JPS61204031A - 流体取り扱い装置および取り扱い方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ （発明の分野） この発明は小容量の流体を取り扱う方法およびその装置
に関する。［本明細書の説明並びに請求の範囲で用いる
「流体」なる用語は、単なる液体およびあらゆる種類の
粒状物体（但し、気体を除く）を含有する液体を包含す
る］。　より詳細には、この発明は、変形可能な流体の
支持体に変形力を加え、変形期間中流体が支持体に密着
することにより流体の攪拌および混合を生じ、それによ
って、少量の流体を混合するのに利用する装置および方
法に関する。

この発明の装置および方法は、少量の試料を用いて処理
する場合に特に適している。そのような例の１つは、流
体試料に化学的分析装置を使用し、これに試薬を加え、
独立した反応カップ内で混合する臨床検査室である。こ
れらの反応カップは典型的には、はぼ裁縫用シンプルの
大きさおよび形に成形したプラスチック成形品である。

これらは、時には多数の仕切り、光学用の覗き窓、また
は遠心用の形を含む特殊な形を具備することがある。

それらは自動充填器が既に作られているにもかかわらず
、ある形の自動装置には通常子で充填される。分析方法
によって所望される種々の操作を達°　成し得るため、
異なる位置の間でカップを移動さ仕るべく複雑な装置が
組立てられてきた。分析の終了時には、カップを注意深
く取り出して、生物学的有害かもしれない物質の飛散を
防止しなければならない。カップの容積は通常大きく、
数百μから成る。試料と試薬の混合はいろいろな方法で
実施できる。即ち、遠心力の利用、水力学的な放出によ
る乱流、また磁機攪拌子または混・合プロペラまたは混
合板があるが、これらは次の試料の際には清浄にする必
要がある。個々のプラスチック製カップは壁がかなり分
厚く、熱伝導率が悪いので、水浴を用いても迅速な熱の
均等化は難しい。

そのうえ、個々のカップは価格が比較的高く、それぞれ
１セントから数セントかかる。

下記に示すこの発明の説明により一層よく理解されるよ
うに、この発明は、先行技術において装置に存在する問
題をできるだけ小さくとどめ、あるいは除き、または完
全に克服した流体取り扱いシステムを提供する。例えば
きわめて小容積の流体を取り扱うことができ、試料容積
が５０μ　より少なくても扱うことができる。装置内に
ある試料の混合だけでなく、試薬と混合する場合でも、
反応混合物と接触する外部からの混合機を何ら使用する
ことなく混合を促進する。また、このシステムは熱伝導
率を高めた組立て装置を備え、混合システム全体にわた
って温度勾配を最小にすることができる。このシステム
はまた、簡単で安全な使用ずみ物質の処分手段を具備し
、また使い捨て部品の使用によってコストを一層低下し
、独立した反応カップを使わないことによって労働コス
トおよび機械コストを低減する。

（公知技術） 比較的小容積流体の流体取り扱いに関しては、多くの装
置およびその組立て物が提供されてきた。

これらの装置および方法では、流体の輸送および混合に
、さまざまなメカニズムを利用している。

例えば米国特許第３６５０６９８号では、磁石微粒子を
含ませ、これを新たに磁場に置くことによくて混合を促
進することができる乾燥した反応増強剤懸濁物の多量ま
たはスポットを含有する膜状ストリップ上の流体試料お
よび／または試薬の供給方法を開示している。米国特許
第３８５４７０３号では、支持体上に静止している流体
容積へ向けて気体を噴出させ、流体と支持体との間に相
対的な運動を起こし、それによって流体の混合を促進さ
仕るシステムを開示している。米国特許第４２６５５４
４号では、心棒と試料ホルダーとを組合わせた回転式円
筒コイルを記載しており、試料ホルダーを往復運動させ
ることによって、ホルダーに含まれている流体の混合を
促進する方法を開示している。米国特許第４３９０４９
９号では、サンプル区画、積分キュベツトおよび予め充
填された試薬用区画から成る試験充填物に回転ローター
を適用して混合を増大する装置を開示している。

試薬は破れやすいシールを経て、分析試料の入っている
サンプル区画へ誘導される。この試料および試薬は、更
に別の破れやすいシールを経てキュベツト内へ誘導され
る。混合物はそこで回転棒または拍動隔壁の如き機械的
手段によって混合される。

［発明の要約］ この発明は、変形可能な支持体に流体容積の一部を置き
、支持体を変形することにより、流体容積全体の流体パ
ラメーターの勾配、例えば物質勾配または温度勾配等を
低減する方法に関する。この発明の一態様では、変形可
能な支持体の変形は可逆的であり、流体部分の混合は、
支持体に交互に加えられる変形力の負荷と解除によって
生じる。

変形力の大きさは、不連続的または連続的のいずれであ
ってもよく、個々の用途に応じてそれぞれ変えることが
できる。

この発明はまた、小容積の流体を保有しおよび／または
混合する装置を提供する。−態様としては、この装置は
流体試料を収納する可逆的な変形可能な支持体、可逆的
に変形可能な支持体へ流体の一部を供給する構造、およ
び支持体に力を加え、これを変形し、この支持体上の流
体部分に混合を生じる手段を含んでいる。別の態様では
、装置は液体を透過しない可撓性のあるシートと、その
シートに近接して選ばれた輪郭を有するウェル（穴）を
形作っている実質的に硬質の支持体、およびシ。

−トをこの選ばれたウェルの輪郭に可逆的に適合させる
手段を含んでいる。種々の大きさのウェルを用いること
により、異なった試料容積に合わせて装置の流体容器を
形作ることができ、またシー４トを動かす手段を支持体
に対応して提供することにより、この発明の装置を利用
する流体取り扱いシステムは、流体容積をシステムのさ
まざまな位置に輸送することができる。

［図面の説明］ 第１図は、この発明の一態様を示す平面図、第２Ａ図は
、第１時点で第１図の装置を２−２の線に沿って切断し
た側断面図、第２Ｂ図は、第２時点で第１図の装置を２
−２の線に沿って切断して容器の生成を示した側断面図
、第３図はこの発明あ装置を用いて行う分析の流体取り
扱いシステムの略図である。

第４図はこの発明の別の態様の流体支持体の平面図、第
５図は第４の態様の側断面図である。

［発明の詳細な説明］ まず、第１図および第２図について説明する。

この発明の態様は、流体試料を保持するシート１２のよ
うな第１の支持体を含み、全体的に１０で示される流体
取り扱い装置を含んでいる。シート１２は可逆的な変形
が可能であり、一般に液体を透過しない。このシートは
薄いエラストマー製のフィルムから都合よく作製できる
。その厚さは約０゜００５０８〜０．１０１６センチ（
約０．００２〜００４インチ）が好適であることが判明
しており、現在の所、ラテックスまたはシリコンゴムか
らシートを作成する場合は約ｏ、ｏ　ｔ　ｏ　ｔ　ｅ〜
０，０１５２４センチ（約０．００４〜０．００６イン
チ）の厚さが好ましい。使用する正確な厚さは選んだ材
料の強度によって変わり、また材料の熱伝導率およびそ
の特定の用途によって変わる。重要な性質は、流体容積
がシートＩ２に直接加わり、それによって保持されるの
で゛あるから、下記のように、変形力が（典型的な例で
示すように）シート１２に加わる状態でシート１２が破
裂しないことである。

別法として、供給し易いように、第１支持体はロール状
に巻くことができる可撓性のあるストリップまたはテー
プとして提供するか、またはカセットとして提供するこ
とができる。

シート１２は、少なくとも１個のウェル２０を形作って
いるかなる硬い支持体の上に保持されている。ウェル２
０は１つでもよく、または複数の単位でもよく、同じ大
きさまたは異なった大きさにすることができる。１個の
ウェルの代表的な総容積は、診断に適用する場合には２
５０〜２５００μ　程度であるが、他の用途の場合は異
なることができる。また、各ウェル２０は種々の部分即
ち区分を含むことができ、例えば第１区分２２と第２区
分２４によって示されるように１つのウェル２０の中に
異なった輪郭を形作り、シート１２と共に、大きさの異
なる流体容器または受器を形成することができる。

流体容積の混合を促進し、またはシート１２、支持体１
４およびウェル２０から流体容器を構成するためには、
シート１２へ変形力を加える必要がある。好都合な一手
段を第２図に示したが、類似した結果が得られる他の手
段であっても同様に用いることができる。第２図に示す
ように、シート！２に変形力を加えるため、ウェル２０
の底部を真空源（図示していない）と連結する。典型的
には、導管２６によって真空源をウェル２０の底部と連
結する。第２図では、同じ導管２６によって各ウェル２
０を連結する態様を示しであるが、各ウェルがそれぞれ
固有の真空源によって別々に連結することもでき、ある
いは任意の特殊適用のため、ウェル２０をいろいろ組合
わせて相互に連結することもできることは明白である。

従って、ある種の用途はシート１２のある部分は幾つか
のウェル２０の輪郭に適合させられ、他方では、同じ時
に、シート１２の他の部分はウェル２０に加えられる変
形力の影響を受けず、従って、平坦な形を維持すること
もできる。

シート１２は半硬質または硬質部分１８を含んでおり、
それによって支持体１４に対するシート１２の送りを容
易にすることができるが、シート１２の限られた区域は
まだ露出している。シート１２の露出した区域に流体試
料Ｉ６の１部づつを加え、これをウェル２０の上の位置
に移動させることができる。液体試料１６をシート１２
に加え、その位置をウェル２０の上に合わせ、真空源を
作動させてウェル２０の内部の圧を減圧にすると、シー
トを隔てて圧力の差を生じ、シート１２を変形すること
ができる。第２Ｂ図で最も明瞭に判るように、真空源の
作動によってシート１２の下部が減圧され、シート１２
を変形してウェル２０の方へ引き伸ばされ、それによっ
てウェル２０の輪郭に適合させられる。真空（即ち、変
形力）の強さを変えることによって、流体試料１６のシ
ート１２とにはさまれた区域も変わり、物理的な攪拌と
流体の混合が起こる。

流体が混合し、シート１２と支持体！４の表面が接触す
るため、物理的な混合によって流体全体の濃度勾配が減
少するだけではなく、更に熱平衡も促進される。流体容
積を所望の固有温度となし、これを維持するため、支持
体１４には木管または電気加熱器等の温度調節を具備す
ることができる。

シート１２と支持体１４との間の空気を含む空間をでき
るだけ除き、シート１２の厚さを、構造上許容限度内で
できるだけ薄くすることにより、支持体１４と流体試料
１６との間にきわめて効果的な熱の移動が生じる。この
ようにして、多くの化学分析の精度に必要な、迅速な温
度平衡を流体試料内に具現することができる。ウェル２
０の表面輪郭に沿ってシート１２を引伸ばすと、シート
１２の厚さが減り、流体試料１６と支持体１４との間の
伝熱速度が高まる。ウェル２０内におけるシート１２の
引伸ばしを所望の配置に適合するよう、圧の強さを時間
とともに調節して、完全な混合作用が得られる。

臨床検査室で分析に通常用いられる流体試料および試薬
の流体容積が１００μ　より少ない場合は、新たな囲い
を要せずに収容し、−シート１２上で保持することがで
きる。新たな囲いなしに保持できる流体容積の実際の量
は、流体によって都合よく濡らすことができる面積によ
って変わる。流体および支持体表面の固有な表面特性が
要因として働くはずである。但し、ある種の用途におい
ては、ソート上の特定の位置に流体試料の部分的な囲い
を具備するためシート１２上に若干の物理的構造を設置
することが望ましい場合がある。第４および５図に示し
たように、シート１２上に厚くした部分３６から成る連
続した厚層（膨出）部構造を用いることができる。厚層
部（リブ）３６は、普通は変形できず、流体試料を入れ
て置ける閉じられた表面領域である。閉じられた部分の
シート材料は、前記の通り流体容器を形作るよう変形し
得るために薄くしである。このように、流体は全部が表
面張力によってシート１２上に含まれるか、または部分
的に物理的手段によって、または物理的手段と物理的で
ない手段との組合わせによってシート１２上に含まれる
ことができる。但し、全部が物理的手段によってシート
１２上に含まれることはない。「全部が含まれることは
ない」という語は、流体全体を１枚の壁または複数個の
壁のような物理的手段だけによって囲うことがないとい
う意味を表わしている。例えば第４図において、流体は
、底部および側壁を形成しているシート１２および連続
した突起部３６によって部分的に囲われているが、天井
部の壁はなく、流体は完全に囲われてはいない。

シート１２上に特別な囲い構造を設けない場合は、例え
ば尿、血液等の体液の流体容積は約５〜２００μ　の量
で使用できることが判明した。試薬検査または分析に使
用する代表的な流体容積では、約２０〜１００μ　の小
滴サイズで充分操作できる。流体容積は、支持体を動か
す好適なメカニズム（図示していない）によって、１つ
の位置または１組のウェル２０から他の位置へと移動し
、そこで、流体容積の新たな反応または処理を行うこと
ができる。

支持体１４は、ディスペンサー・ロールに巻かれ、出口
にあるロールによって巻き取られるストリップ、テープ
またはシートの形で提供することができる。ロールを駆
動する通常の機械装置を使用することができる。また、
マイクロプロセッサ−の装置および手法を用いる駆動装
置の制御を都合よく適用して、自動システムを構成する
ことができる。流体試料に完全に作動させることにより
、流体容器はシステム内を移動して処分位置に至り、吸
引その他の手段によってシートから流体を除去する。処
理により、使用済みになったシート部分は切断さ、れ、
安全処分用の好適な容器内へ処分することかできる。

流体を保持し、流体を透過しない可撓性のあるシートＩ
２は、種々の形のエラストマーを用いて調製できる。例
えばラテックス、シリコンゴム、スチレン・ブタジェン
、ポリウレタン等が有用であることが判明した。硬質の
支持体１４は金属およびプラスチック等の通常の好適な
物質から作成できる。

ウェル２０は異なる大きさのものを備えることができる
。単一の流体容積を異なった大きさのウェルに適合させ
得ることは容易に理解できよう。

もし仮に、流体支持体が硬質の容器等であったら、流体
容器は、個々にあるいは集合的に、これをウェルから取
り除き、そして新しい位置に移動させなければ、支持体
機械装置を横断して流体容器が自動的に移動することは
できない筈である。シート１２は可逆的に変形し得るか
ら、適用する変形力を解除すれば、シート１２は事実上
光の方向へ戻り、それによってシート１２および流体小
滴１６は別の位置へ移動することができる。

支持体１４は別の支持体、即ち支持層１８と組合わせて
示しであるが、この支持層構造は巻かれた縁、ビーズ、
突起部、または分厚＜Ｌｔこ部分の形で、直接シート１
２を形成することが可能である。あるいは、シート１２
はどのような支持体をも新たに加えることなく使用する
ことができる。

但し、このような配置では、シート１２の弾性体特性の
ため自動化を行う際に、一層複雑な供給メカニズムが必
要となる。

第３図は、この発明の装置に用いるシステムの略図であ
る。主要支持体は自動化され、コントロールされている
移動装置（図示されていない）によって支持体１４の表
面を横切って移動するように適合させであるロールの形
に巻かれたテープ１２として都合よく構成されている。

支持体１４のウェル２０を形作っている。このノステム
は、流体供給装置２８、試薬供給装置３０、分析装置３
２および処理装置３４を具備している。これらの諸単位
は、シート１２表面真上の位置に配設されている。更に
、使用済みテープを巻取って系外に除くため、テープ巻
取装置が備えられている。テープまたはシートは、流体
および試薬の供給に対応して、テープまたはソートの位
置を索引手段によって示すため、流体供給装置２８およ
び試薬供給装置３０と個々に、または−緒に組合わせた
索引装置を含むことができる。真空源３８は導管２６を
介して提供され、ウェル２０とつながっており、流体調
節手段（例えば、弁ＣｌＳＣ２およびＣ３）によって調
節される。

代表的態様では、流体供給装置２８から流体小滴をシー
ト１２の上に供給する。次いでこの小滴は、硬質支持体
！４の上を横切って、水平に、直線的に移行し、真空源
が作動できるウェル２０の上の位置へ来る。所望により
、試薬を供給するため試薬供給装置３０を配設する。真
空源を作動すると、シート１２はウェル２０の中へ、そ
の表面輪郭の形に沿って伸張し、新たな流体を入れるの
に好適な容器を形作る。もし好適ならば、供給装置３０
から試薬を加え、試薬と試料容積との混合を促進するた
め真空源の圧を調節する。その位置で、またはシステム
内の更に好適な他の位置があればその位置で、通常の分
析装置３２により混合した流体試料の分析を行うことが
できる。ここで、例えば遠隔部位で分析を実施する場合
、または好適な検出プローブ等を使用することによって
ウェル内で直接試料の分析を行う場合に、ピペットまた
はその他の吸引手段によって試料をウェルから採取する
ことを含むことができる。分析が完了した後、真空の適
用を止めると、可撓性のあるテープは元の形に戻る。次
いで、テープ、ストリップを硬質支持体１４に沿って処
理装置３４の下へ移動し、可撓性シート上に残存してい
る流体を除去する。その後、シートを巻取り、完全な方
法で切断、保存または供給することができる。独立した
流体供給装置、試薬供給装置および流体除去装置を記載
したが、こイしらの機能は個々の適用によって、便宜的
にいろいろ組合わせることができる。

例えば、流体試料および試薬を共に供給するのに単一の
吸い上げ装置を使用することも、必要に応じて可能であ
り、また分析試験の完了後、混合した流体試料を除去す
ることもできる。ここに例示したシステムのさまざまな
修飾は、特殊適用もしくは機器の配設に応じて自明であ
り、即ち、流体内の物質の検出および／または測定のた
めの多くの粒子または物質検出を含むことができる。

そのような応用の１つは、ヒトの体液に含まれる物質の
検出および／または測定を行う医学的診断領域である。

例えば、この発明を光ファイバー・プローブ（探針）お
よびその機器類を利用して、探針から発せられる異なっ
た信号強度を検出することができる。光プローブは、接
合部（代表例はＹ字型連結器）によって連結される人力
ファイバーと出力ファイバー（または検出器ファイバー
）から成る。光ファイバーには探針チップがあり、この
発明によって作成した流体容器内に含まれる流体試料に
、このチップを伸ばして入れることができる。光プロー
ブを通って伝達される電磁波の入射光束の照射によって
生じる試料の蛍光が、試料内の被検物質量に依存するよ
うに、通常、蛍光色素または蛍光粒子を流体試料内に添
加する。流体試料から発せられる信号を探針チップから
検出器ファイバーへ伝達して出力信号を生じ、これを検
出器で捕捉する。検出器はフォトンを受取り、強度の異
なる信号を区別できる形に変換する装置である。光電子
増倍管はその代表例である。

蛍光が得られる容積は、光ファイバーの構造によって決
定される。容積の形は、普通円錐形である。光ファイバ
ーは、代表的にはコア領域および１個のクラプディング
領域から成っており、その直径および相対屈折率から、
円錐の半角（ｈａｌｆａｎｇｌｅ）および円錐の最小直
径（ファイバー先端における）の両者が決まる。有効軸
長は、励起ビームとファイバー先端Ｊ−らの軸距離の増
加に伴って減衰する励起光強度の減衰速度によって決め
る。

この速度は円錐の半角（即ち、ファイバー受容角）によ
って決まり、半角が大きい程、強度減衰速度は増加し、
従って、有効円錐長は短縮する。また有効軸長も、ファ
イバーよりはるかに供給源からファイバーが信号を捕集
する効率の減衰速度によって決まる。この速度はまた、
ファイバー受容角にも依存している。角が大きいと、捕
集効率の減衰は短かい軸距離で始まる。また、媒質の光
散乱性および光吸収性も強度減に影響する。

使用する代表的な光ファイバーは、一般に約５ミフロン
〜約５００ミクロンの直径を有し、普通約１０ミクロン
〜１００ミクロンである。効果的な試料容積の円錐半角
は、一般に約８°〜約６０゛である。多くは約１００〜
約３５°である。軸の効果的な長さもまた、一般に約０
．５〜約１０フアイバー直径の範囲で著しく変化し、多
くは約１〜約５フアイバー直径である。

特に有用な光フアイバー装置は、商業的に入手可能なカ
プラーとして知られる装置であり、便宜的に入力口（［
ｌ起光が供給される）、ブロープロ（試料中に浸漬する
）および検出器口と呼ばれる３個の端末口を有する。こ
の発明の使用に都合の良い形では、入力口から入る実質
上すべての光線がブロープロに伝達されるようにファイ
バーを連結する。ブロープロから入射する光（蛍光体か
ら）は、１部を入力口へ、また１部を検出器口へ送るた
め、コンジット接続部で分配することができる。あるい
は実質上すべての蛍光を検出器口へふり当てるために、
接続部で２色性鏡を使用することもできる。このような
装置は、商業的な供給先［例えば、カブトロン・インコ
ーホレーテッド（ＫａｐｔｒｏｎＩｎｃｏｒｐｏｒａｔ
ｅｄ、　Ｐａ１ｏ　　Ａｌｔｏ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉ
ａ）］から入手できる。

励起光は、全試料または試料の主要部分を励起光で照射
することによって提供できる。別法として、一層好まし
くは光ファイバーによって励起光が提供できるので、観
察する試料容積は照射した容積に比例している。

この発明は、被検物質量が総蛍光量または蛍光変動の観
察パターンに影響する試料内にある被検物質の測定に利
用できる。被検物質はリガンドおよび、それと同種の受
容体から成る特異的結合対の構成員である。訳料容積か
ら発する蛍光を受取るのに光ファイバーを使用する。蛍
光変動を観測するため、粒子が容積の内外を移動してい
る単一容積を長時間にわたって観察するか、または複数
個の容積を同時に、または連続的に走査するか、または
その両者を組合わせることによって複数個の容積の観察
を行なう。一定濃度から発する蛍光の差を予め測定した
容積の観測パーセントは、媒質内にある被検物質量と関
連づけることができる。

蛍光変動は、粒子および連続した媒質を種々組合わせる
ことによって達成できる。例えば、非蛍光性溶液内で一
定した強度で蛍光を発する粒子、非蛍光性溶液内で強度
を変えて蛍光を発する粒子、蛍光性溶液内で非蛍光性で
ある粒子および蛍光性溶液内で蛍光性である粒子を含ん
で組合わせができる。そのうえ、蛍光変動が、非蛍光性
粒子が蛍光性になった粒子または蛍光性粒子が非蛍光性
になった粒子の集合の結果であることもある。粒子には
天然に産生ずるポリマーまたは合成ポリマーの両者を含
み、天然粒子はピリオンおよび細胞等、例えば血球およ
び細菌等が含まれる。粒子の大きさは０６０５〜１００
μと変化し、なかでも合成粒子は一般に０．１μ〜から
ｌθμの直径である。

前記の装置および方法は、多数のプロトコールおよび試
薬と共に蛍光検定に使用できる。１群のプロトコールは
、液体全体の蛍光を測定することを含んでいる。別の１
群は蛍光粒子を測定することから成っている。この群は
、更に均一に蛍光を残存している粒子に分けられ、即ち
、基本的に蛍光性と非蛍光性である２つの粒子集団があ
って、ある一定水準以上の蛍光を陽性または陰性の結果
とするということである。他の１群は、蛍光を発する分
子を抗体（Ａｂ）に直接結合させ、次いでこれを更に細
胞に直接結合させるプロトコールを含んでいる［米国特
許出願第３９７２８５号（１９８−２年７月１２日提出
参照］。

１つの方法では、粒子が不均一に蛍光を有する場合があ
る。ある粒子に蛍光消滅体標識を結合させた結果として
、その粒子が非蛍光となる。例えば、被検物質と類似の
リガンドを粒子に結合させて蛍光粒子を作成することが
できる。木炭粒子は抗リガンドと結合することができる
（リガンドと特異的に結合する受容体）。検定媒質内に
、被検物質を含んでいる試料、蛍光粒子と結合している
リガンドおよび木炭粒子と結合している抗リガンドを組
合わせることによって、予め決定した期間、蛍光粒子に
結合している木炭粒子の数は、媒質内の被検物質の量に
よって決まる。従って、時間１゜に、試料容積数を測定
し、これらの試料容積において蛍光が閾値上りも大きく
なるパーセントを決定する。間隔をおいて、時間ｔ、の
時に、これと同じ測定を反復する。閾値上りも大きい試
料容積の変化の割合は、媒質内にある被検物質量に比例
する。この分析から、リガンドおよび抗リガンドの非共
有結合が介する木炭粒子の蛍光粒子への結合によって、
蛍光粒子の完全な消滅またはかなりの消滅が得られるこ
とが推論された。全蛍光のうち、僅かのパーセントだけ
が木炭粒子によって消滅される場合は、分析は、異なっ
た蛍光を有する異種の粒子集団と基本的に同一であろう
。

異種の蛍光粒子集団は多くの方法によって起こり得る。

例えば、粒子の集合または凝集が起こる。

被検物質が、結合部位が多価である受容体または抗体で
あることがある。多価受容体は粒子間の架橋として作用
するため、蛍光粒子はリガンドと結合することができる
。このようにして、媒質内に存在している被検物質の量
多ければ多い程、生成する凝集体数は増加する。そこで
、対象とする粒子を、２個またはそれ以上、または３個
またはそれ以上の粒子の凝集体である粒子として選ぶこ
とができる。そのうえ、好適な電子的手段によって、全
粒子数合計を数えるだけではなく、各集団毎の構成粒子
数を数えることによって凝集体の大きさを決定すること
ができる。凝集の大きさが増加すると、凝集粒子の蛍光
も増加するが、それは凝集体に含まれている粒子数の増
加に対して必ずしも直線的ではない。

異種集団を有する場合に対する次の方法は、蛍光粒子の
消滅体の結合によって蛍光が部分的にしか消滅しない場
合について、既に一部検討した。

別法として、非蛍光粒子がある場合、蛍光分子は媒質内
に含まれる被検物質量または粒子上にある結合部位の数
に比例して、粒子と結合することができる。例えば、抗
リガンドに結合し得る蛍光分子があるとする。リガンド
は非蛍光粒子と結合できる。抗リガンドと結合した蛍光
体を被検物質を含有している試料と結合させると、被検
物質は抗リガンドの結合部位を満たすことができ、残っ
た結合部位は試料内の被検物質の量と比例する。媒質に
リガンド結合している粒子を加えると、残った蛍光体を
結合した受容体は粒子と結合して、異なった蛍光粒子の
分布を示す。

もう１つの手法も、粒子凝固を使用することによって説
明できる。この手法は非蛍光粒子を使用し、次の段階で
蛍光を与える。即ち、試料容積内に凝集があると、観測
した蛍光がかなり減少する筈である。これらの粒子では
、非蛍光であるが、蛍光励起光に対して事実情不透明で
ある。このようにして、凝集容積よりも実質的に大きい
容積内の蛍光の検出を妨害し、実質的な影を作る。

更に、異種蛍光粒子集団を得るもう１つの方法は、非蛍
光粒子に蛍光標識を付けることである。

例えば、非蛍光粒子が細胞表面に複数個の抗原を有する
細胞であり、多くの各抗原が存在できる。

特異的表面抗原に蛍光標識抗体を使用することによって
、特異的な非蛍光細胞の１組が蛍光となる。

そのような細胞の検出ま細胞鑑別の望ましい方法であり
、例えば、赤血球細胞（ＲＢＣ）のグループ分類および
型判定がある。例えば、ＡＢＯ型分類において、抗Ａ抗
体に蛍光標識を結合した場合、結合が起こり、もし試料
がＡ型またはＡＢ型血液のＡ抗原を含んでいれば、Ｂ型
またはＯ型面液を含んでいる被検物質よりも、細胞蛍光
がはるかに増加する筈である。

抗体以外にも、ある種のレクチン類はＲＢＣ表面抗原と
種々の程度で結合することが知られており、蛍光測定に
使用するのに都合よい受容体である。

ある状態では、細胞表面にある結合可能な部位を実質的
に飽和することがあり、そのため、非蛍光細胞と、かな
り均一な蛍光を有する細胞とのただ２つの集団に近付く
が、通常は蛍光濃度は分布される。

現在は好ましくないが、赤血球の型判定または赤血球抗
原または抗体の識別に、蛍光粒子を検出可能な信号提供
に使用する測定で、赤血球を蛍光消滅剤として効果的に
使用できる。赤血球抗原と結合する物質（通常、抗体ま
たはレクチン類−以下「受容体」という）は蛍光粒子と
結合する。粒子結合体の溶液を赤血球、例えば全血と好
適な緩衝液と共に加える。受容体に特異的な結合部位ま
たは決定部位を有する抗原が赤血球に存在していると、
結合粒子は、蛍光消滅剤として作用する赤血球を結合す
る。

また、赤血球抗原に対する抗体の存在を測定することも
できる。３種の異なる手法を用いることができる。１つ
は、試料内の特異抗原に対する抗体機の増加に伴なって
細胞の蛍光体の減少することを観察することによって、
既知グループの試験赤血球上にある抗原に対して、蛍光
標識抗体を血漿または血清試料内にある抗体と競合させ
る方法である。別法は、試験赤血球を蛍光染色し、血清
と混ぜると、特異的抗体が存在していれば、それによっ
て蛍光細胞が凝集する方法である。３番目の方法は、蛍
光ビーズを対象とする表面抗原と結合させ、試料内に存
在している抗体が、型の既知の赤血球および蛍光粒子と
結合している抗原との間の架橋物質として作用する方法
である。この状態では、蛍光の減少は抗体の存在を示し
ている。

蛍光体の高い消光係数が望ましく、１００１００Ｏ０’
Ｍ−’よりはるかに過剰であり、好ましくは、１００１
００Ｏ００’Ｍ−’より過剰であるべきである。また、
蛍光体は高い量子生産を有するべきで、好ましくは０．
３〜１．０であるべきである。

更に、蛍光体は大きいストークス・シフトを有すること
が望ましく、好ましくは２０ｎｍより大きく、一層好ま
しくは３０ｎｍより大きい。即ち、蛍光体は、吸収極大
と発光極大間の波長に事実上幅、即ち、差があることが
好ましい。

多くの望ましい特性を有する蛍光体の１群は、キサンチ
ン色素であり、３，６−シヒドロキシー９−フェニルキ
サントヒトロールから誘導されるフルオレスセイン、お
よび３．６−ジアミツー９−フェニルキサンチンから誘
導されるローザミツおよびロダミンを包含している。ロ
ダミンおよびフルオレスセインは９−０−カルボキシフ
ェニル基を有し、９−０−カルボキンフェニルキサンチ
ン誘導体である。

これらの化合物は、フェニル基に置換基を有し、または
有しないものとして、商業的に入手できる。

蛍光を発する化合物のもう１つの群は、α位またはβ位
にアミノ基を有するナフチルアミン類であり、通常、α
位にアミノ基を有する。ナフチルアミノ化合物に含まれ
るものは、ｌ−ジメチルアミノナフチル−５−スルホナ
ート、ｌ−アニリノ−８−ナフタレン・スルホナートお
よび２−ｐ−トルイノニル−６−ナフタレン・スルホナ
ートである。対象となる他の蛍光体は、例えばウンベリ
フェロン等のクマリン類、および、例えばＴｂ、Ｅｕ等
の希土類金属キレート類である。蛍光体に関する開示は
、ブランドら、アニュアル・レビュー・オブ・バイオケ
ミストリー（Ａｎｎ、　Ｒｅｖ。

Ｂ　ｉｏｃｈｅｍ、）、４１巻、８４３〜８６８頁（１
，９７２年）およびストライアー、サイエンス（Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ）、１６２巻、５２６頁（１９６８年）に見ら
れる。

標準的な手法を用い、好適な粒子を蛍光体と結合させて
、蛍光を発するビーズまたはミクロスフェアを作成する
。蛍光を発する粒子は商業的に入手できる。蛍光ビーズ
は大きさおよび組成が幅広く異なる。通常、ビーズは不
活性物質から作られ、複数個の蛍光を発する難染性の官
能体を含んでいる。ビーズは蛍光を発する官能体の濃度
を充分にすることによって、ビーズ当たり多量の信号を
備える筈である。多くの有機性ポリマーがビーズとして
使用でき、例えばポリスチレン、ポリメタクリル酸エス
テル等が用いられ、または無機性ポリマー、例えばガラ
スまたはそれらの組合わせが用いられる。重合体組成物
の個々の選択は、便宜を図る上で重要な１つである。

この蛍光ビーズに受容体を共有結合または非共有結合的
に結合する。受容体は、モノクロナール抗体を含む抗体
、またはレクチン類であって、これらの抗体は特異ＲＰ
Ｃ表面抗原または、そのようなＲ８０表面抗原の決定部
位を有する抗原またはその他の重要な抗原と特異的に、
即ち、識別的に結合する。

受容体は、広く文献に記載されている手法によって蛍光
ビーズに吸着する。その手法はここに反復する必要もな
いであろう。別法として、受容体は通常の手法によって
共有結合的に結合できる。

測定の１例を示すと、緩衝水溶液に、１〜５０容積％の
赤血球を含む赤血球試料を、はぼ等容積の結合型蛍光受
容体溶液と混合する。対照として、等容積の蛍光性Ａｂ
溶液を、Ａｂ特異性を欠いている等容積のＲＢＣｓと混
合する。混合液溶液は０℃以上、約３７℃までの緩和な
温度、好ましくは約１５〜２７℃で１２０分間まで、好
ましくは１〜１０分間、静置する。他の対照も使用でき
る。

遊離抗原、または抗体を標本として使用することらでき
、または結果を標準Ａ型、Ｂ型、０型血液または血清標
本と比較することもできる。

以上、この発明の説明を特定の図面に即して記載した。

しかし、この発明を特定の態様に関して記載しても、当
業者であれば、この発明の真の趣旨および範囲を逸脱す
ることなく各種の変更をなし得ることは、当前自明のこ
とである。これらの修飾は、すべてこの発明の範囲に包
含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一態様を示す平面図、第２Ａ図は、
第１時点で第１図の装置を２−２の線に沿って切断した
側断面図、第２Ｂ図は、第２時点で第１図の装置を２−
２の線に沿って切断した側断面図、第３図はこの装置を
用いて行う分析システムの略図、第４図および第５図は
この発明の別の態様の流体支持体の、それぞれ平面図お
よび側断面図である。 ＩＯ・・・装置全体、　　　　１２・・・シート、１４
・・・支持体、　　　　　１６・・・試料、１８・・・
支持層、　　　　　２０・・・ウェル、２６・・・導管
、　　　　　２８・・・流体供給装置、３０・・・試薬
供給装置、　３２・・・分析装置、３４・・・処理装置
、　　　３６・・・膨出部、３８・・・真空源。 特許出願人　シンテックス（ニー・ニス・エイ）インコ
ーホレイテッド 代　理　人　弁理士　青　山　葆　ほか１名手続補正書
（自発） 昭和６１年２月５日 流体取り扱い装置および取り扱い方法 ３３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国カリ７オルニア９４３０４、パー
口・アルド、ヒルビュー・アベニュー３４０１番名称　
　シンテックス（ニー・ニス・エイ）インコーホレイテ
ッド ４、代理人 ５、補正命令の日付：　自発 ７、補正の内容 明細書中、次の箇所に「μ」とあるを「μで」に訂正す
る。 第６頁第４行 同頁下から２行 第１２頁第９行 第１５真下から７行 第１７頁第６行 同頁第８行

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体容積を可逆的に変形可能な支持体上に置き、
   この支持体を変形することを特徴とする、流体容積全体
   のパラメーター勾配を低減する方法。
2. （２）物理的な囲い手段なしに流体容積を可逆的に変形
   可能な支持体上に置く、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
3. （３）変形力を少なくとも１回支持体に加え、次いで除
   くことによって変形を行うことから成る、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。
4. （４）支持体を変形して流体容積の囲い手段を構成する
   、特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）支持体が実質的平面に保たれており、支持体の変
   形が支持体の平面に対して垂直に起こる、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。
6. （６）流体試料を受ける可逆的に変形可能な第１支持体
   、 第１支持体へ流体の一部を供給する手段、および第１支
   持体を変形する力を加え、上記第１支持体上にある流体
   部分の混合を行う手段 を含んでいる、流体混合装置。
7. （７）第１支持体の下方に位置し、単一または複数個の
   位置で第１支持体部分を保持している硬質の第２支持体
   を含んでいる、特許請求の範囲第６項記載の装置。
8. （８）第２支持体上の少なくとも一部に、第１支持体を
   実質的に水平に移動させる手段を含む、特許請求の範囲
   第７項記載の装置。
9. （９）第１支持体が弾性体シートから成る、特許請求の
   範囲第６項記載の装置。
10. （１０）液体を透過しない可撓性のシート、このシート
    を保持し、このシートに近接して少なくとも１個の選ば
    れた輪郭を有するウェルを形作っている実質的に硬質の
    支持体、およびこの選ばれた輪郭にシートを可逆的に適
    合させる手段 を含んでいる、流体取り扱い装置。
11. （１１）シートを支持体に対し相対的に移動し得る手段
    を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置。
12. （１２）適合手段が、複数回シートを適合し解除する操
    作をなし得る、特許請求の範囲第１０項記載の装置。
13. （１３）物理的囲い手段なしに、シート部分の特定位置
    に選ばれた流体容積を保持すべく操作し得る表面特性を
    有する可撓性のある弾性体シートを含み、上記シート部
    分が実質的に水平な平面である場合は、シートは外力の
    適用によって変形して流体容積の囲い手段を形成するに
    充分な厚さである、選ばれた流体容積の支持体。
14. （１４）シートを供給する第１回転性手段、シートを受
    容する第２回転性手段、およびこの第１および第２回転
    性手段を単位組立て物として連結する手段を含む、特許
    請求の範囲第１３項記載の支持体。
15. （１５）液体を透過しない可撓性のシート、このシート
    を保持し、このシートに近接して少なくとも１個の選ば
    れた輪郭を有するウェルを形作っている実質的に硬質の
    支持体、 この硬質の支持体に付随し、選ばれた輪郭にシートを可
    逆的に適合させる手段、 流体容積をこのシート上に供給すべく配設された流体供
    給手段、および 試料内に存在する要素を検出する手段 を含んでいる、要素を含有すると推測される流体試料内
    の要素の存在を検出する装置。
16. （１６）実質的に平坦な、液体を透過しない可逆的に変
    形可能な支持体に、流体の新たな物理的囲い手段を設け
    ることなく流体容積の一部を加え、この支持体に充分な
    攪拌を生じるに足る垂直な変形力を加え、次いでこれを
    解除して、支持体の破裂を生じることなく、加えた流体
    を混合することを含む、流体混合方法。