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分析裝置的制作方法

文檔序號(hào):6109905閱讀:247來源:國知局
專利名稱:分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及進(jìn)行與試劑反應(yīng)的試料的分析的裝置,特別是涉及利用微裝置等的分析用具的分析裝置。
背景技術(shù)
近些年來,為了能夠?qū)ξ⒘康脑嚵线M(jìn)行分析,被稱為微裝置的分析用具的開發(fā)很盛行。微裝置例如在玻璃基板及樹脂基板的一個(gè)面上,利用集成電路的微加工技術(shù),形成微小的槽(寬度為數(shù)μm~數(shù)百μm)或凹部來制作(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
圖7是表示現(xiàn)有的微裝置的一例的分解立體圖。如圖7所示,微裝置將基板51和上蓋52相接合形成?;?1和上蓋52由透明的樹脂或玻璃那樣的透光性材料形成。
另外,如圖7所示,在上蓋52上形成有在厚度方向貫通它的導(dǎo)入口53。導(dǎo)入口53用于將血液等試料導(dǎo)入微裝置的內(nèi)部。在基板51的一個(gè)面上設(shè)有截面為圓形的凹部54、截面積比凹部54大的凹部56、及連接凹部54和凹部56的槽55。
凹部54形成為與基板51的導(dǎo)入口53相匹配。凹部54具有暫時(shí)貯留導(dǎo)入的試料的貯留部的功能。在凹部56內(nèi)配置有固態(tài)的試劑57。凹部56具有反應(yīng)室的功能。槽55具有將貯留在凹部54中的試料傳送給凹部56的流路的功能。
另外,在將基板51和上蓋52接合時(shí),為了確保凹部56和外部的透氣,在基板51上還形成有作為透氣路的槽58。通過這樣的結(jié)構(gòu),在圖7所示的微裝置中,從凹部54到凹部56的試料移動(dòng)通過毛細(xì)管現(xiàn)象進(jìn)行。另外,試劑57與試料中的特定成分反應(yīng)而顯色。從而,如果從上蓋52一側(cè)向成為反應(yīng)室的凹部56照射光,接收透射光而測量吸光度,則可以知道試料中的特定成分的濃度。
在使用圖7的例中代表的微裝置的化學(xué)分析中,為了使反應(yīng)條件一定,微裝置的反應(yīng)室的溫度管理很重要。作為進(jìn)行微裝置的反應(yīng)室的溫度管理方法中的一種是采用加熱部件的方法。通過這一方法,可以均勻加熱微裝置全體。
但是,當(dāng)使用加熱部件時(shí),需要使加熱部件的熱容量相對(duì)于微裝置的熱容量足夠大。另外,加熱部件的大小與熱容量的大小成比例。因此,采用加熱部件的溫度管理具有測量裝置大型化的問題及不能實(shí)現(xiàn)省電的問題。另外,由于從微裝置的外部進(jìn)行加熱,所以微裝置內(nèi)部的反應(yīng)室的溫度,只能根據(jù)加熱塊的升溫時(shí)間及溫調(diào)精度來預(yù)測,很難嚴(yán)密地管理反應(yīng)室的溫度。
另一方面,已知在微裝置內(nèi)部預(yù)先設(shè)置成為發(fā)熱體的金屬薄膜、及熱電偶和熱敏電阻元件等溫度傳感器(溫度測量元件)并通過這些元件進(jìn)行微裝置內(nèi)部的加熱和溫度測量來進(jìn)行溫度管理的方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。根據(jù)該溫度管理方法,可以使測量裝置小型化,而且也可以實(shí)現(xiàn)省電。還可以從內(nèi)部加熱微裝置,由于在內(nèi)部可以測量溫度,所以與采用加熱部件時(shí)相比,可以嚴(yán)密地進(jìn)行反應(yīng)室的溫度管理。
專利文獻(xiàn)1國際公開第03/093836號(hào)小冊(cè)子(第1圖-第40圖、第45圖-第48圖)專利文獻(xiàn)2(日本)特開2002-90357號(hào)公報(bào)(第1圖)但是,在微裝置內(nèi)部設(shè)置了溫度傳感器時(shí),由于來自溫度傳感器的電線從微裝置內(nèi)部向外部延伸,所以微裝置內(nèi)部的熱量在電線中傳遞而向外部放出。從而,由溫度傳感器測量的反應(yīng)室的溫度比實(shí)際的反應(yīng)室的溫度低。因此,在上述采用了發(fā)熱體和溫度傳感器的溫度管理方法中,也存在很難準(zhǔn)確測量反應(yīng)室內(nèi)的溫度,溫度管理不充分的問題。
另外,為了對(duì)一個(gè)試料進(jìn)行多種的檢測,有時(shí)設(shè)置多個(gè)反應(yīng)室,這時(shí),需要對(duì)每個(gè)反應(yīng)室設(shè)置溫度傳感器。但是,通常在溫度傳感器中有偏差,所以采用了溫度傳感器時(shí),為了準(zhǔn)確測量各反應(yīng)室內(nèi)的溫度,需要對(duì)由各溫度傳感器所測量的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的校正。
另外,要求反應(yīng)室的容積減小,但是溫度傳感器的小型化是有限的。因此,有時(shí)溫度傳感器的容積,與反應(yīng)室的容積一樣或者是其以上。這時(shí),溫度傳感器吸收熱量,產(chǎn)生對(duì)測量對(duì)象的溫度造成影響的問題。
另外,微裝置從容易處理方面看,要求可任意使用。但是,在微裝置的內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器時(shí),微裝置的成本會(huì)上升,可任意使用很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,提供一種分析裝置,可消除上述問題,可準(zhǔn)確測量在分析用具內(nèi)部設(shè)置的反應(yīng)室的溫度,與現(xiàn)有技術(shù)相比可進(jìn)行嚴(yán)密的溫度管理。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的分析裝置進(jìn)行與試劑反應(yīng)的試料的分析,其特征在于,具備分析用具、紅外線傳感器、及溫度控制部;上述分析用具在其內(nèi)部具備使上述試料和上述試劑反應(yīng)的反應(yīng)室及通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱體;上述紅外線傳感器在上述分析用具的外部配置成接收從上述反應(yīng)室輻射的紅外線,并將與接收的上述紅外線量對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出給上述溫度控制部;上述溫度控制部根據(jù)來自上述紅外線傳感器的信號(hào)來調(diào)節(jié)上述發(fā)熱體的發(fā)熱量。
發(fā)明的效果如上所述,本發(fā)明的分析裝置,通過由紅外線傳感器接收從反應(yīng)室輻射的紅外線來測量反應(yīng)室的溫度,因此,與現(xiàn)有技術(shù)相比,可以準(zhǔn)確地測量反應(yīng)室內(nèi)的溫度。其結(jié)果,如果采用本發(fā)明的分析裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比可以進(jìn)行嚴(yán)密的溫度管理。另外,由于不需要在分析用具內(nèi)設(shè)置溫度傳感器,所以可以容易地任意使用分析用具。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的分析裝置中使用的分析用具的一例的截面圖。
圖2是表示構(gòu)成圖1所示的分析用具的基板的上面圖。
圖3是表示構(gòu)成圖1所示的分析用具的上蓋的下面圖。
圖4是圖1所示的分析用具的分解立體圖。
圖5是概略表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的分析裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是概略表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的分析裝置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示現(xiàn)有的微裝置的一例的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的分析裝置,進(jìn)行與試劑反應(yīng)的試料的分析,其特征在于,具備分析用具、紅外線傳感器、及溫度控制部;上述分析用具在其內(nèi)部具備使上述試料和上述試劑反應(yīng)的反應(yīng)室、及通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱體;上述紅外線傳感器在上述分析用具的外部配置成接收從上述反應(yīng)室輻射的紅外線,并將與接受的上述紅外線的量對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出給上述溫度控制部;上述溫度控制部根據(jù)來自上述紅外線傳感器的信號(hào),來調(diào)節(jié)上述發(fā)熱體的發(fā)熱量。
在上述本發(fā)明的分析裝置中,最好的方式是上述分析用具由透光性材料形成,還具備將上述試料導(dǎo)入上述分析用具的內(nèi)部的導(dǎo)入口、暫時(shí)貯留所導(dǎo)入的上述試料的貯留部、及使所貯留的上述試料移動(dòng)到上述反應(yīng)室的流路。另外,在該方式中,最好是上述分析用具形成圓板狀,上述導(dǎo)入口及上述貯留部配置成位于上述圓板的中心,上述反應(yīng)室設(shè)有多個(gè),各反應(yīng)室在上述貯留部的周圍沿著上述圓板的圓周方向配置,上述流路放射狀地設(shè)有多條。這時(shí),對(duì)一個(gè)試料,一次可以進(jìn)行多個(gè)分析。
另外,在上述本發(fā)明的分析裝置中,上述紅外線傳感器在使其受光面朝向上述反應(yīng)室的狀態(tài)下,配置在上述分析用具的厚度方向上與上述反應(yīng)室相對(duì)的位置;上述分析用具的設(shè)置上述反應(yīng)室的部分的上述紅外線傳感器側(cè)的壁厚設(shè)定為0.01mm~5mm。另外,在該方式中,上述紅外線傳感器的受光面和上述分析用具的距離設(shè)定為0.1mm~30mm。通過采用這樣的方式,可以提高溫度的測量精度。上述紅外線傳感器可以采用熱電堆型紅外線傳感器。
另外,上述本發(fā)明的分析裝置,還具備對(duì)在上述反應(yīng)室中與上述試劑反應(yīng)的上述試料的反應(yīng)度進(jìn)行測量的測量裝置;上述溫度控制部根據(jù)上述紅外線傳感器輸出給上述溫度控制部的信號(hào)來確定上述反應(yīng)室的溫度,并將確定的溫度通知給上述測量裝置;上述測量裝置根據(jù)上述溫度控制部通知的溫度,對(duì)所測量的反應(yīng)度進(jìn)行校正。
根據(jù)上述的方式,可以得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。另外,在上述方式中,上述測量裝置具備存儲(chǔ)按每個(gè)溫度設(shè)定的校正系數(shù)群的存儲(chǔ)部,根據(jù)上述溫度控制部通知的溫度,從所存儲(chǔ)的上述校正系數(shù)群中確定對(duì)應(yīng)的校正系數(shù),通過將確定的校正系數(shù)乘以上述所測量的反應(yīng)度,校正上述所測量的反應(yīng)度。
另外,上述本發(fā)明的分析裝置最好是如下的方式還具備對(duì)在上述反應(yīng)室中與上述試劑反應(yīng)的上述試料的反應(yīng)度進(jìn)行測量的測量裝置;上述分析用具具備遮斷上述試料向上述反應(yīng)室流入的遮斷部;上述溫度控制部根據(jù)上述紅外線傳感器輸出給上述溫度控制部的信號(hào),確定上述反應(yīng)室的溫度,并將確定的溫度通知給上述測量裝置;上述測量裝置在上述溫度控制部通知的溫度達(dá)到基準(zhǔn)溫度時(shí),解除由上述遮斷部的遮斷。
在采用上述方式時(shí),反應(yīng)室達(dá)到基準(zhǔn)溫度后,試料被導(dǎo)入反應(yīng)室。這樣,特別是試劑在固態(tài)化的狀態(tài)下配置在反應(yīng)室中時(shí),由于通過試料可以使反應(yīng)試劑溶解的速度及擴(kuò)散的速度保持一定,所以可以實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)性良好的反應(yīng)。另外,像一部分酶活性測量那樣,通過反應(yīng)速度的測量來確定對(duì)象物質(zhì)濃度時(shí),當(dāng)測量開始時(shí)和結(jié)束時(shí)在反應(yīng)室中產(chǎn)生溫度差時(shí),則很難測量準(zhǔn)確的反應(yīng)速度。另一方面,根據(jù)上述方式,可以很容易在測量開始時(shí)和結(jié)束時(shí)使反應(yīng)室的溫度保持一定。上述方式在測量這樣的反應(yīng)速度時(shí)也有效。
另外,上述本發(fā)明的分析裝置,最好還還具備收容上述紅外線傳感器的殼體、加熱上述殼體的加熱裝置、及將與上述殼體的溫度對(duì)應(yīng)的殼體溫度通知信號(hào)輸出給上述溫度控制的溫度傳感器;上述溫度控制部根據(jù)來自上述溫度傳感器的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)上述加熱裝置,調(diào)節(jié)上述紅外線傳感器的溫度。若采用上述方式,由于可以使紅外線傳感器的溫度保持一定,所以可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行反應(yīng)室24的溫度的確定。
(實(shí)施方式1)下面,利用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的分析裝置進(jìn)行說明。首先,利用圖1~圖4對(duì)本實(shí)施方式1中的分析裝置中使用的分析用具的一例進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的分析裝置中使用的分析用具的一例的截面圖。圖2是表示構(gòu)成圖1所示的分析用具的基板的上面圖。圖3是表示構(gòu)成圖1所示的分析用具的上蓋的下面圖。圖4是圖1所示的分析用具的分解立體圖。
圖1所示的截面是沿著圖2所示的切斷線A-A′及圖3所示的B-B′切斷的截面。圖2表示基板21的接合面(上蓋側(cè)的面)21a,圖3表示上蓋31的接合面(基板側(cè)的面)31a。
如圖1~圖4所示,在本實(shí)施方式1中,分析用具10是被稱為微裝置的裝置,利用半導(dǎo)體集成電路的微加工技術(shù)制作。如圖1及圖4所示,分析用具10包括基板21和上蓋31?;?1及上蓋31由透光性的材料形成。在本例中,基板21及上蓋31形成圓板狀(參照?qǐng)D2~圖4)。
如圖1、圖2及圖4所示,在基板21的接合面21a上形成有貯留部22、流路23、反應(yīng)室24及透氣路26。另外,在接合面21a上粘貼有自粘接性的合成橡膠片41。另外,在本例中,由于將從患者采取的血液作為試料使用,所以對(duì)血液中的血球成分進(jìn)行分離的分離膜43(參照?qǐng)D1及圖4)嵌入在合成橡膠片41的中心上形成的孔42中。因此,貯留部22、流路23、反應(yīng)室24、及透氣路26的上部,通過合成橡膠片41及分離膜43形成關(guān)閉狀態(tài)。合成像膠片41也由透光性材料形成。
貯留部22用于暫時(shí)貯留導(dǎo)入分析用具10內(nèi)部的血液。在本例中,貯留部22配置在基板21的中心。并且,貯留部22、分離膜43、及后述的導(dǎo)入口32在分析用具10的中心相互匹配。
反應(yīng)室24用于試料和試劑25的反應(yīng)。在本例中,反應(yīng)室24設(shè)置有多個(gè),在貯留部22的周圍沿著基板21的圓周方向隔開一定間隔配置。在反應(yīng)室24的內(nèi)部配置有固態(tài)的試劑25。
如圖2所示,在本實(shí)施方式1中,在全部反應(yīng)室24中配置有試劑25,但是可以采用在幾個(gè)反應(yīng)室24中不配置試劑25的方式。這時(shí),沒有配置試劑25的反應(yīng)室24,例如可以用于在計(jì)算吸光度時(shí)所需要的空白(blank)值的測量用。另外,各反應(yīng)室24中配置的試劑25也可以是各不相同的種類。
流路23用于使貯留部22中所貯留的試料向反應(yīng)室24移動(dòng)。在本實(shí)施方式1中,流路23是使貯留部22和各反應(yīng)室24連通的槽,在基板21的接合面21a上形成放射狀。另外,透氣路26也和流路23一樣是形成在接合面21a上的槽。在將基板21和上蓋31接合時(shí),透氣路26與上蓋31上所形成的槽34(參照?qǐng)D1及圖3)連通,用于確保反應(yīng)室24和外部間的透氣。關(guān)于這一點(diǎn)后面敘述。在本實(shí)施方式1中,透氣路26設(shè)置在流路23的延長線上。
另外,在本實(shí)施方式1中,在基板21的接合面21a上,對(duì)每個(gè)流路23還形成了分支路29。各分支路29分別從對(duì)應(yīng)的流路23的反應(yīng)室24側(cè)的部分進(jìn)行分支。分支路29也和流路23一樣是形成在接合面21a上的槽。另外,在基板21和上蓋31接合時(shí),分支路29與形成在上蓋31上的貫通孔30(參照?qǐng)D1及圖3)連通。分支路29用于確保流路23和外部的透氣。關(guān)于這一點(diǎn)在后面敘述。
如上所述,貯留部22、流路23、反應(yīng)室24、透氣路26、及分支路29在基板21上的形成,利用半導(dǎo)體集成電路的微加工技術(shù)進(jìn)行。具體地說,貯留部22、流路23、反應(yīng)室24、透氣路26、及分支路29通過光刻在基板21的接合面21a上形成與這些形狀一致的抗蝕劑圖形,然后通過實(shí)施干法腐蝕或濕法腐蝕而形成。
如圖1及圖3所示,在本實(shí)施方式1中,上蓋31具備用于將試料導(dǎo)入分析用具10的內(nèi)部的導(dǎo)入口32。如上所述,為了使分離膜42及貯留部22相匹配,導(dǎo)入口32設(shè)置在上蓋21的中心。另外,在上蓋31的接合面31a上設(shè)有通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱體33。在圖3中,在發(fā)熱體33上加了剖面線。
另外,在本實(shí)施方式1中,發(fā)熱體33是由銀、鋁、銅等金屬材料及碳等形成的導(dǎo)電性薄膜,構(gòu)成一根布線。發(fā)熱體33的形成例如可以通過蒸鍍、印刷進(jìn)行。在圖3的例子中,發(fā)熱體33形成在上蓋31的接合面31a上,但是,例如也可以形成在合成像膠片41的上蓋31側(cè)的面上。
另外,發(fā)熱體33也可以利用半導(dǎo)體集成電路的微加工技術(shù)來形成。這時(shí),首先通過濺射在上蓋31的接合面31a上形成薄膜。然后,在其上通過光刻形成與形成的發(fā)熱體33一致的抗蝕劑圖形。然后,通過腐蝕除去未被抗蝕劑覆蓋的多余的薄,則得到發(fā)熱體33。
另外,在本實(shí)施方式1中,根據(jù)圖3可知,發(fā)熱體33為了實(shí)現(xiàn)各反應(yīng)室24的溫度均勻,從上或從下看分析用具10時(shí),形成為看起來由發(fā)熱體33圍著各反應(yīng)室24。在本發(fā)明中,發(fā)熱體33的形成圖形沒有特別限定。發(fā)熱體33例如形成為可以對(duì)在流路23中的試料進(jìn)行加熱。
另外,如圖1所示,對(duì)發(fā)熱體33的電力供給,由2個(gè)電極插腳40進(jìn)行。電極插腳40分別通過形成在上蓋31上的插入孔39連接在發(fā)熱體上。此外,一個(gè)插入孔39形成為與發(fā)熱體33的一個(gè)端部匹配,另一個(gè)插入孔39形成為與發(fā)熱體33的另一個(gè)端部匹配。
另外,在本實(shí)施方式1中,如圖1及圖3所示,在上蓋31的接合面31a上,形成環(huán)狀的槽34。在使基板21和上蓋31接合時(shí),槽34與設(shè)置在基板21上的透氣路26連通。另外,在上蓋31上還形成有在厚度方向上貫通上蓋31、且與槽34連通的貫通孔35。因此,通過透氣路26、槽34、及貫通孔35確保各反應(yīng)室24和外部的透氣。
另外,在本實(shí)施方式1中,如圖1、圖3及圖4所示,在上蓋31上沿著圓周方向形成有在厚度方向上貫通上蓋31的多個(gè)貫通孔30。此外,多個(gè)貫通孔30分別與基板21上所設(shè)置的分支路29的某一個(gè)連通。另外,在合成橡膠片41上分別與貫通孔30連通地形成有多個(gè)貫通孔41a(參照?qǐng)D1及圖4)。因此,通過分支路29、貫通孔30及貫通孔41a,確保各流路23和外部的透氣。
但是,如圖1及圖4所示,在未導(dǎo)入試料的狀態(tài)下,貫通孔35的外部側(cè)的開口由密封件36a堵塞。同樣,貫通孔30的外部側(cè)的開口也由密封件36b堵塞。從而,即使從導(dǎo)入口32導(dǎo)入規(guī)定量的試料,試料也只是貯留在貯留部22中,向流路23及反應(yīng)室24的試料的流入被遮斷。
另外,在試料貯留在貯留部22中的狀態(tài)下,若對(duì)堵塞貫通孔30的開口的密封件36b進(jìn)行破壞或剝離,由于毛細(xì)管現(xiàn)象,試料向流路23流入,到達(dá)流路23和分支路29的連接部分。接著,若對(duì)堵塞貫通孔35開口的密封件36a進(jìn)行破壞或剝離時(shí),由于毛細(xì)管現(xiàn)象,試料流入反應(yīng)室24而與試劑25進(jìn)行反應(yīng)。
這樣,在本實(shí)施方式1中,分支路29、貫通孔30、貫通孔41a及密封件36b,具有對(duì)向流路23的試料的流入進(jìn)行遮斷的第1遮斷部的功能。而透氣路26、槽34、貫通孔35及密封件36a,具有對(duì)向反應(yīng)室24流入試料進(jìn)行遮斷的第2遮斷部的功能。而且,第1遮斷部的遮斷,可以通過密封件36b的破壞或剝離進(jìn)行解除,第2遮斷部的遮斷可以通過密封件36a的破壞或剝離來解除。
在實(shí)施方式1中,密封件36a及36b,可以確實(shí)堵塞貫通孔30或貫通孔35的開口,并且只要能夠容易破壞或剝離即可,沒有特別限定。在本實(shí)施方式1中,密封件36a及36b由鋁箔等金屬箔或樹脂薄膜形成,以便能用激光光線照射及用針穿刺就可簡單破壞。另外,在本實(shí)施方式1中密封件36a及36b是通過粘接劑的粘接及焊接粘貼在上蓋31上。
另外,在本實(shí)施方式1中,如圖1及圖3所示,上蓋31的接合面31a的相反一側(cè)的面(外面)31b上,在與各反應(yīng)室24匹配的位置形成多個(gè)凹部37。凹部37的底面成為后述的分析用的光射入分析用具10時(shí)的入射面。另外,如圖1及圖2所示,同樣,基板21的接合面21a的相反一側(cè)的面(外面)21b也在與各反應(yīng)室24匹配的位置形成有多個(gè)凹部27。多個(gè)凹部27的底面成為透過了反應(yīng)室25的透射光的射出面。
在本實(shí)施方式1中,分析用具10全體由透光性的材料形成。但是并不限定于此。作為向反應(yīng)室24的光射入路徑的部分、及作為來自反應(yīng)室的光射出路徑等的部分由透光性的材料形成即可。具體地說,從凹部37的底面到反應(yīng)室24的部分、及從反應(yīng)室24到凹部27的底面的部分由透光性的材料形成即可。
另外,如圖1~圖3所示,在本實(shí)施方式1中,在基板21的接合面21a的外緣側(cè)的部分設(shè)有臺(tái)階28。此外,在上蓋31的接合面31a的外緣側(cè)的部分設(shè)有環(huán)狀的凸部38,以便與臺(tái)階28相嵌合。因此,可以簡單進(jìn)行基板21和上蓋31的位置對(duì)準(zhǔn)。
下面,利用圖5,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的分析裝置的結(jié)構(gòu)、及利用其進(jìn)行的試料分析進(jìn)行說明。圖5是概略表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的分析裝置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5所示的本實(shí)施方式1中的分析裝置,對(duì)圖1~圖4所示的分析用具10的每個(gè)反應(yīng)室24,測量與試劑25反應(yīng)的試料的反應(yīng)度,并根據(jù)測量的反應(yīng)度進(jìn)行成分分析。在本實(shí)施方式1中,分析裝置具有測量吸光度、并根據(jù)測量的吸光度進(jìn)行成分分析的測量裝置12。另外,雖然在圖5中未示出,但是為了轉(zhuǎn)換作為吸光度測量對(duì)象的反應(yīng)室24,分析裝置還具有使分析用具10旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
另外,為了測量準(zhǔn)確的吸光度,反應(yīng)室24的溫度管理是重要的。因此,圖5所示的分析裝置還具有紅外線傳感器1和溫度控制裝置2,由這些進(jìn)行反應(yīng)室24的溫度管理。
如圖5所示,紅外線傳感器1接收從反應(yīng)室24輻射的紅外線9,將根據(jù)接收的紅外線9的量的信號(hào)輸出給溫度控制裝置2。在本實(shí)施方式1中,紅外線傳感器1是具有多個(gè)薄膜熱電偶(圖中未畫出)的熱電堆型紅外線傳感器。紅外線傳感器1根據(jù)接收的紅外線的量,將傳感器內(nèi)部產(chǎn)生的溫度變化作為熱電偶的熱電動(dòng)勢進(jìn)行輸出。另外,紅外線傳感器1還具有溫度補(bǔ)償用的熱敏電阻(圖中未畫出)。
溫度控制裝置2具備放大部3、A/D變換部4、溫度控制部5、及驅(qū)動(dòng)部6。放大部3是對(duì)來自紅外線傳感器1的信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路。放大的信號(hào)輸入到A/D變換部4。A/D變換部4是將輸入的信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的A/D變換電路。數(shù)字信號(hào)輸入到溫度控制部5中。
溫度控制部5從所輸入的數(shù)字信號(hào)中檢測出反應(yīng)室24的溫度,根據(jù)檢測出的溫度對(duì)驅(qū)動(dòng)部6給予指示。驅(qū)動(dòng)部6根據(jù)來自溫度控制部5的指示,調(diào)節(jié)供給發(fā)熱體33的電量,調(diào)節(jié)發(fā)熱體33的發(fā)熱量。另外,溫度控制部5為了對(duì)測量裝置12通知反應(yīng)室24的溫度,將確定反應(yīng)室24的溫度的信號(hào)(室溫度通知信號(hào))輸出給測量裝置12。室溫度通知信號(hào)對(duì)每個(gè)反應(yīng)室輸出,也包含確定作為溫度測量對(duì)象的室的信息。
這樣,在本實(shí)施方式1的分析裝置中,根據(jù)來自紅外線傳感器1的溫度信息,測量反應(yīng)室24的溫度。因此,與采用背景技術(shù)中所述的傳感器進(jìn)行溫度測量的情況不同,反應(yīng)室24內(nèi)的熱量不會(huì)通過電線放出到外部。從而,從紅外線傳感器1所得到的溫度信息,與在分析用具內(nèi)部的反應(yīng)室周圍區(qū)域安裝溫度傳感器時(shí)所得到的溫度信息相比要準(zhǔn)確。
另外,在本實(shí)施方式1的分析裝置中,因?yàn)椴皇褂脺囟葌鞲衅?,所以不需要?duì)溫度傳感器的偏差進(jìn)行誤差校正。另外,測量對(duì)象的熱量不會(huì)被溫度傳感器吸收。另外,由于可以將分析用具10的成本控制得很低,所以分析用具10可任意使用。如果采用圖5所示的分析裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比可以對(duì)反應(yīng)室24進(jìn)行嚴(yán)密的溫度管理。
測量裝置12為了進(jìn)行吸光度的測量,包括對(duì)反應(yīng)室24照射光的發(fā)光元件7、接收透過了反應(yīng)室24的透射光的受光元件8、包括運(yùn)算部14的控制部13、存儲(chǔ)部15、發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部16、放大部17、及A/D變換部18。
發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部16根據(jù)控制部13的指示向發(fā)光元件7供電,使發(fā)光元件進(jìn)行光的照射。當(dāng)從發(fā)光元件7進(jìn)行光的照射時(shí),受光元件8將根據(jù)接收的透射光的光量的模擬信號(hào)輸出給放大部17。放大部17對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大,將放大的模擬信號(hào)輸出給A/D變換部18。A/D變換部18與A/D變換部4一樣,將所輸入的信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)輸入到控制部13。
當(dāng)從A/D變換部18輸入數(shù)字信號(hào)時(shí),運(yùn)算部14根據(jù)該數(shù)字信號(hào)計(jì)算出吸光度。運(yùn)算部14再從計(jì)算出的吸光度,計(jì)算出測量對(duì)象的成分(例如酶等)的濃度,使計(jì)算結(jié)果顯示在顯示裝置20上。
然而,如圖1~圖4所示,當(dāng)在分析用具10中設(shè)有多個(gè)反應(yīng)室24時(shí),有時(shí)在每個(gè)反應(yīng)室24中溫度有微小的差異,另外,吸光度的值有時(shí)受反應(yīng)室24的溫度的影響。因此,在本實(shí)施方式1中,運(yùn)算部14根據(jù)反應(yīng)室24的溫度,對(duì)與試劑反應(yīng)的試料的反應(yīng)度,例如對(duì)吸光度或從吸光度計(jì)算出的成分濃度進(jìn)行校正。
具體地說,運(yùn)算部14根據(jù)從溫度控制裝置2輸出的室溫度通知信號(hào),確定成為吸光度計(jì)算對(duì)象的反應(yīng)室的溫度。并且,當(dāng)從溫度控制部5輸出室溫度通知信號(hào)時(shí),運(yùn)算部14將根據(jù)室溫度通知信號(hào)確定的溫度和對(duì)溫度測量對(duì)象的室進(jìn)行確的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部15中。這樣,每當(dāng)測量吸光度時(shí),運(yùn)算部14從存儲(chǔ)部15中讀取作為吸光度測量對(duì)象的反應(yīng)室的溫度。
另外,在本實(shí)施方式1中,存儲(chǔ)部15,存儲(chǔ)了按每個(gè)溫度設(shè)定的校正系數(shù)群。運(yùn)算部14從校正系數(shù)群中讀取對(duì)應(yīng)于反應(yīng)室溫度的校正系數(shù),由讀取的校正系數(shù)除以吸光度或成分濃度來進(jìn)行校正。
表1表示在本實(shí)施方式1中使用的校正系數(shù)群的一例。在表1中作為測量對(duì)象的成分是AST(天冬酸轉(zhuǎn)氨酶)。另外,表1中記載的校正系數(shù)是以基準(zhǔn)溫度(37℃)的成分濃度為基準(zhǔn)的相對(duì)濃度。從而,在使用表1中記載的校正系數(shù)群時(shí),運(yùn)算部14將根據(jù)吸光度求出的成分濃度除以校正系數(shù)。
表1(測量項(xiàng)目AST)

例如,在作為測量對(duì)象的成分是AST時(shí),如果測量對(duì)象的反應(yīng)室的溫度是25℃,則運(yùn)算部14將校正系數(shù)確定為“0.50”,將計(jì)算出的成分濃度除以“0.50”。運(yùn)算部14使相乘后的成分濃度顯示在顯示裝置20上。
這樣,按照本實(shí)施方式1,也可以根據(jù)反應(yīng)室24的溫度,校正測量結(jié)果,可以得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。并且,在本實(shí)施方式1中,由紅外線傳感器1及溫度控制裝置2進(jìn)行的溫度測量,是在吸光度的測量前進(jìn)行,但是并不限定于此。在本發(fā)明中,紅外線傳感器1及溫度控制裝置2的溫度測量,也可以在吸光度測量當(dāng)中及測量之后進(jìn)行。
另外,如圖5所示,在本實(shí)施方式1中,測量裝置12還具有解除上述的分析用具10的第1遮斷部及第2遮斷部的遮斷的功能。具體地說,如圖5所示,測量裝置12包括激光器61及62、和激光器驅(qū)動(dòng)部19。
激光器61配置成對(duì)密封件36b照射激光光線。激光器62配置成對(duì)密封件36a照射激光光線。激光器驅(qū)動(dòng)部19根據(jù)控制部13的指示對(duì)激光器61及62供電,使激光器61及62進(jìn)行激光光線的照射。在圖5的例子中,激光器是2個(gè),但是并不限定于此。例如也可以是只有一個(gè)可以移動(dòng)的激光器的方式。
因此,測量裝置12可以按以下所示的順序進(jìn)行反應(yīng)度的測量。首先,當(dāng)試料貯留在貯留部22中時(shí),控制部13使激光器驅(qū)動(dòng)部19驅(qū)動(dòng)激光器61,對(duì)密封件36b照射激光光線。當(dāng)密封件36b被破壞時(shí),試料流入到流路23和分支路29的分支部分。
然后,測量裝置12根據(jù)從溫度控制裝置2輸出的室溫度通知信號(hào),確定不存在試料的各空反應(yīng)室24的溫度。該處理一直進(jìn)行到各反應(yīng)室24的溫度達(dá)到基準(zhǔn)溫度為止。另外,基準(zhǔn)溫度可根據(jù)試料的種類及測量項(xiàng)目的種類適當(dāng)設(shè)定。
然后,當(dāng)各反應(yīng)室24的溫度到達(dá)基準(zhǔn)溫度時(shí),測量裝置12使激光器驅(qū)動(dòng)部19驅(qū)動(dòng)激光器62,對(duì)密封件36a照射激光光線。當(dāng)密封件36b被破壞時(shí),試料從流路23流入反應(yīng)室24,與試劑25進(jìn)行反應(yīng)。然后,測量裝置12進(jìn)行吸光度的測量、成分濃度的計(jì)算。
這樣,通過本實(shí)施方式1的分析裝置,可以在反應(yīng)室24的溫度到達(dá)基準(zhǔn)溫度后,使試料與試劑25進(jìn)行反應(yīng)。特別是在試劑15被固態(tài)化的狀態(tài)下配置在反應(yīng)室24中時(shí),可以使由試料溶解反應(yīng)試劑的速度及擴(kuò)散的速度保持一定,所以可實(shí)現(xiàn)重現(xiàn)性良好的反應(yīng)。另外,為了測量一部分酶活性,通過反應(yīng)速度的測量確定對(duì)象物質(zhì)的濃度時(shí),由于可以在測量開始時(shí)和結(jié)束時(shí)保持反應(yīng)室24的溫度一定,所以可以測量準(zhǔn)確的反應(yīng)速度。
在本實(shí)施方式1中,紅外線傳感器1并不限定為熱電堆型紅外線傳感器。作為紅外線傳感器可以使用熱電堆型紅外線傳感器以外的熱型紅外線傳感器、及量子型紅外線傳感器。具體地說,作為熱電堆型紅外線傳感器以外的熱型紅外線傳感器例如可舉出熱電型紅外線傳感器及測輻射熱計(jì)型紅外線傳感器。此外,作為量子型紅外線傳感器例如使用InAs及InSb作為材料的光起功率型紅外線傳感器及光導(dǎo)電型紅外線傳感器等。
另外,紅外線傳感器1配置在可以接收從反應(yīng)室24輻射的紅外線9的位置即可,紅外線傳感器1的位置沒有特別限定。但是,從提高測量溫度準(zhǔn)確性這一點(diǎn),紅外線傳感器1在使其受光面朝向反應(yīng)室24的狀態(tài)下、配置在分析用具10的厚度方向上與反應(yīng)室24相對(duì)的位置比較好。此外,為了避免發(fā)熱體33發(fā)出的熱量的影響,如圖5所示,紅外線傳感器1最好配置在沒有設(shè)置發(fā)熱體33的一側(cè)(即,基板21側(cè))的反應(yīng)室24的正下方的位置。
另外,紅外線傳感器1的受光面,只要不與分析用具10接觸,最好盡量接近分析用具10。具體地說,紅外線傳感器1的受光面和分析用具10的距離(在圖5的例子中紅外線傳感器的受光面和凹部27的底面的距離)L為0.1mm~30mm,最好設(shè)定為0.5mm~5mm。
在紅外線傳感器1和分析用具10之間,如果配置用于對(duì)紅外線進(jìn)行聚光的透鏡系統(tǒng),則距離L可以配合透鏡系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定。
另外,從提高被測量的溫度準(zhǔn)確性這一點(diǎn),設(shè)置了分析用具10的反應(yīng)室24的部分的紅外線傳感器1一側(cè)的壁厚t,最好在能夠確保分析用具10的強(qiáng)度的限度內(nèi)盡可能薄。例如,如果是用透光性的樹脂材料形成分析用具10,則壁厚t設(shè)定為0.01mm~5mm,特別是設(shè)定為0.5mm~1mm較好。另外,也可以在透明的樹脂片設(shè)置凹凸而形成基板21,這時(shí)可以簡單地將壁厚t作成0.1mm以下。
另外,雖然在圖5中未示出,但是在本實(shí)施方式1中紅外線傳感器1由支承部件支承。但是,為了抑制對(duì)紅外線傳感器1射入不必要的輻射熱,并且避免由此引起的紅外線傳感器1本身溫度上升,支承部件最好能反射這樣的輻射熱。具體地說,在支承部件的表面,最好涂敷金及鋁等。另外,支承部件在周圍的溫度變化中保護(hù)紅外線傳感器1,所以最好用隔熱性好的材料、例如用樹脂材料或橡膠材料形成。
另外,在圖5所示的例子中,紅外線傳感器1是一個(gè),但是在本實(shí)施方式1中也可以用多個(gè)。另外,也可以通過由上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)分析用具10,更轉(zhuǎn)換溫度測量對(duì)象的反應(yīng)室24。
另外,如圖5所示,有時(shí)存在干擾紅外線11。這時(shí),當(dāng)紅外線傳感器1接收干擾紅外線11時(shí),有可能損失所測量的溫度的準(zhǔn)確性。為此,基板21及上蓋31最好由不透過這種干擾紅外線11的材料,例如聚苯乙烯樹脂(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等樹脂材料形成。
另外,在圖5的例子中,測量裝置12分別只有一個(gè)(一組)發(fā)光元件7和受光元件8,但是本實(shí)施方式1并不限定于該例。在本實(shí)施方式1中,測量裝置12也可以具有多組發(fā)光元件7和受光元件8。并且,這時(shí)為了一次能夠測量多個(gè)測量項(xiàng)目,最好對(duì)每組進(jìn)行不同波長的光的照射和接收。
(實(shí)施方式2)下面,利用圖6,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2中的分析裝置進(jìn)行說明。圖6是概略表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的分析裝置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在圖6中加有與圖1~圖5所示的符號(hào)相同符號(hào)的部分,表示與附加圖1~圖5所示的符號(hào)的部分相同的部分。
如圖6所示,本實(shí)施方式2中的分析裝置也與實(shí)施方式1中的分析裝置一樣,具備圖1~圖4所示的分析用具10、及圖5所示的測量裝置12。另外,本實(shí)施方式2的分析裝置中所具有的溫度控制裝置44也使用紅外線傳感器1進(jìn)行反應(yīng)室24的溫度管理。
但是,在本實(shí)施方式2中,與實(shí)施方式1不同,溫度控制裝置44也可以進(jìn)行紅外線傳感器1的溫度調(diào)節(jié)。除了這一點(diǎn)之外,本實(shí)施方式2中的分析裝置也與實(shí)施方式1中的分析裝置同樣構(gòu)成。下面對(duì)與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)具體進(jìn)行說明。
如圖6所示,紅外線傳感器1與實(shí)施方式1不同,收容在殼體45的內(nèi)部。在收容紅外線傳感器1的殼體45中安裝有用于加熱殼體45的加熱器46、及測量殼體45的溫度的溫度傳感器47。另外,殼體45由金屬及樹脂形成為熱容量比紅外線傳感器1大。
另外,溫度控制裝置44與實(shí)施方式1不同,還包括加熱器驅(qū)動(dòng)部49、及溫度測量部48。加熱器驅(qū)動(dòng)部49根據(jù)溫度控制部5的指示,對(duì)加熱器46施加電壓。另外,溫度傳感器47將對(duì)應(yīng)于殼體45的溫度的模擬信號(hào)(殼體溫度通知信號(hào))輸出給溫度測量部48。溫度測量部48對(duì)來自溫度傳感器46的殼體溫度通知信號(hào)進(jìn)行A/D變換,將變換成數(shù)字信號(hào)的殼體溫度通知信號(hào)輸出給溫度控制部5。溫度控制部5根據(jù)來自溫度測量部48的殼體溫度通知信號(hào),進(jìn)行加熱器驅(qū)動(dòng)部49的驅(qū)動(dòng),使殼體45的溫度保持在所設(shè)定的溫度。
這樣,在本實(shí)施方式2中,溫度控制部5進(jìn)行反饋控制,調(diào)節(jié)收容紅外線傳感器1的殼體45的溫度一定。結(jié)果,紅外線傳感器1及內(nèi)置在其內(nèi)部的熱敏電阻(圖中未畫出)的溫度保持一定。因此,根據(jù)本實(shí)施方式2,與實(shí)施方式1相比可以準(zhǔn)確測量反應(yīng)室24的溫度。另外,本實(shí)施方式2中的分析裝置也可以得到由實(shí)施方式1中的分析裝置所得到的效果。
在上述的實(shí)施方式1及2中,在分析裝置中具有溫度控制裝置和測量裝置兩個(gè)裝置,但是這兩個(gè)裝置也可以用具有一個(gè)CPU的裝置來實(shí)現(xiàn)。這時(shí),一個(gè)CPU既具有溫度控制裝置的溫度控制部的功能,還具有測量裝置的控制部的功能。
另外,在本發(fā)明中,分析裝置并不限于測量吸光度進(jìn)行成分分析的裝置。此外,本發(fā)明的分析裝置也可以是在裝置上需要準(zhǔn)確的溫度控制的熒光測量裝置、電解質(zhì)測量裝置、液體色譜法測量裝置等。另外,本發(fā)明的分析裝置也可以應(yīng)用于進(jìn)行基因放大法等需要?jiǎng)討B(tài)溫度控制的方法的裝置。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述,利用本發(fā)明的分析裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比,由于可以嚴(yán)密地進(jìn)行反應(yīng)室的溫度管理,所以可以實(shí)現(xiàn)提高分析裝置的分析精度。本發(fā)明的分析裝置具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
權(quán)利要求
1.一種分析裝置,進(jìn)行與試劑反應(yīng)的試料的分析,其特征在于,具備分析用具、紅外線傳感器、及溫度控制部;上述分析用具在其內(nèi)部具備使上述試料和上述試劑反應(yīng)的反應(yīng)室、及通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱體;上述紅外線傳感器在上述分析用具的外部配置成接收從上述反應(yīng)室輻射的紅外線,并將與接受的上述紅外線的量對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出給上述溫度控制部;上述溫度控制部根據(jù)來自上述紅外線傳感器的信號(hào),來調(diào)節(jié)上述發(fā)熱體的發(fā)熱量。
2.如權(quán)利要求1所述的分析裝置,其特征在于,上述分析用具由透光性材料形成,還具備將上述試料導(dǎo)入上述分析用具的內(nèi)部的導(dǎo)入口、暫時(shí)貯留所導(dǎo)入的上述試料的貯留部、及使所貯留的上述試料移動(dòng)到上述反應(yīng)室的流路。
3.如權(quán)利要求2所述的分析裝置,其特征在于,上述分析用具形成圓板狀,上述導(dǎo)入口及上述貯留部配置成位于上述圓板的中心,上述反應(yīng)室設(shè)有多個(gè),各反應(yīng)室在上述貯留部的周圍沿著上述圓板的圓周方向配置,上述流路放射狀地設(shè)有多條。
4.如權(quán)利要求2或3所述的分析裝置,其特征在于,上述紅外線傳感器在使其受光面朝向上述反應(yīng)室的狀態(tài)下,配置在上述分析用具的厚度方向上與上述反應(yīng)室相對(duì)的位置;上述分析用具的設(shè)置上述反應(yīng)室的部分的上述紅外線傳感器側(cè)的壁厚設(shè)定為0.01mm~5mm。
5.如權(quán)利要求4所述的分析裝置,其特征在于,上述紅外線傳感器的受光面和上述分析用具的距離設(shè)定為0.1mm~30mm。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的分析裝置,其特征在于,上述紅外線傳感器是熱電堆型紅外線傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的分析裝置,其特征在于,還具備對(duì)在上述反應(yīng)室中與上述試劑反應(yīng)的上述試料的反應(yīng)度進(jìn)行測量的測量裝置;上述溫度控制部根據(jù)上述紅外線傳感器輸出給上述溫度控制部的信號(hào)來確定上述反應(yīng)室的溫度,并將確定的溫度通知給上述測量裝置;上述測量裝置根據(jù)上述溫度控制部通知的溫度,對(duì)所測量的反應(yīng)度進(jìn)行校正。
8.如權(quán)利要求7所述的分析裝置,其特征在于,上述測量裝置具備存儲(chǔ)按每個(gè)溫度設(shè)定的校正系數(shù)群的存儲(chǔ)部,根據(jù)上述溫度控制部通知的溫度,從所存儲(chǔ)的上述校正系數(shù)群中確定對(duì)應(yīng)的校正系數(shù),通過將確定的校正系數(shù)乘以上述所測量的反應(yīng)度,校正上述所測量的反應(yīng)度。
9.如權(quán)利要求2所述的分析裝置,其特征在于,還具備對(duì)在上述反應(yīng)室中與上述試劑反應(yīng)的上述試料的反應(yīng)度進(jìn)行測量的測量裝置;上述分析用具具備遮斷上述試料向上述反應(yīng)室流入的遮斷部;上述溫度控制部根據(jù)上述紅外線傳感器輸出給上述溫度控制部的信號(hào),確定上述反應(yīng)室的溫度,并將確定的溫度通知給上述測量裝置;上述測量裝置在上述溫度控制部通知的溫度達(dá)到基準(zhǔn)溫度時(shí),解除由上述遮斷部的遮斷。
10.如權(quán)利要求1所述的分析裝置,其特征在于,還具備收容上述紅外線傳感器的殼體、加熱上述殼體的加熱裝置、及將與上述殼體的溫度對(duì)應(yīng)的殼體溫度通知信號(hào)輸出給上述溫度控制的溫度傳感器;上述溫度控制部根據(jù)來自上述溫度傳感器的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)上述加熱裝置,調(diào)節(jié)上述紅外線傳感器的溫度。
全文摘要
在進(jìn)行與試劑(25)反應(yīng)的試料的分析的分析裝置中,具備分析用具(10)、紅外線傳感器(1)、及溫度控制部(5);在分析用具(10)的內(nèi)部,具備使試料和試劑(25)反應(yīng)的反應(yīng)室(24)、及通過通電而發(fā)熱的發(fā)熱體(33)。紅外線傳感器(1)在分析用具(10)的外部配置成接收從反應(yīng)室(24)輻射的紅外線(9),并將與接收的紅外線(9)的量對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出給溫度控制部(5)。根據(jù)來自紅外線傳感器(1)的信號(hào),由溫度控制部(5)來調(diào)節(jié)發(fā)熱體(33)的發(fā)熱量。
文檔編號(hào)G01N35/00GK101031800SQ20058003337
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者藤本浩司 申請(qǐng)人:愛科來株式會(huì)社
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