JP3996853B2 - アッセイシステム - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、アッセイシステムの改善、特に、診断用アッセイシステム、さらに特には、治療現場（治療現場）、例えば、医師の仕事場または患者の枕もとで使用できるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの診断アッセイは、現在、例えば、妊娠、血糖、ホモシステイン、炭水化物欠乏トランスフェリン、血液凝固、血液コレステロール等のアッセイで利用されている。そのようなアッセイのいくつかは患者自身で行えるが、いくつかのものは患者の担当医により行われ、多くの、特に定量結果を提供するものは、現在、患者および医師の双方から離れた実験室で行わなければならず、検査および試験の双方が著しく遅れる結果、前記アッセイの結果を知るために医師のもとをさらに訪れる必要がある。このことは、患者に不都合であるだけではなく、患者または患者の健康保険を支払う組織に対してその費用を増加させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
すなわち、患者管理の現場で、医師または医師研究者によるアッセイシステム、特に、定量結果を得られるシステムが継続的に必要とされている。
【０００４】
定量的なアッセイシステムは、大変正確な体積を測定する装置、種々の試薬およびアッセイに特異的な結果を読み取る検出器を必要とし、治療現場に幅広い異なるアッセイシステム用の専用装置を準備することは、空間および費用の双方の理由から非実用的ではない。
【０００５】
それゆえ、本発明者等はアッセイ装置、好ましい具体例において、治療現場で使用でき、異なるアッセイの範囲を行うことができ、定量的なアッセイ結果を得ることができ、さらに比較的に安価であるアッセイ装置を開発した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの形態からみると、本発明は、以下のものを含むアッセイ装置、好ましくは診断用アッセイ装置を提供する。
i）少なくとも２つのウェルと、前記ウェルの少なくとも２つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジである。前記ピペットが近接端部および遠心部を持ち、前記遠心部が液体透過膜により閉じられている。；
ii）前記カートリッジを受けるために配置されたホルダー；
iii）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
iv）前記ピペットに結合可能で、前記膜を通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
v）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器；さらに、好ましくは、
vi）電磁放射線源（任意）。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
さらなる形態からみると、本発明は、少なくとも２つのウェルと、前記ウェルの少なくとも２つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジを提供し、前記ピペットが近接端部および遠心部を持ち、前記遠心部が液体透過膜で閉じている。
【０００８】
ピペットは、一端（前記遠心端）に液体が流入する穴を持つ管であって、前記液体は、減圧することで別の端（前記近接端部）へ流れることができる。前記パラグラフにおける装置において、前記ピペットの遠心端は、液体透過膜で覆われている（閉じられている）。このピペットの近接端部は、開いていても閉じていてもよく、明らかに閉じている場合、加圧する何らかの手段によって、ピペットとしての機能を前記ピペットに与える必要がある。１つの実施例において後述するように、前記先端が膜であるピペットの近接端部を貫通可能なセルフシール膜（例えば、ゴムガスケット）で封をし、前記膜を通して挿入した中空の針を通じて加圧できる。あるいは、前記近接端部を、取り外して加圧できる取り外し可能なキャップまたはストッパーで閉じるか、または壊して加圧できる脆いシールにより閉じていてもよい。
【０００９】
さらなる形態からみると、本発明は、以下のものを含むアッセイ機材を提供する。
ａ）本発明のアッセイ用カートリッジを受けることができるカートリッジホルダー；
ｂ）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
ｃ）前記ピペットに結合可能で、前記膜を通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
ｄ）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器；および、好ましくは
ｅ）電磁放射線源（任意）。
【００１０】
すなわち、本発明の機材と、カートリッジとを組み合わせたものが、本発明のアッセイ装置となる。
【００１１】
前記アッセイ用カートリッジに、特定のアッセイまたはカートリッジを用いて行うアッセイに必要とする試薬を前もって注入しておくことが好ましい。２種類の以上の試薬を必要とし、前記アッセイを行う前に混合すべきでない場合、前記カートリッジの異なるウェルにそれらの試薬を前もって注入できる。例えば、そのような試薬を正確に定量してウェルに前もって入れておいてもよい。そのような試薬は、例えば、液体、粉末、ビーズ、前記ウェルの壁面を被覆するもの、ビーズを被覆するもの、または前記ピペットの膜に含浸させる物質または前記ピペットの膜に固定する物質であってもよい。前記試薬が液体であるか、または空気または湿気に触れることで分解されやすい場合、前記カートリッジに封入することで、液体損失、もしくは前記敏感な試薬に対する気体または湿気の接触を防ぐことができる。そのような封入は、例えば、十分に封じ込めることができる基部と十分に覆うことができるキャップとで前記カートリッジを形成することによって行い、必要であれば、前記基部と前記キャップとの隙間に液体不透性シール、例えば、Ｏ−リングを置いてもよく、必要に応じて、キャップと基部との間の外側の連結部に取り外し可能なシール、例えば、粘着性シールの小片を取り付けてもよい。別のより好ましい実施例において、１つ以上の前記ウェルが使用前にホイルでシールされていてもよく、この実施例において、ウェルを保護するキャップが、前記ウェルを覆ったホイルシールを切り取るためのホイルシールカッターを備え、これらのウェルの中に前記ピペットを挿入できることが好ましい。また、前記キャップは、前記ウェル（または、まさに液体を含有しているウェル）の先端に相当する位置に弾性材料を備えていてもよく、キャップと基部とをともに動かし、前記ウェルの先端で液体を密封してもよい。そのような材料は、例えば、前記キャップ、前記キャップと結合した（例えば、溶接または粘着）円盤またはガスケットを覆った層であってもよい。１つの実施例において、前記キャップの下の面に、前記ウェル用のストッパーとして機能することができる弾性突起を備えていてもよい。この場合、前記ストッパーは、アッセイにおける前記カットリージの使用前には、キャップと基部とを保持する役割をし、アッセイ後では、廃棄用にキャップと基部とを動かすことで前記ストッパーを用いて簡単に封をして、前記ウェルを再び密封できる。これは、特に、アッセイを行った後のウェルが毒または感染する可能性のある物質を含む場合に特に有用である。そのようなキャップは、必要に応じて、使用前に除去してもよい。好ましい実施例において、前記キャップが、前記ピペットを保持する役割を果たし、また、前記圧力アプリケーターを取り付ける手段の役割を果たすこともできる。そのような実施形態において、前記駆動手段は、キャップと相対的に、基部を移動する役割を果たすことができるため、前記アッセイの異なる工程において、所望のウェルに前記ピペットを移動させることができる。
【００１２】
例えば、特に、前記カートリッジキャップに、前記カートリッジのウェル用弾性ストッパーを備えた場合、本発明の装置および機材は、前記基部から前記キャプを分離する手段を含むことが好ましく、したがって、前記カートリッジを、密封した状態で前記機材に取り付けてもよい。１つの実施例において、そのような分離手段には、前もって取り付けたカートリッジを動かし、２つの別々のものを合わせるための突起を含むウェッジを含み、前記突起は、例えば、キャップおよび基部上の縁とかみ合うものである。この分離手段は、カートリッジを充填した後の操作に、自動的に組み込むことが望ましく、例えば、充填したカートリッジを含むチャンバーに前記蓋をすることに応じてか、または前記チャンバーに前記カートリッジを移動させ、具体例としては、アッセイを行った後、前記チャンバーから前記カートリッジを同様にして取り除くことができるコンベアーを用いて移動させることがあげられる。
【００１３】
異なるアッセイ、例えば、異なる検体のために、異なるアッセイ用カートリッジを提供できる。例えば、カートリッジを２以上の異なるアッセイを行うために設計できる。後者の場合、前記カートリッジに、２以上の膜で覆われたピペットを含んでいることが望ましく、すなわち、異なるピペットを前記アッセイそれぞれに使用できる。
【００１４】
前記カートリッジのウェルは、どのような望ましい構成であってもよく、例えば、２次元配列（例えば、通常のマルチウェルプレートとして）、直線配列、または円形配列であってもよい。円形配列および、特に、直線配列の使用は、前記カートリッジと設定された位置との間を移動するために必要なメカニズムが単純であることから特に好ましく、すなわち、前記駆動手段を操作し、前記カートリッジを直線に沿って移動させるか、または前記カートリッジを回転させてもよい。
【００１５】
直線配列のウェルの使用は特に好ましく、その中でも、以下の順序で含む配列は特に好ましい。：マテリアルハンドリング（material handling）ウェル（例えば、使用前の前記カートリッジキャップ上に取り外し可能状態で備え付けられて先端がキャピラリーであるピペットの保管、または前記カートリッジキャップに備え付けることができる先端がキャピラリーであるピペットを使用する間に、受けることに適しているもの）；使用前に、前記先端が膜であるピペットまたは前記カートリッジキャップに備えけられたその他の先端がキャピラリーであるピペットを保管するウェル；および、アッセイ作業およびアッセイ結果の読み取り用の１つまたは２つ以上（例えば、６つまで）の一組のウェル。これらのウェルは試薬を含んでいてもよく、使用前にそのような試薬を含むウェルを薄片で封をしてもよく、これらのウェルの一つが、端または側面が開いた状態であれば、結果の読み取りが容易となる。そのような配置（arrangement）では、前記キャップと前記基部とを、アッセイ作業開始前に分離し、アッセイが完了したときにのみ再びはめることが好ましい。すなわち、この配置での結果の読み取りは、キャップおよび基部が互いに外れている間に行う。この配置において、前記キャップと基部とは、例えば、スナップ方式のロックにより、互いに固く閉じられていることが好ましい。前記マテリアルハンドリングウェルは、例えば、アッセイ作業中の混合用乾燥試薬、試料分離用フィルター（例えば、血液試料から赤血球を除去するためのもの）、またはキャップで覆われたピペットにはめることができるさらなるピペット（例えば、先端がキャピラリーであるピペット）を含んでいてもよい。
【００１６】
前記カートリッジが少なくとも２つのウェルを含む場合、多層カートリッジのウェルの配列において１か所以上が、端または側面が開いた状態であってもよく、その場合、そのような位置において前記ピペットからの放射線の検出が容易になる。ついで、ウェル中のピペットからの放射線を検出する場合、少なくとも前記ウェル壁の一部が、検出する種類の放射線を通す必要がある。
【００１７】
前記カートリッジのウェルは、前記アッセイの間、静止状態を保つことができる。前記アッセイの進行状態を観察には、前記検出器を使用することが望ましく、例えば、前記検出器が、異なるカートリッジウェルからの放射線を検出できるように、前記駆動手段を操作して、前記カートリッジを２つ以上の半固定位置間を移動させることが好ましい。また、前記検出器自身が半固定位置間を移動可能であっても、または移動可能な鏡を取り付けて、カートリッジから検出器への光路を変更して、同様の効果を得てもよい。
【００１８】
すなわち、好ましい実施例において、前記アッセイの間、前記駆動手段を操作して、前記カートリッジキャップおよびピペットを、前記ウェルを含む基部から持ち上げて（または、前記キャップから前記基部を取り除くことがより好ましい）、前記キャップに対して前記基部を移動させ（前記基部を移動させる、例えば、直線的にまたは回転させることにより行うことが好ましい）、前記ピペットを前記所望のウェルに運び、キャップおよび基部を一緒に移動させ、前記所望のウェルに前記ピペットを置くことを前記アッセイが完了するまで行うが好ましい。
【００１９】
あるアッセイにおいて、液体輸送中、前記ウェルを傾けるか、またはウェル中の液体を撹拌させることが好ましく、それに応じて、前記駆動手段を操作して、少なくとも前記カートリッジのウェルを含む部分を傾けるか、撹拌できる（例えば、揺動または振動）ことが好ましい。
【００２０】
前記駆動手段は、手動で操作できることが好ましく、例えば、オペーレーターにより各工程で稼動できる機械的駆動装置またはモーター駆動装置であることが好ましい。具体的には、前記アッセイ装置を操作する外部コンピュータ、またはより好ましくは内部コンピュータによりモーター駆動装置を稼動させて、必要な行為を行うことが好ましい。
【００２１】
前記カートリッジのウェルは、どのような所望の形状または容積であってもよい。その中でも、ストレートサイド型の円柱であることが好ましく、テーパー型の円柱であることが少し好ましい。そのような円柱状のウェルの断面は、どのような所望の形状、例えば、円、楕円、多角形（例えば、長方形）、半円等であってもよい。前記ウェルの基部は、平坦であっても湾曲していてもよい。その中でも、前記アッセイの間または終了後に、下方より観察できるようにするために、前記ウェルの基部は、平坦であることが好ましい。特に好ましい実施形態において、前記ウェルの基部は、平坦または傾斜、例えば、非水平面である。前記ウェルは、固体の基部または代わりとなるものの中に位置していてもよく、好ましくは、前記ウェルは、小片、プレート、ディスク、デイジーホイール等の様式で接続されていてもよい。前記ウェルの壁面、例えば、前記固体ウェルの基部は、プラスチックであることが好ましく、特には光透明プラスチック、例えば、アクリル系、ビニル系、スチレン系またはオレフィン系プラスチックであることが好ましい。プラスチックの詳細な選択は、従来のように、使用した試薬の特性による。優れた光学特性と、低ガスおよび／または液体透過性とをもつプラスチックを使用することが特に好ましいと考えられる。この目的を達成するために、α−オレフィンの共重合体（例えば、エチレンおよびプロピレン、特にエチレン）および環状オレフィン（例えば、ノルボルネン）が、特に好ましく、例えば、Ticona GmbH社製によりTopas（登録商標）8007として販売されている製品があげられる（Topas（登録商標）8007は、エチレン／ノルボルネン共重合体である）。そのような共重合体は、（ASTM D1003（試験基準）に基づいて、２ｍｍの壁厚で測定した場合）少なくとも８０％の光透過率を持つことが望ましく、少なくとも９０％の光透過率を持つことが最も好ましく、さらに、水蒸気透過率が、（２３℃、湿度８５％、８０×８０×１ｍｍ試料でＤＩＮ５３１２２に基づいて測定した場合）０．２ｇ．ｍｍ．ｍ^-2ｄ^-1以下であり、０．０５ｇ．ｍｍ．ｍ^-2ｄ^-1以下であることがより好ましい。
【００２２】
前記ウェルの内径は、例えば、３〜２０ｍｍであり、特に５〜１５ｍｍである。また、前記ウェルの体積は、例えば、０.１〜５ｍＬであり、特に０.５〜１.５ｍＬである。
【００２３】
本発明のカートリッジにおいて、先端が膜であるピペットは、円柱状体であることが好ましく、前記膜は、一端が覆われていることがより好ましい。もう一方の端は、開放端であって、圧力アプリケーターへの十分な気密性を持つ連結部分を形成していることが好ましい。前記ピペットは、あらゆる適当な材質であってもよく、その中でも、透明プラスチックまたはガラスが好ましい。前記膜は、いかなる適当な方法で前記ピペットに取り付けてもよく、例えば、溶接（例えば、超音波または熱溶接）、粘着、顆粒状の膜前駆体との融合等により行うことができる。
【００２４】
前記膜自身は、いかなる適当な材料、例えば、プラスチック（例えば、ナイロン、ポリスルホン等）、ガラス（例えば、ガラス繊維）、金属等であってもよい。前述のような材料に抗体または別のアッセイ試薬を比較的簡単に固定できるため、その中でも、セルロース膜（例えば、強化ニトロセルロース）は、特に好ましい。
【００２５】
本発明の種々の実施例において、前記膜は、平面かつ前記ピペットの軸に対して垂直であることが好ましく、そのような膜は、平底のウェルまたは湾曲した底のウェルから液体を除去するのに特に効果的である。
【００２６】
前記膜は、平面であることがより好ましく、前記ピペットの軸に対して、例えば、前記軸に垂直な方向とのなす角が８５°まで、好ましくは１０〜８０°、より好ましくは５０〜７０°、特には約６０°である。前記ピペットおよび１つ以上の前記ウェルの断面が、矩形(例えば、正方形)であれば、前記ウェルが、ある角度に置かれ、かつ、１つ以上のそのようなウェルの基部が、さらに、前記膜と実質的に平行であるような角度であることが好ましい。
【００２７】
傾斜膜の使用は、特定のピペット断面積については特に有効である。水平面から徐々に折り曲げていくにつれて、前記膜の表面積が、増加し、前記アッセイの間の読み取りまたは観察を行うためのより大きな表面を形成できる。最も意外なことには、膜を傾斜すると、これに対応して、成形したウェルの容積のほぼすべてが前記膜を通して吸収されるだけでなく、その吸収が、前記膜を通じて均一に行われるのである（すなわち、色つきの検体を前記膜上に保持した場合、前記膜は均一に発色する）。さらには、前記膜は、前記側面からみると、試料、試薬等の水滴が、前記光学装置上に落ちる危険性を回避できる利点もある。さらには、前記膜は、前記光検出器に表される発光光を入射することなく、容易に照射できる利点もある。別の利点としては、色つきの試料（例えば、血液）の場合においても、前記ウェルの側壁を通して前記膜表面を観察できるため、膜表面で所望の変化が起こると、いかなる反応工程も終了できる、例えば、前記膜とウェルの壁面との間隔を、液体を含むウェルの水平膜に対する間隔よりも小さくできるという利点がある。さらに、前記膜と相対するウェルの壁面との間に気泡を形成することで、水平膜の場合と比較して減少できるため、前記カートリッジの基部を傾けるかまたは振とうする必要性を減らすことができるという利点がある。
【００２８】
前記ある角度で曲げた膜が先端のピペットの使用は、斬新なものと考えられる。すなわち、さらなる形態から見ると、本発明は、遠心端が円柱状で、かつ多孔質膜により覆われ、その外側の表面が、前記遠心端の円柱軸に対して垂直な面からある角度に曲がったピペットを提供し、前記ピペットは、診断アッセイ用カートリッジの一部を形成していることが好ましい。
【００２９】
矩形断面のウェルの使用は、輸送または保管中に、前記アッセイ用カートリッジの転倒に伴う毛管現象により、ウェルの上端で補足される試薬の発生を減らすため、特に好ましい。それゆえ、ウェル側面が接するかど（corner）は、前記ウェルの上端をできる限り鋭くすること、例えば、０．５ｍｍ以下の曲率半径、例えば、０．１ｍｍ以下の曲率半径であることが望ましい。前記ウェルの基部の液体が前記ウェルのかどを徐々に上がることを防ぐために、前記ウェルの下部端で、前記ウェルのかどを削るか、またはより丸くすることが望ましく、例えば、曲率半径が少なくとも０．５ｍｍであるか、少なくとも０．８ｍｍであることが好ましい。
【００３０】
ウェルをアッセイ読み取りに使用する場合、例えば、前記ウェル中の液体を通った光の吸収を測定する場合、ある角度で曲げた基部を持つ矩形断面のウェルを使用することが特に好ましい。この方法によると、前記検出器で確認できるウェルの部分を適当の遮蔽することにより、前記ウェルの全幅を透過した光、または前記ウェルの基部でより狭い幅（すなわち、側壁と前記傾斜している底面との間）を透過した光を測定することを選択できる。すなわち、可視部分を上下に移動させることにより、前記ウェルの光路長を減少または増加できる。この方法によると、例えば、前記ウェル内容物の光学的濃度が高い場合、より短い光路長を選択することができる。
【００３１】
また、２つ以上の光路長（例えば、前記ウェルのテーパー基部部分内および上）で光透過率を測定することにより、検出したシグナルに対する前記ウェルの側壁の寄与を測定し、較正することができる。
【００３２】
散乱光を検出する場合（例えば、読み取る試料が粒子または塊を含んでいるか、または蛍光剤またはリン抗体である場合）、矩形断面のウェルを使用して、ウェルの壁面のある部分に対して垂直方向の入射光で、かつ、別の壁面の一部に向けた検出器（例えば、デジタルカメラ）により検出する散乱光であることが好ましい。前記カートリッジが、直線配列のウェルを含む場合、光散乱測定用の読み取りウェルが、前記配列の一端であることが好ましい。
【００３３】
ある角度で曲げた側壁のウェルのこの使用もまた、斬新であって、本発明のさらなる形態を構成する。
【００３４】
すなわち、さらなる形態から見ると、本発明は、以下ものを含むアッセイ装置を提供する：
i）少なくとも１つのウェルと、前記ウェルの少なくとも一つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジ。前記ウェルの少なくとも１つが、少なくとも１つの平面を含む底壁面と連結した２つの平行な平らな側壁をもち、その底面の法線が、前記側壁の平行な平面の法線と同一平面上であるが、前記側壁の平行な平面の法線に対して垂直でない；
ii）前記カートリッジを受けるために配置されたホルダー；
iii）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
iv）前記ピペットに結合可能で、前記膜を通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
v）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器。
【００３５】
この形態において、前記基部は、平面で、前述のように前記水平面に対して、ある角度に曲がっていることが好ましく、前記ウェルは、断面が矩形であることが好ましい。さらに、前記カートリッジは、前述のように、先端がキャピラリーであるピペットおよび／または先端が膜であるピペットの少なくとも一つを含んでいることが好ましい。
【００３６】
さらなる形態において、本発明は、少なくとも１つのウェルと、前記ウェルの少なくとも一つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジを提供し、前記ウェルの少なくとも１つが、少なくとも１つの平面を含む底壁面と連結した２つの平行な平らな側壁をもち、その底面の法線が、前記側壁の平行な平面の法線と同一平面上であるが、前記側壁の平行な平面の法線に対して垂直でない。
【００３７】
先端が膜であるピペットに加えて、本発明のカートリッジは、さらに、１以上のピペットを含んでいてもよく、前記ピペットは、例えば、試薬または試料の正確な体積を測定するために、または試薬と試料とを混合するために、前記カートリッジキャップに担持されていることが好ましい。ある好ましい実施形態において、前記カートリッジは、先端がキャピラリーであるピペットを含み、前記ピペットは、毛管管現象により、試料から所望の量の流体を吸引する。特に、毛細管現象により、キャピラリーチップに充填させるため、より広い内径の試薬槽に通じているキャピラリーを備えることが好ましい。周囲の液体を吸引したチップを用いて、ついで、加圧することで、前記チップの内容物をカートリッジのウェルに入れるか、または前記キャピラリーチップおよび試薬槽を使用せずに、さらに、前記ピペットに取り入れることができる。
【００３８】
本発明の別の形態において、前記カートリッジは、前記先端が膜であるピペットに替えて先端がキャピラリーであるピペットを備えていてもよい。さらに以下で詳述するように、そのようなカートリッジを、例えば、凝固時間アッセイに使用できる。
【００３９】
前記先端が膜であるピペットの外径は、少なくとも０．８ｍｍであることが好ましく、例えば、１〜５ｍｍであって、特には１．５〜２．５ｍｍであり、前記ウェルの内径よりも小さいことが好ましく、液体が前記ピペット膜を通過する間、ウェルの側壁とピペットとの間の気体の流れを容易にし、前記ウェルから液体の吸収をほぼ完全にすることを保証できる。また、前記間隔は、前記ピペットへの液体の吸収前に、前記ウェルに液体（例えば、２００μＬ）および前記先端が膜であるピペットを入れておくことを可能にする。
【００４０】
前記ピペットおよびウェルが、同一の断面形状（例えば、円形、正方形、等）であれば、前記先端が膜であるピペットが前記ウェルの基部へ吸着する危険性を減らすために、前記形状がわずかに相違していること、例えば、一方が円形で、他方が楕円であることが時々好ましい。この問題は、ちょっとしたでこぼこ、例えば、くぼみまたは突起をもつピペットチップまたはウェル基部をつくることで解消することもできる。
【００４１】
特に好ましい具体例において、前記カートリッジは以下の物を含む。
複数のウェル、例えば、２〜８または１０つのウェルを含む基部、前記ウェルの少なくとも２つ、および好ましくは、３つは液体試薬を含まず、少なくとも２つは液体試薬を含み；および
１つの空のウェルで前記膜端および前記カバーの外側に接近可能な開口端で処理できるための前記先端が膜であるピペット、および、液体が入っていないベルのウェルと通じているカバーを通した試料適用口を持つキャップ。前記ピペットの開口端および前記試料適用口が取り外し可能なシールで覆われていることが望ましい。前記キャップが十分に密封したストッパーを持つかまたは前記ウェルを前述のように密封していなければ、さらに取り外し可能なシールを、キャップと基部ならびにＯ−リングの外側との連結部に配置するか、または、別のシールを、少なくとも液体を含むウェルのキャップと基部との間に配置することが好ましい。このようなどちら可能方法で、使用前に、前記カートリッジの内部は、外気および湿気から隔離されている。前記基部およびキャップが、前記カートリッジホルダーおよび駆動手段と連結するために、くぼみまたは突起をもっていることが好ましい。そうすることで、アッセイ作業の間のキャップと基部との間の正確な記録を保証できる。さらには、前記キャップに十分に密封したストッパーを備えることで、セパレータ、例えば、前述のような、キャップと基部とを分離して、前記アッセイを行うことができるものと連動させてもよい。
【００４２】
前記基部およびキャップは、前記先端が膜であるピペットが、「読み取りウェル」内に置くことができるか、または、前記ピペットからの放射線を利用できる前記検出器に対して、十分に自由な位置に置くことができることが好ましい。そのような「読み取りウェル」は、例えば、前記検出器に到達する光を通す光透過平面底面または平面側壁部分を備えることが好ましい。この場合、読み取り部分が十分に自由な位置である場合、これは、例えば、底面または底面の一部を通った開口部であってもよく、その側壁が取り外しできるか、または奥まった場所に置かれている場合、前記ピペットからの光が、底面を形成している材料を通過することなく、前記検出器に到達できる。
【００４３】
前記アッセイ装置の本体に試薬または試料が滴る可能性を減らすため、「読み取りウェル」の使用は好ましい。ある角度で曲げた膜を読み取る場合、分離した読み取りウェルを使用により、簡単に、ウェルの液体の外に前記膜を持ち上げることや、前記膜を通じて前記ピペット内に吸収した液体が、読み取りのために曝露されている前記膜表面に残ることを避けることができる。
【００４４】
１つの具体例において、前記基部が、読み取りウェルの底面に鏡面（例えば、プラスチックプリズム面）を設けた構成であってもよく、前記鏡面により、前記読み取りウェルの底面からの光を、例えば、垂直方向から水平方向へ反射することができる。このような構成であれば、前記検出器を、前記カートリッジの下に置く必要はなく、前記検出器にゴミまたは液体が落下するという問題を回避できる。フレネルレンズのように、プリズムを、平行の個々のプリズム素子を組み合わせて製造できる。このプリズム構造を、以下、「フレネルプリズム」といい、このようなプリズムおよびそれらの使用、例えば、光学装置、例えば、アッセイ機材における光路変更因子は、本発明のさらなる形態を構成する。数ミリメータより薄いプラスチックモールディングによくみられる表面の歪みによる画像の歪みを減少させるか、または同じ光入射表面積を持つ通常のプラスチックプリズムと比較してプラスチックフレネルプリズムを使用することにより回避できる。すなわち、光を反射させるために前記カートリッジ基部にフレネルプリズムを使用することは、本発明の機材に特に好ましい。例えば、「フレネルプリズム」は、一方が階段状で、他方が平面の透明材料の構造で、階段の水平部分の入射した光は、前記平たん面で内的に反射して、階段の垂直部分を通じて放出される。それゆえ、鏡としての役割を果たすことができる。しかしながら、ある角度で曲げた膜をもつ場合、このようなフレネルプリズムは、通常、必要とされない。
【００４５】
本発明のカートリッジにおいて、少なくとも１つのピペットの近位または「開放」端を、弾性のあるセルフシール膜、例えば、ゴム膜で封をし、中空の針を突き刺してガス圧力をかけることができることが好ましい。この具体例において、廃棄用リザーバーを、前記ピペットの前記ピペットチップと前記弾性膜との間に配置することが好ましい。この実施例において、アッセイ作業の間または終わりに、前記カートリッジの液体を前記廃棄用リザーバーにいれておくことで、廃棄物がもれることなく、使用したカートリッジを取り除き、片付けることができる。
【００４６】
本発明のガス圧力アプリケーターは、例えば、ポンプと、前記ポンプからカートリッジ接続部分への導管と、少なくとも１つのリザーバー（任意要素）と２箇所以上のバルブ（任意要素）とを含んでいてもよい。リザーバーの内容物は、例えば、１Ｌ以上の容量であって、少なくとも２つ以上のリザーバーがあることが好ましい。また、かけた圧力の変化がほんのわずかな時間となるように短期間、大気圧以上および／または以下の圧力を前記ピペットにかけることができるのは、前記ポンプから前記ピペットを単離し、前記圧力適用期間の間、前記リザーバー内の比較的小さな圧力変化（比較的に大きなサイズのリザーバーの場合）のためである。圧力をかける間に、前記ポンプを使用して、前記リザーバーの圧力を所望のレベルにできる。前記ピペットの空気抜きをするか、および／または大気圧以上および以下の圧力を前記ピペットにかけることが望ましいため、前記ピペットの導管上流にバルブを複数箇所設けて、このように異なる圧力をかけることが望ましい。前記バルブは、前記ピペットへまたは前記ピペットから気体が流れないようにする閉鎖位置を含むことが望ましく、コンピュータで操作できることが好ましい。しかしながら、前述のような、圧縮リザーバーの使用は、本発明の装置および機材に比較的大きな空間を必要とする。前記機材は持ち運びできることが好ましいため、替わりに、導管（容量が最小のものが好ましい）を介してカートリッジ接続部分と連結したピストン型ポンプ（例えば、シリンジ）を使用することが好ましい。確かに、ピストン−ポンプと連結した配列であることが好ましく、それぞれが、個別に、カートリッジ接続部分に連結され、すなわち、前記カートリッジが配置されると、ポンプモーターの操作は、前記ポンプすべてを操作することで生じる。この具体例において、前記カートリッジは、これらの接続部分がそれぞれかみ合うためのブランク（blank）またはアクティブ（active）手段（mean）、それぞれのピストンポンプを単に動かすための前記ブランク接続手段（blank engaging means）が備わっていることが好ましい。ある具体例において、例えば、凝固時間を測定する場合またはリガンドを固定した前記ピペット膜に検体を結合させる必要がある場合、前記圧力アプリケーターの影響下で、液体の通過を速めることや、遅くすることができる。これらの条件は、例えば、前記ピストン−ポンプのピストンの速度を速めることや、または遅くすることで達成できる。
【００４７】
前記圧力アプリケーターは、前記ピペットの開口端と直接連結していることが好ましい。あるいは、前記カートリッジのウェルを、外気に対して開放している前記ピペットの開口端と直接結合することもできる。
【００４８】
１つの特定の具体例において、圧力アプリケーターの接続部分（移動可能であることが好ましい）が、前記カートリッジの各ウェルまたは読み取り位置が自由なウェル（well-free-reading position）を備えており、前記カートリッジが、これらの接続部分のそれぞれと連結するためのブランクまたはアクティブ手段を備えている。この場合、前記ホルダー（前記カートリッジを前もって準備した位置に置くことができる）に置いている間、前記カートリッジの状態に気を配る必要がなくなり、前記装置の蓋を閉じて、自動的に、前記接続部分を前記カートリッジのブランクおよびアクティブ連結手段と連結できる。ついで、前記装置によるカートリッジの識別（以下で詳述する）により、前記カートリッジを自動的に前記アッセイの開始の正しい方向に移動させることができる。このことは、カートリッジの設置に必要な時間を減らすことが重要な場合や、前記カートリッジが多様なアッセイ（例えば、多様なピペットを持つ）に使用できるように設計されている場合、特に望ましい。
【００４９】
本発明の装置における検出器は、いかなる放射線検出器であってもよく、例えば、放射線放射検出器または電磁放射検出器であってもよい。あるいは、前記装置は、異なる種類の放射線を検出できる２つ以上の検出器を含んでいてもよい。しかしながら、治療現場で使用する場合、前記検出器は電磁放射検出器であることが好ましく、少なくともＵＶからＩＲの範囲の光を検出できる検出器であることがより特に好ましく、ほぼＵＶからほぼＩＲの範囲であることが特に好ましく、可視の範囲であることがより特に好ましい。（前記光という用語は、個々では、ＵＶからＩＲの範囲の電磁放射を意味するものとして使用する。）このために、前記検出器としてデジタルカメラを使用することが特に好ましい。
【００５０】
前記検出器としてデジタルカメラを使用することは、光検出器としてはなく、画像構造検出器としても使用できるため、特に好ましい。すなわち、例えば、不ぞろいのピペット膜の画像を検出し、較正できる。
【００５１】
検出器とカートリッジとの間に、移動可能または固定した、前記検出器を通過できる放射線エネルギーを選択するアイテム（item）（例えば、フィルター、プリズム等）、または前記検出器への迷放射線衝撃を減らすことができるアイテム（例えば、アパーチュア（aperture）および遮光装置）を置くことが望ましい。
【００５２】
検出する放射線が弱いか（例えば、化学発光または蛍光を起因とするため）または励起しているか、または前記検出器により測定可能な透過放射線または反射放射線から生じたものである場合、アイテムで迷放射線を減少させることは、特に重要である。このような場合、光バリアまたはコリメータを前記装置内または前記カートリッジ中のほかの部分に設けることもできる。
【００５３】
例えば、本発明の装置は、電磁放射源（例えば、可視光またはＩＲ近くからＵＶ近くまでの光源）を備え、目的のカートリッジのウェルまたはピペットを発光、反射または透過した放射線を前記検出器へ伝えることができる。その結果、カートリッジ、カートリッジホルダーおよび検出器は、前記装置の遮光性チャンバー内に配置し、前記装置は、カートリッジの閉鎖可能な部分、例えば、蓋を備えていることが好ましい。
【００５４】
前記カートリッジにおいて、光源と前記検出器との間にウェルを配置することが特に好ましい。例えば、前記ウェルを透過した光を測定できるためである。このために、前記カートリッジは、アパーチュアを備えていてもよく、前記カートリッジのウェルがほぼ中心軸に位置している場合、このような光源は、カートリッジローディング（loading）上、好ましくは軸の方向に挿入してもよい。
【００５５】
前記検出器は、ウェルおよび光源に対して透過光、反射光、散乱光または発光光を直接検出できるように設置してもよい。
【００５６】
前記検出器がデジタルカメラ（または走査型レーザ）である場合、識別アッセイに使用してもよい。すなわち、バーコードまたは同様のコードを読み取り可能な機械を前記アッセイ用カートリッジに置き、これをコンピュータで読み取り、前記装置で処理して、前記アッセイの特性、すなわち、前記アッセイ工程に必要な物を同定してもよい。前記アッセイの使用者は、同じようにして、機械で読み取り可能なコードを前記アッセイ用カートリッジに適用して、前記患者を同定し、前記装置は、患者を同定した結果およびアッセイをアウトプットすることや、前記患者の電子計算機で処理された記録を入力できる。コード読み取りシステムまたは結果読み取りシステムの種類としては、例えば、ＷＯ９８／３２００４で使用されているディスクがあげられる。
【００５７】
前述のように、先端が膜ではなく先端がキャピラリーである前記ピペットのカートリッジは、血液または結晶（好ましくは血漿）の凝固時間を分析するために使用できる。前記ピペットは、例えば、順に、キャピラリーチップと、試薬槽と第二のキャピラリーとを含み、目的に応じて、非線形、例えば、波状であってもよい。前記カートリッジを開け、血液試料中に前記キャピラリーの先端を浸して、前記試薬槽との接合部分まで充填する。すなわち、所定の体積の試料を取り込むことができる。ついで、前記カートリッジを閉じ、前記アッセイ機材に置く。前記第２のキャピラリーまたは前記カートリッジのウェルの一つを凝固促進剤（例えば、組織因子）で覆い、前記ピペットの開口端の各々を大気圧下または大気圧以上の圧力を適用することで、前記液体試料を前記凝固促進剤と接触させることができる。第１の場合、前記圧力により、前記試薬槽を通って第二のキャピラリーに前記試料を引き込み、前記凝固促進剤と接触させる。第２の場合、前記圧力をかけることで、前記試料を被覆したウェルに放出する。第２の場合、前記試料および凝固促進剤を前記ピペットに戻すことや、放出することを２、３回繰り返すことで混合できる。したがって、前記キャピラリーチップと試薬槽とを通って、前記試料を第２のキャピラリーに吸い込むことができる。どちらの場合においても、圧力をかけることによる前記試料の第２のキャピラリーへの移動は、凝固している間、移動が検出できなくなる限界まで、前記検出器により観察する。この場合、大気圧下および大気圧以上の圧力を交互に適用することにより、前記試料が、第２のキャピラリーを行ったり来たりする必要があってもよい。
【００５８】
したがって、同一のキャピラリーを使用して、前記試料（例えば、血液）を凝固し、１つ以上の試薬と混合できる（例えば、前記カートリッジのウェルの内と外とに汲み出すことにより）。
【００５９】
いずれにしても、凝固時間の測定のために、前記試料の温度を制御することが重要であり、すなわち前記機材、例えば、前記カートリッジホルダーに温度調節器、例えば、サーモスタットホットプレート、温風源を設けてもよい。
【００６０】
その他の具体例として、血液または血漿の凝固時間を、発泡剤を含むウェルに前記試料を付着し、デジタルカメラを使用してその泡が発生する立ち上がり速度を観測することによって、測定することもできる。
【００６１】
キャピラリー付刃ピペットを使用する場合、前記カートリッジから分離して、ウェルに配置でき、前記圧力アプリケーターに取り付けできるような構造をとることができる。
【００６２】
このようなキャピラリー付刃ピペットおよびアッセイ用カートリッジと接合した使用は、本発明のさらなる形態を構成する。
【００６３】
すなわち、さらなる形態によると、本発明は、以下の物を含むアッセイ装置を提供する。
i）少なくとも１つのウェルおよび前記ウェルの少なくとも一つに置くことができるピペット。前記ピペットの先端が、キャピラリーである；
ii）前記カートリッジを受けるために配置されたホルダー；
iii）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
iv）前記ピペットに結合可能で、前記膜を通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
v）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器。さらなる形態から見ると、本発明は、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、のウェルおよび少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの前記ウェルに置くことができるピペットを含むアッセイ用カートリッジであって、前記ピペットの先端が、キャピラリーであるアッセイ用カートリッジを提供する。
【００６４】
本発明の前記アッセイ用カートリッジのピペットを使用すると、すなわち、カートリッジウェルに試験を行う試料を入れ、前記ウェルの中で試薬、または試薬と試料とを混合し、１つのウェルからその他のウェルへ液体を移動する等を行うことができる。１つのウェルとピペットとで液体を行ったり来たりさせることで、均一に混合することができ、試薬を担持したピペット膜上で液体を行ったり来たりさせることで、前記試薬との反応の範囲を減らすことができる。試薬を担持したピペット膜で液体を汲み上げる速度を変化させることで、前記試薬との反応時間を変化させることもできる。したがって、前記ピペットおよびカートリッジの構成により、多種多様なアッセイ作業を行うことができる。
【００６５】
前記アッセイ用カートリッジが、先端がキャピラリーであるピペット、例えば、血液試料輸送用ピペットを含む場合、前記キャピラリーの外側から過剰の流体を取り除くことができる。この場合、前記ウェルの１つが、吸収性ピペットワイパーを備え、前記キャピラリーの先端を引き込むと、前記ワイパーが前記キャピラリーチップの外側の流体を吸収できることが好ましい。このワイパーは、例えば、前記ウェルの上端またはその近くに配置された吸収性パッドの形態をとっていてもよく、例えば、Ｕ型のパット、前記Ｕ部に切り込みを入れることが好ましい。具体例としては、前記キャピラリーを前記ウェルからおろすと、前記キャピラリーの先端と前記切り込みとをかみ合わせた側面に置くことができる。前記先端が膜であるピペットを置いたウェルから完全に降ろす前に、このような移動が生じるため、前記先端が膜であるピペットがウェルの側壁にあたることがないように前記ウェルを設計する必要がある。すなわち、前記先端が膜であるピペット用ウェルは広く作製するか、または前記ウェルの上端の側壁が取り除かれていればよい。
【００６６】
先端の外側についた余分な試料を取り除くためにキャピラリーチップを拭う代わりに、前記キャピラリーチップを、前記キャピラリーチップの軸と平行に配置された吸収性アレイ、例えば、前記チップと平行に置いた吸収性繊維または前記キャピラリーチップと平行な表面を持つ吸収性材料（例えば、紙）シートに入れることもできる。前記キャピラリーの開口端を前記吸収性材料と接触させないことで、前記キャピラリーについた余分な流体を取り除く間に前記キャピラリーの内容物を取り除くこともない。これは、血液試料の場合特に重要である。すなわち、例えば、前記キャピラリーの外側に付着した血液を除去しなければ、１μＬのキャピラリーでは、精度が悪い。１μＬのキャピラリーでが、平均して、外側に０．２５μＬ付着している。外側に付着した血液を取り除かなければ、約７〜８％のＣＶ（変動計数）が生じる。外側に付着した血液を効果的に除去することで、前記ＣＶは、１．０〜１．５％に減少する。
【００６７】
キャピラリーをぬぐい去る作業をアッセイ作業の一環として行う場合、拭う前に時間が経過してしまうと、前記キャピラリーの外側の血液が乾燥してしまうことがある。このようなことが起こった場合、前記血液をすべて吸収することなく、後の希釈工程の間に溶解してもよい。使用者が、前記操作を開始するために前記キャピラリーに血液を採取してから１分待つ場合、この拭う作業は効果的でない場合がある。３分待つことは、血液でも何でも吸収しないことを意味する。
【００６８】
それゆえ、キャピラリーをぬぐい去る作業は、前記キャピラリーにより血液試料を吸収した後すぐに行うことが非常に好ましい。この作業は、前記カートリッジのキャピラリーを受けるウェルに、前述のような吸収性アレイ、例えば、前記キャピラリーチップを受けるためのＶ型の開口端を持つＶ型に入れた紙の小片を配置することで行うことができる。前記紙は、前記ウェルの壁面に紙を押し込む力を使用することによるか、または、必要に応じて、支持フレームに前記紙を入れることにより、前記ウェルに安定に保持できる。使用者が前記カートリッジにキャピラリーホルダーを挿入した場合、前記キャピラリーは２つの別々の上腕で押され、前記キャピラリーはすべりおり、それぞれに相対する２つの側面上の紙に接触する。前記クキャピラリーと平行な紙を持つ構造により、前記キャピラリーの内側から血液を吸収することなく、加えて、前記キャピラリーを押し込んだ紙の底面部に決して接触することがないことを保証する。１μＬのキャピラリーおよび全血を使用した場合でも、この構成により、０．７５％のＣＶ（血液体積）を達成できる。
【００６９】
さらなる好ましい具体例において、前記アッセイ用カートリッジは、試料を取るために使用する先端がキャピラリーであるピペットを備え、前記カートリッジに脱着可能な状態で取り付けられた、例えば、直線状に配置されたウェル配列の末端のウェルに取り付けられている。この具体例において、脱着可能な状態で取り付けられた前記キャピラリーチップ、すなわち、前記ピペットの遠心端は、固くかみ合ったスリーブであって、前記キャピラリーチップの開口端で豊富であることが好ましい。前記キャピラリーにより試料を吸収すると、余分な外側の液体が前記スリーブの外側よりむしろ前記キャピラリーの外側に付着する。前記スリーブは、例えば、その外側の表面に、前記カートリッジのウェルの内面または上面と連結する手段（例えば、湾曲可能なフランジ（flange）等）を備え、充填した先端がキャピラリーであるピペットをウェルに圧入すると、ついで、先端がキャピラリーであるピペットを前記ウェルから（例えば、自動的にアッセイ作業を開始する場合）前記スリーブを放し、前記ウェルの余分な外側の液体を除去できる。このようなスリーブ保護キャピラリーを使用して１μＬ血液試料を移す場合、前段の折畳んだ紙ワイパーで到達可能な程度に低いＣＶ（血液体積）を達成できることが、実験により示された。
【００７０】
特定のアッセイのために、前記試料の分離、例えば、血液使用から血漿試料を取り出すことを行うことができる。このような場合、前記ウェルの一つにフィルターを置くことが好ましい。これは取り外すことができ、または前記ウェルの必須のピペット延長部分（extension）の部分を構成していてもよい。前記カートリッジのキャップに取り付けたピペットと連結するような形状を取り、ガラスファイバーをもつ下部端につけられている場合、そのようなピペットの延長部分は、例えば、上端が開口しているシリンダーを含んでいてもよい。そのような具体例の１つとして、キャップおよび基部が、前記カートリッジキャップに取り付けることができるキャピラリー付刃型ピペットと取り外し可能な場合、前記カートリッジキャップに取り付けたキャピラリー付刃型ピペットで、前記試料を取り込むことができる。ついで、キャップおよび基部と連結し、前記ピペット延長部分のシリンダーに圧力をかけることで、前記試料を追い出すことができる。前記濾液は、前記ウェルの底面に入る。ついで、第２のキャップを取り付けた先端がキャピラリーであるピペットを使用して、前記ピペットおよびピペット延長部分を前記ウェルから回収した後、前記濾液を取り込む。このように、血液試料から開始して、希釈することなく血漿試料を生成できる。
【００７１】
ピペット延長部分、キャピラリーワイパー等と同様に別のアイテムを前記カートリッジのウェルに配置できる。すなわち、例えば、試料採取用キャピラリーを受けるためのウェルは、さらに、乾燥試薬を含む固定ウェルまたは取り外し可能なウェルを含んでいてもよく、アッセイ作業の最初に、前記試料およびこの試薬を混合できる。
【００７２】
本発明の装置、機材およびカートリッジは、本発明のアッセイ方法に使用する。本発明の装置、機材またはカートリッジを使用した方法は、本発明のさらなる形態を構成する。本発明は、特に、医療用診断アッセイに適しているが、別のアッセイ、例えば、環境、栄養等の工業製品からの試料を分析するアッセイにも使用できる。前記カートリッジおよび機材を十分持ち運ぶことができる程度に小さく製造し、使用することに特に適しており、例えば、前記機材（外部装置または電源とのコネクターを除く）の最大寸法が３０ｃｍ以下、より好ましくは２０ｃｍ以下となるようにできる。
【００７３】
アッセイにおける先端が膜であるピペットの使用は、斬新であって、本発明のさらなる形態を構成する。この形態から見ると、本発明は、液体を容器からピペットへ移動する場合、液体を流入した前記ピペットの末端が液体透過膜により封されていることを特徴とするアッセイ方法を提供する。
【００７４】
別の形態から見ると、本発明は、生物試料中の検体または生物試料特性を分析する、例えば、血液または血液由来試料の凝固時間を分析するか、または体液または体液由来試料中のタンパク質検体を分析するための本発明の装置の使用を提供する。
【００７５】
明細書で言及した文献は、本明細書の一部とする。
【００７６】
本発明の装置および方法の例を用いて、以下にさらに詳細に説明するが、これらの実施例および図面は本発明を限定するものではない。
図１は、本発明のカートリッジの概要を示す断面図である。
図２は、本発明のカートリッジの概要を示す部分的な断面図である。
図３は、本発明のカートリッジの概要を示す部分的な断面図である。
図４は、本発明の装置の図面である。
図５は、本発明のカートリッジの概要を示す断面図である。
図６および７は、実施例１および２のアッセイにおける線量応答曲線を示す。
図８は、実施例３のアッセイの結果を示す。
図９ないし１９は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
図２０は、本発明において、移動可能な磁石を使用して、カートリッジのウェルの試料から磁気を帯びたポリマービーズを分離する方法を示す概略図である。
図２１は、本発明において、小片の紙を使用して、カートリッジの先端がキャピラリーであるピペットの外側の余分な液体をぬぐい取る方法を示す概略図である。
図２２は、本発明において、膜で密閉した廃棄用リザーバーがカートリッジのピペットの部分を形成されている様子を示す概略図である。
図２３は、本発明において、アッセイ用カートリッジに使用する先端がキャピラリーであるピペットの側面から見た断面図を示す。
【００７７】
図１において、透明プラスチック製シリンダー状カートリッジの基部１は、シリンダー状のウェル２（２つだけ示してある）を含み、ほぼカートリッジ軸３に円形配列で配置されている。カートリッジ基部１の上部には、カートリッジカバー５が配置されている。各々のウェルの口は、前記カバー５に取り付けられたストッパー４により封がされている。また、カバー５はピペット６を保持しており、ピペット６には、前記カバーの外側に延びた圧力アプリケーター接続部分の延長部分７および膜８（前記基部１のウェル２に配置された付刃ピペットの端）がある。口（port）９およびピペット６は、はめ込み突起によりウェル２および凹部１０、１１、１２、１３に保持されている。同様のはめ込み突起および／または凹部１４（ここでは凹部で示してある）は、基部１およびカバー５に設けられ、前記アッセイ装置のカートリッジホルダーおよび駆動手段（図示せず）と連結できる。基部およびカバーに縁１５を設け、アッセイ作業を開始する前に、基部およびカバーのシール部１６を押すことで、前記分離部（図示せず）と連結することできる。前記カートリッジが行うアッセイの特性は、前記基部の側面のバーコードラベル１７により同定できる。前記ピペットおよび試料適用口は、取り外し可能な小片のシール１６により封をしていることが示されている。これらは、前記カートリッジを使用する前に取り除く。
【００７８】
図２では、アッセイ作業の終了時に、アッセイの結果を読み取るための異なる配置で、図１のカートリッジを示す。この配置の場合、前記ウェル１８および１９は、図１のウェル２とは異なる。ウェル１８は、底面にプラスチック製プリズム２０を持つ「読み取りウェル」であり、膜から検出器への光の経路は、点線２１で示す。ピペット７は、使用する試薬２２を含むことを示す。光源４４は、前記カートリッジ基部の軸方向４５の内側に位置している。
【００７９】
図３では、図２のカートリッジの異なる具体例を示し、読み取りウェル１８の底面が、階段状で、フレネルプリズム２９を形成するために読み取りウェル１８の下方の底面は傾いている。光源４６は、前記膜を照射するように配置されている。この具体例において、前記ピペット７は、比較的大きな容積の試薬槽４７を持つことを示す。これは、前記ピペットに、アッセイに使用する液体の保存を容易にする。
【００８０】
図４では、本発明の装置の構成を模式的に示す。カートリッジ２３（基部１、カバー５およびピペット６を含む）は、ホルダー２４に保持され、駆動手段２５により移動できる。ピペット６は、導管２６を介してモーター２８により駆動するピストンポンプ２７に接続する。前記アッセイが完全である場合、検出器であるデジタルカメラ３２は、カートリッジ２３の読み取りウェルから光を検出できるように配置され、電源３４を持つ光源４４および４６は、前記読み取りウェルを照射するように配置されている。
【００８１】
駆動手段２５、モーター２８、カメラ３２および光源３４は、モニタ／印字出力３６等の出力装置、またはコンピュータ３７で遠隔操作する（例えば、赤外線無線通信を介して）ものを備えたコンピュータ３５で操作する。カメラ３２、光源４４および４６、ホルダ２４およびカートリッジ２３は、カートリッジ充填口および非充填口を備えた遮光性チャンバー３８内に配置されている。
【００８２】
図５は、本発明のカートリッジに使用可能なその他の先端がキャピラリーであるピペットの断面を示す。
【００８３】
ピペットの開口端３９を合うように、前記圧力アプリケーターに取り付ける。ピペットのもう一方の端に、試薬槽４１と通じ、ついで、さらなる波状キャピラリー４２を介して開口端３９と通じるキャピラリーチップ４０を取り付ける。前記基部のウェル２の部分４３を凝固促進剤、例えば、組織因子で覆う。前記キャピラリーチップ４０を血液または血漿に浸し、所定量の試料を毛細管現象により取り込む。前記ピペットを前記試料から引き上げ、ついで、さらに前記内容物を前記血液凝固剤で覆ったウェルに入れ、ついで、前記試料を前記キャピラリーで吸引するか、または前記キャピラリーに前記試料および組織因子を吸引することで、凝固を促進し、前記デジタルカメラを用いて、試料のキャピラリー４２へ流れが実質的に終了する時間、すなわち、凝固時間を測定できる。
【００８４】
図９ないし１９は、前記ウェルが直線に配置されたアッセイ用カートリッジのその他の配置を示す。
【００８５】
図９は、液体に浸し、試料を取り込むことができる分離型先端がキャピラリーであるピペット５０を示す。ついで、充填したピペットをカートリッジキャップ５２のアパ−チュア５１に下ろし、カートリッジ基部５３の末端のウェルにキャピラリーチップを配置する。ピペット５０の上部の開口端に切り込み５４を設け、前記ピペットの上部を押すことにより、オペレータが前記カートリッジキャップおよび基部に前記ピペットを連結しても、前記ピペットにはその圧力は生じることなく、前記試料の一部またはすべてが、尚早に、引き出される。図１０は、前記試料採取用ピペットが挿入された状態の図９のカートリッジを示す。すなわち、前記カートリッジを用意し、本発明の装置に納められている状態である。
【００８６】
前記アッセイを行う間、カートリッジキャップおよび基部は、掛け金８４をはずすことにより分離されている。分離したカートリッジを図１１に示す。カートリッジキャップ５２が、先端がキャピラリーであるピペット５０および先端が膜であるピペット５５を備えている様子を示す。先端が膜であるピペット５５は、断面が矩形であって、ある角度で曲げたチップ５６を備えている。明確には、ピペット５５の下部開口端を覆った前記膜は示していない。カートリッジ基部５３には、断面がすべて大体矩形の６つのウェル５７〜６２がある。キャピラリーチップをぬぐうために、ウェル５７と５９との間の壁面の上部が開いている。図１２に示すように、前記ウェル５９から６２の基部６３は、前記先端が膜であるピペットのチップ５６と平行となるような角度をもっている。ウェル５９ないし６２は、その上端がアルミホイルで封がされている。前記アルミホイルの封は、前記カートリッジキャップにすでに取り付けられている穴あけ機６４（図１３参照）で、アッセイ作業の間に、穴があけられる。それぞれの穴あけ機は、図１４に示すように小片６５と共に連結されている。各穴あけ機は、金属、好ましくはプラスチックであり、下方の縁に刃先６６が取り付けられ、上部の縁に縁６７が取り付けられた空洞の断面が矩形円柱である。前記カートリッジ基部を一度取り付けると、前記穴あけ機が前記基部に連結部分に押し込まれる（図１５参照）。前記穴あけ機の内側の断面図は、前記ピペットのガイドとなるように成形する。
【００８７】
図１６は、側面から見た、分離した状態の前記カートリッジキャップおよび基部を示し、ウェル５７の上部に設置した吸収性ワイパー６８に接触するように前記キャピラリー型付刃のピペット５０を取り付けている。図のように、先端が膜であるピペット５５が、ウェル５８からウェル５７に部分的に配置されている。
【００８８】
図１７および１８は、ピペット延長部６９および７０を持つカートリッジキャップおよび基部集合体の立体分解図であって、試料採取用ピペット５０を最初に取り付け、前記ウェル（５７）で使用するように取り付ける。図１８の場合、前記ピペット延長部７０は、例えば、試料を濾過するために、前記試料採取用ピペットを先端が膜であるピペットに移動する役割を担う。
【００８９】
図１９は、血液凝固アッセイを行うために配置された３つのウェルの下端を示し、図１９ａおよび１９ｂでは、前記ウェルの底面に沿って移動可能な剛球７２が、および図１９ｃでは、試料がまだ流体の状態の場合、試料表面に浮かぶことができる高分子球７３がウェルの中にある。
【００９０】
図９ないし１９のカートリッジを使用してアッセイを行った後、吸収性小片は、前記カートリッジキャップのアパーチュア７１に入れることが好ましく、ウェル５８〜６２に残る流体が漏出することを回避するためである。あるいは、前記アパーチュアを、ウェル５８〜６２のアルミホイルの封を貫通するように、前記穴あけ機を押すために使用した細長い「ピストン」で封をすることもできる。
【００９１】
図２０では、本発明のカートリッジのウェル７５を示す。このウェルは、磁性高分子ビーズを含む液体７６を含む。アッセイ作業の間に、前記液体から前記ビーズを取り出すために（例えば、下記実施例１２参照）、磁石７７を、前記ウェルから離れた（Ａ）の位置から、前記ウェルの壁面に接触している（Ｂ）の位置に移動させる。ついで、先端が膜であるピペットを前記ウェルに挿入して、前記磁性ビーズが残るように前記液体を回収できる。
【００９２】
図２１では、直線配列のウェル７９から８４を備えた本発明のカートリッジ７８を模式的に示す。一方の端７９は、試料採取用キャピラリーチップ８５を受けることができるように配置されている。ウェル７９内にＶ字型の吸収性紙８６が配置され、キャピラリーチップ８５をウェル７９に挿入することで、前記キャピラリーの側面を拭うことができる。
【００９３】
図２２では、カートリッジキャップ９０に先端がキャピラリーであるピペットおよび先端が膜であるピペット８８および８９を備えた本発明のカートリッジ８７の一部分を模式的に示す。前記先端が膜であるピペット８９は、その近接端側に、液体廃棄用リザーバー９１を備え、カートリッジキャップ９０内に置くと、前記リザーバーは自己密閉式のゴムガスケット９２によりに閉じられる。前記先端が膜であるピペットの近接端部８９に圧力をかける場合、圧力アプリケーター（図示せず）に取り付けた中空の針９３で前記ガスケット９２に穴をあけることで行う。
【００９４】
図２３では、本発明のアッセイ用カートリッジの一部に備えた先端がキャピラリーであるピペット９４を示す。ピペット９４はだいたい１つのウェルに配置されており、例えば、図１１を例にとると、ウェル５７にピペット５０を入れる。前記ピペット９４の遠心端９５は、スリーブ９６を備え、前記スリーブは、前記ピペットの端を捉え、ぴったりと囲み、前記キャピラリーの傾斜に十分あっている。スリーブ９６の上端の縁は、湾曲できるフランジ９７を備え、前記ウェルにフランジが一致できるため、前記ウェルに前記スリーブを固定できる。使用の際に、スリーブ９６が取り付けられたカートリッジから取り除いた先端がキャピラリーであるピペットを、液体試料に浸し、前記キャピラリーチップに液体を取り込み、前記ウェルに置いて、前記ウェルに前記スリーブが固定されるように押す。ついで、前記カートリッジを前記アッセイ機材に取り付け、アッセイ操作中に、カートリッジキャップおよび基部の分離部を前記キャピラリーから前記スリーブを外すこともできる。
【実施例１】
【００９５】
血清中のＣ−反応性タンパク質用アッセイ
１μｌのヒト血液試料に０〜１６０ｍｇ／ｌの範囲の濃度の精製したＣ−反応性タンパク質（ＣＲＰ）を混合し、内径９ｍｍの丸底ウェル（図１のカートリッジに相当するアッセイ用カートリッジ）に置き、２００μＬの希釈水溶液（３０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０、０．０１％ｗ／ｖクエン酸ナトリウム、０．０２％ｗ／ｖ ＮａＮ₃およびデオキシコール酸塩含有））を加えた。
【００９６】
外径７．２ｍｍを持つ先端が膜であるピペットを、前記試料を含むウェルの中におろし、大気圧下で前記ピペットの開口端を付け、前記ウェル内容物が前記ピペットを通じて前記膜に流れ込むようにした。この実施例において、前記ピペットの膜は、モノクロナール抗−ＣＲＰ抗体（従来の方法で調製した）を固定したニトロセルロースシートであった。
【００９７】
ついで、前記ピペットを前記ウェルから除去し、従来の方法でモノクロナール抗−ＣＲＰ抗体を接合したゴールドミクロビーズ（gold microbeads）の水性分散液（平均直径４．５ｎｍ、濃度約３（５４０ｎｍでの光学的濃度）、５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０５、２０ｍＭ ＮａＣｌ、０．０５％ｗ／ｖ ＮａＮ₃および０．１％ｗ／ｖ ＢＳＡ含有）中での抗体濃度約５０μｇ／ｍＬに相当）２００μＬを含む前記と同様の形状の第２のウェルに下ろした。再び、大気圧下で前記ピペットの開口端を付け、前記ウェル中の前記液体を前記ピペットに入れて、前記膜を前記金接合体で飽和させた。
【００９８】
ついで、前記ピペットを前記第２のウェルから除去し、２００μＬの前記希釈溶液（前記のとおり）を含む、再び同様の形状の第３のウェルに下ろした。大気圧下で前記ピペットの開口端を付け、前記ピペットに前記洗浄試液を吸い込んだ。このようにして、非結合金接合体を前記膜から除去した。
【００９９】
ついで、前記ピペットを前記第３のウェルから除去して、第４の、内径９ｍｍ、平底の空のウェルに置いた。このアッセイにおいて、第４のウェルは読み取り用ウェルである。前記アッセイ用カートリッジの透明な底面を含むウェルを通して前記ピペット膜を照射し（例えば、ＬＥＤからの緑色光）、前記膜により反射した５４０ｎｍの光を検出器（例えば、デジタルカメラまたはフォトダイオード）を用いて検出した。
【０１００】
前記添付図面の図６は、緑ＬＥＤを使用したこのアッセイの線量応答直線を示す。前記アッセイは、血清添加から反射率測定までに約４０秒を必要する。
【実施例２】
【０１０１】
尿中のヒト血清アルブミン用アッセイ
ヒトの尿から限外濾過によりヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）を除去し。０〜２００ｍｇ／Ｌの濃度で精製ＨＳＡを混合した。
【０１０２】
１０μＬの前記尿試料を、キャピラリーで内径９ｍｍの丸底ウェル（図１のカートリッジに相当するアッセイ用カートリッジ）に移し、２００μＬの水性リン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．６、４．０％ｗ／ｖプロパノール−１−ｏｌ、０．０５％ｗ／ｖ ＮａＮ₃および０．００３％ｗ／ｖトロペオリンーＯおよび０．５％ｗ／ｖ ＢＳＡ含有））を加えた。前記尿を、前記キャピラリーを３回ピペッティングすることにより前記希釈緩衝液を混合した。前記キャピラリーを除去し、前記先端が膜であるピペットを前記ウェル中に下ろした。このアッセイにおいて、前記膜は、モノクロナール抗−ＨＳＡ抗体を固定したニトロセルロースシートであった。前記希釈試料を、実施例と同様にして前記ピペット中に吸い上げた。
【０１０３】
ついで、前記ピペットを前記ウェルから除去し、２００μＬのゴールドミクロビーズ−抗体共役分散液（抗−ＣＲＰ抗体の代わりに抗−ＨＳＡ抗体とした以外は実施例１と同様、５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ７．８）、２０ｍＭ ＮａＣｌ、０．０５％ｗ／ｖ ＮａＮ₃および０．２％ｗ／ｖ ＢＳＡ含有）を含む同様の形状を持つ第２のウェルにおろした。前記ウェル内容物を、実施例１と同様にして前記ピペット中に吸い込み、ついで、実施例１と同様にして、第３（洗浄）ウェルおよび第４（読み取り）ウェルに移した。このアッセイにおいて、前記洗浄用試液は、ＰＢＳ（ｐＨ７．４）であった。
【０１０４】
前記添付図面の図７は、このアッセイの線量応答曲線を示す。
【実施例３】
【０１０５】
血液中の糖化ヘモグロビン用アッセイ
１μＬの全血を、キャピラリーを用いて血液試料から採取し、体積約５００μＬの逆型円錐状容器、すなわち、漏斗形機器のチップにマウントし、その上端を圧力アプリケーターに取り付けた。
【０１０６】
前記キャピラリーを、２００μＬのボロン酸共役水溶液を含む、アッセイ用カートリッジの内径９ｍｍの丸底ウェル（前述の実施例と同様）に下ろした。
【０１０７】
前記共役水溶液は、０．２５ｍＭキシレン−シアノールボロン酸共役体（実施例１８のＵＳ−Ａ−５６３１３６４）、０．０７％ｗ／ｖTriton X-100、９ｍＭ塩化亜鉛および１００ｍＭ ＨＥＰＥＳ緩衝液（ｐＨ８．１５）を含む。
【０１０８】
前記血液試料を前記ウェルにポンプし、前記溶液を前記円錐容器に出し入れを３回してポンプさせることにより前記ボロン酸共役水溶液と混合した。前記キャピラリーを除去し、前記ウェル内容物を２分間インキュベートした。この操作により、前記界面活性剤で前記血液細胞を溶血し、前記亜鉛でヘモグロビンを凝析し、ついで前記ボロン酸共役体で解糖したヘモグロビンを結合させた。
【０１０９】
ついで、前記先端が膜であるピペットを前記ウェルに入れ、前記ウェルの液体を、大気圧下で前記ピペットを通じて、前記ヘモグロビンを前記膜に捕捉した。このアッセイにおいて、前記膜は、１μｍの孔径を持つ多孔質フィルターであった。
【０１１０】
前記ピペットを前記ウェルから除去し、２００μＬの水性洗浄試液（２００ｍＭ ＮａＣｌ、０．５％ｗ／ｖ Triton X-100、０．１％ｗ／ｖグリセーロールおよび０．０５％
ｗ／ｖＮａＮ₃を含む５０ｍＭモルホリン緩衝液、ｐＨ９．５）を含む前述と同様の形状の第二のウェルにおいた。大気圧下で前記ピペットを適用し、前記ピペットに前記洗浄用試液および非結合ボロン酸共役体を汲み上げた。
【０１１１】
ついで、前記ピペットを除去して、前記ピペット膜上に捕捉したヘモグロビンの反射率測定用カートリッジの内径９ｍｍで平坦な底面の空の読み取りウェルにおろした。４６０ｎｍの青色光を用いて全ヘモグロビンを、６２０ｎｍの赤色光を用いて解糖したヘモグロビンを測定した（例えば、赤色および青色ＬＥＤｓを使用する）。全ヘモグロビンに対する解糖したヘモグロビンの割合（％Ｈｂ１Ａｃともいう）は、測定した反射率の割合により決定し、既知の％Ｈｂ１Ａｃを持つ試料により較正した。
【０１１２】
添付図面の図８に、ＨＰＬＣ（改良型、ＢｉｏＲａｄ）を使用して分析した６つの血液試料の２４時間前の％Ｈｂ１Ａｃと合わせて、この実施例のアッセイの結果を示す。
【実施例４】
【０１１３】
先端が膜であるピペットの液体回収効率
前記実施例１で使用した平面ニトロセルロース先端が膜であるピペットと、比較として標準的な円錐開口付刃ピペットとについて試験を行った。どちらの場合においても、柔らかいまたは硬いプラスチック底面（それぞれ、ＬＤＰＥおよびポリスチレン）の平面または丸みのある底面の内径９ｍｍのウェルから２００μＬの液体を汲み上げた。その結果を、下記表１に示す。
【０１１４】
表１
％回収した液体
ウェル 開口付刃ピペット 先端が膜であるピペット
柔らかい、丸い ９８．９ ９９．８
硬い、丸い ９９．５ ９９．７
硬い、平面 ８４．０ ９９．５
【実施例５】
【０１１５】
血液の凝固時間アッセイ
図５のピペットを使用して、約２μＬの血液試料を回収した。ついで、前記カートリッジを再構築し、前記ピペットを圧縮して、底面が凝固促進剤（例えば、組織因子）で覆ったカートリッジウェルの中に前記血液試料を入れた。ついで、大気圧下で前記試料を前記ピペットに吸い上げ、前記波上のキャピラリーを通して前記試薬槽に入れた。ついで、外気温および大気圧下で、前記試料を前記波上のキャピラリー中を行ったり来たりさせ、デジタルカメラを用いて、凝固促進剤を含む前記血液試料と血液試料の移動が実質的に停止する時間を測定した。この結果、約４０秒であった。
【実施例６】
【０１１６】
全血または結晶の凝固時間アッセイ
図１１に示すアッセイ用カートリッジを使用した。ウェル５９ないし６２の１つに乾燥させた組織因子および塩化カルシウムまたはグルコン酸カルシウムならびに鋼球（例えば、直径２ｍｍ）を入れた（図１９ａ参照）。
【０１１７】
前記カートリッジを取り付けた前記装置に、前記カートリッジ内容物を約３７℃に保つための発熱体と、前記ウェルの底面に沿ってウェル内に配置した前記剛球を移動するための磁石を設けた。
【０１１８】
ウェル５７に、所定の体積の試料、例えば、１〜１５μＬ、好ましくは１０μＬの全血、クエン酸処理した静脈血、血漿またはクエン酸処理した血漿を採取することが可能で、取り外し可能な先端がキャピラリーであるピペットを配置した。
【０１１９】
前記試料を先端がキャピラリーであるピペットで採取し、ついで、前記カートリッジに置き、ついで、前記アッセイ装置に取り付けた。ついで、前記試料を、前記剛球を含むウェルに移動し、混合した。
【０１２０】
ついで、前記カートリッジを、前記磁石に対して前記球を含むウェルの先端に平行な水平方向に移動する。（カートリッジ全体または磁石のいずれかを移動する。前記磁石で前記剛球の固定位置を保ちながら、前記カートリッジを動かすことが好ましい。）
【０１２１】
デジタルカメラを使用して前記剛球の位置を観察した。混合物が凝固し始めると、前記球は、前記磁石に対して静止状態ではなくなるため、この様子を前記カメラで検出し、前記凝固時間（試料とカルシウム塩溶液とを接触させてから）を測定できる
【０１２２】
かわりの少し好ましい例として、前記カートリッジの下の磁石を外し、傾斜した底面を持つウェルに前記球を配置する（例えば、図１９ｂ参照）。前記基部の下部の方向に前記カートリッジの鋭い衝動により、例えば、機械的衝撃または前記ウェルの側面に活性化した電磁石を取り付けることにより、前記球が傾斜した底面を移動しないようにし、凝固が起こる前に、前記球が重力の作用により前記底面の下端に戻る。
【実施例７】
【０１２３】
全血または血漿の凝固時間アッセイ
実施例６のアッセイ用カートリッジを、前記剛球のかわりに低密度高分子球（例えば、直径３〜５ｍｍのポリスチレン球）で使用した。この球は、平面または凹型の底面で、円形断面のウェルであることが好ましい（図１９ｃ参照）。
【０１２４】
実施例６と同様にして、試料を採取し、混合して、ついで、球を含むウェルに入れ、前記球を前記試料表面に浮かべた。ついで、繰り返し、前記球を動かして前記試料に沈め、前記表面に再び浮かべた。前記試料が凝固すると、前記球を前記表面にゆっくり戻し、ついで、何もしなかった。
【０１２５】
前記球を前記ピペットの先端から圧力をかけることで前記表面に沈めることや、または磁石により移動できる球を使用したり、磁場を入れたり入れなかったりすることで、前記球を沈めたり放したりしてもよい。このような磁化反応球は、例えば、前記高分子球に超常磁性結晶を埋め込むことにより用意できる（例えば、ダイアナル・バイオテック社（Dynal Biotech）（ノルウェイ、オスロ）で購入した磁化ビーズ）。
【実施例８】
【０１２６】
血漿凝固時間アッセイ
図１１に示すアッセイ用カートリッジと同様の物を使用した。実施例６のように、ウェル５９から６２の一つにクエン酸緩衝液を入れ、その他のウェルにはフィブリノーゲンおよび凝固因子Ｖおよびカルシウム塩溶液を入れた。図１８に示すように、ウェル５７には先端がキャピラリーであるピペットを入れ、ウェル５８には濾過用延長部を入れた。
【０１２７】
試料を前記先端がキャピラリーであるピペットで採取し、ついで、ウェル５７におき、前記カートリッジを前記アッセイ装置に配置して、３７℃に加温した。ついで、前記試料を、前記緩衝液を入れたウェルに移し、混合した。ついで、前記混合液の全部または設定量を前記濾過用ピペット延長部分に移し、無細胞の希釈血漿を前記ウェルの底面に供給した。ついで、所定量の無細胞血漿を、前記フィブリノーゲンを含むウェルにさらなる先端がキャピラリーであるピペットを使用して移し、このさらなるピペットを使用して、所定量のカルシウム塩溶液を、前述のフィブリノーゲン／血漿を含むウェルに移して、前記凝固反応を開始した。前記ウェルを照射し、デジタルカメラを使用して前記ウェルの混合物の濁度を記録した。カルシウムを添加してから所定の体積に対する濁度が増加する時間を、凝固時間とした。
【実施例９】
【０１２８】
全血または血漿の凝固アッセイ
図１１に示し、実施例８で使用したアッセイ用カートリッジと同様のものを使用した。実施例８のように、ウェル５９から６２の一つにクエン酸緩衝液を入れ、その他のウェルにはカルシウム塩溶液を入れた。前記球を含むウェルを除き、凝固因子Ｖおよびフィブリノーゲンのかわりに前記「試薬」ウェルに、乾燥トロンビン特異的クロモジェニック基質（例えば、ニコテスト・クロム（Nycotest Chrom）（Janson et al. Thrombostasis and Haemostasis 62: 530 (poster 1677) (1989) and Jonker et al. Research in Clinic and Laboratory 20: 45-57 (1990)に記載されている）またはＤＥ−Ａ−３１１３３５０、ＤＥ−Ａ−３４１３３１１、ＤＥ−Ａ−３３１１２８７、ＵＳ−Ａ−４４５８０１５またはＵＳ−Ａ−４７８４９４４で使用しているクロモジェニック基質ディスクの１つ）を入れた。
【０１２９】
実施例７と同様にして、前記試料を採取し、混合した。凝固によりトロンビンを形成し、前記クロモジェニック基質から色素の放出が起こる（例えば、ニコテスト・クロム（Nycotest Chrom）から黄色のパラニトロアニリンが放出する）。
【０１３０】
前記試料の色素変化を、デジタルカメラを使用することにより追跡し、前記凝固時間は、カルシウムを添加してから、所定の色素変化間での時間とした。
【実施例１０】
【０１３１】
酵素共役体を使用した全血のｃ−反応性蛋白質（ＣＲＰ）のアッセイ（ＥＬＩＳＡ）
前記カートリッジの先端がキャピラリーであるピペットを使用して、図１１に示すカートリッジの、２００μＬの希釈液および洗浄液（０．０１％ｗ／ｖクエン酸ナトリウム、０．０２％ｗ／ｖＮａＮ₃およびデオキシコール酸を含む３０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０））を含むウェル（例えば、ウェル５９）に、１μＬの全血を加えた。前記カートリッジのウェルは、内のり寸法が６．０×６．５ｍｍで、断面が方形である。前記ウェルの平らな底面は、前記ウェルの長さ軸に対して３０°の角度を持つ。
【０１３２】
前記矩形先端が膜であるピペット（外のり寸法が３．７×４．２ｍｍで、前記膜管の長さ軸に対して３０°に取り付けた抗ＣＲＰ抗体で覆ったニトロセルロース膜を備えている）を、前記ウェルに入れ、溶解した血液細胞溶液を、大気圧下で前記膜を通して、前記膜式付け場ピットの内部に吸収した。すべての液体を吸収すると、大気圧下で、前記液体を、再び前記膜を通じて前記ウェルに戻した。前記ＣＲＰ溶液を２度前記膜に通することでさらに前記ＣＲＰの回収効率を増加させた。
【０１３３】
つぎに、前記先端が膜であるピペットを、前記カートリッジの同様のウェル（例えば、ウェル６０）に移した。なお、前記ウェルは、抗ＣＲＰ抗体と共役したアルカリ・ホスファターゼ溶液（ＡＬＰ）（０．０２％ｗ／ｖＮａＮ₃および０．５％ｗ／ｖＢＳＡを含む５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０）中の約４０μｇ／ｍＬのＡＬＰおよび４０μｇ／ｍＬの抗体）を含む。前記先端が膜であるピペット内の圧力を変化することで、前記共役水溶液を、前記膜を通じて吸収し、前記ウェルに戻すことを繰り返し、前述のように前記抗原を捕捉した。
【０１３４】
次の工程で、前記先端が膜であるピペットを前記カートリッジのさらなるウェル（例えば、ウェル６１）に移動した。なお、前記ウェルは、２００μＬの洗浄溶液（０．０１％ｗ／ｖ ＮａＮ₃、０．５％ｗ／ｖ ＢＳＡおよびデオキシコール酸を含む５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０）を含む。前記ピペットに溶液を吸収させ、つぎに、前記ウェルに戻した。前記先端が膜であるピペットと前記洗浄液を含む２つのさらなるウェル（図１１には図示していないが、ウェル６１と同様のものである）とを移動させることで、この洗浄工程を２回繰り返した。全部で３回の洗浄作業を行うことで、結合していない共役体を十分に取り除くことができた。
【０１３５】
最終的には、前記先端が膜であるピペットを、前記カートリッジのさらなるウェル（例えば、ウェル６２）に動かした。なお、前記ウェルは、パラニトロフェニルリン酸アルカリ・ホスファターゼ基質（alkaline phosphatase substrate para nitrophenyl phosphate）（０．５ｍＭ ＭｇＣｌ₂および０．０２５％ｗ／ｖ ＮａＮ₃を含む１．０Ｍジエタノールアミン緩衝液（ｐＨ９．６）中の１．０ｍｇ／ｍＬ ｐＮＰＰ）を含む。前記先端が膜であるピペットを用いて前記基質溶液を２分間ピペッティングすることで、前記黄色の酵素生成物であるパラニトロフェノールを作製した。すべての液体を前記ウェルに戻し、前記先端が膜であるピペットから前記基質溶液がでた状態で、インキュベーションを終了した。３００μＬの基質溶液を使用して、高さが前記ウェルの傾斜部分の先端から約３ｍｍとなるように充填し、前記ウェルの平行な壁面を通して色を測定した。
【０１３６】
前記先端が膜であるピペットあげて、前記吸光度を、光源として青色ＬＥＤおよび透過光の測定の測定用にデジタルカメラを用いて測定した。
【実施例１１】
【０１３７】
凝集ラテックスビーズの散乱光の測定を用いた全血のＣ−反応性蛋白質（ＣＲＰ）のアッセイ
前記カートリッジのキャピラリー型ピペットを使用して、図１１に示すものと同様のカートリッジのウェル（例えば、ウェル６２）に２μＬの全血を加えた。なお、前記ウェルは、３００μＬの５０ｍＭホウ酸緩衝液（ｐＨ８．０）（０．０１％ｗ／ｖクエン酸ナトリウム、０．０２％ｗ／ｖ ＮａＮ₃およびデオキシコール酸を含む）に懸濁した１２０ｎｍのラテックスビーズ（０．２％ｗ／ｖ）を含む。前記ビーズは、抗ＣＲＰ抗体に簡単に吸着するように被覆した。前記ウェルの断面は方形であって、前記カートリッジの端に位置しているため、散乱光を容易に測定できる。光は、前記ウェルの１つの側壁に直接当てた。約１０分ほどの細胞分解の初期位相の後、散乱光の増加を入射光に対して９０°の角度で測定した。ＣＲＰが媒介して前記ラテックスビーズが凝集することによる散乱光の増加を、前記デジタルカメラ（波長４２５ｎｍ）で測定した。
【実施例１２】
【０１３８】
磁性ビーズ、着色ラテックスビーズおよび反射率測定を使用した尿中のアルブミンのアッセイ
前記カートリッジの先端がキャピラリーであるピペットを使用して、図１１に示すものと同様のカートリッジのウェル（例えば、ウェル６２）に２μＬの尿素を加えた。なお、前記ウェルは、２００μＬの３０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．７）（０．５％ｗ／ｖＢＳＡおよび０．０５％ｗ／ｖ ＮａＮ₃を含む）に懸濁した１１０００ｎｍの磁性ポリマービーズ（０．２％ｗ／ｖ）を含む。前記磁性ビーズ（例えば、ダイナル・バイオテック（Dynal Biotech）社（ノルウェイ、オスロ）で入手できるもの）は、前記アルブミン分子のエピトープ（前記ラテックスビーズを被覆した抗体で認識できるエピトープとは異なるエピトープ）と反応する抗体で被覆した。
【０１３９】
６０秒インキュベーションした後、ネオジウム磁石（Neodymium magnet）（１０×７×２ｍｍ）を静止位置から（前記ウェルの最も近い壁面から２０ｍｍの位置）、前記ウェルに近づくように移動させ、前記磁石を前記ウェルの側壁に直接接触するようにした。前記磁石を傾斜した壁面と反対の前記側壁に接触させることで、前記ウェルの一部を充填した液体（２００μＬ）が覆うようにした。前記ウェルおよび前記磁石の位置を図２０に模式的に示す。前記静止位置で、前記磁性ビーズがもたらす磁場は、非常に弱く、そのビーズを移動することができない。前記ウェルと接触させた場合、前記磁石から前記ウェルの内壁に最も近い距離および最も遠い距離は、それぞれ、０．８ｍｍおよび６．３ｍｍであった。この距離で、３０秒後、前記ビーズを定量的に集まった。検体が存在する場合、青色のＬａｔｅｘは磁性粒子と結合し、前記ラテックスビーズの反応したものは前記壁面に集まり、一方、未反応のＬａｔｅｘ粒子は沈んだままであった。
【０１４０】
前記磁石に接触した状態で、先端がキャピラリーであるピペットを使用して、未反応のＬａｔｅｘ粒子を含む前記液体を取り込んだ。ついで、前記磁石を前記ウェルからその静止位置に移動した。
【０１４１】
ついで、前記先端がキャピラリーであるピペット管を空のウェル（例えば、ウェル６１）に移動して、前記ピペットの内側に圧力をかけることで前記液体をこのウェルに移した。
【０１４２】
ついで、前記先端がキャピラリーであるピペットを、５００μＬの洗浄溶液（ＰＢＳ、ｐＨ７．４）を含むさらなるウェル（例えば、ウェル６０）に移動させ、２００μＬを採取した。ついで、先端がキャピラリーであるピペットを、前記磁性ビーズを含むウェルに戻し、前記洗浄液を前記ウェルの内外を５回出し入れすることで、前記ビーズを懸濁した。前記磁石を前記接触位置に移動し、前記磁性ビーズを前記ウェルの壁面に集めた。３０分後、前記洗浄液を前記キャピラリー付刃型ピペットに取り込んだ。つぎに、前記磁石を静止位置に戻した。
【０１４３】
次の工程で、先端がキャピラリーであるピペットを、最初の上清を含むウェル（ウェル６１）に移し、このウェルに入れた。
【０１４４】
次に、先端がキャピラリーであるピペットを、前記洗浄液を含むウェル（ウェル６０）に移し、そのうちの２００μＬを採取した。
【０１４５】
先端がキャピラリーであるピペットを、前記磁性ビーズを含むウェル（ウェル６２）に移し、前記洗浄液を５回出し入れすることで、前記ビーズを再懸濁した。
【０１４６】
０．４５μｍ微孔膜を備えた先端が膜であるピペットを、懸濁した磁性ビーズを含むウェル（ウェル６２）に移し、前記ビーズを吸引により前記膜上に集めた。
【０１４７】
前記先端が膜であるピペットをウェル６２に引き上げ、青色ラテックスビーズのための赤色ＬＥＤおよび前記磁性ビーズのための青色ＬＥＤを使用した反射率測定により、青色Ｌａｔｅｘ粒子および黄色みがかった茶色の磁性ビーズを定量した。吸収した赤色光の量／吸収した青色光の量により、前記混合物の青色Ｌａｔｅｘの割合、すなわち、前記試料に存在するアルブミンの量を測定する。
【０１４８】
また、同じカートリッジを使用して、尿素のクレアチニン量、すなわち、前記尿試料中のアルブミン：クレアチニンの比率を測定する。尿中のアルブミンは腎臓機能の試料となり、前記アルブミン：クレアチニンの比率を使用して、利尿作用を修正できる。アルブミン：クレアチニンの測定は、例えば、US-A-5385847に記載されている。
【０１４９】
この具体例で、前記尿試料を希釈試薬および、クレアチニンと反応し、色つきの分析物を生じる酵素または酵素混合物と混合し、デジタルカメラを使用して、尿、酵素および希釈試薬を含むウェルを通した光の透過率を測定した。
【０１５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のカートリッジの概要を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のカートリッジの概要を示す部分的な断面図である。
【図３】図３は、本発明のカートリッジの概要を示す部分的な断面図である。
【図４】図４は、本発明の装置の図面である。
【図５】図５は、本発明のカートリッジの概要を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のアッセイにおける線量応答曲線を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明のアッセイにおける線量応答曲線を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明のアッセイの結果を示すグラフである。
【図９】図９は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１０】図１０は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１１】図１１は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１２】図１２は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１３】図１３は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１４】図１４は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１５】図１５は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１６】図１６は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１７】図１７は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１８】図１８は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図１９】図１９は、ウェルが直線状に配置された本発明のカートリッジのさらなる具体例の概略図である。
【図２０】図２０は、本発明において、移動可能な磁石を使用して、カートリッジのウェルの試料から磁気を帯びたポリマービーズを分離する方法を示す概略図である。
【図２１】図２１は、本発明において、小片の紙を使用して、カートリッジの先端がキャピラリーであるピペットの外側の余分な液体をぬぐい取る方法を示す概略図である。
【図２２】図２２は、本発明において、膜で密閉した廃棄用リザーバーがカートリッジのピペットの部分を形成されている様子を示す概略図である。
【図２３】図２３は、本発明において、アッセイ用カートリッジに使用する先端がキャピラリーであるピペットの側面から見た断面図を示す。

Claims (43)

1. 以下のものを含むアッセイ装置：
   ｉ）少なくとも２つのウェルおよび前記ウェルの少なくとも２つに置く
   ことができるピペットを含むアッセイ用カートリッジ。前記ピペットは近接端部および遠心端を持ち、前記遠心端が液体透過膜で閉じている。；
   ｉｉ）前記カートリッジを受けるために配置したホルダー；
   ｉｉｉ）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
   ｉｖ）前記ピペットに結合可能で、前記膜を通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
   ｖ）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器を含むアッセイ装置であって、
   前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ装置。
2. 以下のものを含むアッセイ装置：
   ｉ）少なくとも１つのウェルおよび前記ウェルの少なくとも一つに置く
   ことができるピペットを含むアッセイ用カートリッジ。前記ピペットの先端が、キャピラリーである。；
   ｉｉ）前記カートリッジを受けるために配置したホルダー；
   ｉｉｉ）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
   ｉｖ）前記ピペットに結合可能で、前記ピペットを通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
   ｖ）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器を含むアッセイ装置であって、
   前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ装置。
3. 以下のものを含むアッセイ装置：
   ｉ）少なくとも１つのウェルおよび前記ウェルの少なくとも一つに置く
   ことができるピペットを含むアッセイ用カートリッジ。前記ウェルの少なくとも１つが、少なくとも１つの平面を含む底壁面と連結した２つの平行な平らな側壁をもち、その底面の法線が、前記側壁の平行な平面の法線と同一平面上であるが、前記側壁の平行な平面の法線に対して垂直でない；
   ｉｉ）前記カートリッジを受けるために配置したホルダー；
   ｉｉｉ）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
   ｉｖ）前記ピペットに結合可能で、前記ピペットを通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
   ｖ）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器を含むアッセイ装置であって、
   前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ装置。
4. 前記カートリッジに、先端がキャピラリーであるピペットと、先端が膜であるピペットとを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記カートリッジに、ピペットを含み、その遠心端が傾斜液体透過膜で閉じている請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記傾斜膜が、結合している前記ピペットの軸に対して２０〜４０°の角度の面上にある請求項５記載の装置。
7. 前記カートリッジに、先端が膜であるピペットを含み、そのピペットの末端が方形断面で
   ある請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記キャップ部に、先端がキャピラリーであるピペットを受けるための手段を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ウェルの少なくとも一つを、その上部の端で脆いシールにより密封し、さらに、前記キャップ部に前記シールを突き抜けるように配置したカッターをもつ請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記基部に、その中に差し込まれた前記先端がキャピラリーであるピペットの外側をぬぐうように配置された吸収性ワイパーを含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記カートリッジに、先端が膜であるピペットを含み、その近接端部が貫通可能なセルフシール膜で閉じている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記カートリッジのウェルを直線上に配置された請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記放射線検出器に、デジタルカメラを含む請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記カートリッジの少なくとも１つのウェルの底壁面が平面であり、そのウェルに隣接する側壁に対して垂直でない請求項１３記載の装置。
15. さらに、前記カートリッジを照射するために配置された光源を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. さらに、磁石を含む請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. さらに、前記カートリッジを加熱するために配置された加熱器を含む請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. さらに、前記装置によるアッセイ性能を制御するために配置された制御部を含む請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記ガス圧力アプリケーターに、円柱状の容器内に配置されたピストンと、前記ピストンを駆動するために配置された駆動モーターとを含む請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 少なくとも２つのウェルと、前記ウェルの少なくとも２つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジ。前記ピペットが近接端部および遠心端を持ち、前記遠心端が液体透過膜で閉じているカートリッジであって、
    前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ用カートリッジ。
21. 少なくとも１つのウェルと、前記ウェルの少なくとも一つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジ。前記ピペットの先端が、キャピラリーであるカートリッジであって、
    前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ用カートリッジ。
22. 前記キャピラリーチップが取り外し可能なスリーブをもつ請求項２１に記載のカートリッジ。
23. 少なくとも１つのウェルと、前記ウェルの少なくとも一つに置くことができるピペットとを含むアッセイ用カートリッジ。前記ウェルの少なくとも１つが、少なくとも１つの平面を含む底壁面と連結した２つの平行な平らな側壁をもち、その底面の法線が、前記側壁の平行な平面の法線と同一平面上であるが、前記側壁の平行な平面の法線に対して垂直でないカートリッジであって、
    前記カートリッジに、取り外し可能な基部と、キャップ部とを含み、前記ウェルが前記 基部に配置され、前記キャップ部が前記ピペットを運搬するように配置された、アッセイ用カートリッジ。
24. 前記カートリッジに、先端がキャピラリーであるピペットおよび先端が膜であるピペットを含む請求項２０〜２３のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
25. 前記カートリッジにピペットを含み、その閉端が傾斜液体透過膜で閉じている請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
26. 前記傾斜膜が、結合している前記ピペットの軸に対して２０〜４０°の角度の面上にある請求項２５に記載のアッセイ用カートリッジ。
27. 前記カートリッジが、先端が膜であるピペットを含み、そのピペットの末端が方形断面である請求項２０〜２６のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
28. 前記キャップ部に、先端がキャピラリーであるピペットを受けるための手段を含む請求項２０〜２７のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
29. 前記ウェルの少なくとも一つを、その上部の端で脆いシールにより密封し、さらに、前記キャップ部が前記シールを突き抜けるように配置されたカッターをもつ請求項２０〜２８のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
30. 前記基部が吸収性ワイパーを含み、そのワイパーが、その中に差し込まれた前記先端がキャピラリーであるピペットの外側をぬぐうように配置された請求項２０〜２９のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
31. 前記カートリッジに、先端が膜であるピペットを含み、その近接端部が貫通可能なセルフシール膜で閉じている請求項２０〜３０のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
32. 前記カートリッジのウェルを直線上に配置された請求項２０〜３１のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
33. 前記ウェルの少なくとも一つにアッセイ用試薬を含む請求項２０〜３２のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジ。
34. 以下のものを含むアッセイ機材。
    ａ）請求項２０〜３３のいずれか一項に記載のアッセイ用カートリッジを受けることができるカートリッジホルダー；
    ｂ）前記カートリッジの選択したウェルに、前記ピペットを置くことができる駆動手段；
    ｃ）前記ピペットに結合可能で、前記ピペットを通して液体を流すためのガス圧力アプリケーター；および
    ｄ）前記カートリッジのウェルまたは前記ピペットからの放射線を検出可能な放射線検出器。
35. 前記放射線検出器に、デジタルカメラを含む請求項３４記載の機材。
36. さらに、前記カートリッジを照射するために配置された光源を含む請求項３４および３５のいずれかに記載の機材。
37. さらに、磁石を含む請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の機材。
38. さらに、前記カートリッジを加熱するために配置された加熱器を含む請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の機材。
39. さらに、前記装置により行われるアッセイを制御するために配置された制御部を含む請求項３４〜３８のいずれか一項に記載の機材。
40. 前記ガス圧力アプリケーターに、円柱状の容器内に配置されたピストンと、前記ピストンを駆動するために配置された駆動モーターとを含む請求項３４〜３９のいずれか一項に記載の機材。
41. 生物試料中の検体または生物試料特性をアッセイするための請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置の使用。
42. 血液または血液由来試料中の凝固時間をアッセイするための請求項４１記載の使用。
43. 体液または体液由来試料中のタンパク質検体をアッセイするための請求項４１記載の使用。

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