JP2023536457A - 臨床化学および免疫測定用プローブの洗浄に関連する流体動力学を拡張する螺旋洗浄ステーション - Google Patents

Abstract

プローブを洗浄するために体外診断（ＩＶＤ）環境の臨床分析器において用いるための洗浄ステーションが、ベイスンと、垂直方向に細長い導管と、入口ポートと、螺旋インサートとを含む。垂直方向に細長い導管はベイスンの内側に取り付けられる。入口ポートは、ベイスンの底部に接続される。入口ポートは、垂直方向に細長い導管を通して上方に洗浄流体を推進する洗浄供給ラインを受け、固定するための大きさにされる。螺旋インサートは、垂直方向に細長い導管内に位置し、洗浄のために螺旋インサートの中心部を通したプローブの挿入を可能にする大きさにされる。螺旋インサートは、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する。
【選択図】図３Ｂ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年７月２９日に出願された「Ａ ＨＥＬＩＸ ＷＡＳＨ ＳＴＡＴＩＯＮ ＴＨＡＴ ＡＵＧＭＥＮＴＳ ＴＨＥ ＦＬＵＩＤ ＤＹＮＡＭＩＣＳ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＷＩＴＨ ＣＬＩＮＩＣＡＬ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＡＮＤ ＩＭＭＵＮＯＡＳＳＡＹ ＰＲＯＢＥ ＣＬＥＡＮＩＮＧ」と題する米国特許仮出願第６３／０５８，３５８号の利益を主張する。この特許仮出願の開示は、参照によってその全体が全ての目的で組み入れられる。

本開示は、一般に、臨床化学および免疫測定用プローブの洗浄に関し、より詳細には、洗浄プロセスの流体動力学を拡張するための１つまたはそれ以上の螺旋ベースの機構を含む洗浄ステーションに関する。

臨床分析器は、通常、皮下針状のプローブを利用して、患者試料および試薬等の流体を吸引および投薬し、ベッセルと容器との間で流体を移送する。例えば、臨床分析器において、試薬容器と反応ベッセルとの間、および一次患者試料容器と希釈ベッセルとの間で流体を移送するためにプローブが用いられる。プローブは、或る反応から別の反応に流体を「持ち越す」ことを回避するために、移送間で洗浄する必要がある。持ち越しは、極微量の以前に用いられた試薬の意図しない導入により、または以前に扱われた患者試料内に存在していた分析物の導入により、患者試験の誤った結果をもたらす可能性がある。このため、送達間で移送プローブを完全に洗浄することが重要である。

プローブの洗浄は通常、水を必要とするが、何らかの非水溶性試薬の場合または患者試料の徹底的な除去の場合、化学洗浄剤が導入される場合がある。プローブの内側は、多くの場合、プローブを通して高速で水を流すことによって濯がれるのに対し、外側は、プローブを流水にさらすことによって濯がれる。次に、水は、重力により、または真空を活用して、排水管を介して廃棄物ベッセルに除去される。

プローブの外側は、多くの場合、流体が吸引される間にプローブの外側に付着した任意の余分な（または未計量の）流体を除去するために、移送の半ば（すなわち、吸引および分配間）で濯ぐこともできる。これにより、未計量の流体が目標ベッセルに導入されることは誤ったまたは不正確な反応結果を引き起こす可能性があるが、そのことを防ぐ。

プローブの濯ぎは、本明細書において「プローブ洗浄ステーション」と呼ばれるシステムの構成要素によって行われる。従来のプローブ洗浄ステーションは、低速の水流または高速の真空を用いてプローブを洗浄する。例えば、いくつかのシステムは、プローブを洗浄し、持ち越しをなくすために十分な剪断応力を発達させることが必要であったため、高価な真空駆動システムを利用する。水ベースのシステムはより安価である；しかしながら、特性評価の作業により、そのような洗浄ステーションは試薬の持ち越しを完全には緩和しないことがわかった。全ての従来の洗浄ステーションにおいて、流れ構造および流路は、プローブの長さに沿って誘導されない。

本発明の実施形態は、臨床化学および免疫測定用プローブの洗浄に関連する流体動力学を拡張する螺旋洗浄ステーションを提供することによって、上記の短所および欠点のうちの１つまたはそれ以上に対処し、これを克服する。上述したように、従来の設計は、プローブ洗浄に有利に働くようにプローブの周りの流れを発達させることも最適化することもない。螺旋は、プローブから汚染を取り除くために、洗浄流体の剪断応力および滞留時間を拡張する。

いくつかの実施形態によれば、プローブを洗浄するために体外診断（ＩＶＤ）環境の臨床分析器において用いるための洗浄ステーションが、ベイスンと、垂直方向に細長い導管と、入口ポートと、螺旋インサートとを含む。垂直方向に細長い導管はベイスンの内壁に取り付けられる。入口ポートは、ベイスンの底部に接続される。入口ポートは、垂直方向に細長い導管を通して上方に洗浄流体を推進する洗浄供給ラインを受け、固定するための大きさにされる。螺旋インサートは、垂直方向に細長い導管内に位置し、洗浄のために螺旋インサートの中心部を通したプローブの挿入を可能にするための大きさにされる。螺旋インサートは、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する。

別の実施形態によれば、プローブを洗浄するためにＩＶＤ環境の臨床分析器において用いるための洗浄ステーションが、ベイスンと、垂直方向に細長い導管と、入口ポートとを含む。垂直方向に細長い導管がベイスンに取り付けられ、洗浄のためにプローブを受けるための大きさにされる。入口ポートは、垂直方向に細長い導管を通して洗浄流体を推進する洗浄供給ラインを固定する。垂直方向に細長い導管は、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する１つまたはそれ以上の機構を含む。

別の実施形態によれば、ＩＶＤ環境においてプローブを洗浄するための方法が、ベイスンの内部に取り付けられた垂直方向に細長い導管にプローブを挿入することを含む。螺旋インサートが垂直方向に細長い導管内に位置し、プローブは、螺旋インサートの中心部を通して挿入される。洗浄流体は、垂直方向に細長い導管を通して上方に推進される。螺旋インサートは、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する。

本発明の更なる構成および利点は、添付図面を参照して進行する、以下の例示的な実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の上記態様および他の態様は、添付図面と併せて読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。本発明を例示するために、現時点で好ましい実施形態が図示されているが、本発明は開示されている特定の手段に限定されないことを理解されたい。図面には以下の図が含まれる。

いくつかの実施形態による洗浄ステーションの斜視図である。 流体が除去された、洗浄ステーションの垂直方向に細長い導管の内部図である。 いくつかの実施形態による、円螺旋の形状の螺旋インサートを有する洗浄ステーションの切り欠き図である。 いくつかの実施形態による、円錐螺旋の形状の螺旋インサートを有する洗浄ステーションの切り欠き図である。 螺旋インサートを有する洗浄ステーションを従来の洗浄ステーションと比較するための、レイノルズ数対時間のプロットである。 一実施形態による、本発明の実施形態を実施することができる例示的なシステムアーキテクチャのレイアウトである。

以下の開示は、螺旋インサートを有して設計された洗浄ステーションに関する方法、システムおよび装置を対象とするいくつかの実施形態に従って本発明を説明する。より詳細には、本発明の実施形態は、プローブの外部を洗浄するための流体（例えば、水）源を提供するための洗浄ノズルと、流体をプローブの周りで螺旋形状に方向付ける螺旋インサートと、プローブ内から出された廃液および流体が収集および排出されることを可能にするベイスンとを含む洗浄ステーションを対象とする。螺旋は、限定ではないが、プローブに対する壁剪断応力を増大させること、流れの滞留時間を増大させること、および流れが速度プロファイルを発達させることを可能にすることを含む、表面の流体動力学洗浄のために望ましい多岐にわたる構成を提供する。計算流体力学（ＣＦＤ）を用いて、洗浄における改善を理解することができる。

図１は、いくつかの実施形態による洗浄ステーション１００の斜視図を提供する。洗浄ステーション１００は、流体入口ポート１１０と、ベイスン３００とを含む。ベイスン３００の内部空洞１２５は、洗浄のためにプローブ１０５を保持するための大きさにされた垂直方向に細長い導管１３０を含む。図１の実施形態に示すように、垂直方向に細長い導管１３０は、円筒を含む多岐にわたる異なる形状を有することができる。ベイスン３００の底部に位置する流体入口ポート１１０は、洗浄供給ライン１２０を固定する。洗浄供給ライン１２０は、洗浄を促進するために、垂直方向に細長い導管１３０に流体１１５を充填する。いくつかの実施形態では、洗浄供給ライン１２０の圧力は約１１ｐｓｉである。垂直方向に細長い導管１３０が完全に流体１１５を充填された後、洗浄供給ライン１２０は流体１１５を送達し続け、それによって流体は排出のためのベイスン３００の内部空洞１２５内に溢流する。

図２は、流体１１５が除去された、洗浄ステーション１００の垂直方向に細長い導管１３０の内部図を提供する。この図は、ベイスン３００（図１に示す）の垂直方向に細長い導管１３０における螺旋インサート１３５を示す。流体が垂直方向に細長い導管１３０を充填する際、螺旋インサート１３５は、流体が垂直方向に細長い導管１３０を通して輸送される際に螺旋形状で流れるようにし、従来のプローブ洗浄システムと比較して、より効率的な洗浄を提供する。螺旋インサート１３５は、容積を変位させ、プローブ１０５をしっかりと抱え込むため、流速が増大し、結果として剪断応力が高くなる。このため、螺旋インサート１３５は、プローブ１０５と流体との間の相互作用をより多くし、ひいては洗浄時間の低減に役立つ。螺旋は、同心円筒間の流れのものと異なり、洗浄に有利な独自の速度プロファイルも生み出す。様々な実施形態において、螺旋インサート１３５は、図３Ａに示す実施形態におけるように円螺旋、または図３Ｂに示す実施形態におけるように円錐螺旋として成形することができる。

図２に示すように、螺旋インサート１３５は以下のパラメータによって定義される。螺旋インサート１３５の自由長は、自由なまたは負荷のない条件におけるばねの長さである。これは、圧縮状態にある間の螺旋インサート１３５の長さである密着長（ｓｏｌｉｄ ｌｅｎｇｔｈ）と対照をなすことができる。密着長は、コイル数と、螺旋に巻かれるワイヤまたは他の物質の寸法との積である。ピッチは、隣接コイルの中心間の距離である。コイルと螺旋インサート１３５のベースとの間の角度は、螺旋角である。最後に、平均螺旋直径は、螺旋インサート１３５の外径および内径の平均である。パラメータの厳密な値は、本発明の様々な実施形態に応じて変動する可能性があるが、例示的な実施形態において、パラメータは以下の通りである：矩形輪郭、幅＝２．２５ｍｍ、高さ＝１ｍｍ、ピッチ＝５ｍｍ；螺旋角＝１１．３度；螺旋外径＝８ｍｍ；螺旋内径＝３．５ｍｍおよび自由長＝５０ｍｍ。図２の例は右巻き螺旋を示しているが、本発明の他の実施形態は左巻き螺旋を利用する場合がある。螺旋内径は、プローブ１０５と螺旋インサート１３５との間に、図２において「ｃ」と指定される間隙を提供するように選択することができる。１つの実施形態において、間隙は０．５ｍｍに等しくすることができる。さらに、螺旋インサート１３５のピッチは、垂直方向に細長い導管１３０の長さに対し定義することができる。例えば、螺旋インサート１３５のピッチは、垂直方向に細長い導管１３０の長さに対し特定の比率とすることができる。１つの実施形態において、螺旋インサート１３５のピッチは、垂直方向に細長い導管１３０の長さの１０分の１に等しくすることができる。

いくつかの実施形態では、この螺旋インサート１３５は、垂直方向に細長い導管１３０と一体化される。例えば、１つの実施形態において、ベイスン３００（図１に示す）は３Ｄプリントされ、螺旋インサート１３５は、単一の構成要素として垂直方向に細長い導管１３０と共にプリントされる。他の実施形態では、螺旋インサート１３５は、垂直方向に細長い導管１３０内に配置され、例えば、圧縮により、または垂直方向に細長い導管１３０における内部タブもしくは他の固定機構（図１には示されていない）により固定されるインサートである。１つの実施形態において、螺旋インサート１３５は、垂直方向に細長い導管１３０の内壁に取り付けることができる。螺旋インサート１３５は、例えば、ゴムまたは類似の物質から構成することができる。

いくつかの実施形態では、物理的構成要素を螺旋インサート１３５として有するのではなく、加圧された流体を垂直方向に細長い導管１３０内に投入する１つまたはそれ以上のジェットノズルによって螺旋流が生み出される。より詳細には、１つ以上のジェット供給ラインを、垂直方向に細長い導管１３０の側壁における開口部に設置することができる。ベイスンの床部に対するジェット供給ラインの傾斜角は、所望に応じて、所望の螺旋角を生み出すように変動させることができる。いくつかの実施形態では、洗浄供給ライン１２０（図１を参照）を補う特殊なジェット供給ラインを有するのではなく、洗浄供給ライン１２０自体がジェット供給ラインとしての役割を果たすことができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、いくつかの実施形態による洗浄ステーション１００の切り欠き図を提供する。図３Ａに示す実施形態において、螺旋インサート１３５は円螺旋の形状をとるのに対し、図３Ｂに示す実施形態では、螺旋インサート１３５は円錐螺旋の形状をとる。これらの例に示すように、螺旋インサート１３５は、垂直方向に細長い導管１３０の長さを流体入口ポート１１０の上部まで延びる。螺旋インサート１３５がない場合、流体は垂直方向に細長い導管１３０の長さに沿って概ね真上の方向に延びる。しかしながら、螺旋インサート１３５は回転方向の力を加え、これによって流体が垂直方向に細長い導管１３０を螺旋形状で上がる。流体が垂直方向に細長い導管１３０から溢流する際、流体は、内部空洞１２５内に収集された後、洗浄ステーション１００の下側の排水口１４０から出る。さらに、想定された接触角について、螺旋によって生じる回転流により、従来のシステムと比較して溢流壁においてプローブにおける自由表面の高さが低下する（プローブが、水の高さが最低である回転流の中心に据えられ、溢流壁において高さを低下させない場合があるため）。したがって、洗浄中のスリーブの汚染の機会が低減する。

螺旋インサート１３５は、プローブの高さのより多くを覆うために、垂直方向に細長い導管１３０を更に上方に延びる可能性があることに留意されたい。螺旋インサート１３５の長さに対する唯一の制限は、洗浄ステーション１００の自由表面を乱す方式である。例えば、螺旋インサート１３５によって生成される流体の波は、プローブのステンレススチールスリーブに当たるべきでない。

図４は、螺旋インサートを有する洗浄ステーションを従来の洗浄ステーションと比較するための、レイノルズ数対時間のプロットを示す。レイノルズ数は、粘性力に対する慣性力の比率である。この例に示すように、螺旋インサートは、プローブの周りの慣性力を大幅に増大させる。レイノルズ数は、約０．５秒後に整定する。

図５は、一実施形態による、本発明の実施形態を実施することができる例示的なシステムアーキテクチャ４００のレイアウトを提供する。図５には、それぞれのブローブ（洗浄ステーション１００に関して上記で説明したプローブ１０５等）を有する様々な移送アーム４１０（４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃおよび４１０ｄ）と；１つまたは複数の希釈リングに配列された複数の希釈容器を含む希釈回転台４２０と；１つまたは複数の反応リングに配列された複数の反応容器を含む反応回転台４３０と；それぞれの試薬の収納および供給に専用の試薬収納エリア４４０ａおよび４４０ｂとが示され、各試薬収納エリア４４０ａおよび４４０ｂは、複数の試薬容器も含むことができる。動作時に、移送アーム４１０ａおよびそのそれぞれのプローブは、試料を、アクセス位置から、希釈回転台４２０上の１つまたは複数の希釈容器に移送し、容器内に希釈を生み出すように動作することができる。移送アーム４１０ｂおよびそのそれぞれのプローブは、希釈容器から反応回転台４３０上の反応容器に希釈物を移送するように動作することができる。移送アーム４１０ｃおよび４１０ｄならびにそれらのそれぞれのプローブは、それぞれ試薬収納エリア４４０ａおよび４４０ｂから反応回転台４３０上の反応容器まで試薬を移送するように動作することができる。様々な移送は、例えば移送アーム４１０に取り付けられた変位ポンプ等のポンプ機構の使用によって行われる。加えて、システムアーキテクチャ４００は、移送アーム４１０、プローブおよび回転台を含む様々な構成要素の動作を制御するための１つ以上のコントローラ（図示せず）を含む。

実施形態によれば、１つ以上の洗浄ステーション１００は、それぞれの移送アーム４１０によってプローブに到達することができる場所において、アーキテクチャ４００のベースプレートに装着される。１つの実施形態では、アーキテクチャ４００は臨床分析器として具現化することができる。図５のシステムアーキテクチャ４００および付随する説明は、単なる例示であり、本明細書に開示される洗浄ステーション１００に限定するものではない。システムアーキテクチャ４００は、本明細書の実施形態による洗浄ステーション１００を実装することができる１つの例示的なシステムにすぎない。

本明細書には様々な態様および実施形態が開示されているが、当業者には、他の態様および実施形態が明らかとなろう。本明細書に開示された様々な態様および実施形態は、例示を目的としており、限定を意図したものではない。真の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲に示されている。

図示したシステムおよびプロセスは排他的でない。本発明の原理に従って同一の目的を達成するため、他のシステム、プロセスおよびメニューを導出してもよい。本発明は特定の実施形態を参照して説明されたが、本明細書で示し記載した実施形態および変形形態は例示のみを目的にしていることを理解されたい。当業者であれば、現在の設計に対して、本発明の範囲から逸脱することなく、変更を行うことができる。本明細書に記載のように、様々なシステム、サブシステム、エージェント、マネージャーおよびプロセスは、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、および／またはそれらの組合せを使用して実施することができる。請求項の要素はいずれも、「～するための手段」という語句を用いて明示的に記載されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の規定に基づいて解釈されるべきではない。

Claims (19)

1. プローブを洗浄するために体外診断（ＩＶＤ）環境の臨床分析器において用いるための洗浄ステーションであって：
   ベイスンと；
   該ベイスンの内側に取り付けられた垂直方向に細長い導管と；
   ベイスンの底部に接続された入口ポートであって、垂直方向に細長い導管を通して上方に洗浄流体を推進する洗浄供給ラインを受け、固定するための大きさにされた、入口ポートと；
   垂直方向に細長い導管内に位置する螺旋インサートであって、洗浄のために該螺旋インサートの中心部を通したプローブの挿入を可能にする大きさにされた螺旋インサートと、
   を含み、
   該螺旋インサートは、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する、前記洗浄ステーション。
2. 垂直方向に細長い導管は、ベイスンの少なくとも１つの内壁に取り付けられる、請求項１に記載の洗浄ステーション。
3. 垂直方向に細長い導管は円筒である、請求項１に記載の洗浄ステーション。
4. 螺旋インサートは円錐螺旋である、請求項１に記載の洗浄ステーション。
5. 螺旋インサートは円螺旋である、請求項１に記載の洗浄ステーション。
6. 螺旋インサートは、垂直方向に細長い導管の内壁に取り付けられる、請求項１に記載の洗浄ステーション。
7. 螺旋インサートは、該螺旋インサートの圧縮によって垂直方向に細長い導管内に固定される、請求項１に記載の洗浄ステーション。
8. ベイスンは、垂直方向に細長い導管から溢流した洗浄流体をベイスンに放出するための排水口を含む、請求項１に記載の洗浄ステーション。
9. 螺旋インサートの中心部分は、プローブの挿入に対し０．５ｍｍの間隙を提供する、請求項１に記載の洗浄ステーション。
10. 螺旋インサートは、垂直方向に細長い導管の長さの１０分の１に等しいピッチを有する、請求項１に記載の洗浄ステーション。
11. 臨床分析器のベースプレートに装着される、請求項１に記載の洗浄ステーション。
12. プローブを洗浄するために体外診断（ＩＶＤ）環境の臨床分析器において用いるための洗浄ステーションであって：
    ベイスンと；
    該ベイスンに取り付けられ、洗浄のためにプローブを受けるための大きさにされた垂直方向に細長い導管と；
    該垂直方向に細長い導管を通して洗浄流体を推進する洗浄供給ラインを固定する入口ポートと；
    を含み、
    垂直方向に細長い導管は、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄する１つまたはそれ以上の機構を含む、洗浄ステーション。
13. 垂直方向に細長い導管は、ベイスンの少なくとも１つの内壁に取り付けられる、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
14. 垂直方向に細長い導管は円筒である、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
15. 前記機構は、垂直方向に細長い導管の内壁に取り付けられた円錐螺旋インサートを含む、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
16. 前記機構は、垂直方向に細長い導管の内壁に取り付けられた円螺旋インサートを含む、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
17. ベイスンは、垂直方向に細長い導管から溢流した洗浄流体をベイスンに放出するための排水口を含む、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
18. 臨床分析器のベースプレートに装着される、請求項１２に記載の洗浄ステーション。
19. 体外診断（ＩＶＤ）環境においてプローブを洗浄するための方法であって：
    ベイスンの内側に取り付けられた垂直方向に細長い導管にプローブを挿入することであって、螺旋インサートは垂直方向に細長い導管内に位置し、プローブは螺旋インサートの中心部分を通して挿入されることと；
    垂直方向に細長い導管を通して洗浄流体を上方に推進することであって、螺旋インサートは、洗浄流体が垂直方向に細長い導管を通して輸送されるときプローブの周りを螺旋形状で流れるようにし、それによってプローブを洗浄することと、
    を含む、前記方法。

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