流体分注装置
流体分注装置が、流体リザーバ及び分注アセンブリを含む。分注アセンブリは、流体リザーバから所定量の流体を受け取るように構成された計量チャンバを定めるハウジングと可変部材をと含む。可変部材は静止位置から排出位置へ変形し、この変形により、計量チャンバの容量が変化し、この結果、計量チャンバ内の流体圧力が変化する。計量チャンバ内の流体圧力の上昇により、計量チャンバ内の所定量の流体が排出され、計量チャンバ内の流体圧力の低下により、流体が流体リザーバから計量チャンバに流入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体サンプル処理システムに関し、特に、生体サンプル処理システムで使用することができる流体分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試験を実行する間、組織標本を含む試験スライド上に試薬などの液体を分注することがしばしば必要となる。例えば、潰瘍組織を分析する際には、組織の薄く切り取った部分をスライド上に置き、所定量の液体試薬を組織上に分注するステップを含む様々なステップを通じて処理を行うことができる。事前に選択した一連の試薬を試験スライドに正確に加えるために自動試薬流体分注装置が開発されてきた。
【０００３】
公知の試薬分注システムの１つの例が、Ｋｒａｗｚａｋ他に付与された米国特許第５、２３２、６６４号に示されている。このシステムでは、試薬分注トレイが複数の試薬容器を受け取るとともに、試薬を受け取るためのスライド上に選択した試薬容器を位置決めするための手段を含むことができる。エアシリンダ又は同等のアクチュエータが個々のカートリッジと接触して、バネ付勢した変位部材を動かす。バネ付勢した変位部材がシリンダ内で摺動することによりシリンダ内の試薬量が減少し、この結果試薬流体がスライド上に加えられるようになる。
【０００４】
このようなシステムに関連する１つの欠点として、分注システムが、多くの場合シリンダの内側面に密封接触している摺動プランジャを利用する点が挙げられる。この結果、このようなシステムの耐用年数は、プランジャとシリンダとの間の磨耗によって限られるようになる。摺動プランジャ及びシリンダ構成を含むシステムでは、プランジャシールを正確に取り付けて、プランジャの変位方向が変化する間に流体シールが摺動面の間で維持されるようにすることも必要とされる。これらの欠点に即して、プランジャとシリンダとの間の摺動シールに依拠しない試薬分注システムの必要性が存在する。
【０００５】
従来の試薬分注システムに関連するさらなる欠点として、取付アセンブリの取付用開口部内の個々のカートリッジが潜在的に位置ずれする点が挙げられる。この欠点に即して、同様の形状の取付用開口部内で自己整合するように形成されたカートリッジを含む試薬分注システムの必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許番号５、２３２、６６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、摺動プランジャとシリンダとの間の摺動シールを必要とせずに、少量の流体を正確に分注することができる流体分注カートリッジを提供することにより、公知の流体分注装置の上述の及びその他の欠点を大幅に解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、流体リザーバと、可変部材を利用して計量チャンバ内の容量変化を生み出す分注アセンブリとを含む流体分注カートリッジに関する。１つの実施形態では、分注アセンブリは、第１のバルブアセンブリ及び第２のバルブアセンブリなどの計量部品を含み、これらの部品が、計量チャンバ内への及び計量チャンバからの流体の流れを制御する。可変部材は、流体リザーバから計量チャンバへ流入する望ましい流体量を計量すべくバルブ部品と共に動作し、その後、計量した流体を計量チャンバからカートリッジ外部へ排出する。この計量した流体は、流体槽又はスライドなどの任意の所望の対象上に排出することができる。
【０００９】
ある実施形態では、計量部品は、外力で作動するポンプアセンブリと連動して、可変部材を排出位置に変形させるべく動作し、これにより、計量チャンバ内で圧力の上昇が生み出されるようになる。この上昇により、計量チャンバと外部環境との間に圧力差が生じ、この圧力差により第２のバルブが開き、計量チャンバの中身を排出できるようになる。ポンプアセンブリから外力が排除されると、可変部材は自身の静止位置へ戻ることができ、リザーバと計量チャンバとの間に圧力差が生み出されるようになる。この圧力差により第１のバルブが開き、流体がリザーバから計量チャンバへ流入できるようになる。
【００１０】
可変部材はダイヤフラムであることが好ましく、ポンプアセンブリの変位部材又はピストンがダイヤフラムに結合されて、ピストンの動きによりダイヤフラムが変形するようになることが好ましい。ダイヤフラムが排出位置へ変形することにより、計量チャンバの容量が減少するようになり、その結果圧力の上昇がもたらされる。ピストンをスプリングで付勢して、ダイヤフラムを静止位置に戻すこともできる。ピストンの露出部分に隣接してポンプアセンブリの外側にソレノイドなどのアクチュエータを配置することにより、ソレノイドの動きを利用してピストンを動かすことができる。
【００１１】
流体分注カートリッジを配置することができる複数のステーションを含む流体分注システム内で、本発明の流体分注カートリッジを任意で使用することができる。ステーションは取付用開口部を含み、この開口部は、対応する外部アクチュエータアセンブリに隣接するカートリッジを受け入れるような形状にされることが好ましい。カートリッジは、重力に依存して自身のそれぞれの取付用開口部内に収まるものであってもよいが、これらのカートリッジは、任意で取付アセンブリを使用して流体分注装置に解放可能に取り付けられる。取付アセンブリの１つの例は、カートリッジ上に取り付けられたタブを含み、このタブが、それぞれの取付用開口部に隣接するスロットに受け入れられる。タブがスロットに受け入れられたときにスロット内によりきつく嵌まるように、タブはくさび形であってもよい。
【００１２】
本発明の追加の態様は、似たような形状のカートリッジを位置合わせするように形成された取付用開口部を含む流体分注装置を含み、カートリッジと開口部との断面輪郭は一致する。１つの実施形態では、カートリッジと取付用開口部との断面輪郭が一致し、この断面輪郭によりカートリッジを一方向にのみ取り付けできるようになる。
【００１３】
本発明のこれらの及びその他の特徴及び利点は、全体にわたって同じ参照数字が同じ部品を示す添付図面と共に本発明の以下の詳細説明を読むことにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による流体分注装置の実施形態の正面図である。
【図２】ラインＡ−Ａで切り取った図１の流体分注装置の断面図である。
【図３】図１の流体分注装置の分解図である。
【図４】完全に閉鎖した構成における図１の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図５】部分的に開放した構成における図１の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図６】部分的に開放した構成における図１の流体分注装置の一部分の別の断面図である。
【図７】本発明による流体分注装置の実施形態の正面図である。
【図８】ラインＥ−Ｅで切り取った図７の流体分注装置の断面図である。
【図９】図７の流体分注装置の分解図である。
【図１０】完全に閉鎖した構成における図７の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図１１】部分的に開放した構成における図７の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図１２】部分的に開放した構成における図７の流体分注装置の一部分の別の断面図である。
【図１３】本発明による流体分注装置を使用することができる流体分注システムの上面図である。
【図１４】図１３の流体分注システムの垂直断面図である。
【図１５】本発明による流体分注装置を取り付けることができる流体分注システムの一部分の断面図である。
【図１６】流体分注システムの一部分の上面図である。
【図１７】本発明による流体分注装置を組み込んだ流体分注システムの実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の段落では、添付図面を参照しながら実施例により本発明について詳細に説明する。この説明の全体にわたって、図示の好ましい実施形態及び実施例は、本発明を限定するものではなく、いくつかの例であると見なすべきである。本明細書で使用する「本発明」とは、本明細書に記載する発明の実施形態の任意の１つ及び任意の同等物のことを意味する。さらに、本明細書を通じて「本発明」の様々な（単複の）特徴について言及する場合、特許請求の範囲に記載される全ての実施形態又は方法に、これらの言及した（単複の）特徴が含まれなければならないことを意味するわけではない。
【００１６】
図１〜図３は、本発明による流体分注装置１０又はカートリッジの好ましい実施形態を示す図である。流体分注カートリッジ１０は、一般に、流体分注アセンブリ１４と流体連通している流体リザーバ１２を含む。流体リザーバ１２は、一般に、試薬又は洗浄液などの所定量の流体を入れておくように構成された容器である。リザーバ１２は、流体不透過性材料で構成された硬質なハウジングであることが好ましい。流体リザーバ１２はまた、交換式の流体ブラダ又はライナ（図示せず）を含むこともできる。リザーバは、化学的不活性プラスチック、例えばポリエチレン又はポリプロピレンなどの、流体を入れておくのに適した任意の材料で構成することができる点も理解されたい。リザーバの材料は、中身が外気により汚染されるのを防ぐためにガス不透過性であることが好ましく、これにより、リザーバに含まれる流体の保存寿命が延びるようになる。ライナ又はブラダを使用した実施形態では、ライナ又はブラダを支持する実質的に硬質なカバーを含むことができる。このような硬質なカバーはまた、取り扱い用の把持面、及びマーキング面を構成することができるので、例えば、表面に記載するか又はラベルを貼ることによりカートリッジ上に情報を記録することができる。
【００１７】
リザーバ１２は、リザーバ１２内部の圧力を外気圧と等しくすることができる圧力バルブ１６を含む。具体的には、圧力バルブ１６を使用してリザーバ１２内の圧力を一定にすることにより、リザーバ１２の中身の一部が分注アセンブリ１４を通じて分注された後、リザーバ１２内に真空が生成されないようにすることができる。圧力バルブ１６は、流体をリザーバ１２に流入できるようにする任意のバルブであってよい。図示のように、圧力バルブ１６は、一方向の「ダックビル」タイプの逆止弁であってもよい。受動逆止弁又は制御弁などの任意のバルブを圧力バルブ１６として使用することができる。
【００１８】
流体分注アセンブリ１４は、一般に、ポンプアセンブリ２０、計量チャンバ２１、リザーババルブ２２、ノズルバルブアセンブリ２３、及びノズル１９を含む。ポンプアセンブリ２０はさらに、可動式ポンプピストン２５と、ピストンスプリング２６と、ダイヤフラム２７などの可変部材とを含み、これらはポンプハウジング２４又はキャップと分注アセンブリハウジング２９の一部分２８との間に収容される。分注アセンブリハウジング２９の一部分２８とポンプハウジング２４とは一体に結合され、ピストン２５、ピストンスプリング２６、及びダイヤフラム２７を収容するポンプキャビティ３０を共同して定めるように構成される。本実施形態では、分注アセンブリハウジング２９から伸びた複数のタブによってポンプハウジング２４を所定の位置に保持することにより、ハウジング２４とハウジング２９との間に介入するダイヤフラム２７を用いてポンプハウジング２４を所定の位置にはめ込むことができるようになる。公知のあらゆるメカニズムによって、ポンプハウジング２４を分注アセンブリハウジング２９に結合することができ、例えば、ハウジング２４をハウジング２９に接着又は溶接することもできる。
【００１９】
ダイヤフラム２７は、実質上、静止位置と排出位置との間で変形することができる可撓性部材である。ダイヤフラム２７は、分注アセンブリハウジング２９の一部分２８に結合されるように構成された第１の取付部３１と、ピストン２５の内部端３３に取り付けられるように構成された第２の取付部３２とを含む。図２に示すように、ダイヤフラム２７は静止位置にあり、この位置では一般にボウル形である。静止位置では、ダイヤフラム２７の凹型内面は、計量チャンバ２１の一部を形成する変位空間３４を定める。計量チャンバ２１内の流体がダイヤフラム２７を通ってピストン２５の方向に流れ出さないように、ダイヤフラム２７の第１の取付部３１は、分注アセンブリハウジング２９の一部分２８に固定して結合され、流体密閉されることが好ましい。以下でさらに細述するように、第１の取付部３１は、分注アセンブリハウジング２９及び計量チャンバ２１に対して固定されており、ダイヤフラム２７は変形可能であるため、ポンプアセンブリ２０は、計量チャンバ２１内に圧力変化を生み出すための摺動流体シールを必要としない。
【００２０】
ポンプピストン２５は、ポンプハウジング２４内に摺動自在に収容される。ピストン２５の一部がポンプハウジング２４から外に伸びることにより、ピストン２５の外側部分に力を加えて分注アセンブリ１４を作動させることができるようになる。ポンプピストン２５の内部端３３は、ダイヤフラム２７の第２の取付部３２に結合される。ピストン２５とダイヤフラム２７とを結合することにより、ピストン２５の平行移動に伴ってダイヤフラム２７の第２の取付部３２が平行移動するようになる。ダイヤフラム２７とピストン２５とを結合することができる。図示のように、ダイヤフラム２７の第２の取付部３２は、ピストン２５の円周溝３９内に受け入れられる環状フランジ３８を含む。円周溝３９は、ピストン２５の内部端３３にほぼ隣接して配置される。
【００２１】
ピストン２５の外側部分は、ポンプキャビティ３０からポンプハウジング２４の開口部３６を通って伸びる外部端３５を含む。本実施形態では、ピストン２５の内部端３３と外部端３５との間の長さは、ダイヤフラム２７が静止位置と排出位置との間で動くときに、外部端３５が露出されたままになるように選択される（図５に示しており、後述する）。ピストン２５の外部端３５は、静止位置と排出位置との間でダイヤフラム２７を動かすためにピストン２５に外力を加えるための面を構成する。
【００２２】
ピストン２５に外力が加えられない場合は、スプリング２６を使用してピストン２５の位置を定めることができる。スプリング２６は、ダイヤフラム２７の第１の取付部３２とピストン２５のスプリング接触フランジ３７との間に介入される。例示の実施形態では、スプリング２６は、ダイヤフラム２７が静止位置に収まるように、圧縮され、ピストン２５を分注アセンブリハウジング２９のポンプ部２８から離して付勢するように構成される。ピストン２５を任意の所望の方向に付勢するようにスプリング２６を構成することができる。さらに、必要であれば、スプリング２６を複数のスプリング部材に置き換えることもできる。また、ピストン２５を所望の位置に付勢するためのスプリング力を提供するようにダイヤフラム２７を構成することもできる。さらに、ピストン２５及びスプリング２６を省略することにより、ダイヤフラム２７に直接外力が加わるようにすることもできる。
【００２３】
計量チャンバ２１は、液体を入れておくように構成されたキャビティであり、リザーババルブ２２と、ダイヤフラム２７と、ノズルバルブアセンブリ２３との間に配置される。計量チャンバ２１は、リザーバ１２から分注アセンブリ１４に流入する所定量の流体をカートリッジ１０から排出する前に入れておく空間を提供する。計量チャンバ２１は、任意の所望のサイズ又は形状であってもよい。計量チャンバ２１は、カートリッジ１０の個々の分注サイクル中に分注される容量とほぼ同等の容量を有することが好ましい。
【００２４】
リザーバ１２から計量チャンバ２１内への流体の流れは、通常、計量チャンバ２１とリザーバ１２との間に配置されるリザーババルブ２２によって調整される。本実施形態では、リザーババルブ２２は、受動的な一方向の「ダックビル」逆止弁である。ダックビルバルブの変形可能なフラップは、バルブの閉鎖時には互いに密閉し合い、バルブの開放時には互いに離れて隙間を形成する。
【００２５】
リザーババルブ２２の特性は、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間に所望の圧力差が生じたときに、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間の流体連通を可能にするように選択される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリの作動を利用して計量チャンバ２１内の流体圧力を変化させることにより、計量チャンバ２１内の流体圧力がリザーバ１２の流体圧力及び周囲環境と異なるようになる。本実施形態では、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いはリザーバ１２内の圧力が計量チャンバ２１内の圧力よりも弱い場合、バルブ２２が閉じるように構成される。リザーバ１２内の圧力が計量チャンバ２１内の流体圧力を選択したしきい値差だけ超えると、リザーババルブ２２が開く。リザーババルブ２２は、任意の公知の受動的な又は能動的なバルブであってもよい。このような能動バルブは、ソレノイドバルブ及び当業で公知の他の任意の能動的に制御されるバルブを含み、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００２６】
リザーババルブ２２に隣接して任意のフィルタ４４が含まれる。フィルタ４４は、流体がリザーバ１２からリザーババルブ２２に流入する前に流体をろ過するように構成される。図示のように、フィルタ４４は、リザーババルブ２２に破片屑が流入しないような大きさにされた狭いスロットを含むキャップであり、フィルタ４４は、リザーババルブ２２をハウジング２９内に保持する。また一方、例えば、メッシュ又は発泡体製のフィルタなどの任意のフィルタ装置を使用することもできる。
【００２７】
ノズルバルブアセンブリ２３を使用して、計量チャンバ２１からカートリッジ１０の外部への流れを調整する。ノズルバルブアセンブリ２３は、通常、計量チャンバ２１とノズル１９との間に配置される。本実施形態では、ノズルバルブアセンブリ２３は、ダイヤフラム５２及びバルブスプリング５６を含む受動バルブである。ダイヤフラム５２は、通り抜け開口部５３及び突出部５４を含む可撓性部材であり、分注アセンブリハウジング２９とノズル１９との間に介入される。計量チャンバ２１内の流体がシール面５８とダイヤフラム５２との間を流れないように、ダイヤフラム５２の周辺は分注アセンブリハウジング２９に含まれるシール面５８に結合される。通り抜け開口部５３が計量チャンバ２１の一部と位置合わせされることにより、ダイヤフラム５２の下面とノズル１９の上面とによって定められる容量の流体が、計量チャンバ２１からダイヤフラム５２を通過してバルブチャンバ５７へ流入できるようになる。
【００２８】
突出部５４は、ダイヤフラム５２の表面からノズル１９の方向に伸びる円錐形の突起である。以下でさらに細述するように、流体分注装置１４が静止状態又は充填状態にある場合、突出部５４は、突出部５４の外面が流体導管６０の表面を密封するように少なくとも部分的にノズル流体導管６０内に伸びる。突出部５４とノズル１９との間の密封の位置を導管６０の内部に置き、シールと導管６０の出口との間の空間の容量を最小にすることが好ましい。この容量を最小にすることにより、導管６０を詰まらせる可能性のあるこの空間における流体の蒸発の可能性が低減される。突出部５４は、導管６０の表面を密封するのに適した任意の方法で構成することができる。例えば、流体導管６０の断面形状が四角形である場合、突出部５４を角錐又は角錐台の形状で作製することなどにより、突出部５４を同様に四角形の断面で構成することもできる。
【００２９】
スプリング５６が分注アセンブリハウジング２９とダイヤフラム５２とによって定められるキャビティ６８内に配置され、開口部６９が設けられることにより、スプリング５６の圧縮中にキャビティ６８から空気を放出することができる。スプリング５６は、計量チャンバ内の流体圧力が周囲の圧力と同じか又はこれに近くなると、突出部５４を導管６０内に付勢するように圧縮して取り付けられ、流体が上記の圧力になったときに液だれを防ぐように選択されることが好ましい。しかしながら、スプリング５６はまた、ポンプアセンブリ２０の作動によりもたらされる計量チャンバ２１及びバルブチャンバ５７内の流体圧力の上昇により、ダイヤフラム５２の少なくとも一部がスプリング５６の付勢力に反して分注アセンブリハウジング２９に向かって上向きに動くようにも選択される。突出部５４は、ノズル１９から離れてダイヤフラム５２と共に動き、この動きにより突出部５４と導管６０との間の流体シールが除去される。この結果、加圧流体は、突出部５４を通ってノズル１９の導管６０を自由に貫流するようになる。
【００３０】
ダイヤフラム５２及びスプリング５６の特性は、計量チャンバ２１と外部環境との間に所望の圧力差が生じた場合、ノズルバルブアセンブリ２３が計量チャンバ２１とノズル１９の流体導管６０との間に流体連通をもたらすように選択される。本実施形態では、スプリング５６は、計量チャンバ２１と周囲との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、ダイヤフラム５２を閉鎖位置に保持する（すなわち、計量チャンバ２１と導管６０との間に流体連通が存在しない）ように構成される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリ２０を作動させて計量チャンバ２１及びバルブチャンバ５７内の流体圧力を変化させることにより、圧力が外部環境の流体圧力と異なるようになる。ノズルバルブチャンバ５７内の流体からダイヤフラム５２にかかる力が、スプリング５６からダイヤフラム５２にかかる力を超えると、ダイヤフラム５２が上向きに動かされて、ダイヤフラム突出部５４の外面と導管６０の内面との間に隙間が生じるようになる。この結果、流体は、計量チャンバ２１から導管６０を通って流れることができるようになる。さらに、ソレノイド又はその他の能動バルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。リザーババルブアセンブリ２２と同様に、ノズルバルブアセンブリ２３は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的に制御されるバルブであってもよい。
【００３１】
カートリッジ１０のからの任意の所望のフロー属性を生み出すようにノズル１９及び導管６０の構成を選択することができる。例えば、流体の流れる方向を定め、流体を幅広く噴霧し、或いは流体を飛沫化するように分注アセンブリ１４を構成することができる。流体導管６０の形状を選択することにより、及びポンプアセンブリ２０を調整して計量チャンバ２１内に所望の圧力上昇を生み出すことにより、ノズル１９を通過する加圧流体のフロー属性を望むように選択することができる。ノズル１９は、任意の材料で作製することができ、化学的疎水性の硬質プラスチック材料で構成して、排出後に液体の最後の一滴が漏れるのを防止できるようにすることが好ましい。また、図３に示すように、ノズルを分注アセンブリハウジング２９にタブで直接結合して、ノズル１９を所定の位置にはめ込むようにすることができる。上記とは別に、或いは上記に加えて、ノズル１９を接着剤及び／又は溶接により分注アセンブリハウジング２９に機械的に結合することができる。さらに、ダイヤフラム５２を介してノズルを分注アセンブリハウジング２９に結合することもできる。
【００３２】
カートリッジ１０を組み立てた後、リザーバ１２を試薬又は他の液体で望み通りに満たすことができる。一般に、リザーバ１２を最初に満たした直後は、計量チャンバ２１はほぼ空になる。カートリッジ１０の使用準備のために、ポンプアセンブリ２０を作動させることにより、分注アセンブリ１４に呼び水を行うことができる。以下の説明から理解されるように、ポンプアセンブリ２０の作動により計量チャンバ２１内の流体圧力が上昇し、この結果、計量チャンバ２１の中身がノズル１９を通じて排出されることになる。呼び水中、当初計量チャンバ２１を占めていた空気が排出され、リザーバ１２から流入する液体に置き換えられる。
【００３３】
図４〜図６を参照しながら、流体分注アセンブリ１４の動作について説明する。動作中、流体分注アセンブリ１４は、静止状態（すなわち、完全に閉鎖した状態）、排出状態（すなわち、ノズルバルブが開いて部分的に開放した状態）、又は充填状態（すなわち、リザーババルブが開いて部分的に開放した状態）のうちの１つで構成される。ポンプアセンブリ２０のピストン２５に外力が加わっていない場合、分注アセンブリ１４は静止状態にある。この状態では、リザーババルブ２２及びノズルバルブアセンブリ２３は閉じられており、リザーバ１２から分注アセンブリ１４内へ、又は計量チャンバ２１から分注アセンブリ１４外への流体の流れは存在しない。また、ダイヤフラム２７は静止位置にあり、変位空間３４は最大容積を有し、スプリング２６が圧縮されて、ピストン２５を計量チャンバ２１から離すように促す。本実施形態では、分注アセンブリ１４が静止状態にある場合、リザーバ１２及び計量チャンバ２１内の流体圧力は、外部の流体圧力とほぼ等しくなる。
【００３４】
図５を参照すると、スプリング２６によってピストン２５に与えられている力を上回るほどの外力をピストン２５に加えることにより、分注アセンブリ１４を排出状態に置くことができる。この力により、ピストン２５が矢印Ｂの方向に動く。ピストン２５が矢印Ｂの方向へ動くことにより、ダイヤフラム２７が、図４に示すボウル形の静止位置から、図５に示すほぼ平らな排出位置へと変形するようになる。ダイヤフラム２７の変形により、変位空間３４及び計量チャンバ２１の容量が減少し、この結果、計量チャンバ２１内の流体圧力が上昇する。計量チャンバ２１内の流体圧力の上昇に対応して、リザーババルブ２２は閉じたままとなる。しかしながら、ノズルバルブアセンブリ２３は、計量チャンバ２１内の流体圧力が十分に上昇した場合には開くように構成される。この結果、計量チャンバ２１内の加圧流体は、矢印Ｃで示すようにノズル１９を通じて排出される。
【００３５】
図６を参照すると、ピストン２５に対する外力が除去された後、分注アセンブリ１４は充填状態に入る。排出中、ピストン２５が平行移動し、スプリング２６は外力を受けて圧縮される。外力を除去すると、スプリング２６の圧縮力により、ピストン２５は計量チャンバ２１から離れて矢印Ｄの方向に平行移動する。ピストン２５がこの方向へ動くことにより、ダイヤフラム２７が排出位置から静止位置へ平行移動するようになる。この変形により、変位空間３４の容量が増加する結果となり、これにより計量チャンバ２１内に不完全真空（すなわち、リザーバ１２内の流体圧力及び外部圧力を下回る計量チャンバ２１内の圧力の低下）が生み出される。この不完全真空により、十分な圧力差が得られたときにリザーババルブ２２が開き、矢印Ｅで示すように、流体がリザーバ１２から計量チャンバ２１へ流入できるようになる。同時に、スプリング５６によりダイヤフラム５２上に加えられる複合力が、周囲の流体圧力によりダイヤフラム５２上に生じる力よりも大きくなるため、ノズルバルブアセンブリ２３が閉じられる。この構成では、計量チャンバ２１内の圧力がリザーバ１２内の流体圧力とほぼ等しくなるまで、流体はリザーバ１２から計量チャンバ２１へ流入することができる。計量チャンバ２１内の圧力がリザーバ１２内の流体圧力とほぼ等しくなると、リザーババルブ２２が閉じられる。
【００３６】
図７〜図８は、本発明による流体分注カートリッジの別の実施形態を示す図である。流体分注カートリッジ１１０は、前述した実施形態と同様の又は一致する部品を使用しており、このような部品については同様の参照数字で示している。流体分注カートリッジ１１０は、通常、流体リザーバ１１２、及び流体リザーバ１１２と連通する流体分注アセンブリ１１４を含む。流体リザーバ１１２は、一般に、試薬又は洗浄液などの所定量の流体を入れておくように構成された容器である。流体リザーバ１１２は、前の実施形態に関して上述したように構成することができる。
【００３７】
リザーバ１１２はまた、流体をリザーバ１１２に流入できるようにする圧力バルブ１１６も含み、この圧力バルブを使用してリザーバ１１２内の圧力を一定にすることにより、リザーバ１１２の中身の一部が分注アセンブリ１１４を通じて分注された後に、リザーバ１１２内に真空が生成されなくなる。
【００３８】
流体分注アセンブリ１１４は、一般に、ポンプアセンブリ１２０、計量チャンバ１２１、リザーババルブアセンブリ１２２、ノズルバルブアセンブリ１２３、及びノズル１１９を含む。リザーババルブアセンブリ１２２、ノズルバルブアセンブリ１２３、及びノズル１１９以外は、流体分注アセンブリ１１４の部品は上述の部品と同様のものであり、ここでは全詳細は説明しない。ポンプアセンブリ１２０は、可動式ポンプピストン１２５、ピストンスプリング１２６、及びダイヤフラム１２７を含み、これらは、ポンプハウジング１２４と分注アセンブリハウジング１２９の一部分１２８との間に収容される。
【００３９】
ダイヤフラム１２７は、実質上、静止位置と排出位置との間で変形することができる可撓性部材である。図２に示すように、ダイヤフラム１２７は静止位置にあり、この位置では一般に凹型ボウルの形状を成して、計量チャンバ１２１の一部を形成する変位空間１３４を定める。
【００４０】
ポンプピストン１２５は、ポンプハウジング１２４内に摺動自在に収容され、ピストン１２５の一部がポンプハウジング１２４から外に伸びることにより、ピストン１２５の外側部分に力を加えて分注アセンブリ１１４を作動させることができるようになる。ピストン１２５とダイヤフラム１２７とが結合することにより、ピストン１２５の平行移動に伴ってダイヤフラム１２７の一部が平行移動するようになる。ピストン１２５に外力が加えられない場合、スプリング１２６がピストン１２５を計量チャンバ１２１から離して位置決めし、この場合、ダイヤフラム１２７は静止位置に置かれる。
【００４１】
計量チャンバ１２１は、リザーババルブアセンブリ１２２と、ダイヤフラム１２７と、ノズルバルブアセンブリ１２３との間に配置された流体チャンバである。計量チャンバ１２１は、リザーバ１１２から流入する所定量の流体をカートリッジ１１０から排出する前に入れておく空間を提供する。
【００４２】
リザーババルブアセンブリ１２２は、リザーバ１１２から計量チャンバ１２１内への流体の流れを調整し、バルブアセンブリ１２２は、通常、計量チャンバ１２１とリザーバ１１２との間に配置される。本実施形態では、リザーババルブアセンブリ１２２は、ピストン１４５及びピストンスプリング１４６を含む受動的な一方向の逆止弁である。ピストン１４５は密閉位置と開放位置との間で可動であり、ピストンスプリング１４６はピストン１４５を閉鎖位置に付勢する。
【００４３】
ピストン１４５及びピストンスプリング１４６は、分注アセンブリハウジング１２９とリザーババルブキャップ１４８とが共同して定めるリザーババルブチャンバ１４７内に取り付けられる。キャップ１４８は、ピストン１４５が開放位置にあるときに、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に流体連通をもたらすように構成された試薬導管１４９を含む。キャップ１４８はシール面１５０を含み、このシール面は、ピストン１４５が密閉位置にあるときにバルブピストン１４５上のシール面１５１に選択的に隣接して、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の流体連通を妨げるように構成される。リザーババルブアセンブリ１２２は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的な（すなわち、能動的に制御される）バルブであってもよい。
【００４４】
スプリング１４６の特性は、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に所望の圧力差が生じたときに、リザーババルブアセンブリ１２２がリザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の流体連通を可能にするように選択される。本実施形態では、スプリング１２６は、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いはリザーバ１１２内の圧力が計量チャンバ１２１内の圧力よりも弱い場合、ピストン１４５をシール位置に付勢する（すなわち、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に流体連通が存在しない）ように構成される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリ２０の作動を利用して計量チャンバ１２１内の圧力を変化させることにより、計量チャンバ１２１内の流体圧力をリザーバ１１２の流体圧力と異なるようにすることができる。スプリング１２６と計量チャンバ１２１内の圧力とによってピストン１４５上に生じる複合力が、リザーバ１１２内の流体圧力からピストン１４５上に与えられる力よりも弱い場合、ピストン１４５が計量チャンバ１２１に向かって下向きに動かされることにより、シール面１５０とシール面１５１との間に隙間が形成されるようになる。この結果、流体がリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入できるようになる。具体的に言うと、リザーバ１１２内の圧力が計量チャンバ１２１内の流体圧力を選択したしきい値差だけ超えると、リザーババルブアセンブリ１２２が開く。リザーババルブアセンブリ１２２のピストン１４５を、バルブキャップのシール面１５０を密封できる面を含むボール又はその他の任意の部材と置き換えることができる。さらに、ソレノイド又はその他の能動的に制御されるバルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００４５】
ノズルバルブアセンブリ１２３は、計量チャンバ１２１からノズル１１９を通じてカートリッジ１１０の外側へ流れる流体の流れを調整する。ノズルバルブアセンブリ１２３は、通常、計量チャンバ１２１とノズル１１９との間に配置される。リザーババルブアセンブリ１２２と同様に、ノズルバルブアセンブリ１２３は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的に制御されるバルブであってもよい。本実施形態では、ノズルバルブアセンブリ１２３は、バルブピストン１５５及びバルブスプリング１５６を含む受動的な一方向の逆止弁であり、これらは、分注アセンブリハウジング１２９とノズル１１９とが共同して定めるノズルバルブチャンバ１５７内に収容される。ピストン１５５に隣接する分注アセンブリハウジング１２９にはシール面１５８が含まれており、この分注アセンブリハウジング１２９は、ピストン１５５の上部端に含まれるシール面１５９で選択的に終端となるように構成される。
【００４６】
スプリング１５６の特性は、計量チャンバ１２１と外部環境との間に所望の圧力差が生み出されたときに、ノズルバルブアセンブリ１２３により計量チャンバ１２１とノズル１１９の流体導管１６０との間の流体連通が可能となるように選択される。本実施形態では、スプリング１５６は、計量チャンバ１２１と周囲との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いは外部圧力が計量チャンバ１２１内の圧力よりも高い場合、閉鎖位置になる（すなわち、計量チャンバ１２１と導管１６０との間に流体連通が存在しない）ように構成される。ポンプアセンブリ１２０の作動によって計量チャンバ１２１内の流体圧力が変化することにより、計量チャンバ１２１内の圧力が外部環境の流体圧力と異なるようになる。スプリング１５６と外部圧力とによってピストン１５５上に生じる複合力が、計量チャンバ１２１内の流体圧力からピストン１５５上に与えられる力よりも低い場合、ピストン１５５がノズル１１９に向かって下向きに動かされることにより、シール面１５８とシール面１５９との間に隙間が形成されるようになる。この結果、流体は、計量チャンバ１２１からノズル１１９の導管１６０を通って流れることができるようになる。ソレノイド又はその他の任意の能動バルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００４７】
流体分注アセンブリ１１４の動作を図１０〜図１２に示す。前述の実施形態と同様に、動作中、流体分注アセンブリ１１４は、静止状態、排出状態、又は充填状態のうちの１つで構成される。流体分注アセンブリ１１４が図１０に示した静止状態にある場合、リザーババルブアセンブリ１２２及びノズルバルブアセンブリ１２３は閉じられている。この結果、リザーバ１１２から流体分注アセンブリ１１４内へ、或いは計量チャンバ１２１から流体分注アセンブリ１１４外への流体の流れは存在しない。この状態では、ダイヤフラム１２７は静止位置にあり、変位空間１３４は最大量を有する。また、スプリング１２６が圧縮されることにより、ピストン１２５は計量チャンバ１２１から離れるように促されるようになる。
【００４８】
図１１を参照すると、ピストン１２５に外力を加えることにより、流体分注アセンブリ１１４が排出状態に置かれる。この力により、ピストン１２５は矢印Ｆの方向へ動く。ピストン１２５が矢印Ｆの方向へ動くことにより、ダイヤフラム１２７がほぼ平らな排出位置に変形するようになる。ダイヤフラム１２７の変形により、変位空間１３４及び計量チャンバ１２１の容量が減少し、この結果、計量チャンバ１２１内の流体圧力が上昇する。計量チャンバ１２１内の流体圧力の上昇に対応して、リザーババルブアセンブリ１２２は閉じたままとなるが、ノズルバルブアセンブリ１２３は、計量チャンバ１２１内の流体圧力が十分に上昇した場合には開くように構成される。この結果、計量チャンバ１２１内の加圧流体は、矢印Ｇで示すようにノズル１１９を通じて排出される。
【００４９】
ピストン１２５から外力が除去された後、分注アセンブリ１１４は図１２に示す充填状態に入る。外力を除去すると、スプリング１２６の圧縮力により、ピストン１２５が計量チャンバ１２１から離れて矢印Ｈの方向に平行移動し、これによりダイヤフラム１２７が排出位置から静止位置へ変形する。この変形により、変位空間１３４の容量が増加する結果となり、これにより計量チャンバ１２１内に不完全真空が生み出される。この真空により、十分な圧力差が得られたときにリザーババルブアセンブリ１２２が開き、矢印Ｉで示すように、流体がリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入できるようになる。同時に、外部流体圧力及びスプリング１５６によってピストン１５０上に加えられる複合力が、計量チャンバ１２１内部の流体圧力によってピストン１５５上に生じる力を上回るので、ノズルバルブアセンブリ１２３は閉じる。この構成では、計量チャンバ１２１内の圧力がリザーバ１１２内の流体圧力とほぼ等しくなるまで、流体はリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入することができる。計量チャンバ１２１内の圧力がリザーバ１１２内の流体圧力とほぼ等しくなると、スプリング１４６の影響でリザーババルブアセンブリ１２２が閉じる。
【００５０】
流体分注カートリッジを、図１３及び図１４に関連して後述するシステムなどのより大規模な流体分注システムと関連して使用することもできる。特に、カートリッジ１０は、位置合わせ面６１及びショルダ６２を任意で含み、カートリッジ１１０は、位置合わせ面１６１及びショルダ１６２を任意で含み、これらはカートリッジをシステム内で正確に方向合わせするのに役立つものである。以下でさらに細述するように、それぞれの位置合わせ面がシステムの開口部と接することにより、それぞれのノズルの流体導管を所望の流体分注対象と容易に位置合わせできるようになる。さらに、ショルダを使用してノズルと流体分注対象との間の距離を制御することができる。それぞれの位置合わせ面及びショルダが、より大規模な分注システム内でのカートリッジの正確な位置合わせに対して低い許容範囲を有するようにカートリッジ１０及び１１０を製造（すなわち、機械加工又はモールド成形）することができる。さらなる取付機能及び／又は位置合わせ機能をカートリッジに含めることもできる。例えば、カートリッジ１０はまた、分注システムの一部に隣接するように構成された位置合わせ面６８も含む。また、カートリッジ１１０は任意で取付タブ１６３を含み、これについては図１５及び図１６に関連して以下でさらに細述する。それぞれの流体分注システムで使用するカートリッジを要望通りに位置決めしやすくすることができる任意の形状の位置合わせ支援機能を使用することができる。
【００５１】
図１３及び図１４は、本発明による１又はそれ以上の流体分注カートリッジを組み込んだ流体分注システム７０の例示的な実施形態を示す図である。システム７０は、一般にカートリッジ取付アセンブリ７１及びサンプル支持アセンブリ７２を含む。カートリッジ取付アセンブリ７１は複数のステーション７３を含み、このステーション７３に流体分注カートリッジ１０が取り付けられる。ステーション７３は、流体分注カートリッジを受け入れるとともにアクチュエータアセンブリ７５に隣接して配置するように構成された取付用開口部７４を含むことが好ましい。カートリッジを受け入れるとともに分注アセンブリを作動させて試薬を要望通りに分注することができる任意の形状の流体分注システム７０を使用することができる。
【００５２】
流体分注システム７０はまた、サンプル支持アセンブリ７２上に取り付けられた複数の受取部材７６も含む。受取部材７６は、カートリッジ１０から流体を分注することが望まれる任意のアイテムであってよい。適当な受取部材７６の例として、スライド保持トレイ、サンプル容器、及び混合槽が含まれる。受取部材７６は、上部に組織サンプルを置いたスライドを保持する顕微鏡用スライド保持トレイであり、スライドは、それぞれのトレイ７６上に表面を下にして置かれることが好ましい。このようなシステムでは、流体分注装置１０から分注される試薬は、スライド上又はスライドに含まれるサンプル上には分注されずに、むしろスライドトレイ７６の受取面上に分注され、任意的に、真空により生じる圧力差又はスライドトレイ７６上に置かれたスライド底面の毛管現象などによって流れる。任意で、スライド又は受取部材７６の他の部分を選択的に加熱するように構成された加熱パッド７７上に受取部材７６を取り付けることができる。加熱パッド７７を任意でバネ付勢して、受取部材７６と過熱パッド７７の１又はそれ以上との間の接触性を向上させることができる。
【００５３】
受取部材支持アセンブリ７２が、通常、カートリッジ取付アセンブリ７１の下に位置することにより、重力を利用して上述のようにカートリッジ１０から受取部材７２に流体を送出することができる。カートリッジ取付アセンブリ７１は、静止した受取部材支持アセンブリ７２に対して可動であることにより、任意の所望の受取部材７６上に流体を分注するようにカートリッジ１０を配置することができる。代替の実施形態では、カートリッジ取付アセンブリ７１及びサンプル支持アセンブリ７２の両方が相互に可動であるため、両方を互いに動かすことにより流体の分注が達成される。図１３に示すように、受取部材７６は顕微鏡用スライドのような全て同じものであってもよく、或いは、受取部材７６は顕微鏡用スライドとサンプル容器のような異なる種類のアイテムを含むものであってもよい。
【００５４】
カートリッジ取付アセンブリ７１が回転することにより、選択した流体分注カートリッジ１０をアクチュエータアセンブリ７５のアクチュエータ７８、７９、８０に隣接して配置できるようになる。或いは、アクチュエータ７８、７９、及び８０で示す種類のようなアクチュエータを個々のカートリッジ１０に隣接して配置することにより、特定のカートリッジ１０を作動させるためにカートリッジ取付アセンブリ７１を回転させる必要がなくなる。アクチュエータアセンブリ７５は、カートリッジ１０に作用して制御された量の流体を放出させる任意のアクチュエータ装置であってよい。例えば、アクチュエータアセンブリ７５は、ソレノイドなどの複数の線形アクチュエータを含むことができ、これらがポンプピストン２５の外部端３５と位置合わせされることにより、アクチュエータの動きにより力が加えられてポンプアセンブリ２０内のポンプピストン２５が動くようになる。
【００５５】
カートリッジ取付アセンブリ７１が、サンプル支持アセンブリ７２に対して平行移動及び回転の両方を行うことにより、個々のカートリッジ１０が、任意の受取部材７６の上に選択的に配置できるようになることが好ましい。選択した受取部材７６の上にカートリッジ１０が配置されると、アクチュエータアセンブリ７５がカートリッジ１０に作用して、制御された量の流体が受取部材７６上に排出される。
【００５６】
図１３及び図１４で分かるように、カートリッジ取付アセンブリ７１が支持部材８１に回転可能に結合され、アクチュエータアセンブリ７５が支持部材８１に固定して取り付けられることにより、アクチュエータアセンブリ７５に対してカートリッジ１０を回転させることができるようになる。支持部材８１が水平に平行移動できることにより、カートリッジ１０が静止した受取部材７６に対して回転と平行移動との両方を行えるようになることが好ましい。このようにして、選択したカートリッジ１０を任意の受取部材７６の上に選択的に配置することができる。
【００５７】
例示の実施形態で分かるように、アクチュエータアセンブリ７５は、受取部材７６のそれぞれの列８２、８３、８４上に流体を分注するのに使用する３つのアクチュエータ７８、７９、８０を任意で含むことができる。動作中、アクチュエータ７８は、列８２の受取部材７６上に流体を分注するようにされ、アクチュエータ７９は、列８３の受取部材７６上に流体を分注するようにされ、アクチュエータ８０は、列８４の受取部材７６上に流体を分注するようにされる。当然ながら、当業者であれば理解できるように、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の個数のアクチュエータ及び／又は受取部材を採用することができる。
【００５８】
図１４に示すように、システム７０は、供給容器８５、ごみ容器８６、及びバルブ８７を任意で含む。供給容器８５を使用して、システム７０に含まれる流体分配アセンブリを通じて分配することができる、受取部材７６を洗浄するための水又は試薬などの液体を入れておくことができる。バルブ８７は、受取部材７６を洗浄するための液体などの、システム７０を貫流する液体の流れの方向を決めるためのスイッチを含むことができる。また、液体が受取部材７６の洗浄に使用された後、バルブ８７を使用して液体の流れをごみ容器８６に向けることができる。
【００５９】
カートリッジ１０の形状は、カートリッジをカートリッジ取付アセンブリ７１内に一方向にのみ取り付けることができるように選択されることが好ましい。例えば、位置合わせ面６１で切り取ったカートリッジ１０の断面形状をほぼ台形にしてもよく、また、カートリッジ取付アセンブリ７１内の取付用開口部７４も同様の形状とすることにより、カートリッジ１０の取り付けが一方向に限定されるようになる。さらに、取付用開口部７４の補完機能の中に受け入れられる１又はそれ以上の鍵６６を含むことができる。図１３及び図１４は、ほぼ台形の断面を有するカートリッジ１０の例を示しており、この形状が（図１３に示すような）ほぼ台形の取付用開口部７４内に収まるようにされる。別の実施形態では、取付用開口部７４及びカートリッジ１０は、他の同方向の形状を有するか、或いはタブ及びスロットなどのカートリッジ１０の取り付けを一方向に限定する配向機能を含む。
【００６０】
図１５及び図１６を参照すると、カートリッジ１１０に含まれる任意の取付機能について説明している。この取付機能を利用してカートリッジ取付アセンブリ７１の対応する取付用開口部７４内にカートリッジ１１０を解放可能に取り付けることができる。図示のように、カートリッジ１１０は取付タブ１６３を含み、より大規模なシステム内でカートリッジを位置合わせした後にこの取付タブを使用してカートリッジ１１０を所定の位置に固定することができる。図示のように、取付タブ１６３は外側部分１６４と内側部分１６５とを含み、これらは、取付タブ１６３が大まかにＴ字形の断面を有するように結合する。外側部分１６４及び／又は内側部分１６５の寸法がこれらの長さとともに変化することにより、取付タブ１６３がスロット６７内により深く挿入されると、カートリッジ取付アセンブリ７１に含まれる取付タブ１６３と取付スロット６７との間のくさび嵌合はより堅固なものとなることができる。
【００６１】
図１７を参照してわかるように、アクチュエータアセンブリ７５は、アクチュエータ７８、７９、８０のうちのいずれか１つを作動させることができるコントローラ９０及び制御スイッチ９１を使用して作動されることが好ましい。コントローラ９０は、プログラム可能なコンピュータであることが好ましい。流体分注システム７０のメインコントローラ又は制御システムにコントローラを組み込むこともでき、メイン組織の処理プログラムにアクチュエータ７８、７９、８０を作動させるためのプログラミングステップを含むこともできる。コントローラ９０は、アクチュエータアセンブリ７５を自動又は手動で作動させることができる任意の装置であってよい。さらに、コントローラ９０をカートリッジ取付アセンブリ７１に対して動かないように配置することができる。或いは、コントローラ９０をカートリッジ取付アセンブリ７１に対して動くように配置し、コントローラ９０とアクチュエータアセンブリ７５との間に有線又は無線通信リンク９２を設けるようにしてもよい。アクチュエータアセンブリ７５は、作動されると、カートリッジ１０のポンプアセンブリ２０に機械力９３を加えて、分注アセンブリ１４が流体の流れ又は滴を受取部材７６上に分注するようにする。
【００６２】
このようにして、流体分注試薬カートリッジが提供されることが理解される。当業者であれば、本発明を限定するためではなく例示する目的で、本説明において提示した好ましい実施形態以外の実施形態によって本発明を実施することができ、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものであるということを理解するであろう。本説明において検討した特定の実施形態の同等物によっても同様に本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 流体分注装置
１２ リザーバ
１４ 流体分注アセンブリ
１６ 圧力バルブ
１９ ノズル
２０ ポンプアセンブリ
２１ 計量チャンバ
２２ リザーババルブ
２３ ノズルバルブアセンブリ
２４ ポンプハウジング
２５ ピストン
２６ ピストンスプリング
２７ ダイヤフラム
２８ 一部分
２９ 分注アセンブリハウジング
３０ ポンプキャビティ
３１ 第１の取付部
３４ 変位空間
３５ 外部端
４４ フィルタ
５２ ダイヤフラム
５４ 突出部
５６ バルブスプリング
６６ 鍵
６８ キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体サンプル処理システムに関し、特に、生体サンプル処理システムで使用することができる流体分注装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試験を実行する間、組織標本を含む試験スライド上に試薬などの液体を分注することがしばしば必要となる。例えば、潰瘍組織を分析する際には、組織の薄く切り取った部分をスライド上に置き、所定量の液体試薬を組織上に分注するステップを含む様々なステップを通じて処理を行うことができる。事前に選択した一連の試薬を試験スライドに正確に加えるために自動試薬流体分注装置が開発されてきた。
【０００３】
公知の試薬分注システムの１つの例が、Ｋｒａｗｚａｋ他に付与された米国特許第５、２３２、６６４号に示されている。このシステムでは、試薬分注トレイが複数の試薬容器を受け取るとともに、試薬を受け取るためのスライド上に選択した試薬容器を位置決めするための手段を含むことができる。エアシリンダ又は同等のアクチュエータが個々のカートリッジと接触して、バネ付勢した変位部材を動かす。バネ付勢した変位部材がシリンダ内で摺動することによりシリンダ内の試薬量が減少し、この結果試薬流体がスライド上に加えられるようになる。
【０００４】
このようなシステムに関連する１つの欠点として、分注システムが、多くの場合シリンダの内側面に密封接触している摺動プランジャを利用する点が挙げられる。この結果、このようなシステムの耐用年数は、プランジャとシリンダとの間の磨耗によって限られるようになる。摺動プランジャ及びシリンダ構成を含むシステムでは、プランジャシールを正確に取り付けて、プランジャの変位方向が変化する間に流体シールが摺動面の間で維持されるようにすることも必要とされる。これらの欠点に即して、プランジャとシリンダとの間の摺動シールに依拠しない試薬分注システムの必要性が存在する。
【０００５】
従来の試薬分注システムに関連するさらなる欠点として、取付アセンブリの取付用開口部内の個々のカートリッジが潜在的に位置ずれする点が挙げられる。この欠点に即して、同様の形状の取付用開口部内で自己整合するように形成されたカートリッジを含む試薬分注システムの必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許番号５、２３２、６６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、摺動プランジャとシリンダとの間の摺動シールを必要とせずに、少量の流体を正確に分注することができる流体分注カートリッジを提供することにより、公知の流体分注装置の上述の及びその他の欠点を大幅に解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、流体リザーバと、可変部材を利用して計量チャンバ内の容量変化を生み出す分注アセンブリとを含む流体分注カートリッジに関する。１つの実施形態では、分注アセンブリは、第１のバルブアセンブリ及び第２のバルブアセンブリなどの計量部品を含み、これらの部品が、計量チャンバ内への及び計量チャンバからの流体の流れを制御する。可変部材は、流体リザーバから計量チャンバへ流入する望ましい流体量を計量すべくバルブ部品と共に動作し、その後、計量した流体を計量チャンバからカートリッジ外部へ排出する。この計量した流体は、流体槽又はスライドなどの任意の所望の対象上に排出することができる。
【０００９】
ある実施形態では、計量部品は、外力で作動するポンプアセンブリと連動して、可変部材を排出位置に変形させるべく動作し、これにより、計量チャンバ内で圧力の上昇が生み出されるようになる。この上昇により、計量チャンバと外部環境との間に圧力差が生じ、この圧力差により第２のバルブが開き、計量チャンバの中身を排出できるようになる。ポンプアセンブリから外力が排除されると、可変部材は自身の静止位置へ戻ることができ、リザーバと計量チャンバとの間に圧力差が生み出されるようになる。この圧力差により第１のバルブが開き、流体がリザーバから計量チャンバへ流入できるようになる。
【００１０】
可変部材はダイヤフラムであることが好ましく、ポンプアセンブリの変位部材又はピストンがダイヤフラムに結合されて、ピストンの動きによりダイヤフラムが変形するようになることが好ましい。ダイヤフラムが排出位置へ変形することにより、計量チャンバの容量が減少するようになり、その結果圧力の上昇がもたらされる。ピストンをスプリングで付勢して、ダイヤフラムを静止位置に戻すこともできる。ピストンの露出部分に隣接してポンプアセンブリの外側にソレノイドなどのアクチュエータを配置することにより、ソレノイドの動きを利用してピストンを動かすことができる。
【００１１】
流体分注カートリッジを配置することができる複数のステーションを含む流体分注システム内で、本発明の流体分注カートリッジを任意で使用することができる。ステーションは取付用開口部を含み、この開口部は、対応する外部アクチュエータアセンブリに隣接するカートリッジを受け入れるような形状にされることが好ましい。カートリッジは、重力に依存して自身のそれぞれの取付用開口部内に収まるものであってもよいが、これらのカートリッジは、任意で取付アセンブリを使用して流体分注装置に解放可能に取り付けられる。取付アセンブリの１つの例は、カートリッジ上に取り付けられたタブを含み、このタブが、それぞれの取付用開口部に隣接するスロットに受け入れられる。タブがスロットに受け入れられたときにスロット内によりきつく嵌まるように、タブはくさび形であってもよい。
【００１２】
本発明の追加の態様は、似たような形状のカートリッジを位置合わせするように形成された取付用開口部を含む流体分注装置を含み、カートリッジと開口部との断面輪郭は一致する。１つの実施形態では、カートリッジと取付用開口部との断面輪郭が一致し、この断面輪郭によりカートリッジを一方向にのみ取り付けできるようになる。
【００１３】
本発明のこれらの及びその他の特徴及び利点は、全体にわたって同じ参照数字が同じ部品を示す添付図面と共に本発明の以下の詳細説明を読むことにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による流体分注装置の実施形態の正面図である。
【図２】ラインＡ−Ａで切り取った図１の流体分注装置の断面図である。
【図３】図１の流体分注装置の分解図である。
【図４】完全に閉鎖した構成における図１の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図５】部分的に開放した構成における図１の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図６】部分的に開放した構成における図１の流体分注装置の一部分の別の断面図である。
【図７】本発明による流体分注装置の実施形態の正面図である。
【図８】ラインＥ−Ｅで切り取った図７の流体分注装置の断面図である。
【図９】図７の流体分注装置の分解図である。
【図１０】完全に閉鎖した構成における図７の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図１１】部分的に開放した構成における図７の流体分注装置の一部分の断面図である。
【図１２】部分的に開放した構成における図７の流体分注装置の一部分の別の断面図である。
【図１３】本発明による流体分注装置を使用することができる流体分注システムの上面図である。
【図１４】図１３の流体分注システムの垂直断面図である。
【図１５】本発明による流体分注装置を取り付けることができる流体分注システムの一部分の断面図である。
【図１６】流体分注システムの一部分の上面図である。
【図１７】本発明による流体分注装置を組み込んだ流体分注システムの実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の段落では、添付図面を参照しながら実施例により本発明について詳細に説明する。この説明の全体にわたって、図示の好ましい実施形態及び実施例は、本発明を限定するものではなく、いくつかの例であると見なすべきである。本明細書で使用する「本発明」とは、本明細書に記載する発明の実施形態の任意の１つ及び任意の同等物のことを意味する。さらに、本明細書を通じて「本発明」の様々な（単複の）特徴について言及する場合、特許請求の範囲に記載される全ての実施形態又は方法に、これらの言及した（単複の）特徴が含まれなければならないことを意味するわけではない。
【００１６】
図１〜図３は、本発明による流体分注装置１０又はカートリッジの好ましい実施形態を示す図である。流体分注カートリッジ１０は、一般に、流体分注アセンブリ１４と流体連通している流体リザーバ１２を含む。流体リザーバ１２は、一般に、試薬又は洗浄液などの所定量の流体を入れておくように構成された容器である。リザーバ１２は、流体不透過性材料で構成された硬質なハウジングであることが好ましい。流体リザーバ１２はまた、交換式の流体ブラダ又はライナ（図示せず）を含むこともできる。リザーバは、化学的不活性プラスチック、例えばポリエチレン又はポリプロピレンなどの、流体を入れておくのに適した任意の材料で構成することができる点も理解されたい。リザーバの材料は、中身が外気により汚染されるのを防ぐためにガス不透過性であることが好ましく、これにより、リザーバに含まれる流体の保存寿命が延びるようになる。ライナ又はブラダを使用した実施形態では、ライナ又はブラダを支持する実質的に硬質なカバーを含むことができる。このような硬質なカバーはまた、取り扱い用の把持面、及びマーキング面を構成することができるので、例えば、表面に記載するか又はラベルを貼ることによりカートリッジ上に情報を記録することができる。
【００１７】
リザーバ１２は、リザーバ１２内部の圧力を外気圧と等しくすることができる圧力バルブ１６を含む。具体的には、圧力バルブ１６を使用してリザーバ１２内の圧力を一定にすることにより、リザーバ１２の中身の一部が分注アセンブリ１４を通じて分注された後、リザーバ１２内に真空が生成されないようにすることができる。圧力バルブ１６は、流体をリザーバ１２に流入できるようにする任意のバルブであってよい。図示のように、圧力バルブ１６は、一方向の「ダックビル」タイプの逆止弁であってもよい。受動逆止弁又は制御弁などの任意のバルブを圧力バルブ１６として使用することができる。
【００１８】
流体分注アセンブリ１４は、一般に、ポンプアセンブリ２０、計量チャンバ２１、リザーババルブ２２、ノズルバルブアセンブリ２３、及びノズル１９を含む。ポンプアセンブリ２０はさらに、可動式ポンプピストン２５と、ピストンスプリング２６と、ダイヤフラム２７などの可変部材とを含み、これらはポンプハウジング２４又はキャップと分注アセンブリハウジング２９の一部分２８との間に収容される。分注アセンブリハウジング２９の一部分２８とポンプハウジング２４とは一体に結合され、ピストン２５、ピストンスプリング２６、及びダイヤフラム２７を収容するポンプキャビティ３０を共同して定めるように構成される。本実施形態では、分注アセンブリハウジング２９から伸びた複数のタブによってポンプハウジング２４を所定の位置に保持することにより、ハウジング２４とハウジング２９との間に介入するダイヤフラム２７を用いてポンプハウジング２４を所定の位置にはめ込むことができるようになる。公知のあらゆるメカニズムによって、ポンプハウジング２４を分注アセンブリハウジング２９に結合することができ、例えば、ハウジング２４をハウジング２９に接着又は溶接することもできる。
【００１９】
ダイヤフラム２７は、実質上、静止位置と排出位置との間で変形することができる可撓性部材である。ダイヤフラム２７は、分注アセンブリハウジング２９の一部分２８に結合されるように構成された第１の取付部３１と、ピストン２５の内部端３３に取り付けられるように構成された第２の取付部３２とを含む。図２に示すように、ダイヤフラム２７は静止位置にあり、この位置では一般にボウル形である。静止位置では、ダイヤフラム２７の凹型内面は、計量チャンバ２１の一部を形成する変位空間３４を定める。計量チャンバ２１内の流体がダイヤフラム２７を通ってピストン２５の方向に流れ出さないように、ダイヤフラム２７の第１の取付部３１は、分注アセンブリハウジング２９の一部分２８に固定して結合され、流体密閉されることが好ましい。以下でさらに細述するように、第１の取付部３１は、分注アセンブリハウジング２９及び計量チャンバ２１に対して固定されており、ダイヤフラム２７は変形可能であるため、ポンプアセンブリ２０は、計量チャンバ２１内に圧力変化を生み出すための摺動流体シールを必要としない。
【００２０】
ポンプピストン２５は、ポンプハウジング２４内に摺動自在に収容される。ピストン２５の一部がポンプハウジング２４から外に伸びることにより、ピストン２５の外側部分に力を加えて分注アセンブリ１４を作動させることができるようになる。ポンプピストン２５の内部端３３は、ダイヤフラム２７の第２の取付部３２に結合される。ピストン２５とダイヤフラム２７とを結合することにより、ピストン２５の平行移動に伴ってダイヤフラム２７の第２の取付部３２が平行移動するようになる。ダイヤフラム２７とピストン２５とを結合することができる。図示のように、ダイヤフラム２７の第２の取付部３２は、ピストン２５の円周溝３９内に受け入れられる環状フランジ３８を含む。円周溝３９は、ピストン２５の内部端３３にほぼ隣接して配置される。
【００２１】
ピストン２５の外側部分は、ポンプキャビティ３０からポンプハウジング２４の開口部３６を通って伸びる外部端３５を含む。本実施形態では、ピストン２５の内部端３３と外部端３５との間の長さは、ダイヤフラム２７が静止位置と排出位置との間で動くときに、外部端３５が露出されたままになるように選択される（図５に示しており、後述する）。ピストン２５の外部端３５は、静止位置と排出位置との間でダイヤフラム２７を動かすためにピストン２５に外力を加えるための面を構成する。
【００２２】
ピストン２５に外力が加えられない場合は、スプリング２６を使用してピストン２５の位置を定めることができる。スプリング２６は、ダイヤフラム２７の第１の取付部３２とピストン２５のスプリング接触フランジ３７との間に介入される。例示の実施形態では、スプリング２６は、ダイヤフラム２７が静止位置に収まるように、圧縮され、ピストン２５を分注アセンブリハウジング２９のポンプ部２８から離して付勢するように構成される。ピストン２５を任意の所望の方向に付勢するようにスプリング２６を構成することができる。さらに、必要であれば、スプリング２６を複数のスプリング部材に置き換えることもできる。また、ピストン２５を所望の位置に付勢するためのスプリング力を提供するようにダイヤフラム２７を構成することもできる。さらに、ピストン２５及びスプリング２６を省略することにより、ダイヤフラム２７に直接外力が加わるようにすることもできる。
【００２３】
計量チャンバ２１は、液体を入れておくように構成されたキャビティであり、リザーババルブ２２と、ダイヤフラム２７と、ノズルバルブアセンブリ２３との間に配置される。計量チャンバ２１は、リザーバ１２から分注アセンブリ１４に流入する所定量の流体をカートリッジ１０から排出する前に入れておく空間を提供する。計量チャンバ２１は、任意の所望のサイズ又は形状であってもよい。計量チャンバ２１は、カートリッジ１０の個々の分注サイクル中に分注される容量とほぼ同等の容量を有することが好ましい。
【００２４】
リザーバ１２から計量チャンバ２１内への流体の流れは、通常、計量チャンバ２１とリザーバ１２との間に配置されるリザーババルブ２２によって調整される。本実施形態では、リザーババルブ２２は、受動的な一方向の「ダックビル」逆止弁である。ダックビルバルブの変形可能なフラップは、バルブの閉鎖時には互いに密閉し合い、バルブの開放時には互いに離れて隙間を形成する。
【００２５】
リザーババルブ２２の特性は、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間に所望の圧力差が生じたときに、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間の流体連通を可能にするように選択される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリの作動を利用して計量チャンバ２１内の流体圧力を変化させることにより、計量チャンバ２１内の流体圧力がリザーバ１２の流体圧力及び周囲環境と異なるようになる。本実施形態では、リザーバ１２と計量チャンバ２１との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いはリザーバ１２内の圧力が計量チャンバ２１内の圧力よりも弱い場合、バルブ２２が閉じるように構成される。リザーバ１２内の圧力が計量チャンバ２１内の流体圧力を選択したしきい値差だけ超えると、リザーババルブ２２が開く。リザーババルブ２２は、任意の公知の受動的な又は能動的なバルブであってもよい。このような能動バルブは、ソレノイドバルブ及び当業で公知の他の任意の能動的に制御されるバルブを含み、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００２６】
リザーババルブ２２に隣接して任意のフィルタ４４が含まれる。フィルタ４４は、流体がリザーバ１２からリザーババルブ２２に流入する前に流体をろ過するように構成される。図示のように、フィルタ４４は、リザーババルブ２２に破片屑が流入しないような大きさにされた狭いスロットを含むキャップであり、フィルタ４４は、リザーババルブ２２をハウジング２９内に保持する。また一方、例えば、メッシュ又は発泡体製のフィルタなどの任意のフィルタ装置を使用することもできる。
【００２７】
ノズルバルブアセンブリ２３を使用して、計量チャンバ２１からカートリッジ１０の外部への流れを調整する。ノズルバルブアセンブリ２３は、通常、計量チャンバ２１とノズル１９との間に配置される。本実施形態では、ノズルバルブアセンブリ２３は、ダイヤフラム５２及びバルブスプリング５６を含む受動バルブである。ダイヤフラム５２は、通り抜け開口部５３及び突出部５４を含む可撓性部材であり、分注アセンブリハウジング２９とノズル１９との間に介入される。計量チャンバ２１内の流体がシール面５８とダイヤフラム５２との間を流れないように、ダイヤフラム５２の周辺は分注アセンブリハウジング２９に含まれるシール面５８に結合される。通り抜け開口部５３が計量チャンバ２１の一部と位置合わせされることにより、ダイヤフラム５２の下面とノズル１９の上面とによって定められる容量の流体が、計量チャンバ２１からダイヤフラム５２を通過してバルブチャンバ５７へ流入できるようになる。
【００２８】
突出部５４は、ダイヤフラム５２の表面からノズル１９の方向に伸びる円錐形の突起である。以下でさらに細述するように、流体分注装置１４が静止状態又は充填状態にある場合、突出部５４は、突出部５４の外面が流体導管６０の表面を密封するように少なくとも部分的にノズル流体導管６０内に伸びる。突出部５４とノズル１９との間の密封の位置を導管６０の内部に置き、シールと導管６０の出口との間の空間の容量を最小にすることが好ましい。この容量を最小にすることにより、導管６０を詰まらせる可能性のあるこの空間における流体の蒸発の可能性が低減される。突出部５４は、導管６０の表面を密封するのに適した任意の方法で構成することができる。例えば、流体導管６０の断面形状が四角形である場合、突出部５４を角錐又は角錐台の形状で作製することなどにより、突出部５４を同様に四角形の断面で構成することもできる。
【００２９】
スプリング５６が分注アセンブリハウジング２９とダイヤフラム５２とによって定められるキャビティ６８内に配置され、開口部６９が設けられることにより、スプリング５６の圧縮中にキャビティ６８から空気を放出することができる。スプリング５６は、計量チャンバ内の流体圧力が周囲の圧力と同じか又はこれに近くなると、突出部５４を導管６０内に付勢するように圧縮して取り付けられ、流体が上記の圧力になったときに液だれを防ぐように選択されることが好ましい。しかしながら、スプリング５６はまた、ポンプアセンブリ２０の作動によりもたらされる計量チャンバ２１及びバルブチャンバ５７内の流体圧力の上昇により、ダイヤフラム５２の少なくとも一部がスプリング５６の付勢力に反して分注アセンブリハウジング２９に向かって上向きに動くようにも選択される。突出部５４は、ノズル１９から離れてダイヤフラム５２と共に動き、この動きにより突出部５４と導管６０との間の流体シールが除去される。この結果、加圧流体は、突出部５４を通ってノズル１９の導管６０を自由に貫流するようになる。
【００３０】
ダイヤフラム５２及びスプリング５６の特性は、計量チャンバ２１と外部環境との間に所望の圧力差が生じた場合、ノズルバルブアセンブリ２３が計量チャンバ２１とノズル１９の流体導管６０との間に流体連通をもたらすように選択される。本実施形態では、スプリング５６は、計量チャンバ２１と周囲との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、ダイヤフラム５２を閉鎖位置に保持する（すなわち、計量チャンバ２１と導管６０との間に流体連通が存在しない）ように構成される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリ２０を作動させて計量チャンバ２１及びバルブチャンバ５７内の流体圧力を変化させることにより、圧力が外部環境の流体圧力と異なるようになる。ノズルバルブチャンバ５７内の流体からダイヤフラム５２にかかる力が、スプリング５６からダイヤフラム５２にかかる力を超えると、ダイヤフラム５２が上向きに動かされて、ダイヤフラム突出部５４の外面と導管６０の内面との間に隙間が生じるようになる。この結果、流体は、計量チャンバ２１から導管６０を通って流れることができるようになる。さらに、ソレノイド又はその他の能動バルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。リザーババルブアセンブリ２２と同様に、ノズルバルブアセンブリ２３は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的に制御されるバルブであってもよい。
【００３１】
カートリッジ１０のからの任意の所望のフロー属性を生み出すようにノズル１９及び導管６０の構成を選択することができる。例えば、流体の流れる方向を定め、流体を幅広く噴霧し、或いは流体を飛沫化するように分注アセンブリ１４を構成することができる。流体導管６０の形状を選択することにより、及びポンプアセンブリ２０を調整して計量チャンバ２１内に所望の圧力上昇を生み出すことにより、ノズル１９を通過する加圧流体のフロー属性を望むように選択することができる。ノズル１９は、任意の材料で作製することができ、化学的疎水性の硬質プラスチック材料で構成して、排出後に液体の最後の一滴が漏れるのを防止できるようにすることが好ましい。また、図３に示すように、ノズルを分注アセンブリハウジング２９にタブで直接結合して、ノズル１９を所定の位置にはめ込むようにすることができる。上記とは別に、或いは上記に加えて、ノズル１９を接着剤及び／又は溶接により分注アセンブリハウジング２９に機械的に結合することができる。さらに、ダイヤフラム５２を介してノズルを分注アセンブリハウジング２９に結合することもできる。
【００３２】
カートリッジ１０を組み立てた後、リザーバ１２を試薬又は他の液体で望み通りに満たすことができる。一般に、リザーバ１２を最初に満たした直後は、計量チャンバ２１はほぼ空になる。カートリッジ１０の使用準備のために、ポンプアセンブリ２０を作動させることにより、分注アセンブリ１４に呼び水を行うことができる。以下の説明から理解されるように、ポンプアセンブリ２０の作動により計量チャンバ２１内の流体圧力が上昇し、この結果、計量チャンバ２１の中身がノズル１９を通じて排出されることになる。呼び水中、当初計量チャンバ２１を占めていた空気が排出され、リザーバ１２から流入する液体に置き換えられる。
【００３３】
図４〜図６を参照しながら、流体分注アセンブリ１４の動作について説明する。動作中、流体分注アセンブリ１４は、静止状態（すなわち、完全に閉鎖した状態）、排出状態（すなわち、ノズルバルブが開いて部分的に開放した状態）、又は充填状態（すなわち、リザーババルブが開いて部分的に開放した状態）のうちの１つで構成される。ポンプアセンブリ２０のピストン２５に外力が加わっていない場合、分注アセンブリ１４は静止状態にある。この状態では、リザーババルブ２２及びノズルバルブアセンブリ２３は閉じられており、リザーバ１２から分注アセンブリ１４内へ、又は計量チャンバ２１から分注アセンブリ１４外への流体の流れは存在しない。また、ダイヤフラム２７は静止位置にあり、変位空間３４は最大容積を有し、スプリング２６が圧縮されて、ピストン２５を計量チャンバ２１から離すように促す。本実施形態では、分注アセンブリ１４が静止状態にある場合、リザーバ１２及び計量チャンバ２１内の流体圧力は、外部の流体圧力とほぼ等しくなる。
【００３４】
図５を参照すると、スプリング２６によってピストン２５に与えられている力を上回るほどの外力をピストン２５に加えることにより、分注アセンブリ１４を排出状態に置くことができる。この力により、ピストン２５が矢印Ｂの方向に動く。ピストン２５が矢印Ｂの方向へ動くことにより、ダイヤフラム２７が、図４に示すボウル形の静止位置から、図５に示すほぼ平らな排出位置へと変形するようになる。ダイヤフラム２７の変形により、変位空間３４及び計量チャンバ２１の容量が減少し、この結果、計量チャンバ２１内の流体圧力が上昇する。計量チャンバ２１内の流体圧力の上昇に対応して、リザーババルブ２２は閉じたままとなる。しかしながら、ノズルバルブアセンブリ２３は、計量チャンバ２１内の流体圧力が十分に上昇した場合には開くように構成される。この結果、計量チャンバ２１内の加圧流体は、矢印Ｃで示すようにノズル１９を通じて排出される。
【００３５】
図６を参照すると、ピストン２５に対する外力が除去された後、分注アセンブリ１４は充填状態に入る。排出中、ピストン２５が平行移動し、スプリング２６は外力を受けて圧縮される。外力を除去すると、スプリング２６の圧縮力により、ピストン２５は計量チャンバ２１から離れて矢印Ｄの方向に平行移動する。ピストン２５がこの方向へ動くことにより、ダイヤフラム２７が排出位置から静止位置へ平行移動するようになる。この変形により、変位空間３４の容量が増加する結果となり、これにより計量チャンバ２１内に不完全真空（すなわち、リザーバ１２内の流体圧力及び外部圧力を下回る計量チャンバ２１内の圧力の低下）が生み出される。この不完全真空により、十分な圧力差が得られたときにリザーババルブ２２が開き、矢印Ｅで示すように、流体がリザーバ１２から計量チャンバ２１へ流入できるようになる。同時に、スプリング５６によりダイヤフラム５２上に加えられる複合力が、周囲の流体圧力によりダイヤフラム５２上に生じる力よりも大きくなるため、ノズルバルブアセンブリ２３が閉じられる。この構成では、計量チャンバ２１内の圧力がリザーバ１２内の流体圧力とほぼ等しくなるまで、流体はリザーバ１２から計量チャンバ２１へ流入することができる。計量チャンバ２１内の圧力がリザーバ１２内の流体圧力とほぼ等しくなると、リザーババルブ２２が閉じられる。
【００３６】
図７〜図８は、本発明による流体分注カートリッジの別の実施形態を示す図である。流体分注カートリッジ１１０は、前述した実施形態と同様の又は一致する部品を使用しており、このような部品については同様の参照数字で示している。流体分注カートリッジ１１０は、通常、流体リザーバ１１２、及び流体リザーバ１１２と連通する流体分注アセンブリ１１４を含む。流体リザーバ１１２は、一般に、試薬又は洗浄液などの所定量の流体を入れておくように構成された容器である。流体リザーバ１１２は、前の実施形態に関して上述したように構成することができる。
【００３７】
リザーバ１１２はまた、流体をリザーバ１１２に流入できるようにする圧力バルブ１１６も含み、この圧力バルブを使用してリザーバ１１２内の圧力を一定にすることにより、リザーバ１１２の中身の一部が分注アセンブリ１１４を通じて分注された後に、リザーバ１１２内に真空が生成されなくなる。
【００３８】
流体分注アセンブリ１１４は、一般に、ポンプアセンブリ１２０、計量チャンバ１２１、リザーババルブアセンブリ１２２、ノズルバルブアセンブリ１２３、及びノズル１１９を含む。リザーババルブアセンブリ１２２、ノズルバルブアセンブリ１２３、及びノズル１１９以外は、流体分注アセンブリ１１４の部品は上述の部品と同様のものであり、ここでは全詳細は説明しない。ポンプアセンブリ１２０は、可動式ポンプピストン１２５、ピストンスプリング１２６、及びダイヤフラム１２７を含み、これらは、ポンプハウジング１２４と分注アセンブリハウジング１２９の一部分１２８との間に収容される。
【００３９】
ダイヤフラム１２７は、実質上、静止位置と排出位置との間で変形することができる可撓性部材である。図２に示すように、ダイヤフラム１２７は静止位置にあり、この位置では一般に凹型ボウルの形状を成して、計量チャンバ１２１の一部を形成する変位空間１３４を定める。
【００４０】
ポンプピストン１２５は、ポンプハウジング１２４内に摺動自在に収容され、ピストン１２５の一部がポンプハウジング１２４から外に伸びることにより、ピストン１２５の外側部分に力を加えて分注アセンブリ１１４を作動させることができるようになる。ピストン１２５とダイヤフラム１２７とが結合することにより、ピストン１２５の平行移動に伴ってダイヤフラム１２７の一部が平行移動するようになる。ピストン１２５に外力が加えられない場合、スプリング１２６がピストン１２５を計量チャンバ１２１から離して位置決めし、この場合、ダイヤフラム１２７は静止位置に置かれる。
【００４１】
計量チャンバ１２１は、リザーババルブアセンブリ１２２と、ダイヤフラム１２７と、ノズルバルブアセンブリ１２３との間に配置された流体チャンバである。計量チャンバ１２１は、リザーバ１１２から流入する所定量の流体をカートリッジ１１０から排出する前に入れておく空間を提供する。
【００４２】
リザーババルブアセンブリ１２２は、リザーバ１１２から計量チャンバ１２１内への流体の流れを調整し、バルブアセンブリ１２２は、通常、計量チャンバ１２１とリザーバ１１２との間に配置される。本実施形態では、リザーババルブアセンブリ１２２は、ピストン１４５及びピストンスプリング１４６を含む受動的な一方向の逆止弁である。ピストン１４５は密閉位置と開放位置との間で可動であり、ピストンスプリング１４６はピストン１４５を閉鎖位置に付勢する。
【００４３】
ピストン１４５及びピストンスプリング１４６は、分注アセンブリハウジング１２９とリザーババルブキャップ１４８とが共同して定めるリザーババルブチャンバ１４７内に取り付けられる。キャップ１４８は、ピストン１４５が開放位置にあるときに、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に流体連通をもたらすように構成された試薬導管１４９を含む。キャップ１４８はシール面１５０を含み、このシール面は、ピストン１４５が密閉位置にあるときにバルブピストン１４５上のシール面１５１に選択的に隣接して、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の流体連通を妨げるように構成される。リザーババルブアセンブリ１２２は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的な（すなわち、能動的に制御される）バルブであってもよい。
【００４４】
スプリング１４６の特性は、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に所望の圧力差が生じたときに、リザーババルブアセンブリ１２２がリザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の流体連通を可能にするように選択される。本実施形態では、スプリング１２６は、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いはリザーバ１１２内の圧力が計量チャンバ１２１内の圧力よりも弱い場合、ピストン１４５をシール位置に付勢する（すなわち、リザーバ１１２と計量チャンバ１２１との間に流体連通が存在しない）ように構成される。以下でさらに細述するように、ポンプアセンブリ２０の作動を利用して計量チャンバ１２１内の圧力を変化させることにより、計量チャンバ１２１内の流体圧力をリザーバ１１２の流体圧力と異なるようにすることができる。スプリング１２６と計量チャンバ１２１内の圧力とによってピストン１４５上に生じる複合力が、リザーバ１１２内の流体圧力からピストン１４５上に与えられる力よりも弱い場合、ピストン１４５が計量チャンバ１２１に向かって下向きに動かされることにより、シール面１５０とシール面１５１との間に隙間が形成されるようになる。この結果、流体がリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入できるようになる。具体的に言うと、リザーバ１１２内の圧力が計量チャンバ１２１内の流体圧力を選択したしきい値差だけ超えると、リザーババルブアセンブリ１２２が開く。リザーババルブアセンブリ１２２のピストン１４５を、バルブキャップのシール面１５０を密封できる面を含むボール又はその他の任意の部材と置き換えることができる。さらに、ソレノイド又はその他の能動的に制御されるバルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００４５】
ノズルバルブアセンブリ１２３は、計量チャンバ１２１からノズル１１９を通じてカートリッジ１１０の外側へ流れる流体の流れを調整する。ノズルバルブアセンブリ１２３は、通常、計量チャンバ１２１とノズル１１９との間に配置される。リザーババルブアセンブリ１２２と同様に、ノズルバルブアセンブリ１２３は、当業で公知の任意の受動的な又は能動的に制御されるバルブであってもよい。本実施形態では、ノズルバルブアセンブリ１２３は、バルブピストン１５５及びバルブスプリング１５６を含む受動的な一方向の逆止弁であり、これらは、分注アセンブリハウジング１２９とノズル１１９とが共同して定めるノズルバルブチャンバ１５７内に収容される。ピストン１５５に隣接する分注アセンブリハウジング１２９にはシール面１５８が含まれており、この分注アセンブリハウジング１２９は、ピストン１５５の上部端に含まれるシール面１５９で選択的に終端となるように構成される。
【００４６】
スプリング１５６の特性は、計量チャンバ１２１と外部環境との間に所望の圧力差が生み出されたときに、ノズルバルブアセンブリ１２３により計量チャンバ１２１とノズル１１９の流体導管１６０との間の流体連通が可能となるように選択される。本実施形態では、スプリング１５６は、計量チャンバ１２１と周囲との間の圧力差が最小となるか又は存在しない場合、或いは外部圧力が計量チャンバ１２１内の圧力よりも高い場合、閉鎖位置になる（すなわち、計量チャンバ１２１と導管１６０との間に流体連通が存在しない）ように構成される。ポンプアセンブリ１２０の作動によって計量チャンバ１２１内の流体圧力が変化することにより、計量チャンバ１２１内の圧力が外部環境の流体圧力と異なるようになる。スプリング１５６と外部圧力とによってピストン１５５上に生じる複合力が、計量チャンバ１２１内の流体圧力からピストン１５５上に与えられる力よりも低い場合、ピストン１５５がノズル１１９に向かって下向きに動かされることにより、シール面１５８とシール面１５９との間に隙間が形成されるようになる。この結果、流体は、計量チャンバ１２１からノズル１１９の導管１６０を通って流れることができるようになる。ソレノイド又はその他の任意の能動バルブなどの能動バルブを使用することができ、バルブコントローラを介して能動バルブの位置を自動又は手動で制御することができる。
【００４７】
流体分注アセンブリ１１４の動作を図１０〜図１２に示す。前述の実施形態と同様に、動作中、流体分注アセンブリ１１４は、静止状態、排出状態、又は充填状態のうちの１つで構成される。流体分注アセンブリ１１４が図１０に示した静止状態にある場合、リザーババルブアセンブリ１２２及びノズルバルブアセンブリ１２３は閉じられている。この結果、リザーバ１１２から流体分注アセンブリ１１４内へ、或いは計量チャンバ１２１から流体分注アセンブリ１１４外への流体の流れは存在しない。この状態では、ダイヤフラム１２７は静止位置にあり、変位空間１３４は最大量を有する。また、スプリング１２６が圧縮されることにより、ピストン１２５は計量チャンバ１２１から離れるように促されるようになる。
【００４８】
図１１を参照すると、ピストン１２５に外力を加えることにより、流体分注アセンブリ１１４が排出状態に置かれる。この力により、ピストン１２５は矢印Ｆの方向へ動く。ピストン１２５が矢印Ｆの方向へ動くことにより、ダイヤフラム１２７がほぼ平らな排出位置に変形するようになる。ダイヤフラム１２７の変形により、変位空間１３４及び計量チャンバ１２１の容量が減少し、この結果、計量チャンバ１２１内の流体圧力が上昇する。計量チャンバ１２１内の流体圧力の上昇に対応して、リザーババルブアセンブリ１２２は閉じたままとなるが、ノズルバルブアセンブリ１２３は、計量チャンバ１２１内の流体圧力が十分に上昇した場合には開くように構成される。この結果、計量チャンバ１２１内の加圧流体は、矢印Ｇで示すようにノズル１１９を通じて排出される。
【００４９】
ピストン１２５から外力が除去された後、分注アセンブリ１１４は図１２に示す充填状態に入る。外力を除去すると、スプリング１２６の圧縮力により、ピストン１２５が計量チャンバ１２１から離れて矢印Ｈの方向に平行移動し、これによりダイヤフラム１２７が排出位置から静止位置へ変形する。この変形により、変位空間１３４の容量が増加する結果となり、これにより計量チャンバ１２１内に不完全真空が生み出される。この真空により、十分な圧力差が得られたときにリザーババルブアセンブリ１２２が開き、矢印Ｉで示すように、流体がリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入できるようになる。同時に、外部流体圧力及びスプリング１５６によってピストン１５０上に加えられる複合力が、計量チャンバ１２１内部の流体圧力によってピストン１５５上に生じる力を上回るので、ノズルバルブアセンブリ１２３は閉じる。この構成では、計量チャンバ１２１内の圧力がリザーバ１１２内の流体圧力とほぼ等しくなるまで、流体はリザーバ１１２から計量チャンバ１２１へ流入することができる。計量チャンバ１２１内の圧力がリザーバ１１２内の流体圧力とほぼ等しくなると、スプリング１４６の影響でリザーババルブアセンブリ１２２が閉じる。
【００５０】
流体分注カートリッジを、図１３及び図１４に関連して後述するシステムなどのより大規模な流体分注システムと関連して使用することもできる。特に、カートリッジ１０は、位置合わせ面６１及びショルダ６２を任意で含み、カートリッジ１１０は、位置合わせ面１６１及びショルダ１６２を任意で含み、これらはカートリッジをシステム内で正確に方向合わせするのに役立つものである。以下でさらに細述するように、それぞれの位置合わせ面がシステムの開口部と接することにより、それぞれのノズルの流体導管を所望の流体分注対象と容易に位置合わせできるようになる。さらに、ショルダを使用してノズルと流体分注対象との間の距離を制御することができる。それぞれの位置合わせ面及びショルダが、より大規模な分注システム内でのカートリッジの正確な位置合わせに対して低い許容範囲を有するようにカートリッジ１０及び１１０を製造（すなわち、機械加工又はモールド成形）することができる。さらなる取付機能及び／又は位置合わせ機能をカートリッジに含めることもできる。例えば、カートリッジ１０はまた、分注システムの一部に隣接するように構成された位置合わせ面６８も含む。また、カートリッジ１１０は任意で取付タブ１６３を含み、これについては図１５及び図１６に関連して以下でさらに細述する。それぞれの流体分注システムで使用するカートリッジを要望通りに位置決めしやすくすることができる任意の形状の位置合わせ支援機能を使用することができる。
【００５１】
図１３及び図１４は、本発明による１又はそれ以上の流体分注カートリッジを組み込んだ流体分注システム７０の例示的な実施形態を示す図である。システム７０は、一般にカートリッジ取付アセンブリ７１及びサンプル支持アセンブリ７２を含む。カートリッジ取付アセンブリ７１は複数のステーション７３を含み、このステーション７３に流体分注カートリッジ１０が取り付けられる。ステーション７３は、流体分注カートリッジを受け入れるとともにアクチュエータアセンブリ７５に隣接して配置するように構成された取付用開口部７４を含むことが好ましい。カートリッジを受け入れるとともに分注アセンブリを作動させて試薬を要望通りに分注することができる任意の形状の流体分注システム７０を使用することができる。
【００５２】
流体分注システム７０はまた、サンプル支持アセンブリ７２上に取り付けられた複数の受取部材７６も含む。受取部材７６は、カートリッジ１０から流体を分注することが望まれる任意のアイテムであってよい。適当な受取部材７６の例として、スライド保持トレイ、サンプル容器、及び混合槽が含まれる。受取部材７６は、上部に組織サンプルを置いたスライドを保持する顕微鏡用スライド保持トレイであり、スライドは、それぞれのトレイ７６上に表面を下にして置かれることが好ましい。このようなシステムでは、流体分注装置１０から分注される試薬は、スライド上又はスライドに含まれるサンプル上には分注されずに、むしろスライドトレイ７６の受取面上に分注され、任意的に、真空により生じる圧力差又はスライドトレイ７６上に置かれたスライド底面の毛管現象などによって流れる。任意で、スライド又は受取部材７６の他の部分を選択的に加熱するように構成された加熱パッド７７上に受取部材７６を取り付けることができる。加熱パッド７７を任意でバネ付勢して、受取部材７６と過熱パッド７７の１又はそれ以上との間の接触性を向上させることができる。
【００５３】
受取部材支持アセンブリ７２が、通常、カートリッジ取付アセンブリ７１の下に位置することにより、重力を利用して上述のようにカートリッジ１０から受取部材７２に流体を送出することができる。カートリッジ取付アセンブリ７１は、静止した受取部材支持アセンブリ７２に対して可動であることにより、任意の所望の受取部材７６上に流体を分注するようにカートリッジ１０を配置することができる。代替の実施形態では、カートリッジ取付アセンブリ７１及びサンプル支持アセンブリ７２の両方が相互に可動であるため、両方を互いに動かすことにより流体の分注が達成される。図１３に示すように、受取部材７６は顕微鏡用スライドのような全て同じものであってもよく、或いは、受取部材７６は顕微鏡用スライドとサンプル容器のような異なる種類のアイテムを含むものであってもよい。
【００５４】
カートリッジ取付アセンブリ７１が回転することにより、選択した流体分注カートリッジ１０をアクチュエータアセンブリ７５のアクチュエータ７８、７９、８０に隣接して配置できるようになる。或いは、アクチュエータ７８、７９、及び８０で示す種類のようなアクチュエータを個々のカートリッジ１０に隣接して配置することにより、特定のカートリッジ１０を作動させるためにカートリッジ取付アセンブリ７１を回転させる必要がなくなる。アクチュエータアセンブリ７５は、カートリッジ１０に作用して制御された量の流体を放出させる任意のアクチュエータ装置であってよい。例えば、アクチュエータアセンブリ７５は、ソレノイドなどの複数の線形アクチュエータを含むことができ、これらがポンプピストン２５の外部端３５と位置合わせされることにより、アクチュエータの動きにより力が加えられてポンプアセンブリ２０内のポンプピストン２５が動くようになる。
【００５５】
カートリッジ取付アセンブリ７１が、サンプル支持アセンブリ７２に対して平行移動及び回転の両方を行うことにより、個々のカートリッジ１０が、任意の受取部材７６の上に選択的に配置できるようになることが好ましい。選択した受取部材７６の上にカートリッジ１０が配置されると、アクチュエータアセンブリ７５がカートリッジ１０に作用して、制御された量の流体が受取部材７６上に排出される。
【００５６】
図１３及び図１４で分かるように、カートリッジ取付アセンブリ７１が支持部材８１に回転可能に結合され、アクチュエータアセンブリ７５が支持部材８１に固定して取り付けられることにより、アクチュエータアセンブリ７５に対してカートリッジ１０を回転させることができるようになる。支持部材８１が水平に平行移動できることにより、カートリッジ１０が静止した受取部材７６に対して回転と平行移動との両方を行えるようになることが好ましい。このようにして、選択したカートリッジ１０を任意の受取部材７６の上に選択的に配置することができる。
【００５７】
例示の実施形態で分かるように、アクチュエータアセンブリ７５は、受取部材７６のそれぞれの列８２、８３、８４上に流体を分注するのに使用する３つのアクチュエータ７８、７９、８０を任意で含むことができる。動作中、アクチュエータ７８は、列８２の受取部材７６上に流体を分注するようにされ、アクチュエータ７９は、列８３の受取部材７６上に流体を分注するようにされ、アクチュエータ８０は、列８４の受取部材７６上に流体を分注するようにされる。当然ながら、当業者であれば理解できるように、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の個数のアクチュエータ及び／又は受取部材を採用することができる。
【００５８】
図１４に示すように、システム７０は、供給容器８５、ごみ容器８６、及びバルブ８７を任意で含む。供給容器８５を使用して、システム７０に含まれる流体分配アセンブリを通じて分配することができる、受取部材７６を洗浄するための水又は試薬などの液体を入れておくことができる。バルブ８７は、受取部材７６を洗浄するための液体などの、システム７０を貫流する液体の流れの方向を決めるためのスイッチを含むことができる。また、液体が受取部材７６の洗浄に使用された後、バルブ８７を使用して液体の流れをごみ容器８６に向けることができる。
【００５９】
カートリッジ１０の形状は、カートリッジをカートリッジ取付アセンブリ７１内に一方向にのみ取り付けることができるように選択されることが好ましい。例えば、位置合わせ面６１で切り取ったカートリッジ１０の断面形状をほぼ台形にしてもよく、また、カートリッジ取付アセンブリ７１内の取付用開口部７４も同様の形状とすることにより、カートリッジ１０の取り付けが一方向に限定されるようになる。さらに、取付用開口部７４の補完機能の中に受け入れられる１又はそれ以上の鍵６６を含むことができる。図１３及び図１４は、ほぼ台形の断面を有するカートリッジ１０の例を示しており、この形状が（図１３に示すような）ほぼ台形の取付用開口部７４内に収まるようにされる。別の実施形態では、取付用開口部７４及びカートリッジ１０は、他の同方向の形状を有するか、或いはタブ及びスロットなどのカートリッジ１０の取り付けを一方向に限定する配向機能を含む。
【００６０】
図１５及び図１６を参照すると、カートリッジ１１０に含まれる任意の取付機能について説明している。この取付機能を利用してカートリッジ取付アセンブリ７１の対応する取付用開口部７４内にカートリッジ１１０を解放可能に取り付けることができる。図示のように、カートリッジ１１０は取付タブ１６３を含み、より大規模なシステム内でカートリッジを位置合わせした後にこの取付タブを使用してカートリッジ１１０を所定の位置に固定することができる。図示のように、取付タブ１６３は外側部分１６４と内側部分１６５とを含み、これらは、取付タブ１６３が大まかにＴ字形の断面を有するように結合する。外側部分１６４及び／又は内側部分１６５の寸法がこれらの長さとともに変化することにより、取付タブ１６３がスロット６７内により深く挿入されると、カートリッジ取付アセンブリ７１に含まれる取付タブ１６３と取付スロット６７との間のくさび嵌合はより堅固なものとなることができる。
【００６１】
図１７を参照してわかるように、アクチュエータアセンブリ７５は、アクチュエータ７８、７９、８０のうちのいずれか１つを作動させることができるコントローラ９０及び制御スイッチ９１を使用して作動されることが好ましい。コントローラ９０は、プログラム可能なコンピュータであることが好ましい。流体分注システム７０のメインコントローラ又は制御システムにコントローラを組み込むこともでき、メイン組織の処理プログラムにアクチュエータ７８、７９、８０を作動させるためのプログラミングステップを含むこともできる。コントローラ９０は、アクチュエータアセンブリ７５を自動又は手動で作動させることができる任意の装置であってよい。さらに、コントローラ９０をカートリッジ取付アセンブリ７１に対して動かないように配置することができる。或いは、コントローラ９０をカートリッジ取付アセンブリ７１に対して動くように配置し、コントローラ９０とアクチュエータアセンブリ７５との間に有線又は無線通信リンク９２を設けるようにしてもよい。アクチュエータアセンブリ７５は、作動されると、カートリッジ１０のポンプアセンブリ２０に機械力９３を加えて、分注アセンブリ１４が流体の流れ又は滴を受取部材７６上に分注するようにする。
【００６２】
このようにして、流体分注試薬カートリッジが提供されることが理解される。当業者であれば、本発明を限定するためではなく例示する目的で、本説明において提示した好ましい実施形態以外の実施形態によって本発明を実施することができ、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものであるということを理解するであろう。本説明において検討した特定の実施形態の同等物によっても同様に本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 流体分注装置
１２ リザーバ
１４ 流体分注アセンブリ
１６ 圧力バルブ
１９ ノズル
２０ ポンプアセンブリ
２１ 計量チャンバ
２２ リザーババルブ
２３ ノズルバルブアセンブリ
２４ ポンプハウジング
２５ ピストン
２６ ピストンスプリング
２７ ダイヤフラム
２８ 一部分
２９ 分注アセンブリハウジング
３０ ポンプキャビティ
３１ 第１の取付部
３４ 変位空間
３５ 外部端
４４ フィルタ
５２ ダイヤフラム
５４ 突出部
５６ バルブスプリング
６６ 鍵
６８ キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体リザーバと、
前記流体リザーバに流体結合された分注アセンブリと、
を備えた流体分注カートリッジであって、
前記分注アセンブリは、
分注ハウジングと、
可変部材と、
を含み、
前記分注ハウジング及び前記可変部材は共同して計量チャンバを定め、前記可変部材は、第１の計量チャンバ容量に相当する静止位置から、前記第１の計量チャンバ容量よりも小さい第２の計量チャンバ容量に相当する排出位置へ変形するように構成される、
ことを特徴とする流体分注カートリッジ。
【請求項２】
前記流体リザーバと前記計量チャンバとの間に配置されたリザーババルブをさらに備え、該リザーババルブは、前記リザーバから前記計量チャンバへの流体の流入を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項３】
前記計量チャンバと前記分注アセンブリの出口との間に配置されたノズルバルブをさらに備え、該ノズルバルブは、前記計量チャンバから前記分注アセンブリ外部への流体の流出を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項４】
前記分注アセンブリに結合された流体ノズルをさらに備え、該ノズルは、前記分注アセンブリの出口を定める流体導管を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項５】
前記可変部材は、前記静止位置ではほぼ凹形であり、前記排出位置ではほぼ平らなダイヤフラムである、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項６】
前記流体リザーバに結合された一方向バルブをさらに備え、該一方向バルブは、周囲から前記リザーバへの流体の流入を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項７】
前記可変部材は前記静止位置に付勢される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項８】
前記分注アセンブリは、前記可変部材の一部に結合されたピストンを含み、該ピストンの平行移動により前記可変部材を前記静止位置と前記排出位置との間で変形させるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項９】
前記リザーババルブは、前記リザーバから前記分注アセンブリへの流体の流入を可能にするように構成された一方向バルブであり、前記ノズルバルブは、前記分注アセンブリから前記カートリッジ外部への流体の流出を可能にするように構成された一方向バルブである、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１０】
前記リザーババルブと前記流体リザーバとの間に介入するフィルタをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１１】
前記フィルタは、前記リザーババルブを前記分注ハウジング内に保持するキャップである、
ことを特徴とする請求項１０に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１２】
前記分注アセンブリに結合された流体ノズルをさらに備え、該ノズルは前記分注アセンブリの出口を定める流体導管を含み、前記ノズルバルブは前記流体導管の壁を密封する、
ことを特徴とする請求項３に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１３】
前記流体ノズルは疎水性材料で構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１４】
水平の断面形状を有する取付部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１５】
前記取付部の前記水平の断面形状は、同形状の受入アセンブリで所定の一方向に受け入れられるように構成される、
ことを特徴とする請求項１４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１６】
前記水平の断面形状はほぼ台形である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１７】
各々がカートリッジ取付機能を含む複数の流体分注カートリッジ取付ステーションを有するカートリッジ取付アセンブリと、
リザーバと、計量チャンバ及び変形すると前記計量チャンバの前記容量を変化させるように構成された可変部材を含む流体分注アセンブリとを含む、それぞれの取付ステーションに取り付けられた複数の流体分注カートリッジと、
前記流体分注アセンブリのほぼ下で複数の組織サンプルを支えるように構成されたサンプル支持アセンブリと、
を備え、
前記カートリッジ取付機能は、対応する流体分注カートリッジの対応する水平断面形状に一致する形状にされた、
ことを特徴とする流体分注システム。
【請求項１８】
前記カートリッジ取付機能は開口部である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項１９】
前記カートリッジ取付機能は刻み目である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２０】
前記カートリッジ取付アセンブリは、異なる形状にされたカートリッジ取付機能を有する少なくとも２つの取付ステーションを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２１】
前記取付ステーションの各々は、カートリッジ取付機能と選択的にかみ合うように構成されたカートリッジ保持機能を含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２２】
前記カートリッジ取付機能は取付タブであり、前記カートリッジ保持機能は、前記取付タブを受け入れるとともに前記取付タブと前記保持機能との間にくさび嵌合を提供するように構成されたスロットである、
ことを特徴とする請求項２１に記載の流体分注システム。
【請求項１】
流体リザーバと、
前記流体リザーバに流体結合された分注アセンブリと、
を備えた流体分注カートリッジであって、
前記分注アセンブリは、
分注ハウジングと、
可変部材と、
を含み、
前記分注ハウジング及び前記可変部材は共同して計量チャンバを定め、前記可変部材は、第１の計量チャンバ容量に相当する静止位置から、前記第１の計量チャンバ容量よりも小さい第２の計量チャンバ容量に相当する排出位置へ変形するように構成される、
ことを特徴とする流体分注カートリッジ。
【請求項２】
前記流体リザーバと前記計量チャンバとの間に配置されたリザーババルブをさらに備え、該リザーババルブは、前記リザーバから前記計量チャンバへの流体の流入を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項３】
前記計量チャンバと前記分注アセンブリの出口との間に配置されたノズルバルブをさらに備え、該ノズルバルブは、前記計量チャンバから前記分注アセンブリ外部への流体の流出を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項４】
前記分注アセンブリに結合された流体ノズルをさらに備え、該ノズルは、前記分注アセンブリの出口を定める流体導管を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項５】
前記可変部材は、前記静止位置ではほぼ凹形であり、前記排出位置ではほぼ平らなダイヤフラムである、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項６】
前記流体リザーバに結合された一方向バルブをさらに備え、該一方向バルブは、周囲から前記リザーバへの流体の流入を可能にするように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項７】
前記可変部材は前記静止位置に付勢される、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項８】
前記分注アセンブリは、前記可変部材の一部に結合されたピストンを含み、該ピストンの平行移動により前記可変部材を前記静止位置と前記排出位置との間で変形させるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項９】
前記リザーババルブは、前記リザーバから前記分注アセンブリへの流体の流入を可能にするように構成された一方向バルブであり、前記ノズルバルブは、前記分注アセンブリから前記カートリッジ外部への流体の流出を可能にするように構成された一方向バルブである、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１０】
前記リザーババルブと前記流体リザーバとの間に介入するフィルタをさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１１】
前記フィルタは、前記リザーババルブを前記分注ハウジング内に保持するキャップである、
ことを特徴とする請求項１０に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１２】
前記分注アセンブリに結合された流体ノズルをさらに備え、該ノズルは前記分注アセンブリの出口を定める流体導管を含み、前記ノズルバルブは前記流体導管の壁を密封する、
ことを特徴とする請求項３に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１３】
前記流体ノズルは疎水性材料で構成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１４】
水平の断面形状を有する取付部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１５】
前記取付部の前記水平の断面形状は、同形状の受入アセンブリで所定の一方向に受け入れられるように構成される、
ことを特徴とする請求項１４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１６】
前記水平の断面形状はほぼ台形である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の流体分注カートリッジ。
【請求項１７】
各々がカートリッジ取付機能を含む複数の流体分注カートリッジ取付ステーションを有するカートリッジ取付アセンブリと、
リザーバと、計量チャンバ及び変形すると前記計量チャンバの前記容量を変化させるように構成された可変部材を含む流体分注アセンブリとを含む、それぞれの取付ステーションに取り付けられた複数の流体分注カートリッジと、
前記流体分注アセンブリのほぼ下で複数の組織サンプルを支えるように構成されたサンプル支持アセンブリと、
を備え、
前記カートリッジ取付機能は、対応する流体分注カートリッジの対応する水平断面形状に一致する形状にされた、
ことを特徴とする流体分注システム。
【請求項１８】
前記カートリッジ取付機能は開口部である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項１９】
前記カートリッジ取付機能は刻み目である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２０】
前記カートリッジ取付アセンブリは、異なる形状にされたカートリッジ取付機能を有する少なくとも２つの取付ステーションを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２１】
前記取付ステーションの各々は、カートリッジ取付機能と選択的にかみ合うように構成されたカートリッジ保持機能を含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体分注システム。
【請求項２２】
前記カートリッジ取付機能は取付タブであり、前記カートリッジ保持機能は、前記取付タブを受け入れるとともに前記取付タブと前記保持機能との間にくさび嵌合を提供するように構成されたスロットである、
ことを特徴とする請求項２１に記載の流体分注システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２００９−５３８４２６（Ｐ２００９−５３８４２６Ａ）
【公表日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１２１５２（Ｐ２００９−５１２１５２）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２４００
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１３９８９２
【国際公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（５０８３４８５４３）サクラ ファインテック ユー．エス．エイ． インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０１２４００
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１３９８９２
【国際公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（５０８３４８５４３）サクラ ファインテック ユー．エス．エイ． インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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