JPS63258650A - 化学分析、免疫化学分析、および微生物分析用使い捨て器具 - 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、試験すべきサンプルを一つ以上の試験反応物
に曝すのに使用するための器具に関する。

さらに詳細には、本発明は、抗原／抗体による免疫学的
反応、および固定抗原による検定も含めて、微生物の同
定、酵素による分析、サンプル中の成分の化学的検出、
抗原／抗体の免疫学的検出、および反応物の定量分析に
適合させることのできる装置や方法に関する。

（従来の技術） 本発明は、液状試料中にある物質が存在しているかどう
か、またはある物質がどの程度存在しているのかを分析
するための器具と方法に関する。

さらに詳細には、微生物を検出・分析・同定するための
器具と方法に関する。

微生物を検出・同定するための従来の手順は、試料を寄
せ集め、微生物の成長を支える固形培地に試料の一部を
植え付けることからなる。インキュベーション後、培養
物の成長の様子を調べる。

純粋なコロニーを一連の試験用培地に移して同定を行う
、純粋なコロニーが得られない場合、混合培養物はさら
に分離工程が必要となる。患者試料から微生物を確認同
定するための所要時間は従来４８〜７２時間である。

他のタイプの化学分析では、異なる反応物質を含有した
一つ以上の試験用溜め（ウェル）にサンプルを導入し、
次いで反応物質と液状試料との反応を観察することによ
って行う。

本発明の目的は、微生物を含有した液状試料または液体
培地を、最小限の手提作で一つ以上の試験用溜め（ウェ
ル）中に導入することができるような、使い捨ての取り
扱い簡単な器具を提供することにある。指定した時間に
、一つ以上の追加検出工程のために、特定の溜め（ウェ
ル）中の液状試料を一つ以上の他の溜め（ウェル）に移
すことができる。

アルドリッジＪｒ、らによる米国特許第４，２０７，３
９４号は、試料中に微生物が存在するかどうがを分析す
るためのカートリッジ式器具を目的としたものである。

アルドリッジらの特許による分析器具は複雑であり、完
全に自給式とはなっていない。

アルドリッジらの特許によるｒ３具は曲がりくねった波
路を有するカセットからなり、この流路には一連のフィ
ルターと検出セルが組み込まれていて、検出セルは各フ
ィルターの下流に設置されている。

各カセット中の流路には培地が含まれていて、この培地
は凍結乾燥されており、ある特定の種類の微生物の成長
は促すが、他の種類の微生物に対しては成長促進作用が
ないという点において微生物選択性が高い、試料と水と
の混合物がマニホルドから各カセットの流路に流れ込み
、そこで培地を再水和して、さらにフィルターを通過し
て流れて行く、各フィルターは、試料、水、および培地
の混合物から既知割合の微生物を除き、これによって順
次希釈が行われることになる。インキュベーション後、
微生物の成長を観察するために検出セルが使用される。

なお、微生物の成長は、検出セル内の混合物の光透過特
性の変化によって示される。

他のマイクロタイター装置、使い捨て接種器具およびカ
ットリージについては、ソーンによる米国特許第４，１
５４．７９５号、スチューダーＪｒ、による米国特許第
４，０９０，９２０号、メイヤらによる米国特許第４，
３１８，９９４号、ランハムらによる米国特許第４．０
１８．６５２号、およびファドラーらによる米国特許第
４．０２８，１５１号に記載されている。上記の参照特
許に開示されている先行技術の器具は、使い易さ、およ
び付属工具や充填装置が不要という点において、本発明
による使い捨て・重力充填・自己ピベ７ティングのカー
トリッジとは実質的に異なる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、試料を一つ以上の試験用溜め（ウェル
）に導入するための、改良された器具および方法を提供
することにある。

本発明の他の目的は、重力によって自己充填される器具
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、使い捨て、自給式で、しか
も低コストの自己充填器具を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、一つ以上の試験用溜め（ウ
ェル）に所定量の液状試料を重力充填によって配給する
ための簡単な器具と方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、相互の汚染が防止されるよ
うに互いに隔離された多数の試験用溜め（ウェル）を有
する自己充填器具を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、互いに隔離されてはいるが
、サンプルをある一つの試験用溜め（ウェル）から他の
試験用溜め（ウェル）に移すことによって一連の試験を
行うための望ましい配置で相互連結させることのできる
多数の試験用溜め（ウェル）を有する自己充填器具を提
供することにある。

本発明のさらに他の目的は、指定された時間において、
指定された溜め（ウェル）または指定されたセットの溜
め（ウェル）へ液状試料が入ることを可能にすることに
ある。

本発明のさらに他の目的は、ある一つの試験用溜め（ウ
ェル）またはセットになっている試験用溜め（ウェル）
の中の反応混合物を、所定のインキュベーション時間経
過後にさらに別のエリアに移動させることを可能にする
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、環境を汚染せずに、また分
析を行うための付属器具を別に用意する必要なしに、迅
速に分析処理することのできる器具を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明の最も簡単な実施態様によれば、化学分析、免疫
化学分析、および微生物分析に使用するための、実質的
に硬質で、多数の溜め（ウェル）を有する、自己ピペッ
ティング器具が提供される。

本器具は、実質的に硬質で実質的に平面状のフレームか
らなり、このフレームは（操作時の配列の向きにおいて
）前面、背面、上端、および下端を有する。Ｈ具内には
多数の試験用溜め（ウェル）が前面と背面との間に、通
常は直線状で配置されている。器具内には充填マニホル
ドが設けられている。この充填マニホルドは、充填通路
を通して各試験用溜め（ウェル）と液体の連通性を有し
ている。器具には、液状試料を保持する貯蔵容器を受は
入れるように適合されたドッキングポートが設けられて
いる。ドツキングポートは、器具の周縁面に配置されて
いる。ドツキングポートは、充填ボートおよび器具内に
配置された充填流路を通して充填マニホルドと液体連通
している。器具をその毘作配列にした状態で、試験用溜
め（ウェル）、充填流路、充填マニホルド、および充填
ボートを、貯蔵容器中の液体の液面より低くなるように
設置する。

本器具はガス抜き制御システムを有しており、これも試
験用溜め（ウェル）と液体連通していて、一つ以上のガ
ス抜きマニホルド、および／またはガス抜きマニホルド
に対するバルブ、および／または一つ以上のベントホー
ルもしくは周囲大気との他の通路からなる。これらのベ
ントホール（存在する場合）は、フィルムまたは他の手
段によって一時的に閉じるようになっている。器具をそ
の掻作ボジシッンにした状態で、ガス抜き制御システム
のガス抜きマニホルドおよび／またはベントホールを、
貯蔵容器中の液体の液面より高くなるように設置する。

試験用溜め（ウェル）は、充填シーケンスに従って、充
填マニホルドとガス抜き制御システムの部品に連結して
いる。貯蔵容器も、ガス抜きボートおよびガス抜き流路
を通して、ガス抜き制御システムに連結している。貯蔵
容器中の液状試料は、重力により充填マニホルドへ流れ
て行き、貯蔵容器または周囲大気に対して通気された試
験用溜め（ウェル）に入ってこれを充填する。

他の試験用溜め（ウェル）を貯蔵容器、周囲大気、また
はより高い位置にある別の試験用溜め（ウェル）に対し
て通気することによって、他の試験用溜め（ウェル）を
逐次充填することもある。

他の試験用溜め（ウェル）は、別の試験用溜め（ウェル
）もしくは充填マニホルドからの液体によって充填する
こともできる。

試験用溜め（ウェル）には、相互作用を起こして目視で
感知できるような変化もしくは検出可能な変化をサンプ
ルに生じさせるか、あるいはサンプルを次の溜め（ウェ
ル）へ送れるようｔＡ製するか、あるいは試験に使用す
る溶液を調製することのできる適切な試薬が含まれてい
る。目視感知可能な結果は、試験用溜め（ウェル）の透
明窓を通して見えるようになっている。溜め（ウェル）
には一つの透明な窓と二つの光分析用の透明な面がつい
ている。溜め（ウェル）中の試薬は乾燥していて粘稠で
ある。

当業者にとって、本発明のさらに他の目的、利点、およ
び特徴は、添付図面と関連させて述べる以下の詳細な説
明から明らかとなろう。

第１．２．および３図に示すように、本発明による、使
い捨てで多数の溜め（ウェル）を持つ自己ピペッティン
グ器具は、アクリルプラスチックまたは他の適切な材料
の固体ブロックから作製したフレーム１１からなる。第
１図に示すように、充填マニホルドシステム１３は、溝
を８！械加工することによって、あるいは他の適切な方
法によって、フレームの表面に形成される。充填マニホ
ルドシステム１３は、充填マニホルド１５および充填マ
ニホルド１５から一連の試験用溜め（ウェル）１９のそ
れぞれに延びている一連の充填通路１７からなる。第２
図に示すように、フレーム１１の背面において、ガス抜
きマニホルドシステム２１が類似の方法によって形成さ
れる。ガス抜きマニホルドシステム２１は、ガス抜きマ
ニホルド２３および試験用溜め（ウェル）１９からガス
抜きマニホルド２３に延びている一連のガス抜き通路２
５からなる。充填マニホルドシステム１５およびガス抜
きマニホルドシステム２１は、フレーム１１のそれぞれ
反対側に機械加工あるいは形成される。試験用溜め（ウ
ェル）１９は、フレームを通して孔あけあるいは形成さ
れる。充填マニホルドシステム１３を一方の側に、また
ガス抜きマニホルドシステム２１を他方の側にしてフレ
ームを形成し、試験用溜め（ウェル）１９を孔あけした
後、透明プラスチックまたは他の適切な材料からなる軟
質または硬質のシート２６をフレームの前面と背面に接
着させることによって、あるいは緊密に固定することに
よって、カートリッジが出来上がる。

フレーム１１の周縁表面（エツジ面であっても平面であ
ってもよい）にドッキングポート２７が形成される。ド
ッキングポート２７は、試料貯蔵容器すなわちバイアル
２９が嵌まり込むようになっている。

第１および２図に示すように、ドッキングポート２７は
ねじタイプのキャップからなり、このキャップはフレー
ム１１の周縁に固定されている０本発明のカートリッジ
を使用する必要がある場合は、ねじキャップに試料バイ
アル２９のねじ山を締め込む。

充填流路３１がフレーム１１を通して孔あけされるかあ
るいは形成され、充填ボート３２から延びて行って、充
填マニホルドシステム１３との液体連通流路を形成する
。ガス抜き流路３３もフレーム１１を通して孔あけされ
るかあるいは形成され、ガス抜きボート３４から延びて
行って、ガス抜きマニホルドシステム２１との液体連通
流路を形成する。

さて次に使い方について述べる。微生物を含む血精また
は他の液体試料のサンプルを含有した貯蔵容器２９（例
えばバイアルなど）をドッキングポート２７中にねじ込
む０本器具を垂直位置に向け、架台に置いて内容物のイ
ンキュベージジンを行う。

種々の微生物または他の問題としている分析物と反応す
るような種々の乾燥化学物質（例えば、凍結乾燥した炭
水化物培地など）を試験用溜め（ウェル）１９に供給し
てから試験用溜め（ウェルＨ９をシールする。一連の試
験用溜め（ウェル）に色の変化が生じれば、これらの化
学物質は微生物と反応して微生物の同定確認を可能にす
るような反応物であることがわかる。

圧力または減圧を必要とせずに液状試料を移送するのに
重力が利用される０本器具を代作ポジションに設置した
ときに、ガス抜き通路２５とガス抜きマニホルド２３と
の接合部は、貯蔵容器２９中の液面より常に高い位置に
ある。ガス抜きマニホルドは全体が液面より高い位置に
あるのが通常であるが、ガス抜き通路２５の接合部とガ
ス抜きマニホルドとの間のガス抜きマニホルド２３の部
分は液面より低くてもよい、第１．２．３．４．および
５図に示すように、ガス抜きマニホルドシステム２１の
ガス抜きボート３４も、本器具を丘作ボジシッンに設置
したときにバイアル中の液状試料の液面より高くなるよ
う配置される。ガス抜きボート３４が液状試料の液面よ
り低くなるような本器具の他の実施態様の場合（例えば
、第５および９図）、ガス抜きボート３４を液面より上
に移行させるためにガス抜き延長管３５を設けることが
できる。しかしながらこれは任意である。なぜなら、試
験用溜め（ウェル）への液体の進行によって排除される
空気は貯蔵容器中の液体を通して泡立ち抜けてくるから
である。システム中の空気は、ガス抜きマニホルド２３
を通して、またガス抜き流路３３を通して、血清バイア
ル中へとガス抜きされる。

充填用マニホルド１５は、充填ボート３２より低い箇所
であればいかなる箇所においても配置することができる
。ガス抜きマニホルド２３を貯蔵容器中の液面より高く
配置することによって、試験用溜め（ウェル）は全て確
実に充填され、他の試験用溜め（ウェル）からの液体に
より遮断されることはない、ガス抜きマニホルドシステ
ム２１のガス抜きマニホルド２３は、本器具を代作ポジ
ションに設置したときに貯蔵容器中の液面より高くなる
ように配置される。ガス抜きマニホルド２３をこのよう
に配置することによって、試験用溜め（ウェル）は全て
確実に充填され、他の試験用溜め（ウェル）からの液体
により遮断されることはない、液体の流れは、貯蔵容器
から充填マニホルドシステム１３へ進み、そして試験溜
め（つエル）　１９へ進ミ、そして試験用溜め（ウェル
）１９を出てガス抜きマニホルドシステム２３へ進み、
そしてガス抜きマニホルドシステム２３を出てガス抜き
流Ｉ！Ｉ３３を通り、血清バイアル中に戻る。

本発明による、使い捨てで多数の溜め（ウェル）を有す
る、自己ピペッティング器具により、少量（約１００ｔ
Ｉｌ）の液体を一連の溜め（ウェル）に送るための使い
捨てカートリッジが得られる。液体を移送するのに重力
が使用され、加圧装置や減圧装置を備える必要はない、
第１図に示すように、代作ポジションに設置した場合、
ガス抜き流路３３の端部におけるガス抜きマニホルドシ
ステム２３のガス抜きボート３４は、充填マニホルドシ
ステム１３に接続している充填流路３１の端部における
入口より高い位置にある。

本発明による使い捨て器具の他の実施態様である第４．
５．および６図に示すように、充填用マニホルドおよび
ガス抜きマニホルドはフレーム１１の同じ側に設置して
もよい、これらの実施態様のいずれにおいても、充填用
マニホルド１５は、試験用溜め（ウェル）および充填ボ
ートより下に配置される。第４．５．および６図に示す
ように、本発明による、使い捨てで多数の溜め（ウェル
）を有する、自己ピペッティング器具の配置は、本発明
の範囲を逸脱することなく多くの変形に対して適合しう
る。当然のことながら、本発明の範囲内で他の種々の変
形も採りうる０例えば、図面に示されている器具は平面
状のフレームを有するものとして１．７かれているけれ
ども、フレームは曲線状であっても、あるいはまた円筒
形状であってもよい。

さらにフレームは、鉛直軸または水平軸のいずれかに関
して折り畳むこともできる。フレームを曲げたり折り畳
んだりすることによって、直立の昆作ポジションに自己
整列することのできる器具が得られる。

第６．７．および８図に示すように、本発明の使い捨て
器具のフレームは、いくつかの層を積層することによっ
て作製することができる。第６図に示すように、フレー
ム内には試薬貯蔵容器４１が備えつけられており、これ
によって二次試薬を予め選定した試験用溜め（ウェル）
に分配し、分配された試薬と試料との反応を観察する。

フレーム内の貯蔵容器を主たる貯蔵容器にすることも可
能であり、この場合貯蔵容器２９のドッキングポート２
７は不必要となる。充填用マニホルドシステム１３とガ
ス抜きマニホルドシステム２３を通過して試料を分配す
るためのルーチングサーキットが第８〜１３図に示され
ている。第８〜１３図に示す積層構造体を変えることに
よって、一連の試験用溜め（ウェル）を通して試料を移
送させる望ましいサーキットを得ることができる。

層を加えて特定の溜め（ウェル）が使用できるようにす
ることができる０選定した溜め（ウェル）を目視可能な
状態のままにしておくこともできるし、また選定した溜
め（ウェル）を充填することもできる。いくつかの配列
形態のうちの一つを使用して、時間規制した液体反応を
行わせることができる。考えられるものとしては、はし
ご状の流路配列、リポソーム技術、または可溶性結晶の
使用などが挙げられる。最初に充填された溜め（ウェル
）の液体は、孔あけしたベントホールを通して通気する
ことによって、あるいはパルプを取りつけることによっ
て、隣接の溜め（ウェル）に移送することができる。除
去しうるテープまたは他の適切な材料を使用して、ベン
トホールを再びシールすることができる。第７図に示す
積層体はシート材料を使用して作製することもできるし
、あるいはまた成形することもできる（成形すると層の
数を減らすことができる）。

本発明による、使い捨てで多数の溜め（ウェル）を有し
た、１己ピペッティング器具の一つの実施態様を第９図
に示す、充填マニホルド１５、充填通路１７、充填流路
３１、ガス抜きマニホルド２３、ガス抜き通路２５、ガ
ス抜き流路３３、および−次試験用溜め（ウェル）１９
を、適切なフレームｌｌ内に機械加工するかあるいは形
成することによって、第９図の器具が作製される。さら
に、二次試験用溜め（ウェル）２０と三次試験用溜め（
ウェル）２２をフレーム１１内に形成する。補助ガス抜
き通路２４が、試験用溜め（ウェル）２０からフレーム
頂部近（の末端ベントホール２８まで延びている。ガス
抜き通路２４ａが、試験用溜め（ウェル）２２から末端
ベントホール２８ａまで延びている。フレーム１１に軟
質シート２６を緊密に固定することによって器具が出来
上がったら、ベントホール２８と２８ａを閉じる。

使い方は次の通りである。先ずバイアル２９内の液状試
料を試験用溜め（ウェル）１９に充填する。

試験用溜め（ウェル）１９はガス抜き通路２５を通して
バイアルと戻りラインで連通し°ζいる。補助ガス抜き
通路２４と２４ａをベントホール２８と２８ａにおいて
ふさぐことによって生じる背圧のために、試験用溜め（
ウェル）２０と２２には充填されない、適当な物（例え
ば鉛筆の先端）を使用してベントホール２８において軟
質シート２６に孔をあけると、ガス抜き通路２４が大気
圧に通じ、液状試料が試験用溜め（ウェル）１９から試
験用溜め（ウェル）２０へと進む、ベントホール２８ａ
において軟質シート２６に孔をあけると、ガス抜き通路
２４ａが大気圧に通じ、液状試料が試験用溜め（ウェル
）２０から試験用溜め（ウェル）２２へと進む、当然の
ことながら、化学反応または液状試料に必要な丘作に応
じて、単一の試験器具に対し、一つ、二つ、三つ、ある
いはそれ以上の試験用溜め（ウェル）の配置に関して数
多（の組み合わせを考案することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一つの実施態様に従った、使い捨て
で自給式の、多数の試験用溜め（ウェル）を有する器具
の前面側平面図であり、充填用マニホルドの配列状態を
示している。 第２図は、第１図の器具の背面側平面図であり、ガス抜
きマニホルドの配列状態を示している。 第３図は、第１図および第２図に示した使い捨て器具の
端面図である。 第４図は、本発明による使い捨て器具の他の実施態様の
前面側平面図である。 第５図は、本発明による使い捨て器具のさらに他の実施
態様の前面側平面図である。 第６図は、本発明による使い捨て器具のさらに他の実施
態様の前面側平面図であり、試験用溜め（ウェル）の連
続的配列状態を示していて、サンプルが最初の試験用溜
め（ウェル）から一連の試験用溜め（ウェル）へと移送
できるようになっている。 第７図は、第８図の側面図である。 第８図は、分解した部分の相互関係を示している、一部
切り欠きした図であり、第７図の層状構造を表している
。 第９図は、本発明による使い捨て器具のさらに他の実施
態様の前面側平面図であり、サンプルの逐次的操作に適
した種々の溜め（ウェル）の配置状態を示している。 ３−］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）化学分析、免疫化学分析、および微生物分析用の、
   多数の溜め（ウェル）を有する自己ピペッティング器具
   であって、 ボディと周縁を有するフレーム； 前記ボディ内に配置された多数の試験用溜め（ウェル）
   ； 前記フレーム内に配置された充填マニホルドであって、
   前記の多数の試験用溜め（ウェル）のそれぞれと液体の
   連通性を有する充填マニホルド； 充填マニホルドの上方、且つ多数の試験用溜め（ウェル
   ）の上方において前記フレーム内に配置されたガス抜き
   マニホルドであって、前記の多数の試験用溜め（ウェル
   ）のそれぞれと液体の連通性を有するガス抜きマニホル
   ド；および液状試料を収容した容器を受容するためのド
   ッキングポートで、前記フレームの周縁に設置されてい
   て、前記充填マニホルドおよび前記ガス抜きマニホルド
   と液体の連通性を有するドッキングポート からなる器具。 ２）前記ドッキングポートが、前記充填マニホルドと前
   記ガス抜きマニホルドとの中間位置に配置されている、
   特許請求の範囲第１項に記載の器具。 ３）液状試料を収容した貯蔵容器が前記ドッキングポー
   トに固定されている、特許請求の範囲第１項に記載の器
   具。 ４）操作時の配列に位置決めしたときに、液状試料が上
   部液面を有し、前記ガス抜きマニホルドが前記液状試料
   の液面より高い位置に配置される、特許請求の範囲第３
   項に記載の器具。 ５）液状試料と反応すべき試薬が前記試験用溜め（ウェ
   ル）中に供給されている、特許請求の範囲第１項に記載
   の器具。 ６）試験用溜め（ウェル）の予め定めた群が相互連結通
   路によって逐次連結されている、特許請求の範囲第１項
   に記載の器具。 ７）補助ガス抜き通路が前記群のうちの一つの群の前記
   多数の試験用溜め（ウェル）の少なくとも一つと液体の
   連通性を有しており、前記補助通路が前記ガス抜きマニ
   ホルドから隔離されており、前記補助通路がガス抜きポ
   イントと前記ガス抜きポートを大気圧に通気するための
   または前記ガス抜きマニホルドと液体の連通性を持たせ
   るための手段へと延びている、特許請求の範囲第６項に
   記載の器具。 ８）水平軸または鉛直軸に関して折りたたまれる、特許
   請求の範囲第１項に記載の器具。 ９）曲線状の形状で形成される、特許請求の範囲第１項
   に記載の器具。