JPH01257268A - 液体サンプルの稀釈及び混合のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体を希釈および混合するために使用する方
法および装置、ことに小さい体積の液体を測定しかつ希
釈する方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

熟練しない人が実施することを意図する臨床的分析の分
野は、最近、爆発的に進歩した。熟練しない人、例えば
、糖尿病患者が、試料中の分析物、例えば、尿中のグル
コースの存在および／または量を決定することができる
ようにする、多数のアプローチが開発された。このよう
な分析を実施する装置は、訓練をほとんど必要とせずか
つ本質的に誤使用防止つきであることにおいて、「使用
者に好適（ｕｓｅｒ−ｆｒｉｅｎｄｌｙ）　Ｊである。

これらの装置の典型は、いわゆる「デイツプスティック
（ｄｉｐ−ｓｔｉｃｋｓ）　Ｊである。これらの装置は
、試薬含有マトリックスの層をもつプラスチックのスト
リップである。試料をストリップに適用し、そして分析
物の存在または不存在が色生成によって指示される。

このような装置は生物学的試料中の多数の物質の定量に
は有用であることが証明されたが、この方法ですべての
分析を実施できるというわけでなはない。例えば、ある
技術は少量の試料の希釈および／または混合を必要とす
る。極端に少ない量（例えば、マイクロダラムの量）の
液体の測定およびその希釈は、典型的には、かなりの訓
練あるいは希釈の実施に高価な装置の使用を必要とする
。

これらの別法のいずれも実施は便利または容易ではない
。

液体の小さい試料の測定および希釈は、多数の自動分析
において容易に実施される。しかしながら、これらは家
庭または医院における使用に適さない。なぜなら、それ
らは大きくかつ高価であるからである。例えば、液体の
試料を道管の中に吸引し、この管が計量装置として作用
する毛管の形態である、多くの装置が入手可能である。

しかしながら、この計量装置は、試料および希釈剤を動
かすために必要とする、ピストンおよび多数の他の動く
部分、例えば、真空ポンプを含む大きい装　　　。

置の部分である。このような動く部分を液体密なシール
を保持するための精度をもって製作するためには、装置
のコストがかなり増大する。

大型の自動分析装置の代りのものとして、小型の手で保
持するマイクロピペット、例えば、よく知られたＥｐｐ
ｅｎｄｏｒｆ　（登録商標）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
先端に吸引するために精密なピストンを使用する。しか
しながら、このピペットの使用においては技量を必要と
し、そして多数の精密な手動操作を実施して試料および
希釈剤の測定を首尾よ〈実施しなくてはならない。また
、生ずる小さい体積の溶液の混合において、熟練を必要
とする。

家庭のための開発された他の技術は、液体の試料の測定
に毛管を使用する。次いで、毛管全体を大きい容器の中
に配置し、この容器は測定した量の希釈剤を保持するか
、あるいはこれに測定した景の希釈剤を添加する。しか
しながら、このような装置は熟練しない使用者の手にお
いては一般に満足すべきものではない。なぜなら、毛管
は破壊しやす（、そして毛管の外側の汚染は体積の誤差
を生ずるからである。

したがって、少量の試料を測定し、希釈し、混合し、そ
して分析するための、簡単がっ正確な方法および装置が
要求される。

１９８５年２月１４日に公表された、西ドイツ国特許出
願ＤＥ３３２８９６４１号は、毛管を使用する流体の自
動的、不連続的試料採取のための装置を記載しており、
この毛管は測定装置として作用し、そして試料採取する
流体中に沈めるか、あるいは試料を希釈剤とともにポン
プまたは吸引によって分析装置ん移す位置へ、動かすこ
とができる。米国特許第４．４５４，２３５号は、イム
ノアッセイにおける液体の移送のための毛管ホルダーを
記載している。米国特許第４，２３３，０２９号は、毛
管流れ速度を制御するための手段を設けないで、液体の
毛管流れを提供するために有効な距離で、分離された対
向表面によって形成された液体移送装置を記載している
。

米国特許第４．６１８．４７６号および米国特許第４，
２３３，０２９号は、速度およびメニスカス制御手段を
もつ、同様な毛管移送装置を記載している。米国特許第
４．４２６．４５１号は、２つのゾーンの間の流れを停
止するための手段を含む、他の同様な毛管移送装置を記
載しており、流れは外部で発生した圧力を加えることに
よって開始される。米国特許第３，８１Ｌ３２６号、米
国特許第３，９９２．１５０号、米国特許第４，５３７
，７４７号および米国特許第４，５９６，７８０号は、
毛管を使用して前もって決定した体積の試験溶液を取り
、そして負荷した毛管を、試薬または希釈剤として使用
する液体のクベソトまたは他の容器中の所定位置に存在
させる、種々の方法および装置を記載している。米国特
許第３，７９９，７４２号は、表面特性を親水性から疎
水性に変化させて小さい試料の流れを停止させ、これに
よって存在する試料を測定する装置を記載している。

〔発明の概要〕

本発明は、自蔵型希釈装置を提供し、この装置は液体を
その種々の部分の間で動かすために外からの力（重力を
除く）の使用を必要とせず、そして再現性ある試料の希
釈を提供する。第１実施態様において、この装置は、固
定体積の測定室、前記測定室と流体受容関係にある固定
体積の受容室、前記受容室中のガスベント、前記測定室
と前記受容室との間の流停止接合　前記測定室と流体供
与関係にある試料適用部位（ここで前記試料適用部位と
前記停止液接合との間の垂直高さの差は、試料が前記試
料適用部位に適用されるとき、前記停止液接合を通る流
れを提供するためには不十分である）、および　前記測
定室と流体供与関係にある希釈剤適用部位、を含んでな
る。流停止接合において流れを開始する手段が設けられ
ており、ある場合において、この手段は装置の内部に設
けられ、そして他の場合において、この手段は外部の力
および／または装置によって提供される。流停止接合は
、表面張力によって生じた背圧を使用して、ある環境下
で液体の流れを停止し、一方他の環境下で流れを可能と
する。流停止接合は弁として作用するが、動く部分をも
たず、表面張力および接合の形状寸法に頬って、その機
能を達成する。

流れを開始するための種々の手段は、希釈剤適用部位を
流停止接合よりかなり上に配置して、流停止接合におい
て背圧を克服するために十分な静水圧を提供し、表面張
力を破壊するための可動アームまたは他の装置を含むか
、あるいは表面張力を破壊するための振動装置（必要に
応じて、装置の外部に存在する）を提供する。外部の力
を流れの開始手段として用いる、すべての場合において
、この外部の力はいったん開始した流れを維持するため
に要求されない。

操作において、この装置の実施態様は、試料を試料適用
部位に適用し、これによって液体試料が毛管作用によっ
て、あるいは重力の作用下に固定体積の測定室中に流れ
る、方法において使用する。

試料が流停止接合に到達したとき、流れは停止する。次
いで、希釈剤を希釈剤適用部位に添加する。

次いで、流れを開始する手段の活性化に要求される必要
な外部の力を、必要に応じて、加え、こうして希釈剤は
試料を固定体積の測定室から固定体積の受容室に置換す
る。測定室の形状寸法は、希釈剤がそれを置換しないで
試料を通して流れるよりはむしろ試料を置換するような
ものである。いったん流停止接合の背圧が克服されると
、外部の力（ある場合において重力以外）はこの液体の
動きに要求されない。ガスベントを受容室内に設けて、
ガスを逃がしかつ液体を受容室内に流入させる。希釈剤
は、固定体積の受容室が試料および希釈剤の既知の混合
物で完全に充填されるまで、流れ続ける。

混合の任意の手段を受容室内に設けることができる。混
合手段および流れ開始手段は、異なるかあるいは同一で
あることができる（例えば、撹拌棒を流停止接合におけ
る表面張力を破壊しかつ受容室において試料および希釈
剤を混合するために使用できる）。本発明の種々の実施
態様において、この装置の受容室または他の部分は試薬
を含存することができ、そして受容室は光学的または他
の型の測定のために適当な位置を提供することができる
。他の実施態様において、試料を他の位置におけるそれ
以上の操作のために受容室から取り出すための手段を設
けることができる。

１つのこのような実施態様において、この装置は系統的
希釈を提供できる；すなわち、試料を希釈して混合物を
形成し、次いでこの混合物を同一の、第２の、あるいは
他の希釈剤で希釈する。少なくとも１つの弁がこの実施
態様において必要である。この装置は、試料適用部位、
前記試料適用部位と流体受容関係にある混合室、前記混
合室に静水学的に接続した混合物単離室、および前記混
合室と前記混合物単離室との間の流れを選択的に防止す
る、第１弁手段、を含んでなり、あるいは前記混合室お
よび前記混合物単離室の間の流れを選択的に防止する第
２弁手段をこの装置の一部として、あるいは毛管トラッ
クのベントの外部の制御によって設けることができる。

この装置の部分はカートリッジ中に組み込まれ、ここで
弁は好ましくは、前もってプログラミングすることがで
きる、外部のソレノイドによって作動される。使用にお
いて、この装置の混合室に前もって決定した体積の試料
および前もって決定した体積の第１希釈剤を適用し、こ
れによって第１混合物を形成する。必要に応じて、この
装置自体はこれらの体積を計量するために、前述のよう
に、使用できる。

混合室から静水学的に接続された混合物測定室への液体
の弁制御通路が開かれ、これによって第１混合物の静水
学的に決定された部分は混合物単離室に入る。次いで、
弁を開き、第１混合物のその部分を第１混合吻の残部か
ら分離する。次いで、この部分を別の混合室に移すか、
あるいは、第２希釈剤との混合のために、第１混合室に
戻す、二とができる。必要に応じて、追加の装置および
室を存在させて、試料の追加の操作を実施できる。

本発明を、添付図面を参照する、次の詳細な説明によっ
て、さらに説明する。

〔具体的な記載〕

本発明は、小さい試料を容易に測定しかつ希釈できる装
置および方法を提供する。この装置は小型であり、使用
に便利であり、そして流体を動かすための動く部分を必
要とせず、重力および毛管作用はすべての動く力を提供
するために十分比ある。ある実施態様においては、弁を
設けて、室ごとの流体の動きを制御する。弁はほとんど
の場合において装置中に組み込み、そして、好ましい実
施態様において、外部のソレノイドによって制御できる
簡単なブツシュ／解放機構によって制御される。ある理
由で、弁は外部で制御されるベントカバーから成り、毛
管の空間内の液体の流れを制御することができる。した
がって、装置（ここで希釈および混合カートリッジと呼
ぶ）は使用が容易であり、製作が安価であり、試料の希
釈または１系列の希釈が要求される、多数の手順におい
て使用することができる。カートリッジは、典型的には
、希釈した試料について直接の分析の読みを実施できる
ホトメーターまたは他の装置に挿入するように設計され
、それ以上の希釈した試料の取り扱いが必要でないよう
にする。

カートリッジの部分は、固定体積の測定室、測定室に接
続した固定体積の受容（混合）室、ガス（例えば、空気
）を受容室から逃げさせるベント、測定室と受容室との
間の流停止接合（好ましくは、それらの室の交差）、試
料適用部位、および希釈剤適用部位を含む。ある実施態
様においては、流停止接合において流れを開始するため
の別の手段を設ける。試料が固定体積の測定室に存在す
るが、希釈剤が存在しないとき、試料は流停止接合にお
いて表面張力によって発生した背圧によって、受容室か
ら流れるのを防止される。

種々の部分および種々の部分の機能は、試料を装置に適
用しかつ希釈するときの作用をたどることによって理解
できるであろう。以下の説明は、この機構のプランに従
う。

試料は、液体であり、そして任意の入手源、例えば、生
理学的流体；例えば、血液、唾液、眼のレンズの流体、
脳を髄液、膿、汗、滲出物、尿、乳などに由来すること
ができる。液体の試料は、前処理、例えば、血液からの
血清または血漿の調製に、あるいは液体中の固体の溶解
に付すことができる。本発明の装置へ試料を適用する前
の試料の処理の例は、濃縮、゛ろ過、蒸留、透析、天然
の成分の不活性化、クロマトグラフィー、および試薬の
添加を包含する。生理学的流体に加えて、他の液体試料
を使用できる。他の液体試料の例は、プロセス流れ、水
、プラント流体、化学反応媒質、生物学的増殖培地など
を包含する。大部分について、液体は水性であるが、他
の液体を使用できる。

水性媒質は追加の混和性液体、とくに酸素化有機溶媒、
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、アセトンなどを含有することができ
る。通常、溶媒は、水溶液中に存在する高い表面張力を
維持するために、約４０容量％より少なく、より通常約
２０容量％より少な６量で存在するであろう。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を使
用するように、後述するように、変更することができる
。

試料適用部位は、一般に、装置の表面上の空洞であるか
、あるいは単に装置の内部に至る開口（必要に応じて、
リングまたは管で取り囲まれた）であることができる。

試料適用部位は、例えば、赤血球を血漿から分離するた
めのフィルターを含有することができる（１９８６年１
０月２９日に出、類された米国特許第９２４　、６３３
号、参照）か、あるいは本発明の装置と、本発明の希釈
装置に適用する前に試料を操作する他の装置との間の接
続を表すことができる。例えば、適用部位は、標準的毛
管が嵌合するくぼみであることができる。

試料適用部位が毛管を挿入するためのくぼみであるとき
、毛管を完全に充填するか、あるいは毛管を特定のしる
しまで充填することによって、毛管は試料を移送するた
めの便利な手段として作用するか、あるいは測定室とし
て作用することができる。このような実施態様における
試料適用部位は、移送の点として作用する。

他の場合において、試料適用部位は、測定室、例えば、
試料を挿入する、装置の上表面上のみそであろう。適用
部位は受器によって取り囲まれた上昇したリップを有す
ることができ、こうして適用部位を受器中にオーバーフ
ローする過剰の試料で、オーバーフローするまで充填す
ることができる。したがって、試料の規定した体積が、
容易に得られる。

なお他の場合において、試料適用部位は、室から離れる
方向に導かれる２つの流路をもつ室であることができる
。第１流路は、ここで説明するように、内部の試料測定
室であるか、あるいはそれに導かれる。第２流路は、過
剰試料室へ行く排出路である。過剰の試料の流路は測定
室より小さいか、あるいはそうでなければ過剰の試料の
流路を通る流れを制限する手段を有し、こうして試料適
用部位に適用される試料が測定室が充填されるまで主と
して測定室に流入し、その後過剰の試料を過剰の試料の
波路によって排出するようにすることができる。

試料を試料適用部位へ適用し、そして装置が内部の試料
測定室を含有するとき、液体試料は試料測定室に外部の
力（補助されない重力を除外する）を加えないで流れ、
この試料測定室は固定体積をもつ。流体を移送できる毛
管流路または非毛管流路は試料適用部位を測定室に接触
させることができるか、あるいは毛管または試料を排出
するたの流路はそれ自体測定室であることができる。測
定室は毛管の流路または室であることができ、この場合
において毛管作用は試料適用部位から試料適用部位を測
定室に供給するのを促進するか、あるいはある場合にお
いて、それに必要な力を提供することができる。毛管流
路または室は、一般に、０．０１〜２．０鶴、より一般
に０．１〜１．０　＊＊の範囲の流路に垂直に少なくと
も１つの寸法をもつであろう。しかしながら、より大き
い室も、また、可能である。試料適用部位は、補助され
ない流れが起こることを示すために、試料測定室にたい
して「流体受容関係」にあるといわれる。

測定室の形状寸法は、希釈剤を装置に後の段階で添加す
るとき、測定室の本質的にすべての試料が室から去る２
つの流路を有する室であることができるようなものであ
る。これを達成するための１つの手段は、測定室を通る
希釈剤の滑らかの流れを提供することによる。こうして
、両端が開いた直線の管は、この型の好ましい実施態様
である。

この型の好ましい実施態様において、希釈剤は流れの全
断面を横切る前において測定室に入る。これは希釈剤と
試料との混合および、試料の本質的にすべてを追い出さ
ないで、測定室の希釈剤の通過を回避する助けをし、後
者は、希釈剤の小さい流れが測定室のより広い断面区域
に入る場合、起こりうる。

別の実施態様において、試料測定室は希釈剤適用部位と
混合室との間の通路の中に導かれる接合において終わる
ことができ、両者は後述する。接合を通る動く希釈剤の
通過は、試料を混合室中に吸引する働きをする。通路は
接合の位置において狭くて、通路中へ、こうして混合室
中への試料の吸引を促進する。この実施態様は、試料測
定室が試料・測定室を希釈剤適用部位と混合室との間の
通路に接続する簡単な管であるとき、とくに有用である
。

試料が固定体積の測定室中に流れるとき、試料が流停止
接合に到達するとき、流れ停止する。いわゆる、それは
試料が自由に流れる流体トラックの前部と、使用者が希
釈の過程を開始する時間をもつまで、試料が通常流れな
い、流体トラックの後部との間の接合をマークするから
である。停止流接合は試料の通路の限界に存在するので
、それは測定室の１端に見されるであろう。ある場合に
おいて、この同一の位置は受容室の開始であろう（すな
わち、２つの室が直接接続するとき）。しかしながら、
他の場合において、追加の流路は流停止接合を受容室に
接続することができる。

流れの停止は安定および準安定の両者で起こることがで
きることを認識すべきである。準安定の流れの停止は、
流れが巨視的レベルで停止するが、数秒ないし数分の時
間間隔後、明らかな原因なしに再開することがある。容
器の壁に沿った、あるいは製造法における不完全さから
生ずる微視的または微小の流路を通る、液体の漸進的流
れは、流れがいったん停止したとき、再び開始する機構
であると信じられる。さらに、検出できない振動（例え
ば、装置付近の人の歩き、あるいは装置付近の、例えば
、空調ユニット装置の始動および停止によって生ずるよ
うな）は、また、準安定な場合における流れを開始する
ために十分であろう。

しかしながら、装置は希釈剤の添加および流停止接合に
おける流れの究極的開始のために設計されるので、絶対
の安定性の要件は存在しない。したがって、少なくとも
１０秒、好ましくは少なくとも１分、より好ましくは少
なくとも５分の間維持できる流れの停止は、本発明の目
的に対して十分である。

流停止接合は動く部分をもたないので、伝統的な弁では
ない。むしろ、この接合は液体試料の表面張力から法停
止への背圧に顛る。この背圧は多数の方法でつくること
ができる。例えば、液体と容器の壁との間の接触が存在
する領域において、流路の断面積が増加するとき（例え
ば、小さい管が大きい室に入るとき、あるいは流路の断
面積が増加するとき）、背圧は発生する。流路の断面積
の増加が漸進的であるよりはむしろ急激であるとき、と
くに試料の流路の毛管性が破壊されるとき、より大きい
背圧およびより一定した操作は達成される。流路が漸進
的に広がる間の容器の壁の不完全性は、液体を一方の側
で他方より「クリープ（ｃｒｅｅｐ）　Ｊさせ、これに
よって背圧の発生を回避する。液体は、また、不完全性
が存在するとき、角のまわりでクリープすることがある
。不釣合いの力は、また、接合が水平でないとき、存在
するであろう。水平の接合は、例えば、垂直の管が室の
上部の水平の表面に入るとき、発生する。水平の管が容
器の垂直の壁の中に入るとき、垂直の接合は存在し、そ
して停止流接合の底は、液体の異なる高さによって生ず
る静水圧のために、接合の上部における圧力よりも大き
いであろう。それにもかかわらず、水平でない流停止接
合は、流路が大きい区域に入るとき、液体を含有する小
さい流路の直径を減少することによって、発生させるこ
とができ、これによって接合の上部および下部の間の圧
力の差を減少することができる。

多くの場合において、小さい直径の管（すなわち、測定
室）が大きい受容室に入るとき、接合は形成されるであ
ろう。小さい測定室は、より大きい受容室に、直角であ
るいは直角以外の角度で、入ることができる。後者の場
合において、小さい管の内壁と室の表面との間の角度は
、接合の円周のまわりの異なる位置において異なるであ
ろう。

米国特許箱４，４２６．４５１号（これを引用によって
ここに加える）は、１つのゾーンから他のゾーンへの毛
管流れが存在する装置において使用するための「メニス
カス制御手段」と呼ばれる、ある数の流停止接合を記載
している。この特許に記載される流停止接合は、本発明
の装置において使用できる。しかしながら、この特許は
、第２ゾーンが毛管ゾーンでない場合の法停止無関係で
ある。毛管室の壁が徐々に狭くかつ徐々に膨張して流れ
の停止を提供しなくてはんらないことを示す、この特許
の特別の教示と対照的に、第２室（ここでは受容室）が
毛管空間でないとき、本発明の実施において、急激な広
がりはいっそう有効であることが発見された。不完全性
は分子のレベルで存在することが認識されているが、接
合は微視的観点からできるだけ鋭く、測定室の壁を形成
する平面（これは湾曲であることができる）と流停止接
合が見出される受容室の表面の壁を形成する平面との交
差によって形成される理想的接合にできるだけ近付くこ
とが好ましい。水平の接合を維持して圧力の差を回避し
、接合の面積を減少し、毛管の表面を変化させて親水特
性を増加しく水溶液のために）、平滑な表面を提供しく
粗い表面は表面に沿った液体のクリープを促進する）、
そして断面積の急激な変化を提供する（好ましくは、約
９０゜の交差する表面の間の角度を提供する）ことのす
べてが、１つの室から他の室への液体のクリープを防止
するはたらきをする。

−ＩＩＩＱに、小さい（毛管の大きさの）接合について
、背圧はメニスカスによって形成される最小の曲率半径
によって制御されるであろう。例えば、円形の断面をも
つ毛管が大きい空間に入って、液体が静水圧下にその空
間中に膨張するとき、メニスカスはほぼ球形であり、そ
して背圧（Δｐ）はヤング−ラプラスの等式によって与
えられる：Δｐ　＝　２　ｒ　／　Ｒ１ここでｒは試料
の流体の表面張力であり、そしてＲは曲率半径である。

参照：ＭｉｌｌｅｒおよびＮｅｏｇｉ、　”Ｉｎｔｅｒ
ｆａｃｉａｌ　Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ；Ｅｑｕｉｌｉｂｒ
ｉｕｎ＋　ａｎｄ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｅｆｆｅｃｔｓ’
、Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒ。

Ｉｎｃ、、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、１９８５、およびＤａｖ
ｉｅｓおよびＲｉｅｄｅａｌ。

”Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ　Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ”、第
二版、ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ
、１９６３６流体が表面と００より大きい角度で出合う
とき、この背圧は幾何学的項によって減少するであろう
。半径、Ｒ１は静水圧が増加するとき変化する（小さく
なる）ので、前圧および静水圧は釣り合う。静水圧が増
加するとき、Ｒは装置の形状寸法および接触角によって
決定される最小値（最大の曲率）に到達する。対応する
背圧は、流停止接合によって維持されうる最大の静水圧
を定める。

他方において、他の室と流れを連続させるべき毛管との
間の接合は、流れを減するよりはむしろ促進するように
特別に設計することができる。流れを促進するために、
対抗するアプローチは流れの停止について上に示したも
のから取られる（例えば、接合の区域を減少するよりは
むしろ増加するか、あるいは断面積を徐々に変化させる
）。このような流れの接合の好ましい例において、流体
流れの方向に延びる毛管のみぞは接合を通過する流れを
促進する。このようなみぞの例は、特定の実施態様にお
いて後に提供する。

背圧は、また、液体が接触する表面が液体と容器の壁と
の間の付着を増加するように変化するとき、つくられる
（例えば、水性試料が親水性表面から疎水性表面に動く
とき）。本発明の装置の種々の内表面の表面性質は、種
々の物理的および／または化学的処理によって調節する
ことができ、そして一般に調節される。同様な装置の表
面の調節の説明について、米国特許第４，７５６．８８
４号（引用によっ５てここに加える）。例えば、プラス
チックの表面を処理してそれらの親水性を増加すること
ができる。装置の全体または特定の部分を処理すること
ができる。あるいは、装置の異なる部分を異なるプラス
チックから作ることができる。毛管流れのために、０〜
９０″、好ましくは１０〜８５＠、より好ましくは３０
〜７０″の接触角が十分である。水性試料のためのこれ
らの接触角を提供するために、毛管表面は親水性であろ
う。非水性液体のために、疎水性表面は適当であろう。

容器の壁の形状寸法および表面の湿潤性の組み合わせを
使用することによって、０　（断面積または表面の接着
の変化なし）から２０ＣＪ１のＲ２０およびこれより高
い背圧の範囲が、液体として水を使用して達成できる。

背圧がＯであるとき、問題の位置は流停止接合ではない
。流路の特定の点、例えば、固定体積の測定室から固定
体積の受容室にかけて、を通過する試料の流れを防止す
るために十分な背圧が存在するとき、流停止接合は起こ
る。

試料の流れが流停止接合において停止するとき、測定室
は固定体積の試料を含有する。希釈剤を希釈剤適用部位
に添加しそして流れが再開されるとき（下の説明を参照
）、希釈剤は固定体積の試料を受容室中に変位させ、そ
して試料を希釈するために受容室中に流れつづける。受
容室中に置かれた内部の室の部分は、測定した固定体積
を定める。

測定室を実際に形成する装置の内部の空間の分画は、装
置の形状寸法に依存するであろうが、装置の操作から容
易に明らかとなるであろう。

流れを開始できる２つの方法は、表面張力による背圧を
減少すること、あるいは流停止接合における静水圧を増
加することである。本発明の好ましい実施態様において
、流停止接合より十分に上の高さに希釈剤適用部位を位
置させて、表面張力によって発生する背圧を克服できる
前方の静水圧を増加させることによって、希釈剤を添加
するとき、流れは自動的に開始される。重力によって発
生する静水圧を使用すると、試料および希釈剤を順次に
添加して（装置に外部の力を使用する必要なしに）試料
を測定しかつ希釈し測定および混合することができる。

前方の静水圧は、また、接合より上の液体カラムの垂直
高さが増加するように、装置を再び方向ずけることによ
って増加することができる。必要に応じて、あるいは望
む場合、試料および希釈剤の完全な混合は、このような
装置において、後述するように、磁気的撹拌棒または他
の手段によって達成できる。

装置の動きは、また、流体流れの開始に使用することが
できる。単一の、鋭い、短い、開始／停止の運動または
振動運動は適当である。単一の鋭い運動または振動は、
それ自体、持続する流体流れを発生さすることができる
。なぜなら、開始および停止の運動は、反対方向に力を
及ぼし、したかって、平均化されるとき、流体の正味の
運動を発生させないからである。しかしながら、初期の
運動は停止法接合において液体試料の前方の運動を生じ
させうるので、表面張力／静水圧のバランスは局所的に
克服される；次いで試料の流体のメニスカスは毛管の区
域と接触するので、流れは開始するか、あるいは液体の
滴は形成し、そして受容室中に落下する。

流停止接合における表面張力による背圧は、接合におけ
る試料と可動部分とを接触させることによって減少させ
ることができる。例えば、試料お−よび希釈剤の両者を
、受容室に導かれる制限した流れの接合において流れを
開始させないで、装置に加えることができるような装置
を製造することができる。可動部分を装置に含めて、流
停止接合における表面張力をその位置に試料を接触させ
ることによって破壊することができる。例えば、レバー
または他の可動部分を使用して流れを再開することが可
能である。１つの実施態様は、実際にメニスカスに接触
するピン（レバーの先端における）を有する。流れを再
開する技術を使用する本発明の好ましい実施態様は、流
停止接合において液体と接触し、そして試料および希釈
剤を混合することのできる、混合棒または同様な装置を
受容室内に含有する。多数の磁気的に作動する撹拌棒（
それらのすべては棒の形態ではないが、それらは一般に
共通した棒の形状をもつためこの用語で呼ばれる）が知
られている。これらの撹拌棒は、ポリテトラフルオロエ
チレンまたは他の不活性のマトリックス中に埋め込まれ
た磁気的または磁気的に感受性の材料からなり、そして
機械的に（例えば、モーター位取り付けられた磁石を回
転するか、あるいは他の方法で動かすことによって）あ
るいは電気的に（例えば、電気モーターのローターを回
転するための回転磁場、または往復電流を発生させるこ
とによって）発生させた動く磁場によって作動される。

受容室内に密に嵌合する大きさの撹拌棒を使用しかつ棒
の位置に近接させて流停止接合を配置することによって
、撹拌棒の正常の運動を利用して、流停止接合における
試料のメニスカスの突起と接触させることができる。こ
のような突起は、装置中に存在する試料および／または
希釈剤からの測定室中の液体を通して伝達される静水圧
のため、あるいは接合の形状寸法のために、存在するこ
とができる。棒は磁気的に所定位置に保持することがで
きるので、試料を装置に添加する間、接触はなされない
。例えば、棒の形状の撹拌棒は、接触が通常なされるで
あろう角度から離れる方向に９０°回転することができ
る。

磁気的撹拌棒に加えて、種々の形態の非磁気的撹拌装置
を使用できる。このような撹拌装置を使用する混合は、
希釈の間または後に、機械的運動によって達成できる。

例えば、装置を側面対側面で傾斜させるどき、受容室内
で前後に動く滑り板を準備することができる。

振動を使用して流れを開始するとき、多数の振動が可能
である。例えば、振動装置は装置の一部であることがで
きる。あるいは、振動装置は、振動運動を流停止接合に
伝達できる任意の位置において外部で装置と接触させる
ことができる。これは、装置が、普通に使用される、硬
質材料から作られる時、装置の任意の点であることがで
きる。

また、磁気的撹拌棒の運動を使用して、流停止接合にお
いて液体と撹拌棒とを接触させないで振動を発生させる
ことが可能である。なぜなら、撹拌棒の回転は典型的に
は装置内の回転であるからである。必要に応じて、振動
は、受容室の壁中で撹拌棒がストライクする突起を含め
ることによって、あるいは撹拌棒がその上で回転する粗
い下表面を準備することによって、増加させることがで
きる。

流停止接合および受容室の位置および形状寸法に依存し
て、流れは自動的に（準安定条件の解放時の毛管作用ま
たは静水圧によって）連続するか、あるいは他の作用（
例えば、再びメニスカスとの接触）を利用して、受容室
内の液体の上昇するレベルが流停止接合の領域と接触す
るまで、希釈剤の静水圧下に試料および希釈剤の滴の流
れを可能とし、前記接触の時、表面張力によって発生す
る背圧はもはや不可能であり、そして流れは固定体積の
受容室が充填するまで続く。気泡の捕捉を防止するため
に設けられた平滑な流れを除外して、受容室について特
定の制限は存在しない。受容室の下部に試料および希釈
剤の入り口を形成しかつベントに向かって上方に傾斜す
る受容室の上表面を設けることは、両方とも、気泡の捕
捉を回避する。

ベントは、単に、装置から液体の排出を回避するために
流停止接合によって終わる小さい穴であるか、あるいは
液体を排出しないで気体を排出させるために設計された
より複雑なベント（例えば、空気を通過させるが、親水
性液体を通過させることのできない、微孔質、疏水性の
栓）であることができる。

本発明の装置を使用して測定および希釈できる試料の大
きに理論的上限は存在しないが、この方法および装置は
少ない量の液体を測定しかつ希釈するためにとくに適す
る。したがって、測定室は、一般に、０．１〜１００　
μ、好ましくは１〜３０ｍ、最も好ましくは３〜１０バ
の体積を有する。受容室は、一般に、３〜１０００μ、
好ましくは１０〜３００４１最も好ましくは３０〜１０
０　＃の体積を有し、これによって１０’：１〜３：１
、好ましくは１０３＝１、最も好ましくは１００：１〜
１０：１の希釈比を提供する。毛管流れが起こる流路は
、通常、約０．０１ｗ〜２ｆｉ、より通常約ｏ、　ｉ　
ｔｍ〜１削の対向する壁を有する。毛管の空間は管状（
これは必然的に円形の断面を意図しせず、正方形または
他の規則的な形状であることができる）であるか、ある
いは平らな板および側壁によって形成された空間を表す
ことができ、側壁は毛管の距離より離れた間隔である。

少なくとも１つの平らな側面（例えば、正方形の断面区
域、隣接する側面をもつ長方形は長さが１：２〜Ｉ：４
以下の倍率で異なる、または半円形）をもつ管状室は、
流路を２つの隣接する表面の接合によって形成し、側面
の１つが平らであることができる場合において、製作が
容易であるので好ましい。

装置ごとおよび試料ごとの試料体積および希釈剤体積の
変動は、ある数の因子によって決定される。

１、装置の形状寸法、測定室のとくに長さ対断面の比。

一般に、この比が大きいほど、精度はよくなる。この比
は、流停止接合に関して流れの停止における試料の流体
のメニスカスの位置が変動に影響を及ぼす程度を決定す
るであろう。

２、装置ごとの表面の毛管性の寸法の変動。技術状態は
約１％の再現性を示唆している。

３、試料ごとの表面張力および接触角の変動。

所定の型の典型的な試料、例えば、血漿についての可能
な値の限定された範囲が存在する。好ましい寸法につい
て、このような変動は有意誤差を生ずることが期待され
ない。

４、希釈剤による試料の変位の程度における変動−ここ
における因子は次のとおりである：ａ）フィーダー管中
への逆流；ｂ）測定室内の希釈剤および試料の混合の程
度。試料ごとの変動は、試料の粘度および密度および希
釈剤の粘度および密度における変動によって調節される
。多くの典型的な試料流体（例えば、血漿）についての
試料の粘度および密度の変動は非常には大きくない。希
釈の粘度および密度は、理想的には、最良の結果のため
には、試料のそれと非常に多くは異ないように思われる
。

これらの因子を考慮すると、好ましい寸法を使用する試
料の体積における起こりうる変動の推定は１％より小さ
い範囲である。同様な考察は、試・料の性質の変動が重
要でなくなる（希釈のため）の場合を除外して、希釈剤
の体積の変動に適用される。

試料の毛管を充填する時間は、よく知られた物理的原理
から計算できる（参照、Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅ旦匹ｅｒ
’５Ｈａｎｄｂｏｏｋ　（１９７３）第５版、ＲｏＨ，
Ｐｅｅｙ　＆　Ｃ，Ｈ，ＣｈｉｌＬｏｎ。

ＭｃＧｒａｗ旧１１．Ｎｅｗ　Ｙｏｗｋ）　ｏ一般に、
時間は最小である。好ましい充填時間は５分より短（、
より好ましくは１分より短（、理想的には１０秒より短
い。メニスカスが希釈のために必要となった（希釈剤の
添加、装置の機械的または電気的活性化）後、流体流れ
前に経過する時間は有意であることがある。１分より短
い時間は望ましく、好ましくは１０秒より短く、最も好
ましくは１秒より短い。

流体流れの遅延は、明らかに、初期の準安定の条件の発
生から生じ、これは、多分初期の準安定の流れの停止の
説明において前述した機構によって、時間経過と止もに
克服される。

試料適用部位は、測定室を充填するために十分な試料を
含有し、かつ試料適用部位に適用した試料が、試料適用
部位をオーバーフローすることによって失われないで測
定室に直接流れるように、十分に速い流れを可能とする
ことができなくてはならない。

希釈側適用部位は、希釈剤が流れる測定室、介在する流
路または周辺の流路（例えば、試料適用部位へ逆流する
希釈剤）および試料（または受容室内に存在する可動部
分または撹拌棒）によって占有されない受容室内部の体
積の残部を充填するために十分な液体の希釈剤を含有す
ることができなくてはならない。受容室が試料および希
釈剤で充填されるとき流れは停止するので、希釈比はこ
の最後の体積および測定室の体積によって決定される。

例えば、測定室の大きさが５　ｐｉであり、そして受容
室が１５Ａｌｌの体積をもつ撹拌棒を含有する１２０Ｉ
ｌｌの内部の合計の体積を有するとき、希釈比は２０：
１（２０体積の希釈剤、すなわち、試料の各単位体積、
すなわち、５Ｉにつき１００ｕ１）であろう。

本発明の装置において好ましい小さい体積を使用すると
き、希釈剤の添加が流れを自動的に再開することを意図
されるとき、０．１〜２０ｃｍ、好ましくは０．３〜１
０ｃｍ、最も好ましくは１〜５ｃＩ１１の１１ｔｏの範
囲の制限された流れ接合の背圧を使用する。前の場合に
記載したそれぞれの上限より大きい背圧は、流れをある
他の理由で開始するとき、使用できる。

範囲の上限および下限を示すこの明細書における説明は
、任意の組み合わせで利用できる、１系列の上限および
１系列の下限を個々に表示するものとして解釈されるこ
とを認識すべきである。例えば、典型的な上限および好
ましい下限は、組み合わせで使用して、中間の好ましい
値の範囲を定めるにとができる。

試料を希釈しかつ混合することに加えて、本発明の装置
は、また、混合前に試料を第１試薬と特定した量の時間
にわたって自動的にインキュベーションしかつ第２試薬
とインキュベーションすることができる。インキュベー
ション時間は、充填操作にたいして独立にすることがで
きる。これは、受容室の異なる表面または表面の区域上
に試薬を供給することによって達成される。例えば、適
当な乾燥状態の第１試薬を受容室の底面に存在させ、そ
して第２試薬を受容室の上表面に存在させることができ
る。試料はまず受容室に入るとき、それは第１試薬と接
触する。次いで、液体が受容室を充填するとき時間のず
れが存在し、その間最初のインキュベーションが起こり
うる。この時間の間に混合を、必要に応じて、実施する
ことができる。

試料および希釈剤が受容室に到達したとき、第２試薬は
接触しそして反応に入る。試薬のある数のゾーンを受容
室の異なる場所に準備することができる。インキュベー
ション時間は、受容室（底から充填する室について）の
底面より上の試薬の帯びの高さを変化させることによっ
て、あるいはそうでなければ充填プロセスにおいて後に
到達する点に試薬を配置させることによって（例えば、
室が水平的に充填されるとき、流停止接合から異なる距
離における垂直の帯）、受容室の体積および形状を変化
させることによって、および希釈剤が試薬室に入る測度
を変えることによって調節することができる。

この最後の態様は、「流れ制限装置」　（これは流停止
接合の一部であるかまたは異なることができる）準備す
ることによって制御できる。例えば、希釈剤室と測定室
との間の開口の大きさを調節して、それらの間の流れを
制御する。希釈剤が試薬室に入る速度を制御する追加の
因子は、希釈剤室の寸法、流停止接合より上のその高さ
、および希釈剤が流れる流路中の任意の点における断面
積である。また、流れの制限は受容室からのガスベント
において達成できる。

受容室を充填するための時間は、装置の構成パラメータ
ーおよび試料および希釈剤の粘度および密度によって制
御されるであろう。問題の範囲は、０．１秒〜１０分、
好ましくは１秒〜２分、最も好ましくは１０秒〜１分で
ある。ここに記載する設計のパラメーターは、試料の実
験と組み合わせることができ、容易に所望の充填時間の
選択を可能とする。

受容室より非常に大きい希釈剤室を準備することによっ
て、流速の変動、したがって充填およびインキュベーシ
ョンの時間の変動は最小となるであろう。しかしながら
、使用者が希釈剤室を完全に充填しないとき、多少の変
動はなお起こりうるであろう。したがって、希釈および
インキュベーション時間のより正確な制御は、過剰の希
釈剤のためにオーバーフロー室をもつ希釈剤室を準備し
、そして、オーバーフローが起こるまで、希釈剤室を充
填するように使用者に指示し、これによって装置の各操
作の間開ｍｌの希釈剤高さを得ることによって達成する
ことができる。追加の改良は、充填操作の開始から終わ
りまでにおける高さの変動が最小となるように、希釈剤
室に広い断面積を設けることによって達成できる。この
ような大きい室は、必要に応じて、オーバーフロー室を
準備しないで、線まで充填することによって使用できる
。

容器を破砕することによって解放される希釈剤の密閉容
器を、また、使用して充填およびインキュベーションの
時間を制御しかつ同一装置内に存在しうる固体の試薬と
液体の試薬を分離することができる。

最初の１６個の図は、単一の希釈を実施する、本発明の
多数の実施態様を例示するために準備した０図面に示す
実施態様は、包括的であることを意図せず、そして添付
した特許請求の範囲内に包含される多数の他の実施態様
は本発明の分野における当業者にとって明らかであろう
。第１図〜第１０図において、液体と接触するただ１つ
の内表面が示されている。第１１図および第１２図は、
外部の表面（そのへりは実線で示されている）および内
部の表面（そのへりは破線でしめされている）の両者を
含む装置全体を示す。第１図−第１０図の内表面によっ
て示される実施態様は、第１１図、第１２図、またはこ
れらの図面の組み合わせまたは変更に類似する実際の装
置の形態で製作することができる。例えば、第１図およ
び第２図における内部の液体接触表面によって概略的に
示された実施態様は、第１１図にその全体で示す実施態
様に密接に類似する。第１３図〜第１５図は、外部およ
び内部の表面の両者を示すために多数の観点において本
発明の実施態様を示す。

第１図は、本発明の第１実施態様の垂直断面図を示す路
線図である。試料適用部位１０は、細い毛管１２によっ
て接合１４において測定室２０へ接続された浅いウェル
またはくぼみである。測定室２０は、垂直であり、そし
て接合１４より上に区画２２および接合１４より下に区
画２４をもつ。

液体試料を適用部位１０に添加するとき、液体は毛管１
２を通って、接合１４において測定室２０の中に流入す
る。第１図において、室２０はまた毛管の寸法をもつ、
毛管の寸法とは室が毛管作用によって充填するために十
分に小さい断面積であることを意味する。毛管作用は室
２０の区画２４において重力によって促進される。試料
が室２０の底部に到達したとき、流れは停止波接合５０
において停止する。第１図において区画２２で示す、接
合１４より上の室２０の部分は、毛管作用によって充填
される。静水圧は、また、室２０の充填室２８のために
利用されるが、試料適用部位１０における液体レベルよ
り上に存在する、充填区画２６のためには静水圧は利用
されない。本発明のこの実施態様において、測定室２０
の接合および希釈剤通用部位３０において流停止接合５
５が存在し、これは過剰の試料が希釈剤適用部位中に流
入するのを防止する。

流停止接合５０の形状寸法および表面特性は、試料の静
水圧を克服するために十分な背圧を提供するように選択
する。この静水圧は流停止接合５０より上の試料の最高
高さから計算することができ、その高さは、この実施態
様において、停止波接合５０より上の試料適用部位（１
０）の上部の垂直高さ（すなわち、高さ５２）である。

接合は室２０を形成する垂直管と室４０の上水平表面と
の交差によって形成される。背圧を制御する主な設計の
特徴は接合の断面であり、その面積を減少させて高い背
圧を発生させかつ増加させて低い背圧を発生させる。

希釈剤を希釈剤適用部位３０に添加するとき、静水圧の
得られる増加は、流停止接合５０における前圧を克服し
、そして測定室２０内の試料を希釈剤によって受容室４
０中に推進させる。受容室４０内に含有される空気また
は他の気体はベント６０から排出され、このベントは流
体が出るためには小さすぎる（すなわち、ベントは、ま
た、流停止接合として作用するが、希釈剤の静水圧が克
服できない前圧を有する）。多数の他のベント配置を、
また、利用できる。

本発明のこの実施態様において、流停止接合５０におい
て流れを開始するための手段は、単に液体の追加の高さ
および、希釈剤適用部位を測定室２０より高く配置する
ことによって発生した追加の圧力ヘッドである。希釈剤
適用部位は、受容室４０と比較したとき、十分に大きく
て、受容室４０が充填されるまで、十分な圧力ヘッドは
希釈操作の間維持される（すなわち、希釈剤適用部位３
０が部分的に消耗されたときでさえ、圧力ヘッドは流停
止接合５０にける背圧を克服するために十分である）。

圧力ヘッドは、また、流路中の粘性抵抗によって生ずる
流れに対する抵抗を克服するために十分でな（てはなら
ない。

除去可能なキャップ１１　（これは滑り配置で試料適用
部位１０に、完全に除去可能にまたはヒンジであるいは
、より好ましくは、取り付けられている）は、適用部位
への液体の逆流を防止するために使用することができる
。カバー１１が希釈剤の適用前に所定位置に固定される
とき、この装置のこの区画におけるベントの不存在は毛
管１２中への液体の逆流に抗するであろう。キャップが
存在しないと、希釈剤を３０に添加するとき、毛管２０
および１２を通りかつ試料適用部位１０へ戻る多少の初
期の流れが起こるであろう。十分な希釈剤を３０に添加
して、流停止接合５０における背圧が克服されるように
すると、測定室２０を通って受容室４０中に入る流れが
また起こるであろう。５０におけうる表面張力を破壊す
るために有限の時間が要求され、こうして受容室４０の
中への流れは初期の毛管１２中への逆流より後になる。

種々の毛管および室における流体流れの方向および大き
さは、装置の寸法、流体の粘度および密度、および種々
の液体カラムの高さに依存する。

希釈剤を添加した後であるが、流停止接合５０を通る流
れが開始する前に、２０から１２および１０の中への試
料（および／または希釈剤）の逆流が存在するであろう
。流れが５０を通して開始した後、２０からの試料（お
よび／または希釈剤）の流れは１２および２４の間に分
配され、そして次ぎによって制御される： Ａ、圧力ヘソド：圧力が増加すると、流れは増加する。

Ｂ、管の長さ：長さが増加すると、流れは減少する。

Ｃ０断面：断面が増加すると、流れは増加する。

Ｄ、粘度二粘度が増加すると、流れは減少する。

試料は（ａ）室４０中に置換され、（ｂ）毛管１２中に
置換され、そして（ｃ）管２０において希釈剤と混合さ
れるであろう。試料の精確な置換は列挙した種々の因子
によって制御されるである。

しかしながら、所定の装置（および同一寸法に作られた
コピー）について、これらの因子の特定は、試料の再現
可能な量を受容室４０中に変位させることを保証する。

希釈装置において最も重要であるのは試料希釈の再現性
である。なぜなら、希釈の実際の程度は、試料の初期の
測定および／または装置内のより速い段階における流れ
のタイプに有意に影響を及ぼさないで、受容室の大きさ
を変更することによって容易に調節できるからである。

こうして（Ａ）キャップ１１を使用して１２を通る逆流
を遮断することによって、すべての流れは４０中に入る
であろう、あるいはＣＢ）断面１２を断面２０より非常
に小さ（し、長さ２４を長さ１２に関して短くし、そし
て圧力ヘッド５２を希釈剤の圧力ヘッド（７０および２
２）に関して小さくすることによって、１２中への逆流
を最小にし、そして２４を通って４０に入る流れに関し
て無視可能にすることができる。

４０中に置換した試料の体積の精度は、管２０中で試料
および希釈剤を混合することによって解決することがで
きる。毛管２０の区画における混合の程度がアッセイご
とに変化する場合、区画２４を下に動いて４０に入る流
体の組成はまた変化するであろう。区画２２の長さを最
小にすることによって、この問題は無視できるようにす
ることができる。混合を最小にするための他の技術は既
に述べた。

第２図は、同様な実施態様を示すが、主として、毛管１
２が測定室２０に希釈剤適用部位３０に非常に近い接合
１４において入ることにおいて異なる。これは接合１４
における静水圧を減少し、そして毛管１２を通って試料
適用部位１０中に戻って流れる希釈剤および試料の傾向
を低下させる。

第３図は、第１図に示す実施Ｂ様の追加の変更を示す。

主な差異は、毛管１２が流路２０より大きく、その結果
測定室２０は接合１４において始まり、そして制限され
た流れ部位５０へ延び、この部位５０は受容室４０内の
その底付近にとちょうど位置する。この装置の残部およ
びその操作は前述したとおりで′ある。この実施態様に
おいて部位３０において希釈剤を添加すると、接合１４
および毛管１２を通り、試料適用部位１０に戻る流れが
発生するであろう、しかしながら、この実施態様におい
て、この逆流による害は発生しない。

なぜなら、測定は接合１４において開始され、そしてこ
の接合から希釈剤適用部位３０へ延びる接続それ自体あ
るいは管または他の室の部分を含まないからである。試
料適用部位１０を閉じかっ流路１２に大きい直径を与え
ることによって、逆流は促進される。

さらに、流停止接合５０が受容室４０の底付近に存在す
るように、管２０を延長することによって、希釈剤適用
部位３０に大過剰の希釈剤を維持する必要はもはやない
。５０における表面張力が克服されかつ小さい体積の試
料および希釈剤が受容室４ｏに入った後、液体の表面は
室４ｏの底に接触し、そして流れの混乱を排除する。し
たがって、室４０に入る希釈剤の流れ歯、静水圧ヘッド
が５０における正常の背圧を克服するために要求される
ものよりも低下した場合においてさえ、受容室４０が充
填されるまで、続く。なぜなら、停止波接合５０におけ
る空気ギャップの不存在は背圧の発生を防止するからで
ある。

前述の３つの実施態様のすべては、測定室２０として毛
管室を有する。第４図に示す実施態様は、毛管作用によ
って充填できない測定室２０を有する。流停止接合５０
は、室２０から室４０に至る小さい出口を有することに
よってつくられる。静水圧は流体の体積にたいして独立
であるので、流停止接合の設計は前述のものと異ならな
い。しかしながら、このような実施態様において、接合
１４、試料が室に入る位置、は、室２０の上部に位置し
なくてはならないか、あるいは試料適用部位１０は室２
０に十分な静水圧を提供しな（ではならない。なぜなら
、毛管作用は試料を上方に誘導するために有効でないか
らである。この装置の残部およびその操作は前述のした
とおりである。

上の実施態様は垂直の測定室２０を利用する。

水平（または混合した垂直／水平）の配置は、また、可
能である。第５図に示す実施態様は、水平の測定室２０
を利用する。第５図は、また、ある数の他の可能な変更
を示す０例えば、フィルター１３が試料適用部位１０に
存在する。このフィルターは、例えば、赤血球を白血球
と分離できるガラスフィルターであることができ、こう
して適用部位１０に通用した全血試料をろ過して毛管１
２によって抜き出される血漿試料を得ることができる。

室２０における毛管作用は、再び、この室を充填するた
めに利用される。流停止接合５０は試料が受容室４０中
へ流れるのを防止する。第２停止流接合５５は、試料が
希釈剤通用部位３０に入るのを防止する。希釈剤適用部
位を停止波接合５０より垂直上に配置することによって
、静水圧は再び試料を受容室４０中に推進するために利
用される。この実施態様は、また、室４０において試料
および希釈剤を混合するための撹拌棒８０または他の手
段を含有する。

第５図に示す実施態様の形状寸法をわずかに変更するこ
とによって、流れを開始する手段として混合棒８０を使
用することが可能である。第６図に示すように、流停止
接合５０を室の底に配置することによって、５０におけ
る試料のメニスカスを撹拌棒８０と、それが回転してい
るとき、接触させ、これによって撹拌棒を回転させて流
れを起こすことができる。高い圧力ヘッドは必要ではな
いので、希釈剤適用部位３０を、流停止接合５０におけ
る背圧を克服するために不十分な、より低い高さに配置
することができる。しかしながら、希釈剤部位３０は、
いったん流れが開始したとき、室４０を充填するために
十分な静水圧を提供しなくてはならない。

第６図に示される実施態様の形状寸法についての変動は
、第７図に示されており、この図面は垂直断面図よりは
むしろ上からの平面図を示す。試料適用部位１０は、接
Ｖｔ１２によって毛管の測定室２０へ接続されている。

接合１４は測定室２０に沿った任意の点に位置すること
ができる。管１２の断面積は、管２０のそれより非常に
小さい。

希釈剤適用部位３０は室２０の１端に位置しく流停止接
合５５によって接続されている）、これに対して受容室
４０は他方の端に位置する（流停止接合５０によって接
続されている）。撹拌棒８０は受容室４０内に存在し、
この室はベントを有する（図示せず）。希釈剤適用部位
３０は上に位置するか、あるいは壁を含有し、これらの
壁は受容室４０の高さより上に十分に高く位置して希釈
剤が試料を受容室中に推進できるようにする。しかしな
がら、高さの差は流停止接合５０におけ乏背圧を克服す
るために不十分である。むしろ、この背圧は、５０にお
ける試料のメニスカスが撹拌棒／流れ８０の開始のため
の手段と接触するとき、解放される。

また、流れの開始のための手段として振動を使用するこ
とによって、この装置または前述の装置のいずれをも操
作することが可能である。停止波接合における流体の動
きは、振動の振幅および振動数が十分である場合、背圧
を克服するために十分である。次いで、はんのわずかの
静水圧が流れれの維持に必要であるか、あるいは流れは
、後述するように、毛管の受容室を使用することによっ
て維持することができる。

第８図は第７図に示す実施態様の変更を示し、ここで接
合１４を通って試料適用部位１０への逆流は許される。

管２０の断面積は管１２のそれより非常に小さい。した
がって、測定室２０は、第３図について前述のように、
接合１４から流停止接合５０と測定される。この装置の
残部および操作は第７図において記載されるとおりであ
る。

第９図は、単一の適用部位が試料の通用および希釈剤の
適用の両者のために働く、本発明の実施態様を示す、第
８図に示す断面図は、試料を最初に添加するための適用
部位１０／３０を有する。毛管流路２０は測定室として
働く。ベント（９）は溜９０中に形成されている。吸収
材料、例えば、綿を溜９０中に存在させて、必要に応じ
て、液体を吸収させることができる。溜９０を設けるこ
とによって、過剰の試料を抜き出し、こうして希釈剤を
後に添加するとき、適用部位１０／３０中に試料が本質
的に残らないようにする。１０／３０中に残る少量の試
料は、寸法を適当に選択することによって、試料の体積
（２０）に比較して無視出来るようにすることができる
。十分な希釈剤を添加して、測定室２０中に保持された
試料を受容室４０中に推進させる。ポンプの大きさを適
切にすることによって、過剰の試料を保持するために十
分であるが、適用部位１０／３０に添加するための量の
希釈剤を含有するためには不十分にし、この装置は試料
の受容室への推進を確実にして操作することができる。

この装置の残部およびその使用は前述したとおりである
。

本発明の実施態様は、部分の間で流体を動かすために毛
管作用にのみ頼るように設計することができる。第１０
Ａ図および第１０Ｂ図は、このような装置の水平断面図
および垂直断面図を表す。この実施態様と第９図の前の
実施態様の間の差は、受容室を毛管作用によって充填で
きるということである。流停止接合５０は小さいが、急
激に広がる毛管である。毛管の空間を全体を通じて利用
することによって、極端に小さい体積を測定かつ混合す
ることができる。部位１０／３０に適用される試料は室
２０を充填するが、最初んに流停止接合５゜を通して流
れない。静水圧が十分に低くとどまる場合、流れを発生
させないで希釈剤を適用部位１００／３０に添加するこ
とができる。しかしながら、いったん振動または鋭い運
動によって試料が部位５０におけるギャップを横切ると
、流れは毛管作用によって受容室４０中へ流れ続ける。

別の振動装置を設けるか、あるいは撹拌棒８０と操作の
とき接触して、この撹拌棒を使用して装置を十分に振動
させて流れを開始させる、粗い底表面または他のくぼみ
を室４０に設けることができる。

第１１図は本発明の装置（破線で示す外部の表面を含む
）を示す斜視図であり、ここで測定室２０は垂直であり
、そして流れを開始する手段は希釈剤適用部位３０およ
び停止法接合５ｏの間で垂直高さが異なる。受容室４０
はブロックの長さを横切り、ここで種々の室は２つの端
の窓４２および４４を提供するように形成されており、
これらの窓は測定のための光学通路を定める。ベント６
０は、希釈剤適用部位３０の上部に等しい高さで出口に
、上方にブロックを通って行くことが示されている。実
際のベント出口をこの高さに配置し、そしてベントの直
径を小さくすることによって小さい内部のベント体積を
維持すると、ベントに入る液体によって発生する誤差は
最小となる。

受容室４０が充填された後、ベント出口は希釈剤適用部
位３０に残留する希釈剤の高さより上に存在するので、
静水圧はベントからの漏れをひきおこすために利用され
ない。第１１図の装置は、片を一緒にしたとき、示す内
部の空洞を形成する２またはそれより多い片から製造す
ることができる。

第１２図は、測定室２０が第５図および第６図（垂直断
面図）および第７図および第８図（平面図）に示すもの
に類似する方法で、水平である、本発明の実施態様の斜
視図を示す。この実施態様において、希釈剤適用部位３
０を除外したすべての部分は、１９８６年６月１日に出
願された米国特許第８８０，７９３号に記載されている
型の２片の薄いプラスチックのカード様装置の形態で製
造できる。

希釈剤適用部位３０は、上方に延びるシリンダーを平ら
な装置の表面に適当な位置で取り付けることによって製
造される。示す実施態様において、撹拌棒８０は第６図
に示す実施態様について記載したものに類似する方法で
、流れを開始する手段として作用する。しかしながら、
また、第５図に示すものに類似する方法で、適用部位３
０における希釈剤からの静水圧を利用して流れを開始す
ることが可能である。この装置の他の部分およびそれら
の操作は前述したとおりである。

第１３図−第１５図は、以下の実施例において詳述する
。

第１６Ａ図は、２つの室の間の接合において流れを停止
させることを意図せず、むしろその交差を通過する流れ
を促進するために意図する接合の斜視図である。毛管の
大きさのみぞ１５は、毛管１２から室２０の中に流れを
促進するために設けられている。試料は流路１２からみ
ぞ１５の中に流れる。第１６Ｂ図の垂直断面図に示され
ているように、毛管１２および室２０の間の接合１４ば
、そうでなければ、流停止接合として作用する。毛管み
ぞ１５を設けることによって、試料を推進させて接合１
４を過ぎてクリープするようにさせる。

みぞ１５は毛管の寸法であり、そして流路１２からの試
料を捕捉し、そしてそれを接合１４を過ぎて誘導させる
ことができる。みぞ１５は第１６図に示すように室２０
の回りに完全に延びることは必要でないが、交差する室
の間の毛管の接続を提供することのみが必要である。

本発明の装置のすべては、前述したか否かにかかわらず
、普通の方法で使用できるが、個々の工程を実施するた
めの手段において多少の変更が存在する。試料をすべて
の場合において試料通用部位に添加する。試料は外部の
エネルギーを加えないで（すなわち、ポンプ、真空、空
気圧などを利用しないで）試料適用部位から固定体積の
測定室の中に流れる。固定体積の測定室は１または２以
上の接合において終わり、これらの接合は希釈剤の添加
前に試料の流れを停止させる。次いで、希釈剤を同一装
置の希釈剤適用部位に添加する。試料の添加および希釈
剤の添加の２つの工程は、通常述べた順序で実施する。

なぜなら、希釈剤適用部位および試料適用部位の両者は
測定室に接続されているからである。希釈剤を最初に添
加するとき、試料よりむしろ希釈剤は測定室において測
定される。しかしながら、ある実施態様は、測定室から
希釈剤を排除する設備が設けられている場合、試料が測
定室中に存在するまで、試料の添加前に、装置内に希釈
剤を存在させることができる。例えば、コラシプルバッ
グを試料の添加前に希釈剤適用部位に配置することがで
きる。試料を装置に添加し、そして試料が測定室を充填
したのち、バックを破裂することができる。破裂可能な
不透過性材料のバリヤーは、また、利用して希釈剤が測
定室中に早期に入るのを防止できる。試料および希釈剤
の同時の添加と測定室中への異なる速度の組み合わせ（
試料は希釈より速く流れる）は、また、同一の結果を達
成できる。本質的な特徴は、試料室が希釈剤の充填より
前に試料で充填されるということである。これが機械的
弁、破裂可能なバッグ、試料および希釈剤の適用順序、
あるいは他の手段によって達成されるかどうかは、本発
明の実施にとって重要ではない。

添加した希釈剤は、測定室および流停止接合をとおって
、固定体積の測定室中に流れる事ができる。しかしなが
ら、この流れはそれを開始するための外部の活性化なし
に、かならずしも起こる必要はない。ある場合において
、外部の活性化は必要である。なぜなら、希釈剤適用部
位への希釈剤の添加によって生ずる追加の静水圧は、流
停止接合における表面張力のための背圧を克服するため
に十分であることがあるからである。他の場合において
、静水圧は不十分であり、そして流れを開始するための
他の手段を、前述のように、使用しなくてはならない。

受容室の充填の間、その中に捕捉された空気又は他の流
体はベントを通して解放される。ヘントは十分に小さく
して流停止接合を形成し、こうして液体が受容室内に捕
捉されるようにするか、あるいはベント出口は希釈剤適
用部位における希釈剤のそれより高いレベルに位置して
、静水圧が有意の体積の液体を受容室から外に強制的に
出さないようにする。

本発明の装置は、他の自動的測定装置に比較して、構成
及び操作の両者において、非常に簡単である。典型的に
は、動く弁または他の部分は、流れを再開するために流
停止接合において液体表面と接触するための撹拌棒また
は可動部分以外の単一の希釈を実施する（ある実施態様
において）実施態様において存在しない。この部分は磁
気的に可動であることができ、さらに撹拌棒として利用
して受容室において試料および希釈剤を混合することが
できる。

本発明の停止流接合は、室の直径、液体の表面張力、圧
力ヘッドなどを変化させるためのここに記載する基準お
よび背圧および液体の流れに関する既知の物理的原理を
使用して容易に設計すことができる。多少の例示的計算
は、下の実施例に記載されている。

試料の系統的希釈が可能であるカートリッジの実施態様
の部分は、試料適用部位、混合室、希釈剤適用部位、混
合物単離室および測定室、および混合室から流体を混合
物単離室および測定室中に流すことを制御する、少なく
とも１つの弁を包含する。希釈剤適用部位から混合室へ
の流体の流れを制御する第２の弁は、カートリッジの一
部として存在することができるか、あるいはカートリッ
ジを嵌合する装置の一部として存在することができ、前
記弁は毛管通路中の液体の流れを制御するためのカート
リッジ中のベントを操作する。ある実施態様において、
試料測定室はまた存在するであろう。前述の弁をもたな
い第１実施態様と対照的に、種々の簡単な弁を設けて、
装置の内部の室の間の流体の通行を制御することができ
る。１つのみの弁が単一のカートリッジ中に存在するが
、複数の弁が存在することができる。これらの弁は、前
述の装置中に存在する直線の流れの配置と対照的に同−
室の複数の使用（例えば、単一の混合室における系統的
希釈）ならびに複数の混合室における複数の希釈および
混合を可能とする。

種々の部分および種々の部分の機能は、試料を装置に適
用しかつ系統的に希釈するとき、作用の過程に従って理
解することができる。以下の説明は有機化のこのプラン
に従う。

試料、試料適用部位、希釈剤適用部位、試料測定室、お
よび混合室は、単一の希釈を実施する第１実施態様につ
いて前述したとおりである。しかしながら、第２実施態
様の装置は、少なくとも１つの弁が存在することにおい
て異なり、前記弁は、例えば、廃物流体の混合室からの
排出、または混合した試料および希釈剤が静水学的に接
続した測定室へ入るのを制御し、そして、また、混合室
内で調製された混合物の一部を試料採取しかつ測定する
点でこの第２実施態様は異なる。さらに、他の弁、例え
ば、希釈剤適用部位から希釈剤の流れを制御する弁は本
発明の装置中に存在することができる。

本発明の実施態様において、混合室を使用して、希釈剤
適用部位より小さい混合室を準備することによって、希
釈剤の体積を決定することができる。

他の場合において、希釈剤の体積を希釈剤適用部位の体
積によって決定し、この場合において混合室は試料およ
び希釈剤の合計した体積と少なくとも同程度に大きく、
通常それより大きい体積をもつ。

気泡の捕捉を防止するために平滑な流体の流れを形成す
るという以外、混合室の形状寸法に関して特別の制限は
存在しない。受容室の下部に試料および希釈剤を入れ、
そしてベントに向がって上方に傾斜する受容室の上表面
を準備すると、捕捉される気泡は回避が促進される。混
合室が試料および希釈剤の結合体積より大きい場合、ベ
ントは好ましくは混合室の非湿潤性の上部分である。捕
捉された空気を排出できるベントまたは他の手段は、空
気の捕捉が装置の種々の室および／または流路の間の液
体の通行を妨害する、すべての位置に設けなくてはなら
ない。

系統的希釈のカートリッジの実施態様における流路およ
び室の大きさは、単一の希釈の実施態様におけるものに
ん類似する。

系統的希釈お混合の可能性は、混合室に静水学的に接続
された混合物の測定室お単離室、および混合室から混合
物単離室への流体の通行を制御する弁をによって提供さ
れる。第１希釈は上に示したように起こり、その間、示
した弁は閉じて混合室からの液体の逃げを防止する。混
合物が形成した後、混合物測定室への流れを制御する弁
を開き、そして流体は混合室から静水圧および／または
毛管作用の影響下に流れる。混合物が流入する混合物単
離室の部分は、混合した試料および希釈剤の合計の体積
より体積が小さい。この体積は、室の形状寸法、混合室
中の液体から利用されうる静水圧の量、および存在する
毛管力によって決定される。もとの混合室中で第２希釈
を実施するか、あるいはそれ以上の希釈および／または
分析のために混合した試料および希釈剤の単離された部
分を他の位置に位相することのどちらを意図するかに依
存して、種々の形状寸法を設けることができる。

例えば、混合物単離室は管（これは円形の断面を意味し
ない）であることができ、その少なくとも一部は混合室
および混合物測定室の接続点から上方に延びる。弁が開
いているとき、混合物は混合物単離室中に、２つの室中
の液体のレベルが等しくなるまで、流入し、これによっ
て静水圧を均等にする（毛管作用は無視できると仮定す
る）。混合物のこの部分が弁を閉じることによって単離
された後、混合物の残部を、混合室中の廃物流体出口に
専く第２弁を開くことによって、混合室から排出するこ
とができる。第２弁を閉じた後、第１弁を開くと、混合
物の単離された部分は混合室へ戻ることができる。次い
で、第２希釈を混合室内で実施することができる。

あるいは、混合物測定室の一部は、第１弁より下に、例
えば、■またはＵ字形で延びることができ、他の部分は
上方に延びる。混合物測定室の下の点に第３弁を設ける
と、第１混合物の測定した部分を第２混合室中に排出す
ることができる。この実施態様において、混合室中に廃
物流体の出口は不必要である。なぜなら、第１混合物か
ら第１希釈混合物の残部を除去する必要はないからであ
る。この実施態様において、第２測定は、また、第１の
それに類似する。すなわち、停止流接合によって終わる
測定室を使用して、第２希釈によって後に希釈するため
の混合物を測定することができる。

いずれかの実施態様において、測定室の直径を毛管の寸
法とし、こうして混合物測定室において混合物が上昇す
るレベルを決定するとき、毛管力が意味があるようにす
ることができる。この高さは、ベントあるいは大きい直
径のセグメント（例えば、漁家）を設けて毛管作用を破
壊することによって容易に調節することができる。

本発明の装置は、特定のアッセイで使用するために設計
することができるか、あるいは種々の弁を開閉し、そし
て種々の希釈剤の含量に依存して、複数のアッセイを実
施できる装置として製造することができ、ここで前記希
釈剤は試料中に存在する分析物に依存する検出可能なシ
グナル（例えば、色反応）の発現のための試薬を含有で
きる。

室および／または流路の間の液体の通行を制御するであ
ろう任意の型の弁を、本発明の装置において使用できる
。簡単な外部の力を加えおよび解放することによって、
開閉の位置の間で動くように作動可能な簡単な弁は好ま
しい。

このような弁の例は、液体の通路の中にあるいはそれに
隣接して存在する、弾性遮断弁を包含する。例えば、弾
性遮断部材は、遮断部材がその正常位置にあるとき、通
路の狭い部分が弾性遮断部材によって遮断されるように
、収束または発散する通路の中に存在することができる
。流路の制限された部分から離れる方向にかつ流路のよ
り広い部分に向かって力を加えると、遮断部材を流路の
狭い壁から離れる方向に動かすことによって、弁は開く
であろう。あるいは、常態で開いている弁設けることが
でき、この弁は液体をカットオフする位置に弾性遮断部
材を動かすことによって遮断される。このような弁の特
定の例は、下に詳述する。

このような弁の他の例は、流体流路を横切る、流路と密
接にかみ合う滑りピンを包含する。このピンは、それが
第１位置にあるとき、流路を通る流れを遮ることのでき
るセグメント、およびピンが第２位置にあるとき、流路
を通る流れを可能とするセグメントを有する。このよう
なピンの例は、ピンの２つの対向する面の間に流路を有
する長方形のピンを包含し、ブロックが閉じた位置にあ
るとき、流路のみぞは一致せず、そしてブロックが開い
ているとき、流路のみぞは主な流路と一致する。円形の
断面をもつピンを使用することができ、これはピンが嵌
合するとき流路ときっちりかみ合い、そしてピンが閉じ
た位置にあるとき、流路を遮断する、ピンの遮断セグメ
ントを設けることによって可能となる。より小さい断面
積（例えば、ダンベルのハンドル中に存在するような）
は、ピンの弁が開いた位置にあるとき、ピンの小さい中
央部分のまわりに環状の流路を提供する。

弾性部材は、ピンを閉じた位置あるいは開いた位置にバ
イアスするために使用できる。次いで、ピンに作用する
力は、ピンを第２位置にスライドさせるので、ピンの弁
は交互の位置似存在する。

好ましい実施態様において、ピンがその２つの位置の間
で動くことができるように、ビン上に外部の力を加える
アクセスをもうける。例えば、装置から外方向に突起す
るピンの区画を設け、こうしてピンのスライド軸にたい
して平行に作用する力が、パイアスカの方向に抗して作
用することによって、そのバイアス位置から第２位置に
ピンを動かすことができるようにする。あるいは、バイ
アスする力に反対のピンの面から外部の環境に導かれる
開口を設けることができる。例えば、この開口に入る圧
縮空気または外部の装置のフィンガーから、外部的に加
えられる力を使用して、ピンをその開いた位置と閉じた
位置との間でスライドさせることができる。弾性シール
を設けて、ピンに力を加えることのできる間、開口を通
る液体の損失を防止できる。このようなシールは、また
、前述の弾性遮断部材に設けることができる。

本発明のカートリッジの一体部分として使用できる弁は
、ここに例示したものに限定されない。

むしろ、小さい流路、例えば、流路を通る液体の流れを
制限するために圧縮できる、流路の柔軟な壁、通る液体
の流れを制御できる任意の弁を使用できる。さらに、最
初に閉じている弁がいったん開き、次いで開いた位置に
維持される場合において、溶解可能なバリヤーをも設け
ることがができる。

また、外部の弁を準備することが可能である。

例えば、毛管流れが発生する流路は外部のベントを閉じ
ることによって遮断することができる。外部の弁を閉じ
るとき、毛管流路中に空気または他の気体が存在するた
めに、液体は毛管流路中に入ることができない。ベント
を開くと、液体は毛管流路中に入ることができる。ベン
トが閉じている場合、液体は毛管流路中に含有されるが
、単離された液体は他の操作のために後に使用できる。

外部のベントの制御から成る弁は、流れが毛管流路を通
して起こる場合（それゆえ空気は液体の流れの制御に有
効である）および液体が使用前のカートリッジ中に貯蔵
されない場合において、使用することができる。多くの
場合において、カートリッジを使用者に供給するとき、
カートリッジ中に前もって測定した希釈剤（これは試薬
を含有することができる）を貯蔵することが可能である
。

内部の機械的弁は、このような場合において、偶発的漏
れを防止するために好ましい。あるいは、液体の希釈剤
を希釈剤適用部位においてガラスまたは他の破壊可能な
容器中にシールすることができる。外部のフィンガーを
使用して、容器を破壊しかつ希釈剤適用部位において希
釈剤を提供することができる。

簡単な外部の力の適用によって操作できる弁を準備する
ことによって、カートリッジ様装置を構成することがで
き、ここでカートリッジを挿入する分析装置によって、
前もって決定した方法で弁を開閉する。この分析装置は
、弁の開閉のための手段を設けることに加えて、カート
リッジの種々の混合および／または測定室中の液体また
は分析物の存在を検出するための、種々の光学的および
／または他の型のセンサー含有することができる。

本発明の装置における種々の位置に試薬を準備すること
ができる。インキュベーション時間は、弁のマニュアル
換作によって、あるいはカートリッジを挿入する装置に
おける機械的または電子的に記憶されたプログラムによ
って、制御することができる。プログラムは弁の開閉の
順序および時限を制御するであろう。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するための力を
供給する他の手段を含有することができる。毛管通路を
通る流れがベントの開閉によって制御される実施態様に
おいて、ベントを開閉できる可動のシールパッドは、カ
ートリッジを挿入する、外部のプログラミングされた装
置の一部を形成するであろう。

第２系列の図面は、本発明のこの第２実施態様について
のある数の変更を例示するために提供された。図面に示
す実施態様は、包括的であることを意図せず、そして特
許請求の範囲内の多数の他の実施態様は当業者にとって
明らかであろう。

第１７Ａ図は、線Ａ−Ａが第１７Ｂ図中の断面図の位置
である、本発明の実施態様の垂直断面図である。また、
第１実施態様の垂直断面図である、第１７Ｂ図中の線Ａ
−Ａは第１７Ａ図に示す図面の位置を示す。試料適用部
位１３０は、本体部材１９０の側面に位置する。希釈剤
適用部位１１０は、ブロック１９０の上面中の空洞であ
る弁１１２は、希釈剤適用部位１１０から通路１１４を
通って混合室１４０へ行く、希釈剤の早期の流れを防止
する。試料測定室１３２は、試料適用部位１３０を流体
通路１１４に接続する。

流停止接合は、試料測定室１３２と通路１１４との交差
部に存在する。ヘント１４６は、試料および希釈剤が室
に入るとき、混合室中の空気がその室から逃げることが
できるようにする。弁１４２および１４４は、混合室１
４０から混合物が早期に出るのを防止する。弁１４２は
混合室１４０と単離室１６０との間の通路を制御し、こ
の通路は弁１４２から上方に傾斜する狭い流路である。

弁１４４は、過剰の混合物を、混合室１４０から廃物流
体流路１５２を通して廃物流体容器１５０へ進行させ、
この容器はベント１５４によって外部の環境へ接続され
ている。ベント１６２は、ベント１４２が開いていると
き、混合室１４０から単離室１６０へ液体が入ることが
できるようにする。第２希釈剤適用部位１２０は弁１２
２によって制御され、この弁は希釈剤が接続流路１２４
を通って単離室１６０に入り、そして弁１４２を通って
混合室１４０中に戻って流れるのを防止する。本体部材
１９０は、その周辺のまわりにリップ１０２ををして、
過剰の希釈剤のための受器として作用する空間１００を
提供する。希釈剤は希釈剤適用部位１１０および／又は
１２０に希釈剤を適用し、そして少量の希釈剤を、それ
ぞれ、オーバーフローリップ１０８または１１８にオー
バーフローさせることによって測定され、そして低い受
器の空間１００中に流れ、これによって希釈剤適用部位
の完全な充填（したがって希釈剤の精確な測定）を保証
される。

アクセス流路１１３は弁１１２へ外部の圧力を加え、そ
して弁を開閉させるために設けられている。例示する弁
の詳細は、後の図面中に記載されている。

第１７図の装置は、なかでも、つぎの方法で使用できる
。液体の試料、例えば、フィンガー粘着後、フィンガー
へ付着する血液の滴を試料適用部位１３０へ接触させる
。次いで、希釈剤を希釈剤適用部位１１０に、希釈剤が
リップ１０８をオーバーフローするまで、添加する。次
いで、弁１１２を開いて希釈剤適用部位１１０中の測定
した希釈剤が、通路１１４を通って混合室１４０中に流
れることができるようにする。希釈剤が室１３２および
通路１１４の接合における流停止接合を過ぎて流れると
き、試料は希釈剤中に吸引される。弁１４２および１４
４の両者は、この第１の混合のとき、閉じている。そう
でなければ混合室１４０中に捕捉されている空気は、ベ
ント１４６から出る。室１４０中の混合は、室中に混合
棒を含有させることによって、あるいは装置全体を前後
に振動させることによって促進することができる。

次いで、ベント１４２を開いて、混合物の静水学的に制
御された部分を混合物単離室１６０中に入れる。混合物
は室１６０中を、静水学的および毛管の力が均衡するま
で、上昇するである。次いで、弁１４２を閉じ、室１６
０中の混合物の一部を単離する。

次いで、室１４０中の混合物の残部を廃物室１５０中に
出口流路１５２を通して、弁１４４を開くことによって
、排出する。弁１４４を閉じ、そして弁１４２を開いて
、単離された混合物を混合物１４０中に再び入れる。次
いで、希釈剤を第２希釈剤適用部位１２０に添加し、そ
して弁１２２を開いて、混合物の単離された部分を第２
希釈剤で希釈する。適当な大きさの室を準備することに
よって、それ以上の希釈操作は、室１６０中で混合物の
一部を単離し、次いで第３またはそれ以上の希釈剤添加
することによって実施できる。

本発明の装置は、第１７Ｂ図に示すように、本体部分中
にすべての空洞および通路を形成することによって、容
易に製造することができる。次いで、カバープレート１
９５を使用して内部の空洞を形成し、アクセス流路（例
えば、弁１１２についてアクセス流路１１３）またはベ
ントを必要に応じてカバーパネル中に設ける。

第１８図は、別の毛管２３２を試料を獲得しおよび／ま
たは測定するために準備する、本発明の第２実施態様を
示す。この実施態様における試料適用部位２３０は、毛
管２３２が嵌合するくぼみである。

接続する流路２３４は、試料が通路２１４中に入ること
ができるようにする。この実施態様における特徴の多く
は、第１７図中に示されているものに厳格に類似する。

このような特徴は参照数字によって識別され、ここで参
照数字の最後の２つのアラビア数字は第１７図中の参照
数字の最後の２つのアラビア数字と同一である。参照数
字の最初のアラビア数字は特定の図面を同定する。ｅｇ
第第１図図中弁２１２は第１７図中の弁１１２と同一で
ある。

したがって、この説明の残部および他の図面は、主とし
て実施態様間の相違に向けられる。

第１８図中の混合室２４０は、第１７図に示す混合室と
、廃物流体出口が存在しないことにおいて異なる。その
代わり、単一の希釈は、弁２４２が開いた後、実施され
る。混合物は静水学的制御下にこの実施態様の試料単離
室の下降するアーム２６４中に流入し、次いで上昇する
流路２６６および／または垂直の流路２６８中に上方に
流れる。次いで、弁２４２を閉じ、そして第２混合操作
を室２７０中で実施する。弁２７２は開いて試料を第２
混合室２７０中に流入させ、その後弁２２２は開いて希
釈剤適用部位２２０中の希釈剤を室２７０中に入れる。

第１８図中に示す方法で３つの部分の単離室を設けるこ
とによって、流路２６４中の第１混合物の不注意の保持
が防止され、これは流路２６６が存在しない場合起こる
であろう。流路２６６はベント２６２からの空気のため
のアクセスを提供し、これによって流路２６４は自由に
第２混合室２７０中に排出される。

第１９図は、単一の希釈剤適用部位を使用して系統的希
釈を実施する、実施態様を示す。単離室３６０はベント
３６２によって外部の環境に接続されているが、それ自
体第２希釈剤適用部位に接続されていない。試料および
希釈剤適用部位３１０からの希釈剤が混合室３４０中に
入って第１混合物を形成した後、弁３４２を順次に開け
および閉じて、室３６０中の第１混合物の静水学的に決
定された部分を単離する。次いで、弁３４４を開いて第
１混合物の残部を廃物液体室３５０中に排出させ、その
後弁３４４を閉じる。次いで、弁３４２を再び開いて室
３６０中の第１混合物の単離された部分を室３４０中に
再び入れる。弁３１２が閉じてしばらくした後、第２希
釈剤（または第２体積の第１希釈剤）を希釈剤適用部位
３１０に添加する。次いで、弁３１２を再び開いて混合
室３４０中で第２混合物を形成させる。この操作を必要
に応じて頻繁に反復するか、あるいは廃物室３５０の容
量が消耗するまで反復することができる。

第２０図は、試料適用部位および試料測定部位が同一で
ある、本発明の実施態様を示す。試料適用部位４３０／
４３２からの試料の流れは、弁４３１によって制御する
。試料は通路４３３を通って混合室４４０に行き、ここ
でそれは希釈剤適用部位４１０からの希釈剤と混合され
る。混合後、弁４４２は順次に開閉して、室４６０中の
第１混合物の一部を単離する。漁家（非毛管空間）４６
１を設けて、過剰の液体の室４６０中への吸引の毛管性
を防止する。この実施態様の残りおよびその操作方法は
、第１７図について説明したとおりである。

第２１図は、本発明の複合態様を示し、試料適用部位と
希釈剤適用部位と弁操作との組み合わせによって多数の
分析を行うことができるようになっている。異なる容積
を有する多数の試料測定室５３２、　５３２’および５
３２”を設けて異なる大きさの試料を測定できるように
なっている。同様に、異なる容積を有する希釈剤適用部
位５２０．　５２０’および５２０”を設けて、それぞ
れを弁５２２．　５２２’および５２２”によって制御
することもできる。廃液室５５０と第二の混合室５７０
とを設けて、いずれかの混合室で混合（およびそれに続
く測定）を行うことができる。異なる弁システムの制御
下に、別の分離室を設ける。例えば、第一の混合物が室
５４０で生成したならば、弁５４３を閉じたままで弁５
４２を開くことができる。それ故、流路５６６は流路５
６４および５６８とは無関係に作用し、第一の混合物の
一部分を単離する。あるいは、弁５４２を閉じたままに
しておき、弁５４３と５６３を開くこともできる。これ
らの場合には、流路５６４および５６８は混合物単離室
として働く。混合室５４０に残っている混合物が廃液室
５５０へ排出された後、弁５４３および５６３を開いて
第一の混合物のトラップされた部分を第二の混合室５７
０へ排出するようにすることができる。第１８図とは異
なり、排水室５４０は通気穴５４６から室５６４にトラ
ップされた混合物に空気を供給することができるように
なっているので、この工程順序では流路５６６は必要で
ない。

第２１図に示されるような多用途カートリッジを設ける
ことによって、試料適用部位と（様々な程度の希釈を行
うことができる）希釈剤適用部位とを適性に組み合わせ
ることにより且つ様々な試薬を含有する希釈剤を選択す
ることにより、様々な分析を行うことができる。特定の
種類の用途のためのカートリッジの使用を単純にするた
めに、カバーを設けて、選択された試料および／または
希釈剤適用部位のみを得ることができるようにすること
ができる。例えば、第２１図は試料適用部位カバー５３
５を示しており、これは例えば特定の分析のための試料
適用部位以外の総ての部位を被覆するように適用される
テープであることができる。同様に、カバー５０１は、
流路５０２および５０３を通って希釈剤適用部位５１０
および５２０のみに接近することができるようになって
いる。第２２図に示されるように、異なる分析に対して
交替されるカバーを設けて、出入り流路が異なる位置に
あって異なる希釈剤適用部位に接近し得るようにするこ
とができる。

多くの種類の弁を本発明の装置に用いることができるが
、特に好ましい態様は第２３図〜第２６図に示している
。第２３図は、第１７図の態様の弁１１２として存在し
得るような弁の横断面図である。流路１８８は装置中に
存在し、この装置はこの態様では基材部材１９０および
カバープレート１９５とから形成されている。この流路
は、希釈剤適用部位１１０から通路１１４（これは混合
室１４０へと続いている）への試料の流路を横切ってい
る。第２３図の横断面図に示される弁は、第２４図の透
視図に示されている。流路中をスライドする弁の部分は
円筒状ピンであって異なる直径を有する断面を有するも
のからなっている。妨害セグメント１８２は流路１８８
にぴったりと合っており、ピンが第２３図に示される位
置にあるときには室１１０から通路１１４への流体の通
過を妨げる。ピンは弁１１２の本体を外側へ押圧するば
ねのような弾性部−材１８０によってこの位置に保持さ
れている。カバープレート１９５の流路１８８の深さは
、ピン１１２を適正な位置に保持するように選択される
。ピン１１２の末端には突起部１８６が設けられて、弁
を閉位置に偏倚させる弾性部材１８０によって生成され
る力と平行且つ反対方向に作用する外部から加えられる
力によって流路１８８中のピン１１２を開放位置へスラ
イドさせて、セグメント１８４が液体の流路中へ移動す
るようにすることができる。ピン１１２の部分１８４は
セグメント１８２よりも直径が小さく、セグメント１８
４の弁１１２の中心部の周りに液体の環状流路を提供す
るようになっている。例えば、本発明のカートリッジが
嵌まる装置の一部である駆動部材１９６は、第２３図で
矢印によって示される方向に移動して、ピン１１２の突
出部分１８６に作用することができる。駆動部材１９６
がカバープレート１９５に接触することによってピン１
１２をその最大幅だけ移動させると、弁１１２は最大開
放位置になる。

弁の第二の態様は第２５図および第２６図に示されてお
り、第２５図は垂直断面図であり、第２６図はスライド
ピンの透視図である。この場合には、ピンは長方形であ
って両面間に流路１８５を有しており、液体を通過させ
ることができるようになっている。同じ面１８７の部分
は、ピンが閉位置に移動すると液体の通過を妨げる。第
２５図の弁は、第２３図の弁とは幾つかの点で異なって
いる。ピン１４４は、フオームパッド１８１によって通
常の閉位置よりも通常は開放位置に偏倚されている。出
入り流路１４３は、第２３図の出入り流路１１３と同様
にカバープレート１９５に設けられている。しかしなが
ら、ピン１４４の面には突起部が設けられていない。そ
の代わりに、ピン１９７がカートリッジが嵌め込む分析
装置の部品として設けられている。ピン１９７は、第２
５図において矢印で示される方向に移動すると、流路１
４３に入るように配設される。この態様は容易に駆動す
る弁を提供するが、カートリッジの外部表面上の突起部
が操作によって偶発的に作動することを回避している。

流路１８８は肩部１８３を有しており、ピン１４４が過
度に移動しないようになっている。

用いられる番号系によって示されるように、第２５図の
弁１４４は第１７図の弁１４４と同じものである。しか
しながら、第２３図および第２５図の弁は、弁を必要と
する本発明の装置の如何なる位置に用いることもできる
。更に、この種類の弁の多くの変更も、これらの特定の
弁の説明から当業者には明らかであろう。

上記の図面は、一定の縮尺比で描かれたものではなく、
本発明の装置の多くの可能な変更の幾つかの相対的な位
置および操作を示すためのものである。第２７図は、第
１７Ａ図および第１７Ｂ図に模式的に示された装置に類
似の本発明の装置の一定の縮尺比での透視図である。参
照番号の後の２桁は、第１７Ａ図および第１７Ｂ図の参
照番号の最後の２桁に対応する。弁６１２．　６２２．
　６４２および６４４は、第２４図に示したピンの突起
子１８６が存在しないこと以外は、第２３図および第２
４図に示された種類のものである。代わりに、ピンは、
第２５図に示されるように内部で接触している。第２８
Ａ図は、本発明の７番目の態様の垂直断面図であり、￥
１ｉＢ−Ｂは第２８Ｂ図の断面図の位置を示している。

同じく第７番目の態様の垂直断面図である第２８Ｂ図に
おける線Ａ−Ａは、第２８Ａ図に示される図の位置を示
している。示されている装置は、基材部品７９０と２個
のカバープレート７９５および７９７とから調製される
。通路および流路のほとんどは、基材部品７９０中に成
形されている。カバープレート７９５は開ロア１３のよ
うな開口を有し、これを通して力を加え、弁７１２のよ
うな内部弁を操作することができる。この態様では、弾
性ブロック部材７１２が、流路の方向に発散している流
路７８８中に存在する。流路７８８の狭末端は弾性ブロ
ック部材７１２の一端によってブロックされ、この部材
はカバープレート７９７が流路７８８におけるブロック
部材７１２をトラップする時に加えられる内部圧縮力に
よってブロック位置に固定されている。

弾性シール７１５を設けて、装置から試料または希釈剤
が洩出すことなしに、開ロア１３を通してブロック部材
７１２に力を加えることができる。弾性部材の末端７１
２での圧によって、それを狭いブロック部分から広い部
分に押しのけて、流れを起こすことができる。実際の装
置では、弾性プロ・ツク部材７１２は、概略薄目の鉛筆
消しゴムの寸法および形状をしており、シリコンゴムで
作ることができる。

弁７１２が解放すると希釈剤が室７１０からブロック７
９０の全面に沿って流路７１０を通って、次いで弾性ブ
ロック部材（弁）７１２を含む７８８中を流れる。流路
はブロック７９０の後側の流体流路７１４中へと続き、
液体は流路を横切るブロック７９０へ入り、次にブロッ
ク７９０の前面を横切り、最後に液体は混合室７４０に
入る。出入りパネル７４５が室７４０に設けられ、所望
ならば製造工程中に試薬を室に添加することができるよ
うにしている。

試料適用部位７３０は、ブロック７９０の状面に設けら
れている。２個の流路が試料適用部位から出ている。一
つの流路は計測室７３２であり、同様な計測室について
上記したように操作する。もう一つの流路７３４は、試
料適用部位７３０から過剰の試料を除去するために設け
られている。流路７３４は流路７３２よりも小さく、試
料は最初のうちは主として計測室７３２中を流れる。過
剰の試料流路７３４は過剰の試料を、通気穴７３８を通
して大気に通じている過剰試料室７３６に導く。試料の
測定容積は、それ故適用部位７３０に加えられた試料の
量とは無関係に流路７３２に含まれる。

混合が生ずる室７４０の直ぐ下のブロック７９０の下表
面に窪み７４７を設ける。この窪みにより磁石又は他の
手段がすぐ近くに接近し室７４０に保持されている撹拌
棒又は仮を動かす一方、過剰の混合物を容易に室７５０
に排出できるように廃液室７５０を混合室７４０の下に
位置させたまま（位置をずらすけれども）にしておく。

この第７の実施態様では、混合室７４０で最初に生成し
た混合物の一部分を分離するための毛管路　。

を設ける。ブロック７９０の前面に沿った流路７６１は
、カバープレート７９５をベース７９０にかぶせる前に
試薬を塗布する場合のある毛管間隙７６２に通じている
。この毛管路は、ブロック７９０を横断する開口部７６
３に向かう。毛管路７６４は、ブロック７９０の裏面に
続き、後板７９５を通ってベントスペース７６５で終点
となる。実際のベントはバンクカバープレート７９７に
おける開口部７６７を介して生じる。電磁制御ベントシ
ール（図示せず）は、この毛管路への液体の出入りを制
御するのにこの実施態様を用いる場合の装置の一部分を
構成する。

毛管流は、流路７６４が毛管でないベントスペース７６
５に入るときの流路７６４の末端で停止する。次にこの
ベントシールを取り替え、毛管トラック全体く７６１〜
７６４）により形成される空間の中の所定量の混合物を
分離する。空気がこの空間にトラップされているので、
液体は流路７２４には入らない。

過剰の混合物を混合室７４０から排出後、ベントシール
（弁）を再び開いて、分離した混合物を混合室７４０に
再びいれる。更に、室７２０の希釈剤は、流路７６１及
び室７６２にトラップされた液体を除去し、弁７２２を
開いたとき、トラップされた液体を流路７６３及び７６
４から吸い込むのに役立つ。

希釈室７１０及び７２０には、中に予め計量した希釈剤
をトラップする取り外し及び密封可能なカバー　７０５
が付いている。カバー７０５は、弁７１２及び７２２を
開いたとき流れが生じさせることができるように、使用
前に取り外す。又、所望の場合、室７１０及び／又は７
２０に希釈剤を再充填することができるように、溜空間
７０１及び７２１を設けてもよい。

第２９図は、第２８図に示した型のカートリッジととも
に使用して特定の診断を行うのに使用する試薬を示した
概略図である。ヘモグロビンの微量成分であるヘモグロ
ビン＾ｌｃは、正常人に存在するが、低血糖の場合にそ
の量が増加する。従って、ヘモグロビンＡｌｃの測定に
より、糖尿病患者における、長期のインシュリン制御の
評価が可能となる。分析では、全血を第一のセントの試
薬と混合して総ヘモグロビン含量を測定後、第一混合物
のアリコツトについてヘモグロビンＡｌｃを測定する必
要がある。この方法の工程を第２９図に概略示す。未測
定血液滴の試料を、試料細管に自然に入れる。試料の大
きさについては、血液流は試料細管と変性剤溜から混合
／読取室に至る経路との合流点で停止するので、試料細
管の容積により定まる。弁Ａを開くと、チオシアネート
溶液が混合室の方向に流れ、血液試料を引き込む。血液
とチオシアネートの混合物により混合室が満たされるが
、この混合物がエアーベント（第２９図には図示してな
い）に達すると液体の流れが停止する。

往復混合板により、血液とチオシアネートとの均一混合
物が生じ、混合室に存在するフェリシアン化物及び凝集
剤が溶解する。約１分後、血液が溶解し、ヘモグロビン
が変性する。このとき、カートリフジが挿入された装置
に入れである光源及び検出器を使用して、５４０ｎｍ及
び８００ｎｎ＋での吸光度が測定される。つぎに、弁Ａ
を閉め、ベントのカバーをはずして混合物の一部分を測
定（混合物分離）細管に流入させる。その後、ベントを
閉めて、つぎの工程で弁Ｂを開いて反応室に残存してい
る全ての内容物をオーバーフロー室に排出する間に、分
離した混合物が混合室から排出しないようにする。反応
室を排出後直ぐに、弁Ｂを閉め、弁Ｃとベントを開き、
希釈剤を乾燥抗体・ラテックス試薬室を通して流し、そ
の試薬を再懸濁後、変性血液（即ち、分離混合物）を測
定細管から混合／反応室に移す。その後、変性血液／試
薬混合物を混合し、約３０秒間における濁度の変化を測
定することによりヘモグロビン＾ｌｃ含量を求める。抗
体がヘモグロビンＡｌｃに対して特異的であるので、抗
体被覆ラテックス粒子の凝集の結果、濁度が増加する。

第２８Ａ図に示した装置における第２９図に説明した試
薬の位置は容易に明らかとなる。即ち、第２９図の試料
細管は、第２８Ｂ図の測定室７３２である。チオシアネ
ート溶液は室７１０に、Ａｌｃアッセイ希釈液は室７２
０に、乾燥抗体・ラテッス粒子は室７６２に、そしてフ
ェリシアン化物と凝集剤は室７４０の異なる位置にそれ
ぞれ入っている。毛管流路７６１〜７６４は、測定（混
合物分離）細管にベント制御を付与する。このベント制
御は、ベント室７６５で行われる。第２９図の弁Ａ、Ｂ
及びＣは、それぞれ第２８Ｂ図の弁７１２．　７４４及
び７２２である。第２８Ａ及びＢ図に示した全装置の高
さは約２インチ（５ｃｍ）であり、幅は３インチ（７，
５ｃｍ）未満である。この装置の具備するボデ一部材７
９０の厚さは、０．３９４インチ（１，０ＯＣＩ１１）
である。この結果、室７４０内で試料の分光光度分析を
行うための標準経路長が決まる。

以上本発明につき、一般的説明をおこなったが、以下、
本発明を更に明確にするために具体例を示す。以下の実
施例は、本発明を限定するものでなく、好ましい実施態
様を示すものである。

〔実施例〕

実施■上 本発明を実施するため、自動計測希釈装置を設計し組み
立てた。本装置は、第１の流体を定■分析し、希釈剤の
溜への添加とともに、規定量の希釈剤を自動的に添加す
る。本装置を第１３図に示す。本装置は、固形アクリル
ブロック５（この中に各種室をドリル等のプラスチック
切削操作により形成する）と本装置の底部を形成するた
めに用いるフラットプレート６を包含する。本装置の平
面図を第１３Ａ図に示す。線分Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃは、第
１３Ｂ図及び第１３Ｃ図に示す側面図の部所をしめす。

平面図１３Ａにおいて、試料室１０と希釈剤室３０の開
口部は、ブロックの二つの部分の帳面に認められる。計
測室２０は、室３０の底部に配置されている。ベント６
０は、該ブロックの下方部に位置しており、より明確な
像は、側面図に見ることができる。

第１３Ｂ図は、ベント以外の全ての内部室及び流路を見
ることのできる断面図である。毛管路により試料室１０
が計測室２０に連結される。毛管路は、接合部１４にて
計測室内に入る。細管１２の直径は、室２０のものより
小さいため、この接合部において、表面張力による逆圧
が発生するのを防止するため、接合部１４には、流路１
２が室２０内に入るのにあわせて外向きのテーパーが与
えである。室２０は、測定室２０と受入室４０の接合部
にストップフロー接合部５０を有する垂直管である。希
釈剤室３０と接続する室２０の頂部には、流停止接合部
５５もある。受容室４０の下部分４５は、室４０の上部
分よりわずかに広（してあり、流体を室４０に混合する
のに使用する平らで長方形の板（図示してない）の所定
の位置に保持されるようにしである。下ブロック６は、
部分４５の下の室４０の下表面を構成している。下板６
は、ねじによりブロック５に接続されている。

第１３Ｃ図は、第１３図に示される図の右側から見た断
面図である。ベント６０が流停止接合５０から室４０の
反対の端のブロック５の低水平面に出口を与えているこ
とがわかる。室４０中の液を混合するのに使用される平
板（示されていない）は室４０の低部分中のセクション
４５として示されるスロットの小部分を占め、そして第
１３Ｃ図に示す装置において端から端への滑ベルことに
より流体を混合する。さらに第１３Ｃ図において、屋根
の残部よりも室内に低く延びる流停止接合５０における
受理室４０の屋根中に小セクションが見られる。この特
徴は、室４０を充填する最初の段階の間に室４０上方屋
根上試薬に液体が接触するのを防止するために重要であ
り、そしてさらに室４０中のガスが気泡として捕捉され
ることなく試料及び希釈剤により置き換えられることを
保証する。

第１３図に示される装置の流停止接合５０は、垂直チュ
ーブと室４０の上面を形成する水平面との接合点である
。第１３図の実施態様において示される内部室の実際の
寸法を次の表に示す。

髪−よ−表 接合点５０の上の希釈剤表面の最大高さの予想はＹｏｕ
ｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅの式を用いて行われた。

Ｒ＝　０．０１５１５ｃｍ　（毛管２０の半径）、γ＝
ダイン／ｃｍ（ヒトの血漿についての合理的な値）、及
びρ　（希釈剤密度）　＝１．００　ｇ　／　ｃｃと仮
定して、２．４ｃｍ　ｌｈＯのイ直が得られた。

毛管１２及び２０を満たす時間を記述する式が作られた
。重力の効果は考慮されなかった。この効果は第１３図
に示す装置において主たる効果を有しないと考えられる
。

ｊ′、−びｉ　′　　　Ｓた　ｌ１６ 試料流体を適用部位１０に適用し、この流体はここから
毛管現象により連結流路１２及び測定室２０に流れる。

これらの流路を満たす時間は次の式で与えられる。

式中、 Ｒ＝半径（第１表に示すような） Ｌ＝長さ（第１表に示すような） １＝粘度：　０．０１０　ｇ／ｃｍ、５ｅｃＴ＝表面張
カニ６０ダイン／ｃｆｆＩ θ−接触角；４０゜ １２一連結流路 ２０＝測定室 計算された充填時間は、予想される実験誤差の範囲内で
、実験的に測定された充填時間と同じであった。

受容室４０は、数種の操作特性を与えるように構成され
ている。この室の長平方向を通して光の透過が妨げられ
ないために、底表面上に平坦なままで残る低い部分４５
中に撹拌棒を含む。この室の部分は、ＩｃＪＱの路長お
よび光が出入りするための平坦な末端を有しており、そ
れにより一般に有用な浅いキュベツトセグメントを備え
ている。撹拌棒は、往復的な磁界の影響下で往復運動が
できるための金属片を含有するテフロン製である。この
運動は、室内の液体の混合をもたらす。

受容室４０に２以上の試薬を存在させることができる。

第１の試薬は、停止波接合５０付近の室４０の表面かま
たは撹拌棒に通用することができ、そして室４０内への
これらの流体が入った際にすぐに試料及び希釈剤と接触
される。第２の試薬は、室の左末端における室４０の水
平表面の上部（第１３Ｃ図に見られるような）に適用さ
れ、そして室を満たす流体がこの領域に到達するまで液
体と接触されない。従って、反応および分析室に入る流
体と試薬の逐次的な混合は、第２試薬との接触の前に試
料と第１試薬のインキュベーションを可能にする制御し
た時間間隔により達成することができる。

インキュベーション時６間は、希釈剤の受容室への流速
を制御することにより提供される。流れの制御は、測定
室２０の首の上部に制限を設けるか、または室３０に希
釈剤の流れを制御する手段を供給することによって提供
することができる。例えば、第１３図に示される態様で
は、小さな中央の穴を有するワッシャー様の装置が室３
０の底部境界面に接してしっかりと設置されている。室
３０からの流体の流速は、その後ワッシャーの穴の直径
により制御される。接合点５０における流れの制御は、
流体の高さにのみ依存するので、ワッシャーまたは他の
流れ制御装置は、該装置の操作に他のいかなる影響も示
さない。例えば、流れ制流子を備えていない第１表に示
した寸法を有するカートリッジの受容室を満たすために
必要な時間は、約０．１秒である。半径０．０８−ｍお
よび長さ７．５　Ｋｍの流れ制流子では、満たす時間は
６５秒である（前もって与えられているパラメータ値を
用いる）。

混合室を満たすための時間は、希釈室、測定室および受
容室の寸法、ならびに流体の粘度および密度に依存する
。満たすための時間は次式により与えられる： Ｌｉｅ　＋　Ｌ！０＋　Ｌｒ　−Ｖ４゜π（Ｒｓ。）２ 上式中、 ｇ−重力加速度 μ−流体粘度 ｐ−流体密度 Ｒ＝半径 ■＝容積 Ｌ＝長さ ３０＝希釈室 ２０＝測定室 ４０＝受容室 γ＝流れ制流子 受容室を満たす時間の計算値および実測値は、実験誤差
の範囲内で一致した。

試験装置の初期の観察は、その装置が設計された所期の
使用者に好都合の態様での測定、希釈および小量混合に
対するその有用性を証明した。試験には、試料として染
料およびヒトの血請の水溶を用い、そして希釈剤として
緩衝溶液（０，１３ＭのＮａＣ１を含有する１００ｍＭ
のリン酸ナトリウム、ｐＨ７）を用いた。使用する前に
、装置をプラズマエツチング処理して水溶液との接触角
を減少させた。観察した接触角は、エツチングおよび装
置の事前の使用に応じて３０〜７０°で異なった。試料
適用部に前記の流体のすべてを添加した場合には、接続
流路および測定室を満たした。接合点５５および接点５
０において、すべての場合に流れが停止した。

希釈剤を希釈室の２ｃｍ以上の深さまでゆっくりと添加
した場合、試料は測定室から１４の上方に急速に移動し
、そして接続流路１２から試料部１０に逆流する。その
後（２，３秒のうちに）、測定流路の部分から１４の下
方の４０への流れが生じた。染料の移動に判定によれば
、１４の下方の管２０中の試料のすべては４０中に移動
した。まったく空気をトラップすることなく室４０が満
たされ、そしてベント６０が満たされた場合に流れが停
止する。第１３Ｃ図に示されるように室４０は、底から
上部へよりは、むしろ右から左へと満たされる。

貫り−４ 前に第９図で一般的に示されたタイプの追加の態様もま
た、本発明の操作を示すために構成された。その装置は
、流体の流れを促進するためにエツチングされた、０．
６５ｍの厚さのプラスチック製ストリップから構成され
た。そのストリップは適当な大きさに切断され、そして
穴が種々の室、ベント及び適用部位として作用するよう
に開けられた。ストリップは、毛管トラックが種々のカ
ートリッジ成分の間に形成されるように切除されたトラ
ックを有する０、０９ｍｍの厚さの両面テープにより一
緒に接着された。実際の装置を形成するためのプラスチ
ック製ストリップ及び両面テープの集成体は、第１４図
に示される。第１４Ａ図は平面図であり、そして第１４
Ｂ図は、第１４Ａ図のＤ−Ｄ線にそっての断面図である
。材料／希釈剤適用部位１０／３０が上部のプラスチッ
クストリップらそして中間のプラスチックストリップ７
を通して４．０　＊ｘの直径の穴を開けることによって
作られた。底部のプラスチックストリップ９には穴は開
けられなかった。室２０は、低部の両面テープ８から切
除されたトラックにより形成された。トラックは１．０
鴎の幅を有した。類似するトラック９５は、適用部位２
０／３０を、過剰のサンプルを吸収するために重ねられ
たフィルター紙１００を含む溜め９０に連結した。受容
室４０は、プラスチックストリップ７に直径４，０■園
の穴を開けることによって形成された。室４０上のプラ
スチックストリップ５中の０、５　ａｍの直径の穴は、
ベント６０を提供した。長さ２．５鶴の小さな銅製撹拌
バー（８０）が室４０に備え付けられた。毛管トラック
２０及び９５は、それぞれ長さ１０鶴及び５龍であった
。

−滴の血液が適用部位に適用され、そして両トラックを
流下される。流下トラック２０は、流停止接合５０（こ
れはトラックよりもより深く且つ幅が広い）で終結した
。すべての残存する血液は、適用部位１０／３０が空に
なるまで、トラック９５を下に流れ、そして該血液は溜
め９０中のフィルター紙１００中に吸収される。この場
合、確定された体積の試料が測定室２０中に単離された
。次に、過剰の希釈剤（等張生理食塩水）が適用部位１
０／３０に添加され、そして撹拌バー８０が外部回転磁
界（実験室用撹拌器により付与された）を用いて回転せ
しめられた。撹拌バー８０と血液試料の前縁との接触は
液体表面を破壊し、そして再流れを引き起こし、そして
この流れは重力によって生じる。測定室２０中の血液は
完全に希釈剤により交換され、そして流れは、受入れ（
混合）室４０が血液及び希釈剤により満されるまで連続
した。

例　　３ アメリカ特許出願第９２４　、６３３号（１９８６年１
０月２９日に出願された）に記載のように、第７及び８
図に示される態様と類似する第３の態様が、血漿がフィ
ルターを通過した後、血漿を希釈するために用意された
。この装置は、第１５図に示され、ここで第１５Ａ図は
、平面図であり、そして第１５Ｂ図は第１５Ａ図の線Ｅ
−Ｅにそって取られた断面図である。

その装置は、例２の態様で記載のようにプラスチックス
トリップ及び両面テープから製造された。

種々の穴開けされた室及びベントの１径は、次の通りで
あった：試料適用部位１０，４．０ｗｍ；希釈剤適用部
位３０．４．０ｍ；受容（混合）室４０，４．ＯＮ；及
びベント６０　、０．５　ｔｍ、測定室２０は、長さ２
．５印及び幅１．　Ｏｎであった。導入用試料流路１２
は、長さ４．０＋ｍ、幅１．Ｑｍｍであり、そして第１
５Ａに示されるようにトラック２０の左端に位置した。

０．６５ｍｍの厚さのガラス繊維フィルター（Ｔｏｊｏ
　ＧＡ２００）を、サンプル適用部位１０中に存在せし
めた。撹拌バー８０は、例２の態様で使用されたものと
同一であった。

一滴の血液が試料適用部位１０中のフィルターに適用さ
れた。赤血球を含まない血漿がトラック１２中に現われ
、そして測定室が完全に満たされるまで、その測定室２
０中に流れた。流れは、流停止接合５０及び５５で停止
した。希釈剤（水）が希釈適用部位３０に添加された。

流れは、撹拌バー８０が回転するまで始まらなかった。

いったん流れが始まった後、希釈剤により、測定室２０
からの血漿のすべてを置換して受容（混合）室４０中に
入れた。流れは、室４０が充満するまで連続した。

血漿を可視化するために、染料が、実験の前、血液サン
プルに添加された。トラック１２中へのサンプルの有意
な逆流は存在しなかった（たぶん、フィルターが有意な
耐流れ性を提供したためであろう）。

本明細書に記載されたすべての出版物及び特許出願は、
零゛発明が関係する当業者の熟練のレベルの表示である
。すべての出版物及び特許出願は、個々の出版物又は特
許出願が特別且つ個々に引用により組込まれているかの
ように、引用により本明細書に組込まれる。

この発明を詳細に示し、そして記載したが、特許請求の
範囲内で修飾及び変更を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第２図は、本発明の第２実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第３図は、本発明の第３実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第４図は、本発明の第４実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第５図は、本発明の第５実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第６図は、本発明の第６実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第７図は、本発明の第７実施態様の内部の液体接触表面
を示す水平断面図である。 第８図は、本発明の第８実施態様の内部の液体接触表面
を示す水平断面図である。 第９図は、本発明の第９実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第１０Ａ図および第１０Ｂ図は、本発明の第１０実施態
様の内部の液体接触表面を示す、それぞれ、水平断面図
および垂直断面図である。 第１１図は、垂直の試料側゛定室をもつ本発明の第１１
実施態様の斜視図出ある。 第１２図は、水平の試料測定室をもつ本発明の第１２実
施態様の斜視図である。 第１３Ａ図は、本発明の第１３実施態様の平面図を提供
し、そして第１３Ｂ図および第１３Ｃ図は垂直断面図を
提供する。 第１４Ａ図および第１４Ｂ図は、本発明の第１４実施態
様の、それぞれ、平面図および垂直断面図を提供する。 第１５Ａ図および第１５Ｂ図は、本発明の第１５実施態
様の、それぞれ、平面図および垂直断面図を提供する。 第１６Ａ図および第１６Ｂ図は、毛管流路から大きい室
の中への試料の流れを推進するための毛管流路をもつよ
うに変更した、第１３Ｂ図の接合１４に対応する接合の
、それぞれ、斜視図および垂直断面図である。 第１７Ａ図および第１７Ｂ図は、本発明の第１の複数希
釈の実施態様の垂直断面図である。 第１８図は、外部で測定した試料を装置に添加する、本
発明の第２の複数希釈の実施態様の垂直断面図である。 第１９図は、本発明の第３の複数希釈の実施態様の垂直
断面図である。 第２０図は、本発明の第４の複数希釈の実施態様の垂直
断面図である。 第２１図は、本発明の第５の複数希釈の実施態様の垂直
断面図である。 第２２図は、第２１図の実施態様とともに使用する３つ
の希釈剤適用部位のカバーの平面図である― 第２３図は、第１７Ａ図の装置の弁および取り囲む部分
の分解垂直断面図である。 第２４図は、第２３図の弁の斜視図出ある。 第２５図は、第１７Ａ図の弁の第２実施態様の分解垂直
断面図である。 第２６図は、第２５図の弁の斜視図である。 第２７図は、本発明の第６の複数希釈の実施態様の斜視
図である。 第２８Ａ図および第２８Ｂ図は、本発明の第７の複数希
釈の実施態様の垂直断面図である。 第２９図は、第２８Ａ図および第２８Ｂ図の装置を使用
してヘモグロビン＾ｌｃの分析を実施するときの試薬お
よびそれらの位置の概略的ダイヤフラムである。 図中、１０は試料適用部位、 ２０は測定室、 ３０は希釈剤適用部位、 ４０は受容室、 ５０は流停止接合部、 ６０はガスベント をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の構成要素： 固定体積の測定室； 前記測定室と流体受容関係にある固定体積の受容室； 前記受容室中のガスベント； 前記測定室と前記受容室との間の流停止接合；前記測定
   室と流体供与関係にある試料適用部位（ここで前記試料
   適用部位と前記流停止接合との間の垂直高さの差は、試
   料が前記試料通用部位に適用されるとき、前記流停止接
   合を通る流れを提供するためには不十分である）；およ
   び 前記測定室と流体供与関係にある希釈剤通用部位； を含んでなる試料を希釈剤で希釈する装置。 ２、前記試料適用部位と前記流停止接合との間の垂直高
   さの差が、希釈剤が前記希釈剤適用部位に存在するとき
   、背圧を克服できる静水圧を提供するために不十分であ
   る請求項１に記載の装置。 ３、前記流停止接合における背圧が、試料が前記流停止
   接合に存在するとき、０．１−１０ｃｍのＨ＿２Ｏであ
   り、そして最小の希釈剤と流停止接合との間の垂直高さ
   の差が前記背圧のｃｍで表した数値より大きい請求項２
   に記載の装置。 ４、前記流停止接合が、小さい接触角度をもつ表面から
   大きい接触角度をもつ表面への液体接触表面の変化から
   なる請求項１に記載の装置。 ５、前記流停止接合に存在する液体と接触するように作
   動できる前記装置の可動部分をもつ請求項１に記載の装
   置。 ６、前記流停止接合が、毛管流れ領域から非毛管流れ領
   域への流路の断面の増加からなる請求項１に記載の装置
   。 ７、前記流停止接合における背圧が、試料および希釈剤
   が、それぞれ、両方とも存在するとき、前記試料適用部
   位または前記希釈剤適用部位から得られる静水圧より大
   きい請求項１に記載の装置。 ８、前記希釈剤適用部位が、前記受容室の体積に等しい
   最小体積および１０ｍｌの最大体積をもつ請求項１に記
   載の装置。 ９、次の工程： 試料を装置の試料通用部位へ添加し、そこから試料は、
   重力エネルギー以外の外部のエネルギーを加えないで、
   固定体積の測定室の中に流れ、前記測定室は試料の流れ
   を停止させる流停止接合において終わっており； 希釈剤を前記装置の希釈剤適用部位へ添加し、そこから
   希釈剤は前記測定室および流停止接合を通って固定体積
   の測定室の中に流れることができ；そして 前記流停止接合において流れを開始し、ここで希釈剤は
   前記測定室中の試料を重力エネルギー以外の外部のエネ
   ルギーを加えないで、前記受容室の中に駆動する； を含んでなる試料を希釈剤で希釈する方法。 １０、流れの開始が、前記希釈剤を添加するとき、増大
   した静水圧によって生ずる請求項９に記載の方法。 １１、流れの開始が、前記装置の動きによって生ずる請
   求項９に記載の方法。 １２、流れの開始が、前記装置の可動部分と前記流停止
   接合における試料表面との間の接触によって生ずる請求
   項９に記載の方法。 １３、次の構成要素： 試料適用部位； 前記試料適用部位と流体受容関係にある混合室：前記混
   合室に静水学的に接続した混合物単離室；および 第１弁手段（この弁手段は前記混合室と前記混合物単離
   室との間の流れを選択的に防止し、これによって混合室
   の内容物の測定した代表的試料が前記混合物単離室にお
   いて選択的に単離されかつ保存される）； を含んでなる希釈および混合カートリッジ。 １４、さらに、前記希釈剤適用部位から前記混合室への
   流れを選択的に防止する第２弁手段を含む請求項１３に
   記載のカートリッジ。 １５、前記混合物単離室が第２混合室と流体供与関係に
   ある請求項１３に記載のカートリッジ。 １６、次の工程： 前もって決定した体積の液体試料および前もって決定し
   た体積の第１液体希釈剤を装置の混合室に供給して第１
   混合物を形成し； 第１弁手段を開き、前記弁手段は、前記第１混合物が前
   記混合室から静水学的に接続された混合物単離室に行く
   のを選択的に制御し、ここで前記第１混合物の静水学的
   に決定される部分が前記混合物単離室に入り； 前記第１弁手段を閉じ、これによって前記部分を前記混
   合物の残部から単離し； 前記部分を混合室に移して、前もって決定した体積の第
   ２希釈剤で希釈して第２混合物を形成する； を含んでなる液体試料を２種類の希釈剤で順次に希釈す
   る方法。 １７、前記装置が、前記室を含んでなる単一のカートリ
   ッジおよび弁手段およびプログラミングされた装置から
   なり、この中に挿入されるとき、前記カートリッジはそ
   れに密に嵌合し、ここで前記弁手段は前記プログラミン
   グされた装置によって開閉する請求項１６に記載の方法
   。 １８、前記プログラミングされた装置が、プログラムを
   選択し、このプログラムによって、前記カートリッジが
   前記プログラミングされた装置に挿入されるとき、前記
   カートリッジからの信号を検出することによって前記弁
   手段を操作する請求項第１７に記載の方法。