特許 6604966 生体試料を処理および分析するための回転可能カートリッジ

(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】6604966

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】生体試料を処理および分析するための回転可能カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   G01N 35/00 20060101AFI20191031BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   G01N35/00 D

   G01N37/00 101

【請求項の数】16

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-562796(P2016-562796)

(86)(22)【出願日】2015年6月3日

(65)【公表番号】特表2017-516986(P2017-516986A)

(43)【公表日】2017年6月22日

(86)【国際出願番号】EP2015062337

(87)【国際公開番号】WO2015185600

(87)【国際公開日】20151210

【審査請求日】2018年5月25日

(31)【優先権主張番号】14171424.6

(32)【優先日】2014年6月6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】ベーム，クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】ルッツ，サッシャ

(72)【発明者】

【氏名】シュピンケ，ユルゲン

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 欧州特許出願公開第０２３０２３９６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２４６０８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０２０９６４４４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５０５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７１６５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３５／００ − ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カートリッジ（３００）を使用して処理済み生体試料の測定を実施する方法であって、前記カートリッジが回転軸（１０２）の周りを回転するように動作可能であり、前記カートリッジが、
流体（３０７）を受けるための流体チャンバ（１０４）と、
アリコートチャンバ（１０８）と、
前記流体チャンバおよび前記アリコートチャンバを接続する第１のダクト（１０６）と、
計量チャンバ（１１２）であって、前記計量チャンバは毛管作用を利用して流体により前記計量チャンバを充填するように動作可能であり、前記計量チャンバは側壁（２０４）および中央領域（２０６）を有し、前記側壁が前記中央領域から離れる方向において先細となり、前記計量チャンバの前記側壁に隣接するところでの毛管作用が前記計量チャンバの前記中央領域内での毛管作用より大きい、計量チャンバ（１１２）と、
前記計量チャンバを前記アリコートチャンバに接続する第２のダクト（１１０）であって、前記第２のダクトは前記アリコートチャンバ内にダクト入口（１１４）を備え、前記第２のダクトは前記計量チャンバ内にダクト出口（１１６）をさらに備え、前記ダクト出口が前記ダクト入口よりも前記回転軸に接近し、前記第２のダクトは毛管作用を利用して流体を前記計量チャンバまで流すように動作可能である、第２のダクト（１１０）と、
下流の流体要素（１２２）であって、前記下流の流体要素はバルブ（１２１）を介して前記計量チャンバに接続される、下流の流体要素（１２２）と、
生体試料を処理して前記処理済み生体試料とするための流体構造（３３６）であって、前記流体構造は前記下流の流体要素を備え、前記下流の流体要素が前記流体構造に流体接続され、前記流体構造が前記処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造（３４４）を備え、前記流体構造が前記生体試料を受け取るように構成される、流体構造（３３６）と、
前記計量チャンバに接続される通気孔（１２８）であって、前記計量チャンバよりも前記回転軸に近い、通気孔（１２８）と、
を備え、
前記方法が、
前記流体構造の中に前記生体試料を配置するステップと、
前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して前記処理済み生体試料とするために前記カートリッジの回転速度を制御するステップ（１２００）と、
前記流体で前記流体チャンバを充填するステップと、
前記第１のダクトを介して前記流体チャンバから前記アリコートチャンバまで前記流体を輸送するために前記カートリッジの回転速度を制御するステップ（１２０２）と、
前記アリコートチャンバ内の前記流体を前記第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび１回目として前記計量チャンバを充填するために前記カートリッジの回転速度を低下させるステップ（１２０４）と、
前記流体の第１の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するためにおよび第１の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すように移送するために前記カートリッジの回転速度を上げるステップ（１２０６）と、
前記アリコートチャンバ内の前記流体を前記第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび２回目として前記計量チャンバを充填するために前記カートリッジの回転速度を低下させるステップ（１２０８）と、
前記流体の第２の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するためにおよび第２の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すように移送するために前記カートリッジの回転速度を上げるステップ（１２１０）と、
前記測定構造を使用しておよび測定システムを使用して前記測定を実施するステップ（１２１２）と
を含む、方法。

【請求項2】

前記流体の前記第１の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するために前記カートリッジの回転速度を上げる前記ステップが、前記流体の前記第１の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すように移送するために前記カートリッジの回転速度を第１の回転速度まで上げるステップと、前記流体の前記第１の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するために前記カートリッジの回転速度を第２の回転速度まで上げるステップとを含み、および／または、
前記流体の第２の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するために前記カートリッジの回転速度を上げる前記ステップが、前記流体の前記第２の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すように移送するために前記カートリッジの回転速度を前記第１の回転速度まで上げるステップと、前記流体の前記第２の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送するために前記カートリッジの回転速度を前記第２の回転速度まで上げるステップとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記側壁が、前記計量チャンバ内で泡が形成および／または付着するのを防止するために前記中央領域よりも先に流体で充填されるように動作可能である、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記アリコートチャンバが上側部および下側部を有し、前記上側部が前記下側部よりも前記回転軸に接近し、前記計量チャンバが上側部分を有し、前記計量チャンバが下側部分を有し、前記上側部分が前記下側部分よりも前記回転軸に接近し、前記ダクト出口が前記計量チャンバの前記上側部分内にあり、前記ダクト入口が前記アリコートチャンバの前記下側部内にある、請求項１、２または３に記載の方法。

【請求項5】

前記計量チャンバが計量チャンバ表面を有し、前記計量チャンバ表面が丸みを有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記計量チャンバ内での前記毛管作用が前記第２のダクト内での前記毛管作用より大きい、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

自動分析器（１１００）のためのカートリッジ（３００）であって、前記カートリッジは回転軸（１０２）の周りを回転するように動作可能であり、前記カートリッジが、
流体（３０７）を受けるための流体チャンバ（１０４）と、
アリコートチャンバ（１０８）と、
前記流体チャンバおよび前記アリコートチャンバを接続する第１のダクト（１０６）と、
毛管作用を利用して流体により計量チャンバを充填するように動作可能である計量チャンバ（１１２）であって、前記計量チャンバは側壁（２０４）および中央領域（２０６）を有し、前記側壁が前記中央領域から離れる方向において先細となり、前記計量チャンバの前記側壁に隣接するところでの毛管作用が前記計量チャンバの前記中央領域の毛管作用より大きい、計量チャンバ（１１２）と、
前記計量チャンバを前記アリコートチャンバに接続する第２のダクト（１１０）であって、前記第２のダクトは前記アリコートチャンバ内にダクト入口（１１４）を備え、前記第２のダクトは前記計量チャンバ内にダクト出口（１１６）をさらに備え、前記ダクト出口が前記ダクト入口よりも前記回転軸に接近し、前記第２のダクトは毛管作用を利用して流体を前記計量チャンバまで流すように動作可能である、第２のダクト（１１０）と、
下流の流体要素（１２２）であって、前記下流の流体要素はバルブ（１２１）を介して前記計量チャンバに接続される、下流の流体要素（１２２）と、
生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造（３３６）であって、前記流体構造は前記下流の流体要素を備え、前記下流の流体要素が前記流体構造に流体接続され、前記流体構造が前記処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造（３４４、１１１０）を備え、前記流体構造が前記生体試料を受け取るように構成される、流体構造（３３６）と、
通気孔（１２８）であって、前記通気孔は前記計量チャンバに接続され、前記通気孔は前記計量チャンバよりも前記回転軸に近い、通気孔（１２８）と
を備える、カートリッジ（３００）。

【請求項8】

前記アリコートチャンバが上側部および下側部を有し、前記上側部が前記下側部よりも前記回転軸に接近し、前記計量チャンバが上側部分を有し、前記計量チャンバが下側部分を有し、前記上側部分が前記下側部分よりも前記回転軸に接近し、前記ダクト出口が前記計量チャンバの前記上側部分内にあり、前記ダクト入口が前記アリコートチャンバの前記下側部内にある、請求項７に記載のカートリッジ。

【請求項9】

前記計量チャンバが計量チャンバ表面を有し、前記計量チャンバ表面が丸みを有する、請求項７または８に記載のカートリッジ。

【請求項10】

前記計量チャンバ内での前記毛管作用が前記第２のダクト内での前記毛管作用より大きい、請求項７、８または９に記載のカートリッジ。

【請求項11】

拡張チャンバをさらに備え、前記通気孔が前記拡張チャンバ内にあり、前記拡張チャンバが前記計量チャンバに接続され、前記計量チャンバ内での毛管作用が前記拡張チャンバ内での毛管作用より大きく、前記拡張チャンバが前記計量チャンバよりも前記回転軸に近い、請求項７、８または９に記載のカートリッジ。

【請求項12】

前記拡張チャンバが前記アリコートチャンバよりも前記回転軸に接近する、請求項１１に記載のカートリッジ。

【請求項13】

前記測定構造が２つ以上の電極および／または光学測定構造を備える、請求項７から１２までのいずれか一項に記載のカートリッジ。

【請求項14】

前記流体が、分散液、ナノ粒子を含む流体、血液型分類試薬を含む流体、免疫試薬を含む流体、抗体を含む流体、酵素を含む流体、酵素反応のための１つまたは複数の基質を含む流体、蛍光発光分子を含む流体、免疫化学反応を測定するための分子を含む流体、核酸の反応を測定するための分子を含む流体、組換体蛋白質を含む流体、ウイルス単離物を含む流体、ウイルスを含む流体、生体試薬を含む流体、溶媒、希釈剤、緩衝剤、蛋白質を含む流体、塩を含む流体、洗浄剤、核酸を含む流体、酸を含む流体、塩基を含む流体、水溶液、非水溶液、および、これらの組み合わせ、のうちの任意の１つである、請求項７から１３までのいずれか一項に記載のカートリッジ。

【請求項15】

流体接続部（１３４）を介して前記アリコートチャンバに接続される過剰流体チャンバをさらに備え、前記流体接続部が流体接続部入口（１３６）を備え、流体接続部入口が前記第２のダクト（１１０）の前記ダクト出口（１１６）よりも前記回転軸から離れる、請求項７から１４までのいずれか一項に記載のカートリッジ。

【請求項16】

請求項７から１５までのいずれか一項に記載のカートリッジを受けるように構成される自動分析器であって、前記自動分析器はカートリッジスピナ（１１０２）と、測定システム（１１１２）と、前記自動分析器を制御するように構成される制御装置（１１１８）とを備え、前記制御装置が、
前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して前記処理済み生体試料とすることを目的として前記カートリッジの回転速度を制御するように前記カートリッジスピナを制御すること（１２００）、
前記第１のダクトを介して前記流体チャンバから前記アリコートチャンバまで前記流体を輸送することを目的として前記カートリッジの回転速度を制御するために前記カートリッジスピナを制御すること（１２０２）、
前記アリコートチャンバ内の前記流体を前記第２のダクトの中へ流すのを可能にするためにおよび１回目として前記計量チャンバを充填するために前記カートリッジスピナを制御すること（１２０４）、
前記流体の第１の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送することを目的としておよび第１の残りの部分を前記アリコートチャンバの中に戻すように移送することを目的として前記カートリッジの回転速度を上げるために前記カートリッジスピナを制御すること（１２０６）、
前記アリコートチャンバ内の前記流体を前記第２のダクトの中まで流すのを可能にすることを目的としておよび２回目として前記計量チャンバを充填することを目的として前記カートリッジの回転速度を低下させるために前記カートリッジスピナを制御すること（１２０８）、
前記流体の第２の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通るように移送することを目的としておよび第２の残りの部分を前記アリコートチャンバの中に戻すように移送することを目的として前記カートリッジの回転速度を上げるために前記カートリッジスピナを制御すること（１２１０）、および、
前記測定構造を使用して前記測定を実施するために前記測定システムを制御すること（１２１２）
を行うように構成される、自動分析器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は生体試料のための分析試験デバイスに関し、詳細には、生体試料の測定を実施するための回転可能カートリッジのデザインおよび使用に関する。

【背景技術】

【0002】

医療分析の分野では、２つの種類の分析システム、湿式分析システムおよび乾式化学分析システムが知られている。本質的に「湿式試薬（ｗｅｔ ｒｅａｇｅｎｔ）」（液体試薬）を使用して動作する湿式分析システムは、複数の必要なステップを介して分析を実施するものであり、これは例えば、試料および試薬を試薬容器の中に提供すること、試薬容器内で試料および試薬を一体に混合すること、所望される分析的結果（分析結果）を得ることを目的として測定変数の特性のために混合物を測定および分析すること、などである。これらのステップは、しばしば、関与する要素の多種多様な移動を可能にする、技術的に複雑であり、大型の、ライン運転型（ｌｉｎｅ−ｏｐｅｒａｔｅｄ）分析機器を使用して実施される。この種類の分析システムは、通常、大型の医療分析ラボラトリで使用される。

【0003】

一方、乾式化学分析システムは、通常、試験要素内で一体となり、例えば「テストストリップ（ｔｅｓｔ ｓｔｒｉｐ）」として実装される「乾式試薬」を使用して動作する。これらの乾式化学分析システムが使用される場合、液体試料が試験要素内で試薬を溶解し、試料と溶解した試薬との反応により測定変数が変化し、これが試験要素自体で測定され得る。とりわけ、光学的に分析可能である分析システム（具体的には、比色分析）がこの種類の分析システムで典型的であり、ここでは、測定変数は色変化または他の光学的に測定可能な変数である。電気化学システムもこの種類の分析システムにおいて典型的であり、ここでは、具体的には所定の電圧の印加時の電流である、分析のための電気測定変数（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｖａｒｉａｂｌｅ）の特性が、測定ゾーン内に設けられる電極を使用して試験要素の測定ゾーン内で測定され得る。

【0004】

乾式化学分析システムの分析機器は通常はコンパクトであり、それらの一部は可搬性がありバッテリー式である。これらのシステムは分散型分析のために、例えば、内勤医のところで、病院の病室で、そして患者自身による医療分析パラメータの監視（特には、糖尿病患者による血糖分析またはワルファリン患者による凝固状態の監視）におけるいわゆる「ホームモニタリング」で使用される。

【0005】

湿式分析システムでは、高性能分析機器により、より複雑な多段階反応シーケンス（「試験プロトコル」）を実施することが可能となる。例えば、免疫化学分析はしばしば多段階反応シーケンスを必要とし、ここでは、「結合／遊離の分離」（ｂｏｕｎｄ／ｆｒｅｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ：以下、「ｂ／ｆ分離」）すなわち結合相と遊離相との分離が必要となる。１つの試験プロトコルによると、例えば、プローブが、最初に、分析物質に対する特異結合試薬を含む多孔質固体マトリックスを通して輸送され得る。次いで、マーカー付与試薬（ｍａｒｋｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ）が多孔質マトリックスを通るように流れさせられ得、それにより結合する分析物質を標識してその検出を可能にする。正確な分析を達成するために、洗浄ステップを実施しなければならず、ここでは、結合していないマーカー付与試薬が完全に除去される。多種多様な分析物質を決定するための多くの試験プロトコルが知られており、これらは多種多様な形で異なるが、多段階反応ステップを含む複雑な取り扱いを必要とするという共通の特徴を有し、またこれは、具体的には、ｂ／ｆ分離が必要な可能性がある。

【0006】

テストストリップおよび同様の分析要素は、通常、制御された多段階反応シーケンスを可能にしない。テストストリップと同様の試験要素は既知のものであり、これらは、試薬を乾燥形態で供給することに加えて、全血から赤血球を分離することなどの別の機能も可能にする。しかし、通常、これらは個別の反応ステップの時間シーケンスの正確な制御が可能ではない。湿式化学ラボラトリシステムはこれらの能力を提供するが、過度に大型で、過度に高コストであり、また、多くの用途のために取り扱うには複雑すぎる。

【0007】

このような隙間を埋めるために、外部から制御される（つまり、試験要素自体の外部にある要素を使用する）少なくとも１つの液体輸送ステップをその中で実施するような形となるように実装される試験要素（「制御可能な試験要素」）を使用して動作する分析システムが提案されている。このような外部からの制御は、圧力差を適用すること（過剰圧力もしくは低圧力）、あるいは、力の作用を変化させること（例えば、試験要素の姿勢変化または加速力により重力の作用方向を変化させること）、に基づいてよい。このような外部からの制御は、特に頻繁には、回転速度の関数としての、回転する試験要素に作用する遠心力によって実施される。

【0008】

制御可能な試験要素を有する分析システムが知られており、これらは、通常、寸法的に安定するプラスチック材料を含むハウジングと、ハウジングによって囲まれる試料分析チャンネルとを有し、試料分析チャンネルが、しばしば、一続きの複数のチャンネルセクション、および、それらの間に位置する、チャンネルセクションと比較して拡張されたチャンバを備える。そのチャンネルセクションおよびチャンバを有する試料分析チャンネルの構造は、プラスチック部品の外形を造ることによって画定される。このように外形を造ることは、射出成形技術またはホットスタンピングによって行われ得る。しかし、最近では、リソグラフィ手法によって作られるマイクロ構造が使用されるようになってきている。

【0009】

制御可能な試験要素を有する分析システムは、大型のラボラトリシステムを使用してのみ実施され得ていたような試験を小型化することが可能である。加えて、これらは、１つの試料からの同様の分析および／または異なる試料からの同一の分析の並列処理のための同一の構造を繰り返し適用することにより、手順を並列化するのを可能にする。さらなる利点として、試験要素が確立した製造手法を使用して通常製造され得ること、および、試験要素が既知の分析方法を使用してさらに測定および分析され得ること、がある。このような試験要素の化学的成分および生化学的成分では、既知の方法および製品が採用されてもよい。

【0010】

これらの利点にも関わらず、改善することがさらに必要とされる。特に、制御可能な試験要素を使用して動作する分析システムは依然として過度に大型である。可能な範囲で寸法を最もコンパクトにすることが、多くの意図される用途において高い実用的な重要性を有する。

【0011】

米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号が、分析物質としての体液試料を分析するための分析システムを開示している。この分析システムが、試験要素と、ドージングステーションおよび測定ステーションを有する分析機器とを提供する。試験要素が、ハウジングと、ハウジングによって囲まれる（少なくとも）１つの試料分析チャンネルとを有する。試験要素が試験要素を通って延在する回転軸の周りを回転することができる。

【0012】

米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号が、分析物質を検出するための試験要素および方法を開示している。試験要素が本質的にディスク形状であり、平坦であり、好適にはディスク形状の試験要素の平面に対して垂直である中心軸を中心として回転させられ得る。

【0013】

Ｋｉｍ，Ｔａｅ−Ｈｙｅｏｎｇらの「Ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１３．１８（２０１３）、３７４７〜３７５４ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／ｃ３ｌｃ５０３７４ｇ（以下、「Ｋｉｍら」）が、ビードベースの酵素結合免疫吸着アッセイを介して生体試料から標的抗原を捕捉するための、および流動性向上（ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ）電気化学検出のための特徴を有する、完全に一体化される遠心マイクロ流体デバイスを開示している。これは、「ラボ−オン−ディスク」またはマイクロ流体ＣＤとしても知られる、遠心マイクロ流体ディスクに一体化される。

【0014】

Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅ，Ｒｏｄｒｉｇｏらの、「Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｃａｒｂｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｏｎ ａ ＣＤ−ｌｉｋｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１０．８（２０１０）、１０３０〜１０４３ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／Ｂ９２５４５６Ｋ（以下「Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅら」）が、コンパクトディスク（ＣＤ）ベースの遠心プラットフォームを備える誘電泳動（ＤＥＰ）補助フィルタ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ）を開示している。三次元炭素電極がＣ−ＭＥＭＳ技術を使用して製作され、対象の粒子を捕らえるための誘電泳動可能なアクティブフィルタ（ＤＥＰ−ｅｎａｂｌｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｆｉｌｔｅｒ）を実装するのに使用される。

【0015】

欧州特許出願公開ＥＰ２３０２３９６（Ａ１）号が、
回転駆動の円周方向において、試料液体を保持する第１の保存キャビティに隣接する動作キャビティ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｖｉｔｙ）と、
毛管力により試料液を吸い込んで試料液体を動作キャビティまで移送するための、第１の保存キャビティの側壁上に設けられる接続セクションと、
回転駆動の円周方向において動作キャビティの外側に配置され、接続通路を介して動作キャビティの最も外側の位置に連通される第２の保存キャビティと、
を含む分析デバイスを開示している。接続セクションが、円周方向において、第１の保存キャビティ内で保持される試料液体の液面より離れたところを延在する。

【0016】

米国特許出願公開第２００９／０２４６０８２号が、
試料溶液を溶液成分と固体成分とに分離するための分離チャンバと、
所定の量の分離された固体成分を保持するための保持チャンネルと、
保持チャンネルに接続される混合チャンバと、
保持チャンネルと分離チャンバとの間に接続されるオーバーフローチャンネルと、
分離チャンバ内に残る試料溶液がその中に排出される試料オーバーフローチャンバと、
分離チャンバおよび試料オーバーフローチャンバを接続するジョイントチャンネルと、
を備える分析デバイスを開示している。分離した溶液成分が毛管力によりオーバーフローチャンネルを優先的に充填した後、分離した固体成分がオーバーフローチャンネルを介して保持チャンネルに移送され、所定の量の固体成分が測定される。保持チャンネル内の固体成分が遠心力により混合チャンバに移送され、同時に、分離チャンバ内に残る試料溶液がジョイントチャンネルのサイフォン作用により試料オーバーフローチャンバへと排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号

【特許文献2】米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号

【特許文献3】欧州特許出願公開ＥＰ２３０２３９６（Ａ１）号

【特許文献4】米国特許出願公開第２００９／０２４６０８２号

【非特許文献】

【0018】

【非特許文献1】Ｋｉｍら、「Ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１３．１８（２０１３）、３７４７〜３７５４ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／ｃ３ｌｃ５０３７４ｇ

【非特許文献2】Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅ，Ｒｏｄｒｉｇｏらの、「Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｃａｒｂｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｏｎ ａ ＣＤ−ｌｉｋｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１０．８（２０１０）、１０３０〜１０４３ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／Ｂ９２５４５６Ｋ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

本発明は、独立請求項において、処理済み生体試料の測定を実施するための方法と、カートリッジと、自動分析器とを提供する。従属請求項で実施形態が与えられる。

【課題を解決するための手段】

【0020】

一態様で、本発明は、カートリッジを使用して処理済み生体試料の測定を実施する方法を提供する。
本明細書で使用されるカートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための試験要素を包含する。カートリッジが、生体試料に対して測定を実施するのを可能にする構造または構成要素を含むことができる。カートリッジは、米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号および米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号で定義されて説明されているような試験要素である。本明細書で使用されるカートリッジは、「ラボ−オン−ディスク」またはマイクロ流体ＣＤとしても知られる遠心マイクロ流体ディスクとも称され得る。

【0021】

また、本明細書で使用される生体試料は、有機体から取られた試料から、抽出されるか、コピーされるか、複製されるか、または、再生される任意の化学製品を包含する。
カートリッジが回転軸の周りで回転するように動作可能である。カートリッジが流体を受け取るための流体チャンバを備える。種々の文脈において、流体を受け取ることには様々な意味が含まれてよい。１つの解釈では、流体を受け取ることとは、例えば、ピペットまたは他のディスペンサを介して流体を受け取ることであってよい。他の状況では、流体を受け取ることがカートリッジ内のリザーバを開けることに基づいてよい。カートリッジがアリコートチャンバ（ａｌｉｑｕｏｔｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ）をさらに備える。カートリッジが、流体チャンバおよびアリコートチャンバを接続する第１のダクトをさらに備える。カートリッジが計量チャンバをさらに備える。計量チャンバが毛管作用を利用して流体により計量チャンバを充填するように動作可能である。

【0022】

本明細書で使用される毛管作用は、毛管現象、毛管流動、または、毛細管現象、あるいは、毛管力と称されてもよい。毛管作用は、流体の、重力または遠心力のような外力の補助なしで狭いスペース内で流れる能力である。

【0023】

毛管作用は液体と隣接する固体表面との間の分子間力によって生じる。液体と隣接する固体表面との間の付着力は、重力または他の外力を打ち消すのに使用され得る。いくつかの事例では、毛管作用は隣接する固体表面の間の距離を縮小することにより増大され得る。

【0024】

カートリッジが、計量チャンバをアリコートチャンバに接続する第２のダクトをさらに備える。第２のダクトがアリコートチャンバ内にダクト入口を備える。第２のダクトが計量チャンバ内にダクト出口をさらに備える。ダクト出口はダクト入口よりも回転軸に接近する。第２のダクトが、毛管作用を利用して流体の流れを計量チャンバの中へと流すように動作可能である。カートリッジが下流の流体要素をさらに備える。下流の流体要素がバルブを介して計量チャンバに接続される。下流の流体要素は、流体が計量チャンバから下流の流体要素まで流れるという意味において、下流側にある。

【0025】

カートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造をさらに備える。流体構造が下流の流体要素を備える。流体構造が下流の流体要素を備える。下流の流体要素が流体構造に流体接続される。下流の流体要素は流体構造の一構成要素または一部とみなされてよい。流体構造が、処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造を備える。流体構造が生体試料を受け取るように構成される。例えば、カートリッジが生体試料を受け取るように適合される流入受け部分（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）を有することができる。

【0026】

本方法が、流体構造の中に生体試料を配置するステップを含む。本方法が、流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするためにカートリッジの回転速度を制御するステップをさらに含む。回転速度を制御することによりおよび多様な回転速度での継続時間を制御することにより、ディスクまたはカートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするのに使用され得る。本方法が、流体で流体チャンバを充填するステップをさらに含む。異なる実施形態でこれは多様な形で達成されてよく、例えば、カートリッジ内のリザーバが開けられてよいか、または、流体チャンバの中に流体を計量分配するのに外部供給源が使用されてもよい。本方法が、第１のダクトを介して流体チャンバからアリコートチャンバまで流体を輸送するためにカートリッジの回転速度を制御するステップをさらに含む。異なる実施形態でこれは多様な形で達成されてよく、例えば、いくつかの実施例では、流体チャンバがアリコートチャンバよりも回転軸に接近してよい。この事例では、回転速度を上げることにより、流体が遠心力を利用して第１のダクトを通るように押しやられ得る。他の実施例では、第１のダクトが例えばサイフォンであってよい。サイフォンは、例えば、毛管作用および遠心力を利用して流体を自動で流すようにすることができる。この事例では、カートリッジの回転速度を低下させることによりサイフォンを流体で充填することができ、回転速度を上げることにより流体チャンバからアリコートチャンバまで流体を流すことができる。

【0027】

本方法が、リザーバ内の流体を第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび計量チャンバを１回目として充填するために、カートリッジの回転速度を低下させることをさらに含む。毛管力により、流体がアリコートチャンバから第２のダクトまで流れてさらに計量チャンバまで流れる。遠心力を有するカートリッジの回転は、この毛管力を打ち消すのに利用され得る。カートリッジの回転速度が低下すると、これにより毛管作用が流体を計量チャンバの中まで引き入れることが可能となる。また、カートリッジの回転速度を低下させることの作用により、流体に力が加えられ、この力が流体を計量チャンバの中へと押しやる。本方法が、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにおよび第１の残りの部分をアリコートチャンバに戻すように移送するために、カートリッジの回転速度を上げるステップをさらに含む。

【0028】

本方法が、リザーバ内の流体を第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび計量チャンバを２回目として充填するために、カートリッジの回転速度を低下させるステップをさらに含む。本方法が、計量チャンバからの流体の第２の部分をバルブを通るように移送するためにおよび第２の残りの部分をアリコートチャンバの中に戻すように移送するために、カートリッジの回転速度を上げるステップをさらに含む。これは流体を分取することを２回再現することとして説明されるが、計量チャンバを効果的に充填するのに十分な流体がアリコートチャンバの中にある限り、流体の分取（ａｌｉｑｕｏｔａｔｉｏｎ）は何度も繰り返されてよい。本方法が、測定構造を使用しておよび測定システムを使用して測定を実施するステップをさらに含む。

【0029】

この方法は、流体が複数回にわたってアリコートチャンバから下流の流体要素まで移送され得る、という利点を有することができる。いくつかの実施例では、測定が光学測定である。測定には、限定しないが、光度透過率の測定（ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）、光の散乱の測定、化学発光、蛍光発光、および、電気化学発光（ＥＣＬ）測定、が含まれてよい。

【0030】

この方法は、下流の流体要素への流体の複数回の分取を実施する手段を提供することができることを理由として、有益となり得る。
別の実施形態では、計量チャンバが側壁および中央領域を有する。側壁が中央領域から離れる方向において先細となる。計量チャンバの側壁に隣接するところでの毛管作用は計量チャンバの中央領域での毛管作用より大きい。

【0031】

別の実施形態では、カートリッジが、計量チャンバに接続される通気孔をさらに備える。通気孔は計量チャンバよりも回転軸に接近する。通気孔は、例えば、気体が計量チャンバに入ることまたは計量チャンバから出ることを可能とするように、接続され得る。これにより、流体が計量チャンバに入るかまたはそこから出ることを可能にすることができる。

【0032】

別の実施形態では、カートリッジが通気孔を備える拡張チャンバ（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ）をさらに備える。拡張チャンバが計量チャンバに接続される。計量チャンバ内での毛管作用が拡張チャンバ内での毛管作用よりも大きい。拡張チャンバが計量チャンバよりも回転軸に近い。

【0033】

別の実施形態では、計量チャンバと拡張チャンバとの間のインターフェースが毛管バルブまたは毛管ストップバルブ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｓｔｏｐ ｖａｌｖｅ）として形成される。この実施形態では、計量チャンバの断面が計量チャンバの大きい断面の方に向かって段階的に増大する。それにより、追加の力が加えられなければ、流体が計量チャンバから拡張チャンバの中へ流れることがない。

【0034】

この実施形態は、計量チャンバが最初に中央領域を囲む側壁のところで充填されてその後で中央領域のところで充填される、という利点を有することができる。これにより予測可能な形および制御可能な形で計量チャンバが充填されるようになり、その結果、泡が形成されるかまたは付着する可能性が低減される。

【0035】

泡が形成されると、大抵のマイクロ流体構造が計量された量の流体を計量分配するのに２回以上使用されることが妨げられることになる。例えば、米国特許出願第２００９／０２４６０８２（Ａ１）号が、オーバーフローチャンバまたはチャンネル内での種々のロケーションに配置されるエアホールの使用を教示している。例えば、米国特許出願第２００９／０２４６０８２（Ａ１）号の図３、４および５を参照されたい。図５（ａ）の１３のチャンバは本質的にサイフォンである。しかし、図５（ａ）で描かれるようにサイフォンの湾曲部のところにエアホールを配置することは、上述したような側壁および中央領域を備える計量チャンバを有するような形で流体を繰り返し分取するのを可能にしない。この潜在的な利点を後でより詳細に説明する。

【0036】

同様に、ＥＰ２３０２３９６Ａ１に記載されるアリコート構造が、流体を複数のアリコートへと並列に分ける（ｐａｒａｌｌｅｌ ｓｐｌｉｔ）ことを可能にするが、やはり、回転軸に最も近い位置でのみ空気を取り入れる通気構造を使用する。ＥＰ２３０２３９６Ａ１の図５５および付随する文章を参照されたい。図に示される構造は、流体で充填されることを必要とする長い毛管チャンネルを特徴とする。このチャンネルは、複数の通気孔と、下流のチャンバへの接続部とを特徴とする。

【0037】

ＥＰ２３０２３９６Ａ１の図４２では、サイフォン２１５ｂがチャンバ２１０ｂを別のチャンバ２０９ｃに接続する。回転軸１０７に最も接近するサイフォン２１５ｂのポイントに通気孔を配置することは、泡が形成される危険性があることを理由として、毎回同じ量の流体を高い信頼性で分取することを可能としない。ＥＰ２３０２３９６に示される構造は以下の欠点を有する：第２の分取ステップでこのような構造を再充填することの信頼性が非常に低くなる。第２の分取ステップでは、毛管を再び充填する必要がある。毛管の壁が依然として湿っていることを理由として、この充填プロセスが第１の分取ステップの最初の充填プロセスと異なる。流体は、チャンネル中央よりも、チャンネル壁に沿うところで有意に速く移動する。チャンネルの直径が小さいことから、一方のチャンネル壁上を進む流体がしばしばもう一方のチャンネル壁上の流体に接触する。これにより、チャンネルを詰まらせるような気泡が形成される。この影響は、低い表面張力の流体（例えば、洗浄緩衝剤）が分取される場合に有意に大きくなる。気泡が形成されることの可能性は、充填されることになる毛管の長さが増すにつれて増大する。

【0038】

実施された実験により、繰り返しの分取ステップにおいて長い毛管が高い信頼性をもって使用され得ないことが示されている。単一の長い毛管と、湾曲部の近くにある通気孔と、を備える構造が組み立てられた。試験中、液体の第２の分取が試みられるときに気泡が通気孔を絶えず詰まらせた。

【0039】

本実施形態は、連続的で正確な分取ステップを可能にするという別の利点を有することができる。この構造では４つの壁を備える「密閉される」毛管を完全に回避することができる。いくつかの実施例では、負の加速度によりディスクの回転を止めることで、流体の慣性により、流体が第２のダクトを通過して計量チャンバに到達することができる。いくつかの実施例では、第２のダクトが毛管として機能しない。いくつかの実施形態では、毛管力と、慣性による力との両方により、流体が第２のダクトを通過して計量チャンバに到達することができる。計量チャンバでは、側壁が、中央領域より毛管作用が大きいことを理由として、外側壁のところで誘導構造として機能することができ、流体を誘導することができる。側壁が充填された後、計量チャンバの中央部分も毛管力により充填され得る。誘導構造は、気泡を形成または付着させるのを防止する３つの壁を備える「開いた」毛管構造を特徴とする。回転軸に最も接近する計量チャンバの縁部が拡張チャンバの境界を画定する。いくつかの実施例では、計量チャンバの中央部分がその全幅にわたって拡張チャンバの境界を画定する。これにより、計量チャンバ内で気泡が形成される危険性を回避または低減することができ、それにより、同じマイクロ流体構造を使用してその後の複数回の分取のために正確に計量を行って計量チャンバを高い信頼性で再充填することが可能となる。

【0040】

上述した潜在的な利点の他に、本実施形態と比較すると、米国特許出願第２００９／０２４６０８２号の流体構造はさらなる欠点を有する。オーバーフローチャンバ１５（米国特許出願第２００９／０２４６０８２号の図５（ｃ）を参照）が、本実施形態とは異なり、余分な流体を維持して保持するように機能する。余分な流体がオーバーフローチャンバ１５内で捕らえられることになる。本実施形態では、アリコートチャンバ内の流体が計量チャンバに移送され得る。

【0041】

いくつかの実施形態では、流体の第１の部分が流体の第２の部分と同じ量を有する。いくつかの実施形態では、第１の残りの部分が第２の残りの部分と同じ量を有する。
第１および第２の残りの部分は計量チャンバ内にある流体の一部であるが、これは、カートリッジの回転速度が上げられるときに、アリコートチャンバへと戻るように移送される。

【0042】

いくつかの実施形態では、カートリッジの回転は、回転方向が最初にアリコートチャンバを通過してさらに計量チャンバを通過する、ような回転である。カートリッジの回転をこのような形で行う場合、カートリッジが減速されるときに、流体の慣性が必然的に流体を第２のダクトの中へと押しやり、計量チャンバを充填するのを補助する。

【0043】

別の実施形態では、この方法の実施中に、カートリッジが水平方向となるように方向付けられる。あるいは、回転軸が垂直であると説明してもよい。
別の実施形態では、バルブは毛管バルブまたは毛管ストップバルブである。

【0044】

本明細書で使用される毛管バルブまたは毛管ストップバルブは、毛管ストップバルブを通って流体が流れるのを防止するために流体の毛管力を使用するバルブまたは構造である。例えば、十分に小さい直径を有するチューブが流体をチューブの中へ引き入れ、毛管力により流体がチューブの外へ流れることが防止される。このチューブの場合、チューブの入口および出口が毛管ストップバルブとして機能する。いくつかの実施例では、サイフォンの出口自体が（隣接する流体構造およびチャンバと比較して）十分に小さい寸法を有することができることで、サイフォン出口が毛管ストップとして機能する。

【0045】

別の実施形態では、バルブは、開けられ得、再度密閉され得るマイクロバルブである。例えば、埋め込み式のマイクロヒータを備えるパラフィンベースのバルブが使用され得る。

【0046】

別の実施形態では、計量チャンバの側壁が拡張チャンバの境界を画定する。
別の実施形態では、側壁が回転軸に最も接近する領域を有し、ここでは、この領域が拡張チャンバの境界を画定して、拡張チャンバの中へと開いている。

【0047】

別の実施形態では、計量チャンバの中央領域が拡張チャンバの境界を画定する。
別の実施形態では、中央領域が回転軸に最も接近するゾーンを有し、ここでは、この領域が拡張チャンバの境界を画定して、拡張チャンバの中へと開いている。

【0048】

別の実施形態では、計量チャンバが計量チャンバと拡張チャンバとの間の境界部分を有する。境界部分はバルブの幅の少なくとも５倍の長さを有する。
別の実施例では、マイクロバルブは、Ｐａｒｋらの論文「Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｎ Ｎａｎｏｈｅａｔｅｒｓ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｌａｂ Ｃｈｉｐ、２００７、７、５５７〜５６４ページ、に説明されるような、強磁性流体をベースとするバルブであってよい。

【0049】

別の実施形態では、流体構造がマイクロ流体構造である。
別の実施形態では、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を上げるステップが、流体の残りの部分をアリコートチャンバまで戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を第１の回転速度まで上げることと、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を第２の回転速度まで上げることとを含む。カートリッジが第１の回転速度の高い速度で回転させられるとき、遠心力が、流体を計量チャンバの中に引き入れるいかなる毛管力よりも大きくなる。次いで、液面がダクト出口の最も低い高さと等しくなるまで、流体が計量チャンバから出るように押しやられる。第２の回転速度まで上げることにより、流体がバルブを通るように押しやられる。いくつかの実施例では、バルブが開いている。例えば、強磁性流体ベースまたはパラフィンベースのマイクロバルブが使用される。この実施形態は、下流の流体要素へと計量分配される流体の精度が向上するという利点を有することができる。これの代替形態としては、カートリッジが、単純に、バルブを通るように流体を押しやるのに十分な速度で回転させられる。これは、第１および第２の回転速度が使用される場合において下流の流体要素へと移送される流体の量に帰着し得る。別の代替形態では、バルブが制御可能に密閉可能または開放可能であるマイクロバルブである場合、カートリッジが、流体の残りの部分を押しやってアリコートチャンバの中に戻すような回転速度で動作することができる。これが達成された後、マイクロバルブが開けられ、この回転により流体が計量チャンバから下流の流体要素の中まで押しやられる。代替形態としては、マイクロバルブを再使用可能なサイフォンに置き換えることが可能となり得る。

【0050】

いくつかの実施例では、流体が毛管力により計量チャンバの中に引き入れられ得る。回転速度を低下させることにより、接続されるダクトに対して流体をはねとばすかまたは流体をダクトとは反対に移動させることができ、さらに毛管力により計量チャンバを充填することができる。流体の第１の部分を移送するためにカートリッジの回転速度を上げることは、また、計量チャンバの中に流体を引き入れるいかなる毛管力も打ち消す効果を有することができる。

【0051】

別の実施形態では、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を上げるステップが、流体の残りの部分をアリコートチャンバまで戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を第１の回転速度まで上げることと、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を第２の回転速度まで上げることとを含む。カートリッジが第１の回転速度の高い速度で回転させられるとき、遠心力が、流体を計量チャンバの中に引き入れるいかなる毛管力よりも大きくなる。次いで、液面がダクト出口の最も低い高さと等しくなるまで、流体が計量チャンバから出るように押しやられる。第２の回転速度まで上げることにより、流体がバルブを通るように押しやられる。いくつかの実施例では、バルブが開いている。

【0052】

別の実施形態では、強磁性流体ベースまたはパラフィンベースのマイクロバルブが使用される。この実施形態は、下流の流体要素へと計量分配される流体の精度が向上するという利点を有することができる。これの代替形態としては、カートリッジが、単純に、バルブを通るように流体を押しやるのに十分な速度で回転させられる。これは、第１および第２の回転速度が使用される場合において下流の流体要素へと移送される流体の量に帰着し得る。別の代替形態では、バルブが制御可能に密閉可能または開放可能であるマイクロバルブである場合、カートリッジが、流体の残りの部分を押しやってアリコートチャンバの中に戻すような回転速度で動作することができる。これが達成された後、マイクロバルブが開けられ、この回転により流体が計量チャンバから下流の流体要素の中まで押しやられる。

【0053】

別の実施形態では、流体の第２の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を上げるステップが、流体の残りの部分をアリコートチャンバまで戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を第１の回転速度まで上げることと、流体の第２の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにカートリッジの回転速度を第２の回転速度まで上げることとを含む。

【0054】

一実施例では、アリコートチャンバが約２．５ｍｍの深さおよび４．０ｍｍの幅を有する。径方向（回転軸に向かう方向）の高さは６ｍｍであってよい。
一実施例では、計量チャンバは０．８ｍｍの深さおよび３．８ｍｍの幅を有することができる。拡張チャンバを除いた高さは約７．０ｍｍであってよい。

【0055】

一実施例では、第２のダクトが０．５ｍｍの深さおよび１ｍｍの幅を有する。他の実施例では、第２のダクトの深さが０．１ｍｍから１ｍｍの間である。他の実施例では、第２のダクトが０．１ｍｍから１．５ｍｍの間の幅を有する。深さは回転軸の方向であり、幅は回転軸に対して垂直な平面内にある。

【0056】

別の態様では、本発明が、自動分析器のためのカートリッジを提供する。カートリッジが回転軸の周りで回転するように動作可能である。カートリッジが流体を受け取るための流体チャンバを備える。カートリッジがアリコートチャンバをさらに備える。カートリッジが、流体チャンバおよびアリコートチャンバを接続する第１のダクトをさらに備える。カートリッジが、毛管作用を利用して流体により計量チャンバを充填するように動作可能である計量チャンバをさらに備える。

【0057】

カートリッジが計量チャンバをアリコートチャンバに接続する第２のダクトをさらに備える。第２のダクトがアリコートチャンバ内にダクト入口を備える。第２のダクトが計量チャンバ内にダクト出口をさらに備える。ダクト出口がダクト入口よりも回転軸に接近する。第２のダクトが、毛管作用を利用して計量チャンバまで流体を流すように動作可能であるかまたはそのように設計される。第２のダクトが、毛管作用を得るように十分に小さい特徴的な寸法を利用することにより流体を計量チャンバまで流すように動作可能とされ得る。

【0058】

カートリッジが下流の流体要素をさらに備える。下流の流体要素がバルブを介して計量チャンバに接続される。カートリッジが生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造をさらに備える。流体構造が下流の流体要素を備える。下流の流体要素が流体構造に流体接続される。流体構造が、処理済み生体試料の測定を可能にするための測定構造を備える。流体構造が生体試料を受け取るように構成される。

【0059】

別の実施形態では、アリコートチャンバが上側部および下側部を有する。上側部が下側部よりも回転軸に接近する。計量チャンバが上側部分を有する。計量チャンバが下側部分を有する。上側部分が下側部分よりも回転軸に接近する。ダクト出口が計量チャンバの上側部分内にある。ダクト入口がアリコートチャンバの下側部内にある。

【0060】

別の実施形態では、第２のダクトおよびアリコートチャンバの断面図がじょうろに類似する形状である。
別の実施形態では、計量チャンバが計量チャンバ表面を有する。計量チャンバ表面が少なくとも部分的に丸みを有する。この実施形態では、計量チャンバ内に鋭利な角部（ｈａｒｄ ｃｏｒｎｅｒ）が存在することが回避され、それにより、計量チャンバ内で泡が形成されるかまたは付着することの可能性が低減され、また、計量チャンバを流体で完全に充填することが促進される。計量チャンバ内に泡が存在するのを回避することが所望される可能性があり、その理由は、泡が計量チャンバ内で保管され得る流体の量を変化させるからである。計量チャンバの充填中に泡が形成されると、これにより、下流の流体要素へ移送される流体の量の一貫性が失われる可能性がある。

【0061】

別の実施形態では、計量チャンバが側壁および中央領域を有する。側壁が中央領域から離れる方向において先細となる。中央領域から離れる方向において先細となる側壁を有することで、中央領域のエリアよりも側壁に近い方で毛管作用を大きくすることができる。これにより側壁が最初に流体で充填され得るようになり、それにより計量チャンバ内で泡が形成される可能性を低減することができる。

【0062】

他の実施形態では、計量チャンバが側壁を有する。計量チャンバのプロファイルが側壁に向かう方向において先細となる。
別の実施形態では、計量チャンバの側壁に隣接するところでの毛管作用が計量チャンバの中央領域の毛管作用より大きい。これにより、中央領域より先に側壁を流体で充填することができるようになる。

【0063】

別の実施形態では、側壁が中央領域より先に流体で充填されるように動作可能であり、それにより、計量チャンバ内で泡が形成および／または付着することが防止される。
別の実施形態では、計量チャンバの毛管作用が第２のダクト内での毛管作用より大きい。これにより、計量チャンバを流体で充填するのを補助することができる。

【0064】

別の実施形態では、カートリッジが、通気孔を備える拡張チャンバをさらに備える。拡張チャンバが計量チャンバに流体接続される。計量チャンバ内での毛管作用が拡張チャンバ内での毛管作用より大きい。拡張チャンバが計量チャンバよりも回転軸に近い。このような拡張チャンバを使用することにより、空気を計量チャンバから一様に出すことを可能にすることができる。これにより、計量チャンバ内で泡が形成されるかまたは付着することの可能性をさらに低減することができる。

【0065】

別の実施形態では、計量チャンバが上側縁部または表面を有する。上側縁部または表面は、計量チャンバの残りの部分よりも回転軸に接近する計量チャンバの境界部分である。この実施形態では、計量チャンバの上側セクションまたは境界部分の全体が拡張チャンバの中へと開いていてよい。これにより、計量チャンバを充填するときに泡が形成されるかまたは付着する可能性をさらに低減することができる。

【0066】

別の実施形態では、拡張チャンバがアリコートチャンバよりも回転軸に接近する。これは、拡張チャンバが流体で充填されることの可能性を低減することを理由として、有益となり得る。

【0067】

別の実施形態では、カートリッジが流体で充填されるリザーバをさらに備える。リザーバが、開けられるようにおよび流体チャンバまで流体を移送するように構成される。カートリッジが、例えば、リザーバを開けるのに使用され得るリザーバ開放要素を有することができる。リザーバ開放要素を作動させるかまたは起動するのにアクチュエータを使用し得ることも可能である。例えば、自動分析器が、リザーバを開けてリザーバ内に含まれる流体を流体チャンバの中に入れることを可能にするために、リザーバまたはリザーバに取り付けられる機構を作動させるデバイスを有することができる。

【0068】

リザーバは、例えば薄膜またはホイルであってよい取り外し可能シールまたは穿孔可能シールを用いて例えば密閉され得る。例えば、金属ホイルまたはプラスチックの薄膜の小片が穿孔可能シールとして使用され得る。流体チャンバ、または、カートリッジの別の構成要素が、穿孔可能シールを開けるための穿孔構造を有することができる。穿孔構造は、特定の穿孔可能シールを穿孔することができる任意の構造であってよく、これは例えば、ピン、ランス（ランセット）または鋭利な縁部であってよい。他の実施例では、リザーバを開けるために、取り外し可能シールが剥がされてもよい。

【0069】

別の実施形態では、流体チャンバまたは流体チャンバに接続される流体受け構造が、流体を流体チャンバへと計量分配するドージングニードル（ｄｏｓｉｎｇ ｎｅｅｄｌｅ）を受けるように構成される。これは例えば手動で実施されてよいか、または、自動分析器が、流体を流体チャンバまたは流体受け構造へと自動で計量分配するドージングニードルを有することができる。

【0070】

別の実施形態では、流体が以下のうちの任意の１つである：分散液、ナノ粒子を含む流体、血液型分類試薬を含む流体、免疫試薬を含む流体、抗体を含む流体、酵素を含む流体、酵素反応のための１つまたは複数の基質を含む流体、蛍光発光分子を含む流体、免疫化学反応を測定するための分子を含む流体、核酸の反応を測定するための分子を含む流体、組換体蛋白質を含む流体、ウイルス単離物を含む流体、ウイルスを含む流体、生体試薬を含む流体、溶媒、希釈剤、緩衝剤、蛋白質を含む流体、塩を含む流体、洗浄剤、核酸を含む流体、酸を含む流体、塩基を含む流体、水溶液、非水溶液、および、これらの組み合わせ。

【0071】

別の実施形態では、測定構造が、２つ以上の電極および／または光学測定構造を備える。測定システムが電気測定を行うためのシステムを備える。測定システムが光学測定を行うためのシステムを備える。

【0072】

いくつかの実施例では、光学測定構造が透明構造であってよい。測定システムが光学測定システムを備える。
いくつかの実施例では、光学的に透明であることが、近赤外線および近紫外線を含んでよい。他の実施例では、光学的に透明であることが、近赤外線または近紫外線を除外してもよい。

【0073】

いくつかの実施例が、さらにより複雑な試験のため、透明構造を備える測定構造と、電極と、の両方を有することができる。例えば、測定構造は電気化学発光測定を行うための構造であってよく、ここでは、電極が試料中で光学的励起を引き起こす。

【0074】

他の実施例では、測定構造が、処理済み生体試料の電気測定またはＥＣＬ測定を行うための２つ以上の電極を備える。例えば、Ｍａｒｔｉｎｅｚ−ＤｕａｒｔｅらまたはＫｉｍらの測定構造がカートリッジに組み込まれ得る。

【0075】

また、複数の実施例が電極のみを有することができる。例えば、電気化学検出構造では、電極が、酵素反応の結果として生じる電流を測定するのに使用され得る。
別の実施形態では、カートリッジが、流体接続部を介してアリコートチャンバに接続される過剰流体チャンバ（ｅｘｃｅｓｓ ｆｌｕｉｄ ｃｈａｍｂｅｒ）をさらに備える。流体接続部が流体接続部入口を備える。流体接続部入口はダクト出口よりも回転軸から離れる。これは、アリコートチャンバ内の流体の最大高さがダクト出口の下方にくることになることを理由として、有益となり得る。

【0076】

別の態様では、本発明が、実施形態によるカートリッジを受けるように構成される自動分析器を提供する。自動分析器が、カートリッジスピナ（ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｓｐｉｎｎｅｒ）と、測定システムと、自動分析器を制御するように構成される制御装置とを備える。

【0077】

制御装置が、流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とすることを目的としてカートリッジの回転速度を制御するためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。制御装置がさらに、第１のダクトを介して流体チャンバからアリコートチャンバまで流体を輸送することを目的としてカートリッジの回転速度を制御するためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。

【0078】

制御装置がさらに、流体を第２のダクトの中へ流すことを目的としておよび計量チャンバを１回目として充填することを目的として、リザーバ内の流体を押しやるためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。制御装置がさらに、計量チャンバからバルブを通るように流体の第１の部分を移送することを目的としておよび第１の残りの部分をアリコートチャンバの中に戻すように移送することを目的としてカートリッジの回転速度を上げるためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。制御装置がさらに、リザーバ内の流体を第２のダクトの中まで流すために押しやることを目的としておよび計量チャンバを２回目として充填することを目的としてカートリッジの回転速度を低下させるためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。

【0079】

制御装置がさらに、流体の第２の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送することを目的としておよび第２の残りの部分をアリコートチャンバの中に戻すように移送することを目的としてカートリッジの回転速度を上げるためにカートリッジスピナを制御するように構成またはプログラムされる。制御装置がさらに、測定構造を使用して測定を実施するために測定システムを制御するように構成またはプログラムされる。

【0080】

組み合わされる実施形態が相互に排他的ではないことを条件として、本発明の上で言及した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態が組み合わされ得ることを理解されたい。

【0081】

以下の実施形態で、図面を参照しながら単に例として本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0082】

【図1】流体の複数回の分取を実施するための流体要素を示す図である。

【図2】計量チャンバを示す断面図である。

【図3】流体要素を組み込むカートリッジの実施例を示す図である。

【図4】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す図である。

【図5】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図6】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図7】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図8】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図9】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図10】図１の流体要素を使用して流体の計量分配を実施する方法の一部を示す別の図である。

【図11】自動分析器の実施例を示す図である。

【図12】図１１の自動分析器を動作させる方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0083】

これらの図中の同様の参照符号を付される要素は、等価の要素であるかまたは同じ機能を果たすものである。上で考察した要素はその機能が等価である場合には以下の図では必ずしも考察されない。

【0084】

混成的（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ：異成分的、不均一的とも）な免疫化学アッセイの場合、試験感度および試験再現性を向上させるために、分離ステップまたは洗浄ステップを実施するのにしばしば洗浄緩衝剤が必要となる。臨床化学試験の場合、試料希釈または生化学反応のためにしばしば緩衝剤が必要となる。ポイントオブケア（ＰＯＣ）のディスポーザブルのためのＲｉｃｈｔｌｉｎｉｅ ｄｅｒ Ｂｕｎｄｅｓａｒｚｔｅｋａｍｍｅｒ（ＲｉｌｉＢＡＫ）のガイドラインによると、すべての液体試料が使い捨て容器上で予め保管される必要がある。予め保管するための容器（ｐｒｅ−ｓｔｏｒａｇｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）から、解放される分の流体量が通常は一度に解放される。流体量をアリコートへと分ける必要がある場合、複雑で大きいスペースを必要とするマイクロ流体構造が必要となる。このように大きいスペースが必要となることで、しばしば、マイクロ流体の使い捨て容器へと通じるパネル（ｐａｎｅｌ）として並列のマイクロ流体構造を実装することが阻害される。

【0085】

また、サイフォン、幾何学的バルブもしくは疎水性バルブなどの、ディスク型の使い捨て容器のために通常使用されるバルブは、１回のみ使用できるか、または特別な変形形態のサイフォンは複数回使用できるが、相互接続されるチャンバ内の流体量はバルブを通して完全に移送され、ここでは、この量をアリコートへと分けることを可能としない。したがって、現況技術のバルブを用いる場合、予め保管するための容器からある一定の流体量を解放して、サイフォンバルブを特徴とするマイクロ流体キャビティの中に入れて、この量を複数のアリコートへと分けることが不可能である。

【0086】

幾何学的バルブの欠点は、低い表面張力の流体を制御することが不可能であることである。これは特に洗浄緩衝剤に当てはまる。
疎水性バルブを使用することの欠点は、低い表面張力の流体を制御することが不可能であることである。これは特に洗浄緩衝剤に当てはまる。疎水性バルブはまた、１回しか使用され得ないという欠点を有する。

【0087】

現況技術のサイフォンの欠点は、現況技術のサイフォンが１回しか充填され得ないことである。使用された後にサイフォン内に残る気泡が次にサイフォンを充填するのを阻害する。また、サイフォンは、サイフォンの径方向内側に位置する流体量の全体を上流のチャンバから下流の流体要素の中まで移送する。

【0088】

図１が複数の流体構成要素１００を示す。流体構成要素１００はディスクを形成する流体構成要素の一部である。１０２を付される回転軸が存在する。さらに、この図には流体チャンバ１０４の一部分が示される。流体チャンバが、流体を受け取るように、または、アリコートチャンバ１０８まで繋がる流体チャンバダクト１０６を介して流体を提供するリザーバを有するように、設計される。この実施例では、アリコートチャンバ１０８がウェル形状である。アリコートチャンバ１０８を計量チャンバ１１２に接続する第２のダクト１１０が存在する。第２のダクト１１０がダクト入口１１４およびダクト出口１１６を有する。ダクト入口１１４がアリコートチャンバ１０８に繋がり、ダクト出口１１６が計量チャンバ１１２に繋がる。ダクト入口１１４が、第２のダクトのダクト出口１１６よりも回転軸１０２から離れる。

【0089】

計量チャンバ１１２がチューブ１２０を介して下流の流体要素１２２に接続される。この実施例では、チューブ１２０と下流の流体要素１２２との間にバルブ１２１が存在する。この実施例のバルブ１２１は毛管バルブである。バルブ１２１は多様な形で実装されてよい。いくつかの実施形態では、チューブ１２０が毛管バルブとして機能してもよい。いくつかの実施形態では、ダクトが同じロケーションで接続されてよく、制御可能なマイクロバルブが代わりに使用されてもよい。制御可能なマイクロバルブは計量チャンバ１１２とチューブ１２０との間またはチューブ１２０と下流の流体要素１２２との間に配置されてよい。

【0090】

拡張チャンバ１２４が計量チャンバ１１２の上側縁部１２６に境界を接して示されている。拡張チャンバ１２４を通気する通気孔１２８が存在する。計量チャンバ１１２と拡張チャンバ１２４との間の境界部分の全体が開いている。これにより、計量チャンバ１１２内で泡が形成されることの可能性を低減するのを補助することができる。いくつかの実施例では、拡張チャンバ１２４が、計量チャンバ１１２より大きい厚さを有することができる。ここでは、計量チャンバ１１２内で流体を維持するのに毛管力が利用され得る。１３０またさらにはＡ−Ａを付される破線が、計量チャンバ１１２の断面図のロケーションを示している。この断面図が図２に示される。アリコートチャンバ１０８も通気孔１２８を有するものとして示され得る。この実施形態では、ダクト入口１１４の周りの領域が漏斗形状である。アリコートチャンバ１０８が鋭利な縁部を有さないものとして示されていることにも留意されたい。鋭利な縁部が存在しないことで、ディスクを減速させるときに流体をアリコートチャンバ１０８からダクト入口１１４まで移動させるのを促進することが補助される。

【0091】

さらに、アリコートチャンバ１０８が、過剰流体チャンバ１３２に繋がる流体接続部１３４への接続部を有するものとして示される。流体接続部１３４が流体接続部入口１３６を有する。流体接続部入口１３６がアリコートチャンバ１０８内の最高液面を画定する。アリコートチャンバ１０８内の最高液面がダクト出口１１６よりも回転軸１０２から離れる。この実施例では流体接続部１３４が過剰流体チャンバ１３２に接続される。バルブまたは毛管バルブの使用は任意選択である。過剰流体チャンバは通気孔１２８を有するものとして示されており、過剰流体チャンバがさらにフェイルセーフチャンバ１４０に接続される。流体が過剰流体チャンバ１３２内まで流れるとき、フェイルセーフチャンバ１４０が充填される。フェイルセーフチャンバ１４０は、過剰流体チャンバ１３２に流体が入ったかどうかを光学的に示すのに使用され得る。例えば、使用中にフェイルセーフチャンバ１４０が充填されていない場合、フェイルセーフチャンバ１４０が、アリコートチャンバ１０８が流体で適切に充填されていないことを示すことができる。

【0092】

図２が、図１の１３０を付されるプロファイルＡ−Ａの断面図２００を示す。この図では、カートリッジのボディ２０２を見ることができる。計量チャンバ１１２のための開口部がボディ２０２内に存在する。この実施例のカートリッジ２０２のボディは射出成形によって製作される。カートリッジのボディは蓋２０８および支持構造２１０から組み立てられる。

【0093】

計量チャンバの最端部のところに、バルブ１２１に入る入口を見ることができる。計量チャンバ１１２が複数の異なる領域に分割されていることを見ることができる。縁部上に２つの側壁領域２０４が存在する。２つの側壁領域または２つの側部領域の間に中央領域２０６が存在する。中央領域２０６から離れる方向において側壁領域２０４がより狭くなっており、すなわち先細となっている。これにより、この領域での計量チャンバ１１２の寸法が狭くなっている。したがって、中央領域２０６よりも側壁領域２０４の毛管作用をより大きくすることができる。これにより、中央領域２０６よりも先に、最初に側壁領域において計量チャンバ１１２を流体で充填することができるようになる。これは、計量チャンバ１１２が流体で充填されるときに計量チャンバ１１２内で形成されるかまたは捕らえられる複数の泡を使用することができるという利点を有することができる。

【0094】

図３がカートリッジ３００への流体構成要素１００の一体化を示す。カートリッジ３００は平坦なディスク状であり、回転軸１０２を有するものとして示されている。流体を受け取るように適合されるかまたはそのように動作可能である流体チャンバ１０４が存在する。流体３０７で充填された流体リザーバ３０６がこの実施例では穿孔可能シール３０８を用いて密閉され、流体チャンバ１０４の壁上に穿孔要素３１０が存在する。流体リザーバが複数の係合表面またはリザーバ開放要素３１２を有し、これらが手動で操作され得るかまたはアクチュエータなどの装置によって操作され得、それにより、穿孔可能シール３０８が穿孔要素３１０に接触するようになる。これにより流体チャンバ１０４が流体３０７で充填されることになる。流体チャンバ１０４が第１のダクト１０６に接続されるものとして示されている。第１のダクト１０６がアリコートチャンバ１０８に接続される。ディスク３００が回転軸１０２を中心として回転させられるとき、遠心力によりダクト１０６を通るように流体３０７が押しやられる。これによりアリコートチャンバ１０８が流体３０７で充填されることになる。

【0095】

アリコートチャンバ１０８が、図１に示されるように計量チャンバ１１２に繋がる第２のダクト１１０に接続されて示されている。この実施例では、アリコートチャンバ１０８が、ディスクの平面に位置合わせされる平面となるように並べられる。回転軸がこの平面に対して垂直である。アリコートチャンバ１０８に対して過剰流体容器１３２が取り付けられる。これは任意選択の要素である。

【0096】

計量チャンバ１１２がチューブ１２０を介して下流の流体要素１２２に接続されて示されている。しかし、計量チャンバ１１２とチューブ１２０との間にバルブ１２１が位置する。下流の流体要素１２２は、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造３３６の一部である。

【0097】

流体構造３３６が、種々のダクトおよびサイフォン３４０によって接続される複数の流体要素３３８を備える。さらに、流体構造３３６内に複数の通気孔３４２が存在する。この実施例では、生体試料を流体構造３３６の中に配置するのを可能にする開口部３４６が存在する。さらに、開口部３４６を閉じて密閉するのに使用されるカバー蓋（ｃｏｖｅｒ ｌｉｄ）３４８が存在する。流体構造３３６が、測定システムを使用して生体試料に対して測定を行うのを可能にする測定構造３４４をさらに備える。

【0098】

測定システムは、例えば、処理済み生体試料に対して測定を行うための、光学システム、電気システム、または、これらの２つのシステムの組み合わせであってよい。
生体試料の処理は、回転軸を中心とした回転速度および継続時間を制御することによって制御され得る。サイフォン３４０は、毛管作用を利用して自動で充填されるように設計される。しかし、回転軸１０２を中心とした十分に高い回転速度により毛管作用に逆らう遠心力が生じる。したがって、回転速度を制御して特定の速度で回転の継続時間を制御することにより、生体試料の処理を制御することができる。通常の使用では、生体試料が入口３４６の中に配置され得、システムの回転速度が制御され得る。次いで、ある時点で、アクチュエータまたは他の機械的手段がリザーバ開放要素を操作するのに使用され、穿孔要素３１０により穿孔可能シール３０８を穿孔する。次いで、回転が、流体をアリコートチャンバの中に押しやることができ、多様な回転速度が、カートリッジ３００を使用して複数回の分取を実施するのに利用され得る。

【0099】

図４〜１０が、下流の流体要素１２２への流体の複数回の分取を実施するのに如何にして流体構成要素１００が使用され得るかを示している。
まず、図４では、流体が流体チャンバ１０４に加えられている。次いで、カートリッジが回転軸１０２を中心として回転させられる。これにより流体３０７が第１のダクト１０６を通ってアリコートチャンバ１０８の中まで移動するように押しやられる。次いで、流体３０７がアリコートチャンバ１０８を充填し、さらに、第２のダクト１１０の対応する径方向外側部分が流体で充填される。

【0100】

図５が、図４で示した速度および方向と同じ速度および同じ方向４００で回転するカートリッジを示す。図５ではすべての流体が流体チャンバ１０４から排液されている。流体３０７は、流体接続部入口１３６によって設定される最高液面５００まで第２のダクト１１０およびアリコートチャンバ１０８を充填するものとして示され得る。過剰な流体３０７が過剰流体チャンバ１３２およびフェイルセーフチャンバ１４０を充填しているものとして示され得る。

【0101】

次いで、図６で、ディスクが停止するかまたはその回転速度を減速する。第２のダクト１１０および計量チャンバ１１２内での毛管作用が計量チャンバ１１２の中に流体を引き入れ始めていることが示される。最初に、流体３０７が計量チャンバ１１２の周囲部または縁部を充填する。これにより、計量チャンバ１１２内での泡の形成または付着を防止することが補助される。カートリッジが急激に減速される場合、さらに、流体３０７の慣性が、流体３０７が計量チャンバ１１２に入るのを補助することができる。

【0102】

次いで、図７で、カートリッジが依然として固定した状態であるかまたは低下した回転速度であるとして示されており、計量チャンバ１１２が流体３０７で完全に充填されている。カートリッジまたはディスクも依然として休止状態であるとみなされてよい。

【0103】

図８は、破線８００が計量チャンバ１１２内に引かれていることを除いて、図７に示される図と同じ図である。計量チャンバ１１２内のこの線８００は計量チャンバ内の流体を複数のパートまたは部分に分割している。線８００から径方向内側（回転軸１０２に接近する）の流体量の一部または流体量の全体８０４が流れてリザーバの中に戻ることができる。径方向外側の部分（回転軸１０２から離れる）すなわち部分８０２が下流の流体要素１２２の中へ移送され得る。径方向内側の部分８０４は流体の残りの部分と称されてもよく、径方向外側の部分８０２は、下流の流体要素１２２の中へ移送される流体の部分８０２と称されてもよい。流体の量８０２がアリコートである。

【0104】

次いで、図９で、ディスクが加速して方向４００に回転し始める。ディスクが例えば図１および２に示される速度で回転することができる。ディスクが加速し、それにより毛管バルブ１２１が開く。流体の残りの部分８０４は移送されてアリコートチャンバ１０８に戻っている。流体の部分８０２が下流の流体要素１２２へ移送される過程にある。流体の液滴がチューブ１２０から落下しているのを見ることができる。

【0105】

次いで、図１０で、流体量８０２が下流の流体要素１２２へ完全に移送されており、図１０ではもはや見ることができないことが分かるであろう。流体の残りの部分８０４がアリコートチャンバ１０８の中へ移送されており、流体３０７と混合される。第１の分取ステップが終了し、このプロセスが図６から再び繰り返され得、このプロセスは、アリコートチャンバ１０８内の流体量３０７が計量チャンバ１１２の量より少なくなるまで、繰り返され得る。

【0106】

図１１が自動分析器の実施例を示す。自動分析器１１００がカートリッジ３００を受けるように適合される。回転軸１０２を中心としてカートリッジ３００を回転させるように動作可能であるカートリッジスピナ１１０２が存在する。カートリッジスピナ１１０２が、カートリッジの一部分１１０８に取り付けられるグリッパ１１０６に取り付けられるモータ１１０４を有する。カートリッジ３００が測定構造または透明構造１１１０をさらに有するものとして示されている。カートリッジ３００は測定システム１１１２の前方まで測定構造１１１０を移動させるように回転させられ得、測定システム１１１２が処理済み生体試料に対して例えば光学測定を実施することができる。上で示したアクチュエータ１１０４がこの図にも示される。アクチュエータ１１０４はカートリッジ１００内の流体リザーバを開けるのに使用され得る。いくつかの実施例では、アクチュエータが、カートリッジ３００の流体チャンバを充填するためのドージングニードルを備えるディスペンサに置き換えられてもよい。

【0107】

アクチュエータ１１１１、カートリッジスピナ１１０２および測定システム１１１２は、すべて、制御装置１１１４のハードウェアインターフェース１１１６に接続されて示されている。制御装置１１１４が、ハードウェアインターフェース１１１６と、電子記憶装置１１２０と、電子メモリ１１２２と、ネットワークインターフェース１１２４とに繋がるプロセッサ１１１８を含む。電子メモリ１１３０が、プロセッサ１１１８により自動分析器１１００の動作および機能を制御するのを可能にする機械実行可能命令を有する。電子記憶装置１１２０は、プロセッサ１１１８により命令１１３０が実行されたときに得られた測定１１３２を含むものとして示されている。ネットワークインターフェース１１２４が、プロセッサ１１１８によりネットワークインターフェース１１２６を介してラボラトリ情報システム１１２８に測定１１３２を送信するのを可能にする。

【0108】

図１２が、図１１の自動分析器１１００を動作させる方法を示すフローチャートを示す。最初に、ステップ１２００で、コマンド１１３０により、プロセッサ１１１８が、流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするためにカートリッジの回転速度を制御するようにカートリッジスピナを制御する。次いで、ステップ１２０２で、コマンド１１３０により、プロセッサ１１１８が、第１のダクトを介して流体チャンバからアリコートチャンバまで流体を移送するためにカートリッジの回転速度を制御するようにカートリッジスピナ１１０２を制御する。次いで、ステップ１２０４で、命令１１３０により、プロセッサ１１１８が、リザーバ内の流体を第２のダクトの中へ流すように押しやるためにおよび１回目として計量チャンバを充填するためにカートリッジスピナを制御する。次いで、ステップ１１０６で、命令１１３０を実行することにより、プロセッサ１１１８が、流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにおよび第１の残りの部分をアリコートチャンバに戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を上げるようにカートリッジスピナ１１０２を制御する。次いで、ステップ１２０８で、命令１１３０を実行することにより、プロセッサ１１１８が、リザーバ内の流体を第２のダクトの中へ流すように押しやるためにおよび２回目として計量チャンバを充填するためにカートリッジの回転速度を低下させるようにカートリッジスピナ１１０２を制御する。次いで、ステップ１２１０で、命令１１３０を実行することにより、プロセッサが、流体の第２の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにおよび流体の第２の残りの部分をアリコートチャンバに戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を上げるようにカートリッジスピナを制御する。最後に、ステップ１２１２で、命令１１３０を実行することにより、プロセッサ１１１８が、測定構造を使用して測定を実施するように測定システム１１１２を制御する。

【符号の説明】

【0109】

１００ 流体構成要素
１０２ 回転軸
１０４ 流体チャンバ
１０６ 流体チャンバダクト
１０８ アリコートチャンバ
１１０ 第２のダクト
１１２ 計量チャンバ
１１４ ダクト入口
１１６ ダクト出口
１２０ チューブ
１２１ バルブ
１２２ 下流の流体要素
１２４ 拡張チャンバ
１２６ 上側縁部
１２８ 通気孔
１３０ プロファイルＡ−Ａ
１３２ 過剰流体チャンバ
１３４ 流体接続部
１３６ 流体接続部入口
１４０ フェイルセーフチャンバ
２００ 断面図Ａ−Ａ
２０２ カートリッジのボディ
２０４ 側壁
２０６ 中央領域
２０８ 蓋
２１０ 支持構造
３００ カートリッジ
３０６ 流体を有する流体リザーバ
３０７ 流体
３０８ 穿孔可能シール
３１０ 穿孔要素
３１２ 係合表面またはリザーバ開放要素
３３６ 流体構造
３３８ 流体要素
３４０ サイフォン
３４２ 通気孔
３４４ 測定構造
３４６ 開口部
３４８ カバー蓋
４００ 矢印
５００ 最高液面
８００ 分割線
８０２ 流体の部分
８０４ 流体の残りの部分
１１００ 自動分析器
１１０２ カートリッジスピナ
１１０４ モータ
１１０６ グリッパ
１１０８ カートリッジの部分
１１１０ 測定構造
１１１１ アクチュエータ
１１１２ 測定システム
１１１４ 制御装置
１１１６ ハードウェアインターフェース
１１１８ プロセッサ
１１２０ 電子記憶装置
１１２２ 電子メモリ
１１２４ ネットワークインターフェース
１１２６ ネットワーク接続部
１１２８ ラボラトリ情報システム
１１３０ 実行可能命令
１１３２ 測定
１２００ 流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするためにカートリッジの回転速度を制御する
１２０２ 第１のダクトを介して流体を流体チャンバからアリコートチャンバまで輸送するためにカートリッジの回転速度を制御する
１２０４ アリコートチャンバ内の流体を第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび１回目として計量チャンバを充填するためにカートリッジスピナを制御する
１２０６ 流体の第１の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにおよび第１の残りの部分をアリコートチャンバの中に戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を上げる
１２０８ リザーバ内の流体を第２のダクトの中まで流すのを可能にするためにおよび２回目として計量チャンバを充填するためにカートリッジの回転速度を低下させる
１２１０ 流体の第２の部分を計量チャンバからバルブを通るように移送するためにおよび第２の残りの部分をアリコートチャンバの中に戻すように移送するためにカートリッジの回転速度を上げる
１２１２ 測定構造を使用して測定を実施する

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】