JP7170047B2 - 流体試料を収容するためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は、流体試料、特に血液試料などの体液試料を収容するためのデバイスに関する。更に、本発明は、流体試料を収容するためのデバイスを備える分析装置に関し、分析装置は、血液ガス分析を行うように適合され得る。更に、本発明は、流体試料を収容するためのデバイス内に格納されている流体試料を分析する方法に関する。

流体試料を収容するためのデバイスの測定チャンバは、血液試料で充填されることが知られている。デバイスは、センサカセット又はその一部であってもよく、カセットは分析装置内に収容されており、分析装置は、血液試料を分析する、特に血液ガス分析を行うように適合されている。

測定チャンバが最適な方法で充填され、かつ、空にされる場合、流体は、対称形の伝播形状又は経路を辿らなければならない。しかしながら、場合によっては、測定チャンバ内の表面張力と流体との間の特定の比に起因して流体の伝播形状が非対称形となる。これにより、試料中に閉じ込められた空気及び測定チャンバを空にした後の残留試料のリスクが増加する。これは、小寸法の流体経路及びマイクロチャネルを有する分析器について周知の問題である。測定チャンバ（シリコーン）内の表面張力を変化させることは、閉じ込められた空気及び測定チャンバを空にした後の残留試料の問題を悪化させる。この種の問題は、シリコーンを回避すること、流体の表面張力を変化させること、又は測定チャンバ内の表面張力を変化させることによって、少なくとも部分的に解決され得る。

本発明の目的は、測定チャンバ内の閉じ込められた空気及び測定チャンバを空にした後の残留試料のリスクを減少させることが可能な、流体試料を収容するための、代替デバイスを提供することである。

この課題は、独立請求項による主題によって解決される。従属請求項、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態を示している。

本出願は、流体伝播を制限する技術を使用することによって、十分に制御された、測定チャンバの流体試料での充填及び測定チャンバからの排出を確実にすることを提案する。特に、測定チャンバの壁部における流体の伝播を、流体前面の中心と比較して制限することができる。一実施形態では、これは、毛管力の範囲を限定されたサイズのセグメントにおいて作用するように限定することによって達成される。流体伝播の制限は、流体の流頭が過度に非対称な形状となるリスクを減少させることができる。特に、流頭の中心と比較して、流頭が表面構造の領域において進み過ぎて又は遅れ過ぎて伝播しないようにすることが可能になる。これにより、試料中に空気が閉じ込められるリスク、及び測定チャンバを空にした後の残留試料のリスクを低減することができる。

本発明の第１の態様によれば、デバイスが提供される。デバイスは、複数回使用デバイスであってもよい。この文脈において、「複数回使用」とは、特に、デバイスを数回使用することができることを意味する。例えば、デバイスの測定チャンバを流体試料で充填し、次いで好適なセンサによって流体試料を分析することができる。続いて、好適なすすぎ液を使用して、測定チャンバをすすぐことができる。更に、品質管理工程が実行され、センサが、次の流体試料を分析する準備及び用意ができていることを確実にすることができる。例えば、測定チャンバは、（前述のすすぎ工程後に）品質管理液で充填されてもよい。これらの液体による読み取り値が一定の範囲内にある場合、これは、センサが意図されるように機能しており、デバイスが次の流体試料を収容し分析する準備ができていることを示し得る。

デバイスは、一般に、流体試料を収容するように適合されてもよい。特に、デバイスは、入口及び出口を備えてもよく、流体試料は、入口を介してデバイスの測定チャンバに入ることができ、測定チャンバを通って流れることができ、出口を介して測定チャンバを出ることができる。特に、デバイスは、流体試料の流路が、複数回使用デバイスを通って単一方向に、すなわち、一方向にのみに走ることを可能とするように適合されてもよい。デバイスは単一方向の流れを意図しているが、すすぎ手順又は洗浄手続に関連して、流れを短時間逆転させることが必要であり得る。流体試料は、生物学的試料、例えば、希釈若しくは非希釈の全血、血清、血漿、唾液、尿、糞便、胸水、脳脊髄液、滑液、乳、腹水、透析液、腹腔液、又は羊水などの生理液であってもよい。他の生物学的試料の例としては、発酵ブロス、微生物培養物、廃水、食品製品などが挙げられる。流体はまた、別の液体であってもよい。液体は、品質管理材料、すすぎ溶液、緩衝液、較正溶液などから選択され得る。

デバイスは、センサカセット又はその一部であってもよい。センサカセットは、分析装置、特に血液ガス分析を行うための分析装置において使用することができる。例えば、本出願人の欧州特許第２１４７３０７Ｂ１号は、本出願によって教示されるデバイスを有利に実装することができるセンサカセット／センサアセンブリを開示している。当該センサカセット／センサアセンブリは、１つの基板上（シス配置）及び対向する基板上（トランス配置）に並んで配置された個別の検体センサを含む。デバイスは、流体試料を収容するための測定チャンバの外側境界を画定する内壁面を備えてもよい。内壁面は、デバイスの本体部によって形成することができる。いくつかの実施形態では、測定チャンバは、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、又は３０個のセンサを含む。いくつかの実施形態では、測定チャンバは、少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも９つ、少なくとも１０個、少なくとも１１個、少なくとも１２個、少なくとも１３個、少なくとも１４個、少なくとも１５個、少なくとも１６個、少なくとも１７個、少なくとも１８個、少なくとも１９個、又は少なくとも２０個のセンサを含む。センサは、第１の基板上及び／又は第２の基板上に配置することができ、本発明によるデバイスは、第１の基板と第２の基板との間に挟むことができる。更に、測定チャンバは、流体試料を、特に血液試料を測定チャンバの外側に位置する好適なセンサによって分析することができるように、透明であってもよい。センサはまた、例えば国際公開第２０１６／１０６３２０号及び国際公開第２０１３／１６３１２０号に記載されているように、折り畳まれるか又は巻かれている基板上に配置され、それによりセンサが互いに対向していてもよい。

測定チャンバが流体試料で充填されるとき又は測定チャンバが空にされるとき、液体試料が測定チャンバ内で過度に非対称的に伝播することを回避するために内壁面は表面構造を含んでもよい。表面構造は、流体試料が入口を介して測定チャンバに入る間、流体試料が測定チャンバを通って流れる間、及び、流体試料が出口を介して測定チャンバを出る間、流体試料の流頭の一方向における伝播を制御するように適合されてもよい。同様に、表面構造は、特に流体試料が測定チャンバを通って流れる間、及び流体試料が出口を介して測定チャンバを出る間、流体試料の（流頭とは反対側に走る）最後尾の端面の当該方向における伝播を制御するように適合されてもよい。当該端面は、気体前面、特に、測定チャンバを通って伝播する空気前面、特に流体試料の流頭が測定チャンバを通って伝播するのと同じ方向に伝播する空気前面であってもよい。

表面構造は、流体と接触する測定チャンバの全ての壁又は表面上に存在してもよく、あるいは当該壁又は表面の一部分に又は部分上に存在してもよい。一実施形態では、表面構造（１３）は、流体試料（４）を収容するための測定チャンバ（３）の外側境界を画定する内壁面（９）上に存在する。一実施形態では、表面構造は、流体試料（４）を収容するための測定チャンバ（３）の外側境界を画定する内壁面（９）の部分上に存在する。一実施形態では、表面構造は、測定チャンバの入口から出口まで延びる内壁面の１つ以上の部分上に存在する。一実施形態では、表面構造は、測定チャンバの入口から出口まで部分的に延びる内壁面の１つ以上の部分上に存在する。一実施形態では、表面構造は、１つ以上のセンサと同じ内壁面上に、例えばセンサ基板上に存在する。一実施形態では、表面構造は、１つ以上のセンサとは異なる内壁面上に、例えば、スペーサ、ガスケット、又は内壁面を提供する別の構成要素上に存在する。流体の流れは、好ましくは内壁面上に均一に分布している表面構造を有することによって制御される。一実施形態では、表面構造は、入口から出口まで延びる内壁面の２つ以上の部分上に存在し、これらの部分は、互いに反対側に位置する、又は流れ方向Ｘに垂直な測定チャンバの断面の周縁部に均一に若しくはほぼ均一に分布している。一実施形態では、内壁面の２つ以上の部分上に存在する表面構造は、部分的に入口から出口まで延びる。一実施形態では、１つ以上の部分は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、又は３０個の部分であってもよい。一実施形態では、１つ以上の部分は、少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、又は少なくとも３０個の部分であってもよい。

表面構造は、流体試料の流頭の流速に応じて選択されてもよく、流速は、測定チャンバの入口と出口との間の圧力差によって印加されてもよい。例えば、流体試料が入口を介して測定チャンバ内に吸い込まれるように、測定チャンバの出口に真空を適用することができる。あるいは、大気圧よりも高い値を有する過圧力を測定チャンバの入口に印加して、流体試料が測定チャンバ内に押し込まれるようにしてもよい。入口と出口との間の圧力差は、大気圧（ａｔｍ）の０～０．４０以下、例えば、約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０であり得る。このような圧力差は、０～１００ｍｍ／秒以下、例えば、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、又は１００ｍｍ／秒の流体試料の流速をもたらすことができる。

表面構造は、流体試料が毛管力によって測定チャンバに入ることを防止することができる。その代わり、流体試料を強制的に測定チャンバに入れるために、入口と出口との間に圧力差（上記のように出口における真空又は入口における過圧力）が適用されなければならない。また、特に測定が行われた後に、圧力差により測定チャンバを再び空にすることもできる。理想的には、測定後、測定チャンバに入った流体試料全てが圧力差により強制的に測定チャンバから再び出される。流頭の速度は、表面構造の形状によって調整されてもよい。

表面構造は、交互の隆起部及び縮小部又は陥没部を含んでもよい。表面構造は、表面構造に沿った流体試料中の毛管力を弱める又は増大するように適合された少なくとも１つの表面構造要素を含んでもよい。

特に、表面構造要素（複数）又は少なくとも１つの表面構造要素は、半円形、半楕円形、三角形、台形、平行四辺形、矩形、正方形、これらの任意の融合、及びこれらの任意の組み合わせから選択される形状を有してもよい。また、表面構造は、位相が一致していても、又は不一致であってもよい。

表面構造要素の寸法は変動してもよい。表面構造要素の基部における幅（ｗ）は、１ｍｍ以下、例えば１．００、０．９０、０．８０、０．７５、０．７０、０．６５、０．６０、０．５５、０．５０、０．４５、０．４０、０．３５、０．３０、０．２５、０．２０、０．１５、０．１０、０．０５、０．０４、０．０３、０．０２、又は０．０１ｍｍ未満であってもよい。表面構造要素の高さ（ｈ）は、１ｍｍ以下、例えば、１．００、０．９０、０．８０、０．７５、０．７０、０．６５、０．６０、０．５５、０．５０、０．４５、０．４０、０．３５、０．３０、０．２５、０．２０、０．１５、０．１０、０．０５、０、０４、０、０３、０．０２、又は０．０１ｍｍ未満であってもよい。

測定チャンバは、マイクロチャネルの形状を有してもよい。測定チャンバ、特にマイクロチャネルは、非常に小さい寸法を備えることができる。例えば、測定チャンバ、特にマイクロチャネルは、約１０ｍｍ～６０ｍｍ以下、約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、又は６０ｍｍ、特に３０、３１、３２、３３、３４、又は３５ｍｍの長さを有することができる。測定チャンバ、特にマイクロチャネルの幅は、端点を含め、例えば、１～５ｍｍ、１～４ｍｍ、１～３ｍｍ、２～５ｍｍ、３～５ｍｍ、２～４ｍｍ、２～３ｍｍ、特に２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、又は３．０ｍｍであってもよい。更に、測定チャンバ、特にマイクロチャネルの深さは、０．２～０．６ｍｍ以下、例えば０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、又は６．００ｍｍとすることができる。このような寸法を有する測定チャンバ、特にマイクロチャネル内の表面構造に起因して、測定チャンバ、特にマイクロチャネルが、希釈又若しくは非希釈の全血、血清、血漿、唾液、尿、糞便、胸水、脳脊髄液、滑液、乳、腹水、腹腔液、若しくは羊水などの生物学的試料、又は透析液試料、品質管理材料などの流体試料で充填されるとき、毛管作用は発生しづらい。その代わり、入口と出口との間に圧力差、例えば真空を適用することによって測定チャンバが充填される。

流体試料が測定チャンバを通って流れる間、流体試料の伝播方向は、測定チャンバ、特にマイクロチャネルの長手方向軸に平行する、又はその長手方向軸の方向であり得る。表面構造は、段階的に進行するように流体伝播を制限することを可能にし得る。表面構造は、壁部の一方又は両方のいずれかにおける流体前面が測定チャンバの中央に位置する流体前面と比較して速く進み過ぎないこと、又は測定チャンバの中央に位置する流体前面が壁部における流体前面と比較して速く進み過ぎないことを確実にする。これにより、過度に非対称的な流体形状となるリスクを減少させることができ、結果として、流体試料中に空気が閉じ込められるリスク、及び測定チャンバを空にした後の測定チャンバ内の残留試料のリスクを低減することができる。加えて、湿潤性が乏しいことに関連するエラーの数、例えば、廃棄される試料、不均質な液体、又は他の液体搬送関連エラーに関連するエラーの数を減少させることができる。本発明の一実施形態では、表面構造は、入口から出口まで流れ方向（ｘ）に延びる少なくとも１つの表面壁又は表面壁の部分上に存在する。したがって、表面構造が存在しない場合、入口から出口まで流れ方向（ｘ）に延びる壁部の１つ以上の部分が存在し得る。更なる実施形態では、表面構造は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、又は２０個の表面壁又は表面壁の一部に存在する。更なる実施形態では、表面構造は、少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、又は少なくとも２０個の表面壁又は表面壁の一部に存在する。一実施形態では、表面構造は、互いに反対側に位置する少なくとも２つの表面壁又は表面壁の一部に存在する。表面構造が、少なくとも２つ以上の表面壁又は表面壁の一部に存在する場合、入口から出口まで方向（ｘ）に延びる当該壁部又は壁部の一部は、好ましくは、測定チャンバの周縁部周りに均一に又はほとんど均一に分布していることが好ましい。

拡がり角αは、流体試料が流れる方向（すなわち、流体試料の伝播方向であり、この方向は、流体試料の流頭に対して垂直であってもよい）と、表面構造要素の縁部の接線との間の角度を定義してもよい。測定チャンバの断面が拡大すると正の値が生じることがあり、測定チャンバの断面が収縮すると負の値が生じ得る。拡がり角αは、－９０°～最大＋９０°の範囲内で変化してもよい。しかしながら、他の値も好適であり得る。

内壁面の表面構造を形成するデバイスの本体部又は別の部分は、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、若しくはスチレンジメチルメタクリレートコポリマー、又はこれらの任意の組み合わせから選択される材料で作製されていてもよい。

一実施形態では、表面構造は、流体試料の表面構造に沿った毛管力を増加させるように適合されてもよく、したがって、流体試料は、表面構造の領域において、流体伝播の方向に段階的に又は段階的に小刻みに進行する。

別の実施形態では、内壁面は、第１の壁部及び第２の壁部を備えてもよい。第１の壁部は、第２の壁部に対して実質的に平行に走ってもよく、測定チャンバは、第１の壁部と第２の壁部との間に延びてもよい。加えて、流体伝播の方向は、第１の壁部及び／又は第２の壁部に対して実質的に平行に走ってもよい。

一実施形態では、第１の壁部及び第２の壁部は、同じ表面構造を含んでもよい。更に、第２の壁部の表面構造は、第１の壁部の表面構造に対して軸対称であってもよい。

一実施形態では、表面構造は表面構造要素によって作製されている。一実施形態では、表面構造は、第１の壁部及び／又は第２の壁部において同じであってもよい。例えば、表面構造要素は、第１の壁部及び／又は第２の壁部の表面構造全体に沿って又は表面構造全体にわたって、均一に分布していてもよい。あるいは、表面構造は、第１の壁部及び／又は第２の壁部の表面構造に沿って又は表面構造にわたって、２つ以上の異なる表面構造要素を含んでもよい。したがって、表面構造の形状もまた、第１の壁部及び／又は第２の壁部において異なっていてもよい。

一実施形態では、表面構造は、流体試料の当該方向における伝播を制御するように適合されてもよく、したがって、流体試料は第１の壁部の領域における第１のステップを伝播し、続いて、第２の壁部の領域における第２のステップを伝播する。

特に、第１の壁部の領域における第１のステップは、第１の壁部の第１の隆起部で始まって第１の壁部の第２の隆起部で終ってもよく、第２の隆起部は第１の隆起部に隣接している。また、第２の壁部の領域における第２のステップは、第２の壁部の第１の隆起部で始まって第２の壁部の第２の隆起部で終ってもよく、第２の隆起部は第１の隆起部に隣接している。記載された第１のステップ及び第２のステップは、上記の段階的に「小刻み」の例であってもよい。

更に、流頭全体の一方の側（例えば、第１の壁部が位置する側）が、例えば、小さい距離だけ他方の側（例えば、第２の壁部が位置する側）よりも前方に移動するように、流体試料の当該方向における伝播を制御するように表面構造が適合されてもよい。したがって、完全な直線として走る流頭の代わりに、流頭の一方の側が常に他の側を先導又は先行することができる。この「小さい距離」（例えば、最大１ｍｍ又は数ミリメートルの範囲）は、気泡が流体試料内に閉じ込められることを防ぐために、及び測定チャンバを空にした後の測定チャンバ内の流体試料の残留体積を回避するために、表面構造の形状によって十分に小さく保つことができる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る複数回使用デバイスを備える分析装置が提供される。一実施形態では、分析装置は、複数回使用デバイス内に収容されている血液試料を分析するように適合されている。特に、分析装置は、血液ガス分析を行うように適合され得る。更に、分析装置は、試料中に存在する他の成分を測定するように適合されてもよい。

本発明の第３の態様によれば、流体試料を分析する方法が提供され、流体試料は、本発明の第１の態様による複数回使用デバイス内に収容されている。方法は、本発明の第２の態様による分析装置を提供する工程１００を含んでもよい。分析装置は、本発明の第１の態様による複数回使用デバイスを備えてもよい。工程２００では、流体試料を複数回使用デバイスの測定チャンバに充填することができる。更に、工程３００では、複数回使用デバイスの測定チャンバ内に収容されている流体試料を、分析装置によって分析することができる。流体試料の分析が完了した後、工程４００において、特に出口を介して、測定チャンバを空にすることができる。これは、測定チャンバの充填と関連して上述したように、出口に真空を適用すること、又は入口に過圧力を印加することによって行われてもよい。

続いて、工程５００では、好適なすすぎ液を使用して、測定チャンバをすすぐことができる。更に、工程６００では、較正工程を実行して、センサが準備され次の流体試料を分析する用意ができていることを確実にすることができる。例えば、測定チャンバは、（前述のすすぎ工程後に）品質管理液で充填されてもよい。これらの液体による読み取り値が一定の範囲内にある場合、これは、センサが意図されるように機能しており、デバイスが次の流体試料を収容し分析する準備ができていることを示し得る。次に、前述の工程２００～５００又は２００～６００を、特に異なる流体試料について、繰り返すことができる。一実施形態では、流体試料は血液試料であり、分析することは血液ガス分析を含む。

以下の説明では、本発明の例示的な実施形態は、添付の概略図を参照して説明され、同じ又は類似の要素には同じ符号が提供される。
対称形の流頭を有する流体試料で充填されているマイクロチャネルの長手方向断面図を示す。 非対称形の流頭を有する流体試料で充填されているマイクロチャネルの長手方向断面図を示す。 本出願人の欧州特許第２１４７３０７Ｂ１号に開示されているセンサカセット／システムの分解斜視図を示す。 本発明の例示的な実施形態による複数回使用デバイスを有するセンサカセットを備える分析装置の長手方向断面図を示し、デバイスのマイクロチャネル内の流体試料は、対称形の流頭を有する。 センサシステムが異なる位置に配置されている、図４に示す分析装置の長手方向断面図を示す。 図４に示すデバイスの長手方向断面図を示し、流頭が内壁面の第１の壁部において１ステップ前方に移動しており、したがって、流頭はわずかに非対称形である。 図６ａに示すデバイスの長手方向断面図を示し、流頭が内壁面の第２の壁部において１ステップ前方に移動しており、したがって、流頭は再び対称形である。 図６ｂに示すデバイスの長手方向断面図を示し、流頭が内壁面の第２の壁部において１ステップ前方に移動しており、したがって、流頭は再びわずかに非対称形である。 流体試料を収容するためのデバイス内に収容されている流体試料が分析される、本発明による方法の例示的な実施形態のフローチャートを示す。 測定チャンバが空にされている、図４に示す複数回使用デバイスの長手方向断面図を示す。 表面構造の代替的な形状を有する、本発明の一実施形態に係る別の複数回使用デバイスの一部の斜視図を示す。 表面構造の代替的な形状を有する、本発明の一実施形態に係る別の複数回使用デバイスの一部の斜視図を示す。 表面構造の代替的な形状を有する、本発明の一実施形態に係る別の複数回使用デバイスの一部を示す。 （ａ）壁部における表面構造を有さない、流体を収容している測定チャンバ、及び（ｂ）壁部における表面構造を有する、流体を収容している測定チャンバを示す。

図１は、測定チャンバを形成する本体部２を有するデバイス１を示し、測定チャンバは、図示の例では、マイクロチャネル３の形態である。マイクロチャネル３は流体試料４で充填され、流体試料４は、流体伝播の方向ｘに伝播する。図示の例では、この方向ｘは、マイクロチャネル３の長手方向と実質的に同一である。図１に示すように、マイクロチャネル３の第１の体積（図１の右側部分に示す）が流体試料４で充填され、マイクロチャネル３の第２の体積（図１の左側部分に示す）は、流体試料４でなく空気５で充填されている。流体試料４の流頭６は、マイクロチャネル３内で、左側の空気５と右側の流体試料４との間の境によって画定される。

図１は、測定チャンバ３の理想的かつ所望の最適な充填プロセスを示し、流体試料４は、対称形の伝播経路に従い、（マイクロチャネル３の長手方向軸に対して対称形である）凸状又は凹状であり得る対称形の流頭６を含む。

図２は、図１に示すものと同様のデバイス１を示す。しかしながら、図２に示す例では、測定チャンバ３内の表面張力と流体試料４との間の特定の比に起因して、流体試料４の伝播が非対称形となり、したがって、流体試料４が非対称形の流頭６を含む。これにより、測定チャンバ３内に空気が閉じ込められるリスクが増加する。非対称形状は、凹状又は凸状であり得る。更に、流頭６が対称形であっても、流頭６の中心が壁部における流頭６の過度に前方、又は過度に後方にあることは望ましくない。

図３は、第１の基板２’と、第２の基板３’と、スペーサ４’とを含む既知のセンサアセンブリ１’の分解図である。第１の基板２’は、第１の基板の第１の表面上に配置され、図３において下方に向いて配置された複数の検体センサ（図３では見えない）を備える。第１の基板２’は更に、図３において上方に向いた第２の表面上に配置された複数の電気接点５ｃを更に備える。電気接点５ｃは、センサ基板内のワイヤ５ｂ及び小さい穴５ａを介して検体センサに接続されている。穴５ａは、導電性材料、例えば白金で充填されており、導電性材料は、第１の表面上の検体センサ及び第２の表面上のワイヤ５ｂに接続されている。

第２の基板３’はまた、複数の検体センサ６’及び複数の電気接点５ｃを備える。検体センサ６’及び電気接点５ｃは、第２の基板３’の第１の表面上に配置され、図３において上方に向いている。検体センサ６’と第２の基板３’上の電気接点５ｃとの間の配線は、第１の表面上の検体センサから基板３’の第２の表面に導かれ、基板の穴を通って第１の表面上の接点５ｃに戻る。図３に示されるセンサアセンブリ１’は、複数の検体センサを備える基板２’及び３’を開示している。スペーサ４’は、スペーサ４’の大部分にかけて延びる細長い穴の形態の凹部７’を備える。

センサアセンブリ１’が組み立てられると、第１の基板２’の第１の表面及び第２の基板３’の第１の表面は互いに対向し、スペーサ部分４’は、第１の基板２’と第２の基板３’との間に配置され、凹部７’は、基板２’及び基板３’の第１の表面と共に、測定チャンバ７ａを形成する。測定チャンバ７ａは、第１の基板２’の検体センサ、及び第２の基板３’の検体センサ６’が測定セル７ａと流体接触するように配置される。したがって、凹部７’は、基板２’、３’との組み合わせによって流体試料を収容することができる測定チャンバ７ａを画定する。

流体試料が測定セル７ａ内に配置されると、検体センサ６’のそれぞれが試料と接触することになり、したがって検体センサ６’のそれぞれが試料の適切なパラメータを測定可能である。流体試料は、入口５２を通って測定セル７ａに入り、出口５３を通って出る。

測定セルは、約２５～４５μＬ、例えば約２５、３０、３５、４０、４５μＬの体積を提供することができる。凹部７’の寸法は、以下の範囲内であってもよい。長さ１０～６０ｍｍ、例えば１０、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、又は６０ｍｍ。幅１～５ｍｍ、例えば１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、又は５．０ｍｍ。厚さ０．２～０．６ｍｍ、例えば０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、又は、０．６０ｍｍ。

図３に示すスペーサ４’は、本出願によって教示されるような表面構造要素を含むように修正することができ、以下の図に示すような複数回使用デバイス１を提供することができる。複数回使用デバイス１の測定チャンバ３は、図３に示すようなセンサアセンブリと同様の又は同じ寸法及び容量を有することができる。

図４は、本発明の一実施形態に係る複数回使用デバイス１を示し、流体試料４は、入口１６を介してデバイス１の測定チャンバ３に入り、測定チャンバ３を通って流れ、出口１７を介して測定チャンバ３を出ることができる。特に、デバイス１は、流体試料４の流路が、複数回の使用を通じて、単一方向に、すなわち、１つの方向（入口１６から測定チャンバ３を通って出口１７まで）にのみ走ることを可能にするように適合されてもよい。図示の例では、流体試料は血液試料であってもよい。しかしながら、流体試料は、また、例えば、すすぎ溶液、胸水、透析液試料、又は品質管理材料などの別の液体であってもよい。デバイス１は、流体試料を分析するための分析装置８に組み込まれるセンサカセット７の一部であってもよい。図４において、センサカセット７及び分析装置８の両方ともに、更なる詳細は示されていない。出願人の欧州特許第２１４７３０７Ｂ１号に示されるセンサアセンブリは、本出願の表面構造要素を組み込むことによって修正されてもよく、それによって本発明による複数回使用デバイスを提供することができる。分析装置８は、血液試料がデバイス１の測定チャンバ３内に収容されたときに、血液試料４の血液ガス分析を行うように適合されてもよい。

図４に示すような実施形態では、デバイス１は、内壁面９を形成する本体部２を備える。本体部２は、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、若しくはスチレンジメチルメタクリレートコポリマー、又はこれらの任意の組み合わせから選択される材料で作製されていてもよい。内壁面９は、デバイス１内に流体試料４を収容するための測定チャンバ３の外側境界を画定する。

図４に示すように、センサシステム１０は、測定チャンバの内部に配置されてもよい。このセンサシステム１０は、図３に関連して説明されるように、複数の検体センサを含んでもよい。あるいは、図５に示すように、流体試料４を、特に血液試料を、測定チャンバ３の外側に位置する好適なセンサシステム１０によって分析することができるように、測定チャンバ３は透明であってもよい。

図４に示すような実施形態では、測定チャンバ３はマイクロチャネル３の形状を備える。マイクロチャネル３は、約１０ｍｍ～６０ｍｍ以下、約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、又は６０ｍｍ、特に３０、３１、３２、３３、３４、又は３５ｍｍの長さを有することができる。マイクロチャネル３の幅は、端点を含め、例えば、１～５ｍｍ、１～４ｍｍ、１～３ｍｍ、２～５ｍｍ、３～５ｍｍ、２～４ｍｍ、２～３ｍｍ、特に２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、又は３．０ｍｍであってもよい。更に、マイクロチャネル３の深さは、０．２～０．６ｍｍ以下、例えば０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、又は０．６０ｍｍとすることができる。流体試料４が入口１６を介してマイクロチャネル３内に吸い込まれるように、マイクロチャネル３の出口１７に真空を適用することができる。あるいは、大気圧よりも高い値を有する過圧力をマイクロチャネル３の入口１６に印加して、流体試料４がマイクロチャネル３内に押し込まれるようにしてもよい。入口と出口との間の圧力差は、大気圧（ａｔｍ）の０～０．４０以下、例えば、約０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．１０、０．１５、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０であり得る。このような圧力差は、０～１００ｍｍ／秒以下、例えば、約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、又は１００ｍｍ／秒の流体試料の流速をもたらすことができる。

本体部２の内壁面９は、第１の壁部１１及び第２の壁部１２を備えてもよい。第１の壁部１１は、第２の壁部１２に対して実質的に平行に走ってもよく、測定チャンバ３は、第１の壁部１１と第２の壁部１２との間に延びる。したがって、第１の壁部１１は、マイクロチャネル３の下部境界を構築してもよく、第２の壁部は、マイクロチャネル３の上部境界を構築してもよい。流体伝播の方向ｘは、第１の壁部１１及び第２の壁部１２に対して実質的に平行に走ってもよい。第１の壁部１１及び第２の壁部１２は、横方向要素（図３～図６には示されていない）によって、両側面で閉じるように接続されてもよい。これによって、マイクロチャネル３の側部境界が構築される。壁部１１、１２と側部との間の接続はまた、封止された様式で実現されてもよい。

図４に示すように、内壁面９の表面は均一ではなく、表面構造１３又は溝を含む。この表面構造１３は、測定チャンバ３が流体試料４で充填されるときに、液体試料４が測定チャンバ３内で非対称に伝播することを回避するのに役立つ設計を有する。図示の例では、第１の壁部１１及び第２の壁部１２の両方は、波状又は起伏形態の同じ表面構造１３を備える。横方向要素もまた、壁部１１及び１２のような表面構造を含んでもよい。しかしながら、これは必須ではなく、横方向要素はまた、均一な表面を有してもよい。

図４に示すように、第２の壁部１１の表面構造１３の起伏形態は、第１の壁部１１の表面構造１３に対して軸対称（特に、マイクロチャネル３の長手方向軸Ｌに対して軸対称）であってもよい。表面構造１１は、交互の隆起部１４を含んでもよい。隆起部１４は、縮小部１５又は陥没部よりも、マイクロチャネル３内の半径内向き方向に突出しており、縮小部１５又は陥没部は、マイクロチャネル３内の半径内向き方向にあまり突出していない。

表面構造１３は、流体試料４が入口１６を介して測定チャンバ３に入る間、流体試料４が測定チャンバ３を通って流れる間、及び流体試料４が出口１７を介して測定チャンバ３を出る間、流体試料４の流頭６の方向ｘにおける伝播を制御するように適合されてもよい。表面構造１３の形状は、流体試料４の流頭６の流速に応じて選択されてもよく、流速は、測定チャンバ３の入口１６と出口１７との間の圧力差によって印加されてもよい。特に、表面構造要素（図示の例では、隆起部１４及び縮小部１５）は、（図４に示すような）起伏形状、又は、例えば、半円形、半楕円形、三角形、台形、平行四辺形、矩形、正方形、これらの任意の融合、及びこれらの任意の組み合わせから選択される形状を有してもよい。また、表面構造１３は、位相が一致していても、又は不一致であってもよい。

表面構造１３は、流体試料４が測定チャンバ３内に充填されるとき及び測定チャンバ３が再び空にされるとき（図８を比較）、表面構造１３の領域において流体伝播の方向ｘにおける流体試料４の伝播を制限することを可能にし得る。特に、表面構造１３の設計は、流体伝播が段階的に（図４～図６に例示的に示される）進行するよう制限することを可能にするようなものであってもよい。図示された例では、これは、記載された表面構造１３の設計により、毛管作用の発生を回避できるため、特に、流体試料４が表面構造１３の領域において、流体伝播の方向ｘに段階的に小刻みに進行するように、流体試料４の毛管力の発生を制御できるため達成される。

表面構造１３は、内壁面９における流体試料が、測定チャンバ３の中央に位置して前方に移動する流体試料に比較して、先行して進まないようにすることを可能にする。これにより、非対称の流体形状又は流頭６となるリスクを低減することができる。その結果、試料流体中に空気が閉じ込められるリスク及び測定チャンバ３を空にした後の残留試料のリスクを低減することができる。加えて、湿潤性が乏しいことに関連するエラーの数、例えば、廃棄される試料、不均質な液体、又は他の液体搬送関連エラーに関連するエラーの数を減少させることができる。

図６ａ～図６ｃは、どのようにして表面構造１３が、表面構造１３の領域内において、流体試料４の流体伝播の方向ｘへの伝播を段階的に小刻みな伝播に制限するように適合され得るかを示す。明確さのために、センサシステム１０は、図６ａ～図６ｃには示されていない。図４に示す充填状態から開始して、流体試料４、特に流頭６は、第１の壁部１１の領域において方向ｘにおける第１のステップを伝播し、したがって流頭６は図６ａに示す位置にある。この第１のステップは、段階的に「小刻み」の例である。続いて、図６ａに示す充填状態から開始して、流体試料４、特に流頭６は、第２の壁部１２の領域において方向ｘにおける第２のステップを伝播し又は辿り、したがって流頭６は図６ｂに示す位置にある。その後、図６ｂに示す充填状態から開始して、流体試料４、特に流頭６は、第２の壁部１２の領域において方向ｘにおける第３のステップを伝播し、したがって流頭６は図６ｃに示す位置にある。あるいは、やはり図６ｂに示す充填状態から開始して、流体試料４、特に流頭６は、第１の壁部１１の領域において方向ｘにおける第３のステップを伝播してもよい（図６ｃに示されていない）。

流体試料のこの交互で段階的な伝播がマイクロチャネル３の長手方向軸Ｌに沿って繰り返される。特に、第１の壁部１１の領域におけるステップは、第１の壁部１１の第１の隆起部１４．１で始まって第１の壁部１１の第２の隆起部１４．２で終ってもよく、第２の隆起部１４．２は第１の隆起部１４．１に隣接している。また、第２の壁部１２の領域における第２のステップは、第２の壁部１２の第１の隆起部１４．３で始まって第２の壁部１２の第２の隆起部１４．４で終ってもよく、第２の隆起部１４．４は第１の隆起部１４．３に隣接している。

図７は、図３に示すような複数回使用デバイス１内に収容されている流体４を分析する例示的な方法のフローチャートを示す。第１の工程１００では、図３に示す分析装置８が提供される。分析装置８は、図３に示すようなセンサカセット７及び複数回使用デバイス１を備える。第２の工程２００では、図４～図６に関して上述したように、流体試料４をデバイス１の測定チャンバ３内に充填することができる。第３の工程３００では、デバイス１の測定チャンバ３内に収容されている流体試料４を、分析装置１によって、特にセンサシステム１０によって分析することができる。特に、流体試料は血液試料であってもよく、分析工程３００は、血液ガス分析を含む。流体試料の分析が完了した後、工程４００において、測定チャンバを空にすることができる。これは、測定チャンバの充填と関連して上述したように、出口に真空を適用すること、又は入口に過圧力を印加することによって行われてもよい。

続いて、工程５００では、好適なすすぎ液を使用して、測定チャンバをすすぐことができる。更に、工程６００では、較正工程を実行して、センサが準備され次の流体試料を分析する用意ができていることを確実にすることができる。例えば、測定チャンバは、（前述のすすぎ工程後に）較正液で充填されてもよい。これらの液体による読み取り値が一定の範囲内にある場合、これは、センサが意図されるように機能しており、デバイスが次の流体試料を収容し分析する準備ができていることを示し得る。次に、前述の工程２００～５００又は２００～６００を、特に異なる流体試料について、繰り返すことができる。

図８は、空にされている間の測定チャンバ３を示す。表面構造１３は、特に、流体試料４が測定チャンバ３を通って流れる間、及び流体試料４が出口１７を介して測定チャンバ３を出る間、流体試料４の最後尾（図３～図７と比較して、流頭６とは反対側に走る）の端面１８のｘ方向における伝播を制御するように適合されてもよい。当該端面１８は、気体前面、特に、測定チャンバ３を通って伝播する空気前面、特に流体試料４の流頭６と同じ方向ｘに伝播する空気前面であってもよい。

図９は、三角形の形状を有する表面構造１３を含む複数回使用デバイス１の一部を示す。表面構造１３は、第１の壁部１２内、及び第２の壁部（図示せず、図３～図７と比較）内の表面構造１３全体に沿って、又は全体にわたって均一に分布し得るパターンを含む。長手方向断面において、パターンは、三角形の第１の辺１９と三角形の第２の辺２０の列を含んでもよく、第１の辺１９は第２の辺２０と接続されている。第１の辺１９と第２の辺２０との間の角度βは、鈍角、例えば１６０°の範囲、特に１５７．３８°であってもよい。第１の辺１９及び第２の辺２０は、同じ長さを有してもよい。第１の辺１９及び／又は第２の辺２０の長さは、１ｍｍ以下、例えば、０．５ｍｍの寸法であってもよい。

図１０は、台形形状を有する表面構造１３を備える複数回使用デバイス１の一部を示す。表面構造１３は、第１の壁部１２内、及び第２の壁部（図示せず、図３～図７と比較）内の表面構造１３全体に沿って、又は全体にわたって均一に分布し得るパターンを含む。長手方向断面において、パターンは、隆起部１４（流体試料４の伝播方向ｘに平行に走ってもよい）と、縮小部１５との列を含んでもよく、隆起部１４は辺２１を介して縮小部１５と接続されている。辺２１と、縮小部１５の垂線との間の角度γは、３０°の範囲であってもよい。

図１１は、表面構造の代替的な形状を有する、本発明の一実施形態に係る複数回使用デバイスの一部を示す。拡大図は、表面構造１３の構造の形状において、隆起部１４は頂部、すなわち、試料に対向する部分が平面（平坦）であり、縮小部１５は、図１０における平面（平坦）な縮小部１５とは対照的な歯先切り込み又は歯先円錐角の形状を有することを示す。図１０の２１に対応する表面構造の側面は、ほぼ丸みを帯びる又は真っ直ぐであることができる。したがって、互いに隣接して配置された個々の表面構造要素は、平面（平坦）な頂部を有する、台形から半円形又は半楕円体に及ぶ形状を有し得る。

図１２は、右から左への流れ方向Ｘに走る暗色の試料で部分的に充填された測定チャンバを示し、壁部における表面構造を有する測定チャンバ（図１２ｂ）と、壁部における表面構造を有さない測定チャンバ（図１２ａ）とが比較されている。表面構造が存在しない測定チャンバ（ａ）内では、非常に不均一な流頭及び試料堆積物を壁部に沿って観察することができる。測定チャンバ内の表面構造の存在（ｂ）は、測定チャンバ内により均一な流頭をもたらし、試料堆積物が生じない。

Claims (21)

1. 複数回使用デバイス（１）であって、
   流体試料（４）を収容するための測定チャンバ（３）の外側境界を画定する内壁面（９）を備え、前記内壁面（９）は、
   前記流体試料（４）が入口（１６）を通って前記測定チャンバ（３）内に入る間、前記流体試料（４）が前記測定チャンバ（３）を通過する間、及び前記流体試料（４）が出口（１７）を通って前記測定チャンバ（３）から出る間、前記流体試料（４）の流頭（６）の方向（ｘ）における伝播を制御するように適合された表面構造（１３）を含み、
   前記表面構造（１３）は、前記流体試料（４）の前記流頭（６）の流速に応じて選択され、前記流速は、前記測定チャンバ（３）の前記入口（１６）と前記出口（１７）との間の圧力差によって印加され、前記表面構造（１３）は、前記流体試料（４）の前記表面構造（１３）に沿った毛管力を増加させるように適合されており、したがって、前記流体試料（４）は、前記表面構造（１３）の領域において、流体伝播の前記方向（ｘ）に段階的に小刻みに進行し、
   前記表面構造（１３）は、交互の隆起部（１４）及び縮小部（１５）を含む、
   複数回使用デバイス（１）。
2. 前記表面構造（１３）は、前記表面構造（１３）に沿った前記流体試料（４）中の毛管力を弱める又は増大するように適合された少なくとも１つの表面構造要素を含む、請求項１に記載の複数回使用デバイス（１）。
3. 前記少なくとも１つの表面構造要素は、半円形、半楕円形、三角形、台形、平行四辺形、矩形、正方形、これらの任意の融合、及びこれらの任意の組み合わせから選択される形状を有する、請求項２に記載の複数回使用デバイス（１）。
4. 前記内壁面（９）は、第１の壁部（１１）及び第２の壁部（１２）を含み、
   前記少なくとも１つの表面構造要素は、前記第１の壁部及び／若しくは前記第２の壁部において同じである、又は前記第１の壁部及び／若しくは前記第２の壁部において異なる、請求項２又は３に記載の複数回使用デバイス（１）。
5. 前記第１の壁部（１１）の前記表面構造（１３）と第２の壁部（１２）の前記表面構造（１３）とは、位相が一致している又は位相が不一致である、請求項４に記載の複数回使用デバイス（１）。
6. 前記表面構造（１３）を形成する前記デバイス（１）の部分（２）は、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、若しくはスチレンジメチルメタクリレートコポリマー、又はこれらの任意の組み合わせから選択される材料で作製されている、請求項１～５のいずれかに記載の複数回使用デバイス（１）。
7. 前記第２の壁部（１２）の前記表面構造（１３）は、前記第１の壁部（１１）の前記表面構造（１３）に対して前記測定チャンバ（３）の長手方向軸（Ｌ）の回りに軸対称である、請求項４又は５に記載の複数回使用デバイス（１）。
8. 前記第１の壁部（１１）は、前記第２の壁部（１２）に対して平行に走り、
   前記測定チャンバ（３）は、前記第１の壁部（１１）と前記第２の壁部（１２）との間に延び、
   前記流体伝播の前記方向（ｘ）は、前記第１の壁部（１１）及び前記第２の壁部（１２）に対して平行に走る、
   請求項４、５又は７のいずれかに記載の複数回使用デバイス（１）。
9. 前記測定チャンバ（３）は、１０ｍｍ～６０ｍｍ以下の長さを有する、請求項１～８のいずれかに記載の複数回使用デバイス（１）。
10. 前記測定チャンバ（３）は、端点を含め、１～５ｍｍ、１～４ｍｍ、１～３ｍｍ、２～５ｍｍ、３～５ｍｍ、２～４ｍｍ、２～３ｍｍの幅を有する、請求項１～９のいずれかに記載の複数回使用デバイス（１）。
11. 前記測定チャンバ（３）は、０．２ｍｍ～０．６ｍｍ以下の深さを有する、請求項１～１０のいずれかに記載の複数回使用デバイス（１）。
12. 前記表面構造（１３）は、前記流体試料（４）の前記方向（ｘ）における前記伝播を制御するように適合されており、したがって、前記流体試料（４）は、前記第１の壁部（１１）の領域における第１のステップを伝播し、続いて、前記第２の壁部（１２）の領域における第２のステップを伝播する、請求項４、５又は７に記載の複数回使用デバイス（１）。
13. 前記第１の壁部（１１）の前記領域における前記第１のステップは、前記第１の壁部（１１）の第１の隆起部（１４．１）で始まって前記第１の壁部（１１）の第２の隆起部（１４．２）で終わり、前記第２の隆起部（１４．２）は、前記第１の隆起部（１４．１）に隣接しており、
    前記第２の壁部（１２）の前記領域における前記第２のステップは、前記第２の壁部（１２）の第１の隆起部（１４．３）で始まって前記第２の壁部（１２）の第２の隆起部（１４．４）で終わり、前記第２の隆起部（１４．４）は、前記第１の隆起部（１４．３）に隣接している、
    請求項１２に記載の複数回使用デバイス（１）。
14. 請求項１～１３のうちの一項に記載の複数回使用デバイス（１）を備える分析装置（８）。
15. 前記分析装置（８）は、流体試料（４）を収容するための前記デバイス（１）内に収容されている血液試料（４）を分析するように適合されている、請求項１４に記載の分析装置（８）。
16. 前記分析装置（８）は、血液ガス分析を行うように適合されている、請求項１５に記載の分析装置（８）。
17. 流体試料（４）を収容するためのデバイス（１）内に収容されている流体試料（４）を分析する方法であって、
    請求項１～１３のうちの一項に記載の複数回使用デバイス（１）を備える分析装置（８）を提供することと、
    流体試料（４）を前記複数回使用デバイス（１）の前記測定チャンバ（３）に充填することと、
    前記分析装置（８）によって、前記デバイス（１）の前記測定チャンバ（３）内に収容されている前記流体試料（４）を分析することと、
    を含む、方法。
18. 前記流体試料（４）は血液試料（４）であり、前記分析することは血液ガス分析を含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記測定チャンバ（３）は、１０、１５、２０、２５、３０、３１、３２、３３、３４、３５、４０、４５、５０、５５、又は６０ｍｍの長さを有する、請求項９に記載の複数回使用デバイス（１）。
20. 前記測定チャンバ（３）は、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、又は３．０ｍｍの幅を有する、請求項１０に記載の複数回使用デバイス（１）。
21. 前記測定チャンバ（３）は、０．２０、０．２５、０．３０、０．３５、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、又は０．６０ｍｍの深さを有する、請求項１１に記載の複数回使用デバイス（１）。

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