JP2014515494A - 毛細管の液体流れ測定及びそのための毛細管流れ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体流れ装置、特に、チップとして提供される毛細管試験装置に関するものであり、同装置は、下流の合流点で第１の通路と交わる第２の通路を備え、これらの２つの通路は、出口を共有し、第２の通路内の液体が、合流点に到達すると、第１の通路内の流れが停止する。第１の通路内の液体が移動した距離を測定するための手段が設けられて、液体の流れの範囲を求め、液体中の検体の量との相関関係を得ることができる。

Description

本発明は、液体流れの制御、特に、これに限定されるものではないが、マイクロ流体装置における液体の流れの制御の応用に関するものである。特に、関心対象の物質、例えば、検体の定量的測定のための装置及び方法が提供される。

マイクロ流体システムは、液体を含む一連の作業及び操作を統合装置内で実行することを容易にする構造体である。試料中の関連ある成分（例えば、検体）を検出し、又は、測定するための分析において、その重要性が次第に増加しつつあり、そこにおいては、（微細化、試薬の減少された使用量、及び、小型の内蔵手段における分析のすべての工程を実行するための能力を含む）それらの特徴は有益である。特に、（典型的には１ｍｍ未満のチャンネルを有する）毛細管装置が、インビトロ診断法、当該診断法の補助としての体液中の検体を測定するための試験、並びに、人間及び動物における健康管理状態の監視において認められつつある。このような装置は、「ラボオンチップ」として知られていることが多い。

凝集、凝固及び粒子の測定を含む多種多様の分析が、マイクロ流体システムに適用されてきている。これらのシステムの多くの場合、試料は、チャンネル内で単一の試薬又は複数の試薬と反応して、液体の物理的特性において変化を生ぜしめて、このチャンネルに沿った流れの低下又は停止をもたらすが、これを利用して、試料中の検体の有無及び／又は濃度を求めることができる。

米国特許第３，９５１，６０６号（Geomet）公報は、血液の凝固／凝塊時間を求めるためのこのアプローチを利用した定量的フォーマットを記載している。試料は、適切な試薬と混合されて、管を重力により伝って流れた。血液は、試薬によって凝固せしめられ、液体の最初の部分が、凝固によって流れが停止する前に、どのくらい遠くまで到達するかによって、凝固時間を求めた。管のグラデーションが、流れた距離の測定に役だった。

米国特許公開第２００２／０１８７０７１号（Portascience Inc）公報は、毛細管の利用に基づく同様のアプローチを記載している。国際特許ＷＯ９６／００３９０号公報は、血液凝固を求めるためのマイクロ流体システムを記載しており、ここにおいて、グラデーションが、複数のチャンネルに沿って、マーカーとして設けられている。

様々な特許明細書が、（単なる流れの停止ではなく）液体の流れの低下を測定することを、凝固の範囲の測定として記載しており、それ故に、定量的な測定を得るためのメカニズムを記載している。単一の設定点又は複数の設定点に至るまでの時間を含む流量を求めるための様々な方法が記載されている。欧州特許第４８３１１７号（Biotrack）公報は、このようなシステムを記載している。

マイクロ流体系の分析に関して、複数の毛細管内のタイミング液体流れの制御、液体の検出／測定等を行うことが好ましい。多くの分析フォーマットにおいて、試料の特性、温度等の変化を制御し、そして／又は、その変化を補償することも好ましい。

これらの要件について取り組む多くのメカニズムが開発されているが、残念ながら、これらのメカニズムの多くは、複雑であり（これらの多くは、ある種の器具やリーダーを必要とし）、マイクロ流体装置が提供する簡単さという利益を部分的になくしている。これまでに開発された複数のアプローチの大半は、液体の最初の部分との直接的な相互作用に関するものであり、これは、多くの場合、このシステムに複雑さを与えている。複数の毛細管を通る液体の流れを制御するための様々な方法が採用されており、これらの方法は、外部からの推進力の調節（例えば、液体の複数のチャンネルを通して移動させる外部ポンプ、例えば、米国特許第４，２４４，６９４号公報）、流れの機械的な制御（例えば、欧州特許第０１１９４６９４号（Gyros）公報は、毛細管内で、インテリジェントポリマーの単一のプラグ又は複数のプラグを用いて流れを制御することを記載している）、寸法の変化（拘束、拡張、形状等）の際の毛細管の表面張力の調節（例えば、米国特許公開第２００４／０２３１７３６号公報、米国特許第５，２８６，４５４号公報、及び、米国特許第５，４７２，６７１号（Nilsson）公報、及び、米国特許第６，１４３，２４８号（Tecan）公報参照）、及び、表面特性の調節（例えば、英国特許第２３４１９２４号公報、及び、米国特許第７，６１５，１９１号公報、第７，４４５，９４１号公報、第６，２７１，０４０号公報、第６，１４３，５７６号公報、第６，０１９，９４４号公報、第５，８８５，５２７号公報、第５，４５８，８５２号（Biosite）公報に記載された、疎水性領域、溶解性バリア等）を含んでいる。多くの場合、液体の制御は、これらの組合せを含む。上述した先行技術において概要を述べたこれらのアプローチのすべては、制御手段と直接的に接触するこの液体に依存している。

従って、マイクロ流体装置内の液体の流れを制御するための様々な方法が存在している。外部からの制御に依存するこれらは、付加的な複雑性を必要であり（従って、コスト高を招く）一方、受動的なシステムは、制御のために、緻密な形状又は物理的な処理に依存しており、これにより、製造がより困難になり、堅牢性が低下する。

数多くの凝集分析法が、流れの停止を測定することに依存している。しかしながら、特定の状況下では、凝固又は凝集反応が流れの妨害をもたらすことがあるが、流れは、強い毛細管力に起因して、チャンネルに沿ってゆっくり「動く」場合がある。従って、装置が長期間の間放置される場合には、「陽性」反応が「陰性」になる可能性がある。国際特許ＷＯ２００８／０２５９４５（Alere）は、接合部で合流する２又は３以上の毛細管と、液体の存在下で活性化される１又は２以上のインジケータ領域との利用に基づくシステムを記載している。１つの毛細管（試験通路）は、検体の存在下で液体の流れを変化させる試薬を含んでおり、他の毛細管（制御通路）は、検体特異的試薬を含んでいない。複数のチャンネルのうちの１つ又は他のチャンネルにおける液体が結合部に到達すると、これにより、他のチャンネルからの空気の放出が阻止されるため、この他のチャンネルにおける液体の更なる流れが阻止される。従って、例えば、検体の存在下において、試験通路内の液体が妨害されると、この液体は、この通路の末端に位置するインジケータ領域に到達することはなく、従って、如何なる信号も生成されないが、検体の非存在下では、試験チャンネル内の液体は、インジケータ領域に到達し、従って、信号が生成される。多種多様のフォーマット、及び、インジケータ領域の複数の位置について述べたが、これらは何れも、二元的であり（即ち、検体が存在するか否かに基づくものである）。

液体の流れの定量的な測定の基盤を提供する一方、液体の流れを制御するための、簡単で固有のメカニズムに関する必要性が存在する。

従って、本発明の第１の見地において、入口を有する第１の通路、及び、入口を有する第２の通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の通路と、前記第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定するための手段とを備える液体流れ装置が提供される。

本発明の更なる見地において、入口を有する第１の毛細管通路、及び、入口を有する第２の毛細管通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の毛細管通路と、前記第１の毛細管通路に沿った液体流れの範囲を測定するための手段とを備える毛細管試験装置が提供される。

他の見地において、下流の合流点で第２の通路と交わる第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定する方法であり、前記第１及び第２の通路は共通の出口を有しているところの方法であって、液体が前記合流点に到達するまで、液体を前記第１の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、液体を前記第２の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、第２の通路内の前記液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路内の液体流れの範囲を測定することを含む方法が提供される。

他の見地において、本発明は、第１の通路が、試料投入口から出口まで伸びており、そして、前記第１の通路は、下流の合流点で、液体投入領域から伸びる第２の通路と交わって、前記第１及び第２の通路は共通の出口を共有している、液体流れ装置の第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定する方法であって、液体が前記合流点に到達するまで、液体を前記第１の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、液体を前記第２の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、第２の通路内の前記液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路内における液体の流れの範囲を測定することを含む方法を提供する。

従って、他の見地において、本発明は、
ｉ）入口を有する第１の通路、及び、入口を有する第２の通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の通路と、第１の通路において液体流れの範囲を測定するための手段とを備える液体流れ装置を用意し；
ｉｉ）前記第１及び第２の通路内で、それぞれの入口から前記出口に向けて液体を流し、又は、流すことを許容し；
ｉｉｉ）前記装置の前記測定手段を用いて、好ましくは、前記第２の通路内の液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路に沿った液体の流れの範囲を求める
ことを含む方法を提供する。

好ましくは、本発明の方法は、例えば、関連する距離と、既知の試料に関する量とを関連付けるチャートを用いることによって、第１の通路内における液体の流れの範囲を、前記第１の通路の前記液体（試料）中の関連ある成分の量と関連付ける工程を更に含んでいる。

本発明の他の見地において、試料中の関連ある成分の量を測定するためのキットが提供され、当該キットは、ここに特定された液体流れ装置と、移動に係る距離、関連ある成分の濃度、及び、場合により、緩衝剤及び試薬を関連付けるチャートとを備えている。

液体が合流点の上流に存在することを条件として、この液体が第２の通路を流れているとき、第１の通路内で液体が流れる。しかしながら、第２の通路内の液体がこの合流点に到達し、第１の通路から共通の出口を介して空気がもはや排出されなくなると、これにより、第１の通路からの排出が阻止され、第１の通路内における液体の更なる流れが阻止される。第２の通路内においては、液体は流れ続けることができる。第１の通路内の液体が合流点に到達する前に、第２の通路内の液体が、この点に到達するように液体の流量を調節することによって（これは、２つの毛細管通路の形状及び構造、並びに、これらの通路内の液体の粘性を含む複数の因子によって決定される）、第２通路内における液体の流れを利用して、第１通路内における液体の流れを制御することができる。従って、第２通路内における液体は、第１通路内における液体の流れに間接的に作用する。

従って、例えば、第２通路内における液体が合流点に到達した時点で、第１通路における液体の流れは停止する。この時点が、入口から出口に向かって、第１通路内における液体の流れの範囲を測定する適切な時である。これが、入口からの移動距離の測定である。これは、第１の通路、典型的には、試験通路内の液体の流れが停止し、「ゆっくり流れる」ことを生ぜしめることなく、誤った結果を得ることがないという利点を有する。従って、この方法は、典型的なものとして、第２通路内の液体が合流点に到達し、第１の通路内の流れが停止した後で、第１通路内の液体の流れの範囲を求めることを含んでいる。好ましくは、この発明の方法は、移動に係る距離の測定を利用して、試料内の関連ある成分の量を求めることを更に含んでいてもよい。

従って、通路内の流れの範囲という記載は、入口から出口に向かって、通路に沿って液体が流れた距離を意味する。

このように、本発明は、試料内の関連ある成分の量を正確に測定する極めて簡単な手段を提供するものである。

これらの複数の通路は、液体を所望の通りに流すことを可能にする閉鎖システムを構成する。

測定手段（即ち、測定するためのメカニズム）は、好ましくは、第２通路内の液体が合流点に到達した後に液体が移動した距離を測定するために、少なくとも第１の通路に関して設けられた複数の距離マークを含んでいてもよい。

第１の通路内を移動した液体の範囲であって、距離、即ち、検体の濃度（これは、所定の用量反応によって求められる）を表わす範囲を測定するために、適宜の測定手段又は機構を装置内に設けてもよい。この測定機構が複数の距離マークを含む場合、これらのマークを、均等目盛り、対数目盛り、又は、他の目盛り上に、（例えば、ｍｍ、ｃｍ、インチ、インチの一部等の）適宜の単位で設けてもよい。視覚的な読取りのための複数の距離マークを設けることによって、簡単で安価な方法が提供される。

簡単な場合には、複数の距離マークを、第１の通路の長さに少なくとも一部に沿って設けてもよい。これらのマークを、目で、又は、機械視覚システムによって見ることによって、流れの範囲を求めることができる。好ましくは、複数の距離マークは、第１の通路の少なくとも一部に沿って、第２の通路との合流点まで至っていてもよい。好ましくは、複数の距離マークは、通路の入口から第２の通路との合流点まで設けられる。ある実施形態においては、例えば、相対測定を行うために、測定手段を、第３の通路との関連において設けてもよい。

実施形態においては、測定手段は、例えば、相対的な液体流れを測定するためのカーソルを備えていてもよい。カーソルは、複数の距離マークをその上に有する細長い部材であることが好ましい。好ましくは、これらのマークは、通路に近接して位置するように、その部材の少なくとも長辺側端部に沿って設けられる。好ましくは、このカーソルは、例えば、装置に設けられた溝内でスライド可能なように、通路に対して移動可能（好ましくはスライド可能）である。通路の直線状部分に沿って、より好ましくは、２又は３以上の通路（例えば、２つの第１の通路、又は、第１の通路及び第３の通路）の複数の直線状部分間にカーソルを配置してもよい。ある装置では、場合によっては、２又は３以上のカーソルを設けてもよい。

又は、このカーソルを、通路に対して固定してもよく、この通路は、カーソルに対して移動可能（例えば、スライド可能）である移動可能なポインタ（又は他のインジケータ）を有していてもよい。

便宜上、カーソルは、ポインタを備えており、このポインタを用いて、液体の最初の部分を、カーソルに対して揃えて、移動に係る距離を正確に測定することができる

場合により、何れかのカーソルに、２又は３以上のポインタを設けてもよい。好ましくは、ポインタは、このカーソルに対して移動可能であり、好ましくは、これに対してスライド可能である。ポインタ又は他のインジケータを、このカーソルの、複数のマークとは反対側縁部、又は、同一側縁部に、好ましくは、その端部又はこれに近接する位置に設けてもよい。

溝を設ける場合には、何れかの１つの溝内に、２又は３以上のカーソルを設けてもよい。何れかの通路に関して、２又は３以上のカーソルを設けてもよい。

また、カーソルに設けられた複数の距離マークと整合する複数の距離マークをこの装置に設けて、移動に係る総距離を測定してもよい。

ある特定の装置を用いた場合に、予測される流れの差に対応するように、カーソルを十分に長くするべきである。第１の通路内の液体の流れが停止した後に、インジケータ（ポインタ）が、液体の流れの最初の部分と一致するように、カーソルを配置する。この時点で、入口からの移動に係る距離の測定を行うことができる。相対距離を測定する場合には、例えば、液体の流れの最初の部分を示すための第２のインジケータ又はポインタを用いて、複数の測定マークを見ることによって、他の（例えば、制御）通路内の液体の位置を求めることができる。移動可能なカーソルによって、検体の濃度を、エラーのリスクが殆どない状態で、非常に簡単に且つ正確に求めることが可能になる。

従って、本発明の装置を用いて、本発明の方法を実施することができる。
本発明を用いて、様々な機能を達成することができ、これらの機能は、（以下のものに限定されるものではないが、）液体の流れの調整（開始／停止）、（例えば、分析の）タイミングの制御、試料の変化、例えば、粘性における変化、温度等に起因する変化を標準化するための補償メカニズム、及び、液体の流れの測定の基盤をもたらすことを含む。

従って、本発明は、例えば、上述したマイクロ流体装置及びシステムに特に適用されて、例えば、液体試料、一般的には、血液（全血又は血漿）、尿、唾液等の体液、環境試料等の診断分析を実施して、試料液中のバクテリアを検出する。本発明は更に、例えば、オイル等のあらゆる液体の粘性を測定することに適用される。

本発明は、一般的には液体流れ装置にも適用されるが、これは、毛細管流れ装置であることが好ましく、上述した試験装置として適用される。典型的には、毛細管通路は、約１ｍｍ、又は、１ｍｍ未満の直径を有する。毛細管通路を用いた場合、液体を流すことを可能にするために、如何なる動力源をも必要とせず、従って、複雑性を軽減し、コストを低減することができる。典型的にはポンプ又は真空源と組み合わせて、幅が広い通路を用いて、液体を流し、又は、重力流を用いてもよい。

好ましい実施形態においては、本発明の装置は、制御手段として作用する第３の通路を備える。この第３の通路は、共通の入口を、第１の通路と共有してもよく、又は、第１の通路から独立した別の入口を有していてもよい。好ましくは、第３の（制御）通路は、第１の通路に液体を供給する試料投入領域と液体連絡されている。第３の通路は、第１及び第２の通路の共有に係る出口への独立した別の出口を有していてもよく、又は、同一の出口を共有してもよい。従って、第３の通路は、第１及び第２の通路の合流点と同一又はこれと異なる下流の合流点で、第１の通路と交わってもよい。別の場合には、第３の通路は、第１及び第２の通路の上流の合流点で第１の通路と交わって、第２の通路内の液体が、合流点に到達したときに、第１及び第３の通路の双方における液体が、同時に停止するように構成することが好ましい。第３の通路、即ち、制御通路を設けて、例えば、粘性における試料間のばらつきを標準化してもよい。好ましくは、第３の通路は、第３の通路内の液体流れの範囲を求めるための測定手段を備えていてもよい。この測定手段は、第１の通路と供給されていてもよく、例えば、これらの２つの通路の平行な部分の間に設けてもよく、又は、各通路に関して、個々に設けてもよい。又は、２又は３以上の第３の通路が測定手段を共有してもよい。この測定手段は、ここに記載されたものが好ましく、第３の通路の少なくとも一部に沿って、好ましくは、入口から、第１の通路の合流点に対応する点まで伸びていることが好ましい。

従って、典型的な場合には、第１の通路は、試験通路であり、第２の通路は、液体制御通路（例えば、タイミング通路）であり、そして、第３の通路は、基準通路である。

好ましくは、試料試験装置に、測定手段を設けて、各毛細管通路、例えば、ここに特定された各毛細管通路と関連がある側部通路に関する試料の容量を制御する。

本発明の装置は、単一の第１の通路を備えていてもよく、又は、２、３、４、５又は６以上の第１の通路を備えていてもよい。２又は３以上の第１の通路を設ける場合には、各通路は、一連の複数の距離マークを備えていてもよく、又は、２又は３以上の通路は、一連の複数の距離マークを共有してもよい。２又は３以上の第１の通路を設けることにより、関連ある複数の成分について同時試験を行うことが可能になる。

２又は３以上の第１の通路を設ける、本発明の実施形態においては、１又は２以上の第２の通路を設けてもよい。従って、２又は３以上の第１の通路は、２又は３以上の第１の通路内の液体の流れを同時に制御するように作用する単一の第２の通路と、合流点で交わってもよい。従って、２又は３以上の第１の通路、及び、第２の通路は共通の出口を共有してもよい。又は、各々の第１の通路が、別の第２の通路と、合流点で交わってもよい。この装置における第１及び第２の通路の各対は、共通の出口を共有する。

第１及び第２の通路は、試験対象の試料及び／又は試験試薬を受け入れるために、例えば、ウェルで構成された共通の入口を有していてもよい。

典型的には、液体試験試料は、第１の通路に、例えば、既知の量で、場合により、試料投入領域を介して供給されて、第１の通路に沿って、入口から出口に向かって流れる。既知の量の試験試料をこの装置に供給して、第１の通路に流してもよい。更なる可能性として、この装置は、既知の量の試料を第１の通路に供給するように構成された測定手段を含んでいてもよく、この場合、既知の量の試料をこの装置に供給する必要はないが、この試料を、必要な量を少なくとも僅かに超える量で供給すべきである。同一又は異なる液体を、この第２の通路に供給してもよい。別の場合には、第１の通路に適用される液体は、追って添加される緩衝剤であってもよく、又は、この通路内の流れに適した他の液体であってもよい。どの液体を選択するかは、この装置及び方法の目的、並びに、第２の通路の提案に係る用途によって異なる。追って添加される緩衝剤が用いられる場合には、これを、試験試料の後に、第２の通路に、できれば、第１の通路にも供給して、試験液体の必要量を減少させることができる。従って、第１及び第２の通路における液体は、同一であっても、異なっていてもよい。

試薬を、複数の通路のうちの１又は２以上に、好ましくは、第１の複数の通路に提供してもよい。この試薬は試験試薬を含んでいてもよく、これは、試験試料と反応して、試料内の検体の有無、及び／又はその量に依存する方法で、粘性の変化を生ぜしめる。既知の方法による液体試料との反応のために、例えば、凝集分析に使用される凝集試薬等の診断試薬等の試験試薬をこの第１の通路に提供してもよい。

制御試薬を第３の通路に提供してもよく、この制御試薬は、この試験試薬と同様の特性を有しているものの、試験試料中の検体とは反応しないが、試験試料の他の成分、例えば、検体に対して干渉でき、このような干渉の効果を制御するための手段を提供する有利な効果を有する物質と反応する。

試薬を、通路内に析出させてもよく、又は、通路のチャンバ内に提供してもよい。試薬を、再構成可能な形で、又は、固定された形で析出させてもよい。試薬を毛細管通路内に析出させるために、如何なる適切な方法を用いてもよい。毛細管通路内に提供される試薬は、例えば、凝集試薬、抗体、及び、標識を含んでいてもよい。他の試薬は、緩衝剤や、他の分析成分を含む。何らかの適切な緩衝剤、例えば、脱イオン化され、又は、蒸留された水中に、好ましくは、１重量％のフィコール（Ficoll）（Ficollは商標である）ポリマーを含む、フィコールポリマーの溶液を用いることが好ましく、これは、試験結果を得るために、毛細管システム全体に亘って流すために必要とされるよりも少量の試料で反応を実現することを可能にする。

毛細管試験装置において、第１の毛細管通路は、典型的には、関連ある成分との反応を生ぜしめることが可能な試薬システムを組み込んでいる。好ましくは、試薬を、第１の試験（分析）通路内に析出させてもよい。上述した構成の場合には、この試薬システムを、典型的には、第１の毛細管通路に析出させる。好ましくは、第２の通路と交わる部分の上流に、如何なる試験試薬を析出してもよい。

ここで、入口とは、試料又は液体投入領域と（即ち、通路の同一端部で）液体連絡され、好ましくは、直接的に液体連絡された入口孔を意味する。従って、入口は、液体が通路に入るための入口ポートである。

間接的な連絡の場合には、これは、非凹細管通路又は手段を介することが好ましい。
例えば、単一の通路内に、又は、複数の分岐（集合する）チャンネル又は通路が設けられた部分内に試薬を析出するために、複数の入口を、１又は２以上の位置に、通路の長さ方向に沿って設けてもよいが、遠位端に出口を有する通路の近位端に単一の入口を設けることが好ましい。入口は、液体を受け入れることが可能な大きさを有していなければならない。好ましくは、毛細管試験装置の場合は、入口は、２から４ｍｍ、好ましくは、１から２ｍｍの範囲の開口直径を有している。他の適用例に関しては、これよりも大きいか、又は小さい入口が考えられる。

典型的には、出口は、例えば、毛細管力又は外力によって、通路内の流れを許容して、典型的には、空気が通路から排除されるように設けられる。入口からの通路の遠位端に（試料又は液体投入領域からの通路の反対側の端部に）出口を設けて、液体が、入口からそこに向かって流れるようにしてもよい。１又は２以上の出口を、通路の長さ方向に沿って、１又は２以上の位置に設けてもよい。出口は、そこを通って流れる液体を収容する必要はない。それぞれの通路を通る液体の流れを維持するのに十分な空気の流れをその中に収容することができることが好ましい。毛細管試験装置に関しては、出口は、入口よりも小さい大きさであってもよい。典型的には、出口は、０．５ｍｍから４ｍｍ、より好ましくは、０．７５ｍｍから２ｍｍの間の開口直径を有する。他の装置に関しては、出口は、これより大きくても、また、小さくてもよい。出口は、典型的には、通路と液体連絡されているだけである。

出口及び入口は、中央部分が出口となるように、周囲が隆起したスカートを有していてもよい。

共通の出口は、（毛細管通路であることが好都合な）出口通路に至っていてもよく、これは、例えば、液体だめとして作用するウェルに至っていてもよい。

第１、第２、及び、第３の通路は、例えば、横断面積、横断面形状等に関して、同一又は異なる内部構造を有していてもよい。第２の通路の形態、例えば、その形状及び内部構造は、分析におけるその目的に応じて異なる。

第１、第２、及び、第３の通路の各々は、その長さ方向に沿って、不変の又は変化する横断面を有していてもよい。

本発明においては、毛細管通路は、典型的には、配列タイプによって決定される適宜の形状を有していてもよい。例えば、この通路は、直線状、湾曲状、蛇行状、Ｕ字状等であってもよい。この毛細管通路の横断面形状は、例えば、三角形、台形、正方形、長方形、円形、楕円形、Ｕ字状形等の考えられる複数の形状の範囲から選択されてもよい。この毛細管通路は、適宜の大きさを有していてもよい。本発明において用いられる毛細管通路の典型的な大きさは、０．１ｍｍから１ｍｍ、より好ましくは、０．２から０．７ｍｍの深さである。チャンネルの幅は、この深さと同一の寸法であってもよい。このチャンネルが、例えば、Ｖ字状である場合には、その外形は、各辺が、０．１から１ｍｍの間の、より好ましくは、０．２から０．７ｍｍの間の長さを有する正三角形であってもよい。

本発明の液体流れ装置は、マイクロ流体システムの一部を形成することが好都合であり、即ち、統合装置内において、液体を含む一連の作業及び操作を容易にする構造物を形成することが好都合である。このような装置は、一般的には、（チャンネル、チャンバ、ウェル等）の一連の流体構造を備えており、これらの流体構造は、これらのための支持体を提供する基板内に組み込まれ、又は、これに取り付けられている。

この液体流れ装置は、毛細管通路装置に適用されることが好ましく、１又は２以上の液体の供給又は制御を要件とする多種のマイクロ流体の応用に適用される。従って、例えば、ラボオンチップ技術を含むマイクロ流体装置にこれを適用してもよい。液体を移動させるために、毛細管力以外の原動力に頼る複数の装置と組み合わせて、この液体流れ装置を提供してもよい。このような実施形態においては、ここに言及した毛細管作用及び毛細管通路とは、それらの範囲において、適用可能な如何なる液体流れ作用又は通路を含むものとする。

好ましくは、本発明は、測定に係る量の液体が、これよりも多い量から取り出されて、分析されるところのサンプリング系分析に用いられる。本発明は、特定の成分についての液体試料の分析の用途に特に適している。これは、生物学的及び非生物学的な応用に適しているが、これは特に前者に適している。従って、本発明を、例えば、検体に関する特定の成分についての生物学的試料の分析に用いることが好ましい。典型的には、本発明を利用することができる分析は、例えば、凝集系分析、及び、凝固系分析、特に、ヘマトクリット分析等の血液試験分析を含むマイクロ流体系分析である。これらの分析は、定量的であることが好ましい。本発明は、液体試料と共に用いられることに適している。本発明を用いた分析用の好ましい生物学的試料は、血液（全血又は血漿）及び尿である。

本発明は、特に、１又は２以上の毛細管通路を有する毛細管試験装置に適用されるものであり、同装置は、国際公開第２００４／０８３８５９及び国際公開第２００６／０４６０５４に開示された凝集分析等の当該分野において周知なように、液体試料、例えば、血液又は他の体液中の関連ある成分の有無を試験するためのものである。

基板は、これらに限定されるものではないが、スライド、ディスク、チップ等を含む様々な形態をとることができる。この基板のためのあらゆる適切な材料を用いることができる。多くの場合、マイクロ流体装置には、これらに限定されるものではないが、ポリスチレン、ポリ（メチル メタクリレート）（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル ブタジエン スチレン（ＡＢＳ）等を含むプラスチックが用いられる。この基板の材料が、疎水性を有している場合には、これらに限定されるものではないが、化学処理、コーティング、プラズマ処理等を含む様々な手段によって、これは親水性にされ（従って、毛細管流動を生ぜしめ、これを許容することが可能になる）。このマイクロ流体装置内で実施される反応に対して妨げにならない親水性を促進するための手段を選択することが重要である。

この装置の流体機構は、これらに限定されるものではないが、モールド成形、エンボス加工、機械加工、レーザー切断、リソグラフィ等を含む様々な手段によって、基板に形成される。均一な装置を大量生産するためには、多くの場合に、モールド成形又はエンボス加工を用いることが好ましい。通常は、基板の表面に、複数の刻み目としての機構を形成することによって、これらの流体機構が形成され、その後に、表面全体にシールを施して、密閉システムを形成する。これに適した如何なるシール及びシール手段を用いて、完成した形のマイクロ流体特徴を形成してもよい。ある実施形態においては、このマイクロ流体特徴の親水性表面を、このシールから取り出して得てもよい。これは、親水性を有する（又は、親水性を有するように処理された）シール材料を用いて、又は、親水性接着剤を用いてシールを接着することによって得られる。

タイミング装置として用いるために設計された実施形態においては、第１の通路が試験トラックを備えており、第２の通路がタイミングトラックを備えており、液体（典型的には、試験試料、例えば、血液試料、場合により、その後に、追って添加される緩衝剤が続く）が第１の通路内を流れる時間を決定する、望ましい所定時間経過後に、第２の通路内の液体が合流点に到達するように、これらの通路及び液体が指定され、選択される。例えば、この実施形態を用いて、現時点での第１の通路内の流れの範囲を測定することによって、液体試料の粘性を測定してもよい。これを例えば、ヘマトクリットの測定のための分析に適用してもよい。第１の通路は、直線形状であり、又は、主として直線形状であるが、第２の通路を、例えば、蛇行状部分を有するようにすることによって、第２の通路よりもできるかぎり著しく長く（大きな容量を得る）ように第２の通路の形状及び構造を規定することによって、試験時間の長さを設定してもよい。

基準制御を提供するように設計された他の実施形態においては、第１の通路が、試験トラックを備えており、第３の通路が、基準トラック（又は制御トラック）を備えている。第１及び第３の通路は、トラック長、内部の横断面、構造等において、相互に同様であり、流れ特性が例えば、相互に左右対称に形成されるように、同一又は実質的に同一にすることが好ましい。これらの通路は、共通の入口、例えば、試料ウェルを有していれば好都合であり、これに、試験液体が供給されて、両通路に流れ、場合により、追って添加される緩衝剤が続く。このような実施形態を用いて、例えば、基準流量を提供して、内因性の試料粘性にばらつきが結果に影響しないようにすることもできる。これは、例えば、凝集試薬が第１の通路に供給され、制御試薬が第３の通路に供給されるか、又は、如何なる試薬も第３の通路に供給されないところの凝集分析において有益である。

ここで特定した他の実施形態は、第１、第２及び第３の通路を有しており、上述した複数の実施形態のタイミング機能及び基準機能の双方を組み合わせることが可能である。この場合においては、この装置は、入口を有する第３の通路を更に備えており、この第１及び第３の通路は、下流の合流点で交わって、共通の出口通路を形成しており、第２の通路は、更なる合流点でこの共通の出口通路を交わっており、第１、第２及び第３の通路はすべて、共通の出口を有している。この合流点及び更なる合流点は、単一の合流点として効果的に作用するように、相互に非常に近接して配置されていてもよい。又は、第１、第２及び第３の通路は、２又は３以上の異なる合流点で相互に交わっていてもよい。これらの構成はすべて機能的に同一である。第２の通路は、典型的には、タイミングトラックとして用いられて、第２の通路内の液体流れがこの更なる合流点に到達することによって決定される所定時間の後に、第１及び第３の通路の双方における液体の流れを同時に停止し、この第１及び第３の通路は、典型的には、上述した試験及び基準トラックとしてそれぞれ作用する。

第１及び第３の通路内の液体の相対流れを測定する必要がある実施形態、例えば、これらが試験及び基準トラックとして作用するところの実施形態においては、これらの通路は、並んで、平行な、直線状の測定部分を有していることが好都合であり、その上流側の通路の一部は、対応する形状であり、相互に同一又は実質的に同一の流れ特性を有している。

この装置は、１回の使用後に廃棄されるように意図された使い捨て型であってもよい。

毛細管試験装置は、例えば、ほぼ平坦な要素状の、成形されたプラスチックコンポーネントを備えていることが好都合であり、この平坦な要素は、カバー部材によって閉塞されたときに、毛細管通路を形成するための複数の溝をその１つの表面に有している。

この装置は、通路に至る試料投入孔を有していてもよく、試料及び／又は液体投入領域と（これと同一の通路の端部において）液体連絡されるウェルを備えることが好ましい。このウェルは、液体試料を収容し、保持するのに適した何らかの適宜の形状及び大きさを有していてもよい。このウェル（の全部又は一部）は、この装置、液体流れ制御装置、又は、液体分配手段に設けられていてもよい。ウェルは、液体試料の毛細管通路への流れを促進するための機構、例えば、複数の微小柱を備えていてもよい。これらの適切な機構は、当業者に公知である。

液体試料を通路内で移動させるために、例えば、毛細管現象が用いられている、本発明の実施形態においては、液体分配手段を備えていてもよい。好ましくは、液体分配手段は、分配されるべき液体の、破断可能な閉塞された容器と、この容器を破断し、内容物を解放するための破断手段とを備えており、この容器及び破断手段は、容器が破断されないところの第１の位置と、容器が破断されるところの第２の位置との間を相対移動するように設けられている。この分配手段は、１０００マイクロリットル、又は、それ未満、又は、５００マイクロリットル、又は、更にそれ未満という少量の、容器の容積によって決定される既知の量で、液体が確実に分配されることを可能にする。

従って、本発明の装置をこのように簡単に操作して、所定量の液体を分配し、そして、比較的不慣れな人でも確実に用いることができる。

１又は２以上の検出領域を、毛細管通路に設けて、例えば、通路内の液体の最初の部分が移動した距離、又は、その位置の測定を支援することも可能である。測定手段は、窓を備えていてもよい。

通路内に処理流体を通過させて、通路の内表面上に表面皮膜を残すことによって、この装置の毛細管通路に処理を施して、これを通過する液体試料の流れを改善してもよい。従って、この装置の毛細管通路は、その内表面に、処理流体の皮膜を備えている。

皮膜は、好ましくは、何らかの液体試料やその成分との積極的な結合や実質的な反応を生じないようにしながら、典型的には、通路の内表面と、液体試料との間の何らかの反発力を減少させることによって作用する。好ましくは、表面の皮膜は、処理されていない通路に比して、通路の親水性を増加させる。この皮膜は、例えば、処理された通路の内表面上に皮膜を形成することにより、処理された通路の表面と重合することにより、又は、処理された通路の材料中に浸漬することによって作用する。

この処理流体は、液体又は気体でもよいが、典型的には、好ましくは、適宜の親水性をゆする液体、例えば、界面活性剤である。適切な材料は、当業者に周知であり、これは、例えば、この目的のために一般的に使用されるポリソルベート、特に、Ｔｗｅｅｎ（Ｔｗｅｅｎは商標である）、例えば、Ｔｗｅｅｎ２０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタン モノラウレート）、Ｔｗｅｅｎ６０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタン モノステアレート）、Ｔｗｅｅｎ８０（ポリオキシエチレン（２０）ソルビタン モノオレエート）として知られているポリオキシエチレン ソルビタン材料を含む。このような材料は、典型的には、脱イオン化された水で希釈された、例えば、０．１から１０容量％、典型的には、１容量％又はそれ未満の希釈水溶液の形で典型的に用いられるが、イソプロパノール（ＩＰＡ）等の他の溶剤を代わりに用いてもよい。
本発明は、ここに記載した毛細管通路装置を提供するものである。

本発明を、添付図面を参照して、例として以下に説明する。添付図面において、
図１は、本発明による液体流れ装置の一実施形態を示す概略図である。 図２は、本発明による液体流れ装置の他の実施形態を示す概略図である。 図３は、本発明による液体流れ装置の更に他の実施形態を示す概略図である。 図３Ａは、図３の実施形態の拡大された一部を示す。 図４は、図３及び３Ａの実施形態の変形例の拡大された一部を示す。 図５は、図３及び３Ａの実施形態の他の変形例を示す概略図である。 図６は、図５の実施形態の概略断面図である。 図７は、試料の変化について、ｈｃｔと、通路３の端部（毛細管の最初の部分から２８０ｍｍの位置）に至る時間との間の関係を示す。 図８は、３０−５０％のｈｃｔ試料とＰＢＳ緩衝剤について、移動に係る距離と、経過時間との関係を示す。 図９は、本発明の原型の試験装置及び方法を用いて測定した距離と、一般的な遠心分離法（Ｈｅｔｔｉｃｈ社、Ｈａｅｍａｔｏｋｒｉｔ ２１０）によって求められた一連の全血試料のヘマトクリットとの関係を示す。 図１０は、０％及び２５％Ｄ−Ｄｉｍｅｒ試験チャンネル、制御チャンネル及びＰＢＳについての流れプロファイルを示す。 図１１は、第１及第２の通路を有する本発明の装置の変形例を示す概略図である。

図面は、毛細管流れ試験装置の形の、本発明による液体流れ装置の実施形態を概略的に示すものであり（縮尺したものではない）、この毛細管流れ試験装置は、関連ある成分の有無を（定性的に又は定量的に）調べるために、液体試料、一般には、血液（全血又は血漿）、尿、唾液、脳脊髄液等の体液の試験に用いられるマイクロ流体装置の例を構成する。

図１は、ほぼ矩形状の平坦な部材１０を備える装置を示しており、この平坦な部材は、閉塞システムを構成する、連結されたウェル及び通路を形成する構造を有している。これらは試薬ウェル１２を含んでおり、ここから、第１の毛細管通路１４及び第２の毛細管通路１６が伸びている。第１の通路１４には、ウェル１２から僅かに下流に離れた位置に試料ポート１８が設けられている。これらの通路１４及び１６は、下流の合流点２０で統合して、即ち、交わって、液体だめを構成するウェル２４に至る共通の下流側、即ち、遠位側出口毛細管通路２２を形成している。出口通路２２及びウェル２４は、一緒に、第１及び第２通路のための共通の出口を構成する。第１の通路１４は、一連の複数の距離測定マークを有する主直線状部分を含んでおり、これらのマークは、この部分の端部に沿って設けられた測定ゲージを構成する。第２の通路１６は、蛇行状部分２８を含んで、（ウェル１２から合流点２０に至る）第２の通路１６が、（ウェル１２から合流点２０に至る）第１の通路１４よりも長くなるように構成されている。

要素１０は、ポリカーボネート等の硬質の透明なプラスチック材料製であることが適切であり、ウェル及び通路等は、射出成型によって成形されることが好都合である。

第１の通路１４内に生ずる液体の流れの時間の長さを制御するために、この装置を使用することができ、試験トラックを構成する第１の通路と、タイミングトラックを構成する第２の通路１６とを有している。

試験を実施するために、血液試料等の既知の量の試験液体が、試料ポート１８を介して、この装置に添加される。この液体は、第１の通路１４に沿って、両方向に流れる。この液体は、試薬ウェル１２までは上流側にしか流れず、毛細管力が、通路１４内に液体を留め、この液体がウェル１２内に流れることはできない。この液体は、毛細管力によって、下流方向に、合流点２０に向かって流れて、第１の毛細管通路１４内に、既知の量の試験液体の静的カラムを生成する。

試験を開始するために、試薬、典型的には、追って添加される緩衝剤が、試薬ウェル１２を介して、この装置に添加される。この試薬は、第１通路（試験トラック）内で試験液体を前方へ押圧する毛細管力によって、第１及び第２の毛細管通路の双方に沿って流れる。これらの２つの通路内の各々における流速は、液体（試験液体又は試薬）の粘性、通路の横断面積によって異なり、また、通路の形状によっても異なる。例えば、毛細管通路内の流れは、十分な曲率を有する曲がり角を進むときに、低下する。

液体は、２つの通路１４及び１６の一方における液体が、合流点２０に到達するまで、これらの通路に沿って流れ続ける。（第１及び第２の通路の長さ、横断面積、及び、構造に関する）この装置の設計、及び、（試験液体の粘性に対する粘性に関する）追って添加される緩衝剤、又は、他の試薬の選択は、第２の通路１６（タイミングトラック）における液体が、合流点２０に到達するように行われる。これにより、通路から（出口通路２２及び液体だめ２４を介して）空気が下流側に逃げることが阻害されたときに、第１の通路１４（試験トラック）内の液体の流れを停止させる。液体は、第２の通路１６内を、出口通路２２に沿って流れ続けることができ、液体だめ２４内に捕集される。

試験トラック内の液体の流れの範囲は、測定ゲージ２６を用いて求められる。これは、目視で、簡単な視覚的検査により、又は、適宜の器具を用いて行われる。
この装置及び試験を調整して、試験トラック内の液体流れの好ましい試験継続時間を生み出すことができる。
このように、本発明の装置を用いて、試験の時間を制御することができる。例えば、これを用いて、試験液体の粘性を測定してもよい。

従って、１つの適用例は、ヘマトクリットの測定に関する分析である。血液試料の粘性は、赤血球の濃度に大きく依存しており、濃度が高くなればなるほど、粘性は高くなり、従って、所定の時間内に血液が移動する距離もより短くなる。既知の量の抗凝血処理血液の試料を、試料ポート１８を介して、装置に添加する。又は、全血を、ポート１８に提供された抗凝固剤と共に添加してもよい。次いで、全血よりも低い粘性を有する、追って添加される緩衝剤を、上述したように発生した液体流れによって、この装置にウェル１２を介して添加して、試験トラック内を所定時間の間流れることを可能にする。試験の血液試料がこの時間に移動した距離は、全血試料の粘性（そして、延いては、ヘマトクリット濃度）に依存する。適宜に目盛りが付けられた複数の測定マーク２６を見ながら、試験トラック内で、試験血液試料が移動した距離を求めることによって、ヘマトクリットレベルを求めることができる。

このように、この装置は、非常に簡単で、容易に使用することができる。これらの測定は、如何なる器具やリーダーをも必要とすることなく、目で見て行ってもよい。液体の流れを制御するために、如何なる動力源も操作者の介入も必要としない。

上述した装置は、典型的には、約１００ｍｍ×５０ｍｍの寸法を有する要素を備えており、毛細管通路は、約０．５ｍｍの横断面の最大寸法を有している。これは、指先穿刺を用いた採取のように、例えば、約１０から１５マイクロリットルの小さい容積の試料に用いるのに適している。

この装置は、使用後に廃棄される使い捨て用を対象としている。

図２は、図１の装置とほぼ同一の試験装置の他の実施形態を示している。図２の装置は、ほぼ矩形状の平坦な部材４０を備えており、この平坦な部材は、連結されたウェル及び通路を形成する構造を有している。これらは、試料／試薬ウェル４２を含んでおり、ここから、第１の毛細管通路４４（試験トラック）、及び、下流の合流点４８で統合する第２の毛細管通路４６が伸びて、出口通路５０を形成し、この出口通路は、液体だめを構成するウェル５２に至っている。第１及び第２の通路は、相互に左右対称に形成され、同一の通路方向及び長さを有しており、また、同一の横断面形状を有して、これらの２つの通路は同一の長さ及び容積を有している。測定ゲージを構成する、一連の複数の距離マーク５４が、第１の毛細管通路４４の一部の長さ方向に沿って設けられている。

この装置を用いて、試料の粘性の何らかの変化に関して、基準を提供し、従って、これについて補償することができる。これは、例えば、国際公開第２００４／０８３８５９及び国際公開第２００６／０４６０５４に開示された凝集分析等の特定の診断分析に役立つことが可能である。この場合、第１の通路４４（試験トラック）は、試薬システムを組み込んでおり、この試薬システムは、５６で概略的に表わされた通路内に配置されて、試料内の関連ある成分との凝集反応を生ぜしめることを可能にする。第２の通路４６（基準トラック）は、制御試薬を組み込んでおり、この制御試薬は、５８で概略的に表わされた通路内に配置されており、これは、凝集反応を生ぜしめるものではなく（また、場合によっては、基準トラック内には如何なる試薬も存在しない）。

この装置を用いる場合、血液試料等の既知の量の試験液体が、ウェル４２を介してこの装置に添加される。この液体は、毛細管力により、過去の試薬５６及び５８を第１及び第２の通路に沿って流す。典型的には、この後に、追って添加される緩衝剤が添加される。

この試料内に関心対象の成分が存在している場合には、凝集が、基準トラック内ではなく、試験トラック内で生じるが、凝集の程度は、この試料内におけるこの成分の濃度によって異なる。凝集は、試験液体の粘性を増加せしめ、この成分の濃度に関連した形で、試験トラック内の流速を低下させる。基準トラック内を、試験トラック内よりも早く流れる液体が合流点４８に到達したときに、試験トラック内の流れが停止する。この試験液体が合流点に到達するまでの時間は、特に、試料の内因性の粘性に依存する。この時間内に、試験トラック内を試験液体が移動した距離は、特に、この液体の内因性の粘性と、凝集に起因する粘性の増加とに依存する。しかしながら、基準トラックは、内因性の粘性を効果的に補正するため、この試験トラック内の移動に係る距離は、試料液体中の関連ある上述した成分の濃度を示す。適宜に目盛りが付けられた複数の測定マーク５４を利用することによって、これを求めることができる。

液体の流れが一旦停止すると、（タイミングに基づいて測定する場合に）ユーザが、分析全体を通して、液体の流れを継続して監視する必要がないように、そして、如何なる器具も、動力源も必要としないように、試験トラックにおける終点は一定の状態を維持する。

図３は、試験装置の他の実施形態を示しており、これは、図１及び２の実施形態の特徴を効果的に組み合わせている。

図３の装置は、ほぼ矩形状の平坦な部材６０を備えており、この平坦な部材は、連結されたウェル及び通路を形成する構造を有している。これらは、試薬を収容する主チャンバを構成する第１のウェル６２と、試料を収容し、第１の毛細管通路６６によって関連付けられた第２のチャンバを構成する、第２の上述よりも小さいウェル６４を含んでいる。相互に左右対称に形成された第２の毛細管通路６８及び第３の毛細管通路７０は、ウェル６４から伸びており、これらの通路は、第１の合流点７２で統合して、共通の下流側の、即ち、遠位の出口通路を構成する第４の毛細管通路７４を形成する。測定ゲージを構成する、一連の複数の距離測定マーク７６、７８が、これらの通路６８、７０の長さ方向に沿って設けられている。第５の毛細管通路８０は、第１のウェル６２から伸びており、これは、蛇行状部分８２を有しており、そして、第２の合流点８４で第４の通路と統合して、第６の毛細管通路８６を形成しており、これは、共通の下流側の、即ち、遠位の出口通路を構成し、そして、液体だめを構成するウェル８８に至っている。

通路６８は、試験トラックを構成し（そして、９０で表わされた試験試薬を組み込んでおり）、通路７０は、図２の実施形態におけるように、基準トラックを構成し（そして、９２で表わされた制御試薬を組み込んでおり、又は、如何なる試薬をも組み込んでおらず）例えば、試料の粘性におけるバラツキの補償を可能にする。通路８０は、図１の実施形態におけるように、タイミングトラックを構成し、試験トラック６８及び基準トラック７０の双方における液体流れが生ずる時間の長さを制御することを可能にする。

この装置を用いる場合、血液試料等の既知の量の試験液体が、ウェル６４を介してこの装置に添加され、この後に、追って添加される緩衝剤がウェル６２に添加される。タイミングトラック８０内の液体の流れは、試薬の粘性に依存しており、そして、第２の合流点８４に到達するまでの（全体の分析時間を決定する）時間は、チャンネル８０の長さ及び形状、並びに、粘性に依存する。基準トラック内の試料の流速は、試料の内因性の粘性に依存する一方、試験トラック内の試料の流速は、内因性の粘性と、試験試薬９０、典型的には、凝集試薬との反応によってもたらされる粘性の変化とに依存する。複数の測定マーク７６及び７８を用いて決定された時間内に、試験トラック及び基準トラック内を移動した距離を比較することによって、試料液体中の関連ある成分についての情報を得ることができる。

この実施形態は、分析の正確な時間、及び、試料の粘性におけるバラツキの補償の双方を制御する必要がある場合に利用される。例えば、凝固分析においては、凝固によって液体の流れが停止する以前に、試料が毛細管通路に沿ってどのくらい移動したかを監視することによって、試料の凝固が生ずる時間を求めることができる。しかしながら、移動に係る絶対距離は、（特に、全血に関する凝固時間を求めようと試みる場合には、）凝固が生ずる時間と、試料の内因性の粘性との双方に依存する。図３に示した３チャンネル装置を利用することによって、時間と粘性との双方の制御を実行することができる。試験トラックは、凝固又は凝塊試薬９０を含んでいるが、基準トラックは、空のままであるか、又は、凝固を生ぜしめない制御試薬９２を含んでいる。

図４は、図３及び３Ａの実施形態の変形例を示しており、ここにおいては、第１の合流点７２と第２の合流点８４とが事実上一致しており、通路６８及び７０の双方が、実質的に同一の点９４で、通路８０と統合している。この相違点は、機能に影響するものではない。

図５及び６は、図３及び３Ａの実施形態の他の変形例を示しており、対応する構成要素に同一の参照符号が付されている。複数の距離測定マーク７６及び７８の代わりに、この実施形態は、細長いカーソルを含んでおり、このカーソルは、平坦な部材６０の上面に形成された細長い溝９８内にスライド可能に収容されており、この平坦な部材は、毛細管通路６８（試験トラック）及び毛細管通路（基準トラック）間に配置され、これと並行に伸びている。複数の距離マーク１００が、試験トラック６８に隣接して、カーソルの端部に沿って設けられており、ポインタ１０２が、このカーソルの下流端から基準トラック７０に向かって伸びている。

この装置は、上述したように、図３及び３Ａとの関連において用いられる。タイミング通路８０内の流れによって決定されるように、通路６８及び７０内の液体の流れが停止した後、ポインタ１０２が、基準トラック７０内の液体の流れの最初の部分に一致するように、カーソルは位置せしめられる。複数の測定マーク１００を見ることによって、試験トラック６８内の液体の位置を求めることができる。これらの複数の測定マークは、距離を表わすものであってもよく、これは、試料内の関連ある成分の濃度を求めるために利用される。又は、これらのマークは、所定の容量反応によって決定される検体濃度を表わすものであってもよく、これは、検体濃度を直接的に読み取ることを可能にする。移動可能なカーソルによって、検体の濃度を、エラーのリスクが殆どない状態で、非常に簡単に且つ正確に求めることが可能になる。

スライドするカーソルの構造を様々な方法で変更してもよく、例えば、複数の測定マークを、基準トラック７０に隣接するカーソルの端部に沿って設け、ポインタ（又は、これと同等のもの）を、その上流端又はその付近で、カーソルの反対側の端部に設けてもよい。

図１１は、ほぼ矩形状の平坦な部材１００を備える装置を示しており、この平坦な部材は、閉塞システムを構成する、連結されたウェル及び通路を形成する構造を有している。これらは投入ポート１０１を含んでおり、ここから、第１の毛細管通路１０２及び第２の毛細管通路１０３が伸びている。これらの通路１０２及び１０３は、下流の合流点１０４で統合し、即ち、交わっている。測定ゲージを構成する一連の複数の距離測定マークが、この部分の端部に沿って設けられている。第１の通路１０２は、第１の通路１０６が第２の通路１０２よりも長くなるように、追加の部分１０６を含んでいる。

要素１００は、ポリカーボネート等の硬質の透明なプラスチック材料製であることが適切であり、ウェル及び通路等は、射出成型によって成形されることが好都合である。

第１の通路１０２内に生ずる液体の流れの時間の長さを制御するために、この装置を使用することができ、この第１の通路は、試験トラックを構成する第１の通路と、タイミングトラックを構成する第２の通路１０３とを有している。

試験を実施するために、血液試料等の既知の量の試験液体が、ポート１０１を介して、この装置に添加される。この液体は、第１の通路１０２に沿って流れる。この液体は、毛細管力によって、下流方向に、合流点１０４に向かって流れて、第１の毛細管通路１０２内に、既知の量の試験液体の静的カラムを生成する。

試験を開始するために、試薬、典型的には、追って添加される緩衝剤がこの装置に添加される。この試薬は、第１通路（試験トラック）内で試験液体を前方へ押圧する毛細管力によって、第１及び第２の毛細管通路の双方に沿って流れる。これらの２つの通路内の各々における流速は、液体（試験液体又は試薬）の粘性、通路の横断面積によって異なり、また、通路の形状によっても異なる。例えば、毛細管通路内の流れは、十分な曲率を有する曲がり角を進むときに、低下する。

液体は、２つの通路１０２及び１０３の一方における液体が、合流点１０４に到達するまで、これらの通路に沿って流れ続ける。（第１及び第２の通路の長さ、横断面積、及び、構造に関する）この装置の設計、及び、（試験液体の粘性に対する粘性に関する）追って添加される緩衝剤、又は、他の試薬の選択は、第２の通路１０３（タイミングトラック）における液体が、合流点１０４に到達するように行われる。これにより、排出ポート１０４から空気が下流側に逃げることが阻害されたときに、第１の通路１０２（試験トラック）内の液体の流れを停止させる。

試験トラック内の液体の流れの範囲は、測定ゲージ１０５を用いて求められる。これは、目視で、簡単な視覚的検査により、又は、適宜の器具を用いて行われる。

実施例
以下の実施例１−３は、本発明を利用して、全血の試料のヘマトクリットの量（容量パーセントによる赤血球濃度）を測定したところの試験及び装置を記載している。実施例４及び５は、本発明を利用して、全血の試料中のＤ−Ｄｉｍｅｒ検体（架橋フィブリン分解生成物）の量を、自己凝集免疫測定法を用いて測定したところの試験及び装置を記載している。

実施例１
最初に、ヘマトクリット（ｈｃｔ）と流速との関係を立証した。これらの研究のために、２つの蛇行した毛細管トラックを有する、ポリカーボネートから成形された平坦なチップを備える実験用試験装置を用いた。これらの毛細管トラックは、Ｖ字状の横断面（５３５μｍ幅）を有しており、その各々は、全長が４６０ｍｍであり、Ｕ字状湾曲部分によって連結された、５つの平行な直線状部分として配置されていた。近位に、液体を添加するための投入ポートが設けられていた。

抗凝血処理（クエン酸塩・リン酸・ブドウ糖系抗凝血剤）された全血の試料のヘマトクリットを、３０％から５０％の範囲をカバーするように調整し、そして、各々２０μＬの試料を投入ポートに添加し、次いで、３００μＬの追って添加される緩衝剤（ｐＨ７．４のリン酸緩衝生理食塩水、ＰＢＳ）を添加した。液体の最初の部分が各通路の端部に到達するのに要する時間を記録した。図７は、様々な試料について、ｈｃｔと、通路３の端部（毛細管の最初から２８０ｍｍ）に到達するのに要する時間との関係を示している。明らかなように、３０％と５０％との間で、時間と距離（Ｒ^２＝０．９５）との間の明確な直線的な関係が存在する。

実施例２
適宜の試験装置の大きさを求めるために、実施例１からのデータを処理して、異なるヘマトクリットの試料が要した時間に対する、移動に係る距離を比較した。更に、試料が存在しない状態で、追って添加される緩衝剤が移動した距離もプロットして、タイミングチャンネルの長さの測定を可能にした。図８は、３０％から５０％のｈｃｔ試料、及び、追って添加される緩衝剤ＰＢＳについて、移動に係る距離と経過時間との関係を示している。表Ａは、図８に示した線形回帰式を用いて算出された９０から１２０秒の間に、試料の最初の部分が到達した距離を示している。

実施例３
再利用可能な原型試験装置を作成して、全血ヘマトクリットの測定の実施を可能にした。これは、２つの蛇行状毛細管チャンネルを有する平坦なポリカーボネート製チップと、試験チャンネルと、タイミングチャンネルとから構成されていた。複数の毛細管は、５３５μｍ幅のＶ字状の横断面を有しており、その各々は、共通の液体投入ポートで始まり、共通の排出ポートで交わっていた。タイミング毛細管は、緩衝剤添加ポートからチャンネルの合流点までの領域において、３７０ｍｍの長さを有していた。試験毛細管は、トラックと平行に、一連のグラデーションを組み入れており、（実施例２において求められた複数の距離に基づいて、）最初から１５０−３５０ｍｍの距離のスパンを有していた。これらのグラデーションを用いて、既知のｈｃｔの試料の範囲の停止距離を求めた。

この装置を利用するために、１０μＬの全血を、投入ポートを介して試験毛細管内に直接添加した。全試料が試験毛細管内に入ったときに、追って添加される緩衝剤（２００μＬのＰＢＳ）を試料ポートを介して添加して、液体を、試験毛細管及びタイミング毛細管の双方に沿って流した。タイミング毛細管内の液体が合流点（排出出口）に到達したときに、試験毛細管ないでは如何なる流れも生じなかった。これに沿って設けられたグラデーションを用いて、試験毛細管内の液体の最初の部分が到達した位置を読み取った。

表Ｂは、タイミングチャンネル内の液体が合流点に到達することによって流れが停止する以前に、試験通路内の液体が移動した距離を示しており、図９は、本発明の原型試験装置及び方法を用いて測定した距離と、一般的な遠心分離法（Ｈｅｔｔｉｃｈ社、Ｈａｅｍａｔｏｋｒｉｔ ２１０）によって求められた一連の全血試料のヘマトクリットとの関係を示している。

実施例４
２つの蛇行した毛細管トラックを有する、ポリカーボネートから成形された平坦なチップを備える実験用試験装置を用いた。これらの毛細管トラックは、Ｖ字状の横断面（５３５μｍ幅）を有しており、その各々は、全長が４６０ｍｍであり、Ｕ字状湾曲部分によって連結された、５本の平行な直線状部分として配置されていた。近位に、液体を添加するための投入ポートが設けられていた。

市販の自己凝集試薬（７．５μｌのＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒ試験試薬、ＢＢＩ）を複数の毛細管トラックのうちの１つの通路４内に析出させ、乾燥チャンバ内で空気乾燥させた。乾燥試薬を含む毛細管を「試験チャンネル」とよび、一方、凝集試薬なしの第２の毛細管を「制御チャンネル」とよんだ。各試料から同量の血漿を除去し、Ｄ−ｄｉｍｅｒ陽性対照試薬（ＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒ、ＢＢＩ）、又は、生理食塩水／ＢＳＡ溶液（０．９％ＮａＣｌ、０．５％ＢＳＡ、Ｓｉｇｍａ社）で置換することによって、血液試料を調製した。このように生成された試料は、ＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒキット陽性対照試薬の濃度に関して、「０％」及び「２５％」のＤ−Ｄｉｍｅｒを含んでいた。

分析を行うため、５００μｌの追って添加される緩衝剤（リン酸緩衝生理食塩水、ＰＢＳ）を投入ポートに添加する前に、３０μｌの試料を、この装置の投入ポート内に導入し、これが２つの毛細管に完全に入ることを可能にした。双方のチャンネル内の液体が、各通路の端部、及び、４６０ｍｍの通路の端部に到達する時間を記録した。

第２の実験用試験装置を作成し、これは、単一の８８０ｍｍの長さの蛇行した毛細管を有しており、Ｕ字状湾曲部分によって連結された、１０本の平行な直線状部分（通路）として配置されていた。この第２の装置内に含まれた複数の毛細管、及び、上述した２つのチャンネル装置は、長さ以外は、同一の内部寸法を有していた。毛細管の一端に投入ポートが配置されていた。

試料を流すために、５００μｌにおＰＢＳを投入ポートに添加し、この液体が、１０本の通路の各々の端部に到達する時間、及び、９００ｍｍのトラックの端部に到達する時間を記録した。図１０は、０％及び２５％のＤ−Ｄｉｍｅｒ試験チャンネル、制御チャンネル及びＰＢＳについての流れプロファイルを示している。表Ｃは、図１０に表示された流れプロファイルデータを用いて、３５０秒経過後に、０％及び２５％のＤ−Ｄｉｍｅｒ試料、制御チャンネル内の液体及びＰＢＳが、５３５μｍのＶ字状毛細管内で到達した距離を示している。

実施例５
再利用可能な原型試験装置を作成して、全血ヘマトクリット中のＤ−Ｄｉｍｅｒ濃度の測定の実施を可能にした。これは、２つの蛇行状毛細管チャンネルを有する平坦なポリカーボネート製チップと、試験チャンネルと、タイミング（制御）チャンネルとから構成されていた。複数の毛細管は、５３５μｍ幅のＶ字状の横断面を有しており、その各々は、共通の液体投入ポートで始まり、共通の排出ポートで交わっていた。タイミング毛細管は、緩衝剤添加ポートからチャンネルの合流点までの領域において、３７０ｍｍの長さを有していた。試験毛細管は、トラックと平行に、一連のグラデーションを組み入れており、最初から２８０−３７０ｍｍの距離のスパンを有していた。これらのグラデーションを用いて、既知の濃度のＤ−ｄｉｍｅｒ検体を含む試料の停止距離を求めた。

Ｄ−ｄｉｍｅｒ分析を実行するための装置を調製するために、市販の自己凝集試薬（７．５μｌのＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒ試験試薬、ＢＢＩ）を複数の毛細管トラックのうちの１つにおける通路１及び２内に析出させ、乾燥チャンバ内で空気乾燥させた。乾燥試薬を含む毛細管を「試験チャンネル」とよび、一方、凝集試薬なしの第２の毛細管を「タイミング（制御）チャンネル」とよんだ。

全血の同一のアリコートから同量の血漿を除去し、Ｄ−ｄｉｍｅｒ陽性対照試薬（ＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒ、ＢＢＩ）、又は、生理食塩水／ＢＳＡ溶液（０．９％ＮａＣｌ、０．５％ＢＳＡ、Ｓｉｇｍａ社）で置換することによって、血液試料を調製した。このように生成された試料は、ＳｉｍpliＲＥＤ Ｄ−Ｄｉｍｅｒキット陽性対照試薬の濃度に関して、「０％」及び「２５％」のＤ−Ｄｉｍｅｒを含んでいた。

この装置を利用するために、１５μＬの「制御」全血を、投入ポートを介して制御毛細管内に直接添加し、１５μＬの「試験試料」を試験毛細管に直接添加した。追って添加される緩衝剤（２００μＬのＰＢＳ）が同一のポートを介して添加される前に、９０秒の遅れを許容して、試験及びタイミング（制御）毛細管の双方に沿って液体を流した。タイミング毛細管内の液体が、合流点（排出出口）に到達したときに、試験毛細管内の流れは停止した。試験毛細管の沿ったグラデーションを用いて、この試験毛細管内の液体の最初の部分が到達した位置を読み取った。

表Ｄは、タイミングチャンネル内の液体がチャンネルの合流点に到達することに起因する流れの停止前に、０％及び２５％Ｄ−Ｄｉｍｅｒ（上記参照）を含む血液試料が、原型装置の試験通路内で移動した平均距離を示している。

Claims (35)

1. 入口を有する第１の通路、及び、入口を有する第２の通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の通路と、前記第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定するための手段とを備える液体流れ装置。
2. 液体中の関連ある成分の定量的測定を行うための液体流れ装置であって、前記液体流れ装置は、入口を有する第１の毛細管通路、及び、入口を有する第２の毛細管通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の毛細管通路と、前記第１の毛細管通路に沿った液体流れの範囲を測定するための手段とを備える毛細管試験装置である、請求項１に記載した液体流れ装置。
3. 測定手段は、移動した液体の距離を測定するために、少なくとも前記第１の通路に関して設けられた複数の距離マークを備える、請求項１又は請求項２に記載した液体流れ装置。
4. 複数の前記距離マークは、第１通路に沿って、実質的に、前記入口から第２通路と交わる合流点まで設けられている、請求項３に記載した液体流れ装置。
5. 前記測定手段は、細長いカーソルを備えており、前記カーソルは、その少なくとも１つの細長い端部に沿って設けられた複数の距離マークを有しており、そして、第１の通路の長さ方向部分の少なくとも一部と平行に位置している、請求項１から４の何れか１つに記載した液体流れ装置。
6. 前記細長いカーソルは、第１の通路に対してスライド可能である、請求項５に記載した液体流れ装置。
7. 前記細長いカーソルは、通路内の液体の最初の部分と整合するための１又は２以上のインジケータを備えている、請求項５又は６に記載した液体流れ装置。
8. 前記カーソルは、前記液体流れ装置の溝内に設けられ、好ましくは、前記溝内をスライド可能である、請求項５から７の何れか１つに記載した液体流れ装置。
9. 複数の試料間の変化を標準化するための基準通路として機能する第３の通路を備える、請求項１から８の何れか１つに記載した液体流れ装置。
10. 前記第３の通路は、前記第１の通路と共通の入口を共有している、請求項９に記載した液体流れ装置。
11. 前記第３の通路は、下流の合流点で前記第１の通路と交わっている、請求項９又は１０の何れか１つに記載した液体流れ装置。
12. 前記第２の通路は、前記第１及び第３の通路の前記合流点の下流の合流点で、前記第１の通路と交わって、前記第２の通路内の液体が、前記第１の通路との前記合流点に到達するときに、前記第１及び第３の通路内の液体の流れを同時に停止させる、請求項１１に記載した液体流れ装置。
13. 測定手段が、前記第１の通路に関して設けられている、請求項９から１２の何れか１つに記載した液体流れ装置。
14. 前記測定手段は、第１の通路と第３の通路との間に共有されていると共に、前記第１の通路内の液体と前記第３の通路内の液体との間の移動距離の相対的差異を測定するために設けられている、請求項１３に記載した液体流れ装置。
15. 前記測定手段は、請求項４から８の何れか１つに記載されたものである、請求項１４に記載した液体流れ装置。
16. 前記カーソルは、２又は３以上の通路の複数の直線部分間に設けられている、請求項１５に記載した液体流れ装置。
17. 前記第１の通路及び第３の通路は、形状及び構造において実質的に同一である、請求項９から１６の何れか１つに記載した液体流れ装置。
18. ２又は３以上の第１の通路と、各々において、液体流れの範囲を決定するために設けられた測定手段とを備える、請求項１から１７の何れか１つに記載した液体流れ装置。
19. １又は２以上の通路内の試薬、例えば、試験又は制御試薬を含む、請求項１から１８の何れか１つに記載した液体流れ装置。
20. 通路が、直線状、湾曲状、蛇行状、Ｕ字状、又は、その組合せであり、そして、通路の横断面形状が、三角形、台形、正方形、長方形、円形、楕円形、又は、Ｕ字状形から選択される、請求項１から１９の何れか１つに記載した液体流れ装置。
21. 各通路について供給される液体の量を制御するための測定手段を備える、請求項１から２０の何れか１つに記載した液体流れ装置。
22. 流体流れ装置がチップであるところの、請求項１から２１の何れか１つに記載した液体流れ装置。
23. 試料及び／又は液体投入領域と液体連絡されたウェルを備える、請求項１から２２の何れか１つに記載した液体流れ装置。
24. 液体分配手段を備える、請求項１から２３の何れか１つに記載した液体流れ装置。
25. 通路内の１又は２以上の検出領域を備える、請求項１から２４の何れか１つに記載した液体流れ装置。
26. 少なくとも１つの通路を処理して、同通路を通過する液体試料の流れが改善されている、請求項１７から２５の何れか１つに記載した液体流れ装置。
27. 第１の通路内の液体の移動の範囲を、前記液体中に存在する関連ある成分、及び、場合により、緩衝剤及び／又は試薬の量と関連付けるチャートと組み合わせて用いられる、請求項１７から２５の何れか１つに記載した液体流れ装置を備える、液体中の関連ある成分の定量的測定のためのキット。
28. 下流の合流点で第２の通路と交わる第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定する方法であり、前記第１及び第２の通路は共通の出口を有しているところの方法であって、液体が前記合流点に到達するまで、液体を前記第１の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、液体を前記第２の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、第２の通路内の前記液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路内の液体流れの範囲を測定することを含む方法。
29. 前記第１の通路が、試料投入口から出口まで伸びており、そして、前記第１の通路は、下流の合流点で、液体投入領域から伸びる第２の通路と交わって、前記第１及び第２の通路は共通の出口を共有している、液体流れ装置の第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定する、請求項２８に記載した方法であって、液体が前記合流点に到達するまで、液体を前記第１の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、液体を前記第２の通路内に流し、又は、流すことを許容し、そして、第２の通路内の前記液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路内において液体が移動した距離を測定することを含む方法。
30. 液体流れ装置の第１の通路に沿った液体流れの範囲を測定する、請求項２８に記載した方法であって、
    ｉ）入口を有する第１の通路、及び、入口を有する第２の通路であって、下流の合流点で交わり、共通の出口を有するところの第１及び第２の通路と、第１の通路において液体流れの範囲を測定するための手段とを備える液体流れ装置を用意し；
    ｉｉ）前記第１及び第２の通路内で、それぞれの入口から前記出口に向けて液体を流し、又は、流すことを許容し；
    ｉｉｉ）前記装置の前記測定手段を用いて、好ましくは、前記第２の通路内の液体が前記合流点に到達した時点で、前記第１通路に沿って移動した液体の距離を求める
    ことを含む方法。
31. 液体中の関連ある成分を定量的に測定するための、請求項２８から３０の何れか１つに記載した方法であって、距離と、既知の試料に関する量とを関連付けるチャートを用いることによって、前記第１の通路内において移動した液体の距離を、前記第１の通路の前記液体（試料）中の関連ある成分の量と関連付ける工程を更に含む方法。
32. 液体中の関連ある成分の量を測定するための、請求項２８から３１の何れか１つに記載した方法であって、前記成分はヘマトクリットであるところの方法。
33. ｉ）試験の時間の長さが、第２の通路の形状及び構造を規制することによって設定されたところの液体流れ装置を用意し；
    ｉｉ）第１の通路及び第２の通路内で液体を流し、又は、流すことを許容し；
    ｉｉｉ）前記第１の通路と交わる合流点に、前記第２の通路内の液体が到達するのに要する時間によって決定された時点において、前記第１の通路内の流れの範囲を測定する
    ことを含む、時間分析を実行するための、請求項２８から３２の何れか１つに記載した方法。
34. 前記装置が第３の通路を備え、そして、前記ｉｉ）の工程が、第１、第２及び第３の通路内で液体を流し、又は、流すことを許容することを含み、前記ｉｉ）の工程が、前記第１及び第３の通路における液体の移動の範囲の差を求めることを含み、前記ｉｉｉ）の工程が、移動した前記距離を、前記液体中の関連ある成分の量と関連付ける、請求項３３に記載した方法。
35. 前記装置は、請求項１から２６の何れか１つに特定されたものである請求項２８から３４の何れか１つに記載した方法。

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