JP6604970B2 - 回転可能な蓋を備えたカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は生体試料のための分析試験デバイスに関し、詳細には、生体試料の測定を実施するための回転可能カートリッジのデザインおよび使用に関する。

医療分析の分野では、２つの種類の分析システム、湿式分析システムおよび乾式化学分析システムが知られている。本質的に「湿式試薬（ｗｅｔ ｒｅａｇｅｎｔ）」（液体試薬）を使用して動作する湿式分析システムは、複数の必要なステップを介して分析を実施するものであり、これは例えば、試料および試薬を試薬容器の中に提供すること、試薬容器内で試料および試薬を一体に混合すること、所望される分析的結果（分析結果）を得ることを目的として測定変数の特性のために混合物を測定および分析すること、などである。これらのステップは、しばしば、関与する要素の多種多様な移動を可能にする、技術的に複雑であり、大型の、ライン運転型（ｌｉｎｅ−ｏｐｅｒａｔｅｄ）分析機器を使用して実施される。この種類の分析システムは、通常、大型の医療分析ラボラトリで使用される。

一方、乾式化学分析システムは、通常、試験要素内で一体となり、例えば「テストストリップ（ｔｅｓｔ ｓｔｒｉｐ）」として実装される「乾式試薬」を使用して動作する。これらの乾式化学分析システムが使用される場合、液体試料が試験要素内で試薬を溶解し、試料と溶解した試薬との反応により測定変数が変化し、これが試験要素自体で測定され得る。とりわけ、光学的に分析可能である分析システム（具体的には、比色分析）がこの種類の分析システムで典型的であり、ここでは、測定変数は色変化または他の光学的に測定可能な変数である。電気化学システムもこの種類の分析システムにおいて典型的であり、ここでは、具体的には所定の電圧の印加時の電流である、分析のための電気測定変数（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｖａｒｉａｂｌｅ）の特性が、測定ゾーン内に設けられる電極を使用して試験要素の測定ゾーン内で測定され得る。

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、それらの一部は可搬性がありバッテリー式である。これらのシステムは分散型分析のために、例えば、内勤医のところで、病院の病室で、そして患者自身による医療分析パラメータの監視（特には、糖尿病患者による血糖分析またはワルファリン患者による凝固状態の監視）におけるいわゆる「ホームモニタリング」で使用される。

湿式分析システムでは、高性能分析機器により、より複雑な多段階反応シーケンス（「試験プロトコル」）を実施することが可能となる。例えば、免疫化学分析はしばしば多段階反応シーケンスを必要とし、ここでは、「結合／遊離の分離」（ｂｏｕｎｄ／ｆｒｅｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ：以下、「ｂ／ｆ分離」）すなわち結合相と遊離相との分離が必要となる。１つの試験プロトコルによると、例えば、プローブが、最初に、分析物質に対する特異結合試薬を含む多孔質固体マトリックスを通して輸送され得る。次いで、マーカー付与試薬（ｍａｒｋｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ）が多孔質マトリックスを通るように流れさせられ得、それにより結合する分析物質を標識してその検出を可能にする。正確な分析を達成するために、洗浄ステップを実施しなければならず、ここでは、結合していないマーカー付与試薬が完全に除去される。多種多様な分析物質を決定するための多くの試験プロトコルが知られており、これらは多種多様な形で異なるが、多段階反応ステップを含む複雑な取り扱いを必要とするという共通の特徴を有し、またこれは、具体的には、ｂ／ｆ分離が必要な可能性がある。

テストストリップおよび同様の分析要素は、通常、制御された多段階反応シーケンスを可能にしない。テストストリップと同様の試験要素は既知のものであり、これらは、試薬を乾燥形態で供給することに加えて、全血から赤血球を分離することなどの別の機能も可能にする。しかし、通常、これらは個別の反応ステップの時間シーケンスの正確な制御が可能ではない。湿式化学ラボラトリシステムはこれらの能力を提供するが、過度に大型で、過度に高コストであり、また、多くの用途のために取り扱うには複雑すぎる。

このような隙間を埋めるために、外部から制御される（つまり、試験要素自体の外部にある要素を使用する）少なくとも１つの液体輸送ステップをその中で実施するような形となるように実装される試験要素（「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いる。このような外部からの制御は、圧力差を適用すること（過剰圧力もしくは低圧力）、あるいは、力の作用を変化させること（例えば、試験要素の姿勢変化または加速力により重力の作用方向を変化させること）、に基づいてよい。このような外部からの制御は、特に頻繁には、回転速度の関数としての、回転する試験要素に作用する遠心力によって実施される。

制御可能な試験要素を有する分析システムが知られており、これらは、通常、寸法的に安定するプラスチック材料を含むハウジングと、ハウジングによって囲まれる試料分析チャンネルとを有し、試料分析チャンネルが、しばしば、一続きの複数のチャンネルセクション、および、それらの間に位置する、チャンネルセクションと比較して拡張されたチャンバを備える。そのチャンネルセクションおよびチャンバを有する試料分析チャンネルの構造は、プラスチック部品の外形を造ることによって画定される。このように外形を造ることは、射出成形技術またはホットスタンピングによって行われ得る。しかし、最近では、リソグラフィ手法によって作られるマイクロ構造が使用されるようになってきている。

制御可能な試験要素を有する分析システムは、大型のラボラトリシステムを使用してのみ実施され得ていたような試験を小型化することが可能である。加えて、これらは、１つの試料からの同様の分析および／または異なる試料からの同一の分析の並列処理のための同一の構造を繰り返し適用することにより手順を並列化するのを可能にする。さらなる利点として、試験要素が確立した製造手法を使用して通常製造され得ること、および、試験要素が既知の分析方法を使用してさらに測定および分析され得ること、がある。このような試験要素の化学的成分および生化学的成分では、既知の方法および製品が採用されてもよい。

これらの利点にも関わらず、改善することがさらに必要とされる。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依然として過度に大型である。可能な範囲で寸法を最もコンパクトにすることが、多くの意図される用途において高い実用的な重要性を有する。

米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号が、分析物質（検体）としての体液試料を分析するための分析システムを開示している。この分析システムが、試験要素と、ドージングステーションおよび測定ステーションを有する分析機器とを提供する。試験要素が、ハウジングと、ハウジングによって囲まれる（少なくとも）１つの試料分析チャンネルとを有する。試験要素が試験要素を通って延在する回転軸の周りを回転することができる。

米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号が、分析物質を検出するための試験要素および方法を開示している。試験要素が本質的にディスク形状であり、平坦であり、好適にはディスク形状の試験要素の平面に対して垂直である中心軸を中心として回転させられ得る。

Ｋｉｍ，Ｔａｅ−Ｈｙｅｏｎｇらの「Ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１３．１８（２０１３）、３７４７〜３７５４ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／ｃ３ｌｃ５０３７４ｇ（以下、「Ｋｉｍら」）が、ビードベースの酵素結合免疫吸着アッセイを介して生体試料から標的抗原を捕捉するための、および流動性向上（ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ）電気化学検出のための特徴を有する、完全に一体化される遠心マイクロ流体デバイスを開示している。これは、「ラボ−オン−ディスク」またはマイクロ流体ＣＤとしても知られる、遠心マイクロ流体ディスクに一体化される。

Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅ，Ｒｏｄｒｉｇｏらの、「Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｃａｒｂｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｏｎ ａ ＣＤ−ｌｉｋｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１０．８（２０１０）、１０３０〜１０４３ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／Ｂ９２５４５６Ｋ（以下「Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅら」）が、コンパクトディスク（ＣＤ）ベースの遠心プラットフォームを備える誘電泳動（ＤＥＰ）補助フィルタ（ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ）を開示している。三次元炭素電極がＣ−ＭＥＭＳ技術を使用して製作され、対象の粒子を捕らえるための誘電泳動可能なアクティブフィルタ（ＤＥＰ−ｅｎａｂｌｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｆｉｌｔｅｒ）を実装するのに使用される。

欧州特許出願ＥＰ ２ １１ ４９７（Ａ２）号は、血液分析装置を開示している。血液分析装置は、
光が中を通過することを可能にする開口部を有し、かつ測定液体を保持するためにμ−ＴＡＳチップを保持するチップ保持部と、
チップ保持部が設置される回転体と、
光源と、
受光ユニットと、
を含む。
光源からの光によって測定液体が測定されるべき回転体の測定位置は、
光源から放出され開口部を通って受光ユニットによって受光される光量を得るために回転体を回転させること、および
この光量が閾値であるか閾値を超えた場合、測定位置として回転体の回転位置を設定すること、
によって設定される。

米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号 米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号 欧州特許出願ＥＰ ２ １１ ４９７（Ａ２）号

Ｋｉｍら、「Ｆｌｏｗ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｏｒｓ ｏｎ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１３．１８（２０１３）、３７４７〜３７５４ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／ｃ３ｌｃ５０３７４ｇ Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｄｕａｒｔｅ，Ｒｏｄｒｉｇｏらの、「Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｃａｒｂｏｎ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｏｎ ａ ＣＤ−ｌｉｋｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ」、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ１０．８（２０１０）、１０３０〜１０４３ページ、ｄｏｉ：１０．１０３９／Ｂ９２５４５６Ｋ

本発明は、独立請求項において、カートリッジを使用した分析物質（検体）の光学式の測定を実施する方法と、自動分析器のためのカートリッジと、自動分析器を提供する。従属請求項で実施形態が与えられる。

また、本明細書で使用されるカートリッジは、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための任意の試験要素を包含する。カートリッジが、生体試料に対して測定を実施するのを可能にする構造または構成要素を含むことができる。カートリッジは、米国特許第８，１１４，３５１（Ｂ２）号および米国特許第８，４７０，５８８（Ｂ２）号で定義されて説明されているような試験要素である。本明細書で使用されるカートリッジは、「ラボ−オン−ディスク」またはマイクロ流体ＣＤとしても知られる遠心マイクロ流体ディスクとも称され得る。

また、本明細書で使用される生体試料は、有機体から取られた試料から、抽出されるか、コピーされるか、複製されるか、または、再生される任意の化学製品を包含する。
一態様において、本発明は、カートリッジを使用して処理済み生体試料における特定の分析物質の光学式の測定を実施する方法を提供する。カートリッジが回転軸の周りで回転するように動作可能である。あるいはカートリッジは、回転軸の周りで回転するように設計されるまたは構築されるようと記載され得る。

カートリッジは、支持構造を備える。支持構造は、回転軸に直交する前面を有する。支持構造はまた、カートリッジボディまたはカートリッジ主部と呼ばれる場合もある。カートリッジが、生体試料を処理して処理済み生体試料とするための流体構造をさらに備える。いくつかの実施形態において、流体構造は、マイクロ流体構造であってよい。

流体構造は、生体試料を受け入れるための試料入口を備える。カートリッジはさらに、前面に測定構造を備える。測定構造は代替として、前面に露出したまたは前面から見ることができる測定構造として記載される場合もある。

測定構造は、流体構造に流体接続される。測定構造は、少なくとも１つの検出区域を備える。検出区域は、処理済み生体試料の分析物質の光学式の測定が行われる領域であってよい。カートリッジはさらに、前面を覆う回転可能な蓋を備える。回転可能な蓋は、支持構造に対して回転軸を中心に回転するように動作可能であるか、あるいはそのように設計または構成される。回転可能な蓋は、支持構造に対する第１の位置から、支持構造に対する第２の位置まで回転するように動作可能である。回転可能な蓋は、試料入口開口部を有する。回転可能な蓋は、検出区域開口部を有する。第１の位置において、試料入口は、試料入口開口部と位置合わせされる。位置合わせされることは、回転可能な蓋が、試料入口開口部を塞がないことを意味する。第１の位置において、生体試料を試料入口の中に配置することが可能である。第１の位置において、測定構造は回転可能な蓋によって覆われる。

第２の位置において、試料入口は回転可能な蓋によって覆われている。試料入口が回転可能な蓋によって覆われる際、もはや試料入口の中に生体試料を配置することは不可能である。第２の位置において、測定構造は検出区域開口部と位置合わせされる。第２の位置にあるとき、測定構造と検出区域開口部との位置合わせは、光学式の測定の実施を可能にする。第１の位置にあるとき、検出区域開口部は測定構造と位置合わせされないため、光学式の測定の測定を阻止する。

本方法は、試料開口部の中に生体試料を配置するステップを含む。本方法が始まる際、回転可能な蓋は第１の位置にある。本方法はさらに、回転可能な蓋を第１の位置から第２の位置へと回転させるステップを含む。本方法が、流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするためにカートリッジの回転速度を制御するステップをさらに含む。本方法はさらに、処理済み生体試料が測定構造の中へと流れこむことを可能にす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含む。本方法はさらに、光学機器によって測定構造に対して光学式の測定を実施するステップを含む。

本実施形態は、それが試料入口へのアクセスを制御しかつ測定構造の保護もする単一の手段を提供することから有益であり得る。これは、カートリッジが利用される前、測定構造をより適切に保護し、かつカートリッジがひとたび使用された後、または測定が実施された後、さらなる生体試料がカートリッジに偶発的に加えられることも阻止する。

測定には、限定しないが、光度透過率の測定、光の散乱の測定、化学発光、蛍光発光、および、電気化学発光（ＥＣＬ）測定、が含まれてよい。
別の実施形態において、回転軸は支持構造を貫通するように通っている。

別の実施形態において、流体構造は支持構造によって形成される。
別の実施形態において、測定構造は、流体接続部によって流体構造に流体接続される。
別の実施形態において、流体接続部は支持構造によって形成される。

別の実施形態において、回転可能な蓋が支持構造に装着される。
別の実施形態において、支持構造はプラスチックから形成される。
別の実施形態において、支持構造は第１の部分と第２の部分から形成される。例えば第１の部分および／または第２の部分は共にプラスチックから作製されてよい。第１の部分および第２の部分は、射出成形および／またはホットスタンピングによって形成することができ、次いで、支持構造において組み立てることができる。これらは、支持構造およびこれによりカートリッジを製造する簡便かつコスト効果の高い手段を提供することができる。

別の実施形態において、流体構造は、射出成形および／またはホットスタンピングによって形成される。
別の実施形態において、測定構造は、支持構造によって少なくとも一部が形成される。

別の実施形態において、測定構造は、射出成形および／またはホットスタンピングによって少なくとも一部が形成される。
別の実施形態において、流体接続部は、射出成形および／またはホットスタンピングによって形成される。

別の実施形態において、回転可能な蓋は、軸受を使用することによって支持構造に装着される。
別の実施形態において、軸受は、回転可能な蓋と支持構造の両方によって少なくとも一部が形成される。

別の実施形態において、軸受は、射出成形および／またはホットスタンピングによって少なくとも一部が形成される。
別の実施形態において、測定構造が、２つ以上の電極および／または光学測定構造を備える。測定システムが電気測定を行うためのシステムを備える。測定システムが光学測定を行うためのシステムを備える。

いくつかの実施例では、光学測定構造が透明構造または光学的に透明な構造であってよい。測定システムが光学測定システムを備える。
いくつかの実施例では、光学的に透明であることが、近赤外線および近紫外線を含んでよい。他の実施例では、光学的に透明であることが、近赤外線または近紫外線を除外してもよい。

いくつかの実施例が、さらにより複雑な試験のため、透明構造を備える測定構造と、電極と、の両方を有することができる。例えば、測定構造は電気化学発光測定を行うための構造であってよく、ここでは、電極が試料中で光学的励起を引き起こす。

他の実施例では、測定構造が、処理済み生体試料の電気測定またはＥＣＬ測定を行うための２つ以上の電極を備える。例えば、Ｍａｒｔｉｎｅｚ−ＤｕａｒｔｅらまたはＫｉｍらの測定構造がカートリッジに組み込まれ得る。

別の実施形態において、カートリッジが回転される際、回転軸は垂直位置に配置される。
別の実施形態において、試料入口は前面にある。

別の実施形態において、検出区域は、分析物質を捕捉するように動作可能である。例えば測定構造は、いわゆる固体相であってよい。本明細書で使用される際の固体相は、そこに付着した抗体を有する表面または材料を包含する。しかしながらこれは、測定構造にとって必須なわけではない。１つの代替形態は、固体相を含まない測定構造である。例えば、測定構造は、光度測定の透過測定を可能にするキュベットである場合もある。測定構造はまた、エレクトロルミネッセンス検出を可能にする１つまたは複数の電極を含む場合もある。

一部の例では、測定構造は、露出されており、ユーザによって直接触れることが可能であり得るクロマトグラフィー膜であってもよい。測定構造はまた、キュベットのような閉じた構造を含んでもよい。キュベットは、蓋によって保護され得るため、ユーザは、前面に配置されたキュベット窓に触れることはできない。この場合、回転可能な蓋が、ユーザの指が触れることによって窓が汚損したり汚れたりすることを阻止することができ、これは光学検出の正確さを向上させる結果となり得る。

測定構造はクロマトグラフィー膜であってよい。クロマトグラフィー膜は、膜エントランスを介して流体構造に流体接続されてよい。クロマトグラフィー膜は、分析物質を捕捉するために動作可能な少なくとも１つの検出区域を備えることができる。クロマトグラフィー膜は、前面に対して露出される場合もある。この実施形態において、回転可能な蓋が、クロマトグラフィー膜を効果的に保護する。

別の実施形態において、カートリッジは、測定構造に流体接続される下流の流体構造を備えてよい。下流の流体構造は、毛管作用を利用して処理済み生体試料を測定構造から下流の流体構造の中に引き込む、または下流の流体構造の中を通るように引き込むように動作可能であるか、設計されるかまたは構成されてよい。

別の実施形態において、下流の流体構造は、廃棄物リザーバまたは廃棄物フリースであってよい。
別の実施形態において、光学機器は、蛍光検出器、例えば蛍光スペクトル計であってよい。この場合光学測定は蛍光測定であってよい。

別の実施形態において、光学機器は、光度測定検出器、例えば光度測定の透過スペクトル計であってよい。光学測定は、１つまたは複数の特定の波長において行われる光学透過測定であってよい。

別の態様において、流体構造はさらに、インキュベーションチャンバ内に試薬を含む。試薬は、少なくとも１つの第１のタイプの抗体を含む。少なくとも１つの検出区域は、分析物質を少なくとも１つの第２のタイプの抗体と結合させるための結合サイトを備える。流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするためにカートリッジの回転速度を制御するステップは、生体試料をインキュベーションチャンバに移送するステップを含む。流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするステップはさらに、試薬を生体試料と共にインキュベートすることで少なくとも１タイプの抗体を分析物質に付着させるステップを含む。

本実施形態の変形形態において、試薬は、乾式試薬または液体試薬のいずれかであり得る。試薬が乾式試薬の場合、生体試料を使用して、乾式試薬を水和した試薬へと水和する、追加のステップがあってもよい。水和した試薬はその後、生体試料と共にインキュベートされる試薬であってよい。

別の変形形態では、試薬は液体試薬の場合もある。
別の実施形態において、流体構造はさらに、インキュベーションチャンバ内に乾式試薬を有する。乾式試薬は検出抗体を有することができる。検出抗体は第１のタイプの抗体である。乾式試薬はさらに捕捉抗体を有する。捕捉抗体は第２のタイプの抗体であってよい。検出抗体は、それを分析物質に付着させるための第１の結合サイトを有する。捕捉抗体は、分析物質に付着するための第２の結合サイトを有する。検出抗体は、例えば蛍光ラベルなどの特定のラベルに付着される。捕捉抗体は、ビオチンなどの第１の化学物質の特異的結合対に付着される。少なくとも１つの検出区域は、ビオチンなどの第１の化学物質の特異的結合対に結合するために、ストレプトアビジンなどの第２の化学物質の特異的結合対を有する。流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料にするようにカートリッジの回転速度を制御するステップは、生体試料をインキュベーションチャンバに移送するステップを含む。流体構造を使用して生体試料を処理するステップはさらに、生体試料を使用して、乾式試薬を水和した試薬へと水和するステップを含む。流体構造を使用して生体試料を処理するステップはさらに、水和した試薬を生体試料と共にインキュベートして、捕捉抗体および検出抗体を分析物質に付着させるステップを含む。生体試料をインキュベートするステップは、生体試料を処理済み生体試料に変換する。

別の実施形態において、生体試料をインキュベートするステップは、生体試料を処理済み生体試料に変換する。
別の実施形態において、生体試料は血液である。処理済み生体試料は血漿を備える。カートリッジはさらに、血球収集区域を備える。流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするようにカートリッジの回転速度を制御するステップは、血球収集区域を使用して血液から血漿を分離させるステップを含む。

別の実施形態において、カートリッジはさらに、測定構造に洗浄流体を提供するための洗浄流体リザーバを備える。本方法はさらに、光学測定を実施する前に、この流体によって測定構造を洗浄するステップを含む。あるいはカートリッジは、洗浄流体を測定構造に提供するための洗浄流体入口を備えてもよい。一部の例では、リザーバは、流体を提供するために複数のアリコート手段を設けることができる場合もある。この場合では、流体を利用して、光学測定を実施する前に測定構造を複数回洗浄することも可能である。これは光学測定の質を高めることおよび／または光学測定におけるノイズの量を低下させることができる。

別の態様において、本発明は、自動分析器のためのカートリッジを提供する。このカートリッジは回転軸の周りで回転するように動作可能である。カートリッジは支持構造を備える。支持構造は回転軸に直交する前面を有する。カートリッジはさらに、生体試料を処理して処理済み生体試料にするための流体構造を備える。流体構造はさらに、生体試料を受け入れるための試料入口を備える。カートリッジはさらに、前面に測定構造を備える。測定構造は流体構造に流体接続される。測定構造は、少なくとも１つの検出区域を備える。カートリッジはさらに、前面を覆う回転可能な蓋を備える。回転可能な蓋は、支持構造に対して回転軸を中心に回転するように動作可能である。回転可能な蓋は、支持構造に対する第１の位置から支持構造に対する第２の位置まで回転されるように動作可能である。回転可能な蓋は、試料入口開口部を有する。回転可能な蓋は、検出区域開口部を有する。第１の位置において、試料入口は試料入口開口部と位置合わせされる。第１の位置において、測定構造は回転可能な蓋によって覆われている。第２の位置において、試料入口は回転可能な蓋によって覆われている。第２の位置において、測定構造は検出区域開口部と位置合わせされる。

別の実施形態において、回転可能な蓋は、支持構造に対する第２の位置から支持構造に対する第３の位置まで回転されるように動作可能である。第３の位置において、試料入口は、回転可能な蓋によって覆われている。第３の位置において、測定構造も回転可能な蓋によって覆われている。これは、カートリッジが使用され測定が行われた後、回転可能な蓋を第３の位置へと移動させ得ることから有益であり得る。試料開口部がそのように覆われているため、生体試料をこれ以上そこに加えることができず、測定構造もまた覆われている点において、これによりカートリッジが再び使用されないようにすることができる。測定構造が空間に曝される一部の例では、それが使用された後、カートリッジおよびその材料による環境汚染を避けるためにそれを保護することが有益であり得る。

別の実施形態において、回転可能な蓋は、支持構造に対する第１の位置から支持構造に対する中間位置まで回転されるように動作可能である。この中間位置において、試料入口は、回転可能な蓋によって覆われている。中間位置において、測定構造は、回転可能な蓋によって覆われている。回転可能な蓋は、支持構造に対する中間位置から支持構造に対する第２の位置まで回転されるように動作可能である。例えばカートリッジが使用中であるとき、試料がまず試料開口部に加えられ、その後回転可能な蓋を中間位置へと移動させることができる。生体試料を処理して処理済み生体試料とするため、その後カートリッジは制御された速度で回転させられ得る。その後測定を行うそのときに、回転可能な蓋は、測定を行う直前に第３の位置へと移動させることができる。これは、生体試料を処理して処理済み生体試料にする間、測定構造を保護することができることから有益である。測定構造が周辺に曝される一部の例では、測定構造を覆うことで、測定構造からの流体の蒸発を最小限にするまたは阻止することができることが有益であり得る。

別の実施形態において、回転可能な蓋は、支持構造に対する第１または第２の位置から支持構造に対する多様な位置の１つまで回転されるように動作可能である。単に第１および第２の位置を有するのとは対照的に、回転可能な蓋を回転させることができる任意の数の多様な位置が存在する場合もある。これは、例えば洗浄流体を提供するまたは追加の生体試料を提供するための追加の入口が、回転可能な蓋を単に回転させることによってその時々によって覆われたり露出させたりすることができるその独自の入口を有し得るために有益であり得る。一部の例では、第３の位置または中間位置が、多様な位置の１つである場合もある。１つまたは複数の多様な位置において、追加の測定構造またはフェイルセーフまたは他の構造などの構造が露出されてもよい。

別の実施形態において、カートリッジはさらに、支持構造に回転可能な蓋を回転可能に装着する軸受を備える。軸受は、例えばピボットまたはガイドレールくぼみと合致する円形ガイドレールである場合もある。

別の実施形態において、カートリッジはさらに、回転可能な蓋を支持構造に装着するための、回転軸を中心とするピボットを備える。ピボットは例えば、支持構造の一部であってよく、それが回転可能な蓋の一部であってよく、またはそれは回転可能な蓋および／または支持構造に回転可能に装着する別個の構成要素であってよい。これは、回転可能な蓋を支持構造に回転可能に固定することを可能にする簡素な手段であり得ることから、有益であり得る。

別の実施形態において、カートリッジはさらに、回転軸を中心とする円形ガイドレールを備える。カートリッジはさらに、円形ガイドレールと合致するためのガイドレールくぼみを備える。回転可能な蓋は、円形ガイドレールとガイドレールくぼみのうちの一方を備える。支持構造は、円形ガイドレールとガイドレールくぼみのうちの他方を備える。例えば回転可能な蓋が円形のガイドレールを備える場合、支持構造はガイドレールくぼみを備える。他の例では、回転可能な蓋がガイドレールくぼみを備え、支持構造が円形のガイドレールを備える。ガイドレールくぼみと、円形ガイドレールが合わさって嵌まることで、円形ガイドレールはガイドレールくぼみの中で回転することが可能である。

別の実施形態において、支持構造はディスク形状である。あるいは支持構造は円筒形として記載される場合もある。
別の実施形態において、支持構造は円形側縁部を有する。支持構造は円形側縁部の円周の周りにノッチを有する。このノッチは、円形側縁部の円周全体を囲むように伸びる、円形側縁部の中に刻まれた溝である。回転可能な蓋は、この円形ノッチと係合するための装着要素を備える。例えば装着要素は、ノッチに嵌合するまたはノッチを把持することで回転可能な蓋がカートリッジから外れないようにする物質または構造であってよい。

別の実施形態において、円形側縁部は、第１のラチェット構造を備える。蓋は第２のラチェット構造を備える。第１のラチェット構造と、第２のラチェット構造が１つのラチェットを形成することで、回転可能な蓋が支持構造に対して一方向のみに回転することを可能にする。例えば、第１のラチェット構造は、鋸歯パターンまたは構造を有してよく、第２のラチェット構造は、一方向のみに移動される際、第１のラチェット構造の上を移動することが可能な何らかの弾性要素を有することができる。

別の実施形態において、装着構造およびノッチは、ラチェット構造の一部である。例えば第１のラチェット構造はノッチの中に配置されてよい。装着要素が、第２のラチェット構造として機能してもよい。

ラチェット構造は、一部の例では鋸歯パターンを有する場合がある。装着要素は、回転可能な蓋の側面内に構築された、歯状の要素であり得る。あるいは蓋から延びる丸みを帯びたバーまたはロッドが機能する場合もある。例えば、回転軸に平行であり、かつ回転可能な蓋から延出する小さなロッドが、第２のラチェット構造として機能してもよい。

別の実施形態において、カートリッジはさらにロック機構を備える。ロック機構は、回転可能な蓋が第１の位置から第２の位置へと回転することを可能にするように動作可能である。ロック機構は、回転可能な蓋が第２の位置から第１の位置へと回転されるのを阻止するように動作可能である。一部の例ではラチェットがロック機構であってよい。

ロック機構はまた、蓋が第３の位置から第２の位置へと回転されるのを阻止してもよい。
別の実施形態において、ロック機構は、回転可能な蓋が中間位置から第１の位置へと回転されるのを阻止する。

別の実施形態において、ロック機構は、例えばラチェット構造、各々の穴へのクリック構造およびラッチ構造である。
別の実施形態において、ロック機構は、支持構造に対する回転可能な蓋の回転を、一方向のみに妨げる。

別の実施形態において、流体構造はさらに、インキュベーションチャンバ内に乾式試薬を有する。乾式試薬は検出抗体を含む。乾式試薬はさらに捕捉抗体を含む。検出抗体は、分析物質に付着するための第１の結合サイトを備える。捕捉抗体は、分析物質に付着するための第２の結合サイトを備える。検出抗体は蛍光ラベルに付着される。捕捉抗体は、第１の結合分子に付着される。少なくとも１つの検出区域は、第２の結合分子を有する。第１の結合分子および第２の結合分子は、一緒に結合するように機能することが可能である。

別の実施形態において、第１の結合分子および第２の結合分子は、ビオチン−ストレプトアビジンまたはビオチン−アビジンなどのリガンドバインダー相互作用物質であり得る。

別の実施形態において、流体構造はさらに、インキュベーションチャンバ内に乾式試薬を備える。乾式試薬は検出抗体を含む。検出抗体は、分析物質に付着するための第１の結合サイトを備える。検出抗体は蛍光ラベルに付着される。少なくとも１つの検出区域は捕捉抗体を含む。捕捉抗体は、分析物質に付着するための第２の結合サイトを備える。

別の実施形態において、回転可能な蓋は縁部を有する。回転可能な蓋は、前面を超えた面から延びる円形延長部を備える。この実施形態は、この円形延長部を利用してカートリッジの前面にある過剰な流体を捕らえることができることから有益であり得る。例えば試料入口から流体がカートリッジに加えられ、カートリッジが回転し始める際、カートリッジから外に出てきた、または表面にこぼれた少量の流体が、カートリッジの外半径に向かって押しやられることになる。円形延長部は、こういった少量の流体が飛び散るのを阻止することができる。

別の実施形態において、試料入口開口部は円形延長部上にある。
別の実施形態において、試料入口開口部は、カートリッジの側縁部上にある。これは、試料入口開口部が、円形延長部上にある場合に特に当てはまり得る。

別の実施形態において、試料入口は前面にある。
別の実施形態において、流体構造は、１つまたは複数のフェイルセーフ表示器を備える。回転可能な蓋が第２の位置または第３の位置にあるとき、１つまたは複数のフェイルセーフ表示器の各々を見ることができる。本明細書で使用される際のフェイルセーフは、特定の領域が流体によって十分に満たされたかどうかを光学式に示すように動作可能であるかまたは機能する領域である。例えばフェイルセーフは、より大きなチャンバが適切に満たされたときに一杯になる、流体構造内のより大きなチャンバに装着された小型の側部チャンバであり得る。

別の実施形態において、回転可能な蓋の中に１つまたは複数のフェイルセーフ表示器の各々のためのスロットまたは穴があることで、少なくとも回転可能な蓋が第２の位置にあるとき、フェイルセーフを見ることができる。スロットを利用する場合、このスロットは、フェイルセーフ表示器を、第２の位置のみより多く見ることができるように位置決めされてよい。例えば第１の位置、中間位置または他の位置においてそれを見ることができてもよい。

別の態様において、本発明は、これらの実施形態のいずれか１つに従うカートリッジを収容するように構成された、自動分析器を提供する。自動分析器は、カートリッジスピナ、光学機器、および自動分析器を制御するように構成された制御装置を備える。制御装置は、流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料とするように、カートリッジスピナを使用してカートリッジの回転速度を制御するように構成されている。制御装置はさらに、処理済み生体試料が測定構造内に流れ込むことを可能にするように、カートリッジスピナを使用してカートリッジの回転速度を制御するように構成される。制御装置はさらに、蛍光スペクトル計によって測定構造上で蛍光測定を実施するように構成される。制御装置によるこれらの作用は、例えばプロセッサまたは他の制御装置によって構成される場合もある。

別の実施形態において、自動分析器はさらに蓋回転機構を備える。制御装置はさらに、蓋回転装置を使用して、回転可能な蓋を第１の位置から第２の位置へ回転させるように構成される。

組み合わされる実施形態が相互に排他的ではないことを条件として、本発明の上で言及した実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態が組み合わされ得ることを理解されたい。

以下の実施形態で、図面を参照しながら単に例として本発明をより詳細に説明する。

カートリッジの一例の図である。 カートリッジの別の例の図である。 カートリッジの別の例の図である。 カートリッジの支持構造の図である。 図４の支持構造の別の図である。 図４の支持構造の別の図である。 カートリッジの支持構造の別の例の図である。 自動分析器の一例の図である。 図８の自動分析器がどのようにして使用され得るかの一例を示すフローチャートである。 クロマトグラフィー膜または固体相を使用してどのようにして分析物質が捕捉され得るかを示す図である。 膜を使用して、いかにして測定構造を構築することができるかの一例を示す図である。 カートリッジの断面図である。 図１２の支持構造の側面図である。 図１３の断面図である。 図１２のカートリッジの回転可能な蓋の側面図である。

これらの図中の同様の参照符号を付される要素は、等価の要素であるかまたは同じ機能を果たすものである。上で考察した要素はその機能が等価である場合には以下の図では必ずしも考察されない。

図１は、カートリッジの一例を示す。図１〜図３は、カートリッジ１００の異なる変形形態の断面図を示す。これらの図面には全ての特徴が示されるわけではない。図１において、カートリッジ１００は、支持構造１０２と、回転可能な蓋１０４とを備える。カートリッジ１００は、回転軸１０６を中心として回転されるように動作可能である。回転可能な蓋１０４は、支持構造１０２に対して回転軸１０６を中心として回転するように動作可能である、またはそのように設計されている。この例では、支持構造１０２を回転可能な蓋１０４に接続する接続要素１０８が存在している。接続要素１０８によって、蓋１０４が支持構造１０２に対して回転することが可能になる。例えば接続要素１０８はピボットであってよい。支持構造１０２は例えば、射出成形を利用して作製することができ、第１の部分１１０と、第２の部分１１２から組み立てることができる。支持構造１０２の中に、流体構造および測定構造は示されていない。回転軸１０６に直交し、回転可能な蓋１０４に面する前面１１４を、支持構造１０２が有する。回転可能な蓋１０４の縁部に、円形延長部１１６を見ることができる。円形延長部１１６は、前面１１４を超えて延びている。例えばカートリッジが回転軸１０６を中心に回転し始めたときに前面１１４上に流体があった場合、それは支持構造１０２の外径に向かって押しやられることになるであろう。円形延長部１１６は、前面１１４にあるいずれの流体の飛び散りも阻止する、または抑えるように機能することができる。

この例において、カートリッジ１１０および特に支持構造１０２は、円筒形状またはディスク形状である。支持構造１０２は側縁部１１８を有する。
図２は、図１に示されるカートリッジ１００の一変形形態を示している。この例では、支持構造１０２は、側縁部１１８に試料入口２００を有する。回転可能な蓋１０４は、円形延長部１１６上に試料入口開口部２０２を有するように示されている。回転可能な蓋１０４を回転させることで、試料入口開口部２０２が試料入口２００と位置合わせされる（第１の位置に相当する）、あるいはそれ以外では試料入口開口部２０２が試料入口２００から離れるように回転され、その後試料入口２００が環境から閉鎖または密閉される（第２の位置に相当する）。円形延長部１１６は延長されており、図１に示されるものより長くなっている。円形延長部１１６はまた、円形延長部から支持構造１０２に向かって戻るように延びるリップ２０４を有するようにも示されている。リップ２０４は、支持構造１０２と回転可能な蓋１０４の間のいかなる流体も閉じ込めることを補助できる。リップ構造を加えることで、カートリッジ１００による流体の飛び散りをさらに抑えるのを助けることができる。

図３は、カートリッジ１００の別の変形形態を示す。図３に示される例では、試料入口２００は、側縁部１１８の代わりにここでは前面１１４上に配置される。回転可能な蓋１０４は、回転可能な蓋１０４の前面１１４に近い部分に配置された試料入口開口部３００を有する。例えば回転可能な蓋１０４の、円形延長部１１６を除いた部分は、回転可能な蓋１０４のメイン部分またはカバー部分と呼ばれ得る。

図４は、回転可能な蓋１０４なしでの支持構造１０２の上面図を示している。この上面図から、支持構造がこの例では円形またはディスク形状であることが分かる。この例では、試料入口２００は前面１１４の頂面上にある。試料入口は、試料入口２００内に配置された、生体試料を処理して処理済み生体試料にするように動作可能な流体構造４００に接続する。試料入口２００は、流体構造４００に流体接続される。流体構造４００はまた、測定構造４０２に流体接続される。測定構造４０２は、例えばクロマトグラフィー膜であってよい。流体構造４００と測定構造４０２の間に流体接続部４０３が存在する。

図５は、カートリッジ１００の別の図を示す。図５において、回転可能な蓋１０４が支持構造１０２を覆っている。点線は、支持構造１０２の部分を示している。支持構造１０２に対する回転可能な蓋１０４の回転を矢印４１０の方向に制限するのに使用することができる第１のラチェット構造４０６と、第２のラチェット構造４０８とを備えるロック機構４０４が存在する。

回転可能な蓋１０４は、試料入口開口部３００と、検出区域開口部４１２とを有するように示されている。回転可能な蓋１０４は第１の位置で示されている。試料入口開口部３００は試料入口と位置合わせされている。検出区域開口部４１２は、測定構造４０２の上部にない。測定構造４０２はこのとき回転可能な蓋１０４によって覆われ保護されている。

図６は、図５に示されるものと同一のカートリッジ１００を示しているが、回転可能な蓋１０４は方向４１０に回転されているため、現在では回転可能な蓋１０４が支持構造１０２に対して第２の位置にある。ラチェット要素４０６および４０８が係合して、回転可能な蓋１０４が回転して第１の位置に戻らないようにしていることが分かる。試料入口開口部３００は、もはや試料入口２００の上部にない。試料入口２００にはもはやアクセスすることができない。この第２の位置において現在、検出区域開口部４１２は測定構造４０２の上部にあるように回転されている。

図７は、カートリッジの支持構造１０２の一例を示す。支持構造１０２は、流体構造４００ならびに測定構造４０２を含んでいる。この例では、測定構造４０２はクロマトグラフィー構造である。流体構造はマイクロ流体構造であってよい。支持構造１０２は、支持構造１０２内の構造と対応する試料適用部および通気孔を含む対応する対向部品（カバー層）（図示せず）によって覆われている。

試料液体、詳細には全血が、試料入口２００を介して加えられる。試料液体は、毛管力および／または遠心力によって駆動される試料計量区域７０５を満たす。試料計量区域７０５は、これに関連して乾式試薬も含むことができる。それは、例えば疎水性バリアまたは幾何学的／非閉鎖式バルブの形態の毛管ストップ７０６、７０８によって境界が定められている。毛管ストップ７０６、７０８による試料計量区域７０５の境界の決定は、規定された試料の容積が取られ、規定された試料の容積が試料計量区域７０５の下流に位置する流体区域へと通過することを確実にする。カートリッジが回転される際、いかなる試料の過剰分も、試料入口２００および試料計量区域７０５から、過剰試料コンテナ７０７の中へと移されるのに対して、計量された試料の量は、試料計量区域７０５からチャンネル７０９内へと移送される。

試料が試薬と接触する前に、細胞試料成分が試料液体から分離される。これは、血漿または血清が常に最初に試薬と接触し、分解／インキュベーション／反応行動はこれにより事実上同一になるはずであることから、試料材料としての全血、血漿または血清の利用は異なる計量結果につながらないという利点を有する。

上記に述べたように、液体試料は最初に試料入口２００を介してカートリッジに加えられる。試料はその後、毛管力および／または遠心力によって、試料入口２００からチャンネル構造の中へとさらに運ばれる。試料は、試料入口２００内に加えられた後、試料計量セクション７０５へと移され、その後回転によって血清または血漿が全血から分離される。望ましくない細胞試料成分、基本的には赤血球が、赤血球トラップまたは血球収集区域７１１の中に集まるのに対して、血清または血漿は区域７１０の中に集まる。血清が毛管を介して区域７１０から除去され、乾式試薬が収容されて試料が流れ込む際乾式試薬が溶解されるチャンネル構造７０９内へとさらに移送される。試料と試薬の混合物は、カートリッジを再び回転させることによってチャンネル構造７０９から毛管ストップ７１４を乗り越えることができ、これによりチャンネル７１５を介して膜または測定構造４０２に到達することができる。チャンネル７１５は、流体構造４００と測定構造４０２の間の流体接続部として機能することができる。回転が減速されるまたは停止される際、試料と試薬の混合物は、膜または測定構造４０２を介して廃棄物フリース７１３の中に移送される。毛管ストップ７１４は、別の液体、例えば洗浄緩衝液を加えるための開口部７１６に接続されるように示されている。これにより洗浄緩衝液などの流体を毛管ストップの中に直接入れることが可能になり、この毛管ストップが、その後洗浄緩衝液を測定構造４０２に提供する。

いくつかの通気孔７１７が図７に示されている。通気孔７１７によって、流体が流体構造または要素に進入し、空気または他の気体と置き換わることが可能になる。通気孔７１７がない場合、空気が、例えば流体構造４００の中に閉じ込められてしまい、流体をカートリッジによって処理することができなくなってしまう。

本発明による試験要素によって可能な回転プロセスの時間の管理によって、試料の滞留時間およびこれによる試薬と試料のインキュベーション時間および反応時間を選択的に管理することが可能になる。

回転中、試薬と試料の混合物は、流体構造７１０（血清／血漿収集区域）および７１１（赤血球収集区域）の中へと誘導される。試薬と試料の混合物に作用する遠心力により、血漿または血清が赤血球から分離される。このプロセスにおいて、赤血球は、赤血球収集区域７１１に集まるのに対して、血漿は基本的に収集区域７１０内に留まる。

特定の試料成分を分離するため、膜またはフリースを使用する試験要素（例えば、一般に血液分離膜または血液分離フリースと呼ばれる、全血から赤血球を分離するための、ガラスファイバフリースまたは非対称の多孔性のプラスチック膜）とは対照的に、試料をもはやそこから取り除くことができないデッドボリューム（例えば繊維の隙間や孔の容積）が事実状存在しないため、本発明による試験要素によって、試料容積をさらにずっと効率的に利用することができる。さらに従来技術のこのような血液分離膜およびフリースの一部は、試料の成分（例えばタンパク質）を吸収したり、細胞を破壊（溶解）したりする望ましくない傾向を有し、本発明による試験要素の場合にはこのようなことも観察されない。

カートリッジの回転が停止されたまたは減速された場合、試薬と血漿の混合物（免疫アッセイの場合、例えば分析物質の存在下で、分析物質と抗体の結合体（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ）のサンドイッチ複合体が形成されている）が多孔性の吸収マトリックスまたは測定構造４０２内へとその吸引作用によって吸収され、このマトリックスを通過する。免疫アッセイの場合、分析物質を包含する複合体が、膜または測定構造４０２内に存在する不動化された結合パートナー（ｂｉｎｄｉｎｇ ｐａｒｔｎｅｒｓ）によって検出区域内で捕捉され、結合しないラベル付けされた結合体（ｕｎｂｏｕｎｄ， ｌａｂｅｌｅｄ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）は制御区域内に拘束される。多孔性の吸収マトリックスに隣接するフリース７１３は、膜または測定構造４０２を通り抜ける試料の移動を助ける。フリース７１３はさらに、試料が膜または測定構造４０２を通り抜けて流れた後、それを受け取る役目を果たす。

液体試料が、試料入口２００からフリース７１３までカートリッジの流体構造を通って流れた後、その後のステップにおいて洗浄緩衝液が試料入口２００にピペットで移される。毛管力、遠心力およびクロマトグラフィー力を同じように組み合わせた結果として、洗浄緩衝液は、カートリッジの対応する流体構造の中を流れ、特にこのとき結合した分析物質複合体が位置する膜または測定構造４０２を洗浄し、これによって余剰の試薬残留物を除去する。シグナル―バックグラウンド比（シグナルトゥバックグラウンド比、ＳＢ比、Ｓ／Ｂ比とも）をこれにより改善するために、洗浄ステップを一度または複数回繰り返すことができる。これにより、分析物質に関する検出限界の最適化および測定ダイナミックレンジの拡大が可能になる。

試料入口２００から、軸から離れた膜または測定構造４０２の第１の端部まで、液体試料がカートリッジ内で移送されることになる試料チャンネルは、本ケースでは、試料計量区域７０５、毛管ストップ７０８、チャンネル７０９、血清／血漿収集区域７１０および赤血球チャンバ７１１を備える。他の実施形態において、試料チャンネルは、これより多くのまたはこれより少ない単一の区域／範囲／チャンバで構成されることができる。

カートリッジの表面の親水または疎水特性は、試料液体および／または洗浄液体が、回転と、結果として生じる遠心力のみの助けによって、あるいは遠心力と毛管力の組み合わせのいずれかによって移動されるように選択式に設計することができる。後者は、試験要素（１）の流体構造内に少なくとも部分的に親水性の表面を必要とする。

カートリッジは、自動の機能性を有し、これにより試験要素に過度に加えられた試料からの試料アリコートの相対的に正確な測定を可能にする（いわゆる計量システム）。このような計量システムは本発明のさらなる主題である。それは基本的に、示されるカートリッジの要素２００、７０５、７０６および７０７を備える。試料液体および特に全血が、試料入口２００を介してカートリッジへと供給される。試料液体は毛管力および／または遠心力によって駆動される試料計量区域７０５を満たす。試料計量区域７０５は、これに関連して乾式試薬を含むことができる。例えば疎水性バリアまたは幾何学的／非閉鎖式バルブの形態であり得る毛管ストップ７０６、７０８によって境界が定められる。毛管ストップ７０６、７０８による試料計量区域７０５の境界の決定は、規定された試料の容積が取られ、試料測定区域７０５の下流に位置する流体区域へと進められることを確実にする。カートリッジが回転される際、いかなる試料の過剰分も、試料入口２００および試料測定区域７０５から過剰試料コンテナ７０７の中へと移送されるのに対して、計量された試料の量は、試料測定区域７０５からチャンネル７０９内へと移送される。あるいは、回転によって生成される、試料を移動させる力の代わりに、例えば過圧を試料入力側に加えるまたは負圧を試料出力側に加えることによるなどこの目的のために他の力を利用することも可能である。示される計量システムは故に、回転可能な試験要素に絶対的に関連づけられるわけではなく、他の試験要素において使用することも可能である。

図８が自動分析器の実施例を示す。自動分析器８００がカートリッジ１００を受けるように適合される。回転軸１０６を中心としてカートリッジ１００を回転させるように動作可能であるカートリッジスピナ８０２が存在する。カートリッジスピナ８０２が、カートリッジの一部分８０８に取り付けられるグリッパ８０６に取り付けられるモータ８０４を有する。カートリッジ１００はさらに測定構造４０２を有するように示されている。カートリッジ３００は測定システム８１２の前方まで測定構造４０２を移動させるように回転させられ得、測定システム８１２が処理済み生体試料に対して例えば光学測定を実施することができる。アクチュエータ８１１を使用して、回転可能な蓋１０４を支持構造１０２に対して回転させることができる。一部の例では、カートリッジ１００に流体を供給するためのドージングニードル（ｄｏｓｉｎｇ ｎｅｅｄｌｅ）を備えたディスペンサがあってもよい。

アクチュエータ８１１、カートリッジスピナ８０２および測定システム８１２は、すべて、制御装置８１４のハードウェアインターフェース８１６に接続されて示されている。制御装置８１４が、ハードウェアインターフェース８１６と、電子記憶装置８２０と、電子メモリ８２２と、ネットワークインターフェース８２４とに繋がるプロセッサ８１８を含む。電子メモリ８３０が、プロセッサ８１８により自動分析器８００の動作および機能を制御するのを可能にする機械実行可能命令を有する。電子記憶装置８２０は、プロセッサ８１８により命令８３０が実行されたときに得られた測定８３２を含む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８２４が、プロセッサ８１８によりネットワークインターフェース８２６を介してラボラトリ情報システム８２８に測定８３２を送信するのを可能にする。

図９は、図８の自動分析器８００を動作させる、またはカートリッジ１００を利用する方法を例示するフローチャートを示している。まずステップ９００において、生体試料が試料開口部２００内に配置される。方法が始まるとき、回転可能な蓋１０４は第１の位置にある。次にステップ９０２において、回転可能な蓋が第１の位置から第２の位置へと回転される。例えば図８では、回転可能な蓋１０４を支持構造１０２に対して回転させるようにアクチュエータ８１１を使用することができる。その後ステップ９０４において、プロセッサ８１８がカートリッジスピナ８０２を制御してカートリッジの回転速度を制御し、流体構造４００を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料にする。次にステップ９０６において、処理済み生体試料が測定構造４０２に流れ込むことを可能にするために、プロセッサ８１８がカートリッジスピナ８０２を制御してカートリッジの回転速度を制御する。最終的にステップ９０８において、プロセッサ８１８が、光学機器によって測定構造４０２に対して光学式の測定を実施するように測定システム８１２を制御する。回転可能な蓋の第１の位置から第２の位置への回転は、ステップ９０４の直前に行われる必要はない。

ステップ９００に示されるように生体試料が開口部内に配置された後、およびステップ９０８における光学式の測定を実施する前にそれが実施される限り、蓋を回転させることができる。

一つの代替形態において、生体試料は、自動分析器８００によってではなく、操作者によって試料開口部内に配置される場合もある。他の代替形態では、自動分析器は、生体試料を試料開口部の中にピペットで移すまたは配置する場合もある。一部の他の代替形態では、回転可能な蓋の第１の位置から第２の位置への回転９０２は手動で行われる。他の例では、回転可能な蓋の回転は、図８に示されるアクチュエータ８１１などのアクチュエータによって実施される。

図１０は、クロマトグラフィー膜または固体相を使用して分析物質１０００をどのように捕捉することができるかを例示している。分析物質１０００は、第１の抗体１００２および第２の抗体１００６に結合されるように示されている。第１の抗体１００２はまた、それに装着された蛍光マーカー１００４を有する。第２の抗体１００６もまた、それに結合した第１の結合分子１００８を有する。第１の結合分子１００８は、第２の結合分子１０１０に結合されようとするように示されている。第２の結合分子１０１０は、測定構造４０２に付着される。いくつかの実施形態において、第１の抗体１００２と第２の抗体１００６は共に、インキュベーションチャンバ内の分析物質に付着される。他の実施形態において第１の分析物質１００２は、インキュベーションチャンバ内の分析物質１０００に付着され、第２の分析物質１００６はすでに測定構造４０２に結合されている。第１の結合分子１００８および第２の結合分子１０１０は、例えばビオチン−ストレプトアビジンまたはビオチン−アビジンなどのリガンドバインダー相互作用の一部であってよい。

図１１は、膜を使用してどのように測定構造４０２を構築することができるかの一例を示す。この例では、分析物質１０００は、図１０に示されるようにインキュベーションチャンバ７１０内で第１の抗体１００２および第２の抗体１００６と接触するようにされる。第２の抗体１００６はまた、それに付着した第１の結合分子を有する。次に処理済み生体試料が、この場合膜である測定構造４０２へと移送される。処理済み生体試料が膜の中を通るように引き込む、廃棄物フリース７１３が存在する。膜の上には３つの異なる領域が存在する。領域１１００は、捕捉および検出区域である。捕捉および検出区域またはラインにおいて、このラインは第２の結合分子を有する。第２の抗体１００６に結合した第１の結合分子を、この第２の結合分子に結合させることが可能である。第１および第２の結合分子は、ストレプトアビジンおよびビオチンなどのリガンド結合対の結合パートナーであってよい。このラインは、図１０に示されるサンドイッチ複合体を捕らえる。次の構造１１０２は較正ラインである。較正ラインは、測定機器を較正するのに使用される規定された濃度の蛍光体を有する。次の構造１１０４は制御ラインである。このラインは不動化された分析物質分子で構成されてよい。蛍光発光マーカー１００４を備える検出抗体または第１の抗体１００２が、この制御ライン１１０４に結合し、このラインの蛍光発光が増すことになる。これは、抗体１００２が溶解され機能できることを伝える。

図１２は、代替のカートリッジ１００の断面図を示す。この例では、回転可能な蓋１０４は、回転軸１０６を中心に対称的な円形ガイドレール１２００を有する。支持構造１０２の中に、この円形ガイドレール１２００を収容するガイドレールくぼみ１２０２が存在する。これにより、カバー１０４が回転軸１０６の周りで枢動するための手段を提供する。カバー１０４を表面から離したまま維持するために、側縁部１１８の中に刻まれたノッチ１２０４がある。回転可能な蓋１０４は、係合要素４０８をそこに差し込むようにした円形延長部１１６を有する。係合要素４０８はノッチ１２０４の中へと進み、回転可能な蓋１０４が落下するのを阻止する。ノッチ１２０４はまた、ロック機構またはラチェットの一部としても機能する、鋸歯のような構造を有してもよい。

図１３は、図１２の支持構造１０２の側面図である。ノッチ１２０４をはっきりと見ることができる。Ａ−Ａと表示され１３００と数字が付された点線があり、これは断面図の場所を示している。ノッチ１２０４は、その一部に沿って第１のラチェット構造４０６を有するように示されている。他の実施形態においてラチェット構造４０６は、ノッチ１２０４の円周全体を取り囲む。

図１４は、図１３に示されるＡ−Ａ１３００の断面図を示す。これは、頂部から支持構造１０２の底部を見下ろした図である。ノッチ１２０４を見ることができる。ノッチの中に第１のラチェット構造４０６がある。これらは鋸歯に似た構造である。この構造４０６が、回転可能な蓋１０４が第１の位置に戻るのを阻止する。他の実施形態において鋸歯に似た構造４０６は、支持構造１０２の円周全体を取り囲む。

図１５は、回転可能な蓋１０４の側面図である。側面にある円形延長部１１６を見ることができる。この例では、円形延長部１１６の一部は、装着地点１５００を除いて切り取られる。これにより、要素４０６に係合することが可能な鋸歯要素１５０２としてラチェット構造４０８を形成する。

１００ カートリッジ
１０２ 支持構造
１０４ 回転可能な蓋
１０６ 回転軸
１０８ 接続要素
１１０ 第１の部分
１１２ 第２の部分
１１４ 前面
１１６ 円形延長部
１１８ 側縁部
２００ 試料入口
２０２ 試料入口開口部
２０４ リップ
３００ 試料入口開口部
４００ 流体構造
４０２ 測定構造
４０３ 流体接続部
４０４ ロック機構
４０６ 第１のラチェット構造
４０８ 第２のラチェット構造、装着要素
４１０ 回転方向
４１２ 検出区域開口部
７０５ 試料計量区域（チャンネルの計量部分）
７０６ 毛管ストップ（例えば疎水性バリア、幾何学的／非閉鎖式バルブ）
７０７ 過剰試料コンテナ
７０８ 毛管ストップ（例えば疎水性バリア、幾何学的／非閉鎖式バルブ）
７０９ チャンネル
７１０ 血清／血漿収集区域（血清／血漿チャンバ）またはインキュベーションチャンバ
７１１ 赤血球収集区域（赤血球チャンバ）
７１３ 廃棄物（フリース）
７１４ 毛管ストップ（例えば疎水性バリア、幾何学的／非閉鎖式バルブ）
７１５ チャンネル
７１６ 別の液体、例えば洗浄緩衝剤を加えるための開口部
７１７ 通気孔
８００ 自動分析器
８０２ カートリッジスピナ
８０４ モータ
８０６ グリッパ
８０８ カートリッジの一部
８１０ 測定構造
８１１ アクチュエータ
８１２ 光学機器
８１４ 制御装置
８１６ ハードウェアインターフェース
８１８ プロセッサ
８２０ 電子記憶装置
８２２ 電子メモリ
８２４ ネットワークインターフェース
８２６ ネットワーク接続
８２８ ラボラトリ情報システム
８３０ 実行可能な命令
８３２ 測定
９００ 試料開口部に生体試料を配置する
９０２ 回転可能な蓋を第１の位置から第２の位置に回転させる
９０４ 流体構造を使用して生体試料を処理して処理済み生体試料にするようにカートリッジの回転速度を制御する
９０６ 処理済み生体試料が測定構造に流れ込むことを可能にするようにカートリッジの回転速度を制御する
９０８ 光学機器によって測定構造に対して光学式の測定を実施する
１０００ 分析物質
１００２ 第１の抗体
１００４ 蛍光マーカー
１００６ 第２の抗体
１００８ 第１の結合分子
１０１０ 第２の結合分子
１１００ 捕捉および検出区域
１１０２ 器具制御区域
１１０４ アッセイ制御区域
１２００ 円形ガイドレール
１２０２ ガイドレールくぼみ
１２０４ ノッチ
１３００ 断面線Ａ−Ａ
１５００ 装着地点
１５０２ 鋸歯構造

Claims (24)

1. カートリッジ（１００）を使用して処理済み生体試料における分析物質の光学式の測定を実施する方法であって、前記カートリッジは回転軸（１０６）の周りを回転するように動作可能であり、前記カートリッジは、
   − 支持構造（１０２）であって、前記支持構造は前記回転軸に直交する前面（１１４）を有し、前記回転軸が支持構造を貫通する、支持構造（１０２）と、
   − 生体試料を処理して前記処理済み生体試料にするための流体構造（４００）であって、前記流体構造は前記生体試料を受け入れるための試料入口（２００）を備え、前記流体構造は前記支持構造によって形成される、流体構造（４００）と、
   − 前記前面に配置された測定構造（４０２）であって、前記測定構造は流体接続部（４０３、７１５）によって前記流体構造に流体接続され、前記流体接続部は前記支持構造によって形成され、前記測定構造は少なくとも１つの検出区域（１１００）を備える、測定構造（４０２）と、
   − 前記前面を覆う回転可能な蓋（１０４）であって、前記回転可能な蓋は前記支持構造に可動式に装着され、前記回転可能な蓋は前記支持構造に対して前記回転軸を中心に回転されるように動作可能であり、前記回転可能な蓋は前記支持構造に対する第１の位置から前記支持構造に対する第２の位置まで回転されるように動作可能であり、前記回転可能な蓋は試料入口開口部（２０２、３００）を有し、前記回転可能な蓋は検出区域開口部（４１２）を有し、前記第１の位置において前記試料入口は前記試料入口開口部と位置合わせされ、前記第１の位置において前記測定構造は前記回転可能な蓋によって覆われており、前記第２の位置において前記試料入口は前記回転可能な蓋によって覆われており、前記第２の位置において前記測定構造は前記検出区域開口部と位置合わせされる、回転可能な蓋（１０４）と、
   を備え、
   前記方法が、
   − 前記試料開口部内に前記生体試料を配置するステップ（９００）と、
   − 前記回転可能な蓋を前記第１の位置から前記第２の位置に回転させるステップ（９０２）と、
   − 前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して処理済み生体試料にす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（９０４）と、
   − 前記処理済み生体試料が前記測定構造に流れ込むことを可能にす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（９０６）と、
   − 光学機器（８１２）によって前記測定構造に対して前記光学式の測定を実施するステップ（９０８）と、
   を含む、方法。
2. 前記流体構造がさらに、インキュベーションチャンバ（７０９）内に試薬を含み、前記試薬は、少なくとも１つの第１のタイプの抗体（１００２）を含み、前記少なくとも１つの検出区域は、前記分析物質を少なくとも１つの第２のタイプの抗体（１００６）と結合させるための結合サイト（１０１０）を備え、前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して処理済み生体試料にするように前記カートリッジの回転速度を制御する前記ステップは、
   − 前記生体試料を前記インキュベーションチャンバに移送するステップと、
   − 少なくとも１つのタイプの前記抗体を前記分析物質に付着させるために、前記試薬を前記生体試料と共にインキュベートするステップとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記生体試料が血液であり、処理済み生体試料は血漿を備え、前記カートリッジはさらに血球収集区域（７１１）を備え、前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して処理済み生体試料にするように前記カートリッジの回転速度を制御する前記ステップは、前記血球収集区域を使用して血液から血漿を分離させるステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記支持構造がプラスチックから形成される、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記支持構造は、少なくとも第１の部分（１１０）と第２の部分（１１２）から形成される、請求項４に記載の方法。
6. 前記流体構造は、射出成形および／またはホットスタンピングによって形成される、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記測定構造は、前記支持構造によって少なくとも一部が形成される、請求項４、５または６に記載の方法。
8. 前記測定構造は、射出成形および／またはホットスタンピングによって少なくとも一部が形成される、請求項６に記載の方法。
9. 前記流体接続部は、射出成形および／またはホットスタンピングによって形成される、請求項４から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. 前記回転可能な蓋は、軸受（１０８）を使用することによって前記支持構造に装着される、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
11. 前記軸受は、前記回転可能な蓋と前記支持構造の両方によって少なくとも一部が形成される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記軸受は射出成形および／またはホットスタンピングによって少なくとも一部が形成される、請求項１１に記載の方法。
13. 自動分析器（８００）用のカートリッジ（１００）であって、前記カートリッジは回転軸（１０６）の周りで回転するよう動作可能であり、前記カートリッジは、
    − 支持構造（１０２）であって、前記支持構造は前記回転軸（１０６）に直交する前面（１１４）を有し、前記回転軸が支持構造を貫通する、支持構造（１０２）と、
    − 生体試料を処理して処理済み生体試料にするための流体構造であって、前記流体構造は前記生体試料を受け入れるための試料入口（２００）を備え、前記流体構造は前記支持構造によって形成される、流体構造と、
    − 前記前面に配置された測定構造（４０２）であって、前記測定構造は流体接続部（４０３、７１５）によって前記流体構造に流体接続され、前記流体接続部は前記支持構造によって形成され、前記測定構造は少なくとも１つの検出区域（１１００）を備える、測定構造（４０２）と、
    − 前記前面を覆う回転可能な蓋（１０４）であって、前記回転可能な蓋は前記支持構造に装着され、前記回転可能な蓋は前記支持構造に対して前記回転軸を中心に回転されるように動作可能であり、前記回転可能な蓋は前記支持構造に対する第１の位置から前記支持構造に対する第２の位置まで回転されるように動作可能であり、前記回転可能な蓋は試料入口開口部（２０２、３００）を有し、前記回転可能な蓋は検出区域開口部（４１２）を有し、前記試料入口開口部が、前記第１の位置において前記試料入口が前記試料入口開口部と位置合わせされるように位置決めされており、前記検出区域開口部が、前記第１の位置において前記測定構造が前記回転可能な蓋によって覆われるように位置決めされており、前記試料入口開口部が、前記第２の位置において前記試料入口が前記回転可能な蓋によって覆われるように位置決めされており、前記検出区域開口部が、前記第２の位置において前記測定構造が前記検出区域開口部と位置合わせされるように位置決めされる、回転可能な蓋（１０４）と、
    を備える、カートリッジ。
14. 前記回転可能な蓋は、前記支持構造に対する前記第２の位置から前記支持構造に対する第３の位置まで回転されるように動作可能であり、前記第３の位置において前記試料入口は前記回転可能な蓋によって覆われており、前記第３の位置において前記測定構造は前記回転可能な蓋に覆われている、請求項１３に記載のカートリッジ。
15. 前記回転可能な蓋は、前記支持構造に対する前記第１の位置から前記支持構造に対する中間位置まで回転されるように動作可能であり、前記中間位置において前記試料入口は前記回転可能な蓋によって覆われており、前記中間位置において前記測定構造は前記回転可能な蓋によって覆われており、前記回転可能な蓋は、前記支持構造に対する中間位置から前記支持構造に対する前記第２の位置まで回転されるように動作可能である、請求項１３または１４に記載のカートリッジ。
16. 前記カートリッジはさらに、前記回転可能な蓋を前記支持構造に装着するための、前記回転軸を中心とするピボット（１０８）を備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
17. 前記カートリッジはさらに、前記回転軸を中心とする円形ガイドレール（１２００）と、前記円形ガイドレールと合致するためのガイドレールくぼみ（１２０２）とを備え、前記回転可能な蓋は、前記円形ガイドレールと前記ガイドレールくぼみのうちの一方を備え、前記支持構造は、前記円形ガイドレールと前記ガイドレールくぼみのうちの他方を備える、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
18. 前記支持構造は円形側縁部（１１８）を備え、前記支持構造は、前記円形側縁部の円周の周りにノッチ（１２０４）を有し、前記回転可能な蓋は、前記円形ノッチと係合するための装着要素（４０８）を備える、請求項１３から１７に記載のカートリッジ。
19. 前記円形側縁部は第１のラチェット構造（４０６）を備え、前記蓋は第２のラチェット構造（４０８）を備え、前記第１のラチェット構造と、前記第２のラチェット構造が１つのラチェット（４０４）を形成することで、前記回転可能な蓋が前記支持構造に対して一方向のみに回転することを可能にする、請求項１８に記載のカートリッジ。
20. 前記カートリッジはさらにロック機構（４０４）を備え、前記ロック機構は、前記回転可能な蓋が前記第１の位置から前記第２の位置へと回転することを可能にするように動作可能であり、前記ロック機構は、前記回転可能な蓋が前記第２の位置から前記第１の位置へと回転されるのを阻止するように動作可能である、請求項１３から１９のいずれか一項に記載のカートリッジ。
21. 前記回転可能な蓋は縁部を有し、前記回転可能な蓋は、前記縁部から前記前面を超えて延びる円形延長部（１１６）を備える、請求項１３から２０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
22. 前記試料入口開口部（２０２）は前記円形延長部上にある、請求項２１に記載のカートリッジ。
23. 前記試料入口は前記前面（１１４）上にある、請求項１３から２１のいずれか一項に記載のカートリッジ。
24. 請求項１３から２３のいずれか一項に記載のカートリッジを受けるように構成された自動分析器であって、前記自動分析器はカートリッジスピナ（８０２）と、光学機器（８１２）と、前記自動分析器を制御するように構成された制御装置（８１４）とを備え、前記制御装置は、
    − 前記流体構造を使用して前記生体試料を処理して処理済み生体試料にするように、前記カートリッジスピナを使用して前記カートリッジの回転速度を制御すること（９０４）、
    − 前記処理済み生体試料が前記測定構造内に流れ込むことを可能にするように、前記カートリッジスピナを使用して前記カートリッジの回転速度を制御すること（９０６）、および
    − 蛍光スペクトル計によって前記測定構造上で蛍光測定を実施すること（９０８）、
    を行うように構成される、自動分析器。

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