JPH0756492B2 - 液体サンプルの稀釈及び混合のための装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体を希釈および混合するために使用する方
法および装置、ことに小さい体積の液体を測定しかつ希
釈する方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

熟練しない人が実施することを意図する臨床的分析の分
野は、最近、爆発的に進歩した。熟練しない人、例え
ば、糖尿病患者が、試料中の分析物、例えば、尿中のグ
ルコースの存在および／または量を決定することができ
るようにする、多数のアプローチが開発された。このよ
うな分析を実施する装置は、訓練をほとんど必要とせず
かつ本質的に誤使用防止つきであることにおいて、「使
用者に好適（user−friendly）」である。これらの装置
の典型は、いわゆる「ディップスティック（dipstick
s）」である。これらの装置は、試薬含有マトリックス
の層をもつプラスチックのストリップである。試料をス
トリップに適用し、そして分析物の存在または不存在が
色生成によって指示される。

このような装置は生物学的試料中の多数の物質の定量に
は有用であることが証明されたが、この方法ですべての
分析を実施できるというわけでなはない。例えば、ある
技術は少量の試料の希釈および／または混合を必要とす
る。極端に少ない量（例えば、マイクログロムの量）の
液体の測定およびその希釈は、典型的には、かなりの訓
練あるいは希釈の実施に高価な装置の使用を必要とす
る。これらの別法のいずれも実施は便利または容易では
ない。

液体の小さい試料の測定および希釈は、多数の自動分析
において容易に実施される。しかしながら、これらは家
庭または医院における使用に適さない。なぜなら、それ
らは大きくかつ高価であるからである。例えば、液体の
試料を導管の中に吸引し、この管が計量装置として作用
する毛管の形態である、多くの装置が入手可能である。
しかしながら、この計量装置は、試料および希釈剤を動
かすために必要とする、ピストンおよび多数の他の動く
部分、例えば、真空ポンプを含む大きい装置の部分であ
る。このような動く部分を液体密なシールを保持するた
めの精度をもって製作するためには、装置のコストがか
なり増大する。

大型の自動分析装置の代りのものとして、小型の手で保
持するマイクロピペット、例えば、よく知られたEppend
orf（登録商標）ピペットが考案された。これらのピペ
ットは、試料または希釈剤を小さい使い捨て先端に吸引
するために精密なピストンを使用する。しかしながら、
このピペットの使用においては技量を必要とし、そして
多数の精密な手動操作を実施して試料および希釈剤の測
定を首尾よく実施しなくてはならない。また、生ずる小
さい体積の溶液の混合において、熟練を必要とする。

家庭のための開発された他の技術は、液体の試料の測定
に毛管を使用する。次いで、毛管全体を大きい容器の中
に配置し、この容器は測定した量の希釈剤を保持する
か、あるいはこれに測定した量の希釈剤を添加する。し
かしながら、このような装置は熟練しない使用者の手に
おいては一般に満足すべきものではない。なぜなら、毛
管は破壊しやすく、そして毛管の外側の汚染は体積の誤
差を生ずるからである。

したがって、少量の試料を測定し、希釈し、混合し、そ
して分析するための、簡単かつ正確な方法および装置が
要求される。

1985年２月14日に公表された、西ドイツ国特許出願DE33
289641号は、毛管を使用する流体の自動的、不連続的試
料採取のための装置を記載しており、この毛管は測定装
置として作用し、そして試料採取する流体中に沈める
か、あるいは試料を希釈剤とともにポンプまたは吸引に
よって分析装置に移す位置へ、動かすことができる。米
国特許大4,454,235号は、イムノアッセイにおける液体
の移送のための毛管ホルダーを記載している。米国特許
第4,233,029号は、毛管流れ速度を制御するための手段
を設けないので、液体の毛管流れを提供するために有効
な距離で、分離された対向表面によって形成された液体
移送装置を記載している。米国特許第4,618,476号およ
び米国特許第4,233,029号は、速度およびメニスカス制
御手段をもつ、同様な毛管移送装置を記載している。米
国特許第4,426,451号は、２つのゾーンの間の流れを停
止するための手段を含む、他の同様な毛管移送装置を記
載しており、流れは外部で発生した圧力を加えることに
よって開始される。米国特許第3,811,326号、米国特許
第3,992,150号、米国特許第4,537,747号および米国特許
第4,596,780号は、毛管を使用して前もって決定した体
積の試験溶液を取り、そして負荷した毛管を、試薬また
は希釈剤として使用する液体のクベットまたは他の容器
中の所定位置に存在させる、種々の方法および装置を記
載している。米国特許第3,799,742号は、表面特性を親
水性から疎水性に変化させて小さい試料の流れを停止さ
せ、これによって存在する試料を測定する装置を記載し
ている。

〔発明の概要〕

本発明は、自蔵型希釈装置を提供し、この装置は液体を
その種々の部分の間で動かすために外からの力（重力を
除く）の使用を必要とせず、そして再現性ある試料の希
釈を提供する。第１実施態様において、この装置は、固
体体積の試料測定室（以下、単に「測定室」という場合
がある）、前記試料測定室と流体受容関係にある固体体
積の受容室、前記受容室の排気口（以下、「ベント」又
は「ガスベント」という場合がある）、前記測定室と前
記受容室との間の流れ停止接合部（以下、「流停止接
合」又は「停止流接合」という場合がある）前記測定室
と流体供与関係にある試料適用部位（ここで前記試料適
用部位と前記停止流接合との間の垂直高さの差は、試料
が前記試料適用部位に適用されるとき、前記停止流接合
を通る流れを提供するためには不十分である）、およ
び、前記測定室と流体供与関係にある希釈剤適用部位、
を含んでなる。流停止接合において流れを開始する手段
が設けられており、ある場合において、この手段は装置
の内部に設けられ、そして他の場合において、この手段
は外部の力および／または装置によって提供される。流
停止接合は、表面張力によって生じた背圧を使用して、
ある環境下で液体の流れを停止し、一方他の環境下で流
れを可能とする。流停止接合は弁として作用するが、動
く部分をもたず、表面張力および接合の形状寸法に頼っ
て、その機能を達成する。流れを開始するための種々の
手段は、希釈剤適用部位を流停止接合よりかなり上に配
置して、流停止接合において背圧を克服するために十分
な静水圧を提供し、表面張力を破壊するための可動アー
ムまたは他の装置を含むか、あるいは表面張力を破壊す
るための振動装置（必要に応じて、装置の外部に存在す
る）を提供する。外部の力を流れの開始手段として用い
る、すべての場合において、この外部の力はいったん開
始した流れを維持するために要求されない。

操作において、この装置の実施態様は、試料を試料適用
部位に適用し、これによって液体試料が毛管作用によっ
て、あるいは重力の作用下に固定体積の測定室中に流れ
る、方法において使用する。試料が流停止接合に到達し
たとき、流れは停止する。次いで、希釈剤を希釈剤適用
部位に添加する。次いで、流れを開始する手段の活性化
に要求される必要な外部の力を、必要に応じて、加え、
こうして希釈剤は試料を固体体積の測定室から固定体積
の受容室に置換する。測定室の形状寸法は、希釈剤がそ
れを置換しないで試料を通して流れるよりはむしろ試料
を置換するようなものである。いったん流停止接合の背
圧が克服されると、外部の力（ある場合において重力以
外）はこの液体の動きに要求されない。ガスベントを受
容室内に設けて、ガスを逃がしかつ液体を受容室内に流
入させる。希釈剤は、固定体積の受容室が試料および希
釈剤の既知の混合物で完全に充填されるまで、流れ続け
る。

混合の任意の手段を受容室内に設けることができる。混
合手段および流れ開始手段は、異なるかあるいは同一で
あることができる（例えば、攪拌棒を流停止接合におけ
る表面張力を破壊しかつ受容室において試料および希釈
剤を混合するために使用できる）。本発明の種々の実施
態様において、この装置の受容室または他の部分は試薬
を含有することができ、そして受容室は光学的または他
の型の測定のために適当な位置を提供することができ
る。他の実施態様において、試料を他の位置におけるそ
れ以上の操作のために受容室から取り出すための手段を
設けることができる。

１つのこのような実施態様において、この装置は系統的
希釈を提供できる；すなわち、試料を希釈して混合物を
形成し、次いでこの混合物を同一の、第２の、あるいは
他の希釈剤で希釈する。少なくとも１つの弁がこの実施
態様において必要である。この装置は、試料適用部位、
前記試料適用部位と流体受容関係にある混合室、前記混
合室に静水学的に接続した混合物隔離室（以下、「混合
物単離室」又は「単離室」という場合がある）、および
前記混合室と前記混合物単離室との間の流れを選択的に
防止する、第１弁手段、を含んでなり、あるいは前記混
合室および前記混合物単離室の間の流れを選択的に防止
する第２弁手段をこの装置の一部として、あるいは毛管
トラックのベントの外部の制御によって設けることがで
きる。この装置の部分はカートリッジ中に組み込まれ、
ここで弁は好ましくは、前もってプログラミングするこ
とができる、外部のソレノイドによって作動される。使
用において、この装置の混合室に前もって決定した体積
の試料および前もって決定した体積の第１希釈剤を適用
し、これによって第１混合物を形成する。必要に応じ
て、この装置自体はこれらの体積を計量するために、前
述のように、使用できる。混合室から静水学的に接続さ
れた混合物測定室への液体の弁制御通路が開かれ、これ
によって第１混合物の静水学的に決定された部分は混合
物単離室に入る。次いで、弁を開き、第１混合物のその
部分を第１混合物の残部から分離する。次いで、この部
分を別の混合室に移すか、あるいは、第２希釈剤との混
合のために、第１混合室に戻すことができる。必要に応
じて、追加の装置および室を存在させて、試料の追加の
操作を実施できる。

本発明を、添付図面を参照する、次の詳細な説明によっ
て、さらに説明する。

〔具体的な記載〕

本発明は、小さい試料を容易に測定しかつ希釈できる装
置および方法を提供する。この装置は小型であり、使用
に便利であり、そして流体を動かすための動く部分を必
要とせず、重力および毛管作用はすべての動く力を提供
するために十分出ある。ある実施態様においては、弁を
設けて、室ごとの流体の動きを制御する。弁はほとんど
の場合において装置中に組み込み、そして、好ましい実
施態様において、外部のソレノイドによって制御できる
簡単なプッシュ／解放機構によって制御される。ある理
由で、弁は外部で制御されるベントカバーから成り、毛
管の空間内の液体の流れを制御することができる。した
がって、装置（ここで希釈および混合カートリッジと呼
ぶ）は使用が容易であり、製作が安価であり、試料の希
釈または１系列の希釈が要求される、多数の手順におい
て使用することができる。カートリッジは、典型的に
は、希釈した試料について直接の分析の読みを実施でき
るホトメーターまたは他の装置に挿入するように設計さ
れ、それ以上の希釈した試料の取り扱いが必要でないよ
うにする。

カートリッジの部分は、固定体積の測定室、測定室に接
続した固定体積の受容（混合）室、ガス（例えば、空
気）を受容室から逃げさせるベント、測定室と受容室と
の間の流停止接合（好ましくは、それらの室の交差）、
試料適用部位、および希釈剤適用部位を含む。ある実施
態様においては、流停止接合において流れを開始するた
めの別の手段を設ける。試料が固定体積の測定室に存在
するが、希釈剤が存在しないとき、試料は流停止接合に
おいて表面張力によって発生した背圧によって、受容室
から流れるのを防止される。

種々の部分および種々の部分の機能は、試料を装置に適
用しかつ希釈するときの作用をたどることによって理解
できるであろう。以下の説明は、この機構のプランに従
う。

試料は、液体であり、そして任意の入手源、例えば、生
理学的流体；例えば、血液、唾液、眼のレンズの流体、
脳脊髄液、膿、汗、滲出物、尿、乳などに由来すること
ができる。液体の試料は、前処理、例えば、血液からの
血清または血漿の調製に、あるいは液体中の固体の溶解
に付すことができる。本発明の装置へ試料を適用する前
の試料の処理の例は、濃縮、ろ過、蒸留、透析、天然の
成分の不活性化、クロマトグラフィー、および試薬の添
加を包含する。生理学的流体に加えて、他の液体試料を
使用できる。他の液体試料の例は、プロセス流れ、水、
プラント流体、化学反応媒質、生物学的増殖培地などを
包含する。大部分について、液体は水性であるが、他の
液体を使用できる。水性媒質は追加の混和性液体、とく
に酸素化有機溶媒、例えば、低級アルコール、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンなどを
含有することができる。通常、溶媒は、水溶液中に存在
する高い表面張力を維持するために、約40容量％より少
なく、より通常約20容量％より少ない量で存在するであ
ろう。しかしながら、本発明の装置は、異なる表面張力
を示す液体を使用するように、後述するように、変更す
ることができる。

試料適用部位は、一般に、装置の表面上の空洞である
か、あるいは単に装置の内部に至る開口（必要に応じ
て、リングまたは管で取り囲まれた）であることができ
る。試料適用部位は、例えば、赤血球を血漿から分離す
るためのフィルターを含有することができる（1986年10
月29日に出願された米国特許第924,633号、参照）か、
あるいは本発明の装置と、本発明の希釈装置に適用する
前に試料を操作する他の装置との間の接続を表すことが
できる。例えば、適用部位は、標準的毛管が嵌合するく
ぼみであることができる。

試料適用部位が毛管を挿入するためのくぼみであると
き、毛管を完全に充填するか、あるいは毛管を特定のし
るしまで充填することによって、毛管は試料を移送する
ための便利な手段として作用するか、あるいは測定室と
して作用することができる。このような実施態様におけ
る試料適用部位は、移送の点として作用する。

他の場合において、試料適用部位は、測定室、例えば、
試料を挿入する、装置の上表面上のみぞであろう。適用
部位は受器によって取り囲まれた上昇したリップを有す
ることができ、こうして適用部位を受器中にオーバーフ
ローする過剰の試料で、オーバーフローするまで充填す
ることができる。したがって、試料の規定した体積が、
容易に得られる。

なお他の場合において、試料適用部位は、室から離れる
方向に導かれる２つの流路をもつ室であることができ
る。第１流路は、ここで説明するように、内部の試料測
定室であるか、あるいはそれに導かれる。第２流路は、
過剰試料室へ行く排出路である。過剰の試料の流路は測
定室より小さいか、あるいはそうでなければ過剰の試料
の流路を通る流れを制限する手段を有し、こうして試料
適用部位に適用される試料が測定室が充填されるまで主
として測定室に流入し、その後過剰の試料を過剰の試料
の流路によって排出するようにすることができる。

試料を試料適用部位へ適用し、そして装置が内部の試料
測定室を含有するとき、液体試料は試料測定室に外部の
力（補助されない重力を除外する）を加えないで流れ、
この試料測定室は固定体積をもつ。流体を移送できる毛
管流路または非毛管流路は試料適用部位を測定室に接触
させることができるか、あるいは毛管または試料を排出
するための流路はそれ自体測定室であることができる。
測定室は毛管の流路または室であることができ、この場
合において毛管作用は試料適用部位から試料適用部位は
測定室に供給するのを促進するか、あるいはある場合に
おいて、それに必要な力を提供することができる。毛管
流路または室は、一般に、0.01〜2.0mm、より一般に0.1
〜1.0mmの範囲の流路に垂直に少なくとも１つの寸法を
もつであろう。しかしながら、より大きい室も、また、
可能である。試料適用部位は、補助されない流れが起こ
ることを示すために、試料測定室にたいして「流体受容
関係」にあるといわれる。

測定室の形状寸法は、希釈剤を装置の後の段階で添加す
るとき、測定室の本質的にすべての試料が室から去る２
つの流路を有する室であることができるようなものであ
る。これを達成するための１つの手段は、測定室を通る
希釈剤の滑らかの流れを提供することによる。こうし
て、両端が開いた直線の管は、この型の好ましい実施態
様である。この型の好ましい実施態様において、希釈剤
は流れの全断面を横切る前において測定室に入る。これ
は希釈剤と試料との混合および、試料の本質的にすべて
を追い出さないで、測定室の希釈剤の通過を回避する助
けをし、後者は、希釈剤の小さい流れが測定室のより広
い断面区域に入る場合、起こりうる。

別の実施態様において、試料測定室は希釈剤適用部位と
混合室との間の通路の中に導かれる接合において終わる
ことができ、両者は後述する。接合を通る動く希釈剤の
通過は、試料を混合室中に吸引する働きをする。通路は
接合の位置において狭くて、通路中へ、こうして混合室
中への試料の吸引を促進する。この実施態様は、試料測
定室が試料測定室を希釈剤適用部位と混合室との間の通
路に接続する簡単な管であるとき、とくに有用である。

試料が固定体積の測定室中に流れるとき、試料が流停止
接合に到達するとき、流れ停止する。いわゆる、それは
試料が自由に流れる流体トラックの前部と、使用者が希
釈の過程を開始する時間をもつまで、試料が通常流れな
い、流体トラックの後部との間の接合をマークするから
である。停止流接合は試料の通路の限界に存在するの
で、それは測定室の１端に見されるであろう。ある場合
において、この同一の位置は受容室の開始であろう（す
なわち、２つの室が直接接続するとき）。しかしなが
ら、他の場合において、追加の流路は流停止接合を受容
室に接続することができる。

流れの停止は安定および準安定の両者で起こることがで
きることを認識すべきである。準安定の流れの停止は、
流れが巨視的レベルで停止するが、数秒ないし数分の時
間間隔後、明らかな原因なしに再開することがある。容
器の壁に沿った、あるいは製造法における不完全さから
生ずる微視的または微小の流路を通る、液体の漸進的流
れは、流れがいったん停止したとき、再び開始する機構
であると信じられる。さらに、検出できない振動（例え
ば、装置付近の人の歩き、あるいは装置付近の、例え
ば、空調ユニット装置の始動および停止によって生ずる
ような）は、また、準安定な場合における流れを開始す
るために十分であろう。しかしながら、装置は希釈剤の
添加および流停止接合における流れの究極的開始のため
に設計されるので、絶対の安定性の要件は存在しない。
したがって、少なくとも10秒、好ましくは少なくとも１
分、より好ましくは少なくとも５分の間維持できる流れ
の停止は、本発明の目的に対して十分である。

流停止接合は動く部分をもたないので、伝統的な弁では
ない。むしろ、この接合は液体試料の表面張力から流停
止への背圧に頼る。この背圧は多数の方法でつくること
ができる。例えば、液体と容器の壁との間の接触が存在
する領域内において、流路の断面積が増加するとき（例
えば、小さい管が大きい室に入るとき、あるいは流路の
断面積が増加するとき）、背圧は発生する。流路の断面
積の増加が漸進的であるよりはむしろ急激であるとき、
とくに試料の流路の毛管性が破壊されるとき、より大き
い背圧およびより一定した操作は達成される。流路が漸
進的に広がる間の容器の壁の不完全性は、液体の一方の
側で他方より「クリープ（creep）」させ、これによっ
て背圧の発生を回避する。液体は、また、不完全性が存
在するとき、角のまわりでクリープすることがある。不
釣合いの力は、また、接合が水平でないとき、存在する
であろう。水平の接合は、例えば、垂直の管が室の上部
の水平の表面に入るとき、発生する。水平の管が容器の
垂直の壁の中に入るとき、垂直の接合は存在し、そして
停止流接合の底は、液体の異なる高さによって生ずる静
水圧のために、接合の上部における圧力よりも大きいで
あろう。それにもかかわらず、水平でない流停止接合
は、流路が大きい区域に入るとき、液体を含有する小さ
い流路の直径を減少することによって、発生させること
ができ、これによって接合の上部および下部の間の圧力
の差を減少することができる。

多くの場合において、小さい直径の管（すなわち、測定
室）が大きい受容室に入るとき、接合は形成されるであ
ろう。小さい測定室は、より大きい受容室に、直角であ
るいは直角以外の角度で、入ることができる。後者の場
合において、小さい管の内壁との室の表面との間の角度
は、接合の円周のまわりの異なる位置において異なるで
あろう。

米国特許第4,426,451号（これを引用によってここに加
える）は、１つのゾーンから他のゾーンへの毛管流れが
存在する装置において使用するための「メニスカス制御
手段」と呼ばれる、ある数の流停止接合を記載してい
る。この特許に記載される流停止接合は、本発明の装置
において使用できる。しかしながら、この特許は、第２
ゾーンが毛管ゾーンでない場合の流停止無関係である。
毛管室の壁が徐々に狭くつ徐々に膨張して流れの停止を
提供しなくてはんらないことを示す、この特許の特別の
教示と対照的に、第２室（ここでは受容室）が毛管空間
でないとき、本発明の実施において、急激な広がりはい
っそう有効であることが発見された。不完全性は分子の
レベルで存在することが認識されているが、接合は微視
的観点からできるだけ鋭く、測定室の壁を形成する平面
（これは湾曲であることができる）と流停止接合が見出
される受容室の表面の壁を形成する平面との交差によっ
て形成される理想的接合にできるだけ近付くことが好ま
しい。水平の接合を維持して圧力の差を回避し、接合の
面積を減少し、毛管の表面を変化させて親水特性を増加
し（水溶液のために）、平滑な表面を提供し（粗い表面
表面に沿った液体のクリープを促進する）、そして断面
積の急激な変化を提供する（好ましくは、約90゜の交差
する表面の間の角度を提供する）ことのすべてが、１つ
の室から他の室への液体のクリープを防止するはたらき
をする。

一般に、小さい（毛管の大きさの）接合について、背圧
はメニスカスによって形成される最小の曲率半径によっ
て制御されるであろう。例えば、円形の断面をもつ毛管
が大きい空間に入って、液体が静水圧下にその空間中に
膨張するとき、メニスカスはほぼ球形であり、そして背
圧（Δｐ）はヤング−ラプラスの等式によって与えられ
る：Δｐ＝2r/R、ここでｒは試料の流体の表面張力であ
り、そしてＲは曲率半径である。参照:MillerおよびNeo
gi、“Interfacial Phenomena;Equilibrium and Dynami
c Effects",Marcel Dekker,Inc.,New York,1985、およ
びDaviesおよびRiedeal,“Interfacial Phenomena"、第
二版、Academic Press,New York,1963。流体が表面と０
゜より大きい角度で出合うとき、この背圧は幾何学的項
によって減少するであろう。半径、Ｒ、は静水圧が増加
するとき変化する（小さくなる）ので、背圧および静水
圧は釣り合う。静水圧が増加するとき、Ｒは装置の形状
寸法および接触角によって決定される最小値（最大の曲
率）に到達する。対応する背圧は、流停止接合によって
維持されうる最大の静水圧を定める。

他方において、他の室と流れを連続させるべき毛管との
間の接合は、流れを減ずるよりはむしろ促進するように
特別に設計することができる。流れを促進するために、
対抗するアプローチは流れの停止について上に示したも
のから取られる（例えば、接合の区域を減少するよりは
むしろ増加するか、あるいは断面積を徐々に変化させ
る）。このような流れの接合の好ましい例において、流
体流れの方向に延びる毛管のみぞは接合を通過する流れ
を促進する。このようなみぞの例は、特定の実施態様に
おいて後に提供する。

背圧は、また、液体が接触する表面が液体と容器の壁と
の間の付着を増加するように変化するとき、つくられる
（例えば、水性試料が親水性表面から疎水性表面に動く
とき）。本発明の装置の種々の内表面の表面性質は、種
々の物理的および／または化学的処理によって調節する
ことができ、そして一般に調節される。同様な装置の表
面の調節の説明について、米国特許第4,756,884号（引
用によってここに加える）。例えば、プラスチックの表
面を処理してそれらの親水性を増加することができる。
装置の全体または特定の部分を処理することができる。
あるいは、装置の異なる部分を異なるプラスチックから
作ることができる。毛管の流れのために、０〜90゜、好
ましくは10〜85゜、より好ましくは30〜70゜の接触角が
十分である。水性試料のためのこれらの接触角を提供す
るために、毛管表面は親水性であろう。非水性液体のた
めに、疎水性表面は適当であろう。容器の壁の形状寸法
および表面の湿潤性の組み合わせを使用することによっ
て、０（断面積または表面の接着の変化なし）から20cm
のH₂Oおよびこれより高い背圧の範囲が、液体として水
を使用して達成できる。背圧が０であるとき、問題の位
置は流停止接合ではない。流路の特定の点、例えば、固
定体積の測定室から固定体積の受容室にかけて、を通過
する試料の流れを防止するために十分な背圧が存在する
とき、流停止接合は起こる。

試料の流れが流停止接合において停止するとき、測定室
は固定体積の試料を含有する。希釈剤を希釈剤適用部位
に添加しそして流れが再開されるとき（下の説明を参
照）、希釈剤は固定体積の試料を受容室中に変位させ、
そして試料を希釈するために受容室中に流れつづける。
受容室中に置かれた内部の室の部分は、測定した固定体
積を定める。測定室を実際に形成する装置の内部の空間
の分画は、装置の形状寸法に依存するであろうが、装置
の操作から容易に明らかとなるであろう。

流れを開始できる２つの方法は、表面張力による背圧を
減少すること、あるいは流停止接合における静水圧を増
加することである。本発明の好ましい実施態様におい
て、流停止接合より十分に上の高さに希釈剤適用部位を
位置させて、表面張力によって発生する背圧を克服でき
る前方の静水圧を増加させることによって、希釈剤を添
加するとき、流れは自動的に開始される。重力によって
発生する静水圧を使用すると、試料および希釈剤を順次
に添加して（装置に外部の力を使用する必要なしに）試
料を測定しかつ希釈し測定および混合することができ
る。前方の静水圧は、また、接合より上の液体カラムの
垂直高さが増加するように、装置を再び方向ずけること
によって増加することができる。必要に応じて、あるい
は望む場合、試料および希釈剤の完全な混合は、このよ
うな装置において、後述するように、磁気的攪拌棒また
は他の手段によって達成できる。

装置の動きは、また、流体流れの開始に使用することが
できる。単一の、鋭い、短い、開始／停止の運動または
振動運動は適当である。単一の鋭い運動または振動は、
それ自体、持続する流体流れを発生さすることができ
る。なぜなら、開始および停止の運動は、反対方向に力
を及ぼし、したがって、平均化されるとき、流体の正味
の運動を発生させないからである。しかしながら、初期
の運動は停止流接合において液体試料の前方の運動を生
じさせうるので、表面張力／静水圧のバランスは局所的
に克服される；次いで試料の流体のメニスカスは毛管の
区域と接触するので、流れは開始するか、あるいは液体
の滴は形成し、そして受容室中に落下する。

流停止接合における表面張力による背圧は、接合におけ
る試料と可動部分とを接触させることによって減少させ
ることができる。例えば、試料および希釈剤の両者を、
受容室に導かれる制限した流れの接合において流れを開
始させないので、装置に加えることができるような装置
を製造することができる。可動部分を装置を含めて、流
停止接合における表面張力をその位置に試料を接触させ
ることによって破壊することができる。例えば、レバー
または他の可動部分を使用して流れを再開することが可
能である。１つの実施態様は、実際にメニスカスに接触
するピン（レバーの先端における）を有する。流れを再
開する技術を使用する本発明の好ましい実施態様は、流
停止接合において液体と接触し、そして試料および希釈
剤を混合することのできる、混合棒または同様な装置を
受容室内に含有する。多数の磁気的に作動する攪拌棒
（それらのすべては棒の形態ではないが、それらは一般
に共通した棒の形状をもつためこの用語で呼ばれる）が
知られている。これらの攪拌棒は、ポリテトラフルオロ
エチレンまたは他の不活性のマトリックス中に埋め込ま
れた磁気的または磁気的に感受性の材料からなり、そし
て機械的に（例えば、モーター似取り付けられた磁石を
回転するか、あるいは他の方法で動かすことによって）
あるいは電気的に（例えば、電気モーターのローターを
回転するための回転磁場、または往復電流を発生させる
ことによって）発生させた動く磁場によって作動され
る。受容室内に密に嵌合する大きさの攪拌棒を使用しか
つ棒の位置に近接させて流停止接合を配置することによ
って、攪拌棒の正常の運動を利用して、流停止接合にお
ける試料のメニスカスの突起と接触させることができ
る。このような突起は、装置中に存在する試料および／
または希釈剤からの測定室中の液体を通して伝達させる
静水圧のため、あるいは接合の形状寸法のために、存在
することができる。棒は磁気的に所定位置に保持するこ
とができるので、試料を装置に添加する間、接触はなさ
れない。例えば、棒の形状の攪拌棒は、接触が通常なさ
れるであろう角度から離れる方向に90゜回転することが
できる。

磁気的攪拌棒に加えて、種々の形態の非磁気的攪拌装置
を使用できる。このような攪拌装置を使用する混合は、
希釈の間または後に、機械的運動によって達成できる。
例えば、装置を側面対側面で傾斜させるとき、受容室内
で前後に動く滑り板を準備することができる。

振動を使用して流れを開始するとき、多数の振動が可能
である。例えば、振動装置は装置の一部であることがで
きる。あるいは、振動装置は、振動運動を流停止接合に
伝達できる任意の位置において外部で装置と接触させる
ことができる。これは、装置が、普通に使用される、硬
質材料から作られる時、装置の任意の点であることがで
きる。また、磁気的攪拌棒の運動を使用して、流停止接
合において液体と攪拌棒とを接触させないで振動を発生
させることが可能である。なぜなら、攪拌棒の回転は典
型的には装置内の回転であるからである。必要に応じ
て、振動は、受容室の壁中で攪拌棒がストライクする突
起を含めることによって、あるいは攪拌棒がその上で回
転する粗い下表面を準備することによって、増加させる
ことができる。

流停止接合および受容室の位置および形状寸法に依存し
て、流れは自動的に（準安定条件の解放時の毛管作用ま
たは静水圧によって）連続するか、あるいは他の作用
（例えば、再びメニスカスとの接触）を利用して、受容
室内の液体の上昇するレベルが流停止接合の領域と接触
するまで、希釈剤の静水圧下に試料および希釈剤の滴の
流れを可能とし、前記接触の時、表面張力によって発生
する背圧はもはや不可能であり、そして流れは固定体積
の受容室が充填するまで続く。気泡の捕捉を防止するた
めに設けられた平滑な流れを除外して、受容室について
特定の制限は存在しない。受容室の下部に試料および希
釈剤の入り口を形成しかつベントに向かって上方に傾斜
する受容室の上表面を設けることは、両方とも、気泡の
捕捉を回避する。

ベントは、単に、装置から液体の排出を回避するために
流停止接合によって終わる小さい穴であるか、あるいは
液体を排出しないで気体を排出させるために設計された
より複雑なベント（例えば、空気を通過させるが、親水
性液体を通過させることのできない、微孔質、疏水性の
栓）であることができる。

本発明の装置を使用して測定および希釈できる試料の大
きに理論的上限は存在しないが、この方法および装置は
少ない量の液体を測定しかつ希釈するためにとくに適す
る。したがって、測定室は、一般に、0.1〜100μ、好ま
しくは１〜30μ、最も好ましくは３〜10μの体積を
有する。受容室は、一般に、３〜1000μ、好ましくは10
〜300μ、最も好ましくは30〜100μの体積を有し、
これによって10⁴:1〜3:1、好ましくは10³:1、最も好ま
しくは100:1〜10:1の希釈比を提供する。毛管流れが起
こる流路は、通常、約0.01mm〜2mm、より通常約0.1mm〜
1mmの対向する壁を有する。毛管の空間は管状（これは
必然的に円形の断面を意図しせず、正方形または他の規
則的な形状であることができる）であるか、あるいは平
らな板および側壁によって形成された空間を表すことが
でき、側壁は毛管の距離より離れた間隔である。少なく
とも１つの平らな側面（例えば、正方形の断面区域、隣
接する側面をもつ長方形は長さが1:2〜1:4以下の倍率で
異なる、または半円形）をもつ管状室は、流路を２つの
隣接する表面の接合によって形成し、側面の１つが平ら
であることができる場合において、製作が容易であるの
で好ましい。

装置ごとおよび試料ごとの試料体積および希釈剤体積の
変動は、ある数の因子によって決定される。

1. 装置の形状寸法、測定室のとくに長さ対断面の比。
一般に、この比が大きいほど、精度はよくなる。この比
は、流停止接合に関して流れの停止における試料の流体
のメニスカスの位置が変動に影響を及ぼす程度を決定す
るであろう。

2. 装置ごとの表面の毛管性の寸法の変動。技術状態は
約１％の再現性を示唆している。

3. 試料ごとの表面張力および接触角の変動。所定の型
の典型的な試料、例えば、血漿についての可能な値の限
定された範囲が存在する。好ましい寸法について、この
ような変動は有意誤差を生ずることが期待されない。

4. 希釈剤による試料の変位の程度における変動−ここ
における因子は次のとおりである:a）フィーダー管中へ
の逆流;b）測定室内の希釈剤および試料の混合の程度。
試料ごとの変動は、試料の粘度および密度および希釈剤
の粘度および密度における変動によって調節される。多
くの典型的な試料流体（例えば、血漿）についての試料
の粘度および密度の変動は非常には大きくない。希釈の
粘度および密度は、理想的には、最良の結果のために
は、試料のそれと非常に多くは異ないように行われる。

これらの因子を考慮すると、好ましい寸法を使用する試
料の体積における起こりうる変動の推定は１％より小さ
い範囲である。同様な考察は、試料の性質の変動が重要
でなくなる（希釈のため）の場合を除外して、希釈剤の
体積の変動に適用される。

試料の毛管を充填する時間は、よく知られた物理的原理
から計算できる（参照、Chemical Engneer′s Handbook
（1973）第５版、R.H.Peey ＆ C.H.Chilton,McGraw Hil
l,New Yowk）。一般に、時間は最小である。好ましい充
填時間は５分より短く、より好ましくは１分より短く、
理想的には10秒より短い。メニスカスが希釈のために必
要となった（希釈剤の添加、装置の機械的または電気的
活性化）後、流体流れ前に経過する時間は有意であるこ
とがある。１分より短い時間は望ましく、好ましくは10
秒より短く、最も好ましくは１秒より短い。流体流れの
遅延は、明らかに、初期の準安定の条件の発生から生
じ、これは、多分初期の準安定の流れの停止の説明にお
いて前述した機構によって、時間経過とともに克服され
る。

試料適用部位は、測定室を充填するために十分な試料を
含有し、かつ試料適用部位に適用した試料が、試料適用
部位をオーバーフローすることによって失われないで測
定室に直接流れるように、十分に速い流れを可能とする
ことができなくてはならない。

希釈剤適用部位は、希釈剤が流れる測定室、介在する流
路または周辺の流路（例えば、試料適用部位へ逆流する
希釈剤）および試料（または受容室内に存在する可動部
分または攪拌棒）によって占有されない受容室内部の体
積の残部を充填するために十分な液体の希釈剤を含有す
ることができなくてはならない。受容室が試料および希
釈剤で充填されるとき流れは停止するので、希釈比はこ
の最後の体積および測定室の体積によって決定される。
例えば、測定室の大きさが５μであり、そして受容室
が15μの体積をもつ攪拌棒を含有する120μの内部
の合計の体積を有するとき、希釈比は20:1（20体積の希
釈剤、すなわち、試料の各単位体積、すなわち、５μ
につき100μ）であろう。

本発明の装置において好ましい小さい体積を使用すると
き、希釈剤の添加が流れを自動的に再開することを意図
されるとき、0.1〜20cm、好ましくは0.3〜10cm、最も好
ましくは１〜5cmのH₂Oの範囲の制限された流れ接合の背
圧を使用する。前の場合に記載したそれぞれの上限より
大きい背圧は、流れをある他の理由で開始するとき、使
用できる。

範囲の上限および下限を示すこの明細書における説明
は、任意の組み合わせで利用できる、１系列の上限およ
び１系列の下限を個々に表示するものとして解釈される
ことを認識すべきである。例えば、典型的な上限および
好ましい下限は、組み合わせで使用して、中間の好まし
い値の範囲を定めることができる。

試料を希釈しかつ混合することに加えて、本発明の装置
は、また、混合前に試料を第１試薬と特定した量の時間
にわたって自動的にインキュベーションしかつ第２試薬
とインキュベーションすることができる。インキュベー
ション時間は、充填操作にたいして独立にすることがで
きる。これは、受容室の異なる表面または表面の区域上
に試薬を供給することによって達成される。例えば、適
当な乾燥状態の第１試薬を受容室の底面に存在させ、そ
して第２試薬を受容室の上表面に存在させることができ
る。試料はまず受容室に入るとき、それは第１試薬と接
触する。次いで、液体が受容室を充填するとき時間のず
れが存在し、その間最初のインキュベーションが起こり
うる。この時間の間に混合を、必要に応じて、実施する
ことができる。試料および希釈剤が受容室に到達したと
き、第２試薬は接触しそして反応に入る。試薬のある数
のゾーンを受容室の異なる場所に準備することができ
る。インキュベーション時間は、受容室（底から充填す
る室について）の底面より上の試薬の帯びの高さを変化
させることによって、あるいはそうでなければ充填プロ
セスにおいて後に到達する点に試薬を配置させることに
よって（例えば、室が水平的に充填されるとき、流停止
接合から異なる距離における垂直の帯）、受容室の体積
および形状を変化させることによって、および希釈剤が
試薬室に入る測度を変えることによって調節することが
できる。

この最後の態様は、「流れ制限装置」（これは流停止接
合の一部であるかまたは異なることができる）準備する
ことによって制御できる。例えば、希釈剤室と測定室と
の間の開口の大きさを調節して、それらの間の流れを制
御する。希釈剤が試薬室に入る速度を制御する追加の因
子は、希釈剤室の寸法、流停止接合より上のその高さ、
および希釈剤が流れる流路中の任意の点における断面積
である。また、流れの制限は受容室からのガスベントに
おいて達成できる。

受容室を充填するための時間は、装置の構成パラメータ
ーおよび試料および希釈剤の粘度および密度によって制
御されるであろう。問題の範囲は、0.1秒〜10分、好ま
しくは１秒〜２分、最も好ましくは10秒〜１分である。
ここに記載する設計のパラメーターは、試料の実験と組
み合わせることができ、容易に所望の充填時間の選択を
可能とする。

受容室より非常に大きい希釈剤室を準備することによっ
て、流速の変動、したがって充填およびインキュベーシ
ョンの時間の変動は最小となるであろう。しかしなが
ら、使用者が希釈剤室を完全に充填しないとき、多少の
変動はなお起こりうるであろう。したがって、希釈およ
びインキュベーション時間のより正確な制御は、過剰の
希釈剤のためにオーバーフロー室をもつ希釈剤室を準備
し、そして、オーバーフローが起こるまで、希釈剤室を
充填するように使用者に指示し、これによって装置の各
操作の間同一の希釈剤高さを得ることによって達成する
ことができる。追加の改良は、充填操作の開始から終わ
りまでにおける高さの変動が最小となるように、希釈剤
室に広い断面積を設けることによって達成できる。この
ような大きい室は、必要に応じて、オーバーフロー室を
準備しないで、線まで充填することによって使用でき
る。容器を破砕することによって解放される希釈剤の密
閉容器を、また、使用して充填およびインキュベーショ
ンの時間を制御しかつ同一装置内に存在しうる固体の試
薬と液体の試薬を分離することができる。

最初の16個の図は、単一の希釈を実施する、本発明の多
数の実施態様を例示するために準備した。図面に示す実
施態様は、包括的であることを意図せず、そして添付し
た特許請求の範囲内に包含される多数の他の実施態様は
本発明の分野における当業者にとって明らかであろう。
第１図〜第10図において、液体と接触するただ１つの内
表面が示されている。第11図および第12図は、外部の表
面（そのへりは実線で示されている）および内部の表面
（そのへりは破線でしめされている）の両者を含む装置
全体を示す。第１図−第10図の内表面によって示される
実施態様は、第11図、第12図、またはこれらの図面の組
み合わせまたは変更に類似する実際の装置の形態で製作
することができる。例えば、第１図および第２図におけ
る内部の液体接触表面によって概略的に示された実施態
様は、第11図にその全体で示す実施態様に密接に類似す
る。第13図〜第15図は、外部および内部の表面の両者を
示すために多数の観点において本発明の実施態様を示
す。

第１図は、本発明の第１実施態様の垂直断面図を示す略
線図である。試料適用部位10は、細い毛管12によって接
合14において測定室20へ接続された浅いウェルまたはく
ぼみである。測定室20は、垂直であり、そして接合14よ
り上に区画22および接合14より下に区画24をもつ。液体
試料を適用部位10に添加するとき、液体は毛管12を通っ
て、接合14において測定室20の中に流入する。第１図に
おいて、室20はまた毛管の寸法をもつ、毛管の寸法とは
室が毛管作用によって充填するために十分に小さい断面
積であることを意味する。毛管作用は室20の区画24にお
いて重力によって促進される。試料が室20の底部に到達
したとき、流れは停止流接合50において停止する。第１
図において区画22で示す、接合14より上の室20の部分
は、毛管作用によって充填される。静水圧は、また、室
20の充填室28のために利用されるが、試料適用部位10に
おける液体レベルより上に存在する、充填区画26のため
には静水圧は利用されない。本発明のこの実施態様にお
いて、測定室20の接合および希釈剤適用部位30において
流停止接合55が存在し、これは過剰の試料が希釈剤適用
部位中に流入するのを防止する。

流停止接合50の形状寸法および表面特性は、試料の静水
圧を克服するために十分な背圧を提供するように選択す
る。この静水圧は流停止接合50より上の試料の最高高さ
から計算することができ、その高さは、この実施態様に
おいて、停止流接合50より上の試料適用部位（10）の上
部の垂直高さ（すなわち、高さ52）である。接合は室20
を形成する垂直管と室40の上水平表面との交差によって
形成される。背圧を制御する主な設計の特徴は接合の断
面であり、その面積を減少させて高い背圧を発生させか
つ増加させて低い背圧を発生させる。

希釈剤を希釈剤適用部位30に添加するとき、静水圧の得
られる増加は、流停止接合50における背圧を克服し、そ
して測定室20内の試料を希釈剤によって受容室40中に推
進させる。受容室40内に含有される空気または他の気体
はベント60から排出され、このベントは流体が出るため
には小さすぎる（すなわち、ベントは、また、流停止接
合として作用するが、希釈剤の静水圧が克服できない背
圧を有する）。多数の他のベント配置を、また、利用で
きる。

本発明のこの実施態様において、流停止接合50において
流れを開始するための手段は、単に液体の追加の高さお
よび、希釈剤適用部位を測定室20より高く配置すること
によって発生した追加の圧力ヘッドである。希釈剤適用
部位は、受容室40と比較したとき、十分に大きくて、受
容室40が充填されるまで、十分な圧力ヘッドは希釈操作
の間維持される（すなわち、希釈剤適用部位30が部分的
に消耗されたときでさえ、圧力ヘッドは流停止接合50に
おける背圧を克服するために十分である）。圧力ヘッド
は、また、流路中の粘性抵抗によって生ずる流れに対す
る抵抗を克服するために十分でなくてはならない。

除去可能なキャップ11（これは滑り配置で試料適用部位
10に、完全に除去可能にまたはヒンジであるいは、より
好ましくは、取り付けられている）は、適用部位への液
体の逆流を防止するために使用することができる。カバ
ー11が希釈剤の適用前に所定位置に固定されるとき、こ
の装置のこの区画におけるベントの不存在は毛管12中へ
の液体の逆流に抗するであろう。キャップが存在しない
と、希釈剤を30に添加するとき、毛管20および12を通り
かつ試料適用部位10へ戻る多少の初期の流れが起こるで
あろう。十分な希釈剤を30に添加して、流停止接合50に
おける背圧が克服されるようにすると、測定室20を通っ
て受容室40中に入る流れがまた起こるであろう。50にお
けうる表面張力を破壊するために有限の時間が要求さ
れ、こうして受容室40の中への流れは初期の毛管12中へ
の逆流より後になる。

種々の毛管および室における流体流れの方向および大き
さは、装置の寸法、流体の粘度および密度、および種々
の液体カラムの高さに依存する。希釈剤を添加した後で
あるが、流停止接合50を通る流れが開始する前に、20か
ら12および10の中への試料（および／または希釈剤）の
逆流が存在するであろう。流れが50を通して開始した
後、20からの試料（および／または希釈剤）の流れは12
および24の間に分配され、そして次ぎによって制御され
る： A.圧力ヘッド：圧力が増加すると、流れは増加する。

B.管の長さ：長さが増加すると、流れは減少する。

C.断面：断面が増加すると、流れは増加する。

D.粘度：粘度が増加すると、流れは減少する。

試料は（ａ）室40中に置換され、（ｂ）毛管12中に置換
され、そして（ｃ）管20において希釈剤と混合されるで
あろう。試料の精確な置換は列挙した種々の因子によっ
て制御されるであろ。しかしながら、所定の装置（およ
び同一寸法に作られたコピー）について、これらの因子
の特性は、試料の再現可能な量を受容室40中に変位させ
ることを保証する。希釈装置において最も重要であるの
は試料希釈の再現性である。なぜなら、希釈の実際の程
度は、試料の初期の測定および／または装置内のより速
い段階における流れのタイプに有意に影響を及ぼさない
で、受容室の大きさを変更することによって容易に調節
できるからである。

こうして（Ａ）キャップ11を使用して12を通る逆流を遮
断することによって、すべての流れは40中に入るであろ
う、あるいは（Ｂ）断面12を断面20より非常に小さく
し、長さ24を長さ12に関して短くし、そして圧力ヘッド
52を希釈剤の圧力ヘッド（70および22）に関して小さく
することによって、12中への逆流を最小にし、そして24
を通って40に入る流れに関して無視可能にすることがで
きる。

40中に置換した試料の体積の精度は、管20の中で試料お
よび希釈剤を混合することによって解決することができ
る。毛管20の区画における混合の程度がアッセイごとに
変化する場合、区画24を下に動いて40に入る流体の組成
はまた変化するであろう。区画22の長さを最小にするこ
とによって、この問題は無視できるようにすることがで
きる。混合を最小にするための他の技術は既に述べた。

第２図は、同様な実施態様を示すが、主として、毛管12
が測定室20に希釈剤適用部位30に非常に近い接合14にお
いて入ることにおいて異なる。これは接合14における静
水圧を減少し、そして毛管12を通って試料適用部位10中
に戻って流れる希釈剤および試料の傾向を低下させる。

第３図は、第１図に示す実施態様の追加の変更を示す。
主な差異は、毛管12が流路20より大きく、その結果測定
室20は接合14において始まり、そして制限された流れ部
位50へ延び、この部位50は受容室40内のその底付近にと
ちょうど位置する。この装置の残部およびその操作は前
述したとおりである。この実施態様において部位30にお
いて希釈剤を添加すると、接合14および毛管12を通り、
試料適用部位10に戻る流れが発生するであろう。しかし
ながら、この実施態様において、この逆流による害は発
生しない。なぜなら、測定に接合14において開始され、
そしてこの接合から希釈剤適用部位30へ延びる接続それ
自体あるいは管または他の室の部分を含まないからであ
る。試料適用部位10を閉じかつ流路12に大きい直径を与
えることによって、逆流は促進される。

さらに、流停止接合50が受容室40の底付近に存在するよ
うに、管20を延長することによって、希釈剤適用部位30
に大過剰の希釈剤を維持する必要はもはやない。50にお
ける表面張力が克服されかつ小さい体積の試料および希
釈剤が受容室40に入った後、液体の表面は室40の底に接
触し、そして流れの混乱を排除する。したがって、室40
に入る希釈剤の流れ歯、静水圧ヘッドが50における正常
の背圧を克服するために要求されるものよりも低下した
場合においてさえ、受容室40が充填されるまで、続く。
なぜなら、停止流接合50における空気ギャップの不存在
は背圧の発生を防止するからである。

前述の３つの実施態様のすべては、測定室20として毛管
室を有する。第４図に示す実施態様は、毛管作用によっ
て充填できない測定室20を有する。流停止接合50は、室
20から室40に至る小さい出口を有することによってつく
られる。静水圧は流体の体積にたいして独立であるの
で、流停止接合の設計は前述のものと異ならない。しか
しながら、このような実施態様において、接合14、試料
が室に入る位置、は、室20の上部に位置しなくてはなら
ないか、あるいは試料適用部位10は室20に十分な静水圧
を提供しなきてはならない。なぜなら毛管作用は試料を
上方に誘導するために有効でないからである。この装置
の残部およびその操作は前述のしたとおりである。

上の実施態様は垂直の測定室20を利用する。水平（また
は混合した垂直／水平）に配置は、また、可能である。
第５図に示す実施態様は、水平の測定室20を利用する。
第５図は、また、ある数の他の可能な変更を示す。例え
ば、フィルター13が試料適用部位10に存在する。このフ
ィルターは、例えば、赤血球を白血球と分離できるガラ
スフィルターであることができ、こうして適用部位10に
適用した全血試料をろ過して毛管12によって抜き出され
る血漿試料を得ることができる。室20における毛管作用
は、再び、この室を充填するために利用される。流停止
接合50は試料が受容室40中へ流れるのを防止する。第２
停止流接合55は、試料が希釈剤適用部位30に入るのを防
止する。希釈剤適用部位を停止流接合50より垂直上に配
置することによって、静水圧は再び試料を受容室40中に
推進するために利用される。この実施態様は、また、室
40において試料および希釈剤を混合するための攪拌棒80
または他の手段を含有する。

第５図に示す実施態様の形状寸法をわずかに変更するこ
とによって、流れを開始する手段として混合棒80を使用
することが可能である。第６図に示すように、流停止接
合50を室の底に配置することによって、50における試料
のメニスカスを攪拌棒80と、それが回転しているとき、
接触させ、これによって攪拌棒を回転させて流れを起こ
すことができる。高い圧力ヘッドは必要ではないので、
希釈剤適用部位30を、流停止接合50における背圧を克服
するために不十分な、より低い高さに配置することがで
きる。しかしながら、希釈剤部位30は、いったん流れが
開始したとき、室40を充填するために十分な静水圧を提
供しなくてはならない。

第６図に示される実施態様の形状寸法についての変動
は、第７図に示されており、この図面は垂直断面図より
はむしろ上からの平面図を示す。試料適用部位10は、接
続12によって毛管の測定室20へ接続されている。接合14
は測定室20に沿った任意の点に位置することができる。
管12の断面積は、管20のそれより非常に小さい。希釈剤
適用部位30は室20の１端に位置し（流停止接合55によっ
て接続されている）、これに対して受容室40は他方の端
に位置する（流停止接合50によって接続されている）。
攪拌棒80は受容室40内に存在し、この室はベントを有す
る（図示せず）。希釈剤適用部位30は上に位置するか、
あるいは壁を含有し、これらの壁は受容室40の高さより
上に十分に高く位置して希釈剤が試料を受容室中に推進
できるようにする。しかしながら、高さの差は流停止接
合50における背圧を克服するために不十分である。むし
ろ、この背圧は、50における試料のメニスカスが攪拌棒
／流れ80の開始のための手段と接触するとき、解放され
る。

また、流れの開始のための手段として振動を使用するこ
とによって、この装置または前述の装置のいずれをも操
作することが可能である。停止流接合における流体の動
きは、振動の振幅および振動数が十分である場合、発圧
を克服するために十分である。次いで、ほんのわずかの
静水圧が流れれの維持に必要であるか、あるいは流れ
は、後述するように、毛管の受容室を使用することによ
って維持することができる。

第８図は第７図に示す実施態様の変更を示し、ここで接
合14を通って試料適用部位10への逆流は許される。管20
の断面積は管12のそれより非常に小さい。したがって、
測定室20は、第３図について前述のように、接合14から
流停止接合50と測定される。この装置の残部および操作
は第７図において記載されるとおりである。

第９図は、単一の適用部位が試料の適用および希釈剤の
適用の両者のために働く、本発明の実施態様を示す。第
８図に示す断面図は、試料を最初に添加するための適用
部位10/30を有する。毛管流路20は測定室として働く。
ベント（９）は溜90中に形成されている。吸収材料、例
えば、綿を溜90中に存在させて、必要に応じて、液体を
吸収させることができる。溜90を設けることによって、
過剰の試料を抜き出し、こうして希釈剤を後に添加する
とき、適用部位10/30中に試料が本質的に残らないよう
にする。10/30中に残る少量の試料は、寸法を適当に選
択することによって、試料の体積（20）に比較して無視
出来るようにすることができる。十分な希釈剤を添加し
て、測定室20中に保持された試料を受容室40中に推進さ
せる。ポンプの大きさを適切にすることによって、過剰
の試料を保持するために十分であるが、適用部位10/30
に添加するための量の希釈剤を含有するためには不十分
にし、この装置は試料の受容室への推進を確実にして操
作することができる。この装置の残部およびその使用は
前述したとおりである。

本発明の実施態様は、部分の間で流体を動かすために毛
管作用にのみ頼るように設計することができる。第10A
図および第10B図は、このような装置の水平断面図およ
び垂直断面図を表す。この実施態様と第９図の前の実施
態様の間の差は、受容室を毛管作用によって充填できる
ということである。流停止接合50は小さいが、急激に広
がる毛管である。毛管の空間を全体を通じて利用するこ
とによって、極端に小さい体積を測定かつ混合すること
ができる。部位10/30に適用される試料は室20を充填す
るが、最初んに流停止接合50を通して流れない。静水圧
が十分に低くとどまる場合、流れを発生させないで希釈
剤を適用部位10/30に添加することができる。しかしな
がら、いったん振動または鋭い運動によって試料が部位
50におけるギャップを横切ると、流れは毛管作用によっ
て受容室40中へ流れ続ける。別の振動装置を設けるか、
あるいは攪拌棒80と操作のとき接触して、この攪拌棒を
使用して装置を十分に振動させて流れを開始させる、粗
い底表面または他のくぼみを室40に設けることができ
る。

第11図は本発明の装置（破線で示す外部の表面を含む）
を示す斜視図であり、ここで測定室20は垂直であり、そ
して流れを開始する手段は希釈剤適用部位30および停止
流接合50の間で垂直高さが異なる。受容室40はブロック
の長さを横切り、ここで種々の室は２つの端の窓42およ
び44を提供するように形成されており、これらの窓は測
定のための光学通路を定める。ベント60は、希釈剤適用
部位30の上部に等しい高さで出口に、上方にブロックを
通って行くことが示されている。実際のベント出口をこ
の高さに配置し、そしてベントの直径を小さくすること
によって小さい内部のベント体積を維持すると、ベント
に入る液体によって発生する誤差は最小となる。受容室
40が充填された後、ベント出口は希釈剤適用部位30に残
留する希釈剤の高さより上に存在するので、静水圧はベ
ントからの漏れをひきおこすために利用されない。第11
図の装置は、片を一緒にしたとき、示す内部の空洞を形
成する２またはそれより多い片から製造することができ
る。

第12図は、測定室20が第５図および第６図（垂直断面
図）および第７図および第８図（平面図）に示すものに
類似する方法で、水平である、本発明の実施態様の斜視
図を示す。この実施態様において、希釈剤適用部位30を
除外したすべての部分は、1986年６月１日に出願された
米国特許第880,793号に記載されている型の２片の薄い
プラスチックのカード様装置の形態で製造できる。希釈
剤適用部位30は、上方に延びるシリンダーを平らな装置
の表面に適当な位置で取り付けることによって製造され
る。示す実施態様において、攪拌棒80は第６図に示す実
施態様について記載したものに類似する方法で、流れを
開始する手段として作用する。しかしながら、また、第
５図に示すものに類似する方法で、適用部位30における
希釈剤からの静水圧を利用して流れを開始することが可
能である。この装置の他の部分およびそれらの操作は前
述したとおりである。

第13図−第15図は、以下の実施例において詳述する。

第16A図は、２つの室の間の接合において流れを停止さ
せることを意図せず、むしろその交差を通過する流れを
促進するために意図する接合の斜視図である。毛管の大
きさのみぞ15は、毛管12から室20の中に流れを促進する
ために設けられている。試料は流路12からみぞ15の中に
流れる。第16B図の垂直断面図に示されているように、
毛管12および室20の間の接合14は、そうでなければ、流
停止接合として作用する。毛管みぞ15を設けることによ
って、試料を推進させて接合14を過ぎてクリープするよ
うにさせる。みぞ15は毛管の寸法であり、そして流路12
からの試料を捕捉し、そしてそれを接合14を過ぎて誘導
させることができる。みぞ15は第16図に示すように室20
の回りに完全に延びることは必要でないが、交差する室
の間の毛管の接続を提供することのみが必要である。

本発明の装置のすべては、前述したか否かにかかわら
ず、普通の方法で使用できるが、個々の工程を実施する
ための手段において多少の変更が存在する。試料をすべ
ての場合において試料適用部位に添加する。試料は外部
のエネルギーを加えないで（すなわち、ポンプ、真空、
空気圧などを利用しないで）試料適用部位から固定体積
の測定室の流れる。固定体積の測定室は１または２以上
の接合において終わり、これらの接合は希釈剤の添加前
に試料の流れを停止させる。次いで、希釈剤を同一装置
の希釈剤適用部位に添加する。試料の添加および希釈剤
の添加の２つの工程は、通常述べた順序で実施する。な
ぜなら、希釈剤適用部位および試料適用部位の両者は測
定室に接続されているからである。希釈剤を最初に添加
するとき、試料よりむしろ希釈剤は測定室において測定
される。しかしながら、ある実施態様は、測定室から希
釈剤を排除する設備が設けられている場合、試料が測定
室中に存在するまで、試料の添加前に、装置内に希釈剤
を存在させることができる。例えば、コラシブルバッグ
を試料の添加前に希釈剤適用部位に配置することができ
る。試料を装置に添加し、そして試料が測定室を充填し
たのち、バックを破裂することができる。破裂可能な不
透過性材料のバリヤーは、また、利用して希釈剤が測定
室中に早期に入るのを防止できる。試料および希釈剤の
同時の添加と測定室中への異なる速度の組み合わせ（試
料は希釈より速く流れる）は、また、同一の結果を達成
できる。本質的な特徴は、試料室が希釈剤の充填より前
に試料で充填されるということである。これが機械的
弁、破裂可能なバッグ、試料および希釈剤の適用順序、
あるいは他の手段によって達成されるかどうかは、本発
明の実施にとって重要ではない。

添加した希釈剤は、測定室および流停止接合をとおっ
て、固定体積の測定室中に流れる事ができる。しかしな
がら、この流れはそれを開始するための外部の活性化な
しに、かならずしも起こる必要はない。ある場合におい
て、外部の活性化は必要である。なぜなら、希釈剤適用
部位への希釈剤の添加によって生ずる追加の静水圧は、
流停止接合における表面張力のための背圧を克服するた
めに十分であることがあるからである。他の場合におい
て、静水圧は不十分であり、そして流れを開始するため
の他の手段を、前述のように、使用しなくてはならな
い。

受容室の充填の間、その中に捕捉された空気又は他の流
体はベントを通して解放される。ベントは十分に小さく
して流停止接合を形成し、こうして液体が受容室内に捕
捉されるようにするか、あるいはベント出口は希釈剤適
用部位における希釈剤のそれより高いレベルに位置し
て、静水圧が有意の体積の液体を受容室から外に強制的
に出さないようにする。

本発明の装置は、他の自動的測定装置に比較して、構成
及び操作の両者において、非常に簡単である。典型的に
は、動く弁または他の部分は、流れを再開するために流
停止接合において液体表面と接触するための攪拌棒また
は可動部分以外の単一の希釈を実施する（ある実施態様
において）実施態様において存在しない。この部分は磁
気的に可動であることができ、さらに攪拌棒として利用
して受容室において試料および希釈剤を混合することが
できる。

本発明の停止流接合は、室の直径、液体の表面張力、圧
力ヘッドなどを変化させるためのここに記載する基準お
よび背圧および液体の流れに関する既知の物理的原理を
使用して容易に設計することができる。多少の例示的計
算は、下の実施例に記載されている。

試料の系統的希釈が可能であるカートリッジの実施態様
の部分は、試料適用部位、混合室、希釈剤適用部位、混
合物単離室および測定室、および混合室から流体を混合
物単離室および測定室中に流すことを制御する、少なく
とも１つの弁を包含する。希釈剤適用部位から混合室へ
の流体の流れを制御する第２の弁は、カートリッジの一
部として存在することができるか、あるいはカートリッ
ジを嵌合する装置の一部として存在することができ、前
記弁は毛管通路中の液体の流れを制御するためのカート
リッジ中のベントを操作する。ある実施態様において、
試料測定室はまた存在するであろう。前述の弁をもたな
い第１実施態様と対照的に、種々の簡単な弁を設けて、
装置の内部の室の間の流体の通行を制御することができ
る。１つのみの弁が単一のカートリッジ中に存在する
が、複数の弁が存在することができる。これらの弁は、
前述の装置中に存在する直線の流れの配置と対照的に同
一室の複数の使用（例えば、単一の混合室における系統
的希釈）ならびに複数の混合室における複数の希釈およ
び混合を可能とする。

種々の部分および種々の部分の機能は、試料を装置に適
用しかつ系統的に希釈するとき、作用の過程に従って理
解することができる。以下の説明は有機化のこのプラン
に従う。

試料、試料適用部位、希釈剤適用部位、試料測定室、お
よび混合室は、単一の希釈を実施する第１実施態様につ
いて前述したとおりである。しかしながら、第２実施態
様の装置は、少なくとも１つの弁が存在することにおい
て異なり、前記弁は、例えば、廃棄流体の混合室からの
排出、または混合した試料および希釈剤が静水学的に接
続した測定室へ入るのを制御し、そして、また、混合室
内で調製された混合物の一部を試料採取しかつ測定する
点でこの第２実施態様は異なる。さらに、他の弁、例え
ば、希釈剤適用部位から希釈剤の流れを制御する弁は本
発明の装置中に存在することができる。

本発明の実施態様において、混合室を使用して、希釈剤
適用部位より小さい混合室を準備することによって、希
釈剤の体積を決定することができる。他の場合におい
て、希釈剤の体積を希釈剤適用部位の体積によって決定
し、この場合において混合室は試料および希釈剤の合計
した体積と少なくとも同程度に大きく、通常それより大
きい体積をもつ。

気泡の捕捉を防止するために平滑な流体の流れを形成す
るという以外、混合室の形状寸法に関して特別の制限は
存在しない。受容室の下部に試料および希釈剤を入れ、
そしてベントに向かって上方に傾斜する受容室の上表面
を準備すると、捕捉される気泡は回避が促進される。混
合室が試料および希釈剤の結合体積より大きい場合、ベ
ントは好ましくは混合室の非湿潤性の上部分である。捕
捉された空気を排出できるベントまたは他の手段は、空
気の捕捉が装置の種々の室および／または流路の間の液
体の通行を妨害する、すべての位置に設けなくてはなら
ない。

系統的希釈のカートリッジの実施態様における流路およ
び室の大きさは、単一の希釈の実施態様におけるものに
ん類似する。

系統的希釈お混合の可能性は、混合室に静水学的に接続
された混合物の測定室お単離室、および混合室から混合
物単離室への流体の通行を制御する弁をによって提供さ
れる。第１希釈は上に示したように起こり、その間、示
した弁は閉じて混合室からの液体の逃げを防止する。混
合物が形成した後、混合物測定室への流れを制御する弁
を開き、そして流体は混合室から静水圧および／または
毛管作用の影響下に流れる。混合物が流入する混合物単
離室の部分は、混合した試料および希釈剤の合計の体積
より体積が小さい。この体積は、室の形状寸法、混合室
中の液体から利用されうる静水圧の量、および存在する
毛管力によって決定される。もとの混合室中で第２希釈
を実施するか、あるいはそれ以上の希釈および／または
分析のために混合した試料および希釈剤の単離された部
分を他の位置に位相することのどちらを意図するかに依
存して、種々の形状寸法を設けることができる。例え
ば、混合物単離室は管（これは円形の断面を意味しな
い）であることができ、その少なくとも一部は混合室お
よび混合物測定室の接続点から上方に延びる。弁が開い
ているとき、混合物は混合物単離室中に、２つの室中の
液体のレベルが等しくなるまで、流入し、これによって
静水圧を均等にする（毛管作用は無視できると仮定す
る）。混合物のこの部分が弁を閉じることによって単離
された後、混合物の残部を、混合室中の廃棄流体出口に
導く第２弁を開くことによって、混合室から排出するこ
とができる。第２弁を閉じた後、第１弁を開くと、混合
物の単離された部分は混合室へ戻することができる。次
いで、第２希釈を混合室内で実施することができる。

あるいは、混合物測定室の一部は、第１弁より下に、例
えば、ＶまたはＵ字形で延びることができ、他の部分は
上方に延びる。混合物測定室の下の点に第３弁を設ける
と、第１混合物の測定した部分を第２混合室中に排出す
ることができる。この実施態様において、混合室中に廃
棄流体の出口は不必要である。なぜなら、第１混合物か
ら第１希釈混合物の残部を除去する必要はないからであ
る。この実施態様において、第２測定は、また、第１の
それに類似する。すなわち、停止流接合によって終わる
測定室を使用して、第２希釈によって後に希釈するため
の混合物を測定することができる。

いずれかの実施態様において、測定室の直径を毛管の寸
法とし、こうして混合物測定室において混合物が上昇す
るレベルを決定するとき、毛管力が意味があるようにす
ることができる。この高さは、ベントあるいは大きい直
径のセグメント（例えば、泡室）を設けて毛管作用を破
壊することによって容易に調節することができる。

本発明の装置は、特定のアッセイで使用するために設計
することができるか、あるいは種々の弁を開閉し、そし
て種々の希釈剤の含量に依存して、複数のアッセイを実
施できる装置として製造することができ、ここで前記希
釈剤は試料中に存在する分析物に依存する検出可能なシ
グナル（例えば、色反応）の発現のための試薬を含有で
きる。

室および／または流路の間の液体の通行を制御するであ
ろう任意の型の弁を、本発明の装置において使用でき
る。簡単な外部の力を加えおよび解放することによっ
て、開閉の位置の間で動くように作動可能な簡単な弁は
好ましい。

このような弁の例は、液体の通路の中にあるいはそれに
隣接して存在する、弾性遮断弁を包含する。例えば、弾
性遮断部材は、遮断部材がその正常位置にあるとき、通
路の狭い部分が弾性遮断部材によって遮断されるよう
に、収束または発散する通路の中に存在することができ
る。流路の制限された部分から離れる方向にかつ流路の
より広い部分に向かって力を加えると、遮断部材を流路
の狭い壁から離れる方向に動かすことによって、弁は開
くであろう。あるいは、常態で開いている弁設けること
ができ、この弁は液体をカットオフする位置に弾性遮断
部材を動かすことによって遮断される。このような弁の
特定の例は、下に詳述する。

このような弁の他の例は、流体流路を横切る、流路と密
接にかみ合う滑りピンを包含する。このピンは、それが
第１位置にあるとき、流路を通る流れを遮ることのでき
るセグメント、およびピンが第２位置にあるとき、流路
を通る流れを可能とするセグメントを有する。このよう
なピンの例は、ピンの２つの対向する面の間に流路を有
する長方形のピンを包含し、ブロックが閉じた位置にあ
るとき、流路のみぞは一致せず、そしてブロックが開び
ているとき、流路のみぞは主な流路と一致する。円形の
断面をもつピンを使用することができ、これはピンが嵌
合するとき流路ときっちりかみ合い、そしてピンが閉じ
た位置にあるとき、流路を遮断する、ピンの遮断セグメ
ントを設けることによって可能となる。より小さい断面
積（例えば、ダンベルのハンドル中に存在するような）
は、ピンの弁が開いた位置にあるとき、ピンの小さい中
央部分のまわりに環状の流路を提供する。

弾性部材は、ピンを閉じた位置あるいは開いた位置にバ
イアスするために使用できる。次いで、ピンに作用する
力は、ピンを第２位置にスライドさせるので、ピンの弁
は交互の位置似存在する。

好ましい実施態様において、ピンがその２つの位置の間
で動くことができるように、ピン上に外部の力を加える
アクセスをもうける。例えば、装置から外方向に突起す
るピンの区画を設け、こうしてピンのスライド軸にたい
して平行に作用する力が、バイアス力の方向に抗して作
用することによって、そのバイアス位置から第２位置に
ピンを動かすことができるようにする。あるいは、バイ
アスする力に反対のピンの面から外部の環境に導かれる
開口を設けることができる。例えば、この開口に入る圧
縮空気または外部の装置のフィンガーから、外部的に加
えられる力を使用して、ピンをその開いた位置と閉じた
位置との間でスライドさせることができる。弾性シール
を設けて、ピンに力を加えることのできる間、開口を通
る液体の損失を防止できる。このようなシールは、ま
た、前述の弾性遮断部材に設けることができる。

本発明のカートリッジの一体部分として使用できる弁
は、ここに例示したものに限定されない。むしろ、小さ
い流路、例えば、流路を通る液体の流れを制限するため
に圧縮できる、流路の柔軟な壁、通る液体の流れを制御
できる任意の弁を使用できる。さらに、最初に閉じてい
る弁がいったん開き、次いで開いた位置に維持される場
合において、溶解可能なバリヤーをも設けることができ
る。

また、外部の弁を準備することが可能である。例えば、
毛管流れが発生する流路は外部のベントを閉じることに
よって遮断することができる。外部の弁を閉じるとき、
毛管流路中に空気または他の気体が存在するために、液
体は毛管流路中に入ることができない。ベントを開く
と、液体は毛管流路中に入ることができる。ベントが閉
じている場合、液体は毛管流路中に含有されるが、単離
された液体は他の操作のために後に使用できる。

外部のベントの制御から成る弁は、流れが毛管流路を通
して起こる場合（それゆえ空気は液体の流れの制御に有
効である）および液体が使用前のカートリッジ中に貯蔵
されない場合において、使用することができる。多くの
場合において、カートリッジを使用者に供給するとき、
カートリッジ中に前もって測定した希釈剤（これは試薬
を含有することができる）を貯蔵すること可能である。
内部の機械的弁は、このような場合において、偶発的漏
れを防止するために好ましい。あるいは、液体の希釈剤
を希釈剤適用部位においてガラスまたは他の破壊可能な
容器中にシールすることができる。外部のフィンガーを
使用して、容器を破壊しかつ希釈剤適用部位において希
釈剤を提供することができる。

簡単な外部の力の適用によって操作できる弁を準備する
ことによって、カートリッジ様装置を構成することがで
き、ここでカートリッジを挿入する分析装置によって、
前もって決定した方法で弁を開閉する。この分析装置
は、弁の開閉のための手段を設けることに加えて、カー
トリッジの種々の混合および／または測定室中の液体ま
たは分析物の存在を検出するための、種々の光学的およ
び／または他の型のセンサー含有することができる。

本発明の装置における種々の位置に試薬を準備すること
ができる。インキュベーション時間は、弁のマニュアル
操作によって、あるいはカートリッジを挿入する装置に
おける機械的または電子的に記憶されたプログラムによ
って、制御することができる。プログラムは弁の開閉の
順序および時限を制御するであろう。プログラミングさ
れた装置は、ソレノイドまたは弁を開閉するための力を
供給する他の手段を含有することができる。毛管通路を
通る流れがベントの開閉によって制御される実施態様に
おいて、ベントを開閉できる可動のシールパッドは、カ
ートリッジ挿入する、外部のプログラミングされた装置
の一部を形成するであろう。

第２系列の図面は、本発明のこの第２実施態様について
のある数の変更を例示するために提供された。図面に示
す実施態様は、包括的であることを意図せず、そして特
許請求の範囲内の多数の他の実施態様は当業者にとって
明らかであろう。

第17A図は、線Ａ−Ａが第17B図中の断面図の位置であ
る、本発明の実施態様の垂直断面図である。また、第１
実施態様の垂直断面図である、第17B図中の線Ａ−Ａは
第17A図に示す図面の位置を示す。試料適用部位130は、
本体部材190の側面に位置する。希釈剤適用部位110は、
ブロック190の上面中の空洞である弁112は、希釈剤適用
部位110から通路114を通って混合室140へ行く、希釈剤
の早期の流れを防止する。試料測定室132は、試料適用
部位130を流体通路114に接続する。流停止接合は、試料
測定室132と通路114との交差部に存在する。ベント146
は、試料および希釈剤が室に入るとき、混合室中の空気
がその室から逃げることができるようにする。弁142お
よび144は、混合室140から混合物が早期に出るのを防止
する。弁142は混合室140と単離室160との間の通路を制
御し、この通路は弁142から上方に傾斜する狭い流路で
ある。弁144は、過剰の混合物を、混合室140から廃物流
体流路152を通して廃物流体容器150へ進行させ、この容
器はベント154によって外部の環境へ接続されている。
ベント162は、ベント142が開いているとき、混合室140
から単離室160へ液体が入ることができるようにする。
第２希釈剤適用部位120は弁122によって制御され、この
弁は希釈剤が接続流路124を通って単離室160に入り、そ
して弁142を通って混合室140中に戻って流れるのを防止
する。本体部材190は、その周辺のまわりにリップ102を
有して、過剰の希釈剤のための受器として作用する空間
100を提供する。希釈剤は希釈剤適用部位110および／又
は120に希釈剤を適用し、そして少量の希釈剤を、それ
ぞれ、オーバーフローリップ108または118にオーバーフ
ローさせることによって測定され、そして低い受器の空
間100中に流れ、これによって希釈剤適用部位の完全な
充填（したがって希釈剤の精確な測定）を保証される。
アクセス流路113は弁112へ外部の圧力を加え、そして弁
を開閉させるために設けられている。例示する弁の詳細
は、後の図面中に記載されている。

第17図の装置は、なかでも、つぎの方法で使用できる。
液体の試料、例えば、フィンガー粘着後、フィンガーへ
付着する血液の滴を試料適用部位130へ接触させる。次
いで、希釈剤を希釈剤適用部位110に、希釈剤がリップ1
08をオーバーフローするまで、添加する。次いで、弁11
2を開いて希釈剤適用部位110中の測定した希釈剤が、通
路114を通って混合室140中に流れることができるように
する。希釈剤が室132および通路114の接合における流停
止接合を過ぎて流れるとき、試料は希釈剤中に吸引され
る。弁142および144の両者は、この第１の混合のとき、
閉じている。そうでなければ混合室140中に捕捉されて
いる空気は、ベント146から出る。室140中の混合は、室
中に混合棒を含有させることによって、あるいは装置全
体を前後に振動させることによって促進することができ
る。

次いで、ベント142を開いて、混合物の静水学的に制御
された部分を混合物単離室160中に入れる。混合物は室1
60中を、静水学的および毛管の力が均衡するまで、上昇
するであろう。次いで、弁142を閉じ、室160中の混合物
の一部を単離する。次いで、室140中の混合物の残部を
廃棄室150中に出口流路152を通して、弁144を開くこと
によって、排出する。弁144を閉じ、そして弁142を開い
て、単離された混合物を混合物140中に再び入れる。次
いで、希釈剤を第２希釈剤適用部位120に添加して、そ
して弁122を開いて、混合物の単離された部分を第２希
釈剤で希釈する。適当な大きさの室を準備することによ
って、それ以上の希釈操作は、室160中で混合物の一部
を単離し、次いで第３またはそれ以上の希釈剤添加する
ことによって実施できる。

本発明の装置は、第17B図に示すように、本体部分中に
すべての空洞および通路を形成することによって、容易
に製造することができる。次いで、カバープレート195
を使用して内部の空洞を形成し、アクセス流路（例え
ば、弁112についてアクセス流路113）またはベントを必
要に応じてカバーパネル中に設ける。

第18図は、別の毛管232を試料を獲得しおよび／または
測定するために準備する、本発明の第２実施態様を示
す。この実施態様における試料適用部位230は、毛管232
が嵌合するくぼみである。接続する流路234は、試料が
通路214中に入ることができるようにする。この実施態
様における特徴の多くは、第17図中に示されているもの
に厳格に類似する。このような特徴は参照数字によって
識別され、ここで参照数字の最後の２つのアラビア数字
は第17図中の参照数字の最後の２つのアラビア数字と同
一である。参照数字の最初のアラビア数字は特定の図面
を同定する。eg第18図中の弁212は第17図中の弁112と同
一である。したがって、この説明の残部および他の図面
は、主として実施態様間の相違に向けられる。

第18図中の混合室240は、第17図に示す混合室と、廃棄
流体出口が存在しないことにおいて異なる。その代わ
り、単一の希釈は、弁242が開いた後、実施される。混
合物は静水学的制御下にこの実施態様の試料単離室の下
降するアーム264中に流入し、次いで上昇する流路266お
よび／または垂直の流路268中に上方に流れる。次い
で、弁242を閉じ、そして第２混合操作を室270中で実施
する。弁272は開いて試料を第２混合室270中に流入さ
せ、その後弁222は開いて希釈剤適用部位220中の希釈剤
を270中に入れる。第18図中に示す方法で３つの部分の
単離室を設けることによって、流路264中の第１混合物
の不注意の保持が防止され、これは流路266が存在しな
い場合起こるであろう。流路266はベント262からの空気
のためのアクセスを提供し、これによって流路264は自
由に第２混合室270中に排出される。

第19図は、単一の希釈剤適用部位を使用して系統的希釈
を実施する、実施態様を示す。単離室360はベント362に
よって外部の環境に接続されているが、それ自体第２希
釈剤適用部位に接続されていない。試料および希釈剤適
用部位310からの希釈剤が混合室340中に入って第１混合
物を形成した後、弁342を順次に開けおよび閉じて、室3
60中の第１混合物の静水学的に決定された部分を単離す
る。次いで、弁344を開いて第１混合物の残部を廃物液
体室350中に排出させ、そ後弁344を閉じる。次いで、弁
342を再び開いて室360中の第１混合物の単離された部分
を室340中に再び入れる。弁312が閉じてしばらくした
後、第２希釈剤（または第２体積の第１希釈剤）を希釈
剤適用部位310に添加する。次いで、弁312を再び開いて
混合室340中で第２混合物を形成させる。この操作を必
要に応じて頻繁に反復するか、あるいは廃物室350の容
量が消耗するまで反復することができる。

第20図は、試料適用部位および試料測定部位が同一であ
る、本発明の実施態様を示す。試料適用部位430/432か
らの試料の流れは、弁431によって制御する。試料は通
路433を通って混合室440に行き、ここでそれは希釈剤適
用部位410からの希釈剤と混合される。混合後、弁442は
順次に開閉して、室460中の第１混合物の一部を単離す
る。泡室（非毛管空間）461を設けて、過剰の液体の室4
60中への吸引の毛管性を防止する。この実施態様の残り
およびその操作方法は、第17図について説明したとおり
である。

第21図は、本発明の複合態様を示し、試料適用部位と希
釈剤適用部位と弁操作との組み合わせによって多数の分
析を行うことができるようになっている。異なる容積を
有する多数の試料測定室532,532′および532″を設けて
異なる大きさの試料を測定できるようになっている。同
様に、異なる容積を有する希釈剤適用部位520,520′お
よび520″を設けて、それぞれ弁522,522′および522″
によって制御することもできる。廃液室550と第二の混
合室570とを設けて、いずれかの混合室で混合（および
それに続く測定）を行うことができる。異なる弁システ
ムの制御下に、別の分離室を設ける。例えば、第一の混
合物が室540で生成したならば、弁543を閉じたままで弁
542を開くことができる。それ故、流路566は流路564お
よび568とは無関係に作用し、第一の混合物の一部分を
単離する。あるいは、弁542を閉じたままにしておき、
弁543と563を開くこともできる。これらの場合には、流
路564および568は混合物単離室として働く。混合室540
に残っている混合物が廃液室550へ排出された後、弁543
および563を開いて第一の混合物のトラップされた部分
を第二の混合室570へ排出するようにすることができ
る。第18図とは異なり、排水室540は通気穴546から室56
4にトラップされた混合物に空気を供給することができ
るようになっているので、この工程順序では流路566は
必要でない。

第21図に示されるような多用途カートリッジを設けるこ
とによって、試料適用部位と（様々な程度の希釈を行う
ことができる）希釈剤適用部位とを適性に組み合わせる
ことにより且つ様々な試薬を含有する希釈剤を選択する
ことにより、様々な分析を行うことができる。特定の種
類の用途のためのカートリッジの使用を単純にするため
に、カバーを設けて、選択された試料および／または希
釈剤適用部位のみを得ることができるようにすることが
できる。例えば、第21図は試料適用部位カバー535を示
しており、これは例えば特定の分析のための試料適用部
位以外の総ての部位を被覆するように適用されるテープ
であることができる。同様に、カバー501は、流路502お
よび503を通って希釈剤適用部位510および520のみに接
近することができるようになっている。第22図に示され
るように、異なる分析に対して交替されるカバーを設け
て、出入り流路が異なる位置にあって異なる希釈剤適用
部位に接近し得るようにすることができる。

多くの種類の弁を本発明の装置に用いることができる
が、特に好ましい態様は第23図〜第26図に示している。
第23図は、第17図の態様の弁112として存在し得るよう
な弁の横断面図である。流路188は装置中に存在し、こ
の装置はこの態様では基材部材190およびカバープレー
ト195とから形成されている。この流路は、希釈剤適用
部位110から通路114（これは混合室140へと続いてい
る）への試料の流路を横切っている。第23図の横断面図
に示される弁は、第24図の透視図に示されている。流路
中をスライドする弁の部分は円筒状ピンであって異なる
直径を有する断面を有するものからなっている。妨害セ
グメント182は流路188にぴったりと合っており、ピンが
第23図に示される位置にあるときには室110から通路114
への流体の通過を妨げる。ピンは弁112の本体を外側へ
押圧するばねのような弾性部材180によってこの位置に
保持されている。カバープレート195の流路188の深さ
は、ピン112を適正な位置に保持するように選択され
る。ピン112の末端には突起部186が設けられて、弁を閉
位置に偏倚させる弾性部材180によって生成される力と
平行且つ反対方向に作用する外部から加えられる力によ
って流路188中のピン112を開放位置へスライドさせて、
セグメント184が液体の流路中へ移動するようにするこ
とができる。ピン112の部分184はセグメント182よりも
直径が小さく、セグメント184の弁112の中心部の周りに
液体の環状流路を提供するようになっている。例えば、
本発明のカートリッジが嵌まる装置の一部である駆動部
材196は、第23図で矢印によって示される方向に移動し
て、ピン112の突出部分186に作用することができる。駆
動部材196がカバープレート195に接触することによって
ピン112をその最大幅だけ移動させると、弁112は最大開
放位置になる。

弁の第二の態様は第25図および第26図に示されており、
第25図は垂直断面図であり、第26図はスライドピンの透
視図である。この場合には、ピンは長方形であって両面
間に流路185を有しており、液体を通過させることがで
きるようになっている。同じ面187の部分は、ピンが閉
位置に移動すると液体の通過を妨げる。第25図の弁は、
第23図の弁とは幾つかの点で異なっている。ピン144
は、フォームパッド181によって通常の閉位置よりも通
常は開放位置に偏倚されている。出入り流路143は、第2
3図の出入り流路113と同様にカバープレート195に設け
られている。しかしながら、ピン144の面には突起部が
設けられていない。その代わりに、ピン197がカートリ
ッジが嵌め込む分析装置の部品として設けられている。
ピン197は、第25図において矢印で示される方向に移動
すると、流路143に入るように配設される。この態様は
容易に駆動する弁を提供するが、カートリッジの外部表
面上の突起部が操作によって偶発的に作動することを回
避している。流路188は肩部183を有しており、ピン144
が過度に移動しないようになっている、 用いられる番号系によって示されるように、第25図の弁
144は第17図の弁144と同じものである。しかしながら、
第23図および第25図の弁は、弁を必要とする本発明の装
置の如何ある位置に用いることもできる。更に、この種
類の弁の多くの変更も、これらの特定の弁の説明から当
業者には明らかであろう。

上記の図面は、一定の縮尺比で描かれたものではなく、
本発明の装置の多くの可能な変更の幾つかの相対的な位
置および操作を示すためのものである。第27図は、第17
A図および第17B図に模式的に示された装置に類似の本発
明の装置の一定の縮尺比での透視図である。参照番号の
後の２桁は、第17A図および第17B図の参照番号の最後の
２桁に対応する。弁612,622,642および644は、第24図に
示したピンの突起不186が存在しないこと以外は、第23
図および第24図に示された種類のものである。代わり
に、ピンは、第25図に示されるように内部で接触してい
る。第28A図は、本発明の７番目の態様の垂直断面図で
あり、線Ｂ−Ｂは第28B図の断面図の位置を示してい
る。同じく第７番目の態様の垂直断面図である第28B図
における線Ａ−Ａは、第28A図に示される図の位置を示
している。示されている装置は、基材部品790と２個の
カバープレート795および797とから調製される。通路お
よび流路のほとんどは、基材部品790中に成形されてい
る。カバープレート795は開口713のような開口を有し、
これを通して力を加え、弁712のような内部弁を操作す
ることができる。この態様では、弾性ブロック部材712
が、流路の方向に発散している流路788中に存在する。
流路788の狭末端は弾性ブロック部材712の一端によって
ブロックされ、この部材はカバープレート797が流路788
におけるブロック部材712をトラップする時に加えられ
る内部圧縮力によってブロック位置に固定されている。
弾性シール715を設けて、装置から試料または希釈剤が
洩出すことなしに、開口713を通してブロック部材712に
力を加えることができる。弾性部材の末端712での圧に
よって、それを狭いブロック部分から広い部分に押しの
けて、流れを起こすことができる。実際の装置では、弾
性ブロック部材712は、概略薄目の鉛筆消しゴムの寸法
および形状をしており、シリコンゴムで作ることができ
る。

弁712が解放すると希釈剤が室710からブロック790の全
面に沿って流路710を通って、次いで弾性ブロック部材
（弁）712を含む788中を流れる。流路はブロック790の
後側の流体流路714中へと続き、液体は流路を横切るブ
ロック790へ入り、次にブロック790の前面を横切り、最
後に液体は混合室740に入る。出入りパネル745が室740
に設けられ、所望ならば製造工程中に試薬を室に添加す
ることができるようにしている。

試料適用部位730は、ブロック790の状面に設けられてい
る。２個の流路が試料適用部位から出ている。一つの流
路は計測室732であり、同様な計測室について上記した
ように操作する。もう一つの流路734は、試料適用部位7
30から過剰の試料を除去するために設けられている。流
路734は流路732よりも小さく、試料は最初のうちは主と
して計測室732中を流れる。過剰の試料流路734は過剰の
試料を、通気穴738を通して大気に通じている過剰試料
室736に導く。試料の測定容積は、それ故適用部位730に
加えられた試料の量とは無関係に流路732に含まれる。

混合が生ずる室740の直ぐ下のブロック790の下表面に窪
み747を設ける。この窪みにより磁石又は他の手段がす
ぐ近くに接近し室740に保持されている撹拌棒又は板を
動かす一方、過剰の混合物を容易に室750に排出できる
ように廃液室750を混合室740の下に位置させたまま（位
置をずらすけれども）にしておく。

この第７の実施態様では、混合室740で最初に生成した
混合物の一部分を分離するための毛管路を設ける。ブロ
ック790の前面に沿った流路761は、カバープレート795
をベース790にかぶせる前に試薬を塗布する場合のある
毛管間隙762に通じている。この毛管路は、ブロック790
を横断する開口部763に向かう。毛管路764は、ブロック
790の裏面に続き、後板795を通ってベントスペース765
で終点となる。実際のベントはバックカバープレート79
7における開口部767を介して生じる。電磁制御ベントシ
ール（図示せず）は、この毛管路への液体の出入りを制
御するのにこの実施態様を用いる場合の装置の一部分を
構成する。毛管流は、路764が毛管でないベントスペー
ス765に入るときの流路764の末端で停止する。次にこの
ベントシールを取り替え、毛管トラック全体（761〜76
4）により形成される空間の中の所定量の混合物を分離
する。空気がこの空間にトラップされているので、液体
は流路724には入らない。過剰の混合物を混合室740から
排出後、ベントシール（弁）を再び開いて、分離した混
合物を混合室740に再びいれる。更に、室720の希釈剤
は、流路761及び室762にトラップされた液体を除去し、
弁722を開いたとき、トラップされた液体を流路763及び
764から吸い込むのに役立つ。

希釈室710及び720には、中に予め計量した希釈剤をトラ
ップする取り外し及び密封可能なカバー705が付いてい
る。カバー705は、弁712及び722を開いたとき流れが生
じさせることができるように、使用前に取り外す。又、
所望の場合、室710及び／又は720に希釈剤を再充填する
ことができるように、溜空間701及び721を設けてもよ
い。

第29図は、第28図に示した型のカートリッジとともに使
用して特定の診断を行うのに使用する試薬を示した概略
図である。ヘモグロビンの微量成分であるヘモグロビン
Alcは、正常人に存在するが、低血糖の場合にその量が
増加する。従って、ヘモグロビンAlcの測定により、糖
尿病患者における、長期のインシュリン制御の評価が可
能となる。分析では、全血を第一のセットの試薬と混合
して総ヘモグロビン含量を測定後、第一混合物のアリコ
ットについてヘモグロビンAlcを測定する必要がある。
この方法の工程を第29図に概略示す。未測定血液滴の試
料を、試料細管に自然に入れる。試料の大きさについて
は、血液流は試料細管と変性剤溜から混合／読取室に至
る経路との合流点で停止するので、試料細管の容積によ
り定まる。弁Ａを開くと、チオシアネート溶液が混合室
の方向に溜れ、血液試料を引き込む。血液とチオシアネ
ートの混合物により混合室が満たされるが、この混合物
がエアーベント（第29図には図示していない）に達する
と液体の流れが停止する。往復混合板により、血液とチ
オシアネートとの均一混合物が生じ、混合室に存在する
フェリシアン化物及び凝集剤が溶解する。約１分後、血
液が溶解し、ヘモグロビンが変性する。このとき、カー
トリッジが挿入された装置に入れてある光源及び検出器
を使用して、540nm及び800nmでの吸光度が測定される。
つまり、弁Ａを閉め、ベントのカバーをはずして混合物
の一部分を測定（混合物分離）細管に流入させる。その
後、ベントを閉めて、つぎの工程で弁Ｂを開いて反応室
に残存している全ての内容物をオーバーフロー室に排出
する間に、分離した混合物が混合室から排出しないよう
にする。反応室を排出後直ぐに、弁Ｂを閉め、弁Ｃとベ
ントを開き、希釈剤を乾燥抗体・ラテックス試薬室を通
して流し、その試薬を再懸濁後、変性血液（即ち、分離
混合物）を測定細管から混合／反応室に移す。その後、
変性血液／試薬混合物を混合し、約30秒間における濁度
の変化を測定することによりヘモグロビンAlc含量を求
める。抗体がヘモグロビンAlcに対して特異的であるの
で、抗体被覆ラテックス粒子の凝集の結果、濁度が増加
する。第28A図に示した装置における第29図に説明した
試薬の位置は容易に明らかとなる。即ち、第29図の試料
細管は、第28B図の測定室732である。チオシアネート溶
液は室710に、Alcアッセイ希釈液は室720に、乾燥抗体
・ラテッス粒子は室762に、そしてフェリシアン化物と
凝集剤は室740の異なる位置にそれぞれ入っている。毛
管流路761〜764は、測定（混合物分離）細管にベント制
御を付与する。このベント制御は、ベント室765で行わ
れる。第29図の弁A,B及びＣは、それぞれ第28B図の弁71
2,744及び722である。第28A及びＢ図に示した全装置の
高さは約２インチ（5cm）であり、幅は３インチ（7.5c
m）未満である。この装置の具備するボデー部材790の厚
さは、0.394インチ（1.00cm）である。この結果、室740
内で試料の分光光度分析を行うための標準経路長が決ま
る。

以上本発明につき、一般的説明をおこなったが、以下、
本発明を更に明確にするために具体例を示す。以下の実
施例は、本発明を限定するものでなく、好ましい実施態
様を示すものである。

〔実施例〕

実施例１ 本発明を実施するため、自動計測希釈装置を設計し組み
立てた。本装置は、第１の流体を定量分析し、希釈剤の
溜への添加とともに、規定量の希釈剤を自動的に添加す
る。本装置を第13図に示す。本装置は、固形アクリルブ
ロック５（この中に各種室をドリル等のプラスチック切
削操作により形成する）と本装置の底部を形成するため
に用いるフラットプレート６を包含する。本装置の平面
図を第13A図に示す。線分Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃは、第13B図
及び第13C図に示す側面図の部所をしめす。平面図13Aに
おいて、試料室10と希釈剤室30の開口部は、ブロックの
二つの部分の帳面に認められる。計測室20は、室30の底
部に配置されている。ベント60は、該ブロックの下方部
に位置しており、より明確な像は、側面図に見ることが
できる。

第13B図は、ベント以外の全ての内部室及び流路を見る
ことのできる断面図である。毛管路により試料室10が計
測室20に連結される。毛管路は、接合部14にて計測室内
に入る。細管12の直径は、室20のものより小さいため、
この接合部において、表面張力による逆圧が発生するの
を防止するため、接合部14には、流路12が室20内に入る
のにあわせて外向きのテーパーが与えてある。室20は、
測定室20と受入室40の接合部にストップフロー接合部50
を有する垂直管である。希釈剤室30と接続する室20の頂
部には、流停止接合部55もある。受容室40の下部分45
は、室40の上部分よりわずかに広くしてあり、流体を室
40に混合するのに使用する平らで長方形の板（図示して
いない）の所定の位置に保持されるようにしてある。下
ブロック６は、部分45の下の室40の下表面を構成してい
る。下板６は、ねじによりブロック５に接続されてい
る。

第13C図は、第13図に示される図の右側から見た断面図
である。ベント60が流停止接合50から室40の反対の端の
ブロック５の低水平面に出口を与えていることがわか
る。室40中の液を混合するのに使用される平板（示され
ていない）は室40の低部分中のセクション45として示さ
れるスロットの小部分を占め、そして第13C図に示す装
置において端から端への滑ベルごとにより流体を混合す
る。さらに第13C図において、屋根の残部よりも室内に
低く延びる流停止接合50における受理室40の屋根中に小
セクションが見られる。この特徴は、室40を充填する最
初の段階の間に室40上方屋根上試薬に液体が接触するの
を防止するために重要であり、そしてさらに室40中のガ
スが気泡として捕捉されることなく試料及び希釈剤によ
り置き換えられることを保証する。

第13図に示される装置の流停止接合50は、垂直チューブ
と室40の上面を形成する水平面との接合点である。第13
図の実施態様において示される内部室の実際の寸法を次
の表に示す。

接合点50の上の希釈剤表面の最大高さの予想はYoung−L
aplaceの式を用いて行われた。

Ｒ＝0.01515cm（毛管20の半径）、γ−ダイン/cm（ヒト
の血漿についての合理的な値）、及びρ（希釈剤密度）
＝1.00g/ccと仮定して、2.4cm H₂Oの値が得られた。

毛管12及び20を満たす時間を記述する式が作られた。重
力の効果は考慮されなかった。この効果は第13図に示す
装置において主たる効果を有しないと考えられる。

連結流路及び試料毛管を満たす時間 試料流体を適用部位10に適用し、この流体はここから毛
管現象により連結流路12及び測定室20に流れる。これら
の流路を満たす時間は次の式で与えられる。

式中、 Ｒ＝半径（第１表に示すような） Ｌ＝長さ（第１表に示すような） μ＝粘度:0.010g/cm.sec γ＝表面張力:60ダイン/cm θ＝接触角:40゜ 12＝連結流路 20＝測定室 計算された充填時間は、予想される実験誤差の範囲内
で、実験的に測定された充填時間と同じであった。

受容室40は、数種の操作特性を与えるように構成されて
いる。この室の長手方向を通して光の透過が妨げられな
いために、底表面上に平坦なままで残る低い部分45中に
攪拌棒を含む。この室の部分は、1cmの路長および光が
出入りするための平坦な末端を有しており、それにより
一般に有用な浅いキュベットセグメントを備えている。
攪拌棒は、往復的な磁界の影響下で往復運動ができるた
めの金属片を含有するテフロン製である。この運動は、
室内の液体の混合をもたらす。

受容室40に２以上の試薬を存在させることができる。第
１の試薬は、停止流接合50付近の室40の表面かまたは攪
拌棒に適用することができ、そして室40内へのこれらの
流体が入った際にすぐに試料及び希釈剤と接触させる。
第２の試薬は、室の左末端における室40の水平表面の上
部（第13C図に見られるような）に適用され、そして室
を満たす流体がこの領域に到達するまで液体と接触され
ない。従って、反応および分析室に入る流体と試薬の逐
次的な混合は、第２試薬との接触の前に試料と第１試薬
のインキュベーションを可能にする制御した時間間隔に
より達成することができる。

インキュベーション時間は、希釈剤の受容室への流速を
制御することにより提供される。流れの制御は、測定室
20の首の上部に制限を設けるか、または室30に希釈剤の
流れを制御する手段を供給することによって提供するこ
とができる。例えば、第13図に示される態様では、小さ
な中央の穴を有するワッシャー様の装置が室30の底部境
界面に接してしっかりと設置されている。室30からの流
体の流速は、その後ワッシャーの穴の直径により制御さ
れる。接合点50における流れの制御は、流体の高さにの
み依存するので、ワッシャーまたは他の流れ制御装置
は、該装置の操作に他のいかなる影響も示さない。例え
ば、流れ制流子を備えていない第１表に示した寸法を有
するカートリッジの受容室を満たすために必要な時間
は、約0.1秒である。半径0.08mmおよび長さ7.5mmの流れ
制流子では、満たす時間は65秒である（前もって与えら
れているパラメータ値を用いる）。

混合室を満たすための時間は、希釈室、測定室および受
容室の寸法、ならびに流体の粘度および密度に依存す
る。満たすための時間は次式により与えられる： 上式中、 ｇ＝重力加速度 μ＝流体粘度 ｐ＝流体密度 Ｒ＝半径 Ｖ＝容積 Ｌ＝長さ 30＝希釈室 20＝測定室 40＝受容室 γ−流れ制流子 受容室を満たす時間の計算値および実測値は、実験誤差
の範囲内で一致した。

試験装置の初期の観察は、その装置が設計された所期の
使用者に好都合の態様での測定、希釈および小量混合に
対するその有用性を証明した。試験には、試料として染
料およびヒトの血漿の水溶を用い、そして希釈剤として
緩衝溶液（0.13MのNaClを含有する100mMのリン酸ナトリ
ウム、pH7）を用いた。使用する前に、装置をプラズマ
エッチング処理して水溶液との接触角を減少させた。観
察した接触角は、エッチングおよび装置の事前の使用に
応じて30〜70゜で異なった。試料適用部に前記の流体の
すべてを添加した場合には、接続流路および測定室を満
たした。接合点55および接点50において、すべての場合
に流れが停止した。希釈剤を希釈室の2cm以上の深さま
でゆっくりと添加した場合、試料は測定室から14の上方
に急速に移動し、そして接続流路12から試料部10に逆流
する。その後（２、３秒のうちに）、測定流路の部分か
ら14の下方の40への流れが生じた。染料の移動に判定に
よれば、14の下方の管20中の試料のすべては40中に移動
した。まったく空気をトラップすることなく室40が満た
され、そしてベント60が満たされた場合に流れが停止す
る。第13C図に示されるように室40は、底から上部へよ
りは、むしろ右から左へと満たされる。

例 ２ 前に第９図で一般的に示されたタイプの追加の態様もま
た、本発明の装置を示すために構成された。その装置
は、流体の流れを促進するためにエッチングされた、0.
65mmの厚さのプラスチック製ストリップから構成され
た。そのストリップは適当な大きさに切断され、そして
穴が種々の室、ベント及び適用部位として作用するよう
に開けられた。ストリップは、毛管トラックが種々のカ
ートリッジ成分の間に形成されるように切除されたトラ
ックを有する0.09mmの厚さの両面テープにより一緒に接
着された。実際の装置を形成するためのプラスチック製
ストリップ及び両面テープの集成体は、第14図に示され
る。第14A図は平面図であり、そして第14B図は、第14A
図のＤ−Ｄ線にそっての断面図である。材料／希釈剤適
用部位10/30が上部のプラスチックストリップ５そして
中間のプラスチックストリップ７を通して4.0mmの直径
の穴を開けることによって作られた。底部のプラスチッ
クストリップ９には穴は開けられなかった。室20は、低
部の両面テープ８から切除されたトラックにより形成さ
れた。トラックは1.0mmの幅を有した。類似するトラッ
ク95は、適用部位20/30を、過剰のサンプルを吸収する
ために重ねられたフィルター紙100を含む溜め90に連結
した。受容室40は、プラスチックストリップ７に直径4.
0mmの穴を開けることによって形成された。室40上のプ
ラスチックストリップ５中の0.5mmの直径の穴は、ベン
ト60を提供した。長さ2.5mmの小さな鋼製攪拌バー（8
0）が室40に備え付けられた。毛管トラック20及び95
は、それぞれ長さ10mm及び5mmであった。

一滴の血液が適用部位に適用され、そして両トラックを
流下される。流下トラック20は、流停止接合50（これは
トラックよりもより深く且つ幅が広い）で終結した。す
べての残存する血液は、適用部位10/30が空になるま
で、トラック95を下に流れ、そして該血液は溜め90中の
フイルター紙100中に吸収される。この場合、確定され
た体積の試料が測定室20中に単離された。次に、過剰の
希釈剤（等張生理食塩水）が適用部位10/30に添加さ
れ、そして攪拌バー80が外部回転磁界（実験室用攪拌器
により付与された）を用いて回転せしめられた。攪拌バ
ー80と血液試料の前縁との接触は液体表面を破壊し、そ
して再流れを引き起こし、そしてこの流れは重力によっ
て生じる。測定室20中の血液は完全に希釈剤により交換
され、そして流れは、受入れ（混合）室40が血液及び希
釈剤により満されるまで連続した。

例 ３ アメリカ特許出願第924,633号（1986年10月29日に出願
された）に記載のように、第７及び８図に示される態様
と類似する第３の態様が、血漿がフィルターを通過した
後、血漿を希釈するために用意された。この装置は、第
15図に示され、ここで第15A図は、平面図であり、そし
て第15B図は第15A図の線Ｅ−Ｅにそって取られた断面図
である。

その装置は、例２の態様で記載のようにプラスチックス
トリップ及び両面テープから製造された。種々の穴開け
された室及びベントの直径は、次の通りであった：試料
適用部位10,4.0mm;希釈剤適用部位30,4.0mm;受容（混
合）室40,4.0mm;及びベント60,0.5mm。測定室20は、長
さ2.5cm及び幅1.0mmであった。導入用試料流路12は、長
さ4.0mm、幅1.0mmであり、そして第15Aに示されるよう
にトラック20の左端に位置した。0.65mmの厚さのガラス
繊維フィルター（Tojo GA200）を、サンプル適用部位10
中に存在せしめた。攪拌バー80は、例２の態様で使用さ
れたものと同一であった。

一滴の血液が試料適用部位10中のフィルターに適用され
た。赤血球を含まない血漿がトラック12中に現われ、そ
して測定室が完全に満たされるまで、その測定室20中に
流れた。流れは、流停止接合50及び55で停止した。希釈
剤（水）が希釈適用部位30に添加された。流れは、攪拌
バー80が回転するまで始まらなかった。いったん流れが
始まった後、希釈剤により、測定室20からの血漿のすべ
てを置換して受容（混合）室40中に入れた。流れは、室
40が充満するまで連続した。

血漿を可視化するために、染料が、実験の前、血液サン
プルに添加された。トラック12中へのサンプルの有意は
逆流は存在しなかった（たぶん、フィルターが有意な耐
流れ性を提供したためであろう）。

本明細書に記載されたすべての出版物及び特許出願は、
本発明が関係する当業者の熟練のレベルの表示である。
すべての出版物及び特許出願は、個々の出版物又は特許
出願が特別且つ個々に引用により組込まれているかのよ
うに、引用により本明細書に組込まれる。

この発明を詳細に示し、そして記載したが、特許請求の
範囲内で修飾及び変更を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第２図は、本発明の第２実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第３図は、本発明の第３実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第４図は、本発明の第４実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第５図は、本発明の第５実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第６図は、本発明の第６実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第７図は、本発明の第７実施態様の内部の液体接触表面
を示す水平断面図である。 第８図は、本発明の第８実施態様の内部の液体接触表面
を示す水平断面図である。 第９図は、本発明の第９実施態様の内部の液体接触表面
を示す垂直断面図である。 第10A図および第10B図は、本発明の第10実施態様の内部
の液体接触表面を示す、それぞれ、水平断面図および垂
直断面図である。 第11図は、垂直の試料測定室をもつ本発明の第11実施態
様の斜視図出ある。 第12図は、水平の試料測定室をもつ本発明の第12実施態
様の斜視図である。 第13A図は、本発明の第13実施態様の平面図を提供し、
そして第13B図および第13C図は垂直断面図を提供する。 第14A図および第14B図は、本発明の第14実施態様の、そ
れぞれ、平面図および垂直断面図を提供する。 第15A図および第15B図は、本発明の第15実施態様の、そ
れぞれ、平面図および垂直断面図を提供する。 第16A図および第16B図は、毛管流路から大きい室の中へ
の試料の流れを推進するための毛管流路をもつように変
更した、第13B図の接合14に対応する接合の、それぞ
れ、斜視図および垂直断面図である。 第17A図および第17B図は、本発明の第１の複数希釈の実
施態様の垂直断面図である。 第18図は、外部で測定した試料を装置に添加する、本発
明の第２の複数希釈の実施態様の垂直断面図である。 第19図は、本発明の第３の複数希釈の実施態様の垂直断
面図である。 第20図は、本発明の第４の複数希釈の実施態様の垂直断
面図である。 第21図は、本発明の第５の複数希釈の実施態様の垂直断
面図である。 第22図は、第21図の実施態様とともに使用する３つの希
釈剤適用部位のカバーの平面図である。 第23図は、第17A図の装置の弁および取り囲む部分の分
解垂直断面図である。 第24図は、第23図の弁の斜視図出ある。 第25図は、第17A図の弁の第２実施態様の分解垂直断面
図である。 第26図は、第25図の弁の斜視図である。 第27図は、本発明の第６の複数希釈の実施態様の斜視図
である。 第28A図および第28B図は、本発明の第７の複数希釈の実
施態様の垂直断面図である。 第29図は、第28A図および第28B図の装置を使用してヘモ
グロビンAlcの分析を実施するときの試薬およびそれら
の位置の概略的ダイアフラムである。 図中、10は試料適用部位、 20は測定室、 30は希釈剤適用部位、 40は受容室、 50は流停止接合部、 60はガスベント をそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート エス．ヒルマン アメリカ合衆国，カリフォルニア 95019, クパーティノ，マジェスティック オーク 22774 (72)発明者 チャンニング アール．ロバートソン アメリカ合衆国，カリフォルニア 94305, スタンフォード，バーニア プレイス 1089 (72)発明者 マイケル エム．ゴリン アメリカ合衆国，カリフォルニア 94301, パロ アルト，1010，フォレスト アベニ ュ501 (72)発明者 マイケル イー．コブ アメリカ合衆国，カリフォルニア 94086, サニーベイル，ベルモント テラス 967‐１

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の構成要素： 固体体積の試料測定室； 前記試料測定室と流体受容関係にある固体体積の受容
   室； 前記受容室の排気口； 前記試料測定室と前記受容室との間の流れ停止接合部； 前記試料測定室と流体供与関係にある試料適用部位、こ
   こで前記試料適用部位と前記流れ停止接合部との間の垂
   直高さの差は、試料が前記試料適用部位に適用されたと
   き、該試料が前記流れ停止接合部を流過するためには不
   十分である；および 前記試料測定室と流体供与関係にある希釈剤適用部位； を含んでなる、 試料を希釈剤で希釈する装置。
2. 【請求項２】前記試料適用部位と前記流れ停止接合部と
   の間の垂直高さの差が、希釈剤が前記希釈剤適用部位に
   存在するとき、流れ停止接合部における背圧を克服でき
   る静水圧を提供するために不十分である請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】前記流れ停止接合部における背圧が、試料
   が前記流れ停止接合部に存在するとき、0.1−10cmのH₂O
   であり、そして最小の希釈剤と流れ停止接合部との間の
   垂直高さの差が前記背圧のcmで表した数値より大きい請
   求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記流れ停止接合部が、小さい接触角度を
   もつ表面から大きい接触角度をもつ表面への液体接触表
   面の変化により生ずる請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】前記流れ停止接合部に存在する液体と接触
   するように作動できる前記装置の可動部分をもつ請求項
   １に記載の装置。
6. 【請求項６】前記流れ停止点が、毛管を構成する試料測
   定室から毛管を構成しない受容室への流路の断面の増加
   により生ずる請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】前記流れ停止接合部における背圧が、試料
   および希釈剤が、それぞれ、両方とも存在するとき、前
   記試料適用部位または前記希釈剤適用部位から得られる
   静水圧より大きい請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】前記希釈剤適用部位が、前記受容室の体積
   に等しい最小体積および10mlの最大体積をもつ請求項１
   に記載の装置。
9. 【請求項９】次の工程： 試料を装置の試料適用部位へ添加し、そこから試料は、
   重力エネルギー以外の外部のエネルギーを加えないで、
   固定体積の試料測定室の中に流れ、前記測定室は試料の
   流れを停止させる流れ停止接合部において終わってお
   り； 希釈剤を前記装置の希釈剤適用部位へ添加し、そこから
   希釈剤は前記試料測定室および流れ停止接合部を通って
   固定体積の受容室の中に流れることができ；そして 前記流れ停止接合部を通過する流れを開始し、ここで希
   釈剤は前記試料測定室中の試料を重力エネルギー以外の
   外部のエネルギーを加えないで、前記受容室の中に運搬
   する； ことを特徴とする試料を希釈剤で希釈する方法。
10. 【請求項１０】前記希釈剤を添加するとき、流れの開始
    が増大した静水圧によって生ずる請求項９に記載の方
    法。
11. 【請求項１１】流れの開始が、前記装置の動きによって
    生ずる請求項９に記載の方法。
12. 【請求項１２】流れの開始が、前記装置の可動部分と前
    記流れ停止接合部における試料表面との間の接触によっ
    て生ずる請求項９に記載の方法。
13. 【請求項１３】次の構成要素： 試料適用部位； 前記試料適用部位と流体受容関係にある混合室； 前記混合室に静水学的に接続した混合物隔離室；および 第１弁手段であって、前記混合室と前記混合物隔離室と
    の間の流れを選択的に閉止し、これによって混合室の内
    容物の測定された代表的試料を前記混合物隔離室に隔離
    しかつ保存するためのもの； を含んでなる希釈および混合カートリッジ。
14. 【請求項１４】さらに、前記希釈剤適用部位から前記混
    合室への流れを選択的に閉止する第２弁手段を含む請求
    項13に記載のカートリッジ。
15. 【請求項１５】前記混合物隔離室が第２混合室と流体供
    与関係にある請求項13に記載のカートリッジ。
16. 【請求項１６】次の工程： 前もって決定した体積の流体試料および前もって決定し
    た体積の第１液体希釈剤を装置の混合室に供給して第１
    混合物を形成し； 第１弁手段を開き、該弁手段は、前記第１混合物が前記
    混合室から静水学的に接続された混合物隔離室に行くの
    を選択的に制御し、ここで前記第１混合物の静水学的に
    決定される部分が前記混合物隔離室に入り； 前記第１弁手段を閉じ、これによって前記部分を前記混
    合物の残部から隔離し； 前記部分を混合室に移して、前もって決定した体積の第
    ２希釈剤で希釈して第２混合物を形成する； を含んでなる液体試料を２種類の希釈剤で順次に希釈す
    る方法。
17. 【請求項１７】前記装置が、前記室を含んでなる単一の
    カートリッジおよび弁手段およびプログラミングされた
    装置からなり、この中に挿入されるとき、前記カートリ
    ッジはそれに密に嵌合し、ここで前記弁手段は前記プロ
    グラミングされた装置によって開閉する請求項16に記載
    の方法。
18. 【請求項１８】前記プログラミングされた装置が、プロ
    グラムを選択し、このプログラムによって、前記カート
    リッジが前記プログラミングされた装置に挿入されると
    き、前記カートリッジからの信号を検出することによっ
    て前記弁手段を操作する請求項17に記載の方法。