JP2015520401A - 試料分析のための統合カートリッジ・ハウジング - Google Patents

Abstract

本発明は、分析物質、又は、液体試料の性質を測定することが可能であるカートリッジを形成するためのカートリッジ・ハウジングに関する。ハウジングが、第１の実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを有する頂部分と、頂部分から分離される、第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分と、センサを含有する少なくとも１つのセンサ凹部とを有する。頂部分及び底部分が結合され、それによりセンサの少なくとも一部分の上に導管を有するカートリッジが形成される。本発明はまた、このようなカートリッジを形成するための方法と、このようなカートリッジの種々の特徴とに関する。

Description

本出願は２０１２年６月２２日に出願された米国特許出願第１３／５３０，５０１号の優先権を主張するものであり、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は医療デバイスに関する。詳細には、本発明は、医療解析及び医療試験のなかでもとりわけ分析物質の含有量又は濃度を決定するための免疫測定法を含めた種々のアッセイ技術により医療解析を実施するための統合カートリッジに関する。

従来、医学的評価及び医学診断のための血液又は別の体液の試験は大型で設備の整った中央研究室に限定されていた。このような研究室は大量の流体試料を効率的に高い信頼性で正確に試験することを可能とするが、医学的意思決定をより迅速に行うのを可能にするように結果を迅速に提示することができない。開業医は、通常、試料を採取してそれらの試料を研究室に移送しなければならず、試料が処理されるのを待って、さらに結果が連絡されるのを待たなければならない。病院設備内においても、患者のベッドから病院の研究室までの試料の取扱いにより大きな遅れが生じる。この問題は、研究室の変化する作業負荷及び研究室の処理能力並びにデータのコンパイリング及び連絡によって悪化する。

ポイント・オブ・ケアの血液試験システムを導入することにより、診療所、病院の緊急治療室又は患者のベッドのいずれでも、開業医が患者を診察しながら血液試験の結果を迅速に得ることが可能となった。ポイント・オブ・ケアの分析デバイスで効果を上げるためには、比較的経験の浅い人物が多様な試験をエラーなしで行わなければならない。有効性を最適にするためには、リアルタイム・システムを作動させるのに必要となるスキルを最小にして、一方で、試験の速度を最大化し、正確性及びシステムの信頼性が適切なものとされ、さらには、オペレーションの費用対効果が上げられなければならない。

注目すべきポイント・オブ・ケアのシステム（ｉ−ＳＴＡＴ（登録商標）システム、Ａｂｂｏｔｔ Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｉｎｃ．、ニュージャージー州、プリンストン）が特許文献１に開示されており、これは、血液又は別の流体の多様に測定するために携帯式分析器と同時に作動する使い捨てデバイスを備える。図１に模写されるこの使い捨てデバイスは、試料を採取及び保持すること、センサを較正すること及び測定することを含めた多数の機能を実行するように構築される。オペレーション時、使い捨てデバイスが携帯式リーダ又は携帯式機器内に挿入され、この携帯式リーダ又は携帯式機器がセンサまでの電気接続を形成し、オペレータの介入なしで測定シークエンスを自動で管理する。この使い捨てデバイスは上側部片９０及び下側プラスチック部片１２を有し、それらの中に、電気接点を備える複数のセンサ６６と、センサ標準化流体（ｓｅｎｓｏｒ−ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ ｆｌｕｉｄ）又はセンサ較正流体（ｓｅｎｓｏｒ−ｃａｌｉｂｒａｎｔ ｆｌｕｉｄ）を含有するポーチ６０とが設置される。センサが流体試料中の特定の化学種の濃度に基づいて電気信号を発生させる。両側接着シート７４が上側部片９０と下側部片１２との間に位置し、上側部片９０及び下側部片１２を一体に結合させ、デバイス内に複数のキャビティ及び導管を画定してそれらを密閉する。

特許文献１の開示では、キャビティ１８がデバイスの中央に位置し、密閉されるポーチ６９が較正流体を含有する。第１の導管２４がキャビティ１８からセンサ６６の方に延びる。第２の導管９２が試料を受けるためのオリフィスを一方の端部のところに有し、チューブのもう一方の端部がキャピラリー・ブレーク（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｒｅａｋ）９６のところで終端する。第３の導管９４がキャピラリー・ブレーク９６からセンサ６６を横断して第２のキャビティ２０まで延び、第２のキャビティ２０がシンクとして機能する。第１の導管２４がキャピラリー・ブレーク９６の後方且つセンサ６６の手前で第３の導管９４に接合される。第３のキャビティ２２がエア・ブラダとして機能する。エア・ブラダが作動されると、空気が第４の導管（特許文献１の図２を参照）に沿って押圧されて第２の導管９２に入る。

オペレーション時、第２の導管の一方の端部のところにあるオフィリスを試料に接触させることによる毛管作用により流体試料が第２の導管９２内に引き入れられる。試料が第２の導管を満たすと、オリフィスが密閉される。次いで、較正流体を含有するポーチ６０に孔が開けられ、較正流体がキャビティから第２の導管２４を通って第３の導管９４まで流れてセンサ６６を横断し、そのときにセンサが較正される。次いで、第４の導管に沿わせて第２の導管９２の一方の端部まで空気を押圧する機器によりエア・ブラダが作動され、それにより導管のもう一方の端部から試料が押し出され、試料がキャピラリー・ブレーク９６を通過して第３の導管９４に入り、そのときにセンサ６６を横断することにより測定が実施される。測定が行われるとき、較正流体が第３の導管９４から押し出されて第２のキャビティ２０に入り、そこで較正流体が保持される。測定が完了すると、使い捨てデバイスは廃棄されてよい。

携帯式リーダが開口部を有し、使い捨てデバイスがその開口部内で受けられる。使い捨てデバイスがリーダ内に挿入された後、リーダが使い捨てデバイス上の電気接点に係合され、ポーチを破断させ、センサを較正し、センサを横断させるように流体試料を押圧するためにエア・ブラダを作動させ、センサによって発生される電気信号を記録し、試験される化学種の濃度を計算し、情報を表示する。プロセスが完了するとユーザがリーダからデバイスを取り外してそのデバイスを単純に廃棄する。次いで、リーダが次の測定を実施する準備が整い、別の使い捨てデバイスを挿入することにより次の測定が開始される。同様の機器フィーマットを使用して免疫測定法及び凝固測定を実施するのを可能にする代替的なカートリッジ流体システムが、本願の譲受人に譲渡された特許文献２、特許文献３及び特許文献４に記載されており、これらのすべてが参照によりその全体が本明細書に組み込まれることに留意されたい。

米国特許第５，０９６，６６９号明細書 米国特許第７，４１９，８２１号明細書 米国特許第６，７５０，０５３号明細書 米国特許第５，４４７，４４０号明細書 米国特許第４，９５４，０８７号明細書 米国特許第５，８２１，３９９号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１５０７０５号明細書 米国特許第５，２００，０５１号明細書 米国特許第５，５１４，２５３号明細書 米国特許第６，０３０，８２７号明細書 米国特許出願第１２／２１１，０９５号明細書 米国特許出願公開第２００５／００５４０７８号明細書 米国特許第７，２６３，５０１号明細書 米国特許第４，４６０，５３４号明細書 米国特許第６，２９６，７９６号明細書 米国特許第４，４４４，７１１号明細書 米国特許第７，２１３，７２０号明細書 米国特許第７，５３７，１３７号明細書 国際公開第２００８／０３０９２０号明細書 米国特許出願公開第２００８／０１１０８９４号明細書 国際公開第２００７／０７２００９号明細書 米国特許第５，５９７，５３２号明細書

上述の特許文献１の発明を使用することはポイント・オブ・ケアの医療環境で特に有利であるが、製造、組み立て及び使用がより単純である一回使用の血液試験デバイスが継続して必要とされる。

本発明は、一実施例では、分析物質、又は、液体試料の性質を測定することが可能であるカートリッジを形成するためのカートリッジ・ハウジングを対象とする。カートリッジ・ハウジングが、第１の実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを有する頂部分を備える。カートリッジ・ハウジングが、頂部分から分離される、第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分をさらに備える。カートリッジが、センサを収容する少なくとも１つのセンサ凹部をさらに備える。頂部分及び底部分が結合され、センサの少なくとも一部分の上に導管を有するカートリッジが形成される。

加えて、カートリッジ・ハウジングが、カートリッジを形成するように頂部分と底部分との間に位置するガスケットを備えることができる。ガスケットが頂部分及び底部分を一体に結合させ、導管を画定してその導管を密閉する。ガスケットがハウジングの頂部分と底部分との間の実質的に全領域を覆う。一実施例では、ガスケットは液密シールを形成する両側接着シートである。

別の実施例では、本発明は、分析物質、又は、液体試料の性質を測定するための試験カートリッジを作る方法を対象とする。本方法が、（ｉ）第１の実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを有する頂部分と、（ｉｉ）第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分とを備えるハウジングを成形することを含む。第２の実質的剛性ゾーンが少なくとも１つのセンサ凹部を備える。本方法が、センサをセンサ凹部に挿入することと、頂部分を底部分に当接させることと、閉位置でハウジングを密閉することとをさらに含む。この密閉によりカートリッジが形成され、カートリッジがセンサの少なくとも一部分の上に導管を備える。

加えて、本方法が、閉位置でハウジングを密閉する前に頂部分と第２の部分との間にガスケットを挿入することをさらに含むことができる。ガスケットがハウジングの頂部分と底部分との間の実質的に全領域を覆う。一実施例では、ガスケットは液密シールを形成する両側接着シートである。

別の実施例では、本発明は試料分析カートリッジを対象とする。試料分析カートリッジが、（ｉ）第１の実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを有する頂部分と、（ｉｉ）第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分とを備える、分離する対向ハウジング部分を有するハウジングを備える。カートリッジが、流体試料を受けるための試料入口オリフィスと、試料入口オフィリスとキャピラリー・ストップ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｓｔｏｐ）との間に配置されてそれらの間で計量された試料を得るための保持チャンバと、をさらに備える。キャピラリー・ストップが、対向ハウジング部分と、それらの間に配置される実質的可撓性部分とで形成され、それにより対向ハウジング部分が液密的に密閉される。カートリッジが、キャピラリー・ストップとセンサとの間に配置され、計量された試料をキャピラリー・ストップからセンサまで搬送するように構成される導管と、頂部分の少なくとも一部分及び底部分の少なくとも一部分を一体に結合させるように構成されるガスケットとをさらに備える。

加えて、試料分析カートリッジがランプ領域を備えることができ、ここでは、横方向断面積が試料入口オリフィスからキャピラリー・ストップまで遠位方向に減少する。一実施例では、保持チャンバの側壁がキャピラリー・ストップのところで狭くなる。

別の実施例では、本発明は、分析物質、又は、液体試料の性質を測定することが可能であるカートリッジを対象とする。カートリッジが、液体試料を受けるための試料入口オリフィスと、導管の頂部分を画定する頂側ハウジング部分とを備える。カートリッジが、導管の底部分を画定する底側ハウジング部分をさらに備える。頂部分及び底部分が１つ又は複数の対合要素を用いて一体に密閉され、それにより導管が形成され、頂部分又は底部分の少なくとも一方が導管の対向部分を密閉するための可撓性密閉縁部を有する。カートリッジが、分析物質、又は、液体試料の性質を検出するためのセンサをさらに備える。

別の実施例では、本発明は、実質的剛性ゾーンと、実質的可撓性ゾーンと、ガスケットとを備える成形ハウジングを対象とする。ハウジングがガスケットを用いて一体に結合され、それにより流体チャンネルが形成され、ガスケットの少なくとも一部分がチャンネル・シールを形成する。

別の実施例では、本発明は分離される頂部分及び底部分を備えるカートリッジを対象とし、それらの分離される頂部分及び底部分のうちの少なくとも一方が実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを備える。これらの部分は一体に結合されて流体チャンネルを形成し、実質的可撓性ゾーンの少なくとも一部分がチャンネル・シールを形成する。

別の実施例では、本発明はカートリッジを形成するための方法を対象とする。本方法が２つの分離される部分を有する成形ハウジングを提供することを含み、それらの２つの分離される部分のうちの少なくとも一方が実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを備える。本方法が、２つの分離される部分の間にガスケットを提供することと、流体チャンネルを形成することを目的としてガスケットを使用してこれらの２つの部分を結合させることとをさらに含む。ガスケットの少なくとも一部分がチャンネル・シールを形成する。

別の実施例では、本発明はカートリッジを形成するための方法を対象とする。本方法が２つの分離される部分を備える成形ハウジングを提供することを含み、これらの２つの分離される部分の少なくとも一方が実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを備える。本方法が、流体チャンネルを形成することを目的としてこれらの２つの部分を結合させることをさらに含む。実質的可撓性ゾーンの少なくとも一部分がチャンネル・シールを形成する。

添付の非限定の図を参照することにより本発明はより良く理解される。

特許文献１に開示される使い捨てデバイスを示す分解図である。 本発明の一実施例による使い捨て感知デバイス及びリーダを示す等角図である。 本発明の一実施例によるカートリッジを示す分解図である。 本発明の一実施例によるカートリッジを示す分解図である。 本発明の一実施例による閉位置にあるカートリッジを示す底面図である。 本発明の一実施例による閉位置にあるカートリッジを示す上面図である。 本発明の一実施例による閉位置にあるカートリッジを示す側面図である。 本発明の一実施例による閉位置にあるカートリッジを示す斜視図である。 本発明の一実施例による閉位置にあるカートリッジを示す斜視図である。 本発明の一実施例による、種々の段階の構成にあるカートリッジを示す斜視図である。 閉位置にあるカートリッジを密閉するのに採用され得る任意選択のクロージャ機構の一つを示す図である。 閉位置にあるカートリッジを密閉するのに採用され得る任意選択のクロージャ機構の一つを示す図である。 閉位置にあるカートリッジを密閉するのに採用され得る任意選択のクロージャ機構の一つを示す図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの底部分を示す上面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの底部分を示す底面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの底部分を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの底部分を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの底部分を示す側面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの頂部分を示す底面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの頂部分を示す上面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの頂部分を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの頂部分を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの頂部分を示す側面図である。 本発明の一実施例によるカートリッジのセンサ領域を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるカートリッジの試料入口オフィリス及び保持チャンバ領域を示す拡大斜視図である。 本発明の一態様によるキャピラリー・ストップ領域を示す拡大斜視図である。

免疫測定法カートリッジ
図２を参照すると、本発明のシステム１００が、内蔵の使い捨て感知デバイス又はカートリッジ１０１及びリーダ又は機器１０２を備える。測定される流体試料がデバイス内の試料入口オリフィス又はポート１０３内に引き入れられ、デバイスがスロット開口部１０４を通してリーダ内に挿入される。リーダによって実施される側定が、コンピュータ・ポート１０９までのリーダ１０８上のポートを介して、ディスプレイ１０５或いはプリンタ又はデータ管理システム１０７などの別の出力デバイスに出力される。送信はＷｉｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク及び赤外線などを介することができる。センサが電気化学的な動作原理に基づく場合、カートリッジ１０１内のセンサ１１０が電気コネクタ１１１を介して機器１０２に電気接触されることに留意されたい。例えば、コネクタは本願の譲受人に譲渡された特許文献５に開示されるデザインを有することができ、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。機器１０２はまた、やはり参照によりその全体が本明細書に組み込まれる本願の譲受人に譲渡された特許文献６に開示されるように、カートリッジ１０１内で自動流体流れ補償のための方法を含むことができる。

本発明は、両側接着によって一体に保持される２つの分離されるプラスチック部品（ベース及びカバー）に基づく血液試験カートリッジに対する改善として最適に考察される。例えば、いずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献１及び特許文献２を参照されたい。しかし、特許文献１及び特許文献２の特許開示に記載されるデバイスとは異なり、本発明は、ツーショット成形プロセスで好適には形成される２つの異なる材料で作られる２つの分離されるプラスチック部品（ベース及びカバー）を有するデバイスに基づく。一実施例では、２つの分離されるプラスチック部品は、例えばポリエチレンテレフタレート共重合体（ＰＥＴＧ）などの等しい材料で作られてよい。２つの分離されるプラスチック部品は閉位置で結合されてカートリッジを形成する。好適な実施例では、２つの分離されるプラスチック部品は両側接着によって一体に保持される。実質的剛性セクション及び実質的可撓性セクションを有するカートリッジが本願の譲受人に譲渡された特許文献７に記載される。特許文献７に記載されるカートリッジはヒンジ接続の頂部分及び底部分を備える一体構成を有する。対照的に、本発明のカバー／頂部分及びベース／底部分は好適にはヒンジを用いて一体に接続されず、一体の成形使い捨てポンプ膜及び成形密閉要素を血液ポートのところに維持しながら熱可塑性の成形特徴を使用して、押し込むことがより困難であるような小さい特徴のための別個のガスケットを使用することを可能とする。

図３Ａに示されるように、カートリッジ２００は頂部分２０１（例えば、カバー）及び底部分２０２（例えば、ベース）を備え、その中に、電気接点を備える少なくとも１つのセンサ２０５と、例えばセンサ標準化流体又はセンサ較正流体などの流体を含有するポーチ２０６とが設置される。少なくとも１つのセンサ２０５が患者からの例えば血液試料などの流体試料中の特定の化学種の濃度に基づいて電気信号を発生させる。両側接着シート２１０又はガスケット材料がカバー２０１とベース２０２との間に位置してそれらのカバー２０１及びベース２０２を一体に結合させ、デバイス内に複数のキャビティ及び導管を画定してそれらの複数のキャビティ及び導管を密閉する。

両側接着シート２１０又はガスケットが液密及び／又は気密シールを形成し、これは例えばポリエステルなどの標準的なテープ材料から形成されてよく、これはテープの両面に接着材料が付着する点が特徴である。両側接着シートは一般にロール上で製造され得、テープ内に切り込まれるような特徴（孔）がカッティングダイ又はレーザのいずれかにより形成される。両側接着シート２１０の１つ又は複数の部分が成形ステップ中に熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で形成され得るか、或いは別法として、接着ビード（ｂｅａｄ ｏｆ ｇｌｕｅ）、例えばエポキシなどの成形可能樹脂のペリメータ、誘電性グリース、又は、実質的可撓性材料で形成される周囲密閉縁部によって形成され得る。好適な実施例では、完全なテープのガスケット２１０が採用される。ガスケットは図３Ａに示されるようにカートリッジ２００のカバー２０１とベース２０２との間の実質的全領域を覆ってよく、又は、図３Ｂに示されるようにカートリッジ２００の例えば少なくとも１つのセンサ２０５などの所定の構造特徴の上又はそれらの間のみに集中されてもよい。ガスケットは、カバー２０１及びベース２０２の構造特徴の間に物理的連通、流体連通及び／又は気体連通を形成するのを可能にするためのアパーチャ２１１を有することができる。ガスケットは接着表面を有しても有さなくてもよいが、その両側に接着表面を有することができ、すなわち両側接着層を形成することができる。

代替的実施例では、成形される実質的可撓性ゾーンの周囲密閉縁部が、ハウジングの相補的な実質的剛性ゾーン又は実質的剛性部分に対合されるときに１つ又は複数の導管を形成するようなガスケットとして使用され得る。この代替的実施例の利点は、実質的可撓性ゾーンがガスケットとして使用されることで１つの構成要素すなわち両側接着シート２１０が部分的又は完全に排除され、それにより製造が大幅に単純化されることである。

図４Ａ〜４Ｅに示されるように、カートリッジ２００は、カートリッジの２つの相補的な半体（例えば、カバー２０１及びベース２０２）を備えるハウジングを有し、これらのカートリッジの相補的な半体は、閉位置にあるときに２つの半体の２つの相補的な内部表面を当接させて接続させるように、一体に結合され得る。図５に示されるように、カバー２０１及びベース２０２は、好適には、後でより詳細に考察するように、例えば機械２１５によって射出形成される。好適には、カバー２０１は、第１の実質的剛性ゾーン２２０が第１の射出形成ステップで形成されて実質的可撓性ゾーン２２２が別の射出成形ステップで形成されるような形で、射出成形される。好適には、ベース２０２は、第２の実質的可撓性ゾーン２２４が第１の射出成形ステップで形成されるような形で、射出成形される。ツーショット成形プロセスを使用して形成されるカバーと、ワンショット成形プロセスを使用して形成されるベースとを備える実施例を上で説明したが、実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンがカートリッジのハウジング内で配置される場所に応じて、カバーがワンショット成形プロセスを使用して形成されてベースがツーショット成形プロセスを使用して形成されてもよく、又は、カバー及びベースの両方がツーショット成形プロセスを使用して形成されてもよいことを理解されたい。

図４Ａ〜４Ｅ及び５に示されるように、カバー２０１及びベース２０２の実質的剛性ゾーン２２０及び２２４はそれぞれ、好適には、各々が単一の連続するゾーンであるが、成形プロセスが複数の非連続の実質的剛性ゾーンを形成することもできる。実質的可撓性ゾーン２２２は好適には１組の複数の非連続ゾーンである。例えば、置き換え可能な膜２２５の周りの実質的可撓性ゾーン２２２は分離されてよく、閉鎖可能密閉部材２２８のところで実質的可撓性ゾーンから離間される。別法として、実質的可撓性ゾーンは単一の連続するゾーンを備えることができる。

一実施例では、カートリッジ・ハウジングは、実質的可撓性ゾーンの一部分内にセンサ凹部２３０を備える。この利点は、好適には、センサ凹部２３０内に配置されるセンサ２０５（好適には約０．３×０．４ｃｍのサイズ）が比較的脆いシリコン・ウエハ基板上に作られることである。したがって、実質的に可撓性のセンサ凹部２３０を設けることにより、組み立て時に割れないようにセンサを保護することができる適切な支持体が得られる。例えばプラスチック基板上に作られる別の非シリコンベースのセンサも使用され得るが、好適な実施例では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献８、特許文献９及び特許文献１０に記載されるタイプのセンサが使用されることに留意されたい。センサ凹部２３０は、実質的に可撓性であることに加えて、最良には、センサ周囲部の周りを液密密閉及び／又は気密密閉するように選択され、それにより、完全に組み立てられたカートリッジ内でセンサを覆う導管から液体が漏洩することがなくなる。代替的実施例では、センサ凹部２３０は、ハウジングのカバー又は底部のいずれか又は両方の実質的剛性ゾーン（図３Ａに示される）の一部分内に形成され得る。この態様では、任意選択で、両側接着シート２１０又はガスケットにより液密及び／又は気密シールが形成され得る。

全体寸法に関しては、図４Ａ〜４Ｅ及び５に示される成形部品の好適な実施例は、約６．０ｃｍ×３．０ｃｍ×０．２ｍｍの寸法のカバー２０１と、約５．０ｃｍ×３．０ｃｍ×０．２ｍｍの寸法のベース２０２とを有し、それにより約６．０ｃｍ×３．０ｃｍ×０．４ｃｍの寸法のカートリッジ２００が提供される。範囲に関しては、カートリッジ２００は、任意選択で、１ｃｍから５０ｃｍの長さを有することができ、例えば５ｃｍから１５ｃの長さを有することができ、０．５ｃｍから１５ｃｍの幅を有することができ、例えば１ｃｍから６ｃｍの幅を有することができ、０．１ｃｍから２ｃｍの厚さを有することができ、例えば０．１ｃｍから１ｃｍの厚さを有することができる。

本発明はセンサを有するカートリッジに関して主に説明されるが、実質的剛性材料と実質的可撓性材料との組み合わせに基づくハウジングの本使用方法は診断デバイス及び監視デバイスに対してより広く適用され得る。例えば、実質的剛性ゾーンの１つ又は複数の部分が任意選択で透明プラスチックで作られてよく、その場合、アッセイ反応によって発生する光をリーダ・デバイス内に含まれる検出器まで到達させることが可能となる。別法として、実質的剛性ゾーンの対向部分がチャンネル内に「キュベット」を形成することができ、この場合、リーダがキュベット内で１つ又は複数の波長の吸光度を測定する。キュベットの高さ（又は、経路長さ）及びデバイス間でのその再現性は、繰り返し可能な成形プロセスを用いることと、所定の高さのステーキング要素を使用することと、実質的可撓性材料がある程度の可変性を有することとによって制御され得ることに留意されたい。例えば、２つの実質的可撓性ゾーンは結合・ステーキング中に当接され得、これらの実質的可撓性材料の隣接する部分がシールを形成する。光学アッセイは例えば、例えばグルコース、クレアチニンなどの代謝物アッセイ、例えばトロポニン及びＢ型ナトリウム利尿ペプチド（ＢＮＰ）などの免疫検定法、並びに、例えばＤＮＡ、ｓｓＤＮＡ、ｍＲＮＡなどのヌクレオチド・アッセイを含んでよい。光学アッセイの原理は、蛍光、発光、吸収度及び放射を含んでよい。

図６Ａ〜６Ｃに示されるように、２つの半体の相補的内部表面を一体に取り付けるか又は結合させるために、ハウジングは、好適には、一方の半体又は両方の半体に、例えば雄部片及び雌部片などの１つ又は複数の対合要素を有し、それにより、閉位置で２つの相補的内部表面を当接させることにより対合要素が固定される形で係合される。別法として、対称性を有するように適合する部品が使用されてもよい。好適には、対合要素を対合させることにより、カートリッジの１つ又は複数の導管の対向する半体が流体的に密閉され、その結果、１つ又は複数の導管を通過する流体が制限されて導管の経路に沿って流れるようになる。好適な実施例では、カートリッジは、試料入口オリフィスのところから始まり、試料入口オフィリスとキャピラリー・ストップとの間で計量された試料を得るための試料保持チャンバを有する主導管を備える。この導管はまた、１つ又は複数のセンサを備える感知領域を有し、この中で試料が分析される。導管は、任意選択で、廃棄チャンバをさらに備える。

対合要素を一体に接合させるのを可能とするための形態は多岐にわたってよい。図６Ａ、７Ａ、７Ｃ、８Ａ及び８Ｄに示される好適な実施例では、各対合要素が突起部２４０及び対応する位置合わせ孔２４１を備える。対合領域の実質的に全体にわたって両側接着テープがガスケットとして使用される場合、接着は２つの構成要素を一体に保持することのみで十分となり得、その場合、対合要素の主な機能は形成された構造を適切に位置合わせすることとなることに留意されたい。各位置合わせ孔２４１は好適には突起部２４０を用いて位置合わせされ、その場合、カートリッジ・ハウジングを閉じるときすなわち２つの半体を当接させるときに突起部２４０が孔２４１内に挿入される。所望されるデザインに応じて、突起部／位置合わせ孔の各ペアが緩い嵌合であってよく（例えば、突起部がリベットとして後で十分に固定される場合）、又は締まり嵌めであってもよい。突起部はデバイスの例えば頂部分又は底部分といったようにデバイスのいずれの側にあってもよい。カートリッジ・ハウジングの一方の側からの突起部２４０がカートリッジ・ハウジングの反対側の対応する位置合わせ孔２４１内に挿入されると、対合要素がアンビル２４５Ａ及びリベット・ピン２４５Ｂを使用して一体に接合され得る。リベット・ピン２４５Ｂは、好適には、図６Ａに示されるようにコンケーブ・ヘッドを備え、リベットを形成させるように突起部２４０を変形させて２つの半体を互いに対して固定させることができる。ホット・ステーキング・プロセスでは、リベット・ピン２４５Ｂが加熱されてよく、例えば、突起部２４０を形成する組成の少なくともたわみ温度まで加熱され得る。好適な態様では、自動折り畳み機がアンビル２４５Ａとして機能するように使用され、それにより、加熱されたリベット・ピン２４５Ｂに伝達されるように力が加えられる。これにより突起部２４０の端部が軟化して変形し、示されるように、湾曲外側形状を有するリベットが形成される。

別法として、コールド・ステーキング・プロセスでは、リベット・ピン２４５Ａは機械加工されたコールド・ステーキング要素を備えることができ、この機械加工されたコールド・ステーキング要素が圧力下で突起部２４０を変形させるが、ここでは加熱が用いられない（又は、圧力が加えられることにより最小程度に加熱される）。コールド・ステーキング・プロセスはホット・ステーキング・プロセスとほぼ等しいが、加熱が排除される。この態様では、リベッティング・プロセス中に、アンビル２４５Ａ又はリベット・ピン２４５Ｂのいずれかが任意選択で固定される。

ステーキング・プロセスは、好適には、例えば熱可塑性エラストマー及び／又は実質的可撓性材料などの両側接着シート又はガスケットをカートリッジボディ全体にわたって均等にわずかに圧縮し、それにより全体に一様なシールが形成され、１つ又は複数の液密導管が形成される。これを達成するために、理想的には、ステーキング・ペグがシール領域で実質的に一様な張力を得るように離間される。必要となる流体導管の幾何形状を受け入れるために、ステーキング・ペグの数及びそれらの位置を決定するために有限要素解析が使用され得る。この解析は両側接着シート又はガスケットが圧縮されることにより生じる剛性重合体の歪みを予測する。適切なシールを得るためには、実質的剛性材料の歪みは両側接着シート又はガスケットの所望の圧縮量より小さくなければならない。両側接着シート又はガスケットの高さ及び断面は、所望されるシールを維持することを目的として実質的剛性材料の歪みを補償するために局所的に変化してよい。カートリッジ内の両側接着シート又はガスケットの圧縮は好適には０．０００５インチから０．０５０インチ（１２μｍから１２７０μｍ）であり、例えば０．００１インチから０．０１０インチ（２５μｍから２５４μｍ）であり、又は、好適には約０．００５インチ（約１２７μｍ）である。このデザインのステーキング・ペグにはハードストップが含まれてよく、このハードストップは圧縮が例えば約０．００５インチ（１２７μｍ）といった所望の量を超えないように突起していてよい。

別の態様では、対合要素が超音波溶接によって接合される。例えば、ハウジングが一方の半体又は両方の半体に１つ又は複数の溶接領域を備えることができ、それにより、相補的な半体を当接させることより相補的な溶接領域が係合される。すなわち、当接させることにより溶接領域が係合され、ここでは、これらは、導管を形成するように固定される形に一体に溶接され得るように構成される。次いで、係合された相補的な溶接領域が溶接ステップで互いに溶接され得、それによりこれらの相補的な溶接領域が一体に固定される。各リベット・ピン２４５Ｂが例えば超音波ホーンを備えることができる。この態様では、アンビル２４５Ａは好適には超音波ホーン２４５Ｂ（リベット・ピン）に位置合わせされ、カートリッジが突起部２４０と孔２４１との間に配置されてそれらに隣接するように位置する。超音波ホーンにより超音波エネルギーを加えることにより対応する突起部が変形し、それによりリベットが形成されて２つの半体を固定する。

図６Ｂに示される別の実施例では、アンビル２４７Ａ及びホーン２４７Ｂが閉位置にあるときにハウジングの第１の部片２５０とハウジングの第２の部片２５１とを位置合わせさせる。ハウジングのこれらの２つの部片の間には接合ボンド２５５が存在し、これは、示されるように、ハウジングの第１の部片２５０から突き出るプラスチックの小さい領域である。超音波エネルギーを加えることにより示されるように溶接部２５７が形成される。種々の任意選択の実施例で、溶接は超音波溶接、レーザ溶接又は熱溶接を含むことができる。

図６Ｃがスナップクロージャを示しており、ここでは、ハウジングの一方の側（頂側又は底側）が、接着時に、ハウジングのもう一方の側（底側又は頂側）上の対応するフック孔２６１に位置合わせさせてそのフック孔２６１を貫通し、それにより、示されるように開位置から閉位置に移行するときに互いに固定される。任意選択で、ＴＰＥ材料２６５が、追加の密閉機能を提供するために、示されるようにフック孔２６１の内側表面を囲んでよい。加えて又は別法として、弾性ＴＰＥ材料が１つ又は複数のフック２６０を囲んでもよい。

別の実施例では、ハウジングが一方の半体又は両方の半体上に１つ又は複数の接着可能対合要素を備える。相補的な半体を当接させることにより対合要素が固定される形で係合され、次いで、接着剤が対合要素の一方の半体又は両方の半体に加えられる。上述したように、この実施例は所望の導管ネットワークを有するカートリッジを形成する。

図３を再び参照すると、好適な実施例では、カートリッジ２００が、流体を含有する密閉ポーチ２０６を備える。一般に、ポーチ２０６内の流体の組成は、水、較正流体、試薬流体、制御流体、洗浄液、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。図７Ａ及び８Ａに示されるように、ポーチ２０６は凹部領域２６６内に配置され、任意選択で導管２７５を介して、センサ凹部２３０に繋がる導管２７０に流体連通される。ポーチ２０６は特許文献１、より好適には特許文献１１に記載されるデザインを有することができ、これは共に参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。凹部領域２６６は、好適には、例えばリーダ又は機器１０２（図２）によりポーチ２０６に力が加えられるときにポーチ２０６を破断させるように構成されるスパイク２８０を有する。このシステムは、ポーチ２０６が破断された後でポーチ２０６から導管２７０内まで流体含有物を搬送するように構成される。流体を導管２７０内へさらにはセンサ領域２３０まで移動させること及び／又は流体を導管２７５内で移動させることは、導管２７５に接続される例えば空気ポンプなどのポンプによって実施され得る。好適には、空気ポンプは、ハウジングの実質的可撓性ゾーン２２２の一部分によって形成される置き換え可能な膜２２５を備える。図７Ａ〜７Ｅ及び８Ａ〜８Ｅに示される実施例では、置き換え可能な膜２２５を繰り返し押し下げるときに、導管２７５、２８２、２８３及び２８４を介するデバイスポンプにより、ラプチャされたポーチ２０６からの流体が導管２７０を通って導管２７５内まで流れ、センサ領域２３０上を流れる。

図８Ａ〜８Ｅに示されるように、カートリッジは、ユーザによって充填されるときにずれるのを防止するためにカートリッジの頂部及び／又は底部上に１つ又は複数の特徴２９０を有することができる。これらの特徴２９０は実質的剛性材料又は実質的可撓性材料で作られてよく、別法としてこれらの特徴２９０は両方の材料で形成されてもよい。これらの特徴は例えば、リブ、スタッド又はテクスチャ表面を有することができる。これらの特徴は下側（例えば、サムグリップの下方）で局部的に集中してよく、又は、上側全体わたって離間されてもよい。図８Ｂ、８Ｃ及び８Ｅに示されるように、好適な実施例では、実質的可撓性ゾーン２２２の一部分が人間工学的サム・ウェル（ｔｈｕｍｂ ｗｅｌｌ）２９１を形成する。サム・ウェル２９１は、例えば試料充填ステップ中にカートリッジを保持するといったようにユーザがカートリッジを取り扱うのを補助し、さらに、ユーザがカートリッジを読取機器（図２に示される）に係合させるのを補助する。

図７Ａ〜７Ｅ及び８Ａ〜８Ｅに示されるように、好適な実施例では、カートリッジが、密閉可能試料入口ポート２９５と、試料入口ポート２９５を閉じるための閉鎖可能密閉部材２２８と、試料入口ポート２９５の下流に位置する試料保持チャンバ３００と、キャピラリー・ストップ２９７と、センサ領域２３０と、センサ領域２３０の下流に位置する廃棄チャンバ３０５とを備える。好適には、試料保持チャンバ３００の一部分の断面積が、図７Ｃ及び９Ｂのランプ３０７によって示されるように、試料入口ポート２９５を基準として遠位側に減少する。図９Ｂが、図７Ｃの網状線領域によって示されるランプ３０７の拡大図を示す。

閉鎖可能密閉部材２２８に関して、好適な実施例では、実質的剛性ゾーンの一部分が密閉部材３０９Ａを形成し、実質的可撓性ゾーンの一部分がシール３０９Ｂを形成し、それにより、密閉部材３０９Ａがヒンジ３１０を中心として回転して閉位置でシール３０９Ｂを試料入口ポート２９５に係合させることができ、それにより気密シールが形成される。別法として、気密シールは例えばＴＰＥに対してＴＰＥといったように２つの可撓性材料を接触させることによっても形成され得る。任意選択で、密閉可能試料入口ポート２９５はまた、通気孔（図示せず）を有する。代替的実施例では、実質的剛性ゾーンの一部分が密閉部材を形成し、実質的可撓性ゾーンの一部分が試料入口ポートを囲む周囲シールを形成し、密閉部材がヒンジを中心として回転して閉位置で周囲シールに係合され得、それにより気密シールが形成される。別法として、周囲シールは２つの可撓性材料を接触させることによっても形成され得る。別の実施例では、密閉部材が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる係属中の特許文献１２に記載される摺動可能クロージャ要素を有することができる。

図７Ａ〜７Ｅ及び８Ａ〜８Ｅに示されるカートリッジの別の特徴が、ポーチ領域又は凹部領域２６６上に位置する実質的可撓性ゾーン３１５の一部分を有する。代替的実施例では、実質的可撓性ゾーン３１５が、個別に、実質的可撓性ゾーン３１５に圧力を加えるべきではないことをユーザに指示するための一般的な記号表示を有することができる。例えば、このシンボルは、力を加えて下にあるポーチ２０６を破裂させるための機器１０２（図２に示される）のアクチュエータ特徴を収容することができる表面を提供するために、クロスバーを備えるエンボス加工円を備えることができる。実質的可撓性ゾーン３１５のプラスチックの厚さは最も好適には約４００μｍであり、好適には約２００μｍから約８００μｍである。基本的には、実質的可撓性ゾーン３１５は容易に曲げられるくらいの十分な薄さを有するべきであるが、裂けることなく物理的完全性を維持するくらいの十分な厚さを有するべきでもある。

カートリッジで使用される１つ又は複数のセンサに関して、センサ凹部２３０が、好適には、複数の異なる分析物質（又は、血液試験）のための複数のセンサで一般に構成されるセンサ・アレイを包含する。したがって、カートリッジは、少なくとも１つのセンサ２０５を各々が備える複数のセンサ凹部を有することができる。図９Ａが、例えば、３つのセンサ・チップ２０５Ａ、２０５Ｂ及び２０５Ｃをそれぞれ包含する３つのセンサ凹部２３０Ａ、２３０Ｂ及び２３０Ｃを示す。示される実施例では、第１のチップが４つのセンサを有し、第２のセンサが３つのセンサを有し、第３のセンサが２つのセンサを有し、したがって、センサ・アレイが９つの異なるセンサを備える。

センサが反応する分析物質／性質は、一般に、ｐＨ、ｐＣＯ_２、ｐＯ_２、グルコース、乳酸、クレアチニン、尿素、ナトリウム、カリウム、塩化物、カルシウム、マグネシウム、リン酸、ヘマトクリット、ＰＴ、ＡＰＴＴ、ＡＣＴ（ｃ）、ＡＣＴ（ｋ）、Ｄ−ダイマー、ＰＳＡ、ＣＫＭＢ、ＢＮＰ及びＴｎＩなど、並びに、それらの組み合わせ、から選択されてよい。好適には、分析物質は全血である液体試料中で試験されるが、血液、血清、血漿、尿、脳脊髄液、唾液、及び、それらの修正形態、を含めた別の試料が使用されてもよい。修正には、希釈、濃縮、及び、抗凝血薬などの添加などが含まれてよい。試料の種類がいずれの場合でもあっても、試料はデバイスの試料入口ポートで収容され得る。

異なる試験が種々のカートリッジタイプで多様な組み合わせでユーザに提示され得ることから、これらの試験を外部指示することが所望される可能性がある。例えば、ｐｈ、ｐＣＯ_２及びｐＯ_２の３つの試験が１つのカートリッジ内で組み合され得る。これらの試験は血液ガスの組成を決定するのに医者によって使用され、この種類のカートリッジが概してＧ３＋として指定される。ユーザによって認識されるのを容易にするために、この指定は任意選択でカートリッジの実質的剛性領域又は実質的可撓性領域内にエンボス加工され得（成形中又はその後）、例えば、サム・ウェル２９１領域のプラスチック上にエンボス加工され得る。任意選択の製造表示ラベルが彫り込まれるか又はエンボス加工されてもよいが、これは行われなくてもよい。例えば、別の実施例では、所望される指示を行うためにカートリッジにステッカが付けられてもよい。別の態様では、この目的のために、レーザ・マーキング、熱転写印字、パッド印刷、又は、インクジェット印刷が採用されてもよい。明確に、別の試験の組み合わせのために別の指定又はシンボルが任意選択で使用されてもよく、これらはカートリッジの外側の別の場所に位置してよい。また、例えばＧ３＋に対しては赤、別の種類に対しては別の色といったように、異なる複数の色の可撓性プラスチック部分が使用されてもよいことに留意されたい。別法として、試料を例えばＶａｃｕｔａｉｎｅｒ（商標）に引き入れるときに試料に特定の抗凝血薬を添加する血液試料を必要とするようなカートリッジに対して異なる色が使用されてもよい。これらの広く使用される血液採取デバイスは、抗凝血薬の種類を指示するために異なる色のプラスチック・トップ（ｐｌａｓｔｉｃ ｔｏｐ）を使用する。例えば、グリーン・トップコードはリチウムヘパリンであり、パープル・トップコードはエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ：ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ）である。したがって、パープルトップのチューブ内に採取される試料を必要とするＢＮＰ試験は、やはり、パープルの可撓性成形部分を備えるカートリッジであってよい。同様に、グリーンの組み合わせはＴｎＩ試験に適する。このような組み合わせにより、不適切な抗凝血薬を用いることにより試料採取に付随するエラーをユーザが生じさせることが減少する。

カートリッジが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる本願の譲受人に譲渡された特許文献１３に記載されるプロセスにより、在庫管理システムによりポイント・オブ・ケアで管理され得る。

一般に、本発明のカートリッジは、センサ信号を読み取るポータブル機器と併せて使用される一回使用の使い捨てデバイスを備える。好適には、センサは超微細加工されるか、又は、大量に再現可能な手法で少なくとも製造される。センサの基本動作原理には、例えば、電気化学、アンペロメトリック、電気伝導度測定、ポテンシオメトリック、光学、吸収度、蛍光、発光、圧電気、表面弾性波、及び、表面プラズモン共鳴が含まれてよい。

本発明はまた、デバイスの概念に加えて、液体試料中の分析物質を測定するための試験カートリッジを作る方法を含む。これは、第１の実質的剛性ゾーン及び第２の実質的可撓性ゾーンを有するカバー部分と、第２の実質的剛性ゾーンを有するベース部分とを備えるハウジングを成形することを伴い、これらの相補的な半体は当接されるときに１つ又は複数の導管を形成する。ツーショット成形プロセス中、可撓性材料又は剛性材料が少なくとも１つのセンサ凹部２３０を形成する。成形ハウジングが金型から取り外されると、少なくとも１つのセンサ２０５が、上述したような例えば較正ポーチ及びガスケットなどの別の任意選択の要素と共に、少なくとも１つの凹部２３０内に挿入される。この後、例えばカバー及びベースである相補的な半体が当接されることによりハウジングが閉じられ、これらの相補的な半体が対向してハウジングを一体に密閉する。この密閉プロセスが少なくとも１つのセンサ２０５の少なくとも一部分の上に導管を備えるカートリッジを形成し、それにより、例えば血液などの流体試料或いは例えば較正流体又は洗浄液などの別の流体が１つ又は複数の導管を通って移動して少なくとも１つのセンサ２０５に接触することが可能となる。

さらに、完成したカートリッジは１つの特徴を有することができ、それにより、ユーザによる試料入口ポート２９５を閉じるか又は開ける動作により、次の動作のためのエネルギーが保存されるか又は提供される。例えば、試料入口ポート２９５を閉じるか又は開ける動作により、導管のうちの１つ又は複数の導管内の所望される位置まで試料又は較正流体を押し込むことができる。代替的実施例では、ボタンを押すか又はレバーを動かすことにより、カートリッジが分析器のハウジング内に挿入される前に、次の動作のためのエネルギーが発生され得るか又は保存され得、次いで、このエネルギーは一定時間経過後に解放され得る。例えば、ボタンは、電荷を発生させる及び／又は保存するためのベローを備えることができる。

実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーン
本発明の好適な実施例が図４Ａ〜４Ｅに示される（閉じた形態のカートリッジ２００）。好適には液体試料中の分析物質（又は、試料の性質）を測定することができる試験カートリッジ２００が、実質的剛性材料で形成される実質的剛性ゾーン２２０及び実質的可撓性材料で形成される実質的可撓性ゾーン２２２を備えるカバー部分２０１を有する成形ハウジングを備える。さらに、成形ハウジングが実質的剛性材料で形成される実質的剛性ゾーン２２４を備えるベース部分２０２を有する。

本明細書で使用される「実質的剛性」及び「実質的可撓性」という用語は互いに相対的なものであり、したがって、実質的剛性ゾーン又は材料は実質的可撓性ゾーン又は材料と比較してより硬く、弾性が低い。一部の例示の実施例では、実質的剛性ゾーン又は材料は、実質的可撓性ゾーン又は材料の硬さより少なくとも２５％高い、例えば少なくとも５０％高い絶対硬度値を有するか、又は少なくとも１００％高い絶対硬度値を有する。本明細書で使用される「硬さ」は、ショアＡ／Ｄデュロメータ、ロックウェル硬さ試験機、又は、別の押込硬さ検出器のいずれかによって決定される押込硬さを意味する。弾性に関しては、実質的剛性ゾーン又は材料は、好適には、実質的可撓性ゾーン又は材料と比較して、少なくとも１０倍高い、少なくとも１００倍高い、又は少なくとも１０００倍高いヤング率を有する。

実質的剛性ゾーンは実質的剛性材料で形成され、好適には、射出成形可能プラスチックから成形される。実質的剛性ゾーンは、例えば、ＰＥＴから成形され得、より好適には、ＰＥＴＧ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ又はＳＫ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）などの射出成形され得るＰＥＴ共重合体から成形され得る。別法として、実質的剛性ゾーンは、ＡＢＳ、ポリカーボネート（ポリ芳香族カーボネート又はポリ脂肪族カーボネートのいずれかであり、好適にはビスフェノールＡ由来のポリカーボネート）、又はそれらの混合物で形成されてもよい。同様に、ポリスチレン、トパーズ（Ｔｏｐａｚ）、ＰＭＭＡなどのアクリル重合体が使用されてもよい。

実質的剛性材料の具体的な性質は多様であってよいが、好適な実施例では、実質的剛性材料は少なくとも５０ショアＤのショアＤ硬さを有し、例えば少なくとも８０ショアＤ又は少なくとも９０ショアＤを有する。ロックウェルＲ硬さに関しては、実質的剛性材料は、好適には、少なくとも５０、少なくとも８０又は少なくとも１００の硬さを有し、例えば、約５０から１３０、約９０から１２０、又は、約１００から１１０の硬さを有する。実質的剛性材料は、好適には、約１．０を超える比重を有し、例えば、１．０から１．５又は１．２から１．３の比重を有する。上で示したように、実質的剛性材料は、好適には、特に実質的可撓性材料と比較した場合、実質的に非弾性である。実質的剛性材料は、任意選択で、少なくとも２０００ＭＰａのヤング率を有し、例えば少なくとも２５００ＭＰａ又は少なくとも２８００ＭＰａのヤング率を有する。範囲に関しては、実質的剛性材料は、任意選択で、１５００から３５００ＭＰａのヤング率を有し、例えば２０００から３３００ＭＰａ又は２８００から３１００ＭＰａのヤング率を有する。

実質的可撓性ゾーンは実質的可撓性材料で形成され、好適には、射出形成可能な熱可塑性エラストマーから成形され、その例には、種々のゴム、Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）、Ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔ Ｋ（商標）、及び、それらの混合物が含まれる。Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）（例えば、Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）Ａ２ ５００４５０Ｍ）は、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）、ゴム、パラフィン系オイル、及び、ポリプロピレンから形成される射出成形可能なＶＴＣ熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）である。本発明で任意選択で使用される追加の実質的可撓性材料には、ニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ、クロロプレン、エチレンプロピレンゴム、フルオロシリコーン、パーフルオロエラストマー、シリコーン、過フッ化炭化水素、又は、ポリアクリレート、のうちの１つ又は複数が含まれる。実質的可撓性材料がゴムである場合、ゴムは好適には、ＵＳＰ Ｃｌａｓｓ ＶＩを合格した一連のゴムから選択され、パラフィン系オイルは、軽質流動パラフィンのための好適にはＥｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈａｒｍａｃｏｐｏｅｉａに準拠する薬用ホワイト・オイルであり、ポリプロピレンはＵＳＰ Ｃｌａｓｓ ＶＩを合格した医療グレードである。Ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔ Ｋ（商標）のＴＰＥもやはり射出成形可能であり、水和スチレンブロック共重合体に基づく。Ｔｈｅｒｍｏｌａｓｔ ＫのＴＰＥもやはりＵＳＰ Ｃｌａｓｓ ＶＩに認定されており、例えば、ＡＢＳ及びＰＣなどの多くの材料と組み合せて使用され得る。

実質的可撓性材料の具体的な性質は多様であってよいが、例示の実施例では、実質的可撓性材料は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＡＳＴＭＤ２２４０（４ｍｍ）で決定した場合に、３０から９０ショアＡの範囲のショアＡ硬さを有し、例えば４０から６０ショアＡ又は４０から５０ショアＡの範囲のショアＡ硬さを有する。実質的可撓性材料は、好適には、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＡＳＴＭＤ６３８で決定した場合に、１００％のひずみで、０．１から６ＭＰａの弾性係数を有し、例えば、０．５から３ＭＰａ又は１から２ＭＰａの弾性係数を有し、３００％のひずみで、０．２から８ＭＰａの弾性係数を有し、例えば、１から５ＭＰａ又は１から３ＭＰａの弾性係数を有する。実質的可撓性材料は、好適には、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＡＳＴＭＤ７９２で決定した場合に、０．７から１．２の具体的な比重を有し、例えば０．８から１．２又は０．９から１．１の比重を有する。

理想的には、実質的可撓性ゾーンを形成するのに使用される材料は実質的剛性材料に対して良好な接着性を有する。２つの材料は、好適には、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＲｅｎａｕｌｔＤ４１ １９１６の規格に従って決定した場合に、５０ｍｍで、少なくとも４Ｎ／ｍｍの剥離力を有し、例えば、少なくとも６Ｎ／ｍｍ又は少なくとも８Ｎ／ｍｍの剥離力を有する。範囲に関しては、材料は、好適には、５０ｍｍで、４Ｎ／ｍｍから２０Ｎ／ｍｍの剥離力を有し、例えば６Ｎ／ｍｍから１０Ｎ／ｍｍ又は８Ｎ／ｍｍから１０Ｎ／ｍｍの剥離力を有する。ＲｅｎａｕｌｔＤ４１ １９１６の規格では、１３０×２０×２ｍｍの実質的可撓性材料の試料が１３０×２２×２ｍｍの実質的剛性材料の試料に付着される。引っ張り試験機が実質的可撓性材料の短い縁部（２０ｍｍ）をクランプするように固定され、実質的可撓性材料が、可撓性クランプに固定されている下にある実質的剛性材料から剥がされる。実質的可撓性材料が実質的剛性材料から５０ｍｍ剥がされるまで、引っ張り試験機に加えられる力が増大される。

カートリッジ製造
これまで、ペン、歯ブラシ及び自動車部品などのプラスチック製品を製造する場合にはツーショット射出成形が使用されている。特には、この技術はコンピュータ・キーボート（特許文献１４を参照）及び例えば特許文献１５及び特許文献１６の別の構成要素に適用されている。後者は、ゴム部分及び非ゴム部分を備える部品を成形することに対処している。特許文献１７が、ヒンジ部分を折り畳むことによってデバイスが形成されるような、２つの異なるプラスチックを使用するツーショット成形プロセスを開示しているが、この概念は、感湿性のアイテムをパッケージングするためのデバイスのみに対して適用されている。関連する特許文献１８及び係属中の特許文献１９も参照されたい。特許文献２０が、センサ・ストリップのスタックのためのバイアルとして機能するヒンジを備えるツーショット成形されるデバイスを説明しており、特許文献２１が類似するがＲＦＩＤタグを備える容器に対応している。最後に、特許文献２２が、赤血球を排除する血液分離層を有する折り畳まれる試験ストリップを説明しており、例えば、ここでは、分離層が金属塩で処理される。

図５に示されるように、本発明によるカートリッジを製造するための好適な実施例は、カートリッジ・ハウジングをツーショット成形することを伴う。第１のステップで、ＰＥＴＧなどの実質的剛性材料を使用して、ハウジングのカバーの実質的剛性部分が第１の金型キャビティへ射出成形される。次いでこの部分が好適には自動で第１の金型キャビティから取り外され、実質的可撓性材料の所望される位置に対応するボイドを備える第２の金型キャビティ内に挿入される。密閉した後、第２のステップで、例えば熱可塑性のＭｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）などの実質的可撓性材料が射出成形され得、それにより完全なカバーが形成される。第３のステップで、ＰＥＴＧなどの実質的剛性材料を使用して、ハウジングのベースの実質的剛性部分が第１の金型キャビティへ射出成形される。上述のプロセスは、ツーショット成形プロセスを使用してカバーを形成する第１及び第２のステップと、ワンショット成形プロセスを使用してベースを形成する第３のステップとを含むように説明されるが、カートリッジ内で実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンが位置する場所によっては、カバーがワンショット成形プロセスを使用して形成され得、ベースがツーショット成形プロセスを使用して形成され得るか、又は、カバー及びベースの両方がツーショット成形プロセスを使用して形成され得ることを理解されたい。

当業者には理解されるであろうが、例えば実質的剛性材料及び実質的可撓性材料といった射出成形される材料は、好適には、クラックが発生するのを回避するために実質的に湿気を含まない。好適な実施例では、第１及び第２の射出ステップ及び解放ステップのサイクル時間は両方のステップともに約５秒程度である。第１及び第２のショットの実際の金型デザインは、例えば、図４Ａ〜４Ｅ、７Ａ〜７Ｅ及び８Ａ〜８Ｅの種々の描写で示される部品に対応していてよい。好適な金型寸法も図４Ａ〜４Ｅ及び５のところで上述した幾何形状から推論される。

好適な成形プロセスは、当技術分野では、リフト・アンド・ターン・モールディング（ｌｉｆｔ ａｎｄ ｔｕｒｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）、回転成形、コア・バック・シークエンシング・モールディング（ｃｏｒｅ ｂａｃｋ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｍｏｌｄｉｎｇ）、又は、オーバー・モールディング（ｏｖｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ）と称される。好適な実施例では、リフトアンドターンタイプの金型が２つの別個のキャビティを含有する。第１のセットが第１のショットで実質的剛性ゾーンを形成し、その後で実質的剛性ゾーンが取り外され、回転されて第２のキャビティ内に挿入され、第２のキャビティが第２のショットで実質的可撓性ゾーンを形成する。各キャビティは１つ又は複数のプラスチック射出ゲートを有する。成形は、クランプ力のための適切なトン数の、適切な金型サイズのプレスで実施される。この一般的なタイプの成形プレスは、特には、Ｎｅｓｔａｌ、Ｅｎｇｌｅｓ、Ｒｏｂｏｓｈｏｔによって製造されている。

本発明はツーショット成形のみに限定されない。例えば、３つの異なる材料を単一の部品として成形するのを可能にするスリーショット金型が採用されてもよい。具体的には、可撓性領域の２つの分離される領域が例えば使用を補助するために異なる色で形成され得る。別法として、第３のショットが乾燥剤プラスチック材料をハウジング内に成形することができる。いくつかのセンサは感湿性を有することから、乾燥剤をカートリッジに直接に封入することが所望される場合もある。複数のキャビティが使用され得ることは明らかであるが、コスト及び製造の容易さの両方を考慮して、可能である場合には個別の成形ステップの数が最小とされる。

好適な自動プロセスでは、カートリッジ組立システムが、入ってくる未装着のカートリッジ・ハウジングを自動のメイン・ムーバ上に配置するように方向付け、この自動のメイン・ムーバが組立プロセスを通してハウジングを横断する。第１の位置では、センサ・チップがチップ・ウエハ・トレイ又はウエハ・フィルム・フレームから抜き取られ、方向付けられ、カートリッジ・ハウジング内のチップ・ウェル内に配置され得る。第２の位置では、ハウジングを移動させる前に、インテリジェントな自動視覚システムによって損傷の検査が実施され得る。次のステップで、カートリッジ・ハウジングが較正パック・ステーションまで移動させられ得、較正パック・ステーションがバルク・フィーダから較正パックを取り出してその較正パックをカートリッジ・ハウジング内に挿入する。次のステーションで、ハウジングが自動で当接されて閉じられ得（任意選択で、介在する両側接着テープ・ガスケットを用いる）、位置合わせピンがホット・ステーキング又はコールド・ステーキングされ、それらの位置合わせピンが、ハウジングの２つの半体を一体に結合又はロックさせてそれらの間に導管を形成させるような位置まで変形させられる。図６Ａ〜６Ｃを参照して上述したように、別の固定手段が採用されてもよい。最後のステップで、完成したカートリッジが、好適には、自動パッケージング・ユニットまで運搬するための連続フィード・ベルト・コンベヤ上に配置される前に、検査される。

好適な実施例では、メイン・ムーバがラインを通して複数の部品を同時に移送し、各ステーションは個別ではあるが協力して動作する。システム全体は、好適には、約０．５秒から３．０秒ごとに約１個のカートリッジを完成させるような速度で動作する。メイン・ムーバは例えば、コンベヤ、リニア・モータ、開ループ制御又は閉ループ制御を用いるインデクシング・コンベヤ（ｉｎｄｅｘｉｎｇ ｃｏｎｖｅｙｅｒ）、或いは、類似のデバイスであってよい。

センサ・チップは好適にはハウジング内で抜き取られて定位置に配置され、ここでは、関節式ロボット・アーム又は正確なＸ、Ｙ及びＺのガントリが用いられる。別法として、チップをチップ・ウェル内に配置することは視覚的に補助され得るか又は見えない場所での自動配置によって実行され得る。チップがチップ・ウェルに対して圧縮嵌合されることを理由として、チップを受けるプラスチック・ハウジングの実質的可撓性部分がわずかに変形することから、この配置機構は、好適には、チップを挿入する前に実質的可撓性材料を変形させるための拡大装置を有する。このステップの後、ラインスキャン・インライン・カメラ又はエリアスキャン・インライン・カメラが、自動挿入により不規則性又は損傷が生じていないかどうかのためにチップを検査することができる。欠陥が検出された場合、問題のあるハウジングがアセンブリ・ラインから自動で取り除かれ、補修可能材料又はスクラップのいずれかとして指定される。

密閉ポーチ（較正パック）挿入モジュールに関しては、密閉ポーチのバルク・フィーディング及び方向付けが好適には振動タイプのシステムによって行われるが、別法として、遠心力タイプのシステム、ラダー・タイプのシステム又はウォーターフォール・タイプのシステムに基づいてもよい。密閉ポーチがベース内の密閉ポーチ凹部領域内に配置されるとき、密閉ポーチがさらに定位置でステーキング又はピン留めされ得、それにより移動することが防止される。

本発明では、一体成形される位置合わせ突起部が、コールド・ステーキング、ホット・ステーキング、スエージング、超音波溶接、又は、レーザ溶接などの手法により、ベースを密閉するのに必要となるクランプ力を提供しながら、ベースに対するカバーの位置合わせを向上させる。これらの位置合わせ突起部はまた、自己位置合わせするスナップ一体嵌合を組み込むように修正され得る。好適な製造プロセスでは、カートリッジのカバー半体が相補的なベース半体に当接され、それにより位置合わせ突起部がそれらのそれぞれの位置合わせ孔に係合され、コールド・ステーキングにより位置合わせ突起部の端部が変形し、それにより、カバー半体及びベース半体の一体に効果的にクランプされる。それほど好ましくはないが、任意選択で、例えばエポキシなどの接着樹脂又は成形可能樹脂が使用される。

ステーキング・プロセスの後、カートリッジが耐湿性容器内にパッケージングされ得、好適には、ＰＥＴＧ、ポリスチレン、又は、箔層を備えるプラスチック・ラミネートなどの熱成形可能材料で形成されるポーチ内にパッケージングされる。次いで、主パッケージが箱詰め及び包装のために二次パッケージング・ユニット内に入れられ得る。

キャピラリー・ストップ
図１０が、本発明の代替的実施例による、図７Ａで網状線領域２９７として示される、キャピラリー・ストップ領域の拡大図を示す。実質的可撓性ゾーン３５０及び３５１の一部分が、例えば試料保持チャンバ３００又は導管２７５である導管の壁のうちの２つの壁を形成する。さらに、実質的可撓性ゾーン３５５の一部分が導管の壁のうちの少なくとも１つの壁を形成する。一実施例では、閉じられた密閉位置にあるとき、実質的可撓性ゾーン３５０及び３５１がガスケットを形成し、このガスケットが基本的に導管の位置を決定して画定する。図４Ａ〜４Ｅに関しては、ハウジング（図示せず）の相補的頂部分２０１が底部分２０２に当接され、それにより、実質的可撓性ゾーン３５０及び３５１の露出表面が接触し、下方のスペースが閉じられ、導管が形成される。この点に関して、ガスケットが導管の幾何形状及び寸法を画定する。断面積は導管に沿って変化してよいが、一般に、約０．１ｍｍ^２から約１０ｍｍ^２の範囲内にあり、センサ領域２３０の上方の導管２７５の領域では通常は約１ｍｍ×２ｍｍであることに留意されたい。また、ガスケットが、動作中に流体及び／又は空気が導管から漏洩するのを防止するのを補助する適合する密閉縁部３６０Ａをさらに備えること、すなわち、導管が確実に液密及び／又は気密となることに留意されたい。いずれかの側で狭くなる３６０Ａの部分（図１０の縁部３６０Ｂを参照）がキャピラリー・ストップを形成し、すなわち、カートリッジに血液試料を混入させるときに例えば血液試料などの試料を停止させるところである導管内の位置を形成することに留意されたい。また、明確に画定される止め部が、その後で所定の試料体積を計量するのを可能にする。さらに、***剛性部分３６５が隣接する剛性部分からわずかに突き出る。これは、キャピラリー・ストップの断面積を狭くする働きもする。キャピラリー・ストップを超えるように血液を移動させるためには、エア・ブラダ３７０（図７Ａ及び７Ｃに示される）から空気を排出する必要があり、これは、置き換え可能な膜２２５（図８Ａ〜８Ｄに示される）を介して機器１０２（図２に示される）によって作動される。これらの特徴の組み合わせにより、分析サイクル中に試料がいかなる較正流体からも確実に分離されて維持されるようになる。代替的実施例では、キャピラリー・ストップは、例えばダイカット又はレーザ切断される孔などのガスケット２１０内の小さい開口部によって形成され、ここでは、この開口部が導管の２つの部分の間に狭い部分を形成する。

本明細書で説明されて開示される本発明は従来のデバイスと比較して多数の利益及び利点を有する。これらの利益及び利点には、限定しないが、使用が容易であること、及び、製造のすべてのステップとは言わないまでもほとんどのステップが自動化されることが含まれる。種々の好適な実施例に関連させて本発明を説明してきたが、本発明の精神から逸脱することなく、種々の修正、置換、省略及び変更がなされ得ることを当業者であれば認識するであろう。したがって、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲のみによって限定されることを意図される。

Claims (20)

1. 分析物質、又は、液体試料の性質を測定することが可能であるカートリッジであって、前記カートリッジが
   第１の実質的剛性ゾーン、及び
   実質的可撓性ゾーン
   を有する頂部分と、
   第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分と
   を備えるハウジングと、
   センサを収容する少なくとも１つのセンサ凹部と、
   前記頂部分と前記底部分との間に位置するガスケットと
   を備え、
   前記ハウジングの前記頂部分及び前記底部分が一体に結合され、それにより、前記センサの少なくとも一部分の上に導管が形成され、
   前記ガスケットが前記導管を画定して密閉し、
   前記ガスケットが前記ハウジングの前記頂部分と前記底部分との間の実質的に全領域を覆う
   カートリッジ。
2. 前記少なくとも１つのセンサ凹部が前記底部分内に形成される、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記頂部分が前記導管の頂部分を形成し、前記底部分が前記導管の底部分を形成し、前記頂部分を前記底部分に当接させるときに前記導管が形成される、請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記第１の実質的剛性ゾーン、前記第２の実質的剛性ゾーン又は前記実質的可撓性ゾーンのうちの少なくとも１つが単一の連続するゾーンである、請求項１に記載のカートリッジ。
5. 前記第１の実質的剛性ゾーン、前記第２の実質的剛性ゾーン又は前記実質的可撓性ゾーンのうちの少なくとも１つが、複数の非連続ゾーンを備える、請求項１に記載のカートリッジ。
6. 前記実質的可撓性ゾーンの一部分が前記導管の壁のうちの少なくとも２つの壁を形成し、
   前記第２の実質的剛性ゾーンの一部分が前記導管の壁のうちの少なくとも１つの壁を形成する
   請求項１に記載のカートリッジ。
7. 前記導管が、密閉可能試料入口ポート、試料保持チャンバ、感知領域、及び、廃棄チャンバをさらに備える、請求項１に記載のカートリッジ。
8. 前記導管が密閉可能試料入口ポート及び試料保持チャンバをさらに備え、前記試料保持チャンバの一部分の断面積が前記試料入口ポートを基準として遠位側に減少する、請求項１に記載のカートリッジ。
9. 前記導管が密閉可能試料入口ポートをさらに備え、前記第１の実質的剛性ゾーンの一部分が密閉部材を形成し、前記実質的可撓性ゾーンの一部分が前記密閉部材上にシールを形成し、前記シールを備える前記密閉部材が前記試料入口ポートに係合可能であり、それにより液密シールが形成される、請求項１に記載のカートリッジ。
10. 前記センサが、電気化学、アンペロメトリック、電気伝導度測定、ポテンシオメトリック、光学、吸収度、蛍光、発光、圧電気、表面弾性波、及び、表面プラズモン共鳴センサからなる群から選択される、請求項１に記載のカートリッジ。
11. 前記頂部分が内部表面をさら備え、前記底部分が、前記頂部分の前記内部表面に対して相補的である内部表面をさらに備え、
    前記頂部分及び前記底部分が一体に結合され、それにより、前記頂部分及び前記底部分の前記２つの相補的な内部表面が閉位置で当接されて接続される
    請求項１に記載のカートリッジ。
12. 分析物質、又は、液体試料の性質を測定するための試験カートリッジを製造する方法であって、前記方法が
    （ａ）（ｉ）第１の実質的剛性ゾーン及び実質的可撓性ゾーンを有する頂部分と、（ｉｉ）第２の実質的剛性ゾーンを有する底部分とを備えるハウジングを成形するステップであって、前記第２の実質的剛性ゾーンが少なくとも１つのセンサ凹部を備える、ステップと、
    （ｂ）前記頂部分と前記底部分との間に位置するガスケットを提供するステップと、
    （ｃ）前記センサ凹部内にセンサを挿入するステップと、
    （ｄ）前記頂部分を前記底部分に当接させるステップと、
    （ｅ）閉位置で前記ハウジングを密閉するステップと
    を備え、
    前記密閉するステップにより前記カートリッジが形成され、前記カートリッジが前記センサの少なくとも一部分の上に導管を備え、
    前記ガスケットが前記導管を画定して密閉し、
    前記ガスケットが前記ハウジングの前記頂部分と前記底部分との間の実質的に全領域を覆う、
    方法。
13. 前記第１の実質的剛性ゾーンが第１の射出成形ステップで形成され、前記実質的可撓性ゾーンが第２の射出成形ステップで形成される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の実質的剛性ゾーン、前記第２の実質的剛性ゾーン又は前記実質的可撓性ゾーンのうちの少なくとも１つが単一の連続するゾーンとして成形される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記実質的可撓性ゾーンが複数の非連続の可撓性ゾーンとして成形される、請求項１２に記載の方法。
16. 第２の実質的可撓性ゾーンを有するように前記底部分を成形するステップをさらに含み、前記センサ凹部が前記第２の実質的可撓性ゾーンの一部分内に成形される、請求項１２に記載の方法。
17. 前記センサ凹部が前記第２の実質的剛性ゾーンの一部分内にある、請求項１２に記載の方法。
18. 前記第１の実質的剛性ゾーン及び前記第２の実質的剛性ゾーンがポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）から成形される、請求項１２に記載の方法。
19. 前記第１の実質的剛性ゾーン及び前記第２の実質的剛性ゾーンが、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、トパーズ、アクリル重合体、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、及び、それらの組み合わせからなる群から選択される材料から成形される、請求項１２に記載の方法。
20. 前記実質的可撓性ゾーンが熱可塑性エラストマーから成形される、請求項１２に記載の方法。