JP2790359B2

JP2790359B2 - 希釈及び混合用カートリッジ

Info

Publication number: JP2790359B2
Application number: JP2095238A
Authority: JP
Inventors: ベセマードン; ゴリンマイケル; ギホンスイアン
Original assignee: BEERINGAA MANHAIMU CORP
Current assignee: BEERINGAA MANHAIMU CORP
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: EP0392851A3; AU621185B2; CA1323999C; DE69013741D1; EP0392851A2; AU4872390A; ATE113716T1; ES2069683T3; US5104813A; JPH02293640A; EP0392851B1; DE69013741T2

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の産業上の利用分野〕本発明は、液体を希釈し混合するため、特に少量の液
体の自動的な測定及び希釈のために使用される方法及び
装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

最近、未熟な使用者により行なわれることを目的とし
た臨床分析の分野に於いて、著しい進歩が見られた。糖
尿病患者の如き、未熟な使用者が尿中のグルコースの如
き試料中の分析対象の存在及び／または量を測定するこ
とを可能にする多くの試みが開発されていた。このよう
な分析を行なう装置は、一般に、それらが殆ど訓練を必
要とせず、しかも実質的に使用中の過失防止である点
で、“使用者向き（user friendly）”であることを目
的とする。これらの装置の代表的なものは、云わゆる
“ディップ−スティックス”である。これらの装置は、
その上に層形成された試薬含有マトリックスを有するプ
ラスチックストリップである。試料がストリップに適用
され、分析対象の存在または不在が発色反応により指示
される。

このような装置は生物中の多数の物質の定性測定に有
益なことがわかっが、全ての分析が必ずしもこの様に行
ない得るとは限らない。例えば、幾つかの技術は、少量
の試料の希釈及び／または混合を必要とする。液体の極
少量（例えば、μの量）の測定及びその希釈は、典型
的にはかなりの訓練または希釈を行なうための高価を装
置の使用を必要とする。これらの代替案のいずれもが、
便利でなく、または容易に行なわれない。

少量の液体試料の測定及び希釈は、幾つかの自動分析
で容易に行なわれる。しかしながら、これらは、それら
の大きさ及び費用のために、家庭用または医師のオフィ
ス用には不適である。例えば、液体試料が、測定装置と
して作用するキャピラリー管の形態である導管中に吸引
される多くの装置が利用可能である。しかしながら、こ
の計量装置は、試料及び希釈剤の移動に必要とされる、
ピストン及び多数の他の移動部品、例えば真空ポンプを
含む大きい装置の部分である。このような移動部品が液
体密封シールを保持するために製造される精密さは、そ
の装置のコストを著しく増加する。

大きな自動分析装置の代替品として、公知のエッペン
ドルフ（Eppendorf、商標）ピペットの如き、小さい手
動式ミクロピペットが、考案された。これらのピペット
は、試料または希釈剤を小さい使い捨てチップ中に吸収
するための精密なピストンを利用する。しかしながら、
ピペットの使用に技能が必要とされ、幾つかの正確な手
動操作が、試料及び希釈剤をうまく測定するために行な
われる必要がある。また、得られる少容量の溶液を混合
するのに、技能が必要とされる。

家庭用に開発されたその他の技術は、液体試料を測定
するためのキャピラリー管を使用する。ついで、全キャ
ピラリー管は、測定量の希釈剤を保持する大きな容器ま
たは測定量の希釈剤が添加される大きな容器に入れられ
る。しかしながら、このような装置は、キャピラリー管
が容易にこわれるため、及びキャピラリーの外側の汚染
が容量誤差を生じるため、未熟な使用者の技量では一般
に不満足である。

それ故、少量の試料を測定し、希釈し、混合し、分析
するための簡単で正確な方法及び装置に対する要望があ
る。

〔関連文献〕

西独公告特許出願3328964Cl号（1985年２月14日公
告）は、測定装置として作用するキャピラリー管であっ
て、サンプリングされる液体中に浸漬し得るか、あるい
は試料がポンプまたは吸引により希釈剤と共に分析装置
に移される位置に移動し得るキャピラリー管を使用して
液体の自動的な不連続のサンプリングのための装置を記
載している。米国特許第4,454,235号は、免疫測定に於
ける液体移動のためのキャピラリー管ホルダーを記載し
ている。米国特許第4,233,029号は、キャピラリー流量
の調節のための手段を備えないで、液体のキャピラリー
流を与えるのに有効な距離で隔置された対向面により形
成される液体輸送装置を記載している。米国特許第4,61
8,476号及び同第4,233,029号は、速度及びメニスカスの
調節手段を有する同様のキャピラリー輸送装置を記載し
ている。米国特許第4,426,451号は、二つの帯域間の流
れを停止するための手段を含む、別の同様のキャピラリ
ー輸送装置を記載しており、その流れは外部発生圧力の
適用により再開される。米国特許第3,811,326号、同第
3,992,150号、同第4,537,747号及び同第4,596,780号
は、種々の方法及び装置を記載しており、ここでは、キ
ャピラリー管が所定容量の試験溶液を採取するのに使用
され、ついで充填されたキャピラリーがキュベットまた
は試薬もしくは希釈剤として使用される液体のその他の
容器中に置かれる。米国特許第3,799,742号は、親水性
から疎水性に至る表面特性の変化が少量の試料の流れを
停止するのに使用され、これにより存在する試料を計量
する、装置を記載している。米国特許出願番号第117,79
1号（1987年11月５日出願）、及び米国特許出願番号第0
90,026号（1987年８月27日出願）（これらの二つの出願
は本件出願人に譲渡される）は、幾つかの希釈及び混合
用カートリッジを記載している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、装置の種々の部品間で液体を移動するため
の外部発生応力（重力を除く）の使用を必要とせず、試
料の再現可能な希釈を与える、改良された密封式希釈装
置を提供する。その装置は単一希釈または連続希釈、即
ち第一希釈剤による試料の希釈、続いて第一希釈剤、第
二希釈剤または更に別の希釈剤による混合物の希釈を与
えることができる。使い捨てカートリッジの形態で調製
される場合には、カートリッジハウジングは、液体試料
を受容するための試料受容手段、ハウジング中の内部室
を含む流れ指示室、試料を受容手段から流れ指示室に送
出するための試料流れ手段、（液体）希釈剤を受容する
ための希釈剤受容手段、希釈剤を希釈剤受容手段から流
れ指示室に送出するための希釈剤流れ手段、第一容積を
有するハウジング中にベント式内部室を含む、受容室、
第一容積よりも小さい第二容積を有するハウジング中の
内部室を含む、測定室であって、測定室が流れ指示室を
受容室に連結し、且つ単に毛管力及び重力により試料及
び希釈剤を流れ指示室から受容室に送出し得る、測定
室、測定室及び受容室の交差点に配置された流れ停止分
岐点であって、流れ停止分岐点が、希釈剤の不在下で流
れ停止分岐点中を流れることから試料を防止するが、希
釈剤受容手段が希釈剤を受容し希釈剤が流れ指示室に入
る場合に流れ停止分岐点中の流れを可能にするために、
流れ停止分岐点に於ける試料とハウジングの壁手段との
接触から生じる充分な背圧を与えるように、試料の表面
張力特定に適合する、前記の流れ停止分岐点、及び試料
が流れ指示室に入り、試料が測定室を満たした後に、流
れ指示室を空にする廃棄手段であって、廃棄手段が毛管
力及び重力により運転する、廃棄手段を含み、これによ
り、試料が試料受容手段に添加された後に希釈剤受容手
段に添加された希釈剤は、流れ調節部材中を流れ、試料
を測定室から受容室に追い出し、それにより、試料対受
容室に送出すべき希釈剤の一定の比を生じる。

幾つかの実施態様に於いて、初期混合物の第二希釈
は、混合室から静水圧的に連結された混合物分離室への
液体の通過を調節するための弁を使用することにより与
えられる。好ましい実施態様に於いて、混合物分離室
は、上記の第一系列の室及び流れ手段と同様であるが、
その他の配置がまた可能である。

従来の希釈及び混合用カートリッジに関連する幾つか
の小さな問題を避ける幾つかの特に有益な実施態様が、
記載される。

本発明は、少量の試料が容易に測定され希釈し得る、
装置及び方法を提供する。装置は小型であり、使用に便
利であり、しかも流体の移動のための移動部品を必要と
せず、重力及び毛管作用が試料の測定工程及び希釈工程
に必要とされる全ての液体推進力を与えるのに充分であ
る。本発明の装置は、米国特許出願第117,791号（1987
年11月５日出願）、及び米国特許出願第090,026号（198
7年８月27日出願）に記載された、希釈及び混合用カー
トリッジに似ている。しかしながら、本発明の装置は、
従来提供された希釈及び混合用装置に対して幾つかの改
良、特に操作の容易なこと及び安全を与える。本発明の
特別の改良の中に、過剰の試料を廃棄場所に向けつつ、
装置中の適当な場所で測定室への所望容量の試料（また
は希釈試料）の流れを与える流れ指示室、希釈剤適用場
所が試料適用場所より下の垂直高さに位置されることを
可能にする用意、及びカートリッジが装置の正確な操作
を確かめるために挿入されるモニター中に備えられた種
々の調節装置がある。

米国特許出願第090,126号及び同第117,791号と同様
に、本発明のカートリッジは、試料適用場所、希釈剤適
用場所、測定室、混合（受容）室、部品間の流体の流れ
を与えるための種々の溝、及び、連続希釈装置の場合に
は、混合物の分離、測定室、及び混合室から混合物の分
離、測定室への液体の通過を調節するための少なくとも
一つの弁を含む。カートリッジのこれらの部品の全て
は、前記の特許出願に記載されており、これらの特許出
願は所望により更に詳細に参照し得る。

本発明の装置の重要な特徴の一つは、試料及び希釈剤
の両方を受容し、試料の一部を測定室に向けると共に、
試料の残部を廃棄室に直接送る、流れ指示室、即ちノン
キャピラリー内部室である。希釈剤が流れ指示室に達す
る時、測定室中に含まれた試料が受容室に追い出され、
ついで受容室が所望の比の試料及び希釈剤で満たされ
る。また、流れ指示室は、希釈装置の適当な操作の監視
を従来可能でない程度に可能にする。

本発明の装置は、米国特許出願第090,126号に記載さ
れた無弁希釈装置の場合と同様に、単一の希釈を与え得
る。連続希釈は、最初に得られた混合物の、混合物分
離、測定室への通過を調節するための弁を用いて、与え
ることができる。この混合物分離室は、米国特許出願第
117,791号に記載された形態のいずれかをとり得る。し
かしながら、本明細書に記載される好ましい実施態様に
於いて、混合物分離室は、上記の初期希釈進路と実質的
に同じ室及び通路を含む。これらの部品の全ては、以下
に更に詳しく記載される。装置の種々の部品の以下の詳
細な説明は、試料が装置に適用され希釈される際の作用
の過程に従って構成される。

試料は、液体であり、生理液体、例えば血液、唾液、
接眼レンズ液体、脳脊髄液、膿、汗、滲出液、尿、乳、
等の如き、如何なる源から誘導されてもよい。液体試料
は、血液から血清または血漿の調製あるいは液体中の固
体の溶解もしくは懸濁の如き、前処理にかけられてもよ
い。本発明の装置への適用前の試料の処理の例は、濃
縮、濾過、蒸留、透析、天然成分の失活、クロマトグラ
フィー、及び試薬の添加を含む。生理液の他に、その他
の液体試料が使用し得る。その他の液体試料の例は、プ
ロセス流、水、プラント液、化学反応媒体、生物増殖培
地、等を含む。殆どの場合、液体は水性であるが、その
他の液体が使用し得る。水性媒体は付加的な混和性液
体、特に酸素化有機溶媒、例えば低級アルコール、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、
等を含んでもよい。溶媒は、水性溶液中に存在する高い
表面張力を保つために、通常約40％未満、更に通常約20
％未満で存在する。しかしながら、本発明の装置は、異
なる表面張力を示す液体による使用に関して、以下に記
載されるように改良し得る。

試料適用場所（また、試料受容場所とも称される）
は、一般に装置の表面上のキャビティであり、あるいは
単に、装置の内部に通じる開口部（必要によりリングま
たは管により囲まれる）であってもよい。試料適用場所
は、例えば血漿から赤血球を分離するためのフィルター
を含んでもよく（米国特許第4,753,776号参照のこ
と）、あるいは試料が本希釈装置に入る前に試料を取扱
う或種のその他の装置と本発明の装置との間に連結を与
えてもよい。例えば、適用場所は、通常のキャピラリー
が適合する穴であってもよい。

試料適用場所がキャピラリー管の挿入用の穴である場
合、キャピラリー管は、キャピラリーを完全に満たすこ
とにより、あるいはキャピラリーを特別の印まで満たす
ことにより、試料を移すための便利な手段として作用し
得るか、あるいは測定室として作用し得る。このような
実施態様の試料適用場所は、移動の地点として作用す
る。

その他の場合、試料適用場所は、試料が挿入される、
装置の上面の穴の如き、外部室である。このような表面
の穴は、それらを、カートリッジを形成するハウジング
の内部に配置される室と区別するために、本明細書中で
外部室と称される。適用場所は、適用場所がオーバーフ
ローまで満たされ、過剰の試料が排液ますにオーバーフ
ローし得るように、排液ますにより囲まれた上げリップ
を備えてもよい。大過剰の試料または誤まった場所に不
注意に適用された試料を排出するための手段が、上記の
米国特許出願第090,026号及び同第117,791号に記載され
ている。

試料が試料適用場所に適用される時、液体試料は、通
常外力（未補助の重力を除く）の適用なしに液体通路を
通って、装置を形成するハウジング中の内部室を含む流
れ指示室に流れる。外力、例えば圧縮空気からの外力
は、試料を流れ指示室に移動させるのに使用し得るが、
必要とされないし、実際に好ましくない。流れ指示室
は、流れ指示室に最初に入る試料の一部を試料測定室に
迂回する作用をし、この試料測定室は所定の容積を有
し、希釈のために試料の一部を測定し保持するように作
動する。流れ指示室に入る試料の残部は、流れ指示室に
より、廃棄室または試料測定室を満たす量より過剰の試
料を捨てる或種のその他の手段に通じる出口へと自動的
に迂回される。

流れ指示室は、実質的に、試料及び希釈剤の入口及び
出口を有する、装置中の小型の、ノン−キャピラリーの
内部室である。“ノン−キャピラリー”という用語は、
室中の液体の流れが重力の補助を必要とすることを意味
する。好ましい実施態様に於いて、一つの出口は測定室
を流れ指示室に連結する開口部である。別の出口は、廃
棄室との流れ連結を与える。試料及び希釈剤の入口は、
一般には、試料適用場所及び希釈剤適用場所に通じるキ
ャピラリー通路への連結である。これらの出口は、流れ
指示室中の重力的に低い位置に配置され、入口は出口の
上方に配置され、その結果、液体は重力の影響下に入口
から出口へと流れる。

これらの入口及び出口は、測定室が利用可能な試料で
満たされることを確実にするように配置される。このよ
うな充填は、試料が廃棄室への出口に達する前に試料が
測定室への入口に達するように試料入口を配置すること
により行ない得る。例えば、試料流の入口を、測定室出
口の上方で、しかも廃棄流出口よりも測定室の出口の近
くに配置することにより、流れ指示室に最初に入る試料
は、測定室に向けることができる。測定室が上記のよう
に満たされると、過剰の試料は測定室入口を通り過ぎて
廃棄室入口に流れる。流れ指示室及び廃棄室（または廃
棄試料を除去するためのその他の用意）の適当な形状寸
法を与えることにより、全ての過剰の試料は流れ指示室
から排出され、その結果、希釈剤が、その後、流れ指示
室に入る時に、測定室中の試料のみが、以下に記載され
るように、受容室へと追い出される。

流れ指示室に入る希釈剤は、この室中に残存する試料
と混合し、受容室と廃棄室との間に、予期せぬことを分
割されるので、流れ指示手段中に残される試料の量をで
きるだけ多く減少することが望ましい。流れ指示室中に
残された試料の量は、使用される試験の正確度により許
容される最大値より少ない。例えば、試験が10％までの
誤差である場合、流れ指示室に残される試料の容量は、
試料測定室中に捕獲される試料の容量の10％未満であ
る。好ましくは、この量は測定される試料容量の５％未
満、更に好ましくは２％未満、更に好ましくは１％未満
である。

幾つかの異なる形状寸法が、所望の結果を得るため
に、与えることができる。例えば、流れ指示室は、水平
表面及び一つの軸（軸は直角に交差する壁により形成さ
れる）の方向に下方に傾斜する床を有する側面を与える
ように、実質的に切頭立体的またはくさびの形状であり
得る。これは、実質的に、第１図の装置に示された第一
調節室の形状であり、これは以下に更に詳しく説明され
る。試料測定室出口及び廃棄出口は、室の二つの底隅部
に配置され、これらは等しい高さ（重力場に於いて）に
配置される。試料は、試料測定室の直接上方の隅部で廃
棄室に入り、希釈剤は、試料が入る上面の隅部に対して
対角線上の反対の隅部に近い室に入る。

また、流れ指示室は、実質的に上記のような切頭立方
体であってもよいが、”立方体”の一つの隅部で単一の
低い位置を与えるために二つの軸に沿って（即ち、対角
線上に）下方に傾斜する床を有する。これは、実質的
に、第１図の装置の第二流れ指示室の形状である。上記
の第一の型の室に於いて、試料測定出口及び廃棄出口は
隔置される。この第二の実施態様に於いて、それらは室
中の単一の低い位置で一緒に近くに配置される。しかし
ながら、両方の場合に於いて、廃棄出口は、希釈剤が室
に達する前に、室に入る希釈すべき試料の全てが室から
除去されることを確保するために、室中の重力的に低い
位置に配置される。二つの室出口は、試料が実質的に同
時にそれらに達するように、一緒に近くに配置される場
合、これら出口の大きさは、試料が減少される前に、試
料が測定室を満たすことを確保するように調節し得る。

また、その他の形状寸法が可能である。例えば、試料
が廃棄出口により減少される前に、充分な試料が測定室
に達することを確保するために、これらの出口が適当な
大きさにされる場合、試料を、試料測定出口に達する前
に、廃棄出口に到達させることが可能である。同様に、
全ての過剰の試料が流れ指示室から排出されることを確
保するためにその他の手段が備えられる場合、廃棄物は
室中の絶対最低重力位置にある必要はない。例えば、試
料の表面張力から生じるエッジ効果が、室中の低い位置
から若干高い出口へと室の端部に沿って過剰の試料を取
り出すのに使用し得る。また、正しい場所に直接流すた
め、流れ指示室中に、流れそらせ板、通常、突起または
溝を使用することが可能である。

廃棄出口の最初の部分をキャピラリー寸法のものにし
て、流れ指示室から過剰の試料を取り出すことが好まし
い。また、多孔性材料を使用して流れ指示室から過剰の
試料を“ウィックする（wick）”ことが可能である。こ
れは、また多孔性材料の微細孔中の表面効果により生じ
る毛管作用であるからである。多孔性材料の例は、綿、
紙、セルロース繊維、ガラス繊維パッド、及び多孔室セ
ラミックを含む。多孔性材料は、流れ指示室中の適当な
場合で過剰試料と接触し得るウィッキング要素、または
キャピラリーにより流れ指示室に連結された廃棄室中に
存在するウィッキング要素の形態で使用し得る。過剰の
試料を、試料適用場所から廃棄室にウィッキングするた
めの技術が、上記の米国特許出願第117,791号に記載さ
れており、過剰の試料を流れ指示室からウィッキングす
るために、本発明に使用するのに適し得る。当業者は室
の形状寸法を調節でき、必要により、本明細書に示され
た案内を用いて、吸着剤（使用される場合）を与えて、
試料による測定室の充填及び希釈剤が添加される前の過
剰の試料の流れ指示室からの排出の所望の結果を得るこ
とができる。

測定室は、キャピラリー溝またはキャピラリー室であ
ってもよく、この場合、キャピラリー作用は、流れ指示
室を経由して試料適用場所からの試料による測定室の充
填を助け、または或る場合にはその充填に必要な全ての
力を与える。キャピラリー溝及びキャピラリー室は、一
般に、0.01〜2.0mm、更に一般に0.1〜1.0mmの範囲の、
流路に対して垂直の少なくとも一つの寸法を有する。キ
ャピラリー空間（如何なる型のものでもよい）は、流れ
を支持するのに必要とされる範囲の、流れ方向に対して
直角の少なくとも一つの寸法を有する。キャピラリー溝
は、流れを支持するのに必要な範囲の、流れの方向に対
して直角の両寸法を有する。キャピラリー室は、キャピ
ラリー流を支持しない、流れに対して直角の寸法を有す
るが、必要な範囲（近くに隔置される二つの平面間の空
間に近似する）の、流れに対して直角の第二寸法を有す
ることによりキャピラリー流を与える。しかしながら、
寸法でキャピラリーではない一層大きな測定室がまた可
能である。試料測定場所は、未補助の流れが生じること
を示すため、流れ支持室に対して“液体を受容する関
係”にあると云われる。流れ停止分岐点の適当な操作が
行なわれるためには、以下の流れ停止分岐点の説明から
明らかなように、キャピラリー力及び重力のみにより満
たされることが必須である。

測定室の形状寸法は、希釈剤が後の工程で装置に添加
される場合に、測定室中の実質的に全ての試料が受容室
に追い出されるようなものである。これを達成する一つ
の手段は、測定室中の希釈剤の円滑な流れを与えること
による。両端で実質的に一定の断面を有する直線状の管
または曲管が、こうして、この種の測定室の好ましい実
施態様である。この種の測定室が、第１図の第一測定室
（140）に見られる。この種の好ましい実施態様に於い
て、希釈剤は流れの全断面積を横切る前部で測定室に入
る。これは、希釈剤と試料との混合及び実質的に全ての
試料を追い出さないで希釈剤が測定室中を通過すること
（これは、少量の希釈剤の流れが測定室の広い断面積に
入る場合に、起こることがある）を避けることを助け
る。

しかしながら、第１図の第二測定室（240）に示され
るように、断面が変化する測定室がまた可能である。事
実、測定室の最初の部分を実際に小さくすることが望ま
しい。何となれば、これは、希釈剤が流れ指示室に最初
に急に入る時に、測定室から失なわれることがある試料
の量を減少することを助けるからである。0.5mm未満、
好ましくは0.2mm未満の初期の直径が望ましい。試料測
定室への入口が大きい場合、希釈剤が入る時に、試料が
その室中に追いやられる。ついで、希釈剤が流れ指示室
を満たし続け、測定室及び廃棄室の両方に流れる際に、
未測定量の試料が範囲室中に流れる。この問題は完全に
は解消できないが、試料測定室に小さい開口部を使用す
ると、試料の損失を許容し得る量に減少する。それ故、
測定室の残部が大きい場合（例えばノンキャピラリー寸
法である場合）であっても、小さい開口部が好ましい。

更に、殆どの測定室は、一定容積を有するように製造
されるが、容積が、例えば使用前に室の容積を調節する
のに使用される精密にフィットするプランジャーにより
変化し得る室（測定室及びその他の型の室と内部区画室
との両方）を設けることが、可能である。このような調
節可能な室の内部体積は、通常、装置への試料の添加の
前に、使用者により所望の値に設定される。

試料が測定室に流れる時、試料が流れ停止分岐点に達
すると、流れが停止する。何となれば、それは、試料が
自由に流れる液体流路の初期の部分と試料が通常、希釈
方法の開始まで流れない液体流路の後の部分との間の分
岐点を示すからである。流れ停止分岐点は試料の流路の
限界に存在するので、それは測定室の一端に見られる。
この同じ場所は、通常、受容室の開始（すなわち、二つ
の室が直接連結される時）である。しかしながら、また
流れ停止分岐点は、測定室を受容室と連結する液体流路
中に存在し得る。

流れ停止は安定及び準安定の両方で起こり得ること
が、認められるべきである。準安定の流れ停止は、流れ
停止が顕微鏡的レベルで停止するが、数秒〜数分の時間
間隔の後に明らかな原因なくして再開し得るものであ
る。容器壁の沿って、または製造法の欠陥から生じる顕
微鏡的もしくは準顕微鏡的な溝を通って、液体の徐々の
クリープは、流れが一旦停止されたとき、流れが再度始
まる機構であると考えられる。更にまた、小さい検出し
得ない振動（例えば、装置の近くで人の歩行または空調
装置の如き近くの装置の始動及び停止によりひき起こさ
れることがある）が、準安定状態で流れを開始するのに
充分なことがある。しかしながら、装置は、希釈剤の添
加及び流れ停止分岐点に於ける流れの偶発的な開始に関
して設計されるので、絶対安定性を必要としない。それ
故、少なくとも10秒、好ましくは少なくとも１分、更に
好ましくは少なくとも５分、持続し得る、流れの停止が
本発明の目的に充分である。

流れ停止分岐点は、それが移動部分をもたないので、
従来の弁ではない。むしろ、この分岐点は、流れを停止
するために、液体試料の表面張力からの背圧にたよる。
この背圧は、幾つかの方法で発生し得る。例えば、流路
の断面積が、液体と容器壁との間に接触がある領域中で
増加する場合（例えば、小さな管が大きな室に入る場
合、または溝の断面積が増加する場合）、背圧が発生さ
れる。流路の断面積の増加が、徐々にではなく急な場
合、特に試料流路中で毛管現象の破壊がある場合に、一
層大きな背圧及び一層ばらつきのない操作が得られる。
室の徐々の拡大中の容器の欠陥は、他の綿よりも一面で
液体を更に“クリープ”させることがあり、これによ
り、背圧の発生を避ける。また、欠陥が存在する場合、
液体が隅部付近でクリープすることがある。また、分岐
点が水平でない場合、アンバランスな力が存在する。例
えば、垂直な管が室の上部水平表面に入る場合に、水平
分岐点が生じる。水平な管が容器の垂直壁に入る場合、
垂直分岐点が存在し、流れ停止分岐点の底部の圧力は、
液体の異なる高さにより発生される静水圧により、分岐
点の上部の圧力よりも大きい。それにもかかわらず、非
水平の流れ停止分岐点は、液体が大きな領域に入る際に
液体を含む一層小さな溝の直径を減少し、これにより、
分岐点の上部と下部との間の圧力化を減少することによ
り形成できる。

多くの場合、小さい直径の測定管（すなわち、測定
室）が一層大きな受容室に入る時に、分岐点が形成され
る。小さな測定室は、直角または直角以外の角度で一層
大きな受容室に入ることができる。後の場合に、小さい
管の内壁と室の表面との角度は、分岐点の周辺の異なる
場所で異なる。

本明細書中に参考として含まれる米国特許第4,426,45
1号は、幾つかの流れ停止分岐点を記載しており、それ
らは、或る帯域から別の帯域にキャピラリー流がある装
置に使用するための“メニスカス調節手段”と称され
る。その特許に記載された流れ停止分岐点は、本発明の
装置に使用し得る。しかしながら、その特許は、第二帯
域がキャピラリー帯域でない場合に、流れを停止するこ
とに関するものではない。キャピラリー室の壁部が次第
に狭くなければならず、流れ停止を与えるためには次第
に拡大しなければならないことを示す、その特許の特別
の教示とは対照的に、第二室（ここでは、受容室）がキ
ャピラリー空間ではない場合に、急激な拡大は本発明の
実施に更に有効であることがわかった。欠陥は分子レベ
ルで存在することが認められるが、分岐点は顕微鏡的観
点から出来るだけシャープであり、流れ停止分岐点が見
られる受容室表面の壁部を形成する平面と、測定室の壁
部を形成する平面（これは曲げられていてもよい）との
交差により形成された理想の分岐点に出来るだけ近づく
ことが好ましい。差圧を避けるために水平な分岐点を維
持すること、分岐点の面積を減少すること、親水性を減
少するようにキャピラリーの表面を変化すること（水溶
液に関して）、平滑な表面を与えること（粗面は表面に
そって液体のクリープを促進する）、及び断面積に急激
な変化を与えること（好ましくは、約90゜以下の交差表
面間の角度を与えること）は全て、或る室から別の室へ
の液体を防止するように作用する。

一般に、小さい（キャピラリーサイズ）分岐点に関し
て、背圧はメニスカスより専有される曲率の最小半径に
より調節される。例えば、円形断面を有するキャピラリ
ー管が一層大きな空間中に入り、その結果、液体が静水
圧下でその空間中にふくれ出る場合、メニスカスはほぼ
球形であり、圧力（ΔＰ）は、ヤング−ラプラス式によ
り示される。ΔＰ＝2r/R（式中、ｒは試料液体の表面張
力であり、Ｒは曲率半径である）。ミラー（Miller）及
びネオギ（Neogi）著、"Interfacial Phenomena:〔quil
ibrium and Dynamic Effects"、マーセル・デッカー・
インコーポレーション（Marcel Deckker,Inc.）、ニュ
ーヨーク、1985年、並びにデービス（Davies）及びリー
ディール（Riedeal）著“Interfacial Phenomena"、第
２編、アカデミック・プレス（Academic Press）、ニュ
ーヨーク、1963年〕を参照のこと。液体が０゜より大き
い角度で表面に接触する場合、この背圧は幾何学的条件
により減少される。半径Ｒは、静水圧が増大するにつれ
て変化し（小さくなり）、その結果、背圧と静水圧が増
大するにつれて変化し（小さくなり）、その結果、背圧
と静水圧とが、つり合う。静水圧が増加すると、Ｒは装
置の形状寸法及び接触角により決定される最小値（最大
曲率）に達する。相当する背圧は、流れ停止分岐点によ
り支持し得る最大静水圧を規定する。

また、液体が接触する表面が変化して液体と容器壁と
の間の接着を減少する場合（例えば、水性試料が親水性
表面から疎水性表面に移動する場合）、背圧が発生され
る。本発明の装置の種々の内表面の表面特性は、一般
に、種々の物理的処理及び／または化学的処理により調
節し得る。同様の装置の表面特性を調節することの説明
に関して、共有の米国特許出願第880,793号（1986年、
７月１日出願）を参照のこと。例えば、プラスチック表
面は、それらの親水性を増大するように処理し得る。装
置全体または特別の部品が、処理し得る。また、装置の
異なる部品が、異なるプラスチックからつくることがで
きる。キャピラリー流に関して、90゜未満の接触角が充
分であり、10〜85゜が好ましく、30〜60゜が最も好まし
い。水性試料に関して、これらの接触角を与えるために
は、キャピラリー表面は親水性である（少なくとも測定
可能な程度に）。非水性液体に関し、疎水性表面が適当
である。容器壁の形状寸法と表面湿潤性との組合せを使
用することにより、0cmH₂O（断面積または表面接着に変
化なし）〜20cmH₂Oの背圧範囲及びそれ以上が、流体と
して水を用いて容易に達成し得る。背圧が０である場
合、当該位置は流れ停止分岐点ではない。流路（例え
ば、測定室から受容室に到る）中の特別な位置を経由す
る試料の流れを防止するのに充分な背圧がある場合、流
れ停止分岐点が生じる。

幾つかの希釈剤適用（希釈剤受容）場所が、上記の米
国特許出願第090,026号及び同第117,791号に開示されて
いる。これらの希釈剤適用場所のいずれもが、所望によ
り本発明の装置に使用し得る。最も好ましい実施態様に
於いて、希釈剤適用場所は、装置を形成するハウジング
中の内部ベント式室である。希釈剤の破壊可能な容器
が、その室中に配置される。ガラス容器が特に好ましい
が、脆いプラスチックがまた使用し得る。入口は、外部
で適用される圧力が、容器が破壊するのに使用し得るよ
うに、設けられる。通路は希釈剤室を流れ指示室に連結
し、その結果、希釈剤が破壊された容器から流れ指示室
へと流れることができる。希釈剤が流れ指示室を満た
し、その結果、流れ停止分岐点に於ける静水圧が超過さ
れ、試料が希釈剤の一部と共に受容室に追い出される。
過剰の希釈剤は廃棄室中に流れ、または希釈剤適用室及
び／または流れ指示室中に留まる。

第１図に示される装置に於いて、初期希釈剤室（17
5）が、試料適用場所の下の特に好ましい場所に配置さ
れる。希釈剤のこの低い位置は、試料適用場所を通る希
釈剤の逆流を防止する。このような実施態様は、試料が
試料適用場所に添加された時に利用可能であった静水圧
より大きい静水圧を、希釈剤が放出される場合に、流れ
停止分岐点で与えることができるようである。何となれ
ば、試料適用場所は重力的に高いからである。しかしな
がら、必要とされる静水圧は、実際には、希釈剤により
与えられ、流れ指示室のため、試料により与えられな
い。本明細書に記載された装置に於いて、試料の静止カ
ラムは、試料が添加される場合に、試料適用場所と流れ
停止分岐点との間に展開されない。流れ指示室、及び廃
棄出口は、その試料を試料測定室中に含まれる試料に圧
力を与えさせずに、試料を排出するための手段を与え
る。それ故、試料の有効な高さは、試料測定室の高さを
決して越えない。しかしながら、希釈剤が試料よりもか
なり多量に存在し、その結果、流れ指示室は、廃棄室の
一部及び試料適用場所に戻って通じる通路と共に、満た
される。それ故、充分な静水圧が発生されて、流れ停止
分岐点で背圧を圧倒し、試料及び希釈剤を受容室に追い
出す。

希釈剤適用場所が試料適用場所の上方にある場合、希
釈剤は、希釈剤及び試料の適用場所を連結する通路を通
って試料適用場所に向って流れる。流れが流れ停止分岐
点で再開する時、この希釈剤及び通路中に閉じ込められ
た試料は、流れ指示室に逆流する。少なくともキャピラ
リー通路の場合には、若干の量の試料が試料適用場所を
流れ指示室に連結する通路中に残留するようであるの
で、受容室に達する試料と希釈剤の所定の再現性の比を
与えるようにカートリッジを設計することは若干難し
い。希釈剤の実験的な測定、その後のカートリッジの新
仕様の再製造及び再試験により、多くの反応に関して、
満足な結果を得ることができる。しかしながら、上記の
如く、一層低い適用場所を用いて逆流を避けることによ
り、カートリッジの設計が極めて簡単である。

気泡の閉じ込めを防止するため、円滑な液体流が与え
られること以外には、受容（混合）室の形状寸法に関し
て、特に制限がない。受容室の下部に試料及び希釈剤の
入口を設けること、及びベントに向って下方に傾斜する
受容室の上面を設けることの両方が、閉じ込められた泡
を避けることを助ける。しかしながら、混合された希釈
剤及び試料の出口（受容室中に存在する場合は、以下を
参照のこと）が、試料及び希釈剤の入口から所定距離に
配置されることを確保することが望ましい。出口及び入
口が互いに近づきすぎて配置される場合、混合物が存在
している間にその室に流れる希釈剤は、あまりに早く出
口に達することがあり、混合物よりもむしろ希釈剤が第
二測定室に達することを生じる。混合物出口を低い場所
に配置し、希釈剤入口を試料及び希釈剤よりも軽い希釈
剤（その逆の場合もある）に関して高い場所に配置する
ことのような、その他の用意が、出口を通る混合物の円
滑な流れを確保するために、なし得る。

装置の種々の室中に使用されるベントは、装置から液
体の流出を避けるため、流れ停止分岐点により終端され
る小さい穴であってもよく、あるいは液体の流出のない
ガス流出用に設計された更に複雑なベント（例えば、空
気を通すことができるが、親水性液体を通すことができ
ない微孔室の疎水性プラグ）であってもよい。また、流
れ停止分岐点は、比較的多量の液体をベント式室からベ
ントに入ることから防止するために、長いベントの初め
の部分中に置くことができる。ベントまたは閉じ込めら
れた空気の排出を可能にするその他の手段は、空気の閉
じ込めが装置の種々の室及び／または溝の間の液体の通
過を妨害する、装置中の夫々の場所に設けられる。

本発明の装置を使用して、この第一工程（または後の
工程）で測定し希釈し得る試料の大きさに関して、理論
的な上限はないが、その方法及び装置は少量の液体を測
定し希釈するのに特に適する。それ故、試料測定室は、
一般に0.1μ〜100μ、好ましくは１μ〜30μ、
好ましくは３μ〜10μの容積を有する。希釈剤容量
を制限し、かつ試料対希釈剤の比を固定する作用がある
受容室は、一般に３μ〜1000μ、好ましくは10μ
〜300μ、最も好ましくは30μ〜100μの容積を有
し、これにより10⁴:1〜3:1、好ましくは10³:1〜10:1、
最も好ましくは100:1〜10:1の希釈比を与える。キャピ
ラリー流が起こる溝は、通常、約0.01mm〜2mm、更に通
常約0.1mm〜1mmの範囲で隔置された対向する壁を有す
る。キャピラリー空間は、管形であってもよく（これは
必ずしも円形断面を意味しないが、正方形またはその他
の規則的な形状であってもよい）、あるいは平面とキャ
ピラリー距離より更に隔置された側壁とにより形成され
た空間を表わし得る。少なくとも一つの平らな側面を有
する管状室（例えば、正方形の断面積、1:2〜1:4の比以
下で長さの異なる隣接する辺を有する長方形、または半
円形の室）は、溝が二つの隣接する表面（そのうち一つ
は平らである）を合わせることにより形成される場合
に、製造の容易なことのため好ましい。

範囲の上限及び下限を示す本明細書の記載は、あらゆ
る組合せで利用し得る。一連の上限と一連の下限を個々
に意味するものと解すべきであることが、認識されるべ
きである。例えば、代表的な上限と好ましい下限は、中
間の好ましい範囲を規定するために、組合せて使用し得
る。

上記の装置は、希釈剤による試料の単一の希釈を与え
る。上記の様にして希釈を行なうあらゆる装置は、希釈
がそのままで起きようと、あるいは装置中に起きる付加
的な操作の一部として起きようとも、本発明の範囲内に
あると考えられる。例えば、その他の操作は、混合物を
与えるように、もとの試料に関して行なうことができ
る。その場合、この混合物が、後に希釈される“試料”
となる。また、その他の操作が上記のようして生成され
た混合物に対して行なわれるための用意がなし得る。

特に、本発明者らは、混合室に静水圧的に連結された
混合物の測定及び分離室並びに混合室から混合物分離室
への液体の通過を調節する弁を用いて、連続の希釈及び
混合の可能性を与えることを意図する。第一希釈は、上
記のように、上記の弁が閉じられて混合室からの液体の
流出を防止する間に、行なわれる。第一混合物が生成さ
れた後、混合物の分離及び測定室への流れを調節する弁
が開放され、液体が静水圧及び／または毛管引力の影響
下で混合室から流れる。混合物が流入する混合物分離室
の部分は、混合された試料及び希釈剤の合計容量よりも
容量が小さい。この容量は、その室の形状寸法、混合室
中の液体により利用可能な静水圧の量、及び存在する毛
管力により決定される。上記の米国特許出願第117,791
号は、目的がもとの混合室中の第二希釈を行なうことで
あるか、または混合された試料及び希釈剤の分離部分を
更に希釈及び／または分析のための別の場所に移すこと
であるかに応じて、混合物分離室に与え得る。種々の形
状寸法を記載している。上記の単一希釈及び先願に記載
された第二希釈を行なうあらゆる装置が、本発明の範囲
内にある。

しかしながら、本発明の特に好ましい実施態様は、連
続希釈が行なわれる装置に関するものであり、その両方
が上記の単一希釈の発明の範囲内にある。このような実
施態様に於いて、混合物分離室は、それらが最後に得ら
れた試料ではなく、試料としての混合物に対して操作す
ること以外は、前記と同じ型の室及び通路を含む。

室及び／または溝の間の液体の通過を調節する、あら
ゆる型の弁が、本発明の装置に使用し得る。簡単な外力
の適用及び開放により、開放位置と閉鎖位置との間で移
動するように発動し得る簡単な弁が好ましい。

このような弁は、液体流路中または液体流路に隣接し
て存在する弾性封鎖部材を含む。例えば、弾性封鎖部材
は、その封鎖部材がその通常の位置にある場合に、通路
の狭い部分が弾性封鎖部材により封鎖されるように、合
流通路または分岐通路中に存在してもよい。一般に流路
の制限部分から離れ、しかも流路の広い部分に向う方向
の力の適用は、流路の狭い壁から離れるように封鎖部材
を移動することにより、弁を開放する。また、弾性封鎖
部材を、液体の流れを遮断する場所に移動することによ
り封鎖される。通常開放した弁を備えることができる。
このような弁の特別の例が、以下に更に詳しく示され
る。

このような弁のその他の例は、液体流路を横断する溝
と密にかみ合う滑りピンを含む。そのピンは、ピンが第
一位置にある場合に、流路中の流れを妨げ得るセグメン
ト、及びピンが第二位置にある場合に流路中の流れを可
能にし得るセグメントを有する。このようなピンの例
は、ピンの二つの対向する面の間に流路溝を有する長方
形のピンを含み、その流路溝はブロックが閉鎖位置にあ
る時に位置合わせされず、ブロック弁が開放される時に
主流路と位置合わせされる。円形断面を有するピンは、
ピンが適合する溝とぴったりとかみ合い、かつピンが閉
鎖位置にある時に流路を妨げる、ピンの閉塞セグメント
を与えることにより、使用し得る。一層小さな断面積
（ダンベルのハンドル中に存在するような）は、ピン弁
が開放位置にある場合に、ピンの一層小さな中央部分の
まわりに円形流路を与える。

弾性部材は、ピンを閉鎖位置または開放位置のいずれ
かにバイアスするために、備え得る。その後、ピンに作
用する力がピンを第二場所に滑らすことができ、その結
果、ピン弁は別の位置にある。

好ましい実施態様に於いて、ピン上の外力の適用のた
めの接近手段は、ピンがその二つの位置の間で移動し得
るように与えられる。例えば、装置から外側に突出する
ピンの部分は、ピンの滑り軸に並行に作用する力がバイ
アスの方向に対して作用することにより、ピンをその最
初にバイアスされた位置から第二位置へと移動させ得る
ように、設けることができる。また、バイアス力に向か
い合うピンの面から外部環境に通じる開口部を、備える
ことができる。圧縮空気または開口部に入る外部装置の
フィンガーからの外圧の如き、外部から適用される力
が、ピンをその開放位置と閉鎖位置との間で滑らせるの
に使用し得る。弾性シールが、力がピンに適用すること
を可能にすると共に、開口部を通る液体の損失を防止す
るために、設けられてもよい。また、このようなシール
は、上記の弾性封鎖部材に設けられてもよい。

本発明のカートリッジの一体部分として使用し得る弁
は、ここに特別に例示されたものに限定されない。むし
ろ、流路中の液体の流れを制限するように圧縮し得る、
流路の可撓性壁（例えば、ラテックス）の如き、小さい
流路中の液体の流れを調節し得る、あらゆる弁が使用し
得る。更に、例えば、最初に閉鎖された弁が一旦開放さ
れ、その後、開放位置に保たれる場合には、可溶性バリ
ヤーが設けられてもよい。

また、外部の弁を備えることが可能である。例えば、
キャピラリー流が生じる流路は、外部ベントを閉じるこ
とにより封鎖し得る。外部弁が閉じられる場合、液体は
キャピラリー通路中の空気その他のガスのため、キャピ
ラリー通路に入ることができない。ベントを開放する
と、液体がキャピラリー通路に入る。ベントが閉じら
れ、液体がキャピラリー通路中に含まれる場合、分離さ
れた液体が、後に、その他の操作に使用し得る。

外部ベント制御からなる弁は、流れがキャピラリー通
路中に生じる（その結果、閉じ込められた空気が液体の
流れを調節するのに有効である）状況、及び漏出し得る
自由液体が使用前のカートリッジ中に貯蔵されない状況
で使用し得る。封入液体（例えば、ガラスアンプル中）
が、外部ベント制御を用いる装置中に存在し得る。多く
の場合、カートリッジが最終使用者に送られる場合、予
備測定希釈剤（これは試薬を含んでもよい）を貯蔵する
ことが望ましい。偶発の漏出を防止するため、内部機械
弁または破壊可能なバリヤーが、このような用途に好ま
しい。

簡単な、外部で適用される力により操作し得る弁を備
えることにより、カートリッジが挿入される分析装置に
より弁が所定の方法で開閉される、カートリッジのよう
な装置が提供し得る。この分析装置は、弁を開閉する手
段を備えることの他に、カートリッジの種々の混合室及
び／または測定室中で液体または分析対象の存在を検出
するための種々の光センサー及び／またはその他の型の
センサーを含んでもよく、それ故、本明細書中でしばし
ばモニターと称される。

本発明の装置は、特別な分析による使用のため設計で
き、あるいは種々の弁が開閉される順序及び種々の希釈
剤（これは試料中の分析対象の存在に応じて検出可能な
信号（例えば、発色反応）の発生のための試薬を含んで
もよい）の含量に応じて多重分析が行ない得る、装置と
して設計し、製造し得る。

試薬は、装置中の種々の場所で与えることができる。
保温時間は、弁の手動操作により、あるいはカートリッ
ジが挿入されるモニター中に機械的もしくは電気的に貯
蔵されたプログラムにより調節し得る。そのプログラム
は、弁の開閉の順序及び時期を調節する。プログラミン
グされた装置は、ソレノイドまたは弁を開閉し、もしく
は希釈剤を含む溶液を破壊するために力を加えるための
その他の手段を含む。キャピラリー通路中の流れがベン
トの開閉により制御される実施態様に於いて、ベントを
閉じ得る可動式シールパッドは、カートリッジが挿入さ
れる外部プログラミングされた装置の一部を形成する。

また、モニターは、カートリッジの液体通路中の種々
の場所で液体の存在を検出するセンサーを備えること及
びカートリッジの適当な操作中に発生される信号と、セ
ンサーにより与えられる信号とを比較することにより、
カートリッジの正しい操作を検出し得る。カートリッジ
が未熟な使用者の手もとにある時（これはカートリッジ
の所望の最終用途である）、適当な操作の自動検出が望
ましい。例えば、使用者が血滴の液滴（試料として）を
試料適用場所に適用する必要がある場合、幾つかの問題
が生じることがある。或種の患者は充分な容量の血液の
液滴を得ることが困難である。例えば、カートリッジの
適当な操作が25μの血液を必要とし、20μのみが試
料適用場所に添加される場合、試料測定場所は完全には
満たされない。その後、希釈剤が自動的に添加される場
合（例えば、予備選択時間の後）、希釈は所望量よりも
多く、不正確な結果が得られる。

本発明のカートリッジは、特に流れ指示室を備えるこ
とにより、流路中に適当な場所を設けて、この潜在的な
問題及びその他の潜在的な問題の適切な監視を可能にす
る。光源及び検出器は、カートリッジがモニター中で記
録される場合に、それらが流れ指示室の反対側に配置さ
れるように、モニター中に備えることができる。異なる
場所で流れ指示室を通過する光を検出することにより、
試料（及び希釈剤）の流れの異なる特徴が検出し得る。

例えば、流れ指示室に入る試料は、試料入口に近い場
所で光を検出することにより検出し得る。これは、後の
操作のタイミングの開始を可能にする。例えば、試料
は、試料の適用以外に使用者側に操作を必要としない
で、特定の時間にわたって、試料測定室中に配置された
試薬と共に保温し得る。

試料測定室及び廃棄室に通じる二つの隔置された出口
を備えた流れ指示室を使用すること、試料が廃棄室入口
に達する前に試料が試料測定室入口に達するように試料
入口を配置すること、及び二つの出口の間にセンサー用
の光路を配置することにより、系操作の二つの異なる測
定が単一センサーでもって行ない得る。試料は、廃棄出
口に達する前に、測定室を満たすので、試料の検出は、
測定室が満たされたことを示す。モニターに続いて、同
じ場所は流れ指示室が完全に空になることの検出を可能
にする。何となれば、試料は流れ指示室から流出し、廃
棄室に流入するからである。その後、希釈は、試料が未
だ流れ指示室中に存在する間に、希釈剤の偶発の添加
（これは、特別の試料が希釈剤と共に受容室中に押しや
られた際に低すぎる希釈をもたらす）を避けるように、
適当に時期を定めることができる。閉塞された廃棄出
口、または多すぎる試料の如き、流れ指示室中に試料に
起こり得るその他の問題が、また検出し得る。

一連の図面が、本発明の幾つかの実施態様を説明する
のに示される。図面に示された実施態様は、包括的であ
ることを目的とするものではなく、特許請求の範囲内に
ある多数のその他の実施態様が、本発明の分野の当業者
に明らかである。

第１図は、本発明の第一実施態様の正面平面図であ
り、図中、線Ａ−A,B−B,C−Ｃ、及びＤ−Ｄは、第２図
に示された断面図の場所を示す。第２図に示されるよう
に、ハウジング100は三つの別個の部品、即ち中央基材1
02及び二つのカバープレート104及び106から製造され
る。基材102の前面に形成された室（第２図に示された
断面図の左側）は、第１図で実線で示される。基材102
は背面に形成された通路（第２図に示された断面図の右
側）は、第１図中で破線で示される。貫通連結（これ
は、一般に表面から他の表面に通過する穴である）は、
第１図中、円により示される。全てのこのような通路
は、米国特許第4,756,844号に記載されているように、
透明なプラスチックから製造された実施態様に於いて、
目視し得る。しかしながら、適用な場所で光路に関して
用意がなされる場合には、不透明な材料からカートリッ
ジを製造することが、また可能である。

第１図に示された装置は、二回の希釈を連続的に行な
い得る。第一希釈を関連した装置の部分は110〜190の番
号が付されている。第二希釈に関連した装置の部分は、
205〜282の番号が付されている。二つの部分が第一希釈
及び第二希釈に於いて同じ機能を果す場合、識別番号の
最後の二つのアラビア数字は同じである。ハウジングに
関連した装置の部分は、100〜106の番号が付されてお
り、第１図に示されたカートリッジと交差するモニター
の部分は、300以上の番号が付されている。装置は、そ
の装置中の一連の２回の希釈による試料を追跡しつつ、
示された番号を参照して説明される。

試料が、最初に試料適用場所110に添加される。試料
は、流れ指示室130に向って通路130を下方に流れて、第
１図に示されたその室の左上部分中の入口136で、その
室に入る。通路120はキャピラリー寸法を有し、一方室1
30は、連続キャピラリー流を支持しないように、充分に
大きい。試料は、重力により室130の左前端部を下方に
流れ、測定室140への入口132に行き当たる。試料は、測
定室140を下方に流れ続ける。この室140はキャピラリー
寸法のものである。試料の先頭の端部が試料測定室140
と受容室150との間の分岐点にある流れ停止分岐点145に
達する時、試料の流れが停止する。室150の上部に配置
されたベント159は、共通ベント101に連結されて室150
からのガスの流出を可能にし、これにより、キャピラリ
ー試料測定室140への試料の流れを可能にする。

過剰の試料が、流れ指示室130に向って通路120を下方
に流れる。試料は最早測定室140に入り得ないので、試
料は室の下部前端で累積する。何となれば、室の床は室
の前部に向って下方に傾斜するからである（第２図、部
分Ａを参照のこと）。過剰の試料が廃棄出口134に達す
る時、廃棄溝160（こればキャピラリー寸法である）
は、試料を廃棄室190中に引き出す。廃棄出口134は室13
0の重力的に低い位置にあるので、全ての過剰の試料が
室130から排出されるまで、過剰の試料は廃棄室190に流
入し続ける。

この時点で、破壊可能な容器175（これは希釈剤適用
室170中に配置される）は、入口ポート177を通して挿入
される機械的フィンガー（302;第２図、部分Ｃに示され
る）により破壊される。容器175の破壊は、以下に詳し
く説明される。希釈剤は、装置の前面に沿って溝180中
を流れ、装置の背面に向って溝181を通過し、入口138を
介して流れ指示室130に入る。流れ指示室130及び廃棄室
190の少なくとも一部を満たすのに充分な容量の希釈剤
が与えられ、一方、流れを開始するのに充分な、流れ停
止分岐点145に於ける静水圧を与えるのに充分な希釈剤
が室170中に留まり、その結果、測定室140中に閉じ込め
られた試料が受容室150中に追い出され、その後希釈剤
が追い出される。希釈剤は室150を満たし、それによ
り、室中の試料対希釈剤の一定の比を与える。

室150中の混合は、“相互混合カートリッジ”という
発明の名称の米国特許出願第号（年月
日出願）に記載されているような幾つかの技術によ
り、得ることができる。試料及び希釈剤を、それらが室
に入る際に混合を開始することが好ましく、その結果、
ベントに入る混合物は室中に残存する混合物とほぼ同じ
組成を有する。しかしながら、ベントの容積は、無視し
得る誤差が生じる程、充分に小さい。更に、高い正確度
が所望される場合にはベント中に別の流れ停止分岐点を
含んで、液体の過度の流出を防止することができる。こ
のような流れ停止分岐点及び混合物へのベントは、以下
に説明される第二希釈に関する装置の一部である。

受容室150中の出口210は、装置の第二希釈部分への混
合物の入口として役立つ。しかしながら、この初期の第
一希釈中、通路205は、第２図、部分Ｂに示される弁に
より塞がれる。弁が開放する時、混合物の一部が出口21
0並びに溝205及び220を通って第二流れ指示室230（本明
細書中、混合物流れ指示室と称される）に流入する。室
230の床は、室の左側から、かつ室の背後から、室の床
の右前コーナにある小さな領域に向って下方に傾斜す
る。この位置で、混合物測定室204は、分岐点232で混合
物流れ指示室230に連結される。混合物測定室240は、流
れ停止分岐点245で終端し、ここで室240は混合物受容室
250と交差する。

受容室150中の混合物は、室150に通じる種々の通路中
に設けられた希釈剤からの静水圧下にあるので、混合物
及び最終的に未混合の希釈剤は、静水圧が平衡になるま
で、混合物流れ指示室230に流入し続ける。混合物廃棄
室及び室230を出る混合物廃棄通路は、第一希釈通路中
の廃棄室190及び通路160と同様にして、設けることがで
きる。しかしながら、第１図に示された態様に於いて、
流れを調節するための別法が、提供される。この装置の
目的は、反応体を含み得る希釈剤と少量の試料を混合
し、受容室中で生じる反応を測定することであるので、
第１図に示された装置は、通常、このような測定を行な
い得る装置中に挿入される。光学測定が普通であり、第
１図に示された装置に関して好ましい型の測定である。
光源及び検出器は、光が受容室の所望の場所に衝突し、
受容室及びその中に含まれた材料を通過し、カートリッ
ジの他の側に配置された検出器に衝突するように、モニ
ター中に配置される。これは、カートリッジをモニター
の表面上の室中に挿入し、全ての部分が互いに適当に位
置合せされて配置されるようにすることにより達成され
る。本発明は、光源、検出器、及び記録手段に関して何
ら新しいものを必要としない。何となれば、キュベット
とかみ合い、それにより光測定を行なう全ての分光光度
計が、必要な検出系及び記録系を与えるからである。

しかしながら、上記の如く、モニターは、カートリッ
ジ中の液体通路中の種々の位置で液体の存在を検出する
ため、付加的な光源及び検出器を設けることにより容易
に改良し得る。本明細書中、このような部品は系制御部
品と称される。何となれば、それらは、モニターが、試
料、希釈混合物、等のいずれが適当な順序で、且つ適当
な時期に液体通路中の適当な位置に達したかを確かめる
手段に相当するからである。例えば、光源及び検出器は
カートリッジの反対側に配置でき、その結果、検出器
は、流れ停止分岐点245に近い混合物測定室240中を通過
する光を測定する。第１図に示されるように、測定室の
この部分は、誤差を最小にするために、測定室のその他
の部分に対して小さくすることができる。検出器は、液
体が流れ停止分岐点245に近い測定室240の端部に達した
ことを示す時、混合物が入口ポート210に入ることを可
能にする弁が閉鎖し得る。その後、混合物測定室中の流
れは、混合物のメニスカスが流れ停止分岐点245に達し
た時に、停止する。その後、混合物流れ指示室230中に
残存する過剰の混合物が、混合物廃棄出口260（これ
は、第１図に示されるようにキャピラリー溝である）に
排出し得る。

通路205中には配置された弁を閉じるための系制御を
備え、且つキャピラリー廃棄溝260を備えることは、混
合物流れ指示室の高さより下に配置される、大きい重力
供給廃棄室を有する必要を省く。これは、第１図に示さ
れる装置に望ましい。何となれば、これは二つの受容室
中で磁気駆動式混合部材を用いる好ましい混合技術であ
るからである。カートリッジの下部にある比較的大きな
廃棄容器を省くことは、受容室がカートリッジの下部の
一層近くに配置されることを可能にし、これにより、混
合部材と受容室と駆動マグネットとの間の距離を減少し
得る。キャピラリー廃棄室260は、過剰の混合物の全て
が混合物流れ指示室230から除去されるまで、過剰の混
合物を排出する。

この時点で、希釈剤室270中に含まれる破壊可能な希
釈剤容器275中の第二希釈剤は、希釈剤容器175と同様に
して破壊される。それ故、希釈剤は、希釈剤適用場所27
0で利用可能になり、溝280,281、及び282中を流れて、
入口238で混合物流れ指示室に入る。第一希釈と同様
に、希釈剤が室230、廃棄溝260、及びベント239を満た
す際に、希釈剤により与えられる静水圧は、流れ停止分
岐点で背圧を圧倒する。その後、希釈剤は混合物測定室
240から混合物受容室250に追い出される。また、希釈剤
は、混合物測定室240を通って混合物受容室250に流入
し、閉じ込められた空気をベント259により追い出す。
ベント259は、通常、ハウジングの上部で外部大気に排
気するので、流れ停止分岐点は、ベント259に入る混合
物及び／または第二希釈剤の量を最小にするため、室25
5中に設けられる。混合は、受容室150の場合と同様にし
て受容室250中で行なわれる。

第２図は、第１図に示された異なる場所に於ける一連
の断面図である。第２図の部分Ａに示される断面図は、
第一希釈に関連した幾つかの溝、室、ベントと交差す
る。前記の如く、装置はカバープレート104及び106を種
々の室及び通路が形成される中央ボディ部材102に取り
付けることにより組立てられる。第２図の全ての部分に
於いて、その図の左側は第１図に示された実施態様の前
面を表わし、右側は背面を表わす。

第２図の部分Ａの上部にて出発して、下方に移すと、
通路173はボディ部材102の前面から背面に通じているこ
とが見られる。第１図に示された種々の液体及び排気通
路は、交差しないで夫々クロスオーバーする必要がある
ので、173の如き貫通通路は液体通路が一つの側から他
の側に切り換えられることを可能にして、干渉を避け
る。この例が、第１図中で液体通路中に見られ、これは
第二希釈剤を希釈剤受容場所270から混合物流れ指示室2
30へ送出する。この流路は、廃棄室190（これは装置の
前面を占る）及びベント103（これは背圧を占る）の両
方をクロスオーバーする必要がある。これは、通路がベ
ント103をクロスオーバーするまで、ボディ部材102の前
面に沿って初期溝280を設けることにより達成される。
この時点で、貫通通路281は液体通路をボディ102の背面
に切り換える。そこで、溝282は、それが流れ指示室230
の後方の適当な場所に達するまで、廃棄室190の後方を
通る。その後、通路238は、装置の前面に配置される流
れ指示室へ通じる。これが達成される方法は、第２図の
部分Ａの上部付近に見られ、ここでベント172は室170を
クロスベント通路173に連結し、この通路173はベント通
路を装置の背面に移す。この時点で、共通ベント通路10
1に連結がなされ、これが第１図に見られるが、第２図
の部分Ａに見られない。

また、通路138が部分Ａに見られるが、これは第一希
釈剤に混合室130への接近を与え、装置の背面から室130
に入る。出口134（これにより過剰の試料が廃棄溝160に
入る）が、室130の下部コーナーに見られる。

混合室150の上部コーナーに於けるベント159の高い配
置は、第２図の部分Ａの下部付近にあることが明らかで
ある。また、混合物が第二希釈系に送られる溝の第一部
分を形成する溝201に通じる入口ポート210が室150中に
見られる。

第２図の部分Ｂは、共通ベント101、室170中に配置さ
れた容器175、貫通通路181、及び廃棄溝160の如き、図
の上部における幾つかの小さな特徴を示す。

特別な弁の具体例が、この図の右下部分に見られる。
溝205は、混合物150を混合物流れ指示室230に連結する
混合物流れ溝である。薄い可撓性膜206が、溝205の後方
に直接配置された開口部208で裏プレート106により適所
に保持される。カートリッジが挿入されるモニター装置
中に配置されたプランジャーは、カートリッジがモニタ
ーに位置合せされる時に開口部208に隣接する。このプ
ランジャーは、モニター中の種々の制御下にあり、モニ
ターがモニターからの信号を受ける時に、矢印方向に左
に移される。このような信号は、例えば、モニター中へ
のカートリッジの挿入により与えることができる。プラ
ンジャー301の端部は溝205に適合するように成形され、
その結果、プランジャーを左に押しやる場合には、可撓
性膜206が溝205にぴったり合うように押しやられ、それ
により溝をふさぐ。その後、混合が受容室で行なわれた
後、プランジャー301にかかる左方向に作用する力を解
放すると、混合物が溝205中を通って装置の残部に流入
することを可能にする。

第２図の部分Ｃは、線Ｃ−Ｃに於ける、第１図の実施
態様の垂直断面を示す。希釈剤室270中に配置された第
二希釈剤容器275が見られる。この図は、開口部177の場
所で室170と交差する。この開口部（これはカートリッ
ジの背面に通じる）は、可撓性シール178により覆われ
る。モニター中に配置されたプランジャー302は、モニ
ターの制御下で適当な時期に矢印の方向に左側に押しや
ることができる。シール部材178は、力を容器175にプラ
ンジャー302で適用するのに充分可撓性であり、それに
より、容器175を破壊し、希釈剤を希釈剤室170に放出す
る。プランジャー302にかかるバイアス力を解放する
と、プランジャー302を、シール178を破壊せずに、その
もとの位置（図示されるとおり）にもどす。

第２図の部分Ｃの下部に於いて、廃棄室190及び第二
希釈に関連した、幾つかの室及び通路が見られる。ボデ
ィ部材102の背面に沿った貫通溝281及び溝282は、第二
希釈剤を混合物流れ指示室230に接近せしめ、それによ
り、希釈剤が通路238に入る。キャピラリー廃棄溝260に
通じる貫通通路234が、また見られる。

第２図の部分Ｄは、第１図の線Ｄ−Ｄで切断された垂
直断面を示す。廃棄室190と同様に、第二希釈剤容器275
及び希釈剤270が、再度見られる。また、第二希釈剤室
から混合物流れ指示室に通じる通路の一部である溝280
が、また見られ、同様にキャピラリー廃棄室260の部分
及び混合物測定室240の部分が見られる。

第３図は、特別な診断を行なうため、第１図及び第２
図に示されたような型のカートリッジを用いて使用し得
る試薬を示す、略図である。ヘモグロビンAlc、即ち少
量のヘモグロビン成分は正常の人間中に存在し、低血糖
症があると増加する。それ故、ヘモグロビンAlc測定
は、糖尿病の長期のインシュリン制御の評価を与える。
分析は、全血を第一組の試薬と最初に混合して全ヘモグ
ロビン含量を測定し、その後、第一混合物のアリコート
に関してヘモグロビンAlc含量を測定することを要す
る。この方法の工程が、第３図に図示され、それらが第
１図の装置中で行なわれるとおりに、以下に説明する。

未測定の血液の液滴からの試料は、試料適用場所110
に供給される。試料は、試料流れ指示室130に向かって
流れるサンプル流れを通って測定室140内に流入する。
血液の流れは、分岐室140及び混合／読取り室150におい
て停止する。容器175が壊れたときには、チオシアネー
トの溶液は、血液試料を前方に押しやりながら、測定室
140を通って混合室150内に流入する。混合室150は、血
液とチオシアネートとの混合物により満たされる。ここ
で、往復運動する混合プレートにより血液とチオシアネ
ートとの均質な混合がなされ、（異なる位置において）
混合室150の壁上で被覆されたフェリシアニド及び凝着
剤の試薬が溶解する。約１分後、血液が溶解され、ヘモ
グロビンが変性されるであろう。この時点で、カートリ
ッジが挿入されるモニターに設けられた光源及び検出器
を用いて、540nm及び800nmでの吸光度を読み取ることに
より、全ヘモグロビンが測定される。

次に、溝205の弁を開き、混合物の一部が測定（混合
物分離）室系内に流入できるようにする。混合物が混合
物測定室240の端部に到達するときに弁を閉じ、過剰の
混合物が流れ指示室230を満たすこと、及び静水圧によ
り混合物が混合室から追い出されることを防止する。一
旦、混合物流れ制御230室（mixture flow control 230
chamber）がキャピラリードレン260により排出されたな
らば、希釈容器275が壊され、Alc希釈剤が乾燥抗体ラテ
ックス試薬室250内に流入できるようにし、変形血液
（すなわち、分離された混合物）の試料を混合物測定室
240から混合／反応室250内に送り出した後、試薬（該試
薬は、室250の室壁上に被覆されている）を再懸濁させ
る。次に、変性した血液／試薬混合物が混合され、かつ
約30秒間に亘って濁り度の変化を測定することによっ
て、ヘモグロビンAlcを測定する。抗体が被覆されたラ
テックス粒子の凝集の結果として濁り度が増大する。抗
体は、ヘモグロビンAlcに対して特異的である。

第１図及び第２図に示す装置の全体は、約10cmの高さ
と、15cm以下の幅とを有しており、本体部材102の厚さ
は約1cmである。カートリッジは、他の分析的測定を行
うため、容易に他のサイズにすることができる。

第４図及び第５図は、本発明による２つの流れ指示室
の拡大斜視図であり、これらの図面においては、図示の
視点から視ることのできる縁部が実線で示されており、
室を介して視ることができる縁部が破線で示されてい
る。第４図は第１図の室130に似ており、従って同じ番
号が付してある。室130は、頂面及び底面を除く全ての
対向面が平行である本質的に切頭立方体すなわちクサビ
状をなしている。後面の高さＸは、前面の高さＹよりも
小さい。室130の底面の前方のコーナ（角）には、測定
室に通じる出口132と、廃棄室に通じる出口134ととが設
けられている。出口132（試料測定室の入口）の直ぐ上
のコーナには、試料の入口136及びサンプル適用場所か
ら導かれた通路が設けられている。室130の後面の上方
のコーナにはベント139及び希釈液入口138が設けられて
いる。矢印Ｉは、試料が入口136を通って室130に到達し
た後、重力の作用により室130の左前方のコーナを流下
して試料測定室の入口132に至る試料の最初の流れを示
すものである。試料測定室が満たされると、矢印IIで示
すように、室130の底部前面を横切って連続的に流れ
る。出口134は、室130の重力的に低い位置に配置されて
いるため、過剰のサンプルは、測定室の入口132におい
て測定室内の試料との接触により生じる表面張力により
保持されている微小量を除き、全てのサンプルが室130
を出るまで室130から連続的に引き出される。しかしな
がら、このようにして引き出される量は少量でありかつ
比較的再生可能なものである。なぜならば、本発明の装
置は、同一であるとは云わないまでも比較的近い大きさ
の表面張力特性を持つ特定種類の試料と共に使用できる
ように設計されているからである。

出口132と134との間で室130の前方の下面に示された
位置Ａは、前述のように、試料の測定トランジットを行
うのに好ましい位置である。室130の後面Ａ′を通過す
る光が、前面の領域Ａを通るときに検出されるように構
成した検出器がモニターに配置されているならば、通路
IIに沿って流れる試料を検出できるであろう。従って、
位置Ａにおける試料の最初の出現は、試料が測定室を満
たして、通路IIを通って流れ始めたことを示すものであ
る。試料が位置Ａから消滅した場合には、希釈工程を開
始することができる。僅かに大きな試料を使用して、試
料が試料測定室を満たしかつ出口132をオーバーフロー
して僅かに室130内に流入するけれども、試料が出口134
に到達する程には多量に流入しないというレアケースに
おいては、位置Ａに設けられた検出器により、この不適
正な試料サイズの自動希釈が防止されるであろう。試料
の適正な測定を表示する正しい信号が受けられると、希
釈液が入口138を通って流入し、矢印IIIで示す通路に沿
って流れる。これにより、前述の希釈工程が完了する。

第４図について説明した作動から分かるように、廃棄
出口134は、通路の少なくとも最初の部分においてはキ
ャピラリーの寸法にして、試料が出口134に到達すると
直ちに室から試料を吸い上げる助けをなすように構成す
るのが好ましい。

第４図から、位置Ａが室の底縁部を交差しているのが
分かるであろう。かような位置が好ましいけれども、そ
の理由は、前述のように、室のサイズが非常に小さいた
めに、室を収容しているカートリッジをモニターに挿入
するときに、整合性の僅かな誤差が生じるからである。
この位置が、室の底縁部と交差するように選択される場
合には、モニターの整合手段内で僅かに高く又は僅かに
低く嵌着されたカートリッジは、底縁部と交差する光路
を有し、従って、試料が室の底縁部に沿って移動すると
きに、試料が光路と交差することが保証される。所望な
らば、室の成形工程中に室の後面Ａをモールド成形し
て、光を正しい位置に指向させる働きをなすレンズを形
成するように構成できる。

第５図は、第１図に示した第２流れ指示室と同様な制
御流れ室の第２実施態様を示すものである。この室も截
頭立方体に似ているが、底面が１つのコーナに向かって
傾斜している。３つの等しいコーナの高さをＸで示して
あり、１つの長いコーナをＹで示してある。室の頂面は
水平であり、底面はＹコーナに向かって下方に傾斜して
いる。室の種々の入口及び出口の番号は、室230につい
て第１図で用いた参照番号に従って付してある。従っ
て、試料は入口236を通って流入し、通路１に沿って室2
30の右下コーナへと流れる。第４図の実施態様とは異な
り、通路Ｉは、測定室に通じる出口232に入る前に廃棄
出口234に入る。しかしながら、入口236及び出口232に
比べ、出口234は、全ての試料（ここでは通常、混合
物）が通路II aに沿って廃棄室に引き出されることがな
いサイズに形成されている。従って、充分な量の試料
が、通路II bに沿ってポート232を通り、測定室に流入
できるようになっている。測定室が満たされた場合に
は、過剰の試料は、室が空になるまで通路II aに沿って
連続的に流れ続ける。次に、希釈液は、入口238を通っ
て通路IIIに沿って流れ、前述の希釈工程が完了する。

第４図について述べたものと同様な方法で光路が位置
Ａを通るように、モニターには光源及び検出器を設ける
ことができる。しかしながら、第４図の実施態様（第４
図の実施態様では２つの出口ポートの間に位置Ａが配置
されている）に比べ、第５図の実施態様の場合には、位
置Ａが試料入口と２つの出口ポートとの間に配置されて
いる。しかしながら、この位置Ａは、室内への試料の流
入の検出にも使用でき、タイミング回路と組み合わせた
場合には、試料が試料測定室を満たしているか否かを判
断するのにも使用することができる。なぜならば、本発
明の装置は、特定種類の試料（例えば全血液）に使用で
きるように設計されており、従って、測定室を満たすの
に要する時間は比較的一定だからである。前述のよう
に、室からの試料の減損をも検出することができる。

本発明のカートリッジは、一般的には米国特許第4,75
6,844号に開示されているような成形プラスチックで作
られ、この米国特許に記載の製造方法と本発明の装置を
作るのに要求される製造方法との間の主な相違点は、種
々の室の形成に使用される金型にあるに過ぎない。この
米国特許に開示されているように、種々のキャピラリー
通路を通る流れ特性を改善するのにプラズマエッチング
を使用することができる。なぜならば、殆どの成形プラ
スチックは疎水性を有するため、再生可能なキャピラリ
ー流れを生じさせるには親水性にする必要があるからで
ある。

キャピラリートラック及び室の一部をマスキングする
ことにより、優れた結果が得られることが分かっている
ので、内表面の全部をエッチングする必要はない。例え
ば、第１図及び第２図に示す実施態様の第１停止流れ分
岐136は、面プレート104及び本体部材102（第４図を参
照）により形成される室130のコーナにおいて生じる。
流体が室130に流入するとき、流体通路が急に拡がる
と、停止流れ分岐が生じる。しかしながら、通路120が
室130に入っているので、面プレート104に沿う連続面従
って連続流路が存在する。通路120にプラズマエッチン
グを施すことは、該通路120を通るキャピラリー流れを
維持する上で重要である。しかしながら、エッチング工
程中に、通路120と室130との交差部をマスキングしてお
けば、停止流れ分岐部での面プレート104の領域が疎水
性になり、従って、停止流れ分岐の作動特性が改善され
る。例えば他の停止流れ分岐部又は好ましくない箇所に
液体を保留する傾向を有する室のコーナ及び縁部等のよ
うに、キャピラリー流れや閉じ込めが好ましくない他の
場所における表面を同様にマスキングすることによって
も、作動特性を改善することができる。

同様に、室を選択的にプラズマエッチングすることに
より、室内の表面に試薬を適用するときに、試薬の拡散
を防止することができる。一般に、本発明のカートリッ
ジには、溶液の形態をなす試薬が添加され、次に該試薬
が乾燥されて安定な試薬組成物が形成される。エッチン
グされた表面に液体を添加した場合には、該液体は薄い
フィルム状に拡散し、比較的大きな表面積を占める。こ
れにより、混合室のような小さな領域に２つの試薬を適
用する必要がある場合に、試薬の混合及び早期反応をも
たらすことができる。しかしながら、表面の一部がプラ
ズマエッチングされない場合には、液体状に適用された
試薬は、適用された場所において拡散するというより、
むしろ液滴状に維持される。プラズマエッチングを行う
前に試薬が適用される表面を選択的にマスキングするこ
とにより、試薬の拡散が小さくなるため、より小さな室
を使用することができる。

本願においては、個々の特許又は特許出願が参考文献
として個別に掲示されているけれども、これらの全ての
特許及び特許出願は同程度の参考度合を以て本願に掲示
されている。

以上、本発明について全て説明したけれども、当業者
ならば、特許請求の範囲に記載の精神又は範囲から逸脱
することなく種々の変更を施すことができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施態様の垂直断面図である。第2A図〜第2D図は、第１図の場所Ａ−Ａ〜Ｄ−Ｄに於て
切断された、第１図の実施態様の一連の４つの垂直断面
図である。第３図は、本発明の装置中に使用される特別の分析方式
の略図である。第４図は、本発明の第一流れ指示室の拡大斜視図であ
る。第５図は、本発明の第二流れ指示室の拡大斜視図であ
る。

フロントページの続き (72)発明者イアンギホンスアメリカ合衆国，カリフォルニア 94025，メンロパーク，フレモントストリート 1003 (56)参考文献特開昭51−99589（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−259464（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−55095（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 1/00 G01N 33/48 G01F 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体試料を自動式に測定し液体希釈剤で希
釈するための希釈及び混合カートリッジであって、ハウジング中に、前記試料を受容するための試料受容手段、前記ハウジング中の内部室を含む、流れ指示室、試料を前記受容手段から前記の流れ指示室に送出するた
めの試料流れ手段、前記希釈剤を受容するための希釈剤受容手段、希釈剤を前記の希釈剤受容手段から前記の流れ指示室に
送出するための希釈剤流れ手段、第一容積を有する前記ハウジング中の通気孔を有する内
部室を含む、受容室、前記の第一容積よりも小さい第二容積を有する前記ハウ
ジング中の内部室を含む、測定室であって、前記測定室
が前記の流れ指示室を前記受容室に連結し、前記測定室
が単に毛管力及び重力により試料及び希釈剤を前記の流
れ指示室から前記受容室に送出し得る、前記測定室、前記測定室の端部に配置された流れ停止分岐点であっ
て、前記の流れ停止分岐点が、希釈剤の不在下で前記の
流れ停止分岐点中を流れることから試料を防止するが、
前記の希釈剤受容手段が希釈剤を受容し希釈剤が前記の
流れ指示室に入る場合に前記の流れ停止分岐点中の流れ
を可能にするために、前記の流れ停止分岐点に於ける前
記試料と前記ハウジングの壁手段との接触から生じる充
分な背圧を与えるように、前記試料の表面張力特定に適
合する、前記の流れ停止分岐点、及び試料が前記の流れ指示室に入り、前記試料が前記測定室
を満たした後に、前記の流れ指示室を空にする廃棄手段
であって、前記廃棄手段が毛管力及び重力により運転す
る、前記廃棄手段を含んでなり、これにより、前記の希釈剤受容手段に添加された希釈剤
が前記の流れ指示室中を流れ、試料を前記測定室から前
記受容室に追い出し、それにより、試料対前記受容室に
送出すべき希釈剤の一定の比を生じる、前記の希釈及び混合用カートリッジ。
【請求項２】前記の流れ指示室が、（１）前記の流れ指示室中の重力的に低い位置で、前記
測定室及び前記廃棄室のための出口、及び（２）前記出口及び前記廃棄室より重力的に上方で、前
記の試料及び希釈剤流れ手段のための入口を含む、請求
項１記載のカートリッジ。
【請求項３】前記の試料流れ手段のための前記入口が、
前記測定室出口より上方に配置され、且つ、前記の流れ
指示室への試料の流れが前記廃棄手段に達する前に前記
測定室出口に達するように、位置される、請求項２記載
のカートリッジ。
【請求項４】前記の流れ指示室が前記出口及び前記廃棄
室に向って下方に傾斜する床を含む、請求項２記載のカ
ートリッジ。
【請求項５】前記廃棄手段が前記測定室に通じる前記出
口の断面より小さい断面を有する前記の流れ指示手段中
の出口を含む、請求項２記載のカートリッジ。
【請求項６】前記流れ指示室が前記室中の重力的に高い
位置でベントを更に含む、請求項２記載のカートリッ
ジ。
【請求項７】前記廃棄室が（１）前記ハウジング中の内部ベント式室を含む廃棄
室、及び（２）毛管力及び重力により、試料及び希釈剤を前記の
流れ指示室から前記廃棄室へ送出するための廃棄流れ手
段を含む、請求項１記載のカートリッジ。
【請求項８】前記廃棄手段がウィッキング要素を含む、
請求項１記載のカートリッジ。
【請求項９】前記の試料受容手段が前記ハウジングの表
面上の外部室であり、前記の希釈剤受容手段が（１）前
記ハウジングの表面上の外部室または（２）前記ハウジ
ング中のベント式内部室であり、且つ前記の希釈剤受容
手段が試料受容手段より低い高さに配置される、請求項
１記載のカートリッジ。
【請求項１０】前記の希釈剤受容手段がシール容器中の
希釈剤を含む前記内部室を含む、請求項９記載のカート
リッジ。
【請求項１１】前記の希釈剤受容手段が上部表面を有
し、前記試料適用場所が、外部環境に開放し、且つ上部
リップを有する室を含み、前記の希釈剤受容手段室の前
記の上部表面が前記の試料適用場所の前記の上部リップ
より低い、請求項10記載のカートリッジ。
【請求項１２】前記ハウジングが受容室に静水圧的に連
結された混合物分離室を更に含み、これにより、前記受
容室中の試料と希釈剤との混合物の代表的な試料が前記
の混合物分離室中で分離し得る、請求項１記載のカート
リッジ。
【請求項１３】受容室から混合物分離室への流れを選択
的に防止する弁手段を更に含む、請求項12記載のカート
リッジ。
【請求項１４】前記の混合物分離室が前記受容室からの前記混合物の流出を調節する弁、前記ハウジング中の内部室を含む、混合物流れ指示室、混合物を前記弁から前記の混合物流れ指示室に送出する
ための混合物流れ手段。第二希釈剤を受容するための第二希釈剤受容手段、前記の第二希釈剤を前記の第二希釈剤受容手段から前記
の流れ指示室に送出するための第二希釈剤流れ手段、第三容積を有する前記ハウジング中のベント式内部室を
含む混合物受容室、前記第二容積または前記第三容積よりも小さい第四容積
を有する前記ハウジング中の内部室を含む、混合物測定
室であって、前記混合物測定室が前記の混合物流れ指示
室を前記混合物受容室に連結し、前記混合物測定室が単
に毛管力及び重力により混合物及び第二希釈剤を前記の
混合物流れ指示室から前記混合物受容室に送出し得る、
前記の混合物測定室、前記混合物測定室と前記混合物受容室との交差点に配置
された第二流れ停止分岐点であって、前記第二流れ停止
分岐点が、第二希釈剤の不在下で前記第二流れ停止分岐
点中を流れることから混合物を防止するが、前記第二希
釈剤受容手段が第二希釈剤を受容し、第二希釈剤が前記
の混合物流れ指示室に入る時に、前記の流れ停止分岐点
中の流れを可能にするため、前記の第二流れ停止分岐点
に於ける前記混合物と壁手段との接触により生じる充分
な背圧を与えるように、前記混合物の表面張力特性に適
合する、前記の第２流れ停止分岐点、及び混合物が前記の混合物流れ指示室に入り、前記混合物が
前記混合物測定室を満たした後に、前記の第二流れ指示
室を空にするための混合物廃棄手段を含んでなり、これにより、混合物が前記混合物測定室を満たした後
に、前記第二希釈剤受容手段に添加された第二希釈剤
が、前記の混合物流れ指示室中を流れ、混合物を前記混
合物測定室から前記混合物受容室に追い出し、それによ
り、混合物対前記混合物受容室に送出すべき第二希釈剤
の一定の比を生じる、請求項12記載のカートリッジ。
【請求項１５】前記弁が前記の混合物流れ手段をふさぐ
ことができる弾性封鎖部材を含む、請求項13記載のカー
トリッジ。
【請求項１６】前記封鎖部材がバイアスされて、前記封
鎖部材上に外部からかけられる応力の不在下で前記の混
合物流れ手段中の流れを可能にする、請求項15記載のカ
ートリッジ。
【請求項１７】前記弁は、外力が前記封鎖部材にかけら
れて前記封鎖部材への移動を与え得る、弾性シールでシ
ールされた入口を更に含む、請求項15記載のカートリッ
ジ。
【請求項１８】ハウジング中に、試料受容場所、希釈剤
受容場所、試料測定室、試料及び希釈剤を夫々前記の試
料受容場所及び前記の希釈剤受容場所から前記試料測定
室に送出するための手段、前記の試料測定室を終端する
流れ停止分岐点であって、希釈剤の不在下で前記の流れ
停止分岐点中を流れることから試料を防止するが、前記
希釈剤受容手段が希釈剤を受容する時に前記の流れ停止
分岐点中の流れを可能にするために、前記の流れ停止分
岐点に於ける前記試料と前記ハウジング中の壁手段との
接触により生じる充分な背圧を与えるように、試料の表
面張力特性に適合した、前記の流れ停止分岐点、前記測
定室から試料及び希釈剤の混合物を受容するための受容
室、並びに試料及び希釈剤を前記試料測定室から前記受
容室に送出するための手段を含んでなる、液体試料を液
体希釈剤で自動的に希釈するための希釈及び混合用カー
トリッジに於いて、前記ハウジング中の内部室を含む流れ指示室であって、
試料を前記試料測定室に送出するための前記手段及び希
釈剤を前記試料測定室に送出するための前記手段の両方
が前記の流れ指示室に入り、前記の流れ指示室中の出口
が前記試料測定室に通じる、前記の流れ指示室、及び試料が前記の流れ指示室に入り、前記試料が前記測定室
を満たした後に、前記の流れ指示室を空にするための廃
棄手段であって、前記廃棄手段が前記の流れ指示手段中
に配置され、毛管力及び重力により運転する、前記廃棄
手段を含むことを特徴とする、前記カートリッジ。
【請求項１９】試料受容場所、希釈剤受容場所、試料測
定室、試料及び希釈剤を夫々前記の試料受容場所及び前
記の希釈剤受容場所から前記試料測定室に送出するため
の手段、前記の試料測定室を終端する流れ停止分岐点で
あって、希釈剤の不在下で前記の流れ停止分岐点中を流
れることから試料を防止するが、前記希釈剤受容手段が
希釈剤を受容する時に前記の流れ停止分岐点中の流れを
可能にするために、前記の流れ停止分岐点に於ける前記
試料と前記ハウジング中の壁手段との接触により生じる
充分な背圧を与えるように、試料の表面張力特性に適合
した、前記の流れ停止分岐点、前記測定室から試料及び
希釈剤の混合物を受容するための受容室、並びに試料及
び希釈剤を前記試料測定室から前記受容室に送出するた
めの手段を含んでなる、液体試料を液体希釈剤で自動的
に希釈するための希釈及び混合用カートリッジに於い
て、前記希釈剤受容手段を前記試料受容手段より重力的に下
に配置し、且つ静水圧が希釈剤の不在下で前記試料受容
手段と前記の流れ停止分岐点との管で発生することを防
止するための手段を備えることを特徴とする、前記カー
トリッジ。
【請求項２０】静水圧を防止するための前記手段が、前
記試料受容手段と前記の流れ停止分岐点との間に配置さ
れたベント式のノン−キャピラリィ室である、請求項19
記載のカートリッジ。
【請求項２１】液体試料を液体希釈剤で希釈する方法で
あって、未測定容積の前記試料及び測定容積または未測定容積の
前記希釈剤を液体流れ指示室に連続的に供給することを
含み、（１）前記の流れ指示室に入る前記試料の第一部分は、
前記試料が、流れ停止分岐点に達する時に終了する前記
測定室中の第一容積の試料流を有する測定室に迂回さ
れ、（前記の流れ停止分岐点は、試料が前記の流れ停止
分岐点中を流れることから防止するため、前記の流れ停
止分岐点に於ける前記試料と前記ハウジングの壁手段と
の接触により生じる充分な背圧を与えるように、前記試
料の表面張力特性に適合する）、前記試料の残部が前記
の流れ指示室により廃棄室に迂回され、且つ（２）前記の流れ指示室に入る前記希釈剤の第一部分が
前記測定室に迂回され、前記希釈剤からの静水圧が前記
測定室中の前記試料を前記希釈剤の前記第一部分と共に
受容室に追い出し、これにより、試料対策希釈剤の一定
の比が前記受容室に送出されることを特徴とする、前記の希釈方法。
【請求項２２】前記受容室から静水圧的に連結された混
合物分離室への前記混合物の通過を選択的に調節する第
一弁手段を開放する工程を更に含み、前記第一混合物の
静水圧的に決定された部分が前記混合物分離室に入る、
請求項21記載の方法。
【請求項２３】前記装置が、前記混合物分離室に対し、
液体を受容する関係の第二受容室を更に含む、請求項22
記載の方法。
【請求項２４】第二希釈剤が前記装置に添加され、前記
第二希釈剤が前記混合物分離室中の前記混合物の一部を
前記希釈剤の一部と共に前記第二受容室に追い出し、こ
れにより、一定の比の前記混合物及び前記希釈剤が毛管
力及び重力により前記第二受容室に送出される、請求項
23記載の方法。
【請求項２５】請求項１記載のカートリッジ、並びに前記カートリッジの受容室中の反応を検出するための手
段、及び前記検出手段との記録に於いて前記カートリッジを保持
するための記録手段を含むモニターを含んでなる、試料希釈及び混合系。
【請求項２６】前記検出手段が光源及び前記受容室を通
過する光を検出するために配置された光検出器を含む、
請求項25記載の系。
【請求項２７】前記の流れ指示室が、前記の流れ指示室中の重力式に低い位置にある、前記測
定室及び前記廃棄手段のための出口、及び前記出口及び前記廃棄手段より重力的に上方に、前記試
料及び希釈剤の流れ手段のための入口を含む、請求項26
記載の系。
【請求項２８】前記モニターは、前記カートリッジが前
記の流れ指示室に於ける液体の存在を確かめるための前
記記録手段中に存在する時に、前記の流れ指示室に隣接
する系調節手段を更に含む、請求項27記載の系。
【請求項２９】前記の系調節手段は、光源及び前記カー
トリッジが前記記録手段中に存在する時に前記カートリ
ッジの反対側に配置された検出器を含み、前記光源によ
り放出された光が光通路位置にある前記の流れ指示室中
を通過し、前記検出器により検出される、請求項28記載
の系。
【請求項３０】前記の光通路が前記測定室出口と前記廃
棄手段との間に配置される、請求項29記載の系。
【請求項３１】前記の光通路が前記の流れ指示室の底面
と交差するように配置される、請求項30記載の系。
【請求項３２】請求項14記載のカートリッジ、並びに前記カートリッジの混合物受容室中の反応を検出するた
めの手段、及び前記検出手段との記録に於いて前記カートリッジを保持
するための記録手段を含むモニターを含んでなる試料希釈及び混合系。
【請求項３３】前記モニターは、前記カートリッジが前
記第二流れ指示室に於ける液体の存在を確かめるための
前記記録手段中に存在する時に、前記の混合物流れ指示
室に隣接する第二系調節手段を含む、請求項32記載の
系。
【請求項３４】前記の第二系調節手段は、光源及び前記
カートリッジが前記記録手段中に存在する時に前記カー
トリッジの反対側に配置された検出器を含み、前記光源
により放出された光が、光通路位置にある前記の第二流
れ指示室中を通過し、前記検出器により検出される、請
求項33記載の系。
【請求項３５】前記の光通路が、前記混合物測定室出口
と前記廃棄手段との間に配置される、請求項34記載の
系。
【請求項３６】前記光通路が前記第二流れ指示室の底面
を交差するように配置される、請求項35記載の系。
【請求項３７】前記モニターは、前記カートリッジが前
記混合物測定室中の液体の存在を確かめるための前記記
録手段中に存在する時に、前記混合物測定室に隣接する
第三系調節手段を含む、請求項32記載の系。
【請求項３８】前記第三系調節手段が、光源及び前記カ
ートリッジが前記記録手段中に存在する時に前記カート
リッジの反対側に配置された検出器を含み、前記光源に
より放出された光が光通路位置にある前記混合物測定室
中を通過し、前記検出器により検出される、請求項37記
載の系。
【請求項３９】前記の光通路が前記の第二流れ停止分岐
点に隣接して配置される、請求項38記載の系。
【請求項４０】前記モニターは、前記カートリッジが前
記モニター中に挿入される時に、前記カートリッジから
の信号を検出することにより前記弁手段を運転するプロ
グラムを選択する、請求項32記載の系。
【請求項４１】前記信号がバーコードである、請求項40
記載の系。
【請求項４２】前記カートリッジ中の前記希釈剤受容手
段が、破壊可能な容器中に密閉された前記希釈剤を含む
希釈剤室を含み、前記希釈剤室が可撓性シール部材でシ
ールされた入口を含む、請求項25記載の系。
【請求項４３】前記モニターが、プログラミングされた
希釈剤調節手段を含み、前記容器が前記希釈剤調節手段
の調節の下に破壊される、請求項42記載の系。
【請求項４４】前記希釈剤調節手段が破壊ピンを含み、
前記ピンが、前記可撓性シール部材を破壊しないで、前
記のプログラミングされた希釈剤調節手段の調節の下に
前記入口を通って前記希釈剤室中に移動し得る、請求項
42記載の系。