JPH04507294A - 生物検定カセット及びその製造方法 - 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】 生物検定カセット及びその製造方法 本発明は、広（は内蔵形の生物検定装置に関し、より詳しくは、生物検定（バイ オアッセイ）を行うための内蔵形カセット又はカートリッジ、及びこれらのカセ ット又はカートリッジを構成する方法に関する。

会所Ω豆量 検定を行う際の人間によるエラーをなくすため、自動化された患者試料分析装置 が開発されている。一般に、この形式の機器は、１日に数十万の検定を処理する 研究所で使用されている装置で構成されている。これらの機器は高価であり、一 般に、適正な操作をして信顧性ある検定結果を得るのに熟練した技術が要求され る。

大量試験所で使用されている一般的な機器として、オリンパス社の医療機器部門 からｒＲＥＰＬＹ　Ｊの商標で市販されている大量処理装置がある。このｒｌｌ ｌＥＰＬＹ　Ｊ置である。また、このｒＲＥＰＬＹ　Ｊという機器は、ランダム アクセス作動モードで１時間当たり４００〜６００の試験をする（これは、一般 に、大量定期試験として中程度である）。

上記装置のオペレータは、試薬を準備し且つ補充しなければならず、また装置の 適正な作動をモニタリングしなければならない。また、異なる検定及び種々のク ラスの検定を行うには、技術者が装置の構成を変更できる充分な能力を有する必 要がある。

上記形式の自動化された装置が、大規模なバイオ研究所において非常な成功を収 めている。しかしながら、そのような装置は、訓練されていない人が個人医院で 使用したり、少数の患者試料を処理するには満足できないものである。この目的 のため、検定に必要な全ての試薬を収容している内蔵形の検定カートリッジが開 発されている。

そのようなカートリッジとして、アボット研究所（Ａｂｂｏｔｔ　Ｌａｂｏｒａ ｔｏｒｉｅｓ）により出願された欧州特許出願第０．１６０，２８２号に記載さ れたものがある。このカートリッジを処理する装置が、同じくアボット研究所に より出願された欧州公開特許出願第０．１６０，９０１号に記載されている。こ のアボット研究所の出願に記載されたカートリッジは、１つの回転軸線の回りで 回転する遠心器で処理される。この遠心器には軸線方向に変位する第２凹転軸線 が設けられていて、該遠心器の平面内でカートリッジを９０°回転させる。この 複合回転運動は、試薬及び患者試料を適正にメータリング（調量）して種々の区 画室内に分配するのに必要である。また、このカートリッジは機械的に複雑であ り且つ製造コストが高い。

本願の譲受人は、機械的により簡単な内蔵形検定カートリッジを開発しており、 該カートリッジは、１９８７年１２月１日付の米国特許出願第１２７，９４４号 に示され且つ説明されている。該米国特許出願の記載をここに参考として導入す る。

基本的に、内蔵形検定カートリッジは、種々の比重（ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｄｅｎ ｓｉｔｉｅｓ）をもつ複数の不混和性流体層を用いている。これらの流体層は、 ・可変速遠心器で処理されるカートリッジ内で軸線方向に配置される。また、検 定カートリッジは、遠心器の回転軸線に近い方の一端に、溶融可能なワックス栓 でシールされた内部リザーバを収容している。内部リザーバは、カートリッジ内 の不完全反応混合物と混合するときに、患者試料（全血液又は血清）に作用する 試薬を形成する反応成分を収容している。流体層の比重が異なっているため、カ ートリッジが遠心処理されて撹拌されるとき、流体層同士の混合が防止される。

溶融可能な栓は、開栓を加熱するときに試薬と患者試料とが混合することを可能 にする。適当なインキュベーション（温ｉ１１り及び撹拌の後、完全反応混合物 に隣接する端部内の患者試料は、遠心力によりこれらの不混和性流体層に通され て該流体層と反応し、少なくとも１つの流体層中又は遠心力の方向により定まる カートリッジの端部に、光学的に測定可能な結果を作り出す。

本発明の譲受人はまた、上記内蔵形検定カートリッジを処理するための自動化さ れた装置及び方法を発明した。この装置及び処理方法は、本願と同時出願された 「特異的結合検定を測定する方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒ ａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｍｅａｓ−ｕｒｉｎｇＳｐｅｃｉｆｉｃ　Ｂｉｎｄｉｎｇ　 Ａｓ５ａｙｓ）Ｊという名称の米国特許出願に記載されている。

この米国特許出願の記載を参考としてここに導入する。

基本的には、本願の譲受人に係る本願と同時の上記米国特許出願に記載の装置は 、複数の内蔵形検定カートリッジを受け入れることができる可変速遠心器を有し ている。この遠心器は、光を、１つ以上の不混和性流体層を通して遠心器のロー タの下に配置された検出器に伝達する光源を備えた蓋により閉じられている。

１つ以上の流体層を通る吸光測定を行うのに、横方向に配置されたこれらの検出 器−発光器の対が用いられる。ロータの周囲に燐光検出器−発光器の対が配置さ れていて、内蔵形検定カートリッジの一端における光学窓での燐光測定が行われ る。

不混和性流体層を用いた上記内蔵形検定カートリッジは、ＰＶＬ、ていない技術 者でも行える回転形の検定方法であるが、混和性流体技術が、別のクッションを もつことができるようにする反応カセットの必要性並びに前述の本願の譲受人に 係る本願と同時出願の米国特許出願に記載の自動化された分析装置にも使用でき る上記不混和性流体技術の必要性が存在する。

また、本願の譲受人に係る上記不混和性流体検定カートリッジは、カートリッジ への患者試料の正確な量をメータリングする手段は何ら構成していない、成る検 定方法は、全血液から分離された血漿の形態をなす患者試料の正確な量を複合反 応体（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔａｎｔｓ）に導入して、カートリッ ジ内で生しるバイオ（生物学）的又は化学的反応を示す測光結果が得られるよう にする必要がある。

会所Ω！約 従って本発明の目的は、沈澱物を分離し、且つ機械的に簡単で製造が容易な内蔵 形検定カートリッジ内の流体試料の正確な量をメータリングする方法を提供する ことにある。

本発明の他の目的は、遠心作用、インキュベージジン及び撹拌により処理される ように設計されたカートリッジを用いて上記目的を達成することにある。

本発明の他の目的は、処理中に複雑な運動すなわち複合運動をするカセットを必 要としないで上記２つの目的を達成することにある。

本発明の他の目的は、自動化された分析装置のロータの回転に応答して、メータ リングされた試料を処理する反応カートリッジに適用できるメータリング技術を 用いて上記全ての目的を達成することにある。

上記及び他の目的及び利点を達成する本発明は、以下の説明により明らかになる であろう。本発明によれば、メータリングチャンバに対し所定の力又は加速度を 作用したときに、メータリングチャンバからの正確な量の流体をアリコーティン グできるメータリング装置が提供される。

本発明の好ましい実施例においては、メータリング装置は、所定の剪断強度をも つ剪断シールを用いた構造に基づいている。剪断強度は、所定の加速度又は遠心 力を一定時間作用したときに、可動部材を、第１メータリング位置から、第２シ ール位置を通って第３分配位置へと移動させることができるように選択される。

本発明の好ましい実施例においては、メータリングチャンバが、反応チャンバ、 付加的なメータリングチャンバ、粒子洗浄チャンバ及び／又は測光検出チャンバ からなる種々の組合せに、軸線方向に連結されていて、更に別の処理及び／又は アリコーティングされた試料の検出が行えるようになっている０本発明のカート リフジは、本願と同時の米国特許出願に記載された、本願の譲受人に係る自動化 された患者試料分析装置に使用できるように設計されている。

これらの種々の好ましい実施例のうちの１つにおいては、メータリングチャンバ が、第１反応チャンバ、第２反応チャンバ及び測光検出チャンバに連結されてい る。各反応チャンバは、遠心力作動形の逃がし弁を有している。逃がし弁は、メ ータリングチャンバ内のメータリング技術構を作動する第１所定遠心力より大き な第２又は第３の所定遠心力を作用したときに、各反応チャンバの内容物をこれ に隣接する次のチャンバ内に解放することを可能にする。

逃がし弁並びに試料メータリング機構内の可動部材は、所定の剪断強度をもつシ ール材料を用いており、これにより、適当な所定の加速度又は力を加えたときに 、メータリング部材及び逃がし弁がそれらの支持構造体に対して移動できるよう になっている。逃がし弁又はメータリングチャンバ内のメータリング部材には、 引っ張り力による解放構造を設けることもできる。この引っ張り力による解放構 造は、シール材料の所定の引っ張り強度を利用して、逃がし弁又は可動部材が所 定の力に応答できるように解放抵抗を調節する。

上記各シールは、可動部材（すなわち、逃がし弁又はアリコーティング部材）と 、これに隣接する固定部材とを、これらの両部材の間にギャップが形成されるよ うに固定することにより形成される。次に、このギャップに溶融シーラントを充 填する。可動部材及び固定部材及びシーラントは、シーラントの凝固点以下に冷 却され、これにより、可動部材及び固定部材は互いに一体に保持される。ギャッ プ寸法は、溶融シーラントが、毛管作用及び表面張力によってギャップ内に引き 込まれるように選択される。

１つの好ましい実施例においては、粒子洗浄／検出チャンバに、洗浄チャンバに 入る粒子の固体群密度を高めるためのアキュムレータ装置が設けられている。

このアキュムレータ装置は、粒子洗浄チャンバ内に位置する流体界面における粒 子の局部固体群密度を高める。固体群密度が大きいと、粒子洗浄チャンバ内の流 体界面に生じる流体メニスカスを通って粒子が容易に移動できるようになる。

凹面□□□間単星悦酉 第１図は、本発明に従って構成された反応カートリッジであって、本願と同時田 圃された「特異的結合検定を測定する方法及び装置」という名称の米国特許出願 に記載された自動化された患者試料処理装置に使用できる反応カートリッジを示 す斜視図である。

第２Ａ［ｆｆｌは、第１図の反応カートリッジの拡大側断面図である。

第２Ｂ図は、反応カートリッジの別の実施例を示す拡大断面図である。

第２Ｃ図は、第２ＡＩＥ＋及び第２Ｂ図の反応カートリッジの平面図である。

第３図は、第２Ａ図及び第２Ｂ図の反応カートリッジに使用するメータリング機 構の拡大側断面図であり、可動のアリコーティング部材が流体収集位置にあると ころを示すものである。

第４図は、第３図と同様な拡大側断面図であり、第１の所定遠心力の作用下でア リコーティング部材が第２シール位置にあるところを示すものである。

第５図は、第３図及び第４図に示したアリコーティング機構の拡大側断面図であ り、可動メータリング機構が流体分配位置にあるところを示すものである。

第６Ａ図は、第４図において円で囲んだ領域６Ａの拡大断面図である。

第６Ｂ図は、第３図〜第６Ａ図に示した可動アリコーティング機構の別の実施例 を示す図面である。

第６Ｃ図は、可動メータリング機構の更に別の実施例を示す図面である。

第７図は、第２Ａ図に示した逃がし弁を直径方向に断面した拡大図であり、逃が し弁が閉鎖位置にあるところを示すものである。

第８図は、第７図の逃がし弁が開放位置にあるところを断面で示す斜視図である 。

第９図は、第７図の逃がし弁の拡大側断面図であり、所定の剪断強度及び引っ張 り強度をもつ剪断シール及び引っ張りシールを示すものである。

第１０図は、第２ＡＩｍに示した反応カートリッジの別の実施例を示す図面であ る。

第１１Ａ図は、第２Ａ図に示した測光検出チャンバの拡大断面図である。

第１１Ｂ図は、第１１Ａ図において円で囲んだ領域１１Ｂを示す拡大断面図であ る。

第１２図は、シールブレンドに対するシール材料の剪断強度を示すグラフである 。

第１３回は、遠心力、時間及びシールブレンドの関数としてのシール材料の作動 特性を示すグラフである。

第１４図は、反応カートリッジのダブル了りコーティングの実施例を示す拡大側 断面図である。

ばを　るための　のノ一 本発明に従って構成された内蔵形の加速度応答形反応カートリッジ（ｓｅｌｆ− ｃｏ−ｎｔａｉｎｅｄ、　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｒ＋　ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ 　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｃａｒＬｒｊｄｇｅ）の全体が、第２Ａ図において参照番 号２０で示されている。このカートリッジ２０は、第１図において参照番号２２ で示す形式の全白動形分析装置において処理されるようになっている。尚、この 分析装置２２は、本願と同時出願された「特異的結合検定を測定する方法及び装 置」という名称の前述の米国特許出願に記載されたものである。

装置例概！ 全白動形分析装置２２は、基本的に、約１０．００Ｏｒｐｍまでの速度で軸線２ ６の回りで回転するロータ２４を備えたマイクロプロセッサ制御形装置で構成さ れている。ロータ２４の速には、マイクロプロセッサのメモリに記憶された情報 に従って制御される。ロータ２４は約４インチ（約１０ｃｍ）の半径Ｒを有して いる。分析装置１ｉ２２はＭ２Ｓを有しており、開蓋２８には複数の光源（第２ Ａ図に示すランプ３０のようなもの）が収容されている。これらの光源は、呼掛 は光線（ｉ、ｎｔ−ｅｒｒｏｇａｔｊｒ＋ｇ　ｌｉｇｈｔ　ｂｅａｍ）を、カー トリッジ２０を通して検出器（第２Ａ図に示す検出器３２のようなもの）に指向 させ、カートリッジ２０上での吸光測定を行うためのものである。光学装置４４ により蛍光測定等が行われる。

第２Ａ図において、ランプ３０及び検出器３２は、図面の平面内に配置されてい る状態が示されているが、実際には、ランプ３０及び検出器３２は図面の平面に 対し且つ第２Ａ図のカートリッジ２０に対して垂直な平面内に存在する。なぜな らば、ランプ３０及び検出器３２は、第１図に示す装置２２のそれぞれ蓋２８に 及びロータ２４の下に配置されているからである。

全白動形分析装置２２は、「検定を行う方法及び装置（ＭＥＴＩＩＯＤ　ＡＮＤ 　ＤＥＶＩＣＥＳＦＯＲＣ０ＮＤＩＪＣＴＩＮＧ　ＡＳＳＡＹＳ）Ｊという名称 の米国特許出願第０７／１２７．９４４号に示された形式の内蔵形検定カートリ ッジを処理できるように設計されている。これらのカートリッジ２０は、異なる 密度の複数の不混和性流体層を用い、カートリッジ２０の一端（ロータ２４の軸 線２６に向いて配置された端部）において導入された試料を種々の層に通して先 端部（ロータ２４の外周部３日に隣接する先端部３６）に導いて処理する。この 分析装置２２はまた、第２回〜第６図に示した形式の内蔵形検定カートリッジを も処理する。吸光測定は、ロータ２４の外周部３８において、第２Ａ図に示した ランプ３０と検出器３２との対又は発蛍光器３８と検出器４０との対により行わ れる。発蛍光器と検出器との対３８．４０は、その全体が第２ＡＩｍにおいて参 照番号４４で示されており且つ第１図において破ｍ４４で示されている。この光 学装置４４は、呼掛は光線４６をカートリッジ２０の端部４８に設けられた湾曲 光学窓上に合焦させて、呼掛は光線４６を端部４８の曲率半径に対して平行にし 、呼掛は光線４６の屈折及び反射が最小になるようにする。

ロータ２４は、該ロータ２４がスピンしているとき又は休止している間に、ロー タ２４内に受け入れられたカートリッジ２０を撹拌する複合運動をすることもで きる。カートリッジ２０をインキュベート（温間）するため、ロータ２４の下に 加熱エレメント（図示せず）が設けられている。従って、この自動化された反応 カートリッジ分析装置２２は、複数の内蔵形検定カートリ７ジ２０を受け入れる 手段と、該カートリッジ２０に種々の速度での遠心力を作用する手段と、カート リッジ２０を温間する手段と、カートリッジ２０を撹拌する手段とを有しており 、これにより、ロータ２４の中心に隣接した一端３４においてカートリッジ２０ に流入する対象となる検体を含有する試料を、カートリッジ２０の先端部３Ｇに 向かって軸線方向に処理し、先端部３６で測光分析する。この全工程が分析装置 ２２により制御Ｂされる。

本発明による内蔵形の力応答形反応カートリッジ（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅ ｄ、　ｆｏｒｃｅｒｅ−３ｐｏｎｓｉｖｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｃａｒｔｒｉｄ ｇｅ）はモジュラ−構造を有している。以下に説明する各好ましい実施例は、モ ジエラーエレメントからなる種々の組立体で構成されている。

第２Ａ図にはカートリッジの第１実施例５０が示されており、該実施例５０は４ つのモジュラ−相互連結セクション、すなわち、アリコーティングセクション５ ２と、第１反応体セクシ町ン５４と、第２反応体セクション５６と、測光分析セ クション５８とから構成されている。これらの各セクシヨンは軸線方向に相互連 結されていて、次に隣接するセクシヨンから、矢印６０で示す遠心力の方向に流 体を受け入れることができる。遠心力は、第１図に示した自動化された分析装置 ２２のロータ２４により与えられる。この第１実施例５０は、人間の血液が対象 とする検体を含有している場合における検定に良く適合する。検体としては、ダ イオキシン及び甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）を対象とすることができる。これ らの検定は、一般に酵素の接合体（（ｏｎｊｕｇａｔｅ）と結合する競合的検定 技術又はサントイフチ検定技術のいずれかを用いる。接合体は次に、発蛍光ラテ ックス粒子又は他の薬剤に曝されて、次の測光分析を受ける。

第１実施例（第２Ａ図）による反応カートリッジ２０においては、抗凝固剤を含 む全血液（ａｎｔｉｃｏａｇｕｌａｔｅｄ　ｗｈｏｌｅ　ｂｌｏｏｄ）が、遠心 力により細胞と血漿とに分離される。次に、血漿は、第１所定遠心力が作用した ときに、摺動メータリング部材７０が第１反応体セクション５４に移動すること により正確にメータリングされる。第１所定遠心力は、自動化された分析装置２ ２のロータ２４を第１所定回転速度で回転させることにより発生される。第１反 応体セクション５４には、対象とする検体のための適当な接合体７２が収容され ている。適当なインキュヘーション及び撹拌サイクルの後、第２所定回転速度が 得られるまでロータ２４の回転速度を増大させる。第２所定回転速度は、全体を 番号７４で示す遠心力惑応形第１逃がし弁に作用する第２所定遠心力を生じさせ る。第１逃がし弁７４は、第１反応体セクション５４の内容物（すなわち、メー タリングされた血漿と接合体との反応した混合物）が第２反応体セクション５６ 内に入ることを許容する。

次の撹拌及びインキュベーション期間の後、ロータ２４は第３所定回転速度まで 増大され、これにより、全体を番号７８で示す遠心力感応形第２逃がし弁に作用 する第３所定遠心力が発生される。これにより、第２反応セクション（第２反応 体セクション）５６の内容物を空にして測光分析チャンバ（測光分析セクション ）５８内に導く。第２逃がし弁７８の構造及び作動は、第１逃がし弁７４の構造 及び作動と同じである。

測光分析セクション５８は、水に混和しない洗浄液８０を収容しており、稠密粒 子が浸透して接合体と結合できるようにするけれども、大半の液体接合体及び反 応溶液は排除する。洗浄液８０はかなり大きな表面張力を有しており、この表面 張力により、稠密粒子が洗浄液８０と反応体溶液７２（該溶液７２は洗浄液８０ に隣接している）との界面を通過することが妨げられる。粒子の浸透を容易にす るため、測光分析セクション５８には、洗浄液／反応溶液の界面における粒子の 局部固体群密度を増大させるアキュムレータ装置８２が設けられている。この構 成により、流体の界面を通過する結果生じる高置体群密度の粒子を比較的適度の 遠心力により移動させることが可能になる。

第２Ａ図を参照して説明すると、測光モジュールは、アキュムレータ８２の挿入 前に洗浄液８０を添加し、次にアキュムレータ８２を確実に挿入することにより 組み立てられる。過剰の洗浄液８０が存在する場合には、アキュムレータ８２の 上方の領域から吸い出すことができる。別の方法として、洗浄液８ｏの添加前に 、アキュムレータ８２を測光モジュールに組み込むこともできる。遠心力は、ア キュムレータ８２のオリフィスを通して気泡を排除し、測光モジエールの底部４ ８に液体を浸透させるのにも使用することができる。

１　成る実施例においては、測光モジュールに、洗浄液８０を含む２種類以上の 不混和性液体を収容することができる。これらの液体は不混和性を存するため、 上記手順を用いて、互いに一緒に又は任意の順番で測光モジュールに添加するこ とができる。

第２Ｂ図には、第２Ａ図に示された反応カートリフジ２０の第２実施例９ｏが示 されている。この第２実施例９０は、第１実施例５０のものと同じアリコーティ ングセクション５２を用いている。しかしながら、この第２実施例９ｏにおいて は、第１実施例５０における第１反応体セクション５４及び第２反応体セクショ ン５６は使用されておらず、簡単化された測光分析セクション９２がアリコーテ ィングセクション５２に対し直接連結されている。この第２実施例９ｏは、粒子 洗浄工程を含まない、カルシウム、グルコース、コレステロール等の均質反応体 の分析に有効である。筐単化された測光分析セクション９２は、蛍光形式の測定 にも適用できるが、より一般的には、ランプ３０及び検出器３２を用いて吸光形 式の測定を行うのに使用される。

上記第１実施例５０及び第２実施例９０についての簡単な説明から明らかなよう に、内蔵形加速度応答反応カートリッジ２０のモジュラ−の性質により、種々の 検定に適した嵌合セクションを種々に組み合わせることができる。従って、当業 者にとって明白なあらゆる組合せは本願の開示の一部であり、現在開発されてい る薬剤及び検定に対する構造的組合せを含むものである。

第１実施例５０及び第２実施例９０の両者のアリコーティングセクション５２は 、構造的に簡単な力応答アリコーティング（すなわちメータリング）機構を構成 しており、この機構は操作が簡単で安価に製造できるものである。あらゆる実施 例における全ての反応カートリッジ２０は、Ｒｏｈｍ　ａｎｄ　）（ａｓｓ社に より製造されているアクリル樹脂Ｖ−８−１１のような透明プラスチック材料で 作られる。この構造に具現化されているアリコーティング技術は、遠心力（大き さのみが異なり、方向は変化しない力である）の付与のみを必要とする。従って 、複雑な機械装置を必要としないで、検体の正確な量のメータリングが達成され る。アリコーティングセクション５２には下旬きに延びたカラー１１１　（第３ 図）が設けられており、該カラー１１１の外径は、残される任意のモジュラ−セ クションの上部と締まり嵌めにより係合できるように選択される。

好ましい実施例におけるアリコーティングセクション５２は、円筒状の外壁１０ ２を備えた環状の流体メータリングチャンバ１００を有している。円筒状の内壁 １０４は半径方向の環帯１０６を介して外壁１０２に連結されていて、開放した 上端部を備えたトロイダルチャンバすなわちサンプ１０８を形成している。

前述の摺動メータリング部材７０は、内壁１０４により形成されたボア１１．０ 内で摺動できるように設計されたほぼ円筒状の本体を有している。ボア１１０は ０、２０４インチ（約０．５１８ｃｍ）の直径を有しており、この直径はメータ リング部材７０の円筒状本体の直径０．２０２インチ（約０．５１３　ａｍ）よ り僅かに大きく、両者の間に０．００１０インチ（約０．００２　ｃｍ）の環状 ギャップ１１２が形成されている。

第３図〜第６Ａ図に最も良く示すように、環状ギャップ１１２にはシーラント１ １４が設けられていて、第１所定遠心力が得られるまで、メータリング部材７０ を第２Ａ図及び第３図に示す位置に維持するようになっている。選択された力に おいてシールに対し充分な仕事がなされない場合には、メータリング部材７０は 、第２Ａ図及び第３図に示す第１流体収集位置から、第４図及び第６Ａ図に示す シール位置を通って、第５図に示す流体分配位１まで移動するウメータリング部 材７０にはメータリングキャビティ１２０が設けられている。

該メータリングキャビティ１２０は、遠心力を受けた正確な量（５０マイクロリ ツトル）の患者試料を収集して、該患者試料を、アリコーティングセクション５ ２から、該セクション５２に連結された次の隣接セクション内に分配する。第３ 関〜第６Ａ図に最も良く示すように、メータリングキャビティ１２０は全高さ１ ２２を有している（この全高さ１２２は、メータリング部材７０の円筒状本体の 軸線に沿って測定したものである）。この全高さ１２２は、流体メータリングチ ャンバ１００の内壁１０４及び環状ギヤツブ１１２内のシーラント１１４により シールされた部分の全高さ１２４より小さい（第４図参照）。メータリング部材 ７０には拡大端部１２６が設けられている。これにより、第５図に示すようにメ ータリング部材７０の最大移動量が制限され、メータリングキャビティ１２０の 少なくとも一部が半径方向の環帯１０６の下に露出される。このようにして、メ ータリングされた流体が、第５図に示すように、次に隣接するセクション内に分 配される。

また、拡大端部１２６はボア１１０をシールして、メータリングされた流体がボ アを通って次に隣接するセクション内に逃げることを防正し、且つメータリング 部材７０と共に第１位置から第３位置に移送される余分な材料の量を制限する。

この目的のため、拡大端部１２６は、約３°の角度で半径方向外方に拡がったテ ーバを有している。また、ボア１１０の上端部には、これを補完すべく３＠の角 度で半径方向外方に拡がったテーバが設けられている。

第２図〜第６Ａ図に示すメータリングキャビティ１２０は、メータリング部材７ ０の円筒状本体の軸線に対して約２０″の角度で傾斜した横方向ポアを有してい る。この横方向ボアの側壁は、第４図のシール位置にあるときに摺動部材と協働 して約５０マイクロリツトルの容積を形成する。

このように横方向ボアを下方に僅かに傾斜させておくと、第３図に示すように全 血液から血漿をアリコーティングする場合に有効である。全血液は、血漿と、本 質的に透明な流体と、赤い血液細胞とを有している。種々の検定を行う場合に、 混合物を遠心分離して、血漿から全血液を分離することが非常に重要である。第 ３凹に示すように、遠心力の作用下では、ロータ２４の回転中に、全血液の細胞 が半径方間の環帯１０６に向かって移動し、トロイダルチャンバすなわちサンプ １０Ｂ内に捕捉される。メータリングキャビティ１２０の横方向ボア内の全血液 の細胞は、傾斜方向に沿ってキャビティ１２０から出てトロイダルチャンバ１０ 日内に移動し、これにより、血漿のみがメータリングキャビティ１２０内に残さ れる。

より少量の体積（約５マイクロリツトル）のメータリングされた試料が必要な適 用例に対しては、メータリングキャビティを、第６Ｂ図に示すように半球状の凹 み１３０の形状にすることができる。この凹み１３０は、その高さ１２２が、円 筒状の内壁１０４及びシーラント１１４によりシールされる全高さ１２４より小 さくなるようにしてメータリング部材７０に形成することができる。拡大部分１ ２６がボア１１０と係合するとき、凹み１３０の少なくとも一部が半径方間の環 帯１０６の下に露出されなくてはならない。

第６Ｃ図には、周方向肩部１３２を備えたメータリング部材１３１の別の実施例 が示されている。周方向肩部１３２は、該肩部１３２とソールと該シールの割れ 線との間の領域により形成される液体の体積Ｖを、次式すなわち、■＝π・１・ 　（Ｄａ　”　Ｄｏ　ｔ＞／４に従ってメータリングできる長さ及び直径を有し ている。体積Ｖを変えるため、肩部１３２の長さく軸線方向）を変えることがで きる。この実施例は、トロイダルチャンバ１０８を省略し且つ長さ１が全血液の 細胞の体積の予想高さより小さくなるように肩部１３２の長さを選択することに より、血漿から全血液の細胞をメータリングするのに使用できる。

第２Ｃ図に最も良く示すように、患者試料は、端キャップ１３４を通して（該端 キャップ１３４の周囲に設けられた可撓性シール１３６を介して）、アリコーテ ィングセフシラン５２内に導入される。端キャップ１３４ば、流体メータリング チャンバ１００の内側に対して締まり嵌めできるように選択された外径を有して いる。端キャップ１３４には互いに横方向に対向して配置された耳部１３８が設 けられており、該耳部１３８は、第１図に示すように、ロータ２４の固定具に反 応カートリッジ２０を案内する。

後述するように、アリコーティングセクション５２及び遠心力感応形逃がし弁７ ４．７６の適正且つ予測可能な作動のためには、シーラント１１４の選択、塗布 及び組成並びにメータリング部材７０の質量及び当接するシール面の構造は極め て重要である。

第３図及び第６Ａ図に示す好ましい実施例５０においては、内壁１０４により形 成されるボア１１０は、約０．２８フインチ（約０．７２９　ｃｍ）の高さと、 ０．２０４インチ（約０．５１８　ｃｍ）の内径とを有しており、約１．１８３ ｃｍ２のシール表面積が形成されるようになっている。摺動部材（メータリング 部材）７０は、その全長の約２／３にわたって約０．２０２インチ（約０．５１ ３　ｃｍ）の外径を有している。従って、メータリング部材７０とボア１１０と の間に形成される環状ギャップは約０．００１０インチ（約０．００２　ｃｏ＋ ）である。メータリングチャンバ１２０の少なくとも一部が内壁１０４の上端部 を越えて露出されるようにして、メータリングすべき流体を収容しているメータ リングチャンバ１００に、メータリングキャビティ１２０が露出されるようにす る必要がある。

反応カートリッジ２０は、メータリング部材７０の質量中心が回転軸線２６から 約１．７５４インチ（約４．４６ｃｍ）の位置に配置されるようにして、ロータ ２４上に配置される。５．０５９　ｒｐｍの回転速度を達成すると、メータリン グ部材７０及びメータリングキャビティ１２０内に収容されたアリコーティング された流体（−緒にして約０．３４ｇｍの質量を有する）は、弐Ｆ、　−ｍＶ” 　／Ｒから、重力の加速度（Ｇｓ）の約１，４５４倍すなわち４２２．４００ダ インの遠心力を受ける。前式中、Ｆｃはメータリング部材７０の受ける遠心力、 ｍはメータリング部材７０とメータリングキャビティ１２０内のメータリングさ れた流体との合計質量、■はメータリング部材７０の線速度、Ｒは回転軸線２６ からのメータリング部材７０の半径方向距離である。ｒＵｌｔｒａｆｌｅｘ　Ｊ の商標に係る７５％の合成枝分かれ鎖炭化水素ポリマー（７５％Ｕｌｔｒａｆｌ ｅｘ　ｂｒａｎｄ　５ｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｂｒａｎｃｈｅｄ　ｃｈａｉｎ　ｈｙ ｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｐｏｌｙ高■秩■ （これは、６９１０　Ｆ−ａｓｔ　Ｆｏｕｒｔｅｅｎｔｈ　５ｔｒｅｅｔ、　Ｐ 、　Ｏ，Ｄｒａｗｅｒ　Ｋ、　Ｔｕｌｓａ、　Ｏｋｌａｈｏ高■ ７４１１２のＰｅｔｒｏｌｉｔｅ　５ｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓグル ープに属するＰｅｔｒｏｌｉｔｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ−ｏｎ社から市販されて いる）と、鉱油（Ｐ、　Ｏ，Ｂｏｘ　４，０００．　Ｐｒ１ｎｃｅｔｏｎ、　Ｎ ｅ１ｉ　Ｊｅｒｓｅｙ０８５４０の５ｑｕｉｂｂ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社か ら市販されている）とを使用し、且つ適当な時間にわたって遠心力を付与する場 合には、シーラントは第６Ａ図に示したように剪断されるであろう。この組成及 び上記幾何学的形状をもつものは、第１１図のグラフに示すように、３８２．０ ００ダイン／ｃ＋ｓ”の剪断強度をもたらす。このシールを破壊するのに要する 解放力は、上記剪断強度と、シールされた表面積（１，１８３ＣＩ２）との積で ある。グラフには、他のブレンドについての剪断強度も示されている。

第１１図に示す剪断強度のグラフには、瞬間力を加えた場合の、種々の混合物に ついてのシーラント材料の剪断強度が記載されている。材料の実際の剪断特性は 、材料の塑性クリープの関数である。従って、メータリング部材７０及び逃がし 弁７４．７６に作用する遠心力の効果は累積的であり、説明を要するものである 。第１３図には、遠心力（ロータ２４の回転速度）と時間との関数としての、メ ータリング部材７０のシールの破壊に要する力の大きさが示されている。このグ ラフにおいて、線１４４はシールの破壊に要する最小の力を示すものであり、次 式すなわち、破壊力＝　Ｆｃ　−ｔｄｔからめられる。グラフから明らかなよう に、線１４．４は、漸近的に時間軸に接近していく。従って、破壊力（一定時間 にわたって加えられる遠心力）は、成る大きさく約１．６００　ｒｐｍ）以上の 遠心力（ロータ２４の回転速度により表される）で示される。例えば、全血液か ら血羨を分離している間に、カートリッジ２０は、２．２５Ｏｒｐｍでの遠心力 を１８０秒間受ける。シールに作用する仕事量は、第１３図において陰影を付し た領域ｒにより表され、これは、シールを破壊するには不充分な仕事量である（ すなわち、加えられた遠心力と時間との積（線１４４の座標により示される）よ り小さい）。ロータ２４の速度は迅速に３．５０Ｏｒｐｍまで上昇され、シール を破壊する。陰影領域■Ｉにより示されるように、陰影領域■とｎとの合計が、 線１４１により示される３、５００　ｒｐｖａでの力座橿値と時間座標値との積 より大きくなるためにカートリフジ２０に要求されることは、数秒間にわたって 高い回転速度で回転することだけである。従って、加えられた力（第１１図にお ける回転速度）と時間との積が、同じ回転速度での線１４４の座標値同士の積よ り小さい場合には、ソールを破壊することなく、１．６００　ｒｐａ＋の漸近値 以上のあらゆる回転速度に対して、カートリッジ２０を低回転速度にさらす（す なわち、全血液から血漿を分離するため又は迅速解放のためにシールをブリコン ディショニングするために）ことができる。

上記説明から明らかなように、第１シールを解放するだめの遠心器の回転のブリ コンディショニング効果は、その後の各シールの解放に要する仕事量を決定する のに説明できるものでなくてはならない。例えば、ＨＤＬコレステロールの試験 カートリッジ（第１４図）は、直列に配置された２つのアリコーティングセクシ ョン５２．５２′を有している。第１セクシヨン５２のメータリング部材７゜は ５０マイクロリツトルの容積を有しているのに対し、第２セクシヨン５２′のメ ータリング部材７０′は１５マイクロリツトルの容積を有している。

第２セクシヨン５２′は、０．１３９　ｇ＠の質量と、０．１３４インチ（約０ ．３４０　ｃｍ）の直径とを備えたメータリング部材７０′を有している。ボア １１０′は、０．．１３９インチ（約０．３５３　ｃｍ＞の直径と、０．１８０ インチ（約０．．４５７　ｃｍ）の長さとを有しており、０．００２５インチ（ 約０．００６　ａｍ）のギャップ距離を形成する環状ギャップを形成している。

このギャップ内には、１００％の［１１ｔｒａｆ　Ｉｅｘ混合物が使用される。

メータリング部材７０′は、回転軸線２６から約７．８　ｃＩｍ離れた位置に質 量中心を有しており、これにより、第１セクシヨンのメータリング部材７０が２ ．２５Ｏｒｐｍで３分間及び３．５０Ｏｒｐｍで約３秒間の遠心力を受けた後、 ４．１０ｏ　ｒｐｍ　（１，３４８Ｇｓ）の回転速度を４５秒間維持したときに 、シールが剪断されるであろう、ＨＤＬを決定する場合には、第２セクシヨン５ ２′にデキストランスルフェート（２０マイクロメートル）が充填される。第２ セクシヨン５２′には、結果として生じた沈澱物から試料としての試薬混合物を 分離するための環状サン１１０８′が設けられている。第２セクシヨン５２′に は測光チャンバ９２が連結されており、該測光チャンバ９２は３００マイクロリ ツトルのコレステロール試薬を収容する。

上記のように、第２セクシヨン５２′は、１．００％Ｕ１．　ｔｒａｆ　ｌａｙ のシーラント混合物を使用している。第１３図の線１４６は、第２セクシヨン５ ２′のシールを剪断するのに要する破壊力すなわち仕事を示している。このシー ルの早期破壊を防出するには、第１セクシヨン５２の第１シールを破壊する工程 で誘起される塑性クリープの総量（陰影領域１及びＩＩの合計）が、第２シール を解放する破壊力を超えてはならない、この総破壊力すなわち仕事は、６，５０ ０　ｒｐｍにおける線１４６の座標値同士の積である。第２シールを解放するに は、単に、陰影領域Ｉｌｌにより表される破壊力を、陰影領域■及びＩＩで表さ れる既に加えられた破壊力に加えるだけでよい。

シール構造及びシール組成の製造公差を補償するには、シールの剪断に必要な最 終量の破壊力を加えるべく　、３，０００　ｒｐｍ以上の高速スピンを用いるの が好ましい、線１４４と１４６とにより囲まれる領域及び線１４６と１４９とに より囲まれる領域は、シール構造の製造可変性（ｎａｎｕｆａｃｔ＋！ｒｉｎｇ 　ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）を示すものである。高回転速度では、仕事曲線は、 所与の回転速度で約３秒の製造可変性を示している。低速度（７５〜２５％混合 物については、１．６０Ｏｒｐｍの限界解放速度より僅かに高い速度）では、製 造可変性は、低速度範囲における曲線の漸近的形状により数分のオーダである。

シーラント１４４が剪断するメカニズムも重要である。第６Ａ図に示すように、 シーラント１４４は、シーリング部材（メータリング部材）７０の下部に連結さ れた内側のトロイダルセグメント１４０と、ボア１１０に連結された外側のトロ イダルセグメント１４２とに剪断される傾向を有している。ボア１１０によりシ ールの少なくとも一部が保持されるようにすることは、メータリング部材７０が 第４図に示すシール位置にあるときにメータリングチャンバ１２０の開放端部が シールされた状態に維持される上で特に重要である。いかなる場合でも、当接表 面の表面積を変えることにより、シール１１４についての種々の陣伏力（ｙｉｅ ｌｄｆｏｒｃｅｓ）を得ることができる。

゛がし１についての一層 第１及び第２の反応体セクシヨンにおける第１及び第２の遠心力感応形逃がし弁 ７４．７８は、アリコーティングセクション５２におけるメータリング部材７０ と同様の原理に従って作動する。

第７図及び第８図には、第１加速度感応形逃がし弁がそれぞれ閉鎖位置及び開放 位置にあるところを示す拡大断面図である。剪断ソール１５０及び引っ張りシー ル１５２の両方を示している拡大断面が第９図に最も良く示されている。第１逃 がし弁７４は約０．１０８インチ（約０；２７４　ｃｍ）の直径をもつ円筒状の 弁本体１５４を有しており、該弁本体１５４は、約０．１１０インチ（約０．２ ７９　ｃｍ）の直径をもつボア１５６内に配置されている。ボア１５６は第１反 応体セクシッン５４の基部内にある。この直径差により、円筒状の弁本体１５４ とボア１５６との間には環状ギヤツプが形成され、該環状ギャップは約０．００ ２インチ（約０．００５　ｃｎ）の厚さを存している。ボア１５６は約０．０９ ℃インチ（約０．２４６　ｃｎ）の高さを存しており、約０．０３４　ｃｍ”の シーラント表面積を形成している。逃がし弁７４はまた、円筒状の弁本体１５４ から半径方向に延びている足セクシッンを有している。この足セクションは半径 方向のシール面１６０を形成しており、該シール面１６０は、円筒状ボア１５６ を形成する側壁の端部に設けられた対向する半径方向のシール面１６２に当接す る。これらの半径方向の両シール面１６０．１６２の間の界面にはシーラント１ ５２が充填される。第１逃がし弁７４は周方向のスカート１６４をも有しており 、該スカート１６４は、第８図に示すように、開放弁を出る流体を半径方向に分 配できるようになっている。

第１逃がし弁７４は、アリコーティングセクション５２のメータリング部材７０ を作動した第１遠心力（約５．０５Ｏｒｐｍで達成される）より大きい第２遠心 力（約６，２００　ｒｐｌｌで達成される）で開放されるように設計されている 。この性能を達成するため、周方向スカート１６４及びこれより上の流体の「ヘ ッド（水頭）」をもつ第１逃がし弁７４は、約０．１０８　ｇ＋ｓの合計質量を 有している。別の構成として、質量を増大させることができ、鉱油に対するＵ　 １　ｔｒａ　ｆ　１　ｅｘクシ−ントの比率を、８３．３〜１６．５％に選択し て、６２２ダイン／ｃｓ＋”の必要解放力が得られるようにしてもよい。弁のお およその重心位置は、ロータ２４の回転中心から７．２　Ｃａ１ｌの位置にあり 、６．２０Ｏｒｐｍの第２解放速度において、重力の３．２２８倍の総連心力を 得ることができる。第２逃がし弁７８を作動するのに必要な総解放力は、メータ リング部材７０について述べたようにして計算される。

第２逃がし弁７８は、周方向のスカート１６４が設けられていない点、従って同 し幾何学的形状で０．０６５　ｇｎ　（弁と流体ヘッド）という小さな合計質量 を有している点を除き第１ｉＡがし弁７４と同じである。この第２逃がし弁７８ は、ロータ２４の軸線２６から約８．４　ｃ＋ｗの半径方向距離に配置されてお り、且つ約７．４０Ｏｒｐｍの回転速度で第２反応体セクション５６の流体内容 物を解放できるように設計されている。第２弁７８のシーラント面積は、第１弁 ７４のシーラント面積（０，１，６７ｃｍ”　）と同じである。前述のように、 第２弁７８の質量中心は回転中心から約８．４備の距離に配置されている。これ により、７，４００　ｒ四の回転速度で５，１００Ｇｓの力を作用して、第２弁 ７８及び第２反応体セクションの内容物を測光分析セクション５８内に解放する 。別の構成として、第２逃がし弁７８の質量を大きくすることができ、且つ９８ ２ダイン／ｃＩｌｚの同じ降伏強度について鉱油に対するＵｌｔｒａｆＩｅｘの 比率を９０．２〜９．８％に高めることもできる。

第１１Ａ図及び第１．　Ｉ　Ｂ図には、測光分析チャンバ５８が最も良く示され ている。成る生物検定の場合には、測光分析チャンバ５８が複数の不混和性流体 層で充填される。これらの流体層は、第２反応体セクション５６から解放される 流体層とは異なる比重を有している。これらの流体間の界面は表面張力のバリヤ を形成する。このバリヤには、約１．４５の比重と約１マイクロメートルの直径 とをもつブロモスチレンラテックス球体に取り付けられた酵素接合体が浸透しな ければならない、２つの流体間の界面を通って突き進むのに充分な「質量」を形 成するには、約３．５インチ（約８．８９ｃｍ）の半径方向距離における約４． ０００　ｒ四の回転速度及び僅かに約ｉｏｏ、ｏｏｏ個の球体が必要になるに過 ぎない。

好ましい実施例においては、アキュムレータ８２は充分な高さをもつ垂直配列に 球体を収集すべくｍ能し、これにより、６千万〜１億２千万個の球体を界面に存 在させることができる。アキュムレータ８２は、測光分析チャンバ５Ｂの内径（ 約０．４０２インチ（約１．．０２ｃ１１））より僅かに小さい直径１７０をも つディスクを存している。このディスフレよ、小径（最大直径が０．００１〜０ ．３０インチ（約０．００２〜０．７６２　ｃｍ））の孔に終端しているほぼ指 数曲線状のテーパをもつファンネル（漏斗）１７２を形成している。第１１Ｂ図 に示すように、洗浄液１６６は、その上端レベルＬ７８がファンネル１７２最小 直径部１７４に隣接して配置されるように、測光分析セクシヨン５８を充填する 。流体メニスカスの誇張された曲率と相まって、ファンネル壁の急な勾配により 、ファンネル壁と流体メニスカスとの間には鈍角の界面が形成される。この接続 部は、流体間の界面を通って球体１８０が移動することを妨げず、且つ流体の乱 流を制限する。従って、球体１．８０上記のように充分な質量をもつようになり 、メニスカスに浸透し且つ測光セクションの尖端部４８に入る。粒子の質量によ り、粒子は迅速に流体層を通って移動することができる。また、アキュムレータ ８２の小さな孔は、不混和性流体が、方向を種々に変えて他のいずれかの位置に 移動することを防止する。この構造は、貯蔵時又は輸送時に、２つの不混和性の 層の間にサンドイッチされた水層と混合する可能性なくして、別の水溶液をアキ ュムレータ８２の頂部の上に置くことを可能にする。これは、不混和性流体によ り形成される表面張力及び毛管力と、アキュムレータ８２の幾何学的形状により 達成されるのである。

上記好ましい実施例及び別の実施例の各々における反応カートリ・７ジ２０によ れば、経済的な構造で正確な試料のメータリング及びこれに続く反応体の混合を 行う簡単な構造が提供される。

メータリング部材７０と、力惑応形逃がし弁７４．７８と、これらの周囲のシー ル面との間の接続部のシールは、これらの間のギャップ距離を最小にすべく前記 周囲のシール面に対して可動部材を一時的に固定することにより、構造体を約８ ５℃に加熱することにより、及びこれらの間に形成されたギャップ内に少量の溶 融シーラント（８５℃）を導入することにより形成される。溶融シーランＩ・は 、毛管作用及び表面張力によりギャップ内に入り込む。

当業者には理解されようが、部品は、シーラント及び部品が組立てジグ等（図示 せず）内で室温に冷却されるまで、それぞれの位置に維持される。

シールの解放は、専ら、鉱油に対するＵｌｔｒａｆｌｅｘシーラントの比率、境 界シール面の幾何学的形状、及び移動部品の質量により制御される。従って本発 明は、種々の構造的変化に順応することができる。例えば、第９図に示した剪断 シール１５０及び引っ張りシール１５２は、単一界面が解放力の方向に対して４ ５°の角度に配置されている複合の幾何学的形状により達成することができる。

この幾何学的形状においては、剪断力及び引っ張り力が比例的に分けられるであ ろう。

解放力に対し一層平行になるように界面を変更することにより、シールの剪断特 性力号１つ張り特性を支配するようになるであろう。逆に、解放力の方向に対し てシールの界面構造を一層横方向にすれば、シールの引っ張り特性が剪断特性よ り顕著になるであろう。

従って、好ましい実施例の説明において具現化した技術は、個々の当業者の選択 の問題として種々の幾何学的形状を判断することができる。

更に、アリコーティングセクション、反応体セクション及び測光分析セクンうン のモジュラ−的性質も種々の相互連結が可能であるが、これも当業者の可能性の 範囲内のことである。例えば、第１Ｏ閲に示すように、種々のセクションを平行 な構造体２００内に配置でき、これにより、共通の反応チャンバ内へのメータリ ングされた流体及び反応体の解放を行うことができる。

上記のように、本発明の範囲は以上の説明に限定されるものではなく、特許請求 の範囲の記載により定められるものである。

国際調査報告 国際調査報告 ＵＳ９００４２５ゴ Ｓ＾　４０２２８

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．生物検定カートリッジに使用する遠心力応答形流体メータリング装置におい て、 所定の質量を有しており且つ流体中の検体の正確な量をメータリングするための メータリングギヤビティを形成している摺動可能なメータリング部材を有してお り、該メータリング部材が、第１収集位置から、第２シール位置を通って第３分 配位置へと移動でき、 メータリング部材を摺動可能に支持し且つメータリングすべき流体を収容する流 体メータリングチャンバを有しており、該メータリングチャンバが、メータリン グ部材に対して摺動可能に当接するシール面を備えていて、該シール面とメータ リング部材との間に所定のギャップ距離を形成しており、メータリングチャソバ の表面積は、メータリング部材が第２シール位置にあるときにメータリングギヤ ビティを完全に包囲できるほど充分に大きく、且つメータリング部材が第１収集 位置にあるときにメータリングギヤビティを流体で充満でき且つメータリング部 材が第３分配位置にあるときにメータリングギヤビティがここから流体を分配で きるほど充分に小さく、メータリングされた量の流体以外の流体が第１流体収集 位置と第３分配位置との間で連通することを実質的に防止すべく、メータリング 部材とシール面との間に配置されたシール材料を有しており、該シール材料が所 定の剪断強度を有しており、前記第１、第２及び第３位置により形成される所定 方向の第１所定遠心力がメータリング部材に作用するときにのみ、メータリング 部材が第１位置から第３位置へと摺動し、 メータリング部材が第３流体分配位置にあるときに流体メータリングチャンバを シールする補完シール手段を更に有していることを特徴とする生物検定カートリ ッジに使用する遠心力応答形流体メータリング装置。
2. ２．前記メータリング部材が、メータリングチャンバから第３分配位置を通って 逃げるのを防止するわな手段を有していることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の流体メータリング装置。
3. ３．前記メータリング部材が実質的に長円筒状の本体を備えており、前記メータ リングギヤビティが前記本体内に配置されており、流体メータリングチャンバの シール面がメータリング部材の本体より大きくて実質的に一定の直径をもつ実質 的な円筒状表面であり、ギャップが環状であり且つメータリング部材の本体及び シール面が所定方向に整合した軸線を形成するように配置されており、前記補完 シール手段は、メータリング部材が第３分配位置に入るときにボアをシールすべ くメータリング部材の本体の一端に形成された拡大部を備えていることを特徴と する請求の範囲第２項に記載の流体メータリング装置。
4. ４．前記メータリングチャンバ内に導入される全血液の試料から正確な体積の血 漿をメータリングするのに有効であり、前記メータリングキャビティの下で所定 の遠心力の方向を向いてメータリングチャンバ内に配置された周方向の血液細胞 サンプを有しており、前記メータリングギヤビティが、メータリングチャンバの 軸線に対して或る傾斜角度をなして前記メータリング部材の円筒状本体を貫通し ている横方向ボアであり、遠心力を軸線方向に作用すると、メータリングチャン バ及びメータリングギヤビティ内の全血液の細胞が血液細胞サンプ内に収集され 、所定の遠心力を作用すると、分配すべきメータリングチャンバ内に血液の血漿 のみが残されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の流体メータリング装 置。
5. ５．前記メータリングチャンバが、実質的に半球状の凹みであることを特徴とす る請求の範囲第３項に記載の流体メータリング装置。
6. ６．前記シール材料が、剪断後にシール材料自体を再シールできる充分な弾性を 有しており、前記シール材料が接着強度よりも小さな勇断強度を有していること を特徴とする請求の範囲第３項に記載の流体メータリング装置。
7. ７．前記ギャップ距離が約０．００２５インチ（約０．００６ｃｍ）であり、前 記メータリング部材に当接するシール面の面積が約１．１８３ｃｍ２であり、前 記ギャップ内のシール材料の剪断強度が約３８２ダイン／ｃｍ２であり、前記メ ータリング部材と前記メータリングギヤビティ内に収容すべき流体との合計質量 が約０．３４ｇｍであり、重力の約１．４５４倍の力を所定方向に加えたときに 、前記メータリング部材が第１流体収集位置から第３流体分配位置へと摺動ずる ことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の流体メータリング装置。
8. ８．第１反応流体を収容する第１反応チャンバを有しており、該第１反応チャン バが、メータリングチャンバから分記されるメータリングされた検体を受け入れ ることができるように、メータリングチャンバに対して軸線方向に配置され且つ 該メータリングチャンバに連結されており、前記反応チャンバ内には遠心力感応 形逃がし弁が設けられており、該遠心力感応形逃がし弁が、第１所定遠心力より 大きな第２所定遠心力で遠心力感応形逃がし弁を開放する解放手段を備えている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体メータリング装置。
9. ９．前記遠心力感応形逃がし弁が円筒状の弁本体を備えており、該弁本体が所定 の質量を有しており且つ前記反応チャンバにより形成された軸線方向のボア内で 開放位置と閉鎖位置との間を往復移動でき、前記弁本体とボアとの間に形成され た環状ギャップ内には第２の所定剪断強度をもつシール材料が設けられており、 前記第２所定遠心力が作用すると前記遠心力感応形逃がし弁が開放して、反応チ ャンバの内容物を解放することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の流体メー タリング装置。
10. １０．前記遠心力感応形がし弁が、前記ボアから延びている半径方向に向いたシ ール面と、前記円筒状の弁本体に連結された半径方向に延びた足と、前記半径方 向に向いたシール面と足との間に配置された、所定の引っ張り強度をもつシール 材料とを備えていることを特赦とする請求の範囲第９項に記載の流体メータリン グ装置。
11. １１．前記半径方向に延びた足が、ここから延びた周方向の截頭円錐状スカート を備えており、該スカートが、第１反応チャンバの内容物を半径方向外方に分散 させることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の流体メータリング装置。
12. １２．第２反応流体を収容する第２反応チャンバを有しており、該第２反応チャ ンバが、第１反応チャンバから分配される反応した検体を受け入れることができ るように、第１反応チャンバに対して軸線方向に配置され且つ該第１反応チャソ バに連結されており、前記第２反応チャンバ内には遠心力感応形逃がし弁が設け られており、該遠心力感応形逃がし弁が、第１及び第２の所定遠心力より大きな 第３所定遠心力で遠心力感応形逃がし弁を開放する解放手段を備えていることを 特徴とする請求の範囲第８項に記載の流体メータリング装置。
13. １３．前記メータリングチャンバには測光分析チャンバが連結されており、該測 光分析チャンバがメータリングチャンバからのメータリングされた検体を受け入 れて、測光分析チャンバ内に収容された流体中で測光分析し、前記測光分析チャ ンバが更にアキュムレータ手段を有しており、該アキュムレータ手段が、測光分 析チャンバ内の流体界面より上の粒子の固体群密度を高め、粒子が、遠心力によ り流体界面に形成された流体メニスカスを通って容易に移動できるようにしたこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の流体メータリング装置。
14. １４．生物検定及び化学反応を行うための力感応形流体メータリングカセットに おいて、 メータリングすべき流体を受け入れる手段及び第１遠心力を加えたときに流体の 一部を正確にメータリングする手段を備えたメータリングチャンバと、第１反応 流体を収容する第１反応チャンバとを有しており、該第１反応チャンバが、メー タリングチャンバに連結されており且つメータリングされた流体をメータリング チャンバから受け入れる手段と、第１遠心力より大きな第２所定遠心力を加えた ときに反応チャンバの内容物を解放する手段とを備えており、反応した流体を第 １反応チャンバから受け入れて測光分析チャンバ内に収容された流体中で測光分 析を行うべく第１反応チャンバに連結された測光分析チャンバを更に有しており 、該測光分析チャンバが更にアキュムレータ手段を有しており、該アキエムレー タ手段が、測光分析チャンバ内の流体界面より上の粒子の固体群密度を高め、粒 子が、遠心力により流体界面に形成された流体メニスカスを通って容易に移動で きるようにしたことを特徴とする生物検定及び化学反応を行うための力感応形流 体メータリングカセット。
15. １５．第２反応流体を収容する第２反応チャンバを有しており、該第２反応チャ ンバが、第１反応チャンバから分配される反応した検体を受け入れることができ るように、第１反応チャンバと測光分析チャンバとの間に連結されており、前記 第２反応チャンバには、第１及び第２の所定遠心力より大きな第３所定遠心力が 作用したときに第２反応チャンバの内容物を測光分析チャンバ内に解放する手段 が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のメータリングカ セット。
16. １６．生物検定及び化学反応を行うための加速度応答形流体メータリングカセッ トにおいて、 長い反応チャンバを有しており、該反応チャンバが、この中の内容物の測光測定 を行う手段を備えており、 反応チャンバ内に設けられたメータリングチャンバを有しており、該メータリン グチャンバが、メータリングすべき流体を受け入れる手段と、第１遠心力が作用 したときに反応チャンバ内の流体の一部を正確にメータリングする手段とを備え ており、 第１反応流体を収容すべく反応チャンバ内に設けられた第１反応流体容器を有し ており、該反応流体容器が、第１遠心力より大きな第２所定遠心力が作用したと きに第１反応流体を解放する手段を備えていることを特徴とする生物検定及び化 学反応を行うための加速度応答形流体メータリングカセット。
17. １７．第２反応流体を収容すべく反応チャンバ内に設けられた第２流体反応容器 を有しており、遠心力による第１及び第２加速度より大きな第３所定加速度が作 用すると反応チャンバ内に第２反応流体が移動することを特徴とする請求の範囲 第１６項に記載のメータリングカセット。
18. １８．可動部材と固定部材との間に遠心力感応シールを形成する方法において、 所定質量及びシール面を備えた可動部材を選択し、孔を備えた固定部材を選択し 、該固定部材と前記可動部材との間に約０．００２〜０．０２０インチ（約０． ００５〜０．０５ｃｍ）の範囲の周方向ギャップを形成すべく、可動部材を緩く 受け入れて可動部材のシール面に対する補完シール面を形成し、固定部材と可動 部材との間のギャップ距離を最小にすべく両部材を互いに一時的に保持し、 既知の剪断強度をもつ熱可塑性シール材料の溶融点まで両部材を加熱し、溶融し たシール材料をギャップ内に導入して、毛管作用によりギャップを充満し、 両部材及びシール材料を冷却することを特徴とする可動部材と固定部材との間に 遠心力感応シールを形成する方法。
19. １９．遠心力感応形逃がし弁において、所定質量及びシール面を備えた可動部材 と、孔を備えた固定部材とを有しており、前記孔が、可動部材を摺動可能に受け 入れて、固定部材と可動部材との間に約０．００２〜０．０２０インチ（約０． ００５〜０．０５ｃｍ）の範囲の周方向ギャップを形成できるサイズを有してお り、前記周方向ギャップ内に配置される所定強度をもつシール材料を更に有して おり、前記可動部材に所定の大きさの力を加えたときに、前記シール材料が剪断 されて可動部材が移動できるようになることを特徴とする遠心力感応形逃がし弁 。
20. ２０．内蔵形反応カートリッジ用の粒子密度を高める装置において、第１流体を 収容する第１チャンバと、 第２流体を収容する第２チャンバと、 これらの第１及び第２チャンバの間に設けられた装置とを有しており、該装置が 、第１直径をもつ開放頂部と、第２直径をもつ開放底部と、該開放底部と前記開 放頂部との間の傾斜側壁とを備えており、第１直径が第２直径よりもかなり大き く、第２直径が約０．００１〜０．０３０インチ（約０．００２〜０．０７６ｃ ｍ）の範囲内にあることを特徴とする内蔵形反応カートリッジ用の粒子密度を高 める装置。
21. ２１．前記傾斜側壁が実質的に指数曲線状のテーパを有していることを特徴とす る請求の範囲第２０項に記載の粒子密度を高める装置。
22. ２２．直列に配置された第２メータリング装置を有していることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載のメータリング装置。