JP6483144B2 - 流体を撹拌および分注するためのカートリッジ、自動分析器ならびに生体試料を分析する方法 - Google Patents

Description

本発明は生体試料の分析に関し、特に生体試料の分析を行う目的で流体のマイクロ流体部分を分注するためのカートリッジに関する。

医学研究室では、体外診断が通例生体試料に行われる。そのような試験はピペットを用いて手動で行われるか、またはことによると、自動分析器を用いて行われてよい。自動分析器は、生体試料中の物質の量を測定するために生体試料に試薬を自動的に添加してよい。自動分析器は先行技術において公知である。たとえば、欧州特許ＥＰ１９５９２５７Ａ２は、複数の試薬カセットを保持するための試薬カセット保持機構を含む自動分析器を開示する。ＥＰ１９５９２５７Ａ２は、分析器が試薬ピペッタを有することを開示する。試薬ピペッタは、試料を含む容器に試薬を分注して化学反応を開始するために使用される。

いくつかの分析手順のため、分析のために使用される試薬の１つは微小粒子から成る流体であってよい。そのような流体を容器に保管すると、微小粒子は流体の比重と比較してより高いそれらの比重のために容器の底に沈殿する傾向があるであろう。流体が分析目的で使用され得る前に、微小粒子は、明確な規定量の微小粒子が規定量の流体とともに分注され得るように、懸濁した均一な状態に戻されなければならない。沈殿した微小粒子を再懸濁する１つの可能なやり方は微小粒子を含む流体を撹拌することである。

たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２４９５２６号は、混合機がバッグ内に位置決めされてバッグの試薬の混合を達成するプロセスバッグ容器を開示する。

本発明は、独立請求項で特許請求されるような、流体を撹拌および分注するためのカートリッジ、生体試料を分析するための自動分析器ならびに分析物を検出するための生体試料を分析する方法を提供する。本発明の実施形態は従属請求項に与えられる。

本発明の実施形態に従って、カートリッジは流体を受容するために動作可能な貯蔵室を備える。貯蔵室はたとえばポリエチレン、ポリプロピレンまたは貯蔵室に含まれる流体に適合する任意の他の材料で作成されてよいが、それに限定されない。貯蔵室は流体出口と、第１の軸受付きのカバーとを有する。カバーは、それが貯蔵室を周囲の空気から封止するように動作可能であるように設計されてよく、また貯蔵室から脱着可能であってよい。貯蔵室からカバーを取り去ることは、貯蔵室に流体を充填するために使用されてよい。たとえば、カバーはねじ蓋として設計されてよいか、または締付デバイスもしくは他の締結手段を用いて貯蔵室に添付されてよい。カバーの第１の軸受はたとえば磁気軸受、摩擦軸受、玉軸受または後述されるような第１の軸受の使用に適する任意の他の種類の軸受であってよい。

カートリッジは、攪拌機および軸を備え、攪拌機が貯蔵室内に配置される撹拌組立体をさらに備える。軸は攪拌機に接続されて、それによって攪拌機に回転動力を伝達するように適合される。その結果、撹拌組立体は、貯蔵室内で流体を撹拌して流体内に含まれる粒子を再懸濁するように適合される。軸は少なくとも部分的に貯蔵室内に配置される。攪拌機および軸によって形成される撹拌組立体は第１および第２の位置間で移動されるように適合される。

いくつかの実施形態では、第１の位置は撹拌組立体の第１の軸方向位置に相当してよく、第２の位置は撹拌組立体の第２の軸方向位置に相当してよい。代わりにまたは組み合わせて、第１の位置は撹拌組立体の第１の回転角度範囲に相当してもよい一方で、第２の位置は撹拌組立体の第２の回転角度範囲に相当する。

撹拌組立体が第１の位置にあるときに、撹拌組立体は流体出口を封止する。このために、撹拌組立体の攪拌機または軸はたとえば流体出口に突出して、それによって貯蔵室の流体出口と形状ロック固定を形成してよい。代わりに流体出口は、撹拌組立体が流体出口に突出する間に撹拌組立体を所定の角度範囲に回転させることによって開放または封止されてもよい。このために、撹拌組立体および流体出口または貯蔵室自体は、少なくとも部分的に整列させられると経路を形成して流体が貯蔵室から流出することを可能にする溝を備えてよい。

貯蔵室の流体出口に突出する間、撹拌組立体は、攪拌機が第１および第２の軸受によって画定される軸まわりに回転され得るように、貯蔵室および／または流体出口と第２の軸受を形成するように動作可能である。その結果、撹拌組立体は、第１の位置にあるとき、貯蔵室内で流体を撹拌して流体内に含まれる粒子を再懸濁するように適合される。第２の軸受はたとえば熱可塑性エラストマまたは摩擦封止を形成するのに適する任意の他の材料から成ってよい。

いくつかの実施形態では、撹拌組立体は貯蔵室の流体出口に突出することによって流体出口を封止してよい。
撹拌組立体が第２の位置にあるとき、流体出口はもはや封止されず、したがって流体はカートリッジから分注され得る。撹拌組立体を第１および第２の位置間で切り替えることは、たとえば撹拌組立体を貯蔵室内で昇降させることに相当してよい。一旦撹拌組立体が下降されると、撹拌組立体の攪拌機または軸は流体出口に延在して、それによってそれを封止してよい。撹拌組立体を上昇させることは、軸または攪拌機を流体出口から取り去って、それによって流体が分注され得るように流体出口を開放してよい。

本発明の実施形態は、カートリッジの底部に沈殿する粒子を含む懸濁液または分散液である流体を保管および分注するために有益であってよい。分析を行う目的で流体の一部を分注する前に、沈殿した粒子または少なくとも沈殿した粒子の一部は撹拌組立体を用いて流体を撹拌することによって懸濁される。攪拌機のための適切な回転数でかつ適切な期間、流体を撹拌することによって、沈殿した粒子は、粒子が懸濁した状態に戻されるように流体と混合される。換言すれば、沈殿した粒子は撹拌組立体を用いて流体を撹拌することによって再懸濁される。これは、分析を行う目的でカートリッジから分注量が分注される前に、懸濁液の流体部分の粒子の濃縮および分布が所定のレベルに達するという利点を有してよい。これは、分析が再現可能な程度の精度で行われ得ることを確実にする。いくつかの実施形態では、粒子が以下：磁気ビーズ、磁化ポリスチレンビーズ、ラテックスビーズ、ガラスビーズ、およびその組合せの任意の１つを備え、かつ／または粒子がビオチン化抗体を結合するために被覆されるかまたは抗体で被覆される。いくつかの実施形態では、ビオチン化抗体を結合するための被覆がストレプトアビジンである。

本発明の実施形態は、撹拌組立体がカートリッジの一体部分として設計されるという利点をさらに有してよい。したがって、撹拌組立体はこの単一のカートリッジ内で流体のために使用されるのみであり、他のカートリッジに含まれる他の流体と接触することはないであろう。攪拌機を複数の流体ではなく単一の流体のためにのみ使用することは、攪拌機が異なる流体を撹拌した後に適切に洗浄されない場合に発生することがある流体の汚染を防止する。加えて、撹拌工程後に撹拌組立体を洗浄することは必要でなくてよく、これは分析サイクルの所要時間を削減する。

さらに、実施形態に係るカートリッジは複数の混合および分注サイクルの間周囲の空気から封止されるままであって、それによってカートリッジに含まれる流体の悪化を引き起こすことがあるカートリッジへの空気の侵入を防止してよい。

上述の実施形態の別の利点は、撹拌組立体がカートリッジに含まれる流体を撹拌する目的で、ならびにカートリッジの流体出口を封止および開放するために使用されることであってよい。したがって、分注工程の間流体出口を封止および開放するための追加の弁も、そのような弁の動作を制御するための追加の手段も必要ない。さらに、封止手段としての撹拌組立体の使用は、カートリッジがさらなる手段なしで容易に封止され得るので、それらの移送を容易にする。

「カートリッジ」は、本明細書で理解されるように、流体を保管および分注するための容器を備える。カートリッジは自動分析器の保持器の機械的インタフェースに適合する機械的インタフェースを有してよい。カートリッジおよび自動分析器の機械的インタフェースは、カートリッジが空であるときにカートリッジが新しいカートリッジと便宜に交換され得るように分析器の保持器へのおよびからのカートリッジの装着および解放を可能にしてよい。

いくつかの実施形態では、第１の軸受は撹拌組立体の第１の端での一部およびカバーの一部によって形成される。たとえば、撹拌組立体の第１の端ならびにカバーの一部は磁気要素を備えて、それによって磁気軸受を形成してよい。カバーの一部はそれが撹拌組立体の第１の端のための案内を形成するように設計されてもよく、その場合撹拌組立体の第１の端および／またはカバーの一部は滑り軸受での使用に適する材料で被覆されてよく、またたとえば２ｋ射出成形を用いて形成されてよい。被覆材料は軸受内の摩擦が軽減されるように選ばれてよい。たとえば、撹拌組立体の第１の端およびカバーの一部は変性熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）または類似の合成材料のような減摩剤で被覆されてよい。いくつかの実施形態では、撹拌組立体の第１の端での一部およびカバーの一部はそれらが第１の軸受として玉軸受を受容または形成するように設計される。軸受の部分を被覆する場合、被覆材料を選ぶときに配慮がなされるべきである。摩擦軸受の動作はカートリッジに含まれる流体に入ることがある摩耗粉を生じる危険を常に負うので、被覆材料は、たとえ被覆材料の一部が流体に入ったとしても、流体の有害な汚染は引き起こされないように選ばれるべきである。

第１の軸受を形成するさらに別の可能性は、カバーに穴を設けて、撹拌組立体の軸が穴を貫通できかつ穴の側壁と滑り軸受を形成できるようにすることである。しかしながら、流体の悪化を引き起こすことがあるので第１の軸受は周囲の空気がカートリッジに入れないように設計されるよう配慮がなされなければならない。

第２の軸受は撹拌組立体の第２の端での面および貯蔵室または流体出口の面によって形成される。軸受の種類は、撹拌組立体が第１の位置にある場合に軸受が貯蔵室を封止するのに適するように選ばれなければならない。たとえば、滑り軸受を使用してよい。

本発明のいくつかの実施形態では、貯蔵室のカバーは前述のように貯蔵室の開口を封止するように適合される。カバー自体は、それがたとえば貯蔵室に突出することによって軸に沿って延在して、それによって室の容量を削減するように設計されてよい。さらに、カバーは撹拌組立体の軸を受容するように適合される開口を有してよい。これは、第１の軸受が前述のようにカバーの開口の側壁および撹拌組立体によって形成される場合に相当する。カバーを、それが軸に沿って延在しかつ軸を受容するための開口を有するように設計することによって、カバーの開口は軸のための軸方向に細長いラジアル軸受を形成する。たとえば、カバーおよびそれぞれの開口は、それが撹拌組立体の軸の長さの半分の軸受を形成するように設計されてよい。しかしながら、軸受はそれが軸の長さの５分の４以下、４分の３以下、２分の１以下、４分の１以下、５分の１以下、８分の１以下または１０分の１以下に及ぶように設計されてもよい。

軸方向に細長い軸受は、カバーをそれが貯蔵室に突出するように設計することによって達成されるのみでなくてよいことが注意されなければならない。カバーを、それが貯蔵室から離れて向く反りを形成して、それによって貯蔵室外に配置される軸の部分のための軸受を形成するように設計することも可能である。しかしながら、いくつかの実施形態では、カバーは貯蔵室に突出してよく、そうすると流体出口とカバーの開口との間の距離は流体出口と貯蔵室の開口との間の距離より小さい。

撹拌組立体の軸のための経路状の案内として軸方向に細長い軸受を使用することは、特に第１の位置にあるときに、撹拌組立体の機械的安定性が増大されるという利点を有してよい。撹拌組立体の詰まりを引き起こすことがある、半径方向の力が撹拌組立体の部分へ作用する場合の撹拌組立体の傾動が防止されてよい。

いくつかの実施形態では、撹拌組立体は、撹拌組立体がその第２の位置にあるときに第１および第２の開口を形成するように適合される通気経路を備える。第１の開口は撹拌組立体がその第２の位置にあるときに貯蔵室外に配置される一方で、第２の開口は撹拌組立体がその第２の位置にあるときに貯蔵室内に配置される。その結果、撹拌組立体がその第２の位置にあるときに、貯蔵室の内部と周囲の空気との間の接続が形成され得、それによって撹拌組立体がその第２の位置にあるときに、貯蔵室の通気を可能にする。流体がたとえば流体出口を単に開放することによってカートリッジから分注されるのであれば、通気経路は有益であってよい。通気経路が設けられなければ、カートリッジの上部に真空が発生して、それによって流体が流体出口を通過するのを妨げてしまうことがある。したがって、特に吸引を提供してよい制御可能な分注器構成部品が使用されない場合、通気経路を設けることは分注手順を促進してよい。

しかしながら、カートリッジは、通気経路なしのかつ流体への吸引を生成する手段を使用しないカートリッジから分注量を分注することが可能であるように設計されてもよい。たとえば、カートリッジに含まれる流体量に対するカートリッジに含まれる空気量は、分注量の流体を分注することによって流体上の空気圧が、分注量がカートリッジから出るのを妨げる値まで低下することのないように選ばれ得る。さらに、貯蔵室を流体で充填するときに貯蔵室内に過剰圧力を生成することが可能であってよい。

いくつかの実施形態では、撹拌組立体は通気経路であって、貯蔵室外の撹拌組立体の外側部分から貯蔵室内の撹拌組立体の内側部分まで延在する通気経路を備えてよい。
本発明の実施形態に従って、撹拌組立体が第１の位置にある場合、通気経路は封止され、撹拌組立体が第２の位置にある場合、通気経路は開放している。これは、通気経路は流体の分注量がカートリッジから分注される際にのみ必要であるので、有益であってよい。本発明の実施形態に従って、カートリッジから分注量を分注することは、撹拌組立体が第２の位置にある場合にのみ可能である。したがって、通気経路は、撹拌組立体を第２の位置へ移動させることによってカートリッジを流体を分注するために準備するときに、自動的に開放される。通気開口を、撹拌組立体が第１の角度範囲に回転されると通気経路が封止され、なおかつ撹拌組立体が第２の角度範囲に回転されると通気経路が開放するように設計することも可能である。上述の実施形態を組み合わせることも可能である。

上述のように通気経路を設計することは、通気経路がいずれにせよカートリッジの一部である要素を用いて実現され、したがって追加の要素が必要でないという利点を有してよい。さらに、そのような通気経路の動作は、撹拌組立体を回転させるようにかつ撹拌組立体を第１および第２の位置間で移動させるように適合される組立体を用いて制御され得る。したがって、カートリッジの通気を提供および制御するのに追加の要素は必要でない。

いくつかの実施形態では、攪拌機は、アルキメデススクリュー、パドル混合機、プロペラ混合機、螺旋混合機またはインペラ混合機の１つであってよい。攪拌機の設計を選ぶとき、流体を撹拌するときに攪拌機が流体に含まれる粒子の被覆または粒子自体を損傷しないよう配慮がなされるべきである。損傷はたとえば攪拌機によって引き起こされる剪断歪のため引き起こされることがある。攪拌機の形状の他に、流体を撹拌するときの攪拌機の回転数もまた慎重に選ばれなければならない。

いくつかの実施形態では、カートリッジは貯蔵室から流体の分注量を分注するための制御可能な分注器構成部品をさらに備え、その場合分注器構成部品は貯蔵室の流体出口に接続される。分注器構成部品は、貯蔵室の出口から流体を受容し、その後作動されると流体を吐出するために動作可能である。本発明の実施形態に従う分注器構成部品は、分注される流体量、分注のタイミングならびに分注工程のための時間が制御され得るという点で制御可能であってよい。たとえば、分注器は流体出口に接続されるシリンダおよびピストンを備えてよい。カートリッジから流体を引き出すために、ピストンは流体出口から離れて移動されて、それによって貯蔵室に含まれる流体の分注量がシリンダに引き入れられるように真空を生じてよい。分注器構成部品から流体を分注するために、ピストンはカートリッジの流体出口に向けて逆に移動されて、それによってシリンダ内で流体へ圧力をかけてよい。分注量が分注され、単に貯蔵室に戻されないことを確実にするために、弁が使用されてよい。この弁機能は、撹拌組立体がその第２の位置にあるとき、撹拌組立体によっても提供され得る。その結果、流体の分注量が分注器構成部品から押し出されるであろう。しかしながら、分注器構成部品の他の実施形態が使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、分注器は流体のマイクロ流体部分を分注するためのマイクロ流体分注器であってよい。他の実施形態では、分注器はノズルを備えてよい。たとえば、分注器は直管を備えてよいか、または内部に１つまたは複数の弁が含まれるノズルを備えてよい。

別の態様では、本発明は生体試料を分析するための自動分析器を提供する。自動分析器は上述のようなカートリッジを保持するために適合される保持器を備え、その場合保持器は好ましくは、それがカートリッジを受容または解放できるように設計される。自動分析器は、制御可能な分注器構成部品を作動させるために動作可能な第１の作動器組立体をさらに備える。制御可能な分注器構成部品はカートリッジから分注量を分注するために使用され、またカートリッジ自体の一体部分であり得るかまたは分析器の一部である得る。分注量を用いて、自動分析器は後述するように分析物を検出するための生体試料の分析を行うように動作可能である。自動分析器は、撹拌組立体を回転させるようにかつ撹拌組立体を第１および第２の位置間で移動させるように適合される駆動組立体をさらに備える。このために、駆動組立体は好ましくは、それがカートリッジの撹拌組立体の軸に接続され得るように設計される。

分注器構成部品および撹拌組立体は機械的に、空気圧で、磁気的におよび／または電気的に作動されてよい。これは実装および分注器が構築される方法に依存する。実施形態では、カートリッジは自動分析器に設置されるときに動作位置にある。

いくつかの実施形態では、自動分析器はコントローラをさらに備えてよく、コントローラは、
− 駆動組立体を制御して撹拌組立体を第１の位置に移動させ、
− 駆動組立体を制御して撹拌組立体を回転させ、
− 駆動組立体を制御して撹拌組立体を第２の位置に移動させ、
− 第１の作動器組立体を制御して流体の分注量を分注する、ようにプログラムされる。

「コントローラ」は、本明細書で使用される場合、１つまたは複数の他のデバイスの動作および／または機能を制御するためのデバイス、機械または装置を包含する。コントローラの例はコンピュータ、プロセッサ、組込システムまたはコントローラ、プログラマブルロジックコントローラおよびマイクロコントローラを含んでよいが、これらに限定されない。「コンピューティングデバイス」または「コンピュータ」は、本明細書で使用される場合、プロセッサを備える任意のデバイスを包含する。「プロセッサ」は、本明細書で使用される場合、プログラムまたは機械実行可能な命令を実行することが可能である電子構成部品を包含する。

さらに別の実施形態では、上述の実施形態に係るカートリッジから流体を撹拌および分注するための方法が提供され、方法は、
− 撹拌組立体を第１の位置へ移動させるステップと、
− 撹拌組立体の軸へ回転動力を印加するステップと、
− 撹拌組立体を第２の位置へ移動させるステップと、
− カートリッジから分注量の流体を分注するステップとを備える。

本発明の上述の実施形態の１つまたは複数は、組み合わされる実施形態が相互排他的でない限り、組み合わされてよいことが理解される。
以下、本発明の実施形態が、以下の図面を参照して、より詳細に例としてのみ説明される。

図１ａ）は本発明に係るカートリッジの概略図であり、その第１の位置にある撹拌組立体を図示する。 図１ｂ）は本発明に係るカートリッジの概略図であり、その第２の位置にある撹拌組立体を図示する。 カバーが貯蔵室に延在するカートリッジの説明図である。 図３ａ）は可能な通気および出口封止機構の概略図である。 図３ｂ）は可能な通気および出口封止機構の概略図である。 図３ｃ）は可能な通気および出口封止機構の概略図である。 図３ｄ）は可能な通気および出口封止機構の概略図である。 図３ｅ）は可能な通気および出口封止機構の概略図である。 軸の最上部分の説明図である。 分注構成部品が取り付けられたカートリッジの説明図である。 自動分析器のブロック図である。

これらの図において同様の番号の要素は同等の要素であるかまたは同じ機能を行うかいずれかである。機能が同等であれば、前で論じられた要素が必ずしもその後の図で論じられるわけではない。

図１ａ）およびｂ）は、撹拌組立体が２つの異なる位置にあるカートリッジ１００の例を例示する。２つの図に図示されるカートリッジは図１ａ）を参照しつつ記載されていく。

図１ａ）に図示されるカートリッジ１００は流体１０４を保持するために適合される貯蔵室１０２を備える。カートリッジ１００は、貯蔵室１０２の下部に配置される流体出口１０６ならびに貯蔵室１０２を閉鎖するために設計されるカバー１０８をさらに備える。カバー１０８は、開口を通って延在する軸１１２のための第１の軸受１１０を形成する開口を有する。攪拌機１１４は、攪拌機１１４が少なくとも部分的に流体１０４に浸漬されるように軸１１２に装着される。軸１１２および攪拌機１１４は撹拌組立体を形成する。図１ａ）に描かれる状況では、撹拌組立体の軸１１２はカートリッジ１００の流体出口１０６に延在する。その結果、流体出口１０６は軸１１２のための第２の軸受１１１を形成する。第１の軸受１１０および第２の軸受１１１は軸１１２のための回転軸１２０を画定する。

図１ａ）に描かれる状況は撹拌組立体の第１の位置として前述された。この第１の位置では、撹拌組立体の軸１１２は流体出口１０６に延在し、それによって流体１０４がカートリッジ１００から漏出できないように貯蔵室１０２を封止する。さらに、第１および第２の軸受１１０および１１１は、たとえば軸１１２へトルクを印加することによって攪拌機１１４が回転軸１２０まわりに回転され得るように軸１１２のための回転軸１２０を画定する。したがって、撹拌組立体は、撹拌組立体が図１ａ）に描かれるように第１の位置にある場合、貯蔵室１０２に含まれる流体１０４を撹拌するために使用され得る。

図１ｂ）に描かれる状況では、撹拌組立体は、撹拌組立体の軸１１２がもはや流体出口１０６に延在しないように上向きの方向に移動されている。前述のように、撹拌組立体は目下第２の位置にある。撹拌組立体の軸１１２がもはや流体出口１０６に延在しないので、流体１０４の分注量１１６が目下貯蔵室１０２から分注されてよい。本発明の実施形態によれば、貯蔵室１０２内に含まれる試薬流体１０４の分注量１１６は、分析物を検出するために分析を行うため、カートリッジ１００下に配置される容器１１８に含まれる生体試料１０５に添加および混合される。

一旦十分な量の流体１０４がカートリッジ１００から分注されると、撹拌組立体は、流体出口１０６が軸１１２によって封止されるように図１ａ）に描かれる第１の位置へ逆に移動されて戻され得る。撹拌組立体は続いて、その後の分注手順に備えて流体１０４を撹拌するために再び作動されてよい。

図１に描かれる撹拌組立体の第１および第２の位置は本発明に従う撹拌組立体の第１および第２の位置のための一例であるに過ぎないことが注意されなければならない。撹拌組立体の第１および第２の位置のための別の例は図３を参照しつつ与えられるであろう。

図２は、カバー１０８が貯蔵室１０２に延在して、それによって貯蔵室１０２の容量を削減するカートリッジ１００の説明図である。カバー１０８の上部で、軸１１２はカバー１０８から突き出る。軸１１２の最上部は、図４を参照しつつより詳細に記載されるであろうアダプタ１２２を形成する。アダプタ１２２は、外部駆動実体が攪拌機１１４に回転動力を伝達できるように駆動実体が軸１１２に接続され得るように設計される。その結果、外部駆動実体は攪拌機１１４を回転させることを可能にされる。

前述のように、カバー１０８は貯蔵室１０２に延在する。その結果、流体出口１０６および軸１１２または攪拌機１１４によって形成される第２の軸受１１１からの軸１１２およびカバー１０８によって形成される第１の軸受１１０間の距離は、削減される。これは、撹拌組立体が第２の位置にあり、軸１１２がもはや流体出口１０６に延在しない場合、撹拌組立体の機械的安定性を増大する。

撹拌組立体の機械的安定性は、カバー１０８が軸１１２のための案内を形成するようにカバー１０８を設計することによってさらに向上され得る。たとえば、第１の軸受１１０が全体的に軸１１２がカバー１０８の開口に入る流体出口近くのより低い地点から軸１１２がカバー１０８から突き出るカバーの上部までずっと延在するように、カバー１０８は設計されてよい。その結果、トンネル状の軸受がカバーの開口によって形成されて、半径方向の力が撹拌組立体へ作用する場合に、撹拌組立体が傾動するまたは詰まるのさえを防止できる。

貯蔵室１０２に含まれる流体１０４の一部を分注するときに、特に吸引を使用する分注構成部品が使用されない場合、カートリッジ１００からの流体１０４の流れを可能にするために、貯蔵室になんらかの種類の通気を設けなければならないことがある。貯蔵室に通気が設けられなければ、貯蔵室１０２に部分真空が発生して、それによってカートリッジ１００から流体１０４が分注されるのを妨げてしまうことがある。

図３は、異なる通気ならびに出口封止機構の概略図である。たとえば、図３ａ）はカバー１０８によって封止される貯蔵室１０２を図示する。カバー１０８は撹拌組立体の軸１１２を受容するように適合される穴を有し、それによって軸のための第１の軸受１１０を形成する。さらに、貯蔵室１０２の出口１０６は軸１１２を受容するように適合される。貯蔵室１０２の出口１０６は、一旦軸１１２が出口１０６に突出するとそれが封止されるように設計される。さらに、出口１０６は軸１１２と第２の軸受１１１を形成するように適合される。図３に図示されるカートリッジの撹拌組立体は軸１１２および攪拌機１１４によって形成される。

撹拌組立体の軸１１２は、軸１１２に沿って軸方向に延在して、２つの開口１２４をもつ通気経路１２６をさらに備える。図３ａ）に描かれる実施形態では、撹拌組立体の第１および第２の位置は、下方位置（第１）および上方位置（第２）に相当する。下方位置では、軸１１２は出口１０６に突出し、かつ第１の軸受１１０および第２の軸受１１１によって画定される軸まわりに回転され得る。下方位置にある間、通気経路１２６の開口１２４は両方ともカバー１０８の上面下にある。その結果、貯蔵室１０２の内部とその周囲との間の接続がなく、カートリッジ１００内または外へ空気は流れ得ない。上方開口１２４は必ずしもカバー１０８の軸受１１０内に配置されなければならないわけではないことが注意されなければならない。それは完全にカバー１０８下に配置されてもよい。

撹拌組立体が上方位置にあるとき、軸１１２はもはや流体出口１０６を封止しない。さらに、通気経路１２６は目下、上方開口１２４が貯蔵室１０２外に配置される一方で、下方開口１２４は貯蔵室１０２内に配置される。その結果、経路が形成されて空気がカートリッジに流入することを可能にし、それによってカートリッジ１００から流体を分注する際に貯蔵室１０２に真空が発生するのを回避する。

経路１２６によって２つの開口１２４をもって形成される通気経路は必ずしも図３ａ）およびｂ）に図示されるような軸１１２内のトンネル状の経路として形成されなければならないわけではないことが注意されなければならない。経路１２６とほぼ同じ長さの溝を軸１１２に切ることによって図３ａ）およびｂ）に図示される機構と大部分同じである通気機構を達成することも可能であってよい。

図３ｂ）は、カートリッジの別の実施形態を図示する。この実施形態では、通気機構は図３ａ）を参照しつつ記載された通気機構に類似である。しかしながら、図３ｂ）の実施形態は、流体出口１０６の設計が異なる点、かつ出口機構が別である点で図３ｂ）の実施形態と異なる。出口１０６は円錐として設計され、軸１１２の下部は対応する相対物を形成する。その結果、流体出口１０６を封止することが、軸１１２の円錐形状の相対物を流体出口１０６の円錐形状部に押し込むことによって達成され得るので、それが促進される。この有益な出口設計に加えて、出口機構は図３ａ）を参照しつつ記載された機構と異なる。図３ｂ）によれば、撹拌組立体の第１および第２の位置は再び撹拌組立体の上方および下方位置に相当する。撹拌組立体の下方位置が図３ａ）のと大部分同じである一方、撹拌組立体の上方位置は第２の位置でさえ撹拌組立体の軸１１２が依然出口１０６に突出するという点で図３ａ）と異なる。これは、上方位置において撹拌組立体を回転させることが、撹拌組立体の軸１１２が単一の上部軸受１１０の代わりに依然２つの軸受１１０、１１１によって案内されるので、撹拌組立体を詰まらせる軽減された危険を負うという利点を有してよい。

しかしながら、第２の位置でさえ撹拌組立体の軸１１２が依然流体出口１０６に突出するので、出口機構は図３ａ）に関して変更されなければならない。このために、撹拌組立体の軸１１２は、撹拌組立体が上方位置にある間、カートリッジ１００から流体が分注され得るように溝１２７ならびに出口１０６および／または貯蔵室１０２によって経路が形成されるように設計される少なくとも１つの溝１２７を備える。図３ｂ）の出口機構は図３ａ）のカートリッジ１００とも使用されてよいことが注意されなければならない。

図３ｃ）に図示されるカートリッジ１００はさらに別の種類の通気ならびに出口機構を図示する。図３ｃ）に描かれるカートリッジでは、撹拌組立体の第１および第２の位置はもはや上方または下方位置でなく撹拌組立体の規定の角度範囲である。このために、軸１１２は少なくとも２つの溝を、１つは第１の軸受１１０の領域で軸１１２の上部に、および１つを第２の軸受１１１の領域で軸１１２の下部に備える。さらに、カバー１０８ならびに流体出口１０６は軸１１２の溝１２７に対する相対物として溝１２７を備える。

図３ｃ）の左の説明図はその第１の状態にあるカートリッジ１００を図示する。見てとれるように、軸１１２の溝１２７ならびにカバー１０８および流体出口１０６の溝１２７は、たとえば図３ｅ）に上面図でさらに例示されるように、整列していない。溝１２７が整列していないので、流体出口１０６が封止されるためカートリッジ１００から流体を分注することは可能でなく、カートリッジ１００に通気することも可能でない。図３ｃ）の右の説明図は、第２の位置にあり、軸１１２、カバー１０８および流体出口１０６の溝１２７が少なくとも部分的に一致しているように、軸が目下回転された、カートリッジを図示する。この状況は図３ｄ）に上面図でも描かれる。溝１２７が目下一致しているので、一部の流体がカートリッジから分注され得ると同時に、カートリッジ１００が通気されて、それによって分注手順を促進できる。

図３ｃ）に描かれる実施形態は、カートリッジを開放または封止するのに撹拌組立体の軸運動が必要でないので、特に有益であってよい。したがって、撹拌組立体を作動させるための駆動組立体は軸でなく回転運動を提供しなければならないのみであり、したがって簡素に保たれ得る。さらに、撹拌組立体は常に両軸受１１０および１１１によって案内されており、撹拌組立体へ半径方向に作用する力によって引き起こされる撹拌組立体の詰まりを防止してよい。カートリッジ１００に含まれる流体を撹拌する間、通気開口ならびにカートリッジの出口は繰り返し開閉される。しかしながら、たとえば図５に図示されるような付属の分注要素を用いて分注ステップが実施される場合、分注要素がさらなる封止または弁機能を備えてよいので、ここでは撹拌手順の間、カートリッジからの流体の漏出の危険を負うべきでない。

図４は、わずかに傾斜された上面図でのカートリッジ１００の説明図を図示する。図４に示されるように、軸１１２はカバー１０８の開口１３４から突き出る。前述のように、アダプタ１２２は軸１１２の最上部に配置される。この例では、アダプタ１２２は、外部駆動組立体が撹拌組立体に回転動力を伝達できるように設計される。このために、アダプタ１２２は、好ましくはそれが駆動組立体の適切な相対物と密な結合を形成できるように設計されるギアリング１２８を備える。アダプタ１２２はフランジ１３０をさらに備える。実施形態に従って、フランジ１３０は、撹拌組立体を第１の位置から第２の位置へおよびその逆に移動させるために撹拌組立体へ軸方向の力を印加するために使用され得る。たとえば、アダプタ１２２と接続されるべき駆動組立体の部分は、フランジ１３０の下に置かれて、それによって駆動組立体が撹拌組立体を昇降可能にし得るＵ字形の部分を備えてよい。撹拌組立体の第１および第２の位置が前述のように上方および下方位置の代わりに対応する角度範囲によって画定される場合、フランジ１３０は省略されてよい。

図５は、分注器構成部品１３２が貯蔵室１０２の流体出口１０６に取り付けられたカートリッジ１００の説明図である。一旦撹拌組立体が第２の位置へ移動されると、分注器構成部品１３２は分析手順でのさらなる使用のためにカートリッジから規定の分注量１１６を引き出すために操作され得る。図５に図示される分注器構成部品１３２は単に例示目的である。カートリッジ１００から流体を分注するための他の方法および構成部品も本開示の範囲に入る。

図６は、自動分析器２００の例を例示する。この自動分析器は３つのカートリッジ１００、１００’および１００”を有するとして図示される。カートリッジ１００など、カートリッジの少なくとも１つは図１〜５の例に従って懸濁かつ部分的に沈殿した粒子の流体１０４を含む。他のカートリッジ１００’および１００”は同一のまたは同様の設計であってよく、また沈殿する粒子のない、したがって図１〜５の実施形態の撹拌組立体を必要としない流体を含んでよい。

カートリッジ１００に接続される作動器組立体２０４がある。カートリッジ１００’に取り付けられる作動器組立体２０４’がある。カートリッジ１００”に取り付けられる作動器組立体２０４”がある。作動器２０４、２０４’、２０４”はカートリッジ１００、１００’、１００”の分注器１３２を作動させるためである。

自動分析器２００は、容器１１８とカートリッジ１００、１００’および１００”との間の相対運動２１２を提供する相対運動手段２１０を有するとして図示される。容器１１８は生体試料１０５を含むとして図示される。カートリッジ１００、１００’、１００”は生体試料１０５に１つまたは複数の流体を添加するために使用されてよい。自動分析器２００は測定システム２１４を任意選択で備えてよい。測定システムは、生体試料１０５内の物質の量を測定するために１つまたは複数のセンサを備えてよい。たとえば、測定システム２１４はＮＭＲシステム、光伝送または反射率測定システム、電気化学または光学センサ、ｐＨ計、カメラシステムまたはクロマトグラフィシステムを備えてよい。相対運動手段２１０はまた容器１１８を測定システム２１４へ移動させるために動作可能である。

カートリッジ１００、１００’、１００”および測定システム２１４の配列は代表的である。測定システム２１４は代わりにも容器１１８の一部であってもよい。いくつかの実施形態では、容器１１８は定位置のままでよく、カートリッジ１００、１００’、１００”は移動してよい。作動システム２０４、２０４’、２０４”および測定システム２１４はコンピュータシステム２２０のハードウェアインタフェース２２２に接続されるとして図示される。コンピュータシステム２２０は自動分析器２００のためのコントローラとして機能する。

コンピュータ２２０はハードウェアインタフェース２２２を用いて自動分析器２００の動作および機能を制御することが可能であるプロセッサ２２４を含むとしてさらに図示される。プロセッサ２２４はユーザインタフェース２２６、コンピュータストレージ２２８およびコンピュータメモリ２３０にさらに接続されるとして図示される。コンピュータストレージ２２８は分析要求２３２を含むとして図示される。分析要求２３２は生体試料１０５を分析する要求を含む。

コンピュータストレージ２２８は測定システム２１４から受信されるセンサデータ２３４をさらに含むとして図示される。コンピュータストレージ２２８はセンサデータ２３４を用いて測定された分析結果２３６をさらに含むとして図示される。コンピュータメモリ２３０は制御モジュール２４０を含む。制御モジュール２４０はプロセッサ２２４が自動分析器２００の動作および機能を制御することを可能にするコンピュータ実行可能コードを含む。たとえば、制御モジュール２４０は分析要求２３２を使用して、生成すべきかつ作動システム２０４、２０４’、２０４”、測定システム２１４および相対運動システム２１０に送るべき命令を生成してよい。制御モジュール２４０はセンサデータ２３４を用いて分析結果２３６を生成してもよい。

自動分析器２００はカートリッジ１００に連結される追加の駆動組立体２０５を有する。駆動組立体２０５はカートリッジ１００の撹拌組立体に作用する。たとえば、駆動組立体２０５は、それが制御モジュール２４０からそれぞれの制御信号を受信した場合、撹拌組立体の軸１１２へ回転動力を伝達しておよび／または軸１１２のアダプタ１２２（図４参照）へ力を印加して、それによって撹拌組立体をその第１および第２の位置（図１参照）間で移動させるように適合される。駆動組立体２０５を、それが複数のカートリッジ１００、１００’および１００”の撹拌組立体に同時に作用できるか、またはカートリッジ１００、１００’、１００”もしくは駆動組立体２０５のいずれかを移動させることによってカートリッジ１００、１００’、１００”間で切り替えられ得るように設計することも可能である。さらに、複数のカートリッジ１００、１００’、１００”に作用する複数の駆動組立体２０５を実装することが可能である。

カートリッジ１００、１００’および１００”は、それらが空である場合に便宜に交換するためにおよびピペット操作なしでカートリッジから直接分注するために、自動分析器２００によって解放可能に保持されることに注意することが重要である。

動作に際して、カートリッジ１００、１００’および１００”を保持する自動分析器は、生体試料１０５を分析するための以下のステップを行う。
ａ．コンピュータシステム２２０が相対運動手段２１０を制御して容器１１８をカートリッジ１００の分注器構成部品１３２の下に配置する。

ｂ．コンピュータシステム２２０が軸１１２のアダプタ１２２に連結される駆動組立体２０５を制御して撹拌組立体をその第１の位置へ移動させ、それによってカートリッジ１００の流体出口１０６を封止する。

ｃ．コンピュータシステム２２０が駆動組立体２０５を制御して撹拌組立体に回転動力を伝達し、それによって貯蔵室１０２に含まれる流体１０４を、流体１０４に含まれる微小粒子が再懸濁されるように撹拌する。撹拌工程はたとえば、所定の時間の間かつ攪拌機１１４に印加される所定の回転数で実施されてよい。

ｄ．コンピュータシステム２２０が駆動組立体２０５を制御して撹拌組立体をその第２の位置へ移動させ、それによってカートリッジ１００の流体出口１０６を開放する。
ｅ．作動器組立体２０４がコンピュータシステム２２０によって制御されて分注器１３２に作用し、流体１０４の所要量を生体試料１０５への添加および混合のために容器１１８に分注する。

以下、コンピュータシステム２２０は相対運動手段２１０を制御して容器１１８をカートリッジ１００’および１００”の分注器１３２の下に配置し、カートリッジ１００’および１００”からそれぞれの量の流体を容器１１８に分注する。電気化学ルミネセンス分析など、行われる分析の種類に応じて、生体試料１０５内の分析物の存在の判定のために測定システム２１４によって実行される測定ステップの前に、培養が行われる。

１００ カートリッジ
１０２ 貯蔵室
１０４ 流体
１０５ 生体試料
１０６ 流体出口
１０８ カバー
１１０ 第１の軸受
１１１ 第２の軸受
１１２ 軸
１１４ 攪拌機
１１６ 分注容量
１１８ 容器
１２０ 回転軸
１２２ アダプタ
１２４ 通気開口
１２６ 通気経路
１２７ 溝
１２８ ギアリング
１３０ フランジ
１３２ 分注器構成部品
１３４ 開口
２００ 自動分析器
１００’ カートリッジ
１００” カートリッジ
２０４ 作動器組立体
２０４’ 作動器組立体
２０４” 作動器組立体
２０５ 駆動組立体
２１０ 相対運動手段
２１２ 相対運動
２１４ 測定システム
２２０ コンピュータ
２２２ ハードウェアインタフェース
２２４ プロセッサ
２２６ ユーザインタフェース
２２８ コンピュータストレージ
２３０ コンピュータメモリ
２３２ 分析要求
２３４ センサデータ
２３６ 分析結果
２４０ 制御モジュール

Claims (14)

1. 流体（１０４）を分注するためのカートリッジ（１００）であって、
   − 前記流体（１０４）を受容するために動作可能な貯蔵室（１０２）であって、流体出口（１０６）を有し、第１の軸受（１１０）付きのカバー（１０８）をさらに備える貯蔵室（１０２）と、
   − 前記貯蔵室（１０２）内に配置される攪拌機（１１４）を備える撹拌組立体であって、軸（１１２）であって、前記攪拌機（１１４）に接続され、少なくとも部分的に前記貯蔵室（１０２）内にさらに配置され、かつ前記攪拌機（１１４）に回転動力を伝達するように適合される軸（１１２）をさらに備える撹拌組立体と、を備え、
   前記撹拌組立体が第１の位置と第２の位置との間で移動されるように適合され、前記第１の位置では前記撹拌組立体が前記流体出口（１０６）を封止するように動作可能であり、前記撹拌組立体が前記第１の位置では、前記攪拌機（１１４）が前記第１（１１０）および第２（１１１）の軸受によって画定される軸（１２０）まわりに回転され得るように、前記貯蔵室（１０２）または前記流体出口（１０６）と第２の軸受（１１１）を形成するようにさらに動作可能であり、かつ前記撹拌組立体が前記第２の位置にあれば、前記流体（１０４）が前記流体出口（１０６）を通過でき、
   前記第１の軸受（１１０）が前記撹拌組立体の第１の端および前記カバー（１０８）によって形成され、かつ前記第２の軸受が前記撹拌組立体の第２の端での面および前記貯蔵室（１０２）および／または前記流体出口（１０６）の面によって形成される、カートリッジ（１００）。
2. 前記貯蔵室（１０２）が開口を有し、かつ前記カバー（１０８）が前記貯蔵室（１０２）の前記開口を封止するように適合され、前記カバー（１０８）が前記撹拌組立体の前記軸（１１２）を受容するように適合される開口（１３４）を有し、前記カバー（１０８）および前記開口（１３４）が前記軸（１１２）に沿って延在し、それによって前記軸（１１２）のための軸方向に細長いラジアル軸受を形成する、請求項１に記載のカートリッジ（１００）。
3. 前記撹拌組立体の前記軸（１１２）が前記カバー（１０８）の前記開口（１３４）から突き出る、請求項２に記載のカートリッジ（１００）。
4. 前記撹拌組立体が通気経路（１２６）を備え、前記通気経路（１２６）が、前記撹拌組立体がその第２の位置にあるときに第１および第２の開口を形成するように適合され、前記第１の開口が、前記撹拌組立体がその第２の位置にあるときに前記貯蔵室（１０２）外に配置され、かつ前記第２の開口が、前記撹拌組立体がその第２の位置にあるときに前記貯蔵室（１０２）内に配置される、請求項１から３までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
5. 前記撹拌組立体の前記第１の位置が前記撹拌組立体の第１の軸方向位置および／または第１の角度範囲に相当し、かつ前記撹拌組立体の前記第２の位置が前記撹拌組立体の第２の軸方向位置および／または角度範囲に相当する、請求項１から４までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
6. 前記攪拌機（１１４）がアルキメデススクリュー、パドル混合機、プロペラ混合機、螺旋混合機またはインペラ混合機の１つである、請求項１から５までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
7. 前記カートリッジ（１００）が前記貯蔵室（１０２）から前記流体（１０４）の分注量（１１６）を分注するための制御可能な分注器構成部品（１３２）をさらに備え、前記分注器構成部品（１３２）が前記貯蔵室（１０２）の前記流体出口（１０６）に接続される、請求項１から６までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
8. 前記貯蔵室（１０２）が少なくとも部分的に前記流体（１０４）で充填され、前記流体（１０４）が粒子を含む分散液または粒子を含む懸濁液である、請求項１から７までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
9. 前記粒子が以下：磁気ビーズ、磁化ポリスチレンビーズ、ラテックスビーズ、ガラスビーズ、およびその組合せの任意の１つを備え、かつ／または前記粒子がビオチン化抗体を結合するために被覆されるかまたは抗体で被覆される、請求項８に記載のカートリッジ（１００）。
10. 前記ビオチン化抗体を結合するための被覆がストレプトアビジンである、請求項９に記載のカートリッジ（１００）。
11. 前記軸（１１２）が駆動組立体から前記攪拌機（１１４）へ回転動力を伝達するように適合され、それによって前記駆動組立体が前記攪拌機（１１４）を回転させることを可能にし、前記軸（１１２）が前記駆動組立体から前記撹拌組立体へ運動量を伝達するようにさらに適合され、それによって前記駆動組立体が前記撹拌組立体を前記第１および第２の位置間で移動させることを可能にする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のカートリッジ（１００）。
12. 生体試料（１０５）を分析するための自動分析器（２００）であって、請求項１１に係る前記カートリッジ（１００）を保持するための保持器を備え、制御可能な分注器構成部品（１３２）を制御して前記カートリッジ（１００）から前記分注量（１１６）を分注するために前記制御可能な分注器構成部品（１３２）を作動させるために動作可能な第１の作動器組立体（２０４）をさらに備え、前記分注量（１１６）を用いて分析物を検出するための前記生体試料（１０５）の分析を行うように動作可能であり、前記撹拌組立体を回転させるようにかつ前記撹拌組立体を前記第１および前記第２の位置間で移動させるように適合される駆動組立体（２０５）をさらに備える、自動分析器（２００）。
13. 前記自動分析器（２００）がコントローラをさらに備え、前記コントローラが、
    − 前記駆動組立体（２０５）を制御して前記撹拌組立体を前記第１の位置へ移動させ、
    − 前記駆動組立体（２０５）を制御して前記撹拌組立体を回転させ、
    − 前記駆動組立体（２０５）を制御して前記撹拌組立体を前記第２の位置へ移動させ、
    − 前記第１の作動器組立体（２０４）を制御して前記流体（１０４）の前記分注量（１１６）を分注するようにプログラムされる、請求項１２に記載の自動分析器（２００）。
14. 請求項１から１１までのいずれか一項に係るカートリッジ（１００）から流体（１０４）を撹拌および分注するための方法であって、
    − 前記撹拌組立体を前記第１の位置へ移動させるステップと、
    − 前記撹拌組立体の前記軸（１１２）へ回転動力を印加するステップと、
    − 前記撹拌組立体を前記第２の位置へ移動させるステップと、
    − 前記カートリッジ（１００）から分注量（１１６）の流体（１０４）を分注するステップと、を備える方法。

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