(57)【要約】  複数の秤量液体を逐次的に反応場に送達する装置が提供され、この装置は、内部に線形順序で配置された複数の固体スペーサを有し、個々の固体スペーサにより分離された、前記秤量液体を受けるための一連の隣接空洞が画定される容器であって、その側壁に可逆的に密閉可能な複数の開口部が設けられ、開口部を通じて反応場へと送達される秤量液体をその中に画定された空洞内に導入できる容器と、出口と、を含み、スペーサは容器の中で移動可能であり、それによって、使用中、個々の空洞内に配置された秤量液体が出口を通って反応場へと逐次的に送達される。また、反応場に連結されるような装置を備えるユニット、たとえば使い捨てカートリッジユニットおよび、そのようなユニットを、反応場を調べ、反応の結果を判定する手段とともに備えるシステムもまた提供される。【選択図】図２
2013524230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の秤量液体を反応場へと逐次的に送達する装置において、
（ｉ）内部に線形順序で配置された複数の固体スペーサを有し、個々の固体スペーサにより分離された、前記秤量液体を受けるための一連の隣接空洞が画定される容器であって、
前記スペーサが前記容器の中で移動可能で、個々の前記空洞内に配置された秤量液体を出口から反応場へと逐次的に送達でき、
側壁に可逆的に密閉可能な複数の開口部が設けられており、前記開口部を通じて前記反応場へと送達される前記秤量液体をその中に画定された空洞内に導入できる、容器と、
（ｉｉ）出口と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記スペーサが前記容器断面を満たすような形状であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、
内部に前記秤量液体を配置できる前記空洞の２つまたはそれ以上を流体連通させるための手段をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記空洞の２つまたはそれ以上を流体連通させる前記手段が、前記２つまたはそれ以上の空洞を一体に接続する管を備えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の装置において、
前記空洞の２つまたはそれ以上を流体連通させる前記手段が、前記固体スペーサに対して、前記スペーサを作動させる前には、前記空洞間の流体連通が前記固体スペーサの１つまたは複数によって防止されるように位置付けられることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置において、
前記出口が前記容器の側壁に設けられることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置において、
前記容器が管であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記管の一方の端が少なくとも部分的に閉鎖され、使用中に前記スペーサが前記管から押し出されないようになっていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
前記出口が前記管の少なくとも部分的に閉鎖された前記端に向かって位置付けられることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記出口が、前記容器の壁に沿った、前記出口と前記管の前記端の間に前記スペーサの全部または１つを除く全部を収容するのに十分な空間が確保できるような地点に位置付けられることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の装置と、反応場コンポーネントと、を備えることを特徴とするユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のユニットにおいて、
前記反応場コンポーネントが、反応場を含む器材を備えることを特徴とするユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載のユニットにおいて、
前記反応場コンポーネントが分析器材を備えることを特徴とするユニット。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３の何れか１項に記載のユニットにおいて、
前記秤量液体を送達するための前記容器と前記反応場コンポーネントが、一体に連結されて流体連通するように構成されることを特徴とするユニット。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４の何れか１項に記載のユニットにおいて、
前記容器と前記反応場コンポーネントが一体的に接続されることを特徴とするユニット。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５の何れか１項に記載のユニットにおいて、
洗浄剤を前記反応場に送達するための容器をさらに備えることを特徴とするユニット。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６の何れか１項に記載のユニットにおいて、
前記反応場からの廃液を受けるための容器をさらに備えることを特徴とするユニット。
【請求項１８】
カートリッジの形態であることを特徴とする請求項１１乃至１７の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１９】
請求項１１乃至１８の何れか１項に記載のユニットにおいて、
前記容器が、その中に配置された前記反応場に送達するための複数の秤量液体を有することを特徴とするユニット。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９の何れか１項に記載のユニットにおいて、
前記洗浄剤送達容器の中に配置された洗浄剤を有することを特徴とするユニット。
【請求項２１】
化学的または生物学的反応を行うシステムにおいて、
請求項１１乃至２０の何れか１項に記載のユニットと、前記容器の中で前記固体スペーサを移動させて、前記秤量液体を前記反応場へと逐次的に送達するように構成された作動手段と、前記反応場における前記反応の結果を判定する手段と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記作動手段を制御する手段をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載のシステムにおいて、
前記反応の前記結果を記録および／または表示する手段をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項１１乃至２０の何れか１項に記載のユニットを受けるように構成され、前記容器の中で前記固体スペーサを移動させて、前記秤量液体を前記反応場へと逐次的に送達するように構成された作動手段と、前記反応場における前記反応の結果を判定する手段をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、
前記作動手段を制御する手段と、前記反応の前記結果を記録および／または表示する手段をさらに備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
出口と、複数の固体スペーサと、前記スペーサを前記容器内に配置して、その中に一連の空洞を画定する手段と、を有する容器を含むことを特徴とするキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的または化学的反応（ｒｅａｃｔｉｏｎ）を実行する際に使用する装置とシステムおよび、そのようなシステムに使用するユニット、特に使い捨てユニットならびに、そのような装置とユニットを用いる生物学的または化学的検体の分析の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的または生物学的反応に使用するために反応場に液体試薬、溶剤または洗浄剤を送達することは、多くの化学的または生物学的検出、解析および診断分野において求められる。
【０００３】
従来、このような生物学的および化学的分析の実行に必要な器具はコストが高く、複雑であり、また汚染および相互汚染の危険性もあることから、一般に、検体は現場で採取されてから、研究室に送られ、解析されている。
【０００４】
しかしながら、それでは時間がかかり、人や動物の病気の診断と治療のための分析においては特に望ましくない。したがって、検体採取地点または医療行為の地点において実行でき、より迅速に結果を提供できる検出、分析および診断方式を開発することに多大な関心が寄せられてきた。
【０００５】
診断応用では一般に、血液、尿または唾液等の臨床検体を他の液体試薬と混合して生物学的または化学的反応、すなわち、たとえば、発光および蛍光等の吸光測定または光検出法により検出される変色の形で検出可能な、試薬間の相互作用を起こさせることが必要である。数多くの技術が、試験地点における微量液体試薬の混合を可能にするための、より小型、低コストの器材を提供するという課題の解決に向けて開発されており、その中には、液体ハンドリングロボットや、マイクロおよびナノ流路にポンプとシリンジおよび液体を毛細管現象により駆動する器材を組み合わせたものがある。
【０００６】
液体を容器から反応場へと連続的に送達する器材において、液体スペーサを使用して液体分割量を分離することが、国際公開第２００５／０７２８５８号パンフレットに記載されている。
【０００７】
試薬カラムから流動可能な試薬を逐次的に送達するための、試薬カラムを保持する容器の内面で摺動可能に支持される可動間仕切りによって個々の試薬が隔離される器材が、米国特許出願第２００３／００３９５８８号明細書に記載されている。
【０００８】
化学的および生物学的分析に使用するカートリッジもまた開発されており、たとえば、国際公開第２００８／０３７９９５号パンフレットは、１つまたは複数の試薬を保存できる試薬コンポーネントと、分析の中で試薬を処理する処理コンポーネントを備えるカートリッジシステムを開示しており、このシステムでは、分析による廃棄材料をカートリッジに貯蔵して、汚染を防止できる。
【０００９】
しかしながら、一連の液体試薬を制御可能な速度で、所定の量に制御して、ある地点に送達し、化学的または生物学的反応を行うための、単純で低コストの器材の開発が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
第一の態様において、本発明は、複数の秤量液体を反応場へと逐次的に送達する装置を提供し、この装置は、
（ｉ）内部に線形順序で配置された複数の固体スペーサを有し、個々の固体スペーサにより分離された、前記秤量液体を受けるための一連の隣接空洞が画定される容器であって、スペーサが容器の中で移動可能で、個々の空洞内に配置された秤量液体が出口を通って反応場へと逐次的に送達されるようにでき、側壁に可逆的に密閉可能な複数の開口部が設けられ、開口部を通じて反応場へと送達される秤量液体をその中に画定された空洞内に導入できる容器と、
（ｉｉ）出口と、
を備える。
【００１１】
本発明はまた、このような装置を使って、複数の秤量液体を反応場へと逐次的に送達する方法も提供する。
【００１２】
他の態様において、本発明は、本発明の第一の態様による装置と、反応場コンポーネントと、を備えるユニットを提供する。
【００１３】
本発明はまた、上で定義したユニットと、容器内で固体スペーサを移動させて、秤量液体を反応場に逐次的に送達するように構成された作動手段と、反応場における反応結果を判定する手段と、を備える、化学的または生物学的反応を実行するシステムも提供する。
【００１４】
また、他の態様において、上で定義した装置またはユニットを分析方法において使用することが提案される。
【００１５】
本発明により、複数の液体を所定の量および制御可能な速度で反応場に逐次的に送達することができ、使用者が検体採取地点において、単独のユニット（使い捨てであってもよい）の中で便利に実行できる、単純で柔軟性のある分析方法の提供を容易にする。これに加えて、本発明による装置の構成では、反応場に送達する液体試薬を容器内に貯蔵でき、これによって汚染の危険性が低減し、反応場での反応の信頼性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明による装置を概略的に示し、その動作原理を説明する。
【図２】図２は、本発明による他の装置とその動作原理を概略的に説明する。
【図３】図３は、本発明による使い捨てユニットの概略図である。
【図４】図４は、ユニット内での秤量液体の運動を制御するためにアクチュエータロッドをセットした、図３のユニットの図である。
【図５】図５は、ユニット内での秤量液体の運動を制御するためにアクチュエータロッドをセットした、図３のユニットの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、複数の秤量液体を反応場に逐次的に送達する装置と方法に関する。
【００１８】
反応場で反応を起こすのに必要な何れの液体も、水溶液と非水溶液の両方を含み、本発明による装置により適切に反応場に送達できる。
【００１９】
適切には、反応は、たとえば、タンパク質、核酸またはその他、人や動物の病気の化学的または生物学的マーカの存在および／または量を判定するための化学的または生物学的分析を含む何れの化学的または生物学的反応であってもよく、反応場に送達する液体としては、このような工程に使用する液体試薬、溶剤または洗浄剤であってもよい。
【００２０】
複数の秤量液体は、これらが関与することになる反応に応じて、同じ液体でも異なる液体を含んでもよい。所期の反応が、たとえば検体内の抗原の存在を判定するための免疫測定である場合、本発明による装置は、分析場に、必要に応じて抗体溶液、標識した抗体溶液および任意選択的にすすぎ溶液を連続的に送達するように構成してもよい。本発明による装置を使用すれば、１回の免疫測定で複数の分析物を扱えるため、この装置は、複数の生体指標を正確に定量化する必要のある人や動物の健康に関わる用途への使用にとって特に有益となる。
【００２１】
本発明による装置を使用して反応場に逐次的に送達できる秤量液体の数はいくつでもよく、液体を収容する空洞が存在する容器の寸法によってのみ制約される。
【００２２】
当然のことながら、本発明による装置に使用される容器はどのような寸法であってもよいが、断面が本質的に一定で、その中に配置され、秤量液体を受けるための空洞を画定する固体スペーサが容器の内部で移動し、個々の空洞の中に収容された秤量液体を容器の出口に逐次的に送達できることが条件である。
【００２３】
一般に、容器は、液体を保有でき、保持されるべき液体と相互作用しない何れの材料で作製してもよい。適切には、当業界で従来用いられている不活性材料、たとえばプラスチック、金属、ガラスまたは複合材料の何れを使用してもよい。使用できる当業界で従来用いられている好適なプラスチック材料としては、たとえばポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエチレンまたはポリカーボネート等がある。
【００２４】
１つの特定の実施形態において、本発明による装置に使用される容器は管を含む。
【００２５】
管は、両端が開放していてもよい。しかしながら、便宜上、管の一方の端は少なくとも部分的に閉じて、スペーサが使用中に管から押し出されないようにする。管のこの端は、便宜上、スペーサが管から押し出されるのは防止するが好ましくは容器内に捕捉された空気は排出できるような閉鎖手段によって部分的に閉じてもよい。好適な閉鎖手段の例としては、便宜上換気口を有するキャップやストッパ、またはワッシャ等がある。
【００２６】
便宜上、管の内径は４ｍｍ〜１０ｍｍであり、一般に、長さは５ｃｍ〜１２ｃｍである。１つの特定の実施形態において、一定の内径を有する管を使用してもよい。
【００２７】
複数の固体スペーサは容器の中に線形順序で配置され、これらは容器の壁とともに、個々の固体スペーサによって分離される、反応場へと送達されるべき複数の秤量液体を受けるための一連の隣接空洞を画定する。
【００２８】
何れの用途についても、装置内に設置される固体スペーサの数は、所期の反応シーケンスを完了させるために反応場に送達する必要のある液体の分注数に応じて異なる。容器内の固体スペーサの配置によって形成される個々の空洞の大きさは、そこから送達可能な液体の量を決定し、反応場で所期の反応を起こすのに必要な量の流体が反応場に送達されるように選択してもよい。
【００２９】
固体スペーサにより、秤量液体は、本発明による装置から反応場へと逐次的に送達される前に容器内で相互に接触しない。当然のことながら、個々の秤量液体が相互に分離された状態に保つために、固体スペーサの寸法と形状は、これらが配置される容器の断面を満たすように好適に選択される。
【００３０】
固体スペーサは、好適には、送達されるべき液体に対して不透過性であり、これと反応しない何れの材料からも作製できる。使用可能な好適な材料としては、ゴム、シリコン材料、プラスチック、金属、ガラスまたは複合材料等がある。
【００３１】
固体スペーサと容器の壁によって画定される空洞の容量はスペーサ間の間隔に比例し、それゆえ、選択された間隔に応じて異なっていてもよい。
【００３２】
一般に、少なくとも１００ｎＬ、好適な態様としては１〜１０，０００マイクロリットルの液体収容容量を画定する空洞が形成される。
【００３３】
便宜上、複数の固体スペーサは容器、たとえば管の中に開放端から挿入され、個々のスペーサの各々は、位置決め手段、たとえば所定の長さのペグによってその所望の位置に配置される。この工程は、スペーサを配置するための電動アクチュエータを使って自動化してもよい。
【００３４】
一実施形態において、スペーサ、位置決め手段および容器は、使用者が使用地点で組み立てるキットの形態で提供されてもよい。
【００３５】
容器は、その側壁に、可逆的に密閉可能な複数の開口部が設けられ、そこから、反応場へと逐次的に送達される秤量液体を、容器壁と固体スペーサにより画定される空洞の中に導入してもよい。
【００３６】
当然のことながら、このような開口部の各々の位置は、それが容器内に形成される個々の空洞の位置に対応するように選択され、それによって秤量液体を、後に反応場へと送達される所定の順序で容器に導入できる。
【００３７】
秤量液体は、当業界で従来用いられている液体充填方法によって個々の空洞の中に導入してもよい。便宜上、たとえば従来の自動液体充填装置、たとえばマルチラインフィラを用いて、分析に必要な溶液のすべてを同時に容器内の別々の空洞の中に導入してもよい。一実施形態において、２つ（またはそれ以上）のこのような開口部を、容器の側壁の、容器内に形成される空洞の位置に対応する位置に設ける。これは、液体を空洞内に真空充填しやすくするために有利である。
【００３８】
後に反応場へ送達される秤量液体をそこから個々の空洞内に導入できる開口部を容器の側壁に設けることは、本発明による装置の重要な利点である。たとえば、米国特許出願第２００３／００３９５８８号明細書に記載されている装置においては、このような充填用開口部が設けられておらず、容器への充填を行うには、容器である管の一方の端から、スペーサ、次に溶液、その後、必要に応じて別のスペーサと溶液を個々に逐次的に装填しなければならない。このような容器充填方法は、必要な個々の溶液の正確な量を高い精度でかつ再現可能に導入することが困難であるため、はるかに不満足であり、この方法はまた、はるかに自動化が難しい。
【００３９】
本発明のように、秤量液体を個々の空洞の中に別々に導入することによって容器に充填することは、個々の溶液成分を容器内で移動させるときに発生する可能性のある汚染の危険を回避するという点でもまた有利である。この汚染は、米国特許出願第２００３／００３９５８８号明細書に記載の装置において採用されるような、従来の逐次的充填作業の重大な欠点である。
【００４０】
本発明の装置の容器の壁に、横方向の可逆的に密閉可能な開口部を設けることは、送達のための秤量液体の充填しやすくするだけでなく、容器内のスペーサの配置を容易にすることによって有効な動作を可能にするためにも重要である。容器に横方向の開口部を持たない場合、連続するスペーサ間に捕捉された空気が圧縮され、それによってスペーサの位置ずれを起こす可能性があり、これは、正確で再現可能な量とすることが困難となることを意味するが、横方向の開口部を設けることによって、本発明の装置により、隣接するスペーサ間に捕捉された空気は移動でき、これによって、スペーサは充填作業中も、その所期の位置に留まることができる。
【００４１】
開口部を密閉するための好適な密閉手段としては、キャップまたはペグ等があり、装置そのものの一部として、あるいは使用者が使用地点で組み立てるように、装置と共に提供されてもよい。
【００４２】
好適には、秤量液体は、手作業による方法、たとえばマイクロピペット法、または自動的な方法、たとえば真空充填や自動液体分注等、何れの従来の方法で空洞内に配置してもよい。
【００４３】
一実施形態において、適切な量の所望の液体を容器の中に画定された空洞内に配置してもよく、容器を密閉して、秤量液体を、後に反応場へと送達するように貯蔵してもよい。
【００４４】
容器の中で移動可能な固体スペーサによって秤量液体を分離することによって、それぞれの、個々の秤量分を所定のシーケンスで反応場に送達し、個々の秤量液体間の接触を避けることができる。
【００４５】
しかしながら、個々の秤量液体を反応場に送達する前に混合することが好ましい場合、これは、他の実施形態によれば、装置の使用時に秤量液体が配置される空洞の２つまたはそれ以上が流体連通できるようにするための手段を装置に設けることによって実現できる。
【００４６】
この実施形態において、その手段は、固体スペーサに関して、作動前には空洞間の流体連通が固体スペーサの１つまたはそれ以上によって防止され、作動させるとスペーサが移動して流体連通が確立され、接続された空洞内の１つまたはそれ以上の内容物が接続された他方の空洞内へと駆動されるように位置付けられる。
【００４７】
好適には、空洞のうちの２つまたはそれ以上を、流体連通状態とする手段は２つまたはそれ以上の空洞を一体に接続する管であってもよく、この管は好ましくは、容器の外部に配置される。容器には好適には可逆的に密閉可能な換気孔を設け、秤量液体が混合されると、接続された空洞の１つまたは複数の他の空洞の内容物が排気される換気孔から、空気が排出されるようにする。当然のことながら、可逆的に密閉される換気孔は、装置を作動させた時に、固体スペーサによって覆われないように配置する。
【００４８】
このように、反応場に送達する前に個々の秤量液体を容器内で混合することは、２つまたはそれ以上の試薬を使用前に混合する必要のある反応の場合、特に試薬が不安定な場合に有利であり、これは、保管寿命が限られるプレミックスを調製する必要がなくなるからである。
【００４９】
容器は、使用時に、個々の空洞内に配置された秤量液体を反応場に逐次的に送達できる出口を備える。
【００５０】
一実施形態において、出口は容器の側壁に配置される。容器が管である実施形態では、出口は管一方の端に向かって好適に配置される。
【００５１】
使用時に、固定スペーサは、容器の縦軸に沿って出口に向かって移動可能であり、隣接するスペーサ間に形成される空洞内に配置された秤量液体に力を加え、その結果、一連の秤量液体が出口を通って反応場へと逐次的に駆動される。
【００５２】
管内に形成された空洞内に配置された秤量液体は、管の、出口から最も遠い端の最も近くに位置付けられた固体スペーサに力を加えることによって、出口から逐次的に送達してもよい。
【００５３】
スペーサを移動させ、空洞内に配置された液体量を出口から逐次的に送達するための力は、作動手段、たとえばアクチュエーティングロッドを、管の出口から最も遠い端の最も近くに位置付けられた固体スペーサと接触させることによって加えることができる。任意選択的に、従来のシリンジの押子のように、作動手段をこの固体スペーサに取り付けてもよい。力は、手作業でかけても、または、たとえばリニアアクチュエータを使って機械的にかけてもよい。
【００５４】
あるいは、空気圧制御手段を使って容器内でスペーサを押すか、真空制御手段を使ってこれらを容器内で引くことができる。
【００５５】
一定の力を加えて、１回分ずつの液体が順次続くようにすることも、力を間欠的に、所定のパターンで加えて、反応場において反応の各段階が起こってから、次の液体が送達されるようにすることもできる。
【００５６】
秤量液体が分注された後に固体スペーサを容器内に保持するために、出口を、容器の壁の、出口と管の端の間に、スペーサの全部または１つを除いて全部を収容するのに十分な空間が設けられるような地点に位置付ける。それゆえ、使用時に、スペーサの各々は、逐次的に出口を通過するように駆動して、その背後の秤量液体が出口から排出されるようにしてもよい。最後の固体スペーサも同様に、出口を通過するように駆動することができ、または、これを出口まで駆動して、その前方の秤量液体が排出されるようにしてもよい。
【００５７】
シリンジ管の一方の端からシリンジの押子が押される方向と同じ方向に流体を分注するように設計された従来のシリンジアプリケータは、複数の個別の流体分割量を分注するのに適していない。これに対して、本発明の装置によれば、複数の個別の秤量液体を分注し、その一方で固体スペーサを容器内に保持することができる。この固体スペーサの代わりに流体スペーサを使用することは有効ではないと予想される。これは、スペーサの流体そのものが各所望の秤量液体間で出口から排出されてしまい、このことが、スペーサの流体が反応場と反応し、および／または分注された秤量液体が反応場へと届くのを防止またはブロックして、実行するべき反応に悪影響を与えるという問題の原因となりうるからである。
【００５８】
他の態様において、上記のような本発明による装置は、化学的または生物学的反応を起こすことのできる反応場コンポーネントと組み合わせてもよい。
【００５９】
反応場コンポーネントは反応場を含む器材を備え、好適には、タンパク質、核酸またはその他、病気の化学的または生物学的マーカの存在および／または量を判定するため、または化学反応または工業工程をモニタする、たとえば免疫測定、比濁分析、比色分析、凝集反応、蛍光または化学発光分析、光、電気または磁気検出に基づく分析等のための分析器材を備えていてもよい。
【００６０】
反応場コンポーネントは、分析対象の検体を受けるように構成された、検体受容領域を備えていてもよい。あるいは、好ましい実施形態において、検体を、反応場へと送達する秤量液体の収容されている容器の中にセットする。
【００６１】
秤量液体を送達するための容器と反応場コンポーネントは、好適には、一体に連結し、これらが流体連通するように構成されていてもよい。
【００６２】
好ましい実施形態においては、容器と反応場コンポーネントを一体的に接続し、流体連通させる。
【００６３】
便宜上、容器と反応場コンポーネントの間の流体連通は、容器の出口を反応場コンポーネントに接続することによって提供される。容器と反応場は流体連通しているため、スペーサに力を加えると、容器から出口を通って逐次的に送達される秤量液体が逐次的に反応場に供給される。
【００６４】
一実施形態において、本発明によるユニットは、反応場へ別の液体、たとえば洗浄剤を送達するための別の容器を備える。この別の容器と反応場コンポーネントは、好適には、一体に連結されて、これらが流体連通し、好ましくは一体的に接続されるように構成される。便宜上、洗浄剤を送達するための容器には、洗浄剤を収容してもよい空洞を画定するスペーサと、上記の方法と同様の方法で反応場に洗浄剤を送達するための出口が設けられる。
【００６５】
好ましくは、本発明によるユニットは、反応場コンポーネントと流体連通し、反応場からの廃液を受けるための容器をさらに備える。廃液を受ける容器と反応場コンポーネントは、好適な態様として、一体に連結されるように構成され、好ましくは一体的に接続される。好適な態様として、反応場から廃液を受ける容器は、たとえばキャップまたはプラグにより可逆的に閉鎖可能である。
【００６６】
一実施形態において、秤量液体を逐次的に送達するための容器と洗浄剤を送達するための容器は事前に充填されてから、使用者に供給される。
【００６７】
ユニットは、使用者が使用地点で組み立てるキットとして提供されてもよいが、特定の実施形態において、本発明によるユニットは、１回のみ使用されるように意図された使い捨てカートリッジの形態として単独の土台に載せて提供される。
【００６８】
反応場での反応結果は、関係する反応に応じていくつの従来の技術で判定してもよい。光学的な検出方法が提案される場合、反応場には、好適な態様として、光学窓を設けて、光が反応場から光検出器に通過するようにする。使用可能な好適な光検出方法としては、化学発光、吸光、蛍光およびラマン散乱法がある。
【００６９】
上記のユニットは、容器の中で固体スペーサを移動させて、秤量液体を反応場に逐次的に送達するように配置された作動手段および反応場における反応結果を判定する手段と、化学的または生物学的反応を実行するためのシステムの中で組み合わせてもよい。
【００７０】
このシステムは、好適な態様として、プログラムされた方法で液体を反応場に送達するように作動手段を制御する手段、たとえばコンピュータ制御システムを備える。反応結果を記録および／または表示する手段、たとえばコンピュータディスプレイスクリーンもまた、好適な態様として設けてもよい。
【００７１】
使用時に、上記のユニットは、これを受けるようになされ、容器の中で固体スペーサを移動させて、秤量液体を反応場に逐次的に送達するように構成された作動手段と、反応場での反応結果を判定する手段と、を備える装置の中に装着される。
【００７２】
装置は、好適には、作動手段を制御する手段と、反応結果を記録および／または表示する手段と、をさらに備える。
【００７３】
図１は、本発明による装置とその動作原理を概略的に示す。容器（図の実施態では管）の壁と固体スペーサは複数の空洞を画定し、この空洞には関心対象の液体（ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖと表示）を充填することができる。図１の第１段階は、このような器材の開始位置を示しており、アクチュエータ（ｂ）が第一のスペーサ（ａ）の駆動を開始する。液体は比較的、非圧縮性であるため、アクチュエータは一連の秤量液体（スラグ）全体とスペーサを管の縦軸に沿って駆動する効果を有する。これは第２段階まで続き、そこで、最後のスペーサの背面が管の側面にある、液体を排出する出口穴（ｃ）と一致する。アクチュエータがスペーサをさらに押すと、スラグｉが出口穴に到達して、液体がその穴から押し出され（第３段階）、最終的に最後から２番目のスペーサが駆動されて、最後のスペーサと接触し（第４段階）、秤量液体ｉがすべて押し出される。この工程が第５および第６段階で繰り返されて秤量液体ｉｉが押し出され、同様にして最後に４つすべての液体スラグが順次押し出される。
【００７４】
この装置において、スペーサの初期の間隔によって液体スラグの各々の量（同じでも、同じでなくてもよい）が規定され、アクチュエータの直線運動の速度を利用して、液体スラグの各々の送達速度（これも同じでも、同じでなくてもよい）を制御することができる。
【００７５】
図１に示される器材の変化型として、スペーサによって画定される液体収容室のうちの２つを外部の管によって接続して、液体のうちの２つを出口穴から送達される前に混合することができ、これを図２に示す。
【００７６】
図２において、外部の管の左側の端は、スペーサ「ａ」の左側の端縁にあるため、当初は液体ｉｉｉとｉｖが接続されていない。小さな換気孔（ｃ）もまた、スペーサ２の右側の端縁にあり、液体ｉｉｉの収容されている収容室に設けられている。この換気孔は当初、取り外し可能なタブで密閉されていてもよく、この孔を開けると、液体ｉｉｉの収容されている収容室から空気が排出される。第１段階では、液体ｉｉｉはそれが存在する収容室の一部分を満たしているため、液体スラグｉｖを収容できるだけの容積が残されている。
【００７７】
当初、アクチュエータが第一のスペーサを押すと、これが移動し、液体スラグｉｖがスペーサ「ａ」を押して、最終的に外部の管の左側の端が露出し、この段階（第２段階）で、液体ｉｖが外部の管に沿って駆動されて、液体ｉｉｉの収容されている収容室に入る。換気孔がスペーサ「ａ」によって覆われないように正しい位置に設けられていれば、液体ｉｖとｉｉｉが混合される間に収容室からの空気が排出される。第３段階は、混合工程と収容室の充填が進む様子を示しており、この収容室には、今度は液体ｉｖとｉｉｉの混合物が収容され、第ｉｖ段階に至ると、ここで第一のスペーサがスペーサ「ａ」と接触し、スペーサ「ａ」が移動して換気孔を密閉する。この時点で２つの液体は混合されており、器材の動作は、図１のように続き、液体の各々が最後のスペーサの右側の出口穴から順番に送達される。
【００７８】
図３は、本発明によるカートリッジ（１）を示しており、これは免疫測定のための試薬溶液を収容する試薬管（２）と、免疫測定に必要な洗浄剤を送達する洗浄剤管（３）と、廃液回収管（４）と、を備える。３つの管は、タンパク質機能化ガラスでカバーされる流路（５）によって接続され、このガラスの上で免疫測定が行われる。
【００７９】
図４は、作動前に試薬管と洗浄剤管に位置合わせされたアクチュエータロッド（６）を有する、図３のカートリッジを示している。図５では、アクチュエータロッドがカートリッジ本体の中に挿入され、試薬管および洗浄剤管の中の固体スペーサ（図示せず）を押すことによって、カートリッジ内の液体の移動を制御する様子が示されている。
【００８０】
本明細書の説明文と特許請求の範囲全体を通じて、用語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「〜を含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」およびそれらの変化形（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇおよびｃｏｍｐｒｉｓｅｓ等）は、「〜を含むが、これに限定されない」という意味であり、他の構成成分、添加物、構成要素、整数またはステップを排除しない。
【００８１】
本明細書の説明文と特許請求の範囲全体を通じて、文脈上、他の解釈が必要な場合を除き、単数形は複数形を含む。特に、不定冠詞が使用される場合、本明細書では、文脈上、他の解釈が必要な場合を除き、複数形のほか単数形も想定されていると理解するものとする。
【００８２】
本発明の各態様の好ましい特徴は、他の態様の何れに関連して説明されたものであってもよい。本発明の他の特徴は、以下の例から明らかとなる。
【００８３】
一般に、本発明は、本明細書（付属の特許請求の範囲と図面を含む）において開示された特徴のうちの新規のもの、または新規の組合せのすべてに及ぶ。それゆえ、本発明の特定の態様、実施形態または例に関して説明した特徴、整数、特性、化合物、化学的構成成分または集合は、本明細書に記載されたその他の態様、実施形態または例にも、これらと矛盾しないかぎり適用可能であると理解するものとする。
【００８４】
さらに、別段の断りがないかぎり、本明細書で開示される特徴の何れも、同じ、または同様の目的を実現する他の特徴に置き換えられる。
【実施例】
【００８５】
ここで、本発明を以下の非限定的な例によってさらに説明する。
【００８６】
実施例１  カートリッジの準備
カートリッジを以下の組立手順により組み立てた：
まず試薬管および洗浄剤管にシリコンオイルを塗り、管を潤滑化した。次に、所定の長さのペグを使って、試薬用の栓４つと洗浄剤用の栓２つをそれぞれの管の中に挿入して、それぞれの管の中に３つの試薬分割量収容空洞と１つの洗浄剤分割量収容空洞を作った。好適な量の所望の試薬および洗浄剤を、試薬管および洗浄剤管の充填穴から分割量収容空洞の中に注入し、充填穴キャップを充填穴の中に挿入してこれらを密閉した。廃液管キャップを廃液管の端に挿入し、密閉する。
【００８７】
液体、泡、ゲルまたはテープ状接着剤等の接着剤を試験カートリッジの流路周辺の領域に塗布し、準備された機能化反応領域を有するガラススライドを流路上に載せ、塗布された接着剤の上に圧迫して、それに沿って結合させる。特定の用途に必要な場合、予めカットしておいた不透明のマスキング材、たとえばＰＶＣテープをガラススライドの上面に載せ、反応領域だけがリーダユニットの検出器に露出されるようにする。
【００８８】
実施例２  分析システム
リーダユニットに関連する実験１において上述したように準備したカートリッジを使用して、自動ＥＬＩＳＡ試験を実行してもよい。
【００８９】
まず、試験カートリッジに試薬、洗浄剤、検体を充填し、カートリッジのガラススライド部分を標的となる検体分析物に特異な生体分子（タンパク質、抗体、抗原、ヌクレオチド）で機能化する。カートリッジをリーダユニットに挿入した後、使用者は事前にプログラムされた好適な試験を選択し、試験開始を選択する。すると、リーダユニットが、所定のプログラムに従って、試薬分離スペーサと洗浄剤スペーサを押すことにより、試験試薬と洗浄剤がカートリッジ内で移動する。試薬と洗浄剤がガラススライド上の生体分子機能化領域上を逐次通過すると、所望の分析が行われ、これは機能化された反応領域上の試薬の好適な培養時間により促進される。
【００９０】
次のＥＬＩＳＡ分析を実行してもよい。
カートリッジガラスの反応領域をＤ．Ｆａｒｉｎａｅ（チリダニ）抽出物で事前に機能化し、試薬管にイヌ抗ＩｇＥ  ＨＲＰ抗体とルミノール反応基質溶液を装填し、洗浄剤管にＰＢＳＴ溶液を装填する。次に、希釈したイヌ血清をカートリッジの検体装填口の中に添加する。
【００９１】
犬血清の検体がＤ．Ｆａｒｉｎａｅ反応領域を通過すると、Ｄ．Ｆａｒｉｎａｅに特異なイヌＩｇＥ抗体が培養中に機能化反応領域に結合する。ＰＢＳＴ洗浄剤でカートリッジを洗浄し、血清検体のうちの結合していない成分を除去する。次に、イヌ抗ＩｇＥ  ＨＲＰ抗体をカートリッジに流し、機能化金納領域上で培養させ、その間に、イヌ抗ＩｇＥ  ＨＲＰ抗体が機能化された反応領域にすでに結合したイヌ血清検体からのイヌＩｇＥ抗体と結合する。次に、もう一度ＰＢＳＴ洗浄剤でカートリッジを洗浄し、結合していないイヌ抗ＩｇＥ  ＨＲＰ抗体を除去する。最後に、ルミノール反応基質溶液を機能化反領域の上に流す。すると、イヌ抗ＩｇＥ  ＨＲＰ抗体のＨＲＰ成分がルミノール基質と化学発光反応を起こし、光を発生するため、分析物（Ｄ．Ｆａｒｉｎａｅに特異なイヌＩｇＥ抗体）の存在が示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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