(57)【要約】  本発明は、体液サンプル中に含まれるアナライトを分析するための分析システムに関する。該システムは、それぞれ筐体（１５）および筐体（１５）に囲まれた分析機能チャネル（１６）、ならびに評価デバイス（２）を備える試験素子（３）を含み、該評価デバイスは、試験素子（３）の測定ゾーン（１９）での分析結果を特徴付ける測定変数を測定するための測定ステーション（６）を含み、試験素子（３）を維持するための好ましくは回転可能な維持素子を含む。該試験素子（３）は、２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）と膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に配置された１つの狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）を備える。該膨大区画（２６ａ、ｂ）は、該狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有し、連絡チャネル（２４）が、空気交換連絡が形成されるように狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に配置され、気流チャネル（２５）は気流チャネル（２５）を通って流れる気流によって生成される低圧が分析機能チャネル（１６）に対して作用するように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための試験素子であって、
・筐体（１５）および筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）、
・２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する１つの狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）
を有し、
・試験素子（３）は回転軸の周囲を回転可能であり、
・気流チャネル（２５）は、試験素子（３）の回転の間、気流チャネル（２５）を通って外気が流れることができるように方向付けられ、
・膨大区画（２６ａ、ｂ）はそれぞれが狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有し、
・連絡チャネル（２４）が、狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）とが互いに空気交換連絡を有するように狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置し、それにより部分的な陰圧が分析機能チャネル（１６）に作用し、該部分的な陰圧は試験素子（３）の回転の間に気流チャネル（２５）を通って流れる外気により生成されるものである、
上記試験素子。
【請求項２】
前記分析機能チャネル（１６）が少なくとも１つの微小流体チャネル区画を有する、請求項１に記載の試験素子。
【請求項３】
前記試験素子（３）がその周囲を回転可能な回転軸が該試験素子（３）を通って延びている、請求項１または２に記載の試験素子。
【請求項４】
前記気流チャネル（２５）が前記試験素子（３）の前記筐体（１５）の上側および／または下側（４０）に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項５】
前記分析機能チャネル（１６）内の液体の移動が制御可能となるように、生成された部分的な陰圧が該分析機能チャネル（１６）中の液体、特に体液サンプルに作用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項６】
前記分析機能チャネル（１６）中の液体の移動が予め決定された方向で、かつ／または予め決められた速度で生じる、請求項５に記載の試験素子。
【請求項７】
前記狭小区画（２７）と接触している前記膨大区画（２６ａ、ｂ）が連続的に膨大している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項８】
前記連絡チャネル（２４）が、好ましくは疎水性の通気チャネル（３０）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項９】
前記分析機能チャネル（１６）が、サンプル供給開口部（１１）および測定ゾーン（１９）を含むサンプル分析チャネル（１７）である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項１０】
体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための分析システムであって、
筐体（１５）および筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）を有する試験素子（３）、ならびに
試験素子（３）の測定ゾーン（１９）上に、分析結果を特徴付ける測定変数を測定するための測定ステーション（６）を有し、試験素子（３）を保持するための回転可能台座を有する評価デバイス（２）
を含み、
・該回転可能台座に取り付けられた試験素子（３）が回転軸の周囲を回転可能であり、
・試験素子（３）は２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する１つの狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）を有し、該膨大区画（２６ａ、ｂ）は狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有し、
・連絡チャネル（２４）が、空気交換連絡が形成されるように狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置し、
・気流チャネル（２５）は、試験素子（３）の回転の間、気流チャネル（２５）を通って外気が流れることができるように方向付けられており、かつ
・気流チャネル（２５）を通って流れる外気により生成される部分的な陰圧が分析機能チャネル（１６）に作用する、
上記分析システム。
【請求項１１】
前記評価デバイス（２）が、気流を生成するファン（１４）を備え、
該気流は気流チャネル（２５）を通ってさらに流れることができ、それにより分析機能チャネル（１６）に作用する部分的な陰圧が生じる、
請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記ファン（１４）が、試験素子（３）、液体サンプルまたは他の液体媒体を加熱するために用いられる温度制御ユニットの一部分である、請求項１１に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記分析デバイス（２）が好ましくは可動性の空気ガイド素子（４１）を含み、該空気ガイド素子（４１）は、試験素子（３）が通気位置にあるときに気流チャネル（２５）を通って気流が流れるように試験素子（３）の気流チャネル（２５）の方向にファン（１４）により生成された気流をガイドする、請求項１１または１２に記載の分析システム。
【請求項１４】
前記分析デバイス（２）中での試験素子（３）の投入位置で、投入ステーション（９）により分析機能チャネル（１６）のサンプル供給開口部（１１）へ液体が投入され、
該投入位置は好ましくは試験素子（３）の通気位置と同じであり、そこで試験素子（３）は気流チャネル（２５）を通って気流が流れることができるように評価デバイス（２）内に位置する、
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１５】
体液サンプルの分析のための試験素子のチャネルに含まれる液体の移動を制御する方法であって、
試験素子（３）は回転軸の周囲を回転可能であり、
・筐体（１５）、
・筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）、
・２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）であって、該膨大区画（２６ａ、ｂ）はそれぞれが狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有する、上記気流チャネル、
・狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）とが空気交換連絡により互いに連絡するように、狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置する連絡チャネル（２４）
を備え、以下のステップ：
・試験素子の回転により気流を生成するステップ、
・気流が狭小区画（２７）を通って流れるように気流チャネル（２５）を通って気流をガイドするステップ、
・連絡チャネル（２４）中に部分的な陰圧を生成するステップであって、該部分的な陰圧は、分析機能チャネル（１６）に含まれる液体サンプルがその場所で影響されるように分析機能チャネル（１６）に作用するものである、上記ステップ
を特徴とする、上記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための試験素子および分析システム、ならびに体液の分析のための試験素子のチャネル中に含まれる液体の移動を制御する方法に関する。体液の分析は、典型的に、医学的目的で実施される。
【背景技術】
【０００２】
医療分析の分野では、「ウェット試薬」を用いる分析システムと「ドライ試薬」を用いる分析システムとの間で基本的な区別が行われる。ウェット試薬を用いて作動する分析システムは、分析を実施するために技術的に複雑で、大型で、ラインで操作される分析デバイスを用いる。該分析デバイスは、関与する素子の、必要とされるマニフォールド移動を可能にする。
【０００３】
ドライ試薬を用いて作動する分析システムでは、これらの試薬は、典型的に、試験素子に組み込まれ、例えば、試験ストリップとして実装することができる。これらのシステムの使用中に、液体サンプルは試験素子中の試薬を溶解し、サンプルと試薬が反応して測定変数の変化が生じる。測定変数は、光学的または電気化学的測定方法を用いて試験素子そのもので測定することができる。
【０００４】
高性能デバイスを用いるウェット分析システムは、例えば免疫化学的分析によって必要とされる、マルチステップ反応シーケンス（試験プロトコール）の実施を可能にし、そのマルチステップ反応シーケンスの間、「結合／遊離分離」（以後「ｂ／ｆ分離」）、すなわち結合相と遊離相の分離が必要である。マニフォールドアナライトを測定するための多数の試験プロトコールが公知であり、該アナライトはマニフォールド通路が異なる。それらは、複数の反応ステップを有する複雑な取り扱いを必要とするという特徴を共有する。
【０００５】
制御されたマルチステップ反応シーケンスは、試験ストリップおよび類似の分析素子では、通常、不可能である。試験ストリップに類似の試験素子は、個々の反応ステップの正確な制御を可能にしない；特に、それらは個々の反応ステップのタイムシーケンスの制御を可能にしない。湿式化学実験室システムはこの可能性を提供する。しかし、それらは、あまりにも大型で、費用がかかり、複雑であり、多数の適用で扱うことができない。
【０００６】
その隔たりは、制御可能な試験素子を有する分析システムによって埋めることができる。これらの試験素子は、その試験素子中で少なくとも１つの外部的に制御される（すなわち試験素子そのものの外部の素子を使用して）液体輸送が生じるように実装される。外部制御は、圧力差（超過圧力または部分的な陰圧／減圧）の適用または力作用（例えば位置変化または加速力）の変化に基づくことができる。外部制御は遠心力によって実施されることが多い。遠心力は、回転の速度の関数として、回転している試験素子に作用する。
【０００７】
制御可能な試験素子は、典型的に、寸法安定性プラスチック材料を含む筐体、および筐体に収容された少なくとも１つの分析機能チャネルを有する。分析機能チャネルは、一連の複数のチャネル区画およびそれらの間にあるチャンバーを含むことがよくあり、チャンバーはチャネル区画と比較して広くされる。区画およびチャンバーを含むチャネルの構造はプラスチック部品のプロファイリングによって定められる。このプロファイリングは、特に射出成型技術またはホットスタンピングによって作製され、特定の状況下ではリソグラフィー法によっても作製される。
【０００８】
この意味での分析機能チャネルは、液体輸送機能が分析に寄与する、試験素子を用いて実施される分析方法において、液体輸送機能を果たす任意のチャネルである。この機能は、例えば、液体、特にサンプル液、試薬液（少なくとも１種の試薬を含む）、サンプルおよび試薬の混合によって生成される反応混合物、またはフラッシング液もしくは洗浄液（例えば過剰反応関与成分を洗い流すための液）の特定の（時間制御された）輸送を含むことができる。特定の輸送は、機能「停止」、「指定方向へのさらなる輸送」（「順方向」）、「逆方向への輸送」を含む。分析機能チャネル中で作用する種々の力、特に毛細管力、遠心力、および重力、を使用して、分析機能チャネル中の液体の移動を制御することができる。
【０００９】
制御可能な試験素子を有する分析システムは、例えば、以下の刊行物：
米国特許第4,456,681号
米国特許第4,580,896号
米国特許第6,030,581号
米国特許第4,814,144号
から公知である。
【００１０】
制御可能な試験素子を有する分析システムは、従来、大型実験室システムを用いてしか実施することができなかった試験の小型化を可能にする。今や、１サンプルからの同一もしくは類似の分析または種々のサンプルからの同一の分析の並行処理のための、複数の、好ましくは同一の、構造の適用によって手順の並行化が可能である。さらなる利点は、試験素子が、典型的に、確立された生産方法を用いて生産できる点およびそれらが公知の分析方法を用いて測定できる点に認められる。そのような試験素子の化学的または生化学的成分に関して、公知の方法および製品を典型的に用いることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第4,456,681号
【特許文献２】米国特許第4,580,896号
【特許文献３】米国特許第6,030,581号
【特許文献４】米国特許第4,814,144号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これらの利点にもかかわらず、さらなる改善の必要性がある。特に、試験素子の内部の液体の移動についての制御を改善する要求がある。
【００１３】
これにより、本発明は、改善された液体輸送を可能にする試験素子および試験素子を有する分析システムを提供する目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、請求項１の特徴を有する、体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための試験素子、請求項１０の特徴を有する、体液サンプルを分析するための分析システム、および請求項１５の特徴を有する、体液サンプルの分析のための試験素子のチャネルに含まれる液体の移動を制御する方法によって達成される。
【００１５】
本発明の試験素子は、筐体に収容された分析機能チャネル、２つの膨大区画およびそれらの間にある狭小区画を有する気流チャネル、および気流チャネルの狭小区画と分析機能チャネルとを、それらの間で空気交換が生じるように連絡する連絡チャネルを含む。気流チャネルを通って流れる気流は、連絡チャネルの空気交換連絡によって部分的な陰圧（減圧）を生成させ、それは分析機能チャネルに影響を有する。分析機能チャネルに位置する体液サンプルはこの生成された吸引効果によって吸い込まれる。部分的な陰圧を制御することによって、分析機能チャネルの内部の空気条件、特にチャネル中に広がる圧力に影響を与えることが可能である。
【００１６】
試験要素の環境の外気は、回転式試験素子が動くと、気流チャネルを通って流れる。気流は環境に対する試験素子の相対的移動によって生成される。試験素子の回転を特に回転速度および回転方向の制御を用いて制御すると、分析機能チャネル中の圧力を所定の様式で設定することができる。ゆえに追加の空気供給は必要でない。外部エアポンプまたは送風機なしで済ますことができる。したがって、試験素子を挿入および回転させることができる分析システムはコンパクトかつシンプルに構築することができる。その理由は、送風機またはそのための追加のコントローラのスペースが必要とされないからである。ゆえに該分析システムは費用効率よく生産することができる。
【００１７】
試験素子は回転軸の周囲を回転し、回転軸は好ましくは試験素子を通って延びている。気流チャネルは、試験素子の回転の間、気流チャネルを通って外気が流れることができるように方向付けられる。この目的のために、それは回転軸に対する接線成分を有する。気流チャネルの対応する構成を用いて、確立された回転速度で連絡チャネルおよび分析機能チャネル中で最大の生成された部分的な陰圧がどれほど大きいかを確立することができる。流動チャネルの接線成分が大きいほど、連絡チャネル中で生成できる部分的な陰圧は大きい。最大の可能な部分的な陰圧は、気流チャネルの接線配向（開口部表面の表面法線が速度ベクトルと平行である）で生成させることができる。
【００１８】
流動チャネルは、好ましくは、外気が流動チャネルを通ってできるだけ無制限かつ効率的に流れることができるように、試験素子の筐体の上側および／または下側に位置する。例えば、気流チャネルは、気流チャネルの空気取り入れ口の開口部表面が試験素子の筐体の上側と直角に位置するように配置することができる。空気取り入れ口はこの構成中で最大である。気流チャネルは、例えば、筐体の上側に（本質的に）平行に走ることができる。
【００１９】
気流チャネルは、好ましくは、その狭小区画が分析機能チャネルの上または下に位置するように、それぞれ、試験素子筐体の上側または下側に位置する。分析機能チャネルと気流チャネルの狭小区画とを連絡する連絡チャネルは、この場合、２つのチャネル間の空気交換が特に良好であり、かつ気流チャネルを通って流れる空気の、低い流速ですでに大きい部分的な陰圧が生成できるように、できるだけ短い。当然、分析機能チャネル中で、限定された部分的な陰圧しか生成できないか、または分析機能チャネル中に位置する液体に対する検出可能な効果が試験素子の予め定められた（相対的に高い）速度でしか達成できない適用も想定される。この場合、気流チャネルの狭小区画が分析機能チャネルからさらに離れるように連絡チャネルが延長される。分析機能チャネルに対する気流チャネルの好適な寸法決定および位置決定を用いて、達成される部分的な陰圧をを予め決定することができる。
【００２０】
好ましい実施形態では、分析機能チャネルは少なくとも１つの微小流体チャネル区画を備える。本発明の意義での微小流体チャネル区画またはチャネルは、好ましくは、最大で３００μｍの壁間隔を有する。断面は、典型的に、丸くない。横長の、好ましくは長方形の断面形状の場合、チャネルの長い方の寸法（奥行き）は、ずっと大きい値を有することができる。隣接する壁の間隔（すなわち最短距離）が最大で指定の値を有することが決定的に重要である。当然、微小流体チャネルに加えて、試験素子は、大きい寸法を有するチャネルまたはチャネル区画を含むこともでき、そのような該寸法では、液体に対して毛細管力が影響を有さないか、または非常に小さい毛細管力しか影響を有さない。試験素子の少なくとも１つのチャネル、好ましくは複数のチャネルまたはチャネル区画は指定の寸法を維持することが決定的に重要である。
【００２１】
公知の試験素子は供給開口部を有し、該供給開口部は、試験素子のチャネル中への液体の供給のために分析機能チャネルなどのチャネルに連絡されている。チャネルの供給開口部中への液体の投入の間、気泡が形成され、それにより液体（血液などの液体サンプル）の吸収が妨害または遮断される問題が頻繁に起こる。液体のさらなる輸送は、チャネルの不十分な通気によって、例えばチャネル中の液体の、一定でないかまたは時間的に遅れたさらなる流動によって負の影響を受ける可能性もある。
【００２２】
チャネル中の通気を向上させるために、チャネルの空気抜き（通気）を実行するための通気チャネルを供給開口部に近接して配置することが公知である。通気チャネルは、その中で液体が輸送されないように、疎水性である。それは特に空気を輸送する目的で使用され、空気は、チャネル中への液体の供給、またはチャネルの中から外への別の気体状媒体によって置き換えられる。試験素子の筐体は、典型的に、プラスチックでできているため、通気チャネル中のチャネル壁はいかなる事例でも疎水性である。したがって、医学的目的の分析技術で典型的なプラスチックの特殊な疎水化（hydrophobization）は不要である。
【００２３】
本発明の関連で、チャネル中の体液サンプルの移動を吸引作用によって制御することができるだけでなく、チャネルの通気を向上させることもできることが確立されている。本発明の試験素子の好ましい実施形態では、分析機能チャネルと気流チャネルとの間の連絡チャネルはそのような通気チャネルである。通気チャネルの空気抜き作用は、連絡チャネルに関して記載された吸引作用によって増強される。通気は最適化される。
【００２４】
本発明では、サンプル分析チャネルの通気に複数のステップが必要とされる。筐体を有する試験素子は、２つの膨大区画およびそれらの間に位置する狭小区画を有する気流チャネル、ならびに狭小区画と分析機能チャネルとの間に位置し、それを通して空気交換が生じる通気チャネルを有する。本発明では、気流は通気のために生成され、該気流は、さらなるステップで、気流が狭小区画を通過するように気流チャネルを通って曲げられる。さらなるステップでは、通気チャネル中で気流によって部分的な陰圧が生成され、それは、分析機能チャネル中に存在するガス状媒体を吸い出す。ゆえに、分析機能チャネルへの液体の導入は容易になる。遮断されていない、気泡を含まない、分析機能チャネル中への液体供給が可能になる。
【００２５】
体液サンプルの分析のための試験素子のチャネルに含まれる液体の移動の制御では、本発明にしたがう複数のステップが必要とされ、それは自動的にまたは自動化様式で動く。試験素子は、筐体および筐体に収容された分析機能チャネル、２つの膨大区画およびそれらの間に位置する狭小区画を有する気流チャネル、ならびに狭小区画と分析機能チャネルとの間に位置する連絡チャネルを含む。狭小区画および分析機能チャネルは、連絡チャネルによって互いに空気交換連絡を有する。膨大区画は、狭小区画と比較して大きい断面積を有し、該断面積は狭小区画から離れる方向に向かって増大する。
【００２６】
本発明では、気流は、試験素子が回転している場合にサンプルの移動を制御するために生成される。気流は、狭小区画を通って流れるように気流チャネルを通ってガイドされる。それは、好ましくは、２つの膨大区画の一方を通って気流チャネル中へ流れ、狭小区画を通過し、他方の膨大区画を通って流れ出る。
【００２７】
さらなる方法ステップでは、連絡チャネル中で部分的な陰圧が生成され、該連絡チャネルは分析機能チャネルと気流チャネルの狭小区画とを互いに連絡する。部分的な陰圧は、分析機能チャネルに含まれる液体サンプルがその位置で影響を受けるように分析機能チャネルに対して影響を有する。このように、液体サンプルの移動を変化させることができる。液体サンプルの位置（その移動の方向）が制御可能であるだけでなく、分析機能チャネル中の液体サンプルの流速も制御可能である。液体を加速または減速させることができる。液体が停止に達するように、液体を遅くすることができる。
【００２８】
本発明の自動化方法は、好ましくは、さらなるステップを含み、該ステップでは、液体サンプルがサンプル供給開口部を通って分析機能チャネル中に投入される。このステップは、好ましくは、他のステップの前に実施される。
【００２９】
以下、図面に示される好ましい実施形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。図面に示される特殊な特徴を、個別にまたは組み合わせて使用して、本発明の好ましい実施形態を提供することができる。記載されている実施形態は、特許請求の範囲で定められる対象の一般性の制限ではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の分析システムの模式図を示す。
【図２】本発明の試験素子の模式図を示す。
【図３ａ】さらなる試験素子の種々の模式図を示す。
【図３ｂ】さらなる試験素子の種々の模式図を示す。
【図３ｃ】さらなる試験素子の種々の模式図を示す。
【図３ｄ】さらなる試験素子の種々の模式図を示す。
【図４】分析システムの内部の試験素子の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための本発明の分析システム１であって、評価デバイス２および、回転軸の周囲を回転する制御可能な（使い捨ての）試験素子３を有するシステムの実施形態を示す。試験素子３は回転可能台座（示されていない）に保持され、該回転可能台座は評価デバイス２の一部分である。
【００３２】
評価デバイス２は、回転軸の周囲の試験素子３の運動のためのドライブ４を有する。試験素子３中のサンプル液などの液体の輸送は回転運動によって外部制御される。ドライブ４は、回転方向および回転速度が制御されるように、ドライブコントローラ５によって制御される。このように、試験素子の特定の区画での液体の流速、流動方向、および滞留時間を確立することができる。
【００３３】
評価デバイス２は、試験素子３の測定ゾーン１９に、分析結果に特徴的な測定変数を測定するための測定ステーション６を含む。測定ステーションは、好ましくは、特徴的測定変数を測定するための光学式測定装置７および評価ユニット８を含む。光学式測定装置７は、好ましくは、位置感知検出を有する蛍光測定のための測定デバイスを含み、該デバイスでは、例えば、試験素子３の測定ゾーンへの照明および／またはＬＥＤまたはレーザーを用いる、試験ゾーン中の光学的に検出可能なマーキングの励起が２次元評価光学部品によって実施される。検出は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ光学部品を用いて実施される。当然、他の光学的方法を用いることもできる。試験素子３は、好ましくは、測定のための測定位置にあり；そして静止している。しかし、試験素子３の運動中に測定を実施することも可能である。これは例えば低い回転速度（約６００ＲＰＭまで）で可能である。
【００３４】
好ましい実施形態では、評価デバイス２は、任意により、投入ステーション９を備えることができ、該投入ステーションは試験素子３中で液体をアプライするための投入ニードル１０を有する。投入ステーション９は、この目的で１以上の液体リザーバ（示されていない）を含むことができ、例えば、該リザーバに種々の液体を保存することができる。投入ステーション９を用いて投入されるこれらの液体は、例えば、アナライトを含むサンプル液（例えば血液）、洗浄液、洗浄バッファー、またはフラッシング液であってよく、それらは供給開口部１１、１２中に投入することができる。
【００３５】
試験素子３は、好ましくは、分析デバイス２の投入位置に置かれ、液体が投入ステーションによって供給開口部１１、１２中へ投入される。ユーザーによる（例えばピペットを介する）開口部１１、１２中への液体の手動供給も想定される。
【００３６】
好ましい実施形態では、評価デバイス２は貯留スペース１３を含み、該スペースで試験素子３が回転する。評価デバイス２の別の好ましい実施形態では、それはファン１４などの外部流動源を含み、該流動源は好ましくは温度ユニットの一部分でありうる。温度ユニットは、試験素子３、液体サンプル、または別の液体（液体媒体）の加熱に使用され、それを試験素子３にアプライすることができる。ファンは外部気流を生成させることができ、その使用は、図４を参照してさらに詳細に説明される。
【００３７】
図２は、基板および中心の穴を有する筐体１５を有する試験素子３の実施形態を示し、該穴は評価デバイス２の台座のためのドライブホールとして使用される。基板に加えて、ディスク状試験素子３はカバーレイヤー（示されていない）をさらに含む。カバーレイヤーは基本的に流体構造を保持することもできるが、しかし、それは典型的には液体供給のための開口部または弁開口部を有する。
【００３８】
試験素子の筐体１５は流体または微小流体およびクロマトグラフ構造を有する。サンプル液、特に全血はサンプル供給開口部１１を介して試験素子３に供給される。
【００３９】
試験素子３は２つ（少なくとも部分的に微小流体）の分析機能チャネル１６を有し、一方はサンプル分析チャネル１７であり、他方はフラッシング液チャネル１８である。フラッシング液チャネル１８は供給開口部１２から収集ゾーン２３へ延びている。流動方向に向かって、サンプル分析チャネル１７は、その始端にサンプル供給開口部１１を含み、その終端に測定ゾーン１９を含む。中間に、サンプル分析チャネル１７は、微小流体一次チャネル区画２０、キャピラリーストップ２１、微小流体二次チャネル区画２２、および収集ゾーン２３を含み、該収集ゾーンは収集チャンバーである。キャピラリーストップ２１は幾何的な弁または疎水性バリアーとして実装することができる。二次チャネル区画２２は、キャピラリーストップ２１によって測定されたサンプル量をガイドし、それは、例えば、試験素子３の回転速度を用いて遠心力によって制御される。
【００４０】
試験素子３は複数の気流チャネル２５を含み、気流チャネル２５は連絡チャネル２４を介して分析機能チャネル１６にそれぞれ連絡されていることが図２からわかる。気流チャネル２５は、２つの膨大区画２６ａ、ｂおよび狭小区画２７を含み、狭小区画２７は区画２６ａ、ｂの間に位置する。膨大区画２６ａ、ｂはそれぞれ、狭小区画から離れる方向に向かって狭小区画と比較して増大する断面積を有する。連絡チャネル２４は、分析機能チャネル１６と気流チャネル２５との間で空気交換が提供されるように狭小区画２７に連絡される。
【００４１】
気流チャネル２５の設計構造はベンチュリーノズル２８に基本的に対応し、ベンチュリーノズル２８は連絡チャネル２４と一緒になってベンチュリー構造２９を形成する。したがって、気流チャネル２５はベンチュリー原理にしたがって作動し、該原理によれば、狭小区画中の流速は膨大区画２６ａ、ｂ中よりかなり高速である。この様式では、部分的な陰圧は連絡チャネル２４中で生成され、該陰圧は空気交換連絡に基づいて分析機能チャネル１６中でも作用し、分析機能チャネル１６の内部の液体を制御するための吸引効果を生成させる。
【００４２】
サンプル分析チャネル１７は、チャネルの内部のサンプル液を制御するための複数のベンチュリー構造２９ａ〜ｄを有する。ベンチュリー構造２９ａ〜ｃはサンプル液の、定められたさらなる流動を制御するために使用される。流速を増加させることができるだけでなく、それを遅くして、液体が停止（静止）に達するようにすることもできる。これは、特にドライ形式の試薬を一次チャネル区画２０で溶解させようとする場合に、得策でありうる。そしてベンチュリー構造２９ａ〜ｃはいわゆる液体ストップ・アンド・ゴースイッチを形成する。気流チャネル２５によって誘発される吸引作用を用いて処理に関連する流動方向に対して逆に液体を流動させることも可能である。
【００４３】
構造２９ａ〜ｃは液体の速度および／または方向に影響を与えるために使用されるが、ベンチュリー構造２９ｄはさらに、いわゆるゲートキーパー機能を有する。収集ゾーン２３からさらに外への、チャネル区画１９ａを通って測定ゾーン１９への液体の流動はベンチュリー構造２９ｄによってガイドされる。そしてこの気流チャネル２５は一種の短絡機能をも有する；それは、例えば、フラッシング液がフラッシング液チャネル１８から流れ出て二次チャネル区画２２中へ入ることができないように保証する。構造２９ｄの気流チャネル２５は、連絡チャネル２４が非常に短くなるようにチャネル区画１９ａの真上に位置する。狭小区画２７はほぼ任意に短くすることができる。それは、空気交換のための気流チャネルと連絡チャネル２４との連絡を可能にする必要しかない。
【００４４】
さらに、ベンチュリー構造２９ｄは、遠心力と反対の、すなわち回転軸の方向の液体の流動を可能にする。チャネル区画１９ａ中で（部分的な）陰圧によって生成される吸引力は、回転に起因して生成される遠心力より大きくなければならない。しかし、吸引作用は毛細管力によって支援することができる。そして、部分的な陰圧（減圧）によって生成される力は液体移動を制御するための（遠心力および毛細管力に加えて）第３の力成分である。
【００４５】
図２はまた、ベンチュリー構造２９、２９ａ〜ｄの気流チャネル２５が、それらが回転方向に対する接線成分を有するように位置することを示す。この様式では、試験素子３の回転の間に外気は気流チャネル２５に流入することができる。したがって、この実施形態では、気流チャネルは試験素子３の筐体１５の上側に位置し、また、そこから液体が供給開口部１１、１２中へ投入される。
【００４６】
通気チャネル３０は、分析機能チャネル１６の始端で供給開口部１１の後ろに位置する。この疎水性チャネルは、流入液によって置き換えられた気体状媒体が逃避できるように、分析機能チャネル１６の通気のために使用される。通気チャネル３０を含むベンチュリー構造３１は、気流チャネル２５（上記の）を含む。この様式では、分析機能チャネル１６の通気が大きく向上する。その理由は、チャネル中に位置する空気が吸い出され、気泡が形成されないからである。
【００４７】
図３ａ〜ｄは、本発明の試験素子３のさらなる実施形態を示し、それは丸いディスクではなく、長方形のプレートとして実装される。このプレート状ディスクは、それが回転軸の周囲を回転できるように評価デバイス２の台座中に挿入される。
【００４８】
図３ａは、供給開口部１１およびベンチュリーノズル２８を有する試験素子３の上側３１を示し、ベンチュリーノズル２８は気流チャネル２５を含む。２つの膨大区画２６ａ、ｂおよびそれらの間に位置する狭小区画２７が明示され、狭小区画２７を通って流れる空気の流速は増大する。
【００４９】
図３ｂは、下から見た試験素子３の断面図を示す。供給開口部１１は供給ゾーン３２に通じ、それに分析機能チャネル１６が連絡されている。分析機能チャネル１６はキュベット３３中へ通じ、キュベット３３では、サンプル液が保存され、光学的評価を用いて分析される。したがって試験素子３は、光がキュベット３３を通って導かれるように２つの鏡３４を含む。この設計を用いて、キュベット３３に含まれるサンプル液の透過測定が可能である。
【００５０】
サンプル液の注入口と反対の末端では、キュベット３３は通気チャネル３０を有し、通気チャネル３０はキュベット３３と空気チャンバー３５との間で空気交換連絡を生成させる。空気チャンバー３５は「圧縮空気蓄積器」（ウインドケッセル（windkessel））と称される。それは、連絡チャネル２４を介して気流チャネル２５の狭小区画２７に連絡されている。この様式で、キュベット３３の、単純で、確実で、かつ制御された通気を実施することができる。
【００５１】
図３ｃは、試験素子３を通る断面図としてベンチュリー構造２９を詳細に示す。ウインドケッセルとして実装された空気チャンバー３５が明示され、空気チャンバー３５は連絡チャネル２４を介してベンチュリー構造２９に連絡されている。気流チャネル２５は漏斗３６として位置し、そのベース面は試験素子３の筐体１５の上側３１によって形成されている。漏斗３６の上側はカバープレート３７によって覆われ、カバープレート３７は気流チャネル２５の狭小区画２７に向かって傾斜している。図３ａに示される漏斗状膨大区画２６ａ、ｂの２つの側壁３８（示されていない）は、狭小区画２７から離れて広がるように互いに対して位置する。
【００５２】
漏斗３６の天面またはカバープレート３７は必ずしも傾斜している必要はないことが当業者に明らかである。当然、それは試験素子筐体１５の上側３１と平行に位置することもできる。
【００５３】
膨大区画２６ａ、ｂは、狭小区画２７から長軸方向に、好ましくは連続的に膨大している。当然、膨大区画はステップまたは階段の形式で膨大していることも可能であり、複数のステップが好ましくは提供される。しかし、長軸方向の膨大が１ステップのみで実施され、該１ステップが膨大区画２６ａ、ｂと狭小区画２７との間で形成されることも想定される。
【００５４】
図３ｄは、気流チャネル２５を長軸方向に横切って通る断面図を示す。中央に狭小区画２７を有し、その前に膨大区画２６ａがある気流チャネル区画２５の種々の区画が明示される。
【００５５】
図４は、図１の評価デバイス２の詳細図を示す。ここに、試験素子３が取り付けられている評価デバイス２の貯留スペース１３が示されている。試験素子３は筐体１５の下側４０に気流チャネル２５を有し、気流チャネル２５はベンチュリーノズル２８として機能する。
【００５６】
分析デバイス２は、好ましくは、空気ガイド素子を備え、該空気ガイド素子は、好ましくは試験素子３が通気位置にあるときに、気流チャネルを通って気流が流れるように試験素子３の気流チャネル２５の方向にファン１４により生成された気流をガイドする。好ましくは空気ガイド素子は可動的に位置する。ファンにより生成された気流は、試験素子の回転によりチャネル中で生成される外気の気流に加えてまたは外気の気流の代わりに気流チャネル２５中を流れることができる。
【００５７】
そのような空気ガイド素子の実施形態を図４に示す。空気ガイド素子４１は調節可能な制御フラップ４２であり、制御フラップ４２は、例えば、ピボット軸の周囲でピボットすることができる。そして、ベンチュリー構造２９に流入する空気を制御および圧縮することができる。ファン１４により生成された気流は、次いで、非常に特異的に気流チャネル２５の吸い込み口に導かれる。当然、制御フラップ４２のように垂直方向にはピボット可能でないが、水平方向に、すなわち垂直軸の周囲をピボットまたは回転するフラップなどの他の空気ガイド素子４１も想定される。外部で生成された気流が利用可能なスペースを変化させるために、貯留スペース１３のベースまたはカバーを傾斜させるか、上げるか、または下げることも可能である。試験素子３の分析機能チャネル１６中のベンチュリーノズル２８により生成される吸引作用は、この様式で変化させかつ制御してもよい。
【００５８】
試験素子または液体サンプルを加熱するための温度ユニットの一部分でありうる外部ファン１４を使用して、例えば、気流を生成させることが可能であり、該気流は気流チャネル２５を通って流れ、ゆえに、試験素子３の停止時でさえ、液体を制御する。そして液体は、ベンチュリー構造２９中の生成された部分的な陰圧の結果として生成される吸引作用によってまたは毛細管力によってのみ、試験素子３の分析機能チャネル１６中で移動する。この場合、試験素子の回転に基づく遠心力は存在しない。
【００５９】
外部で生成された気流が気流チャネル２５を通って流れるときに試験素子３が位置する通気位置は、好ましくは、供給開口部１１、１２中へ液体が投入される投入位置と類似である。この様式では、投入を支援することができ、分析機能チャネル１６の単純かつ確実な通気を達成することができる。しかし、ファンの気流がベンチュリー構造２９に作用する間に試験素子３が動くことも可能である。外部気流の制御およびガイドに依存して、分析機能チャネル１６中で回転運動により生じる部分的な陰圧を増大または減少させて、チャネル１６中の液体の移動を変化させるかまたは制御することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月19日(2011.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための試験素子であって、
・筐体（１５）および筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）、
・２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する１つの狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）
を有し、
・試験素子（３）は、該試験素子（３）中の体液サンプルの移動を制御するために、評価デバイス（２）内で回転軸の周囲を回転可能なように設置されており、
・試験素子（３）は回転軸の周囲を回転可能であり、
・気流チャネル（２５）は、試験素子（３）の回転の間、気流チャネル（２５）を通って外気が流れることができるように方向付けられ、
・膨大区画（２６ａ、ｂ）はそれぞれが狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有し、
・連絡チャネル（２４）が、狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）とが互いに空気交換連絡を有するように狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置し、それにより部分的な陰圧が分析機能チャネル（１６）に作用し、該部分的な陰圧は試験素子（３）の回転の間に気流チャネル（２５）を通って流れる外気により生成されるものである、
上記試験素子。
【請求項２】
前記分析機能チャネル（１６）が少なくとも１つの微小流体チャネル区画を有する、請求項１に記載の試験素子。
【請求項３】
前記試験素子（３）がその周囲を回転可能な回転軸が該試験素子（３）を通って延びている、請求項１または２に記載の試験素子。
【請求項４】
前記気流チャネル（２５）が前記試験素子（３）の前記筐体（１５）の上側および／または下側（４０）に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項５】
前記分析機能チャネル（１６）内の液体の移動が制御可能となるように、生成された部分的な陰圧が該分析機能チャネル（１６）中の液体、特に体液サンプルに作用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項６】
前記分析機能チャネル（１６）中の液体の移動が予め決定された方向で、かつ／または予め決められた速度で生じる、請求項５に記載の試験素子。
【請求項７】
前記狭小区画（２７）と接触している前記膨大区画（２６ａ、ｂ）が連続的に膨大している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項８】
前記連絡チャネル（２４）が、好ましくは疎水性の通気チャネル（３０）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項９】
前記分析機能チャネル（１６）が、サンプル供給開口部（１１）および測定ゾーン（１９）を含むサンプル分析チャネル（１７）である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の試験素子。
【請求項１０】
体液サンプルをそこに含まれるアナライトについて分析するための分析システムであって、
筐体（１５）および筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）を有する試験素子（３）、ならびに
試験素子（３）の測定ゾーン（１９）上に、分析結果を特徴付ける測定変数を測定するための測定ステーション（６）を有し、試験素子（３）を保持するための回転可能台座を有する評価デバイス（２）
を含み、
・該回転可能台座に取り付けられた試験素子（３）が、該試験素子（３）中の体液サンプルの移動を制御するために回転軸の周囲を回転可能であり、
・試験素子（３）は２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する１つの狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）を有し、該膨大区画（２６ａ、ｂ）は狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有し、
・連絡チャネル（２４）が、空気交換連絡が形成されるように狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置し、
・気流チャネル（２５）は、試験素子（３）の回転の間、気流チャネル（２５）を通って外気が流れることができるように方向付けられており、かつ
・気流チャネル（２５）を通って流れる外気により生成される部分的な陰圧が分析機能チャネル（１６）に作用する、
上記分析システム。
【請求項１１】
前記評価デバイス（２）が、気流を生成するファン（１４）を備え、
該気流は気流チャネル（２５）を通ってさらに流れることができ、それにより分析機能チャネル（１６）に作用する部分的な陰圧が生じる、
請求項１０に記載の分析システム。
【請求項１２】
前記ファン（１４）が、試験素子（３）、液体サンプルまたは他の液体媒体を加熱するために用いられる温度制御ユニットの一部分である、請求項１１に記載の分析システム。
【請求項１３】
前記分析デバイス（２）が好ましくは可動性の空気ガイド素子（４１）を含み、該空気ガイド素子（４１）は、試験素子（３）が通気位置にあるときに気流チャネル（２５）を通って気流が流れるように試験素子（３）の気流チャネル（２５）の方向にファン（１４）により生成された気流をガイドする、請求項１１または１２に記載の分析システム。
【請求項１４】
前記分析デバイス（２）中での試験素子（３）の投入位置で、投入ステーション（９）により分析機能チャネル（１６）のサンプル供給開口部（１１）へ液体が投入され、
該投入位置は好ましくは試験素子（３）の通気位置と同じであり、そこで試験素子（３）は気流チャネル（２５）を通って気流が流れることができるように評価デバイス（２）内に位置する、
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の分析システム。
【請求項１５】
体液サンプルの分析のための試験素子のチャネルに含まれる液体の移動を制御する方法であって、
試験素子（３）は、該試験素子（３）中の体液サンプルの移動を制御するために、評価デバイス（２）内で回転軸の周囲を回転可能なように設置されており、
・筐体（１５）、
・筐体（１５）に収容された分析機能チャネル（１６）、
・２つの膨大区画（２６ａ、ｂ）とこれら膨大区画（２６ａ、ｂ）の間に位置する狭小区画（２７）とを有する気流チャネル（２５）であって、該膨大区画（２６ａ、ｂ）はそれぞれが狭小区画（２７）から離れる方向に向かって狭小区画（２７）と比較して増大する断面積を有する、上記気流チャネル、
・狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）とが空気交換連絡により互いに連絡するように、狭小区画（２７）と分析機能チャネル（１６）との間に位置する連絡チャネル（２４）
を備え、以下のステップ：
・試験素子の回転により気流を生成するステップ、
・気流が狭小区画（２７）を通って流れるように気流チャネル（２５）を通って気流をガイドするステップ、
・連絡チャネル（２４）中に部分的な陰圧を生成するステップであって、該部分的な陰圧は、分析機能チャネル（１６）に含まれる液体サンプルがその場所で影響されるように分析機能チャネル（１６）に作用するものである、上記ステップ
を特徴とする、上記方法。
【国際調査報告】
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