に示し、以下の詳述に記述する具体的なコンポーネントは、単に本発明の模範的実施形態であることも理解されたい。従って、本明細書に開示する実施形態に関する具体的寸法及び他の物理的特徴は、限定されない。

図１Ａ〜７は、本発明と共同所有され、その開示内容全体が参考として本明細書で援用される、２００８年１０月１０日に出願されたＰＣＴ出願番号ＵＳ２００８／０７９５３３に記述された尿中バクテリアの同定を行うためのシステムを開示している。図１Ａ，１Ｂ，２，３Ａ，３Ｂ，４Ａ〜４Ｃを参照すると、尿サンプル中のバクテリアの同定を行うためのシステムは、使い捨てカートリッジ１２（図１Ｂ及び２）と、サンプルプロセッサ１４（図３Ａ，３Ｂ，６及び７）と、及び光学式分析装置１６（図４Ａ，４Ｂ及び４Ｃ）とを含む。図１Ａ及び２に示すように、カートリッジ１２は、４個の使い捨てコンポーネントを含有し、それらコンポーネントは、遠心分離管１８、１ｍＬの容積を有する第１のピペットチップ２０、光学カップ又はキュベット２２、及び０．５ｍＬの容積を有する第２のピペットチップ２４である。ここで記述する発明のシステムは、あらゆる液体中のバクテリアの同定化に適しており、尿中に含まれるバクテリアのサンプルに限定されないことを理解されたい。

遠心分離管１８は、１８ａで示す先細り端を有する細長い本体１８ｂを有する容器である。一般に、遠心分離管１８は最初に尿サンプルを含有し、第１のピペットチップ２０は尿に溶解した構成要素を希釈するために使用され、第２のピペットチップ２４は、光学分析のために、希釈した尿サンプルを光学カップ又はキュベット２２に移し替えるために使用される。使い捨てカートリッジ１２及びその使い捨てコンポーネント１８，２０，２２及び２４は、成形が容易で安価に製造されるプラスチック材料から作られる。

更に図２を参照すると、使い捨てコンポーネント１８，２０，２２、及び２４は、各々、使い捨てカートリッジ１２の分離したそれぞれの位置３０，３２，３４，及び３６内に含有される。図示のように、第１のピペットチップ２０を受容して担持するコンパートメント３２の底面は閉鎖しており、第１のピペットチップ２０からの液滴が使い捨てカートリッジ１２下方の表面を汚染しないようにしてある。各コンポーネント１８，２０，２２、及び２４は、使い捨てカートリッジ１２の上表面５０によって支持される各コンポーネント１８，２０，２２、及び２４にそれぞれ取付けられた縁部４０，４２，４６、及び４８によって、そのそれぞれの位置３０，３２，３４、及び３６内に懸架される。

図２及び４Ａを参照すると、光学カップ又はキュベット２２は、図４Ａの光学式分析装置において使用され得る。好ましくは、食塩水が、尿分析処理において光学システムを使用する時に特に重要であるバクテリアの完全性を保ちながらバックグラウンド蛍光を最小にするので、尿サンプルは食塩水で調製される。光学カップ又はキュベット２２は、光学分析を補助するために反射被膜を含むことができる。光学カップ又はキュベット２２は、ＡＢＳプラスチック材料、ガラス、又は金属材料、例えばアルミニウムから作製され、その後、反射材料をコーティング又は積層される。或いは、光学カップ又はキュベット２２の製造において、反射材料層をプラスチック、ガラス、又は金属材料上に組み込んでもよい。図２に最も良く示すように、光学カップ又はキュベット２２は、光学分析を補助するために、２２ａで示す先細り端を含む。光学式分析装置１６（図４Ａ，４Ｂ及び４Ｃ）内のＵＶ光源は、カップ又はキュベット２２内の尿サンプルの光学分析のため、カップ又はキュベット２２の中間部で下方に向かうことを見込んでいる。

幾つかの使い捨てカートリッジ１２は、各々、４個の使い捨てコンポーネント１８，２０，２２、及び２４を含有し、その後、図１Ａの上部に示すマガジン２６に挿入され、その後、図３Ａに示すようにサンプルプロセッサ１４に装填される。マガジン２６は、幾つかの使い捨てカートリッジ１２を含有し、その内の幾つかは番号が付され、各カートリッジ１２は、図１Ａにおいて２８で示したように患者のサンプルと対になった固有のバーコードを有している。或いは、マガジン２６を、その後、尿サンプルの光学分析用デバイスに挿入できる。好ましくは、サンプルプロセッサにおいて処理済み尿サンプルを得る際に使用される前記マガジン２６は、処理済み尿サンプルの光学分析用デバイスにおいて使用される。

図３Ａ及び３Ｂのサンプルプロセッサ１４は、遠心分離機３１、幾つかの使い捨てカートリッジ１２を含有するカルーセル１５と、カルーセル１５を支持する回転テーブル４１と、光学キュベット２２と、各使い捨てカートリッジ１２の遠心分離管１８（図１Ａ及び１Ｂ）を取り出し、遠心分離管１８を遠心分離器３１に挿入する回転グリッパー機構３３と、ピペットチップ２０（図１Ｂ及び２）を使用して尿サンプル中の溶解物質を希釈し、ピペットチップ２４を使用して光学カップ又はキュベット２２（図２）に希釈したサンプルを移し替えるために使用される２個の可動液体移動アーム３５、３５ａと、及び、希釈のためにサンプルに送水するための注射器ポンプ式ディスペンサー液体システム３７とを含有する。また、サンプルプロセッサ１４は、回転テーブル４１を有する引出し３８を含み、引出し３８がサンプルプロセッサ１４に挿入されると、回転テーブル４１がマガジン２６を受容し、支持して回転させる。引出し３８は、マガジン２６を回転させるマガジン駆動機構（図示しない）を含有している。更に、サンプルプロセッサは、管１８内のサンプルを遠心分離させるための遠心分離管１８を受容するための遠心分離機３１と、溶解物質を食塩水に希釈するための２個の可動液体移動アーム３５及び３５ａと、及び、サンプルを希釈するため、サンプルに清浄水を送水するための注射器ポンプ式ディスペンサー液体システム３７とを含む。図３Ａの右側に示す制御ユニット２７は、サンプルプロセッサ１４の換気、濾過、及び電力管理を行うための制御器を収納している。

また、サンプルプロセッサ１４は、カルーセル１５をサンプルプロセッサ１４に挿入するための引出し３８と、カートリッジ１２の同定用バーコードリーダ５８と、ピペットシステム４３と、及びピペットシステム４３及びディスペンサー液体システム３７を管理するための計量システム４５とを含む。

一般に、遠心分離管１８は、濾過された尿の約２ｍＬのサンプルを含有し、これはユーザによって遠心分離管に注入される。このサンプルは、その後、サンプルを遠心分離し、１．０ｍＬの容積を有する第１のピペットチップ２０を使用してデカンテーションを２回繰り返し、食塩水又は水を遠心分離管１８に補充することによって、食塩水又は水で十分に希釈される。次に、０．５ｍＬの容積を有する第２のピペットチップ２４を使用して、遠心分離管１８から約５００μＬの液体を抜き出し、その後、この５００μＬの液体を各指定された患者の光学カップ又はキュベット２２に注入する。次に、この第２のピペットチップ２４は、第１のピペットチップ２０に挿入されることが出来、両ピペットチップ２０，２４を適切に処分することができる。２本のピペットチップの代わりに１本のピペットチップを使用して希釈及び抜出しを行ってもよいと考えられる。この処理は、手作業で行われてもよく、または自動的に行われてもよい。

マガジン２６の装填及び抜取は、回転テーブル４１（図１Ａ）上に載置された幾つかの使い捨てカートリッジ１２と共に達成される。手作業での引出しは、マガジン駆動機構（図示しない）を含有する。一旦マガジン２６がサンプルプロセッサ１４に挿入されると、回転テーブル４１用の駆動機構（図示しない）がマガジン２６を回転し、バーコードリーダ（図４Ａの要素５８）がサンプルのリストを作成し、レベルセンサ（図示しない）は、サンプルが適切に投与されたことを確認し、第２のセンサ（図示しない）は、必要な使い捨てコンポーネント１８，２０，２２、及び２４（図２）が全て各使い捨てカートリッジ１２に含有されることを確認する。

遠心分離機３１（図３Ａ及び３Ｂ）への遠心分離管１８（図２）の移動をこれから記述する。遠心分離機３１の遠心分離機蓋３１ａは、回転グリッパー機構ユニット３３が遠心分離機３１に接近し装填することができるように配向される。回転テーブル４１の駆動機構は、各使い捨てカートリッジ１２の遠心分離管１８を回転グリッパー機構ユニット３３に対する位置に合わせるように構成される。回転グリッパー機構３３のグリッパー３３ａは、マガジン２６から遠心分離機３１へ移動させる遠心分離管１８を選択する。遠心分離機ロータ（図示しない）は、遠心分離機３１の空の遠心分離機ホルダを装填位置に合わせるように構成される。「θＺグリッパー」ともいうグリッパー３３ａは、遠心分離管１８を掴み取り遠心分離機３１の空の遠心分離機ホルダに配置するための、回転且つ上下方向移動を行う放射状部材である。遠心分離機３１の蓋３１ａは、遠心分離管１８が全て遠心分離機３１に収納された後に閉鎖される。

遠心分離機３１（図６）は、約１２，０００Ｇで約２分間、遠心分離管１８を高速回転するように自動運転される。遠心分離機３１は、遠心分離機３１が回転すると、約９０度に各遠心分離管１８を揺動するよう構成された管ホルダを含む。遠心分離機は、遠心分離後にマガジン内のカートリッジに正しい管が戻されるように、正確な位置決め及び位置追跡ができる。この動作によって、遠心分離管１８の底部の尿サンプル中に存在するバクテリアの固体形成をもたらす。

２個の使い捨てカートリッジ１２の２つのサンプルから一度に上澄みを除去するための２本の液体移動アーム３５、３５ａ（図３Ａ及び３Ｂ）がある。２本の液体移動アーム３５、３５ａ（図３Ａ及び３Ｂ）が１ｍＬの容積を有するピペットチップ２０（図２）を取った後、液体移動アーム３５、３５ａ（図３Ａ及び３Ｂ）は、各々遠心分離管１８まで２往復するが、毎往復毎に管１８から液体を抜き取り、この液体をサンプルプロセッサ１４の廃棄口（図示しない）に排出し、サンプリングされている使い捨てカートリッジ上に位置するピペットチップ２０を戻し、サンプルプロセッサ１４のサンプリング位置に登録するために回転させられる次の使い捨てカートリッジ１２内のサンプルについて処理を続行する。

希釈のために水又は食塩水をサンプルに送水するための注射器ポンプ式ディスペンサー液体システム３７を図７に示す。先行段落で記述したように遠心分離管１８からデカントされた廃棄液体は、システム３７を介して清浄処理液体と置換される。２本の注射器ポンプが、この洗浄処理液体を、前ステップで廃棄液体を除去した遠心分離管１８に排出する。最終補充ステップ中は、遠心分離管１８内のバクテリアレベルを所要の濃度にするために、より少量の清浄処理液体を使用する。

遠心分離管１８内のサンプルが清浄水で十分に希釈された後、２本の液体移動アーム３５、３５ａ（図３Ａ及び３Ｂ）の一方が、遠心分離管１８内の処理済みサンプルを各使い捨てカートリッジ１２の光学カップ又はキュベット２２に移動する。液体移動アーム３５，３５ａの一方が、このプロセスにおいてここまで未使用の０．５ｍＬの容積を有するピペットチップ２４を把持する。より容積の小さいこのピペットチップ２４は、遠心分離管１８から約５００μＬの液体を抜き取るために使用され、また、指定の患者の各光学カップ又はキュベット２２にこの液体を排出するのに使用される。容積のより小さいこのピペットチップ２４は、その後、両ピペットチップ２０，２４の処分のため、液体移動アーム３５又は３５ａを介して容積のより大きいピペットチップ２０に挿入される。

本明細書に記述する計量／デカンテーション、計量／補充、及び計量／液体移動処理では、遠心分離管１８内の尿サンプル中のバクテリアを保持する溶解物質を好ましくは約１，０００，０００：１の希釈で得ることができる。これは、１）当業者に周知の手段によって、１２，０００Ｇで尿サンプルを遠心分離することと、２）第１のピペットチップ２０を使用して液体の約９５％をデカントすることと、３）デカントした溶液２）を食塩溶液と置換することと、及び、４）第１のピペットチップ２０を使用して、ステップ１）、２）、及び３）を少なくとも５回繰り返すこととによって達成可能である。遠心分離管１８内の最終的処理済みの尿サンプルは、その後、第２ピペットチップ２４を介して光学カップ又はキュベット２２にデカントされ得る。

光学カップ又はキュベット２２内の最終的処理済み尿サンプルは、その後、光学カップ又はキュベット２２内の尿サンプルにおける微生物の同定及び／又は量を決定するための光学分析において使用できる。この情報は、前記米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書に開示されているようなシステムを使用することによって得られる。

１本の遠心分離管１８のための上述の各ステップは、マガジン２６内の各使い捨てカートリッジ１２に対してサンプルプロセッサ１４において行われる。各使い捨てカートリッジ１２の廃棄液体は、サンプルプロセッサ１４内の容器（図示しない）に処分されるか、排水管に直接接続されていることを理解されたい。次の一群の尿サンプルを処理するためのサンプルプロセッサ１４の次回の稼働に備えてマガジン２６が抜き取られると、使い捨ての廃棄物、即ち、使い捨てカートリッジ１２及び使い捨てコンポーネント１８，２０，２２、及び２４は、マガジン２６に残留しており、手作業で取り除かれる。

以下のステップは、図４Ａ，４Ｂ、及び４Ｃの光学式分析装置１６を介する分析のための調製において尿サンプルを処理するプロセスに含まれる。一般に、尿のサンプルは試験管に得られる。このサンプルは、１０ミクロンのフィルタを通過させ、このフィルタから、２ｍＬのサンプルを得、遠心分離管１８に注入される。所望の希釈サンプル、即ち、尿サンプル内のバクテリアを保持しながら１，０００，０００：１に希釈した溶解物質は、この２ｍＬのサンプルを約１２，０００Ｇで遠心分離することと、及び、この液体の９５％をデカントすることとによって得られる。この後者のステップは、５回繰り返され、その度にデカントされた溶液が食塩溶液と置換される。食塩溶液は、バクテリアの完全性を維持しながら、光学式分析装置１６に処理済みの尿サンプルが挿入されると影響を及ぼし始めるバックグラウンド蛍光を最小にするという点で、この処理のために選択される。

図８Ａ，８Ｂ、及び８Ｃを参照すると、通常１１２として示す使い捨てカートリッジの他の実施形態が示されており、この使い捨てカートリッジ１１２を、サンプル、例えば尿サンプル中の汚染物質、例えば微生物、例えばバクテリアを同定及び定量化するために使用できる。使い捨てカートリッジ１１２は、遠心分離管１１８、ピペットチップ１２０及び光学カップ又はキュベット１２２を含む幾つかの使い捨てコンポーネントを含有して担持する。特に図８Ｂを参照すると、ピペットチップ１２０は、例えば０．１ｍＬ〜約１０ｍＬ、好ましくは１ｍＬ〜２ｍＬの所定の容積を有する。遠心分離管１１８は、１１８ａで示す先細り端を有する細長本体１１８ｂを有する容器である。一般に、遠心分離管１１８は最初からサンプルを含有し、ピペットピップ１２０は、溶解したサンプル構成要素を希釈し、その後、光学分析のため光学カップ又はキュベット１２２に希釈した尿サンプルを移し替えるために使用可能である。使い捨てカートリッジ１１２及びその使い捨てコンポーネント１１８，１２０、及び１２２は、射出成型が容易で安価に製造されるＡＢＳプラスチック製でもよい。

更に図８Ａ及び８Ｂを参照すると、使い捨てコンポーネント１１８，１２０、及び１２２は、各々、使い捨てカートリッジ１１２の仕切られたコンパートメント１３０，１３２、及び１３４内にそれぞれ含有される。図示のように、ピペットチップ１２０を受容して担持するコンパートメント１３２の底部は閉鎖されており、ピペットチップ１２０からの液滴が使い捨てカートリッジ１１２の下方の表面を汚染しないようにしてある。コンポーネント１１８及び１２０は、それぞれ、縁部１４０，１４２によってそれぞれのコンパートメント１３０，１３２に懸架される。縁部１４０及び１４２は、それぞれのコンポーネント１１８及び１２０に取付けられ、使い捨てカートリッジ１１２の上面１５０によって支持される。同様にして、光学カップ又はキュベット１２２は、光学カップ又はキュベット１２２のフランジ１５４によってそのコンパートメント１３４内に懸架され、フランジ１５４は使い捨てカートリッジ１１２の上面１５０によって支持される。コンパートメント１３０及び１３２は、通常、円筒形であり、実質的に遠心分離管１１８及びピペットチップ１２０の長さ方向に延出する。光学カップ又はキュベット１２２を位置決めして支持するためのコンパートメント１３４は、使い捨てカートリッジ１１２内に実質的に包囲されており、光学カップ又はキュベット１２２と同様の形状を有する。

光学カップ又はキュベット１２２は容器であり、好ましくは、光学分析を補助する反射被膜又は層を含む。光学カップ又はキュベット１２２を図９Ａ及び９Ｂに示し、以下更に詳細に論じる。特に、光学カップ又はキュベット１２２の内表面は、反射材料でコーティングされる、又は反射材料の層を含有する。光学カップ又はキュベット１２２は、非反射材料、例えば、ＡＢＳプラスチック又はガラス製でもよく、或いは、金属材料、例えばアルミニウム製でもよい。後者の例において、即ち、光学カップ又はキュベット１２２が非反射材料製である場合、光学カップ又はキュベット１２２は反射材料でコーティングされるか積層され得る。或いは、光学カップ又はキュベットの製造において、反射材料の層をプラスチック又はガラス上に組み込んでもよい。図９Ａに最も良く示すように、光学カップ又はキュベット１２２は、サンプルの光学分析を補助するために、１２４で示す下部先細り領域を含み、光学分析において提供されるＵＶ光源は、サンプルの光学分析のために光学カップ又はキュベット１２２に向かうことを見込んでおり、これに関しては更に以下に論じる。

使い捨てカートリッジ１１２は、好ましくは射出成型され、ＡＢＳプラスチック、好ましくは非反射の黒色のプラスチック製である。使い捨てカートリッジ１１２は、上記に論じられた遠心分離管１１８、ピペットチップ１２０、及び光学カップ又はキュベット１２２を位置決めして支持するためのコンパートメント１３０，１３２、及び１３４を含む。コンパートメント１３０及び１３２は、概して円筒形状であり、使い捨てカートリッジ１１２内に遠心分離管１１８及びピペットチップ１２０をしっかりと支持するために、遠心分離管１１８及びピペットチップ１２０の円筒形を受容するようにしてある。しかしながら、光学カップ又はキュベット１２２を位置決めして支持するためのコンパートメント１３４は、特に、光学カップ又はキュベット１２２が矩形の場合、光学カップ又はキュベット１２２と同一の形状に成形される必要はない。本例において、使い捨てカートリッジ１１２に光学カップ又はキュベット１２２を支持するためのコンパートメント１３４は、概して、使い捨てカートリッジ１１２の上面１５０に位置する矩形開口１５８（図８Ａ）を含み、光学カップ又はキュベット１２２の上部フランジ１５４は、使い捨てカートリッジ１１２の上面１５０に係合して支持され、光学カップ又はキュベット１２２は使い捨てカートリッジに懸架される。或いは、光学カップ又はキュベット１２２を位置決めして支持するためのコンパートメント１３４は、完全に包囲されてもよく、矩形の光学カップ又はキュベット１２２と類似の形状を有してもよい。

上記に論じ且つ図８Ｃに示すように、使い捨てコンポーネント１１８，１２０，及び１２２をそれぞれ含有する幾つかの使い捨てカートリッジ１１２は、マガジン１２６に挿入され、次に、マガジン１２６は、図３Ａに示すプロセッサのようなサンプルプロセッサ１４に挿入され得る。各使い捨てカートリッジ１１２は、患者の最初のサンプルと対になった固有のバーコード１２８を有することができる。或いは、マガジン１２６は、その後、サンプルの光学分析のために図４Ａに示す光学式分析装置１６などのデバイスに挿入され得る。好ましくは、サンプルプロセッサ内で処理された尿サンプルを得るために使用される同一のカルーセルが、処理済みサンプルの光学分析用デバイスで使用される。

図８Ｄ，８Ｅ、及び８Ｆは、取付クリップ１１３，１１５、及び１１７が設けられた、本発明の一実施形態に係る使い捨てコンポーネント１１８，１２０及び１２２を除いた使い捨てカートリッジ１１２を示す。これらの取付クリップ１１３，１１５，１１７は、カートリッジ１１２の本体側部１１４の底縁部に沿って水平方向に延出する。図８Ｄ及び８Ｅに示すように、取付クリップ１１５は、垂直に延出する位置合わせ部材１１６を含んでもよい。この垂直延出部材１１６を、カートリッジ１１２がマガジン１２６に挿入されている間、位置合わせのために使用できる。取付クリップ１１３，１１５，１１７は、図８Ｃに示すように、マガジン１２６内のカートリッジ開口と協働するようにして、この開口にスナップフィット配置を行い、この開口内にカートリッジ１１２を取り付けるよう構成される。従って、この実施形態において、マガジン１２６内のカートリッジ開口は、カートリッジ１１２のクリップ１１３，１１５，１１７及び位置合わせ部材１１６と協働するよう構成された適切なクリップ開口（図示しない）を含むことができる。

概して、遠心分離管１１８は、まず、例えば濾過した試料のサンプルを１ｍＬ〜約２ｍＬ含有する。このサンプルは、その後、サンプルを遠心分離し、ピペットチップ１２０を使用してデカンテーションを２回繰り返し、遠心分離管１１８を食塩水又は水で補充することによって、食塩溶液又は水で十分に希釈され得る。ピペットチップ１２０は、次に、遠心分離管１１８から所定量の液体、例えば１００〜５００μＬの液体を抜き出し、その後、この量の液体を各指定された患者の光学カップ又はキュベット１２２に排出するために使用され得る。

前段落において本明細書に記述された計量／デカンテーション、計量／補充、及び計量／液体移動処理は、遠心分離管１８内のサンプル、例えば生体サンプル内の汚染物、例えばバクテリア、を保持しながら、サンプル中の溶解物質を好ましくは約１，０００，０００：１の希釈で得るため使用可能である。これは、１）当業者に周知の手段によって、１２，０００Ｇでサンプルを遠心分離すること、２）ピペットチップ１２０を使用して液体の約９５％をデカントすることと、３）ステップ２）のデカントした溶液を食塩溶液と置換することと、及び、４）ピペットチップ１２０を使用してステップ１）、２）、及び３）を少なくとも５回繰り返すこととによって達成可能である。遠心分離管１１８内の最終的処理済みの尿サンプルを、その後、ピペットチップ１２０を介して光学カップ又はキュベット１２２にデカントすることができる。

光学カップ又はキュベット１２２内の最終的処理済みサンプルは、その後、サンプル内の微生物の同定及び／又は量を決定するための光学分析において使用可能である。この情報は、前記米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書に開示されているようなシステムを使用することによって得ることができる。

図９Ａ及び９Ｂは、ウェル１５６及びウェル１５６内に担持される液体サンプルを受容するためのウェル１５６に隣接した矩形開口１５８を有する矩形容器１２３を含む、通常１２２で示す光学カップ又はキュベットを図解する。上述のように、光学カップ又はキュベット１２２は、ガラス又はプラスチック、好ましくは射出成形プラスチック製でもよい。液体サンプルは、例えば、生体、化学又は毒物サンプル、例えば尿サンプルでもよく、このサンプルは、サンプル中の生物又は微生物、例えばバクテリア、の種類及び量を光学的に分析されるものである。容器１２３のウェル１５６は、離間した側壁１６０及び１６２、離間した端壁１６４及び１６６及び床１６８によって形成される。離間側壁１６０及び１６２及び離間端壁１６４及び１６６は、矩形開口１５８に隣接したフランジ１７０を形成する。図９Ａ及び９Ｂに示すように、端壁１６６は、上領域１７２及び端壁１６６の上領域１７２の内側方向且つ端壁１６６の上領域１７２及び矩形開口１５８に対して下方に延出する先細り下領域１２４を有し、床１６８の長さが矩形開口１５８の長さよりも短くなっている。

特に９Ａを参照すると、また、光学カップ又はキュベット１２２は、端壁１６４、床１６８、端壁１６６の上領域１７２及び端壁１６６の先細り下領域１２４の全長に延出し、端壁１６４、床１６８、端壁１６６の上領域１７２及び端壁１６６の先細り下領域１２４の内表面を被覆するリボンライナー１７４を含む。リボンライナー１７４は、全側面から液体サンプルと接触するので、「ウエット」リボンライナーとも呼ばれる。リボンライナー１７４は、好ましくは、反射材料、例えばアルミニウム製である。リボンライナー１７４は、ウェル１５６内にリボンライナー１７４を据え付ける前に、端壁１６４、床１６８、端壁１６６の先細り下領域１２４及び端壁１６６の上領域１７２によって形成される形状に適合するように予め成形され得る一片の型打ちアルミニウムから作製されてもよい。

光学カップ又はキュベット１２２は、サンプルの光学分析に使用される入射光によって励起される可能性のある物質からの汚染物質の浸出を最小にすることが知られている材料から作製されてもよい。上述したように、光学カップ又はキュベット１２２は、射出成形され、例えばＡＢＳプラスチック又はガラスなどの材料から作製されてもよい。光学カップ又はキュベット１２２の容器１２３内のサンプル又は試料の光学分析に提供されるＵＶ光源は、試料の光学分析のためにウェル１５６の先細り領域１２４に向けられ、端壁１６６の先細り下領域１２４を含むリボンライナー１７４に反射することを見込んでいる。上記に論じられたように、光学カップ又はキュベット１２２の材料、リボンライナー１７４の反射材料及び端壁１６６の先細り下領域１２４は、相乗的に作用して、ＵＶ光反射を強化し、サンプル内の生物又は微生物、例えばバクテリアの同定及び定量化のためにサンプルの蛍光発光をより効果的に収集し、同時に、バックグラウンド蛍光を最小化にし、及び／又は容器又は容器のウエット表面からのサンプル液体の汚染を最小にする。光学カップ又はキュベット１２２からのサンプルの蛍光発光の収集は、以下でより詳細に論じられる。

図９Ｂは、代替案として、端壁１６４、床１６８、端壁１６６の先細り下領域１２４及び端壁１６６の上領域１７２からだけでなく側壁１６０及び１６２からの集光がサンプルの光学分析に必要である場合に、光学カップ又はキュベット１２２が、フルライナー１７６を含み得ることを図解する。このフルライナー１７６は、側壁１６０及び１６２、端壁１６４、床１６８、端壁１６６の先細り下領域１２４及び端壁１６６の上領域１７２の内表面を実質的にクラッディング又は被覆するように成形及び形成される。図９Ｂのフルライナー１７６は、光学式分析装置のＵＶ光に関して、図９Ａの光学カップ又はキュベット１２２のウェル１５６内のリボンライナー１７４と同様に機能する。

図９Ａのリボンライナー１７４及び図９Ｂのフルライナー１７６は、光学カップ又はキュベット１２２内のＵＶ光の反射にとって所望の表面粗度を得るために研磨してもよい。研磨処理は、一括研磨処理によって、反射材料、即ちアルミニウムが型打ち及び形成処理前の未加工のシート形状であるか、それともライナー１７４及び１７６が形成され光学カップ又はキュベット１２２に挿入されるかのどちらかの場合、ウェットリボンライナー１７４又はフルウエットライナー１７６を形成するために使用される反射材料に対して行ってもよい。即ち、反射材料は、型打ち及び形成処理前か、又は型打ちされた部品が研磨される前かのどちらかに研磨してもよい。

図９Ｃは、図９Ａのウェットリボンライナー１７４が、圧着処理によって光学カップ又はキュベット１２２に固定され得る状態を図解する。本例において、ウェットリボンライナー１７４の一端１７８は、端壁１６６によって形成されたフランジ１５４の部分の外縁周囲及びその下に沿うように屈曲され、端１７８は、当業者に周知の圧着処理によってフランジ１５４に締着される。図９Ｃには図示しないが、リボンライナー１７４の反対側の端は、端壁１６４によって形成されたフランジ部１５４の部分の外縁周囲と次にその下に沿うように屈曲され、次に圧着処理によってフランジ１５４に締着されることを理解されたい。

更に、図示しないが、本例において、図９Ｂのフルライナー１７６は光学カップ又はキュベット１２２に組み込まれ、このライナー１７６が圧着処理によってフランジ１５４に締着されてもよいことを理解されたい。フルライナー１７６は、順送金型で型打ち及び屈曲し、光学カップ又はキュベット１２２に設置するため単一化され得る。両ライナー１７４及び１７６はリールに巻回されてもよく、光学カップ又はキュベット１２２は自動製造処理において容易に組立可能である。即ち、ライナー１７４及び１７６をリールに巻回し、機械にリールを供給し、ライナーを光学カップ又はキュベット１２２に挿入できるようにしてもよい。

図９Ａ及び９Ｂは、容器１２３のウェル１５６に挿入又は設置するために製造、形成及び成形された別部品としての光学カップ又はキュベット１２２用反射材料を図解している。本発明は、ライナー１７４及び１７６の代わりに、光学カップ又はキュベット１２２が、図１０の参照番号１８０で示す反射材料の薄層でコーティングされることを想定している。本実施形態において、光学カップ又はキュベット１２２は、所望の表面粗度を有するよう射出成形され、その後、真空金属化処理又は電気めっき処理のどちらかによって、反射材料例えば純アルミニウムの薄層１８０をコーティングされる。業界では、ある深さを有する容器の内表面をコーティングするのは困難であると言われている。本例において、光学カップ又はキュベット１２２の容器１２３のウェル１５６内のコーティングの所望の被覆率及び均一性を達成するために、特注の溶接棒を提供する必要がある。反射材料１８０のコーティングは、図９Ｂのフルライナー１７６と同様に、容器１２３の側壁１６０及び１６２、端壁１６４及び１６６並びに床１６８の内表面に完全に沿って延出してもよく、また、このコーティングは、図９Ａのリボンライナー１７４と同様に、端壁１６４、床１６８、端壁１６４の先細り下領域１２４及び端壁１６６の上領域１７２の内表面に部分的に沿って延出してもよい。

図１１Ａ，１１Ｂ、及び１１Ｃは、光学カップ又はキュベット１２２の容器１２３内にリボンライナー１７４を固定するための更なるシステムを図解する。具体的には、図１１Ａは、リボンライナー１７４を、当業者に周知の方法によってリボンライナー１７４及びフランジ１７０を貫いて挿入された一方向保持タブ１７５によって端壁１６４によって形成されたフランジ１７０の部分に固定できることを図解している。例えば、この一方向保持タブのため、容器１２３は、小さい「歯」を有する杭を有し、ライナーは穴又は開口を有し、一旦ライナーが杭上に位置決めされると、杭の「歯」は、ライナーの動きを防止し、ひいては、容器１２３から滑脱するのを防止する。図示しないが、リボンライナー１７４の反対側の端も同様にして端壁１６６によって形成されたフランジ１７０の部分に取付けられることを理解されたい。

図１１Ｂは、具体的に、熱かしめピン１８２及び１８４によって、リボンライナー１７４の一端が、端壁１６４によって形成されたフランジ１７０の部分に固定され得ること、及びリボンライナー１７４の反対側の端が、端壁１６６によって形成されたフランジ１７０の部分に固定され得ることを示している。また、熱かしめピン１８２，１８４も当業者に周知である。例えば、概して、熱かしめピン１８２，１８４は、通常、滑らかであり、一旦リボンライナー１７４がピン１８２，１８４上に位置決めされると、熱を使用してピンの端を変形し、リボンライナー１７４が容器１２３から滑脱するのを防止する。

図１１Ｃは、具体的に、リボンライナー１７４の一端を、スナップ機構１８６によってフランジ１７０に近接した端壁１６４内に固定できることを示している。このスナップ機構１８６は、道具を使用して成形材料を剥離することによって端壁１６４に形成してもよい。リボンライナー１７４がアルミニウム製の場合、アルミニウムは柔軟でスナップ機構１８６に容易に嵌合可能なので、リボンライナー１７４をスナップ機構１８６にしっかりと保持できる。図１１Ｃには示さないが、端壁１６６もまた、光学カップ又はキュベット１２２の容器１２３内にリボンライナー１７４の反対側の端を固定するために同様のスナップ機構１８６を含むことを理解されたい。

図１２は、上部品１９０及び下部品１９２を含む二部品構造を有する光学カップ又はキュベット１８８を図解している。図示のように、上部品１９０は、フランジ１９６に隣接した矩形開口１９４を有する矩形本体１９３を有し、ひいては、離間した側壁１９８及び１９９並びに端壁２００及び２０１によって形成される。図示しないが、上部分１９０は更に、底面が完全に開口しており、圧入部２０２を有する。下部分１９２は、離間した側壁２０６及び２０７並びに端壁２０８及び２０９、並びに床２１０によって形成された矩形開口２０４を有する。下部分１９２の端壁２０９は、光の方向を転換するための先細り領域２１２を有する。先細り領域２１２は、矩形開口１９４から下方に延出し、床２１０まで下方に延出し、それによって矩形開口２０４の長さよりも床２１０の長さを短くする。

上部品１９０及び下部品１９２の両者は、下部材１９２の矩形開口２０４に嵌合する圧入部２０２によって互いに接合され、これら２個の部品１９０及び１９２は、超音波突き合わせ溶接処理、超音波せん断溶接処理、圧入処理、スナップ嵌合処理、及び、接着処理中２個の部品１９０及び１９２を固定するために圧入又はスナップ嵌合のいずれかを使用する溶剤接着処理からなる群から選択された方法によって互いに接着されてもよい。本例において、下部品１９２は、下部品１９２の離間した側壁２０６及び２０７、端壁２０８及び２０９並びに床２１０の所望の臨界光学内表面を、図１０を参照して上記に論じたように、深いウェル１５６を有する光学カップ又はキュベット１２２を使用する際のいくつかの不利益と比較して費用対効果の高い方法で、好ましくは真空金属化処理によって、アルミニウムなどの反射材料１８０によってコーティングできるように、十分に浅くなっている。上部品１９０は、サンプルが光学カップ又はキュベット１８８から流出するのを防ぐスカート又はスロッシングシールド（slosh shield）と見なされてもよい。

理解されると思うが、本発明の光学カップ又はキュベット１２２及び１８８の上部フランジは、サンプルを処理してサンプルを光学的に分析するためにマガジン１２６において使用される使い捨てカートリッジ１１２の上表面１５０上に光学カップ又はキュベット１２２，１８８を支持するために使用されてもよい。また、光学カップ又はキュベット１２２及び１８８の反射表面は、光学分析からのＵＶ光が下方に向けられカップ又はキュベットに到達し、以下に詳細に論じられるように反射表面及び先細り領域に反射し、試料内、例えば尿試料内の、例えば生物又は微生物、例えばバクテリア、の同定及び定量化のため試料を光学的に分析するために必要な情報を得る際に必要な蛍光発光をより効率的及び効果的に生成するようにしてある。

ＰＣＴ出願番号ＵＳ２００８／０７９５３３に開示されているような、図４Ａ，４Ｂ、及び４Ｃの光学式分析装置１６をこれから記述する。これらの図面は、図１Ａ，１Ｂ、及び２に図解された実施形態に従うカートリッジ１２を示すが、図９Ａ〜９Ｃ，１０，１１Ａ〜１１Ｃ及び１２のカップ又はキュベットデザイン１２２及び／又は１８８と共に図８Ａ及び８Ｆの他のカートリッジを光学式分析装置１６と共に利用することもできることが認識される。図４Ａを参照すると、光学式分析装置１６は、光学システム４４（図４Ｂ及び４Ｃにより詳細に示す）、熱制御ユニット（図示しない）、光学カップ又はキュベット２２が分析対象の処理済み尿サンプルを含有する使い捨てカートリッジ１２を受容するための複数のホルダ５６を含有するマガジン５４を受容、支持、及び回転する回転テーブル５２を有する引出し５１、及びバーコードリーダ５８（図４Ａ）を含む。

理解できると思うが、光学分析のために処理済み尿サンプルを含有する光学カップ又はキュベット２２，１２２又は１２８を有するカートリッジ１２又は１１２は、マガジン５４のホルダ５６に収納される。図４Ａは、光学式分析装置１６に搭載されている回転テーブル５２上に設置されたマガジン５４を図解している。引出し５１は、マガジン５４の装填又は抜取のために手作業で引き出される。引出し５１は、熱制御ユニット（図示しない）及び駆動機構（図示しない）を含む。マガジン５４及び引出し５１の位置合わせ機能によって、マガジン５４が回転テーブル５２上に装填されると、オペレータが駆動機構及び熱制御ユニット上に適切にマガジン５４を配向することができる。一旦引出し５１及びマガジン５４が手作業で光学式分析装置１６に挿入されると、駆動機構がマガジン５４を回転し、この時、バーコードリーダステーション５８（図４Ａ）はサンプルのリストを作成する。レベルセンサ（図示しない）は、各光学カップ又はキュベット２２が正しいサンプル容量を含有することを確認する。ユーザインターフェースが光学カップ又はキュベット２２内のサンプルが全て分析されたことを示した時、オペレータは光学式分析装置１６にアクセスすることが出来、光学式分析装置１６のいずれかのコンポーネントが移動している時又は光学システム４４のＵＶ光源が入っている時は、引出し５１を開けることはできない。

図４Ａは、光学式分析装置１６内に位置決めされた、回転テーブル５２上のマガジン５４を図解している。光学式分析装置１６は、更に、光学システム４４に対して正確に引出し５１を位置決めする機械的ロックシステム（図示しない）を含む。駆動機構は、マガジン５４を自動回転させ、各カートリッジ１２が、バーコードリーダステーション５８に、及び光学システム４４と正確に位置合わせするように位置決めされるように構成される。第２の機械的ロックシステム（図示しない）を使用して、光学分析のために光学システム４４に対して適切に位置決めされた状態で各光学カップ又はキュベット２２を固定する。

図４Ａは、光学カップ又はキュベット２２のための熱制御を図解している。好ましくは、各光学カップ又はキュベット２２の温度を、蛍光信号を増加しつつバクテリアの代謝を遅らせる温度にまで低下させる。熱電クーラー（ＴＥＣ）である熱制御ユニット４７が、マガジン５４の下の回転テーブル５２上に位置する大きな熱質量６０を冷却する。熱質量６０（図４Ａ）は、光学カップ又はキュベット２２に直接接続している。

他の実施形態において、本発明は、使い捨てカートリッジに担持された光学カップ又はキュベット２２内のサンプルの温度を冷却及び制御するためのシステムと、本発明のキュベット又は光学カップとを含む。本発明のシステムは、蛍光信号が温度の変化に従って変化し、その結果不適切な試料分析になるサンプルの光学分析において際立った用途を見出し得る。

図１３は、空気を冷却し、次にサンプルを冷却するために配送される水を配送するためのシステムの概略図を示している。より具体的には、光学式分析装置１６は、複数の使い捨てカートリッジ（図示しない）を支持し、ひいてはサンプルを含有する光学カップ又はキュベット（図示しない）を支持するカルーセル１５を包囲するためのハウジング７２を含む。チューブシステム７４は、ターンテーブル８０の外周を包囲し、ターンテーブル８０周りに水を担持する上部フィン付きチューブ７６及び下部フィン付きチューブ７８を含む。図１３の左側に位置する矢印Ａ１によって示されるように、熱電（ＴＥ）クーラー（図示しない）からの冷却水（ｃｈｉｌｌｅｄ ｗａｔｅｒ）は、上部フィン付きチューブ７６に配送され、図１３の右側に位置する矢印Ａ２に示すように、冷水（ｃｏｏｌ ｗａｔｅｒ）は、約０．５〜１．０ガロン／分の速度で上部フィン付きチューブ７６からＴＥクーラー又は冷却装置へ配送される。上部フィン付きチューブ７６に配送された冷却水の温度は、サンプルを冷却するのに所望の温度の±０．１℃に維持される。これは、矢印Ａ２で示すＴＥ冷却装置に配送された冷水の温度を検出し、この情報を使用して矢印Ａ１で示すＴＥ冷却装置から配送された冷却水の水温を、サンプルを適度に冷却して所望の温度に維持するために必要な温度に調整することによって達成される。幾つかの太い黒矢印Ａ３は、それぞれ、下部フィン付きチューブ７８を包囲する空気が上方のフラットパックファン８２（即ち、薄型ファン）に吸い込まれることを示し、幾つかの太い黒矢印Ａ４は、それぞれ、フラットパックファン８２からの空気が、ターンテーブル８０内及び上方のターンテーブル８０の開口８４内に移動し、また、矢印Ａ５で示すように、カルーセル１５の開口を通過することを示している。

図１４に最も良く示すように、カルーセル１５の上表面８６は、複数の区画を有し、その幾つかは参照番号８８で示されている。各区画８８は、セルを形成し、開口９０を有する。ターンテーブル８０の開口８４から移動しているフラットパックファン８２によって分配される冷気は、開口９０を通過し、区画８８の各セル内に移動する。図１５に最も良く示すように、カルーセル１５の下表面９２は、インナーハブ９４、インナーハブ９４から延出する多数の放射状リブ９６、及び放射状リブ９６に接続しカルーセル１５の上表面８６に載置された区画８８に冷気を配送するための複数の開口９０を含むアウターリング９８を有する。開口９０は、０．１５６インチの孔でよい。カルーセル１５は、４８個前後のコンパートメント又は区画８８を有し、各コンパートメント又は区画８８は開口９０を有し、開口９０を通過してコンパートメント又は区画８８に配送されている冷気の噴射の空気流量は、約１５〜２０立方フィート／分の範囲である。

図１４及び１５を参照すると、カルーセル１５を形成する各区画８８は、図２及び３Ａにおけるようなカートリッジ１１２と同様に、使い捨てカートリッジ１１２を支持することが理解される。各使い捨てカートリッジ１１２は、遠心分離管１１８、ピペットチップ１２０、及びサンプルを担持するための使い捨て光学カップ又はキュベット１２２（図１４）を含有する。遠心分離管１１８及びピペットチップ１２０は、概して、図１３の光学式分析装置１６においてサンプル内の汚染物質、例えば生物、を光学分析するために使い捨て光学カップ又はキュベット１２２内のサンプルを調製及び処理するために使用される。各カートリッジはコンパートメント内に受容される。図１４に見られるように、各コンパートメントは、クリップ１１３，１１５、及び１１７を受容する下部凹縁部を含む。また、位置合わせ部材１１６は、使い捨てカートリッジ１１２を受容するそれぞれのコンパートメントを画定する隣接する壁の一方と連携するように構成され、水平位置合わせのため、位置合わせ部材は一方のコンパートメント壁と接触し、他方のコンパートメント壁は位置合わせ部材１１６の反対の壁１１４に接触するようにする。位置合わせ部材１１６は、任意であり、図８Ｅに透視で示される。

好ましくは、ターンテーブル８０はアルミニウム製であり、使い捨てカートリッジ１１２及び光学カップ又はキュベット１２２は、射出成形透明プラスチックである。

図１３及び１６を再び参照すると、光学式分析装置１６において、区画８８から構成されているカルーセル１５は、光学システム（図示しない）の下方で、光学カップ又はキュベット１２２（図１４）を一つ一つ検出して位置決めするターンテーブル８０によって支持される。図１３を参照して記述された本発明の冷却システムは、光学カップ又はキュベット１２２内のサンプルを所望の温度に冷却するよう動作することが意図されている。例えば、各サンプルは、図１３の冷却システムの始動から約５分以内に、周囲温度から所望の温度、例えば１８℃前後に冷却され、その温度は、サンプルの光学分析が完了するまで、所望温度の±０．５℃以内に制御される。ターンテーブル８０はアルミニウムなので、使い捨てカートリッジ１１２及び光学カップ又はキュベット１２２はプラスチックであり、光学カップ又はキュベット１２２は使い捨てカートリッジ１１２内に支持され、ひいては、カルーセル１５の区画８８内に支持され、サンプルの急速冷却において、対流冷却を使用して、開口９０を通過して区画８８内に移動する噴射冷気を補助する。

本発明の更なる実施形態は、図１３〜１５を参照して上述及び図解したターンテーブルと類似のターンテーブルを想定する。アルミニウムブロックは、ターンテーブルの下方に置かれ、図１３〜１５を参照して上述された同様の方法でサンプルを冷却し、その後サンプルの温度を冷却するために、ＴＥ冷却装置又はクーラーからターンテーブルへ冷却空気（ｃｈｉｌｌｅｄ ａｉｒ）を、及びターンテーブルひいてはカルーセルからＴＥ冷却装置へ冷気（ｃｏｏｌ ａｉｒ）を伝達するための、ターンテーブルと関連する複数の通路を有する。

光学式分析装置１６の光学システム４４をこれから記述する。光学システムは、図４Ｂにより詳細に示す。光学システム４４は、３個の分離したユニット、即ち、励起ユニット４４（ａ）、集光ユニット４４（ｂ）及び分光計を含有する。励起は、好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）である紫外（ＵＶ）光源によって行われる。一連の５個のＬＥＤモジュールが励起ユニット４４（ａ）を提供し、各サンプルカップ又はキュベット２２，１２２又は１８８に対して同じ順序で適用される５つの異なる励起波長で各サンプルカップ又はキュベット２２，１２２又は１８８に励起信号を順次提供する。励起時間は１波長当たり約１４秒である。励起発光は、キュベット２２，１２２又は１８８内のサンプルの上表面に向けられるようにレンズ及びフィルタ４４（ｄ）を介して方向付けられる。各励起波長の形状を狭くする又は制御するため、狭帯域幅フィルタが使用される。これらのフィルタは、励起波長Ｅを下方のサンプルカップ又はキュベット２２に向かわせ、蛍光発光Ｆがカセットの同位置から上方の集光ユニットに向かって反射して戻される。蛍光発光は、フィルタ配置によって分離されて方向付けられる。図４Ｃは、光学システム４４の位置決めを図解する。上記したように、機械的ロックの機能が、サンプルカップ又はキュベット２２が正確に位置合わせされるように、駆動機構を位置決めする。この正確な位置合わせによって、蛍光測定を可能にする光学システム４４に対する蛍光発光の反射を可能にする。光学素子（図示しない）は、蛍光発光を集束して測定用分光器に向かわせるために利用される。

更に、集光ユニットは、カップ又はキュベット１２２内のサンプルの蛍光発光を集束して分光計に向かわせるための光学素子を含む。

光学システム４４（図４Ｂ及び４Ｃ）は、電荷結合素子（ＣＣＤ）光子検出器を有するツェルニーターナー（Ｃｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ）分光計を含んでもよく、それによって、蛍光光子は、その後、幾つかのミラーによって反射され、ＣＣＤデバイスに接触する。発光蛍光は、ある期間、積分することによって、ＣＣＤデバイス上で監視される。また、ツェルニーターナー分光計が、光子利用効率を向上するために、入口スリットに隣接した付加的円柱レンズ及びＣＣＤデバイスによって改良されることも想定している。更に、図５に概略的に図解するように、鏡面凸状の「ホーン」Ｈを分光計ＳＭのスリットＳの入口に備えられ、更なる光子にスリットＳを通過させる。

図４Ａを参照すると、光学システム４４に入射する光を最小にするために、光密筐体又はハウジング６４を含み、ＣＣＤデバイスのカメラは、カメラチップから光学システム４４の筐体又はハウジング６４に伝熱するための熱電クーラー（ＴＥＣ）（図示しない）を含む。

光学システムの分光計についてこれから記述する。本発明の分光計用コンポーネントは、試料内の汚染物質、例えばバクテリア、の存在を同定及び定量化する光学式分析装置に使用される光学カップ又はキュベットに隣接する集光システムから放射する照明ビームを受光するように配置される。

図１６を参照すると、本発明の分光計３００は、複数のレンズを有する集光ユニット２３２及び尿サンプルを含有する光学カップ又はキュベット１８８と共に使用される。分光計３００は、集光ユニット２３２及び光学カップ又はキュベット１８８の経路と同一の照明ビームの移動経路に、集光ユニット２３２に直ぐ隣接して位置する分光計スリット３０２、及び前記スリット３０２に直ぐ隣接して位置する第１の円柱レンズ３０４を含む。第１のコリメートミラー３０６及び第２のコリメートミラー３０８は、第１の円柱レンズ３０４の左端に位置し、格子３１０は、集光ユニット２３２の底部に位置する。第２の円柱レンズ３１２及びＣＣＤセンサ３１４は、図１６の格子３１０の左側に位置する。

上記の方法で光源（図示しない）から光学カップ又はキュベット１８８に照明ビームが入射し、光学カップ又はキュベット１８８から集光ユニット２３２のレンズを通過して蛍光発光する。集光ユニット２３２から、蛍光ビームが分光計スリット３０２及び第１の円柱レンズ３０４を通過して移動する。第１の円柱レンズ３０４から、蛍光ビームが第１の光学経路に沿って第１の光コリメートミラー３０６に向かって移動する。ビームは、コリメートミラー３０６から反射され、格子３１０を通して第２の光学経路上を移動する。格子３１０の蛍光ビームは、格子３１０から反射した複数の分光ビームに分光され、第３の光学経路に沿って第２のコリメートミラー３０８に向かって移動する。これらの分光ビームは第２のコリメートミラー３０８に衝突し、第２のコリメートミラー３０８が、第４の光学経路に沿って第２の円柱レンズ３１２に向かって分光ビームを集中させて通過させる。第２の円柱レンズ３１２から、分光ビームがＣＣＤセンサ３１４に受光される。光学カップ又はキュベット１８８内の尿サンプルの光学分析のために、ＣＣＤセンサ３１４によってスペクトル情報が取得される。

第１のミラー３０６、第２のミラー３０８及び格子３１０は、好ましくは球面状であり３インチの直径を有する。格子３１０は、好ましくは、１２００行／ｍｍ（ｌｐｍ）及び３００ｎｍ波長域に対して１０．４°のブレーズ角を有する平面回折格子である。このような適切な格子は、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が製品番号５３−０３０Ｒとして製造しており、そこから得られる。

この種類の格子３１０の格子応答を図１７に図解するが、線Ｌ１はＳ面を表わし、線Ｌ２はＰ面を表わし、線Ｌ３はＳ面とＰ面の平均を表わす。図１７のグラフから理解できるように、最良の吸収効率は、３００〜４００ｎｍ波長域で発生し、この領域が本発明の分光計３００に必要な格子にとって対象となる領域である。

図１６を参照すると、第１の円柱レンズ３０４及び第２の円柱レンズ３１２は、溶融シリカから製作され、既成の又は商用オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）と呼ばれるコンポーネントである。分光計スリット３０２に隣接して位置する第１の円柱レンズ３０４は、スリット３０２から約１０．７ｍｍ離れており、ＣＶＩ社製の型番ＣＬＣＸ−１５．００−１０．２−ＵＶであり、ＣＣＤセンサ３１４に隣接して位置する第２の円柱レンズ３１２は、ＣＶＩ社製の型番ＲＣＸ−４００ ２５．４−１５．３−ＵＶである。

更に図１６を参照すると、分光計スリット３０２に隣接した第１のコリメートミラー３０６は、約４００ｍの公称半径を有し、第２のコリメートミラー３０８は、約３５０ｍの公称半径を有する。照明ビームの３００〜４２０ｎｍのスペクトルをＣＣＤセンサ３１４のチップに合わせるために、第１のコリメートミラー３０６及び第２のコリメートミラー３０８の焦点距離の比率は調節される。

ＣＣＤセンサ３１４は、約２５ｍｍ幅及び６ｍｍ長さの、浜松ホトニクス社製の型番Ｓ７０３１‐１００８チップでもよい。ＣＣＤセンサ３１４は、好ましくは、熱電クーラー（ＴＥＣ）を使用する単段冷却ユニットである。本発明にとって重要な波長域である３００〜４００ｎｍの帯域幅に関して、好適なＣＣＤセンサ３１４用チップの量子効率は約５０％である。

更に図１６を参照すると、分光計スリット３０２のスリットの寸法は、公称で２．８ｍｍ幅及び５ｍｍ長さである。半値全幅（ＦＷＨＭ）で１０ｎｍの光源帯域及び波長を有する光源出力の三角形関数を使用して、ＣＣＤセンサ３１４平面での図１６のシステムのスペクトル幅は、半値全幅で１２．５ｎｍである。図１６の分光計３００の受光角は、約０．４ＮＡ（ナノオングストローム）である。

本発明の配置３００において、第１の円柱レンズ３０４は、分光計スリット３０２を抜ける蛍光ビームの更なる放射を捕捉し、その後、図１６の光学システムに放射を通過させる傾向がある。ＣＣＤセンサ３１４平面に極近接した第２の円柱レンズ３１２は、長さ約６ｍｍのＣＣＤ平面の画素に前記放射を集める傾向がある。本発明のレンズ３０４及び３１２と同様のレンズを含まない従来の分光計と比較して、第１の円柱レンズ３０４及び第２の円柱レンズ３１２の組み合わせが図２０の分光計３００のスループットを向上させるということが本発明者の見解である。

図１６の分光計３００は、概して、第１の円柱レンズ３０４及び第２の円柱レンズ３１２を特に付加したクロスツェルニーターナーレイアウト（Crossed-Czerny-Turner layout）に類似であり、３００ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲内の波長を使用するために低解像度（１０ｎｍ未満）だが高感度の分光計を作り出す。ＣＣＤセンサ３１４平面は２５ｍｍ長の検出器を表している。

サンプルプロセッサ１４は、サンプルプロセッサ１４に存在する空気ろ過における換気のためのＨＥＰＡ（ヘパ）空気ろ過システムを有する。

更に、ＬＥＤ強度を監視して発光蛍光を励起蛍光の強度と関連付けることを想定される。特に、光学式分析装置１６によって得られた情報を使用して、以下により詳細に記述する、本発明と同一所有され、その開示内容全体が参考として本明細書で援用される、米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書の図５〜９と同様のグラフを生成してもよい。これらのグラフは、サンプルカップ又はキュベット２２内のバクテリアの濃度、蛍光強度、発光波長及び励起波長を示す。

サンプル内の汚染物質を同定及び定量化する光学式分析装置１６に使用される光学カップ又はキュベット１２２内で光を励起し集束するための照明装置を図１８〜２１に示し、以下により詳細に論じる。

周知の測定システムは、米国特許第７，２７７，１７５（Ｂ２）号に示され、これは、液体サンプルの特性の波長選択的測定のためのシステム及び方法を開示している。より具体的には、このシステムは、光源、光学的伝送システム、少なくとも２個の光学システム、サンプル保持アセンブリ、フィルタアセンブリ、透過システム及び検出器を含む。フィルタアセンブリは、フィルタホイールに含有された一群のフィルタでもよい。このシステムは、少量の液体サンプルの特性を測定するために提供され、このシステムは、信号対ノイズ比を増加するために、測定位置に近接した光学トレインに選択的波長フィルタを挿入可能にする。しかしながら、このシステムは、尿試料内のバクテリアを光学的に分析するために増加した信号対ノイズ比を有する小型の光学式読取装置を提供しない。

本発明は、光学分析のためにコリメート光を生成してサンプルに向ける小型のキャリッジトレイン配置を有する光学式読取装置を含む、改良された光学システムを提供すると共に、改善したサンプル分析のために、増加した信号対ノイズ比を提供する。図１８を参照すると、本発明の光学式読取装置２１４は、照明装置２１６、照明ビームを生成するための光源２１８、第１の光学システム２２０、第２の光学システム２２１、アンカーシュー２２２、及び第２の光学システム２２１とアンカーシュー２２２との間に位置するフィルタホイール２２３を含む。光源２１８は、キセノン、ＬＥＤ、ジュウテリウムなどである。フィルタホイール２２３は図１８に示すが、線形可変フィルタが使用されてもよい。第１の光学システム２２０は、ターニングミラー及びフィルタ（図示しない）を支持するためのハウジング２２６を有するキャリッジ２２４を含む。第２の光学システム２２１は、ターニングミラー及びフィルタ（図示しない）を支持するためのハウジング２３０を有するキャリッジ２２８を含む。図１８に示すように、第１の光学システム２２０のキャリッジ２２４は、第２の光学システム２２１のハウジング２３０内まで延出し、第１の光学システム２２０を第２の光学システム２２１に接続する。第２の光学システム２２１のキャリッジ２２８は、フィルタホイール２２３内、第２の光学システム２２１のハウジング２３０内、及びアンカーシュー２２２内に延出し、第２の光学システム２２１をアンカーシュー２２２に接続する。アンカーシュー２２２は、液体サンプルを含有する光学カップ又はキュベットを受容するための、図２１に示すように、スロット２２２ａの右側に位置するターニングミラー（図示しない）、及び複数のレンズを含有するスロット２２２ａ上方に位置する集光デバイス２３２（更なる詳細については以下に論じる）を含む。

当業者には一般的に周知のように、フィルタはスペクトルの特定領域の光のみを透過するために使用され、また光線の全又は相対エネルギー分布を変更又は修正するために使用される。ターニングミラーは、光が移動する方向を変更するために様々な位置点に存在する。レンズは光を集束又は分散し、それによって異なる光学効果を可能にするために使用される。スリットは、概して特定の形状を有する開口である。スリットを通過する光は格子へ移動し、検出用ＣＣＤカメラなどのデバイス内に移動する。

図１８の照明装置２１６は、更にフィルタホイール２２３を含む。上述の米国特許第７，２７７，１７５（Ｂ２）号の第４欄１０〜２３行に開示されているように、フィルタホイールは、一群のフィルタを含み、予め選択されたフィルタは、コリメート電磁放射の光路に設置される。予め選択されたフィルタは、実質的に所定の波長領域における透過を選択する。フィルタは、通常、測定対象の所望のサンプル及び電磁放射とサンプルの相互作用から生じる吸収（又は発光）帯に基づいて予め選択される。生体サンプルに関して、電磁放射の吸収は、２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲、主に２３０ｎｍ、２６０ｎｍ及び２８０ｎｍの波長（λ）を中心とする。

集光デバイス２３２に使用されるレンズは、商用オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）コンポーネントでもよい。

図１９は、現在のレンズ配置によって生成される光源から試料へのビーム路の理論的シミュレーションを示す、参照番号２３４で示す典型的な照明ビームを図解している。図１９において、ランプ又は光源（図示しない）が、第１のレンズシステムＨ，Ｉ，Ｊ及びＫの左に位置し、第２のレンズシステムは、図１９において右端に位置するシステムの照明シューアパーチャ（shoe aperture）（図示しない）に出力を有する第１のレンズシステムから約８インチ離れている。本発明において、図１９のこの照明ビーム２３４の長さは、図１８の照明装置２１６によって減少され、照明装置２１６はフィルタホイール２２３を組み込んでいる。フィルタホイール２２３は、複数の狭帯域フィルタ、即ち、紫外線領域のフィルタを担持してもよい。本例において、図１８の光源２１８からの放射は、２６０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲の波長に制限され得る。或いは、フィルタホイール２２３は、全光スペクトル及び関連する波長を提供するフィルタを担持してもよい。また、上記に論じたように、フィルタホイール２２３の代わりに線形可変（linear varying）フィルタを使用してもよい。図１８の照明装置２１６の第１の光学システム２２０及び第２の光学システム２２１におけるターニングミラー（図示しない）は、主に紫外帯域を反射するカスタムフィルタである。

図２０は、図１８の照明装置２１６の第１の光学システム２２０及び第２の光学システム２２１におけるターニングミラーとして使用される、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が製造するＮｅｗｐｏｒｔ薄膜であるカスタムフィルタのグラフを図解している。図解したように、これらのカスタムフィルタは、２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲の波長にある紫外線領域において、約１００という比較的高い反射率を生じ、可視光（ＶＩＳ）及び放射（ＩＲ）範囲、即ち、約４００ｎｍ〜６０８ｎｍで低い反射率、即ち、６８〜１０未満である。従って、フィルタは、ＶＩＳ、近赤外（ＮＩＲ）、及び／又は遠赤外阻止（ＦＩＲ ｒｅｊｅｃｔｉｎｇ）フィルタでもよい。

上記に詳細に論じられ、図１Ａ，１Ｂ，及び２のカートリッジ１２に使用される、光学カップ又はキュベット２２（ＰＣＴ出願ＵＳ２００８／０７９５３３）は、細長円筒形本体及び下部先細り端を有する。このデザインでは、光学式分析装置の紫外（ＵＶ）光源は、生体サンプルの光学分析のために、キュベット中間の下方及びこの下部先細り端内へ向けられる。図１２Ａ〜１２Ｃ，１３，１４Ａ〜１４Ｃに示す光学カップ又はキュベット１２２及び図１５に示すカップ又はキュベット１８８は、カップ又はキュベット１２２，１８８内の透過光線の蛍光感知を最適化するよう設計される。

図２１は、図１８の照明装置２１６のアンカー又はインジェクションシュー２２２及び集光デバイス２３２の側面図の概略図であり、上記に論じたように、光学カップ又はキュベット１２２は、アンカーシュー２２２のスロット２２２ａ内に位置決めされる。

再び図９Ａ，９Ｂ，１０，及び２１を参照すると、本発明の光学式読取装置に使用可能な光学カップ又はキュベット１２２の一例が示されている。光学カップ又はキュベット１２２は、下部先細り領域１２４及び内部反射表面を有する矩形容器１２３を含む。容器１２３は、更に、２枚の平行に離間した側壁１６０，１６２、２枚の離間した端壁１６４，１６６、及び水平床１６８を含み、第１の端壁１６６は水平床１６８に隣接した先細り領域１２４を含む。光学カップ又はキュベット１２２の水平床１６８の幅は約７ｍｍであり、側壁１６０，１６２、及び第２の端壁１６４の深さは約１８ｍｍであり、第１の端壁１６６の深さは約１１ｍｍであり、水平床１６８の長さは約１６ｍｍであり、先細り領域１２４の長さは約７ｍｍである。先細り領域１２４は、第１の端壁１６６に対して約４５°傾いている。

更に図２１を参照すると、光学カップ又はキュベット１２２の内表面は反射性で、好ましくは、高品質の表面仕上げを有する、又は５０オングストローム未満の微細粗度を有するアルミニウム製である。光学カップ又はキュベット１２２は、低浸出の蛍光信号材料、例えば、プラスチック又はガラス製でもよい。光学カップ又はキュベット１２２は射出成形プラスチックでもよく、その後、蒸着アルミニウムを使用した金属化ステップを施してもよい。このアプローチにより、一括処理コーティングによって低コストの機械加工が可能なる。本発明に使用される光学カップ又はキュベット１２２を製造するための更なるアプローチは、上記に論じたように第１の端壁１６４、下部先細り領域１２４、床１６８及び第２の端壁１６６の形状を形成する容器１２３の内表面長さに沿って、図９Ａに示すように、アルミホイルライナーリボン１７４を使用することである。光学カップ又はキュベット１２２に含有される液体サンプルの体積は、約９５５μＬでもよい。

再び図２１を参照するが、線Ｌ１は入射する照明ビームを表わす。この照明ビームは、図２２の照明装置２１６によって生成され、照明ビームをほぼコリメートするスリット（図示しない）を通過する。スリットは、断面が約４×４ｍｍの正方形であり、アンカーシュー２２２内に位置している。照明ビームは、上記に論じたように、アンカーシュー２２２に位置するターニングミラー２３５を使用して、光学カップ又はキュベット１２２へ反射する。ビームＬ２が衝突する第１の表面は、光学カップ又はキュベット１２２の下部先細り領域１２４の４５°内表面である。反射したビームＬ３は、線Ｌ４によって表わされる液体の体積内で光学カップ又はキュベット１２２を横断する。第２の端壁１６４の反射内表面に衝突すると、ビームは４５°下部先細り領域１２４の反射内表面に戻り、光学カップ又はキュベット１２２から上方のアンカーシュー２２２の方へ蛍光を発光する。ビームの拡大は、本発明の光学式読取装置２１４（図１８）の光学システムによって制御され、概して、アンカーシュー２２２へ戻ってきた時点で断面約５×５ｍｍとなるようにすればよい。

光学カップ又はキュベット１２２を考慮すると、光学カップ又はキュベット１２２内のビームは、サンプルの液体体積内を横断する間は光学カップ又はキュベット１２２の底部又は床１６８を照明しないように方向付けられることを理解されたい。スロット２２２ａ上方に位置する集光デバイス２３２は、２３６，２３８，２４０、及び２４２で示す複数のレンズを含有し、図２１の発光蛍光線を表わす線Ｌ５，Ｌ６及びＬ７によって示すように、光学カップ又はキュベット１２２の床１６８及び光学カップ又はキュベット１２２内の液体を観察する。サンプルの液体体積の約４７％が蛍光集光デバイス２３２によって読み取られる。光学カップ又はキュベット１２２の床１６８の照明を排除することによって、及び光学カップ又はキュベット１２２（図９Ａ及び９Ｂ）の側壁１６０，１６２及び端壁１６４，１６６ではなく、床１６８のみを観察するように集光デバイス２３２を制限することによって、集光デバイス２３２に観察されるような光学カップ又はキュベット１２２のバックグラウンド蛍光を最小化又はほぼ排除することができる。光線追跡モデリングは、１０００倍以下のノイズ（1000x less noise）にすることは理論的に達成可能であることを示している。これは、より高い信号対ノイズ比を達成するのに非常に有利である。光学カップ又はキュベット１２２からの蛍光ノイズを排除することによって、信号はより際立ち、より高い忠実度及び感度が達成できる。照明ビームの透過及び発光蛍光の測定は、サンプル毎に一斉に発生してもよく、或いは、サンプル内への照明は、蛍光の測定中に停止してもよい。

以下の式は、ＳＮ比（信号対ノイズ比）計算を詳述する。

Ｓは信号を表わす。Ｂｆはバックグラウンド蛍光を表わし、Ｂｒは試料内の液体水に鑑み発生するラマンバックグラウンドを表わす。先行技術の光学式読取装置に関して、蛍光からの１．５ｅ６ノイズ光子及び信号からの１ｅ４光子を超える信号対ノイズ比（ＳＮ比）は約８．１である。本発明のデザインにおいて、信号が約１．２ｅ４光子にまで増加することを期待する一方で、ノイズが１．５ｅ４ノイズ光子にまで減少することが期待される。これらの結果を考慮すると、本発明によって生成されるＳＮ比は約７３であることが見込まれる。

上記に論述したように、光学式分析装置１６は、尿サンプル内のバクテリアの種類を同定するために使用される結果を提供する。これにより、光学式分析装置１６をコンピュータモジュール（図示しない）に結合し、コンピュータモジュールに蛍光発光などの光学式分析装置１６の取得情報を供給できる。コンピュータモジュールは、尿サンプルの蛍光励起発光マトリクスに対して多変量分析を行い、上記の米国特許出願公開第ＵＳ２００７／００３７１３５号明細書に開示された方法と同様の方法で尿サンプルを同定及び定量化する。ここで、本システムは、励起光源を含む蛍光励起モジュール、光源を受け取るようサンプルを位置決めするためのサンプルインターフェースモジュール、蛍光発光モジュール及び検出デバイスを含む。上述のコンピュータモジュールは、蛍光モジュールに結合される。多変量分析は、尿サンプルの同定及び定量化のための拡張部分最小二乗分析を含んでもよい。

また、更に、「均質化チューブ（homogenitor tube）」を使用して異なるＬＥＤパッケージの出力を均一なＵＶ光源に混合することを想定している。本発明において使用される典型的な「均質化チューブ」は、当業者に周知のものと同様である。

液体サンプルは、例えば、サンプル内の生物又は微生物、例えばバクテリアの種類及び量に関して光学的に分析される生体、化学又は毒物サンプルなど、例えば尿サンプルでもよいと、当業者には理解されるだろう。
別の態様に係る光学分析における複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却及び制御するシステムにおいて、
各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が前記使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
各々が前記カルーセル内の開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、
熱電クーラーと、
前記サンプルの温度を冷却して制御するために前記ターンテーブルの複数の開口を通して冷却空気を循環するための前記ターンテーブルに関連するファンと、を備える。
好適には、前記システムにおいて、前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内のサンプルを急速に冷却する。
好適には、前記システムにおいて、前記サンプルの温度を冷却して制御するためのシステムは光学式分析装置内に位置する。
好適には、前記システムにおいて、前記光学式分析装置内の前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは、周囲温度から所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記光学式分析装置での前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を所望の温度に実質的に維持するように構成される。
別の態様に係る光学式分析装置における複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却して制御するためのシステムは、
各々が光学式分析装置による光学分析対象の前記サンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
各々が前記カルーセル内の開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、
前記サンプルを冷却して前記サンプルの温度を制御するために、熱電クーラーから前記ターンテーブルへ冷却空気を運搬するための、且つ前記ターンテーブルから前記熱電クーラーへ冷気を運搬するための、前記ターンテーブルに関連する複数の通路を有する、前記ターンテーブル下方に位置するアルミニウムブロックと、を備える。
好適には、前記別の態様のシステムにおいて、前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内のサンプルを急速に冷却する。
好適には、前記別の態様のシステムにおいて、前記サンプルの温度を冷却して制御するためのシステムは光学式分析装置内に位置する。
好適には、前記別の態様のシステムにおいて、前記光学式分析装置内の前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは、所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記光学式分析装置での前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を所望の温度に実質的に維持するように構成される。
別の態様に係る光学カップに含有される生体液体サンプル中の汚染物質の存在を分析するための光学式読取装置内で使用するための分光計は、
前記生体液体サンプルを含有する前記光学カップから照明ビームを受光するための集光レンズシステムと、
前記光学カップから出た後に第１の光路を移動する前記照明ビームが通過する前記集光レンズシステムに隣接配置された分光計スリットと、
前記第１の光路の前記照明ビームを受光するための前記分光計スリットに隣接配置された第１の円柱レンズと、
前記第１の円柱レンズを通過する前記照明ビームをコリメート光にするため、且つ第２の光路内に前記照明ビームを反射するため少なくとも第１のミラーを含むミラーシステムと、
前記第１のミラーから反射された前記照明ビームを受光し、前記照明ビームをスペクトル成分に分光して複数の分光ビームを形成し、第３の光路に沿って前記分光ビームを反射するための前記第２の光路に位置する平面回折格子と、
前記ミラーシステムに対して位置決めされる前記第２の円柱レンズと、
前記ミラーシステムは前記複数の分光ビームを受光するため及び第４の光路の前記第２の円柱レンズに向かって前記複数の分光ビームを集束するための少なくとも第２のミラーを更に含み、
前記サンプル中の汚染物質の存在を分析するための前記第２の円柱レンズを通過する前記複数の分光ビームを受光するための前記第２の円柱レンズに隣接配置されたＣＣＤデバイスを備える。
別の態様に係る光学分析に使用するための生体サンプルを保持するための光学カップは、
前記生体サンプルを含有する容器を備え、
前記容器は、前記生体サンプルを受容するための開口、及び前記開口に対して内側下方に延出する下部先細り領域を有し、
前記下部先細り領域は、前記開口を通った照明ビームを受け取るために、および、前記生体サンプルを通った前記照明ビームを反射させるために、形成された表面を有する。

本発明は、好適な実施形態を参照して記述された。先行の詳細な記述を読み理解した時、明白な変更及び修正に想到する人々もいると思われる。本発明はそのような変更及び修正の全てを含むと解釈されることを意図している。

Claims (22)

1. 光学カップに含有される生体液体サンプル中の汚染物質の存在を分析するための光学式読取装置内で使用するための分光計であって、
   前記生体液体サンプルを含有する前記光学カップから照明ビームを受光するための集光レンズシステムと、
   前記光学カップから出た後に少なくとも第１の光路を移動する前記照明ビームが通過する前記集光レンズシステムに隣接配置された分光計スリットと、
   前記第１の光路の前記照明ビームを受光するための前記分光計スリットに隣接配置された少なくとも第１の円柱レンズと、
   前記第１の円柱レンズを通過する前記照明ビームをコリメート光にするため、且つ第２の光路内に前記照明ビームを反射するため少なくとも第１のミラーを含むミラーシステムと、
   前記第１のミラーから反射された前記照明ビームを受光し、前記照明ビームをスペクトル成分に分光して複数の分光ビームを形成し、第３の光路に沿って前記分光ビームを反射するための前記第２の光路に位置する平面回折格子と、を備え、
   前記ミラーシステムは、
   前記複数の分光ビームを受光するため及び第４の光路の前記第２の円柱レンズに向かって前記複数の分光ビームを集束するための少なくとも第２のミラー、と、
   前記照明ビームを受光するため及び前記サンプル中の汚染物質の存在を分析するためのデバイスと、を更に含む分光計。
2. 前記ミラーシステムに対して位置決めされる第２の円柱レンズを含む請求項１に記載の分光計。
3. 前記照明ビームを受光するため及び前記サンプル中の汚染物質の存在を分析するための前記デバイスは、ＣＣＤデバイスから構成されている請求項１に記載の分光計。
4. 前記光学カップは、
   前記生体サンプルを含有する容器を備え、
   前記容器は、前記生体サンプルを受容するための開口、及び前記開口に対して内側下方に延出する下部先細り領域を有し、
   前記下部先細り領域は、前記開口を通った照明ビームを受け取るために、および、前記生体サンプルを通った前記照明ビームを反射させるために、形成された表面を有する、請求項１に記載の分光計。
5. 前記光学カップは、内側反射表面を有する矩形容器であり、
   前記矩形容器は、２枚の平行で離間した側壁、２枚の離間した端壁、及び水平床を含み、
   第１の端壁は前記下部先細り領域を含む請求項４に記載の分光計。
6. 前記下部先細り領域は、前記第１の端壁から、前記矩形開口に対して内側下方に延出し、前記水平床に連続し、
   前記第１の端壁は、前記側壁及び第２の端壁の深さよりも浅い深さを有する請求項５に記載の分光計。
7. 各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が前記使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
   各々が前記カルーセル内の前記開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、
   熱電クーラーと前記ターンテーブルとの間へ水を運搬するための配管システムと、及び、
   前記サンプルの温度を冷却して制御するために前記ターンテーブルの前記複数の開口を通して冷却空気を循環するための前記ターンテーブルに関連するファンと、を備える、
   複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却及び制御するシステムを、更に含む請求項１に記載の分光計。
8. 前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、
   前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、
   前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の前記使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内の前記サンプルを急速に冷却する請求項７に記載の分光計。
9. 前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは光学式分析装置内に位置し、
   前記冷却システムは、周囲温度から所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を前記所望の温度に実質的に維持するように構成される請求項７に記載の分光計。
10. 各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が前記使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
    各々が前記カルーセル内の前記開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、及び、
    前記サンプルを冷却して前記サンプルの温度を制御するために、熱電クーラーから前記ターンテーブルへ冷却空気を運搬するための、且つ前記ターンテーブルから前記熱電クーラーへ冷却空気を運搬するための、前記ターンテーブルに関連する複数の通路を有する、前記ターンテーブル下方に位置するアルミニウムブロックと、を備える、
    複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却及び制御するシステムを、更に含む請求項１に記載の分光計。
11. 前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、
    前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、
    前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の前記使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内の前記サンプルを急速に冷却する請求項１０に記載の分光計。
12. 前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは光学式分析装置内に位置し、
    前記システムは、所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記光学式分析装置での前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を前記所望の温度に実質的に維持するように構成される請求項１０に記載の分光計。
13. 光学分析における複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却及び制御するシステムであって、
    各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が前記使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
    各々が前記カルーセル内の前記開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、
    熱電クーラーと前記ターンテーブルとの間へ水を運搬するための配管システムと、及び、
    前記サンプルの温度を冷却して制御するために前記ターンテーブルの前記複数の開口を通して冷却空気を循環するための前記ターンテーブルに関連するファンと、を備えるシステム。
14. 前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、
    前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、
    前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内の前記サンプルを急速に冷却する請求項１３に記載のシステム。
15. 前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは光学式分析装置内に位置する請求項１３に記載のシステム。
16. 前記光学式分析装置内の前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは、周囲温度から所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記光学式分析装置での前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を前記所望の温度に実質的に維持するように構成される請求項１５に記載のシステム。
17. 光学式分析装置における複数の光学カップ内のサンプルの温度を冷却して制御するためのシステムであって、
    各々が光学式分析装置による光学分析対象のサンプルを含有する使い捨て光学カップを支持する複数の使い捨てカートリッジを支持するためのカルーセルであって、各々が前記使い捨てカートリッジの一つと関連する複数の開口を有するカルーセルと、
    各々が前記カルーセル内の前記開口の一つと関連する複数の開口を有するターンテーブルと、及び、
    前記サンプルを冷却して前記サンプルの温度を制御するために、熱電クーラーから前記ターンテーブルへ冷却空気を運搬するための、且つ前記ターンテーブルから前記熱電クーラーへ冷却空気を運搬するための、前記ターンテーブルに関連する複数の通路を有する、前記ターンテーブル下方に位置するアルミニウムブロックと、を備えるシステム。
18. 前記ターンテーブルはアルミニウム製であり、
    前記光学カップ及び前記使い捨てカートリッジはプラスチック製であり、
    前記アルミニウム製のターンテーブル及び前記プラスチック製の使い捨てカートリッジ及び前記光学カップを経由する対流冷却が発生して前記光学カップ内の前記サンプルを急速に冷却する請求項１７に記載のシステム。
19. 前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは光学式分析装置内に位置する請求項１７に記載のシステム。
20. 前記光学式分析装置内の前記サンプルの温度を冷却して制御するための前記システムは、所望の温度に前記サンプルを冷却し、且つ前記光学式分析装置での前記サンプルの処理が完了するまで前記サンプルの温度を前記所望の温度に実質的に維持するように構成される請求項１９に記載のシステム。
21. 光学カップに含有される生体液体サンプル中の汚染物質の存在を分析するための光学式読取装置内で使用するための分光計であって、
    前記生体液体サンプルを含有する前記光学カップから照明ビームを受光するための集光レンズシステムと、
    前記光学カップから出た後に第１の光路を移動する前記照明ビームが通過する前記集光レンズシステムに隣接配置された分光計スリットと、
    前記第１の光路の前記照明ビームを受光するための前記分光計スリットに隣接配置された第１の円柱レンズと、
    前記第１の円柱レンズを通過する前記照明ビームをコリメート光にするため、且つ第２の光路内に前記照明ビームを反射するため少なくとも第１のミラーを含むミラーシステムと、
    前記第１のミラーから反射された前記照明ビームを受光し、前記照明ビームをスペクトル成分に分光して複数の分光ビームを形成し、第３の光路に沿って前記分光ビームを反射するための前記第２の光路に位置する平面回折格子と、
    前記ミラーシステムに対して位置決めされる第２の円柱レンズと、
    前記ミラーシステムは前記複数の分光ビームを受光するため及び第４の光路の前記第２の円柱レンズに向かって前記複数の分光ビームを集束するための少なくとも第２のミラーを更に含み、及び、
    前記サンプル中の汚染物質の存在を分析するための前記第２の円柱レンズを通過する前記複数の分光ビームを受光するための前記第２の円柱レンズに隣接配置されたＣＣＤデバイスを備える分光計。
22. 光学分析に使用するための生体サンプルを保持するための光学カップであって、
    前記生体サンプルを含有する容器を備え、
    前記容器は、前記生体サンプルを受容するための開口、及び前記開口に対して内側下方に延出する下部先細り領域を有し、
    前記下部先細り領域は、前記開口を通った照明ビームを受け取るために、および、前記生体サンプルを通った前記照明ビームを反射させるために、形成された表面を有する光学カップ。

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