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JP6929773B2 - 成形によって形成される流体システムを含む培養チャネルを備える流体システム - Google Patents

成形によって形成される流体システムを含む培養チャネルを備える流体システム Download PDF

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Description

本実施形態は、概して、流体デバイスに流体を流す方法に関し、より詳細には、流体の培養および／または混合を含む方法に関する。
流体の操作は、化学、微生物学および生化学等の分野において重要な役割を果たす。これらの流体は、液体または気体を含む場合があり、試薬、溶媒、反応剤またはすすぎ液を化学的または生物学的プロセスに提供することができる。マイクロ流体アッセイ等、さまざまな流体（たとえば、マイクロ流体）方法およびデバイスが、安価であり、高感度でありかつ正確な分析プラットフォームを提供することができる一方で、複数の流体の混合、試料の導入、試薬の導入、試薬の保管、流体の分離、廃棄物の収集、オフチップ分析のための流体の抽出、およびチップからチップへの流体の移動等、流体の操作は、コストおよび複雑化を増大させる可能性がある。したがって、コストを削減し、使用を簡略化し、かつ／またはマイクロ流体システムにおいて流体操作を改善することができる、本技術分野における進展は、有益であろう。
流体デバイスおよび関連する構成要素に流体を流す方法と、それに関連するデバイスと、システムとが提供される。本出願の主題は、いくつかの場合では、相互関係のある複数の方法、特定の問題に対する代替的な解決法、ならびに／または流体およびデバイスの複数の異なる使用を含む。
一組の実施形態において、方法が提供される。いくつかの実施形態では、方法は、試料成分を含む試料を試料収集器に導入するステップと、試料コネクタを物品の試料入口ポートに接続するステップとを含み、物品は第１面および第２面を備え、第１面は培養チャネルを備え、第１面および／または第２面は、培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、試料入口ポートは培養チャネルと流体連通する。本方法は、第１の流量で、試料の少なくとも一部を試料収集器から培養チャネルまで流すステップと、試料の少なくとも一部を、検出チャネルのすべてではなく一部に流し込むステップと、試料の流量を第２流量まで低減させるステップであって、第２流量が、第１流量より低くかつ／またはゼロである、ステップとを含む。本方法はまた、試料の流量を、第２流量より高いかまたは低い第３流量に調整するステップと、検出チャネルの残りの部分を通して試料を流すステップとを含む。
別の実施形態では、方法は、第１の流量で、試料の少なくとも一部を試料収集器から培養チャネルまで流すステップと、試料の少なくとも一部を、検出チャネルのすべてではなく一部に流し込むステップと、検出チャネルにおいて試料の少なくとも一部を検出するステップと、試料の流量を第２流量まで低減させるステップであって、第２流量が、第１流量より低くかつ／またはゼロである、ステップと、試料の流量を調整するステップであって、第３流量が第１流量または第２流量より高い場合もあれば低い場合もある、ステップと、検出チャネルの残りの部分を通して前記試料を流すステップとを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、試料成分を含む試料を試料収集器に導入するステップと、試料コネクタを物品の試料入口ポートに接続するステップであって、物品が第１面および第２面を備え、第１面が培養チャネルを備え、第１面および／または第２面が培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、試料入口ポートが培養チャネルと流体連通する、ステップとを含む。方法は、第１の流量で、試料の少なくとも一部を試料収集器から培養チャネルまで流すステップと、試料の少なくとも一部を、検出チャネルのすべてではなく一部に流し込むステップと、試料の流量を第２流量まで低減させるステップであって、第２流量が、第１流量より低くかつ／またはゼロである、ステップと、検出チャネルの残りの部分を通して試料を流すステップとをさらに含むことができる。
別の実施形態では、試料成分を含む試料を試料収集器に導入するステップと、試料コネクタを物品の試料入口ポートに接続するステップであって、物品が第１面および第２面を備え、第１面が培養チャネルを備え、第１面および／または第２面が培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、試料入口ポートが培養チャネルと流体連通する、ステップとを含む。本方法は、試料収集器の表面または物品の表面に堆積した試薬に液体を接触させ、表面から試薬の少なくとも一部を除去して、試薬が前記液体内で溶解するかまたは懸濁するようにするステップと、培養チャネル内の液体の少なくとも一部における試薬と試料成分を混合するステップと、試料成分および試薬を含む液体を、検出チャネルの少なくとも一部を通して流すステップとをさらに含むことができる。
一実施形態では、方法は、試料成分を含む試料を試料収集器に導入するステップと、試料コネクタを物品の試料入口ポートに接続するステップであって、物品が第１面および第２面を備え、第１面が培養チャネルを備え、第１面および／または第２面が培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、試料入口ポートが培養チャネルと流体連通する、ステップとを含む。こうした場合、培養チャネルは、少なくとも約１００ミクロンかつ約２ｍｍ以下の幅、少なくとも約５０ミクロンかつ約２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有する。検出チャネルは、少なくとも約５０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の幅、および少なくとも約１０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の高さを有し、検出チャネルは、検出チャネルの表面に堆積した試薬を備える。本方法は、試料の少なくとも一部を試料収集器から培養チャネルまで流すステップと、培養チャネル内の液体における試薬と試料成分を混合するステップと、試料成分および試薬を含む液体を、検出チャネルの少なくとも一部を通して流すステップとをさらに含むことができる。
別の組の実施形態において、流体システムが提供される。一実施形態では、流体システムは、第１面および第２面を備える物品であって、第１面が培養チャネルを備え、第１面および／または第２面が検出チャネルを備え、第１介在チャネルが、物品を貫通し、かつ培養チャネルと検出チャネルとの間に配置されている、物品を備える。培養チャネルは、少なくとも約１００ミクロンかつ約２ｍｍ以下の幅、少なくとも約５０ミクロンかつ約２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有する。検出チャネルは、少なくとも約５０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の幅、および少なくとも約１０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の高さを有し、検出チャネルは検出チャネルの表面に堆積した試薬を備える。こうした場合、検出チャネルに対する培養チャネルの高さの比は少なくとも２：１である。流体システムは、培養チャネルと流体連通する試料入口ポートと、検出チャネルと流体連通する出口ポートとをさらに備えることができる。
別の実施形態では、流体システムは、第１面および第２面を備える物品であって、第１面が培養チャネルを備え、第１面および／または第２面が培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備えている、物品を備える。培養チャネルは、少なくとも約１００ミクロンかつ約２ｍｍ以下の幅、少なくとも約５０ミクロンかつ約２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有する。検出チャネルは、少なくとも約５０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の幅、および少なくとも約１０ミクロンかつ約３００ミクロン以下の高さを有し、検出チャネルは検出チャネルの表面に堆積した試薬を備える。こうした場合、検出チャネルに対する培養チャネルの高さの比は少なくとも２：１である。流体システムは、培養チャネルと流体連通する試料入口ポートと、検出チャネルと流体連通する出口ポートと、物品の試料入口ポートに接続されるように適合されかつ構成された試料収集器とをさらに備えることができる。
本発明の他の利点および新規な特徴は、添付図面とともに考慮したときに、本発明のさまざまな限定しない実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなろう。本明細書と参照により本明細書に組み込まれる文献とが矛盾しかつ／または一貫しない開示を含む場合、本明細書が優先するものとする。参照により本明細書に組み込まれる２つ以上の文献が、互いに矛盾しかつ／または一貫しない開示を含む場合、効力発生日が後の方の文献が優先するものとする。
本発明の限定しない実施形態について、添付の図を参照して例として説明する。添付の図は、概略的であり、正確な縮尺であるようには意図されていない。図において、図示する同一または略同一の構成要素の各々は、典型的には、単一の数字によって表されている。明確にするために、当業者が本発明を理解するのを可能にするために例示が不要である場合、すべての図においてすべての構成要素に符号が付されているとは限らず、本発明の各実施形態のすべての構成要素が図示されているとは限らない。
一組の実施形態による例示的な流体デバイスを示す。 一組の実施形態による例示的な流体デバイスを示す。 一組の実施形態による流体デバイスを示す。 一組の実施形態による従来の流体デバイスにおける接合部の画像である。 一組の実施形態による従来の流体デバイスの接合部における流体流の画像である。 一組の実施形態による従来の流体デバイスの接合部における流体流の画像である。 一組の実施形態による従来の流体デバイスの接合部における流体流の画像である。 一組の実施形態による従来の流体デバイスの接合部における流体流の画像である。 いくつかの実施形態による、（図５Ａ）流体デバイス、（図５Ｂ）いくつかの流体デバイスを形成するために使用される部品、および（図５Ｃ）流体デバイスを示す。 いくつかの実施形態による、（図５Ａ）流体デバイス、（図５Ｂ）いくつかの流体デバイスを形成するために使用される部品、および（図５Ｃ）流体デバイスを示す。 いくつかの実施形態による、（図５Ａ）流体デバイス、（図５Ｂ）いくつかの流体デバイスを形成するために使用される部品、および（図５Ｃ）流体デバイスを示す。 一組の実施形態による、介在チャネルを備える流体デバイスの断面を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルを備える流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネルのない流体デバイスにおける培養ステップを含むアッセイの概略図を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、培養チャネル内で流体を混合する方法を示す。 一組の実施形態による、流体デバイス内の検出器に対する光学測定値対時間のプロットを示す。 一組の実施形態による、テストステロン容量反応のプロットを示す。 一組の実施形態による、テストステロン容量反応のプロットを示す。 実施例２の全血テストステロンアッセイを行うために使用される流体デバイスの２つの分析領域における光学測定値の時系列を示す。 実施例２のマイクロ流体デバイスにおいて行われるテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。 実施例２のマイクロ流体デバイスにおいて行われるテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。 実施例３の全血テストステロンアッセイを行うために使用される流体デバイスの２つの分析領域における光学測定値の時系列を示す。 実施例３のマイクロ流体デバイスにおいて行われるテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。 実施例３のマイクロ流体デバイスにおいて行われるテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。
アッセイ成分の培養および／または混合を含む流体デバイスおよび方法が提供される。いくつかの実施形態では、流体デバイスにおいて、生物学的かつ／または化学的アッセイを行うことができる。流体デバイスは、２つ以上のアッセイ成分（たとえば、試料および試薬）の制御された培養および／または混合を可能にするように設計することができる。いくつかのこうした実施形態では、流体デバイスは、検出チャネルと流体連通する、比較的大きい断面寸法を有する培養チャネルを備えることができる。培養チャネルは、アッセイの分析の前に２つ以上のアッセイ成分の適切な混合および／または培養を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、検出チャネルを用いて、たとえば、培養チャネル内の試料成分の存在ならびに／または培養および／もしくは混合の程度に関するフィードバックを提供することができる。フィードバックに基づいて、流体流源等、流体システムの１つまたは複数の構成要素を、達成するべき必要な程度の混合および／または培養を可能にするように調節することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載するような、培養チャネル内のアッセイ成分の制御された培養および／または混合により、アッセイ性能（たとえば、感度、特異性および／または再現性）を向上させ、アッセイ成分の培養および／または混合に依存するアッセイに対する流体デバイスの設計および動作を簡略化することができる。
生物学的かつ／または化学的アッセイを行うための流体デバイスが存在するが、アッセイ成分の混合および／または培養が不適切であるため、従来の流体デバイスではいくつかのアッセイを容易にかつ／または正確に行うことができない。たとえば、十分な培養は、対象分析物を検出するために、対象分析物を試料内の天然の結合パートナーから放出する必要があるアッセイの重要な部分である。いくつかのこうした実施形態では、放出される、したがって検出される対象分析物の量は、培養時間によって決まり、培養に対する制御が不十分である場合、アッセイの結果が不正確になりかつ／またはアッセイが再現不可能になる。いくつかの実施形態では、アッセイ感度は、培養の長さおよび／または温度によって決まる場合がある。たとえば、検出結合バートナー（たとえば、抗体）に結合された分析物の量は、高温での長期の接触および／または培養によって増大する可能性がある。従来の流体デバイスは、流体デバイスの設計および流体デバイスにおける流体の扱いを変更することにより、この問題に対処しようとしてきた。しかしながら、これらの従来のデバイスの多くは、詰まり等の問題があり、製造が困難である可能性がある複雑なデバイス構造に依存し、かつ／または、たとえばポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）環境において、実施することが困難である可能性がある複雑なアッセイ方法に依存する。本明細書に記載する流体デバイスは、多くの従来の流体デバイスの欠点なしに十分な混合および／または培養を可能にすることができ、従来の流体デバイスでは容易にかつ／または正確に実施されなかったアッセイを行うために使用することができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスにおいて、培養ステップおよび／または混合ステップを含む生物学的かつ／または化学的アッセイを行うことができる。本明細書に記載するように、流体デバイスは、２つ以上のアッセイ成分（たとえば、試料成分および試薬、試薬および希釈剤、試薬および緩衝剤）の制御された培養および／または混合を可能にするように設計することができる。１つの例示的な実施形態では、流体デバイス１０は、図１Ａに例示的に示すように、培養チャネル１５を備える。培養チャネルは、検出チャネル２０と流体連通することができる。図１Ａに例示的に示すように、検出チャネルは、培養チャネルと検出ゾーン２５との間に配置されている。検出ゾーンは、いくつかの分析領域２６を含むことができる。しかしながら、他の実施形態では、検出チャネルは、検出ゾーンの一部であり得る（たとえば、検出チャネルは、１つまたは複数の検出器に関連付けられた検出ゾーンのチャネルであり得る）。
他の実施形態では、培養チャネルの一部は、検出ゾーンの一部（たとえば、１つまたは複数の検出器に関連付けられた領域）であり得る。こうした構成により、たとえば、培養ステップ中、試料の前縁（たとえば、試料／空気界面）が培養チャネル内に配置されるのを確実にするために、培養チャネルにある間の試料の検出を可能にすることができる。たとえば、図１Ｂに例示的に示すように、培養チャネル１５の一部は、検出ゾーン２７を備え、検出チャネル２０のいくつかの部分は他の検出ゾーン２６を備える。検出ゾーン２７で試料が検出されると、培養チャネル内の試料のすべてまたは一部を培養するために、試料を停止させるかまたは流量を低減させることができる。いくつかの実施形態では、検出ゾーン２７では、培養チャネル内で試料の結合は実質的に起こらない。
いくつかの実施形態では、培養中に培養チャネル内に存在する試料は、流体栓の形態である。たとえば、流体試料の両端においてその側面に空気栓を配置することができ、それにより、第１空気栓、流体試料および第２空気栓は、培養中に培養チャネル内に配置される。
いくつかの実施形態では、検出ゾーン２７におけるチャネル寸法（および／または断面積）は、たとえば上述したように、検出ゾーン２７の上流の培養チャネルの寸法（および／または面積）と同じであるかまたは同様である。したがって、検出ゾーンにおける培養チャネルの寸法（および／または断面積）は、試料成分の結合が起こる可能性がある検出ゾーン２５におけるチャネルの寸法（および／または断面積）より大きい可能性がある。
培養チャネル、検出チャネルおよび／または検出ゾーンのうちの１つまたは複数をフィードバックシステムに接続することができ、フィードバックシステムを用いて、培養ステップおよび／または混合の１つまたは複数の態様を制御することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、検出ゾーンを用いて、試料の少なくとも一部（たとえば、試料の少なくとも約８０％）が下流反応エリアに到達する前に試料成分を検出することができる。試料成分に対応する１つもしくは複数の信号またはデータを生成することができる。このデータを用いて、制御システムは、流体デバイス内の後続する流体流を調整することができる。たとえば、データに基づいて、制御システムは、追加の培養または混合を可能にするように、試料の流量を、初期流量より低い流量までかつ／またはゼロまで低減させることができる。いくつかの実施形態では、図１Ａに例示する流体デバイスにおける培養および／または混合を制御するように流体流を調整する方法は、試料収集器（たとえば、血液収集器）内に試料を導入することを含むことができる。好適な試料収集器については、後述し、かつ、全体として参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年６月１９日に発行され（２００８年５月１日に出願され）「Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許第８，２０２，４９２号明細書［Ｃ１２５６．７００００ＵＳ０１］に記載されている。試料収集器（たとえば、血液収集器）は、１つまたは複数のチャネルを備えることができる。いくつかの実施形態では、試料収集器は、たとえば、試料収集器の少なくとも１つのチャネル面の内側にかつ／またはその少なくとも一部に堆積した、１つまたは複数の試薬を備えることができる。いくつかのこうした例では、試料は、試薬の少なくとも一部を除去し、試薬を溶解させるかまたは懸濁させることができる。しかしながら、他の実施形態では、試料収集器は試薬を含まない。
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、試料を収容する試料収集器は、その後、流体デバイスの試料入口ポート３０に接続することができる。試料収集器は、いくつかの実施形態では流体コネクタであり得る。いくつかの実施形態では、試料収集器は、試料収集器の接続の前は互いに流体連通していなかった流体デバイスの２つのチャネルの間に、流体連通を提供することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、チャネルを備えた試料収集器を用いて、２つの独立したチャネルの間の流体連通を可能にするように、流体デバイスにおいて２つの独立したチャネルを接続する。独立したチャネルの一方または両方に対して、任意選択的に、分析を行うために使用することができる試薬（たとえば、抗体溶液、洗浄緩衝剤および増幅試薬）によって予め充填することができる。これらの試薬は、使用する前に長期間（たとえば、１年間）、基板のチャネル内に保管（たとえば、封入）することができる。試料収集器および流体デバイスを接続する前に、試料収集器のチャネルに試料（たとえば、血液）を充填することができる。試料は、たとえば、血液が指からチャネル内に（たとえば、毛管力によって）引き込まれるまで、使用者の指を穿刺することによって、得ることができる。試料収集器と流体デバイスのチャネルとを接続すると、試料は、流体デバイス内の検出ゾーンおよび／または分析領域を通過することができる。
試料収集器が流体デバイスに接続される実施形態では、流体流源ポート３５（たとえば、出口）に容積または圧力源を接続することができ、かけられる力（たとえば、真空または減圧）により、試料は流体デバイス内に流れ込むことができる。いくつかの実施形態では、試料は、試料入口ポートに入る前に培養チャネル内に直接流れ込むことができる。他の実施形態では、試料は、培養チャネルに入る前に別の構造（たとえば、チャネル）に入ることができる。いくつかの場合では、培養チャネルは、１つまたは複数の寸法（たとえば、長さ、幅、高さ）および／または培養チャネルが試料の実質的にすべて（たとえば、試料の体積の少なくとも約８０％、試料の体積の少なくとも約９５％、試料全体）を収容するのを可能にする容積を有することができる。たとえば、培養チャンバは、少なくとも約０．０００５ｍＬ、少なくとも約０．００１ｍＬ、０．００５ｍＬ、少なくとも約０．０１ｍＬ、少なくとも約０．０２ｍＬ、少なくとも約０．０３ｍＬ、少なくとも約０．０５ｍＬ、少なくとも約０．０８ｍＬまたは少なくとも約０．０１ｍＬ、かつ約１ｍＬ以下、約０．７５ｍＬ以下、約０．５ｍＬ以下、約０．２５ｍＬ以下または約０．１ｍＬ以下の体積を有する試料を収容するように構成することができる。上述した範囲のすべての組合せが可能である。いくつかの場合では、培養チャネルの容積は、試料の体積と同様であり得る。たとえば、いくつかの実施形態では、培養チャネルの容積の試料の体積に対する比は、約３：１以下、約２．５：１以下、約２：１以下、約１．５：１以下または約１：１以下、かつ少なくとも約０．６：１、少なくとも約０．７：１、少なくとも約０．８：１または少なくとも約０．９：１であり得る。上述した範囲のすべての組合せが可能である。いくつかの実施形態では、培養チャネルは、流体デバイスにおける別のチャネル（たとえば、検出チャネル）より大きい断面積を有することができる。他の実施形態では、培養チャネルは、たとえば、試料の比較的大きい割合を収容することができないように、容積が試料の体積より小さいように設計される。
いくつかの実施形態では、試料（または試薬）の少なくとも一部が、ある期間、培養チャネル内で培養される。本明細書に記載するように、培養ステップ中に、試料の流れを停止させることができ、または流量を低減させることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、少なくとも１分、少なくとも３分、少なくとも５分、少なくとも７分、少なくとも９分、少なくとも１１分、少なくとも１３分、少なくとも１５分、少なくとも１７分、少なくとも１９分、少なくとも２０分、少なくとも３０分、少なくとも４０分、少なくとも５０分、少なくとも６０分の時間、（たとえば、培養チャネル、および／または本明細書に記載する検出チャネルの一部の中で）培養することができる。時間は、６０分以下、５０分以下、４０分以下、３０分以下、２０分以下、１９分以下、１７分以下、１５分以下、１３分以下、１２分以下、１１分以下、１０分以下、９分以下、７分以下、５分以下、３分以下または１分以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、少なくとも５分かつ１５分以下）。他の範囲も可能である。
試料または試薬は、任意の好適な温度で培養することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１５℃の温度（たとえば、培養温度）で、少なくとも２０℃の温度で、少なくとも２５℃で、少なくとも３０℃、少なくとも３５℃、少なくとも４０℃、少なくとも４５℃、少なくとも５０℃、少なくとも５５℃または少なくとも６０℃の温度で、試料または試薬を（たとえば、培養チャネル、および／または本明細書に記載する検出チャネルの一部の中で）培養することができる。温度は、６５℃以下、６０℃以下、５５℃以下、５０℃以下、４５℃以下、４０℃以下、３５℃以下、３０℃以下または２５℃以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、少なくとも４５℃かつ５５℃以下）。他の範囲も可能である。
いくつかの実施形態では、容積または圧力源は、試料の少なくとも一部が培養チャネル内に流れ込むように、所定の長さの時間、所定の設定に調整することができる。いくつかのこうした実施形態では、培養チャネルに、たとえば、培養チャネルが試料で充填されたか否かを検出する検出器は不要であり、または存在しない。代わりに、所定の容積または圧力源の設定および時間（たとえば、真空レベルおよび真空をかける時間）を含む、培養チャネルの充填は、試料のタイプおよびその特性（たとえば、全血、指穿刺から採取される毛管全血、静脈全血、血漿、血清、尿、唾液等、その粘度を含む）とともに、培養チャネルまでかつ培養チャネルを含むチャネル寸法（たとえば、幅、高さ、長さ、およびそれにより流体流に対する抵抗）に基づいて、判定し調整することができる。圧力源レベルと圧力源の圧力をかけるタイミングとは、特定の用途に対して適合させることができる。
いくつかの実施形態では、培養ステップ時に、試料の少なくとも一部（ただし、すべてではない）が培養チャネルに入る。いくつかの場合では、試料は、培養チャネルに入るが、検出チャネル、検出ゾーン、廃棄物ゾーンまたはデバイスの出口等、いかなる下流のチャネルにも入らない。他の実施形態では、試料の少なくとも一部は培養チャネルに入るが、試料の前縁（たとえば、空気／試料界面）は、断面積の範囲内で培養チャネルの下流のチャネルに入らず、またはそこで停止しない。たとえば、試料の前縁が比較的大きい断面積を有するチャネルに達するときに、試料を停止させることができ、または培養のために流量を低減させることができ、それにより、培養中および／または培養後、試料がチャネルに詰まることがない。概して、いくつかの試料は（特に、試料／空気界面において）、試料の乾燥、凝固および／または凝結のために、比較的小さい断面積を有するチャネル内で詰まる傾向が高く、それにより、試料流が再開したときの流体流に対する抵抗が高くなる可能性がある。
いくつかの実施形態では、この詰まる傾向は、試料が所定の断面積を有するチャネルに達したときに、試料（試料／空気界面等、試料の前縁を含む）を停止させるかまたは流量を低減させることにより、対処することができる。チャネルの断面積は、少なくとも０．００８ｍｍ２、少なくとも０．０１ｍｍ２、少なくとも０．０２ｍｍ２、少なくとも０．０３ｍｍ２、少なくとも０．０４ｍｍ２、少なくとも０．０５ｍｍ２、少なくとも０．０６ｍｍ２、少なくとも０．０８ｍｍ２、少なくとも０．１０ｍｍ２、少なくとも０．１２ｍｍ２、少なくとも０．１４ｍｍ２、少なくとも０．１６ｍｍ２、少なくとも０．１８ｍｍ２、少なくとも０．２０ｍｍ２、少なくとも０．３０ｍｍ２、少なくとも０．４０ｍｍ２、少なくとも０．５０ｍｍ２、少なくとも０．６０ｍｍ２、少なくとも０．７０ｍｍ２、少なくとも０．８０ｍｍ２、少なくとも０．９０ｍｍ２または少なくとも１．００ｍｍ２であり得る。いくつかの実施形態では、断面積は、１．００ｍｍ２以下、０．９０ｍｍ２以下、０．８０ｍｍ２以下、０．７０ｍｍ２以下、０．６０ｍｍ２以下、０．５０ｍｍ２以下、０．４０ｍｍ２以下、０．３０ｍｍ２以下、０．２５ｍｍ２以下、０．２０ｍｍ２以下、０．１７５ｍｍ２以下、０．１５ｍｍ２以下、０．１ｍｍ２以下、０．０５ｍｍ２以下、０．０４ｍｍ２以下、０．０２ｍｍ２以下、０．０１５ｍｍ２または０．０１０ｍｍ２以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である。他の範囲も可能である。いくつかの実施形態では、培養チャネルは、上述した範囲のうちの１つまたは複数の断面積を有する。
いくつかの実施形態では、検出ゾーンの検出チャネル（たとえば、試料成分の結合が起こる場所）は、培養チャネルの断面積より小さい断面積を有する。検出ゾーンの検出チャネルは、たとえば、少なくとも０．００１ｍｍ２、少なくとも０．００２ｍｍ２、０．００４ｍｍ２、０．００５ｍｍ２、０．００６ｍｍ２、０．００８ｍｍ２、少なくとも０．０１ｍｍ２、少なくとも０．０２ｍｍ２、少なくとも０．０３ｍｍ２、少なくとも０．０４ｍｍ２、少なくとも０．０５ｍｍ２、少なくとも０．０６ｍｍ２、少なくとも０．０８ｍｍ２または少なくとも０．１０ｍｍ２の断面積を有することができる。いくつかの実施形態では、断面積は、０．０１６ｍｍ２以下、０．０１４ｍｍ２以下、０．０１２ｍｍ２以下、０．０１０ｍｍ２以下、０．００８ｍｍ２以下、０．００６ｍｍ２以下、０．００５ｍｍ２、または０．００４ｍｍ２以下、０．００３ｍｍ２または０．００２ｍｍ２以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である。他の範囲も可能である。
いくつかの実施形態では、試料は、培養チャネルを通って流れることができ、試料の一部は、検出チャネルに達することができる。本明細書に記載するように、いくつかの実施形態では、検出チャネルは、培養チャネルより著しく小さい断面積を有することができる。したがって、検出チャネルの内側の流量および／または検出チャネルの容積は、培養チャネルの流量および／または容積より著しく小さい可能性がある。いくつかの実施形態では、試料の少なくとも一部は、検出領域（たとえば、検出チャネルおよび／または検出ゾーン）に入ることができ、それにより、試料もしくは試料成分の存在もしくは不在および／または試料もしくは試料成分の１つもしくは複数の特徴が検出される。いくつかのこうした実施形態では、試料の一部は、検出領域（たとえば、検出チャネル、検出ゾーン）の一部（ただし、すべてではない）に流れ込むことができる。いくつかの実施形態では、試料のわずかな割合（たとえば、約１０％以下、約５％以下）が、こうした分析を開始するために検出領域に流れ込むことができる。こうした検出から生成される１つまたは複数の信号は、制御システムに送信することができる。たとえば、検出は、光吸収または透過測定を介して試料の存在を検出することを含むことができる。
いくつかの場合では、検出からのフィードバックを用いて、流体システムの１つまたは複数の構成要素を、流量を調整するように変更することができる。たとえば、検出ゾーンを通過する試料の検出により、培養チャネル内の流体流を調整するために特定の弁が駆動されるか否かの制御をトリガすることができる。いくつかのこうした実施形態では、試料の検出から生成される１つまたは複数の信号を、１つまたは複数の事前設定値と比較することができ、（少なくとも一部には）このフィードバックおよび比較に基づいて、制御システムは、測定信号が事前設定値との範囲外である場合、培養チャネルおよび／または流体デバイスの他の部分（たとえば、流体デバイス全体）内の流体流を調整する（たとえば、中止するかまたは低減させる）ことができる。いくつかの場合では、デバイスの一部分の流体流は、たとえば、通気弁等の弁を用いて、デバイスの別の部分とは別個に調節することができる。流体流を調節するための通気弁については、全体として参照により本明細書に組み込まれる、「Ｆｌｕｉｄ Ｍｉｘｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１０年１１月２４日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０１２０５６２号明細書［Ｃ１２５６．７０００５ＵＳ０１］に記載されている。
いくつかの実施形態では、信号からの情報に基づき、流量を増減させるように、容積または圧力源を調整することができ、または他の場合では、流量を維持することができる。一例では、試料は、検出前は（たとえば、検出ゾーン等の検出領域において）第１流量を有することができ、検出後は第２流量を有することができる。第２流量は、第１流量より著しく低い可能性がある。たとえば、第２流量は、第１流量の約５０％以下（たとえば、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下、約１％以下）であり得る。いくつかの場合では、第２流量はゼロであり得る。流量の低減により、試料の残りの部分が培養チャネルを離れかつ／または反応エリア／分析領域等、所定の下流位置に達する前に、十分な培養および／または混合が発生するのを可能にすることができる。他の実施形態では、第２流量は、第１流量以上であり得る。
いくつかの実施形態では、検出ゾーンにおける試料のその部分が分析領域および／または別の下流検出ゾーンに達するのを阻止するために、流体デバイスは、図２に例示的に示すように、検出ゾーン５０と流体デバイスの下流の特徴（たとえば、追加の分析領域５６）との間に追加のチャネル５５を備えることができる。分析領域５６において試料の成分を検出する結果として、試料が混合チャネル内でさらに培養されるかまたは混合されるように、流体流を終わらせるかまたは低減させることができる。十分な培養または混合の後、試料は、検出ゾーンの残りの分析領域に向かい続けることができ、そこで、試料の成分を検出しかつ／または分析することができる。
検出領域において試料または試料成分が検出された後に流量が調整されるいくつかの実施形態では、アッセイに基づいて事前設定するかまたは試料もしくは試料成分の後続する検出によって求めることができる所定期間の後、流量は、第２流量を超えるかまたは第２流量未満である第３流量に調整することができる。たとえば、事前設定された培養時間の後、流量は、第２流量より高い第３流量まで増大することができる。第３流量は、第１流量を超えるか、第１流量未満であるか、またはそれに等しい場合がある。いくつかの実施形態では、流体デバイスは、流体デバイス内の後続する動作（たとえば、流体流）に悪影響を与えることなく、流体流が著しく速度を低下させるかまたは停止するのを可能にするように構成することができる。たとえば、詰まりが発生することなく、流体デバイス内で流体流を停止させかつ再開させることができる。
いくつかの実施形態では、方法は、培養ステップが発生した後に、試料、試薬および／またはチャネル（たとえば、培養チャネル、または検出ゾーンのチャネル）の温度を、培養ステップ中に使用された温度より低い温度まで低下させることをさらに含むことができる。たとえば、検出ステップ中に温度を低下させることができる。こうした温度低下により、いくつかの実施形態では、検出ゾーンを通る試料の流量を改善しかつ／または増大させることができる。たとえば、温度は、６０℃以下、５５℃以下、５０℃以下、４５℃以下、４０℃以下、３７℃以下、３５℃以下、３０℃以下または２５℃以下まで低下させることができる。いくつかの実施形態では、温度は、少なくとも１５℃、少なくとも２０℃、少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、少なくとも３５℃、少なくとも４０℃、少なくとも４５℃、少なくとも５０℃または少なくとも５５℃であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、少なくとも２０℃かつ５５℃以下）。本明細書に記載する第１温度または第３温度は、各々、上述した範囲のうちの１つまたは複数において独立して値を有することができる。
したがって、いくつかの実施形態では、方法は、第１温度（たとえば、低い方の温度に対して上述した温度を含む、本明細書に記載する１つまたは複数の範囲における温度）を有する試料または試薬（または、培養チャネル等のチャネル）を含むことができる。そして、第２温度で、試料または試薬を培養することができ（または、チャネルを第２温度にさらすことができ）、第２温度は第１温度より高い。第２温度は、培養温度に対して本明細書に記載したような値を有することができる。そして、試料または試薬（またはチャネル）は第３温度を有することができ、または第３温度にさらすことができ、第３温度は第２温度より低い。第３温度は、低い方の温度に対して上述した温度を含む、本明細書に記載する１つまたは複数の範囲における温度であり得る。いくつかの場合では、第３温度は、第１温度と同じであるが、異なる第１温度および第３温度も可能である。いくつかの場合では、たとえば、第３温度は第１温度より高いが、第２温度より低い。
上述したように、制御された培養および／または混合期間の後、試料の残りの部分を、本明細書に記載したような検出ゾーンとは別個であるかまたはその一部であり得る検出チャネルを通して流すことができる。いくつかの場合では、検出チャネルは、検出チャネルの少なくとも１つの表面の少なくとも一部に堆積した試薬を備えることができる。試薬は、試料内の別の試薬または試料成分と相互作用する（たとえば、結合する、反応する）ことができる。検出チャネルから、試料は、１つまたは複数の分析領域／反応エリアを含む流体デバイスの他の下流構成要素を通過することができる。図１Ａに示すように、過剰な試料および／または他のアッセイ成分（たとえば、試薬）は、流体デバイスの廃棄物チャンバ４０内に収集することができる。
本明細書に記載するように、流体デバイスは、流体デバイスの動作に悪影響を与えることなく、制御された流体の取扱いを可能にするように構成することができる。たとえば、流体デバイスのチャネル内の詰まりなしに、培養チャネル内の流体流を終わらせかつ再開させることができる。多くの従来の流体デバイスでは、本明細書に記載するいくつかの実施形態における培養チャネルから検出チャネルへの遷移部のような、大きい断面積から小さい断面積へのチャネルの幾何学的形状の遷移部が、流体デバイスの動作に悪影響を与える可能性がある。たとえば、流体デバイスが多相流体流に対して使用され（たとえば、液体栓に隣接する気体栓）、チャネルの断面積の遷移部を含むいくつかの実施形態では、詰まり、液滴形成および／または流体の閉じ込め等の望ましくないプロセスが発生する可能性がある。図３に、幾何学的な遷移部における流体の詰まりの例を示す。図３は、小さい断面積を有するチャネルに隣接する大きい断面積を有するチャネルの接合部の画像を示す。接合部において、気泡６０が閉じ込められ、液体６５の流れを阻止する詰まりとして作用する。幾何学的狭窄部に閉じ込められた気泡６０は、（閉じ込められた気泡６０の何分の１に等しい体積を有する）複数の小さい気泡を流す可能性があり、その結果、一続きの気泡が、狭窄部の下流に存在することになる。下流チャネルに存在する各気泡は、流れに対する抵抗を増大させ、複数の気泡の存在により、いくつかの場合では、流量が略流れのない状態まで低減する可能性がある（たとえば、それらがチャネルを詰まらせる可能性がある）。比較的大きい断面積を有するチャネルと比較的小さい断面積を有するチャネルとの間の幾何学的形状の変化に対して、幾何学的形状の変化部においていかなる気泡も閉じ込められないように設計することができる。
図４は、幾何学的遷移部における液滴形成を例示する一続きの画像を示す。図４Ａは、気体流体栓７５の下流における液体栓７０を示す。液体栓は、断面積が小さい方のチャネルに入っており、気体栓は、断面積が小さい方のチャネルに入り始めている。液体栓がこの接合部を通って流れ、その後、空気栓７５が流れる際、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、接合部において少量の液体８０が捕捉される。図４Ｄに示すように、この液体は、空気流に形成される液滴源としての役割を果たす可能性があり、下流に分析上の問題をもたらす可能性がある。さらに、複数の流体からの閉じ込められた流体がこの接合部で混合し、結合して、下流の反応に影響を与える可能性がある液滴を形成する可能性がある。
流体デバイスは、本明細書に記載するように、詰まり、１つまたは複数の流体の閉じ込め、気泡の形成、および／または不適切な時点での閉じ込められた流体の解放を回避するように設計することができる。いくつかの実施形態では、培養チャネルと検出チャネルとの間の接合部は、これらの問題を防止するように構成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流体デバイスは、物品の２つの面に配置されたチャネルを含むことができる。チャネルは、たとえば、流体デバイスのチャネルを形成するために使用される物品の厚さを貫通する、介在チャネルによって接続することができる。介在チャネルは、２つの異なる平面に位置する２つのチャネルを接続するチャネルを指す。チャネルの具体的な幾何学的形状と、本明細書に記載する流体デバイス内のチャネルの位置とにより、１つまたは複数の流体の詰まりおよび／または閉じ込めを回避することができる。たとえば、（たとえば、物品の厚さを貫通する）介在チャネルが存在することにより、比較的大きい断面寸法を有する培養チャネルを、図３に示すように流体の詰まりおよび／または閉じ込めの原因となるチャネルの断面寸法の急峻な変化なしに、比較的小さい断面寸法を有する検出チャネルに流体的に接続することができる。
いくつかの実施形態では、非円形断面を有するチャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル）が、物品の第１面および／または第２面に製作される。物品の第１面におけるチャネルは、介在チャネルを介して物品の第２面にあるチャネルに接続され、介在チャネルは、いくつかの実施形態では、円形断面を有することができ、物品の厚さを第１面から第２面まで貫通することができる。このように、第１面にあるチャネルの各々を第２面にあるチャネルに流体的に接続して、単一の連続チャネルを形成することができる。こうした構成の利点は、製作の観点から、平面の表面に、非円形断面を有するチャネルを容易に製作することができ、物品の２つの表面の間の貫通穴の形態で、円形断面を有するチャネルを容易に製作することができる、ということである。
さらに、いくつかの実施形態では、介在チャネルの使用により、たとえば、利用することができる製作方法を拡張することにより、流体デバイスの製作を簡略化することも可能である。たとえば、流体デバイスが、少なくとも一部には射出成形によって形成される実施形態では、成形部分のチャネルは、表面に逆の特徴を含む工具インサートによって画定される。物品の単一の表面における所与のチャネルに対して、チャネルを画定する特徴は、単一の一体的部品（たとえば、単一の構成要素または基板）にあることが好ましいことが多い。２つの部品にわたってチャネルを横切らせることは問題である可能性がある。たとえば、特徴を完全に一列に並べることは困難である可能性があり、それにより、チャネルが不完全になる。２つの部品の間の接触面がバリをもたらす可能性があり、そこで、物品を形成するために使用された溶融材料（たとえば、プラスチック）が部品の間の任意のわずかな間隙に流れ込む。こうしたバリより、完成した物品に漏れがもたらされるか、または他の方法で物品の機能が妨げられる可能性がある。介在チャネルは、各々が異なる部品に製作される２つ以上のチャネルを接合する一方で、部品の接触面の問題を回避する方法としての役割を果たすことができる。図５Ａは、比較的大きいチャネル（たとえば、流体デバイスの培養チャネル３２５）は、１つの部品、たとえば図５Ｂの部品３５５に対して成形されるが、同じ表面にある、比較的小さいチャネル（たとえば、検出ゾーン３３２の検出チャネル３３０）は、（たとえば、図５Ｂにおける部品３５０内に取り付けられる）別個の部品に対して成形される、流体デバイス３２０を示す。したがって、デバイスまたは基板は、２つの異なる金型から形成され、互いに取り付けられてチャネルシステムを形成する、第１部品３４９および第２部品３５０を含むことができる。
図５Ａに例示的に示すように、介在チャネル３３５は、培養チャネルを検出チャネルに接続する。分析領域の下流の別の介在チャネル３４０は、小さいチャネルを、廃棄物ゾーン３４５に通じる大きい出口チャネルに接続する。この設計の利点は、２つの部品を作製するために異なる製作技法を用いることができるということである。たとえば、リソグラフィおよびエッチング等のいくつかの製作技法は、小さい特徴に対して好適であるが、より大きい特徴に対してまたは複数の高さの特徴に対して非実際的である可能性がある。逆に、機械的フライス削り等の技法は、より大きい特徴には十分に適しているが、より小さい特徴を製造することができない可能性がある。図５Ｂは、図５Ａに示す流体デバイスを製造するために使用されたこうした２部品金型部品を示す。
いくつかの実施形態では、培養および検出チャネルは、流体デバイスの物品の同じ面にない。いくつかのこうした実施形態では、介在チャネルは、（たとえば、物品の第１表面に形成された）培養チャネルと（たとえば、物品の第２表面に形成された）培養チャネルとの間にブリッジを形成することができる。
別の実施形態では、培養チャネルおよび検出チャネルの両方が、図５Ｃに示すように、物品の同じ面に（たとえば、物品の第１表面に）形成され、チャネルは、介在チャネル３３５と物品の第２表面に形成されたチャネルとによって接続される。介在チャネルと物品の第２表面に形成されたチャネルとは、ブリッジチャネル、たとえば、培養チャネルと検出チャネルとに橋をかけるチャネルとして作用することができる。
図６に、ブリッジの限定しない例を示す。図６に示すように、ブリッジは、培養チャネル１１５の平面に対して非ゼロ角度を形成する（たとえば、培養チャネル１１５の平面に対して垂直な）貫通穴１１０（たとえば、介在チャネル）と、物品の反対の面にありかつ培養チャネルに対して実質的に平行であるブリッジチャネル１２０と、培養チャネルと同じ平面／面にある、ブリッジチャネルから検出チャネル１３０までの貫通穴１２５（たとえば、介在チャネル）とを備えることができる。いくつかの実施形態では、貫通穴のうちの１つまたは複数（たとえば、介在チャネル）は、実質的に円形の断面を有することができる。
いくつかの実施形態では、培養チャネルおよび検出チャネルの寸法は、流体デバイスの適切な性能に関与する。いくつかの実施形態では、培養チャネルは、約２ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約７５０ミクロン以下、６００ミクロン以下、５００ミクロン以下、３００ミクロン以下、２００ミクロン以下の幅を有することができる。いくつかの場合では、培養チャネルは、約１００ミクロン以上、２００ミクロン以上、４００ミクロン以上、６００ミクロン以上、９００ミクロン以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上の幅を有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１００ミクロン以上かつ約２ｍｍ以下）。
いくつかの実施形態では、培養チャネルは、約２ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約７５０ミクロン以下、約６００ミクロン以下、約５００ミクロン以下、約３００ミクロン以下、約２００ミクロン以下、約１００ミクロン以下の高さを有することができる。いくつかの場合では、培養チャネルは、約５０ミクロン以上、約７５ミクロン以上、約１００ミクロン以上、約２００ミクロン以上、約４００ミクロン以上、約６００ミクロン以上、約９００ミクロン以上、約１ｍｍ以上、または約１．５ｍｍ以上の高さを有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約５０ミクロン以上かつ約２ｍｍ以下）。
いくつかの実施形態では、培養チャネルは、少なくとも約０．００１ｍＬ、少なくとも約０．００５ｍＬ、少なくとも約０．０１ｍＬ、少なくとも約０．０２ｍＬ、少なくとも約０．０３ｍＬ、少なくとも約０．０５ｍＬ、少なくとも約０．０８ｍＬ、または少なくとも約０．０１ｍＬの容積を有することができる。いくつかの場合では、培養チャネルは、約１ｍＬ以下、約０．７５ｍＬ以下、約０．５ｍＬ以下、約０．２５ｍＬ以下、約０．１ｍＬ以下の容積を有する。上述した範囲の組合せも可能である。
いくつかの実施形態では、検出チャネルは、約３００ミクロン以下、約２５０ミクロン以下、約２００ミクロン以下、約１５０ミクロン以下、約１００ミクロン以下、約７５ミクロン以下の幅を有することができる。いくつかの場合では、検出チャネルは、約５０ミクロ以上、約７５ミクロン以上、約１００ミクロン以上、約１５０ミクロン以上、約２００ミクロン以上、約２５０ミクロン以上の幅を有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約５０ミクロン以上かつ約３００ミクロン以下）。
いくつかの実施形態では、検出チャネルは、約３００ミクロン以下、約２５０ミクロン以下、約２００ミクロン以下、約１５０ミクロン以下、約１００ミクロン以下、約７５ミクロン以下、約５０ミクロン以下、約２５ミクロン以下の高さを有することができる。いくつかの場合では、検出チャネルは、約１０ミクロン以上、約１５ミクロン以上、約２５ミクロン以上、約５０ミクロン以上、約７５ミクロン以上、約１００ミクロン以上、約１５０ミクロン以上、約２００ミクロン以上、または約２５０ミクロン以上の高さを有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１０ミクロン以上かつ約３００ミクロン以下）。
いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する高さの比は、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１（たとえば、少なくとも約５：１、少なくとも約８：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約１５：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約３０：１、少なくとも約４０：１、少なくとも約５０：１）であり得る。いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する高さの比は、約１，０００：１以下、約７５０：１以下、約５００：１以下、約４００：１、約３００：１以下、約２００：１、約１００：１、約５０：１以下、約１０：１以下または約７：１以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である。
いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する幅の比は、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１（たとえば、少なくとも約５：１、少なくとも約８：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約１５：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約３０：１、少なくとも約４０：１、少なくとも約５０：１）であり得る。いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する幅の比は、約１，０００：１以下、約７５０：１以下、約５００：１以下、約４００：１以下、約３００：１以下、約２００：１以下、約１００：１以下、約５０：１以下、約１０：１以下または約７：１以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である。
いくつかの実施形態では、検出チャネルの高さより高い高さを有する培養チャネルを含むことにより、培養チャネルの容積を、検出チャネルと同じかまたはそれより低い高さを有する培養チャネルにおけるこうしたプロセスと比較して、培養チャネル内での培養および／または混合を容易にするように、増大させることができる。特に、射出成形等の製作方法を使用して（たとえば、同じ射出成形工具を使用して）、同じ基板内で異なる高さを有するチャネルを製作することは難題であることが多い。この難題に対処する１つのオプションは、本明細書に記載するように１つまたは複数の介在チャネルを用いて検出チャネルから培養チャネルを分離することによる。
いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する容積の比は、少なくとも約２：１（たとえば、５：１、少なくとも約８：１、少なくとも約１０：１、少なくとも約１５：１、少なくとも約２０：１、少なくとも約３０：１、少なくとも約４０：１、少なくとも約５０：１、少なくとも約１００：１または少なくとも約２００：１）である。いくつかの実施形態では、培養チャネルの検出チャネルに対する容積の比は、約１，０００：１以下、約７５０：１以下、約５００：１以下、約４００：１以下、約３００：１以下または約２００：１以下である。上述した範囲の組合せも可能である。
本明細書に記載したように、流体デバイス内で生物学的かつ／または化学的アッセイを行うことができる。いくつかの実施形態では、アッセイは、培養ステップおよび／または混合ステップを含むことができる。たとえば、アッセイは、所定期間、いくつかの条件（たとえば、温度、濃度、ｐＨ）の下で２つ以上のアッセイ成分（たとえば、試料および試薬）の培養および／または混合を必要とする場合がある。いくつかのこうした実施形態では、アッセイの感度および／または特異性は、アッセイプロセスにおける別のステップおよび／または流体デバイスにおける別の位置への到達の前に、必要な程度の培養および／または混合に達することによって決まる可能性がある。たとえば、図７〜図１０に例示的に示すように、試料は、試料内で分子と結合するかまたは他の方法で会合する分析物を含むことができる。分析物と分子との会合は、分析物の検出を妨げる可能性がある。いくつかのこうした場合では、分析物は、いくつかの試薬および／または条件にさらされて、分析物および分子の解離をもたらしかつ／または再会合を阻止する可能性がある。さらされる時間は、検出に利用可能な遊離分析物の量に影響を与える可能性がある。いくつかの実施形態では、制御された培養を可能にするように設計された流体デバイスは、従来の流体デバイスと比較して向上した感度および／または特異性を有することができる。
図７に、本明細書に記載するような、流体デバイスで行うことができる培養ステップを含むアッセイの限定しない例を示す。いくつかの実施形態では、流体デバイス１４０内で、分子１６０に会合した分析物１５５を含む試料１５０を分析することができ、流体デバイス１４０は、分析物のための結合パートナー１７５を含む反応エリア／分析領域１７０と流体連通する培養チャネル１６５を備える。アッセイは、試薬１８０を用いて試料を培養することを含むことができる。試薬は、たとえば、分子から分析物を解離することができる可能性がある。しかしながら、試薬は、他の実施形態では異なる機能を有する可能性があることが理解されるべきである。たとえば、いくつかの実施形態では、試薬は、免疫反応の成分（たとえば、検出抗体）、化学反応の成分（たとえば、銀増幅反応用の還元剤）、緩衝剤、希釈剤、試料における１つまたは複数の成分のために防腐剤（たとえば、抗凝固剤）および／またはそれらの組合せであり得る。
いくつかの場合では、図７Ａに示すように、培養チャネル１６５の表面の少なくとも一部に、試薬を堆積させることができる。試薬は、試料をデバイスに導入する前に、培養チャネルの表面に堆積させることができ、かつ／または最初に使用する前に、培養チャネルに保管することができる。試料または別の液体を培養チャネル内に導入することにより、図７Ｂに示すように、試薬の少なくとも一部を、試料内で溶解させ、再構成しかつ／または懸濁させることができる。他の実施形態では、試料の収集中に、かつ／または流体デバイスの培養チャネル内への試料または液体の導入の前に、試料または液体を試薬と結合させることができる。たとえば、試薬は、試料を収集するために使用されかつ／または試料を流体デバイス内に導入するために使用される試料収集器内に収容されている場合がある（たとえば、試料収集器内のチャネルの少なくとも表面に堆積する）。試薬および試料または別の液体がいつ結合されるかに関わらず、たとえば試料および／または試料成分ならびに試薬の培養は、図７Ｂに示すように、培養チャネル内で発生する可能性がある。
本明細書に用いる、デバイスの「最初の使用の前」とは、デバイスが、販売された後に最初に意図された使用者によって使用される前の１つまたは複数の時点を意味する。最初の使用は、使用者によるデバイスの操作を必要とする任意のステップを含む可能性がある。たとえば、最初の使用は、封止された入口に穴をあけるかまたは入口からカバーを取り外して試薬をデバイス内に導入すること、２つ以上のチャネルを接続してチャネルの間に流体連通をもたらすこと、試料の分析の前のデバイスの準備（たとえば、試薬のデバイスへの装填）、デバイスの上または中への試料の装填、デバイスの領域における試料の調合、試料との反応を行うこと、試料の検出等、１つまたは複数のステップを含むことができる。最初の使用は、この文脈では、デバイスの製造業者によって行われる製造または他の準備もしくは品質管理ステップは含まない。当業者であれは、この文脈において、第１の使用の意味を十分に認識し、本発明のデバイスが最初の使用がなされたかなされていないかを容易に判断することができよう。一組の実施形態では、本発明のデバイスは、最初の使用の後に廃棄可能であり、それは、こうしたデバイスが最初に使用されたときに特に明白であり、それは、最初に使用した後にデバイスを使用することは通常、まったく実際的でないためである。
いくつかの実施形態では、培養ステップは、試薬が、所定期間、かつ／またはいくつかの条件（たとえば、温度）の下で、試料、試料成分または液体とともに培養される必要がある場合がある。たとえば、図１Ｃに示すように、試薬は、分析物に対して、分子と競合的に会合させることにより、分子から解放されるようにすることができる。いくつかのこうした実施形態では、分子からの分析物の実質的な解離には、所定の時間が必要である可能性がある。いくつかの場合では、解離および／または会合の速度を上昇させるように、試薬を所定温度またはｐＨで、分析物と培養する必要がある場合がある。培養チャネルおよび／またはフィードバックシステムにより、培養は、試料の実質的な部分が培養チャネルに達しかつ／または図７Ｃに示すように後続するアッセイステップに関与する前に、制御された期間および／または温度で発生することができる可能性がある。所望の培養が発生した後、試料は反応エリアに流れ込むことができ、そこでは、遊離分析物は、その結合パートナーと結合することができる。
いくつかの実施形態では、培養チャネルを有する流体デバイスは、培養チャネルのない本質的に同一の流体デバイスと比較して、分析物に対してより高い感度および／または特異性を有することができる。たとえば、図８は、チャネル１９５と、分析物のための結合パートナー２０５を含む反応エリア２００とを備えるが、培養チャネルのない流体デバイス１９０において行われる、図７に関して上述したアッセイの概略図を示す。図８Ａに示すように、チャネルの表面の少なくとも一部に、試薬１８０を堆積させることができる。いくつかのこうした場合では、試料入口に比較的近い位置に、試薬を堆積させることができる。図７Ｂにおけるように、試薬は、図８Ｂに示すように、試料の少なくとも一部において試薬を溶解させるかまたは懸濁させることができる。いくつかの実施形態では、流体デバイス１９０においてフィードバックシステムと結合した培養チャネルがないことにより、試料は、図８Ｃに示すように、培養チャネルを備える流体デバイスより迅速に前方に進み、反応エリアに到達する可能性がある。いくつかのこうした実施形態では、図８Ｄに示すように、試料が反応エリアに達する時点まで、分析物および分子の解離はほとんどまたはまったく発生しない可能性がある。いくつかの実施形態では、たとえば詰まりによる問題により培養の持続時間が延長するように、流体デバイス１９０における流量を低減させることができない場合がある。
図９に、培養チャネルを備える流体デバイスにおいて行うことができる培養ステップを含むアッセイの別の限定しない例を示す。いくつかの実施形態では、培養チャネル２１２の下流に、分析物のための結合パートナー２３５を含む反応エリア２３０を備える、流体デバイス２１０において、分子２２５に会合した分析物２２０を含む試料２１５を分析することができる。分析物と分子との会合により、分析物が反応エリアで結合パートナーと結合するのを阻止することができる。いくつかのこうした実施形態では、図９Ｂに示すように、試料は培養チャネルに流れ込み、いくつかの条件にさらされて分析物を分子から解離する可能性がある。たとえば、図９Ｃに示すように、分子が分解されまたは変性し、それにより分析物から解離するようにする所定のｐＨおよび／または温度で、試料または試料成分を培養することができる。いくつかの実施形態では、必要な培養が発生すると、少なくとも１つの条件を培養チャネルの内側または外側で変更することができる。たとえば、所定温度で試料が培養される実施形態では、培養チャネル内の試料の加熱は、所定温度または所定期間が満たされた後に終了することができる。少なくとも１つの条件が化学的特性である実施形態では、十分な培養が発生した後、化学的特性を変更することができる。たとえば、所定のｐＨで培養される試料を酸および／または塩基と混合して、培養チャネル内でかつ／または試料が反応エリア等の下流位置に達する前に、試料のｐＨを変更することができる。培養チャネル内のアッセイ成分の混合については、後に詳細に記載する。培養チャネル内で試料がさらされる条件が変更されるか否かに関わらず、培養ステップの後、遊離分析物は、反応エリアに流れ込むことができ、そこで、分析物はその結合パートナーと結合することができる。
いくつかの実施形態では、図９に関して上述したアッセイは、培養チャネルのない本質的に同一の流体デバイスで行われる場合に感度および／または特異性が低下する可能性がある。たとえば、図１０は、チャネル２４５と分析物のための結合パートナー２３５を含む反応エリア２５０とを備えるが、培養チャネルのない流体デバイス２４０で行われるアッセイの概略図を示す。いくつかのこうした実施形態では、分子２１５と会合した分析物２２０を含む試料２１５は、いくつかの条件にさらされ、図１０Ｂに示すようにチャネルに沿って流れることができる。いくつかの実施形態では、試料の移動および／または培養チャネルがないことにより、試料が条件にさらされることが限られる可能性がある。たとえば、試料の可動性によって、移動する試料を局所的に加熱することができないために、試料を十分に加熱することができない可能性がある。少なくとも１つの条件が化学的特性（たとえば、ｐＨ、試薬濃度）であるいくつかの実施形態では、図１０Ｃに示すように、培養チャネルを備える流体デバイスと比較して試料が比較的迅速に前方に進みかつ反応エリアに達する可能性があるため、必要なさらされるべき時間に達することができない可能性がある。試料が１つまたは複数の条件にさらされることが限られることにより、図１０Ｄに示すように、分析物の解離がほとんどまたはまったくない可能性がある。いくつかの実施形態では、いくつかの条件に長期にさらされかつ／またはアッセイを通してそれらの条件を維持することにより、アッセイの感度および／または特異性が悪影響を受ける可能性がある。たとえば、分析物を解離するために使用されるｐＨは、分析物の分析パートナーへの結合に対して悪影響を与える可能性がある。いくつかの場合では、分析物を所定のｐＨに長期間さらすことにより、分析物が分解されるかまたは変性することになる可能性がある。
本明細書に記載するように、いくつかの実施形態では、たとえば、試料が、指穿刺から採取される毛管全血、静脈全血または他の試料基質である、いくつかのアッセイは、培養の温度および持続時間により、試料の前縁は乾燥しかつ／または凝固し、それにより、培養の後に試料の流れを再開することに対する障害物となる可能性がある。こうした場合、試料の前縁（たとえば、最下流試料／空気界面）が、培養ステップ中に培養チャネル等、比較的断面積の大きいチャネル内に配置されるように、デバイス内に試料を配置することが望ましい場合がある。いくつかのこうした実施形態では、（たとえば、培養チャネルの）比較的大きい断面積は、比較的小さい断面積と比較して、試料の流れの再開時に流量制限が少なくなる。図１Ａに示すデバイスを参照すると、上述したように、培養中、たとえば、所定時間、所定真空または圧力レベルをかけて、試料の大部分が培養チャネル１５内に入り検出チャネル２０または検出ゾーン２５には達しないようにすることにより、同じ前縁をより大きいチャネル内で維持することができる。図１Ｂに示すデバイスでは、培養チャネル１５内の検出ゾーン２７により、試料がこの位置に達したときに試料を検出することができ、培養時間中、試料を培養チャネル内で維持して検出ゾーンの検出チャネルの部分には達しないために、真空または圧力レベルを上述したように調整することができる。
いくつかの実施形態では、図１１に示すように、２つ以上のアッセイ成分を混合するために、培養チャネルを使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、図１１Ａに示すように、培養チャネルの表面の少なくとも一部に堆積した試薬２６５を有する培養チャネル２６０内に、試料を導入することができる。図１１Ｂに示すように、試料２６８は、チャネルに沿って流れる際に試薬の少なくとも一部を溶解させ、再構成しかつ／または懸濁させることができる。いくつかの場合では、図１１Ｃに示すように試薬を溶解させ、再構成しまたは懸濁させた後に、試料内に濃度勾配が存在する可能性がある。培養チャネルは、図１１Ｄに示すように、試料がチャネルに沿って流れる際に、たとえば拡散を介して混合を促進するように設計することができる。いくつかの実施形態では、図１１Ｅに示すように、試料栓が培養チャネルから出る前に、試料および試薬の実質的に同質の混合物が存在することができる。
いくつかの実施形態では、方法は、流体デバイスの培養チャネル内で２つ以上の流体を混合することを含むことができる。こうした実施形態では、混合は、本明細書に記載する培養ステップの代わりにまたはそれに加えて発生する可能性がある。混合は、流体のうちの少なくともいくつかが培養チャネル内に連続して配置されるときに起こる可能性がある。たとえば、流体は、たとえば、それぞれ第１流体、第２流体および第３流体からなる、少なくとも第１流体栓、第２流体栓および第３流体栓の形態であり得る。第２流体は、第１流体および第３流体と非混和性であり得る。いくつかの実施形態では、流体栓は、培養チャネル内に連続して、たとえば線形順序で流れ込むことができる。第１流体栓が培養チャネルに流れ込む際、第１流体の少なくとも一部を第１栓から除去することができ、それにより、第１流体栓の体積が低減する。たとえば、この続くステップ中に、培養チャネルの表面上に、第１流体（および／または第１流体内の成分）の一部を堆積させることができる。第３流体栓が培養チャネルに流れ込む際、第３流体は、堆積した流体の一部と混合して、第３流体栓において第１流体および第３流体の混合物を形成することができる。本明細書に記載するようなチャネル内の流体の混合により、流体の混合に依存する流体デバイスの設計および動作における性能および仕様を改善することができる。
図１２Ａ〜図１２Ｅに、培養チャネル内で流体を混合する方法の別の例を示す。図１２Ａに例示的に示すように、上流部分２７２および下流部分２７４を含む培養チャネル２７０は、第１流体２８０を収容する第１流体栓２７５と、第２流体２９０を収容する第２流体栓２８５と、第３流体３００を収容する第３流体栓２９５とを含むことができる。この図に例示的に示すように、第１流体栓と第３流体栓の間にかつそれらに直接隣接して、第２流体栓を配置することができるが、他の実施形態では、第１流体栓と第３流体栓との間に追加の流体栓を配置することができる。いくつかの実施形態では、第２流体は第１流体および第３流体と非混和性であり得るが、第１流体および第３流体は、任意選択的に、互いに混和性であり得る。たとえば、第２流体は気体（たとえば、空気）である場合があり、第１流体および第３流体は液体である場合がある。より詳細に後述するように、チャネル内に、他の流体栓が存在する場合もある。
本明細書で用いるように、流体または流体栓が別の流体または流体栓と「隣接している」と言及するとき、それは、流体または流体栓と直接隣接している可能性があるか、または介在流体または流体栓もまた存在する可能性がある。別の流体または流体栓と「直接隣接している」または「接触している」流体または流体栓は、介在流体または流体栓が存在しないことを意味する。
図１２Ｂに示すように、流体は、たとえば、矢印３０５の方向において上流から下流に連続して流れることができる。培養チャネルは、流体栓の流れにより、第１流体栓の体積が低減することになるように構成することができる。たとえば、第１流体の少なくとも一部（たとえば、流体部分２７５）は、流体流の間、培養チャネルの表面に堆積することができる。流体栓の体積を低減させるさまざまなチャネル構成および方法については、全体として参照により本明細書に組み込まれる、「Ｍｉｘｉｎｇ ｏｆ Ｆｌｕｉｄｓ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１４年２月７日に出願された米国特許出願公開第２０１４／０２７２９３５号明細書［Ｃ１２５６．７００１１ＵＳ０１］において、本明細書においてより詳細に記載されている。第２流体が第１流体と非混和性であるいくつかの実施形態では、流体部分２７５は、第２流体栓がチャネルに流れ込む際に第２流体栓と結合しない。第３流体が第１流体と混和性である実施形態では、図１２Ｃに例示的に示すように、第１流体および第３流体は結合して、２つの流体の少なくとも一部の混合物３１０を形成することができる。
いくつかの場合では、第１流体栓が流れる際、その体積は、たとえば、混合物３１０が所定の比の第１流体および第３流体を含むまで、第１流体栓の特定の低減した体積に達するまで、成分の特定の濃度が存在するまで、または特定の物理的もしくは化学的特性が達成されるまで、所望の程度まで低減し続ける可能性がある。いくつかの場合では、第１流体の体積は、たとえば、図１２Ｃに示すように少なくとも５０％（または、少なくとも２５％、少なくとも７５％、または少なくとも９０％）、低減する可能性がある。他の場合では、図１２Ｄに例示的に示すように、第１流体栓の体積全体を低減させることができ、それにより、第２流体栓および第３流体栓のみが残る。そして、図１２Ｅに示すように、第３流体栓は、第１流体の全体積と混合することができる。
いくつかの実施形態では、第１流体および第３流体は、化学および／または生体反応に対して、それぞれ第１成分および第２成分を含むことができる。いくつかの場合では、第１成分および第２成分は同じである。他の実施形態では、第１成分および第２成分は異なる。いくつかの場合では、第１成分および第２成分を伴う化学および／または生体反応は、第１流体および第３流体の混合物を含む第３流体栓内で行うことができる。たとえば、第１流体は銀塩を含むことができ、第３流体は還元剤を含むことができる。第１流体および第３流体の混合物は、より詳細に後述するように、試薬（たとえば、金コロイド）と反応して、検出可能な種（たとえば、たとえば、任意選択的に検出することができる銀フィルムまたは粒子）を形成することができる。化学および／または生体反応のさらなる例については、より詳細に後述する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の流体栓は、すすぎ液、希釈剤、緩衝剤または緩衝試薬を含む。他のタイプの流体も可能である。
いくつかの実施形態では、試料の下流（または上流）にある２つ以上のアッセイ成分の間で混合は発生する可能性がある。たとえば、培養チャネルは、液体栓と、最初の使用前に、またはデバイス内に試料を追加する前に、培養チャネル内に保管することができる培養チャネルの表面の少なくとも一部に堆積した試薬とを含むことができる。いくつかのこうした実施形態では、堆積した試薬は、液体栓の下流にあり得る。液体栓は、堆積した試薬を溶解させ、再構成し、または懸濁させ、堆積した試薬に対する希釈剤としての役割を果たすことができる。上述したように、液体栓が堆積した試薬と混合した後、培養チャネルの表面の少なくとも一部に、試薬を含む液体栓または試薬自体の少なくとも一部を堆積させることができる。次の液体栓（たとえば、試料）は、培養チャネルの表面に堆積する試薬を含む液体と混合することができる。
本明細書に記載したように、（たとえば、化学および／または生体反応のための）試薬は、１つまたは複数のチャネル表面（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試料収集器）の上に流体中にかつ／または乾燥形態で堆積することができる。いくつかの実施形態では、試料収集器の表面または流体デバイスの表面に堆積した試薬は、試料収集器または流体デバイスの内部の別の位置における試薬の濃度より少なくとも５０％（たとえば、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％）の濃度で表面に存在する。堆積した試薬は、任意の好適な方法で流体デバイスと関連付けることができる。たとえば、試薬は、流体デバイス内で（たとえば、デバイスのチャネル内で）架橋し、共有結合し、イオン結合し、吸収され、吸着され（物理吸着され）または他の方法で存在することができる。いくつかの実施形態では、試薬は、凍結乾燥試薬、実質的乾燥試薬、標識試薬、コンディショニング試薬、ｐＨ調節剤、粘度調節剤、ブロッキング試薬および／または界面活性剤である。いくつかの実施形態では、試薬は、化学および／または生体反応（たとえば、結合反応）のための試薬、染料もしくは他の方法で光学的に検出可能な物質、または小分子である。チャネル表面に堆積することができる試薬の限定しない例としては、抗凝固剤（たとえば、ヘパリン、ジピリダモール、ＥＤＴＡ、クエン酸塩）、界面活性剤、緩衝剤、放出剤／置換剤（たとえば、洗剤、２−ブロモエストラジオールおよびダナゾールのようなステロイド）、タンパク質、小分子、タンパク質（たとえば、アルブミン）、小分子の多価形態（たとえば、対象の２種以上の分子で標識された大分子またはタンパク質、たとえば、８：１の配合比でのウシ血清アルブミンのテストステロン複合体）、試料内の分析すべき分子の標識版（たとえば、競合的な免疫学的測定法（イムノアッセイ）によって測定することができるテストステロンまたは他の小分子の標識形態、後のリストを参照）、小分子の標識多価形態（たとえば、複数のテストステロン群および少なくとも１種の金属粒子で接合されたウシ血清アルブミン）ならびに非標識および標識抗体（たとえば、金属粒子（たとえば、ナノ金粒子）で標識された抗テストステロントレーサモノクローナル抗体）が挙げられる。競合的な免疫学的検定法によって測定することができる小分子には、テストステロン、ヒドロキシテストステロン、コルチゾール、デヒドロエピアンドロステロン（ＤＨＥＡ）、ジゴキシン、エストラジオール、エストロン、葉酸、プロゲステロン、Ｔ３すなわちトリヨードサイロニン、Ｔ４すなわちチロキシン、ビタミン（Ａ、Ｂ１、Ｂ１２、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ６、Ｄ、２５−ＯＨ−Ｄおよび／またはＥ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、抗種ブロッキング剤（ＨＡＭＡ遮断剤を含む）、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）または他の任意の骨格分子（結合パートナーを提示するために固相で存在する可能性がある分子または生物化学種）を含めることができる。
いくつかの実施形態では、テストステロンアッセイを行うための流体デバイスが提供される。テストステロンは、血液中に遊離して存在し、また、結合タンパク質、特に性ホルモン結合グロブリン（ＳＨＧＢ）に結合しても存在するため、流体デバイスは、遊離テストステロンおよび結合テストステロンの両方の組合せを含む全体的なテストステロンを試験することができる。流体デバイスは、試料内の結合テストステロンが結合タンパク質から放出されるのを可能にし、それにより、試料内に残っているテストステロンのすべてが遊離テストステロンであるようにする。そして、この遊離テストステロンは、デバイスにおける競合アッセイによって測定することができ、それにより、試料内のテストステロンが表面に付着したテストステロンと競合して、標識抗テストステロン抗体と結合する。競合後、試料は洗い流され、デバイスの表面に（たとえば、検出ゾーンにおいて）付着した標識物質の量を測定することができる。概して、測定される信号が高いほど、表面で捕捉された標識抗体が多く、したがって、試料内のテストステロンによって捕捉された標識抗体が少なく、それは、試料内のテストステロンの濃度が低いことを示す。たとえば、銀増幅が使用される場合、捕捉された抗テストステロン抗体に付着した金に形成された銀に対応する光学密度の上昇を確定することができる。
別の実施形態では、流体デバイスは、試料内の結合されたテストステロンが結合タンパク質から放出されるのを可能にし、それにより、試料内に残っているすべてのテストステロンが遊離テストステロンであるようにすることができる。そして、競合アッセイにより、この遊離テストステロンを測定することができ、それにより、試料内のテストステロンは、標識テストステロンと競合して、デバイスの表面に付着した抗テストステロン抗体と結合する。競合の後、試料は洗い流され、デバイスの表面に（たとえば、検出ゾーンにおいて）付着した標識物質の量を測定することができる。概して、測定される信号が高いほど、表面で捕捉される標識テストステロンが多く、したがって、試料から捕捉されたテストステロンが少なく、それは、試料内のテストステロンの濃度が低いことを示す。
いくつかの実施形態では、試薬は、最初の使用の前にかつ／またはデバイスに試料を導入する前に、流体デバイスに保管される。デバイスの物品の１つまたは複数の面の中または面に試薬を堆積させることができる。たとえば、物品の第１面の培養チャネルに試薬を堆積させることができ、物品の第２面に配置された検出チャネルに別の試薬が配置される。他の実施形態では、１つまたは複数の試薬が、介在チャネルの少なくとも一部に堆積する。いくつかの実施形態では、流体デバイスの１つまたは複数のチャネルは、保管された液体試薬を含む。いくつかの流体デバイスは、最初の使用の前にかつ／またはデバイスに試料を導入する前に単一の物品に保管された液体試薬および乾燥試薬の両方を含むように設計することができる。
いくつかの実施形態では、チャネルの表面に存在する（たとえば、堆積する）試薬は、デバイスの使用中に堆積する。いくつかの実施形態では、デバイスの最初の使用の前にかつ／またはデバイスに試料を導入する前に、試薬はデバイスの表面に存在しない。使用中、試薬を含む流体が流され、流体（たとえば、流体栓）を流す行為により、本明細書に記載したように、表面上に試薬を堆積させることができる。
使用の前に、試料の導入前に、または使用中に試薬が堆積するいくつかの実施形態では、方法は、試料収集器および／または流体デバイスの表面に試料の少なくとも一部を堆積させることと、堆積した試料を希釈試薬と混合して混合流体を形成することとを含むことができ、混合流体内の試料の成分の濃度は、堆積ステップの前の試料の成分の濃度の約９７％以下、約９５％以下、約９０％以下、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％および／または少なくとも約０．１％、１％または３％である。上述した範囲の組合せも可能である。
いくつかの実施形態では、互いに混合される流体栓の混合の量および／または流体栓の数は、培養チャネルのいくつかの特徴によって制御することができる。たとえば、チャネルの幾何学的形状を用いて混合を制御することができる。混合に影響を与える可能性がある幾何学的なチャネルの特徴の限定しない例としては、断面形状、断面積、アスペクト比、水力直径、内部隅部の曲率半径、チャネルの逸脱部（たとえば、曲がり、屈曲）、チャネルの逸脱部の曲率半径、ならびにチャネルの幾何学的形状の漸進的なかつ／または急峻な変化（たとえば、断面積の変化）が挙げられる。たとえば、鋭利な隅部を有するチャネル断面ほど、鈍い隅部を有するチャネル断面と比較して流体栓からの流体の除去をより容易に促進することができる（たとえば、流体または試薬をチャネル表面に堆積させるため）。一例では、チャネルの半分の幅および／または半分の高さより実質的に小さい曲率半径を含む断面積を有するチャネルが、こうした曲率半径を含まないチャネル断面、または比較的大きい曲率半径を有するチャネル断面と比較して、流体栓からの流体の除去をより容易に促進することができる。チャネルの半分の幅および／または半分の高さより実質的に小さい曲率半径は、たとえば、チャネルの半分の幅および／または半分の高さの約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下または約５％以下であり得る。チャネルの構成および寸法のさらなる例については、後により詳細に提供する。
チャネルの長さを用いて、培養および／または混合を制御することも可能である。たとえば、他の要素がすべて等しい場合、チャネルが長いほど、より短いチャネルと比較して、流体栓のより大きい体積の低減を可能にすることができる。いくつかの場合では、流体栓によって占有される長さより実質的に長いチャネルは、流体栓によって占有される長さより実質的に長くないチャネルより、流体の体積（たとえば、全体の体積）のより大きい低減を可能にすることができる。いくつかの場合では、混合および／または培養は、２つ以上の特徴（たとえば、断面形状および長さ）を用いて制御することができる。チャネルの特徴に基づいて混合を制御する他の方法も可能である。
いくつかの実施形態では、互いに混合される流体栓の混合の量および／または流体栓の数は、チャネル表面のいくつかの特徴（たとえば、表面粗さ、表面テクスチャ、表面エネルギー、表面極性、表面変化、チャネル表面と流体との間の界面表面張力、チャネル表面の特徴の局所的な変動）によって制御することができる。たとえば、チャネル表面の表面粗さは、流体栓からの流体部分の除去を容易にするかまたは阻止するように選択することができる。表面粗さの高いチャネル表面ほど、表面粗さの低いチャネル表面より、流体栓からの流体部分の除去をより容易に促進することができる。
いくつかの場合では、流体デバイスは、互いに取り付けられた２つ以上の別個の構成要素（たとえば、物品、層または流体デバイス）の組合せを備える。流体デバイスの異なる構成要素の上または中に、任意選択的に最初の使用の前に試薬が保管されかつ／または封入される場合がある独立したチャネル網を含めることができる。たとえば、単一の（複合）流体デバイスを形成するために、本明細書に記載する方法による等、任意の好適な手段により、別個の構成要素を互いに取り付けるかまたは他の方法で互いに関連付けることができる。いくつかの実施形態では、２つ以上のチャネル網が、流体デバイスの異なる構成要素、物品または層に配置され、最初の使用の前には流体的に接続されていないが、最初の使用時に、たとえば、試料コネクタを用いて、流体的に接続される。いくつかの実施形態では、２つ以上のチャネル網が、流体デバイスの異なる構成要素、物品または層に配置され、流体コネクタ（および／または試料コネクタ）をチャネルの流体網を含む構成要素、物品または層に接続する前は、流体的に接続されていないが、接続されると、デバイスの異なる構成要素、物品または層の少なくとも２つのチャネルの間に流体連通をもたらす。
有利には、複合流体デバイスを形成する異なる構成要素または層の各々を、その構成要素または層の設計された機能に応じて個々に適合させることができる。たとえば、一組の実施形態では、複合流体デバイスの１つの構成要素は、湿潤試薬を保管するように適合させることができる。さらにまたは別法として、たとえば、保管される流体の量に応じて、その流体デバイスの保管領域を、液体を保管するために使用されない他の構成要素のチャネルまたは領域より大きい（または小さい）断面寸法で作製することができる。流体デバイスを形成するために使用される材料は、より大きい（または小さい）断面寸法を形成するのに好適な製作技法と適合性があり得る。対照的に、分析物の検出に対して適合させることができる第２構成要素、または培養もしくは混合用の培養チャネルを含むように適合させることができる第２構成要素は、いくつかの実施形態では、比較的小さい（または大きい）断面寸法を有するチャネル部分を含むことができる。さらにまたは別法として、第２構成要素のチャネル部分は、別の構成要素（たとえば、試薬の保管のために使用されるチャネルを含む第１構成要素）のチャネル部分と比較して低い（または高い）表面粗さを有することができる。第２構成要素のチャネル部分の断面寸法または表面粗さは、いくつかの実施形態では、流体デバイスの異なる構成要素を形成するために使用されるものとは異なる所定の製作技法または製作工具を必要とする場合がある。さらに、いくつかの特定の実施形態では、第２構成要素に使用される材料は、タンパク質付着および検出に対して適切に特徴付けることができる。したがって、流体デバイスの異なる構成要素に対して異なる目的で使用される異なるチャネルを形成し、その後、意図された使用者が、使用する前に互いに接合することができることが遊離であり得る。
いくつかの実施形態では、チャネルは、物品または基板の上または中に、少なくとも部分的に流体の流れを仕向ける特徴を含む。たとえば、物品の表面または面に形成されるかまたは物品内に実質的に組み込まれる特徴は、少なくとも部分的に流体流を検出する場合、チャネルを構成することができる。介在チャネルは、２つの異なる平面に位置する２つのチャネルを接続するチャネルを指す。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のチャネルはマイクロ流体用である。
マイクロ流体用とは、断面寸法が１ｍｍ未満であり、最大断面寸法に対する長さの比が少なくとも３：１である少なくとも１つの流体チャネルを含む、デバイス、装置またはシステムを指すものとする。マイクロ流体チャネルまたはマイクロ流体チャネルは、これらの基準を満たすチャネルを指すものとする。いくつかの実施形態では、本明細書に記載するデバイスは、マイクロ流体用であり得るできるが、いくつかの実施形態では、システムおよびデバイスは、マイクロ流体システムに限定されず、他のタイプの流体システムに関連することができる。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書に記載するチャネルのすべてまたは大部分がマイクロ流体用であり得ることが理解されるべきである。非マイクロ流体チャネルも使用することができる。
本明細書に記載するチャネルの断面寸法（たとえば、直径、高さおよび／または幅）は、流体流の方向に対して垂直に測定される。断面寸法の例については後述する。
チャネルは任意の好適な断面寸法を有することができ、それは、たとえば、チャネルがデバイス内に配置される場所、チャネルが使用される方法（たとえば、混合のためまたは試薬の保管のため）、流体デバイスのサイズ、デバイス内を流れるように意図された試薬の体積等によって決まる可能性があることが理解されるべきである。たとえば、いくつかの実施形態では、チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、約５ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約７５０ミクロン以下、約６００ミクロン以下、約５００ミクロン以下、約３００ミクロン以下、約２００ミクロン以下、約１００ミクロン以下、約５０ミクロン以下、約２５ミクロン以下、約１０ミクロン以下または約５ミクロン以下の最大断面寸法（たとえば、幅または高さ）を有することができる。いくつかの場合では、チャネル、チャネルまたはチャネル部分は、約０．１ミクロン以上、約１ミクロン以上、約５ミクロン以上、約１０ミクロン以上、約２５ミクロン以上、約５０ミクロン以上、約１００ミクロン以上、約２００ミクロン以上、約４００ミクロン以上、約６００ミクロン以上、約９００ミクロン以上、約１ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上または約３ｍｍ以上の最大断面寸法を有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１ミクロン以上かつ約１ｍｍ以下）。最大断面寸法の他の値も可能である。
いくつかの場合では、チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、約２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約７５０ミクロン以下、約５００ミクロン以下、約３００ミクロン以下、約２００ミクロン以下、約１００ミクロン以下、約５０ミクロン以下、約２５ミクロン以下、約１０ミクロン以下または約５ミクロン以下であり得る。いくつかの場合では、チャネルの少なくとも１つまたは少なくとも２つの断面寸法は、約０．１ミクロン以上、約１ミクロン以上、約５ミクロン以上、約１０ミクロン以上、約２５ミクロン以上、約５０ミクロン以上、約１００ミクロン以上、約２００ミクロン以上、約４００ミクロン以上、約６００ミクロン以上または約７００ミクロン以上であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１０μｍ以上かつ約５００μｍ以下）。他の値も可能である。
チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、所定の幅対高さ比を有することができる。いくつかの場合では、チャネルの高さに対する幅の比は、約１：１以上、約２：１以上、約５：１以上、約１０：１以上、約１５：１以上または約２０：１以上であり得る。いくつかの場合では、幅対高さ比は、約３０：１以下、約２０：１以下、約１５：１以下、約１０：１以下、約５：１以下または約２：１以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１：１以上かつ約２０：１以下）。他の値も可能である。
チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）はまた、少なくとも２：１、より典型的には少なくとも３：１、５：１または１０：１のアスペクト比（長さ対最大平均断面寸法）を有することも可能である。いくつかの場合では、チャネルは、非常に大きいアスペクト比、たとえば、少なくとも１００：１、５００：１または１０００：１を有する。いくつかの実施形態では、チャネルは、１０、７、５、３または２以下の長さ対最大幅を有する。
チャネルは、本明細書に記載するように、混合、培養および／または保管のための長さおよび／または容積を有することができる。いくつかの実施形態では、チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、約０．００１ピコリットル以上、約０．０１ピコリットル以上、約０．１ピコリットル以上、約１ピコリットル以上、約１０ピコリットル以上、約１００ピコリットル以上、約０．００１マイクロリットル以上、約０．０１マイクロリットル以上、約０．１マイクロリットル以上、約１マイクロリットル以上、約１０マイクロリットル以上、約２５マイクロリットル以上、約５０マイクロリットル以上、約１００マイクロリットル以上、約１５０以上、約２００マイクロリットル以上の容積を有することができる。いくつかの場合では、チャネルは、約２５０マイクロリットル以下、約２００マイクロリットル以下、約１５０マイクロリットル以下、約１００マイクロリットル以下、約５０マイクロリットル以下、約２５マイクロリットル以下、約１５マイクロリットル以下、約１０マイクロリットル以下、約５マイクロリットル以下、約１マイクロリットル以下、約０．１マイクロリットル以下、または約０．０１マイクロリットル以下、約０．００１マイクロリットル以下、約１００ピコリットル以下、約１０ピコリットル以下、約１ピコリットル以下、または約０．１ピコリットル以下、約０．０１ピコリットル以下の容積を有することができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約０．００１ピコリットル以上かつ約２００マイクロリットル以下）。他の値も可能である。
いくつかの実施形態では、チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、約１ｍｍ以上、約５ｍｍ以上、約１０ｍｍ以上、約２０ｍｍ以上、約４０ｍｍ以上、約６０ｍｍ以上または約８０ｍｍ以上の長さを有することができる。いくつかの場合では、長さは、約１００ｍｍ以下、約９０ｍｍ以下、約７０ｍｍ以下、約５０ｍｍ以下、約３０ｍｍ以下または約１０ｍｍ以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１ｍｍ以上かつ約１００ｍｍ以下）。他の値も可能である。
いくつかの流体デバイスおよび物品は、物品の第１表面から第２表面まで進むもの等の介在チャネルの断面寸法が、非介在チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）の断面寸法の所定範囲内にあるように設計される。１つの特定の実施形態では、介在チャネルは、介在チャネルに直接接続されているが物品の第１表面から第２表面まで貫通しないチャネルの断面寸法（たとえば、最小、最大または平均の幅または高さ）の所定の割合の範囲内の１つまたは複数の断面寸法（たとえば、最小、最大または平均の幅または高さ）を有することができる。
他の場合では、物品の第１表面から第２表面まで通じるチャネル等の介在チャネルは、介在チャネルに直接接続されたチャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）の最小幅の４０％、３０％、２０％または１０％以内の１つまたは複数の断面寸法を有する。介在チャネルに直接接続されているチャネルは、任意選択的に、物品の表面に形成することができる。介在チャネルが直接接続されるチャネルの寸法に比例する寸法の介在チャネルを有することにより、デバイスの使用中に介在チャネルに閉じ込められる試薬および／または気泡の数および体積を低減させることができる。
いくつかの場合では、介在チャネルは、デバイスの最初の使用の前に流体デバイスに保管されている流体試薬の１つまたは複数の体積以下の容積を有する。たとえば、介在チャネルは、最初の使用の前にデバイスに保管されている流体試薬の最大体積の５倍、３倍、２倍、１倍、０．７５倍、０．５倍または０．２５倍以下の容積を有することができる。いくつかの場合では、こうした構成により、流体がチャネルのいくつかの部分に（たとえば、２つのチャネルの間の接続部に）閉じ込められるのを低減させるかまたは阻止するように、チャネルの間の流体の移動を容易にすることができる。
いくつかの場合では、物品の第１表面から第２表面までデバイスを貫通する（たとえば、デバイスの厚さを貫通する）チャネル（たとえば、介在チャネル）は、物品の厚さと同じかまたは実質的に同様の長さを有する。物品の厚さは、物品を形成する材料、製作技法、およびチャネルの用途（たとえば、試薬の保管のためまたは検出のため）等、種々の要素によって決まる可能性がある。物品は、たとえば、３ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下もしくは０．５ｍｍ以下、および／または少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも８ｍｍもしくは少なくとも１０ｍｍの厚さを有することができる。したがって、デバイスの厚さを貫通するチャネルは、同じこうした長さを有することができる。
いくつかの実施形態では、チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、所定の曲率半径を有する１つまたは複数の隅部（たとえば、湾曲隅部）を含むことができる。湾曲隅部は、たとえば、カバーと嵌合する表面の凸状部分であり得る。表面の凸状部分は、さまざまな技法（たとえば、射出成形）によってチャネルの製作中に形成することができる。いくつかの実施形態では、チャネルは、たとえば、約１００μｍ以下、約５０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、約５μｍ以下、約３μｍ以下、約２μｍ以下、約１μｍ以下、約０．５μｍ以下または約０．１μｍ以下の曲率半径を有する１つまたは複数の隅部（たとえば、湾曲隅部）を含むことができる。いくつかの実施形態では、チャネルの湾曲隅部の曲率半径は、たとえば、約０．１μｍ以上、約０．５μｍ以上、約１μｍ以上、約２μｍ以上、約３μｍ以上、約５μｍ以上、約１０μｍ以上、約２０μｍ以上、約３０μｍ以上、約５０μｍまたは約１００μｍであり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約１ミクロン以上かつ約２０ミクロン以下の曲率半径）。他の値も可能である。流体または試薬を流体栓からチャネルの表面上に堆積させることが望ましいいくつかの実施形態では、比較的小さい曲率半径を有する湾曲隅部によって、比較的大きい曲率半径を有するチャネルを流れる流体栓と比較して、チャネルの一部に沿って流れる流体栓から堆積している流体の量を増大させることができる。
実質的に湾曲した隅部（たとえば、カバーと嵌合する表面の凸状部分）を有するチャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、少なくとも１：１、２：１、３：１、５：１、１０：１、２０：１、３０：１、５０：１、１００：１、２００：１または５００：１の、実質的に湾曲した隅部（または凸状部分）の曲率半径に対するチャネルの断面寸法（たとえば、幅または高さ）の比を有することができる。いくつかの実施形態では、この比は、５００：１以下、２００：１以下、１００：１以下、５０：１以下、３０：１以下、２０：１以下、１０：１以下、５：１以下、３：１以下、２：１以下または１：１以下である。上述した範囲の組合せも可能である。他の値も可能である。
チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、任意の好適な断面形状を有することができ、たとえば、実質的に円形、楕円形、三角形、不規則、正方形、矩形、台形、半円形、半卵形などであり得る。
チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、任意の好適な構成を有することができる。いくつかの実施形態では、チャネルは、共通チャネル、分岐チャネル、介在チャネル（たとえば、両面デバイスの一部として、デバイスの厚さを貫通するチャネル）によって別のチャネルから分離されるデバイスの１つの面のチャネル、または他の任意の好適な構成であり得る。いくつかの場合では、チャネルまたはチャネル部分は、構成要素（たとえば、通気弁またはポート）によって互いに分離することができ、またはチャネルもしくは一部の特徴（たとえば、表面粗さ、寸法等）に基づいて互いに異なる可能性がある。他の構成も可能である。
チャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、試料収集器のチャネル）は、覆われる場合もあれば覆われない場合もある。覆われる実施形態では、チャネルの少なくとも一部は、実質的に密閉される断面を有することができ、またはチャネル全体を、その入口および出口を除いて、その長さ全体に沿って実質的に密閉することができる。１つもしくは複数の入口および／または出口もまた、密閉しかつ／または封止することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のカバーは、使用者によるデバイスの最初の使用の前に、チャネル、入口および／または出口が実質的に密閉されかつ／または封止されるが、最初の使用時に開放されるかまたは開封されるように、適合されかつ構成される。いくつかの実施形態では、こうした構成により、本明細書に記載するように、デバイスに保管される流体および／または他の試薬が、デバイス製作、輸送および／または保管中に、（たとえば、蒸発により）デバイスから除去されるのを実質的に防止することができる。
任意の好適な方法を用いて、本明細書に記載するデバイス内で流体を流すことができる。いくつかの実施形態では、流体デバイスは、１つまたは複数の弁（たとえば、通気弁）を採用して、システム内で流体の一部を制御可能に流しかつ／または混合する。通気弁は、たとえば、流体が配置されているチャネルと流体連通するポートを備えることができ、ポート開口部の上にシールを配置することにより、またはポート開口部からシールを除去することにより、作動させることができる。いくつかの実施形態では、シールは、ポートと流体連通するチューブと作動的に関連付けられた機械式弁等の弁機構を含むことができる。概して、通気弁を開放することにより、ポートは通気口として機能することができる。ポートが通気口として機能するとき、通気弁の一方の側に位置する流体は流れ、第１流体に対して通気弁の反対側に位置する流体は静止したままである。弁が閉鎖されると、ポートはそれ以上通気口として機能せず、通気弁の両側に位置する流体は、システムを通って出口に向かって流れることができる。有利には、流体流の順序および／または流量の変化などの流体制御は、１つまたは複数の通気弁を開閉することにより、かつ実質的に一定の圧力で動作する単一の流体流源（たとえば、真空）をかけることにより、達成することができる。これにより、意図された使用者によるデバイスの動作および使用を簡略化することができる。通気弁については、２０１０年１１月２４日に出願され、「Ｆｌｕｉｄ Ｍｉｘｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許出願公開第２０１１／０１２０５６２号明細書により詳細に記載されており、その出願は、すべての目的で全体として参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、流体流源が起動されると、流体デバイスにおける１つまたは複数のチャネルは（たとえば、およそ−３０ｋＰａまで）加圧することができ、それにより、チャネル内の流体を出口に向かって押し流すことができる。いくつかの実施形態では、チャネル内のチャネルに沿って配置された通気弁の上流に、流体を連続して保管することができ、通気弁を閉鎖した後、流体は、チャネル出口に向かって逐次流れることができる。いくつかの場合では、別個の交差するチャネルに流体を保管することができ、通気弁を閉鎖した後、流体を逐次流すことができる。流体の送達のタイミングおよび体積は、たとえば、通気弁作用のタイミングによって、制御することができる。
有利には、通気弁は、従来技術におけるいくつかの弁で発生し得るように、それらが作動するマイクロ流体チャネルの断面を収縮させることなく、作動させることができる。こうした動作モードは、弁にわたって漏れを防止するのに有効であり得る。さらに、通気弁を使用することができるため、本明細書に記載するいくつかのシステムおよび方法は、いくつかの内部弁を使用する必要がない。こうした内部弁の使用は、たとえば、それらが、非常に費用がかかり、製作が複雑であり、壊れやすく、混合ガスおよび液体システムとの適合性が限られており、かつ／またはマイクロ流体システムでの信頼性が低いため、問題がある可能性がある。
通気弁について記載しているが、本明細書に記載するシステムおよび方法で他のタイプの弁機構を使用することができることが理解されるべきである。弁と作動的に関連付けることができる弁機構の限定しない例としては、ダイヤフラム弁、ボール弁、ゲート弁、バタフライ弁、グローブ弁、ニードル弁、ピンチ弁、ポペット弁またはピンチ弁が挙げられる。弁機構は、ソレノイド、モータを含む任意の好適な手段によって、手動で、電子作動によって、または液圧／空気圧によって作動させることができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスの１つまたは複数のチャネルは、（たとえば、流体栓の形態で）保管された液体試薬を含む。いくつかの場合では、チャネル内に、２つ以上の液体試薬（たとえば、液体栓）が保管される。液体試薬は、液体試薬と非混和性であり得る分離流体によって分離することができる。流体試薬は、最初の使用前、試料の導入前、または２つの事前に未接続であったチャネルの間の流体接続を（たとえば、流体コネクタを用いて）形成する前に、デバイス内に保管することができる。他の実施形態では、流体試薬は、最初の使用時にデバイス内に導入することができる。いくつかの場合では、液体試薬は、流体の保管中に（たとえば、デバイスが封止されている間に）別々に維持することができる。デバイスの使用中、本明細書に記載する方法を用いて、液体の少なくとも一部を結合する（たとえば、混合する）ことができる。
いくつかの流体デバイスは、最初の使用の前にかつ／またはデバイスに試料を導入する前に単一の物品に保管された液体および乾燥試薬の両方を含むように設計することができる。いくつかの場合では、液体および乾燥試薬は、最初の使用の前に互いに流体連通して保管される。他の場合では、液体および乾燥試薬は、最初の使用の前は互いに流体連通していないが、最初の使用時、互いに流体連通するように配置される。たとえば、１つまたは複数の液体試薬を第１共通チャネルに保管し、１つまたは複数の乾燥試薬を第２共通チャネルに保管することができ、第１共通チャネルおよび第２共通チャネルは、最初の使用の前、試料の導入の前、または（たとえば、流体コネクタを用いて）２つの共通チャネルの間の流体接続を形成する前に、互いに接続されておらずかつ流体連通していない。さらにまたは別法として、試薬は、最初の使用の前に流体デバイスと流体連通していないように、別個の容器に保管することができる。保管された試薬の使用により、使用者による流体デバイスの使用を簡略化することができ、それは、これにより、使用者がデバイスを操作するために行わなければならないステップの数が最小限になるためである。この簡略化により、本明細書に記載する流体デバイスを、ポイントオブケア環境における使用者等、経験の浅い使用者により、特に免疫学的測定を行うように設計されたデバイスに対して、使用することが可能になる。
最初の使用前に流体（たとえば、液体）試薬の保管を伴うさまざまな実施形態では、流体は、１０秒間、１分間、１時間、１日、１週間、１カ月または１年間を超えて、流体デバイス内に保管する（いくつかの実施形態では、混合なしに静的に維持する）ことができる。いくつかの流体が接触しないようにすることにより、典型的には互いに反応するかまたは結合する成分を含む流体を、たとえば、共通のチャネル内に維持しながら、反応または結合しないようにすることができる。たとえば、（たとえば、流体栓の形態の）流体は、保管されている間、少なくとも一部には非混和性分離流体によって、分離された状態で維持することができ、それにより、通常は、接触したときに互いに反応する流体を、共通チャネル内に長期間保管することができる。いくつかの実施形態では、流体は、実質的に静的に維持されかつチャネル内のそれらの位置に関して移動しないように、保管することができる。流体は、静的に維持されている間、わずかに位置を変えるかまたは振動し、膨張し、収縮する可能性があるが、本明細書に記載するいくつかの流体デバイスは、共通チャネル内の流体が、これらのプロセス中に互いに混合しないように適合されかつ構成される。
（たとえば、最初の使用の前に）１つまたは複数の試薬を保管するために使用される流体デバイスは、１０℃以下、４℃以下、０℃以下または−１０℃以下等、低い温度で保管することができる。流体はまた、２５℃を超える、３５℃を超えるまたは５０℃を超える等、高い温度にさらすことも可能である。流体は、チャネルに収容された試薬流体の混合を可能にすることなく、船便または航空便で１つの場所から他の場所に輸送することができる。分離流体の量は、流体が使用される最終プロセスに基づくとともに、流体デバイスがさらされると予期される条件に基づいて選択することができる。たとえば、流体デバイスが、物理的衝撃または振動を受けるように予期される場合、流体は、チャネルのすべてではなく一部のみを充填する可能性がある。さらに、本明細書に記載する１つまたは複数のチャネル構成とともに、非混和性分離流体のより大きい栓を使用することができる。このように、流体デバイスのチャネルシステム内の別個の流体は混合を回避することができる。
流体デバイスは、流体輸送に対する管理を容易にしかつ／または保管中に流体が互いに混合しないようにする、１つまたは複数の特徴を含むことができる。たとえば、デバイスは、構造的特徴（たとえば、細長いくぼみまたは突起）および／または物理的もしくは化学的特徴（たとえば、疎水性対親水性）、または流体に対して力（たとえば、抑制力）をかけることができる他の特徴を含むことができる。いくつかの場合では、流体は、表面張力（たとえば、凹状または凸状メニスカス）を用いてチャネル内に保持することができる。たとえば、保管中に流体の移動および／または混合を防止するために、チャネルのいくつかの部分を、疎水性部分および親水性部分でパターニングすることができる。いくつかの場合では、共通チャネルは、流体を離して維持するために内面または他の仕切りがない場合があり、分離流体によって流体を分離することができる。
いくつかの実施形態では、流体とチャネル表面との間の表面張力は、要求に応じて選択することができる。いくつかの場合では、表面張力を制御するために、流体または流体栓に湿潤剤を加えることができる。湿潤剤は、たとえば、混合の前に、混合の結果として、または流体栓から流体が除去された結果として、加えることができる。いくつかの場合では、たとえば、デバイスの製作中に、流体流の前に、かつ／または流体流の結果として、表面張力を制御するためにチャネル表面に湿潤剤を加えることができる。概して、任意の所望の濃度の任意の好適な湿潤剤を使用することができる。好適な湿潤剤の例としては、限定されないが、ポリビニルアルコール、非イオン界面活性剤（洗剤）（たとえば、Ｔｗｅｅｎ ２０およびＴｒｉｔｏｎのようなポリ（エチレンオキシド）誘導体、脂肪アルコール）、陰イオン界面活性剤（たとえば、デシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウムもしくはオクタデシル硫酸ナトリウム等、ドデシル硫酸ナトリウム、およびアルキル鎖がより短いかまたは長い関連する界面活性剤、または脂肪酸塩）、陽イオン界面活性剤（たとえば、臭化セチルトリメチルアンモニウム等、第四級アンモニウムカチオン）、両性イオン界面活性剤（たとえば、ドデシルベタイン）、カルボキシルまたはアミン酸化物頭部基およびフッ素化もしくは非フッ素化炭素鎖、ペルフルオロ界面活性剤（たとえば、Ｃａｐｓｔｏｎｅ ＦＳ−１０、ペルフルオロヘプタン酸またはペルフルオロオクタン酸）、低表面張力液（たとえば、イソプロパノールまたは１−ブタノール等のアルコール）およびそれらの組合せが挙げられる。いくつかの実施形態では、表面張力を増大させるために、非湿潤剤（たとえば、イオン化合物）を加えることができる。
湿潤剤が流体または流体栓に加えられる実施形態では、流体または流体栓内の湿潤剤のパーセンテージ（重量／体積による）は、約０．００１％以上、約０．０１％以上、約０．０２５％以上、約０．０５％以上、約０．１％以上、約０．１％以上、約０．５％以上、約１％以上、約５％以上、約１０％以上、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上または約４０％以上であり得る。いくつかの場合では、流体または流体栓における湿潤剤のパーセンテージは、約７５％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約５％以下、約１％以下、約０．５％以下、約０．０１％以下、または約０．０１％以下であり得る。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約０．０１％以上または約５０％以下）。湿潤剤パーセンテージの他の範囲も可能である。
いくつかの場合では、図１２Ｄに例示的に示すように、流体（たとえば、第１流体、第２流体）の全体積を、下流の１つまたは複数の流体栓に組み込み、それにより、チャネル内に流体栓がそれ以上存在しなくなるようにすることができる。いくつかの場合では、流体栓内の流体の体積を、（たとえば、流体栓の初期体積と比較して）数パーセント低減させることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流体栓の体積を、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％または約９５％、低減させることができる。いくつかの場合では、流体栓内の流体の体積を、約１００％以下、約９０％以下、約８０％以下、約７０％以下または約６０％以下低減させることができる。上述した範囲の組合せも可能である（たとえば、約５０％以上かつ約１００％以下）。いくつかの場合では、流体の体積の１００％が、流体栓から取り除かれ、それにより、システム内に流体栓がそれ以上残らなくなる。こうした実施形態では、流体栓から除去された流体は、チャネルに沿ってまたはチャネル内に完全に堆積するかまたは分散する可能性がある。他の実施形態では、流体流の間に、流体栓から流体の０％が除去される。体積低減パーセンテージの他の値も可能である。本明細書に記載するように、いくつかの実施形態では、２つ以上の流体栓の体積が、上述した量だけ低減する。
流体デバイス内の試料の検出は、種々の形態を有することができる。いくつかの場合では、検出は連続的に発生する。他の実施形態では、検出は周期的に発生し、さらに他の実施形態では、検出は散発的に発生する。いくつかの場合では、検出は、所定の事象または条件が起こる時に発生する。
本明細書に記載するように、検出は、流体デバイスに対して任意の好適な位置で起こる可能性がある。いくつかの場合では、１つまたは複数の検出器が、使用中および／または検出中、流体デバイスに対して固定されている。たとえば、固定の検出器は、１つまたは複数の事象（たとえば、化学または生体反応、ゾーン／チャネル内への流体の導入）が起こることができる、検出ゾーン／検出チャネル等、流体デバイスのいくつかの領域に隣接して配置することができる。検出器は、たとえば、検出ゾーンおよび／または分析領域を横切る流体の通過を検出することができる。さらにまたは別法として、検出器は、その領域における他の成分の結合または会合（たとえば、分析領域の表面への成分の結合）を検出することができる。いくつかの実施形態では、固定の検出器は、検出ゾーン内の複数の分析領域を同時にモニタリングすることができる。たとえば、カメラ等の検出器を用いて、流体デバイス全体、またはデバイスの大部分、および精査されるデバイスのいくつかのエリアのみを撮像することができる。光ファイバ等の構成要素を用いて、複数の分析領域から単一の検出器に光を伝達することができる。他の実施形態では、全体として参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年８月６日に出願され、「Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｍｅａｎｄｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｗｉｄｅ Ｃｈａｎｎｅｌｓ」と題する、米国特許第８，５０１，４１６号［Ｈ０４９８．７０２４４ＵＳ０１］明細書により詳細に記載されているように、複数の検出器を各々、検出ゾーンにおいて分析領域と位置合せすることができる。
流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、チャネルまたは他の構成要素を形成するのに好適な任意の材料から製作することができる。材料の限定しない例としては、ポリマー（たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリロニトリル）、ポリ（スチレン−ｃｏ−ブタジエン）、ポリ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン）、ポリ（スチレン−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリレート）、ポリ（スチレン−ｃｏ−メチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、ポリ（ジメチルシロキサン）、ＰＶＣ、ＰＴＦＥ、ＰＥＴ、シクロオレフィンコポリマー、または２種以上のこうしたポリマーの混合物、あるいは、ニッケル、銅、ステンレス鋼、バルク金属ガラス、または他の金属もしくは合金を含む金属、あるいは、ガラス、石英、シリカ、アルミナ、ジルコニア、タングステンカーバイド、シリコンカーバイドを含むセラミック、あるいは、グラファイト、シリコン等の非金属材料が挙げられる。
本明細書に記載するデバイスの構成要素（たとえば、基板、物品、層）を形成するためにコポリマーが使用されるいくつかの実施形態では、コポリマーは、実質的に非反応性である第１ポリマー成分（たとえば、スチレン含有基、アクリロニトリル基、ブタジエン基）および第２ポリマー成分を含むことができる。いくつかの実施形態では、第２ポリマー成分は、さらなる官能基化のために（生体分子（たとえば、タンパク質）、または行われるべき分析に関与するかまたは関連付けられる可能性がある他のエンティティと）反応性である（たとえば、反応性官能基を含む）ことができる。他の実施形態では、第２ポリマー成分は、非反応性である可能性がある（たとえば、反応性官能基を含まない）。（たとえば、反応性であり得る）第２ポリマー成分の限定しない例としては、無水マレイン酸、無水エチルマレイン酸等の無水物含有基、マレイミド含有基、アミン含有基、アルデヒド含有基およびアクリレート含有基が挙げられる。（たとえば、非反応性である）第２ポリマー成分のさらなる限定しない例としては、アクリロニトリル基、ブタジエン基およびメチルメタクリレート基が挙げられる。こうした材料を用いて、たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するためのチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネルおよび／または試料収集器のチャネルを含むデバイスの構成要素を形成することができる。
上述したもの等のコポリマーを用いて、本明細書に記載するデバイスの構成要素（たとえば、基板、物品、層）を形成する実施形態では、コポリマーにおける第１ポリマー成分（たとえば、スチレン）のｗｔ％は、たとえば、少なくとも５０ｗｔ％、少なくとも５０ｗｔ％、少なくとも６０ｗｔ％、少なくとも７０ｗｔ％、少なくとも８０ｗｔ％、少なくとも８５ｗｔ％、少なくとも８７ｗｔ％、少なくとも９０ｗｔ％、少なくとも９２ｗｔ％、少なくとも９４ｗｔ％、少なくとも９６ｗｔ％または少なくとも９８ｗｔ％であり得る。コポリマーにおける第１ポリマー成分のｗｔ％は、いくつかの実施形態では、１００ｗｔ％以下、９９ｗｔ％以下、９５ｗｔ％以下、９０ｗｔ％以下、８０ｗｔ％以下、７０ｗｔ％以下、６０ｗｔ％または５０ｗｔ％であり得る。上述した範囲の組合せが可能である（たとえば、少なくとも９０ｗｔ％かつ９９ｗｔ％以下）。他の範囲も可能である。
上述したもの等のコポリマーを用いて本明細書に記載するデバイスの構成要素（たとえば、基板、物品、層）を形成する実施形態では、コポリマーにおける第２ポリマー成分のｗｔ％は、たとえば、少なくとも２ｗｔ％、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１５ｗｔ％、少なくとも２０ｗｔ％、少なくとも２５ｗｔ％、少なくとも２８ｗｔ％、少なくとも３０ｗｔ％、少なくとも３５ｗｔ％、少なくとも４０ｗｔ％または少なくとも５０ｗｔ％であり得る。コポリマーにおける第２ポリマー成分のｗｔ％は、いくつかの実施形態では、５０ｗｔ％以下、４０ｗｔ％以下、３０ｗｔ％以下、２５ｗｔ％以下、２０ｗｔ％以下、１５ｗｔ％以下、１０ｗｔ％以下、８ｗｔ％、または５ｗｔ％以下であり得る。上述した範囲の組合せが可能である（たとえば、少なくとも２ｗｔ％かつ３０ｗｔ％以下）。他の範囲も可能である。
２種のポリマーまたはコポリマーの混合物を用いて本明細書に記載するデバイスの構成要素（たとえば、基板、物品、層）を形成する実施形態では、混合物における第１ポリマーまたはコポリマーの比率は、たとえば、少なくとも５０ｗｔ％、少なくとも５０ｗｔ％、少なくとも６０ｗｔ％、少なくとも７０ｗｔ％、少なくとも８０ｗｔ％、少なくとも９０ｗｔ％、少なくとも９２ｗｔ％、少なくとも９４ｗｔ％、少なくとも９６ｗｔ％または少なくとも９８ｗｔ％であり得る。コポリマーにおける第１ポリマー成分のｗｔ％は、１００ｗｔ％以下、９９ｗｔ％以下、９５ｗｔ％以下、９０ｗｔ％以下、８０ｗｔ％以下、７０ｗｔ％以下、６０ｗｔ％以下または５０ｗｔ％以下であり得る。上述した範囲の組合せが可能である（たとえば、少なくとも９０ｗｔ％かつ９９ｗｔ％以下）。他の範囲も可能である。３種以上のポリマーまたはコポリマーの混合物も可能である。
流体デバイスおよび任意の関連する構成要素（たとえば、カバー、基板、物品、層）を形成する材料は、堅い場合もあれば可撓性がある場合もある。当業者であれば、好適な材料を、その剛性、そこを通過する流体に対するその不活性（たとえば、その流体による劣化がない）、それが（たとえば、生体分子（たとえば、タンパク質）または行われるべき分析に関与するかもしくは関連付けられる可能性がある他のエンティティによって）官能基化され得ること、特性のデバイスが使用される温度におけるその頑強性、電磁波（たとえば、紫外線および可視領域の光、テラヘルツ波、マイクロ波等）に対するその透過性／不透過性、その水蒸気透過性、および／または材料内で特徴を製作するために使用される方法に基づいて、容易に選択することができる。たとえば、成形または押出成形物品の場合、使用される材料としては、熱可塑性樹脂（たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリロニトリル）、ポリ（スチレン−ｃｏ−ブタジエン）、ポリ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン）、ポリ（スチレン−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリレート）、ポリ（スチレン−ｃｏ−メチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ＰＶＣ、ＰＴＦＥ、ＰＥＴ、シクロオレフィンポリマーもしくはコポリマー、または２種以上のこうしたポリマーの混合物）、エラストマー（たとえば、ポリイソプレン、イソブテン−イソプレン、ニトリル、ネオプレン、エチレン−プロピレン、ハイパロン、ポリ（ジメチルシロキサン）、シリコーン）、熱硬化性樹脂（たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂）またはそれらの組合せを挙げることができる。物品は、いくつかの実施形態では、射出成形によって形成することができる。いくつかの実施形態では、たとえば、本明細書に記載する要素に基づいて、構成要素の各々の主な機能に構成要素を適合させるように、２つ以上の構成要素、層または基板を含む流体デバイスを異なる材料で形成することができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）を形成するために使用される材料は、少なくとも一部にはその水蒸気透過率について選択することができる。たとえば、デバイスの一部または構成要素（たとえば、基板、物品、層）のすべてまたはいくつかの部分は、たとえば、約１０．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約７．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約５．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約４．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約３．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約２．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約１．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．３ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．０５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．０３ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．０２ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．００５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下、約０．００１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下または約０．０００５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ以下の水蒸気透過率を有することができる。いくつかの実施形態では、水蒸気透過率は、少なくとも０．００１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．０２ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．０５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．３ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも０．５ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも１．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも２．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも３．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも４．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、少なくとも５．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄまたは少なくとも１０．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄであり得る。いくつかの場合では、水蒸気透過率は、たとえば、約０．００１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜約２．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜約１．０ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜約０．４ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ、約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜約０．０４ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄまたは約０．０１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ〜約０．１ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄであり得る。上述した範囲の組合せも可能である。他の範囲も可能である。水蒸気透過率は、たとえば、９０％相対湿度（ＲＨ）で、４０℃で測定することができる。デバイスの異なる部分（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、水蒸気透過率に対して上述した範囲の異なる組合せを有することができるが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、上述した範囲のうちの１つまたは複数における水蒸気透過率を有する材料を用いて、たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネル、および／または試料収集器のチャネルを含むデバイスの構成要素を形成することができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）を形成するために使用される材料は、少なくとも一部には、その光透過率について選択することができる。たとえば、デバイスの一部または構成要素（たとえば、基板、物品、層）のすべてまたはいくつかの部分は、光（たとえば、可視範囲の光）の４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長の少なくとも９０％の光透過率を有することができる。光透過率は、たとえば、少なくとも約２ｍｍ（または他の実施形態では、少なくとも約１ｍｍまたは少なくとも約０．１ｍｍ）の厚さを有する材料を通して測定することができる。いくつかの場合では、光透過率は、光の４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長の少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも８８％、少なくとも９２％、少なくとも９４％、少なくとも９６％であり得る。いくつかの実施形態では、光透過率は、光の４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長の１００％以下、９８％以下、９６％以下、９４％以下、９２％以下、９０％以下、８５％以下、８０％以下、５０％以下、３０％以下または１０％以下であり得る。上述した範囲の組合せが可能である。他の値も可能である。デバイスの異なる部分（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、光透過率に対して上述した範囲の異なる組合せを有することができることが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、上述した範囲のうちの１つまたは複数の光透過率を有する材料を用いて、たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネルおよび／または試料収集器のチャネルを含むデバイスの構成要素を形成することができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、所定条件の下での処理に対してより好適にする材料で形成することができる。たとえば、材料は、一部には、本明細書に記載するもの等、（たとえば、いくつかの寸法のチャネルを形成するための）いくつかの製作工具および／または方法と適合性があるようにするその溶融温度に基づいて、選択することができる。いくつかの実施形態では、流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、少なくとも約８０℃、少なくとも約１００℃、少なくとも約１３０℃、少なくとも約１６０℃または少なくとも約２００℃の溶融温度を有する材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、材料は、約２００℃以下、約１６０℃以下、約１３０℃以下、約１００℃以下または約８０℃の溶融温度を有することができる。他の溶融温度も可能である。デバイスの異なる部分（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、溶融温度に対して上述した範囲の異なる組合せを有することができることが理解されるべきである。いくつかの実施形態では、上述した範囲のうちの１つまたは複数の溶融温度を有する材料を用いて、たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネルおよび／または試料収集器のチャネルを含むデバイスの構成要素を形成することができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスまたはその一部（たとえば、基板、物品、層、構成要素）は、所定のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する材料で形成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、材料のガラス転移温度は、約７５℃以上、約８０℃以上、約８５℃以上、約９０℃以上、約９５℃以上、約１００℃以上、約１０５℃以上、約１１０℃以上、約１１５℃以上、約１２０℃以上、約１２５℃以上、約１３０℃以上、約１３５℃以上、約１４０℃以上、約１５０℃以上、約１６０℃以上、約１７０℃以上であり得る。いくつかの場合では、材料のガラス転移温度は、約１７０℃以下、約１６０℃以下、約１５０℃以下、約１４０℃以下、約１３０℃以下、約１２０℃以下、約１１０℃以下、約１００℃以下、約９０℃以下、約８０℃以下であり得るか、または約７０℃に等しい場合がある。上述した範囲の組合せが可能である（たとえば、約８０℃以上かつ約１４０℃以下）。第１構成要素のガラス転移温度の他の値も可能である。材料のガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、熱機械分析（ＴＭＡ）、動的機械分析（ＤＭＡ）を用いて求めることができ、または製造業者の仕様から取得することができる。
いくつかの場合では、流体デバイスは、上に列挙した材料等、２種以上の材料の組合せからなる。たとえば、流体デバイスのチャネルは、ポリスチレンまたは他のポリマーで（たとえば、射出成形により）形成することができ、生体適合性テープを用いてチャネルを封止することができる。生体適合性テープまたは可撓性材料は、水蒸気バリア特性を向上させることが知られている材料（たとえば、金属箔、ポリマー、または高水蒸気バリアを有することが知られている他の材料）を含むことができ、任意選択的に、テープに穴をあけるかまたはテープをはぎ取ることにより、入口および出口へのアクセスを可能にすることができる。マイクロ流体チャネルまたはチャネルの一部を封止するため、またはデバイスの複数の層を接合するため、限定されないが、接着剤の使用、接着テープの使用、糊付け、溶剤結合、プラズマ励起熱結合、ＵＶ励起熱結合、溶接、ろう付け、材料のラミネーション、または、機械的方法（たとえば、締付、スナップ留め機構等）による等を含む、種々の方法を用いることができる。
接合技法の選択は、デバイスが保管および動作中にさらされる温度によって影響を受ける可能性がある。接着剤および糊は、高温にさらされるとき、特に、マイクロ流体チャネルと周囲状況との間に圧力差がかけられるときのデバイスの動作中、流れて、デバイス上の試料および／または試薬の流れの妨げをもたらす可能性がある。チャネル内に真空をかけることにより、接着剤（または糊）が２つの表面の間の接触面からマイクロ流体チャネルに向かって流れて、流れを妨げることになる可能性がある。周囲圧力より高い圧力をチャネルにかけることにより、チャネルの付近のカバーが層状に剥離し、流れ特性が不安定になる可能性がある。したがって、流体デバイスを形成する適切な材料および／または方法を選択するときに、これらの要素のうちの１つまたは複数を考慮することができる。たとえば、デバイスの加熱を伴ういくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルを、溶剤接合を用いて接着剤のない蓋／カバーで覆うことができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスの第１部分（たとえば、基板、物品、層）を形成するために使用される第１材料は、上述した範囲のうちの１つまたは複数の範囲内の曲率半径等、特定の曲率半径を有する１つまたは複数の隅部（たとえば、湾曲隅部）を有するチャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネルおよび／または試料収集器のチャネル）を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１材料は、本明細書に記載するコポリマーとすることができ（特に、上述したような第１ポリマー成分および第２ポリマー成分を含むことができ）、チャネルは、上述した範囲のうちの１つまたは複数の範囲内の曲率半径を有することができる。第１ポリマー成分および第２ポリマー成分を有する材料を必要とするいくつかの場合では、第２ポリマー成分は、第１材料をさらに官能基化するための反応基を含む。第２ポリマー成分は、たとえば、生体分子（たとえば、タンパク質）または行うべき分析に関与するかまたは関連付けられる可能性がある他のエンティティによって官能基化することができる。いくつかの実施形態では、第１材料は、本明細書に記載した光透過率、たとえば、光の４００ｎｍ〜８００ｎｍ波長の９０％を有することができる。いくつかの場合では、流体デバイスの第１部分（たとえば、基板、物品、層）は、成形プロセス（たとえば、射出成形）によって形成される。流体デバイスの第１部分は、流体デバイスの第１部分のチャネルを密閉するために使用することができるカバー（たとえば、第１カバー層）と嵌合することができる。他の構成も可能である。
いくつかの実施形態では、流体デバイスの第２部分（たとえば、基板、物品、層）を形成するために使用される第２材料は、約０．０５ｇ・ｍｍ／ｍｍ２・ｄ未満の水蒸気透過率を有することができる。流体デバイスの第２部分は、上述した範囲のうちの１つまたは複数の範囲内の曲率半径等、特定の曲率半径を有する１つまたは複数の隅部（たとえば、湾曲隅部）を有するチャネル（たとえば、培養チャネル、検出チャネル、試薬を保管するために使用されるチャネル、介在チャネル、ブリッジチャネルおよび／または試料収集器のチャネル）を含むことができる。流体デバイスの第２部分は、流体デバイスの第２部分のチャネルを密閉するために使用することができるカバー（たとえば、第２カバー層）と嵌合することができる。他の構成も可能である。
いくつかの実施形態では、第１材料は、第２材料の水蒸気透過率より高い水蒸気透過率を有することができる。
いくつかの実施形態では、第１材料は、第２材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度を有することができる。他の実施形態では、第１材料は、第２材料のガラス転移温度より低いガラス転移温度を有することができる。
一組の特定の実施形態では、第１材料は、流体デバイスの第１層を形成するために使用され、第２材料は、流体デバイスの第２層を形成するために使用される。第１層および第２層は、いくつかの実施形態では、互いに一体的に接続することができる。本明細書で用いる「一体的に接続される」という用語は、２つ以上の物体について言及するとき、通常の使用の過程において互いに分離されることがない、たとえば、手動で分離することができない物体を意味し、分離には、少なくとも工具の使用、および／または、たとえば、接着剤または工具を介して互いに締結された構成要素を破壊し、剥離し、または分離することにより、構成要素のうちの少なくとも１つに対する損傷をもたらすことが必要である。一体的に接続された構成要素は、通常の使用の過程において、たとえば、接着剤を使用することにより、または他の結合方法により、互いに不可逆的に取り付けることができる。他の実施形態では、２つ以上の層を互いに可逆的に取り付けることができる。
本明細書に記載する方法およびシステムは、種々の異なるタイプの分析物を伴うことができ、種々の異なる試料を判定するために使用することができる。いくつかの場合では、分析は、化学および／または生体反応を伴う。いくつかの実施形態では、化学および／または生体反応は、結合を伴う。本明細書に記載する流体デバイスにおいて、異なるタイプの結合が起こる可能性がある。結合は、相互親和性または結合能力を示す、対応する一対の分子の間の相互作用、典型的には、生化学的、生理学的かつ／または薬学的相互作用を含む、特異的または非特異的な結合または相互作用を伴う可能性がある。生物学的結合により、タンパク質、核酸、糖タンパク、炭水化物、ホルモン等を含む分子の対の間に発生する、相互作用のタイプが定義される。具体的な例としては、抗体／抗原、抗体／ハプテン、酵素／基質、酵素／阻害剤、酵素／補助因子、結合タンパク質／基質、担体タンパク質／基質、レクチン／炭水化物、受容体／ホルモン、受容体／エフェクタ、核酸の相補鎖、タンパク質／拡散抑制因子／誘導物質、リガンド／細胞表面受容体、ウイルス／リガンド等が挙げられる。結合はまた、タンパク質または他の成分および細胞の間でも発生する可能性がある。さらに、本明細書に記載するデバイスは、成分、濃度等の検出等、他の流体分析（結合および／または反応を伴う場合もあれば伴わない場合もある）に対して使用することができる。
いくつかの実施形態では、化学および／または生体反応は、還元剤（たとえば、ヒドロキノン、クロロヒドロキノン、ピロガロール、メトール、４−アミノフェノールおよびフェニドン、Ｆｅ（＋２）、Ｔｉ（＋３）およびＶ（＋２））を必要とする。いくつかの場合では、化学および／または生体反応は、金属前駆体（たとえば、銀塩または金塩等の金属塩の溶液）を必要とする。
いくつかの場合では、流体デバイスにおいて、不均一系反応（またはアッセイ）が起こる場合があり、たとえば、チャネルの表面に結合パートナーを関連付けることができ、相補的結合パートナーは、流体相に存在することができる。タンパク質または他の生体分子（たとえば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、炭水化物）、または非天然型分子（たとえば、アプタマーまたはペプトイド）の間の親和性反応を伴う他の固相アッセイもまた行うことができる。いくつかの実施形態では、結合パートナーは、抗体等の生体分子、抗体に付着する小分子、ウシ血清アルブミンもしくは他のタンパク質、ならびに／または細胞表面タンパク質およびペプチド等の抗原を含むことができ、結合パートナーは、いくつかの実施形態では、チャネルの表面に、たとえば、本明細書に記載した第２ポリマー成分との反応により、付着させることができる。流体デバイスにおいて行うことができる典型的な反応の限定しない例としては、化学反応、酵素反応、免疫系の反応（たとえば、抗原−抗体）および細胞系の反応が挙げられる。
流体デバイスの表面（たとえば、チャネルの表面）に、任意の好適な方法で生体分子または他のエンティティを関連付けることができる。たとえば、生体分子または他のエンティティは、流体デバイス内で（たとえば、デバイスのチャネルにおいて）架橋し、共有結合し、イオン結合し、吸収され、吸着され（物理吸着され）または他の方法で存在することができる。いくつかの実施形態では、生体分子または他のエンティティは、凍結乾燥試薬、実質的乾燥試薬、標識試薬、コンディショニング試薬、ｐＨ調節剤、粘度調節剤、ブロッキング試薬および／または界面活性剤である。いくつかの実施形態では、生体分子または他のエンティティは、化学および／または生体反応（たとえば、結合反応）用の試薬、またはこうした反応用のリンカーである。
本明細書に記載する流体デバイスを用いて判定する（たとえば、検出する）ことができる分析物の限定されない例としては、特異タンパク質、ウイルス、ホルモン、薬物、核酸および多糖類、具体的には、抗体、たとえば、ＨＴＬＶ−Ｉ、ＨＩＶ、Ａ型、Ｂ型および非Ａ型／非Ｂ型肝炎、風疹、麻疹、ヒトパルボウイルスＢ１９、ムンプス、マラリア、水疱瘡または白血病に対するＩｇＤ、ＩｇＧ、ＩｇＭまたはＩｇＡ免疫グロブリンと、自己抗体、すなわち、ヒトおよび動物ホルモン、たとえば、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）、チロキシン（Ｔ４）、ビタミンＤ、ビタミンＢ１２、黄体形成ホルモン（ＬＨ）、卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、テストステロン、プロゲステロン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、エストラジオールと、他のタンパク質もしくはペプチド、たとえば、トロポニンＩ、Ｃ反応性タンパク質、ミオグロビン、脳内ナトリウム利尿タンパク質、前立腺特異抗原（ＰＳＡ）、遊離型ＰＳＡ、完全ＰＳＡ、結合型ＰＳＡ、プロＰＳＡ、ＥＰＣＡ−２、ＰＣＡＤＭ−１、ＡＢＣＡ５、遊離ｈＫ２、総ｈＫ２、β−ＭＳＰ（ＰＳＰ９４）、ＡＺＧＰ１、Ａｎｎｅｘｉｎ Ａ３、ＰＳＣＡ、ＰＳＭＡ、ＪＭ２７、ＰＡＰと、薬物、たとえば、パラセタモールまたはテオフィリンと、マーカー拡散、たとえば、ＰＣＡ３、ＴＭＰＲＳ−ＥＲＧ、ＨＬＡ組織型の細胞表面抗原および細菌細胞壁物質等の多糖類とが挙げられる。検出することができる化学物質としては、ＴＮＴ等の爆薬と、神経ガスと、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、ダイオキシン、炭化水素およびＭＴＢＥ等の環境的に危険な化合物とが挙げられる。典型的な試料流体としては、ヒトまたは動物の全血、血清、血漿、精液、涙液、尿、汗、唾液、脳脊髄液、膣分泌物等の生理液と、研究に使用されるインビトロ流体、または分析物によって汚染されている疑いがある水性液体などの環境流体とが挙げられる。
いくつかの実施形態では、試料の分析物を判定するために使用することができる１つまたは複数の試薬（たとえば、判断すべき分析物の結合パートナー）は、所定の試験またはアッセイを行うために、最初に使用する前に、流体デバイスのチャネルまたはチャンバ内に保管されかつ／または封入される。
抗原が分析されている場合、対応する抗体またはアプタマーは、マイクロ流体チャネルの表面に関連付けられた結合パートナーであり得る。抗体が分析物である場合、適切な抗原またはアプタマーが、表面に関連付けられた結合パートナーであり得る。病状が判断されている場合、抗原を表面上に置き、対象内で生成された抗体について試験することが好ましい場合がある。こうした抗体としては、たとえば、ＨＩＶに対する抗体を挙げることができる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスは、チャネルの領域に不透明な物質を蓄積させることと、その領域を光に曝露することと、不透明な物質を通過する光の透過率を求めることとを伴う分析を行うように適合されかつ構成される。不透明な物質は、１つまたは複数の波長における光の透過率に干渉する物質を含むことができる。不透明な物質は、単に光を屈折させるだけでなく、たとえば、光を吸収するかまたは反射することにより、物質を通過する透過量も低減させる。異なる不透明な物質または不透明な物質の異なる量により、たとえば、不透明な物質に照射する光の９０パーセント未満、８０パーセント未満、７０パーセント未満、６０パーセント未満、５０パーセント未満、４０パーセント未満、３０パーセント未満、２０パーセント未満、１０パーセント未満または１パーセント未満の透過率を可能にすることができる。不透明な物質の例としては、金属（たとえば、元素金属）の分子層、セラミック層、染料、高分子層、および不透明な物質（たとえば、染料）の層が挙げられる。いくつかの場合では、不透明な物質は、無電解堆積させることができる金属であり得る。これらの金属としては、たとえば、銀、金、銅、ニッケル、コバルト、パラジウムおよび白金を挙げることができる。これらの物質の前駆体を、本明細書に記載したデバイスに保管しかつ／または流し込むことができる。
チャネル内に形成される不透明な物質は、合わせて不透明層を形成する一連の不連続な独立した粒子を含むことができるが、一実施形態では、概して平面の形状を呈する連続物質である。不透明な物質は、たとえば、１ミクロン以上、５ミクロン以上、１０ミクロン以上、２５ミクロン以上または５０ミクロン以上の寸法（たとえば、長さの幅）を有することができる。いくつかの場合では、不透明な物質は、不透明な物質を収容するチャネル（たとえば、分析領域）の幅を横切って延在する。不透明層は、たとえば、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、１ミクロン以下、１００ナノメートル以下または１０ナノメートル以下の厚さを有することができる。これらの小さい厚さであっても、透過率の検出可能な変化を得ることができる。不透明層は、不透明層を形成しない技法と比較すると、アッセイ感度を向上させることができる。
一組の実施形態では、本明細書に記載する流体デバイスは、免疫学的測定（たとえば、ヒトＩｇＧまたはＰＳＡに対する）を行うために使用され、任意選択的に、信号増幅のための銀強化を使用する。こうした免疫学的測定では、（たとえば、ヒトＩｇＧを含む）試料を反応部位または分析領域に送達した後、２つの成分の間の（たとえば、ヒトＩｇＧと抗ヒトＩｇＧとの間の）結合が起こる可能性がある。次いで、任意選択的に使用前にデバイスのチャネル内に保管することができる１つまたは複数の試薬を、この結合対複合体上に流すことができる。任意選択的に、保管された試薬のうちの１種は、検出すべき抗原（たとえば、ヒトＩｇＧ）に特異的に結合する金属コロイド（たとえば、金共役抗体）の溶液を含むことができる。他の実施形態では、金属コロイドは、反応部位または分析領域に達する前に試料と結合することができる。この金属コロイドは、分析領域の表面上に、金属（たとえば、銀）の層等の不透明な物質が堆積するための触媒表面を提供することができる。金属の層は、２つの成分系、すなわち、任意選択的に使用前に異なるチャネル内に保管することができる、金属前駆体（たとえば、銀塩の溶液）と還元剤（たとえば、ヒドロキノン、クロロヒドロキノン、ピロガロール、メトール、４−アミノフェノールおよびフェニドン、Ｆｅ（＋２）、Ｔｉ（＋３）ならびにＶ（＋２））を使用することによって形成することができる。
本明細書に記載する方法を用いて、２種の試薬の混合および／または培養を行うことができる。いくつかの実施形態では、システムに正圧または負圧差が適用されると、銀塩および還元溶液はチャネル（たとえば、培養チャネル）で（たとえば、拡散により）化合されかつ混合され、その後、分析領域にわたって流れることができる。分析領域内で抗体抗原結合が発生する場合、その領域を通る金属前駆体溶液の流れにより、抗体抗原複合体と会合する触媒金属コロイドが存在するため、銀層などの不透明層が形成されることになる可能性がある。不透明層は、１つまたは複数の波長における光の透過率に干渉する物質を含む可能性がある。チャネル内に形成される不透明層は、光学的に、たとえば、抗体も抗原も含まないエリアの一部と比較して、分析領域（たとえば、蛇行チャネル領域）の一部を通過する光の透過率の低減を測定することによって、検出することができる。
別法として、分析領域内で膜が形成されている際に、時間の関数として光透過率の変動を測定することによって信号を取得することができる。不透明層を形成しない技法と比較すると、不透明層は、アッセイ感度を向上させることができる。さらに、光学信号（たとえば、吸光度、蛍光性、グローまたはフラッシュ（ｇｌｏｗ ｏｒ ｆｌａｓｈ）ケミルミネッセンス、電気化学発光）、電気信号（たとえば、無電解プロセスによって作成された金属構造の抵抗もしくは導電性）または磁気信号（たとえば、磁気ビーズ）を生成するさまざまな増幅化学を使用して、検出器による信号の検出を可能にすることができる。
本明細書に記載する流体デバイスでは、さまざまなタイプの流体を使用することができる。本明細書に記載するように、流体は、最初の使用時に流体デバイスに導入し、かつ／または最初に使用する前に流体デバイス内に保管することができる。流体は、溶媒、溶液および懸濁液等の液体を含む。流体はまた、気体または気体の混合物も含む。流体は、化学および／または生体反応用の成分、緩衝剤および／または検出剤等、任意の好適な種を含むことができる。流体デバイスに複数の流体を収容する場合、最初の２つの流体の各々における好ましくは実質的に非混和性の別の流体によって、流体を分離することができる。たとえば、チャネルが２つの異なる水溶液を収容する場合、第３の流体の分離栓は、水溶液の両方において実質的に非混和性であり得る。水溶液が別々に維持される場合、分離体として使用することができる実質的に非混和性の流体としては、空気もしくは窒素等の気体、または、水性流体と実質的に非混和性の疎水性流体を挙げることができる。流体はまた、少なくとも一部には、隣接流体とのその流体の反応性に基づいて、または本明細書に記載する他の要素に基づいて、選択することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、窒素等の不活性ガスを使用することができ、それは、任意の隣接流体の保存および／または安定化に役立つことができる。水溶液を分離するための実質的に非混和性の液体の例は、ペルフルオロデカリンである。
分離流体の選択は、分離流体が隣接する流体栓の表面張力に対して与えることができる任意の影響を含む、他の要素に同様に基づいて行うことができる。いくつかの実施形態では、任意の流体栓内の表面張力を最大限にして、振動、衝撃および温度変動等の異なる環境条件の下で単一の連続したユニットとして流体栓の保持を促進することが好ましい場合がある。流体と流体栓との混合に関する他の要素についてもまた、本明細書に記載するように考慮することができる。
分離流体はまた、流体が供給される反応部位（たとえば、分析領域）に対して不活性でもあり得る。たとえば、反応部位が生物学的結合パートナーを含む場合、空気または窒素等の分離流体は、結合パートナーに対してほとんどまたは全く影響を与えない可能性がある。分離流体として気体（たとえば、空気）を使用することにより、温度（凍結を含む）または圧力変動などの変化によりデバイス内に収容された液体が膨張するかまたは収縮するとすれば、流体デバイスのチャネル内での拡大の余地も与えることもできる。
いくつかの実施形態では、流体デバイスは、１つまたは複数の検出器（たとえば、検出器および／または光源を含むことができる光学システム）、温度制御システム（たとえば、加熱器／冷却器）、（たとえば、少なくとも１つのチャネルを通して試料を移動させるように、カセット内の少なくとも１つのチャネルに加圧するように構成された）圧力制御システムを含むことができる、分析器と関連して使用することができる。たとえば、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓａｍｐｌｅｓ」と題する、２０１１年４月１５日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０２５６５５１号明細書により詳細に記載されているような分析器を使用することができる。
任意の好適な加熱器を用いて、流体デバイス内の流体を加熱することができる。いくつかの実施形態では、加熱器は、本明細書に記載するような分析器の一部であるが、他の構成も可能である。いくつかの場合では、加熱器は、導電性ブラケット（たとえば、板金ブラケット）と導電性板（たとえば、陽極酸化アルミニウム板）との間に挟挿された抵抗加熱器（たとえば、１２ボルト１０ワット抵抗加熱器）を含む。抵抗加熱器は、構成要素の中心に貫通穴があるように設計することができ、この貫通穴により、サーミスタを陽極酸化アルミニウム板に取り付けることができる。導電性板は、加熱器が位置するエリアにおいてたとえば約４ｍｍの厚さを有することができる。加熱器が位置する場所より上方の導電性板の平坦面は、アッセイカセットが（たとえば、カセットが分析器に挿入されたときに）位置することができるエリアである。たとえば、ソレノイドは、起動されると、分析器に挿入されるアッセイカセットに力を加えることができ、それにより、アッセイカセットは導電性板の平坦な表面と密接に／物理的に接触することができるようになる。導電性板は、加熱器からアッセイカセットに熱を伝導しかつ伝達する。そして、熱は、アッセイカセットの蓋／カバー（たとえば、ＣＯＣ蓋）（たとえば、カセットの頂部または底部）を通って伝達する。蓋またはカバーは、たとえば、約０．００４インチ（または１００マイクロメートル）の厚さを有することができる。蓋／カバーに加えられる熱により、アッセイカセットのチャネル（たとえば、マイクロ流体チャネル、培養チャネル）内部に収容された試料を加熱することができる。
したがって、いくつかの実施形態では、（たとえば、試料または試薬を加熱するために使用される）加熱器は、流体デバイスの表面と直接（または間接的に）接触するように配置される導電性板を含む。加熱器を用いて、デバイスのすべてはまた一部を加熱することができる。たとえば、加熱器は、培養チャネルの上に、またはそれに隣接して配置することができるが、デバイスの他の構成要素または領域（たとえば、検出ゾーン）の上に／それらに隣接して配置することはできない。
いくつかの実施形態では、加熱器（たとえば、抵抗加熱器）は、材料（たとえば、シリコーンゴム等の断熱材料）内に収容された導体を含むことができる。電流が導電性材料を通る際、熱が発生する。導電性板に取り付けられたサーミスタを用いて、板の温度を測定することができる。サーミスタの抵抗は、それがさらされる温度によって決まる。分析器は、ＰＩＤループを用いて、このシステムの温度を調節することができる。
たとえば、試料成分、または本明細書に記載した流体に関連する他の成分もしくは状態を分析するために、種々の判定（たとえば、測定、定量化、検出および定性化）技法を用いることができる。判定技法は、光透過率、光吸収度、光散乱、光反射および視覚的技法等、光学ベースの技法を含むことができる。判定技法はまた、フォトルミネッセンス（たとえば、蛍光）、ケミルミネッセンス、バイオルミネッセンスおよび／または電気化学発光法等、ルミネッセンス技法も含むことができる。他の実施形態では、判定技法は、導電率および抵抗を測定することができる。したがって、分析器は、こうした好適な検出システムおよび他の好適な検出システムを含むように構成することができる。
異なる光学検出技法は、反応（たとえば、アッセイ）結果を判断する複数のオプションを提供する。いくつかの実施形態では、透過率または吸収度の測定は、光が光源から放出されるのと同じ波長で光を検出することができることを意味する。光源は、単一波長で放出する狭帯域光源とすることができるが、多くの不透明な物質が広範囲の波長を有効に遮断することができるため、広範囲の波長にわたって放出する広域スペクトル源でもあり得る。いくつかの実施形態では、システムは、最小限の光学デバイス（たとえば、簡略化した光学検出器）で動作させることができる。たとえば、判定デバイスには、光電子増倍管がない場合があり、格子、プリズムまたはフィルタ等の波長セレクタがない場合があり、コリメータ等、光を検出するかまたはコリメートするデバイスがない場合があり、または拡大光学部品（たとえば、レンズ）がない場合がある。これらの特徴をなくすかまたは低減させることにより、デバイスをより費用がかからず、より頑強なものとすることができる。
検出システムのさらなる例は、すべての目的で全体として参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年４月１５日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓａｍｐｌｅｓ」と題する米国特許出願公開第２０１１／０２５６５５１号明細書においてより詳細に後述されている。
本明細書に記載する物品、構成要素、システムおよび方法は、２００４年１２月２０日に出願されかつ「Ａｓｓａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題する、国際公開第２００５／０６６６１３号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４３５８５号明細書）［Ｈ０４９８．７０２１１ＷＯ００］、２００５年１月２６日に出願されかつ「Ｆｌｕｉｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題する国際公開第２００５／０７２８５８号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００３５１４号明細書）［Ｈ０４９８．７０２１９ＷＯ００］、２００６年４月１９日に出願されかつ「Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｍｅａｎｄｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｗｉｄｅ Ｃｈａｎｎｅｌｓ」と題する国際公開第２００６／１１３７２７号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ０６／１４５８３号明細書）［Ｈ０４９８．７０２４４ＷＯ００］、２０１２年６月１９日に発行され（２００８年５月１日に出願され）かつ「Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許第８，２０２，４９２号明細書［Ｃ１２５６．７００００ＵＳ０１］、「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｓｓａｙｓ」と題する、２００８年８月２２日に出願された、米国特許出願公開第２００９／００７５３９０号明細書［Ｃ１２５６．７０００１ＵＳ０１］、「Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１２年７月１７日に発行された（２００８年４月２５日に出願された）米国特許第８，２２２，０４９号明細書［Ｃ１２５６．７０００２ＵＳ０１］、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する、２０１２年７月１７日に発行された（２０１０年２月２日に出願された）米国特許第８，２２１，７００号明細書［Ｃ１２５６．７０００３ＵＳ０１］、「Ｒｅａｇｅｎｔ Ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する、２００９年１２月１７日に出願された米国特許出願公開第２０１０／０１５８７５６号明細書［Ｃ１２５６．７０００４ＵＳ０１］、「Ｆｌｕｉｄ Ｍｉｘｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１０年１１月２４日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０１２０５６２号明細書［Ｃ１２５６．７０００５ＵＳ０１］、「Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１１年４月１５日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０２５３２２４号明細書［Ｃ１２５６．７０００６ＵＳ０１］、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓａｍｐｌｅｓ」と題する、２０１１年４月１５日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０２５６５５１号明細書［Ｃ１２５６．７００１０ＵＳ０１］、「Ｍｉｘｉｎｇ ｏｆ Ｆｌｕｉｄｓ ｉｎ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する、２０１４年２月７日に出願された、米国特許出願公開第２０１４／０２７２９３５号明細書［Ｃ１２５６．７００１１ＵＳ０１］に記載されているものと組み合わせることができ、それらの各々は、すべての目的で全体として参照により本明細書に組み込まれる。
本例は、培養チャネルを備える流体デバイスで行われるテストステロンアッセイについて記載する。
テストステロンは、血液中に遊離して存在し、また、結合タンパク質、特に性ホルモン結合グロブリン（ＳＨＧＢ）に結合しても存在する。総テストステロンに対する試験は、遊離テストステロンおよび結合テストステロンの両方の組合せを正確に測定するべきである。テストステロン用の一般的なアッセイフォーマットは、試料内の結合テストステロンが結合タンパク質から放出され、それにより試料内に残っているテストステロンのすべてが有利テストステロンとなるようにする、分析前ステップを含む。そして、この遊離テストステロンは、競合アッセイによって測定され、それにより、試料内のテストステロンは、固相担体に付着したテストステロンと競合して、標識抗テストステロン抗体と結合する。競合の後、試料は洗い流され、表面に付着した標識物質の量が、蛍光、ケミルミネッセンス、光透過率等の任意の好適な方法を介して測定される。測定される信号が高いほど、固相担体によって捕捉された標識抗体が多く、したがって、試料内のテストステロンによって捕捉された標識抗体が少なく、それは、試料内のテストステロンの濃度が低いことを示す。
テストステロンアッセイは、図５Ａに示すものと同じ構成を有するマイクロ流体デバイスで行った。テストステロンアッセイは、「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓａｍｐｌｅｓ」と題する２０１１年４月１５日に出願された米国特許出願公開第２０１１／０２５６５５１号明細書［Ｃ１２５６．７００１０ＵＳ０１］により詳細に記載されているような分析器と、試料収集器の使用を含む、銀増幅ナノ金免疫学的測定技術とを用いて実施した。デバイスの培養チャネルは、最大幅が５００μｍ、最小幅が３１２μｍであり、深さが３５０μｍであり、長さが８６．６ｍｍである台形断面を有していた。総容積は１２．３１μＬであった。検出チャネルは、最大幅が１２０μｍであり、深さが５０μｍであった。台形断面（最大幅が５５０μｍ、最小幅が３６２μｍ）と３５０μｍの深さとを有する介在チャネルが、検出チャネルから培養チャネルを分離した。介在チャネルは、平均直径がおよそ５００μｍであり深さが約０．８６ｍｍであるテーパ状穴があって、培養チャネルおよび検出チャネルに接続された。
培養チャネルの幅、深さおよび長さは、少なくとも１２μＬ（ただし、約２４μＬ以下）の試料体積を収容するようなサイズであった。チャネル幅に対するチャネル深さの比（０．７）は、１に近いが１未満であるように設計された。幅に対する深さの比が増大すると、射出成形によって部品を製造することがより困難となる。幅に対する深さの比が非常に小さくなると、チャネルはつぶれやすくなる可能性がある。たとえば、チャネルカバーは、チャネルの全深さ内に屈曲する可能性がある。台形断面は、その形状が、金型からの部品の取出しをより容易にする抜き勾配を提供するため、選択された。
毛管作用を介して、試料収取器内におよそ１２μＬの指先穿刺全血を収集した。試料収集器は、たとえば、試料収集器のチャネルの内面に堆積した、凍結乾燥試薬を収容していた。凍結乾燥試薬は血液で再構成されていた。試料収集器内の凍結乾燥試薬は、ヘパリン、ジピリダモールおよびＥＤＴＡ等の抗凝固剤、ならびにナノ金粒子で標識された抗テストステロントレーサモノクローナル抗体を含んでいた。さらに、凍結乾燥試薬はまた、患者試料内のテストステロンの放出に役立つように、テストステロンに対して一般に使用される放出剤である、２−ブロモエストラジオールもまた含んでいた。凍結乾燥試薬は、放出するために試料内で望ましいｐＨ（たとえば、ｐＨ６．５）を確立するための緩衝剤と、マイクロチャネル内の流れを促進するための界面活性剤（Ｃａｐｓｔｏｎｅ ＦＳ−５０）と、抗種ブロッキング剤（ＨＡＭＡ遮断剤を含む）と、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）とをさらに含んでいた。
試料収集器を充填した後、使用者は、試料収集器をマイクロ流体デバイスに接続した。試料収集器は、培養チャネル、検出チャネル／ゾーンおよび廃棄物機構を構成する第１カセット内の下流マイクロチャネルと、アッセイのために必要な液体試薬を保管していた第２カセット内の上流マイクロチャネルとの間に、ブリッジを形成した。増幅試薬（たとえば、硝酸銀、還元剤）を含む試薬の栓が、第２カセットのチャネル内に保管され、非混和性流体によって分離されていた。使用者は、マイクロ流体デバイスを分析器に挿入し、その後、タッチスクリーンを介して分析器に患者情報を入力して、最後に、試験を開始した。すべてのアッセイステップが、以下のように使用者の介入なしに自動的に行われた。
試料を導入するために、分析器は、マイクロ流体デバイスに真空をかけて、試料混合物を試料収集器からマイクロ流体デバイスの培養チャネル内に引き込んだ。培養チャネルの下流には、マイクロ流体デバイスの検出ゾーンの検出チャネルがあった。試料混合物がこのゾーン／チャネル（最大幅が１２０μｍであり深さが５０μｍであった）の一部（すべてではない）に入り、試料の存在が、分析器により光透過率の低減を介して試料の存在が光学的に検出されると、分析器は、試料の流れを停止させた。これは、マイクロ流体デバイスにかけられた真空を解除することによって達成された。
流体流が５分間停止している間に、試料培養が発生した。この時間中、試料内のＳＨＢＧに結合したテストステロンは、ｐＨ、放出剤および温度によって促進されて、放出された。培養チャネルに隣接する分析器の領域の温度を、３７℃に制御した。試料混合物内のテストステロンは、金標識抗テストステロン抗体に結合して、標識抗原−抗体複合体を形成した。
５分後、真空を再度かけることによって流体流を再開させた。実験を複数回行った。実験回のおよそ１０％では、培養ステップ後、検出チャネル内の空気／試料界面における血液の詰まりのために、試料流は再度開始することができなかった。詰まりが観察されなかった実験回では、試料は、試験領域、負の制御領域および正の制御領域を含む、マイクロ流体デバイス内の検出ゾーンの複数の分析領域を通って流れた。試験領域では、標識抗テストステロン抗体は、チャネル表面の表面に付着していたテストステロンと結合した。最初に患者試料内にテストステロンが多いほど、チャネル表面に付着していたテストステロンと結合するために利用可能な抗テストステロン抗体が少なかった。
試料収集器を通して、かつ培養チャネルおよび検出ゾーンの検出ゾーンを通して、マイクロ流体デバイスの上流に（たとえば、試料収集器の上流に）保管されていた洗浄栓を流すことにより、未結合物質を除去した。一続きの自動洗浄ステップにより、検出ゾーンの分析領域においてテストステロンに特に結合しなかった試料成分および試薬を除去した。信号の増幅および検出は、検出ゾーンを通して洗浄栓を流して銀増幅試薬を流すことによって行った。増幅剤は、利用可能なナノ金粒子と反応した。反応により、分析領域内に可視のシルバーメタリックフィルムが堆積し、それが光の透過を遮断した。このフィルムの光学密度は、試料内のテストステロンの濃度に逆相関した。
光学測定値および校正情報に基づいて、テストステロン濃度を計算した。試験結果を分析器に表示し格納した。すべての試薬および試料が、廃棄物ゾーンによってマイクロ流体デバイス内に収容された。アッセイの完了時、使用者は、バイオハザード容器内にマイクロ流体デバイスを廃棄した。
図１３は、マイクロ流体全血テストステロンアッセイの２つの分析領域における光学測定値の時系列を示す。実線は、第１分析領域における光学測定値（ＯＤ）に対応する。破線は、テストステロンを測定するための専用の後のゾーンにおける、テストステロンが競合アッセイのためにそのゾーンにおいてチャネル表面に結合したときの光学測定値を表す。図示するように、試料が第１分析領域において検出されると、流れは３００秒間停止した。試料は、この時間中、テストステロン分析領域内に流れ続けなかった。５分後、真空を再度かけ、試料はゾーンのすべてを流れた。アッセイの最後に、銀増幅試薬が残りの分析領域を流れた。テストステロン分析領域では、捕捉された抗テストステロン抗体に付着した金に形成された銀に対応する光学密度の上昇が見えた。急峻な勾配は、試料におけるテストステロンの低い濃度に対応する。
図１４Ａおよび図１４Ｂは、マイクロ流体デバイス内で行われたテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。
本実施例は、培養チャネルを備える流体デバイスで行われるテストステロンアッセイについて記載する。
テストステロンアッセイは、図５Ａに示すものと同じ構成を有するマイクロ流体デバイスで、以下を除いて実施例１で記載したように行った。すなわち、およそ１２μＬのＥＤＴＡ抗凝固静脈全血を、毛管作用を介して試料収集器内に収集した。
アッセイステップは、以下のように、使用者の介入なしに自動的に行われた。
試料を導入するために、分析器は、マイクロ流体デバイスに真空をかけて、試料混合物を試料収集器からマイクロ流体デバイスの培養チャネル内に引き込んだ。培養チャネルの下流には、マイクロ流体デバイスの検出チャネルがあった。培養チャネル（最大幅が５００μｍ、最小幅が３１２μｍであり、深さが３５０μｍであり、長さが８６．６ｍｍである台形断面を有する）内に試料の大部分を入れるために求められたレベルでかつ期間、真空をかけた。真空レベルおよび真空をかける時間は、試料のタイプおよびその流れ特性（たとえば、試料の粘度）、ならびに培養チャネルにまでかつ培養チャネルを含むチャネル寸法（たとえば、幅、高さ、長さおよびそれにより容積）を考慮することによって、求めた。この時間が経過した後、分析器は、真空を解除し、試料の流れを停止させて、試料が、培養チャネルを超えて流れない（たとえば、検出チャネルまたは検出ゾーン内に流れ込まない）ようにした。
流体流が５分間停止していた間、試料培養が発生した。この時間中、試料内のＳＨＢＧに結合したテストステロンは、ｐＨ、放出剤および温度によって促進されて、放出された。培養チャネルに隣接する分析器の領域の温度を、３７℃に制御した。試料混合物内のテストステロンは、金標識抗テストステロン抗体に結合して、標識抗原−抗体複合体を形成した。
５分後、真空を再度かけることによって流体流を再開させた。実験を複数回行った。各実験回において、培養チャネル内に血液の詰まり（たとえば、空気／試料界面において）は観察されなかった。そして、試料は、検出チャネル内に流れ込み、試験領域、負の制御領域および正の制御領域を含む、マイクロ流体デバイス内の検出ゾーンの複数の分析領域を通って流れた。試験領域では、標識抗テストステロン抗体は、チャネル表面の表面に付着したテストステロンに結合した。最初に患者試料内にテストステロンが多いほど、チャネル表面に付着したテストステロンと結合するために利用可能な抗テストステロン抗体が少なかった。
試料収集器を通して、かつ培養チャネルおよび検出ゾーンの検出ゾーンを通して、マイクロ流体デバイスの上流に（たとえば、試料収集器の上流に）保管されていた洗浄栓を流すことにより、未結合物質を除去した。一続きの自動洗浄ステップにより、検出ゾーンの分析領域においてテストステロンに特に結合しなかった試料成分および試薬を除去した。信号の増幅および検出は、検出ゾーンを通して洗浄栓を流して銀増幅試薬を流すことによって行った。増幅剤は、利用可能なナノ金粒子と反応した。反応により、分析領域内に可視のシルバーメタリックフィルムが堆積し、それが光の透過を遮断した。このフィルムの光学密度は、試料内のテストステロンの濃度に逆相関した。
光学測定値および校正情報に基づいて、テストステロン濃度を計算した。試験結果を分析器に表示し格納した。すべての試薬および試料が、廃棄物ゾーンによってマイクロ流体デバイス内に収容された。アッセイの完了時、使用者は、バイオハザード容器内にマイクロ流体デバイスを廃棄した。
図１５は、全血テストステロンアッセイを行うために使用された流体デバイスの２つの分析領域における光学測定値の時系列を示す。実線（図１５においてゾーン１と付す）は、検出ゾーンの第１分析領域における光学測定値（ＯＤ）に対応し、そこでは、試料成分の結合は発生しなかった。破線（図１５においてテストステロンと付す）は、テストステロンを測定するために専用の後のゾーンにおける、テストステロンが競合アッセイのためにそのゾーンにおいてチャネル表面に結合したときの光学測定値を表す。図示するように、試料は、３００秒の培養期間の後まで第１検出ゾーンに達しておらず、その時間中、試料は培養チャネル内に流れ込み、流れは停止した。５分後、真空を再度かけ、試料はゾーンのすべてを通って流れた。アッセイの最後に、銀増幅試薬が残りの分析領域を通って流れた。テストステロン分析領域では、捕捉された抗テストステロン抗体に付着した金に形成された銀に対応する光学密度の上昇が観察された。急峻な勾配ほど、試料におけるテストステロンの低い濃度に対応する。
図１６Ａおよび図１６Ｂは、マイクロ流体デバイス内で行われたテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。
本実施例は、培養チャネルを備える流体デバイスで行われるテストステロンアッセイについて記載する。
テストステロンは、血液中に遊離して存在し、また、結合タンパク質、特に性ホルモン結合グロブリン（ＳＨＧＢ）に結合しても存在する。総テストステロンに対する試験は、遊離テストステロンおよび結合テストステロンの両方の組合せを正確に測定するべきである。テストステロン用の一般的なアッセイフォーマットは、試料内の結合テストステロンが結合タンパク質から放出され、それにより試料内に残っているテストステロンのすべてが有利テストステロンとなるようにする、分析前ステップを含む。そして、この遊離テストステロンは、競合アッセイによって測定され、それにより、試料内のテストステロンは、標識テストステロンと競合して、固相担体に付着した抗テストステロン抗体と結合する。競合の後、試料は洗い流され、表面に付着した標識物質の量が、蛍光、ケミルミネッセンス、光透過率等の任意の好適な方法を介して測定される。測定される信号が高いほど、固相担体によって捕捉された標識抗体が多く、したがって、試料から捕捉されたテストステロンが少なく、それは、試料内のテストステロンの濃度が低いことを示す。
テストステロンアッセイは、図５Ａに示すものと同じ構成を有するマイクロ流体デバイスで、かつ以下を除いて実施例１に記載するように行った。すなわち、内因性テストステロンが低い女性のドナーからのおよそ１０ｍＬのＥＤＴＡ−抗凝固全血を、およそ１ｍＬのアリコートに分割し、追加のテストステロンを添加しておよそ２５０ｎｇ／ｄＬおよび１５００ｎｇ／ｄＬのレベルにした。その後、これらの添加されたアリコートを、アッセイのために試薬混合物を含む溶液と混合した。混合物における試薬は、ヘパリン、ジピリダモールおよびＥＤＴＡ等の抗凝固剤、ならびに、ナノ金粒子で標識されたテストステロン−ＢＳＡ複合体（ステロイド対担体タンパク質のモル比がおよそ８：１）を含んでいた。さらに、試薬はまた、患者試料内のテストステロンの放出に役立つように、テストステロンに対して一般に使用される放出剤である、２−ブロモエストラジオールもまた含んでいた。試薬は、放出するために試料内で望ましいｐＨ（たとえば、ｐＨ６．５）を確立するための緩衝剤と、マイクロチャネル内の流れを促進するための界面活性剤（たとえば、Ｃａｐｓｔｏｎｅ ＦＳ−５０またはＰｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ１２３）と、抗種ブロッキング剤（ＨＡＭＡ遮断剤を含む）と、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）とをさらに含んでいた。上記試薬と混合されたおよそ１２μＬのＥＤＴＡ抗凝固静脈全血を、毛管作用を介して試料収集器内に収集した。
試料収集器を充填した後、使用者は、試料収集器をマイクロ流体デバイスに接続した。試料収集器は、培養チャネル、検出チャネル／ゾーンおよび廃棄物機構を構成する第１カセット内の下流マイクロチャネルと、アッセイのために必要な液体試薬を保管していた第２カセット内の上流マイクロチャネルとの間に、ブリッジを形成した。増幅試薬（たとえば、硝酸銀、還元剤）を含む試薬の栓と洗浄流体とが、第２カセットのチャネル内に保管され、非混和性流体によって分離されていた。使用者は、マイクロ流体デバイスを分析器に挿入し、その後、タッチスクリーンを介して分析器に患者情報を入力して、最後に、試験を開始した。すべてのアッセイステップが、以下のように使用者の介入なしに自動的に行なわれた。
試料を導入するために、分析器は、マイクロ流体デバイスに真空をかけて、試料混合物を試料収集器からマイクロ流体デバイスの培養チャネル内に引き込んだ。培養チャネルの下流には、マイクロ流体デバイスの検出ゾーンの検出チャネルがあった。培養チャネル内に試料の大部分を入れるために求められたレベルでかつ期間、真空をかけた。この時間が経過した後、分析器は、真空を解除し、試料の流れを停止させた。
流体流が５分間停止していた間、試料培養が発生した。この時間中、試料内のＳＨＢＧに結合したテストステロンは、ｐＨ、放出剤および温度によって促進されて、放出された。培養チャネルに隣接する分析器の領域の温度を、３７℃に制御した。
５分後、真空を再度かけることによって流体流を再開させた。実験を複数回行った。各実験回において、培養チャネル内に血液の詰まり（たとえば、空気／試料界面において）は観察されなかった。そして、試料は、検出チャネルに流れ込み、試験領域、負の制御領域および正の制御領域を含む、マイクロ流体デバイス内の検出ゾーンの複数の分析領域を通って流れた。試験領域では、試料テストステロンと標識テストステロン−ＢＳＡ複合体が競合して、チャネル表面の表面に付着した抗テストステロン抗体に結合した。最初に患者試料内にテストステロンが多いほど、チャネル表面に付着した抗テストステロン抗体と結合することができた標識テストステロン−ＢＳＡ複合体が少なかった。
試料収集器を通して、かつ培養チャネルおよび検出ゾーンの検出ゾーンを通して、マイクロ流体デバイスの上流に（たとえば、試料収集器の上流に）保管されていた洗浄栓を流すことにより、未結合物質を除去した。一続きの自動洗浄ステップにより、検出ゾーンの分析領域においてテストステロンに特に結合しなかった試料成分および試薬を除去した。信号の増幅および検出は、検出ゾーンを通して洗浄栓を流して銀増幅試薬を流すことによって行った。増幅剤は、利用可能なナノ金粒子と反応した。反応により、分析領域内に可視のシルバーメタリックフィルムが堆積し、それが光の透過を遮断した。このフィルムの光学密度は、試料内のテストステロンの濃度に逆相関した。
光学測定値および校正情報に基づいて、テストステロン濃度を計算した。試験結果を分析器に表示し格納した。すべての試薬および試料が、廃棄物ゾーンによってマイクロ流体デバイス内に収容された。アッセイの完了時、使用者は、バイオハザード容器内にマイクロ流体デバイスを廃棄した。
図１７は、マイクロ流体全血テストステロンアッセイの２つの分析領域における光学測定値の時系列を示す。実線（図１７においてゾーン１と付す）は、検出ゾーンの第１分析領域における光学測定値（ＯＤ）に対応し、そこでは、試料成分の結合は起こらなかった。破線（図１７においてテストステロンと付す）は、テストステロンを測定するために専用の後のゾーンにおける、テストステロンが競合アッセイのためにそのゾーンにおいてチャネル表面に結合したときの光学測定値を表す。図示するように、試料が第１分析領域において検出されると、流れは３００秒間停止した。この時間中、試料はテストステロン分析領域内に流れ続けなかった。５分後、真空を再度かけ、試料はゾーンのすべてを通って流れた。アッセイの最後に、銀増幅試薬が残りの分析領域を通って流れた。テストステロン分析領域では、捕捉された抗テストステロン抗体に付着した金に形成された銀に対応する光学密度の上昇が観察された。急峻な勾配ほど、試料におけるテストステロンの低い濃度に対応する。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、マイクロ流体デバイス内で行われたテストステロンアッセイに対する用量反応を示す。
このように、本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様について記載したが、当業者であればさまざまな改変、変更および改善が容易に想到することが理解されるべきである。こうした改変、変更および改善は、本開示の一部であるように意図され、本発明の趣旨および範囲内にあるように意図される。したがって、上述した説明および図面は単に例としてのものである。

Claims (24)

  1. 試料収集器とマイクロ流体デバイスを含む流体システムにおいて、
    収集された、試料成分を含む試料を、前記試料収集器に注入するステップと、
    前記試料収集器を前記マイクロ流体デバイスの試料入口ポートに接続するステップであって、前記マイクロ流体デバイスが第１面および第２面を備え、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が前記培養チャネルと流体連通する検出チャネルを含む検出ゾーンを備え、前記試料入口ポートが前記培養チャネルと流体連通する、ステップと、
    第１流量で、前記試料の少なくとも一部を前記試料収集器から前記培養チャネルまで流すステップと、
    前記試料の少なくとも一部を、前記検出ゾーンのすべてではなく一部に流し込むステップと、
    前記試料の前記流量を第２流量まで低減させるステップであって、前記第２流量が、前記第１流量より低くかつ／またはゼロである、ステップと、
    前記試料の前記流量を、前記第２流量より高いかまたは低い第３流量に調整するステップと、
    前記検出チャネルを通して前記試料を流すステップと、
    を実行し、
    前記試料の前記流量を低減させる前記ステップの前に、前記試料の少なくとも一部が前記検出チャネル内に流れ込む、
    方法。
  2. 試料収集器とマイクロ流体デバイスを含む流体システムにおいて、
    収集された、試料成分を含む試料を、前記試料収集器に注入するステップと、
    前記試料収集器を前記マイクロ流体デバイスの試料入口ポートに接続するステップであって、前記マイクロ流体デバイスが第１面および第２面を備え、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が前記培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、前記試料入口ポートが前記培養チャネルと流体連通する、ステップと、
    第１流量で、前記試料の少なくとも一部を前記試料収集器から前記培養チャネルまで流すステップと、
    前記試料の前記流量を第２流量まで低減させるステップであって、前記第２流量が、前記第１流量より低くかつ／またはゼロであって、前記培養チャネル内の前記試料の培養を可能にするステップと、
    前記試料の前記流量を、前記第２流量より高いかまたは低い第３流量に調整するステップと、
    前記検出チャネルを通して前記試料を流すステップと、
    を実行し、
    前記試料の前記流量を低減させる前記ステップの前に、前記試料の少なくとも一部が前記検出チャネル内に流れ込む、
    方法。
  3. 試料収集器とマイクロ流体デバイスを含む流体システムにおいて、
    収集された、試料成分を含む試料を、前記試料収集器に注入するステップと、
    前記試料収集器を前記マイクロ流体デバイスの試料入口ポートに接続するステップであって、前記マイクロ流体デバイスが第１面および第２面を備え、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が前記培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、前記試料入口ポートが前記培養チャネルと流体連通する、ステップと、
    前記試料収集器の表面または前記マイクロ流体デバイスの表面に堆積した試薬に液体を接触させ、前記表面から前記試薬の少なくとも一部を除去して、前記試薬が前記液体内で溶解するかまたは懸濁するようにするステップと、
    前記培養チャネル内の前記液体の少なくとも一部における前記試薬と前記試料成分を混合するステップと、
    前記試料成分および前記試薬を含む前記液体を、前記検出チャネルの少なくとも一部を通して流すステップと、
    を実行し、
    前記試薬と前記試料成分を混合する前記ステップの前に、前記試料の少なくとも一部が前記検出チャネル内に流れ込む、
    方法。
  4. 試料収集器とマイクロ流体デバイスを含む流体システムにおいて、
    収集された、試料成分を含む試料を、前記試料収集器に注入するステップと、
    前記試料収集器を前記マイクロ流体デバイスの試料入口ポートに接続するステップであって、前記マイクロ流体デバイスが第１面および第２面を備え、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が前記培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備え、前記試料入口ポートが前記培養チャネルと流体連通する、ステップと、
    を含み、
    前記培養チャネルが、少なくとも１００ミクロンかつ２ｍｍ以下の幅、少なくとも５０ミクロンかつ２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有し、
    前記検出チャネルが、少なくとも５０ミクロンかつ３００ミクロン以下の幅、および少なくとも１０ミクロンかつ３００ミクロン以下の高さを有し、前記検出チャネルが前記検出チャネルの表面に堆積した試薬を備え、
    前記試料の少なくとも一部を前記試料収集器から前記培養チャネルまで流すステップと、
    前記培養チャネル内の液体における試薬と前記試料成分を混合するステップと、
    前記試料成分および前記試薬を含む前記液体を、前記検出チャネルの少なくとも一部を通して流すステップと、
    を実行し、
    前記試薬と前記試料成分を混合するステップの前に、前記試料の少なくとも一部が前記検出チャネル内に流れ込む、
    方法。
  5. 前記培養チャネルが、前記検出チャネルの断面積より大きい断面積を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記培養チャネルが、少なくとも０．００８ｍｍ２である断面積を有し、前記検出チャネルが、０．００８ｍｍ２未満である断面積を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記試料の少なくとも一部を前記検出チャネルのすべてではなく一部に流し込む前記ステップの後、かつ前記試料の前記流量を低減させる前記ステップの後、前記検出チャネルにおいて前記試料の少なくとも一部を検出するステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記培養チャネルが、少なくとも１００ミクロンかつ２ｍｍ以下の幅、少なくとも５０ミクロンかつ２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記検出チャネルが、少なくとも５０ミクロンかつ３００ミクロン以下の幅、および少なくとも１０ミクロンかつ３００ミクロン以下の高さを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記検出チャネルが、前記検出チャネルの表面に堆積した試薬を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 第１介在チャネルが、前記マイクロ流体デバイスを貫通し、前記培養チャネルと前記検出チャネルとの間に配置され、前記培養チャネルと前記検出チャネルを接続する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記試薬が、前記流体システムに保管されかつ封入される、請求項３又は４に記載の方法。
  13. 前記試料を前記試薬と接触させるステップを含み、前記接触させるステップが、前記試料の少なくとも一部を前記試料収集器から前記培養チャネルまで流すステップの前にまたは後に発生する、請求項３又は４に記載の方法。
  14. 前記試薬が、前記試薬を含む液体を前記表面にわたって流し、前記流すステップの間に前記試薬を堆積させることにより、前記表面に堆積する、請求項３に記載の方法。
  15. 前記試料成分を前記培養チャネルにおける前記試料内の前記試薬と混合するステップを含む、請求項３又は４に記載の方法。
  16. 前記表面から前記試薬の少なくとも一部を除去する前記ステップが、前記試料収集器内で起こる、請求項３に記載の方法。
  17. 前記表面から前記試薬の少なくとも一部を除去する前記ステップが、前記培養チャネル内で起こる、請求項３に記載の方法。
  18. 前記試料の前記流量を低減させる前記ステップの前に、前記試料の１０％以下である、前記試料の一部が、前記検出ゾーンのすべてではなく一部に流し込まれる、請求項１に記載の方法。
  19. 前記試料の前記流量を低減させる前記ステップの前に、前記試料の少なくとも一部が、前記検出ゾーンにて検出される、請求項１に記載の方法。
  20. 前記培養チャネルの一部が、前記検出ゾーンの一部である、請求項１に記載の方法。
  21. 前記試料の少なくとも一部が、前記培養チャネルにて検出される、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記検出チャネルに対する前記培養チャネルの高さおよび／または幅の比が、少なくとも５：１である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 第１面および第２面を備えるマイクロ流体デバイスであって、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が検出チャネルを備え、第１介在チャネルが、前記マイクロ流体デバイスを貫通し、かつ前記培養チャネルと前記検出チャネルとの間に配置され、前記培養チャネルと前記検出チャネルを接続する、マイクロ流体デバイス
    を備え、
    前記培養チャネルが、少なくとも１００ミクロンかつ２ｍｍ以下の幅、少なくとも５０ミクロンかつ２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有し、
    前記検出チャネルが、少なくとも５０ミクロンかつ３００ミクロン以下の幅、および少なくとも１０ミクロンかつ３００ミクロン以下の高さを有し、前記検出チャネルが前記検出チャネルの表面に堆積した試薬を備え、
    前記検出チャネルに対する前記培養チャネルの高さ及び／又は幅の比が少なくとも５：１であり、
    前記培養チャネルと流体連通する試料入口ポートと、
    前記検出チャネルと流体連通する出口ポートと、
    を備える、流体システム。
  24. 第１面および第２面を備えるマイクロ流体デバイスであって、前記第１面が培養チャネルを備え、前記第１面および／または前記第２面が前記培養チャネルと流体連通する検出チャネルを備えている、マイクロ流体デバイス
    を備え、
    前記培養チャネルが、少なくとも１００ミクロンかつ２ｍｍ以下の幅、少なくとも５０ミクロンかつ２ｍｍ以下の高さ、および少なくとも５μＬの容積を有し、
    前記検出チャネルが、少なくとも５０ミクロンかつ３００ミクロン以下の幅、および少なくとも１０ミクロンかつ３００ミクロン以下の高さを有し、前記検出チャネルが前記検出チャネルの表面に堆積した試薬を備え、
    前記検出チャネルに対する前記培養チャネルの高さ及び／又は幅の比が少なくとも５：１であり、
    前記培養チャネルと流体連通する試料入口ポートと、
    前記検出チャネルと流体連通する出口ポートと、
    前記マイクロ流体デバイスの前記試料入口ポートに接続されるように適合されかつ構成された試料収集器と、
    を備える流体システム。
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