JP6538905B2 - 試薬カード分析装置 - Google Patents

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Description

参考文献
本願には、２０１１年１２月１６日付提出の米国出願第６１／５７６５０３号の開示内容が全体として引用により含まれるものとする。
技術的背景
１．発明の属する技術分野
本発明は、広くは非接触での位置検出に関し、より詳細には、本発明を限定するものではないが、試薬カード位置合わせ装置による、医用診断のための試薬パッドの光学的な位置検出及び分析に関する。
２．関連技術の簡単な説明
試薬条片は医用及び診療化学の分野で広汎に利用されている。試験条片は通常１つもしくは複数の試験領域を有し、各試験領域は液体試料との接触に応じてその色を変化させる。液体試料は通常１つもしくは複数の関心成分もしくは関心物質もしくは関心特性を含む。試料中のこうした関心成分の有無及び濃度を、試験条片で発生した色変化を分析することにより求めることができる。通常、こうした分析では試験領域もしくは試験パッドと色標準もしくは色スケールとの間での色比較が行われる。このようにして、医師らは試薬条片を用いて疾患その他の健康上の問題に対する診断を行う。
医療分野並びに醸造工業及び化学製造などの拡張技術での需要を満足するために、多くの分析プロシージャ及び合成法及びツールが開発されており、そこにはいわゆる「ディップアンドリード」式の試薬試験装置も含まれる。ディップアンドリード式の試験装置が生物学的液体乃至生体組織の分析に用いられるか、又は、商業用乃至工業用の液体もしくは物質の分析に用いられるかに関係なく、通常のプロシージャとして、試験装置はテストすべき試料もしくは検体に接触し、手動もしくは機械による分析を行う。
試験ツール及び試験プロセスは、複数回の試験を経済的かつ迅速に行えるよう、特に自動処理を用いる方式のなかから模索されている。自動分析装置は、試験当たりの費用、試験での取り扱い容積、及び／又は、試験結果もしくはその他の情報の取得速度に関して、手動試験に比べて有利である。
最近の開発段階では、マルチプロフィル試薬カード、及び、マルチプロフィル自動分析装置が導入されている。マルチプロフィル試薬カードとは、ほぼカード状の試験装置であって、基板と、この基板上に配置された、複数の試薬を浸み込ませた試薬パッド（もしくは試薬マトリクス）とを含み、複数の検体の分析を同時にもしくは連続して実行するためのものである。これは例えば米国特許第４５２６７５３号に説明されており、この文献の開示内容は全体として引用により本願に含まれるものとする。
マルチプロフィル試薬カードにより、効率的かつ経済的で、迅速簡便に自動分析の実行手段が得られる。自動分析装置はマルチプロフィル試薬カードを利用するように構成されており、典型的には、マルチプロフィル試薬カードを例えばストレージドロワーもしくはカセットから取り出し、カード搬送装置を介して分析装置の搬送面を移動させる。カード搬送装置は、例えば、コンベヤベルト、ラチェット機構、スライディング傾斜路、カード把持機構もしくはカード引き出し機構などから成る。マルチプロフィル試薬カードが搬送面に沿って移動もしくは搬送される際に、１つもしくは複数の試料分配装置（例えば手動もしくは自動のピペットもしくはピペットブーム）によって、１つもしくは複数の試料又は試薬が１つもしくは複数の試薬パッドへ施与もしくは分配される。次に、マルチプロフィル試薬カードが例えば手動もしくは自動で分析され、試験結果が光学撮像装置、顕微鏡、分光計などによって表示される。最後に、使用済の試薬カードが分析装置から除去され、適切な手法で廃棄される。
マルチプロフィル試薬カードの製造中、試薬パッドはふつう試薬カードの基板上へ列状に取り付けられる（例えば１つもしくは複数の試験条片が形成される）。ただし、典型的な製造差により、試薬カードの基板に対する試薬パッドの列の相対位置に約２ｍｍの偏差が生じうる。このため、試薬パッドの隣り合う列どうしは典型的には相互に約５ｍｍの間隔で配置される。
また、試薬パッドはふつう長方形状をなしており、試薬パッドのほぼ中央もしくは中央領域内に試料を施与するのが最適である。このようにすれば、試薬パッドが試料で完全飽和されることが保証され、さらに、試料が試薬パッドから基板や別の試薬パッドへ漏れ出すことが防止される。
試料を試薬パッド上に正確に分配すべきであるという必要性と、試薬カード上の試薬パッドの位置にかなりの大きさの製造差が付随するという事実とのために、自動分析装置では、試料分配前にマルチプロフィル試薬カードでの試薬パッドの位置を正確に特定することが重要である。
従来のシステムでもこの問題を解決する試みは幾つかなされてきたが、あまり成功していない。こうしたシステムのなかには複雑かつ不正確な接触式のシステムがあり、接触によって試薬カードの誤送や試薬カードもしくは試薬パッドの損傷を生じることもある。
よって、従来技術において、試薬カードの位置乃至試薬カード上の１つもしくは複数の試薬パッドの位置を正確に求めることのできる、非接触の光学的手法及び位置合わせ装置が要求されている。こうした光学的手法及び位置合わせ機構を提供することが本発明の課題である。
発明の概要
本発明の第１の特徴は、光信号源と光信号検出器とリーダと試薬カード搬送装置と光信号検出器インタフェースとを含む試薬カード分析装置に関する。光信号源は、所定の強度を有する光信号を送信する。光信号検出器は、光信号源と共に光信号源から送信される光信号の光信号経路を定めるよう、光信号源から所定の距離を置いて配置されている。光信号検出器は、さらに、光信号を検出してこの光信号の強度を表す電気信号を出力するように構成されている。リーダは、試薬カードの試薬パッドを読み出すように構成されている。試薬カード搬送装置は、前端及び後端を有する試薬パッドを含む１つもしくは複数の試薬カードが光信号経路を通過してリーダへ向かうように、試薬カードを搬送する。光信号検出器インタフェースは、光信号検出器に電気的に結合されており、光信号検出器からの電気信号を受信し、試薬カードが光信号経路を通過する際に、試薬パッドの前端及び後端の少なくとも一方を表すパッド検出センサ信号を出力するように構成されている。
光信号経路は第１の位置に存在し、さらに、この第１の位置から既知の距離だけ離れた第２の位置に、所定容積の試料を分配するように構成された試料分配装置が設けられる。カード搬送装置は、パッド検出センサ信号に基づき、１つもしくは複数の試薬カードを移動させて、１つもしくは複数の試薬パッドを実質的に第２の位置に位置させるように構成されている。有利な実施形態では、１つもしくは複数の試薬パッドが中央領域を有し、試料分配装置が所定容積の試料を１つもしくは複数の試薬パッドの中央領域に分配するように構成される。また、リーダは、１つもしくは複数の試薬パッドの画像を、第１の位置から既知の距離だけ離れた第３の位置で取得するように構成された撮像装置を含んでもよい。カード搬送装置は、１つもしくは複数の試薬カードを移動させることにより、パッド検出センサ信号に基づき、１つもしくは複数の試薬パッドを実質的に第３の位置に位置させるように構成されていてよい。有利には、光信号は約８５０ｎｍの波長を有する。光信号源はヴァーティカルキャビティ面発光レーザーを含む。ヴァーティカルキャビティ面発光レーザーは、約２°未満の拡散角度を有するビームを含む光信号を送信するように構成される。
本発明の第２の特徴は、光信号源と光信号検出器とリーダと試料分配装置とカード搬送装置と光信号検出器インタフェースとコントローラとを含む試薬カード分析装置に関する。光信号源は、支持体に取り付けられており、所定の強度を有する光信号を送信するように構成されている。光信号検出器は、光信号源と共に光信号経路を第１の位置において定めるよう、光信号源から所定の距離を置いて支持体に取り付けられており、かつ、光信号を検出してこの光信号を表す電気信号を出力するように構成されている。リーダは、第１の位置から既知の距離だけ離れた第２の位置に配置された試薬カードの１つもしくは複数の試薬パッドを読み出すように構成されている。試料分配装置は、第３の位置に配置されており、試薬カードの１つもしくは複数の試薬パッドに所定容積の試料を分配するように構成されている。カード搬送装置は、光信号源と光信号検出器との間を試薬カードが通過することで試薬カードが光信号を妨げ、さらに、１つもしくは複数の試薬パッドが実質的に第２の位置及び第３の位置に位置するように、試薬カードを移動させる。光信号検出器インタフェースは、光信号検出器に電気的に結合されており、光信号検出器からの電気信号を受信して、試薬カードが光信号源と光信号検出器との間を通過する際に、試薬パッドの前端及び後端の少なくとも一方を表すパッド検出センサ信号を出力する。コントローラは、リーダ及び試料分配装置及びカード搬送装置を制御するように構成されている。コントローラはさらに、光信号検出器インタフェースに電気的に結合されており、カード搬送装置を操作して１つもしくは複数の試薬カードを移動させ、パッド検出センサ信号に基づき、１つもしくは複数の試薬パッドを実質的に第２の位置又は第３の位置に位置させるように構成されている。
有利には、１つもしくは複数の試薬パッドは中央領域を有しており、試料分配装置は所定容積の試料を１つもしくは複数の試薬パッドの中央領域に分配するように構成される。有利には、リーダは、１つもしくは複数の試薬パッドの画像を第３の位置で取得するように構成された撮像装置を含む。有利には、光信号は約８５０ｎｍの波長を有する。有利には、光信号源はヴァーティカルキャビティ面発光レーザーを含む。ヴァーティカルキャビティ面発光レーザーは、約２°未満の拡散角度を有するビームを含む光信号を送信するように構成される。
本発明の第３の特徴は、それぞれ前端及び後端を有する試薬パッドの列を含む試薬カードが、相互に所定の距離を置いて配置された光信号源と光信号検出器とによって定められる光信号経路を通るように移動させるステップと、光信号検出器に電気的に結合されており光信号検出器からの電気信号を受信するように構成された光信号検出器インタフェースを介して、光信号検出器からの電気信号を受信するステップと、試薬カードが光信号経路を通って移動する際に、試薬パッドの前端及び後端のうち少なくとも一方を表すパッド検出センサ信号列を出力するステップとを含む方法である。
本発明の第４の特徴は、光信号が分析装置内の所定のカード搬送経路に交差する配向となるよう、試料分配装置の上流で、光信号源と光信号検出器とを分析装置の支持体に取り付けるステップと、光信号検出器からの電気信号を受信し、試薬カードが光信号源と光信号検出器との間を通過する際に、試薬パッドの前端及び後端の少なくとも一方を表すパッド検出センサ信号を出力するように構成された光信号検出器インタフェースを、光信号検出器と分析装置のコントローラとに結合するステップとを含む方法である。
本発明の実現形態をより良く理解してもらうため、以下に、添付の図乃至グラフを参照しながら、詳細に説明する。図は必ずしも縮尺通りには描かれておらず、むしろ、明瞭化及び簡単化のために、意図的に拡大乃至強調乃至模式化して描かれていることがある点に注意されたい。図中、同じ要素乃至類似の機能を有する要素には同様の参照番号を付してある。
本発明によるカード分析装置の実施例を示す斜視図である。ただし、わかりやすくするために外部ケーシングは示していない。 図１のカード分析装置のうち本発明によるカード位置合わせ装置の実施例を示す斜視図である。 図２のカード位置合わせ装置を第１の方向から見た図である。 図２のカード位置合わせ装置を第２の方向から見た図である。 図３のカード位置合わせ装置を示す別の斜視図である。 本発明によるカード位置合わせ装置のためのコントローラの実施例を示す図である。 本発明にしたがって信号比較回路で処理された電気信号の特性を示すグラフである。 本発明による分析装置において、光信号源と光信号検出器との間にカードの縁が位置している様子を示す図である。 図８の分析装置において、光信号源と光信号検出器との間にパッドの前端が位置している様子を示す図である。 図８の分析装置において、試薬カードが搬送平面に沿って移動し、試薬パッドに試料が分配される様子を示す図である。
本発明の少なくとも１つの実施例を詳細に説明する前に、本発明の適用形態が以下の説明及び図の構造乃至装置又はその要素や方法又はそのステップに限定されるものでないことを理解されたい。本発明は別の実施例として種々の方式で実行できる。また、本明細書で用いている語句乃至概念は説明のためのものであり、同様に特許請求の範囲に規定される本発明を限定するものでない。
以下の本発明の実施例の説明では、本発明をより良く理解してもらうために特定の事象を挙げるが、当業者であれば本発明がこれらの事象なしでも実現できることを理解できるはずである。また、周知の特徴は不要な煩雑さを避けるために本明細書では説明していない。
ここで用いている「含む」「有する」「備える」なる語及びこれに類似の語は、非排他的な含有の意を有する。例えば、一連の要素を含むプロセスもしくは方法もしくは物体もしくは装置は、必ずしも記載された要素のみに限定されず、明示されていない要素を含有していたり内在させていたりしてよい。
また、特別のことわりないかぎり、「又は」なる語は、包括選択もしくは非排他的選択の意を有する。例えば、条件「Ａ又はＢ」は、Ａが真であり（存在し）かつＢが偽である（存在しない）ケース、Ａが偽であり（存在せず）かつＢが真である（存在する）ケース、Ａ，Ｂとも真である（存在する）ケースのいずれによっても満足される。
これに加えて、「１つの」「或る」なる語は、実施例の個々の要素乃至部品を記述するために用いられる。これは単に簡便性のために本発明の一般的意味を表している。これらの語は、１つのみのケース、少なくとも１つのケース、表記としては単独であるが他と衝突しないかぎり複数ありうるケースなどのいずれの意も含む。
さらに、本明細書での「実施例」「実施形態」への言及は、関連して説明される特定の要素、特徴、構造もしくは特性などが少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。「或る実施例では」という語句も本明細書中に登場するが、これは必ずしもそのつど同じ実施例を表しているというわけではない。
なお、「約」「ほぼ」「実質的に」等の語は、各事項の量が正確な１つの値に特定されず、測定誤差、製造差、種々の部位にかかる応力、摩耗及び劣化等やこれらの組み合わせによって引き起こされる小さな変動量もしくは偏差を有しうることを意味する。
本発明は、広くは医用診断システムに関しており、より具体的には、本発明を限定するものではないが、非接触式の試薬カード位置合わせ機構及びマルチプロフィル試薬カード自動分析装置の構成方法及び使用方法に関する。本発明の幾つかの実施例では、非接触式の方法及び装置は、マルチプロフィル試薬カード（以下、試薬カードもしくはカードとも称する）の基板の縁位置、及び、試薬カードの基板に取り付けられた１つもしくは複数の試薬パッドの端部位置を、約０．２ｍｍ以内の誤差でほぼ正確に求めることができる。
本発明は、光信号（例えばレーザー信号）に基づいて試薬カードの基板の縁位置及び試薬パッドの端部位置を求める方法を基礎としている。例えば、光信号源が試薬カードの搬送面の上方に、光信号検出器が試薬カードの搬送面の下方に配置されて、これにより、試薬カードが光信号源と光信号検出器との間に位置決めされて搬送面に沿って進行する。光信号源は光信号を放出もしくは送信し、この光信号が光信号検出器で検出される。試薬カードが光信号源と光信号検出器との間に存在しない場合、光信号検出器によって検出される光信号は、光信号源から放出されて光信号検出器に達するまで空気の影響しか受けないため、比較的強いものとなる。光信号検出器はこの比較的強い光信号を検出すると、当該強い光信号を表す比較的強い第１の電気信号を形成する。当該第１の電気信号は、後述するように、光信号検出器インタフェースへ送信される。
試薬カードの前縁が少なくとも部分的に光信号源と光信号検出器との間に位置決めされて搬送面を進行する際、当該試薬カードの基板が光信号源から放出された光信号を妨げるので、光信号検出器に達する光信号が強度低下を起こす。基板は透光性のプラスティック又は光学ディフューザとしてふるまうその他の材料から形成され、例えば光信号源と光信号検出器との間で光信号を拡散させる。これに応じて、光信号検出器は、カードが光信号源と光信号検出器との間に存在しない場合の強い信号に比べて弱い光信号を検出する。このとき、光信号検出器はこの比較的弱い光信号を表す比較的弱い第２の電気信号を形成する。光信号検出器は当該第２の電気信号を例えば光信号検出器インタフェースへ送信する。
試薬カードがさらにその搬送面を進行すると、試薬パッドの前端が少なくとも部分的に光信号源と光信号検出器との間に位置し、試薬パッドが光信号源から放出された光信号を妨げるので、光信号検出器に達する光信号が強度低下を起こす。光信号検出器は、この比較的弱い光信号を検出し、これを表す第３の電気信号を形成する。光信号検出器は当該第３の電気信号を例えば光信号検出器インタフェースへ送信する。
第２の電気信号と第３の電気信号との差は小さいので、第２の電気信号及び第３の電気信号については、光信号検出器インタフェースで、増幅もしくはオフセット処理もしくはその他の処理が後述するように行われる。例えば、試薬カードのどの部分が光信号源と光信号検出器との間にあるかを表す情報を形成する処理が行われる。
光信号検出器インタフェースの回路は、最小の測定信号を下回る値範囲を受信信号から減算し、得られた信号を（例えば約２．５倍に）増幅して、到来する第１の電気信号及び第２の電気信号及び第３の電気信号のオフセット処理を行うことにより、試薬カードのどの部分がその時点で光信号を妨げているかを表す処理信号を形成することができる。
このように、試薬カードの基板の縁、及び、試薬パッドの前端及び後端のほぼ正確な位置を検出および／または識別できる。当該情報は試料分配装置の既知の位置と結合されて、試薬カード搬送装置の動作に用いられるので、これにより、例えば試薬カードが搬送面を移動し、試薬パッドが試料分配装置の下方へ実質的にセンタリングされる。試料は１つもしくは複数の試薬パッドの中央領域へ分配される。当該情報は撮像装置の既知の位置と結合されるので、試薬カードを撮像装置の視野内の所望の位置もしくは指定された目標領域へと移動させ、試薬カードおよび／または試薬パッドの１つもしくは複数の画像を撮像装置に撮影させることができる。
或る点から見ると、本発明は、ディスポーザブルマルチプロフィル試薬カードを用いる自動分析装置のためのカード位置決め機構に関連する。自動分析装置は基板とこの基板の表面に配置された複数のパッドから成るマトリクスとを有しており、パッドにはそれぞれ種々の試薬が浸み込まされている。試薬カードと試薬パッドとは、パッドの中央領域への最適な試料分配のために正確に位置合わせできる。或る実施例では、パッドはカードに接着されており、許容される偏差は約２ｍｍである。また、この場合、オンボード光学装置又はその他の撮像装置によって、パッド列のディジタル画像が撮影される。オンボード光学装置は例えば試薬カードを読み出す医用診断装置として構成される。なお、試薬カードは試薬ボックスのスタックもしくはカセットに保管されており、一度に１つずつ防湿ゲートを通過して搬送される。いったん防湿ゲートを通過すると、尿などの体液試料がピペットブームなどの試料分配装置によって試薬カードの各パッドに分配される。その後、分析装置内で、目標領域へ搬送された試薬カードの画像が光学装置により撮影される。
光学装置による撮影に際して適切な読み出しを行うために、装置はカード乃至パッドの位置を識別及び確認する。これを行うには、レーザーなどの光信号源を含むカード位置合わせ装置と、カード搬送の３種類の状況における光吸収レベルの差を利用して検出を行う光信号検出器とを装置に設けなければならない。つまり、光信号検出器は、カードが存在しない場合（吸収率ゼロ）、カードもしくは基板の縁が存在する場合（吸収率約９９．９０％から約９９．９９％）、パッド端部が存在する場合（吸収率約９９．９０％から約９９．９９％の範囲の上方のおよそ３０％）を識別できる。カードの基板の光特性はカード基板の第１のロットと第２のロットとの間で変化しうるので、カード位置合わせ装置はそのつどの新しいロットもしくは新しいカセットの最初のカードに対して、後述するように較正を行う。光信号源は、有利な実施例では、ヴァーティカルキャビティ面発光レーザーＶＣＳＥＬと称される特別なタイプのレーザーダイオードから成る。当該光信号源は、８５０ｎｍの不可視の波長で動作し、位置測定にとって有用な、例えば約２度未満の狭い拡散角度を有する円筒状ビームを形成する特性を有する。光信号源と光信号検出器とは、有利な実施例では、適切な読み出しを行えるよう、試薬カード搬送面の上方と下方とに配置される。
図１，図２には、本発明による自動分析装置１００の実施例の斜視図が示されている。自動分析装置１００は、１つもしくは複数の試薬カード１０６を含む試薬カードカセット１０４を収容するように構成された蓄積装置１０２と、マルチプロフィル試薬カード１０６を搬送面１１０に沿って運動させるように構成されたカード搬送装置１０８と、試薬カードが通過する試料分配装置１１２と、撮像装置１１４とを含む。
蓄積装置１０２は、蓄積室１１６と、ゲート機構１１８と、カード離脱機構１２０と、カード位置合わせ機構１２２とを含む。
蓄積室１１６は、１つもしくは複数の試薬カード１０６を受け取って蓄積するように構成された適切な形態のハウジングとして実現でき、これにより、１つもしくは複数の試薬カード１０６は蓄積室１１６から１度に１つずつ離脱されて取り出され、後述するように搬送面１１０を進行する。蓄積室１１６は試薬カード１０６のスタックを受け入れて保管するように構成されているか、又は、１つもしくは複数の試薬カード１０６を含むカートリッジもしくはカセット１０４を受け入れるように構成されている。
蓄積室１１６はさらに扉１２４と底部１２６とを有する。扉１２４は蓄積室１１６へのアクセスが可能となるように選択的に開閉され、これにより、１つもしくは複数の試薬カード１０６もしくはカセット１０４が蓄積室１１６へ導入されたりそこから取り出されたりする。本発明の有利な実施例では、蓄積室１１６および扉１２４は、蓄積室１１６内に配置された試薬カード１０６を蒸気、湿分その他の汚染物から保護するために、実質的に蒸気密に構成されている。このことは本明細書を読む当業者には容易に理解されるはずである。さらに、扉１２４及びゲート機構１１８のゲートが実質的に閉じられている間は、蓄積室１１６は可視領域の光に対して実質的に不透過であり、このため、可視波長領域の光は蓄積室１１６内に入射せず、そこから出射もされない。また、或る実施例では、蓄積室１１６は実質的に不可視波長領域の光信号に対しても不透過であり、実質的に不可視波長領域の光信号は蓄積室１１６に入射せず、そこから出射もされない。
底部１２６は適切な部材として構成され、少なくとも部分的に搬送面１１０を定めている。このことについては本明細書を読む当業者には容易に理解されるはずである。
ゲート機構１１８はゲート１２８とこのゲートを操作可能なゲート揚降部１３０とを含む。ゲート１２８は蓄積室１１６の一部をなしており、ゲート揚降部１３０によって選択的に開閉され、これにより１つもしくは複数の試薬カード１０６が蓄積室１１６から出て搬送面１１０を移動できるようになる。幾つかの実施例では、ゲート１２８は蒸気乃至湿分に対するバリアとして構成され、蓄積室１１６内部を湿分及び汚染物から保護する。さらに、ゲート１２８は光に対するバリアとしても動作し、ゲート１２８が実質的に閉じられている場合には、可視領域の光もしくは不可視領域の光信号が実質的に蓄積室１１６へ入射せずそこから出射もされない。
ゲート１２８は適切なゲート揚降部１３０によって手動もしくは自動で操作される。ゲート揚降部１３０は、例えば、ギヤ機構、サーボ機構、モータ、アクチュエータ及びこれらの組み合わせを含む。幾つかの実施例では、図示されていないコンピュータプロセッサが実行可能コードを実行することにより、ゲート揚降部１３０が操作されてゲート１２８が揚降し、カード離脱機構１２０が操作されて１つもしくは複数の試薬カード１０６が移動し、部分的にもしくは実質的に完全にゲート１２８を通過して搬送面１１０へ送出される。
カード離脱機構１２０は少なくとも部分的に蓄積室１１６内へ延在しており、１つもしくは複数の試薬カード１０６を蓄積室１１６（例えばカセット１０４もしくはスタック）から離脱させるかもしくは取り出して、少なくとも部分的にゲート１２８を通過するように進行させる。
幾つかの実施例では、カード離脱機構１２０は試薬カード１０６を蓄積室１１６から取り出し、ゲート１２８が部分的にもしくは完全に揚開されている場合に、試薬カード１０６が少なくとも部分的にもしくは実質的に完全にゲート１２８を通過するように進行させる。なお、ゲート１２８は試薬カード１０６が蓄積室１１６から出て部分的に進行しはじめると、試薬カード１０６のほうへ向かって降閉される。
カード離脱機構１２０は、内部にカード離脱突起１３４が形成されたコンベヤベルトなどの適切な機構もしくは可動プレート１３２又はこれらの組み合わせ装置を含む。可動プレート１３２は蓄積室１１６の底部１２６に沿ってもしくはこれに接するように運動し、カード離脱突起１３４が試薬カード１０６の前縁に関連して試薬カード１０６をゲート１２８まで移動させ、ゲート１２８が揚開されたときに少なくとも部分的にゲート１２８を通過させる。当業者であれば容易に理解できるように、可動プレート１３２は、モータ、キャリッジ、サーボ機構、アクチュエータもしくはこれらの組み合わせなどを含む適切な駆動機構によって駆動される。駆動機構は可動プレート１３２を運動させ、底部１２６に沿ってもしくはこれに接するように構成される。
本発明の幾つかの実施例では、カード離脱機構１２０を省略し、１つもしくは複数の試薬カード１０６が重力もしくはコンベヤベルトもしくはばね式排出機構もしくはラチェット機構などを利用した適切な手段又は手動又はこれらの組み合わせによってゲート１２８を通過するように構成可能である。また、幾つかの実施例では、蓄積室１１６を省略し、１つもしくは複数の試薬カード１０６をロールとして手動挿入もしくは手動供給又はこれらの組み合わせによって分析装置１００の搬送面１１０へ導入してもよい。
１つもしくは複数の試薬カード１０６は前縁１３６及び後縁１３８を有する基板１３５を含み、各基板１３５では、１つもしくは複数の試薬パッド１４０が配置され、１つもしくは複数の試薬パッド１４０が位置合わせされて各試薬条片１４２が定められている。図２に示されているように、各試薬パッド１４０は前端１４４及び後端１４６を有し、相互に所定の間隔を置いて配置されている。
図３から図５によれば、カード位置合わせ機構１２２に光信号源１５０が含まれており、この光信号源１５０は、ゲート１２８に接続され、ケーシング１５２によって支持されている。光信号検出器１５４は、ベース１５６内に収容され、蓄積室１１６の底部１２６によって支持されている。このため、光信号源１５０と光信号検出器１５４とは相互に所定の距離を置いて配置されている。つまり、光信号検出器１５４が搬送面１１０のレベルもしくはその下方に、光信号源１５０が搬送面１１０の上方に配置される（又はこの逆の状態で配置される）。光信号源１５０及び光信号検出器１５４は、両者間に図５の光信号経路１５８が定められるよう、相互に位置決めされている。
本発明の幾つかの実施例において、光信号源１５０が底部１２６で支持され、光信号検出器１５４がゲート１２８に接続されてもよいことは、当業者には容易に理解されるはずである。また、幾つかの実施例では、光信号源１５０及び光信号検出器１５４が搬送面１１０の上方及び下方で支持され、所望に応じた光信号経路１５８を定めている。例えば、光信号経路１５８は分析装置１００の所望の要素もしくは構造体に接続されるか又はこれらによって支持される。この場合、試薬カード１０６がゲート１２８へ進行してこれを通過し、及び／又は、搬送面１１０に沿って進行する際に、少なくとも部分的に光信号経路１５８内に位置するように構成される。
光信号源１５０は、光信号を放出もしくは送信するように構成された適切な装置、例えばヴァーティカルキャビティ面発光レーザーとして実現できる。光信号源１５０は、比較的狭い径（例えば約２°未満の狭い拡散角度）と所望の波長（例えば約８５０ｎｍの波長）とを有する光ビームを含む光信号を放出するように構成される。本発明の幾つかの実施例では、光信号源１５０は約８００ｎｍから約９００ｎｍまでの所望の波長を有する光信号を放出もしくは送信できる。光信号源１５０は、実質的に一定に調整可能な任意の波長を有する適切なデバイス、例えば発光ダイオードもしくはレーザーもしくは量子井戸エミッタ又はこれらの組み合わせによって実現される。さらに、光信号源１５０は、約０°から約５°乃至それ以上の範囲で変化する拡散角度を有する所望の大きさの光ビームを放出する。当業者に容易に理解されるように、カード位置合わせ機構の精度は、光信号源１５０によって放出される光ビームの幅及び／又は拡散角度が低下するにつれて増大する。
光信号源１５０は、適切な手段で、例えば接着剤、溶接ボルト、シーム、ジョイント又はこれらの組み合わせによって、ケーシング１５２に取り付けられる。幾つかの実施例では、光信号源１５０及びケーシング１５２は一体に構成される。ただし、ケーシング１５２を省略して、光信号源１５０を直接にゲート１２８又は分析装置１００の他のいずれかの要素に取り付けてもよい。
同様に、ケーシング１５２は適切な手段によってゲート１２８に取り付けられる。図５の付加的な電気コネクタ１６０は所望のコネクタ１６０として実現され、光信号源１５０への給電のため、及び、光信号源１５０から放出される光信号の強度もしくは輝度を制御するために、光信号源１５０と適切な電源及び／又は制御信号源（例えば図６のコントローラ１６２）とに電気的に結合される。当業者に容易に理解されるように、光信号源１５０は相対的にもしくは実質的に一定の強度もしくは輝度を有する光信号を放出するが、こうした強度もしくは輝度はカード位置合わせ機構１２２の較正のために調整可能である。この目的のために、図６のコントローラ１６２は光信号源１５０に操作可能に結合されており、これにより光信号源１５０が実質的に一定の光信号を放出でき、及び／又は、光信号源１５０を後述のように較正できる。
本明細書を読む当業者には容易に理解されるように、光信号源１５０から放出される光信号は、光信号検出器１５４で検出される前に、処理、調整、フィルタリング、拡散、偏向等が可能であり、１つもしくは複数の図示されていないレンズ、フィルタ、コリメータ、ディフューザ、屈折レンズ、鏡、プリズム等の要素乃至これらの組み合わせによって調整を行うことができる。
さらに、本発明の有利な実施例では、光信号源１５０は、搬送面１１０の上方で、例えば適切な手段で（ジョイント、シーム、ボルト、ブラケット、ファスナー、溶接部もしくはこれらの組み合わせを介して）ゲート１２８に接続されることによって支持されるか、又は、分析装置１００の所望の要素、例えば蓄積室１１６等によって支持される。
当業者には容易に理解されるように、本発明の幾つかの実施例では、２つ以上の光信号源１５０を構成可能であり、例えば２つもしくは３つ以上の光信号源１５０が用いられる。
さらに、光ローラ機構１６４をケーシング１５２に取り付けることができる。光ローラ機構１６４は、試薬カード１０６が光信号経路１５８へ進入してここを通過する際に試薬カード１０６に沿って回転するように構成されたローラ１６６を備えており、これにより、試薬カード１０６の基板１３５が光信号源１５０及び／又は光信号検出器１５４から所定の被制御距離を置いた位置に保持されることが保証される。試薬カード１０６が光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に存在しないときには、光ローラ機構１６４は光信号検出器１５４のベース１５６に接触している。本発明の幾つかの実施例では、光ローラ機構１６４はスイッチとして動作するように構成され、これにより、光ローラ機構１６４がベース１５６もしくは試薬カード１０６に接触していない場合、光信号源１５０はオフとなり、光ローラ機構１６４がベース１５６もしくは試薬カード１０６に接触すると、光信号源１５０がオンとなる。光ローラ機構１６４は図６のコントローラ１６２に操作可能に結合される。
光信号検出器１５４は、光信号を検出してこれを電気信号へ変換する適切なデバイス、例えばシリコンＰＩＮダイオード検出器もしくはＣＣＤ等として実現される。光信号検出器１５４は、光信号源１５０から放出された光信号を検出し、検出された光信号の強度もしくは輝度（もしくはその他の量、特性、属性）を表す電気信号を形成する。例えば、幾つかの実施例では、光信号検出器１５４は、検出された光信号の強度もしくは輝度に比例する電流を形成する。光信号検出器１５４は、得られる信号雑音比を高めるために、比較的狭いアパーチャもしくは検出領域、例えば約１ｍｍ２のアパーチャもしくは検出領域を有することが望ましい。なお、光信号検出器１５４で使用されるアパーチャもしくは検出領域のサイズは約０ｍｍ２から約５ｍｍ２以上の間で選定されると有利である。
光信号検出器１５４は、適切な支持構造体として構成されたベース１５６を介して底部１２６に接続されており、ベース１５６と底部１２６とは適切な手段で、例えばねじもしくは接着剤もしくはボルトもしくはジョイントもしくはシームもしくはブラケットもしくはこれらの組み合わせによって接合されている。ベース１５６は光信号検出器１５４を配設するための上面１６８を有する。幾つかの実施例では、当業者に容易に理解されるように、光信号検出器１５４は部分的に上面１６８の下方もしくは上方へ延在してもよい。本発明の幾つかの実施例では、ベース１５６は、１つもしくは複数の試薬カード１０６が蓄積室１１６から出るときにベース１５６上をスライドしていくように構成されている。また、別の実施例として、ベース１５６の上面１６８が少なくとも部分的に搬送面１１０を定めるか、又は、ベース１５６の上面１６８が搬送面１１０と実質的に同等のレベルもしくは搬送面に接するレベルに位置するように構成することもできる。
当業者に容易に理解されるように、幾つかの実施例では、ベース１５６を省略してもよいし、又は、ベース１５６と底部１２６とが一体となるように構成してもよい。さらに別の実施例では、２つ以上の光信号検出器１５４、例えば２つもしくは３つ以上の光信号検出器１５４を構成してもよい。
光信号検出器１５４は、後述するように、図６のコントローラ１６２に操作可能に結合される。
図１，図２に戻って考察する。カード搬送装置１０８は、試薬カード１０６を搬送面１１０に沿って移動させるように構成されている。
カード搬送装置１０８は、試薬カード１０６を把持してスライドさせるかもしくはその他の手段により、試薬カード１０６を搬送面１１０に沿って移動させるように構成された可動のカード把持機構１７０を含む。カード搬送装置１０８は、例えば可動キャリッジを介して、搬送面１１０に対して相対的にかつ実質的に縦方向に運動することができる。カード把持機構１７０は、試薬カード１０６がゲート１２８を通過する際に、試薬カード１０６の一部を把持もしくは捕捉するか又はこれに係合するように構成されている。
搬送面１１０はベース１７２によって支持されており、例えば搬送面１１０上のスライド運動によって試薬カード１０６が搬送されるよう、実質的に平坦な面として構成される。搬送面１１０はゲート１２８に接するように実質的に水平に延在し、これにより試薬カード１０６がゲート１２８を通過して搬送面１１０を進行できる。幾つかの実施例では、搬送面１１０の一部はゲート１２８を通過して蓄積室１１６内まで延在しているので、ゲート１２８を搬送面１１０へ降閉することができる。このことは本明細書を読む当業者には容易に理解されるはずである。
搬送面１１０は、例えばプラスティック、金属、非金属、熱可塑性材料、ガラス、樹脂もしくはこれらの組み合わせなどの適切な材料から形成される。搬送面１１０は、射出成形、ダイカスト成形、マシニング、３Ｄ印刷もしくはこれらの組み合わせなどの適切な技術を用いて構成される。
試料分配装置１１２は、所定容積の試料を試薬パッド１４０及び／又は試薬カード１０６に分配もしくは施与するために、試料ディスペンサ１７４（例えば自動ピペットブーム、手動ピペット、ポート、シリンジ、液体ポンプ又はこれらの組み合わせ）を含む適切な装置として構成される。試料ディスペンサ１７４は、蓄積室１１６の外の搬送面１１０の上方に可動に支持されており、これにより搬送面１１０に対して横方向もしくは横断方向で所定のライン１７６に沿って運動可能である。試料ディスペンサ１７４は所定容積の試料を搬送面１１０のライン１７６に沿って分配もしくは施与する。ライン１７６は試料分配位置もしくは試料分配ラインに関連しており、試薬カード１０６もしくは試薬パッド１４０もしくは試験条片１４２が試料ディスペンサ１７４の位置に来たとき、所定容積の試料をライン１７６に沿った任意のポイントでこれらへ分配もしくは施与することができる。
カード位置合わせ機構１２２はカード離脱機構１２０と協働し、１つもしくは複数の試薬パッド１４０もしくは試験条片１４２をライン１７６上に正確に位置決めし、これにより所定容積の試料がライン１７６において試料ディスペンサ１７４の下方で試薬パッド１４０もしくは試験条片１４２へ実質的にセンタリングされた状態で分配される。このことについては後述する。試料は試薬パッド１４０の中央領域に分配されるが、この中央領域は、試薬パッド１４０の中心点を含みかつこれを包囲する領域であって、試薬パッド１４０の中心点の周囲に試薬パッド１４０の幅（試薬パッド１４０の前端１４４から後端１４６までの距離）の約０％から約５０％までの所定の広がりで延在する。１つもしくは複数の所定容積の試料を１つもしくは複数の試薬パッド１４０に実質的にセンタリングして分配することにより、分配された試料が１つもしくは複数の試薬パッド１４０に実質的に吸収され、試薬カード１０６の基板１３５へ漏れ出さず、隣接する試薬パッド１４０乃至試薬カード１０６の汚染の回避が保証される。このことは、本明細書を読む当業者には容易に理解されるはずである。
当業者には容易に理解されるように、本発明の幾つかの実施例においては、試料ディスペンサ１７４を定置してもよいし、及び／又は、２つ以上の試料ディスペンサ１７４をライン１７６に沿って配置して、所定容積の試料がライン１７６上で実質的にセンタリングされた状態で２つ以上の試薬パッド１４０に分配されるように構成してもよい。
撮像装置１１４は、搬送面１１０の上方の所定の位置に支持されて、適切なリーダとして動作するように構成されており、試薬パッド１４０の画像が撮像装置１１４によって取得される。撮像装置１１４は試薬パッド１４０の画像を搬送面１１０に沿った所望の目標位置もしくは目標領域で取得する。ここで、搬送面１１０は、ライン１７６又は他の１つもしくは複数の所望の位置もしくは領域を含む。当業者に容易に理解されるように、各試薬パッド１４０がライン１７６上で正確に位置決めされることにより、分析装置１００は試薬カード１０６の位置又は各試薬パッド１４０の位置を搬送面１１０に沿った所望の位置で正確に求めることができ、撮像装置１１４によって試薬カード１０６もしくは試薬パッド１４０の所望の部分の画像が撮影される。幾つかの有利な実施例では、撮像装置１１４は試薬パッド１４０がライン１７６の位置に来たときに試薬パッド１４０の画像を撮影するが、別の実施例として、試薬パッド１４０がライン１７６を通過するときに画像を撮影したり、これら２つの手段を組み合わせたりしてもよい。また、撮像装置１１４は、試薬パッド１４０が搬送面１１０の詳細には図示されていない指定された目標位置もしくは目標領域に来たときに試薬パッド１４０の画像を撮影するように構成されてもよい。ここで、指定された目標位置もしくは目標領域は、ライン１７６を含む搬送面１１０の任意の位置もしくは領域であってよい。
撮像装置１１４は、ディジタルカメラ、アナログカメラ、ＣＭＯＳ撮像装置、ダイオード又はこれらの組み合わせなどの所望のディジタル撮像装置もしくはアナログ撮像装置を含むことができる。撮像装置１１４は適切な照明源及び／又はレンズ系を含んでよい。さらに、撮像装置１１４は可視スペクトルの光学撮像装置に限定されず、例えばマイクロ波撮像装置やＸ線撮像装置などの他の適切な撮像装置であってもよい。
図６，図７によれば、分析装置１００にはさらに光信号源インタフェース１８０と光信号検出器インタフェース１８２とが設けられている。一般に、光信号源インタフェース１８０は、制御線路１８４を介してコントローラ１６２からの作動信号を受信するアナログ回路及び／又はディジタル回路を含む。コントローラ１６２からの作動信号の受信に応じて、光信号源インタフェース１８０は制御信号を形成し、この制御信号を、制御線路１８６を介して光信号源１５０へ供給する。特に、制御信号は、光信号源１５０の構成に依存して予め定められた電流信号もしくは電圧信号のいずれかであってよい。どちらの場合にも、光信号源１５０で形成されてそこから放出される光信号が予め定められた実質的に固定の大きさもしくは強度を有するよう、制御信号は一定の大きさもしくは一定の強度を形成するように制御される。或る実施例では、制御線路１８６が所定量の電流を光信号源１５０へ供給するのに対し、制御線路１８８は光信号源１５０に対する電流シンクとして機能する。付加的に、コントローラ１６２を、制御線路１９０を介して光信号源インタフェース１８０へ電気的に結合し、コントローラ１６２から基準信号が光信号源インタフェース１８０へ供給されるようにしてもよい。基準信号は光信号源インタフェース１８０から光信号源１５０へ供給される制御信号の大きさを設定するために用いられる。
通常、光信号検出器インタフェース１８２は、線路１９４を介して光信号検出器１５４から信号を受信するアナログ回路及び／又はディジタル回路を含む。当該アナログ回路及び／又はディジタル回路は、この信号を解釈して、線路１９６を介してコントローラ１６２へカード検出センサ信号を供給し、制御線路１９８を介してパッド検出センサ信号をコントローラ１６２へ供給する。光信号検出器１５４から受信された信号は、望ましくは、光信号源１５０で形成された光信号の大きさもしくは強度に対応する線形特性を有する電気信号である。或る実施例では、光信号検出器１５４はフォトダイオードである。いずれの場合にも、光信号検出器１５４から受信された信号は、光信号検出器１５４で受信された光信号の強度を表す大きさを有する電気信号となる。
或る実施例によれば、光信号検出器インタフェース１８２には、増幅器２００とカード比較器２０２とパッド検出器２０４とが設けられている。光信号検出器１５４で形成された電気信号は線路１９４を介して増幅器２００へ供給される。増幅器２００はこの電気信号を受信して増幅するが、ここでの増幅は、信号の変化が、基板１３５の前縁１３６及び後縁１３８を検出するためにカード比較器２０２が解釈できる程度、かつ、試薬パッド１４０の前端１４４及び後端１４６を検出するためにパッド検出器２０４が解釈できる程度の大きさとなるように行われる。増幅器２００は、電流を電圧へ変換する増幅器として構成されたオペアンプを含む。
図７には、増幅器２００の出力を表す波形２０８の例が示されている。上述したように、基板１３５の前縁１３６は搬送面１１０に沿って進行し、少なくとも部分的に光信号源１５０と光信号検出器１５４との間（光信号経路１５８の所定点）に到来する。このとき、試薬カード１０６の基板１３５が光信号を妨げ始めるため、光信号検出器１５４に到達する光信号の強度が低下する。増幅器２００は、試薬カード１０６が光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に位置していない場合に飽和する第１の電気信号２１０を形成するように構成されている。図示の例では、第１の電気信号２１０の電圧は約５Ｖである。
基板１３５は、例えば光学ディフューザとして動作する透光性プラスティックから成っており、光信号源１５０と光信号検出器１５４との間で光信号を拡散させる。このため、光信号検出器１５４は、試薬カード１０６が光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に到来していない場合の光信号に比べて弱い光信号を受信する。光信号検出器１５４はこの弱い光信号を表す弱い信号を形成し、この信号を、線路１９４を介して増幅器２００へ送信する。これに応じて増幅器２００は第２の電気信号２１２を形成する。当該第２の電気信号２１２は、図７の実施例では、約３Ｖから約３．５Ｖまでのレベルの電圧を有する。
増幅器２００によって形成された第１の電気信号２１０及び第２の電気信号２１２を含む電気信号は、線路２１６を介してカード比較器２０２へ供給され、また、線路２１８を介してパッド検出器２０４へ供給される。一般に、カード比較器２０２は、増幅器２００で形成された電気信号の大きさと固定のもしくはプログラミング可能な基準電圧とを比較する比較器を形成するアナログ回路及び／又はディジタル回路を含む。図６の実施例では、固定基準電圧がカード比較器２０２へ供給されている。固定基準電圧は、第１の電気信号２１０と第２の電気信号２１２との間の大きさ、すなわち、約５Ｖから約３．５Ｖの範囲の大きさを有するように選定される。この実施例では、固定基準電圧は、カード比較器２０２が基板１３５の前縁１３６を検出できるよう、約４．５Ｖに選定されている。カード比較器２０２の出力量は制御線路１９６を介してコントローラ１６２へ供給され、コントローラ１６２は制御線路１９６を監視して、基板１３５の前縁１３６が光信号経路１５８へ進入する時点を判別する。
試薬カード１０６がさらに搬送面１１０に沿って進行すると、試薬パッド１４０の前端１４４が少なくとも部分的に光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に到来し（光信号経路１５８に進入し）、これにより試薬パッド１４０が光信号を妨げ始め、光信号検出器１５４に達する光信号の強度が低下する。光信号検出器１５４はこの比較的弱い光信号を検出し、これを表す電気信号を形成する。光信号検出器１５４は電気信号を光信号検出器インタフェース１８２の増幅器２００へ送信する。増幅器２００はこれに応じて第３の電気信号２２０を図７に示されているように形成する。
第２の電気信号２１２と第３の電気信号２２０との間の差が小さいので、これらの電気信号が有する電気的オフセットが除去された後に、パッド検出器２０４による試薬パッド１４０の前端１４４及び後端１４６の検出を支援するため、第２の電気信号２１２と第３の電気信号２２０との間の差が増幅される。
図６の実施例では、パッド検出器２０４には、オフセット除去回路２３０と第１の増幅回路２３２とパッド比較回路２３４と第２の増幅回路２３６とが設けられている。オフセット除去回路２３０は線路２４０を介して第１の増幅回路２３２に電気的に結合されている。第１の増幅回路２３２は線路２４２を介してパッド比較回路２３４に電気的に結合されている。パッド比較回路２３４には線路２４４を介して第２の増幅回路２３６が電気的に結合されている。
通常、パッド検出器２０４の感度を上述したように増大するために、オフセット除去回路２３０は、固定のもしくはプログラミング可能な電圧量を増幅器２００から出力された電気信号から除去するように構成されている。オフセット除去回路２３０の出力は線路２４０を介して第１の増幅回路２３２へ供給される。第１の増幅回路２３２はオフセット除去回路２３０の出力を受信し、当該出力を増幅する。第１の増幅回路２３２で増幅された信号は線路２４２を介してパッド比較回路２３４へ供給される。さらに、第２の増幅回路２３６で形成された基準電圧が線路２４４を介してパッド比較回路２３４へ供給される。
パッド比較回路２３４は線路２４２，２４４を介して電気信号を受信し、これらの信号の大きさを比較して、図７の実施例に示されているようなパッド検出センサ信号２５０を形成する。パッド検出センサ信号２５０は制御線路１９８を介してコントローラ１６２へ供給される。なお、第２の増幅回路２３６からパッド比較回路２３４へ供給される基準信号のレベルは、コントローラ１６２により制御線路２５２を介して制御される。
或る実施例では、オフセット除去回路２３０は増幅器２００から供給される電気信号から１．２３５Ｖを除去するように構成される。第１の増幅回路２３２はオフセット除去回路２３０からの電気信号を係数３．５７倍で増幅し、第２の増幅回路２３６はコントローラ１６２からの電気信号を係数２．０倍で増幅するように構成される。当業者に容易に理解されるように、オフセット量と、第１の増幅回路２３２及び第２の増幅回路２３６で用いられる増幅係数とを含むパラメータは、分析装置１００で処理すべき試薬カード１０６の個々のタイプに基づいて変更可能であり及び／又は較正される。例えば、オフセット除去回路２３０は、最小の測定信号を下回る値範囲を受信信号から減算することによって到来信号をオフセットし、得られた信号を（例えば約２．５倍に）増幅して、試薬カードが現に光信号に妨げている場合又は光信号経路１５８に進入した場合に、試薬カードの一部を表す処理信号を形成する。
ゆえに、試薬カード１０６の基板１３５の前縁１３６と試薬パッド１４０の前端１４４及び後端１４６とのほぼ正確な位置が検出され、これらの情報が試料ディスペンサ１７４の既知の位置と結合されて、カード搬送装置１０８及び／又はカード離脱機構１２０が操作される。これにより、試薬カード１０６は、搬送面１１０を所定の距離だけ進行させ、試薬パッド１４０が試料ディスペンサ１７４の下方（すなわちライン１７６）へ実質的にセンタリングされて達する。「実質的にセンタリングされて」とは、試薬パッド１４０がライン１７６に対して試薬パッド１４０の幅の約０％から約３０％までの偏差でセンタリングされることを意味すると理解されたい。さらに、上述した情報は、撮像装置１１４の既知の位置に結合されて、１つもしくは複数の試薬パッド１４０を搬送面１１０に沿った指定の目標位置もしくは目標領域に到達させるために用いられ、これにより、撮像装置１１４が１つもしくは複数の試薬パッド１４０の１つもしくは複数の静止画像ないし動画像を撮影できる。
よって、コントローラ１６２は、基板１３５の前縁１３６及び後縁１３８の正確な位置を表すカード検出センサ信号と、基板１３５によって支持されている試薬パッド１４０の前端１４４及び後端１４６の正確な位置を表すパッド検出センサ信号との双方を受信する。コントローラ１６２は受信されたカード検出センサ信号及びパッド検出センサ信号からの情報とカード搬送装置１０８からの情報とを相関させる。例えば、カード搬送装置１０８に試薬カード１０６を運動させるねじ巻き機構が含まれている場合、コントローラ１６２は試薬パッド１４０の前端１４４から後端１４６までの距離分だけ試薬カード１０６を進行させる際のねじ巻き機構の回転の回数を計数して、このねじ巻き機構の回転数を求める。例えば、ねじ巻き機構の回転の監視に用いられる信号２５４を表す波形が図７に示されている。図示の実施例では、ねじ巻き機構は、光信号経路１５８に試薬パッド１４０の前端１４４が到来する第１の位置から光信号検出器１５８に試薬パッド１４０の後端１４６が到来する第２の位置まで試薬カード１０６を運動させる際に、７回回転する。この情報により、コントローラ１６２及び分析装置１００は、試薬パッド１４０の前端１４４から後端１４６までの距離を測定することにより、試薬パッド１４０の幅を計算して求める。
試薬カード１０６を試薬パッド１４０の前端１４４から後端１４６までの距離分だけ運動させるための回転数を用いて、コントローラ１６２により試薬カード１０６を進行させるカード搬送装置１０８が操作され、試料ディスペンサ１７４の下方へ試薬パッド１４０が実質的にセンタリングされ、撮像装置１１４が試薬パッド１４０の画像を撮影できる指定位置まで試薬パッド１４０が運動してくる。
当業者に容易に理解されるように、保管されている試薬カード１０６の基板１３５の吸収率は、約９９．９０％から約９９．９９％の間で変化する。したがって、光信号源１５０から放出される光信号の強度もしくは大きさの較正が、光信号源インタフェース１８０及び／又はコントローラ１６２によって、試薬カード１０６の新たなカセット１０４もしくは新たなバッチの投入とともに行われる。図示の実施例では、当該較正は、試薬カード１０６の前縁１３６の位置を上述したように特定し、ついで試薬カード１０６を光信号経路１５８に沿って所定の距離だけ進行させて、第１の試験条片１４２と第２の試験条片１４２との間（第１の試薬パッド１４０と第２の試薬パッド１４０との間）に実質的に位置させることにより行われる。このとき、光信号検出器１５４で検出された光信号を表す電気信号が増幅器２００の出力を飽和せず、ただし、試薬パッド１４０の前端１４４及び後端１４６を検出するのに充分なエネルギを有するように、光信号源インタフェース１８０から制御線路１８６を介して光信号源１５０へ供給される電流が変更もしくは調整される。光信号源１５０から放出された光信号の強度もしくは大きさは、制御線路１８６へ供給される電流量を変化させることにより、例えばカードの基板１３５のロットごとに制御される。このようにして、較正により、光信号の所望のレベル、ひいては、正確な検出のための閾値が得られる。
図７から図１０によれば、分析装置１００は次のように動作する。まず、１つもしくは複数のカード１０６を含むカートリッジもしくはカセット１０４が蓄積室１１６にローディングされる。これは、例えば扉１２４が開放され、カセット１０４が蓄積室１１６へ挿入されることによって行われる。扉１２４は蓄積室１１６の保護のために閉鎖される。
次に、光信号源１５０が光信号を放出するように作動され、この光信号が第１の光信号として光信号検出器１５４で検出される。当業者に容易に理解されるように、この段階では、試薬カード１０６は光信号源１５０と光信号検出器１５４との間（すなわち光信号経路１５８の所定点）に到来していない。ここで、光信号検出器１５４は、光信号源１５０によって放出された光信号を検出し、検出された第１の光信号を表す第１の電気信号を形成する。第１の電気信号は光信号検出器インタフェース１８２へ送信され、図６，図７に関連して説明したようにコントローラ１６２によって処理される。
ついで、分析装置１００がカード離脱機構１２０を操作して、試薬カード１０６をカセット１０４から少なくとも部分的に取り出し、（例えば可動プレート１３２を介して）ゲート１２８の方へ進行させる。試薬カード１０６が進行して、その前縁１３６が少なくとも部分的に光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に到来する（つまり、前縁１３６が少なくとも部分的に光信号経路１５８へ進入する）と、試薬カード１０６が光信号を妨げるので、結果として光信号検出器１５４は第１の光信号よりも弱い第２の光信号を検出し、これを表す第２の電気信号を形成する。第２の電気信号は光信号検出器インタフェース１８２へ送信され、コントローラ１６２によって処理される。
試薬カード１０６がゲート１２８へ向かってさらに進行すると、試薬パッド１４０の前端１４４が光信号源１５０と光信号検出器１５４との間に到来して（つまり、前端１４４が少なくとも部分的に光信号経路１５８へ進入して）、試薬パッド１４０が光信号検出器１５４によって検出される光信号を妨げるようになる。このとき、光信号検出器１５４は上述した第２の光信号よりも弱い第３の光信号を検出し、これを表す第３の電気信号を形成して、図６，図７に関連して説明したように、この第３の光信号を光信号検出器インタフェース１８２もしくはコントローラ１６２へ送信する。
さらに、試薬カード１０６はカード離脱機構１２０によって進行する。なお、試薬カード１０６が新たなロット及び／又は新たなカセット１０４の最初の試薬カード１０６である場合には、カード位置合わせ機構１２２が光信号源１５０によって上述したように較正される。続いて、ゲート揚降部１３０が分析装置１００によって作動もしくは操作されて少なくとも部分的にゲート１２８を揚開させ、試薬カード１０６が少なくとも部分的にゲート１２８を通過して搬送面１１０を進行していく。例えば、１つもしくは複数の試薬パッド１４０もしくは試験条片１４２がゲート１２８を通過して進行する。その後ゲート１２８は試薬カード１０６へ向かって隣の試薬パッド１４０との間へ降閉する。これらのことは本明細書を読む当業者には容易に理解されるはずである。
試薬パッド１４０の前端１４６が光信号経路１５８を通過してそこから出ると、光信号検出器１５４で検出される光信号の強度が増大し、第２の光信号にほぼ相応するようになる。したがって、光信号検出器１５４は第２の電気信号にほぼ同等もしくは同レベルの電気信号を形成し、これを上述したように光信号検出器インタフェース１８２へ送信する。当業者に容易に理解されるように、後続の試薬パッド１４０が次々に光信号経路１５８へ進入してくるので、光信号検出器１５４は交互に第２の光信号と第３の光信号とを検出することになり、交互に第２の電気信号と第３の電気信号とを形成してこれらを光信号検出器インタフェース１８２へ出力する。やがて、第１の試薬カード１０６の後縁１３８が光信号経路１５８を通過すると、第２の試薬カード１０６の前縁１３６が少なくとも部分的に光信号経路１５８に進入するまで、光信号検出器１５４は第１の光信号を検出し、第１の電気信号にほぼ同等もしくは同レベルの電気信号を形成して、これを上述したように光信号検出器インタフェース１８２へ出力する。
試薬カード１０６が少なくとも部分的にゲート１２８を通過する際には、カード把持機構１７０が試薬カード１０６に係合し、試薬カード１０６がカード搬送装置１０８のカード把持機構１７０によって把持されて搬送面１１０を進行する。
コントローラ１６２はカード搬送装置１０８を操作して、試薬カード１０６を、搬送面１１０に沿って、光信号経路１５８から第１の距離だけ離れた指定位置へ進行させる。例えば、試薬カード１０６が搬送面１１０に沿って進行する距離は、試薬パッド１４０の幅が既知である場合、この幅の１／２に上述した第１の距離を加えた距離にほぼ相当する。他の実施例として、試薬カード１０６が搬送面１１０に沿って進行する距離が、コントローラ１６２によって上述のように求められた試薬パッド１４０の前端１４４から後端１４６までの距離の約１／２に上述した第１の距離を加えたものにほぼ相当するようにしてもよい。
１つもしくは複数の試薬パッド１４０が試薬パッド１４０の幅（前端１４４から後端１４６までの距離）の約０％から約５０％までの偏差でライン１７６に実質的にセンタリングされた状態で、試薬カード１０６が搬送面１１０を進行する場合、図１０に示されているように、試料ディスペンサ１７４によって１つもしくは複数の試薬パッド１４０の中央領域に所定容積の試料を分配できる。１つもしくは複数の試薬パッド１４０のほぼ正確な位置がコントローラ１６２によって上述したように求められる。なお、撮像装置１１４は、所定容積の試料が１つもしくは複数の試薬パッド１４０へ分配された後であればいつでも、搬送面１１０における試薬カード１０６の位置に関係なく、１つもしくは複数の試薬パッド１４０の１つもしくは複数の画像を撮影できる。有利な実施形態として、撮像装置１１４による１つもしくは複数の試薬パッド１４０の撮影を、１つもしくは複数の試薬パッド１４０の試料の分配前、又は、分配と同時、又は、分配直後、又は、分配から所定時間後、又はこれらの組み合わせによって、行うことができる。別の実施例では、１つもしくは複数の試薬パッド１４０が搬送面１１０に沿って進行するとき、及び、所定容積の試料が１つもしくは複数の試薬パッド１４０に分配されるときに、１つもしくは複数の試薬パッド１４０の動画像もしくは静止画像シーケンスが撮影される。
有利な実施例では、撮像装置１１４は、１つもしくは複数の試薬パッド１４０がライン１７６又は搬送面１１０に沿った図示されていない指定の目標位置もしくは目標領域に位置したときに、１つもしくは複数の試薬パッド１４０の単独もしくは一連の静止画像もしくは動画像を撮影する。
試薬カード１０６がカード把持機構１７０によって把持されて搬送面１１０に沿って進行し、試薬カード１０６の後縁１３８が撮像装置１１４を通過すると、例えばカード把持機構１７０による搬送面１１０の縁からの押出しによって、試薬カード１０６は搬送面１１０から除去され、適切な手段で廃棄される。試薬カード１０６は図示されていない廃棄コンテナへ落とされるかもしくは手動で分析装置１００から取り除かれるか又はこれらの組み合わせによって廃棄される。
２つ以上の試薬カード１０６を上述した手法もしくはこれと同様の手法によって分析装置１００を通して運動させることができる。必要に応じてもしくは所望に応じて、先行のカセット１０４に収容されている試薬カード１０６が空になった時点で、又は、分析装置１００で試料分析を行うべき別の試薬カード１０６が指示された時点で、交換カセット１０４が蓄積室１１６へ導入される。この場合、新しいカセット１０４ごとに較正プロシージャが上述したように行われる。
本発明を図示の幾つかの実施例に則して説明したが、これらは本発明を限定するものではなく、同等の実施例に種々の修正ないし追加事項を加えて、発明のコンセプトから離れることなく本発明と同様の機能を実行可能であることを理解されたい。つまり、本発明は単独の実施例に限定されず、特許請求の範囲にしたがった発明の範囲において任意に実現できる。また、特許請求の範囲は本発明の種々の実施形態及び実施例を含むので、当業者は本発明の範囲から離れることなく実現できる。
上述の説明から、本発明が、課題の解決のために、上述した利点及び発明に内在する利点の双方が得られるように適合化されることが理解される。本発明の幾つかの実施例を説明したが、特許請求の範囲に規定された発明のコンセプトの観点で実現可能な種々の変更を行えることは、当業者に容易に理解されるはずである。

Claims (8)

  1. 試薬カード分析装置であって、
    所定の強度を有する光信号を送信する光信号源と、
    前記光信号源から送信される前記光信号の光信号経路を前記光信号源と共に定めるように、前記光信号源から所定の距離を置いた第１の位置に配置され、かつ、前記光信号を検出して該光信号の強度を表す電気信号を出力するように構成された光信号検出器と、
    基板上に配置された１つもしくは複数の試薬パッドを有する試薬カードの試薬パッドを読み出すように構成されたリーダと、
    前端及び後端を有する試薬パッドを含む１つもしくは複数の試薬カードが前記リーダへ向かうように、前記試薬カードを搬送する、試薬カード搬送装置であって、前記試薬カードは、搬送経路に沿って移動する間、前記光信号源と前記光信号検出器との間を通過する、試薬カード搬送装置と、
    前記光信号検出器に電気的に結合されており、前記光信号検出器からの各前記電気信号を受信し、第１の電気信号と第２の電気信号との間の変化を検出し、その変化の検出に対応してパッド検出信号を出力する回路を備えた光信号検出器インタフェースと、
    前記パッド検出信号を受信し、前記試薬パッドを第２の位置に位置するように前記試薬カードを移動させる距離を決定し、前記試薬パッドを実質的に前記第２の位置に移動させるように前記試薬カード搬送装置を操作する、コントローラと
    を含み、
    前記第１の電気信号は前記光信号を妨げる前記基板を示し、前記第２の電気信号は前記光信号を妨げる前記基板と前記試薬パッドとを示し、前記パッド検出信号は前記試薬カードが前記光信号経路を通過する際の前記試薬パッドの前端及び後端の少なくとも一方の実質的に精確な位置を示し、
    前記光信号経路が前記第１の位置に存在し、さらに、該第１の位置から既知の距離だけ離れた前記第２の位置に、所定容積の試料を分配するように構成された試料分配装置が設けられており、前記カード搬送装置は、前記パッド検出信号に基づき、前記試薬カードを移動させて、前記試薬パッドを実質的に前記第２の位置に位置させるように構成されている、
    ことを特徴とする試薬カード分析装置。
  2. 前記試薬パッドは中央領域を有しており、前記試薬パッドが前記第２の位置に位置する時に、前記試料分配装置は前記所定容積の試料を前記試薬パッドの前記中央領域に分配するように構成されている、請求項１記載の分析装置。
  3. 前記リーダは、前記試薬パッドの画像を、前記第１の位置から既知の距離だけ離れた第３の位置で取得するように構成された撮像装置を含んでおり、前記カード搬送装置は、前記パッド検出信号に基づき、前記試薬カードを移動させて、前記試薬パッドを実質的に前記第３の位置に位置させるように構成されている、請求項１記載の分析装置。
  4. 前記光信号は約８５０ｎｍの波長を有する、請求項１記載の分析装置。
  5. 前記光信号源はヴァーティカルキャビティ面発光レーザーを含む、請求項１記載の分析装置。
  6. 前記ヴァーティカルキャビティ面発光レーザーは、約２°未満の拡散角度を有するビームを含む光信号を送信するように構成されている、請求項５記載の分析装置。
  7. 前記試薬カードは、前記試薬カードが前記搬送経路に沿って移動する際に、前記光信号を妨げる位置に、前記基板上に配置された前記試薬パッドの列を有し、かつ、
    前記光信号検出器インタフェースの回路は、各第１の光信号と各第２の光信号との間の各変化を検出し、前記試薬パッドの列内の各試薬パッドの前端および後端の少なくとも一方を示すパッド検出信号の列を出力する、請求項１記載の分析装置。
  8. 前記試薬カードの基板は、前記光信号に対し透光性の材料から形成されている、請求項１記載の分析装置。
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