JP5358611B2 - 医薬分析計器装備用の使い捨て分配カートリッジ - Google Patents

Description

この発明は、使い捨て分配カートリッジに関し、更に特に製造が簡単で安価である免疫分析のような医薬分析計器装備用の使い捨て分配カートリッジに関する。

医薬分析計器装備は、機械に貯蔵され且つ準備されたサンプルに加えて、免疫分析における血液サンプルのようなサンプル或いは試薬の少なくとも一方の使用を必要とする。典型的医薬分析計器装備では、準備されたサンプルが機械に据付けられたキュベット或いは他の容器に加えられる。与えられた試験のために必要である特殊な試薬は、多数の異なった試薬を収容するトレイ或いは円板コンベアからステーションにもたらされる。ステーション上にある間に、試薬容器が開放され、ある容積の流体を引き出すために試薬内にピペットが挿入される。このときに、ピペットは機械によってキュベットの直接に上に移動され、必要とされた容積の試薬が典型的に容積式ポンプ、例えばステップモータによって駆動されるスポイトによってキュベットに分配される。試薬の分配に続いて、ピペットがステーションから移動され、ピペット先端が洗浄され且つすすぎされるか、或いは使い捨てピペットの場合に選択的に捨てられる。この分配処理は、特にピペットが試薬の各分配の続いて洗浄され且つすすぎされる場合に複雑で費用がかかる。さらに、機械はピペットが試薬容器をキュベットに、次にピペットが洗浄されるその他の位置へ移動するように必要とされる。この移動は機械の複雑となり、成分故障の増加された危険をもたらす。追加的に、機械の移動は各試薬分配の長い周期時間をもたらす。これは、順に機械の材料処理両を制限し、それにより実験室が試験結果を健康看護専門家にもどす速度を制限する。

この問題に対する公知の解決策は、試薬の貯槽と多用途分配チュウーブとの両方を収容するカートリッジを提供することである。この解決策は分配チュウーブが各分配の後に洗浄されるか、或いは使い捨てされることを必要としないという利点がある。さらに、機械の移動は分配ステーションへの必要なカートリッジの排出に制限されている。試薬の排出が完了されるとすぐに、次の試薬カートリッジが適切な位置にもたらされる。

国際出願公開第２００５／０１９０９２号明細書（特許文献１）には、試薬分配カートリッジは試薬貯槽、試薬貯槽と連通する試薬分配アセンブリとアクチュエータアセンブリを包含する。試薬分配アセンブリは試薬計量室、計量室内に移動するピストンと二つのばね負荷された一方向ボール弁を包含する。試薬貯槽は剛性蓋に支持された折畳み可能な流体袋を包含する。一方向におけるピストン変位は流体量を流体槽と計量室の間に位置された弁を介して計量室に入れて、他の方向におけるピストン変位は流体を計量室から推進させる。しかしながら、分配アセンブリは製造が複雑であり、使い捨てできない。

国際出願公開第２００６／０４８６４３号明細書（特許文献２）は、サブミリメートル容積の試薬を分配し、カートリッジ、アーマチュアとノズルアセンブリから成る分配システムを開示する。カートリッジは、弁座によって第一室と第二室とに分割される中空体から成る。第一室は貯槽を形成し、この貯槽が使用ではシステムによって試薬を分配させるよう保持する。第二室は軸方向アーマチュア孔を形成し、その孔内にアーマチュアが移動できる。ノズルアセンブリはアーマチュアを孔に保持する。試薬分配システムは孔を有する従来の構造のソレノイドコイルを包含する。カートリッジの第二室が孔内に据付けられるようになっていて、それによりコイルによって発生された磁界がアーマチュアを移動できる。アーマチュアの移動は、試薬がノズルアセンブリを通して排出させる。ここで、カートリッジ、アーマチュアとノズルアセンブリを包含する使い捨て部品はむしろ製造が複雑で高価である。

国際出願公開第２００７／１２２３８７号明細書（特許文献３）に開示された試薬カートリッジは、チューブから公知容積の試薬を分配するよう少なくとも部分的に圧縮できる変形可能な分配チューブと流体連通する試薬貯槽とから成る。チューブの圧縮はピエゾ電気アクチュエータによって作動されるハンマーによって実施される。その簡略化にもかかわらず、使い捨てカートリッジは使用において便宜ではない。本当に、チューブが非常に小さい内径を有するから、チューブの単一ストロークによって分配された流体容積は１００ナノリットルの程度である。大きな容積の試薬を分配するのは、ハンマーを周期化させ、出来るだけ分配作用を緩和させることを必要とする。さらに、正確な容積の試薬を分配することは、ハンマーとのチューブと注意深い整合を必要とし、作用が各カートリッジに実施されなけばならなく、操作者に特殊な熟練態様を必要とする。

国際出願公開第２００５／０１９０９２号明細書 国際出願公開第２００６／０４８６４３号明細書 国際出願公開第２００７／１２２３８７号明細書

この明細書は、先行技術の少なくとも幾つかの限定を克服する使い捨て分配カートリッジを開示する。

実施例によると、使い捨て分配カートリッジは、分配される溶液を収容する貯槽と；第一一方向弁を介して貯槽と流体連通する室であって、その室が出口部分と第二連結部分とから成り、その出口部分が室から溶液の通過できる第二一方向弁から成ることとから成り；使い捨てカートリッジが第二連結部分を介して圧縮装置に連結でき、圧縮装置が室内に減少された圧力を印加して、貯槽から第一一方向弁を介して室へ所定容積の溶液を引き出し；室内に上昇された圧力を印加して貯槽から第二一方向弁を介して決定された容積の溶液を引き出し；そして第二連結部分は、第二連結部分を介して室へ或いは室から流すために、ガスを通すが、溶液を通さないように配列される逆止弁から成る。

ある実施例では、逆止弁が液体を透過できないけれども、ガスを透過できる膜である。

他の実施例では、逆止弁はさらに、圧縮装置がそれぞれに使い捨てカートリッジから分離されるか、或いは使い捨てカートリッジに連結されるときに、ガスに対する通過を封鎖するか、或いは開放するように配列される圧縮ばねにより負荷された可動部品から成る。

更に他の実施例では、貯槽が室に取外し可能に取付けられ得る。

更に他の実施例では、貯槽は、貯槽を室に取付けるために室の第一連結部分に取付けられ得る樋から成る。

更に他の実施例では、第一一方向弁が第一連結部分において構成され得る。

更に他の実施例では、貯槽は、所定容積の溶液を貯槽から引き出して貯槽内の圧力を均衡させて変形される柔軟な部分から成る。貯槽は柔軟なバックである。

更に他の実施例では、使い捨てカートリッジはさらに、貯槽内に収容された溶液を攪拌させるよう配列される攪拌装置から成る。

更に他の実施例では、攪拌装置は励起装置と貯槽を振動させるような励起装置によって励起されたロッドとから成る。

更に他の実施例では、ロッドは二つの対向極を有する磁気ロッドであり、励起装置が励起コイルである。

更に他の実施例では、ロッドはＬ字形状であり、ロッドの一方の部分が励起コイル内に配列されて、励起装置が作動されるときに、他方の部分が回転される。

更に他の実施例では、第一と第二の一方向弁がダックビル弁である。

更に他の実施例では、室が毛細管チューブである。

更に他の実施例では、室は、１０μｌと１００μｌの間に構成された所定容積の溶液を保持するようなっている。

この明細書に開示された使い捨てカートリッジは、圧縮装置或いは、溶液を室へ且つ室から引き出す任意の機構を包含していなく、それ故に、製造が簡単且つ安価である。さらに、開示された使い捨てカートリッジは、典型的医薬分析計器装備に必要とされた溶液の容積を急速に有効に排出させる、例えば１０μｌと１００μｌの間に構成された範囲に溶液容積を分配させるのに適している。

この発明は、例として与えられた且つ図１により例示された実施例の記載によってより良く理解される。
実施例による使い捨て分配カートリッジを表す。

図１は実施例による使い捨て分配カートリッジの横断面図を表す。使い捨てカートリッジ１は試薬或いはサンプルような溶液で充填される貯槽２と一定容積を有する室３とから成る。室３は第一一方向弁４を通して貯槽２と流体連通していて、貯槽２から室３へ、しかし、逆方向ではなく、溶液を通過できる。

図１の実施例には、貯槽は、例えば縁のまわりに溶接されたポリマーフィルムのような柔軟層材料から形成されてバックを形成させる柔軟な貯槽２である。貯槽２は、好ましくは剛性材料から形成された樋１１から成る。この樋１１は、貯槽２が取外し可能に室３に取付けられるように、室３に連結されている。図１の例では、室３と流体連通する第一連結部分１９へ樋１１を取付けることによって、柔軟な貯槽２は取外し可能に室３に取付けられ、第一連結部分１９が第一一方向弁４から成る。貯槽２は樋１１を通して或いは別のプラグ２０を通して溶液により充填されて、このプラグが柔軟な貯槽２の開口を密封する。溶液が室３に引き出されると、柔軟な貯槽２は溶液が実質的に空にされるまで、制御形式で折り畳む。

可能に取付けられた貯槽２から成るカートリッジ構成の利点は、ある容積の溶液が分配作用中に毛細管に引き出されるときに貯槽２の溶液が空気或いはガスと接触しないことである。さらに、溶液が必要ならば、分配カートリッジで容易に変更され得る。

貯槽２の他の構成も可能である。例えば、貯槽２は剛性部分と柔軟部分とから成り、分配中に貯槽に空気或いはガスを取り入れる必要なしに貯槽２内に可変容積の溶液を提供する。例えば、貯槽２は変形可能なダイアフラム（図示されていない）或いはベロー（（図示されていない）の少なくとも一方から成り、貯槽２から室３へ引き出された液体の容積によって、それで、貯槽２内に圧力を均衡させる。図１の例では、室３は貯槽２内に延びていて且つ室３の下端に出口部分８から成る毛細管チューブの形状を有する。出口部分８は第二一方向弁５から成り、弁が出口部分８を通して室３から溶液を通過できるか、或いは逆方向にでは通過ない。室３の上端が第二連結部分９を形成する。この好ましい構成は、使い捨てカートリッジ１の寸法を減少させ得る。選択的に、カートリッジ１は、出口部分８が貯槽２のベースから貯槽の外側に延びていて、そして第二連結部分９が貯槽２のトップから延びているように配列されている。

実施例では、使い捨てカートリッジ１は貯槽２を包囲する（一部分が図１に見ることができる）二つの部分ハウジング１２から形成される。二つの部片ハウジング１２の各部分がねじ（図示されていない）を使用して、或いはカートリッジ１の二つの部分の容易な開放をできる任意の他の便宜な固定方法を使用して、一体に固定される。開放されると、貯槽２は室３から取付けられるか、或いは取外される。二つの部分ハウジング１２はプラスチック成形部品から形成され得る。

好ましい態様の実施例では、貯槽２と室３を包含するカートリッジは、単一部片、例えばプラスチック成形製造処理として形成されている。

室３の第二連結部分９が圧縮装置（図示されていない）に連結されるように設計されている。分配作用中に圧縮装置が室３内に減少された圧力を加えて貯槽２からの溶液を第一一方向弁４を通して室３へ引き出す。所定容積の溶液が室３に保持された後に、圧縮装置が上昇した圧力を室３に印加して、決定された容積の溶液が室３から第二一方向弁５と出口部分８を通して流出する。

表現されていない実施例では、圧力装置は室３が上昇した圧力或いは減少した圧力に置かれ得る吸込み排出タイプのポンプから成る。圧力装置はさらに、ある容積の溶液を正確に、例えば二三ナノリットル程度の精度に測定する流量計から成る。

圧力装置は更にポンプと流量計に連結された制御回路から成り、この制御回路は流量計によって測定された容積によるポンプを制御して、ポンプを作動させて溶液を室３へ引き込み開始し、決定された容積の溶液が室３へ引き込まれたときに、ポンプを作動させない。

他の配列の圧力装置も可能である。例えば圧力装置はピストンを移動させるアクチュエータを包含する空気変位システムであるか、或いは上昇した或いは減少した圧力で毛細管チューブに置かれ得る任意の他の装置である。

図１の実施例では、第二連結部分９は、液体を透過できないけれども、ガスを透過できる膜２１から形成された逆止弁６から成る。例えば膜２１は、溶液が逆止弁６を通過するのを回避しながら、上昇した或いは減少した圧力を室３内に印加するように圧縮装置を可能とする多孔ポリテトラフルオロエチレン膜である。逆止弁６の他の構成は、出来るだけ弁６がガスを通過できるけれども、溶液を通過できないように設けられていて、第二連結部分９を介して室３へ或いは室３から流れる。そのような構成では、圧縮装置が使い捨てカートリッジに連結されるときに、上昇した或いは減少した圧力が室３内に印加されるか、或いは圧縮装置が使い捨てカートリッジから離脱されるときに、圧力が室３内に一定に維持する。

図１に表現された他の実施例では、逆止弁６は更に圧縮ばね１７により負荷された可動部品から成る。圧縮装置が使い捨てカートリッジ１から離脱されると、可動部品１０が圧縮ばね１７により第二連結部分９内に押圧されて、可動部品１０の側壁が第二連結部分９の内壁に隣接してガスの通過を閉鎖する。圧縮装置を第二連結部分９に連結することにより、可動部品が連結部分９の残部より大きい内径を有する第二連結部分９の部分で下方に移動され、可動部品１０がガスの通過を開放する。可動部品１０はＯ−リングのようなシール２３から成り、良い密封を保証する。選択的に、逆止弁６は、膜２１を包含することなしに、可動部品１０とばね１７から形成され得る。

この明細書に開示された使い捨てカートリッジ１は圧縮装置自体或いは溶液を室８に引き込み、室８から引き込む任意の機構を包含していなく、それで、従来の使い捨てカートリッジより簡単で安くなる。使い捨てカートリッジ１は、連結或いは離脱の少なくとも一方の処理中に測定された容積の溶液を室８へ維持しながら、圧縮装置に容易に連結され、圧縮装置から離脱される。

図１の実施例では、第一と第二の一方向弁はゴム或いは合成エラストマーのようなシリコン或いは任意の他の柔軟材料から形成されたダックビル弁である。各二つのダックビル弁４、５は二つのリップ（図示されていない）とほぼ円筒状開口を形成する一体ベース（（図示されていない）とを包含する。閉鎖位置では、リップが互いに隣接し、溶液の通過を防止する。開放位置では、リップが溶液を所望圧力で流すような拡張させることによって正圧力に応答する。

一方向弁４、５は任意の他のタイプの一方向弁であり、弁の機能は、溶液が弁４、５を通過するときに、赤セルのような溶液の成分を損傷しない。一方向弁４、５を熱望した人が典型的にダイアフラム逆止弁、揺動逆止弁、クラッパー弁を包含する。

ニードル（図示されていない）は室３の出口部分８に連結され得る。ニードルは例えば各分配作用間に交換されるか、或いは全カートリッジ１を使い捨てられる。後者の場合にニードルが出口部分８に固定的に取付けられ、そして出来るだけ使い捨てカートリッジ１自体と一緒の単一部片で形成され得る。

他の態様の実施例では、出口部分８はニードルから成らなく、第二ダックビル弁５が出口ノズルとして使用される。選択的に、出口部分８の端部は先端に形成され、第二ダックビル弁５が出口部分８の先端に形成された端部の丁度上に或いは内に置かれている。

この明細書に開示された使い捨てカートリッジ１は医薬分析計器装備に使用するように寸法にされている。例えば、使い捨てカートリッジ１は１０μｌと１００μｌの間に構成された範囲に溶液を正確に分配するようになっている。その目的のために、一定容積毛細管チューブ３は１０μｌと１００μｌの間に構成された範囲に溶液の量を保持できる容積を有する。

この明細書に開示された使い捨てカートリッジ１は医薬分析（表現されていない）を実施する装置に使用され得る。分配作用中、溶液を充填された貯槽２を有する一つ以上の使い捨てカートリッジ１が装置の貯蔵位置から装置の一つ或いは幾つの分配位置へ移動され得て、溶液の分配が実施され得る。各使い捨てカートリッジ１がバーコードのような情報支持体（図示されていない）から成るか、或いはカートリッジ１の外面に位置されるか、或いは選択的に、磁気形態に貯蔵されるか、或いは使い捨てカートリッジ１に取付けられたＲＦＩＤタッグを使用する。各一つ或いは幾つの分配位置は情報支持体に収容された情報を読み取るリーダー（図示されていない）から成る。このリーダーはバーコードを読み取る光学リーダーであるか、或いはＲＦＩＤタッグを読み取る短い範囲リーダー回路を包含する。

実施例では、使い捨てカートリッジ１はさらに、貯槽２内に構成された溶液を攪拌するように配列された攪拌装置７から成る。例えば貯槽２が血小板と漿液とから成る血液サンプルを含有するこの場合に、サンプルが攪拌されていない期間後に血小板が貯槽２の底において漿液と沈殿物から分離できる。攪拌装置７は、血小板を漿液に再分配するように有効に使用され得る。

図１の例では、攪拌装置はロッド１３と励起装置１４とから成る往復動アクチュエータ７から形成されている。励起装置１４は図１において二重矢印により示されるように、ロッド１３を直線的に往復動させるようなっていて、ロッド１３の往復動移動による貯槽２を振動させる。ロッド１３はカートリッジハウジング１２に固定されたガイド１５に共軸方向に据付けられる。図１の例示的実施例では、ロッドが二つの対向極から成る磁気ロッドであり、交流電流により供給された励起コイル１４によって作動され得る。

他の構成の攪拌装置７も可能である。例えばロッド１３がＬ字に形成されて、ロッドの一方の部分が励起コイル１４内に配列されていて、励起コイル１４が作動されると、他方の部分が回転される。表現されていない実施例では、ロッド１３が機械的手段によって、例えばロッド１３を従来のカム配列（図示されていない）に連結させることによって、移動される。選択的に、攪拌装置７は超音波ゾンデのように音波に基づいている。

開示は種々の実施態様や選択的態様を受けやすく、その特殊な例は図の例によって示されていて、この明細書に詳細に記載されている。しかしながら、開示が特殊な形態に或いは開示された方法に限定されていなく、むしろ、反対に、開示がすべての実施態様、均等物や選択物をカバーすることである。

例えば、表現されていない実施例では、貯槽２が剛性材料から形成され、試薬が分配されるときに、貯槽２内に圧力を均衡させるために貯槽２にガスを通すベントから成る。ベントはプラグ２０に包含される。剛性貯槽２が二つの部材ハウジング１２によって設けられた包囲容積によって形成されている。この後者の構成では、二部片ハウジング１２を固定することは、液密な密封体を備えている。後者構成では、第一一方向弁４は好ましくは出口部分８を備えるハウジング１２の下壁の近傍に置かれて、第二一方向弁５が出来るだけハウジング１２の外側に延びていて、室３へと貯槽２から溶液の排出を最大化させる。図１に表現されるようにハウジング１２の下壁の傾斜形状がさらに、溶液排出を最適化できる。貯槽２が室３のまわりに配置されていて、出来るだけカートリッジ１の更にコンパクトな幾何学である。このカートリッジ１は円筒状横断面を有する。後者の場合には、貯槽２が室３と同心円であって、コンパクトな使い捨てカートリッジ１を生じる。

１．．．．．使い捨て分配カートリッジ
２．．．．．貯槽
３．．．．．室（チャンバー）
４．．．．．第一一方向弁
５．．．．．第二一方向弁
６．．．．．逆止弁
７．．．．．攪拌装置
８．．．．．出口部分
９．．．．．第二連結部分
１０．．．．可動部品
１１．．．．樋
１２．．．．二部片ハウジング
１３．．．．ロッド
１４．．．．励起コイル
１５．．．．ガイド
１７．．．．ばね
１９．．．．第一連結部分
２０．．．．プラグ
２１．．．．膜
２３．．．．シール

Claims (10)

1. 使い捨て分配カートリッジにおいて、分配される溶液を収容する貯槽と；第一一方向弁を介して貯槽と流体連通する室であって、その室が出口部分と第二連結部分とから成り、その出口部分が室から溶液の通過できる第二一方向弁から成ることとから成り；使い捨てカートリッジが第二連結部分を介して圧縮装置に連結でき、圧縮装置が室内に減少された圧力を印加して、貯槽から第一一方向弁を介して室へ所定容積の溶液を引き出し；そして室内に上昇された圧力を印加して貯槽から第二一方向弁を介して決定された容積の溶液を引き出し；そして第二連結部分は、第二連結部分を介して室へ或いは室から流すために、ガスを通すが、溶液を通さないように配列される逆止弁から成り、室が毛細管チューブであり、１０μｌと１００μｌの間に所定容積の容液を保持するようになっていることを特徴とする使い捨てカートリッジ。
2. 逆止弁が溶液を通さないけれども、ガスを通す膜から成ることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカートリッジ。
3. 逆止弁は更に、圧縮装置がそれぞれに使い捨てカートリッジから離脱されるか、或いは使い捨てカートリッジに連結されるときに、ガスの通過を封鎖するか、或いは開放するように配列されている圧縮ばねにより負荷された可動部品から成ることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカートリッジ。
4. 貯槽が取外し可能に室に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカートリッジ。
5. 貯槽は、貯槽を室に取付けるように室の第一連結部分に取付けられ得る樋から成ることを特徴とする請求項４に記載の使い捨てカートリッジ。
6. 貯槽は、貯槽内に圧力を均衡するために貯槽から所定容積の溶液を引き出すことにより変形されるようになっている柔軟部分から成ることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカートリッジ。
7. さらに、貯槽内に収容された溶液を攪拌するように配列されている攪拌装置から成ることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカートリッジ。
8. 攪拌装置は励起装置と貯槽を振動させるような励起装置により励起されたロッドとから成ることを特徴とする請求項７に記載の使い捨てカートリッジ。
9. ロッドが二つの対向極を有する磁気ロッドであり、励起装置が励起コイルであることを特徴とする請求項８に記載の使い捨てカートリッジ。
10. ロッドがＬ字形状であり、ロッドの一方の部分が励起コイル内に配列されていて、励起装置が作動されると、他方の部分が回転されることを特徴とする請求項９に記載の使い捨てカートリッジ。

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