特許 6231081 流体を分注するための弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6231081

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】流体を分注するための弁

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/10 20060101AFI20171106BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/10 A

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-510789(P2015-510789)

(86)(22)【出願日】2013年5月7日

(65)【公表番号】特表2015-516084(P2015-516084A)

(43)【公表日】2015年6月4日

(86)【国際出願番号】EP2013059466

(87)【国際公開番号】WO2013167578

(87)【国際公開日】20131114

【審査請求日】2016年2月1日

(31)【優先権主張番号】12167110.1

(32)【優先日】2012年5月8日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】591003013

【氏名又は名称】エフ．ホフマン−ラ ロシュ アーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｆ． ＨＯＦＦＭＡＮＮ−ＬＡ ＲＯＣＨＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(72)【発明者】

【氏名】バンメスベルガー，シュテファン・ボルジャ

(72)【発明者】

【氏名】カートマン，サブリナ

(72)【発明者】

【氏名】コルタイ，ペーター

(72)【発明者】

【氏名】ムッシュラー，クラウス

(72)【発明者】

【氏名】シュピンケ，ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】タンギー，ローラン

【審査官】 東松 修太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２３５０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５１６５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１０９９４８３（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５０４４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／００−３７／００

Ｇ０１Ｎ １／００

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

乾燥部分および湿潤部分（１１０）を含む、流体を分注するための常時閉弁（１００）であって、前記湿潤部分（１１０）のみが前記流体に接触されるように配置されており、前記湿潤部分（１１０）が、
− 流体入口開口部（２０２）、流体出口（２０４）を提供する細管ノズル（１０８）、空所（２０６）、およびプランジャ（１０６）を有する流体分注ユニットであって、前記細管ノズル（１０８）が、前記空所（２０６）内に端部を有し、前記プランジャ（１０６）が、作動ユニット（２００）により前記空所（２０６）内で開位置へ移動可能とされて、前記流体入口開口部（２０２）および前記空所（２０６）を通じた前記流体の流入と、前記細管ノズル（１０８）を通じた前記流体の流出とを可能にし、前記プランジャ（１０６）がさらに、前記細管ノズル（１０８）の前記端部に向けられた側に密封面（２１２）を有し、前記プランジャ（１０６）が、前記密封面（２１２）により前記細管ノズル（１０８）の前記端部を閉鎖する閉位置へと移動可能である、前記流体分注ユニットを含み、
前記乾燥部分が、
− 前記プランジャ（１０６）を前記閉位置に移動させるために前記プランジャ（１０６）に対して磁気による閉口力を働かせる閉鎖要素（１１２）を含み、前記閉鎖要素および前記プランジャのうちの少なくとも一方が、前記常時閉弁をその通常の閉じられた状態に維持するための永久磁石を含み、
前記閉鎖要素（１１２）が、前記湿潤部分（１１０）に解放可能に取り付けられる、弁（１００）。

【請求項2】

前記細管ノズル（１０８）の前記端部は、前記常時閉弁の通常の閉じられた状態および開いた状態のいずれの状態においても、前記閉鎖要素と前記密封面との間に配置されている、請求項１に記載の弁（１００）。

【請求項3】

前記閉鎖要素（１１２）が、スナップ嵌め、プレス嵌め、形状嵌め、ねじ止め、および／または接着剤により、前記空所（２０６）を流れる前記流体の方向の範囲内で前記湿潤部分（１１０）に解放可能に取り付けられる、請求項２に記載の弁（１００）。

【請求項4】

前記流体分注ユニットが、前記空所（２０６）内の前記プランジャ（１０６）の運動を案内するための複数の摺動面（２０８）をさらに含み、前記摺動面（２０８）が、前記空所を通して流体経路を形成するために分断されており、前記流体経路は前記空所の軸方向に延び、流体が下方向に前記複数の摺動面（２０８）の間の空間を通って、前記細管ノズル（１０８）の方向へ流れることを可能にする、請求項１から３のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項5】

前記摺動面が、少なくとも部分的に前記開位置と前記閉位置との間に延在して前記空所（２０６）の壁に配置され、前記摺動面（２０８）が、前記空所（２０６）の軸方向に延在し、前記流体出口に向かう前記摺動面（２０８）の前記軸方向の延長が、前記閉位置によって制限され、前記流体出口に面する前記プランジャ（１０６）の前記端部が、密封面（２１２）を含み、前記細管ノズルが前記空所内に延在する、請求項４に記載の弁（１００）。

【請求項6】

前記空所（２０６）が、前記細管ノズル（１０８）を取り囲む密封領域を有し、前記密封領域には前記摺動面（２０８）が存在しない、請求項５に記載の弁（１００）。

【請求項7】

前記摺動面（２０８）が、前記プランジャ（１０６）の外側表面および／または前記空所（２０６）の内側表面に配置される、請求項４から６のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項8】

前記空所（２０６）が、下部開口部を有する第１の射出成形部品（１０２）内に形成され、前記下部開口部が、第２の射出成形部品（１０４）によって閉鎖され、前記細管ノズル（１０８）が、前記第２の射出成形部品（１０４）を貫通する、請求項１から７のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項9】

前記流体分注ユニットを受け入れるためのホルダ（１１４）をさらに含み、前記ホルダ（１１４）が、前記流体分注ユニットの断熱のために、その内側および／または外側の表面に空気路（５００）を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項10】

前記ホルダ（１１４）が、内壁に出っ張り（５０２）を有し、前記出っ張り（５０２）が、前記流体分注ユニットを動作位置に保持するように構成されている、請求項９に記載の弁（１００）。

【請求項11】

前記プランジャ（１０６）に磁気による開口力を働かせるための前記作動ユニット（２００）をさらに含み、前記作動ユニット（２００）が、前記湿潤部分（１１０）の外側に配置されており、前記作動ユニット（２００）が、作動コイルまたは永久磁石のうちの一方を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項12】

前記閉鎖要素（１１２）および前記プランジャ（１０６）のうちの少なくとも一方が永久磁石である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の弁（１００）。

【請求項13】

流体を受け入れるための貯槽（６０２）を有するカートリッジ（６００）であって、前記貯槽（６０２）から前記流体を分注するために請求項１から１２のいずれか一項に記載の弁（１００）を含む、カートリッジ（６００）。

【請求項14】

生体試料を分析するための分析システムであって、
− 請求項１３に記載のカートリッジ（６００）を複数個保持するためのカートリッジホルダと、
− 前記生体試料および１種または複数種の試薬を受け入れる試料容器を保持するための試料容器ホルダと、
− 前記試料容器に対する前記カートリッジ（６００）の相対運動のためのロボット要素と、
− 前記ロボット要素を制御するための第１の制御装置と、
− 前記作動ユニット（２００）を制御するための第２の制御装置と、
− 分注された前記流体の量を検知するためのセンサ（６０８）と
を含む、分析システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微小流体分注弁および生体試料を分析するための分析システムの分野に関する。

【背景技術】

【0002】

微小流体の分野、特に体外診断おいて使用される現在の機械式ピペット操作デバイスは、１μｌ以下の範囲で分注すべき流体の投与量の確度および精度において、限界を見せている。

【0003】

ＥＰ１９５９２５７Ａ２は、試薬ピペッタを有する分析器を開示している。この試薬ピペッタは、試料を含む容器に試薬を分注して化学反応を引き起こすために使用される。
米国特許第６７１３０２１（Ｂ１）号、米国特許第６６６９９０９号、米国特許第３１９０６０８号、および米国特許第６０５０５４３号は、それぞれ、流体と接触しかつ作動コイルによって作動されることが可能であるプランジャとしての形態で永久磁石を有する、流体液滴を分注するための電磁操作式流体弁について説明している。

【0004】

米国特許第３２１２７５１号、米国特許第３７３８５７８号、米国特許第４８５２５２８号、米国特許第４８９９７００号、米国特許第５０２９８０７号、およびＤＥ４３３４３５０Ａ１は、それぞれ、通常状態においてそれぞれの弁を閉じるために追加的な永久磁石を使用する電磁操作式流体弁組立体について説明している。

【0005】

ＷＯ２００９／１１７９９５Ａ１および米国特許第４４８９８６３号は、球状のプランジャを用いて媒体を分注する電磁操作式弁組立体について説明している。
ＥＰ１０９９４８３Ａ１および米国特許出願公開第２０１０／００５１７２２（Ａ１）号は、弁を閉じてその弁を閉じたままにしておくために外部の構成要素を必要とする、流体を分注するためのデバイスを示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の実施形態の目的は、流体を分注するための改良された弁、カートリッジ、および分析システムを提供することである。分注は、サブマイクロリットルの範囲かまたはより大きな範囲で行われうる。前述の目的は、独立請求項の主題によって解決されうる。各実施形態が、従属請求項に記載される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、各独立請求項に記載の、流体を分注するための弁、カートリッジ、および生体試料を分析するための分析システムを提供する。本発明の各実施形態が、従属請求項に記載される。

【0008】

本明細書において理解される「常時閉弁」は、電磁力を働かせることなどにより作動装置によって操作される弁を含む。常時閉とは、作動装置が作動されていない場合、または作動装置が故障した場合には、弁がその閉状態にあることを意味する。言い換えれば、作動装置から弁に対して開口力が働かされない限り、弁はその閉位置に留まる。

【0009】

本発明の実施形態によれば、作動ユニットは、プランジャに対して磁気による開口力を働かせる磁界を生成するための作動コイルを含みうる。例えば、作動は、作動コイルに電流を流す作動ユニットの電源をオンにし、そして作動コイルが磁気による開口力をもたらす電磁界を形成することにより、行われる。

【0010】

作動コイルを流れる電流は、作動コイルの温度上昇をもたらす可能性がある。この温度上昇は、弁をその開位置に持って行き弁をその開位置に保つためにのみ電流が流れる必要があるという事実によって制限される。弁がその閉状態にある間は、電流が流れる必要はない。流体によっては温度上昇が望ましくない場合があるので、上記のことは、作動に起因する分注される流体のそのような温度上昇を制限するという有益な効果を有する。このことは、温度変化に敏感な幹細胞などの生きた組織を含む流体に特に関係する。

【0011】

本発明の一実施形態によれば、プランジャおよび／または閉鎖要素は、永久磁石を担持しかつ／または永久磁性材料で構成されて、作動ユニットがプランジャに対してプランジャをその閉位置から開位置へと動かす反対の力を働かせるように作動されない限りはプランジャをその閉位置に維持するように磁気による閉口力をプランジャに対して働かせることにより、弁をその通常の閉状態に維持する。

【0012】

作動ユニットがオフにされると、この反対の力が消失し、それによりプランジャは、その閉位置に向かって加速されて、細管ノズルの端部におけるその閉位置に達すると急停止される。この細管ノズルの端部へのプランジャの衝突は、ノズルの先端、すなわち流体出口から垂れ下がっている場合がある分注された流体の液滴が、液滴をノズルの先端から落下させ、それによりこの液滴もまた流体が分注される容器に達しうるという利点を有する。このことは、流体を分注する精度を高める。

【0013】

プランジャがその閉位置に衝突したときにプランジャによってもたらされる衝撃が、全体としては弁に及ぼされずに直接ノズルに及ぼされ、それにより非常に限られた量の流体のみがプランジャの衝突によって加速されることが、さらなる利点である。このことは、流体が、幹細胞のような生きた組織を含む流体などの極めて敏感な性質の流体である場合に、特に有利である。

【0014】

１つの態様では、本発明は、乾燥部分および湿潤部分を含む、流体を分注するための常時閉弁であって、湿潤部分のみが流体に接触されるように配置されており、湿潤部分が、
− 流体入口開口部、流体出口を提供する細管ノズル、空所、およびプランジャを有する流体分注ユニットであって、細管ノズルが、空所内に端部を有し、プランジャが、空所内で開位置へ移動可能とされて、流体入口開口部および空所を通じた流体の流入と、細管ノズルを通じた流体の流出とを可能にし、プランジャがさらに、細管ノズルの端部に向けられた側に密封面を有し、プランジャが、密封面により細管ノズルの端部を密封する閉位置へ移動可能とされる、流体分注ユニットを含み、
乾燥部分が、
− プランジャを閉位置に引き付けるためにプランジャに対して磁気による閉口力を働かせる閉鎖要素を含む、弁に関する。

【0015】

前述の実施形態は、弁の湿潤部分のみが流体に接触する一方で、閉鎖要素は流体と少しも接触しないので、有利でありうる。湿潤部分と乾燥部分とを分けることができるので、流体と接触しない閉鎖要素を再利用することができる。反対に、湿潤部分は、それぞれの流体または試薬を消費した後で容易に処分することができる。現在のピペット操作デバイスでの場合のようなピペットの洗浄過程をなくすことにより、持ち越し効果およびいかなる相互汚染も防止される。安価な材料で湿潤部分を製造することにより、１回に分注するマイクロリットル当たりの費用を削減することができる。

【0016】

閉鎖要素がプランジャをその閉位置に引き付けると、例えば、保管または移送などの状況下では弁の弁体内の流体が流出することができないように、弁は完全に閉じられる。
実施形態によれば、閉鎖要素は、湿潤部分に解放可能に取り付けられる。

【0017】

前述の実施形態は、唯一流体と接触する湿潤部分を、さらなる用途のために再使用することが可能な閉鎖要素から容易に分離することができるので、有利でありうる。閉鎖要素を別の未使用の弁の湿潤部分に再度組み付けることができる一方で、湿潤部分を乾燥部分から容易に取り外すことができるので、現在使用される機械式ピペット操作デバイスで必要とされるようなノズルの先端を洗浄するステップが、不要になる。したがって、別の試薬の適用を用意するのに必要とされるステップの数が、減少されうる。したがって、微小流体を分注する過程を自動化するための機構が、簡易化されうる。

【0018】

実施形態によれば、閉鎖要素は、スナップ嵌め、プレス嵌め、形状嵌め、ねじ止め、および／または接着剤により、空所を流れる流体の方向の範囲内で湿潤部分に解放可能に取り付けられる。

【0019】

前述の実施形態は、湿潤部分と閉鎖要素との間に及ぼされる引き付ける磁力に加えて、さらに湿潤部分を閉鎖要素に固定することにより、２つの構成要素間の相対位置がより安定化され、したがって弁の通常の閉状態におけるいかなる漏れも防止されるので、有利でありうる。例えば移送中または保管中での、様々な弁における様々な流体のいかなる持ち越し効果および相互汚染も、防止される。また一方で、乾燥部分および湿潤部分は、いかなる用途においても容易に分解することができる。流体と直接接触していた使い捨て式の湿潤部分は、リサイクルまたは処分することができ、一方で、非使い捨て式の乾燥部分は、再使用することができる。そのため、使い捨て式の湿潤部分は、安価な材料で製造されうる。

【0020】

実施形態によれば、流体分注ユニットは、空所内のプランジャの運動を案内するための複数の摺動面をさらに含む。摺動面は、空所を通して流体経路を形成するために、互いに分断されている。

【0021】

前述の実施形態は、プランジャの運動の方向が案内されて、結果として弁体の長手軸に平行な運動になるので、有利でありうる。プランジャに磁力を適用するときに、いずれの無制御の方向においても、妨げになる傾き運動がなくなる。流体の粘度に依存する流体の粘着力を考慮すると、ノズルを介して分注される流体の量は、著しく減少させることができ、したがって、サブマイクロリットルの範囲での流体液滴の分注が可能になる。そのため、例えば、体外診断の分野における試薬の量を著しく減少させて、所望の診断検査を実行することができる。したがって、体外診断の分野における試薬にかかる費用を、削減することができる。

【0022】

実施形態によれば、摺動面は、少なくとも部分的に開位置と閉位置との間に延在して空所の壁に配置され、摺動面は、空所の軸方向に延在し、流体出口に向かう摺動面の軸方向の延長は、閉位置によって制限され、流体出口に面するプランジャの端部は、密封面を持ち、細管ノズルは、閉口力を釣り合わせるために動作可能であるように、空所内に延在する。

【0023】

前述の実施形態は、プランジャのための導管として作用する摺動面が、プランジャのいかなる傾きも最小限に抑え、かつ、弁の長軸に沿ったプランジャの並行運動の摩擦の減少を最小限に抑えるので、有利でありうる。それと同時に、プランジャの運動中に接触する面が減るので、プランジャの運動中のいかなる摩擦も、摺動面によって減少される。流体出口の密封、および空所内への細管ノズルの追加的な延長により、プランジャがその閉位置にあるときには、流体の漏れがなくなる。プランジャがその閉位置にあることによる流体出口の閉口の程度が、高められる。それと同時に、プランジャの確実な閉状態および開状態を定義することにより、投与量の正確度が高められる。

【0024】

実施形態によれば、空所は、細管ノズルを含む密封領域を備える。密封領域には、摺動面が存在しない。
前述の実施形態は、プランジャの密封剤が流体を吸収することにより時間と共にその体積を膨張させた場合でも、細管ノズルの端部の完全な密封がなおも可能とされるので、有利でありうる。

【0025】

実施形態によれば、摺動面は、プランジャの外側表面および／または空所の内側表面に配置される。
前述の実施形態は、プランジャの運動を案内する方法をプランジャの磁性材料の特性に応じて変更することができるので、有利でありうる。実施形態の２つの代替形態は、空所内でプランジャの運動を案内する機能を同様の方法で満たすので、流体分注ユニットの構成要素の購入は、購入費用のみに焦点を当てればよい。

【0026】

実施形態によれば、空所は、下部開口部を有する第１の射出成形部品の内部に形成され、下部開口部は、第２の射出成形部品によって閉じられ、細管ノズルは、第２の射出成形部品を貫通する。

【0027】

前述の実施形態は、一方の部品が、流体のための貯槽への、例えばカートリッジの貯槽への接続部を有し、他方の部品が、ノズルのための開口部と、磁気による閉鎖要素の開口部に嵌合するための例えば突出部とを有して、弁体自体を２つの部品から構成することができるので、有利でありうる。第１の部品がカートリッジの貯槽に接続されうる一方で、第２の部品は、例えば体外診断デバイスの結合架台に接続されうる。互換性を前提として、これらの２つの部品は、診断検査の必要性に応じて交換することができる。両方の部品が射出成形材料で構成されるという事実から、微小流体弁の使い捨て式部品は安価な材料で構成できることが分かる。使い捨て式部品の形状および材料は、それぞれの体外診断デバイスの空間的および機能的な要求に応じて選択されうる。例えば、材料は、この弁を使用して分注される試薬との適合性のために、または生体適合性のために選択されうる。

【0028】

実施形態によれば、弁は、流体分注器を受け入れるためのホルダをさらに含み、このホルダは、流体分注器の断熱のために、その内側および／または外側の表面に空気路を有する。

【0029】

前述の実施形態は、ホルダの内側および／または外側の表面にある空気路が、弁の弁体に含まれている流体の断熱に作用する空気流を提供し、弁体周囲の空気と弁体の内部空間とに多少の温度差がある場合に、周囲空気の温度の影響を抑えて弁体内の流体の温度を比較的一定に保つことができるので、有利でありうる。弁体の内側および／または外側の表面の空気路が多くなるほど、断熱の効果が高められていく。例えば作動コイルといった熱を発生するデバイスが弁体の外側にある場合、弁体内の流体は、望ましくない形で加熱されることから保護される。

【0030】

実施形態によれば、ホルダは、その内壁に出っ張りを有し、この出っ張りは、流体分注ユニットを動作位置に保持するように構成される。
前述の実施形態は、ホルダの内壁にある出っ張りが、流体分注器の位置を安定させるのに必要な表面を減らすのと同時に、流体分注器の断熱の効果に寄与するさらなる空気路を生成することにより、流体分注器の位置を固定することができるので、有利でありうる。

【0031】

実施形態によれば、弁は、プランジャに対して磁気による開口力を働かせるための作動ユニットをさらに含み、この作動ユニットは、湿潤部分の外側に配置され、好ましくは、作動コイルまたは永久磁石のうちの一方を含む。

【0032】

前述の実施形態は、作動ユニットが湿潤部分の外側に配置されるのであれば、作動ユニット自体は弁体内にある流体と直接接触しないので、有利でありうる。そのため、作動ユニットは、弁の湿潤部分を交換するだけで、何の変更もなく再使用することができる。作動ユニットおよび磁石ホルダは、弁内の流体と接触せず、作動ユニットおよび磁石ホルダは、弁に解放可能に取り付け可能とされうる。したがって、弁の用途の融通性が高められうる。

【0033】

作動ユニットは、作動ユニットおよびホルダが、デバイスの、例えば体外診断デバイスの結合架台に取り外せないように固定された状態で、弁のホルダの周囲に位置決めされうることが好ましい。作動コイルまたは永久磁石の形態の作動ユニットは、弁体内のプランジャをその開位置にまたは開位置とその閉位置との間の位置に移動させる磁力を持つ磁界を生成することができる。分注される流体の量は、例えば、プランジャがその開位置にあるときのノズルが開かれる時間間隔を定義することにより、また、主に流速に関与する、流体に与えられる作動圧力を定義することにより、制御されうる。

【0034】

実施形態によれば、閉鎖要素およびプランジャのうちの少なくとも一方は、磁気による閉口力をもたらす磁界を生成するように構成される。
前述の実施形態は、弁の通常の閉状態が効率的な方法で実現されうるので、有利でありうる。保管または移送中の試薬の漏れとそれによる異なる試薬の相互汚染とを防ぐことができるように、弁の完全な閉鎖を達成することができる。弁の通常の閉状態では、漏れは存在しない。弁の閉状態は、閉鎖要素とプランジャとの間の引き合う磁力によって実現されうる。

【0035】

実施形態によれば、閉鎖要素およびプランジャのうちの少なくとも一方は、永久磁石である。
閉鎖要素およびプランジャのうちの少なくとも一方が永久磁石であることの利点は、弁を常時閉とすることができるということでありうる。この文脈において、「常時閉」とは、作動ユニットに電流が供給されていないかまたは作動閾値を下回る電流が作動ユニットに供給されている場合には弁が閉じられるということを意味する。作動ユニットは、電流が供給されたときに磁力を生成することによりプランジャをその開位置へと移動させるように動作可能である。

【0036】

前述の実施形態は、閉鎖要素およびプランジャのうちの一方が例えば軟磁性体である場合に、さらに有利でありうる。硬磁性体は、所定の閾値を上回る磁気保持力を有するが、軟磁性体は、所定の閾値を下回る保磁力を有する。軟磁性体は硬磁性体よりも安価なので、費用をさらに抑えることができる。説明された弁においては、湿潤部分の一部としてのプランジャは、好ましくは軟磁性体とされうるので、プランジャを処分する際の費用は、ごく安くなる。

【0037】

さらなる態様では、本発明は、流体を受け入れるための貯槽を有するカートリッジに関し、カートリッジは、貯槽から流体を分注するために、前述の実施形態のいずれかによる弁を含む。

【0038】

さらなる態様では、本発明は、生体試料を分析するための分析システムであって、
− 本発明の一実施形態によるカートリッジを複数保持するためのカートリッジホルダと、
− 生体試料および１種または複数種の試薬を受け入れる試料容器を保持するための試料容器ホルダと、
− 試料容器に対するカートリッジの相対運動のためのロボット要素と、
− ロボット要素を制御するための第１の制御装置と、
− 作動ユニットを制御するための第２の制御装置と、
− 分注された流体の量を検知するためのセンサと
を含む、分析システムに関する。

【0039】

本発明の上記その他の品目、特徴、および利点は、本発明の例示的な実施形態に関する以下のより具体的な説明を図面と併せて読むことにより、より理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】ホルダに挿入された流体分注ユニットおよび閉鎖要素の断面を示す図である。

【図2】使い捨て式の湿潤部分（ａ）、および作動ユニットに取り囲まれた非使い捨て式部分を示す図である。

【図3】弁体の２つの射出成形部品を示す図である。

【図4】分注弁の断面を示す図である。

【図5】空気路および出っ張りを示す、ホルダの図である。

【図6】カートリッジを示す図である。

【図7】自動分析器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１は、ホルダ１１４内に位置決めされた微小流体弁１００の断面を示し、微小流体弁１００は、流体に直接接触しかつ使い捨て式である湿潤部分１１０と、閉鎖要素１１２を含む乾燥部分とを備える。ホルダ１１４および閉鎖要素１１２は、流体に接触することがなく、別の用途に再使用されうる。そのため、後者の要素は、非使い捨て式要素１１６として扱われうる。

【0042】

使い捨て式部分１１０は、弁体の第２の部品１０４に差し込まれた第１の弁体１０２と、弁体の第１の部品１０２によって形成された空所２０６内で可動であるプランジャ１０６と、弁体の第１の部品１０２の空所２０６内に延在する細管ノズル１０８とを含む。微小流体弁１００の使い捨て式部分１１０は、第１の弁体１０２、第２の弁体１０４、プランジャ１０６、および細管ノズル１０８を含む湿潤部分の構成要素が、微小流体弁によって分注される流体と直接接触するということを特徴とする。

【0043】

閉鎖要素１１２およびホルダ１１４を含む非使い捨て式要素１１６は、微小流体弁によって分注される流体には直接接触しない。
図２ａは、微小流体弁１００の湿潤部分１１０を示す。湿潤部分は、例えば図２ｂに示されるような閉鎖要素１１２といった閉鎖要素と一緒に、微小流体弁を形成する。弁体の第１の部品１０２は、例えば図６に示されるようなカートリッジ６００といった、試薬を含む貯槽への連結部２０２を有する。この連結部２０２と、弁体の第１の部品１０２の空所２０６内に延在する細管ノズル１０８の端部との間には、空所２０６の内壁にある摺動面２０８によるプランジャ１０６のための導管が存在する。プランジャ１０６は、生体適合性物質で被覆することができ、空所２０６内を上下に移動可能である。摺動面２０８は、プランジャ１０６の運動を案内し、かつ、プランジャ１０６のいかなる傾きも防ぐ。プランジャ１０６は、細管ノズル１０８と接触する端部上に密封面２１２を有することができる。密封面２１２により、プランジャ１０６が細管ノズル１０８の流体出口２０４を完全に閉鎖することが可能になる。

【0044】

弁体の第２の部品１０４は、弁体を閉鎖要素１１２の開口部２１０に容易に差し込むことができるように、突出部３０２を有する。閉鎖要素１１２は、流体と直接接触せず、弁によって分注される流体は、例えば流体を含むカートリッジ貯槽である流体貯槽への連結部２０２を通過してから空所２０６内に見いだされるべきものであるので、閉鎖要素１１２は、微小流体弁の乾燥部分を形成する。そのため、閉鎖要素１１２は、微小流体弁の乾燥部分を形成し、この乾燥部分は、再使用することができ、かつ、非使い捨て式のものとして扱うことができる。ホルダ１１４および外部作動ユニット２００が、他の非使い捨て式要素を形成し、したがってこの非使い捨て式要素は、例えば体外診断の分野における検査を自動的に実行する働きをする分析器の結合架台に、取り外せないように固定されうる。

【0045】

プランジャ１０６および閉鎖要素１１２は、強磁性を有する材料で作ることができ、そのため２者のうちの少なくとも一方は、永久磁石でありうる。したがって、プランジャ１０６および閉鎖要素１１２は、弁の通常状態においてプランジャ１０６がその閉位置に位置するように互いに引き合うことができ、それにより細管ノズル１０８の流体出口が閉鎖される。したがって、微小流体弁の通常状態では、弁は閉鎖されることになり、それにより、流体が細管ノズル１０８を介して空所２０６から出て行くことが防止される。弁がその通常状態で閉鎖されることは、流体を含んだ弁を移送または保管する場合に有益でありうる。

【0046】

作動ユニット２００は、プランジャ１０６と閉鎖要素１１２との間の引き合う磁力を過補償することが可能な磁場を生成することができる。この場合、プランジャ１０６は、閉鎖要素１１２の方向から離れるように移動し、その結果、細管ノズル１０８の流体出口が開かれて、空所２０６に含まれる任意の流体が、細管ノズル１０８の流体出口を介して弁体から出て行くことになる。プランジャ１０６が上方に動かされると、流体は、摺動面２０８の間の空間を通って細管ノズル１０８の方向へと下方に流れ込む。弁の流体抵抗が、弁によって分注されるときの流体の流速を画定する。

【0047】

図３は、弁体の第１の部品１０２および第２の部品１０４の断面を、第１の部品と第２の部品とを互いに離した状態で示す。弁体の第１の部品１０４は、流体貯槽への連結部２０２と空所２０６との間に、空間的狭窄３０４を有する。直径の空間的狭窄３０４により、プランジャ１０６の運動の行程長は、流体貯槽の連結部２０２の方向において制限される。第１の部品１０４はまた、プランジャ１０６（図３には図示せず）の運動を案内するための摺動面２０８を有する。

【0048】

弁体の第２の部品１０４は、閉鎖要素１１２の開口部２１０に嵌合するための突出部３０２を有する。細管ノズル１０８のための開口部３００により、弁体内の流体は、分注過程中に細管ノズル１０８を介して弁体の第２の部品１０４から出て行くことができる。

【0049】

弁体の第１の部品１０２および第２の部品１０４は、２つの部品の形状が互いに適合されうるように、射出成形部品とすることができる。図３に示されるように、弁体の第１の部品１０２の形状は、弁体の第１の部品１０２を弁体の第２の部品１０４に挿入するのに適しており、そのため、単純な差込み工程でも、弁体の２つの部品間の相対位置が得られる。弁体の第１の部品と第２の部品との間の連結は、他の手段、例えば接着剤によって支持されてもよい。

【0050】

図４は、微小流体弁の弁体の断面を示す。図４から分かるように、弁体の第２の部品１０４の弁座４００の領域では、プランジャ１０６のための空所２０６に摺動面２０８が存在しない。したがって、プランジャ１０６がその閉位置に移動するのを妨げる、密封層または密封面の膨張によってもたらされるいかなる摩擦力も予防され、時間とともに少量の流体を吸収するために体積を増ししたがって直径も増す吸湿性材料でプランジャ１０６が構成される場合に、摺動面がないことにより、たとえプランジャの直径が増した場合でもプランジャがその閉位置に移動することが可能とされるので、細管ノズル１０８を介した流体出口を完全に閉鎖することができる。そのため、いかなる漏れも防止される。

【0051】

図５は、弁体（１０２および１０４）と閉鎖要素１１２と作動ユニット２００との間の相対位置を安定させるためのホルダ１１４を示す。弁体の第２の部品１０４は、出っ張り５０２によって形成された中空シリンダの境界の部品により、中空シリンダ内に位置決めされうる。閉鎖要素１１２は、ホルダ１１４の底部に位置決めされうる。作動ユニット２００は、ホルダ１１４の周囲に位置決めされうる。ホルダ１１４は、電磁微小流体弁１００の各構成要素とその作動ユニット２００の相対位置を安定させる。そのため、磁界の影響は、微小流体弁１００の各構成要素とその作動ユニット２００との間のいかなる無制御の相対運動によっても歪められることがない。ホルダ１１４の底部には、細管ノズル１０８の延長を可能にするための開口部５０４が存在する。

【0052】

ホルダ１１４は、その内側および外側の表面に、空気路５００を有する。弁体の第２の部品１０４が出っ張り５０２の間に位置決めされると、さらなる空気路が作り出される。空気路５００は、境界層の数を増やすことにより断熱をもたらす。作動ユニット２００が、その作動中に多少の熱を生じさせる作動コイルである場合、ホルダ１１４の空気路５００は、弁体の第２の部品１０４の空所内２０６の流体が加熱されることをも防止する。

【0053】

図６は、微小流体分注ユニット１１０が組み入れられたカートリッジを示す。試薬のための貯槽６０２、微小流体分注ユニット１１０の湿潤部分、および微小流体分注ユニット１１０の細管ノズル１０８が、カートリッジシステムの使い捨て式部分６０４を形成する。カートリッジシステムは、互いに取り外せないように固定された幾つかの流体貯槽と分注ユニット１１０の湿潤部分とを含みうる。各流体貯槽は、診断検査のための試薬を交換する際にカートリッジシステムを１つの位置から別の位置へ動かすだけで済むように、別の試薬を含むことができる。１つの試料に対して一連の診断検査を実行するための機械的動作が、促進されうる。

【0054】

流体貯槽は、流体貯槽に含まれた流体が外部環境から保護されるように、少なくとも移送および保管中に閉鎖されうる。したがって、試薬のいかなる揮発および汚染も防止されうる。診断検査に使用される試薬の搭載安定性（ｏｎｂｏａｒｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）が向上されうる。幾つかの実施形態では、流体貯槽内の圧力の均等化を可能にするために、移送および保管の後で開かれる通気穴が存在しうる。

【0055】

カートリッジシステムの非使い捨て式部分６０６は、作動ユニット２００およびセンサ６０８、ならびにカートリッジホルダ６１０を含む。作動ユニット２００が細管ノズル１０８を介した分注ユニットによる分注過程を始動する一方で、センサ６０８は、分注された流体の量を検知し、かつ／または流体が分注されたかどうかの品質検査を行う。カートリッジシステムの非使い捨て式部分は、例えばロボット要素による体外診断検査を自動的に実行する働きをするデバイスの結合架台に、取り外せないように固定されうる。

【0056】

図７は、本発明の一実施形態による自動分析器７００を示す。この自動分析器は、３つのカートリッジ６００、６００’、および６００”を有するものとして示されている。カートリッジ６００には、作動ユニット２００が接続されている。カートリッジ６００’には、作動ユニット２００’が取り付けられている。カートリッジ６００”には、作動ユニット２００”が取り付けられている。作動ユニット２００、２００’、２００”は、カートリッジ６００、６００’、６００”の分注器１００を作動させるためのものである。自動分析器７００は、試料ホルダ７０６とカートリッジ６００、６００’および６００”との間の相対運動７１２を提供する相対運動手段７１０を有するものとして示されている。試料ホルダ７０６は、生体試料７０８を含むものとして示されている。カートリッジ６００、６００’、および６００”は、生体試料７０８に１種または複数種の流体を加えるために使用されうる。自動分析器７００は、任意選択の検出システム７１４をさらに含むものとして示されている。検出システム７１４は、生体試料７０８の物理量または物理的性質を測定するための１つもしくは複数のセンサを任意選択で含むことができる。例えば、検出システム７１４は、ＮＭＲシステム、光透過もしくは光反射の測定システム、電気化学的もしくは光学的なセンサ、ｐＨ計、カメラシステム、容量センサ、および／またはクロマトグラフィシステムを含みうる。相対運動手段７１０はまた、試料ホルダ７０６を検出システム７１４の方へ移動させるように動作可能である。

【0057】

カートリッジ６００、６００’、および６００”ならびに検出システム７１４の配置は、代表的なものである。幾つかの実施形態では、試料ホルダ７０６は、固定位置に留まる場合があり、また、カートリッジ６００、６００’、および６００”は、移動する場合がある。作動システム２００、２００’、２００”、および検出システム７１４は、コンピュータシステム７２０のハードウェアインタフェース７２２に接続されているものとして示されている。コンピュータシステム７７０は、自動分析器７００のための制御装置として機能する。コンピュータ７２０はさらに、ハードウェアインタフェース７２２を使用して自動分析器７００の動作および機能を制御することが可能なプロセッサ７７４を含むものとして示されている。プロセッサ７２４は、ユーザインタフェース７２６、コンピュータストレージ７２８、およびコンピュータメモリ７３０にさらに接続されているものとして示されている。コンピュータストレージ７２８は、分析要求７３２を含むものとして示されている。分析要求７３２は、生体試料７０８を分析するための要求を含む。

【0058】

コンピュータストレージ７２８は、検出システム７１４から受信したセンサデータ７３４をさらに含むものとして示されている。コンピュータストレージ７２８は、センサデータ７３４を使用して判定された分析結果７３６をさらに含むものとして示されている。コンピュータメモリ７３０は、制御モジュール７４０を含む。制御モジュール７４０は、プロセッサ７２４が自動分析器７００の動作および機能を制御することを可能にする、コンピュータ実行可能コードを含む。例えば、制御モジュール７４０は、作動システム２００、２００’、２００”、検出システム７１４、および相対運動システム７１０に対して生成しかつ送信するための命令を生成するために、分析要求７３２を使用することができる。制御モジュール７４０はまた、センサデータ７３４を使用して、分析結果７３６を生成することができる。

【0059】

上記の微小流体弁は、不要な流体を分注した後で、湿潤部分を洗浄することができる。湿潤部分は、試薬を消費した後で、容易に処理することができる。言い換えれば、湿潤部分および接続された流体貯槽内に蓄えられた流体を消費した後で、湿潤部分全体を交換することができる。

【0060】

湿潤部分は、安価な材料で作ることができる。次に別の試薬を適用するために未使用の湿潤部分を使用することにより、それまで使用されていた各試薬の持ち越しが防止され、したがって相互汚染が防止される。

【符号の説明】

【0061】

１００ 微小流体弁
１０２ 弁体の第１の部品
１０４ 弁体の第２の部品
１０６ プランジャ
１０８ 細管ノズル
１１０ 湿潤部分
１１２ 閉鎖要素
１１４ ホルダ
１１６ 非使い捨て式要素
２００ 作動ユニット
２０２ 流体貯槽への連結部
２０４ 流体出口
２０６ 空所
２０８ 摺動面
２１０ 閉鎖要素の開口部
２１２ 密封面
３００ 開口部
３０２ 突出部
３０４ 空間的狭窄
４００ 摺動面の無い弁座
５００ 空気路
５０２ 出っ張り
５０４ 開口部
６００ カートリッジ
６０２ 流体貯槽
６０４ カートリッジシステムの使い捨て式部分
６０６ カートリッジシステムの非使い捨て式部分
６０８ センサ
７００ 自動分析器
６００´ カートリッジ
６００´´ カートリッジ
７０６ 試料ホルダ
７０８ 生体試料
７１０ 相対運動手段
７１２ 相対運動
７１４ 検出システム
７２０ コンピュータ
７２２ ハードウェアインタフェース
７２４ プロセッサ
７２６ ユーザインタフェース
７２８ コンピュータストレージ
７３０ コンピュータメモリ
７３２ 分析要求
７３４ センサデータ
７３６ 分析結果

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】