JP2019500576A - 血液サンプル中の検体の量の判定 - Google Patents

Abstract

本発明は、カートリッジ（１００）を使用して血液サンプル（６００）中の検体（６０２、６０２’）の量を判定する医療システム（７００）を提供する。医療機器はカートリッジを備える。カートリッジは、回転軸（１０２）を中心にして旋回させるように動作可能であり、カートリッジは、血液サンプルを受け入れる入口（１０８）と、血液サンプルから血漿を分離する、入口に流体接続された血液分離チャンバ（１１８）と、検体に結合して少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成するように動作可能な、少なくとも１つの特異的結合パートナー（６１１）を含む少なくとも１つの試薬を収容した、処理チャンバ（１２４）と、血液分離チャンバを処理チャンバに接続する第１のバルブ構造（１２２）と、検体の量の測定を可能にする測定構造（１３０）であって、クロマトグラフィ膜（１３４）を備え、クロマトグラフィ膜が、検体または少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体に直接または間接的に結合する不動化された結合パートナー（６２０）を備え、また吸収構造（１３２）を更に備え、吸収構造が膜よりも回転軸に近い、測定構造と、処理チャンバを測定構造に接続する第２のバルブ構造（１２８）と、洗浄緩衝液（１２０２）で充填され、測定構造に流体接続され、シールが洗浄緩衝液を流体チャンバで保つ、流体チャンバ（１３６、１３６’）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、生体サンプル用の分析試験デバイスに関し、特に、血液サンプルの測定を実施するための回転式カートリッジの設計および使用に関する。

医学分析の分野において、湿式分析システムおよび乾式分析システムという、分析試験の２つの分類が知られている。湿式分析システムは、本質的には「湿潤試薬」（液体試薬）を使用して動作し、例えば、サンプルおよび試薬を試薬容器に提供するステップ、サンプルおよび試薬を試薬容器内で互いに混合するステップ、ならびに所望の分析結果（解析結果）を提供する特徴がある測定変数に関して混合物を測定し分析するステップなど、多数の必要なステップを介して分析を実施する。かかるステップは、技術的に複雑な大型のライン運転型分析機器を使用して実施される場合が多く、それによって、関与する要素の種々の移動が可能になっている。この腫の分析システムは、一般的に、大型の医療分析実験室で使用される。

他方で、乾式分析システムは、一般的には試験要素に統合され、例えば「試験片」として実現される、「乾燥試薬」を使用して動作する。これらの乾式分析システムが使用される場合、液体サンプルは試験要素中の試薬を溶解し、サンプルと溶解した試薬との反応によって、試験要素自体で測定することができる測定変数の変化がもたらされる。とりわけ、この分類では光学分析可能な（特に、比色）分析システムが一般的であり、その場合、測定変数は色の変化または他の光学測定可能な変数である。電気化学的システムもこの分類において一般的であり、その場合、分析に特徴的な電気測定変数、特に規定電圧印加時の電流を、試験要素の測定域に設けられた電極を使用して測定域で測定することができる。

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、中には可搬型で電池作動式のものがある。システムは、例えば、病院研修医の診察室で、病院の病室で、および患者自身による医学分析パラメータ（特に、糖尿病患者による血糖値またはワルファリン患者による凝固状態）のモニタリング中におけるいわゆる「家庭モニタリング」において、分散分析（臨床現場即時検査とも呼ばれる）に使用される。

湿式分析システムでは、高性能分析機器によって、より複雑な多重ステップ反応シーケンス（「試験プロトコル」）の実施が可能になる。例えば、免疫化学分析は、「結合／自由分離：（以下、「ｂ／ｆ分離」）、即ち結合相と自由相の分離が必須である、多重ステップ反応シーケンスを要する場合が多い。１つの試験プロトコルによれば、例えば、サンプルを最初に、表面上に不動化された、検体に特異的な結合試薬と接触させることができる。これは、例えば、サンプルを、かかる不動化された試薬を表面に含むビーズと混合すること、または表面もしくは多孔質マトリックスが不動化された試薬のコーティングを含む、表面の上または多孔質マトリックスの中を通してサンプルを搬送することによって、達成することができる。その後、結合検体にマーカー付与し、その検出を可能にするのと同様の方式で、マーカー付与試薬をこの表面と接触させることができる。より精密な分析を達成するため、続いて、未結合のマーカー付与試薬が少なくとも部分的に除去される、洗浄ステップが実施される場合が多い。種々の検体を判定する多数の試験プロトコルが知られており、それらは種々の点で異なるが、複数の反応ステップを有する複雑なハンドリングを要するという特徴が共通しており、特にｂ／ｆ分離も必須である可能性がある。

試験片および類似の分析要素によって、通常、制御された多重ステップの反応シーケンスは可能にならない。試薬を乾燥形態で供給することに加えて、全血からの赤血球の分離などの更なる機能を可能にする、試験片に類似した試験要素が知られている。しかしながら、それらによって、通常、個々の反応ステップの時間系列の精密な制御は可能にならない。湿式化学の実験室システムは、これらの能力を提供するが、多くの用途に関するハンドリングには大型すぎ、コストが掛かりすぎ、複雑すぎる。

これらの不足を補うため、少なくとも１つの外部制御の（即ち、試験要素自体の外部にある要素を使用する）液体搬送ステップが内部で行われるような方式で実現された試験要素（「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きた。外部制御は、圧力差（過圧力または低圧）の印加、または力の作用の変化（例えば、試験要素の姿勢変化による、または加速力による重力作用方向の変化）に基づくことができる。外部制御は、回転速度の関数として回転している試験要素に作用する、遠心力によって実施することができる。

制御可能な試験要素を有する分析システムは知られており、一般的に、寸法安定性のプラスチック材料を含むハウジングと、ハウジングに封入され、一連の複数のチャネル区画と間にあるチャネル区画と比べて拡張されたチャンバとを備える場合が多い、サンプル分析チャネルとを有する。自身のチャネル区画およびチャンバを有するサンプル分析チャネルの構造は、プラスチック部品を形出しすることによって画成される。この形出しは、射出成形技術または熱間スタンピングによって生成することができる。しかしながら、より近年は、リトグラフィ方法によって生成される微細構造が使用されることが増えている。

制御可能な試験要素を有する分析システムによって、大型の実験室システムを使用しないと実施することができなかった試験の小型化が可能になる。それに加えて、１つのサンプルからの類似の分析、および／または異なるサンプルからの同一の分析の並列処理に対して、同一の構造を繰り返し適用することによって、手順の並列化が可能になる。更なる利点は、試験要素を一般的に、確立された生産方法を使用して生産できる点、また、既知の分析方法を使用して測定し分析できる点である。既知の方法および製品を、かかる試験要素の化学的および生化学的構成部品に用いることもできる。

これらの利点にかかわらず、改善が更に必要とされている。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まだ大きすぎる。可能な中で最もコンパクトな寸法は、多くの意図される用途にとって実用面で非常に意義がある。

米国特許出願公開第２００９／０１９１６４３Ａ１号は、検体を検出するのに利用される試験要素および方法について記載している。試験要素は、本質的にディスク状であって平坦であり、好ましくは、ディスク上の試験要素の面に垂直な中心軸を中心にして回転させることができる。試験要素は、液体サンプルを適用するサンプル適用開口部と、軸線から離れた第１の端部と軸線に近い第２の端部とを有する毛管活性域、特に多孔質の吸収性マトリックスと、軸線に近い区域から、軸線から離れた毛管活性域の第１の端部まで延在するサンプルチャネルとを有する。

米国特許第８，７５９，０８１Ｂ２号は、流体サンプルの光学分析のための試験要素、分析システム、および方法を開示している。試験要素は、基質と、基質およびカバー層によって封入されたマイクロ流体チャネル構造とを有する。チャネル構造は、入口開口部を備えた測定チャンバを有する。試験要素は、カバー層に面する第１のレベルと、第１のレベルがカバー層と第２のレベルの間に位置決めされるようにして、第１のレベルと相互接続する第２のレベルとを有する。第１のレベルを通って延在する測定チャンバの一部は、第２のレベル内へと部分的に延在して混合域を形成する、測定チャンバの一部と接続する測定域を形成する。流体サンプルの光学分析は、光が光学軸に沿って測定域を横断するようにして、光が第１のレベルを通ってカバー層に平行にガイドされることによって実施される。

米国特許第８，９１１，６８４Ｂ２号は、体液サンプルが含有する検体に関してそのサンプルを分析するマイクロ流体要素を開示しており、要素は、基質と、基質に封入されるチャネル構造と、カバー層とを有し、回転軸を中心にして回転可能である。マイクロ流体要素のチャネル構造は、供給開口部を有する供給チャネルと、換気開口部を有する換気開口部と、少なくとも２つの試薬チャンバとを含む。試薬チャンバは、試薬チャンバ間で流体交換が可能であるような形で、２つの接続チャネルを介して互いに接続され、試薬チャンバのうち１つは、液体サンプルが回転軸遠位側の試薬チャンバに流入できるように、供給チャネルに流体接続している入口開口部を有する。試薬チャンバの少なくとも１つは、液体サンプルと反応する試薬を収容する。

本発明は、独立請求項において、方法および医療システムを提供する。実施形態は従属請求項において与えられる。
カートリッジは、本明細書で使用するとき、生体サンプルを処理して処理済み生体サンプルとする任意の試験要素も包含する。カートリッジは、生体サンプルに対して測定を実施できるようにする、構造または構成要素を含んでもよい。一般的なカートリッジは、米国特許第８，１１４，３５１Ｂ２号および第２００９／０１９１６４３Ａ１号において定義され説明されているような試験要素である。カートリッジはまた、本明細書で使用するとき、「ラボ・オン・ディスク」、ラボディスク、またはマイクロ流体ＣＤとしても知られている、遠心マイクロ流体ディスクを指すことがある。

生体サンプルは、本明細書で使用するとき、有機物から得たサンプルから導出、コピー、複製、または再生した化学製品を包含する。血液サンプルは、全血または血液製剤のどちらかである生体サンプルの一例である。血漿は、処理済み生体サンプルと見なされてもよい。

血液サンプルおよび製剤に対する以下および特許請求の範囲における言及は、生体サンプルを指すように修正されてもよいことが理解される。
一態様では、本発明は、カートリッジを使用して血液サンプル中の検体の量を判定する方法を提供する。量とは、本明細書で使用するとき、サンプル中で測定される検体の絶対量（含量）を指してもよく、グラムまたはモルなどの単位で与えられてもよい。いくつかの例では、検体の絶対量は、溶媒の量（重量または体積）に合わせて校正されてもよく、ｇｒａｍ／ｍｌまたはｍｏｌ／ｌなどの単位で与えられる血液サンプル中の検体の濃度が得られる。そのため、特許請求の範囲および／または本開示における量という用語は、「濃度」という用語と置き換えられてもよい。

カートリッジは、回転軸を中心にして旋回させるように動作可能である。カートリッジは、血液サンプルを受け入れる入口を備える。カートリッジは、遠心分離によって血漿を血球血液サンプル成分から分離する、血液分離チャンバを更に備える。米国特許第２００９／０１９１６４３Ａ１号は、血清または血漿を全血サンプルの血球画分（主に赤血球）から分離することができる、回転ディスク状のマイクロ流体構造を例証している。

カートリッジは、少なくとも１つの試薬を収容した処理チャンバを更に備える。少なくとも１つの試薬は、検体と結合して少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成するように動作可能な、少なくとも１つの特異的結合パートナーを含む。カートリッジは、血液分離チャンバを処理チャンバに接続する第１のバルブ構造を更に備える。カートリッジは、検体の量を測定できるようにする測定構造を更に備える。測定構造はクロマトグラフィ膜を備える。クロマトグラフィ膜は、検体または少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を直接または間接的に結合する、不動化された結合パートナーを備える。測定構造は吸収構造を更に備える。吸収構造は膜よりも回転軸に近い。吸収構造は、クロマトグラフィ膜を横切ってまたはそこを通して処理済み流体を完全に搬送するのを支援してもよく、また、処理済み流体および／または洗浄緩衝液のような追加の流体を結合することにより、漏れを回避し、またそれによって機器またはユーザの汚染を回避する、廃棄フリースとしての役割を果たしてもよい。

カートリッジは、処理チャンバを測定構造に接続する第２のバルブ構造を更に備える。カートリッジは、洗浄緩衝液が充填された流体チャンバを更に備える。流体チャンバは測定構造に流体接続される。シールが洗浄緩衝液を流体チャンバ内で保つ。

方法は、血液サンプルを入口に入れることを含む。方法は、血液サンプルを血液分離チャンバ内へと搬送するため、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させることを更に含む。方法は、遠心分離によって血漿を血球血液サンプルから分離するため、回転軸を中心にしたカートリッジの回転を制御することを更に含む。方法は、血漿の規定部分を血液分離チャンバから処理チャンバに搬送するため、第１のバルブ構造を開き、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させることを更に含む。異なる例では、バルブ構造は異なる形態をとってもよい。一例では、第１のバルブ構造はサイフォンである。これは、バルブ構造を開くことが、流体が毛管力によってサイフォンに入ってサイフォンを通り抜けることができるように、カートリッジの回転速度を低減させることを含むように構造化されてもよい。他の例では、第１のバルブ構造は、例えば、疎水弁、ワックス弁、機械弁、または磁気弁であってもよい。

方法は、血漿の一部分を処理チャンバ内で保持することを更に含む。血漿は、試薬と混ざり、少なくとも１つの特異的結合パートナーと組み合わさって、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成する。

方法は、洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるように、シールを解放することを更に含む。
方法は、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を測定構造に移送するため、第２のバルブ構造を開くことと、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が第２のバルブ構造を通って測定構造へと流れることを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御することとを更に含む。第２のバルブ構造がサイフォンの場合、第２のバルブを開き、回転速度を制御するプロセスは同一であってもよい。他の例では、第２のバルブ構造は、第１のバルブ構造に関して記載した代替のバルブ構造の１つであってもよい。この場合、第２のバルブ構造は、いくつかの例では、カートリッジの回転速度が制御される前に開かれてもよい。他の例では、第２のバルブ構造を開くこと、およびカートリッジの回転速度を制御することは同時に実施される。

方法は、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にし、また少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が不動化された結合パートナーに結合するのを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御することを更に含む。

方法は、洗浄緩衝液の第１の部分が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御することを更に含む。
方法は、膜を使用して測定を実施すること、および検体の量を測定するのに光学測定システムをしようすることを更に含む。

いくつかの例では、処理チャンバに収容された試薬は、乾燥化学調合物であってもよい。他の例では、試薬は液体の形態であってもよい。
いくつかの例では、試薬は、処理チャンバの表面上にコーティングする、処理チャンバに添加されるビーズの表面にコーティングする、凍結乾燥物（ｌｙｏｐｈｉｌｉｓａｔｅ）／粉末として添加する、カプセルとして添加する、溶解可能な試薬および／またはベシクルを含むマトリックス（例えば、紙）として添加するといった様々な形で、処理チャンバ内に位置することができる。

クロマトグラフィ膜は毛管活性域と呼ばれることがある。一実施形態では、毛管活性域は、多孔質の吸収性マトリックスを含む。本発明による試験要素の一実施形態では、軸線に近い毛管活性域の第２の端部は、毛管活性域から液体を吸収することができるように、更なる吸収性材料または吸収構造に隣接する。毛管活性域および更なる吸収性材料は、この目的のため、一般的にはわずかに重なり合う。更なる材料または更なる吸収構造は、一方では、毛管活性域の、特に多孔質の吸収性マトリックスの吸引作用を支援する役割を果たし、他方では、毛管活性域を既に通り過ぎた液体の保持域としての役割を果たす。これに関連して、更なる材料は、マトリックスと同じ材料または異なる材料から成ることができる。例えば、マトリックスは膜であることができ、更なる吸収性材料はフリースまたは紙であることができる。他の組み合わせが当然ながら等しく可能である。

本発明による試験要素は、一実施形態では、サンプルチャネルが異なる寸法および／または異なる機能の区域を含むという事実によって特徴付けられる。例えば、サンプルチャネルは、サンプルに可溶性であるかまたはサンプル中に懸濁させることができる、試薬を含む区域を含むことができる。これらの試薬は、チャネルに流入するかまたはそこを通って流れるとき、液体サンプル中に溶解または懸濁させることができ、サンプル中の検体と、または他のサンプル成分と反応することができる。

サンプルチャネルの異なる区域はまた、毛管活性がある区域と毛管活性がない区域とが存在するという点で異なることができる。更に、高い親水性を有する区域と低い親水性を有する区域があってもよい。個々の区域は、擬似的にシームレスで互いに融合するか、またはバルブなどの特定の障壁、特に幾何学弁、サイフォン、または疎水バリアなどの非閉止バルブによって、互いから分離することができる。

試験要素は、検体結合パートナーの接合体（一般的に、検体が抗原もしくはハプテンの場合、検体結合が可能な抗体もしくは免疫学的に活性の抗体フラグメント、または検体が抗体の場合、抗原もしくはハプテン）と、視覚的、光学的、または電気化学的手段によって直接または間接的に検出することができる標識とを含む試薬区域を含んでもよく、接合体は液体サンプルによって溶解することができる。適切な標識は、例えば、酵素、蛍光標識、化学発光標識、電気化学的活性群、あるいは金属もしくは炭素標識または色付き格子などのいわゆる直接標識である。この区域は接合体区域とも呼ばれることがある。

接合体区域はサンプル適用区域としての役割を果たすこともでき、または別個のサンプル適用区域を試験要素上に配置することができる。接合体区域は、検体結合パートナーの接合体および上述の標識に加えて、第２の検体結合パートナーの追加の接合体（同様に、一般的に、検体結合が可能な抗体または免疫学的に活性の抗体フラグメント）と、それ自体が結合対のパートナーであるタグ付け物質とを含むことができる。タグ付け物質は、例えば、ビオチンまたはジゴキシゲニンであることができ、検出および／または制御区域内の標識付き接合体、検体、およびタグ付き接合体から成るサンドイッチ錯体を不動化するのに使用することができる。

試験要素は、それに加えて、検体に対して、または検体を含む錯体に対して恒久的に不動化された結合パートナー（即ち、液体サンプルによって分離できないもの）を含む検出域を含んでもよい。不動化された結合パートナーは、同様に、検体結合が可能な抗体または免疫学的に活性の抗体フラグメント、または抗原もしくは（ポリ）ハプテンである。例えば、ビオチンまたはジゴキシゲニンを検体結合パートナーと共に含む、上述したタグ付き接合体の１つが使用された場合、不動化された結合パートナーは、ストレプトアビジンまたはポリストレプトアビジン、および抗ジゴキシゲニン抗体であることもできる。

最後に、試験要素の中または上にある、検体結合パートナーの接合体に対して恒久的に不動化された結合パートナーと、例えば、検体類似体として作用し、標識付き接合体からの検体結合パートナーを結合することができる、不動化されたポリハプテンの形態の標識とを含む、制御域もあってもよい。本発明の場合、制御域が、それに加えて、検体に対して、または検体を含む錯体に対して、１つ以上の恒久的に不動化された結合パートナーを含んでもよいことが重要である。後者の結合パートナーは、検出域の不動化された結合パートなーに関連して上述したのと同じ化合物から選択することができる。検出域および制御域のこれらの不動化された結合パートナーは、一般的には同一である。しかしながら、例えば、ビオチンタグ付き接合体に対する結合パートナー（したがって、例えば、ポリストレプトアビジン）は検出域で不動化され、抗検体抗体は、ポリハプテンに加えて制御域で不動化されるという点で、異なっていてもよい。後者の場合、付加的に制御域で不動化された抗検体抗体は、（別の）独立したエピトープに対して、したがって、接合体抗体によって認識されないもの（ビオチンタグ付き接合体および標識付き接合体）に対して方向付けられるべきである。

毛管活性域は、一般的に、多孔質の吸収性マトリックスであり、特に、紙、膜、微細構造化ポリマー構造（例えば、微細構造化ピラーを含む）、またはフリースであることができる。

毛管活性域、および特に多孔質の吸収性マトリックスは、不動化された試薬を含む１つ以上の区域を含むことができる。
特異的結合試薬、例えば、抗原、抗体、（ポリ）ハプテン、ストレプトアビジン、ポリストレプトアビジン、リガンド、受容体、核酸鎖（キャプチャプローブ）などの特異的結合パートナーは、一般的に、毛管活性域で、特に多孔質の吸収性マトリックス内で不動化される。それらは、検体、または検体から導出した、もしくは毛管活性域を通って流れるサンプルからの検体に関連する種を、特異的に捕捉するのに使用される。これらの結合パートナーは、線、点、パターンの形態で、毛管活性域の物質の中もしくは上で不動化されて存在することができ、または例えばいわゆるビーズを用いて、毛管活性域に間接的に結合することができる。したがって、例えば、免疫学的検定の場合、検体に対抗する１つの抗体が、毛管活性域の表面上または多孔質の吸収性マトリックス内で不動化されて存在することができ、それが次に、サンプルからの検体（この場合、抗原またはハプテン）を捕捉し、やはり例えば吸収性マトリックスなどの毛管活性域で不動化する。この場合、検体は、例えば、更なる反応によって、例えば標識付きの結合可能なパートナーと付加的に接触させることによって、視覚的、光学的、または蛍光光学的に検出することができる標識を用いて、検出可能にすることができる。

別の実施形態では、カートリッジはアリコートチャンバを更に備える。カートリッジは、流体チャンバをアリコートチャンバと接続する流体ダクトを更に備える。カートリッジは計量チャンバを更に備える。カートリッジは、計量チャンバをアリコートチャンバと流体接続する接続ダクトを更に備える。測定構造は、第３のバルブ構造を介して計量チャンバに接続される。流体要素は、第１および第２のバルブ構造に関して特定した代替形態のいずれかを有してもよい。カートリッジは、計量チャンバに接続されたベントを更に備える。ベントは計量チャンバよりも回転軸に近い。

シールを解放するステップによって、洗浄緩衝液がアリコートチャンバに入ることができる。方法は、アリコートチャンバ内の洗浄緩衝液を接続ダクト内へと移送し、計量チャンバを初めて充填させることができるように、カートリッジの回転速度を制御するステップを更に含む。方法は、洗浄緩衝液の第１の部分を計量チャンバからバルブを通して測定構造内へと移送し、第１の残りの部分をアリコートチャンバに戻すため、カートリッジの回転速度を制御することを更に含む。

方法は、アリコートチャンバ内の洗浄緩衝液を接続ダクト内へと移送し、計量チャンバを２回目に充填させることを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御するステップを更に含む。方法は、洗浄緩衝液の第２の部分を計量チャンバからバルブを通して測定構造内へと移送し、第２の残りの部分をアリコートチャンバに戻すため、カートリッジの回転速度を制御するステップを更に含む。方法は、洗浄緩衝液の第２の部分が膜を横切って吸収構造まで流れるのを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御するステップを更に含む。上述した構造の使用は、後に続く洗浄ステップで使用される洗浄緩衝液の正確に計量された量を提供できるので、有益なことがある。また、洗浄緩衝液を使用する複数のステップを有するために、分注システムまたは他の手段を使用して、流体をカートリッジに添加する必要がないので、有益なことがある。

別の実施形態では、処理チャンバは、検出可能な標識を有する検体の第１の特異的結合パートナーと、捕捉標識を有する第２の特異的結合パートナーとを含む。これらは両方とも、検体中で結合錯体を形成する。これは、第１の特異的結合パートナーと、第２の特異的結合パートナーと、検体とから成ってもよい。これは更に、第２の特異的結合パートナーの捕捉標識に特異的な、不動化された結合パートナー内の測定構造を提供してもよい。

別の実施形態では、検出は蛍光ベースである。
別の実施形態では、標識は粒子ベースの蛍光標識である。
別の実施形態では、測定構造は光学校正域を含む。光学校正域は、例えば、規定量の不動化された標識を含み、また機器の光学部品が適切に機能しているかをチェックし、適切に機能していない場合は適宜校正する手段を提供する、測定構造上の領域であってもよい。他の実施形態では、光学校正域は試験要素上の異なる場所に位置する。

別の実施形態では、測定構造は試薬および流量制御域を含む。これは、試薬および免疫クロマトグラフィに関して、カートリッジが適切に機能しているかをチェックする手段を提供してもよい。例えば、試薬／流量制御域と、光学測定が行われるときの放射または励起源の強度を補正する、機器制御域としての光学校正域との、２つの異なる制御域があってもよい。

別の実施形態では、測定は心臓トロポニンの濃度の測定である。
別の実施形態では、少なくとも１つの試薬はそれぞれ乾燥している。乾燥試薬の使用は、安定した形で試験要素上で直接保存されてもよく、長時間保存された後で正確な結果を提供するので、有益なことがある。

別の実施形態では、少なくとも１つの試薬はそれぞれ乾燥化学調合物の形で提供される。乾燥試薬の使用は、安定した形で試験要素上で直接保存されてもよく、長時間保存された後であっても正確な結果を提供するので、有益なことがある。

別の態様では、本発明は、カートリッジを使用して血液サンプル中の検体の量を判定する医療システムを提供する。医療システムはカートリッジを備える。カートリッジは、回転軸を中心にして旋回させるように動作可能である。カートリッジは、血液サンプルを受け入れる入口を備える。カートリッジは、遠心分離によって血漿を血球血液サンプルから分離する、血液分離チャンバを更に備える。血液分離チャンバは入口に流体接続される。カートリッジは、少なくとも１つの試薬を収容した処理チャンバを更に備える。少なくとも１つの試薬は、検体と結合して少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成するように動作可能な、少なくとも１つの特異的結合パートナーを含む。カートリッジは、血液分離チャンバを処理チャンバに接続する第１のバルブ構造を更に備える。カートリッジは、検体の量を測定できるようにする測定構造を更に備える。

測定構造はクロマトグラフィ膜を備える。クロマトグラフィ膜は、検体または少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を直接または間接的に結合する、不動化された結合パートナーを備える。測定構造は吸収構造を更に備える。吸収構造は膜よりも回転軸に近い。カートリッジは、処理チャンバを測定構造に接続する第２のバルブ構造を更に備える。カートリッジは、洗浄緩衝液が充填された流体チャンバを更に備える。流体チャンバは測定構造に流体接続される。シールが洗浄緩衝液を流体チャンバ内で保つ。

カートリッジはアリコートチャンバを更に備える。カートリッジは、流体チャンバをアリコートチャンバと接続する流体ダクトを更に備える。カートリッジは計量チャンバを更に備える。カートリッジは、計量チャンバをアリコートチャンバと流体接続する接続ダクトを更に備える。測定構造は、第３のバルブ構造を介して計量チャンバに接続される。カートリッジは、計量チャンバに接続されたベントを更に備える。ベントは計量チャンバよりも回転軸に近い。

別の態様では、計量チャンバは、側壁と中央領域とを有する。側壁は、中央領域から離れる方向で先細になっている。計量チャンバの側壁の隣における毛管作用は、計量チャンバの中央領域よりも大きい。これにより、計量チャンバの充填が容易になり、計量チャンバ内に泡が生じる確率が低減されてもよい。これが、計量チャンバから分配される流体のより正確な計量をもたらしてもよい。

別の実施形態では、計量チャンバは、流体が毛管作用を使用して計量チャンバを充填するように動作可能である。接続ダクトは、アリコートチャンバのダクト入口を備える。接続ダクトは、計量チャンバのダクト出口を更に備える。ダクト出口は、ダクト入口よりも回転軸に近い。接続ダクトは、流体が毛管作用を使用して計量チャンバへと流れるように動作可能である。この実施形態は、流体ごとに正確に計量された複数の分取を提供する正確な方法を提供してもよいので、有益なことがある。

別の実施形態では、接続ダクトは、アリコートチャンバのダクト入口を備える。接続ダクトは、計量チャンバのダクト出口を更に備える。回転軸を中心にした円弧は、ダクト入口およびダクト出口の両方を通る。この実施形態は、正確に計量された緩衝液流体の複数容量を提供する非常に有効な手段を提供してもよいので、有益なことがある。

別の実施形態では、カートリッジは、血液分離チャンバに接続されたオーバーフローチャンバを更に備える。オーバーフローチャンバは開口部を備える。第１のサイフォンは、血液分離チャンバのサイフォン入口を備える。第１のサイフォンは、処理チャンバのサイフォン出口を備える。開口部は、サイフォン出口よりも回転軸に近い。サイフォン入口は、サイフォン出口よりも回転軸に近い場合がある。この実施形態は、血液分離チャンバからの流体全てが処理チャンバに移送されるという利益を有することがある。

別の実施形態では、カートリッジは、血液分離チャンバに接続されたオーバーフローチャンバを更に備える。オーバーフローチャンバは開口部を備える。第１のサイフォンは、血液分離チャンバのサイフォン入口を備える。第１のサイフォンは、処理チャンバのサイフォン出口を備える。開口部は、サイフォン出口よりも回転軸に近い。サイフォン出口は、サイフォン入口よりも回転軸に近い場合がある。この実施形態は、血液分離チャンバからの流体全てが処理チャンバに移送されるのではないという利益を有することがある。これにより、処理チャンバに移送される血漿中の脂肪質の量が低減されてもよい。このことは、サイフォンが異なる位置にあった場合に実施されるであろうものよりも、高品質の分析をもたらしてもよい。

別の実施形態では、第１のサイフォンは、回転軸に最も近い最近接位置を含む。回転軸に対する第１のサイフォンの位置は、サイフォン入口と最近接位置との間で単調に変化する。回転軸に対する第１のサイフォンの位置は、サイフォン出口と最近接位置との間で単調に変化する。

別の実施形態では、処理チャンバは少なくとも２つのサブ処理チャンバを備える。少なくとも２つのサブ処理チャンバはそれぞれ、中間バルブ構造によって流体接続される。中間バルブ構造は、第１または第２のバルブ構造に関して考察した代替のバルブ構造タイプのいずれかであってもよい。処理チャンバは２つ以上の試薬を収容する。少なくとも２つのサブ処理チャンバはそれぞれ、２つ以上の試薬の一部分を収容する。２つ以上の試薬は、２つのサブ処理チャンバそれぞれの中にある別個の試薬領域に分割されてもよく、またはサブ処理チャンバの両方に２つ以上の試薬の混合物があってもよい。この実施形態は、連続して異なる試薬によって血漿を処理することができるので、有利なことがある。これにより、カートリッジを用いてより複雑な試験を実施することができてもよい。異なる試薬を保存するのに２つ以上のサブ処理チャンバを使用することは、異なる試薬を異なるサブ処理チャンバ内に空間的に分割することによって、試薬間の意図しない反応を防止することができるので、互いと反応するであろう試薬をカートリッジ上で保存しなければならない場合にも、有利な場合がある。

別の実施形態では、医療システムは、回転軸を中心にしたカートリッジの回転を制御するカートリッジスピナを更に備える。
別の実施形態では、医療システムは、機械実行可能命令を格納するメモリと、医療システムを制御するプロセッサとを備える。機械実行可能命令の実行によって、プロセッサが回転軸を中心にしてカートリッジを回転させて、カートリッジスピナを制御することによって血液サンプルを血液分離チャンバ内へと搬送させる。機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが回転軸を中心にしたカートリッジの回転を制御して、カートリッジスピナを制御することにより、遠心分離によって血漿を血球血液サンプル成分から分離させる。機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが第１のバルブ構造を開き、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させて、カートリッジスピナを制御することによって血漿の規定部分を血液分離チャンバから処理チャンバへと搬送させる。第１のバルブ構造がサイフォンである場合、カートリッジの開放および回転の両方を、カートリッジスピナを制御することによって実施することができる。第１のバルブ構造が、ワックス弁または機械弁または機械弁など、別の種類のバルブである場合、バルブ開放メカニズムが、これを達成するためにプロセッサによって制御されてもよい。このことは、本明細書で言及する他のバルブ構造のいずれにも当てはまる。

機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが処理チャンバ内にある血漿の一部分を保持する。これは、カートリッジスピナを制御することによって達成されてもよい。血漿は、試薬と混ざり、少なくとも１つの特異的結合パートナーと組み合わさって、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成する。機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサがシールを解放して、洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるようになる。これは、例えば、シールを開くなど、カートリッジを作動させる装置またはメカニズムであるシールオープナーを、プロセッサが制御することによって実施されてもよい。

機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが第２のバルブ構造を開いて、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を測定構造に移送し、カートリッジの回転重量を制御して、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が第２のバルブ構造を通って測定構造へと流れることを可能にする。これは、例えば、カートリッジスピナを用いてカートリッジの回転速度を制御することによって達成されてもよい。機械実行可能命令の実行によって更に、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にし、また少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が動化された結合パートナーに結合するのを可能にするため、カートリッジスピナを制御することによって、プロセッサがカートリッジの回転速度を制御する。このステップも、プロセッサによってカートリッジスピナを用いてカートリッジの回転速度を制御することによって達成されてもよい。

機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサがカートリッジの回転速度を制御して、洗浄緩衝液の第１の部分が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れることを可能にすることができる。カートリッジの回転速度は、カートリッジスピナを使用して制御されてもよい。機械実行可能命令の実行によって更に、プロセッサが、膜を使用して、また検体量子化用の光学測定システムを使用して測定を実施する。

別の実施形態では、医療システムはシールオープナーを更に備える。例えば、プロセッサは、シールオープナーを自動的に制御することが可能であってもよい。機械実行可能命令の実行によって、プロセッサがシールオープナーを制御してシールを解放して、カートリッジの回転速度を減少させる前に洗浄緩衝液がアリコートチャンバに入ることができるようにして、アリコートチャンバ内の洗浄緩衝液を接続ダクト内へと移送させ、計量チャンバを始めて充填するようにする。

別の実施形態では、第１のバルブ構造は第１のサイフォンである。
別の実施形態では、第２のバルブ構造は第２のサイフォンである。
別の実施形態では、第３のバルブ構造は第３のサイフォンである。

別の実施形態では、医療システムは、膜を使用して測定を実施する光学測定システムを更に備える。
別の実施形態では、光学測定システムは蛍光ベースの検出器である。蛍光ベースの検出器は、例えば、分光計であるか、またはいくつかの例ではモノクロメータであってもよい。

別の実施形態では、医療システムは、カートリッジの温度を所定の温度範囲内で維持する温度コントローラを更に備える。これは、温度が正確に制御されている場合、測定および試薬がより良好にまたは制御された速度で機能できるので、有益なことがある。

別の実施形態では、流体チャンバはカートリッジ内に収容される。
別の実施形態では、流体チャンバのシールは、切開構造によって穿孔されてもよいフォイルである。

別の実施形態では、流体チャンバはブリスタパックまたはブリスタ包装内にある。ブリスタは押し下げられてもよく、圧力増加によってシールが破れて、流体リザーバ内の流体を放出する。

別の実施形態では、吸収構造は廃棄フリースである。
別の実施形態では、流体チャンバはブリスタパケットであり、その場合のブリスタパケットは可撓性の壁を備える。可撓性の壁を押し下げることによってシールが開いてもよい。

別の実施形態では、カートリッジはプラスチックから成型または形成される。成型部分にはカバーが取り付けられてもよい。
別の実施形態では、血漿を血球血液サンプル成分から分離するのを完了した後の、血液サンプルのヘマクリット値を判定するのに、血液分離チャンバも使用される。一例では、これは、試験要素の遠心分離後の血液分離チャンバの回転軸遠方部分における、血球血液サンプル成分によって充填された容積、および試験要素の遠心分離後の血液分離チャンバの回転軸近接部分における、血漿によって充填された容積を、光学的に判定することによって行うことができる。これら２つの容積を互いに相関させて、血液サンプルのヘマトクリット値に関連するパラメータを得ることができる。

別の例では、検体の定量化は洗浄ステップを何ら含まずに実施される。したがって、規定の速度でクロマトグラフィ膜を横切って吸収構造に至る洗浄緩衝液のフローを制御するため、カートリッジの回転速度を制御することを詳述する方法ステップは、請求項から削除してもよい。

別の実施形態では、検体定量化の初期値は、膜を洗浄緩衝液で洗浄する前に、処理済みサンプルのクロマトグラフィ後に光学測定を実施することによって生成される。これは、サンプル内の高い検体濃度を示唆することがあり、検体の量または濃度が高い場合にユーザに対して早期に警告を送ることが可能になる。

別の例では、検体定量化は、血清、血漿、または尿をサンプルとして使用することによって実施される。
異なる免疫学的検定フォーマットに関しては、更なる詳細についてＵＳ２００９／０９１６４３を参照することもできる。

組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、本発明の上述の実施形態および／または例の１つ以上を組み合わせてもよいことが理解される。
また、機械実行可能命令に応答して、プロセッサによって実施される方法ステップおよび／または動作は、再構成が動作または方法ステップの自己矛盾する順序に結び付かない限り、異なる順序で実施されてもよいことが理解される。特に、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を測定構造に移送するため、第２のバルブ構造を開き、また少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が第２のバルブ構造を通って測定構造まで流れることを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御するステップ、および少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れることを可能にし、また少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が不動化された結合パートナーに結合することを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御するステップ（ならびにプロセッサによって実施される等価の動作）は、洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるように、シールを解放する前に実施されてもよい。

また、機械実行可能命令に応答して、プロセッサによって実施される方法ステップおよび／または動作は、上述したような、および請求項で定義されるような特定の順序に限定されないことが理解される。

以下、本発明の実施形態について、単に例として、図面を参照して更に詳細に説明する。

カートリッジの一例を示す図である。 図１のカートリッジを更に示す図である。 図１のカートリッジを更に示す図である。 図３に示される構成要素の代替例を示す図である。 図１に示されるものの処理チャンバの代替例を示す図である。 カートリッジを使用して定量的検体を判定することができる方法の原理を例証する記号的な図である。 自動分析器の一例を示す図である。 図７の自動分析器の操作方法を例証するフローチャートである。 図１のカートリッジを使用して血液サンプル中の検体の量を判定する方法を示す模式図である。 図１のカートリッジを使用して血液サンプル中の検体の量を判定する方法を示す模式図である。 図１のカートリッジを使用して血液サンプル中の検体の量を判定する方法を示す模式図である。 流体の複数の分取を実施する計量構造を示す図である。 計量チャンバを示す断面図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１０の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 流体の複数の分取を実施する代替の計量構造を示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。 図１９の計量構造を使用して流体の分配を実施する方法の一部を更に示す図である。

図面中で同様の番号を付した要素は、等価の要素であるか、または同じ機能を実施するものである。上記で考察している要素については、機能が等価である場合、以下の図面中では必ずしも考察されない。

図１および２は、カートリッジ１００の一例を示している。図１は、カートリッジ１００の正面図を示している。図２は、カートリッジ１００の背面図を示している。カートリッジは、回転軸１０２を中心にして回転するように適合されている。カートリッジ１００は主として平坦であり、回転軸１０２に垂直な外縁部を有する。外縁部１０４は、特定の半径よりも小さく、主として円形の形状である。図１および２に示される実施形態では、外縁部のいくつかの任意の平坦部分１０６もある。これらは、カートリッジ１００の把持または格納を助けてもよい。代替実施形態では、かかる平坦部分がなく、カートリッジの外縁部全体が主として円形の形状である。カートリッジ１００は、例えば、成型プラスチックから作ることができる。図１に示される構造の表面上に配置されるカバーがあってもよい。カートリッジ１００内のマイクロ流体構造を見せるようにするため、カバーは図示されない。

カートリッジ１００は、血液サンプルをカートリッジ１００内に添加または分注することができる、血液入口１０８を有するものとして示されている。血液入口１０８は、例えば、ある量の血液サンプルを保存する保存チャンバ１１０を備えてもよい。保存チャンバ１１０は、ベント１１４を有する拡張チャンバ１１２を有するものとして示されている。様々なマイクロ流体構造が、拡張チャンバ１１２およびベント１１４も有するものとして示されてもよい。また、マイクロ流体構造が十分な量の流体またはサンプルを受け入れていることを示す、流体で充填されるマイクロ流体構造の領域である、フェールセーフインジケータ１１６もあってもよい。これらは、例えば、カートリッジ１００の使用中に光学的にチェックされてもよい。場合によってはこれらはラベル付けされるが、本明細書では考察しない。血液入口１０８は、血液分離チャンバ１１８に流体接続されているものとして示されている。血液分離チャンバ１１８は、血液サンプルにおいて血漿を血球血液サンプル成分（血球）から分離するのに使用される。血液分離チャンバ１１８はまた、余分な血漿を血液サンプルから受け取るオーバーフローチャンバ１２０に接続されているものとして示されている。血液分離チャンバ１１８の機能については、以下で更に詳細に記載する。血液分離チャンバ１１８は、第１のバルブ構造１２２を介して処理チャンバ１２４に接続される。

この例では、第１のバルブ構造１２２はサイフォンである。しかしながら、機械弁、磁気弁、または熱活性型の弁など、他の構造を含むことができる。処理チャンバ１２４は、乾燥試薬を保存するのに使用することができるいくつかの表面１２６を含むものとして示されている。他の例では、血漿サンプルと混合することができる、液体または他のタイプの試薬が複数量あってもよい。処理チャンバ１２４は、第２のバルブ構造１２８を介して測定構造１３０に接続されているものとして示されている。この例では、第２のバルブ構造１２８はサイフォンである。第２のバルブ構造１２８は、第１のバルブ構造１２２もとり得る任意の形態をとることができる。この例では、処理チャンバ１２４は単一のチャンバであるものとして示されている。別の例では、処理チャンバ１２４はいくつかのサブチャンバを備えてもよいので、血漿サンプルを異なる試薬によって連続して処理することができる。測定構造１３０は、クロマトグラフィ膜１３４を含み、クロマトグラフィ膜の回転軸近接端および廃棄フリースとしての役割を果たす追加の吸収構造１３２と接触しているものとして示されている。試薬およびクロマトグラフィ膜１３４については、以下で更に詳細に考察する。

試薬を用いて処理した後、血漿サンプルは、クロマトグラフィ膜１３４を横切って吸上げまたは搬送されてもよい。その前および／またはその後、クロマトグラフィ膜１３４をプライミングまたは洗浄するのに洗浄緩衝液が使用されてもよい。図１および２に示されるカートリッジ１００は、多数の別個の任意の機構を組み込んだカートリッジである。カートリッジ１００の背面には流体チャンバ１３６が示されている。この例では、流体チャンバ１３６は、カートリッジ１００の外部から圧縮することができる、ブリスタパックまたは可撓性の流体チャンバである。流体チャンバ１３６が圧縮されると、シールが壊れることによって、流体チャンバ１３６内の流体が流体ダクト１３８に入ることが可能になる。流体ダクト１３８は次に、流体を計量構造１４０へと搬送する。

計量構造１４０によって、洗浄緩衝液を測定構造１３０に複数回、精密に計量された量で供給することができる。しかしながら、計量構造１４０は必須ではない。洗浄緩衝液が測定構造１３０に直接送達される例があってもよい。他の例では、測定構造は、試験が実施される前に洗浄緩衝液でプライミングされない。１３６’を付した構造は代替の流体チャンバである。流体チャンバ１３６’を機械的に作動させて、シールをその周囲で壊すことによって、流体が流体ダクト１３８’を介して計量構造１４０に入るようにしてもよい。カートリッジ１００はまた、別の任意の構造を収容しているものとして示されている。１４２を付した構造は、試薬または緩衝溶液が手動で測定構造１３０に、またはディスペンサなどの外部ソースによって添加されてもよい、手動充填位置である。

計量構造１４０は、アリコートチャンバ１４４を含むものとして示されている。アリコートチャンバ１４４は、流体チャンバ１３６または１３６’から流体を受け入れる。アリコートチャンバ１４４は、接続ダクト１４８を介して計量チャンバ１４６に接続される。計量構造１４６は、緩衝流体を正確に計量し、流体の計量されたアリコートを一回または複数回、測定構造１３０に供給するのに使用される。計量構造１４６は、流体要素１５０を介して測定構造１３０に接続される。この場合、流体要素１５０は、マイクロ流体ダクトまたはチャネルと、ある量の緩衝流体が計量されたときにそれを保持するチャンバとを含むものとして示されている。計量構造１４０およびいくつかの代替例の機能については、以下の図面を参照して考察する。

図３は、血液分離チャンバ１１８および処理チャンバ１２４を更に詳細に例証する、図１の拡大領域を示している。分離チャンバ１１８は、上側部分３００および下側部分３０２を含むものとして示されている。上側部分３００の方が回転軸１０２に近い。オーバーフローチャンバは、オーバーフロー開口部３０４を有するものとして示されている。オーバーフロー開口部３０４は、血液分離チャンバ１１８内の流体の最大容量を設定する。この例では、第１のバルブ構造１２２はサイフォンである。また、第１のサイフォンと呼ばれることもある。第１のサイフォン１２２は、血液分離チャンバ１１８にサイフォン入口３０６を有する。第１のサイフォン１２２はまた、拡張チャンバ１１２’内へのサイフォン出口３０８を有する。この例では、追加の拡張チャンバ１１２’が血液分離チャンバ１１８と処理チャンバ１２４との間に位置する。他の例では、サイフォン出口３０８は処理チャンバ１２４に直接接続されてもよい。

拡張チャンバ１１２によって、処理チャンバ１２４が回転軸から遠くに位置することができる。これにより、いくつかの例では、処理チャンバ１２４のための追加の空間がもたらされてもよい。図３を検証すると、サイフォン出口３０８はサイフォン入口３０６よりも回転軸１０２に近いことが分かる。上側部分３００内の血漿の追加量を捕捉することが理由で、これがなされる。血漿の最後の部分または最後の量は、血漿に含まれている脂質または油質組織を含むことがある。サイフォン出口３０８を回転軸１０２に近づけることによって、最終的に処理チャンバ１２４に移送される、血漿中のこの物質の量が低減されてもよい。このことが、検体の優れたまたはより正確な測定をもたらしてもよい。

第１のサイフォン１２２は、回転軸１０２に対する最近接位置３１０を有することが分かる。最近接位置３１０とサイフォン出口３０８との間で、回転軸１０２までの距離は単調に増加する。

図４は、カートリッジ１００の更なる拡大領域を示している。図４の領域は図３と同一である。図４に示される例では、第１のバルブ構造１２２および第２のバルブ構造１２８が修正されている。第１のバルブ構造１２２はバルブ要素４００を備え、第２のバルブ構造１２８はバルブ要素４０２を備える。バルブ要素４００および４０２は、様々な手段を通して開放および／または閉止されてもよい、機械弁であってもよい。例えば、バルブ要素４００、４０２は機械的に作動させることができ、それらは熱によって溶融するワックスまたは他の物質を含むことができ、磁気的に作動させるか、または他の手段を使用して作動させることができる。

図５は、図１に示されるカートリッジ１００の修正例を示している。図５に示される例では、処理チャンバ１２４は、２つの別個のサブチャンバ５００および５０２に分けられている。第１のバルブ構造１２２は第１のサブチャンバ５００に接続される。そのため、中間バルブ構造５０４が第１のサブチャンバ５００と第２のサブチャンバ５０２の間にある。次に、第２のバルブ構造１２８は、第２のサブチャンバ５０２から測定構造１３０に接続される。２つのサブチャンバ５００、５０２を使用して、血漿を異なる試薬で連続的に処理することができる。

図６は、カートリッジを使用して定量的検体を判定する方法の原理を例証する記号的な図である。６００は血液サンプルを、６０２は血液６００中に存在する検体を表す。矢印６０４は遠心分離による血漿の生成を表す。６０２’は血漿中の検体６０２を表す。矢印６０６は、血漿と乾燥検定試薬の混合と、処理チャンバ内でのインキュベーションとを表す。１２４は処理チャンバを表す。処理チャンバ内で、捕捉抗体６０８および検出抗体６１０は、血漿中の検体６０２’に付着する。捕捉抗体６０８および検出抗体６１０と検体６０２’との組み合わせは、検体特異的な結合パートナー錯体６１１を形成する。矢印６０９は測定構造への搬送を表す。

矢印６１２は、測定構造のクロマトグラフィ膜１３４を通した血漿搬送を表す。３本のバー６１４、６１６、および６１８は、クロマトグラフィ膜１３４上の３つの異なる区域を表す。６１４は捕捉および検出域を表す。バー６１６は機器制御域を表す。バー６１８は検定制御域を表す。捕捉および検出域６１４には、捕捉抗体６０８に結合する捕捉要素６２０があってもよい。例えば、捕捉要素はストレプトアビジンであることができ、捕捉抗体はビオチン化物であることができる。捕捉抗体６０８が捕捉要素６２０と接触すると、捕捉抗体６０８に急速に結合し、またそれによって完全な検体特異的な結合パートナー錯体６１１に結合する。それにより、この結合された検体特異的な結合パートナー錯体６１１の一部である検出抗体６１０も、この位置で不動化されるので、後で検出することができる。例えば、検出抗体６１０は、蛍光ラテックスなどの蛍光標識を含む。機器制御域６１６も、蛍光マーカーを含むラテックスを含んでもよい。これは、機器の光学測定システムが適切に機能しているかのチェック、および／またはこの光学測定システムの校正に使用することができる。検定制御域６１８では、余分な検出抗体６１０が擬似検体ライン６２２に結合する。領域６１６および６１８は、カートリッジ１００および機器の光学測定システムが適切に機能していることを確保するため、制御として使用される。

図６で説明されるスキームは、図１のカートリッジと共に使用されたとき、いくつかの例では、標準的な実験室方法を使用した場合よりも良好な測定結果を提供することがある。例えば、ディスク状の等価のマイクロ流体構造を使用して、心臓トロポニンの濃度を試験した。これらの試験の結果は、測定の精度および再現性が、一般的な分析実験室で得られるものよりも優れていることを示している。

一実施形態では、ヒト心臓トロポニンＴの検出に使用することができる抗体は、ヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＥＬＶＳＬＫＤであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１２９−１３５に位置するものを認識するか、またはヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥＫＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５７に位置するものを認識するか、またはヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５５に位置するものを認識する抗体である。一実施形態では、これらの抗体は単クローンマウス抗体である。一実施形態では、ヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＥＬＶＳＬＫＤであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１２９−１３５に位置するものを認識する第１の抗体と、ヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥＫＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５７に位置するもの、またはヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５５に位置するものを認識する第２の抗体との組み合わせが、サンドイッチ検定形式でヒト心臓トロポニンＴを検出するのに使用される。別の実施形態では、ヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＥＬＶＳＬＫＤであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１２９−１３５に位置するものを認識する標識付きの検出抗体と、ヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥＫＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５７に位置するもの、またはヒト心臓トロポニン（Ｐ４５３７９、ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）の線形エピトープＱＱＲＩＲＮＥＲＥであってＰ４５３７９（ＵｎｉＰｒｏｔデータベース）のアミノ酸位置１４７−１５５に位置するものを認識する捕捉抗体との組み合わせが、サンドイッチ検定形式でヒト心臓トロポニンＴを検出するのに使用される。別の実施形態では、標識付き検出抗体の標識は蛍光ラテックス粒子である。

図７は、医療システム７００の一例を示している。医療システム７００は、カートリッジ１００を受け入れるように適合される。回転軸を中心にしてカートリッジ１００を回転させるように動作可能なカートリッジスピナ７０２が存在する。カートリッジスピナ７０２は、カートリッジ７０８の一部分に付着するグリッパ７０６に取り付けられるモータ７０４を有する。カートリッジ１００は更に、測定または透明構造７１０を有するものとして示されている。カートリッジ１００は、測定構造７１０が、例えば検体の量の光学測定を実施することができる光学測定システム７１２の前に出るように、回転させることができる。アクチュエータ７１１もこの図に示されている。これは、カートリッジ１００内の流体リザーバを開くのに使用することができる。また、カートリッジ上に機械弁またはバルブ要素がある場合にそれを作動させる、追加のアクチュエータまたはメカニズムがあってもよい。

アクチュエータ７１１、カートリッジスピナ７０２、および測定システム７１２は全て、コントローラ７１４のハードウェアインターフェース７１６に接続されているものとして示されている。コントローラ７１４は、インターフェース７１６、電子記憶装置７２０、電子メモリ７２２、およびネットワークインターフェース７２４と通信するプロセッサ７１８を含む。電子メモリ７３０は、プロセッサ７１８に医療システム７００の動作および機能を制御させることができる、機械実行可能命令を有する。電子記憶装置７２０は、命令７３０がプロセッサ７１８によって実行されたときに獲得された測定値７３２を含んでいる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７２４は、プロセッサ７１８がネットワーク接続７２６を介して実験室情報システム７２８に測定値７３２を送ることができるようにする。

図８は、図７の医療システム７００を操作する方法を例証するフローチャートを示している。図８のステップは、例えば、命令７３０に含まれる機械実行可能命令であってもよい。図８の方法が実施される前に、例えば血液サンプルが入口に入れられてもよく、次にカートリッジ１００が医療システム７００に入れられる。最初に、ステップ８００で、プロセッサ７１８は、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させて、血液サンプルを血液分離チャンバ内へと搬送するように、モータ７０４を制御する。次に、ステップ８０２で、プロセッサ７１８は、回転軸を中心にしたカートリッジの回転により、遠心分離によって血漿を血球血液サンプル成分から分離するように、モータ７０４を更に制御する。次に、ステップ８０４で、プロセッサ７１８は、第１のバルブ構造を開き、回転軸を中心にしてカートリッジを十分な速度で回転させて、血漿の規定された部分を血液分離チャンバから処理チャンバへと搬送するように、モータ７０４を制御する。バルブ構造が機械弁要素を備える場合、プロセッサ７１８がこれらの機械弁要素を開くように制御する、追加のメカニズムまたは装置があってもよい。

次に、ステップ８０６で、プロセッサ７１８は、血漿の一部分が処理チャンバ内で保持されるように、モータ７０４の回転速度を制御する。この間に、血漿は試薬と混ざり、少なくとも１つの特異的結合パートナーと組み合わさって、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成する。次に、ステップ８０８で、プロセッサ７１８によって洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるように、シールが解放される。例えば、プロセッサ７１８は、図２に示される流体チャンバ１３６を圧縮するように、アクチュエータ７１１を制御してもよい。次に、ステップ８１０で、プロセッサ７１８は、第２のバルブ構造が開かれて、少なくとも１つの特異的な結合パートナー錯体を測定構造に移送し、カートリッジが、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が第２のバルブ構造を通って測定構造へと流れることを可能にするように、モータ７０４の回転速度を制御する。やはり、第２のバルブ構造が機械弁要素を備える場合、プロセッサはまた、追加の装置またはメカニズムを制御して、この機械弁要素を開いてもよい。

次に、ステップ８１２で、プロセッサ７１８は、カートリッジが、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れることを可能にし、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が不動化された結合パートナーに結合することを可能にするように、モータ７０４の回転速度を制御し、ステップ８１４で、プロセッサ７１８は、カートリッジが、洗浄緩衝液の第１の部分が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れることを可能にする速度で旋回するように、モータ７０４の回転速度を制御する。代替実施形態では、ステップ８０８（洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるように、シールを解放する）は、ステップ８１４の直前に実施される。

最後に、ステップ８１６で、プロセッサ７１８は、光学測定システムを使用して測定を実施するように、光学測定システム７１２を制御する。次に、この測定値７３２は検体の量または濃度に変換されてもよい。

図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃは、カートリッジ１００を使用して血液サンプル中の検体の量を判定する方法を模式的に示している。方法は、図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃに模式的に示されている。画像９００は、初期状態のカートリッジ１００を示している。次に、ステップ９０２で、血液が入口に入れられる。次に、ステップ９０４で、血液サンプルが血液分離チャンバへと移送される。ステップ９０６で、血漿が遠心分離によって赤血球から分離される。次に、ステップ９０８で、血漿が処理チャンバへと移送される。次に、ステップ９１０で、血漿が試薬と混合される。ステップ９１２で、シールを壊すことによって洗浄緩衝液が放出される。ステップ９１４で、インキュベート物、または血漿と試薬の組み合わせが測定構造へと移送される。

次に、ステップ９１６で、検体特異的な結合パートナー錯体またはインキュベート物のクロマトグラフィが実施される。次に、ステップ９１８で、洗浄緩衝液が計量される。いくつかの例では、図示される構造は、洗浄緩衝液を複数回計量するのに使用されてもよい。しかしながら、これは全ての場合で必須ではなく、流体チャンバからの流体のみが移送され、計量ステップはない可能性がある。次に、ステップ９２０で、洗浄緩衝液が測定構造へと移送され、ステップ９２２に示されるように、クロマトグラフィ膜１３４を横切って吸収構造１３２内へと吸い上げられる。最後に、ステップ９２４で、蛍光測定を使用して検体の測定が実施される。

図１０は、計量構造１４０の一例を示している。流体構成要素の計量構造部分は、図１に示されるようなカートリッジ１００を構成する。１０２を付した回転軸がある。図面には、流体チャンバ１３６の一部分も示されている。流体チャンバは、アリコートチャンバ１４４内へとつながる流体チャンバダクト１３８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。この例では、アリコートチャンバ１４４は鯨型である。アリコートチャンバ１４４を計量チャンバ１４６と接続する接続ダクト１４８がある。接続ダクト１４８は、ダクト入口１０１４およびダクト出口１０１６を有する。ダクト入口１０１４はアリコートチャンバ１４４につながり、ダクト出口１０１６は計量チャンバ１４６につながる。回転軸１０２を中心にして描かれた円弧１０１８は、ダクト入口１０１４およびダクト出口１０１６の両方を通る。計量チャンバ１４６は、チューブ状構造１０２０を介して流体要素１５０に接続される。この例では、チューブ状構造１０２０と計量チャンバ１４６との間にバルブ１０２１がある。この例では、バルブ１０２１は毛細管バルブである。

バルブ１０２１は様々な形で実現することができる。いくつかの代替例では、チューブ状構造１０２０と流体要素１５０との間の境界面の形状は、毛細管バルブとして機能することができる。あるいは、バルブは、要素１０２０および１５０の間に配置することができる。他の実施形態では、ダクトは同じ位置で接続することができ、制御可能なマイクロバルブを代わりに使用することができる。制御可能なマイクロバルブは、計量チャンバ１４６とチューブ状構造１０２０との間に、またはチューブ状構造１０２０と流体要素１５０との間に配置することができる。

任意の拡張チャンバ１０２４は、計量チャンバ１４６の上縁部１０２６と境を接するものとして示されている。拡張チャンバ１０２４を通気するベント１０２８がある。計量チャンバ１４６と拡張チャンバ１０２４との間の境界全体が開いている。このことは、計量チャンバ１４６内に泡が生じる可能性を低減する助けとなってもよい。いくつかの例では、拡張チャンバ１０２４は、計量チャンバ１４６よりも広い幅を有してもよい。そのため、毛管力を使用して、流体を計量チャンバ１４６内で保ってもよい。１０３０およびＡ−Ａを付した破線は、計量チャンバ１４６の断面図の位置を示している。この断面図は図１１に示される。アリコートチャンバ１４４もベント１０２８を有するものとして示すことができる。ダクト入口１０１４の周囲の領域は、この実施形態では漏斗状である。また、アリコートチャンバ１４４は尖った縁部を有さないものとして示されていることにも言及することができる。尖った縁部がないことは、ディスクを減速したときに、アリコートチャンバ１４４からダクト入口１０１４への流体の移動を容易にする助けとなる。

アリコートチャンバ１４４はまた、余剰流体チャンバ１０３２につながる流体接続１０３４への接続を有するものとして示されている。流体接続１０３４は流体接続入口１０３６を有する。流体接続入口１０３６は、アリコートチャンバ１４４内の最大流体レベルを規定する。アリコートチャンバ１４４内の最大流体レベルは円弧１０１８よりも低い。流体接続１０３４は、この実施形態では、毛細管バルブ１０３８を介して余剰流体チャンバ１０３２に接続される。バルブまたは毛細管バルブの使用は任意である。余剰流体チャンバは、ベント１０２８を有するものとして示され、フェールセーフチャンバ１０４０にも接続される。流体が余剰流体チャンバ１０３２に流入すると、フェールセーフチャンバ１０４０が充填される。フェールセーフチャンバ１０４０は、流体が余剰流体チャンバ１０３２に入っているかを光学的に示すのに使用されてもよい。例えば、使用中、フェールセーフチャンバ１０４０が充填されていない場合、アリコートチャンバ１４４が適切に流体で充填されなかったことを示してもよい。

図１１は、図１０で１０３０を付されているプロファイルＡ−Ａの断面図１００を示している。この図では、カートリッジ１１０２の本体を見ることができる。本体１１０２には計量チャンバ１４６のための開口部がある。カートリッジ１１０２の本体は、この例では射出成形によって作成される。カートリッジの本体は、蓋１１０８および支持構造１１１０から組み立てられる。

計量チャンバの遠端には、バルブ１０２１内への入口を見ることができる。計量チャンバ１４６は、いくつかの異なる領域に分割されているものと見ることができる。縁部には、２つの側壁領域１１０４がある。２つの側壁または２つの側部領域の間は中央領域１１０６である。側壁領域１１０４は、中央領域１１０６から離れる方向で更に狭くなるかまたは先細になる。これにより、この領域における計量チャンバ１４６の寸法が狭くなる。したがって、毛管作用は、中央領域１１０６よりも側壁領域１１０４で高くてもよい。これにより、計量チャンバ１４６が、中央領域１１０６の前に最初に側壁領域１１０４において流体で充填されてもよい。これには、計量チャンバ１４６が流体で充填されたときの、計量チャンバ１４６に形成または捕捉される泡の数が低減されるという利益があってもよい。

図１２〜１８は、流体要素１５０に対する流体の複数回の分取を実施するのに計量構造１４０を使用してもよい方法を示している。
図１２では、ディスクは回転軸１０２を中心にして回転している。矢印１２００は回転方向を示す。この特定の例では、ディスクは２０Ｈｚで旋回している。流体または洗浄緩衝液１２０２は、流体チャンバ１３６からアリコートチャンバ１４４内へと搬送される。流体１２０２は、流体ダクト１３８からアリコートチャンバ１４４内へと滴下していることが分かる。アリコートチャンバ１４４内の流体量は制限されるので、余剰流体チャンバ１０３２に接続する流体接続１０３４によって計量される。フェールセーフチャンバ１０４０は流体で充填されているものとして見ることができる。

次に、図１３で、流体量１２０２は、流体チャンバ１３６からアリコートチャンバ１４４内へと完全に移送されている。フェールセーフチャンバ１０４０は、流体で充填されているものとして示されている。この例では、ディスクは依然として、図１２に示されたのと同じ速度で旋回している。アリコートチャンバ１４４は、最大流体レベル１３００まで流体１２０２で充填されている。最大流体レベル１３００は、接続ダクト１４８よりも下方、または接続ダクト１４８よりも回転軸１０２から離れていることが分かる。ディスクがこのように旋回しているとき、流体１２０２は計量チャンバ１４６に入ることができない。

次に、図１４で、ディスクは停止するか、または例えば毎秒５０Ｈｚの高い減速度で、より低い回転周波数まで減速される。流体の慣性により、流体１２０２は接続ダクト１４８に向かい、そこを通って計量チャンバ１４６に入る。この図では、流体１２０２は、中央領域を充填する前に、計量チャンバ１４６の側部を充填していることが分かる。これは、図１１に示される先細の側壁１１０４によるものである。毛管作用によって、計量チャンバ１４６のこの側壁部分が最初に充填される。計量チャンバを充填するこの方法によって、気泡が計量チャンバ１４６で生じるかまたは付着する可能性が低減されてもよい。

図１５では、カートリッジは、静止したままかまたは回転速度が低く、計量チャンバ１４６は流体１２０２で完全に充填されている。カートリッジまたはディスクは静止したままと見なされてもよい。計量チャンバの完全な充填は、計量チャンバのそれぞれの幾何学寸法によって引き起こされる毛管力によるものである。

図１６は、破線１６００が計量チャンバ１４６内に描かれている点を除いて、図１５に示されたのと同じ図を示している。計量チャンバ１４６内のこの線１６００は、計量チャンバ内の流体をいくつかの部または部分に分割する。線１６００の径方向内側（回転軸１０２のより近く）にある流体部分１６０４は、リザーバに戻ってもよい。径方向外側部分（回転軸１０２からより遠い）、または部分１６０２は、流体要素１５０内へと完全に移送されてもよい。径方向内側部分１６０４は、流体の残りの部分と呼ぶことができ、径方向外側部分１６０２は、下流側の流体要素内へと移送される流体１６０２の部分と呼ぶことができる。流体１６０２の量は、後続のステップで流体要素１５０に移送されるアリコートである。

次に、図１７では、ディスクは加速し、方向１２００で旋回し始める。ディスクは加速し、このことによって毛細管バルブ１０２１が開く。流体の残りの部分１６０４はアリコートチャンバ１４４に戻されている。流体の部分１６０２は、流体要素１５０へと移送されている途中である。流体の液滴がチューブ１０２０から滴下していることが分かる。

次に、図１８では、流体量１６０２が流体要素１５０へと完全に移送されており、図中では見えなくなっていることが分かる。流体の残りの部分１６０４はアリコートチャンバ１４４に戻されており、残りの流体１２０２と混合される。第１の分取ステップが完了し、プロセスが図１４から再び繰り返されてもよく、アリコートチャンバ１４４内の流体量１２０２が計量チャンバ１４６の容積よりも少なくなるまで繰り返されてもよい。

図１９は、代替の計量構造１４０’の一例を示している。計量構造１４０’は図１の計量構造１４０と置き換えられてもよい。計量構造１４０’の機械的構造は、いくつかの機械的な差を含んで、図１０の計量構造１４０と類似している。やはり、１０２を付した回転軸がある。図面には、流体チャンバ１３６の一部分も示されている。流体チャンバ１３６は、アリコートチャンバ１４４ｊ内へとつながる流体チャンバダクト１３８を介して流体を提供するリザーバを有する。この例では、アリコートチャンバ１４４はティーポット型である。アリコートチャンバ１４４を計量チャンバ１４６と接続する接続ダクト１４８がある。接続ダクト１４８は、ダクト入口１０１４およびダクト出口１０１６を有する。ダクト入口１０１４はアリコートチャンバ１４４につながり、ダクト出口１０１６は計量チャンバ１４６につながる。ダクト入口１０１４は、接続ダクト１４８のダクト出口１０１６よりも回転軸１０２から離れている。

計量チャンバ１４６は、チューブ状構造１０２０を介して流体要素１５０に接続される。この例では、チューブ状構造１０２０と流体要素との間にバルブ１０２１がある。バルブ１０２１は、この例では毛細管バルブである。バルブ１０２１は様々な形で実現することができる。いくつかの実施形態では、チューブ状構造１０２０は毛細管バルブとして機能することができる。いくつかの実施形態では、ダクトは同じ位置で接続することができ、制御可能なマイクロバルブを代わりに使用することができる。制御可能なマイクロバルブは、計量チャンバ１４６とチューブ状構造１０２０との間に、またはチューブ状構造１０２０と流体要素１５０との間に配置することができる。

拡張チャンバ１０２４は、計量チャンバ１４６の上縁部１０２６と境を接するものとして示されている。拡張チャンバ１０２４を通気するベント１０２８がある。計量チャンバ１４６と拡張チャンバ１０２４との間の境界全体が開いている。このことは、計量チャンバ１４６内に泡が生じる可能性を低減する助けとなってもよい。いくつかの例では、拡張チャンバ１０２４は、計量チャンバ１４６よりも広い幅を有してもよい。そのため、毛管力を使用して、流体を計量チャンバ１４６内で保ってもよい。１０３０およびＡ−Ａを付した破線は、計量チャンバ１１２の断面図の位置を示している。断面Ａ−Ａ １０３０は、図１０の断面Ａ−Ａと同等である。図１１に関して記載した詳細は、図１９の断面Ａ−Ａにも当てはまる。

アリコートチャンバ１４４もベント１０２８を有するものとして示すことができる。ダクト入口１０１４の周囲の領域は、この実施形態では漏斗状である。また、アリコートチャンバ１４４は尖った縁部を有さないものとして示されていることにも言及することができる。尖った縁部がないことは、ディスクを減速したときに、アリコートチャンバ１４４からダクト入口１０１４への流体の移動を容易にする助けとなる。

アリコートチャンバ１４４はまた、余剰流体チャンバ１０３２につながる流体接続１０３４への接続を有するものとして示されている。流体接続１０３４は流体接続入口１０３６を有する。流体接続入口１０３６は、アリコートチャンバ１４４内の最大流体レベルを規定する。アリコートチャンバ１４４内の最大流体レベルは、ダクト出口１０１６よりも回転軸１０２から離れている。流体接続１０３４は、この例では、余剰流体チャンバ１０３２に接続される。バルブまたは毛細管バルブの使用は任意である。余剰流体チャンバは、ベント１０２８を有するものとして示され、フェールセーフチャンバ１０４０にも接続される。流体が余剰流体チャンバ１０３２に流入すると、フェールセーフチャンバ１０４０が充填される。フェールセーフチャンバ１０４０は、流体が余剰流体チャンバ１０３２に入っているかを光学的に示すのに使用されてもよい。例えば、使用中、フェールセーフチャンバ１０４０が充填されていない場合、アリコートチャンバ１４４が流体で適切に充填されなかったことを示してもよい。

図２０〜２６は、流体要素１５０に対する流体の複数回の分取を実施するのに計量構造１４０’を使用してもよい方法を示している。
第一に、図２０では、流体は流体チャンバ１３６に添加されている。次に、カートリッジを回転軸１０２を中心にして旋回させる。これにより、流体または洗浄緩衝液１２０２が、第１のダクト１０１６を通ってアリコートチャンバ１４４内へと移動する。次に、流体１２０２は、アリコートチャンバ１４４を充填し、接続ダクト１４８の対応する径方向外側部分を流体で充填する。

図２１は、図２０に示したのと同じ速度および同じ方向１２００で旋回しているカートリッジを示している。図２１では、全ての流体が流体チャンバ１３６から排出されている。流体１２０２は、接続ダクト１４８およびアリコートチャンバ１４４を、流体接続入口１０３６によって設定される最大流体レベル１３００まで充填しているものとして示すことができる。余剰流体１２０２は、余剰流体チャンバ１０３２およびフェールセーフチャンバ１０４０を充填しているものとして示すことができる。

次に、図２２では、ディスクは停止するか、またはより低い回転周波数まで減速される。接続ダクト１４８および計量チャンバ１４６内の毛管作用は、流体を計量チャンバ１４６に引き込み始めているものとして示されている。流体１２０２は最初に、計量チャンバ１４６の周囲または縁部を充填する。これは、図１１に示される先細の側壁１１０４によるものである。毛管作用によって、計量チャンバ１４６の側壁部分が最初に充填される。これは、計量チャンバ１４６内における泡の形成または付着を防ぐ助けとなる。カートリッジが急速に減速されると、流体１２０２の慣性はまた、計量チャンバ１４６に入る助けとなってもよい。

次に、図２３では、カートリッジは、静止したままかまたは回転速度が低く、計量チャンバ１４６は流体１２０２で完全に充填されているものとして示されている。カートリッジまたはディスクは静止したままと見なされてもよい。

図２４は、破線１６００が計量チャンバ１４６内に描かれている点を除いて、図２３に示されたのと同じ図を示している。計量チャンバ１４６内のこの線１６００は、計量チャンバ内の流体をいくつかの部または部分に分割する。線１６００の径方向内側（回転軸１０２のより近く）にある流体量の一部または全流体量１６０４は、リザーバに戻ってもよい。径方向外側部分（回転軸１０２からより遠い）、または部分１６０２は、流体要素１５０内へと移送されてもよい。径方向内側部分１６０４は、流体の残りの部分と呼ぶことができ、径方向外側部分１６０２は、流体要素１５０内へと移送される流体の部分１６０２と呼ぶことができる。流体の量１６０２はアリコートである。

次に、図２５では、ディスクは加速し、方向１２００で旋回し始める。ディスクは加速し、このことによって毛細管バルブ１０２１が開く。流体の残りの部分６０４はアリコートチャンバ１４４に戻されている。流体の部分１６０２は、下流側の流体要素１５０へと移送されている途中である。流体１２０２の液滴が、チューブ状構造１０２０から滴下していることが分かる。

次に、図２６では、流体量１６０２が流体要素１５０へと完全に移送されており、図２６では見えなくなっていることが分かる。流体の残りの部分１６０４はアリコートチャンバ１４４に戻されており、残りの流体１２０２と混合される。第１の分取ステップが完了し、プロセスが図２２から再び繰り返されてもよく、アリコートチャンバ１４４内の流体量１２０２が計量チャンバ１４６の容積よりも少なくなるまで繰り返されてもよい。

１００ カートリッジ
１０２ 回転軸
１０４ 円形の外縁部
１０６ 平坦な外縁部
１０８ 血液入口
１１０ 保存チャンバ
１１２ 拡張チャンバ
１１２’ 拡張チャンバ
１１４ ベント
１１６ フェールセーフインジケータ
１１８ 血液分離チャンバ
１２０ オーバーフローチャンバ
１２２ 第１のバルブ構造
１２４ 処理チャンバ
１２６ 試薬に対する表面
１２８ 第２のバルブ構造
１３０ 測定構造
１３２ 吸収構造
１３４ クロマトグラフィ膜
１３６ 流体チャンバ
１３６’ 流体チャンバ
１３８ 流体ダクト
１３８’ 流体ダクト
１４０ 計量構造
１４０’ 計量構造
１４２ 手動充填位置
１４４ アリコートチャンバ
１４６ 計量チャンバ
１４８ 接続ダクト
１５０ 流体要素
３００ 上側部分
３０２ 下側部分
３０４ オーバーフロー開口部
３０６ サイフォン入口
３０８ サイフォン出口
３１０ 最近接位置
４００ バルブ要素
４０２ バルブ要素
５００ 第１のサブチャンバ
５０２ 第２のサブチャンバ
５０４ 中間バルブ構造
６００ 血液
６０２ 血液中の検体
６０２’ 血漿中の検体
６０４ 血漿の生成
６０６ 血漿と乾燥検定試薬の混合、および処理チャンバ内でのインキュベーション
６０８ 捕捉抗体
６０９ 測定構造への搬送
６１０ 検出抗体
６１１ 検体特異的な結合パートナー錯体
６１２ 膜を横切る血漿の運動
６１４ 捕捉および検出域
６１６ 機器制御域
６１８ 検定制御域
６２０ 捕捉要素
６２２ 擬似検体ライン
７００ 医療システム
７０２ カートリッジスピナ
７０４ モータ
７０６ グリッパ
７０８ カートリッジの一部分
７１０ 測定構造
７１１ アクチュエータ
７１２ 光学測定システム
７１４ コントローラ
７１６ ハードウェアインターフェース
７１８ プロセッサ
７２０ 電子記憶装置
７２２ 電子メモリ
７２４ ネットワークインターフェース
７２６ ネットワーク接続
７２８ 実験室情報システム
７３０ 実行可能命令
７３２ 測定値
８００ 血液サンプルを血液分離チャンバ内へと搬送するため、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させる
８０２ 遠心分離によって血漿を血球血液サンプル成分から分離するため、回転軸を中心にしたカートリッジの回転を制御する
８０４ 血漿の規定部分を血液分離チャンバから処理チャンバに搬送するため、第１のバルブ構造を開き、回転軸を中心にしてカートリッジを回転させる
８０６ 血漿の一部分を処理チャンバ内で保持する
８０８ 洗浄緩衝液の第１の部分が測定構造に入ることができるように、シールを解放する
８１０ 少なくとも１つの特異的な結合パートナー錯体を測定構造に移送するため、第２のバルブ構造を開き、少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が第２のバルブ構造を通って測定構造へと流れることを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御する
８１２ 少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にし、また少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が不動化された結合パートナーに結合するのを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御する
８１４ 洗浄緩衝液の第１の部分が膜を横切って吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にするため、カートリッジの回転速度を制御する
８１６ 膜を使用して、また検体量子化用の光学測定システムを使用して測定を実施する
９００ 初期状態のカートリッジ
９０２ 血液を入口に入れる
９０４ サンプルを血液分離チャンバへと移送
９０６ 遠心分離による血漿分離
９０８ 血漿を処理チャンバへと移送
９１０ 血漿を試薬と混合
９１２ 洗浄緩衝液を放出
９１４ インキュベート物を測定構造へと移送
９１６ 検体特異的な結合パートナー錯体のクロマトグラフィ
９１８ 洗浄緩衝液の計量
９２０ 洗浄緩衝液の移送
９２２ 洗浄緩衝液のクロマトグラフィ
９２４ 検体の測定
１０１４ ダクト入口
１０１６ ダクト出口
１０１８ 円弧
１０２０ チューブ状構造
１０２１ バルブ
１０２４ 拡張チャンバ
１０２６ 上縁部
１０２８ ベント
１０３０ プロファイルＡ−Ａ
１０３２ 余剰流体チャンバ
１０３４ 流体接続
１０３６ 流体接続入口
１０３８ 毛細管バルブ
１０４０ フェールセーフチャンバ
１１００ 断面図Ａ−Ａ
１１０２ カートリッジの本体
１１０４ 側壁
１１０６ 中央領域
１１０８ 蓋
１１１０ 支持構造
１２００ 回転方向
１２０２ 流体
１３００ 最大流体レベル
１６００ 分割ライン
１６０２ 流体の部分
１６０４ 流体の残りの部分

Claims (13)

1. カートリッジ（１００）を使用して血液サンプル（６００）中の検体（６０２、６０２’）の量を判定する方法であって、前記カートリッジが回転軸（１０２）を中心にして旋回するように動作可能であり、前記カートリッジが、
   前記血液サンプルを受け入れる入口（１０８）と、
   前記血液サンプルから血漿を分離する、前記入口に流体接続された血液分離チャンバ（１１８）と、
   前記検体に結合して少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体（６１１）を形成するように動作可能な、少なくとも１つの特異的結合パートナー（６０８、６１０）を含む少なくとも１つの試薬を収容した、処理チャンバ（１２４）と、
   前記血液分離チャンバを前記処理チャンバに接続する第１のバルブ構造（１２２）と、
   前記検体の量の測定を可能にする測定構造（１３０）であって、クロマトグラフィ膜（１３４）を備え、前記クロマトグラフィ膜が、前記検体または前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体に直接または間接的に結合する不動化された結合パートナー（６２０）を備え、また吸収構造（１３２）を更に備え、前記吸収構造が前記膜よりも前記回転軸に近い、測定構造と、
   前記処理チャンバを前記測定構造に接続する第２のバルブ構造（１２８）と、
   洗浄緩衝液（１２０２）で充填され、前記測定構造に流体接続され、シールが前記洗浄緩衝液を流体チャンバ内で保つ、流体チャンバ（１３６、１３６’）と、
   アリコートチャンバ（１４４）と、
   前記流体チャンバを前記アリコートチャンバと接続する流体ダクト（１３８）と、
   計量チャンバ（１４６）と、
   前記計量チャンバを前記アリコートチャンバと流体接続し、前記測定構造が第３のバルブ構造を介して前記計量チャンバに接続される、接続ダクト（１４８）と、
   前記計量チャンバに接続され、前記計量チャンバよりも前記回転軸に近いベント（１１４、１０２８）とを備え、
   方法が、
   前記血液サンプルを前記入口に入れるステップ（９０２）と、
   前記血液サンプルを前記血液分離チャンバ内へと搬送するため、前記回転軸を中心にして前記カートリッジを回転させるステップ（８００、９０４）と、
   遠心分離によって前記血漿を前記血球血液サンプル成分から分離するため、前記回転軸を中心にした前記カートリッジの回転を制御するステップ（８０２、９０６）と、
   前記血漿の規定部分を前記血液分離チャンバから前記処理チャンバに搬送するため、前記第１のバルブ構造を開き、前記回転軸を中心にして前記カートリッジを回転させるステップ（８０４、９０８）と、
   前記血漿の前記部分を前記処理チャンバ内で保持するステップであって、前記血漿が前記試薬と混ざり、前記少なくとも１つの特異的結合パートナーと組み合わさって、前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成する、ステップ（８０６、９１０）と、
   前記洗浄緩衝液の第１の部分（１６０２）が前記測定構造に入ることができるように前記シールを解放するステップであって、前記洗浄緩衝液が前記アリコートチャンバに入ることができるようにする、ステップ（８０８、９１２）と、
   前記アリコートチャンバ内の前記洗浄緩衝液を前記接続ダクト内へと移送し、前記計量チャンバを初めて充填させることができるように、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、
   前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を前記測定構造に移送するため、前記第２のバルブ構造を開き、前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記第２のバルブ構造を通って前記測定構造へと流れることを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップ（８１０、９１４）と、
   前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記膜を横切って前記吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にし、また前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記不動化された結合パートナーに結合するのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップ（８１２、９１６）と、
   前記洗浄緩衝液の前記第１の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通して前記測定構造内へと移送し、第１の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、
   前記洗浄緩衝液の前記第１の部分が前記膜を横切って前記吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップ（８１４、９１８、９２０）と、
   前記アリコートチャンバ内の前記洗浄緩衝液を前記接続ダクト内へと移送し、前記計量チャンバを２回目に充填させることができるように、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、
   前記洗浄緩衝液の第２の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通して前記測定構造内へと移送し、第２の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、
   前記洗浄緩衝液の前記第２の部分が前記膜を横切って前記吸収構造まで流れるのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、前記膜を使用して、また光学測定システム（７１２）を使用して、前記検体の量を測定するステップ（８１６、９２２）とを含む、方法。
2. 前記方法が、
   前記アリコートチャンバ内の前記洗浄緩衝液を前記接続ダクト内へと移送し、前記計量チャンバを３回目に充填させることができるように、前記カートリッジの回転速度を制御するステップと、
   前記洗浄緩衝液の第３の部分を前記計量チャンバから前記バルブを通して前記測定構造内へと移送し、第３の残りの部分を前記アリコートチャンバに戻すため、前記カートリッジの回転速度を増加させるステップと、
   前記測定を実施する前に、前記洗浄緩衝液の前記第３の部分が前記膜を横切って前記吸収構造まで流れるのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御するステップとを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの試薬がそれぞれ乾燥している、請求項１または２に記載の方法。
4. 医療システム（７００）であって、前記カートリッジを備え、前記カートリッジが回転軸（１０２）を中心にして旋回するように動作可能であり、前記カートリッジが、
   前記血液サンプル（６００）を受け入れる入口（１０８）と、
   前記血液サンプルから血漿を分離する、前記入口に流体接続された血液分離チャンバ（１１８）と、
   検体（６０２、６０２’）に結合して少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成するように動作可能な、少なくとも１つの特異的結合パートナー（６１１）を含む少なくとも１つの試薬を収容した、処理チャンバ（１２４）と、
   前記血液分離チャンバを前記処理チャンバに接続する第１のバルブ構造（１２２）と、
   前記検体の量の測定を可能にする測定構造（１３０）であって、クロマトグラフィ膜（１３４）を備え、前記クロマトグラフィ膜が、前記検体または前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体に直接または間接的に結合する不動化された結合パートナー（６２０）を備え、また吸収構造（１３２）を更に備え、前記吸収構造が前記膜よりも前記回転軸に近い、測定構造と、
   前記処理チャンバを前記測定構造に接続する第２のバルブ構造（１２８）と、
   洗浄緩衝液（１２０２）で充填され、前記測定構造に流体接続され、シールが前記洗浄緩衝液を流体チャンバで保つ、流体チャンバ（１３６、１３６’）と、
   アリコートチャンバ（１４４）と、
   前記流体チャンバを前記アリコートチャンバと接続する流体ダクト（１３８）と、
   計量チャンバ（１４６）と、
   前記計量チャンバを前記アリコートチャンバと流体接続し、前記測定構造が流体要素（１５０）を介して前記計量チャンバに接続される、接続ダクト（１４８）と、
   前記計量チャンバに接続され、前記計量チャンバよりも前記回転軸に近いベント（１１４、１０２８）とを備える、医療システム。
5. 前記計量チャンバが側壁（１１０４）と中央領域（１１０６）とを有し、前記側壁が前記中央領域から離れる方向で先細になっており、前記計量チャンバの前記側壁の隣における毛管作用が前記計量チャンバの前記中央領域よりも大きい、請求項４に記載の医療システム。
6. 前記計量チャンバが、毛管作用を使用して流体で前記計量チャンバを充填するように動作可能であり、前記接続ダクトが前記アリコートチャンバにダクト入口（１０１４）を備え、前記接続ダクトが前記計量チャンバにダクト出口（１０１６）を更に備え、前記ダクト出口が前記ダクト入口よりも前記回転軸に近く、前記接続ダクトが、毛管作用を使用して流体を前記計量チャンバへと流すように動作可能である、請求項４または５に記載の医療システム。
7. 前記接続ダクトが前記アリコートチャンバにダクト入口（１０１４）を備え、前記接続ダクトが前記計量チャンバにダクト出口（１０１６）を更に備え、前記回転軸を中心にした円弧（１０１８）が前記ダクト入口および前記ダクト出口の両方を通る、請求項４または５に記載の医療システム。
8. 前記第１のバルブ構造が第１のサイフォンであり、前記カートリッジが、前記血液分離チャンバに接続されたオーバーフローチャンバ（１２０）を更に備え、前記オーバーフローチャンバが開口部（３０４）を備え、前記第１のサイフォンが前記血液分離チャンバにサイフォン入口（３０６）を備え、前記第１のサイフォンが前記処理チャンバにサイフォン出口（３０８）を備え、前記開口部が前記サイフォン出口よりも前記回転軸に近く、前記サイフォン出口が前記サイフォン入口よりも前記回転軸に近い、請求項４から７のいずれか一項に記載の医療システム。
9. 前記処理チャンバが少なくとも２つのサブ処理チャンバ（５００、５０２）を備え、前記少なくとも２つのサブ処理チャンバがそれぞれ中間バルブ構造（１２２）によって流体接続され、前記処理チャンバが２つ以上の試薬を収容し、前記少なくとも２つのサブ処理チャンバがそれぞれ前記２つ以上の試薬の一部分を収容する、請求項４から８のいずれか一項に記載の医療システム。
10. 請求項４から９のいずれか一項に記載の医療システムであって、前記回転軸を中心にした前記カートリッジの回転を制御するカートリッジスピナ（７０２）を更に備え、機械実行可能命令（７３０）を格納するメモリと前記医療システムを制御するプロセッサ（７１８）とを更に備え、前記機械実行可能命令の実行によって前記プロセッサが、
    前記カートリッジスピナを制御することによって、前記血液サンプルを前記血液分離チャンバ内へと搬送するため、前記回転軸を中心にして前記カートリッジを回転させ（８００、９０４）、
    前記カートリッジスピナを制御することによって、遠心分離によって前記血漿を前記血球血液サンプル成分から分離するため、前記回転軸を中心にした前記カートリッジの回転を制御し（８０２、９０６）、
    少なくとも部分的には前記カートリッジスピナを制御することによって、前記血漿の規定部分を前記血液分離チャンバから前記処理チャンバに搬送するため、前記第１のバルブ構造を開き（８０４、９０８）、前記回転軸を中心にして前記カートリッジを回転させ、
    前記カートリッジスピナを制御することによって、前記血漿の前記部分を前記処理チャンバ内で保持し（８０６、９１０）、前記血漿が前記試薬と混ざり、前記少なくとも１つの特異的結合パートナーと組み合わさって、前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を形成し、
    前記洗浄緩衝液の第１の部分が前記測定構造に入ることができるように、前記シールを解放し（８０８、９１２）、
    前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体を前記測定構造に移送するため、前記第２のバルブ構造を開き（８１０、９１４）、少なくとも部分的には前記カートリッジスピナを制御することによって、前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記第２のバルブ構造を通って前記測定構造へと流れることを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御し、
    前記カートリッジスピナを制御することによって、前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記膜を横切って前記吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にし、また前記少なくとも１つの検体特異的な結合パートナー錯体が前記不動化された結合パートナーに結合するのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御し（８１２、９１６）、
    前記カートリッジスピナを制御することによって、前記洗浄緩衝液の前記第１の部分が前記膜を横切って前記吸収構造まで規定の速度で流れるのを可能にするため、前記カートリッジの回転速度を制御し（８１４、９１８、９２０）、
    前記膜を使用して、また光学測定システムを制御することによって、前記検体の量を測定する（８１６、９２２）、医療システム。
11. 前記医療システムがシールオープナー（７１１）を更に備え、前記機械実行可能命令の実行によって前記プロセッサが前記シールオープナーを制御して、前記カートリッジの回転速度を減少させる前に前記シールを解放して前記洗浄緩衝液が前記アリコートチャンバに入ることができるようにして、前記アリコートチャンバ内の前記洗浄緩衝液を前記接続ダクト内へと移送させ、前記計量チャンバを始めて充填するようにした、請求項１０に記載の医療システム。
12. 前記医療システムが、前記クロマトグラフィ膜を使用して測定を実施する光学測定システム（７１２）を更に備える、請求項１０または１１に記載の医療システム。
13. 前記医療システムが、前記カートリッジの温度を所定の温度範囲内で維持する温度コントローラを更に備える、請求項４から１２のいずれか一項に記載の医療システム。

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