JP2015519560A - 試薬を含む流体を注出するためのカートリッジ - Google Patents

Abstract

本発明は、流体（１０４）を注出するためのカートリッジ（１００、２０２、２０２’、２０２”、４００、６００、８００）を提供する。カートリッジは、流体を受け入れるために、および、ベンチレーションガス（１０６）を受け入れるように動作可能な貯蔵部チャンバー（１０２）を含む。貯蔵部チャンバーは、ベンチレーションガスを受け入れるための入口部（１１４）、および、流体を注出するための出口部（１１６）を含む。貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分（１０６）は、動作位置にあるときに、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である。入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な一部分の中に位置付けされている。流体は、試薬を含む。カートリッジは、入口部を通るガス拡散を制限するためのバッフル手段（１０８、４０６、６０２、８０２）をさらに含む。貯蔵部チャンバーは、バッフル手段を介してベンチレーションガスを受け入れるように動作可能である。入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である貯蔵部チャンバーの一部分の中に、一定ガス圧力を維持するように動作可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、試薬を含む流体の注出に関し、とりわけ、流体を注出するためのカートリッジに関する。

医療研究所では、一般に、体外診断が、生体サンプルについて実施されている。そのようなテストは、ピペットを使用して手動で実施することが可能であるか、または、自動分析器を使用して実施することが可能である。自動分析器は、生体サンプルに試薬を自動的に加えることが可能であり、分析中に、生体サンプルの１つまたは複数の物理的特性を測定することが可能である。自動分析器は、先行技術において知られている。例えば、欧州特許第ＥＰ１９５９２５７Ａ２号は、複数の試薬カセットを保持するための試薬カセット保持メカニズムを含む自動分析器を開示している。

国際特許出願公開第ＷＯ２００７／１２２３８７号は、試薬貯蔵部の中に含有されている試薬を注出するためのカートリッジを開示している。カートリッジは、試薬の上方に囲まれたガススペースを画定する貯蔵部を含む。カートリッジは、使用時に、ガススペースにガスが入ることを許すガスベントをさらに含む。ベント出口部は、貯蔵部のベースに位置付けされている。ベントは、貯蔵部の中に可能な限り低く設置されており、一定のヘッド圧で変位され得る試薬の体積が増加されるようになっている。ＷＯ２００７／１２２３８７は、ベント出口部における気泡の発生が貯蔵部圧力の変動を引き起こし、気泡がベント出口部に形成されているときに圧力が上昇するということをさらに開示している。この効果は、試薬の上方のガススペースの体積を最小化することによって低減される。

本発明は、流体を注出するためのカートリッジ、自動分析器、および、自動分析器を用いて流体を注出する方法を、独立請求項の中に提供する。実施形態は、従属請求項の中に与えられている。

一態様では、本発明は、流体を注出するためのカートリッジを提供する。カートリッジは、流体を受け入れるために貯蔵部チャンバーを含む。また、貯蔵部チャンバーは、ベンチレーションガスを受け入れるように動作可能である。貯蔵部チャンバーは、ベンチレーションガスを受け入れるための入口部を含む。また、貯蔵部から流体を注出するための出口部が存在する。貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分は、カートリッジが動作位置に設置されているときに、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である。入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な一部分の中に位置付けされている。流体は、試薬を含む。カートリッジは、入口部を通るガス拡散を制限するためのバッフル手段をさらに含む。貯蔵部チャンバーは、バッフル手段を介してベンチレーションガスを受け入れる。ベンチレーションガスは、貯蔵部の中のガスに直接的に提供されるので、貯蔵部チャンバーの中の圧力の変化を引き起こす気泡形成はない。この実施形態では、バッフル手段は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である貯蔵部チャンバーの一部分に直接的にベンチレーションガスを提供する。したがって、本発明の実施形態は、カートリッジの外側と貯蔵部チャンバーの中のガスとの間に圧力の平衡が常に存在するという利点を有することが可能である。また、本発明の実施形態は、バッフル手段が、流体を損傷または劣化させ得る貯蔵部チャンバーの中へのガスの拡散を低減させるという利点を有する。また、貯蔵部チャンバーからのガスの拡散も低減されるので、バッフル手段は、貯蔵部チャンバーの中の流体の蒸発を低減させることが可能である。

本明細書で使用されているような制御装置は、１つまたは複数の他のデバイスの動作および／または機能を制御するためのデバイス、マシン、または装置を包含する。制御装置の例は、コンピューター、プロセッサー、埋め込み式システムまたは制御装置、プログラマブル論理制御装置、およびマイクロ制御装置を含むことが可能であるが、それに限定されない。本明細書で使用されているような「コンピューティングデバイス」または「コンピューター」は、プロセッサーを含む任意のデバイスを包含する。本明細書で使用されているような「プロセッサー」は、プログラムまたはマシン実行可能命令を実行することができる電子的なコンポーネントを包含する。

本明細書で使用されているような「コンピューター可読のストレージ媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサーによって実行可能である命令を保存することができる任意の有形のストレージ媒体を包含する。コンピューター可読のストレージ媒体は、コンピューター可読の非一時的なストレージ媒体と呼ばれることがある。

「コンピューターメモリー」または「メモリー」は、コンピューター可読のストレージ媒体の例である。コンピューターメモリーは、プロセッサーまたは他の制御装置に直接的にアクセス可能な任意のメモリーである。「コンピューターストレージ」または「ストレージ」は、コンピューター可読のストレージ媒体の例である。コンピューターストレージは、任意の不揮発性のコンピューター可読のストレージ媒体である。

本明細書で使用されているような「ユーザーインターフェース」は、ユーザーまたはオペレーターが、コンピューターまたはコンピューターシステムとやりとりをすることを可能にするインターフェースである。

本明細書で使用されているような「ハードウェアインターフェース」は、プロセッサーまたは他の制御装置が、外部コンピューティングデバイスおよび／もしくは装置とやりとりをすること、ならびに／または、外部コンピューティングデバイスおよび／もしくは装置を制御することを可能にするインターフェースを包含する。ハードウェアインターフェースは、プロセッサーが、外部コンピューティングデバイスおよび／または装置に制御信号または命令を送信することを可能にすることができる。

一態様では、本発明は、流体を注出するためのカートリッジを提供する。カートリッジは、流体を受け入れるように、および、ベンチレーションガスを受け入れるように動作可能である貯蔵部チャンバーを含む。本明細書で使用されているようなベンチレーションガスは、貯蔵部チャンバーから流体が除去されるときに、貯蔵部チャンバーの外側と貯蔵部チャンバーの内側との間で圧力を等しくするために使用されるガスを包含する。貯蔵部チャンバーは、ベンチレーションガスを受け入れるための入口部、および、流体を注出するための出口部を含む。貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分は、動作位置にあるときに、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である。入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な一部分の中に位置付けされている。換言すれば、カートリッジが動作位置にあるときに、ベンチレーションガスが、所定の場所において貯蔵部チャンバーに加えられ、その所定の場所には、ベンチレーションガスが既に存在しており、または、その所定の場所は、ベンチレーションガスで即座に充填される。流体は、試薬を含む。本明細書で使用されているような試薬は、化学反応もしくは生化学反応を引き起こすために化学システムに加えられるか、または、反応が起こっているかどうかを確かめるために加えられる物質もしくは化合物である。

カートリッジは、入口部を通るガス拡散を制限するためのバッフル手段をさらに含む。貯蔵部チャンバーは、バッフル手段を介してベンチレーションガスを受け入れるように動作可能である。本明細書で使用されているようなバッフル手段は、入口部へ到達するためにガスに特定の経路をたどらせる構造体を包含する。バッフル手段は、入口部へのおよび／または入口部からのガスの拡散を制限する手段を提供する。本明細書で使用されているようなそのようなガス拡散は、外への拡散から、カートリッジの中への、および／または、貯蔵部チャンバーの中に既に存在しているガスの中へのベンチレーションガスの拡散を指すことが可能である。この実施形態は、カートリッジの中の試薬の寿命を維持することが可能であるので有利であり得る。例えば、試薬に応じて、ベンチレーションガスの成分は、試薬が有効性を失うこと、または、その化学的な反応性を失うことを引き起こす可能性があり、貯蔵部チャンバーの内側のガスは、流体からの蒸気を含有することも可能である。バッフル手段は、入口部からの流体蒸気の拡散も制限する。これは、特定の試薬の濃度が変化することを防止するのを助けることが可能である。

別の実施形態では、カートリッジは、入口部をシールするためのキャップを含む。キャップは、入口部を開けるために、開位置へ移動させられるように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、キャップは、直接的に入口部をシールすることが可能であり、すなわち、キャップのシーリング効果は入口部にある。他の実施形態では、キャップは、バッフル、または、バッフルの一部分をシールする。これは、入口部を間接的にシールする。

いくつかの実施形態では、本明細書で使用されているようなキャップは、入口部を開閉させるように動作可能な機械的なパーツとすることが可能である。キャップの例は、プラスチックの取り外し可能なピース、１片のテープ、および、カートリッジと連動するように動作可能な機械的なパーツ（例えば、スクリューキャップなど）を含むことが可能である。

別の実施形態では、入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である貯蔵部チャンバーの一部分の中に、一定の圧力を維持するように動作可能である。圧力を一定の値に維持することは、より正確な流体の注出を可能にするので、この実施形態は有益であり得る。いくつかの実施形態では、入口部は、流体を注出するときに、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である貯蔵部チャンバーの一部分の中に、一定の圧力を維持するように動作可能である。

例えば、米国特許出願公開第２０１０／００１５００９Ａ１号では、流体の中に沈められている入口部が開示されている。ガスは、入口部においてバブリングすることによって、カートリッジ貯蔵部の中へ進入する。このバブリングは、貯蔵部の中に小さい変動を引き起こす。これは、注出される流体の量の不安定につながり得る。とりわけ、流体の量がマイクロ流体の範囲の中にある場合に、本発明の実施形態は、より正確な流体の注出を提供することが可能である。

別の実施形態では、入口部は、貯蔵部チャンバーが、１０パーセントから９０パーセントの間で、流体で満たされている（好ましくは、２０パーセントから８０パーセントの間で、流体で満たされている）ときに、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能である貯蔵部チャンバーの一部分の中に、一定の圧力を維持するように動作可能である。圧力を一定の値に維持することは、より正確な流体の注出を可能にするので、この実施形態は有益であり得る。

いくつかの実施形態では、カートリッジは、流体を貯蔵部チャンバーの中へ充填するために充填入口部を含むことが可能である。
いくつかの実施形態では、ベンチレーションガスは、通常の大気とすることが可能である。いくつかの実施形態では、バッフル手段は、大気に開放されている。

別の実施形態では、キャップは、入口部を開けるために、開位置へ移動させられるように動作可能である。キャップは、取り外し可能とすることができ、または、移動可能とすることができるが、カートリッジに固定される。

別の実施形態では、キャップは、閉位置へ移動させられるように動作可能である。例えば、これは、入口部を再シールするために有用であり得る。
別の実施形態では、キャップは、開位置から閉位置へ移動させられるように動作可能である。

別の実施形態では、キャップは、閉位置から開位置へ移動させられるように動作可能である。
別の実施形態では、カートリッジは、入口部をシールするためのキャップを含む。カートリッジは、キャップが開いているときに、バッフル手段の少なくとも一部分を形成するように動作可能である。動作位置へキャップを設置するキャップの取り外しが、バッフル手段の一部分を形成するので、この実施形態は有益であり得る。

別の実施形態では、カートリッジは、キャップを取り付けるためにねじ山を含む。バッフル手段は、ねじ山の中に形成される拡散経路を含む。例えば、拡散経路は、ねじ山の中へ成形されたチューブとすることが可能であり、または、ねじ山の表面の上に切り込まれ、もしくは成形されたチャネルとすることが可能である。この実施形態は、バッフル手段を提供し、それを既存の構造体の中へ一体化させるコスト効率の良い手段を提供するので、有益であり得る。

別の実施形態では、拡散経路は、ねじ山の中にチャネルである。カートリッジは、キャップの開口を所定の量に限定するためのキャップ拘束部をさらに含む。例えば、キャップ、および、カートリッジの一部分は、その上にタブまたはブロックをそれぞれ有することが可能である。キャップが、例えば、４分の１回転、２分の１回転、または４分の３回転だけ開いているときに、それは、キャップがさらに回転することを防止することが可能である。チャネルに沿う拡散が、予想可能であり、異なるカートリッジの間で差がないように、ねじ山を所定の量だけ開ける手段を提供することが可能であるので、この実施形態は有益であり得る。

別の実施形態では、バッフル手段は、カートリッジの外部表面の上に少なくとも部分的に形成されている。この実施形態は、バッフル手段をカートリッジの中へ一体化させる接触手段を提供することが可能であるので、有益であり得る。

別の実施形態では、バッフル手段は、外部表面の上に装着されているチューブを含む。
別の実施形態では、バッフル手段は、貯蔵部チャンバーの中に少なくとも部分的に形成されている。バッフル手段は、既存のカートリッジに加えることが可能であるので、または、バッフル手段は、特定の流体に合わせることが可能であるので、この実施形態は有益であり得る。例えば、いくつかの流体は、試薬を保存するために別のものよりも大きい拡散を制限するバッフル手段を必要とする可能性がある。

別の実施形態では、バッフル手段は、貯蔵部チャンバーの中に少なくとも部分的に位置付けされているチューブを含む。貯蔵部チャンバーの中のチューブの量は、カートリッジの製造の間に、容易に調節することが可能であるので、この実施形態は有益であり得る。

別の実施形態では、チューブは、開口部および入口部を含む。開口部は、大気またはガス供給部へ直接的に開放することが可能である。ガスフィルターが、入口部に存在することが可能である。

キャップは、例えば、ねじ山によって装着することが可能である。キャップが閉位置にあるときに、それは、入口部に押し付けており、入口部をシールしている。キャップが回して外されると、それは、入口部から離れて移動し、入口部を開ける。

別の実施形態では、チューブは、長さ対直径の比率が少なくとも２である。
別の実施形態では、チューブは、長さ対直径の比率が少なくとも１００である。
別の実施形態では、カートリッジの少なくとも一部は、射出成形されている。バッフル手段は、その一部によって、少なくとも部分的に形成されている。

別の実施形態では、バッフル手段は、ガスフィルターを含む。いくつかの実施形態では、ガスフィルターは、入口部を通る拡散をさらに低減させることを助けることが可能であるので、有益であり得る。いくつかの実施形態では、ガスフィルターは、ガスだけを通すために、微小孔部を有することが可能であり、いくつかの実施形態では、フィルターは、疎水性とすることが可能である。他の実施形態では、ガスフィルターは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、炭素繊維、ＰＴＦＥでコーティングされた炭素繊維、ポリマー繊維、またはフッ素ポリマー繊維の多孔性の形態とすることが可能である。

また、ガスフィルターが貯蔵部チャンバーの中の流体を保持することを助けることが可能であるという態様から、この実施形態は有益であり得る。
別の実施形態では、カートリッジは、流体をさらに含む。

別の実施形態では、流体は、血液型判定試薬を含む。
別の実施形態では、流体は、希釈剤を含む。
別の実施形態では、流体は、溶媒を含む。

別の実施形態では、流体は、触媒を含む。
別の実施形態では、流体は、抗体を含む。
別の実施形態では、流体は、酵素を含む。

別の実施形態では、流体は、組み換えタンパク質を含む。
別の実施形態では、流体は、ウィルス分離株を含む。
別の実施形態では、流体は、ウィルスを含む。

別の実施形態では、流体は、生物試薬を含む。
別の実施形態では、流体は、タンパク質を含む。
別の実施形態では、流体は、塩を含む。

別の実施形態では、流体は、洗浄剤を含む。
別の実施形態では、流体は、核酸を含む。
別の実施形態では、流体は、酸を含む。

別の実施形態では、流体は、塩基を含む。
別の実施形態では、流体は、分散剤を含む。本明細書で使用されているような分散剤は、流体の中に懸濁されている粒子または微粒子を包含する。

別の実施形態では、流体は、ラテックス粒子を含むことが可能である。
別の実施形態では、流体は、ナノ粒子を含むことが可能である。
別の実施形態では、流体は、磁性粒子を含むことが可能である。

別の実施形態では、カートリッジは、流体を注出するためにディスペンサーをさらに含む。ディスペンサーは、出口部から流体を受け入れるように動作可能である。いくつかの実施形態では、ディスペンサーは、マイクロ流体のディスペンサーとすることが可能である。他の実施形態では、ディスペンサーは、ノズルとするか、または、ノズルを含むことが可能である。例えば、ディスペンサーは、直線状のチューブとするか、または、直線状のチューブを含むことが可能であり、または、それは、１つまたは複数の弁がその中に含有されているノズルとするか、または、１つまたは複数の弁がその中に含有されているノズルを含むことが可能である。

別の実施形態では、ディスペンサーは、バッフル手段と独立した速度で流体を注出するように動作可能である。換言すれば、流体の注出は、バッフル手段によって、調整または制御されない。

例えば、米国特許出願第２０１１／０３０７６０Ａ１号では、物質を制御可能に放出するための装置が開示されている。調整器エレメントは、装置の中へのガスのフローを制限し、流体の放出速度を効果的に制御する。それとは対照的に、本発明の実施形態は、バッフル手段と効果的に独立した速度で、流体を注出することが可能である。バッフル手段は、注出の速度に対して、そのような小さい効果を有することが可能であるので、効果は、注出される実際の体積よりも非常に小さい。これは、より正確な流体の注出を可能にすることができる。

別の実施形態では、ディスペンサーは、マイクロ流体のディスペンシングアッセンブリである。
別の実施形態では、ディスペンサーは、１０μＬ未満の体積、５００ｎＬ未満の体積、２００ｎＬ未満の体積、１００ｎＬ未満の体積、および、２０ｎＬ未満の体積のうちのいずれか１つを注出するように動作可能である。

別の実施形態では、キャップは、カートリッジに取り付けられている。
別の実施形態では、キャップは、カートリッジから取り外されるように動作可能である。

別の実施形態では、キャップは、開位置と閉位置との間で移動可能であり、開位置にあるときに、キャップがバッフル手段を開ける。
別の態様では、本発明は、本発明の実施形態によるカートリッジを保持または受け入れるために自動分析器を提供する。自動分析器は、ディスペンサーを作動させるように動作可能なアクチュエーターアッセンブリを含む。自動分析器は、アクチュエーターアッセンブリの動作を制御するために制御装置をさらに含む。

ディスペンサーは、機械的に、空気圧式に、磁気的に、および／または電気的に作動させることが可能である。これは、実装形態、および、どのようにディスペンサーが構成されるかということに左右される。ある実施形態では、カートリッジは、自動分析器の中へ設置されるときに、動作位置になっている。

別の態様では、本発明は、自動分析器を用いて流体を注出する方法を提供する。方法は、カートリッジを提供するステップを含む。カートリッジは、貯蔵部チャンバーを含む。貯蔵部チャンバーは、流体で充填される。流体は、試薬を含む。貯蔵部チャンバーは、ベンチレーションガスを受け入れるための入口部、および、流体を注出するための出口部を含む。カートリッジは、入口部を通るガス拡散を制限するためにバッフル手段をさらに含む。カートリッジは、流体を注出するためにディスペンサーをさらに含む。方法は、自動分析器の中において動作位置にカートリッジを設置するステップをさらに含む。自動分析器は、ディスペンサーを作動させるためのアクチュエーターアッセンブリを含む。方法は、ディスペンサーを使用して、出口部から流体を受け入れるステップをさらに含む。方法は、流体を注出するためにアクチュエーターアッセンブリを動作させるステップをさらに含む。方法は、バッフル手段を介して入口部においてベンチレーションガスを受け入れるステップをさらに含む。方法は、貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分をベンチレーションガスで充填するステップをさらに含む。入口部は、ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な一部分の中に位置付けされている。

別の実施形態では、方法は、ベンチレーションガスとして空気を提供するために、バッフル手段からシールを除去するステップをさらに含む。
本発明の上述の実施形態のうちの１つまたは複数は、組み合わされた実施形態が互いに矛盾しない限り、組み合わせることが可能であるということが理解される。

以下では、本発明の実施形態が、単に例として、図面を参照して、非常に詳細に説明されている。

本発明の実施形態によるカートリッジ１００を図示する図である。 本発明の実施形態による自動分析器２００を図示する図である。 本発明の実施形態による方法を図示するフロー図である。 本発明のさらなる実施形態によるカートリッジを図示する図である。 図４に示されているカートリッジをさらに図示する図である。 本発明のさらなる実施形態によるカートリッジを図示する図である。 図６に示されているカートリッジをさらに図示し、図６に示されているカートリッジの外部表面の上の視点を提供する図である。 本発明のさらなる実施形態によるカートリッジを図示する図である。 図８に示されているカートリッジをさらに図示する図である。 本発明のさらなる実施形態によるカートリッジを図示する図である。

これらの図において、同様に付番されているエレメントは、均等エレメントであるか、または、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に議論されてきたエレメントは、機能が均等である場合には、後出の図では必ずしも議論しない。

図１は、本発明の実施形態によるカートリッジ１００を図示している。カートリッジ１００は、流体１０４を保持するための貯蔵部チャンバー１０２を含む。貯蔵部チャンバー１０２は、流体１０４で部分的にだけ充填されている。貯蔵部チャンバー１０２の上部には、ガス１０６で充填される領域が存在している。貯蔵部チャンバー１０２に隣接しているのは、バッフル手段１０８である。この例では、バッフル手段１０８は、大気ベント部（ｖｅｎｔ−ｔｏ−ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）１１０を有している。バッフル手段を通って進行すると、随意的なガスフィルター１１２が存在しており、ガスフィルター１１２は、貯蔵部チャンバー１０２への入口部１１４をカバーしている。入口部１１４は、貯蔵部チャンバー１０２のガス充填部分１０６にベンチレーションガスを提供する。入口部１１４は、バッフル手段１０８に取り付けられている。流体１０４は、出口部１１６を介して貯蔵部チャンバー１０２を出ていく。この例では、随意的なディスペンサー１１８が存在している。この実施形態では、ディスペンサーは、流体をポンプ送りするためのメカニズムとすることが可能であるか、または、それは、単純に、流体を注出するためのノズルもしくはチューブとすることが可能である。

図２は、本発明の実施形態による自動分析器２００を図示している。この自動分析器は、３つのカートリッジ２０２、２０２’、および２０２”を有するものとして示されている。カートリッジ２０２に接続されているアクチュエーターアッセンブリ２０４が存在している。カートリッジ２０２’に取り付けられているアクチュエーターアッセンブリ２０４’が存在している。カートリッジ２０２”に取り付けられているアクチュエーターアッセンブリ２０４”が存在している。アクチュエーター２０４、２０４’、２０４”は、カートリッジ２０２、２０２’、２０２”のディスペンサー１１８を作動させるためのものである。自動分析器２００は、サンプルホルダー２０６とカートリッジ２０２、２０２’および２０２”との間に相対移動２１２を提供する相対移動手段２１０を有するものとして示されている。サンプルホルダー２０６は、生体サンプル２０８を含有するものとして示されている。カートリッジ２０２、２０２’、２０２”が使用され、１つまたは複数の流体を生体サンプル２０８に加えることが可能である。自動分析器２００は、随意的に、測定システム２１４を含むことが可能である。測定システムは、生体サンプル２０８の物理量または物理的特性を測定するための１つまたは複数のセンサーを含むことが可能であり、例えば、測定システム２１４は、ＮＭＲシステム、光透過型または光反射型測定システム、電気化学センサーもしくは光学センサー、ｐＨメーター、カメラシステム、またはクロマトグラフィーシステムを含むことが可能である。また、相対移動手段２１０は、サンプルホルダー２０６を測定システム２１４に移動させるように動作可能である。

カートリッジ２０２、２０２’、２０２”、および測定システム２１４の配置は、代表的なものである。また、測定システム２１４は、代替的に、サンプルホルダー２０６の一部とすることが可能である。いくつかの実施形態では、サンプルホルダー２０６は、固定位置にとどまっていることが可能であり、カートリッジ２０２、２０２’、２０２”は、移動することが可能である。アクチュエーションシステム２０４、２０４’、２０４”、および測定システム２１４は、コンピューターシステム２２０のハードウェアインターフェース２２２に接続されているものとして示されている。コンピューターシステム２２０は、自動分析器２００のための制御装置として機能する。コンピューター２２０は、プロセッサー２２４を含有するものとしてさらに示されており、プロセッサー２２４は、ハードウェアインターフェース２２２を使用して、自動分析器２００の動作および機能を制御することが可能である。プロセッサー２２４は、ユーザーインターフェース２２６、コンピューターストレージ２２８、およびコンピューターメモリー２３０にさらに接続されているものとして示されている。コンピューターストレージ２２８は、分析要求２３２を含有するものとして示されている。分析要求２３２は、生体サンプル２０８を分析するための要求を含有している。

コンピューターストレージ２２８は、測定システム２１４から受信されたセンサーデータ２３４をさらに含有するものとして示されている。コンピューターストレージ２２８は、センサーデータ２３４を使用して決定された分析結果２３６をさらに含有するものとして示されている。コンピューターメモリー２３０は、制御モジュール２４０を含有している。制御モジュール２４０は、コンピューター実行可能コードを含有しており、コンピューター実行可能コードは、プロセッサー２２４が自動分析器２００の動作および機能を制御することを可能にする。例えば、制御モジュール２４０は、分析要求２３２を使用し、コマンドを発生させ、アクチュエーションシステム２０４、２０４’、２０４”、測定システム２１４、および相対移動システム２１０に発生および送信することが可能である。また、制御モジュール２４０は、センサーデータ２３４を使用して分析結果２３６を発生させることが可能である。

図３は、本発明の実施形態による方法を図示するフロー図を示している。第１に、ステップ３００において、カートリッジが提供される。次に、ステップ３０２において、カートリッジが、自動分析器の中に設置され、カートリッジは、動作位置にある。次に、ステップ３０４において、流体は、ディスペンサーを使用して出口部から注出される（すなわち、受け入れられる）。次に、ステップ３０６において、アクチュエーターセンターは、流体を注出するように動作される。次に、ステップ３０８において、ベンチレーションガスが、バッフル手段を介して、流体貯蔵部の入口部において受け入れられる。最後に、ステップ３１０において、貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分が、ベンチレーションガスで充填される。

図４および図５は、本発明によるカートリッジ４００の代替的な実施形態を示している。図４および図５では、２つのカートリッジが、共通のハウジングの中へ一体化されている。このカートリッジ４００の設計は、ねじ山４０４によって固定されるキャップ４０２を有している。貯蔵部チャンバー１０２は、キャップ４０２によってシールされる。ねじ山４０４の中に切り込まれるか、または成形されたチャネル４０６が存在している。図５に示されているように、キャップ４０２がわずかに開けられると、チャネル４０６は、大気ベント部１１０を形成する。ねじ山４０４の上部において、キャップ４０２とねじ山４０４との間のギャップが、入口部１１４を形成する。いくつかの実施形態では、ガスフィルターは、入口部１４の開口部を横切って広がっていることが可能である。その位置は、図５において、５００のマークを付けられている。キャップ４０２が閉められると、貯蔵部チャンバー１０２がシールされ、入口部１１４が閉められる。キャップ４０２が開けられると、ガスは、チャネル４０６の中へ拡散することが可能である。キャップ４０２が開けられる量は、キャップ４０２の上にストッパーを設置し、貯蔵部チャンバー１０２の上に対応するストッパーを設置することによって制御され、キャップ４０２が開けられ過ぎることを防止することが可能である。

図６および図７は、本発明のさらなる実施形態によるカートリッジ６００を図示している。図６および図７では、２つのカートリッジが、共通のハウジングの中へ一体化されており、図６および図７に示されている実施形態では、チューブ６０２が使用されており、チューブ６０２は、貯蔵部チャンバー１０２の表面に取り付けられているか、または、貯蔵部チャンバー１０２の中へ成形されているか、もしくは、部分的に成形されているかのいずれかである。チューブ６０２は、大気ベント部１１０を有しており、カートリッジ６００の外側にある曲がりくねった経路をたどる。次いで、チューブ６０２は、貯蔵部チャンバー１０２の入口部１４に接続されている。

図８および図９は、本発明のさらなる実施形態によるカートリッジ８００を図示しており、図８および図９において、２つのカートリッジが、共通のハウジングの中へ一体化されており、この例では、チューブ８０２への入口において装着されたガスフィルター１１２が存在している。チューブは、貯蔵部チャンバー１０２の中に位置付けされている。チューブは、キャップ４０２が装着されているねじ山の上部まで延在している。この実施形態では、ガスフィルター１１２は、流体がカートリッジ１０２を離れることを防止し、また、外部粒子または液体（例えば、ダスト粒子、または、凝縮水の液滴）が、チューブ８０２に進入し、チューブ８０２を詰まらせることを防止する。図９は、カートリッジ８００のうちの１つの上で取り外されているガスフィルター１２の例を示している。また、図９では、キャップ４０２も取り外されている。どのように、入口部１１４が、貯蔵部チャンバー１０２の中において、最も高い点で位置付けされているということを見ることが可能である。ガスフィルター１１２は、流体が貯蔵部チャンバー１０２を出ていくことを防止する。

図１０は、カートリッジ１００の別の例を示している。この例は、カートリッジ１００の中へのガスの拡散を議論するために使用される。カートリッジ１００は、貯蔵部チャンバー１０２を含み、貯蔵部チャンバー１０２は、流体１０４およびガス１０６で部分的に充填されている。この図では、バッフル手段は、チューブ１０８によって表されている。バッフル手段１０８は、大気ベント部１１０および入口部１１４を有しており、入口部１１４は、ガスの充填された領域１０６の中において、貯蔵部チャンバー１０２に進入する。１０００のマークを付けられているラインは、バッフル手段１０８を通って入口部１１４へ拡散するガス分子を表している。

図１０に示されているカートリッジは、貯蔵部チャンバー１０２の内側に、ガスおよび液体の両方を有している。チャンバーの外側は、大気条件になっている。これらの２つの領域は、チューブによって分離されている。カートリッジの中の液体は、大気ガスの中の分子によって、徐々に劣化させられる可能性がある。これらの分子は、拡散によって、周囲の環境からカートリッジの内側へ移動する。

チューブ直径および長さをどのように規定するかということについての計算が詳述され、液体の化学的な特性の速過ぎる破壊を防止するために、これらのパラメーターをどのように選択するかということについて明示している。

基本的に、チューブ１０８が長くなればなるほど、および、細くなればなるほど、カートリッジの内側の分子１０００の拡散は遅くなる。一般的パラメーター（本明細書で、インピーダンスと称される）が規定され、それは、計算を実施するために使用され、その計算は、カートリッジが同じ環境において開けられたままである場合に、特定の時間の間、カートリッジが使用可能であることとなるということを保証する。Ｚは、チャネルを横切る分子１０００の濃度差と分子フラックスとの間の比率に、カートリッジの中に拡散する分子１０００の拡散定数Ｄを乗じたとものして規定される。

このインピーダンスは、長くて丸いチューブに関して容易に計算することが可能であり、基準として使用される。
そのような計算を行うために、環境からの分子による汚染または劣化に起因して、液体がそれ以上は使用可能でなくなる条件を規定または決定することが必要である。したがって、貯蔵部の内側に拡散された分子１０００の臨界数を表現する量（Ｎｃｒｉｔ）が存在する。この量は、溶解度などのようないくつかのパラメーター、および、温度または圧力などのような異なる化学反応パラメーターに大きく依存する。

重要変数を規定するために、濃度は、分子／ｍ^３とする。
− ｔ＿ｌｉｆｅ： 貯蔵部の希望継続時間（持続時間 時間）
− Ｃ＿０： 周囲の環境の中のこの分子の濃度
− Ｎ＿ｃｒｉｔ： 時間ｔ＿ｌｉｆｅの間に決して到達されるべきでないカートリッジの内側の粒子の臨界数
− Ｖ＿ｃａｒｔ： カートリッジの全体積
− Ｖ＿ｇａｓ： カートリッジの中のガスの体積
− Ｃ＿ｇａｓ＿０： 貯蔵部のガス部の中の分子の初期濃度
− Ｄ： 考慮される条件における分子の拡散定数である
− Ｚ： 幾何学形状インダクタンス
− 丸くて長い均質なチューブに関して、
○ Ｌ： 長さ
○ Ｓ： 断面表面（＝πＲ^２）
Ｚは、チャネルを横切る濃度差と分子フラックスとの間の比率に拡散定数Ｄを乗じたものとして規定される。

単純な丸くて長い幾何学形状に関して、外側から内側への最大分子フローは、定常状態近似で規定することが可能である。

したがって、単純な統合によって、時間ｔにおいて、内側に拡散されたカートリッジの中の分子の最大数は、

次いで、この不等式を必要とするということを推定することが可能である。

より一般的な方式では、

貯蔵部の内側の液体に関するｔよりも大きい寿命を信頼性高く確実にするために、インピーダンスＺは、この公式に従わなければならない。

前に記載したように、チュービングが均質に丸い特別の場合では、Ｚは次式によって規定される。

したがって（円形チュービングに関して）、

チューブのインピーダンスＺがＺｃｒｉｔよりも大きい限り、液体およびカートリッジの持続時間は、最小時間ｔの間、維持される。
例：水の中のＣＯ_２
− Ｄ＝０．１６ｅ−４ｍ^２／秒
− Ｖ＿ｃａｒｔ＝３０ｍｌ＝３０ｅ−６ｍ^３
− Ｔ＿ｌｉｆｅ＝１年＝３６５．２５＊２４＊３６００秒
− ｐＣＯ_２＝４ｅ−４＊１０１３２５（空気の中のＣＯ_２の分圧）
− Ｎ＿ｃｒｉｔ＝Ｎ＿ｃｒｉｔ＿ｇａｓ＋Ｎ＿ｃｒｉｔ＿ｌｉｑ
○ Ｎ＿ｃｒｉｔ＿ｇａｓ＝Ｖｇａｓ＊（Ｎａ＊ｐＣＯ_２）／（Ｒ＊Ｔ）
■ここで、Ｎａ＝アボガドロ定数、Ｒ＝理想気体定数、および、Ｔ＝温度である。

○ Ｎ＿ｃｒｉｔ＿ｌｉｑ＝Ｖｌｉｑ＊ＭａｘＣｏｎＣＯ_２
■この値は、約１２０ｍｇ／ｌとなるようにとられ、それは、Ｎ＿ｃｒｉｔ＿ｇａｓに関するものよりも非常に多い。

ガス体積の中の分圧が到達されるときに、ガスの中のＣＯ_２分子の臨界数が到達され、ＣＯ_２分子が水の中に飽和される（ガスを飽和させるのに必要とされる数のおおよそ２倍）。

− １年の安定性に関して、
○ Ｖｌｉｑ＝２９ｍｌ
Ｌ＝１００ｃｍ、および、Ｄ＝３．２ｍｍ
Ｌ＝１０ｃｍ、および、Ｄ＝１ｍｍ
○ Ｖｌｉｑ＝１５ｍｌ
Ｌ＝１００ｃｍ、および、Ｄ＝２．３ｍｍ
Ｌ＝１０ｃｍ、および、Ｄ＝７２６μｍ
○ Ｖｌｉｑ＝１ｍｌ
Ｌ＝１００ｃｍ、および、Ｄ＝６５０μｍ
Ｌ＝１０ｃｍ、および、Ｄ＝２０５μｍ
Ｖｌｉｑは、貯蔵部チャンバーの中の液体または流体の体積である。インピーダンスがこれらの値を越えるように、チューブの長さおよび直径の値が選択される場合には、カートリッジは、１年の所望の寿命を有することとなる。例えば、一実施形態では、バッフル手段は、長さが１０ｃｍよりも大きいか、または１０ｃｍに等しく、直径が１ｍｍに等しいか、または１ｍｍよりも小さいチューブを含む。長さが１０ｃｍで直径が１ｍｍのチューブに関して、Ｚ＝１．２４ｅ５ｍ^−１である。本発明の一実施形態では、上記に規定されているように、バッフル手段のインピーダンスは、１．２４ｅ５ｍ^−１よりも小さいか、または、１．２４ｅ５ｍ^−１に等しい。この実施形態では、流体は、クレアチニンテスト試薬とすることが可能である。

同様に、カートリッジの中に１ｍｌのガスを有する貯蔵部チャンバーの中の１５ｍｌの液体に関して、ＣＯ_２拡散を考慮すると、チューブの長さは、少なくとも１０ｃｍとし、直径を７２６μｍよりも少ないか、または７２６μｍに等しくするべきである。本発明の一実施形態では、上記に規定されているように、バッフル手段のインピーダンスは、Ｚ＝１２．４２ｅ５ｍ^−１よりも少ないか、またはＺ＝１２．４２ｅ５ｍ^−１に等しい。この実施形態では、流体は、クレアチニンテスト試薬とすることが可能である。

１００ カートリッジ
１０２ 貯蔵部チャンバー
１０４ 流体
１０６ ガス
１０８ バッフル手段
１１０ 大気ベント部
１１２ ガスフィルター
１１４ 入口部
１１６ 出口部
１１８ ディスペンサー
２００ 自動分析器
２０２ カートリッジ
２０２’ カートリッジ
２０２” カートリッジ
２０４ アクチュエーターアッセンブリ
２０４’ アクチュエーターアッセンブリ
２０４” アクチュエーターアッセンブリ
２０６ サンプルホルダー
２０８ 生体サンプル
２１０ 相対移動手段
２１２ 相対移動
２１４ 測定システム
２２０ コンピューター
２２２ ハードウェアインターフェース
２２４ プロセッサー
２２６ ユーザーインターフェース
２２８ コンピューターストレージ
２３０ コンピューターメモリー
２３２ 分析要求
２３４ センサーデータ
２３６ 分析結果
２４０ 制御モジュール
４００ カートリッジ
４０２ キャップ
４０４ ねじ山
４０６ ねじ山の中のチャネル
５００ ガスフィルター場所
６００ カートリッジ
６０２ チューブ
８００ カートリッジ
８０２ チューブ
１０００ 拡散の経路

Claims (27)

1. 流体（１０４）を注出するためのカートリッジ（１００、２０２、２０２’、２０２”、４００、６００、８００）であって、前記カートリッジは、
   − 前記流体を受け入れるように、および、ベンチレーションガス（１０６）を受け入れるように動作可能な貯蔵部チャンバー（１０２）であって、前記貯蔵部チャンバーは、前記ベンチレーションガスを受け入れるための入口部（１１４）、および、前記流体を注出するための出口部（１１６）を含み、前記貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分（１０６）は、動作位置にあるときに、前記ベンチレーションガスで充填されるように動作可能であり、前記入口部は、前記ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な前記一部分の中に位置付けされており、前記流体は、試薬を含む、貯蔵部チャンバー（１０２）と、
   − 前記入口部を通るガス拡散を制限するためのバッフル手段（１０８、４０６、６０２、８０２）であって、前記貯蔵部チャンバーは、前記バッフル手段を介して前記ベンチレーションガスを受け入れるように動作可能であり、前記入口部は、前記ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な前記貯蔵部チャンバーの前記一部分の中に、一定ガス圧力を維持するように動作可能である、バッフル手段（１０８、４０６、６０２、８０２）と
   を含む、カートリッジ（１００、２０２、２０２’、２０２”、４００、６００、８００）。
2. 前記貯蔵部チャンバーが、１０パーセントから９０パーセントの間、好ましくは、２０パーセントから８０パーセントの間で、前記流体で満たされているときに、前記ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な前記貯蔵部チャンバーの前記一部分の中に、前記入口部が一定ガス圧力を維持するように動作可能である、請求項１に記載のカートリッジ。
3. ディスペンサーが、前記バッフル手段と独立した速度で流体を注出するように動作可能である、請求項１または２に記載のカートリッジ。
4. 前記カートリッジが、前記入口部をシールするためのキャップ（４０２）をさらに含む、請求項１、２、または３に記載のカートリッジ。
5. 前記キャップが、前記入口部を開けるために、開位置へ移動させられるように動作可能である、請求項４に記載のカートリッジ。
6. 前記キャップが、前記入口部を再シールするように動作可能である、請求項５に記載のカートリッジ。
7. 前記キャップが開けられているときに、前記カートリッジが、前記バッフル手段の少なくとも一部分を形成するように動作可能である、請求項４、５、または６に記載のカートリッジ。
8. 前記カートリッジが、前記キャップを取り付けるためにねじ山を含む、請求項４から７までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
9. 前記バッフル手段が、前記ねじ山の中に形成されている拡散経路を含む、請求項８に記載のカートリッジ。
10. 前記拡散経路が、前記ねじ山の中にチャネル（４０６）を含み、前記カートリッジが、前記キャップの開口を所定の量に限定するためのキャップ拘束部をさらに含む、請求項９に記載のカートリッジ。
11. 前記バッフル手段が、前記貯蔵部チャンバーの中に少なくとも部分的に位置付けされているチューブ（８０２）を含み、前記チューブが、開口部および前記入口部を含み、前記キャップが、前記貯蔵部チャンバーの中に前記入口部をシールするように動作可能である、請求項４から１０までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
12. 前記キャップが、カートリッジに取り付けられている、請求項４から１１までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
13. 前記キャップが、前記カートリッジから取り外されように動作可能である、請求項４から１２までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
14. 前記キャップが、開位置と閉位置との間で移動可能であり、前記開位置にあるときに、前記キャップが前記バッフル手段を開ける、請求項４から１３までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
15. 前記バッフル手段が、前記貯蔵部チャンバーの中に少なくとも部分的に位置付けされているチューブ（８０２）を含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
16. 前記バッフル手段が、前記カートリッジの外部表面の上に少なくとも部分的に形成されている、請求項１から１５までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
17. 前記バッフル手段が、前記外部表面の上に装着されているチューブ（６０２）を含む、請求項１６に記載のカートリッジ。
18. 前記バッフル手段が、前記貯蔵部チャンバーの中に少なくとも部分的に形成されている、請求項１から１７までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
19. 前記カートリッジの少なくとも一部分が射出成形され、前記バッフル手段が、前記一部分によって、少なくとも部分的に形成されている、請求項１から１８までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
20. 前記バッフル手段が、ガスフィルター（１１２、５００）を含む、請求項１から１９までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
21. 前記カートリッジが、前記流体をさらに含む、請求項１から２０までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
22. 前記流体が、血液型判定試薬、溶媒、希釈剤、触媒、抗体、酵素、組み換えタンパク質、ウィルス分離株、ウィルス、生物試薬、タンパク質、塩、洗浄剤、核酸、酸、塩基、分散剤、ラテックス粒子、ナノ粒子、磁性粒子、および、それらの組み合わせのうちのいずれか１つを含む、請求項１から２１までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
23. 前記カートリッジが、前記流体を注出するためにディスペンサー（１１８）をさらに含み、前記ディスペンサーが、前記出口部から前記流体を受け入れるように動作可能である、請求項１から２２までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
24. 前記ディスペンサーが、マイクロ流体のディスペンシングアッセンブリである、請求項１から２３までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
25. 前記ディスペンサーが、１０μＬ未満の体積、５００ｎＬ未満の体積、２００ｎＬ未満の体積、１００ｎＬ未満の体積、および、２０ｎＬ未満の体積のうちのいずれか１つを注出するように動作可能である、請求項１から２４までのいずれか一項に記載のカートリッジ。
26. 生体サンプルを分析するための自動分析器（２００）であって、前記自動分析器は、請求項２３、２４、または２５に記載のカートリッジ（００、２０２、２０２’、２０２”、４００、６００、８００）を保持するように動作可能であり、前記自動分析器は、前記動作位置に前記カートリッジを保持するように動作可能であり、前記自動分析器は、前記ディスペンサーを作動させるように動作可能であるアクチュエーターアッセンブリ（２０４、２０４’、２０４”）を含み、前記自動分析器は、前記アクチュエーターアッセンブリの動作を制御する制御装置（２２０）をさらに含む、自動分析器（２００）。
27. 自動分析器を用いて流体を注出する方法であって、前記方法は、
    − 請求項２３、２４、または２５に記載のカートリッジ（１００、２０２、２０２’、２０２”、４００、６００、８００）を提供するステップ（３００）と、
    − 前記カートリッジを自動分析器（２００）の中において動作位置に設置するステップ（３０２）であって、前記自動分析器は、前記ディスペンサーを作動させるためのアクチュエーターアッセンブリ（２０４、２０４’、２０４”）を含む、ステップと、
    − 前記ディスペンサーを使用して前記出口部から前記流体を受け入れるステップ（３０４）と、
    − 前記流体を注出するために前記アクチュエーターアッセンブリを動作させるステップ（３０６）と、
    − 前記バッフル手段を介して前記入口部において前記ベンチレーションガスを受け入れるステップ（３０８）と、
    − 前記貯蔵部チャンバーの少なくとも一部分（１０２）を前記ベンチレーションガスで充填するステップ（３１０）であって、前記入口部は、前記ベンチレーションガスで充填されるように動作可能な前記一部分の中に位置付けされている、ステップと
    を含む、方法。

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