JP3305322B2 - 液体及び懸濁液の分析装置 - Google Patents

液体及び懸濁液の分析装置

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JP3305322B2
JP3305322B2 JP51216794A JP51216794A JP3305322B2 JP 3305322 B2 JP3305322 B2 JP 3305322B2 JP 51216794 A JP51216794 A JP 51216794A JP 51216794 A JP51216794 A JP 51216794A JP 3305322 B2 JP3305322 B2 JP 3305322B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の属する分野 本発明は、一般に、化学的、生化学的、遺伝子学的、
生医学的、又は微生物学的な分析を行うための小型で、
密閉された、簡便な分析装置に関し、特に、バクテリア
の多重パラメータ分析及び／又は同定のための装置に関
する。
背景 近年の医療診断は、血液、血清、脊髄液、尿、組織標
本、等のようなソースからの生物学的なサンプルをルー
チン的に分析することに依っている。さらに、他の多く
の産業施設及び研究所は、多数の化学的及び生物学的な
分析を行っている。この多数の分析を効率的に、正確
に、かつ安全に行うために、この分析を行う際に用いら
れる“ハードウエア”が非常に重要である。
1960年代に、複数の分析を同時に行う必要性から、試
験所での分析を推進するためにマイクロ滴定プレートあ
るいは“マイクロプレート”が導入された。最も典型的
なマイクロプレートは、サンプル容積が通常約200マイ
クロリットルの96の成型されたプラスチックウェル（８
×12列）を有する。現在、種々の機械的な液体操作装置
が利用可能であり、それにより標本、化学溶液及び他の
液体が前記ウェルに移送される。通常、８列あるいは12
列のウェルが同時に注入されるが、ある操作装置ではサ
ンプルを同時に全てのウエルに注入できる。
マイクロプレートのデザインはいくつかの意味で未だ
最適なものではない。第１に、このマイクロプレートは
開口ウェルであることである。多くのマイクロプレート
の蓋はぴったりとフィットするものではなく、ウェル頭
部をシールするものではない。その結果、液体がウェル
からこぼれ落ちたり、あるいは、エアロゾルが注入中に
生成されうる。これにより分析を台無しにしたり、その
分析が病原菌を含むものであれば災害をもたらしうるも
のである。さらに、液体はウェルから蒸発する。これに
より、また、分析を駄目にし、あるいは、分析時間を制
限してしまう。したがって、簡単にシールできる分析ハ
ードウエアを備えることが望ましい。
第２に、注入装置は一度に１以上のウェルに注入可能
であるが、これらの装置は高価で、使用の際に時間のか
かるものであった。したがって、高価な機材を用いずに
簡易にかつ短時間で注入できる分析装置が望まれてい
る。
第３に、ウェルの容積が比較的に大きいことである。
しばしば、サンプルの供給が不充分であったり、あるい
は、分析試薬が高価であったりする。したがって、より
小さな容積を有するウェルを備えることが望まれる。
最後に、マイクロプレートは比較的に大きく、重いこ
とである。それらは、実験室の冷蔵庫及び培養器内で大
きな面積を占め、かつ、大容量のものを移送する費用も
高価である。
改良されたマイクロプレート機構がFadler等の米国特
許4,083,151号に開示されている。この装置は密閉され
た構造（流出及びエアロゾルを最小にする）で、比較的
小型で軽量である。ウェル容積が小さくなり、必要なサ
ンプルのサイズもより小さいものとなっている。
にもかかわらず、この装置も明白な欠点を有してい
る。Fadlerの分析装置に液体を注入するために、ウェル
内の空気は液体が入り込めるようにウェルから出なけれ
ばならない。この点について、Fadler等の装置では、装
置を真空室内に置き、真空が生起されるにつれ空気が除
去されるという非常に緩慢で、複雑で、高価な態様で実
施されている。真空がレリースされると、液体は装置内
に流れ込む。この複雑な真空システムをもってしても、
空気の除去は完全ではないために、この装置は残留空気
を保持するために、各主ウェルの付属物として主ウェル
に小型ウェルを付設している。これらの付属ウェルは、
本来ならばより多くの分析ウェルを置くことができるス
ペースを使うことになる。
他の装置がJohnson等の米国特許第4,806,316号に開示
されている。この装置は、サンプルが引き出されるタン
ク内の空間に連通する逃しチャンネルを通して、空気を
ウェルから排出させている。この付加的なチャンネルは
液体をウェルに導入させるために必要なものである。こ
の付加的なチャンネルは、装置内の空間を占有し、装置
をより大しくし、あるいは装置に設置される分析ウェル
の数を減らすばかりか、さらに重要なことは、この装置
は、２つの排気管を持つ特殊な蓋を備えたタンクを使用
しなければならず、これは、汚染の恐れがあるためにタ
ンクと蓋は使い捨てで１回しか使用できず、非常に高価
なものとなる。
望まれているのは、注入がよりシンプルで、迅速で、
安価な装置である。このような装置は、付加的なリスク
をもたらす注入機構を使用しなくてもよく、かつ、高価
で面倒な装置も必要としない一方で、複数の分析ウェル
に同時に注入しうるものとすべきである。
本発明の概要 本発明は、一般に、小型で、密閉された、注入が簡便
な装置内で、サンプルの化学的、生化学的、遺伝子学
的、生医学的、又は微生物学的な分析に関し、特に、同
定のためあるいは他の目的のための微生物の多重パラメ
ータ分析に関する。この装置は、実施する分析の種類に
よって、１又は１以上のドライ分析薬品を有するか、あ
るいは、当初は空の場合もありうる。本装置は小容量の
サンプル（例えば、１ミリリットル）のみを必要とす
る。
本発明は、大幅に改良され、かつ基本的に新しいデザ
インのものである。本発明は、ベント（vents）として
作用するある新規な材料の物理的な性質を利用すること
により、注入中に空気を装置から逃すことを可能ならし
める。これらの材料は、ガスを容易に通過せしめるが、
水溶液に対しては強力なバリアとなる有用な性質を有し
ている。このように、バルブ状の機構を必要とせずにガ
スと液体の分離がなされる。
液体の通過に対するバリアは種々の方法で実施され
る。一つの方法は、材料の液体接触表面特にその細孔内
部を疎水性にすることによって、液体をはじき、それに
より液体がその材料中を通過するのを妨げることであ
る。他の方法は、ガスの通過を妨げる材料を、材料が液
体と接触すると膨張し、細孔をふさぐ材料とすることで
あり、さらに他の方法は液体に曝されたときに細孔を効
率よく閉塞し、閉じるフィルムあるいはジェル（gel）
を形成することにある。このようなベント材料の一つを
装置デザインに組み入れることにより、注入中に分析装
置からガスの排出を可能とする一方で液体の流出を防止
する簡単な装置が提供される。このような流体流の分離
機構は、いかなる可動部材も必要とせず自動的に動作す
る。
一つの実施例では、本発明は、ａ）ハウジング、ｂ）
前記ハウジング内の分析領域、ｃ）前記ハウジング外面
上の液体導入口、ｄ）前記分析領域と前記液体導入口と
の間に液体を連通させるための液体案内部材、及びｅ）
前記分析領域と流体的に連通する通気，液体バリア手段
から構成される装置を提供する。
水あるいは塩水中の微生物懸濁液のような分析サンプ
ルは、ピペットあるいは他の適当な手段により液状で採
取され、正圧の下でポート及び接続チャネルを通してハ
ウジング内のウェルに移送される。さらに、液体が接続
チャンネルを満たすにつれ、装置内の空気は液体の導入
に先立ちガス排気液体バリアを通して排出される。
排気が完了した後、非ベント材料がバリアの外表面を
覆い、それによりベント材を通して液体が蒸発しないよ
うにシールする。この非ベント材料は、それぞれ酸素の
分子拡散を許容する能力が異なっている多くのテープの
一つでよい、微生物あるいはその中の分析成分にとって
好適な環境を維持するのに必要とされるように、所量の
酸素をウェルから出入させるようにする。
注入に続き、非ベントテープが注入口を覆うように付
着される。このように、本発明は微生物が完全に収容さ
れる装置を提供し、これにより、液流出あるいはエアロ
ゾルによる災害がほとんどなく、装置が簡便で扱いやす
いものとなる。好適な実施例では、非ベントテープは例
えばマイラー（Mylar）のプラスチックフィルムであ
る。
本発明は、特定の材料に限定されるものではない。一
つの実施例では、ハウジングはポリスチレンにような硬
質プラスチックからつくられる。好適な実施例では、通
気，液体バリアは、正圧の下で液体を導入する間、空気
を容易に通過させることができ、しかも本発明の実施中
に通常かけられる正圧の下で液体を阻止する多孔性で疎
水性の材料からなる薄膜あるいはプラグである。
一つの実施例では、通気，液体バリアは、ポリカーボ
ネート、ポリプロピレン、及びポリスルフォンからなる
グループから選ばれた材料からつくられる。他の例で
は、通気，液体バリアは、塩化ポリバニリデン（PVD
C）、二フッ化ポリバニリデン（PVDF）からなるグルー
プから選ばれた材料から造られる。さらに、他の実施例
では、通気，液体バリアは、発泡性の焼結したポリテト
ラフルオロエチレン（PTFE）からつくられる。
薄膜として、これらの材料の孔の大きさは、通常0.1
ミクロンと等しいかそれ以上で、好ましくは3.0ミクロ
ン以上である。本発明を実施する際にかけられる正圧は
１平方インチあたり１ポンド（psi）以上で、好ましく
は5psi以上である。一つの実施例における通気，液体バ
リアは75psi以下の圧力で液体の流通を阻止する。
本発明はハウジング内のウェルについていかなる特定
の形状に限定されるものではなく、あるいは、ハウジン
グ内のチャンネルについてもいかなる一つの形状に限定
されるものではない。ある実施例では、ウェルと連通す
るチャンネルは断面積が漸減している。
また、本発明はサンプルのタイプに限定されるもので
はない。本発明では、生物学的な物質の懸濁液を有する
あらゆる型の液体サンプルが問題なく用いられる。さら
に、本発明は微生物懸濁液のタイプに限定されるもので
もない。本発明の装置は多数の微生物種およびその亜種
の同定に有用である。
好適な実施例では、装置は利用者の手に簡便に収ま
る。サイズが小型のために、本装置は媒体及び分析薬品
を保存する。また、本装置の背景色は均一（例えば、白
色のポリスチレンあるいは透明ポリスチレン）であるの
が望ましい。このようにして、分析結果は、肉眼又はそ
れに代わる簡単なあるいは自動的な計器のいずれかによ
り、視覚的な変化として読みとられる。不透明な背景の
場合には、この分析結果は反射光によって読みとられ、
透明な背景の場合には本分析は透過光によって読みとら
れる。いかなる場合でも、各ウェル表面の一つは読みと
り可能とするために透明でなければならない。
バリアが実際に配置されると、背景（すなわち、不透
明あるいは透明）の性質にインパクトを及ぼすが、その
バリアは一つの設置態様だけではない。本発明の一つの
実施例では、バリアは分析ウェルの完全に密封されたウ
ェルの一側面に適用される。また、本発明の一つの実施
例では、バリアはウェルの一側面の一部のみに適用され
うる。さらに、他の実施例ではバリアはウェルの内部に
配置される。さらに、他の実施例では、バリアは配管に
よってウェルから分離される。前記配管は種々の形態
（例えば、チューブ、通路、等）とすることができる。
また、本発明は化学的あるいは生物学的なサンプルを
分析する方法を提供する。一つの実施例では、本発明
は、（ａ）液体サンプル、（ｂ）サンプル移送手段、
（ｃ）ｉ）ハウジング、ii）前記ハウジング内の分析領
域、iii）前記ハウジングの外表面の液体導入手段、i
v）前記分析領域と前記液体導入手段との間に液体を連
通させるための液体案内手段、及びｖ）前記分析領域と
流通する通気，液体バリアから構成される装置、（ｄ）
前記ハウジング内部に、前記サンプルを分析領域へサン
プル移送手段を通して移送し、これにより前記液体が正
圧の下で前記液体受け入れ手段で前記装置に注入され、
前記装置内の空気は前記通気，液体バリアを通して排気
される手段からなる。
一つの実施例では、本装置は、ステップ（ｄ）に先立
ち、前記分析ウェルを分析試薬（test formula）で前充
填することをさらに含む。例えば、その分析試薬は基礎
（basal）媒体、１あるいは１以上の炭素ソース（carbo
n sorces）、及びレドックス指示薬のような指示薬から
なることができる。
本装置は、サンプルが複雑な装置を必要とせずに移送
されるように構成されている。このような態様では、液
体導入装置は、前記ハウジング外表面の１あるいは１以
上の液体導入ポートからなり、サンプル移送手段は液体
導入ポートにフィットするピペットからなっている。よ
りよくフィットさせるために、前記ポートは内部に溝が
形成され、ピペットはそれに対応するネジ山（thread
s）を有するように成型され（あるいは、ピペットが内
溝を持つように成型され、前記ポートがそれに対応する
細線をもつよう形成される。）、これにより実質的に液
密なシールが形成される。
図面の説明 第１図は、本発明の一つの実施例に係る装置の分解斜
視図である。
第２図は、第１図の装置の上部平面図である。
第３図は、第２図の３−３線に沿った前記装置の断面
図である。
第４図は、第１図の装置の底部平面図である。
第５図は、本発明の第２の実施例に係る装置の上部平
面図である。
第６図は、第５図の６−６線に沿った前記該装置の断
面図である。
第７図は、本発明の第３の実施例に係る装置の上部平
面図である。
第８図は、本発明の第４の実施例に係る装置の上部平
面図である。
第９図は、第８図の拡大底部平面図である。
第10図は、第８、９図の実施例の装置を読みとるため
の自動分析器の一つの実施例である。
第11図は、第10図の分析器の断面図である。
第12図は、本発明の第５の実施例に係る装置の概観図
である。
第13図は、本発明の第６の実施例に係る装置の上部平
面図である。
第14図は、第13図の14−14線に沿った前記装置の断面
図である。
第15図は、第13、14図の装置の概観図である。
発明の説明 本発明は、一般に、小型で、密閉された、注入が簡便
な装置内で、化学的、生化学的、遺伝子学的、生医学
的、又は微生物学的サンプルの単一又は多重パラメータ
分析装置に関し、特に、微生物の多重パラメータ分析及
び同定に好適である。そのために、本発明は、ａ）ハウ
ジング、ｂ）前記ハウジング内の分析領域、ｃ）前記ハ
ウジングの外表面上の液体導入手段、ｄ）前記分析領域
と前記液体導入手段との間に液体を連通させるための液
体案内手段、及びｅ）前記分析領域と流通する通気，液
体バリアから構成される装置よりなる。
本装置が充填されると、非通気シールテープが、装置
から液体の蒸発を減じるために通気，液体バリアを覆う
ように装置に付される。すなわち、良好な分析を行うた
めに装置内で所望の化学的あるいは生化学的な雰囲気を
維持するように、装置に出入りする酸素の分子拡散を制
御する。液体導入装置は液体導入ポートからなり、そこ
では同様な密封テープが、そこから液体が流出したり蒸
発するのを防ぐため、導入ポート付近又は導入ポートに
付着される。
本発明の主要な目的の１つは、他の手段と異なり、空
気を除去し注入を容易化する非常に簡単な化学的、生化
学的、遺伝子学的、及び微生物学的な分析手段を提供す
ることにある。本発明のもう一つの目的は、小型でコン
パクトで、かつ、肉眼又は自動計器で読みとりが容易
で、装置内の可視的な分析結果が透視光により分光測定
されるか、ビデオカメラのような撮像手段によって測定
される、密閉された液流出のない装置を提供することに
ある。前記結果は、読みとられる一方で、コンピュータ
に入力され、あるアルゴリズムが、入力されたパターン
とデータベース上の既知種のパターンとの一致性を判断
する。
本装置の小型で流出のない構成により、コダック（登
録商標）カルーセルスライドプロジェクタあるいはコダ
ック（登録商標）スライドビデオコンバータにおける35
mm写真スライドを保持するものと同種のカートリッジ内
にこれらの装置を設置することを可能とする。このよう
なカートリッジ及び読みとり機構は、本装置が保温され
自動的に読み取られる温度制御槽内に設置される。肉眼
又は計器により測定される可視的な結果は、懸濁度の変
化、色の変化などの光学的に知覚可能な任意の変化、又
は、化学発光、生物発光、ストークスシフトなどの発光
であってよい。カラー指示薬は、以下に限定されない
が、レドックス指示薬（例えば、テトラゾリウム）、pH
指示薬、あるいは種々の染料、等とすることができる。
種々の染料は、Barry R.Bochnerの米国特許4,129,483
号、4,235,964号及び5,134,063号に開示されており、こ
こで参照することで取り込む。また、参照文献として、
B.R.BochnerのNature 339:157（1989）;B.R.ASM News
55:536（1990）;B.R.Bochner Amer.Clin.Lab ４月:1
4（1991）も参照されたい。また、本発明を実施する際
の一般的な指示薬は、Bochner及びSavageauによって開
示されている。B.Bochner及びM.SavageaunoのAppl.Envi
ron.Microbiol.33:434（1977）を参照されたい。
レドックス技術に基づいた分析が本分析を行う上で非
常に簡単で便利である。懸濁液セルが用意され、装置の
分析ウェル内に導入される。各セルは異なる基体（subs
trate）で前充填されている。
好適な実施例では、全てのウェルは微生物に栄養を与
える基礎（basal）媒体、カラー変化指示薬からなる分
析試薬で前充填され、各ウェルは微生物がそれに対して
分析される種々の炭素化合物あるいは“基体（substart
e）”で前充填されている。ここで用いられる“基礎媒
体（basal medium）”は、微生物に栄養を供給する
が、指示薬の色反応を引き起こすほどの濃度の炭素化合
物は含んでいない媒体である。“炭素化合物”、“炭素
ソース”、及び“基体（substrate）”は同義であり、
微生物により作用される（代謝される）と指示薬の色変
化を引き起こすほどの十分な濃度の炭素試薬に言及する
際に、それらの用語は適宜用いられる。
本発明の主要な使用法は、微生物の簡単な分析と種形
成（speciation）のための方法と装置としてである。本
発明は、上述したレドックス技術に基づく微生物分析法
を提供するものであり、そこでは、微生物細胞は、その
中で微生物が成長し、塩水あるいは水中に所望の密度で
浮遊している培養液から取り除かれる。その後、この懸
濁液は、基礎媒体、指示薬、基体薬が前充填されている
分析装置のウェルに導入される。この方法は、他の手法
とは異なり、実施が非常に簡単で、便利であり、かつ、
この方法及び装置は熟練者及び面倒な器具を必要としな
い。
好適な実施例の説明 第１−４図に示されているように、本発明の一つの実施
例に係る装置は、分析領域（120）連通するチャンネル
（110）を有するハウジング（100）からなり、それによ
り液体（図示せず）は複数のウェル（130）に流入する
ことができる。チャンネル（110）は、ウェル（130）の
一面を形成するように成形された疎水性の通気薄膜（14
0）の表面によって取り囲まれ、ハウジング（100）の一
側面に取り付けられている。ハウジング（100）は剛性
基板（150）により片側をシールされている。他の実施
例では、剛性基板（150）を可とう性テープ（図示せ
ず）に代えることが可能であり、あるいは、剛性基板
（150）はハウジング（100）全体を構成するように成型
することができる。
装置に液体（図示せず）を充填した後、テープ（16
0）のような非通気物を通気薄膜（140）の外側面に貼着
し、通気薄膜を通って装置内の液体が蒸発するのを妨げ
るようにシールする。
使用の際に、液体サンプル（図示せず）はサンプル移
送手段（図示せず）を用いて外気に開放された液体導入
ポート（170）に注入され、液体は正圧の下でハウジン
グ（100）内に入り、多数の分析ウェル（130）のそれぞ
れと連通し、これにより装置内の空気は置換され、疎水
性の通気薄膜（140）を通して排気される。
第５−７図は、ハウジング（200）が液体流（図示せ
ず）を分割するための内部凸部（210）を備えている一
つの好適な実施例を示している。分析領域（220）は、
チャンネル（240）を通じて外気に開放された液体導入
ポート（230）と連通している。分析領域（220）は、多
重パラメータ分析に応じて、小さく（第５図）、又は大
きく（第７図）することができる。
第８、９図は、本発明の一つの好適な実施例に係る装
置を示しており、96の分析ウェルが、漸減する断面積を
有するチャンネル（310）を通して導入ポート（300）と
連通している。この実施例は、35mm写真スライドがスラ
イドカートリッジにフィットするような態様で、自動分
析器のカートリッジ（第10図に部材400として概略図示
されている）にフィットするように形成され、読み取ら
れて出力が発生される（第10図に部材420として概略図
示されている）。スライドカートリッジ及び／又は自動
分析計全体は、所望の分析環境をつくり出すために温度
制御及び／又は湿度制御を備えたインキュベータハウジ
ング（図示せず）内に収納される。前記分析計は、反射
光、透過光、あるいは放出光を含む種々の方法で装置を
読みとる。しかしながら、好適な実施例では、光源（第
11図の部材500として概略図示されている）は装置の表
面に光を向け、分析ウェル内の色に反射した光はビデオ
カメラ型のピックアップ（第11図の部材510として概略
図示されている）により検出される。
上述したように、バリアの設置態様は一つだけではな
い。第１−７図の実施例では、バリアは分析ウェルの一
側面を完全に囲むようになっているが、他の配置も考え
られる。
第12図は、本発明に係る装置のハウジング（610）上
の大きな分析領域（図示せず）の一部をなす一つのウェ
ル（600）を示している。チャンネル（620）は液体導入
手段（図示せず）と連通するように形成される。前記ウ
ェル（600）の一側部の角部に、内部配管（640）を有す
る通気ハウジング（630）が配置されている。前記配管
は内部表面（650）とバリア（670）に接続する外部表面
（660）を有する。この実施例では、バリア（670）は配
管（640）によってウェル（600）から分離されている。
他の実施例では、バリア（図示せず）は配管の形状に
フィットするプラグとして構成される。あるいは、バリ
ア（図示せず）は薄膜の形をとり、配管（640）の内部
表面（650）上に置かれる。内部表面（650）上にあると
き、バリア（図示せず）はウェル（600）の内部にあ
る。
第13−15図は、本発明のこのような他の実施例を示し
ている。第13図は、一つの実施例の上部平面図で、本発
明に係る装置のハウジング（710）上の大きな分析領域
（図示せず）の一部をなす一つのウェル（700）を示し
ている。チャンネル（720）は液体受け入れポート（図
示せず）と連通するように形成される。ウェル（700）
の一側面には配管（740）に延びる通気チャンネル（73
0）が設けられている。前記配管（740）はハウジング
（710）の表面の方へ通気，液体バリア（750）まで延び
ている。ウェル（700）はベース（760）によりその一側
面を囲まれている。
第14図は、第13図の14−14線に沿ったバリア（750）
の断面図を示し、第15図は、本実施例の概略図を示して
いる。重要なことは、バリア（750）はウェル（700）を
覆っていないことである。このバリア（750）の配置
は、ウェル（700）内の反応を読み取るための、バック
グランドの性質（すなわち、不透明あるいは透明）に影
響を及ぼす。ハウジング（710）とベース（760）は透明
な材料で作ることができるので、分析のバックグランド
は透明になって、透過光で読みとることができる。
ここで用いられる装置の特別な構成要素について言及
すると、“疎水性”とは、その上で、水や水溶液が自発
的に拡がらず、非ゼロの接触角を持つ分離された液滴を
形成するような表面を意味する。要するに、それらは
“濡れない（nonwettable）”。反対に、“親水性”と
は、水が表面上に拡がる性質により特徴付けられる。通
気疎水性の薄膜の場合、細孔は、繊維と繊維の間のすき
まによって細孔が形成される繊維状構造、あるいは開放
した細孔を有するスポンジのように、固体材料を貫通す
る湾曲した通路によって細孔が形成される湾曲通路構造
など、種々の構造によって得ることができる。気体は通
すが水溶液は阻止する材料として機能するために、この
疎水性の通気薄膜はその細孔構造内で疎水性でなければ
ならない。このような疎水性の性質は、元々疎水性であ
る薄膜材料を用いたか、または非疎水性の材料を処理又
は被覆することによって内部の細孔表面を疎水性にした
ことによるものである。通気材料は、ここで好適な実施
例で開示した薄膜構造に代わり、バルク構造として本装
置に組み込むことができる。
“通気（gas−venting）”は、空気あるいは他のガス
がその材料をスムースに通り抜けることができることを
意味する。これは、例えば空気、窒素、又は酸素のよう
なガスの単なる分子拡散と区別されるべきである。“流
体連通（fluidic−communication）”とは、液体又はガ
スのような流体が装置のある部材から他へスムースに流
れることを意味する。
一つの実施例では、疎水性通気バリアはGelman Scien
ce Membrane and Device Division（Ann Arbor,ミシガ
ン）が供給する材料からデザインされる。特に、本バリ
アは、新規な細孔通気薄膜であるRepel（登録商標）及
びVersapel（登録商標）からつくられる。これらの薄膜
は、脂質を含む液体（liquids containing lipids）と
共に使われるとき、“ウエットアウト（wet−out）”せ
ず、“停止（block−off）”もせず、高い空気流量を維
持する。Repel（登録商標）及びVersapel（登録商標）
の疎水性薄膜はガスは通すが液体の侵入は阻止する。
他の実施例では、疎水性通気バリアは、ここで参照す
ることによって取り込まれるRobert W.Goreの米国特許
3,953,566号、4,187,390号に開示されている態様で膨張
され焼結されたポリテトラフルオロエチレン（PTFE）か
らつくられる。膨張された焼結された“テフロン”は、
非膨張、非焼結の出発材料よりガス流量が大幅に改善さ
れている。
これらの既述のものに加え、他の多くの疎水性材料が
多孔性構造をつくるのに用いられうる。すなわち、ポリ
プロピレン、ポリカーボネート、塩化ポリバニリデン
（PVDC）、及び二フッ化ポリバニリデン（PVDF）であ
る。さらに、ポリサルフォンのような非疎水性材料も、
それらが疎水性細孔内にその表面が配されるように処理
されるならば、使用されうる。多孔性の疎水性材料は一
般にフィルタの形で市販されており、Gelman Scientifi
c、及びCuno Filtrationのような多くのフィルタメータ
ーにより製造されている。これらの材料はガスを容易に
通す一方で、非常に高い圧力に達するまで、水溶液の通
過を阻止する。このような材料は、液体の流通を可能と
するために30−40psiの圧力を必要とすることは珍しい
ことではなく、液体を通過させるために必要な圧力が数
百psiとなるような材料もある。
他の実施例では、バリアは、LABPOR（登録商標）ミク
ロシール材料として知られる新規なポリマー化合物を開
発してきたジョージア州のPorex Technologies Corp.か
ら得られた材料からデザインされた。水溶液に曝される
と、この材料は、成型部の細孔構造内に恒久的な閉鎖
（occlusive）シールを形成するという特異な性質をも
っている。言い換えれば、水溶液に接触すると、この材
料はこのような液体の通過をそれ自身でシールすること
になる。この材料を本発明に適用すると、ガスを排気す
る一方で、液体が装置から流出するのを防ぐ機能を併せ
もつ。また、このシール作用は、通常の塩水、尿、血
清、及び血液のような生理学的な液体においても機能す
る。
薄膜は、多くの従前からの技術、例えば貼着、熱シー
ル、溶媒シール、化学的接着及び超音波溶接、によって
組立製造中に本装置に付着される。
超音波溶接は通気薄膜の好ましい付着手段である。例
えば、薄膜は、ここで参照することによって本発明に取
り込まれる。Roy Mannsの米国特許第4,948,442号、4,04
7,215号に開示された態様で付着されうる。
通気薄膜の外側に付着される非通気薄膜あるいはテー
プは、水蒸気に対し比較的不透過性であるが、酸素拡散
係数が異なっている多くのポリマー材料のいずれとする
こともできる。絶対酸素拡散係数はポリマーのタイプ及
び厚さの両方に依存するために、特定な厚さ及びタイプ
のポリマー材料が、装置内の所望の酸素レベルを得るた
めに選ばれる。
以上の実施例では、ある特定なものについて説明され
てきたが、本発明から逸脱することなく、多くの実施例
の変更及び修正が可能である。
実験 下記の例は、ある好適な実施例を説明し、本発明の外
観を説明するのに有用であるが、本発明の範囲を限定す
るものではない。
下記の実験の説明では、次の略記号が用いられる：μ
ｌ（マイクロリットル）；℃（セッシ温度）;psi（ポン
ド／平方インチ）。
例１ この例では、プロトタイプ装置のデザインが開示され
ている。約２″×２″×3/8″の大きさの24−ウェルの
プロトタイプ装置あるいは“マイクロカード”を作製し
た。このサイズは、通常、標準コダック（登録商標）式
の自動“カルーセル”スライドプロジェクタのスライド
トレーと一致している。このプロトタイプ装置は、一側
面にアクリルシートが付設され、他の側に通気バリアが
付設されたアクリル体から形成された。通気，液体バリ
アは、PTFEからつくられた。ボディは導入ポートとチャ
ンネルを有し、それにより正圧の下で導入ポートに導か
れた液体は、本体内に形成された24のウェルのそれぞれ
に連通した。全てのウェルは、それぞれ基礎媒体とレド
ックスカラー指示薬が満たされていた。さらに、各ウェ
ルは異なる基体を含んでいた。基礎媒体、カラー指示
薬、及び基体は装置内で乾燥せられた。装置の通気能力
は、水溶性バクテリア懸濁液をピペットで導入ポートに
注入することにより、示された。前記懸濁液はスムース
に、かつ簡単に装置内に流れ込み、各ウェルを満たし
た。懸濁液が装置に入るにつれて、空気は通気材を通っ
てスムースに排出され、装置が満杯になり、全てのガス
が出てしまったときでも、液体が通気材を通って流出す
ることは全くなかった。インキュベーション中に、ウェ
ル内に色が現れ、非通気透明アクリルシートを通して視
認された。
例２ 一般に真空室を用いて注入される装置、すなわち米国
特許第4,038,151号に対応するVitek（登録商標）System
sにより製造された分析装置を、その側面から酸素拡散
の透過性であるが非多孔性で非通気性のフィルムを除去
し、それを通気，液体バリアとして機能するPTFE薄膜
（細孔サイズは約0.1ミクロン）で置き換えることによ
り改造した。この薄膜は接着剤を使ってVitek（登録商
標）カードに貼着された。この改造された装置は、移動
ピペットから正圧の下で注入ポート内に導入される液体
で容易に満たされる。真空室は全く必要とされない。個
々の実験で、米国特許第4129,483号（Bochner）の主題
であるバクテリア同定化学が、通常の態様で注入された
Vitek（登録商標）カードにおいて正確に実行されるこ
とが示された。また、Bocchner ChemistryによるVitek
（登録商標）カードにおいて形成された色はVitek（登
録商標）リーダによって容易に読みとられる。
例３ この例では、通気材は非通気性の出発材料から形成さ
れる。押し出し成型され、平滑化された非焼結の“テフ
ロン"6Aポリ（テトラフルオロエチレン）フィルムはRob
ert W.Goreの米国特許第3,953,566号、4,187,390号に
開示されている方法を用いてつくられる。このフィルム
は膨張され、非結晶状に固定される。膨張は約300℃で
行われ、非結晶固定は約370℃で行われる。
5psiの水圧の下で、水を（空気で飽和した）上述した
膨張、非結晶固定のフィルム中に通そうとするとき、い
かなる流れも生じない。しかしながら、水圧が10psiを
超えると流れ始める。膨張焼結薄膜を通る空気流は5psi
及び10psiの両方とも極めて良好である。しかしなが
ら、非膨張、非焼結フィルムはガス流量が極めて低い。
上述したことから、本発明は、通気，液体バリアを用
いることにより、注入中に脱気を可能とする、大幅に改
善され、かつ、基本的に異なるデザインを提供すること
が明らかである。このように、バルブのような機構、あ
るいはいかなる可動部材をも要せずに、液体とガスの間
で流れの分離が行われる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１２Ｑ 1/04 Ｃ１２Ｑ 1/04 Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ Ｇ０１Ｎ 37/00 １０１ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 35/02 C12M 1/14 C12M 1/34 C12Q 1/04 G01N 37/00 101

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）液体サンプルを供給し； （ｂ）サンプル移送手段を備え； （ｃ）ｉ）ハウジング、ii）前記ハウジング内に収めら
    れた分析領域、iii）前記ハウジングの外部表面に設け
    られた液体受け入れ手段、iv）前記分析領域と前記液体
    受け入れ手段との間に液体を流通させる液流安内手段、
    及びｖ）前記分析領域と流体連通した通気，液体バリア
    からなる装置を備え；ならびに （ｄ）前記サンプルを、前記ハウジングの内部で、前記
    サンプル移送手段を通して前記分析領域に移送し、これ
    により前記液体は正圧の下で前記液体受け入れ手段にお
    いて前記装置に導入され、前記装置内の空気は前記通
    気，液体バリアを通して排気される、 サンプル分析方法。
  2. 【請求項２】ａ）ハウジング、ｂ）前記ハウジング内に
    収められた分析領域、ｃ）前記ハウジングの外部表面に
    設けられた液体受け入れ手段、ｄ）前記分析領域と前記
    液体受け入れ手段との間に液体を流通させる液流案内手
    段、及びｅ）前記分析領域との流体連通した通気液体バ
    リアからなる装置。
  3. 【請求項３】前記バリアは、水溶液と接触したとき液体
    の流通を阻止するように封鎖する材料からなる請求項２
    記載の装置。
  4. 【請求項４】前記バリアは疎水性の材料からなる請求項
    ２記載の装置。
  5. 【請求項５】前記バリア材料は、ポリカーボネート、ポ
    リプロピレン、塩化ポリバニリデン、二フッ化ポリバニ
    リデン、ポリスルフォン、及び膨張させかつ焼結させた
    ポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される
    材料である請求項２記載の装置。
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