JPH08503544A - 液体及び懸濁液の分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のウェルを有する小型で密閉された注入容易な装置内のサンプルの分析。バクテリアの多重パラメータ分析及び／又は同定を可能とする新規なガス供給機構を用いた複数の分析ウェルの同時注入。ハウジング（２００）は液体流を分離する凸部（２１０）を有する。分析領域（２２０）はチャンネル（２４０）を通して外気に開口した液体導入口（２３０）と連通する。

Description

【発明の詳細な説明】 液体及び懸濁液の分析装置 本発明の属する分野 本発明は、一般に、化学的、生化学的、遺伝子学的、生医学的、又は微生物学 的な分析を行うための小型で、密閉された、簡便な分析装置に関し、特に、バク テリアの多重パラメータ分析及び／又は同定のための装置に関する。 背景 近年の医療診断は、血液、血清、脊髄液、尿、組織標本、等のようなソースか らの生物学的なサンプルをルーチン的に分析することに依っている。さらに、他 の多くの産業施設及び研究所は、多数の化学的及び生物学的な分析を行っている 。この多数の分析を効率的に、正確に、かつ安全に行うために、この分析を行う 際に用いられる”ハードウエア”が非常に重要である。 １９６０年代に、複数の分析を同時に行う必要性から、試験所での分析を推進 するためにマイクロ滴定プレートあるいは”マイクロプレート”が導入された。 最も典型的なマイクロプレートは、サンプル容積が通常約２００マイクロリット ルの９６の成型されたプラスチックウェル（８×１２列）を有する。現在、種々 の機械的な液体操作装置が利用可能であり、それにより標本、化学溶液及び他の 液体が前記ウェルに移送される。通常、８列あるいは１２列のウェルが同時に注 入されるが、ある操作装置ではサンプルを同時に全てのウェルに注入できる。 マイクロプレートのデザインはいくつかの意味で未だ最適なものではない。第 １に、このマイクロプレートは開ロウェルであることである。多くのマイクロプ レートの蓋はぴったりとフィットするものではなく、ウェル頭部をシールするも のではない。その結果、液体がウェルからこぼれ落ちたり、あるいは、エアロゾ ルが注入中に生成されうる。これにより分析を台無しにしたり、その分析が病原 菌を含むものであれば災害をもたらしうるものである。さらに、液体はウェルか ら蒸発する。これにより、また、分析を駄目にし、あるいは、分析時間を制限し てしまう。したがって、簡単にシールできる分析ハードウエアを備えることが望 ましい。 第２に、注入装置は一度に１以上のウェルに注入可能であるが、これらの装置 は高価で、使用の際に時間のかかるものであった。したがって、高価な機材を用 いずに簡易にかつ短時間で注入できる分析装置が望まれている。 第３に、ウェルの容積が比較的に大きいことである。しばしば、サンプルの供 給が不充分であったり、あるいは、分析試薬が高価であったりする。したがって 、より小さな容積を有するウェルを備えることが望まれる。 最後に、マイクロプレートは比較的に大きく、重いことである。それらは、実 験室の冷蔵庫及び培養器内で大きな面積を占め、かつ、大容量のものを移送する 費用も高価である。 改良されたマイクロプレート構造がFadler等の米国特許４，０８３，１５１号 に開示されている。この装置は密閉された構造（流出及びエアロゾルを最小にす る）で、比較的小型で軽量であ る。ウェル容積が小さくなり、必要なサンプルのサイズもより小さいものとなっ ている。 にもかかわらず、この装置も明白な欠点を有している。Fadlerの分析装置に液 体を注入するために、ウエル内の空気は液体が入り込めるようにウェルから出な ければならない。この点について、Fadler等の装置では、装置を真空室内に置き 、真空が生起されるにつれ空気が除去されるという非常に緩慢で、複雑で、高価 な態様で実施されている。真空がレリースされると、液体は装置内に流れ込む。 この複雑な真空システムをもってしても、空気の除去は完全ではないために、こ の装置は残留空気を保持するために、各主ウェルの付属物として主ウェルに小型 ウェルを付設している。これらの付属ウェルは、本来ならばより多くの分析ウェ ルを置くことができるスペースを使うことになる。 他の装置がJohnson等の米国特許第４，８０６，３１６号に開示されている。 この装置は、サンプルが引き出されるタンク内の空間に連通する逃しチャンネル を通して、空気をウェルから排出させている。この付加的なチャンネルは液体を ウェルに導入させるために必要なものである。この付加的なチャンネルは、装置 内の空間を占有し、装置をより大しくし、あるいは装置に設置される分析ウェル の数を減らすばかりか、さらに重要なことは、この装置は、２つの排気管を持つ 特殊な蓋を備えたタンクを使用しなければならず、これは、汚染の恐れがあるた めにタンクと蓋は使い捨てで１回しか使用できず、非常に高価なものとなる。 望まれているのは、注入がよりシンプルで、迅速で、安価な装置である。この ような装置は、付加的なリスクをもたらす注入機 構を使用しなくてもよく、かつ、高価で面倒な装置も必要としない一方で、複数 の分析ウェルに同時に注入しうるものとすべきである。 本発明の概要 本発明は、一般に、小型で、密閉された、注入が簡便な装置内で、サンプルの 化学的、生化学的、遺伝子学的、生医学的、又は微生物学的な分析に関し、特に 、同定のためあるいは他の目的のための微生物の多重パラメータ分析に関する。 この装置は、実施する分析の種類によって、１又は１以上のドライ分析薬品を有 するか、あるいは、当初は空の場合もありうる。本装置は小容量のサンプル（例 えば、１ミリリットル）のみを必要とする。 本発明は、大幅に改良され、かつ基本的に新しいデザインのものである。本発 明は、ベント（vents）として作用するある新規な材料の物理的な性質を利用す ることにより、注入中に空気を装置から逃すことを可能ならしめる。これらの材 料は、ガスを容易に通過せしめるが、水溶液に対しては強力なバリアとなる有用 な性質を有している。このように、バルブ状の機構を必要とせずにガスと液体の 分離がなされる。 液体の通過に対するバリアは種々の方法で実施される。一つの方法は、材料の 液体接触表面特にその細孔内部を疎水性にすることによって、液体をはじき、そ れにより液体がその材料中を通過するのを妨げることである。他の方法は、ガス の通過を妨げる材料を、材料が液体と接触すると膨張し、細孔をふさぐ材料とす ることであり、さらに他の方法は液体に曝されたときに細孔を効率 よく閉塞し、閉じるフィルムあるいはジェル（gel）を形成することにある。こ のようなベント材料の一つを装置デザインに組み入れることにより、注入中に分 析装置からガスの排出を可能とする一方で液体の流出を防止する簡単な装置が提 供される。このような流体流の分離機構は、いかなる可動部材も必要とせず自動 的に動作する。 一つの実施例では、本発明は、ａ）ハウジング、ｂ）前記ハウジング内の分析 領域、ｃ）前記ハウジング外面上の液体導入口、ｄ）前記分析領域と前記液体導 入口との間に液体を連通させるための液体案内部材、及びｅ）前記分析領域と流 体的に連通する通気，液体バリア手段から構成される装置を提供する。 水あるいは塩水中の微生物懸濁液のような分析サンプルは、ピペットあるいは 他の適当な手段により液状で採取され、正圧の下でポート及び接続チャンネルを 通してハウジング内のウェルに移送される。さらに、液体が接続チャンネルを満 たすにつれ、装置内の空気は液体の導入に先立ちガス排気液体バリアを通して排 出される。 排気が完了した後、非ベント材料がバリアの外表面を覆い、それによりベント 材を通して液体が蒸発しないようにシールする。 この非ベント材料は、それぞれ酸素の分子拡散を許容する能力が異なっている多 くのテープの一つでよい、微生物あるいはその中の分析成分にとって好適な環境 を維持するのに必要とされるように、所量の酸素をウェルから出入させるように する。 注入に続き、非ベントテープが注入口を覆うように付着される。このように、 本発明は微生物が完全に収容される装置を提供し、 これにより、液流出あるいはエアロゾルによる災害がほとんどなく、装置が簡便 で扱いやすいものとなる。好適な実施例では、非ベントテープは例えばマイラー （Mylar）のプラスチックフィルムである。 本発明は、特定の材料に限定されるものではない。一つの実施例では、ハウジ ングはポリスチレンにような硬質プラスチックからつくられる。好適な実施例で は、通気，液体バリアは、正圧の下で液体を導入する間、空気を容易に通過させ ることができ、しかも本発明の実施中に通常かけられる正圧の下で液体を阻止す る多孔性で疎水性の材料からなる薄膜あるいはプラグである。 一つの実施例では、通気，液体バリアは、ポリカーボネート、ポリプロピレン 、及びポリスルフォンからなるグループから選ばれた材料からつくられる。他の 例では、通気，液体バリアは、塩化ポリバニリデン（ＰＶＤＣ）、二フッ化ポリ バニリデン（ＰＶＤＦ）からなるグループから選ばれた材料から造られる。さら に、他の実施例では、通気，液体バリアは、発泡性の焼結したポリテトラフルオ ロエチレン（ＰＴＦＥ）からつくられる。 薄膜として、これらの材料の孔の大きさは、通常０．１ミクロンと等しいかそ れ以上で、好ましくは３．０ミクロン以上である。本発明を実施する際にかけら れる正圧は１平方インチあたり１ポンド（ｐｓｉ）以上で、好ましくは５ｐｓｉ 以上である。一つの実施例における通気，液体バリアは７５ｐｓｉ以下の圧力で 液体の流通を阻止する。 本発明はハウジング内のウェルについていかなる特定の形状に限定されるもの ではなく、あるいは、ハウジング内のチャンネル についてもいかなる一つの形状に限定されるものではない。ある実施例では、ウ ェルと連通するチャンネルは断面積が漸減している。 また、本発明はサンプルのタイプに限定されるものではない。本発明では、生 物学的な物質の懸濁液を有するあらゆる型の液体サンプルが問題なく用いられる 。さらに、本発明は微生物懸濁液のタイプに限定されるものでもない。本発明の 装置は多数の微生物種およびその亜種の同定に有用である。 好適な実施例では、装置は利用者の手に簡便に収まる。サイズが小型のために 、本装置は媒体及び分析薬品を保存する。また、本装置の背景色は均一（例えば 、白色のポリスチレンあるいは透明ポリスチレン）であるのが望ましい。このよ うにして、分析結果は、肉眼又はそれに代わる簡単なあるいは自動的な計器のい ずれかにより、視覚的な変化として読みとられる。不透明な背景の場合には、こ の分析結果は反射光によって読みとられ、透明な背景の場合には本分析は透過光 によって読みとられる。いかなる場合でも、各ウェル表面の一つは読みとり可能 とするために透明でなければならない。 バリアが実際に配置されると、背景（すなわち、不透明あるいは透明）の性質 にインパクトを及ぼすが、そのバリアは一つの設置態様だけではない。本発明の 一つの実施例では、バリアは分析ウェルの完全に密封されたウェルの一側面に適 用される。また、本発明の一つの実施例では、バリアはウェルの一側面の一部の みに適用されうる。さらに、他の実施例ではバリアはウェルの内部に配置される 。さらに、他の実施例では、バリアは配管によって ウェルから分離される。前記配管は種々の形態（例えば、チューブ、通路、等） とすることができる。 また、本発明は化学的あるいは生物学的なサンプルを分析する方法を提供する 。一つの実施例では、本発明は、（ａ）液体サンプル、（ｂ）サンプル移送手段 、（ｃ）ｉ）ハウジング、ｉｉ）前記ハウジング内の分析領域、ｉｉｉ）前記ハ ウジングの外表面の液体導入手段、ｉｖ）前記分析領域と前記液体導入手段との 間に液体を連通させるための液体案内手段、及びｖ）前記分析領域と流通する通 気，液体バリアから構成される装置、（ｄ）前記ハウジング内部に、前記サンプ ルを分析領域へサンプル移送手段を通して移送し、これにより前記液体が正圧の 下で前記液体受け入れ手段で前記装置に注入され、前記装置内の空気は前記通気 ，液体バリアを通して排気される手段からなる。 一つの実施例では、本装置は、ステップ（ｄ）に先立ち、前記分析ウェルを分 析試薬（test formula）で前充填することをさらに含む。例えば、その分析試薬 は基礎（basal）媒体、１あるいは１以上の炭素ソース（carbon sorces）、及び レドックス指示薬のような指示薬からなることができる。 本装置は、サンプルが複雑な装置を必要とせずに移送されるように構成されて いる。このような態様では、液体導入手段は、前記ハウジング外表面の１あるい は１以上の液体導入ポートからなり、サンプル移送手段は液体導入ポートにフィ ットするピペットからなっている。よりよくフィットさせるために、前記ポート は内部に溝が形成され、ピペットはそれに対応するネジ山（threads）を有する ように成型され（あるいは、ピペットが内溝を持つ ように成型され、前記ポートがそれに対応する細線をもつよう形成される。）、 これにより実質的に液密なシールが形成される。 図面の説明 第１図は、本発明の一つの実施例に係る装置の分解斜視図である。 第２図は、第１図の装置の上部平面図である。 第３図は、第２図の３−３線に沿った前記装置の断面図である。 第４図は、第１図の装置の底部平面図である。 第５図は、本発明の第２の実施例に係る装置の上部平面図である。 第６図は、第５図の６−６線に沿った前記該装置の断面図である。 第７図は、本発明の第３の実施例に係る装置の上部平面図である。 第８図は、本発明の第４の実施例に係る装置の上部平面図である。 第９図は、第８図の拡大底部平面図である。 第１０図は、第８、９図の実施例の装置を読みとるための自動分析器の一つの 実施例である。 第１１図は、第１０図の分析器の断面図である。 第１２図は、本発明の第５の実施例に係る装置の概観図である。 第１３図は、本発明の第６の実施例に係る装置の上部平面図である。 第１４図は、第１３図の１４−１４線に沿った前記装置の断面 図である。 第１５図は、第１３、１４図の装置の概観図である。 発明の説明 本発明は、一般に、小型で、密閉された、注入が簡便な装置内で、化学的、生 化学的、遺伝子学的、生医学的、又は微生物学的サンプルの単一又は多重パラメ ータ分析装置に関し、特に、微生物の多重パラメータ分析及び同定に好適である 。そのために、本発明は、ａ）ハウジング、ｂ）前記ハウジング内の分析領域、 ｃ）前記ハウジングの外表面上の液体導入手段、ｄ）前記分析領域と前記液体導 入手段との間に液体を連通させるための液体案内手段、及びｅ）前記分析領域と 流通する通気，液体バリアから構成される装置よりなる。 本装置が充填されると、非通気シールテープが、装置から液体の蒸発を減じる ために通気，液体バリアを覆うように装置に付される。すなわち、良好な分析を 行うために装置内で所望の化学的あるいは生化学的な雰囲気を維持するように、 装置に出入りする酸素の分子拡散を制御する。液体導入手段は液体導入ポートか らなり、そこでは同様な密封テープが、そこから液体が流出したり蒸発するのを 防ぐため、導入ポート付近又は導入ポートに付着される。 本発明の主要な目的の１つは、他の手段と異なり、空気を除去し注入を容易化 する非常に簡単な化学的、生化学的、遺伝子学的、及び微生物学的な分析手段を 提供することにある。本発明のもう一つの目的は、小型でコンパクトで、かつ、 肉眼又は自動計器で 読みとりが容易で、装置内の可視的な分析結果が透視光により分光測定されるか 、ビデオカメラのような撮像手段によって測定される、密閉された液流出のない 装置を提供することにある。前記結果は、読みとられる一方で、コンピュータに 入力され、あるアルゴリズムが、入力されたパターンとデータベース上の既知種 のパターンとの一致性を判断する。 本装置の小型で流出のない構成により、コダック（登録商標）カルーセルスラ イドプロジェクタあるいはコダック（登録商標）スライドビデオコンバータにお ける３５ｍｍ写真スライドを保持するものと同種のカートリッジ内にこれらの装 置を設置することを可能とする。このようなカートリッジ及び読みとり機構は、 本装置が保温され自動的に読み取られる温度制御槽内に設置される。肉眼又は計 器により測定される可視的な結果は、懸濁度の変化、色の変化などの光学的に知 覚可能な任意の変化、又は、化学発光、生物発光、ストークスシフトなどの発光 であってよい。カラー指示薬は、以下に限定されないが、レドックス指示薬（例 えば、テトラゾリウム）、ｐＨ指示薬、あるいは種々の染料、等とすることがで きる。種々の染料は、Barry R．Bochnerの米国特許４，１２９，４８３号、４， ２３５，９６４号及び５，１３４，０６３号に開示されており、ここで参照する ことで取り込む。また、参照文献として、Ｂ．Ｒ．BochnerのＮａｔｕｒｅ ３ ３９：１５７（１９８９）；Ｂ．Ｒ．ＡＳＭ Ｎｅｗｓ ５５：５３６（１９９ ０）；Ｂ．Ｒ．Bochner Ａｍｅｒ．Ｃｌｉｎ．Ｌａｂ４月：１４（１９９１） も参照されたい。また、本発明を実施する際の一般的な指示薬は、Bochner及びS avageauによって開示さ れている。Ｂ．Bochner及びＭ．SavageaunoのＡｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉ ｃｒｏｂｉｏｌ．３３：４３４（１９７７）を参照されたい。 レドックス技術に基づいた分析が本分析を行う上で非常に簡単で便利である。 懸濁液セルが用意され、装置の分析ウェル内に導入される。各セルは異なる基体 （substrate）で前充填されている。 好適な実施例では、全てのウェルは微生物に栄養を与える基礎（basal）媒体 、カラ一変化指示薬からなる分析試薬で前充填され、各ウェルは微生物がそれに 対して分析される種々の炭素化合物あるいは”基体（substarte）”で前充填さ れている。ここで用いられる”基礎媒体（basal medium）”は、微生物に栄養を 供給するが、指示薬の色反応を引き起こすほどの濃度の炭素化合物は含んでいな い媒体である。”炭素化合物”、”炭素ソース”、及び”基体（substrate）” は同義であり、微生物により作用される（代謝される）と指示薬の色変化を引き 起こすほどの十分な濃度の炭素試薬に言及する際に、それらの用語は適宜用いら れる。 本発明の主要な使用法は、微生物の簡単な分析と種形成（speciation）のため の方法と装置としてである。本発明は、上述したレドックス技術に基づく微生物 分析法を提供するものであり、そこでは、微生物細胞は、その中で微生物が成長 し、塩水あるいは水中に所望の密度で浮遊している培養液から取り除かれる。そ の後、この懸濁液は、基礎媒体、指示薬、基体薬が前充填されている分析装置の ウェルに導入される。この方法は、他の手法とは異なり、実施が非常に簡単で、 便利であり、かつ、この方法及び装 置は熟練者及び面倒な器具を必要としない。 好適な実施例の説明 第１−４図に示されているように、本発明の一つの実施例に係る装置は、分析領 域（１２０）連通するチャンネル（１１０）を有するハウジング（１００）から なり、それにより液体（図示せず）は複数のウェル（１３０）に流入することが できる。チャンネル（１１０）は、ウェル（１３０）の一面を形成するように成 形された疎水性の通気薄膜（１４０）の表面によって取り囲まれ、ハウジング（ １００）の一側面に取り付けられている。ハウジング（１００）は剛性基板（１ ５０）により片側をシールされている。他の実施例では、剛性基板（１５０）を 可とう性テープ（図示せず）に代えることが可能であり、あるいは、剛性基板（ １５０）はハウジング（１００）全体を構成するように成型することができる。 装置に液体（図示せず）を充填した後、テープ（１６０）のような非通気物を 通気薄膜（１４０）の外側面に貼着し、通気薄膜を通って装置内の液体が蒸発す るのを妨げるようにシールする。 使用の際に、液体サンプル（図示せず）はサンプル移送手段（図示せず）を用 いて外気に開放された液体導入ポート（１７０）に注入され、液体は正圧の下で ハウジング（１００）内に入り、多数の分析ウェル（１３０）のそれぞれと連通 し、これにより装置内の空気は置換され、疎水性の通気薄膜（１４０）を通して 排気される。 第５−７図は、ハウジング（２００）が液体流（図示せず）を 分割するための内部凸部（２１０）を備えている一つの好適な実施例を示してい る。分析領域（２２０）は、チャンネル（２４０）を通じて外気に開放された液 体導入ポート（２３０）と連通している。分析領域（２２０）は、多重パラメー タ分析に応じて、小さく（第５図）、又は大きく（第７図）することができる。 第８、９図は、本発明の一つの好適な実施例に係る装置を示しており、９６の 分析ウェルが、漸減する断面積を有するチャンネル（３１０）を通して導入ポー ト（３００）と連通している。この実施例は、３５ｍｍ写真スライドがスライド カートリッジにフィットするような態様で、自動分析器のカートリッジ（第１０ 図に部材４００として概略図示されている）にフィットするように形成され、読 み取られて出力が発生される（第１０図に部材４２ｏとして概略図示されている ）。スライドカートリッジ及び／又は自動分析計全体は、所望の分析環境をつく り出すために温度制御及び／又は湿度制御を備えたインキュベータハウジング（ 図示せず）内に収納される。前記分析計は、反射光、透過光、あるいは放出光を 含む種々の方法で装置を読みとる。しかしながら、好適な実施例では、光源（第 １１図の部材５００として概略図示されている）は装置の表面に光を向け、分析 ウェル内の色に反射した光はビデオカメラ型のピックアップ（第１１図の部材５ １０として概略図示されている）により検出される。 上述したように、バリアの設置態様は一つだけではない。第１−７図の実施例 では、バリアは分析ウェルの一側面を完全に囲むようになっているが、他の配置 も考えられる。 第１２図は、本発明に係る装置のハウジング（６１０）上の大 きな分析領域（図示せず）の一部をなす一つのウェル（６００）を示している。 チャンネル（６２０）は液体導入手段（図示せず）と連通するように形成される 。前記ウェル（６００）の一側部の角部に、内部配管（６４０）を有する通気ハ ウジング（６３０）が配置されている。前記配管は内部表面（６５０）とバリア （６７０）に接続する外部表面（６６０）を有する。この実施例では、バリア（ ６７０）は配管（６４０）によってウェル（６００）から分離されている。 他の実施例では、バリア（図示せず）は配管の形状にフィットするプラグとし て構成される。あるいは、バリア（図示せず）は薄膜の形をとり、配管（６４０ ）の内部表面（６５０）上に置かれる。内部表面（６５０）上にあるとき、バリ ア（図示せず）はウェル（６００）の内部にある。 第１３−１５図は、本発明のこのような他の実施例を示している。第１３図は 、一つの実施例の上部平面図で、本発明に係る装置のハウジング（７１０）上の 大きな分析領域（図示せず）の一部をなす一つのウェル（７００）を示している 。チャンネル（７２０）は液体受け入れポート（図示せず）と連通するように形 成される。ウェル（７００）の一側面には配管（７４０）に延びる通気チャンネ ル（７３０）が設けられている。前記配管（７４０）はハウジング（７１０）の 表面の方へ通気，液体バリア（７５０）まで延びている。ウェル（７００）はベ ース（７６０）によりその一側面を囲まれている。 第１４図は、第１３図の１４−１４線に沿ったバリア（７５０）の断面図を示 し、第１５図は、本実施例の概略図を示してい る。重要なことは、バリア（７５０）はウェル（７００）を覆っていないことで ある。このバリア（７５０）の配置は、ウェル（７００）内の反応を読み取るた めの、バックグランドの性質（すなわち、不透明あるいは透明）に影響を及ぼす 。ハウジング（７１０）とベース（７６０）は透明な材料で作ることができるの で、分析のバックグランドは透明になって、透過光で読みとることができる。 ここで用いられる装置の特別な構成要素について言及すると、”疎水性”とは 、その上で、水や水溶液が自発的に拡がらず、非ゼロの接触角を持つ分離された 液滴を形成するような表面を意味する。要するに、それらは”濡れない（nonwet table）”。反対に、”親水性”とは、水が表面上に拡がる性質により特徴付け られる。通気疎水性の薄膜の場合、細孔は、繊維と繊維の間のすきまによって細 孔が形成される繊維状構造、あるいは開放した細孔を有するスポンジのように、 固体材料を貫通する湾曲した通路によって細孔が形成される湾曲通路構造など、 種々の構造によって得ることができる。気体は通すが水溶液は阻止する材料とし て機能するために、この疎水性の通気薄膜はその細孔構造内で疎水性でなければ ならない。このような疎水性の性質は、元々疎水性である薄膜材料を用いたか、 または非疎水性の材料を処理又は被覆することによって内部の細孔表面を疎水性 にしたことによるものである。通気材料は、ここで好適な実施例で開示した薄膜 構造に代わり、バルク構造として本装置に組み込むことができる。 ”通気（gas-venting）”は、空気あるいは他のガスがその材料をスムースに 通り抜けることができることを意味する。これは、 例えば空気、窒素、又は酸素のようなガスの単なる分子拡散と区別されるべきで ある。”流体連通（fluidic-communication）”とは、液体又はガスのような流 体が装置のある部材から他へスムースに流れることを意味する。 一つの実施例では、疎水性通気バリアはGelman Science Membr ane and Devic e Division（Ann Arbor，ミシガン）が供給する材料からデザインされる。特に 、本バリアは、新規な細孔通気薄膜であるRepel（登録商標）及びVersapel（登 録商標）からつくられる。これらの薄膜は、脂質を含む液体（liquids containi ng Iipids）と共に使われるとき、”ウエットアウト（wet-out）”せず、”停止 （block-off）”もせず、高い空気流量を維持する。Repel（登録商標）及びVers apel（登録商標）の疎水性薄膜はガスは通すが液体の侵入は阻止する。 他の実施例では、疎水性通気バリアは、ここで参照することによって取り込ま れるRobert W．Goreの米国特許第３，９５３，５６６号、４，１８７，３９０号 に開示されている態様で膨張され焼結されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ ＦＥ）からつくられる。膨張され焼結された”テフロン”は、非膨張、非焼結の 出発材料よりガス流量が大幅に改善されている。 これらの既述のものに加え、他の多くの疎水性材料が多孔性構造をつくるのに 用いられうる。すなわち、ポリプロピレン、ポリカーボネート、塩化ポリバニリ デン（ＰＶＤＣ）、及びニフッ化ポリバニリデン（ＰＶＤＦ）である。さらに、 ポリサルフォンのような非疎水性材料も、それらが疎水性細孔内にその表面が配 されるように処理されるならば、使用されうる。多孔性の疎水性材 料は一般にフィルタの形で市販されており、Gelman Scientific、及びCuno Filt rationのような多くのフィルタメーカーにより製造されている。これらの材料は ガスを容易に通す一方で、非常に高い圧力に達するまで、水溶液の通過を阻止す る。このような材料は、液体の流通を可能とするために３０−４０ｐｓｉの圧力 を必要とすることは珍しいことではなく、液体を通過させるために必要な圧力が 数百ｐｓｉとなるような材料もある。 他の実施例では、バリアは、LABPOR（登録商標）ミクロシール材料として知ら れる新規なポリマー化合物を開発してきたジョージア州のPorex Technologies C orp．から得られた材料からデザインされた。水溶液に曝されると、この材料は 、成型部の細孔構造内に恒久的な閉鎖（occlusive）シールを形成するという特 異な性質をもっている。言い換えれば、水溶液に接触すると、この材料はこのよ うな液体の通過をそれ自身でシールすることになる。この材料を本発明に適用す ると、ガスを排気する一方で、液体が装置から流出するのを防ぐ機能を併せもつ 。また、このシール作用は、通常の塩水、尿、血清、及び血液のような生理学的 な液体においても機能する。 薄膜は、多くの従前からの技術、例えば貼着、熱シール、溶媒シール、化学的 接着及び超音波溶接、によって組立製造中に本装置に付着される。 超音波溶接は通気薄膜の好ましい付着手段である。例えば、薄膜は、ここで参 照することによって本発明に取り込まれる、Roy Mannsの米国特許第４，９４８ ，４４２号、５，０４７，２１５号に開示された態様で付着されうる。 通気薄膜の外側に付着される非通気薄膜あるいはテープは、水蒸気に対し比較 的不透過性であるが、酸素拡散係数が異なっている多くのポリマー材料のいずれ とすることもできる。絶対酸素拡散係数はポリマーのタイプ及び厚さの両方に依 存するために、特定な厚さ及びタイプのポリ-一材料が、装置内の所望の酸素レ ベルを得るために選ばれる。 以上の実施例では、ある特定なものについて説明されてきたが、本発明から逸 脱することなく、多くの実施例の変更及び修正が可能である。 実験 下記の例は、ある好適な実施例を説明し、本発明の外観を説明するのに有用で あるが、本発明の範囲を限定するものではない。 下記の実験の説明では、次の略記号が用いられる：μｌ（マイクロリットル） ；℃（セッシ温度）；ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）。 例１ この例では、プロトタイプ装置のデザインが開示されている。約２″×２″× ３／８″の大きさの２４−ウェルのプロトタイプ装置あるいは”マイクロカード ”を作製した。このサイズは、通常、標準コダック（登録商標）式の自動”カル ーセル”スライドプロジェクタのスライドトレーと一致している。このプロトタ イプ装置は、一側面にアクリルシートが付設され、他の側に通気バリアが付設さ れたアクリル体から形成された。通気，液体バリア は、ＰＴＦＥからつくられた。ボディは導入ポートとチャンネルを有し、それに より正圧の下で導入ポートに導かれた液体は、本体内に形成された２４のウェル のそれぞれに連通した。全てのウェルは、それぞれ基礎媒体とレドックスカラ一 指示薬が満たされていた。さらに、各ウェルは異なる基体を含んでいた。基礎媒 体、カラー指示薬、及び基体は装置内で乾燥せられた。装置の通気能力は、水溶 性バクテリア懸濁液をピペットで導入ポートに注入することにより、示された。 前記懸濁液はスムースに、かつ簡単に装置内に流れ込み、各ウェルを満たした。 懸濁液が装置に入るにつれて、空気は通気材を通ってスムースに排出され、装置 が満杯になり、全てのガスが出てしまったときでも、液体が通気材を通って流出 することは全くなかった。インキュベーション中に、ウェル内に色が現れ、非通 気透明アクリルシートを通して視認された。 例２ 一般に真空室を用いて注入される装置、すなわち米国特許第４，０３８，１５ １号に対応するVitek（登録商標）Systemsにより製造された分析装置を、その側 面から酸素拡散の透過性であるが非多孔性で非通気性のフィルムを除去し、それ を通気，液体バリアとして機能するＰＴＦＥ薄膜（細孔サイズは約０．１ミクロ ン）で置き換えることにより改造した。この薄膜は接着剤を使ってVitek（登録 商標）カードに貼着された。この改造された装置は、移動ピペットから正圧の下 で注入ポート内に導入される液体で容易に満たされる。真空室は全く必要とされ ない。個々の実験で、 米国特許第４，１２９，４８３号（Bochner）の主題であるバクテリア同定化学 が、通常の態様で注入されたＶｉｔｅｋ（登録商標）カードにおいて正確に実行 されることが示された。また、Bocchner ChemistryによるVitek（登録商標）カ ードにおいて形成された色はVitek（登録商標）リーダによって容易に読みとら れる。 例３ この例では、通気材は非通気性の出発材料から形成される。押し出し成型され 、平滑化された非焼結の”テフロン”６Ａポリ（テトラフルオロエチレン）フィ ルムはRobert W．Goreの米国特許第３，９５３，５６６号、４，１８７，３９０ 号に開示されている方法を用いてつくられる。このフィルムは膨張され、非結晶 状に固定される。膨張は約３００℃で行われ、非結晶固定は約３７０℃で行われ る。 ５ｐｓｉの水圧の下で、水を（空気で飽和した）上述した膨張、非結晶固定の フィルム中に通そうとするとき、いかなる流れも生じない。しかしながら、水圧 が１０ｐｓｉを超えると流れ始める。膨張焼結薄膜を通る空気流は５ｐｓｉ及び １０ｐｓｉの両方とも極めて良好である。しかしながら、非膨張、非焼結フィル ムはガス流量が極めて低い。 上述したことから、本発明は、通気，液体バリアを用いることにより、注入中 に脱気を可能とする、大幅に改善され、かつ、基本的に異なるデザインを提供す ることが明らかである。このように、バルブのような機構、あるいはいかなる可 動部材をも要せずに、液体とガスの間で流れの分離が行われる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 35/02 Ａ 7519−2Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （ａ）液体サンプルを供給し； （ｂ）サンプル移送手段を備え； （ｃ）ｉ）ハウジング、ｉｉ）前記ハウジング内に収められた分析領域、 ｉｉｉ）前記ハウジングの外部表面に設けられた液体受け入れ手段、ｉｖ）前記 分析領域と前記液体受け入れ手段との間に液体を流通させる液流案内手段、及び ｖ）前記分析領域と流体連通した通気，液体バリアからなる装置を備え；及び （ｄ）前記サンプルを、前記ハウジングの内部で、前記サンプル移送手段 を通して前記分析領域に移送し、これにより前記液体は正圧の下で前記液体受け 入れ手段において前記装置に導入され、前記装置内の空気は前記通気，液体バリ アを通して排気されるサンプル分析方法。 ２．前記分析領域が１又は複数の分析ウェルからなる請求の範囲第１項記載の方 法。 ３．さらに、ステップ（ｄ）に先立ち、前記分析ウェルに分析試薬を前充填する 請求の範囲第２項記載の方法。 ４．前記分析試薬が基礎媒体、１又はそれ以上の炭素ソース、及び指示薬からな る請求の範囲第３項記載の方法。 ５．前記指示薬がレドックス指示薬である請求の範囲第４項記載の方法。 ６．前記サンプルが微生物である請求の範囲第５項記載の方法。 ７．前記液体受け入れ手段が前記ハウジングの外部表面に設けられた液体導入ポ ートである請求の範囲第１項記載の方法。 ８．前記サンプル移送手段が前記液体導入ポートにフィットする ようにつくられたピペットからなる請求の範囲第７項記載の方法。 ９．前記ポートが内部溝を有し、前記ピペットが対応する凸部を有し、それによ り液密なシールが形成される請求の範囲第８項記載の方法。 １０． ａ）ハウジング、ｂ）前記ハウジング内に収められた分析領域、ｃ）前 記ハウジングの外部表面に設けられた液体受け入れ手段、ｄ）前記分析領域と前 記液体受け入れ手段との間に液体を流通させる液流案内手段、及びｅ）前記分析 領域との流体連通した通気液体バリアからなる装置。 １１．前記バリアは、水溶液と接触したとき液体の流通を阻止するようにシール する材料からなる請求の範囲第１０項記載の装置。 １２．前記バリアは疎水性の材料からなる請求の範囲第１０項記載の装置。 １３．前記バリア材料は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、塩化ポリバニリ デン、ニフッ化ポリバニリデン、及びポリスルフォンからなるグループから選ば れた材料である請求の範囲第１０項記載の装置。 １４．前記材料は膨張、焼結ポリテトラフルオロエチレンからなる請求の範囲第 １２項記載の装置。 １５．前記分析領域が１又はそれ以上の分析ウェルからなる請求の範囲第１０項 記載の装置。 １６．前記液体案内手段が、前記ハウジング内で、前記分析領域内の前記１又は それ以上の分析ウェルの各々までのチャンネルである請求の範囲第１５項記載の 装置。 １７．前記バリアが前記１又はそれ以上のウェルの一側面の少な くとも一部を覆うようにつくられた請求の範囲第１６項記載の装置。 １８．前記バリアが薄膜である請求の範囲第１７項記載の装置。 １９．前記バリアが前記１又はそれ以上のウェルの内側にある請求の範囲第１６ 項記載の装置。 ２０．前記バリアは配管によって前記ウェルから分離されている請求の範囲第１ ６項記載の装置。 ２１．分析領域を有するハウジング；前記分析領域内に設置された多数の分析ウ ェル；前記ハウジングの外部表面に設けられた液体受け入れ手段；前記分析領域 と前記液体受け入れ手段との間に液体を流通させる液流案内手段；及び前記分析 ウェルと流体連通した通気，液体バリアからなる分析装置。 ２２．前記バリアは、水溶液と接触したとき液体の流通を阻止するようにシール する材料からなる請求の範囲第２１項記載の装置。 ２３．前記バリアは疎水性の材料からなる請求の範囲第２１項記載の装置。 ２４．前記液体受け入れ手段が液体導入ポートからなる請求の範囲第２１項記載 の装置。 ２５．前記液体案内手段が、前記ハウジング内で、前記液体導入ポートから分析 領域内の分析ウェルの各々までのチャンネルである請求の範囲第２１項記載の装 置。 ２６．各ウェルが少なくとも一つの分析薬品を有する複数の分析ウェルを収納す るハウジング；前記ハウジングの外部表面に設けられた液体受け入れ手段；前記 ウェルと前記液体導入手段との間に液体を流通させる液流案内手段；及び前記分 析ウェルと流体連 通し、７５ｐｓｉ以下の圧力において液体の連通を阻止する通気，液体バリアか らなる分析装置。 ２７．前記バリアは疎水性の材料からなる請求の範囲第２６項記載の装置。 ２８．前記バリアは、水溶液と接触したとき液体の流通を阻止するように自己シ ールする材料からなる請求の範囲第２６項記載の装置。 ２９．前記バリアが薄膜である請求の範囲第２６項記載の装置。 ３０．前記薄膜は前記ウェルの一側面の少なくとも一部を覆うようにつくられた 請求の範囲第２９項記載の装置。