JPH02293640A - 希釈及び混合用カートリッジ - 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】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は、液体を希釈し混合するため、特に少量の液体
の自動的な測定及び希釈のために使用される方法及び装
置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕最近、
未熟な使用者により行なわれることを目的とした臨床分
析の分野に於いて、著しい進歩が見られた。糖尿病患者
の如き、未熟な使用者が尿中のグルコースの如き試料中
の分析対象の存在及び／または量を測定することを可能
にする多くの試みが開発されていた。このような分析を
行なう装置は、一般に、それらが殆ど訓練を必要とせず
、しかも実質的に使用中の過失防止である点で、“使用
者向き（ｕｓｅｒ　ｆｒｉｅｎｄｌｙ）”であることを
目的とする。これらの装置の代表的なものは、云わゆる
“ディップースティックス”である。これらの装置は、
その上に層形成された試薬含有マトリックスを有するプ
ラスチックストリップである。

試料がストリップに適用され、分析対象の存在または不
在が発色反応により指示される。

このような装置は生物中の多数の物質の定性測定に有益
なことがわかっが、全ての分析が必ずしもこの様に行な
い得るとは限らない。例えば、幾つかの技術は、少量の
試料の希釈及び／または混合を必要とする。液体の極少
量（例えば、メの量）の測定及びその希釈は、典型的に
はかなりの訓練または希釈を行なうための高価を装置の
使用を必要とする。これらの代替案のいずれもが、便利
でなく、または容易に行なわれない。

少量の液体試料の測定及び希釈は、幾つかの自動分析で
容易に行なわれる。しかしながら、これらは、それらの
大きさ及び費用のために、家庭用または医師のオフィス
用には不適である。例えば、液体試料が、測定装置とし
て作用するキャピラリー管の形態である導管中に吸引さ
れる多くの装置が利用可能である。しかしながら、この
計量装置は、試料及び希釈剤の移動に必要とされる、ピ
ストン及び多数の他の移動部品、例えば真空ポンプを含
む大きい装置の部分である。このような移動部品が液体
密封シールを保持するために製造される精密さは、その
装置のコストを著しく増加する。

大きな自動分析装置の代替品として、公知のエッペンド
ルフ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ　，商標》ピペットの如き、
小さい手動式ミクロピペットが、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
てチップ中に吸収するための精密なピストンを利用する
。しかしながら、ピペットの使用に技能が必要とされ、
幾つかの正確な手動操作が、試料及び希釈剤をうまく測
定するために行なわれる必要がある。また、得られる少
容量の溶液を混合するのに、技能が必要とされる。

家庭用に開発されたその他の技術は、液体試料を測定す
るためのキャピラリー管を使用する。ついで、全キャピ
ラリー管は、測定量の希釈剤を保持する大きな容器また
は測定量の希釈剤が添加される大きな容器に入れられる
。しかしながら、このような装置は、キャピラリー管が
容易にこわれるため、及びキャピラリーの外側の汚染が
容量誤差を生じるため、未熟な使用者の技量では一般に
不満足である。

それ故、少量の試料を測定し、希釈し、混合し、分析す
るための簡単で正確な方法及び装置に対する要望がある
。

〔関連文献〕

西独公告特許出願３３２８９６４Ｃ　ｆ号（１９８５年
２月１４日公告）は、測定装置として作用するキャピラ
リ一管であって、サンプリングされる液体中に浸漬し得
るか、あるいは試料がポンプまたは吸引により希釈剤と
共に分析装置に移される位置に移動し得るキャピラリー
管を使用して液体の自動的な不連続のサンプリングのた
めの装置を記載している。

米国特許第４．　４５４，　２３５号は、免疫測定に於
ける液体移動のためのキャピラリー管ホルダーを記載し
ている。米国特許第４，　２３３．　０２９号は、キャ
ビラリー流１の調節のための手段を備えないで、液体の
キャピラリー流を与えるのに有効な距離で隔置された対
向面により形成される液体輸送装置を記載している。米
国特許第４．　６１８．　４７６号及び同第４．　２３
３，　０２９号は、速度及びメニスカスの調節手段を有
する同様のキャビラリー輸送装置を記載している。米国
特許第４．　４２６．　４５１号は、二つの帯域間の流
れを停止するための手段を含む、別の同様のキャピラリ
ー輸送装置を記載しており、その流れは外部発生圧力の
適用により再開される。米国特許第３．　１１１１１．
　３２６号、同第３．　９９２．　１５０号、同第４，
　５３７，　７４７号及び同第４．　５９６．　７８０
号は、種々の万法及び装置を記載しており、ここでは、
キャピラリー管が所定容量の試験溶液を採取するのに使
用され、ついで充填されたキャピラリーがキュベットま
たは試薬もしくは希釈剤として使用される液体のその他
の容器中に置かれる。米国特許第３．　７９９．　７４
２号は、親水性から疎水性に至る表面特性の変化が少量
の試料の流れを停止するのに使用され、これにより存在
する試料を計量する、装置を記載している。米国特許出
願番号第１１７，　７９１号（１９８７年１１月５日出
願）、及び米国特許出願番号第０９０，　０２６号（１
９８７年８月２７日出願）（これらの二つの出願は本件
出願人に譲渡される）は、幾つかの希釈及び混合用カー
トリッジを記載している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、装置の種々の部品間で液体を移動するための
外部発生応力（重力を除く）の使用を必要とせず、試料
の再現可能な希釈を与える、改良された密封式希釈装置
を提供する。その装置は単一希釈または連続希釈、即ち
第一希釈剤による試料の希釈、続いて第一希釈剤、第二
希釈剤または更に別の希釈剤による混合物の希釈を与え
ることができる。使い捨てカートリッジの形態で調製さ
れる場合には、カートリッジハウジングは、液体試料を
受容するための試料受容手段、ハウジング中の内部室を
含む流れ指示室、試料を受容手段から流れ指示室に送出
するための試料流れ手段、（液体）希釈剤を受容するた
めの希釈剤受容手段、希釈剤を希釈剤受容手段から流れ
指示室に送出するための希釈剤流れ手段、第一容積を有
するハウジング中にベント式内部室を含む、受容室、第
一容積よりも小さい第二容積を有するハウジング中の内
部室を含む、測定室であって、測定室が流れ指示室を受
容室に連結し、且つ単に毛管力及び重力により試料及び
希釈剤を流れ指示室から受容室に送出し得る、測定室、
測定室及び受容室の交差点に配置された流れ停止分岐点
であって、流れ停止分岐点が、希釈剤の不在下で流れ停
止分岐点中を流れることから試料を防止するが、希釈剤
受容手段が希釈剤を受容し希釈剤が流れ指示室に入る場
合に流れ停止分岐点中の流れを可能にするために、流れ
停止分岐点に於ける試料とハウジングの壁手段との接触
から生じる充分な背圧を与えるように、試料の表面張力
特定に適合する、前記の流れ停止分岐点、及び試料が流
れ指示室に入り、試料が測定室を満たした後に、流れ指
示室を空にする廃棄手段であって、廃棄手段が毛管力及
び重力により運転する、廃棄手段を含み、これにより、
試料が試料受容手段に添加された後に希釈剤受容手段に
添加された希釈剤は、流れ調節部材中を流れ、試料を測
定室から受容室に追い出し、それにより、試料対受容室
に送出すべき希釈剤の一定の比を生じる。

幾つかの実施態様に於いて、初期混合物の第二希釈は、
混合室から静水圧的に連結された混合物分離室への液体
の通過を調節するための弁を使用することにより与えら
れる。好ましい実施態様に於いて、混合物分離室は、上
記の第一系列の室及び流れ手段と同様であるが、その他
の配置がまた可能である。

従来の希釈及び混合用カー｝　ＩＪッジに関連する幾つ
かの小さな問題を避ける幾つかの特に有益な実施態様が
、記載される。

本発明は、少量の試料が容易に測定され希釈し得る、装
置及び方法を提供するっ装置は小型であり、使用に便利
であり、しかも流体の移動のための移動部品を必要とせ
ず、重力及び毛管作用が試料の測定工程及び希釈工程に
必要とされる全ての液体推進力を与えるのに充分である
。本発明の装置は、米国特許出願第１１７，７９１号（
１９８７年１１月５日出願）、及び米国特許出願第０９
０，　０２６号（１９８７年８月２７日出願）に記載さ
れた、希釈及び混合用カートリッジに似ている。しかし
ながら、本発明の装置は、従来提供された希釈及び混合
用装置に対して幾つかの改良、特に操作の容易なこと及
び安全を与える。本発明の特別の改良の中に、過剰の試
料を廃棄場所に向けつつ、装置中の適当な場所で測定室
への所望容量の試料（または希釈試料）の流れを与える
流れ指示室、希釈剤適用場所が試料適用場所より下の垂
直高さに位置されることを可能にする用意、及びカート
リッジが装置の正確な操作を確かめるために挿入される
モニター中に備えられた種々の調節装置がある。

米国特許出願第０９０．　０２６号及び同第１１７．７
９１号と同様に、本発明のカートリッジは、試料適用場
所、希釈剤適用場所、測定室、混合（受容）室、部品間
の流体の流れを与えるための種々の溝、及び、連続希釈
装置の場合には、混合物の分離、測定室、及び混合室か
ら混合物の分離、測定室への液体の通過を調節するため
の少なくとも一つの弁を含む。カートリッジのこれらの
部品の全ては、前記の特許出願に記載されており、これ
らの特許出願は所望により更に詳細に参照し得る。

本発明の装置の重要な特徴の一つは、試料及び希釈剤の
両方を受容し、試料の一部を測定室に向けると共に、試
料の残部を廃棄室に直接送る、流れ指示室、即ちノンキ
ャビラリー内部室である。

希釈剤が流れ指示室に達する時、測定室中に含まれた試
料が受容室に追い出され、ついで受容室が所望の比の試
料及び希釈剤で満たされる。また、流れ指示室は、希釈
装置の適当な操作の監視を従来可能でない程度に可能に
する。

本発明の装置は、米国特許出願第０９０．　０２６号に
記載された無弁希釈装置の場合と同様に、単一の希釈を
与え得る。連続希釈は、最初に得られた混合物の、混合
物分離、測定室への通過を調節するための弁を用いて、
与えることができる。この混合物分離室は、米国特許出
願第１１７．　７９１号に記載された形態のいずれかを
とり得る。しかしながら、本明細書に記載される好まし
い実施態様に於いて、混合物分離室は、上記の初期希釈
進路と実質的に同じ室及び通路を含む。これらの部品の
全ては、以下に更に詳しく記載される。装置の種々の部
品の以下の詳細な説明は、試料が装置に適用され希釈さ
れる際の作用の過程に従って構成される。

試料は、液体であり、生理液体、例えば血液、唾液、接
眼レンズ液体、脳脊髄液、膿、汗、滲出液、尿、乳、等
の如き、如何なる源から誘導されてもよい。液体試料は
、血液から血清または血漿の調製あるいは液体中の固体
の溶解もしくは懸濁の如き、前処理にかけられてもよい
。本発明の装置への適用前の試料の処理の例は、濃縮、
濾過、蒸留、透析、天然成分の失活、クロマトグラフィ
、及び試薬の添加を含む。生理液の他に、その他の液体
試料が使用し得る。その他の液体試料の例は、プロセス
流、水、プラント液、化学反応媒体、生物増殖培地、等
を含む。殆どの場合、液体は水性であるが、その他の液
体が使用し得る。水性媒体は付加的な混和性液体、特に
酸素化有機溶媒、例えば低級アルコーノペジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、等を含ん
でもよい。溶媒は、水性溶液中に存在する高い表面張力
を保つために、通常約４０％未満、更に通常約２０容量
％未満で存在する。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による使用に関して、以下に記
載されるように改良し得る。

試料適用場所（また、試料受容場所とも称される）は、
一般に装置の表面上のキャビティであり、あるいは単に
、装置の内部に通じる開口部（必要によりリングまたは
管により囲まれる）であってもよい。試料適用場所は、
例えば血漿から赤血球を分離するためのフィルターを含
んでもよく　（米国特許第４．　７５３．　７７６号参
照のこと）、あるいは試料が本希釈装置に入る前に試料
を取扱う或種のその他の装置と本発明の装置との間に連
結を与えてもよい。例えば、適用場所は、通常のキャピ
ラリーが適合する穴であってもよい。

試料適用場所がキャピラリー管の挿入用の穴である場合
、キャピラリー管は、キャビラリーを完全に満たすこと
により、あるいはキャピラリーを特別の印まで満たすこ
とにより、試料を移すための便利な手段として作用し得
るか、あるいは測定室として作用し得る。このような実
施態様の試料適用場所は、移動の地点として作用する。

その他の場合、試料適用場所は、試料が挿入される、装
置の上面の穴の如き、外部室である。このような表面の
穴は、それらを、カートリッジを形成するハウジングの
内部に配置される室と区別するために、本明細書中で外
部室と称される。適用場所は、適用場所がオーバーフロ
ーまで満たされ、過剰の試料が排液ますにオーバーフロ
ーし得るように、排液ますにより囲まれた上げリップを
備えてもよい。大過剰の試料または誤まった場所に不注
意に適用された試料を排出するための手段が、上記の米
国特許出願第０９０．　０２６号及び同第１１７．　７
９１号に記載されている。

試料が試料適用場所に適用される時、液体試料は、通常
外力（未補助の重力を除く）の適用なしに液体通路を通
って、装置を形成するハウジング中の内部室を含む流れ
指示室に流れる。外力、例えば圧縮空気からの外力は、
試料を流れ指示室に移動させるのに使用し得るが、必要
とされないし、実際に好ましくない。流れ指示室は、流
れ指示室に最初に入る試料の一部を試料測定室に迂回す
る作用をし、この試料測定室は所定の容積を有し、希釈
のために試料の一部を測定し保持するように作動する。

流れ指示室に入る試料の残部は、流れ指示室により、廃
棄室または試料測定室を満たす量より過剰の試料を捨て
る或種のその他の手段に通じる出口へと自動的に迂回さ
れる。

流れ指示室は、実質的に、試料及び希釈剤の入口及び出
口を有する、装置中の小型の、ノンーキャピラリーの内
部室である。“ノンーキャピラリー”という用捨は、室
中の液体の流れが重力の補助を必要とすることを意味す
る。好ましい実施態様に於いて、一つの出口は測定室を
流れ指示室に連結する開口部である。別の出口は、廃棄
室との流れ連結を与える。試料及び希釈剤の入口は、般
には、試料適用場所及び希釈剤適用場所に通じるキャピ
ラリー通路への連結である。これらの出口は、流れ指示
室中の重力的に低い位置に配置され、入口は出口の上方
に配置され、その結果、液体は重力の影響下に入口から
出口へと流れる。

これらの入口及び出口は、測定室が利用可能な試料で満
たされることを確実にするように配置される。このよう
な充填は、試料が廃棄室への出口に達する前に試料が測
定室への入口に達するように試料入口を配置することに
より行ない得る。例えば、試料流の入口を、測定室出口
の上方で、しかも廃棄流出口よりも測定室の出口の近く
に配置することにより、流れ指示室に最初に入る試料は
、測定室に向けることができる。測定室が上記のように
満たされると、過剰の試料は測定室入口を通り過ぎて廃
棄室入口に流れる。流れ指示室及び廃棄室（または廃棄
試料を除去するためのその他の用意）の適当な形状寸法
を与えることにより、全ての過剰の試料は流れ指示室か
ら排出され、その結果、希釈剤が、その後、流れ指示室
に入る時に、測定室中の試料のみが、以下に記載される
ように、受容室へと追い出される。

流れ指示室に入る希釈剤は、この室中に残存する試料と
混合し、受容室と廃棄室との間に、予期せぬことを分割
されるので、流れ指示手段中に残される試料の量をでき
るだけ多く減少することが望ましい。流れ指示室中に残
された試料の量は、使用される試験の正確度により許容
される最大値より少ない。例えば、試験が１０％までの
誤差である場合、流れ指示室に残される試料の容量は、
試料測定室中に捕獲される試料の容量の１０％未満であ
る。好ましくは、この量は測定される試料容量の５％未
満、更に好ましくは２％未満、更に好ましくは１％未満
である。

幾つかの異なる形状寸法が、所望の結果を得るために、
与えることができる。例えば、流れ指示室は、水平表面
及び一つの軸（軸は直角に交差する壁により形成される
）の方向に下方に傾斜する床を有する側面を与えるよう
に、実質的に切頭立方体またはくさびの形状であり得る
。これは、実質的に、第１図の装置に示された第一調節
室の形状であり、これは以下に更に詳しく説明される。

試料測定室出口及び廃棄出口は、室の二つの底隅部に配
置され、これらは等しい高さ（重力場に於いて）に配置
される。試料は、試料測定室の直接上方の隅部で廃棄室
に入り、希釈剤は、試料が入る上面の隅部に対して対角
線上の反対の隅部に近い室に入る。

また、流れ指示室は、実質的に上記のような切頭立方体
であってもよいが、１立方体”の一つの隅部で単一の低
い位置を与えるために二つの軸に沿って（即ち、対角線
上に）下方に傾斜する床を有する。これは、実質的に、
第１図の装置の第二流れ指示室の形状である。上記の第
一の型の室に於いて、試料測定出口及び廃棄出口は隔置
される。

この第二の実施態様に於いて、それらは室中の単一の低
い位置で一緒に近くに配置される。しかしながら、両方
の場合に於いて、廃棄出口は、希釈剤が室に達する前に
、室に入る希釈すべき試料の全てが室から除去されるこ
とを確保するために、室中の重力的に低い位置に配置さ
れる。二つの室出口は、試料が実質的に同時にそれらに
達するように、一緒に近くに配置される場合、これら出
口の大きさは、試料が減少される前に、試料が測定室を
満たすことを確保するように調節し得る。

また、その他の形状寸法が可能である。例えば、試料が
廃棄出口により減少される前に、充分な試料が測定室に
達することを確保するために、これらの出口が適当な大
きさにされる場合、試料を、試料測定出口に達する前に
、廃棄出口に到達させることが可能である。同様に、全
ての過剰の試料が流れ指示室から排出されることを確保
するためにその他の手段が備えられる場合、廃棄物は室
中の絶対最低重力位置にある必要はない。例えば、試料
の表面張力から生じるエッジ効果が、室中の低い位置か
ら若干高い出口へと室の端部に沿って過剰の試料を取り
出すのに使用し得る。また、正しい場所に直接流すため
、流れ指示室中に、流れそらせ板、通常、突起または溝
を使用することが可能である。

廃棄出口の最初の部分をキャビラリ一寸法のものにして
、流れ指示室から過剰の試料を取り出すことが好ましい
。また、多孔性材料を使用して流れ指示室から過剰の試
料を“ウィックする（ｗｉｃｋ）”ことが可能である。

これは、また多孔性材料の微細孔中の表面効果により生
じる毛管作用であるからである。多孔性材料の例は、綿
、紙、セルロース繊維、ガラス繊維パッド、及び多孔室
セラミックを含む。多孔性材料は、流れ指示室中の適当
な場合で過剰試料と接触し得るウィッキング要素、また
はキャピラリーにより流れ指示室に連結された廃棄室中
に存在するウィッキング要素の形態で使用し得る。過剰
の試料を、試料適用場所から廃棄室にウィッキングする
ための技術が、上記の米国特許出願第１１７，７９１号
に記載されており、過剰の試料を流れ指示室からウィッ
キングするために、本発明に使用するのに適し得る。当
業者は室の形状寸法を調節でき、必要により、本明細書
に示された案内を用いて、吸着剤（使用される場合）を
与えて、試料による測定室の充填及び希釈剤が添加され
る前の過剰の試料の流れ指示室からの排出の所望の結果
を得ることができる。

測定室は、キャピラリー溝またはキャピラリー室であっ
てもよく、この場合、キャビラリー作用は、流れ指示室
を経由して試料適用場所からの試料による測定室の充填
を助け、または或る場合にはその充填に必要な全ての力
を与える。キャビラリー溝及びキャビラリー室は、一般
に、０．０１〜２．０＋ｎ＋ｎ，更に一般に０．　１〜
１．　０　［［ｌ！Ｉ＋の範囲の、流路に対して垂直の
少なくとも一つの寸法を有する。

キャピラリー空間（如何なる゛型のものでもよい）は、
流れを支持するのに必要とされる範囲の、流れ方向に対
して直角の少なくとも一つの寸法を有する。キャピラリ
ー溝は、流れを支持するのに必要な範囲の、流れの方向
に対して直角の両寸法を有する。キャピラリー室は、キ
ャピラリー流を支持しない、流れに対して直角の寸法を
有するが、必要な範囲（近くに隔置される二つの平面間
の空間に近似する）の、流れに対して直角の第二寸法を
有することによりキャピラリ一流を与える。しかしなが
ら、寸法でキャビラリーではない一層大きな測定室がま
た可能である。試料測定場所は、未補助の流れが生じる
ことを示すため、流れ支持室に対して“液体を受容する
関係″にあると云われる。流れ停止分岐点の適当な操作
が行なわれるためには、以下の流れ停止分岐点の説明か
ら明らかなように、キャピラリー力及び重力のみにより
満たされることが必須である。

測定室の形状寸法は、希釈剤が後の工程で装置に添加さ
れる場合に、測定室中の実質的に全ての試料が受容室に
追い出されるようなものである。

これを達成する一つの手段は、測定室中の希釈剤の円滑
な流れを与えることによる。両端で実質的に一定の断面
を有する直線状の管または曲管が、こうして、この種の
測定室の好ましい実施態様である。この種の測定室が、
第１図の第一測定室（１４０）に見られる。この種の好
ましい実施態様に於いて、希釈剤は流れの全断面積を横
切る前部で測定室に入る。これは、希釈剤と試料との混
合及び実質的に全ての試料を追い出さないで希釈剤が測
定室中を通過すること（これは、少量の希釈剤の流れが
測定室の広い断面積に入る場合に、起こることがある）
を避けることを助ける。

しかしながら、第１図の第二測定室（２４０）に示され
るように、断面が変化する測定室がまた可能である。事
実、測定室の最初の部分を実際に小さくすることが望ま
しい。何となれば、これは、希釈剤が流れ指示室に最初
に急に入る時に、測定室から失なわれることがある試料
の壷を減少することを助けるからである。０．５　ｍｍ
未満、好ましくは０，２ｌＩＩＩＩ１未満の初期の直径
が望ましい。試料測定室への入口が大きい場合、希釈剤
が入る時に、試料がその室中に追いやられる。ついで、
希釈剤が流れ指示室を満たし続け、測定室及び廃棄室の
両方に流れる際に、未測定量の試料が範囲室中に流れる
。この問題は完全には解消できないが、試料測定室に小
さい開口部を使用すると、試料の損失を許容し得る量に
減少する。それ故、測定室の残部が大きい場合（例えば
ノンキャピラリ一寸法である場合）であっても、小さい
開口部が好ましい。

更に、殆どの測定室は、一定容積を有するように製造さ
れるが、容積が、例えば使用前に室の容積を調節するの
に使用される精密にフィットするプランジャーにより変
化し得る室（測定室及びその他の型の室と内部区画室と
の両方）を設けることが、可能である。このような調節
可能な室の内部体積は、通常、装置への試料の添加の前
に、使用者により所望の値に設定される。

試料が測定室に流れる時、試料が流れ停止分岐点に達す
ると、流れが停止する。何となれば、それは、試料が自
由に流れる液体流路の初期の部分と試料が通常、希釈方
法の開始まで流れない液体流路の後の部分との間の分岐
点を示すからである。

流れ停止分岐点は試料の流路の限界に存在するので、そ
れは測定室の一端に見られる。この同じ場所は、通常、
受容室の開始（すなわち、二つの室が直接連結される時
）である。しかしながら、また流れ停止分岐点は、測定
室を受容室と連結する液体流路中に存在し得る。

流れ停止は安定及び準安定の両方で起こり得ることが、
認められるべきである。準安定の流れ停止は、流れ停止
が顕微鏡的レベルで停止するが、数秒〜数分の時間間隔
の後に明らかな原因なくして再開し得るものである。容
器壁の沿って、または製造法の欠陥から生じる顕微鏡的
もしくは準顕微鏡的な溝を通って、液体の徐々のクリー
プは、流れが一旦停止されたとき、流れが再度始まる機
構であると考えられる。更にまた、小さい検出し得ない
振動（例えば、装置の近くで人の歩行または空調装置の
如き近くの装置の始動及び停止によりひき起こされるこ
とがある）が、準安定状態で流れを開始するのに充分な
ことがある。しかしながら、装置は、希釈剤の添加及び
流れ停止分岐点に於ける流れの偶発的な開始に関して設
計されるので、絶対安定性を必要としない。それ故、少
なくとも１０秒、好ましくは少なくとも１分、更に好ま
しくは少なくとも５分、持続し得る、流れの停止が本発
明の目的に充分である。

流れ停止分岐点は、それが移動部分をもたないので、従
来の弁ではない。むしろ、この分岐点は、流れを停止す
るために、液体試料の表面張力からの背圧にたよる。こ
の背圧は、幾つかの方法で発生し得る。例えば、流路の
断面積が、液体と容器壁との間に接触がある領域中で増
加する場合（例えば、小さな管が大きな室に入る場合、
または溝の断面積が増加する場合）、背圧が発生される
。

流路の断面積の増加が、徐々にではなく急な場合、特に
試料流路中で毛管現象の破壊がある場合に、一層大きな
背圧及び一層ばらつきのない操作が得られる。室の徐々
の拡大中の容器の欠陥は、他の綿よりも一面で液体を更
に“クリープ″させることがあり、これにより、背圧の
発生を避ける。また、欠陥が存在する場合、液体が隅部
付近でクリープすることがある。また、分岐点が水平で
ない場合、アンバランスな力が存在する。例えば、垂直
な管が室の上部水平表面に入る場合に、水平分岐点が生
じる。水平な管が容器の垂直壁に入る場合、垂直分岐点
が存在し、流れ停止分岐点の底部の圧力は、液体の異な
る高さにより発生される静水圧により、分岐点の上部の
圧力よりも大きい。

それにもかかわらず、非水平の流れ停止分岐点は、液体
が大きな領域に入る際に液体を含む一層小さな溝の直径
を減少し、これにより、分岐点の上部と下部との間の圧
力差を減少することにより形成できる。

多くの場合、小さい直径の測定管（すなわち、測定室）
が一層大きな受容室に入る時に、分岐点が形成される。

小さな測定室は、直角または直角以外の角度で一層大き
な受容室に入ることができる。後の場合に、小さい管の
内壁と室の表面との角度は、分岐点の周辺の異なる場所
で異なる。

本明細書中に参考として含まれる米国特許第４，　４２
６，　４５１号は、幾つかの流れ停止分岐点を記載して
おり、それらは、或る帯域から別の帯域にキャピラリ一
流がある装置に使用するための“メニスカス調節手段”
と称される。その特許に記載された流れ停止分岐点は、
本発明の装置に使用し得る。しかしながら、その特許は
、第二帯域がキャピラリー帯域でない場合に、流れを停
止することに関するものではない。キャピラリー室の壁
部が次第に狭くなければならず、流れ停止を与えるため
には次第に拡大しなければならないことを示す、その特
許の特別の教示とは対照的に、第二室（ここでは、受容
室）がキャビラリー空間ではない場合に、急激な拡大は
本発明の実施に更に有効であることがわかった。欠陥は
分子レベルで存在することが認められるが、分岐点は顕
微鏡的観点から出来るだけシャープであり、流れ停止分
岐点が見られる受容室表面の壁部を形成する平面と、測
定室の壁部を形成する平面（これは曲げられていてもよ
い）との交差により形成された理想の分岐点に出来るだ
け近づくことが好ましい。差圧を避けるだめに水平な分
岐点を維持すること、分岐点の面積を減少すること、親
水性を減少するようにキャピラリーの表面を変化するこ
と（水溶液に関して）、平滑な表面を与えること（粗面
は表面にそって液体のクリープを促進する）、及び断面
積に急激な変化を与えること（好ましくは、約９０゜以
下の交差表面間の角度を与えること）は全て、或る室か
ら別の室への液体を防止するように作用する。

一般に、小さい（キャピラリーサイズ）分岐点に関して
、背圧はメニスカスより専有される曲率の最小半径によ
り調節される。例えば、円形断面を有するキャピラリー
管が一層大きな空間中に入り、その結果、液体が静水圧
下でその空間中にふくれ出る場合、メニスカスはほぼ球
形であり、圧力（ΔＰ）は、ヤングーラブラス式により
示される。ΔＰ＝２ｒ／Ｒ（式中、ｒは試料液体の表面
張力であり、Ｒは曲率半径である）。ミラー（Ｍｉｌｌ
ｅｒ）及びネオギ（Ｎｅｏｇｉ）著、“Ｉｎｔｅｒｆａ
ｃｉａｌＰｈｅｎｏｍｅｎａ　　：　　　［ｑｕｉｌｉ
ｂｒｉｕｍ　　ａｎｄ　　Ｄｙｎａｍｉｃ　　ｅｆｆｅ
ｃｔｓ”，マーセルのデッカ一〇インコーポレーション
（Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｃｋｋｅｒ，　　Ｉｎｃ，）、二
二ーヨーク、１９８５年、並びにデービス（ｎａｖｉｅ
ｓ）及びリーディーノレ（Ｒｉｅｄｅａｌ）著″Ｉｎｔ
ｅｒｆａｃｉａｌ　Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ”、第２編、ア
カデミック●プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）
、−’−ｘ−ヨーク、１９６ａ＊）を参照のこと。液体
が０゜より大きし１角度で表面に接触する場合、この背
圧は幾何学的条件により減少される。半径Ｒは、静水圧
が増大するにつれて変化し（小さくなり）、その結果、
背圧と静水圧が増大するにつれて変化し（小さくなり）
、その結果、背圧と静水圧とが、つり合う。静水圧が増
加すると、Ｒは装置の形状寸法及び接触角により決定さ
れる最小値（最大曲率）に達する。相当する背圧は、流
れ停止分岐点により支持し得る最大静水圧を規定する。

また、液体が接触する表面が変化して液体と容器壁との
間の接着を減少する場合（例えば、水性試料が親水性表
面から疎水性表面に移動する場合）、背圧が発生される
。本発明の装置の種々の内表面の表面特性は、一般に、
種々の物理的処理及び／または化学的処理により調節し
得る。同様の装置の表面特性を調節することの説明に関
して、共有の米国特許出願第８８０．　７９３号（１９
８６年、７月１日出願）を参照のこと。例えば、プラス
チック表面は、それらの親水性を増大するように処理し
得る。

装置全体または特別の部品が、処理し得る。また、装置
の異なる部品が、異なるプラスチックからつくることが
できる。キャピラリ一流に関して、９０゜未滴の接触角
が充分であり、１０〜８５゜が好ましく、３０〜６０゜
が最も好ましい。水性試料に関して、これらの接触角を
与えるためには、キャピラリー表面は親水性である（少
なくとも測定可能な程度に）。

非水性液体に関し、疎水性表面が適当である。容器壁の
形状寸法と表面湿潤性との組合せを使用することにより
、ＱｃｍＨｚ［］（断面積または表面接着に変化なし）
〜２０ｃｍＨ２０の背圧範囲及びそれ以上が、液体とし
て水を用いて容易に達成し得る。背圧が０である場合、
当該位置は流れ停止分岐点ではない。流路（例えば、測
定室から受容室に到る）中の特別な位置を経由する試料
の流れを防止するのに充分な背圧がある場合、流れ停止
分岐点が生じる。

幾つかの希釈剤適用（希釈剤受容）場所が、上記の米国
特許出願第０９０．　０２６号及び同第１１７．　７９
１号に開示されている。これらの希釈剤適用場所のいず
れもが、所望により本発明の装置に使用し得る。最も好
ましい実施態様に於いて、希釈剤適用場所は、装置を形
成するハウジング中の内部ベント式室である。希釈剤の
破壊可能な容器が、その室中に配置される。ガラス容器
が特に好ましいが、脆いプラスチックがまた使用し得る
。入口は、外部で適用される圧力が、容器を破壊するの
に使用し得るように、設けられる。通路は希釈剤室を流
れ指示室に連結し、その結果、希釈剤が破壊された容器
から流れ指示室へと流れることができる。

希釈剤が流れ指示室を満たし、その結果、流れ停止分岐
点に於ける静水圧が超過され、試料が希釈剤の一部と共
に受容室に追い出される。過剰の希釈剤は廃棄室中に流
れ、または希釈剤適用室及び／または流れ指示室中に留
まる。

第１図に示される装置に於いて、初期希釈剤室（１７５
）が、試料適用場所の下の特に好ましい場所に配置され
る。希釈剤のこの低い位置は、試料適用場所を通る希釈
剤の逆流を防止する。このような実施態様は、試料が試
料適用場所に添加された時に利用可能であった静水圧よ
り大きい静水圧を、希釈剤が放出される場合に、流れ停
止分岐点で与えることができないようである。何となれ
ば、試料適用場所は重力的に高いからである。しかしな
がら、必要とされる静水圧は、実際には、希釈剤により
与えられ、流れ指示室のため、試料により与えられない
。本明細書に記載された装置に於いて、試料の静止力ラ
ムは、試料が添加される場合に、試料適用場所と流れ停
止分岐点との間に展開されない。流れ指示室、及び廃棄
出口は、その試料を試料測定室中に含まれる試料に圧力
を与えさせずに、試料を排出するための手段を与える。

それ故、試料の有効な高さは、試料測定室の高さを決し
て越えない。しかしながら、希釈剤が試料よりもかなり
多量に存在し、その結果、流れ指示室は、廃棄室の一部
及び試料適用場所に戻って通じる通路と共に、満たされ
る。それ故、充分な静水圧が発生されて、流れ停止分岐
点で背圧を圧倒し、試料及び希釈剤を受容室に追い出す
。

希釈剤適用場所が試料適用場所の上方にある場合、希釈
剤は、希釈剤及び試料の適用場所を連結する通路を通っ
て試料適用場所に向って流れる。

流れが流れ停止分岐点で再開する時、この希釈剤及び通
路中に閉じ込められた試料は、流れ指示室に逆流する。

少なくともキャビラリー通路の場合には、若干の量の試
料が試料適用場所を流れ指示室に連結する通路中に残留
するようであるので、受容室に達する試料と希釈剤の所
定の再現性の比を与えるようにカートリッジを設計する
ことは若干難しい。希釈剤の実験的な測定、その後のカ
ートリッジの新仕様の再製造及び再試験により、多くの
反応に関して、満足な結果を得ることができる。しかし
ながら、上記の如く、一層低い適用場所を用いて逆流を
避けることにより、カートリッジの設計が極めて簡単で
ある。

気泡の閉じ込めを防止するため、円滑な液体流が与えら
れること以外には、受容（混合）室の形状寸法に関して
、特に制限がない。受容室の下部に試料及び希釈剤の入
口を設けること、及びベントに向って下方に傾斜する受
容室の上面を設けることの両方が、閉じ込められた泡を
避けることを助ける。しかしながら、混合された希釈剤
及び試料の出口（受容室中に存在する場合は、以下を参
照のこと）が、試料及び希釈剤の入口から所定距離に配
置されることを確保することが望ましい。

出口及び入口が互いに近づきすぎて配置される場合、混
合物が存在している間にその室に流れる希釈剤は、あま
りに早く出口に達することがあり、混合物よりもむしろ
希釈剤が第二測定室に達することを生じる。混合物出口
を低い場所に配置し、希釈剤入口を試料及び希釈剤より
も軽い希釈剤（その逆の場合もある）に関して高い場所
に配置することのような、その他の用意が、出口を通る
混合物の円滑な流れを確保するために、なし得る。

装置の種々の室中に使用されるベントは、装置から液体
の流出を避けるため、流れ停止分岐点により終端される
小さい穴であってもよく、あるいは液体の流出のないガ
ス流出用に設計された更に複雑なベント（例えば、空気
を通すことができるが、親水性液体を通すことができな
い微孔室の疎水性プラグ）であってもよい。また、流れ
停止分岐点は、比較的多量の液体をベント式室からベン
トに入ることから防止するために、長いベントの初めの
部分中に置くことができる。ベントまたは閉じ込められ
た空気の排出を可能にするその他の手段は、空気の閉じ
込めが装置の種々の室及び／または溝の間の液体の通過
を妨害する、装置中の夫々の場所に設けられる。

本発明の装置を使用して、この第一工程（または後の工
程）で測定し希釈し得る試料の大きさに関して、理論的
な上限はないが、その方法及び装置は少量の液体を測定
し希釈するのに特に適する。

それ故、試料測定室は、一般に０．１４〜１００ｄ　，
好ましくはＩＩ１１〜３０Ｉ１１、最も好ましくは３ｐ
１〜１０Ｉの容積を有する。希釈剤容量を制限し、かつ
試料対希釈剤の比を固定する作用がある受容室は、一般
に３Ｉ１１〜Ｉ０００ＩＩＩ，好ましくは１０４〜３０
０ｉｄ，最も好ましくは３０ｐ１〜１００ｄの容積を有
し、これにより１０’：１〜３：１、好ましくは１０３
：１〜１０：１、最も好ましくは１００　：　１〜１０
：１の希釈比を与える。キャビラリー流が起こる溝は、
通常、約０．０１ｍｍ　〜２　ｍｍ，更に通常約０．１
　ｍ＋ｎ−１　ｍｍの範囲で隔置された対向する壁を有
する。キャビラリー空間は、管形であってもよく　（こ
れは必ずしも円形断面を意味しないが、正方形また・は
その他の規則的な形状であってもよい）、あるいは平面
とキャピラリー距離より更に隔置された側壁とにより形
成された空間を表わし得る。少なくとも一つの平らな側
面を有する管状室（例えば、正方形の断面積、１：２〜
１：４の比以下で長さの異なる隣接する辺を有する長方
形、または半円形の室）は、溝が二つの隣接する表面（
そのうち一つは平らである）を合わせることにより形成
される場合に、製造の容易なことのため好ましい。

範囲の上限及び下限を示す本明細書の記載は、あらゆる
組合せで利用し得る、一連の上限と一連の下限を個々に
意味するものと解すべきであることが、認識されるべき
である。例えば、代表的な上限と好ましい下限は、中間
の好ましい範囲を規定するために、組合せて使用し得る
。

上記の装置は、希釈剤による試料の単一の希釈を与える
。上記の様にして希釈を行なうあらゆる装置は、希釈が
そのままで起きようと、あるいは装置中に起きる付加的
な摸作の一部として起きようとも、本発明の範囲内にあ
ると考えられる。例えば、その他の操作は、混合物を与
えるように、もとの試料に関して行なうことができる。

その場合、この混合物が、後に希釈される“試料”とな
る。また、その他の操作が上記のようして生成された混
合物に対して行なわれるための用意がなし得る。

特に、本発明者らは、混合室に静水圧的に連結された混
合物の測定及び分離室並びに混合室から混合物分離室へ
の液体の通過を調節する弁を用いて、連続の希釈及び混
合の可能性を与えることを意図する。第一希釈は、上記
のように、上記の弁が閉じられて混合室からの液体の流
出を防止する間に、行なわれる。第一混合物が生成され
た後、混合物の分離及び測定室への流れを調節する弁が
開放され、液体が静水圧及び／または毛管引力の影響下
で混合室から流れる。混合物が流入する混合物分離室の
部分は、混合された試料及び希釈剤の合計容量よりも容
量が小さい。この容量は、その室の形状寸法、混合室中
の液体により利用可能な静水圧の量、及び存在する毛管
力により決定される。上記の米国特許出願第１１７．　
７９１号は、目的がもとの混合室中の第二希釈を行なう
ことであるか、または混合された試料及び希釈剤の分離
部分を更に希釈及び／または分析のための別の場所に移
すことであるかに応じて、混合物分離室に与え得る、種
々の形状寸法を記載している。上記の単一希釈及び先願
に記載された第二希釈を行なうあらゆる装置が、本発明
の範囲内にある。

しかしながら、本発明の特に好ましい実施態様は、連続
希釈が行なわれる装置に関するものであり、その両方が
上記の単一希釈の発明の範囲内にある。このような実施
態様に於いて、混合物分離室は、それらが最後に得られ
た試料ではなく、試料としての混合物に対して操作する
こと以外は、前記と同じ型の室及び通路を含む。

室及び／または溝の間の液体の通過を調節する、あらゆ
る型の弁が、本発明の装置に使用し得る。

簡単な外力の適用及び開放により、開放位置と閉鎖位置
との間で移動するように発動し得る簡単な弁が好ましい
。

このような弁は、液体流路中または液体流路に隣接して
存在する弾性封鎖部材を含む。例えば、弾性封鎖部材は
、その封鎖部材がその通常の位置にある場合に、通路の
狭い部分が弾性封鎖部材により封鎖されるように、合流
通路または分岐通路中に存在してもよい。一般に流路の
制限部分から離れ、しかも流路の広い部分に向う方向の
力の適用は、流路の狭い壁から離れるように封鎖部材を
移動することにより、弁を開放する。また、弾性封鎖部
材を、液体の流れを遮断する場所に移動することにより
封鎖される、通常開放した弁を備えることができる。こ
のような弁の特別の例が、以下に更に詳しく示される。

このような弁のその他の例は、液体流路を横断する溝と
密にかみ合う滑りピンを含む。そのピンは、ピンが第一
位置にある場合に、流路中の流れを妨げ得るセグメント
、及びピンが第二位置にある場合に流路中の流れを可能
にし得るセグメントを有する。このようなピンの例は、
ビンの二つの対向する面の間に流路溝を有する長方形の
ビンを含み、その流路溝はブロックが閉鎖位置にある時
に位置合わせされず、ブロック弁が開放される時に主流
路と位置合わせされる。円形断面を有するビンは、ビン
が適合する溝とぴったりとかみ合い、かつピンが閉鎖位
置にある時に流路を妨げる、ピンの閉塞セグメントを与
えることにより、使用し得る。一層小さな断面積（ダン
ベルのハンドル中に存在するような）は、ピン弁が開放
位置にある場合に、ピンの一層小さな中央部分のまわり
に円形流路を与える。

弾性部材は、ビンを閉鎖位置または開放位置のいずれか
にバイアスするために、備え得る。その後、ピンに作用
する力がピンを第二場所に滑らすことができ、その結果
、ピン弁は別の位置にある。

好ましい実施態様に於いて、ピン上の外力の適用のため
の接近手段は、ピンがその二つの位置の間で移動し得る
ように与えられる。例えば、装置から外側に突出するピ
ンの部分は、ピンの滑り軸に並行に作用する力がバイア
ス力の方向に対して作用することにより、ピンをその最
初にバイアスされた位置から第二位置へと移動させ得る
ように、設けることができる。また、バイアス力に向か
い合うピンの面から外部環境に通じる開口部を、備える
ことができる。圧縮空気または開口部に入る外部装置の
フィンガーからの外圧の如き、外部から適用される力が
、ピンをその開放位置と閉鎖位置との間で滑らせるのに
使用し得る。弾性シールが、力をピンに適用することを
可能にすると共に、開口部を通る液体の損失を防止する
ために、設けられてもよい。また、このようなシールは
、上記の弾性封鎖部材に設けられてもよい。

本発明のカートリッジの一体部分として使用し得る弁は
、ここに特別に例示されたものに限定されない。むしろ
、流路中の液体の流れを制限するように圧縮し得る、流
路の可撓性壁（例えば、ラテックス）の如き、小さい流
路中の液体の流れを調節し得る、あらゆる弁が使用し得
る。更に、例えば、最初に閉鎖された弁が一旦開放され
、その後、開放位置に保たれる場合には、可溶性バリャ
ーが設けられてもよい。

また、外部の弁を備えることが可能である。例えば、キ
ャピラリ一流が生じる流路は、外部ベントを閉じること
により封鎖し得る。外部弁が閉じられる場合、液体はキ
ャピラリー通路中の空気その他のガスのため、キャピラ
リー通路に入ることができない。ベントを開放すると、
液体がキャピラリー通路に入る。ベントが閉じられ、液
体がキャピラリー通路中に含まれる場合、分離された液
体が、後に、その他の操作に使用し得る。

外部ベント制御からなる弁は、流れがキャビラリー通路
中に生じる（その結果、閉じ込められた空気が液体の流
れを調節するのに有効である）状況、及び漏出し得る自
由液体が使用前のカートリッジ中に貯蔵されない状況で
使用し得る。封入液体（例えば、ガラスアンプル中）が
、外部ベント制御を用いる装置中に存在し得る。多くの
場合、カートリッジが最終使用者に送られる場合、予備
測定希釈剤（これは試薬を含んでもよい）を貯蔵するこ
とが望ましい。偶発の漏出を防止するため、内部機械弁
または破壊可能なバリャーが、このような用途に好まし
い。

簡単な、外部で適用される力により操作し得る弁を備え
ることにより、カートリッジが挿入される分析装置によ
り弁が所定の方法で開閉される、カートリッジのような
装置が提供し得る。この分析装置は、弁を開閉する手段
を備えることの他に、カートリッジの種々の混合室及び
／または測定室中で液体または分析対象の存在を検出す
るための種々の光センサー及び／またはその他の型のセ
ンサーを含んでもよく、それ故、本明細書中でしばしば
モニターと称される。

本発明の装置は、特別な分析による使用のため設計でき
、あるいは種々の弁が開閉される順序及び種々の希釈剤
（これは試料中の分析対象の存在に応じて検出可能な信
号（例えば、発色反応）の発生のための試薬を含んでも
よい）の含量に応じて多重分析が行ない得る、装置とし
て設計し、製造し得る。

試薬は、装置中の種々の場所で与えることができる。保
温時間は、弁の手動操作により、あるいはカートリッジ
が挿入されるモニター中に機械的もしくは電気的に貯蔵
されたプログラムにより調節し得る。そのプログラムは
、弁の開閉の順序及び時期を調節する。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し、もしくは
希釈剤を含む溶液を破壊するために力を加えるためのそ
の他の手段を含む。キャピラリー通路中の流れがベント
の開閉により制御される実施態様に於いて、ベントを閉
じ得る可動式シールパッドは、カートリッジが挿入され
る外部プログラミングされた装置の一部を形成する。

また、モニターは、カートリッジの液体通路中の種々の
場所で液体の存在を検出するセンサーを備えること及び
カートリッジの適当な操作中に発生される信号と、セン
サーにより与えられる信号とを比較することにより、カ
ートリッジの正しい操作を検出し得る。カートリッジが
未熟な使用者の手もとにある時（これはカートリッジの
所望の最終用途である）、適当な操作の自動検出が望ま
しい。例えば、使用者が血滴の液滴（試料として》を試
料適用場所に適用する必要がある場合、幾つかの問題が
生じることがある。或種の患者は充分な容量の血液の液
滴を得ることが困難である。例えば、カートリッジの適
当な操作が２５ｉｄの血液を必要とし、２０ｐ１のみが
試料適用場所に添加される場合、試料測定場所は完全に
は満たされない。その後、希釈剤が自動的に添加される
場合（例えば、予備選択時間の後）、希釈は所望量より
も多く、不正確な結果が得られる。

本発明のカートリッジは、特に流れ指示室を備えること
により、流路中に適当な場所を設けて、この潜在的な問
題及びその他の潜在的な問題の適切な監視を可能にする
。光源及び検出器は、力一トリッジがモニター中で記録
される場合に、それらが流れ指示室の反対側に配置され
るように、モニター中に備えることができる。異なる場
所で流れ指示室を通過する光を検出することにより、試
料（及び希釈剤）の流れの異なる特徴が検出し得る。

例えば、流れ指示室に入る試料は、試料入口に近い場所
で光を検出することにより検出し得る。

これは、後の操作のタイミングの開始を可能にする。例
えば、試料は、試料の適用以外に使用者側に操作を必要
としないで、特定の時間にわたって、試料測定室中に配
置された試薬と共に保温し得る。

試料測定室及び廃棄室に通じる二つの隔置された出口を
備えた流れ指示室を使用すること、試料が廃棄室入口に
達する前に試料が試料測定室入口に達するように試料入
口を配置すること、及び二つの出口の間にセンサー用の
光路を配置することにより、系操作の二つの異なる測定
が単一センサーでもって行ない得る。試料は、廃棄出口
に達する前に、測定室を満たすので、試料の検出は、測
定室が満たされたことを示す。モニターに続いて、同じ
場所は流れ指示室が完全に空になることの検出を可能に
する。何となれば、試料は流れ指示室から流出し、廃棄
室に流入するからである。その後、希釈は、試料が未だ
流れ指示室中に存在する間に、希釈剤の偶発の添加（こ
れは、特別の試料が希釈剤と共に受容室中に押しやられ
た際に低すぎる希釈をもたらす）を避けるように、適当
に時期を定めることができる。閉塞された廃棄出口、ま
たは多すぎる試料の如き、流れ指示室中の試料に起こり
得るその他の問題が、また検出し得る。

一連の図面が、本発明の幾つかの実施態様を説明するの
に示される。図面に示された実施態様は、包括的である
ことを目的とするものではなく、特許請求の範囲内にあ
る多数のその他の実施態様が、本発明の分野の当業者に
明らかである。

第１図は、本発明の第一実施態様の正面平面図であり、
図中、線Ａ−Ａ．Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，及びＤ−Ｄは、第２
図に示された断面図の場所を示す。

第２図に示されるように、ハウジング１００は三つの別
個の部品、即ち中央基材１０２及び二つのカバープレー
ト１０４及び１０６から製造される。基材１０２の前面
に形成された室（第２図に示された断面図の左側）は、
第１図で実線で示される。基材１０２は背面に形成され
た通路（第２図に示された断面図の右側）は、第１図中
で破線で示される。

貫通連結くこれは、一般に表面から他の表面に通過する
穴である）は、第１図中、円により示される。全てのこ
のような通路は、米国特許第４．　７５６，　８４４号
に記載されているように、透明なプラスチックから製造
された実施態様に於いて、目視し得る。

しかしながら、適用な場所で光路に関して用意がなされ
る場合には、不透明な材料からカートリッジを製造する
ことが、また可能である。

第１図に示された装置は、二回の希釈を連続的に行ない
得る。第一希釈と関連した装置の部分は１１０〜１９０
の番号が付されている。第二希釈に関達した装置の部分
は、２０５〜２８２の番号が付されている。二つの部分
が第一希釈及び第二希釈に於いて同じ機能を果す場合、
識別番号の最後の二つのアラビア数字は同じである。ハ
ウジングに関連した装置の部分は、１００〜１０６０番
号が付されており、第１図に示されたカートリッジと交
差するモニターの部分は、３００以上の番号が付されて
いる。装置は、その装置中の一連の２回の希釈による試
料を追跡しつつ、示された番号を参照して説明される。

試料が、最初に試料適用場所１１０に添加される。

試料は、流れ指示室１３０に向って通路１３０を下方に
流れて、第１図に示されたその室の左上部分中の入口１
３６で、その室に入る。通路１２０はキャピラリ一寸法
を有し、一方室１３０は、連続キャピラリー流を支持し
ないように、充分に大きい。試料は、重力により室１３
０の左前端部を下方に流れ、測定室１４０への入口１３
２に行き当たる。試料は、測定室１４０を下方に流れ続
ける。この室１４０はキャビラリ一寸法のものである。

試料の先頭の端部が試料測定室１４０と受容室１５０と
の間の分岐点にある流れ停止分岐点１４５に達する時、
試料の流れが停止する。室１５０の上部に配置されたベ
ント１５９は、共通ベント１０１に連結されて室１５０
からのガスの流出を可能にし、これにより、キャピラリ
ー試料測定室１４０への試料の流れを可能にする。

過剰の試料が、流れ指示室１３０に向って通路１２０を
下方に流れる。試料は最早測定室１４０に入り得ないの
で、試料は室の下部前端で累積する。何となれば、室の
床は室の前部に向って下方に傾斜するからである（第２
図、部分Ａを参照のこと）。

過剰の試料が廃棄出口１３４に達する時、廃棄溝１６０
（これはキャピラリー寸法である）は、試料を廃棄室１
９０中に引き出す。廃棄出口１３４は室１３０の重力的
に低い位置にあるので、全ての過剰の試料が室１３０か
ら排出されるまで、過剰の試料は廃棄室１９０に流入し
続ける。

この時点で、破壊可能な容器１７５（これは希釈剤適用
室１７０中に配置される）は、入口ボート１７７を通し
て挿入される機械的フィンガー（３０２　；第２図、部
分Ｃに示される）により破壊される。容器１７５の破壊
は、以下に詳しく説明される。希釈剤は、装置の前面に
沿って溝１８０中を流れ、装置の背面に向って溝１８１
を通過し、入口１３８を介して流れ指示室１３０に入る
。流れ指示室１３０及び廃棄室１９０の少なくとも一部
を満たすのに充分な容量の希釈剤が与えられ、一方、流
れを開始するのに充分な、流れ停止分岐点１４５に於け
る静水圧を与えるのに充分な希釈剤が室１７０中に留ま
り、その結果、測定室１４０中に閉じ込められた試料が
受容室１５０中に追い出され、その後希釈剤が追い出さ
れる。希釈剤は室１５０を満たし、それにより、室中の
試料対希釈剤の一定の比を与える。

室１５０中の混合は、“相互混合カートリッジ”という
発明の名称の米国特許出願第　　　　号（　　年　　月
　　日出願）に記載されているような幾つかの技術によ
り、得ることができる。試料及び希釈剤を、それらが室
に入る際に混合を開始することが好ましく、その結果、
ベントに入る混合物は室中に残存する混合物とほぼ同じ
組成を有する。しかしながら、ベントの容積は、無視し
得る誤差が生じる程、充分に小さい。更に、高い正確度
が所望される場合にはベント中に別の流れ停止分岐点を
含んで、液体の過度の流出を防止することができる。こ
のような流れ停止分岐点及び混合室へのベントは、以下
に説明される第二希釈に関する装置の一部である。

受容室１５０中の出口２１０は、装置の第二希釈部分へ
の混合物の入口として役立つ。しかしながら、この初期
の第一希釈中、通路２０５は、第２図、部分已に示され
る弁により塞がれる。弁が開放する時、混合物の一部が
出口２１０並びに溝２０５及び２２０を通って第二流れ
指示室２３０（本明細書中、混合物流れ指示室と称され
る）に流入する。室２３００床は、室の左側から、かつ
室の背後から、室の床の右前コーナにある小さな領域に
向って下方に傾斜する。この位置で、混合物測定室２４
０は、分岐点２３２で混合物流れ指示室２３０に連結さ
れる。

混合物測定室２４０は、流れ停止分岐点２４５で終端し
、ここで室２４０は混合物受容室２５０と交差する。

受容室１５０中の混合物は、室１５０に通じる種々の通
路中に設けられた希釈剤からの静水圧下にあるので、混
合物及び最終的に未混合の希釈剤は、静水圧が平衡にな
るまで、混合物流れ指示室２３０に流入し続ける。混合
物廃棄室及び室２３０を出る混合物廃棄通路は、第一希
釈通路中の廃棄室１９０及び通路１６０と同様にして、
設けることができる。

しかしながら、第１図に示された態様に於いて、流れを
調節するための別法が、提供される。この装置の目的は
、反応体を含み得る希釈剤と少量の試料を混合し、受容
室中で生じる反応を測定することであるので、第１図に
示された装置は、通常、このような測定を行ない得る装
置中に挿入される。

光学測定が普通であり、第１図に示された装置に関して
好ましい型の測定である。光源及び検出器は、光が受容
室の所望の場所に衝突し、受容室及びその中に含まれた
材料を通過し、カー｝　＋Ｊッジの他の側に配置された
検出器に衝突するように、モニター中に配置される。こ
れは、カートリッジをモニターの表面上の室中に挿入し
、全ての部分が互いに適当に位置合せされて配置される
ようにすることにより達成される。本発明は、光源、検
出器、及び記録手段に関して何ら新しいものを必要とし
ない。何となれば、キュベットとかみ合い、それにより
光測定を行なう全ての分光光度計が、必要な検出系及び
記録系を与えるからである。

しかしながら、上記の如く、モニターは、力一トリッジ
中の液体通路中の種々の位置で液体の存在を検出するた
め、付加的な光源及び検出器を設けることにより容易に
改良し得る。本明細書中、このような部品は系制御部品
と称される。何となれば、それらは、モニターが、試料
、希釈混合物、等のいずれが適当な順序で、且つ適当な
時期に液体通路中の適当な位置に達したかを確かめる手
段に相当するからである。例えば、光源及び検出器はカ
ートリッジの反対側に配置でき、その結果、検出器は、
流れ停止分岐点２４５に近い混合物測定室２４０中を通
過する光を測定する。第１図に示されるように、測定室
のこの部分は、誤差を最小にするために、測定室のその
他の部分に対して小さくすることができる。検出器は、
液体が流れ停止分岐点２４５に近い測定室２４０の端部
に達したことを示す時、混合物が入口ポート２１０に入
ることを可能にする弁が閉鎖し得る。その後、混合物測
定室中の流れは、混合物のメニスカスが流れ停止分岐点
２４５に達した時に、停止する。その後、混合物流れ指
示室２３０中に残存する過剰の混合物が、混合物廃棄出
口２６０（これは、第１図に示されるようにキャピラリ
ー溝である）に排出し得る。

通路２０５中には配置された弁を閉じるための系制御を
備え、且つキャピラリー廃棄溝２６０を備えることは、
混合物流れ指示室の高さより下に配置される、大きい重
力供給廃棄室を有する必要を省く。これは、第１図に示
される装置に望ましい。

何となれば、これは二つの受容室中で磁気駆動式混合部
材を用いる好ましい混合技術であるからである。カート
リッジの下部にある比較的大きな廃棄容器を省くことは
、受容室がカー｝　ＩＪッジの下部の一層近くに配置さ
れることを可能にし、これにより、混合部材と受容室と
駆動マグネットとの間の距離を減少し得る。キャピラリ
ー廃棄室２６０は、過剰の混合物の全てが混合物流れ指
示室２３０から除去されるまで、過剰の混合物を排出す
る。

この時点で、希釈剤室２７０中に含まれる破壊可能な希
釈剤容器２７５中の第二希釈剤は、希釈剤容器１７５と
同様にして破壊される。それ故、希釈剤は、希釈剤適用
場所２７０で利用可能になり、溝２８０，　２８１、及
び２８２中を流れて、入口２３８で混合物流れ指示室に
入る。第一希釈と同様に、希釈剤が室２３０、廃棄溝２
６０、及びベント２３９を満たす際に、希釈剤により与
えられる静水圧は、流れ停止分岐点で背圧を圧倒する。

その後、希釈剤は混合物測定室２４０から混合物受容室
２５０に追い出される。また、希釈剤は、混合物測定室
２４０を通って混合物受容室２５０に流入し、閉じ込め
られた空気をペント２５９により追い出す。ベント２５
９は、通常、ハウジングの上部で外部大気に排気するの
で、流れ停止分岐点は、ベント２５９に入る混合物及び
／または第二希釈剤の量を最小にするため、室２５５中
に設けられる。混合は、受容室１５０の場合と同様にし
て受容室２５０中で行なわれる。

第２図は、第１図に示された異なる場所に於ける一連の
断面図である。第２図の部分Ａに示される断面図は、第
一希釈に関連した幾つかの溝、室、ベントと交差する。

前記の如く、装置はカバープレート１０４及び１０６を
種々の室及び通路が形成される中央ボディ部材１０２に
取り付けることにより組立てられる。第２図の全ての部
分に於いて、その図の左側は第１図に示された実施態様
の前面を表わし、右側は背面を表わす。

第２図の部分Ａの上部にて出発して、下方に移すと、通
路１７３はボディ部材１０２の前面から背面に通じてい
ることが見られる。第１図に示された種々の液体及び排
気通路は、交差しないで夫々クロスオーバーする必要が
あるので、１７３の如き貫通通路は液体通路が一つの側
から他の側に切り換えられることを可能にして、干渉を
避ける。この例が、第１図中で液体通路中に見られ、こ
れは第二希釈剤を希釈剤受容場所２７０から混合物流れ
指示室２３０へ送出する。この流路は、廃棄室１９０（
これは装置の前面を占る）及びペン｝　１０３　（これ
は背面を占る》の両方をクロスオーバーする必要がある
。これは、通路がベント１０３をクロスオーバーするま
で、ボディ部材１０２の前面に沿って初期溝２８０を設
けることにより達成される。この時点で、貫通通路２８
１は液体通路をボディ１０２の背面に切り換える。そこ
で、溝２８２は、それが流れ指示室２３０の後方の適当
な場所に達するまで、廃棄室１９０の後方を通る。その
後、通路２３８は、装置の前面に配置される流れ指示室
へ通じる。これが達成される方法は、第２図の部分Ａの
上部付近に見られ、ここでベント１７２は室１７０をク
ロスベント通路１７３に連結し、この通路１７３はベン
ト通路を装置の背面に移す。この時点で、共通ベント通
路１０１に連結がなされ、これが第１図に見られるが、
第２図の部分Ａに見られない。

また、通路１３８が部分Ａに見られるが、これは第一希
釈剤に混合室１３０への接近を与え、装置の背面から室
１３０に入る。出口１３４（これにより過剰の試料が廃
棄溝１６０に入る）が、室１３０の下部コ一ナーに見ら
れる。

混合室１５０の上部コーナーに於けるベント１５９の高
い配置は、第２図の部分八の下部付近にあることが明ら
かである。また、混合物が第二希釈系に送られる溝の第
一部分を形成する溝２０１に通じる入口ポート２１０が
室１５０中に見られる。

第２図の部分Ｂは、共通ベント１０１、室１７０中に配
置された容器１７５、貫通通路１８１、及び廃棄溝１６
０の如き、図の上部における幾つかの小さな特徴を示す
。

特別な弁の具体例が、この図の右下部分に見られる。溝
２０５は、混合物１５０を混合物流れ指示室２３０に連
結する混合物流れ溝である。薄い可撓性膜２０６が、溝
２０５の後方に直接配置された開口部２０８で裏プレー
ト１０６により適所に保持される。

カートリッジが挿入されるモニター装置中に配置された
ブランジャーは、カートリッジがモニターに位置合せさ
れる時に開口部２０８に隣接する。このブランジャーは
、モニター中の種々の制御下にあり、モニターがモニタ
ーからの信号を受ける時に、矢印方向に左に移される。

このような信号は、例えば、モニター中へのカートリッ
ジの挿入により与えることができる。ブランジャー３０
１の端部は溝２０５に適合するように成形され、その結
果、プランジャーを左に押しやる場合には、可撓性膜２
０６が溝２０５にぴったり合うように押しやられ、それ
により溝をふさぐ。その後、混合が受容室で行なわれた
後、プランジャー３０１にかかる左方向に作用する力を
解放すると、混合物が溝２０５中を通って装置の残部に
流入することを可能にする。

第２図の部分Ｃは、線Ｃ−Ｃに於ける、第１図の実施態
様の垂直断面を示す。希釈剤室２７０中に配置された第
二希釈剤容器２７５が見られる。この図は、開口部１７
７の場所で室１７０と交差する。この開口部（これはカ
ートリッジの背面に通じる）は、可撓性シール１７８に
より覆われる。モニター中に配置されたブランジャー３
０２は、モニターノ制御下で適当な時期に矢印の方向に
左側に押しやることができる。シール部材１７８は、力
を容器１７５にプランジャー３０２で適用するのに充分
可撓性であり、それにより、容器１７５を破壊し、希釈
剤を希釈剤室１７０に放出する。プランジャー３０２に
かかるバイアス力を解放すると、プランジャー３０２を
、シール１７８を破壊せずに、そのもとの位置（図示さ
れるとおり）にもどす。

第２図の部分Ｃの下部に於いて、廃棄室１９０及び第二
希釈に関連した、幾つかの室及び通路が見られる。ボデ
ィ部材１０２の背面に沿った貫通溝２８１及び溝２８２
は、第二希釈剤を混合物流れ指示室２３０に接近せしめ
、それにより、希釈剤が通路２３８に入る。キャピラリ
ー廃棄溝２６０に通じる貫通通路２３４が、また見られ
る。

第２図の部分Ｄは、第１図の線Ｄ−Ｄで切断された垂直
断面を示す。廃棄室１９０と同様に、第二希釈剤容器２
７５及び希釈剤２７０が、再度見られる。

また、第二希釈剤室から混合物流れ指示室に通じる通路
の一部である溝２８０が、また見られ、同様にキャピラ
リー廃棄室２６０の部分及び混合物測定室２４０の部分
が見られる。

第３図は、特別な診断を行なうため、第１図及び第２図
に示されたような型のカートリッジを用いて使用し得る
試薬を示す、略図である。ヘモグロビンＡＩ！ｃ，即ち
少量のヘモグロビン成分は正常の人間中に存在し、低血
糖症があると増加する。

ソレ故、ヘモグロビンＡｆｃ測定は、糖尿病の長期のイ
ンシュリン制御の評価を与える。分析は、全血を第一組
の試薬と最初に混合して全ヘモグロビン含量を測定し、
その後、第一混合物のアリコートに関してヘモグロビン
Ａｊ７ｃ含量を測定することを要する。この方法の工程
が、第３図に図示され、それらが第１図の装置中で行な
われるとおりに、以下に説明する。

未測定の血液の液滴からの試料は、試料適用場所１１０
に供給される。試料は、試料流れ指示室１３０に向かっ
て流れるサンプル流れを通って測定室１４０内に流入す
る。血液の流れは、分岐室１４０及び混合／読取り室１
５０において停止する。容器１７５が壊れたときには、
チオシアネートの溶液は、血液試料を前方に押しやりな
がら、測定室１４０を通って混合室１５０内に流入する
。混合室１５０は、血液とチオシアネートとの混合物に
より満たされる。ここで、往復運動する混合プレートに
より血液とチオシアネートとの均質な混合がなされ、（
異なる位置においてフ混合室１５０の壁上で被覆された
フェリシアニド及び凝着剤の試薬が溶解する。約１分後
に、血液が溶解され、ヘモグロビンが変性されるであろ
う。この時点で、カートリッジが挿入されるモニターに
設けられた光源及び検出器を用いて、５４０ｎｍ及び８
００ｎｍでの吸光度を読み取ることにより、全ヘモグロ
ビンが測定される。

次に、溝２０５の弁を開き、混合物の一部が測定（混合
物分離）室系内に流入できるようにする。

混合物が混合物測定室２４０の端部に到達するときに弁
を閉じ、過剰の混合物が流れ指示室２３０を満たすこと
、及び静水圧により混合物が混合室から追い出されるこ
とを防止する。一旦、混合物流れ制御２３０室（ｍｉｘ
ｔｕｒｅ　ｆｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌ　２３０　ｃｈａ
ｍｂｅｒ）がキャピラリードレン２６０により排出され
たならば、希釈容器２７５が壊され、ＡβＣ希釈剤が乾
燥抗体ラテックス試薬室２５０内に流入できるようにし
、変形血液（すなわち、分離された混合物）の試料を混
合物測定室２４０から混合／反応室μ刈内に送り出した
後、試薬（該試薬は、室２５０の室壁土に被覆されてい
る）を再懸濁させる。次に、変性した血液／試薬混合物
が混合され、かつ約３０秒間に亘って濁り度の変化を測
定することによって、ヘモグロビンＡｊ７ｃを測定する
。抗体が被覆されたラテックス粒子の凝集の結果として
濁り度が増大する。

抗体は、ヘモグロビンＡｌｃに対して特異的である。

第１図及び第２図に示す装置の全体は、約１０ｃｍの高
さと、１５ｃｍ以下の幅とを有しており、本体部材１０
２の厚さは約１　ｃａ＋である。カートリッジは、他の
分析的測定を行うため、容易に他のサイズにすることが
できる。

第４図及び第５図は、本発明による２つの流れ指示室の
拡大斜視図であり、これらの図面においては、図示の視
点から視ることのできる縁部が実線で示されてふり、室
を介して視ることができる縁部が破線で示されている。

第４図は第１図の室１３０に似ており、従って同じ番号
が付してある。

室１３０は、頂面及び底面を除く全ての対向面が平行で
ある本質的に切頭立方体すなわちクサビ状をなしている
。後面の高さＸは、前面の高さＹよりも小さい。室１３
０の底面の前方のコーナ（角）には、測定室に通じる出
口１３２と、廃棄室に通じる出口１３４ととが設けられ
ている。出口ｌ３２（試料測定室の入口）の直ぐ上のコ
ーナには、試料の入口１３６及びサンプル適用場所から
導かれた通路が設けられている。室１３０の後面の上方
のコーナにはベント１３９及び希釈液入口１３８が設け
られている。

矢印Ｉは、試料が入口１３６を通って室１３０に到達し
た後、重力の作用により室１３０の左前方のコーナを流
下して試料測定室の入口１３２に至る試料の最初の流れ
を示すものである。試料測定室が満たされると、矢印■
で示すように、室１３０の底部前面を横切って連続的に
流れる。出口１３４は、室１３０の重力的に低い位置に
配置されているため、過剰のサンプルは、測定室の入口
１３２において測定室内の試料との接触により生じる表
面張力により保持されている微小量を除き、全てのサン
プルが室１３０を出るまで室１３０から連続的に引き出
される。

しかしながら、このようにして引き出される量は少量で
ありかつ比較的再生可能なものである。なぜならば、本
発明の装置は、同一であるとは云わないまでも比較的近
い大きさの表面張力特性を持つ特定種類の試料と共に使
用できるように設計されているからである。

出口１３２と１３４との間で室１３０の前方の下面に示
された位置Ａは、前述のように、試料の測定トランジッ
トを行うのに好ましい位置である。室１３０の後面Ａ′
を通過する光が、前面の領域Ａを通るときに検出される
ように構成した検出器がモニターに配置されているなら
ば、通路■に沿って流れる試料を検出できるであろう。

従って、位置Ａにおける試料の最初の出現は、試料が測
定室を満たして、通路■を通って流れ始めたことを示す
ものである。試料が位置Ａから消滅した場合には、希釈
工程を開始することができる。僅かに大きな試料を使用
して、試料が試料測定室を満たしかつ出口１３２をオー
バーフローして僅かに室１３０内に流入するけれども、
試料が出口１３４に到達する程には多量に流入しないと
いうレアケースにおいては、位置Ａに設けられた検出器
により、この不適正な試料サイズの自動希釈が防止され
るであろう。

試料の適正な測定を表示する正しい信号が受けられると
、希釈液が入口１３８を通って流入し、矢印■で示す通
路に沿って流れる。これにより、前述の希釈工程が完了
する。

第４図について説明した作動から分かるように、廃棄出
口１３４は、通路の少なくとも最初の部分においてはキ
ャピラリーの寸法にして、試料が出口１３４に到達する
と直ちに室から試料を吸い上げる助けをなすように構成
するのが好ましい。

第４図から、位置八が室の底縁部を交差しているのが分
かるであろう。かような位置が好ましいけれども、その
理由は、前述のように、室のサイズが非常に小さいため
に、室を収容しているカートリッジをモニターに挿入す
るときに、整合性の僅かな誤差が生じるからである。こ
の位置が、室の底縁部と交差するように選択される場合
には、モニターの整合手段内で僅かに高く又は僅かに低
く嵌着されたカートリッジは、底縁部と交差する光路を
有し、従って、試料が室の底縁部に沿って移動するとき
に、試料が光路と交差することが保証される。所望なら
ば、室の成形工程中に室の後面Ａをモールド成形して、
光を正しい位置に指向させる働きをなすレンズを形成す
るように構成できる。

第５図は、第１図に示した第２流れ指示室と同様な制御
流れ室の第２実施態様を示すものである。

この室も截頭立方体に似ているが、底面が１つのコーナ
に向かって傾斜している。３つの等しいコーナの高さを
Ｘで示してあり、１つの長いコーナをＹで示してある。

室の頂面は水平であり、底面はＹコーナに向かって下方
に傾斜している。室の種々の入口及び出口の番号は、室
２３０について第１図で用いた参照番号に従って付して
ある。従って、試料は入口２３６を通って流入し、通路
ｌに沿って室２３０の右下コーナへと流れる。第４図の
実施態様とは異なり、通路■は、測定室に通じる出口２
３２に入る前に廃棄出口２３４に入る。しかしながら、
入口２３６及び出口２３２に比べ、出口２３４は、全て
の試料（ここでは通常、混合物）が通路ＩＩａに沿って
廃棄室に引き出されることがないサイズに形成されてい
る。従って、充分な量の試料が、通路ＩＩｂに沿ってポ
ート２３２を通り、測定室に流入できるようになってい
る。測定室が満たされた場合には、過剰の試料は、室が
空になるまで通路［ａに沿って連続的に流れ続ける。次
に、希釈液は、入口２３８を通って通路■に沿って流れ
、前述の希釈工程が完了する。

第４図について述べたものと同様な方法で光路が位置Ａ
を通るように、モニターには光源及び検出器を設けるこ
とができる。しかしながら、第４図の実施態様（第４図
の実施態様では２つの出口ボートの間に位置Ａが配置さ
れている）に比べ、第５図の実施態様の場合には、位置
Ａが試料入口と２つの出口ボートとの間に配置されてい
る。しかしながら、この位置Ａは、室内への試料の流入
の検出にも使用でき、タイミング回路と組み合わせた場
合には、試料が試料測定室を満たしているか否かを判断
するのにも使用することができる。

なぜならば、本発明の装置は、特定種類の試料（例えば
全血液）に使用できるように設計されており、従って、
測定室を満たすのに要する時間は比較的一定だからであ
る。前述のように、室からの試料の減損をも検出するこ
とができる。

本発明のカートリッジは、一般的には米国特許第４，　
７５６，　８４４号に開示されているような成形プラス
チックで作られ、この米国特許に記載の製造方法と本発
明の装置を作るのに要求される製造方法との間の主な相
違点は、種々の室の形成に使用される金型にあるに過ぎ
ない。この米国特許に開示されているように、種々のキ
ャピラリー通路を通る流れ特性を改善するのにプラズマ
エッチングを使用することができる。なぜならば、殆ど
の成形プラスチックは疎水性を有するため、再生可能な
キャピラリー流れを生じさせるには親水性にする必要が
あるからである。

キャビラリートラック及び室の一部をマスキングするこ
とにより、優れた結果が得られることが分かっているの
で、内表面の全部をエッチングする必要はない。例えば
、第１図及び第２図に示す実施態様の第１停止流れ分岐
１３６は、面プレート１０４及び本体部材ｌ０２（第４
図を参照）により形成される室１３０のコーナにおいて
生じる。流体が室１３０に流入するとき、流体通路が急
に拡がると、停止流れ分岐が生じる。しかしながら、通
路１２０が室１３０に入っているので、面プレート１０
４に沿う連続面従って連続流路が存在する。通路１２０
にプラズマエッチングを施すことは、該通路１２０を通
るキャピラリー流れを維持する上で重要である。

しかしながら、エッチング工程中に、通路１２０と室１
３０との交差部をマスキングしておけば、停止流れ分岐
部での面プレート１０４の領域が疎水性になり、従って
、停止流れ分岐の作動特性が改善される。例えば他の停
止流れ分岐部又は好ましくない箇所に液体を保留する傾
向を有する室のコーナ及び縁部等のように、キャピラリ
ー流れや閉じ込めが好ましくない他の場所における表面
を同様にマスキングすることによっても、作動特性を改
善することができる。

同様に、室を選択的にプラズマエッチングすることによ
り、室内の表面に試薬を適用するときに、試薬の拡散を
防止することができる。一般に、本発明のカートリッジ
には、溶液の形態をなす試薬が添加され、次に該試薬が
乾燥されて安定な試薬組成物が形成される。エッチング
された表面に液体を添加した場合には、該液体は薄いフ
ィルム状に拡敗し、比較的大きな表面積を占める。これ
により、混合室のような小さな領域に２つの試薬を適用
する必要がある場合に、試薬の混合及び早期反応をもた
らすことができる。しかしながら、表面の一部がプラズ
マエッチングされない場合には、液体状に適用された試
薬は、適用された場所において拡散するというより、む
しろ液滴状に維持される。プラズマエッチングを行う前
に試薬が適用される表面を選択的にマスキングすること
により、試薬の拡散が小さくなるため、より小さな室を
使用することができる。

本願においては、個々の特許又は特許出願が参考文献と
して個別に掲示されているけれども、これらの全ての特
許及び特許出願は同程度の参考度合を以て本願に掲示さ
れている。

以上、本発明について全て説明したけれども、当業者な
らば、特許請求の範囲に記載の精神又は範囲から逸脱す
ることなく種々の変更を施すことができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施態様の垂直断面図切断され
た、第１図の実施態様の一連の４つの垂直断面図である
。 第３図は、本発明の装置中に使用される特別の分析方式
の略図である。 第４図は、本発明の第一流れ指示室の拡大斜視図である
。 第５図は、本発明の第二流れ指示室の拡大斜視図である
。 ＦＩＧ．２Ａ　　ＦＩＧ．２８ ＦＩＧ．　２Ｇ ＦＩＧ．　２Ｄ ＦＩＧ．　５ ｈａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体試料を自動式に測定し液体希釈剤で希釈するた
   めの希釈及び混合用カートリッジであって、 ハウジング中に、 前記試料を受容するための試料受容手段、 前記ハウジング中の内部室を含む、流れ指示室、試料を
   前記受容手段から前記の流れ指示室に送出するための試
   料流れ手段、 前記希釈剤を受容するための希釈剤受容手段、希釈剤を
   前記の希釈剤受容手段から前記の流れ指示室に送出する
   ための希釈剤流れ手段、 第一容積を有する前記ハウジング中の通気孔を有する内
   部室を含む、受容室、 前記の第一容積よりも小さい第二容積を有する前記ハウ
   ジング中の内部室を含む、測定室であって、前記測定室
   が前記の流れ指示室を前記受容室に連結し、前記測定室
   が単に毛管力及び重力により試料及び希釈剤を前記の流
   れ指示室から前記受容室に送出し得る、前記測定室、 前記測定室の端部に配置された流れ停止分岐点であって
   、前記の流れ停止分岐点が、希釈剤の不在下で前記の流
   れ停止分岐点中を流れることから試料を防止するが、前
   記の希釈剤受容手段が希釈剤を受容し希釈剤が前記の流
   れ指示室に入る場合に前記の流れ停止分岐点中の流れを
   可能にするために、前記の流れ停止分岐点に於ける前記
   試料と前記ハウジングの壁手段との接触から生じる充分
   な背圧を与えるように、前記試料の表面張力特定に適合
   する、前記の流れ停止分岐点、及び 試料が前記の流れ指示室に入り、前記試料が前記測定室
   を満たした後に、前記の流れ指示室を空にする廃棄手段
   であって、前記廃棄手段が毛管力及び重力により運転す
   る、前記廃棄手段を含んでなり、 これにより、前記の希釈剤受容手段に添加された希釈剤
   が前記の流れ指示室中を流れ、試料を前記測定室から前
   記受容室に追い出し、それにより、試料対前記受容室に
   送出すべき希釈剤の一定の比を生じる、 前記の希釈及び混合用カートリッジ。 ２、前記の流れ指示室が、 （１）前記の流れ指示室中の重力的に低い位置で、前記
   測定室及び前記廃棄室のための出口、及び（２）前記出
   口及び前記廃棄室より重力的に上方で、前記の試料及び
   希釈剤流れ手段のための入口を含む、請求項１記載のカ
   ートリッジ。 ３、前記の試料流れ手段のための前記入口が、前記測定
   室出口より上方に配置され、且つ、前記の流れ指示室へ
   の試料の流れが前記廃棄手段に達する前に前記測定室出
   口に達するように、位置される、請求項２記載のカート
   リッジ。 ４、前記の流れ指示室が前記出口及び前記廃棄室に向っ
   て下方に傾斜する床を含む、請求項２記載のカートリッ
   ジ。 ５、前記廃棄手段が前記測定室に通じる前記出口の断面
   より小さい断面を有する前記の流れ指示手段中の出口を
   含む、請求項２記載のカートリッジ。 ６、前記流れ指示室が前記室中の重力的に高い位置でベ
   ントを更に含む、請求項２記載のカートリッジ。 ７、前記廃棄室が （１）前記ハウジング中の内部ベント式室を含む廃棄室
   、及び （２）毛管力及び重力により、試料及び希釈剤を前記の
   流れ指示室から前記廃棄室へ送出するための廃棄流れ手
   段 を含む、請求項１記載のカートリッジ。 ８、前記廃棄手段がウィッキング要素を含む、請求項１
   記載のカートリッジ。 ９、前記の試料受容手段が前記ハウジングの表面上の外
   部室であり、前記の希釈剤受容手段が（１）前記ハウジ
   ングの表面上の外部室または（２）前記ハウジング中の
   ベント式内部室であり、且つ前記の希釈剤受容手段が試
   料受容手段より低い高さに配置される、請求項１記載の
   カートリッジ。 １０、前記の希釈剤受容手段がシール容器中の希釈剤を
   含む前記内部室を含む、請求項９記載のカートリッジ。 １１、前記の希釈剤受容手段が上部表面を有し、前記試
   料適用場所が、外部環境に開放し、且つ上部リップを有
   する室を含み、前記の希釈剤受容手段室の前記の上部表
   面が前記の試料適用場所の前記の上部リップより低い、
   請求項１０記載のカートリッジ。 １２、前記ハウジングが受容室に静水圧的に連結された
   混合物分離室を更に含み、これにより、前記受容室中の
   試料と希釈剤との混合物の代表的な試料が前記の混合物
   分離室中で分離し得る、請求項１記載のカートリッジ。 １３、受容室から混合物分離室への流れを選択的に防止
   する弁手段を更に含む、請求項１２記載のカートリッジ
   。 １４、前記の混合物分離室が 前記受容室からの前記混合物の流出を調節する弁、 前記ハウジング中の内部室を含む、混合物流れ指示室、 混合物を前記弁から前記の混合物流れ指示室に送出する
   ための混合物流れ手段。 第二希釈剤を受容するための第二希釈剤受容手段、 前記の第二希釈剤を前記の第二希釈剤受容手段から前記
   の流れ指示室に送出するための第二希釈剤流れ手段、 第三容積を有する前記ハウジング中のベント式内部室を
   含む混合物受容室、 前記第二容積または前記第三容積よりも小さい第四容積
   を有する前記ハウジング中の内部室を含む、混合物測定
   室であって、前記混合物測定室が前記の混合物流れ指示
   室を前記混合物受容室に連結し、前記混合物測定室が単
   に毛管力及び重力により混合物及び第二希釈剤を前記の
   混合物流れ指示室から前記混合物受容室に送出し得る、
   前記の混合物測定室、 前記混合物測定室と前記混合物受容室との交差点に配置
   された第二流れ停止分岐点であって、前記第二流れ停止
   分岐点が、第二希釈剤の不在下で前記第二流れ停止分岐
   点中を流れることから混合物を防止するが、前記第二希
   釈剤受容手段が第二希釈剤を受容し、第二希釈剤が前記
   の混合物流れ指示室に入る時に、前記の流れ停止分岐点
   中の流れを可能にするため、前記の第二流れ停止分岐点
   に於ける前記混合物と壁手段との接触により生じる充分
   な背圧を与えるように、前記混合物の表面張力特性に適
   合する、前記の第２流れ停止分岐点、及び 混合物が前記の混合物流れ指示室に入り、前記混合物が
   前記混合物測定室を満たした後に、前記の第二流れ指示
   室を空にするための混合物廃棄手段を含んでなり、 これにより、混合物が前記混合物測定室を満たした後に
   、前記第二希釈剤受容手段に添加された第二希釈剤が、
   前記の混合物流れ指示室中を流れ、混合物を前記混合物
   測定室から前記混合物受容室に追い出し、それにより、
   混合物対前記混合物受容室に送出すべき第二希釈剤の一
   定の比を生じる、請求項１２記載のカートリッジ。 １５、前記弁が前記の混合物流れ手段をふさぐことがで
   きる弾性封鎖部材を含む、請求項１３記載のカートリッ
   ジ。 １６、前記封鎖部材がバイアスされて、前記封鎖部材上
   に外部からかけられる応力の不在下で前記の混合物流れ
   手段中の流れを可能にする、請求項１５記載のカートリ
   ッジ。 １７、前記弁は、外力が前記封鎖部材にかけられて前記
   封鎖部材への移動を与え得る、弾性シールでシールされ
   た入口を更に含む、請求項１５記載のカートリッジ。 １８、ハウジング中に、試料受容場所、希釈剤受容場所
   、試料測定室、試料及び希釈剤を夫々前記の試料受容場
   所及び前記の希釈剤受容場所から前記試料測定室に送出
   するための手段、前記の試料測定室を終端する流れ停止
   分岐点であって、希釈剤の不在下で前記の流れ停止分岐
   点中を流れることから試料を防止するが、前記希釈剤受
   容手段が希釈剤を受容する時に前記の流れ停止分岐点中
   の流れを可能にするために、前記の流れ停止分岐点に於
   ける前記試料と前記ハウジング中の壁手段との接触によ
   り生じる充分な背圧を与えるように、試料の表面張力特
   性に適合した、前記の流れ停止分岐点、前記測定室から
   試料及び希釈剤の混合物を受容するための受容室、並び
   に試料及び希釈剤を前記試料測定室から前記受容室に送
   出するための手段を含んでなる、液体試料を液体希釈剤
   で自動的に希釈するための希釈及び混合用カートリッジ
   に於いて、 前記ハウジング中の内部室を含む流れ指示室であって、
   試料を前記試料測定室に送出するための前記手段及び希
   釈剤を前記試料測定室に送出するための前記手段の両方
   が前記の流れ指示室に入り、前記の流れ指示室中の出口
   が前記試料測定室に通じる、前記の流れ指示室、及び 試料が前記の流れ指示室に入り、前記試料が前記測定室
   を満たした後に、前記の流れ指示室を空にするための廃
   棄手段であって、前記廃棄手段が前記の流れ指示手段中
   に配置され、毛管力及び重力により運転する、前記廃棄
   手段 を含むことを特徴とする、前記カートリッジ。 １９、試料受容場所、希釈剤受容場所、試料測定室、試
   料及び希釈剤を夫々前記の試料受容場所及び前記の希釈
   剤受容場所から前記試料測定室に送出するための手段、
   前記の試料測定室を終端する流れ停止分岐点であって、
   希釈剤の不在下で前記の流れ停止分岐点中を流れること
   から試料を防止するが、前記希釈剤受容手段が希釈剤を
   受容する時に前記の流れ停止分岐点中の流れを可能にす
   るために、前記の流れ停止分岐点に於ける前記試料と前
   記ハウジング中の壁手段との接触により生じる充分な背
   圧を与えるように、試料の表面張力特性に適合した、前
   記の流れ停止分岐点、前記測定室から試料及び希釈剤の
   混合物を受容するための受容室、並びに試料及び希釈剤
   を前記試料測定室から前記受容室に送出するための手段
   を含んでなる、液体試料を液体希釈剤で自動的に希釈す
   るための希釈及び混合用カートリッジに於いて、前記希
   釈剤受容手段を前記試料受容手段より重力的に下に配置
   し、且つ静水圧が希釈剤の不在下で前記試料受容手段と
   前記の流れ停止分岐点との管で発生することを防止する
   ための手段を備えることを特徴とする、前記カートリッ
   ジ。 ２０、静水圧を防止するための前記手段が、前記試料受
   容手段と前記の流れ停止分岐点との間に配置されたベン
   ト式のノン−キャピラリィ室である、請求項１９記載の
   カートリッジ。 ２１、液体試料を液体希釈剤で希釈する方法であって、 未測定容積の前記試料及び測定容積または未測定容積の
   前記希釈剤を液体流れ指示室に連続的に供給することを
   含み、 （１）前記の流れ指示室に入る前記試料の第一部分は、
   前記試料が、流れ停止分岐点に達する時に終了する前記
   測定室中の第一容積の試料流を有する測定室に迂回され
   、（前記の流れ停止分岐点は、試料が前記の流れ停止分
   岐点中を流れることから防止するため、前記の流れ停止
   分岐点に於ける前記試料と前記ハウジングの壁手段との
   接触により生じる充分な背圧を与えるように、前記試料
   の表面張力特性に適合する）、前記試料の残部が前記の
   流れ指示室により廃棄室に迂回され、且つ（２）前記の
   流れ指示室に入る前記希釈剤の第一部分が前記測定室に
   迂回され、前記希釈剤からの静水圧が前記測定室中の前
   記試料を前記希釈剤の前記第一部分と共に受容室に追い
   出し、これにより、試料対策希釈剤の一定の比が前記受
   容室に送出される ことを特徴とする、前記の希釈方法。 ２２、前記受容室から静水圧的に連結された混合物分離
   室への前記混合物の通過を選択的に調節する第一弁手段
   を開放する工程を更に含み、前記第一混合物の静水圧的
   に決定された部分が前記混合物分離室に入る、請求項２
   １記載の方法。 ２３、前記装置が、前記混合物分離室に対し、液体を受
   容する関係の第二受容室を更に含む、請求項２２記載の
   方法。 ２４、第二希釈剤が前記装置に添加され、前記第二希釈
   剤が前記混合物分離室中の前記混合物の一部を前記希釈
   剤の一部と共に前記第二受容室に追い出し、これにより
   、一定の比の前記混合物及び前記希釈剤が毛管力及び重
   力により前記第二受容室に送出される、請求項２３記載
   の方法。 ２５、請求項１記載のカートリッジ、並びに前記カート
   リッジの受容室中の反応を検出するための手段、及び 前記検出手段との記録に於いて前記カートリッジを保持
   するための記録手段 を含むモニター を含んでなる、試料希釈及び混合系。 ２６、前記検出手段が光源及び前記受容室を通過する光
   を検出するために配置された光検出器を含む、請求項２
   ５記載の系。 ２７、前記の流れ指示室が、 前記の流れ指示室中の重力式に低い位置にある、前記測
   定室及び前記廃棄手段のための出口、及び前記出口及び
   前記廃棄手段より重力的に上方に、前記試料及び希釈剤
   の流れ手段のための入口を含む、請求項２６記載の系。 ２８、前記モニターは、前記カートリッジが前記の流れ
   指示室に於ける液体の存在を確かめるための前記記録手
   段中に存在する時に、前記の流れ指示室に隣接する系調
   節手段を更に含む、請求項２７記載の系。 ２９、前記の系調節手段は、光源及び前記カートリッジ
   が前記記録手段中に存在する時に前記カートリッジの反
   対側に配置された検出器を含み、前記光源により放出さ
   れた光が光通路位置にある前記の流れ指示室中を通過し
   、前記検出器により検出される、請求項２８記載の系。 ３０、前記の光通路が前記測定室出口と前記廃棄手段と
   の間に配置される、請求項２９記載の系。 ３１、前記の光通路が前記の流れ指示室の底面と交差す
   るように配置される、請求項３０記載の系。 ３２、請求項１４記載のカートリッジ、並びに前記カー
   トリッジの混合物受容室中の反応を検出するための手段
   、及び 前記検出手段との記録に於いて前記カートリッジを保持
   するための記録手段 を含むモニター を含んでなる試料希釈及び混合系。 ３３、前記モニターは、前記カートリッジが前記第二流
   れ指示室に於ける液体の存在を確かめるための前記記録
   手段中に存在する時に、前記の混合物流れ指示室に隣接
   する第二系調節手段を含む、請求項３２記載の系。 ３４、前記の第二系調節手段は、光源及び前記カートリ
   ッジが前記記録手段中に存在する時に前記カートリッジ
   の反対側に配置された検出器を含み、前記光源により放
   出された光が、光通路位置にある前記の第二流れ指示室
   中を通過し、前記検出器により検出される、請求項３３
   記載の系。 ３５、前記の光通路が、前記混合物測定室出口と前記廃
   棄手段との間に配置される、請求項３４記載の系。 ３６、前記光通路が前記第二流れ指示室の底面を交差す
   るように配置される、請求項３５記載の系。 ３７、前記モニターは、前記カートリッジが前記混合物
   測定室中の液体の存在を確かめるための前記記録手段中
   に存在する時に、前記混合物測定室に隣接する第三系調
   節手段を含む、請求項３２記載の系。 ３８、前記第三系調節手段が、光源及び前記カートリッ
   ジが前記記録手段中に存在する時に前記カートリッジの
   反対側に配置された検出器を含み、前記光源により放出
   された光が光通路位置にある前記混合物測定室中を通過
   し、前記検出器により検出される、請求項３７記載の系
   。 ３９、前記の光通路が前記の第二流れ停止分岐点に隣接
   して配置される、請求項３８記載の系。 ４０、前記モニターは、前記カートリッジが前記モニタ
   ー中に挿入される時に、前記カートリッジからの信号を
   検出することにより前記弁手段を運転するプログラムを
   選択する、請求項３２記載の系。 ４１、前記信号がバーコードである、請求項４０記載の
   系。 ４２、前記カートリッジ中の前記希釈剤受容手段が、破
   壊可能な容器中に密閉された前記希釈剤を含む希釈剤室
   を含み、前記希釈剤室が可撓性シール部材でシールされ
   た入口を含む、請求項２５記載の系。 ４３、前記モニターが、プログラミングされた希釈剤調
   節手段を含み、前記容器が前記希釈剤調節手段の調節の
   下に破壊される、請求項４２記載の系。 ４４、前記希釈剤調節手段が破壊ピンを含み、前記ピン
   が、前記可撓性シール部材を破壊しないで、前記のプロ
   グラミングされた希釈剤調節手段の調節の下に前記入口
   を通って前記希釈剤室中に移動し得る、請求項４２記載
   の系。