JP2019505774A - 液体をハンドリングするためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】液体をハンドリングするためのデバイスおよび方法が提供される。デバイスおよび方法は、例えばマイクロ流体デバイス上で、遠心力を利用して、液体の流れを駆動し、液体の混合、計量およびシークエンシングのうちの１つ以上を助ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体をハンドリングするためのデバイスに関し、詳細には、１種以上の液体の混合、試薬の再懸濁、および／または検出チャンバの充填のためのデバイスに関する。より詳細には、限定するものではないが、本発明は、マイクロ流体デバイス、例えば遠心マイクロ流体デバイスに関する。

「ラボオンディスク」デバイスとして知られるデバイスにより、ある体積の液体を混合、シーケンシング、および制御できる。デバイスを回転軸を中心に回転させることにより、遠心力の作用下で、そのようなデバイスを液体が流れることができる。あるいは、デバイス内の液体の流れは、他の手段、例えば圧力駆動流および毛細管駆動流によって、誘導される場合もある。

「ラボオンディスク」デバイス上での液体の処理は、液体の混合、例えば２種以上の成分を含む液体の混合、または液体中の１種以上の乾燥試薬の再懸濁を必要とする場合がある。特にマイクロ流体デバイスの場合、２種の液体同士、または液体と乾燥試薬との混合を効果的に実現することは、特にマイクロ流体デバイスで典型的に使用される少量の液体を取り扱う場合には、困難であり得る。したがって、このようなデバイスにおける液体の効果的な混合を容易にする構造を有することが有用である。

本開示の各実施態様は、独立請求項に記載してある。さらに、実施形態の任意の特徴は、従属請求項に記載してある。

一部の実施形態では、液体をハンドリングするためのデバイスが提供され、デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成される。デバイスは、第１の空洞を備え、第１の空洞は、例えばチャンバ、チャネル、またはチャネルからなるネットワークとすることができる。第１の空洞は、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む。第１の空洞は、遠位部分に配置された第１のポートを含む。デバイスは、第２の空洞をさらに備え、第２の空洞は、例えば、チャンバ、チャネルまたはチャネルからなるネットワークとすることができ、かつ遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む。第２の空洞は、遠位部分に配置された第２のポートを含む。第１の導管構造体は、第１のポートと第２のポートとを接続して、それらの間に液体の流れを案内する。第２のポートは、第１のポートの半径方向外側にある。第２の空洞は、液体が第２の空洞内に流入すると、第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。つまり、第２の空洞内外への唯一の流体流路は、第２のポートを介する流路である。

使用時には、予備段階として、第１の空洞内に液体を移送する。これは、遠心力の作用下、または毛細管作用などによって行うことができる。デバイスを回転すると、第１の空洞内の液体は、第１の空洞から第１のポートを介して導管構造体内に、場合によっては第２の空洞内に流出する。第２の空洞内外への唯一の流体流路が第２のポートを介する流体流路となるように第２の空洞を構成することによって、液体が第１の導管構造体を経て第２の空洞に向けて流れるにつれて、第１の導管構造体および第２の空洞に存在する気体が変位し、第２の空洞内に閉じ込められる。液体が流れるにつれて、閉じ込められた気体の圧力は、気体の圧力が液体の遠心圧力と均衡するまで上昇する。その後、デバイスが減速または停止され、遠心圧が低下すると、閉じ込められていた気体は膨張し、液体を第１の導管構造体に沿って押し戻し、一部の実施形態では、第１の空洞内まで押し戻す。液体を混合するために、この加速および減速プロセスを繰り返すことができる。

第１の空洞は、上記の流れまたは混合構成に関係しない他のポート、入口、または出口を備えてもよいことを理解されたい。

一部の実施形態では、デバイスは、下流側空洞と、第１の空洞の出口ポートを下流側空洞の入口に接続する出口導管と、を備える。下流側空洞は、例えば、チャンバとすることができる。出口導管は、出口ポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ第１の屈曲部の半径方向外側に下流側空洞の入口まで延びる。第１の屈曲部は、第１の空洞の半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ第１の空洞の半径方向最内部分の半径方向外側に配置される。

有利なことに、本構造体は、第１の空洞から下流側空洞内に移送される液体の体積の制御を助ける。第２の空洞内の圧力と遠心力との間の平衡のおかげで、第１の空洞内における液位を制御でき、以下に詳述するように、下流側空洞への液体の流入開始（第１の空洞内の液体が第１の屈曲部を乗り越える時間）と、体積（その後、第１の空洞に存在する液体）と、の両方とも制御できる。この概念については、図１０ａ〜図１０ｇを参照しながらより詳細に説明する。

一部の実施形態では、出口導管は、出口ポートの半径方向外側に第２の屈曲部まで延び、かつ第２の屈曲部の半径方向内側に第１の屈曲部まで延びる。このような実施形態では、第１の屈曲部は、第２の屈曲部の下流にある。他の実施形態では、第１の屈曲部は、第２の屈曲部の上流にある。

有利なことに、結果として生じるＵ字形屈曲部は、第１の動作の後にサイフォンの再プライミングのリスクを低減する（すなわち、液体が下流側空洞に移送された後、液体が出口導管の頂部を乗り越えるのを防止する）。典型的には、半径方向外側のＵ字形屈曲部は、液体が下流側空洞に移送された後も液体で満たされたままであり、したがって、後のプロトコルにおけるさらなる加速および減速の際に、液体が、内側の屈曲部および外側の屈曲部（すなわち、第１の屈曲部および第２の屈曲部）の両方にさらに再プライミングされるのを阻止する。

一部の実施形態では、第１の空洞は、出口導管の第１の屈曲部の半径方向内側および外側に延びる第１の半径方向領域と、第１の空洞の出口ポートが配置される第１の半径方向領域の半径方向外側にある第２の半径方向領域と、を有する。第１の半径方向領域における第１の空洞の断面積は、第２の半径方向領域における第１の空洞の断面積よりも小さい。この構造体は、図１０ｆを参照して以下に詳述するように、液体が第１の空洞から下流側空洞に移送される時間のより良い制御を助ける。一部の実施形態では、第１の半径方向領域における第１の空洞の断面積は、第１の空洞内に配置された１つ以上のピラーによって、第２の半径方向領域における第１の空洞の断面積に対して減らされる。代替的または追加的に、第１の半径方向領域における第１の空洞の断面積は、一部の実施形態では、第１の半径方向領域における第１の空洞の円周方向の広がりの減少によって、および／または第１の半径方向領域における第１の空洞の深さ（すなわち、回転軸に平行な第１の空洞の寸法）の減少によって、第２の半径方向領域における第１の空洞の断面積に対して減らされる。例えば、第１の領域と第２の領域との間の第１の空洞の円周方向の広がりの段階的変化、および／または第１の領域と第２の領域との間の第１の空洞の深さの段階的変化があり得る。一部の実施形態では、出口導管の第１の屈曲部の半径方向内側の第１の半径方向領域の半径方向の広がりは、第２の半径方向領域の半径方向の広がりよりも短い。

一部の実施形態では、出口ポートは、第１のポートとは別個のポートであり得る。他の実施形態では、第１のポートと出口ポートとは同一であり、例えば、第１の空洞は、（第１の導管構造体を介して）第２の空洞と、（出口導管を介して）下流側空洞と、の両方と流体連通する単一のポートを備え得る。

言い換えれば、一部の実施形態では、液体をハンドリングするためのデバイスが提供され、デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成され、第１のポートを有する第１の通気孔付きチャンバと、第２のポートを有する第２の通気孔なしチャンバと、を備える。第１の通気孔付きチャンバおよび第２の通気孔なしチャンバのそれぞれは、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む。第１のポートおよび第２のポートは、第１のチャンバおよび第２のチャンバのそれぞれの遠位部分に配置され、第２のポートは、第１のポートの半径方向外側にある。デバイスは、第１のポートと第２のポートとを接続して、それらの間に液体の流れを案内する第１の導管構造体を備える。

一部の実施形態では、デバイスは、下流側通気孔付きチャンバと、第１の通気孔付きチャンバの出口ポートを下流側通気孔付きチャンバの入口に接続する出口導管と、を備える。出口導管は、出口ポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ第１の屈曲部の半径方向外側に下流側通気孔付きチャンバの入口まで延びる。第１の屈曲部は、第１の通気孔付きチャンバの半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ第１の通気孔付きチャンバの半径方向最内部分の半径方向外側に配置される。

本明細書で使用される場合、「通気孔付き（ｖｅｎｔｅｄ）」および「通気孔なし（ｕｎｖｅｎｔｅｄ）」という用語は、通気孔付きチャンバが、デバイスの外部の雰囲気に接続される、または通気孔付きのチャンバのそれぞれの入口ポートおよび出口ポートを液体が流入または流出する際に圧力が平衡し得るような閉鎖空気回路に接続されるように使用されることを理解されたい。反対に、通気孔なしチャンバは、外部空気にも閉鎖空気回路にも接続されずに、液体が通気孔なしチャンバの任意の入口および出口を満たすと、通気孔なしチャンバの内外へのそれぞれの流量になんらかの差があれば、通気孔なしチャンバ内の気体の圧力は変化する。言い換えれば、通気孔なしチャンバでは、通気孔なしチャンバ内外への唯一の流体流路は、デバイスの液体流れの回路の一部である、１つ以上の液体ポートを通る流体流路である。

本明細書で言及される空洞は、場合によって、通気孔付き、または通気孔なしとして記載され得ることを理解されたい。例えば、上述した第２の空洞は、「通気孔なし」と記載される場合があり、一部の実施形態では、第１の空洞および下流側空洞は、「通気孔付き」と記載される場合がある。

一部の実施形態では、通気孔なしチャンバは、入口および出口用に単一のポートのみを有する。液体がこのポートを満たしたならば、液体がチャンバに入ると、チャンバ内の気体の圧力が上昇する。

一部の実施形態では、第２の空洞の第２のポートは、第２の空洞の半径方向最外部分に配置される。上述のように、液体は、遠心力の作用下で、第１の空洞から第１の導管構造体に沿って流れる。第２の空洞に入るために十分遠くに進んだ場合、第２の空洞に対する第２のポートの位置が意味を持ってくる。第２のポートが第２の空洞の半径方向最外部分に配置されることには、第２の空洞が液体で満たされる場合に、第２の空洞が半径方向最外部分から半径方向内側に充填されるという意味がある。その結果、第２の空洞内の気体は、第２の空洞に入る液体によってさらに半径方向内側に変位する。言い換えれば、第２の空洞が充填される際に、第２のポートと閉じ込められた気体塊との間に常に液体が存在する。その後、デバイスが減速または停止した場合、気体は膨張し、最初に空洞を出るのは（いかなる気体でもなく）液体である。言い換えれば、空気によるガスバラストが維持され、液体を空にするまでは、空気が第２の空洞から逃れることはできない。

上述のように、第２のポートは、第１のポートの半径方向外側にある。第２のポートが第１のポートの半径方向外側にあるように、第２の空洞を第１の空洞に対して位置決めするための可能な方法が複数ある。一部の実施形態では、第２の空洞は、第１の空洞の半径方向外側にあり得る。言い換えれば、第２の空洞の半径方向最内部分は、第１の空洞の半径方向最外部分の半径方向外側に配置され得る。一部の実施形態では、第２の空洞は、第１のポートの半径方向外側にあり得る。言い換えれば、第２の空洞の半径方向最内部分は、第１のポートの半径方向外側に配置され得る。

同様に、第１の空洞の半径方向の広がりと第２の空洞の半径方向の広がりとの間にいくらかの重なりが存在してもよい。上述のように、一部の実施形態では、第１の空洞および第２の空洞はそれぞれ、それぞれの空洞の遠位部分の半径方向内側に近位部分を含む。一部の実施形態では、第２の空洞の遠位部分は、第１の空洞の半径方向外側にあり得る。一部の実施形態では、第２の空洞の一部分は、第１の空洞の少なくとも一部分の半径方向外側にあり得る。一部の実施形態では、第２のポートは、第１の空洞の一部分の半径方向外側にあり得る。特に、第２のポートは、第１の空洞の近位部分の半径方向外側であってもよく、場合により、第１の空洞の遠位部分の半径方向外側であってもよい。

一部の実施形態では、第１の空洞は第１の複数のポートを備え、第１の複数のポートは第１のポートを含む。導管構造体は、第１の複数のポートを第２の空洞に接続する。上述のように、液体は、デバイスを加速および減速することによって、導管構造体を通って第１の空洞と第２の空洞との間で前後に移動できる。複数のポートを有するように第１の空洞を構成することにより、液体が導管構造体から第１の空洞に逆流するとき、複数のポートを介して液体が流れる。（１つだけではなく）複数のポートにおいて液体を空洞内に強制的に戻すことは、液体内での複数の分割事象および再結合事象による混合が促進されるため、液体のさらなる混合を助ける。一部の実施形態では、第１のポートまたは複数のポートは、第１の空洞の遠位部分、例えば第１の空洞の半径方向最外部分に配置される。

一部の実施形態では、第１の複数のポートのうちの２つ以上が互いに隣接して、例えば第１の空洞の同じ壁に配置され得る。これは、例えば、空洞の半径方向遠位の壁であってもよい。

一部の実施形態では、第２の空洞は第２の複数のポートを備え、第２の複数のポートは第２のポートを含む。導管構造体は、第２の複数のポートを第１の空洞に接続する。上述したのと同様に、複数のポートを有するように第２の空洞を構成することは、液体の混合をさらに助ける。一部の実施形態では、第２の複数のポートは、第２の空洞の遠位部分、例えば第２の空洞の半径方向最外部分に配置され得る。第１の空洞および第２の空洞の一方または両方が複数のポートを有し得ることを理解されたい。一部の実施形態では、上述のように、第１の空洞および第２の空洞の一方または両方が１つのポートのみを有することができる。

一部の実施形態では、第１の導管構造体は、共通導管部分を備え、共通導管部分は、使用時に、第１の複数のポートのうちの２つ以上、および／または第２の複数のポートのうちの２つ以上からの液体の流れが、共通導管部分において結合されるように構成される。例えば、一部の実施形態では、第１の空洞から第２の空洞に移送されるあらゆる液体が、共通部分を通って流れる。特に、一部の実施形態では、第１の複数のポートおよび第２の複数のポートを介して第１の空洞から第２の空洞に移送されるあらゆる液体が、共通導管部分を通って流れる。導管構造体は、（複数のポートを有するのが第１の空洞および第２の空洞のいずれかである場合に、複数のポートを有するのがどちらであるかに応じて）その端部の一方または両方において、分岐構造体を含み得る。言い換えれば、共通の導管構造体は、その端部の一方または両方において複数の導管部分に分岐できる。各導管部分は、第１の空洞または第２の空洞のポートと連通していてもよい。複数のポートを有する第１の空洞の例を取ると、導管構造体は、第１の複数のポートのうちの１つとそれぞれ連通する複数の導管部分を含むことができる。これらの導管部分は、例えば単一チャネルであり得る、共通導管部分に接続される。言い換えれば、第１の空洞の複数のポートのいくつかまたはすべてを第２の空洞に接続するために、共通部分は、どのような方法でも、複数の導管部分に分岐できる。第２の空洞が複数の導管を有する実施形態では、導管構造体は、第２の空洞において、第２の空洞のポートのいくつかまたはすべてと連絡する、同様の分岐構造体を有することができる。

一部の実施形態では、第１の導管構造体は、複数の導管部分に分岐する単一のチャネルを含むことができる。一部の実施形態では、導管部分のうちの２つ以上が、２つ以上の導管部分の下流において、単一チャネルに再結合できる。一部の実施形態では、液体の混合をさらに促進するために、第１の導管構造体は、複数の導管部分に分岐し、単一のチャネルへと再結合する単一のチャネルを含むことができる。しかしながら、同様に、第１の空洞および第２の空洞の両方とも複数のポートを有する実施形態では、導管構造体は、第１の空洞の１つのポートを第２の空洞の１つのポートにそれぞれ接続する複数の個別チャネルまたは導管を含むことができる。第１の空洞および第２の空洞のポートの数は、異なっていても同じであってもよい。空洞同士でポートの数が異なる場合、第１の空洞のポートと第２の空洞のポートとを接続するために、導管構造体は、任意の数の導管部分に分岐できる。

一部の実施形態では、１種以上の試薬、例えば乾燥試薬が、第１の空洞、第２の空洞、および第１の導管構造体のうちの１つ以上に収容される。

一部の実施形態では、第２の空洞は、１種以上の試薬を収容する。例えば、第２の空洞は、１種以上の乾燥試薬を収容し得る。よって、液体を第２の空洞に入れ、試薬と混合させることもできるし、乾燥試薬の場合には、それらを再懸濁させることもできる。次いで、１種以上の試薬を液体と混合するために、上述のように、液体を空洞間で前後に移動させることができる。

一部の実施形態では、第２の空洞は、１種以上の乾燥試薬の半径方向外側にある部分を含む。言い換えれば、第２の空洞の１つ以上のポートと１種以上の乾燥試薬との間に、試薬を含まない、第２の空洞の半径方向の広がりが存在する。このようにして、液体は、１種以上の試薬と接触するのに十分なほど第２の空洞内において進むことなく、第２の空洞に入れることができる。特に、液体は、混合するために、第１の回転周波数と第２の回転周波数との間でデバイスを加速および減速させることによって、第１の空洞と第２の空洞との間を１回以上前後に移動させることができる。その後、デバイスは、第１の回転周波数よりも大きい第３の回転周波数で回転させ、これにより、液体が第２の空洞内にさらに（特に、第２の空洞内でさらに半径方向内側に）押し込まれて、１種以上の乾燥試薬と接触し、１種以上の乾燥試薬が液体中に再懸濁されるようにすることができる。追加的または代替的に、第１の空洞は、例えば乾燥試薬などの１種以上の試薬を収容できる。

上述の実施形態はそれぞれ、液体が第２の空洞内に流入すると、第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される第２の空洞を有するものとして説明してきた。上述のように、そのような空洞は、チャネルからなるネットワークを含み得る。そのような実施形態では、第１の導管構造体は、第１の空洞の第１のポート（または第１の複数のポート）を、チャネルからなるネットワークの第２のポート（または第２の複数のポート）に接続する。チャネルからなるネットワークは、液体がチャネルからなるネットワーク内に流入すると、チャネルからなるネットワーク内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。

チャネルからなるネットワークは、半径方向に整列した第１の複数の導管と、円周方向に整列した第２の複数の導管と、を含むことができる。第１の複数の導管および第２の複数の導管は、複数の点で互いに交差し得る。言い換えれば、導管は、格子状の構造を有し得る。

一部の実施形態では、半径方向に整列した導管と第１の円周方向に整列した導管との交点は、半径方向に整列した導管と第１の円周方向に整列した導管に隣接する第２の円周方向に整列した導管との交点からオフセットされ得る。

上述の実施形態に合致する方法は、液体を混合する、または液体中において１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるために、第１の空洞とチャネルからなるネットワークとの間で液体を前後に移動させるための実施形態で利用できる。

先に簡単に触れたように、液体が第２の空洞に入るために、構造体を十分に進む場合、デバイスが減速または停止して液体が第２の空洞から押し出されるときに、いくらかの液体が第２の空洞内に保持されると有利な場合がある。特に、これは、混合された後の液体の一部分に対してさらなる処理を実行するために行われ得る。例えば、液体の透過スペクトルまたは反射スペクトルの取得、または測光法により、例えば、液体を撮像したり、液体の特性を測定したりできる。以下、第２の空洞（または空気によるガスバラスト構造体）内において液体の一部分を保持することを助ける、様々な構造体および空洞形状について説明する。

一部の実施形態では、第２の空洞は、液体保持部分を含む。液体保持部分と第２のポートとの間に配置された第２の空洞の壁の少なくとも一部は、半径方向内側に延びる。したがって有利なことに、少なくとも液体が遠心力の作用下にある場合、液体保持部分にある液体が第２の空洞を出るために克服する必要がある、ポテンシャル障壁が存在する。一部の実施形態では、第２の空洞の壁は、第２のポートから半径方向外側に延びる。

第１の例では、第２の空洞の壁は、半径方向内側に延びて、第２のポートに接続する。壁は、第２の空洞の半径方向遠位の壁から半径方向内側に直接延びて、第２のポートに接続できる。言い換えれば、ポートは、第２の空洞の遠位部分と近位部分との間の側壁にある。よって、空洞の半径方向最外部分にある液体は、第２の空洞を出るために、遠心力の作用に対して半径方向内側に流れる必要がある。

第２の例では、第２の空洞は、混合部をさらに備える。液体保持部分は、混合部分の半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、かつ第１の半径方向位置の半径方向外側に液体保持部分まで延びる、第２の空洞の壁の一部分によって、混合部分から分離される。これは、液体保持部分と第２のポートとの間にポテンシャル障壁を設ける別の方法である。この構成では、第２のポートは、例えば第２の空洞の半径方向最外部分に構成された混合部上に配置される。第２の空洞内の液位が第１の半径方向位置（上記参照）に達すると、液体は、液体保持部分内にオーバーフローする。よって、デバイスが減速または停止し、液体が閉じ込められた気体の膨張によって第２の空洞から押し出される場合にも、液体は、依然として液体保持部分に保持される。

一部の実施形態では、第２の空洞は検出チャンバである。特に、検出チャンバの外面の少なくとも一部は、特に液体が保持される領域において、表面に入射する一条の光線を透過するように構成されてもよい。例えば、表面は透明であっても半透明であってもよい。

一部の実施形態では、第２の空洞は、第１の部分とオーバーフロー部とを備え、オーバーフロー部は、第１の部分から半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、かつ第１の半径方向位置の半径方向外側にオーバーフロー部まで延びる、第２の空洞の壁の一部分によって、第１の部分と隔てられ得る。よって、液体が第２の空洞内に流入して充填する場合、液位が第１の半径方向位置に到達すると、液体はオーバーフロー部に流入する。このようにして、明確に定められた体積の液体が第１部分に保持される。

第１の部分は、近位部分の半径方向外側に遠位部分を有し、遠位部分は、近位部分よりも大きい、円周方向の広がりを有する。これは、同じ半径方向の広がりを有する第２の空洞に対して、第１の部分（より広くは第２の空洞）の体積をより大きくするためである（半径方向の広がりは、特に半径方向において、デバイス上の空間が限られていることにより制限され得る）。近位部分と遠位部分との間の円周方向の広がりには、段階的な変化がある。

第１の部分も同様に他の形状を有し得ることを理解されたい。例えば、第１の部分の円周方向の広がりは、半径方向に直線的に増加してもよい。

上述の実施形態は、液体を第１の空洞と第２の空洞との間で前後に移動させることによって液体の混合を助ける。本開示の原理はまた、液体を第２の空洞内外へ移動させ、また第３の空洞内外に移動させるためにも適用できる。例えば、これは、液体の第１の部分を第１の試薬と混合し、その後の検出プロセスのために第２の空洞（例えば、チャンバ）に移し、液体の第２の部分を第２の試薬と混合し、その後の検出プロセスのために第３の空洞（例えば、チャンバ）に移すために利用され得る。

この目的のために、デバイスは以下のように構成できる。つまり、デバイスは、第１の導管構造体および第２の空洞に関連して上述したような、さらなる導管構造体と空洞とを備える。

一部の実施形態では、デバイスは、第３のポートを有する第３の空洞をさらに備え、第３の空洞は、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を有する。デバイスは、第１の空洞と第３のポートとの間に流体流路を提供する第２の導管構造体をさらに備える。第２の導管構造体は、第１の導管構造体から完全に別個であってもよいし、２つの導管構造体は、重なっていてもよい。例えば、第２の導管構造体は、第１の導管構造体から続いてもよいし、別の方法で接続されてもよい。一部の実施形態では、第１の空洞からの液体が第１の導管構造体の少なくとも一部分を介して第２の導管構造体に流れるように、第２の導管構造体が第１の導管構造体に接続される。あるいは、第１の導管構造体および第２の導管構造体はそれぞれ、第１の空洞上のポートまたはポート群に接続されてもよく、そうでない場合、互いに分離されてもよい。例えば、第２の導管構造体は、第１のポートを第３のポートに接続して、それらの間に流体流路を提供できる。

デバイスは、第３の空洞内外への唯一の流体流路が第３のポートを経由する流体流路であるように構成される。言い換えれば、第３の空洞は、液体が第３の空洞内に流入すると、第３の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。第３のポートは、第１のポートの半径方向外側にある。第３のポートは、一部の実施形態では、第３の空洞の遠位部分に配置されてもよい。他の実施形態では、第３のポートは、第３の空洞の近位部分に配置されてもよい。例えば、第３のポートは、第３の空洞の半径方向最内部分に配置されてもよい。

第３の空洞は、液体保持部分を備え、液体保持部分と第３のポートとの間に配置された第３の空洞の壁の少なくとも一部は、半径方向内側に延びる。一部の実施形態では、第３の空洞の壁は、第３のポートから半径方向外側に延びる。

第３の空洞は、液体保持部分を有する限り、第２の空洞に関連して上述した方法のいずれかで構成できる。特に、第３の空洞の壁は、第３のポートから半径方向外側に延び得る。同様に、第２の導管構造体は、第１の導管構造体に関連して上述した方法のいずれかで構成できる。

一部の実施形態では、デバイスは、第１の導管構造体と第２の導管構造体との間にサイフォンを備えることができる。サイフォンは、上流側の半径方向内側に延びる部分と、下流側の半径方向外側に延びる部分と、上流部分と下流部分との間の頂部と、を備える。サイフォンは、サイフォンの頂部が第１の空洞内の液位の半径方向内側にあるように構成される。これを実現するために、サイフォンの頂部は、第１の空洞の半径方向最内部分の半径方向内側に配置されてもよい。サイフォンは、デバイスが停止するまで、すなわちもはや回転されなくなるまで、液体の流れを止めるために使用され得る。この利点は、デバイスが第２の空洞と第３の空洞との両方を有する実施形態では、液体が第２の空洞の内外に移動してそれを混合することができ、その際、サイフォンバルブによって、液体が第３の空洞に到達するのを阻止することである。次いで、デバイスを停止または減速させて、サイフォンをプライミングすることができ、次いで、液体を、上述の方法に沿って、第３の空洞内外に、前後に移送することができる。このようにして、液体の一部（または場合により、異なる空洞からの液体）を、直列に配置された試薬と順次混合することができる。サイフォンをプライミングできるようにするために、第２の導管構造体は、通気孔を備える。

特に、一部の実施形態では、第１の導管構造体および第２の導管構造体の一方または両方が、１種以上の試薬を収容する第１の試薬チャンバを備える。第１の試薬チャンバは、近位部分の半径方向外側にある遠位部分を含む。第１の試薬チャンバは第１のポートを有し、第１のポートを介して、試薬チャンバは、第１のチャンバからの液体で充填される。試薬チャンバの第１のポートは、遠位部分に配置される。例えば、第１のポートは、試薬チャンバの半径方向最外部分に配置され得る。

試薬チャンバのポートを試薬チャンバの遠位、例えば半径方向最外部分に配置することは、半径方向最外部分から第２の空洞または空気によるガスバラスト構造体を充填することに関連して上述したのと同様の理由により有利である。

つまり、試薬チャンバに遠位、例えば半径方向最外部分から液体を充填することは、試薬チャンバ内に存在する気体が半径方向内側に変位することを意味する。次いで、デバイスが減速または停止され、第２の空洞（または空気によるガスバラスト構造体）に閉じ込められた気体が膨張し、液体を導管構造体に戻すと、気体は構造体の一方の「端部」に保持される。言い換えれば、液体は、単一の連続した液柱として維持され、液柱に分断がなく、また、気体塊が液体によって隔てられたより小さい塊に分解されることもない。ただし、液体の中にはいくらかの気泡が存在する場合があり、これらは液体と共に前後に移送され得る。

一部の実施形態では、デバイスは第２の試薬チャンバをさらに備える。第１の試薬チャンバと第２の試薬チャンバとを備えた第１の導管構造体の例を取ると、第２の試薬チャンバは、第１の導管構造体によって、第１の試薬チャンバと直列に接続される。液体の流れに関して、液体は、第１の空洞から第１の導管構造体内へ、第１の試薬チャンバを通り、第１の導管構造体の別の部分へ流れ、次いで、第２の試薬チャンバを通り、場合により第１の導管構造体をさらに経て、場合により第２の空洞内に流れる。第２の試薬チャンバは、第１の試薬チャンバに関連して上述したように構成できる。

一部の実施形態では、デバイスを第１の回転周波数で回転させ、遠心力の作用下で液体を第１試薬チャンバに流入させ、そこで第１の試薬チャンバ内の１種以上の試薬を液体中に再懸濁させ得る。次いで、液体が第１の空洞内に押し戻されるようにデバイスを減速または停止させることができ、加速および減速プロセスが繰り返されて、液体を１種以上の試薬と混合する。次いで、液体をさらに導管構造体に沿って第２の試薬チャンバ内に押しやるように、デバイスをさらに加速させ、そこで第２の試薬チャンバ内の１種以上の試薬を液体中に再懸濁させ得る。次いで、加速および減速のさらなる混合ステップを実行できる。このようにして、（第１の試薬チャンバ内の）第１の試薬または第１の試薬セットに続いて、（第２の試薬チャンバ内の）第２の試薬または第２の試薬セットを連続的に再懸濁することができる。

一部の実施形態では、代わりに、第２の試薬チャンバは、第１の導管構造体の分岐によって、第１の試薬チャンバと並列に接続できる。例えば、第１の導管構造体は、それぞれが試薬チャンバを含む２つの並列な導管部分に分岐する共通導管部分を含むことができる。液体の流れに関して、液体は、第１の空洞から第１の導管構造体内に流れる。液体の一部は、第１の導管部分に入り、第１の試薬チャンバを通って流れ、液体の別の部分は、第２の導管部分に入り、第２のチャンバを流れる。一部の実施形態において、２つの並列な導管構造体は、試薬チャンバの他方の側の単一の共通導管部分に再結合できる。あるいは、２つの導管部分は、第２の空洞の２つの別個のポートに取り付けられてもよいし、２つの別個の空洞に接続されてもよい。

同様に、一部の実施形態では、第２の導管構造体は、上述のように第１の試薬チャンバと、場合により、第１の試薬チャンバと直列または並列に接続された第２の試薬チャンバと、を含むことができる。デバイスは、導管構造体によって、互いに並列および／または直列に接続され得る任意の数の試薬チャンバを備えることができることを理解されたい。追加的または代替的に、試薬、特に乾燥試薬は、構造体の他の場所に供給されてもよい。例えば、導管構造体のチャネル状部分は、１種以上の試薬を収容できる。また、上述または後述の任意の実施形態は、本明細書に記載されたいずれかの方法（または他の方法）で１つ以上の試薬チャンバを含むことができることも理解されたい。例えば、第１の空洞および第２の空洞の一方または両方が複数のポートを有する実施形態、および／または第１の空洞が（後述のような）混合、計量およびオーバーフロー部を有する実施形態は、説明されているように１つ以上の試薬チャンバを備え得る。それらはまた、第１の空洞に対して任意の場所に配置されたチャネル、導管、チャネルからなるネットワークまたはチャンバのいずれであるかに関わらず、任意の種類の空気によるガスバラスト構造体と共に使用されてもよい。

一部の実施形態では、第１の導管構造体および第２の導管構造体の一方または両方が蛇行導管を備えてもよい。言い換えれば、導管構造体は、蛇行形状を形成するように複数の屈曲部を備えた部分を有する。この構成は、導管の長さがより長く、これにより、液体の混合が改善されることを意味する。１つ以上の試薬チャンバと同様に、この特徴はまた、本明細書に記載される他の任意の特徴と組み合わせることもできる。一部の実施形態では、１種以上の乾燥試薬が蛇行導管内に供給される。

一部の実施形態では、第１の導管構造体は１種以上の乾燥試薬を含み、第１の導管構造体は１種以上の試薬の上流にある部分を含む。

上述の構造体は、液体を第２の空洞に流入させるためにデバイスを十分に高い回転速度で回転させる方法に適した実施形態に関する。ただし、液体は、単に、第１の空洞外へ移して導管構造体内へ移し、次いで、導管構造体外へ移して第１の空洞内に戻すだけで混合することもでき、つまり、液体を混合するのに、必ずしも第２の空洞内外に移送する必要はない。

前後移動による混合が行われるためには、空気によるガスバラストとして気体が作用するように液体の下流にある構造体に気体を閉じ込めなければならない。空気によるガスバラストを収容するように作用する空気によるガスバラスト構造体は、任意の形状をとることができ、第１の空洞に対して任意の場所に配置することができる。これは、例えば、チャンバであってもよいが、遠端で閉鎖されたチャネル状構造体またはチャネルからなるネットワークであってもよい。上述のように、一部の実施形態では、同じ空洞は、空気によるガスバラストを収容するためと、液体収容空洞としてと、の両方の機能を有する。

一部の実施形態では、液体をハンドリングするためのデバイスが提供される。デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成される。デバイスは、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む第１の空洞を備える。第１の空洞は、第１の空洞の遠位部分に配置された第１の複数のポートを含む。デバイスは、液体が第１の複数のポートから流出するときに、ある体積の気体が空気によるガスバラスト構造体内に閉じ込められ、気体の圧力が増加するように構成された、空気によるガスバラスト構造体をさらに備える。一部の実施形態では、空気によるガスバラスト構造体は、第１の空洞からの液体の流れによって変位された流体を収容するように構成され得る。

あるいは、第１の空洞は、単一のポートのみを同様に含み得る。この場合、導管構造体は、第１のポートを第２のポートに接続して、それらの間に流体流路を提供する。

一部の実施形態では、空気によるガスバラスト構造体は検出チャンバである。一部の実施形態では、デバイスは、第１の複数のポートを空気によるガスバラスト構造体に接続する第１の導管構造体をさらに備え得る。一部の実施形態では、第１の導管構造体は、共通導管部分を備え、共通導管部分は、使用時に、第１の複数のポートのうちの２つ以上からの液体の流れが、共通導管部分において結合されるように構成される。

上記のデバイスは、原則として、第１の空洞と第２の空洞とを備えるデバイスに関連して上述したのと同様の方法で使用できる。つまり、デバイスが第１の回転周波数で回転されるとき、液体は、遠心力の作用下で、第１の複数のポートを介して第１の空洞から流出する。気体は、空気によるガスバラスト構造体に閉じ込められ、液体が第１の空洞から流出すると、空気によるガスバラスト構造体内に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。次いで、デバイスは、第２の回転速度まで減速（または停止）され、空気によるガスバラスト構造体内の気体が膨張し、その結果、液体は、第１の空洞に向けて、場合により第１の空洞内に押し戻される。液体は、空気によるガスバラスト構造体に入っても入らなくてもよい。液体を混合するために、この加速および減速プロセスを複数回繰り返すことができる。

有利なことに、複数のポートを有するように第１の空洞を構成することにより、液体の混合が改善される。第１の空洞および第２の空洞を有する実施形態に関連して上述したように、液体が複数のポートを通って第１の空洞内に押し戻されると、１つのポートを介して空洞に入る液体は、隣接するポートを介して入る液体と相互作用する。

一部の場合、液体が上述の方法のいずれかで混合されると、混合液体の具体的な体積を計量することが望ましい場合がある。そのため、一部の実施形態は、そのような計量を提供する構造体を提供する。このために、一部の実施形態では、第１の空洞は、混合部と、計量部と、オーバーフロー部と、を備える。混合部、計量部およびオーバーフロー部は、それぞれの半径方向位置に向かって半径方向内側に延び、かつそれぞれの半径方向位置から半径方向外側に延びる第１の空洞の壁のそれぞれの部分によって互いに分離される。第１の空洞の近位部分と、半径方向内側に延びる壁の半径方向最内部分と、の間に配置された部分間に流体流路が存在する。第１のポートまたは第１の複数のポートは、混合部に配置される。計量部は、出口ポートにおいて接続された出口導管を有し、ポートおよび／または導管は、計量部が充填されている間に計量部に液体を保持するように構成される。例えば、計量部分の出口は、サイフォンバルブ構造体または他のバルブ構造体を含む導管と連通していてもよい。液体は、デバイスの回転周波数を制御することによって、これらの構造体を所望の時間に通過して流れさせることができる。したがって、第１の空洞の計量部が液体で満たされ、明確に定められた体積の液体を収容したならば、液体の体積を他の構造体の下流に流すことができる。

使用時に、（上述のように）液体が、第２の空洞または空気によるガスバラスト構造体内で上昇した気体圧力によって、第１の空洞内に押し戻されるようにデバイスが減速された場合、液体が計量部にオーバーフローし、続いてオーバーフロー部に流入するように、大量の液体が第１の空洞内に戻ることができるようにデバイスは十分に減速され得る。計量部は、明確に規定された容積を有しており、したがって、明確に規定された体積の液体を、液体の体積の残りから隔離できる。次いで、この明確に規定された体積は、例えば、特定の液体濃度を得るために、賦形剤（希釈剤としても知られる）と混合することができる。

一部の実施形態では、混合部と計量部とは同じ部分であり得る。言い換えれば、第１の空洞は、それぞれの半径方向位置に向かって半径方向内側に延び、かつそれぞれの半径方向位置から半径方向外側に延びる第１の空洞の壁の部分によって互いに分離される、混合部およびオーバーフロー部を備え得る。第１のポートまたは第１の複数のポートと同様に、混合部は、出口ポートにおいて接続された出口導管を有し、ポートおよび／または導管は、混合部分が充填されている間に混合部分に液体を保持するように構成される。例えば、混合部分の出口は、サイフォンバルブ構造体または他のバルブ構造体を含む導管と連通していてもよい。このように、デバイスが減速または停止し、結果として液体が第１の空洞内に押し戻された場合、その一部がオーバーフロー部にオーバーフローし、明確に規定された体積の液体が混合部分に残る。液体は、デバイスの回転周波数を制御することによって、出口ポートおよび出口導管を介して、第１の空洞から所望の時間に流出させることができる。

したがって、第１の空洞の混合部が液体で満たされ、明確に定められた体積の液体を収容したならば、液体の体積を他の構造体の下流に流すことができる。

液体が第１の空洞内に移動して戻り、計量部およびオーバーフロー部内にオーバーフローできる限り、第１の空洞のこの構成、すなわち、混合部、計量部およびオーバーフロー部を含む第１の空洞は、本明細書に記載された複数の他の特徴と組み合わせることができる。例えば、第１の空洞のこの特定の構成は、混合部分に配置された複数のポートを含むことができる。これは、第１の空洞に対して任意の場所に配置され、なんらかの方法で形成された空気によるガスバラスト構造体を有する実施形態と組み合わせてもよい。第１の空洞は、上述のように第２の空洞と流体連通することができ、第２の空洞は、また上述のように、複数のポートを含んでも含まなくてもよい。導管構造体はまた、上述のように、１つ以上の試薬チャンバを含むことができる。

液体の混合（または液体中の１種以上の試薬の再懸濁）を改善するように構成されたさらなる構造体についても説明する。一部の実施形態では、第１の導管構造体は、複数の導管部分に分岐するチャネルを含むことができる。次いで、複数の導管部分のうちの２つ以上が、２つ以上の導管部分の下流において、単一チャネルに再結合できる。このタイプの構造体は、液体の分割および再結合を（場合により繰り返して）助け、これにより、液体の混合および／または液体中の１種以上の乾燥試薬の再懸濁を促進する。

他の実施形態では、導管部分は、それ自体が、１つ以上のチャネルに再結合する（または再結合しない）さらなるサブ分岐に分岐することができる。

一部の実施形態では、第２の導管構造体は、代替的または追加的に、上述の方法のいずれかで複数の導管部分に分岐するチャネルを含むことができる。

さらなる実施態様では、液体をハンドリングするためのデバイスが提供され、デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成される。デバイスは、出口ポートを備える第１の空洞と、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む第２の空洞と、を備える。第２の空洞は、遠位部分に配置された第２のポートを有し、第２の空洞は、第２のポートを介して第１の空洞から液体を受けるように構成される。第２の空洞は、液体が第１の空洞から第２の空洞内に流入すると、第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。デバイスは、下流側空洞と、第１の空洞の出口ポートを下流側空洞の入口に接続する出口導管と、をさらに備える。出口導管は、出口ポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ第１の屈曲部の半径方向外側に下流側空洞の入口まで延びる。第１の屈曲部は、第１の空洞の半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ第１の空洞の半径方向最内部分の半径方向外側に配置される。

有利なことに、本構造体は、第１の空洞から下流側空洞内に移送される液体の体積の制御を助ける。第２の空洞内の圧力と遠心力との間の平衡のおかげで、第１の空洞内における液位を制御でき、以下に、特に図１０ｆを参照して詳述するように、開始（第１の空洞内の液体が屈曲部を乗り越える時間）と、体積（その後、第１の空洞に存在する液体）と、の両方とも制御できる。

一部の実施形態では、出口導管は、出口ポートの半径方向外側に第２の屈曲部まで延び、かつ第２の屈曲部の半径方向内側に第１の屈曲部まで延びる。

一部の実施形態では、第２のポートは、第２の空洞の半径方向最外部分にある。

一部の実施形態では、第１の空洞および第２の空洞の一方または両方に１種以上の試薬が収容される。一部の実施形態では、第２の空洞は、１種以上の試薬の半径方向外側にある部分を含む。

一部の実施形態では、第２の空洞は、液体保持部分を備え、液体保持部分と第２のポートとの間に配置された第２の空洞の壁の少なくとも一部は、半径方向内側に延びる。
一部の実施形態では、第２の空洞の壁は、第２のポートから半径方向外側に延びる。一部の実施形態では、第２の空洞は検出チャンバである。一部の実施形態では、第２の空洞は、第１の部分とオーバーフロー部とを備え、オーバーフロー部は、第１の部分から半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、かつ第１の半径方向位置の半径方向外側にオーバーフロー部まで延びる、第２の空洞の壁の一部分によって、第１の部分と隔てられる。

一部の実施形態では、デバイスはマイクロ流体デバイスである。疑義を避けるために、本明細書で言及される場合、用語「マイクロ流体」とは、１ｍｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するリザーバまたはチャネルなどの流体要素を有するデバイスを意味する。デバイスは、ナノリットルからマイクロリットルのスケールの体積の液体をハンドリングするように構成され得る。液体の例としては、全血、血漿、血清および尿が挙げられる。可能な試薬の例としては、粒子、緩衝液、塩、糖、生物学的に活性な要素（抗体、酵素など）およびポリマーが挙げられる。一部の実施形態では、デバイスは、ディスクであり得る。

一部の実施形態では、デバイス内の液体の流れを駆動する方法が提供される。本方法は、第１の回転周波数でデバイスを回転させて、デバイスの第１の通気孔付き空洞内に、また第１の空洞および／または第２の通気孔なし空洞と連通する第１の導管構造体に、液体を移送する、ステップを含む。本方法は、第１の回転周波数未満の第２の回転周波数でデバイスを回転させて、第２の空洞から第１の空洞内に少なくとも一部の液体を移送して戻し、第１の空洞から第１の空洞と連通する下流側空洞に少なくとも一部の液体を移送する、ステップをさらに含む。

このようにして、計量された体積の液体を下流側チャンバに移すことによって、計量された体積の液体を、第１の空洞および第２の空洞内にある、ある体積の液体から分離できる。言い換えれば、本方法は、液体の体積を計量するために使用できる。

有利なことに、タイミングを制御するには、デバイスを減速させるが、デバイスを停止する必要はない。

本方法は、例えば上述の構造体を使用して実施でき、上述の構造体では、第１の空洞が、第１の空洞の半径方向最外部分の半径方向内側にあり、かつ第１の空洞の半径方向最内部分の面の外側にある第１の屈曲部を有する導管によって、下流側空洞に接続される。

一部の実施形態では、本方法は、第１の回転周波数でデバイスを回転させた後、かつ第２の回転周波数でデバイスを回転させる前に、液体を混合するために、第３の回転周波数で、その後第４の回転周波数でデバイスを回転させるステップを含む。第３の回転周波数および第４の回転周波数は、第２の回転周波数よりも大きく、第４の回転周波数は、第３の回転周波数よりも大きい。第３の周波数は、第１の周波数と同じであっても異なっていてもよい。

第３の回転周波数と第４の回転周波数との間で回転周波数を変化させる際に、第１の空洞と、第１の空洞と連通している導管構造体との間で、以下に詳述するように、第２の空洞内の気体の圧力と遠心力との相互作用により、液体が前後に移動され得る。この液体の前後移動は、液体または複数種の液体の混合を助け得る。

一部の実施形態では、本方法は、第１の空洞から下流側空洞内へ液体を移送し始めた後、第１の空洞から下流側空洞内へ移送される液体の体積を制御するために、第２の回転周波数とは異なる第５の回転周波数でデバイスを回転させるステップを含む。
第５の回転周波数は、第２の回転周波数より大きくして、移送される体積を減らしてもよいし、第２の回転周波数未満として、移送される体積を増やしてもよい。よって、有利なことに、計量される体積は、デバイスの回転速度を制御することによって制御できる。

計量の方法と同様に、本開示によって、これから説明するように、デバイス内の液体を混合する方法が提供される。

一部の実施形態では、デバイス内の液体を混合する方法が提供される。デバイス内の液体を混合することは、２種以上の液体または液体の２種以上の成分を混合することを含み得る。本方法は、液柱を複数の液柱に分割させるためにデバイスを回転させるステップと、液柱を再結合させるために回転周波数を変更するステップと、を含む。一部の実施形態では、液柱を再結合させるために回転周波数を変更するステップは、回転周波数を下げるステップを含む。一部の実施形態では、液柱を再結合させるために回転周波数を変更するステップは、回転周波数を上げるステップを含む。一部の実施形態では、液柱を複数の液柱に分割させるためにデバイスを回転させるステップと、液柱を再結合させるために回転周波数を変更するステップと、の間において、デバイスは停止されない（すなわち、デバイスの回転周波数はゼロに下がらない）。

言い換えれば、一部の実施形態では、本方法は、液柱を複数の液柱に分割させるために第１の回転周波数でデバイスを回転させるステップと、液柱を再結合させるために第２の回転周波数でデバイスを回転させるステップと、を含む。一部の実施形態では、第１の回転周波数は第２の回転周波数よりも大きい。他の実施形態では、第２の回転周波数は第１の回転周波数よりも大きい。一部の実施形態では、第１の回転周波数でデバイスを回転させるステップと、第２の回転周波数でデバイスを回転させるステップとの間において、デバイスは停止されない（すなわち、回転周波数がゼロに下がらない）。

本方法は、共通導管部分を空洞の複数のポート（または複数の導管部分）に接続する導管構造体の一端または両端に「分岐」部分を有する導管構造体を含む、上述の実施形態のうちの１つ以上の構造体を使用して実施することができる。同様に、本方法は、第１の導管構造体および第２の導管構造体の一方または両方が、複数の導管部分に分岐し、その後、単一のチャネルに再結合する、チャネルを含む、上述の実施形態のうちの１つ以上の構造体を使用して実施することができる。本方法は、液体が構造体内を前後に移動するときに液体の流れを分割して再結合することができる任意の構造体を使用して実施できる。

一部の実施形態では、デバイス内において、液体を混合し、液体中に１種以上の乾燥試薬を再懸濁させる方法が提供される。本方法は、液体を混合するために、第１の回転周波数で、次いで第１の回転周波数未満の第２の回転周波数でデバイスを回転させるステップを含む。本方法は、液体中に１種以上の試薬を再懸濁するために、第１の回転周波数よりも大きい第３の回転周波数でデバイスを回転させるステップをさらに含む。本方法は、第１の空洞以外の構造体のどこかに、例えば、特に第２の空洞（または空気によるガスバラスト構造体）が１種以上の試薬の半径方向外側にある部分を有する、第２の空洞（または空気によるガスバラスト構造体）に、または１つ以上の試薬チャンバに、試薬が供給される、上述の実施形態のうちの１つ以上を使用して実施できる。１種以上の試薬はまた、導管構造体内に、例えば、チャネルに、または１つ以上の試薬チャンバに供給することもできる。一部の実施形態では、液体を混合するステップは、液体中に１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるステップを含み得る。換言すれば、本方法は、１種以上の乾燥試薬（または乾燥試薬群）を直列に再懸濁するために使用できる。

一部の実施形態では、デバイス内において、液体を混合し、液体の体積を計量する方法が提供される。本方法は、第１の回転周波数でデバイスを回転させて、デバイスの第１の空洞内に、また第１の空洞と連通する導管構造体に、液体を移送する、ステップを含む。本方法は、第２の回転周波数でデバイスを回転させて、第１の空洞内に、液体の一部分を液体の残りの部分から分離する、ステップをさらに含む。第２の回転周波数は、第１の回転周波数未満である。本方法は、第１の空洞が混合部、計量部およびオーバーフロー部（または混合部およびオーバーフロー部のみ）を含む、上述の実施形態のうちの１つ以上を使用して実施できる。一部の実施形態では、液体の一部分を液体の残りの部分から分離するステップは、明確に規定された体積の液体を液体の残りから分離するステップを含む。

一部の実施形態では、デバイス内において、液体を混合し、液体の体積を計量する方法は、第１の周波数でデバイスを回転させた後、かつ第２の回転周波数でデバイスを回転させる前に、液体を混合するために、第３の回転周波数で、その後第４の回転周波数でデバイスを回転させるステップを含む。第３の回転周波数は、第１の回転周波数未満かつ第２の回転周波数よりも大きく、第４の回転周波数は、第３の回転周波数よりも大きい。疑義を避けるために、４つの回転周波数の順序は次のとおりである。
−第１の回転周波数
−第３の回転周波数
−第４の回転周波数
−第２の回転周波数

上述のように、一部の実施形態では、液体を混合するステップは、液体中に１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるステップを含み得る。

一部の実施形態では、デバイス内において、異なる密度の複数の成分（別の方法では分画またはフレーズとも呼ばれる）に液体を分離する方法が提供される。本方法は、第１の空洞から第２の空洞に液体を流入させ、第２の空洞内のある体積の気体の圧力を増加させるように、デバイスを回転させるステップを含む。本方法は、異なる密度の複数の成分に液体を分離するために、デバイスを回転させるステップをさらに含む。本方法はまた、液体の少なくとも一部分を第２の空洞から流出させるように、デバイスを減速する（または遅くする）ステップを含む。第２の空洞から流出する液体の部分は、液体の成分のうちの１つの一部分である。言い換えれば、液体の成分のうちの１つの一部分が第２の空洞から流出させられる。

そのような方法は、液体が第２の空洞（または空気によるガスバラスト）に流入すると、第２の空洞内の気体塊の圧力が上昇する、上述の構造体のいずれかを使用して利用できる。このようにして、遠心力の作用下で、第２の空洞（または空気によるガスバラスト）に液体を流入させ、それによって、第２の空洞内の気体の圧力が上昇させ得る。次いで、デバイスを回転させて、異なる密度の成分に液体を分離させることができる。次位で、デバイスを減速または停止させて、第２の空洞内の気体を膨張させ、それにより、液体の成分の１つのうちの少なくとも一部分を第２の空洞から押し戻すことができる。

一部の実施形態では、第２の空洞のポートは、２つの成分のうちの軽い方の少なくとも一部分が、デバイスから押し戻され、２つの成分のうちの高密度な方が第２の空洞に保持されるように、第２の空洞の一部の半径方向内側に、特に、液体の２つの成分間の境界面の半径方向位置の半径方向内側に配置されてもよい。

一部の実施形態では、上述の方法を使用して、ある体積の血液を細胞形質成分と血漿とに分離し、次いで、ある体積の血漿を第２の空洞から流出させ、細胞形質成分を第２の空洞内に保持できる。

上述した特徴および実施形態のうちの多くが、複数の異なる方法で組み合わせることができることを理解されたい。上述の特徴の組み合わせを含む特定の実施形態を以下に示す。

一部の実施形態では、デバイスが、第１のポートを有する第１の空洞と、第２のポートを有する第２の空洞と、を備える。第２のポートは、第１のポートの半径方向外側にあってもよい。第１のポートおよび第２のポートは、第１の導管構造体によって接続される。第２の空洞は、上述のように、液体保持部分を含む。特に、第２の空洞の壁は、第２のポートから半径方向外側に延び得る。第２の空洞は、液体が第２の空洞内に流入すると、第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。つまり、第２の空洞内外への唯一の流体流路は、第２のポートを介する流路であるように、第２の空洞は構成される。第１の導管構造体は、上述のように、１つ以上の試薬チャンバを含む。特に、第１の導管構造体は、１種以上の試薬を収容する第１の試薬チャンバを備える。第１の試薬チャンバは、近位部分の半径方向外側にある遠位部分を含む。第１の試薬チャンバは第１のポートを有し、第１のポートを介して、試薬チャンバは、第１の空洞からの液体で充填される。試薬チャンバの第１のポートは、チャンバの遠位部分に配置される。例えば、第１のポートは、試薬チャンバの半径方向最外部分に配置され得る。同様に、導管構造体は、いかなる試薬チャンバも含まなくてもよく、その代わりに蛇行導管を含んでもよい。一部の実施形態では、蛇行導管は、１種以上の乾燥試薬を収容し得る。

一部の実施形態では、デバイスは、近位部分の半径方向外側に遠位部分を有する第１の空洞を備える。第１の空洞は、第１の空洞の遠位部分に配置された第１の複数のポートを含む。例えば、第１の複数のポートは、第１の空洞の半径方向最外部分に配置され得る。デバイスは、近位部分の半径方向外側に遠位部分を有する第２の空洞をさらに備える。第２の空洞は、第２の空洞の遠位部分に配置された第２の複数のポートを含む。例えば、第２の複数のポートは、第２の空洞の半径方向最外部分に配置され得る。第２の空洞は、液体が第２の空洞内に流入すると、第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、気体の圧力が上昇するように構成される。つまり、第２の空洞内外への唯一の流体流路は、第２の複数のポートを介する流路であるように、第２の空洞は構成される。デバイスは、第１の複数のポートを第２の複数のポートに接続し、その間に流体流路を提供する導管構造体をさらに含む。導管構造体は、共通導管部分を備え、第１の空洞で複数の導管部分に分岐している。各導管部分は、第１の複数のポートのそれぞれ１つに接続される。導管構造体は、第２の空洞で同じ分岐構造を含む。

一部の実施形態では、液体をハンドリングするためのデバイスが提供され、デバイスは、回転軸を中心に回転して、デバイス内で液体の流れを駆動するように構成される。デバイスは、それぞれ液体を収容するためのチャンバおよび導管を備える。チャンバは、上流の液体ハンドリング構造体に接続された入口ポートを有して、上流の液体ハンドリング構造体から液体を受け取る。チャンバはまた、導管に接続された出口ポートを有する。導管は、出口ポートから頂部まで半径方向内側に延び、頂部から半径方向外側に延びる。チャンバは、頂部の半径方向内側に延びる。チャンバは、頂部の半径方向内側および外側に延びる第１の半径方向領域と、出口ポートが配置される第１の半径方向領域の半径方向外側にある第２の半径方向領域と、を有する。第１の半径方向領域におけるチャンバの断面積は、第２の半径方向領域におけるチャンバの断面積よりも小さい。この構造体は、図２０を参照して以下に詳述するように、導管がプライミングされる（すなわち、液体が導管の頂部を超えて流れる）時間のより良い制御を助ける。一部の実施形態では、第１の半径方向領域におけるチャンバの断面積は、チャンバ内に配置された１つ以上のピラーによって、第２の半径方向領域におけるチャンバの断面積に対して減らされる。代替的または追加的に、第１の半径方向領域におけるチャンバの断面積は、一部の実施形態では、第１の半径方向領域におけるチャンバの円周方向の広がりの減少によって、および／または第１の半径方向領域におけるチャンバの深さ（すなわち、回転軸に平行なチャンバの寸法）の減少によって、第２の半径方向領域におけるチャンバの断面積に対して減らされる。例えば、第１の領域と第２の領域との間のチャンバの円周方向の広がりの段階的変化、および／または第１の領域と第２の領域との間のチャンバの深さの段階的変化があり得る。一部の実施形態では、頂部の半径方向内側の第１の半径方向領域の半径方向の広がりは、第２の半径方向領域の半径方向の広がりよりも短い。

疑義を避けるために、本明細書で使用する場合、用語「半径方向」は、デバイスの回転軸に対するものとして理解されたい。液体の混合とは、２種以上の異なる液体（例えば、サンプルおよび賦形剤）を含む液体体積の混合、または液体と懸濁液中の粒子との混合（例えば、全血、ラテックスビーズまたは他のナノ粒子懸濁液）を指す場合がある。さらに、特に乾燥試薬の再懸濁のための、１種以上の液体と、１種以上の乾燥試薬との混合を指す場合もある。「上流」および「下流」という用語の使用は、遠心力の作用下での液体の流れに関するものとして理解されたい。用語「空気によるガスバラスト」の使用は、空洞に閉じ込められた、ある体積の空気を指し、体積は、空洞を制限している固体表面と、少なくとも１つの液体壁またはプラグと、によって画定されると理解されたい。空洞は、流体が収容または案内され得るデバイスの内部の空の空間であると理解されたい。空洞の一例はチャンバである。空洞は、チャネルからなるネットワークによって定義することもできる。空洞のさらなる例は、単一のチャネル（例えば、一端で閉じられたチャネル、すなわち行き止まりのあるチャネル）、分岐チャネル、マルチチャンバ配置、またはそれらの組み合わせである。実施形態に応じて、上述の空洞のいずれも、任意の適切な形態、例えば、チャンバ、チャネルからなるネットワーク、または上述のもののいずれか、もしくは上述のものの任意の組み合わせをとることができる。用語「導管構造体」は、使用時に流体が流れる構造体であると理解されたい。例えば、導管は、２つ以上のポートを接続して、それらの間の流体の流れを案内できる。導管構造体は、液体塊を分断させずに、第１のポートと第２のポートとの間で液体塊を案内する構造体であると理解されたい。換言すれば、液体は、いかなる分断もない、単一の連続した塊として導管構造体によって導かれる。異なる角度から見れば、液体は、導管構造体内を第１のポートから第２のポートへと進み、その際、単一のメニスカスが導管内を進む。当然のことながら、この説明は閉じ込められた気体のない液体にも当てはまることを理解されたい。気体塊または気泡が、液体が前進する際に液体に閉じ込められた場合、対応する複数のメニスカスは、当然のことながら、液体とともに前進する。

一部の実施形態では、デバイスは、回転軸を画定し、かつ回転要素に結合されてデバイスの回転を駆動するように構成された機構を備える。例えば、デバイスは、マイクロ流体ディスクなどの遠心ディスクであってもよい。ディスク状などのデバイスは、駆動システムのスピンドルと係合するように構成された中心孔を備え、スピンドルは、スピンドルの回転を駆動するためのモータに結合され、これにより、係合したデバイスの回転を駆動する。

ここで、添付の図面を参照して、各実施形態を例として詳述する。
液体を混合するためのデバイスの概略図である。 図１に示すデバイス内の液体の流れの概略図である。 図１に示すデバイス内の液体の流れの概略図である。 図１に示すデバイス内の液体の流れの概略図である。 液体を混合するためのマルチポートチャンバを有するデバイスの概略図である。 液体を混合するためのマルチポートチャンバを有するデバイスの概略図である。 液体を混合するためのマルチポートチャンバを有するデバイスの概略図である。 液体を混合するためのマルチポートチャンバを有するデバイスの概略図である。 液体中に１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるためのデバイスの概略図である。 液体を混合するためのさらなるデバイスの概略図である。 液体を混合するためのさらなるデバイスの概略図である。 液体を混合し、次いでその液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体を混合し、次いでその液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 異なる密度の複数の成分に液体を分離し、成分のうちの１つをある体積だけ抽出するためのデバイスを示す図である。 図９に示すデバイス内の液体の流れを示す図である。 図９に示すデバイス内の液体の流れを示す図である。 図９に示すデバイス内の液体の流れを示す図である。 図９に示すデバイス内の液体の流れを示す図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 液体の体積を計量するためのデバイスの概略図である。 １種以上の乾燥試薬を液体中に再懸濁させるためのデバイスの概略図である。 １種以上の乾燥試薬を液体中に再懸濁させるためのデバイスの概略図である。 １種以上の乾燥試薬を液体中に再懸濁させるためのデバイスの概略図である。 液体を混合するためのデバイスの概略図である。 液体を混合し、次いでその液体の少なくとも一部分を検出チャンバ内に流入させるためのデバイスの概略図である。 様々な試薬と液体を混合し、複数の検出チャンバを有するデバイスの概略図である。 様々な試薬と液体を混合し、複数の検出チャンバを有するデバイスの概略図である。 液柱の分割および再結合のための複数の構造体を示す図である。 本明細書で説明する複数の構造体を組み込んだデバイス、例えばディスクのレイアウトを示す図である。 本明細書で説明する複数の構造体を組み込んださらなるデバイスのレイアウトを示す図である。 １種以上の液体を混合するための「ラボオンディスク」デバイスの概略図である。 １種以上の液体を混合するための「ラボオンディスク」デバイスの概略図である。 計量サイフォンの配置を示す図である。 本明細書で説明するデバイスと共に使用するための駆動システムを示す図である。

図１を参照すると、マイクロ流体デバイス２は、回転軸２８を中心に回転するように構成される。デバイス２は、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ４を備える。第１のチャンバ４は、液体がチャンバ４に導入される入口６を含む。チャンバ４は、サイフォンバルブ１０と連通する出口８を有する。第１のチャンバ４はまた、第１のポート１２を有する。

デバイス２は、第２のポート１６を有する、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４をさらに備える。導管構造体１８は、第１のポートと第２のポートとの間に液体の流れを案内するために、第１のポート１２を第２のポート１６に接続する。第２のポート１６は、第１のポート１２の半径方向外側にある。

第１のポートおよび第２のポートは、第１のチャンバおよび第２のチャンバの半径方向最外部分にそれぞれ配置される。しかしながら、一部の実施形態では、第１のポートおよび第２のポートは、第１のチャンバおよび第２のチャンバの半径方向最外部分に配置されない場合もあり、代わりに、第１のチャンバおよび第２のチャンバのそれぞれの半径方向最内部分の半径方向外側にあるチャンバ上の任意の位置に配置できる。言い換えれば、第１のチャンバおよび第２のチャンバは、第１のチャンバおよび第２のチャンバのそれぞれの遠位部分の半径方向内側にあるそれぞれの近位部分を含み、その際、第１のポートおよび第２のポートがそれぞれ第１のチャンバおよび第２のチャンバの遠位部分に配置され得る。

デバイス２は、第２のチャンバ１４内外への唯一の流体流路が第２のポート１６を経由する流体流路であるように構成される。よって、第２のチャンバ１４は、通気孔なしであり得る、すなわち、通気孔を備えていない。反対に、第１のチャンバ４は、気体が通気孔を介して第１のチャンバ４の内外に流れることができるように、通気孔３０を備える。通気孔３０は、大気または内部空気回路と連通していてもよい。

図１に示すようなデバイスを使用して液体を混合し、デバイス内で液体が流れる方法を図２ａ〜図２ｃを参照して説明する。

図２ａを参照すると、第１のステップとして、液体３２が入口６を介して第１のチャンバ４に導入され、導管構造体１８および第２のチャンバ１４内にある体積の気体１００を通気孔３０から遮断する。

図２ｂを参照すると、次いで、デバイス２は第１の回転周波数まで加速される。これにより、液体は遠心力の作用下で、第１のポート１２を介して第１のチャンバ４から導管構造体１８に流れる。液体が導管構造体１８内に流入すると、導管構造体１８内の気体は、導管構造体に流入する液体によって変位し、導管構造体に沿って第２のチャンバ１４内に押しやられる。液体が流れると、気体が圧縮され、チャンバ１４に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。圧力上昇した気体１００は、ドットの密度を上げて描かれている。

液体が導管構造体１８を前進する程度は、以下、すなわち、
−絶対位置、例えば半径方向位置、および第１のチャンバおよび第２のチャンバおよび導管構造体の相対的寸法、
−デバイスが加速される第１の回転周波数、
−液体の体積、
そして場合により、他の要因に依存する。上述の特徴は、導管構造体１８を液体がどれだけ前進するかを制御するために選択および調整され得る。

一部の実施形態では、液体は、第２のポート１６を介して第２のチャンバ１４に入ることができる。他の実施形態では、液体前面は、第２のチャンバ１４に入ることなく、導管構造体１８内をいくらか進むだけであり得る。同様に、液体の全体積が、第１のチャンバ４から導管構造体１８に（および場合により第２のチャンバ１４に）移送される場合もある。あるいは、第１のチャンバ４内に導入された液体の一部分のみが、第１のチャンバから導管構造体１８内に移送され、残りの液体体積が第１のチャンバ４に残る場合もある。同様に、液体の一部、ほとんど、またはすべてが第２のチャンバ１４に入ることができる。

デバイスが第１の回転周波数で回転されると、液体に作用する遠心力が第２のチャンバ１４内の気体を圧縮するように作用する。図２ｃを参照すると、次いで、デバイスは、第１の回転周波数未満の第２の回転周波数に減速される、または停止される。これにより、液体に作用する遠心力が低減（または除去）され、その結果、第２のチャンバ１４内の気体が膨張し、液体を導管構造体１８中に押し戻す。ここでも、第１のチャンバ、第２のチャンバ、および導管構造体の相対的な寸法、液体の体積、ならびに第２の回転周波数（上述したようにゼロであり得る）に依存して、液体の全体積は、第１のチャンバ４内に押し戻され得る、または（デバイスを非ゼロ周波数で回転させながら）液体の一部分のみが第１のチャンバ４に再入可能であり、その際、残りの液体体積は導管構造体１８内に残る。

デバイスを加速および減速するこのプロセスは、１回以上繰り返すことができる。液体を前後に移動させる際に、特にチャンバから狭い導管に移動させ、次いで再び同じチャンバまたは別のチャンバ内に戻す場合、液体は混合される。

上述のように、第２のポート１６は、第１のポート１２の半径方向外側に配置される。これは、以下に説明するように、遠心力の作用下で、第２のチャンバ１４の充填を助けるためである。

第１のチャンバおよび第２のチャンバは、連通する容器として機能し、遠心力の作用下で、第１のチャンバおよび第２のチャンバの両方が通気孔を有する場合、第１のチャンバ４（または導管１８ａの部分）内の液位は、第２のチャンバ１４（または導管部分１８ｂ）内の液位と釣り合う。上述したように、第２のチャンバ１４内外へ流れる唯一の流体流路は、第２のポート１６を介する流体流路であるため、第２のチャンバにおける気体の圧力の上昇からの追加の寄与がある。したがって、第１のチャンバおよび導管部分１８ａ内の液柱に作用する遠心力が、第２のチャンバ１４内の気体の圧力に釣り合う、平衡点になる。しかしながら、第２のチャンバ１４の容積は、液体の少なくとも一部が第２のチャンバに入るまで、この平衡点に到達しないように、十分に大きくなるように選択することができる。第２のポート１６が第１のポート１２の半径方向外側にあるように第２のポート１６を配置することによって、液体３２の少なくとも一部で第２のチャンバ１４を充填することも容易になる。上述したように、液体の混合は、液体を前後に移動させることによって、特に液体３２をチャンバ（第１のチャンバまたは第２のチャンバのいずれか）から狭い導管（すなわち、導管構造体１８）に移動させ、次いで、再び（第１のチャンバまたは第２のチャンバのいずれかに）流出させることによって実現される。

第２のポートを第２のチャンバ１４の半径方向最外部分に配置することは、以下の様々な理由で有利である。このように第２のチャンバに対して第２のポートを配置することにより、液体は、液体に作用する遠心力が作用する方向とは反対の方向に第２のチャンバを充填する（上記のように、第１のチャンバおよび導管部分１８ａ内の液柱に作用する遠心力の結果として、液体が第２のチャンバ内に押し込まれる）。このように第２のチャンバを充填した結果、第２のチャンバ内の気体が半径方向内側に押し出される。例えば、第２のポートが、第２のチャンバの半径方向内側部分に配置された場合、液体は、第２のチャンバに入り、チャンバの半径方向最外部分まで流れ、そこに存在する気体を変位させ、その結果、気体は、チャンバ内でさらに半径方向内側に移動する。液体は気体よりも密度が高いので、液体に作用する遠心力は気体に作用する遠心力よりも大きい（物体に作用する遠心力は質量に比例するため）。

その後、デバイスの回転周波数を下げた場合、第２のチャンバ内の気体（チャンバ内の液体の半径方向内側であり、第２のポートに近い）は、第２のポートを介して第２のチャンバから導管構造体１８内へと流出する。このとき、液体は、第２のチャンバ１４に閉じ込められ、導管１８および第１のチャンバ４内に戻らない。第２のポートが半径方向外側（または半径方向最外側）の位置にあるときのように、デバイスの加速および減速によって、その液体を前後に（それを混合するために）移送することが促進されない。

言い換えれば、第２のチャンバの半径方向最外部分に第２のポートを配置することにより、チャンバが液体で満たされるときに、第２のチャンバ内の気体が第２のポートから隔てられる。その結果、気体が膨張すると、気体が第２のチャンバから出る前に、液体が、第２のポートを介して、半径方向外側に第２のチャンバ外へ押し出される。

第１のポート１２は、第１のチャンバの半径方向最外部分に配置される。これは、遠心力の作用の下で、第１のチャンバ内の液体が第１のポート１２を介してチャンバを出ることができることと、液体が第１のチャンバに閉じ込められないことと、を確実にするのを助けるのに有利である。言い換えれば、第１のポートをこのように配置することにより、第１のチャンバ４を空にすることが（これが望ましい場合）容易になる。

図３ａおよび図３ｂを参照すると、液体の効果的な混合を促進するためのさらなる手段を提供する構造体が提供され、構造体において、デバイス２の第１の空洞、具体的にはチャンバ４が第１の複数のポート２０を含み、導管構造体１８が複数の導管部分２２を含み、複数の導管部分２２のそれぞれが、第１の複数のポート２０のうちの対応するポートに接続される。導管構造体１８は、共通導管部分２４および多岐管構造体２６をさらに含む。第１の複数のポート２０は、複数の導管部分２２、多岐管構造体２６および共通導管部分２４を介して、第２のポート１６に接続される。言い換えれば、共通導管部分２４は複数の導管部分２２に分岐し、それぞれが複数のポート２０のうちの１つに接続される。一部の実施形態では、多岐管構造体２６は、介在する導管部分２２なしで、第１の複数のポート２０に直接接続され得る。

図３ａに示すようなデバイスを使用する方法は、図１に示すデバイスに関する方法と同じである。デバイスは、第１の回転周波数まで加速されて、チャンバ４から導管構造体１８内へ、場合により第２のチャンバ１４内へと液体を流す。次いで、液体の少なくとも一部が、チャンバ１４内に蓄積された圧力によって第１のチャンバ４内に押し戻されるように、デバイスは第２の回転周波数まで減速される（または停止される）。第１のチャンバ４から導管構造体１８内へ流れる際に、液体は複数の導管部分２２内に流入する。次いで、液体は多岐管構造体２６を介して共通導管部分２４内に流入する。

図４を参照すると、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４は、ポート２０について上述したように、導管構造体１８に接続された複数のポート３４を含むことができる。同様に、図５を参照すると、第１の空洞および第２の空洞（具体的には第１のチャンバおよび第２のチャンバ）の両方が複数のポートを備えてもよく、導管構造体は共通導管部分２４の両端で分岐構造体を含んでもよい。

図６を参照すると、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４は、１種以上の乾燥試薬１０４を含むことができる。デバイス２が回転され、液体が第２のチャンバ１４に入ると、液体は乾燥試薬１０４と接触する。一部の実施形態では、１種以上の試薬１０４は、１種以上の乾燥試薬１０４の半径方向外側にある第２のチャンバの一部分１０２が存在するように配置されてもよい。これは、液体を第２のチャンバ内の試薬と混合する前に、上記の方法に沿って液体を前後に移送する予備工程を可能にするためである。

具体的には、液体前面が導管または第２のチャンバ内で前進する程度は、デバイスが回転する周波数に依存し、これは、液体が構造体内でどれだけ進んでいるかを制御するために制御できる。これの１つの利点は、デバイス内において液体が１種以上の試薬と接触する時間を制御できることである。このことは、第２のチャンバ１４内において第２のポート（または第２の複数のポート）の半径方向内側に試薬を配置することによって達成される。液体前面が第２のチャンバ内で十分に遠くに進んで１種以上の試薬に到達するということがないように回転速度が制御される場合、試薬と接触せずに、液体は第１のチャンバと第２のチャンバとの間で前後に移送され得る。

このようにして、第１の回転周波数と第１の回転周波数未満の第２の回転周波数との間でデバイスを加速および減速することによって、液体を最初に混合することができる。次いで、デバイスは、第１の回転速度よりも速い第３の回転速度までさらに加速されて、液体が第１の回転周波数でなされたよりも第２のチャンバ内でさらに半径方向内側に進んで、乾燥試薬と接触するようにする。その後、デバイスを加速および減速させて、溶液をさらに混合できる。

図６に示す実施形態では、第１のチャンバと第２のチャンバとの両方が複数のポートを有する。しかしながら、第１のチャンバおよび第２のチャンバの一方または両方は、ただ１つ、または複数のポートしか有さず、第１のチャンバおよび第２のチャンバの一方または両方は、１種以上の乾燥試薬を収容し得る。

第１のチャンバおよび第２のチャンバおよびそれらのそれぞれのポートの具体的な構成は、特に、液体を第２のチャンバに入れる状況での混合を容易にするという観点から、これまで説明してきた。しかしながら、上述のように、液体は第２のチャンバに必ずしも進入する必要はなく、第１のチャンバ４と導管構造体１８との間で前後に、すなわち、第１のチャンバ内外に依然として移送して、混合できる。このように、第２のチャンバの位置および構成ならびにそのポートの配置は、例えば空間を節約するために、またはデバイス上に存在し得る他の構造体の周りに嵌まるために、複数の異なる方法で配置することができる。

図７ａおよび図７ｂを参照すると、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ４および導管構造体に対する第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４の他の構成が記載されている。図７ａに示す実施形態では、第２のチャンバ１４は、第１のチャンバ４の半径方向外側に配置される。第２のチャンバ１４のポート１６は、第２のチャンバの半径方向最内部分に配置されている。一部の実施形態では、第２のポート１６は、第２のチャンバ１４の他の場所に配置できる。遠心力の作用下で、第１のチャンバ４内の液体は、第１の複数のポート２０から導管構造体１８内に流出する。液体が流れると、第２のチャンバ１４に閉じ込められた気体の圧力が蓄積される。デバイスが減速または停止されると、第２のチャンバ１４内の蓄積された気体圧力は、導管構造体１８内の液体を第１のチャンバ４内に押し戻す。

図７ｂに示す実施形態では、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４は、第１のチャンバ４の半径方向内側に配置される。上述のように、図７ａを参照すると、液体は遠心力の作用下で導管構造体１８に入り、デバイスが減速または停止すると、液体は第２のチャンバ１４内の過圧によって第１のチャンバ４に押し戻される。

一部の状況では、明確に規定された体積の液体を液体の残りから分離することが望ましい場合がある。図８ａを参照すると、混合された後、一定分量の取得（明確に規定された体積の液体の分離）を助ける構造体が記載されている。このような構造体では、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ４は、混合部７８と、計量部８０と、オーバーフロー部８２と、を備える。上述の実施形態で説明したように、第１のチャンバ４はまた、入口６と通気孔３０とを備える。

第１のチャンバ４の混合部、計量部およびオーバーフロー部は、第１のチャンバの壁の部分８４、８６によって分離される。部分８４は、混合部から半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、かつ第１の半径方向位置から半径方向外側に計量部まで延びる。部分８６は、計量部から半径方向内側に第２の半径方向位置まで延び、かつ第２の半径方向位置から半径方向外側にオーバーフロー部８２まで延びる。第１の半径方向位置と第２の半径方向位置とは同じであっても異なっていてもよい。第２の半径方向位置は、第１の半径方向位置と同じである、または半径方向外側にある。

いずれの場合も、計量部８０に収容可能な液体の体積（液体がオーバーフロー部８２内へとオーバーフローする前、または混合部７８内に戻される前）は、第２の半径方向位置と、計量部８０の形状および寸法と、によって判定される。計量部８０は、導管９０と連通する出口８８を含む。計量部８０は、計量部が充填されている間に液体を保持するように構成される。例えば、導管９０は、バルブが乗り越えられるまで液体がさらに下流に流れることを防止するサイフォンバルブまたは他のバルブを備えてもよい。

つまり、サイフォンバルブは、デバイスが回転される際に毛細管サイフォン内の液柱に作用する遠心力のために毛細管サイフォンを通過する導管内の流れを止めるように構成されている。次いで、デバイスを、停止させ、または毛細管作用によりサイフォンの頂部を通過して液体を引き出すのに十分になるまで減速させる。このようにしてサイフォンがプライミングされると、つまり、サイフォンの頂部を通過して液体が引き出されると、デバイスの回転を再開してサイフォン効果を用いて液体を引き出すことができる。このように、サイフォンはバルブとして機能し、デバイスが最初に回転されるときに流れを遮断し、デバイスの回転を短時間停止または遅くすることによって開くことができる。

一部の上述の実施形態のように、第１のチャンバ４は、第１の導管構造体１８に接続されたポート１２を有する。ポート１２は、混合部７８に設けられる。

図８ｂを参照すると、デバイスは、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４をさらに備え、第２のチャンバ１４は、その半径方向最外部分に配置されたポート１６を有する。上述のように、ポート１６は、第２のチャンバ１４の半径方向最内部分の半径方向外側にある第２のチャンバ１４の任意の場所に配置することができる。言い換えれば、ポート１６は、チャンバ１４の半径方向最内部分以外の第２のチャンバ１４の任意の場所に配置することができる。第２のチャンバ１４は、第２のチャンバ内外への唯一の流体流路がポート１６を経由する流体流路であるように構成される。例えば、第２のチャンバ１４は、通気孔なしであり得る。

一部の実施形態では、上述したように、液体は第２のチャンバに入らない場合もある。この場合、第２のチャンバのポートは、第２のチャンバの任意の場所に配置することができる。

ここで、第１のチャンバ４の部分間の液体の流れを、図８ａおよび図８ｂを参照して説明する。

使用時には、第１のステップとして、デバイス２を回転させて、遠心力の作用下で入口６を介して第１のチャンバ４に液体を移送する。液体は、混合部７８内に流入し、その後、導管構造体１８内に流入する。液体が導管構造体１８内に流入すると、気体は導管構造体１８に沿って変位し、さらに第２のチャンバ１４内に変位し、そこで閉じ込められる。オーバーフロー部８２にオーバーフローする前の第１のチャンバの混合部７８および計量部８０に収容され得る総体積よりも大きい液体体積が混合部７８、第１の導管構造体１８、および場合によっては第２のチャンバ１４内に収容されるまで、デバイスは回転される。

次いで、デバイス２を減速または停止させ、その結果、第２のチャンバ内の気体が膨張できるようになり、これにより、導管構造体１８に沿って第１のチャンバ４に向けて液体を押し戻す。デバイス２の回転周波数は、第１のチャンバ４内の液位が水準９１０を超えて進まず（図８ａおよび図８ｂ参照）、したがって計量部８０内にオーバーフローしないように制御される。

次いで、液体を混合するために、導管構造体１８に沿って前後に、場合により第１のチャンバおよび第２のチャンバ内外に液体を移動させるために、デバイス２を１回以上加速および減速できる。液体が十分に混合されると、デバイス２はさらに減速される。ここでも、第２のチャンバに閉じ込められた気体が膨張し、導管構造体に沿って第１のチャンバ４に液体を押し戻す。デバイスは、混合部および計量部に収容され得る液体の総体積よりも大きな体積の液体を第１のチャンバ４に戻すことができるように、十分に減速される。その結果、液体は、水準９１０を越えて進み、計量部８０内、その後オーバーフロー部８２内にオーバーフローする。上述のように、計量部は、計量部が充填される際に液体を保持するように構成される。

液体は、計量部８０からオーバーフロー部８２内へとオーバーフローし、その結果、計量部８０内の液体は、明確に規定された体積を有する。次いで、この体積は、出口８８を介して計量部（および第１のチャンバ４）から抽出され、デバイス内のさらなるプロセスで使用され得る。

図９を参照すると、血液を血漿と細胞形質成分とに分離する（または多相液体を異なる濃度の複数の相に分離する）のを助けるように構成された構造体が記載されている。この構造は、回転軸２８を中心に回転するように構成されたデバイス２上に設けられている。第１の空洞、具体的にはチャンバ４は、サンプル注入口８０４と連通しており、サンプル注入口８０４を介して、例えば血液サンプルが、例えばユーザによってデバイスに挿入される。第１のチャンバ４は、オーバーフロー部８０６を含む。オーバーフロー部８０６は、半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、その後、第１の半径方向位置から半径方向外側にオーバーフロー部８０６まで延びる、第１のチャンバ４の壁の一部分によって、第１のチャンバ４の残りの部分から分離される。オーバーフロー部は、正確な体積の血液の計量を助けるために設けられている。第１のチャンバ４は、第１の導管部分８４２に接続されたポート８２８を有する。第１の導管部分は、蛇行部８３２を含む。第１の導管部分８４２は、接合部８１４において、第２の導管部分８２６に接続され、第２の導管部分８２６は、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４のポート８１０に接続される。
第２のチャンバ１４は、分離部８０８と、オーバーフロー部８００と、を備え、オーバーフロー部８００は、複数の支持ピラー８０２を含む。オーバーフロー部８００は、分離部８０８から半径方向内側に第２の半径方向位置まで延び、その後、第２の半径方向位置から半径方向外側にオーバーフロー部８００まで延びる、第２のチャンバの壁の一部分８１２によって、第２のチャンバ１４の分離部８０８から分離される。分離部８０８は、第２の部分８４０の半径方向外側に第１の部分８３８を有し、第１の部分８３８は、第２の部分８４０よりも大きい、円周方向の広がりを有する。第１の部分と第２の部分との間の円周方向の広がりには、段階的な変化がある。第２の部分の円周範囲がより大きいのは、同じ半径方向の広がりを有する第２のチャンバに対して、分離部（より広くは第２のチャンバ１４）の体積をより大きくするためである（半径方向の広がりは、特に半径方向において、デバイス２上の空間が限られていることにより制限され得る）。分離部も同様に他の形状を有し得ることを理解されたい。例えば、分離部の円周方向の広がりは、オーバーフロー部８００の円周方向の広がりと同様に、半径方向に直線的に増加してもよい。

第１の導管部分８４２と第２の導管部分８２６とは、接合部８１４において第３の導管部分８１８に接続される。第３の導管部分８１８は、計量チャンバ８１６のポート８３０に接続されている。このようにして、第２の導管部分および第３の導管部分は、第２のチャンバ１４と計量チャンバ８１６との間に流体連通経路を提供する。ポート８３０は、ポート８２８と同じ径方向位置にあるが、ポート８２８の半径方向内側にあってもよいし、ポート８２８の半径方向外側にあってもよい。ポート８３０は、第１の回転周波数で回転する場合に、液体が導管構造体８４２、８２６を介して第２のチャンバ１４内に流れ、ポート８３０を通って流れないように配置される。

計量チャンバ８１６はまた、計量部８２２から半径方向内側に第３の半径方向位置まで延び、その後、第３の半径方向位置から半径方向外側にオーバーフロー部８２０まで延びる、計量チャンバの壁の一部分によって、計量部８２２から分離されるオーバーフロー部８２０を有する。部分８２２はまた、出口導管８３６に接続された出口ポート８３４を含む。

第１のチャンバ４および計量チャンバ８１６のそれぞれは、内部空気回路８２４に接続されている。

一部の実施形態では、デバイス２は、オーバーフロー部８００、８０６、および８２０のうちの１つ以上を含まない場合があることを理解されたい。特に、第２のチャンバ１４は、オーバーフロー部８００を含まない場合がある。そのような実施形態では、ポート８１０が細胞形質成分と血漿との界面の半径方向内側に位置する限り、第２のチャンバ１４内において、血液サンプルは依然として各成分へと分離され得る。

図９ａ、図９ｂ、図９ｃ、および図９ｄを参照して、図９に示されるような構造体内の液体の流れを説明する。

第１のステップとして、サンプル、例えば血液サンプルが、例えばユーザによって、注入口８０４を介してデバイス２に挿入される。すると、血液サンプルは、図９ａに示すように、第１のチャンバ４内に流入する。

図９ｂを参照すると、次いで、デバイス２は、第１の回転周波数で回転され、遠心力の作用下で、ある体積のサンプルがオーバーフロー部８０６内にオーバーフローし、第１のチャンバ４に保持された部分が第１の導管部分８４２内を第２のチャンバ１４に向けて流れる。液体が流れると、第１の導管構造体内の気体が導管構造体に沿って奥へ変位する。液体が接合部８１４を通過すると、液体の流れによって変位した気体はもはや（内部空気回路８２４に接続されている）計量チャンバ８１６内へと逃げることができなくなる。そのため、液体が接合部８１４を通過すると、気体は第２のチャンバ１４に閉じ込められ、液体が流れるにつれて、第２のチャンバ１４に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。次いで、第２のチャンバ内の気体が膨張し、これにより第２の導管部分８２６に沿って液体を押し戻すように、デバイスを減速または停止させることができる。第２の導管部分８２６に沿って液体を前後に移動させるために、この加速および減速プロセスを繰り返すことができる。一部の実施形態では、第２の導管部分８２６は、１種以上の乾燥試薬を収容でき、１種以上の乾燥試薬を液体中に再懸濁させるために、前後の動きが有利であり得る。ただし、減速および再加速のステップは任意であり、実行されない場合があることを理解されたい。

遠心力の作用下で、液体は第２のチャンバ１４に流入し、液体の一部はオーバーフロー部８００にオーバーフローする。

図９ｃを参照すると、血液の成分を分離するためにデバイス２が回転される。遠心力の作用下で、より高密度である細胞形質成分は、第２のチャンバ１４の半径方向最外部分に沈降し、血漿は、細胞形質成分の半径方向内側に沈降する。

第２のチャンバ１４のポート８１０は、細胞形質成分と血漿との間の界面の半径方向内側に配置されるように構成される。様々な計量段階がオーバーフロー部８０６、８００によって助けられ、第２のチャンバ１４の分離部８０８内の血液の体積が分かる。したがって、デバイスは、第２のチャンバ１４のポート８１０の位置が、細胞形質成分と血漿との界面の半径方向内側になるように設計することができる。特に、ポート８１０は、細胞から構成され得る部分が最大である血液サンプルで、既知体積の血液について、細胞形質成分と血漿との界面の仮想位置の半径方向内側に配置される。

図９ｄを参照すると、次いで、デバイスは減速または停止され、第２のチャンバ１４に閉じ込められた気体が膨張する。その結果、ポート８１０の半径方向内側にある分離部８０８内のあらゆる液体が、第２の導管部分８２６内に押し戻される。有利なことに、第２のチャンバ１４から押し出された液体は血漿であり、細胞形質成分は、第２のチャンバ１４のポート８１０の半径方向外側の部分に閉じ込められる。

第２のチャンバ１４のオーバーフロー部８００内の液体もまた、第２のチャンバ内に閉じ込められ、閉じ込められた気体の膨張によって第２のチャンバから押し戻されることはない。

上述のように、血漿は、第２のチャンバ１４外、さらに第２の導管部分８２６内へと押し出される。接合部８１４において、血漿は、その後、第１の導管部分８４２内に流れ込み、第１のチャンバ４に戻るように流れ、また計量チャンバ８１６に向けて第３の導管部分８１８内に流れ込む。有利なことに、第１の導管部分８４２の流体力学的抵抗は、第３の導管部分８１８の流体力学的抵抗よりも大きくなるように構成される。これは、例えば、蛇行部８３２を使用するなどして、導管８４２の断面を縮小することによって、または導管８４２を長くすることによって容易にされる。そのため、液体が第１のチャンバ４に到達する前に、液体は計量チャンバ８１６に到達する。

液体は、計量チャンバ８１６の部分８２２に入り、ある体積の液体がオーバーフロー部８２０にオーバーフローする。このように、明確に規定された体積の血漿が部分８２２に保持され、デバイス内におけるさらなるプロセスに使用できる。

この構造体は、上述または後述の任意の他の構造体と組み合わせることができることを理解されたい。例えば、図９を参照して説明した構造体を使用して、本明細書に記載の方法のいずれかに従って、後に別の液体または１種以上の乾燥試薬と混合することができる、明確に規定された体積の血漿を分離できる。

上述の構造体は、血液サンプルをその成分に分離することに関連して説明してきたが、多相液体を異なる密度の様々な相に分離するためにも同様に使用できる。上述の構造体は、液体中に懸濁した粒子を沈降させるためにも使用できる。

上述のように、本開示に記載された原理のいくつかは、液体の体積を計量するために使用されてもよい。言い換えれば、この原理は、明確に規定された体積の液体を、それよりも多量の液体から抽出するために使用され得る。有利なことに、抽出される体積は、デバイスの回転周波数を制御することによって制御できる。ここで、この目的のために使用され得る一部のデバイスおよび方法を、図１０ａ〜図１０ｇを参照して説明する。

図１０ａを参照すると、第１のチャンバ４は、計量サイフォンとして作用する出口導管９１８に接続され、例えば図１に示すサイフォンバルブ１０に置き換わる出口ポート９１６を備えることができる。一部の実施形態では、出口ポート９１６は、図１０ａに示すように、第１のチャンバ４の半径方向最外部分に配置される。他の実施形態では、出口ポート９１６は、液体が遠心力によって駆動されて出口ポート９１６を通り抜けることができるように、第１のチャンバ４の他の場所、例えば、第１のチャンバ４の側壁に配置される。

出口導管９１８は、下流側空洞、特に下流側チャンバ９２２の入口９２０に接続される。出口導管９１８は、第１の屈曲部９２４を含む。第１の屈曲部は、半径方向において、第１のチャンバ４の半径方向最外部分と、第１のチャンバ４の半径方向最内部分と、の間に配置される。出口導管はまた、第１のチャンバ４の出口ポート９１６の半径方向外側に配置された第２の屈曲部９２８を含む。

一部の実施形態では、導管９１８は、出口ポート９１６から半径方向外側に第２の屈曲部９２８まで延び、かつ第２の屈曲部９２８から半径方向内側に第１の屈曲部９２４まで延びる。出口導管９１８は、第１の屈曲部９２４から半径方向に外側に下流側チャンバ９２２の入口９２０まで延びる。よって、第２の屈曲部は第１の屈曲部の上流にある。他の実施形態では、第２の屈曲部は、第１の屈曲部の下流にある。下流側チャンバ９２２は通気孔を有する。

図１０ｂ、図１０ｃ、および図１０ｄを参照して、図１０ａに示す構造体内の遠心力駆動の液体の流れを説明する。

まず、上流の液体ハンドリング構造体（チャンバなど）から入口６を介して第１のチャンバ４内に液体を移送するために、デバイス２は、第１の回転周波数で回転される。液体は、導管構造体１８および第２のチャンバ１４内において、ある体積の気体を通気孔３０から遮断する。液体はまた、第１のチャンバ４から出口導管９１８に入り、第１のチャンバ４内の液位と同じ液位まで出口導管９１８を充填する。第１のチャンバ４内の液位が出口導管９１８の第１の屈曲部９２４の半径方向最内部分の半径方向外側にあるように、構造体（特に、例えば、第１のチャンバ４、入口６、出口導管９１８など）の寸法が構成される、および／またはデバイスの回転周波数が選択される。このように、液体は出口導管に入るが、出口導管９１８の第１の屈曲部９２４を横断しない。

図１０ｂを参照すると、液体は遠心力の引き続く作用下で、第１のポート１２を介して第１のチャンバ４から導管構造体１８に流れる。第１のチャンバ４から液体が導管構造体１８内にさらに流入すると、導管構造体１８内の気体は、導管構造体に流入する液体によって変位し、導管構造体に沿って第２のチャンバ１４内に押しやられる。第２のチャンバ１４に向けて液体が流れると、気体が圧縮され、チャンバ１４に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。

図１０ｃを参照すると、次いで、デバイスは、第１の回転周波数未満の第２の回転周波数に減速される。その結果、第２のチャンバ１４および導管構造体１８に閉じ込められた気体が膨張し、第１の導管構造体１８に沿って第１のチャンバ４内に液体を押し戻す。その結果、第１のチャンバ４内の液体の充填水準が上昇する。第２の回転周波数が十分に高く、第１のチャンバ４内の充填水準が出口導管９１８の第１の屈曲部９２４の半径方向最内部分の半径方向外側の水準に維持される場合、液体は第１の屈曲部を横断しない。次いで、第１のチャンバ４から第１の導管構造体１８内に液体を押し戻して、閉じ込められた気体を再び圧縮するために、回転周波数を再び上昇させることができる。

液体を前後に移動させて、例えば液体を混合するために、このように回転周波数を複数回減少および増加させることができる。このように混合することは、例えば図３ａ、図３ｂ、図４、図５、図６、図７ａ、および図７ｂを参照して説明した実施形態に従って、第１のチャンバ４および第２のチャンバ１４の一方または両方が複数のポートを有する場合に、特に効果的である。一部の実施形態では、この混合工程を省略することができる。

デバイスが、第１のチャンバ４内の液位が出口導管９１８の第１の屈曲部９２４の半径方向内側（または少なくとも同じ半径方向位置）まで上昇するのに十分低い回転周波数までデバイスが減速される場合、導管構造体１８（および場合により第２のチャンバ１４）から第１のチャンバ４内に液体が移動した結果、出口導管９１８内の液体は、結果として発生するサイフォン作用により、屈曲部９２４を横断し、下流側チャンバ９２２内に流れ込む。

液体は、液体出口９１６に液体がなくなるまで、遠心力の作用下で、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２内へと流れ続ける。以下に説明するように、液体出口９１６に液体がなくなる瞬間、また結果として、出口導管９１８内の液体が導管構造体１８内の液体から分離される瞬間は、デバイス２の回転周波数を制御することによって制御できる。

出口導管９１８内の液体が第１の屈曲部９２４を横切ると、デバイス２の回転周波数は、次のいずれかとなり得る。
−一定の値で維持される、
−増加させる、または
−減少させる。

回転周波数が一定の値に維持される場合、遠心力の作用下で、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２内へと液体が流れる。液体が第１のチャンバ４から流出すると、上流側チャンバ、導管構造体１８、および液体が第２のチャンバ１４に存在する場合は第２のチャンバの液柱が下がる。したがって、この減少した液柱に作用する遠心力は、閉じ込められた気体の圧力とはもはや釣り合わず、したがって、液体は、導管構造体１８から第１のチャンバ４内に移動して戻って、圧力を平衡させる。このプロセスは、一定の周波数での回転下で続けられ、その際、液体は、第１のチャンバ４から下流側チャンバ内に移動し、かつ液体は、導管構造体１８から第１のチャンバ４内に移動して戻る。

出口ポート９１６の半径方向内側にある上流側チャンバ４内に液体が存在する（そして一定速度で回転が継続される）限り、液体は、上流側チャンバ４から下流側チャンバ９２２内に流れる。第１のチャンバ４に逆流して上流側チャンバの液位を上げるために利用できる、導管構造体１８および第２のチャンバ１６内に存在する液体の体積は有限であるため、上流側チャンバ４の液体は最終的になくなる。しかしながら、回転が継続される限り、一部の液体は、導管構造体１８（および場合によっては第２のチャンバ１４）に保持される。

第１のチャンバ４の液体がなくなる時点で、導管構造体１８内の液体（および場合により第２のチャンバ１６内の液体）は、もはや出口導管９１８内の液体に接続されず、出口ポート９１６には、液体がなく、その結果、空気が、第１のチャンバ４から出口導管９１８に入る。出口ポート９１６が、第１のチャンバ４の半径方向最外部分に配置されず、その代わりに、第１のチャンバ４の半径方向内側、例えばチャンバ４の側壁に配置される実施形態では、このことは、第１のチャンバ４内の液位が出口ポートの半径方向位置を下回ると発生することを理解されたい。

液体が第１の屈曲部９２４を横切り、デバイス２の回転周波数を増加させた場合、より多くの液体が第１のチャンバ４から第１の導管構造体１８内に流れ、第２のチャンバ１４に閉じ込められた気体がさらに圧縮される。それと同時に、液体はまた、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２内へと流れる。したがって、第１のチャンバ４内の液体充填水準は、回転周波数が一定の値に維持されるシナリオと比べると、より速く低下する。その結果、導管構造体１８内の液体と出口導管９１８内の液体とがより早く分離される（そして、上流側チャンバ１４から出口導管９１８に空気が入る）。したがって、全体では、回転周波数が一定の値に維持されるシナリオに比べて、第１のチャンバ４から下流側チャンバ内への液体の移送量が少なくなる。このようにして、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２に移送される液体の量は、回転周波数を増加させることによって減少させることができる。

下流側チャンバ９２２への液体の移動速度が、回転周波数を増加させた場合により高くなり得ることと、構造体の設計（例えば、構造体の寸法の選択）、および例えば計算またはシミュレーションによる、様々な回転周波数の決定において、このことを考慮する必要があることと、を理解されたい。

液体が第１の屈曲部９２４を横切り、デバイス２の回転周波数を減少させた場合、第２のチャンバ１４に閉じ込められた気体が膨張し、第１の導管構造体１８内の液体が第１のチャンバ４内に押し戻される。このように、液体が第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２内に流れると、第１のチャンバ４内の液体は、第２のチャンバからの液体で補充される（回転周波数が一定のレベルに維持される場合よりも速くなる）。したがって、第１のチャンバ４内の液体の充填水準は、維持することも、増加させることも、減少させることもできる（ただし、減少されるのではなく一定の値に維持される場合よりも遅い回転周波数で）。その結果、出口ポート９１６から液体がなくなる瞬間が先に延ばされ、全体で、より多くの液体が第１のチャンバ４から下流側チャンバ４内に移される。このようにして、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２に移送される液体の量は、回転周波数を減少させることによって増加させることができる。ここでも、下流側チャンバ９２２への液体の移動速度が、回転周波数を減少させた場合により低くなり得ることと、構造体の設計（例えば、構造体の寸法の選択）、および例えば計算による、様々な回転周波数の決定において、このことを考慮する必要があることと、を理解されたい。

下流側チャンバ９２２内に移送される液体の体積は、デバイスの回転プロトコル（周波数および場合により各周波数での時間）を制御することによって制御できる。このようにして、説明された構造体は、可変体積計量構造体として機能する。

本明細書に記載された様々な特徴は、上述の可変体積計量構造体と組み合わせて実施することができ、その一部の例は、以下の通りであることを理解されたい。
−図３ａ、図３ｂ、図４、および図５を参照して説明したような第１のチャンバおよび第２のチャンバの一方または両方の複数のポート
−図６を参照して説明したような第２のチャンバ内の試薬
−図７ａおよび図７ｂを参照して説明したような第２のチャンバの様々な構成
−図１１ａ、図１１ｂ、および図１１ｃを参照して説明したような試薬（複数可）
−図１２を参照して説明したような蛇行構造体
−図１３、図１４、または図１５を参照して説明したような第２のチャンバ内の液体保持部分
−図１６、図１７、図１８、図１９ａ、または図１９ｂを参照して説明した構造体のいずれか

ここで、図１０ｅを参照して、図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、および図１０ｄを参照して上述した構造体の実装について説明する。類似の部品には類似の参照番号が付されている。第１のチャンバ４は、上流の液体ハンドリング構造体（図示せず）に接続された入口６と、内部空気回路（図示せず）に接続された通気孔３０と、を備える。

第１のチャンバ４は、複数のポート１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、および１２ｆを備える。ポートは、第１の導管構造体１８に接続されている。複数のポートのそれぞれは、半径方向に整列した導管部分に接続され、これらの導管部分は、それぞれが円周方向に整列した導管部分１００２に接続される。次に、導管部分１００２は、フォーク構造体１０００に接続され、フォーク構造体１０００は、共通導管部分１００６に接続される。共通導管部分１００６は、第２の円周方向に整列した導管部分１００８に接続され、導管部分１００８は、複数の半径方向に整列した導管部分に接続され、導管部分のそれぞれは、第２のチャンバ１４の複数のポート１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、および１６ｅのうちの１つに接続される。次に、導管構造体１８は、基本的に、図３ａ、図３ｂ、図４、および図５を参照して説明した構造体と同様の方法で構成されている。第１のチャンバ４の出口ポート９１６は、第１の屈曲部９２４と第２の屈曲部９２８とを含む出口導管９１８に接続される。出口導管９１８は、下流側チャンバ９２２の入口９２０に接続される。デバイス２は、第１のチャンバ４から下流側チャンバ９２２内への液体の流れによって変位する気体が第１のチャンバ４に入ることができるようにする、空気チャネル１０１０をさらに備える。一部の実施形態では、デバイス２が空気チャネル１０１０を備える代わりに、第１のチャンバ４および下流側チャンバ９２２のそれぞれが、デバイス２の外部の大気と連通していてもよい。他の実施形態では、上流側チャンバ４および下流側チャンバ９２２は、内部空気回路に接続される。

本明細書に記載されている液体ハンドリング構造体（様々なチャンバ、空洞、導管など）は、基板に成形または型押しされる。次いで、カバーフォイルが基板に取り付けられてチャンバおよび他の構造体を形成する。第１のチャンバ４、第２のチャンバ１４、および下流側チャンバ９２２のそれぞれは、基板（キャリアディスクと呼ぶ場合もある）に封止されたカバーフォイルを支持するための複数のピラー１０１２を含む。ピラーは、ディスクの一方の面から他方の面へ、回転軸に平行または略平行に延びる。

図１０ｅと同様の符号が同様の要素に付けられ、明確にするためにピラー１０１２が省略されている図１０ｆを参照してこれから説明する別の実装では、ピラー１０１２の一部が延長されたピラー１０１４に置き換えられ、その結果、屈曲部９２４の領域において、間に岩盤にできる割れ目のような空間が残り、これにより、第１のチャンバ４の第１の領域であって、延長されたピラー１０１４とその間の空間とによって第１のチャンバ４の断面が狭まる、第１の領域と、半径方向において、延長されたピラー１０１４とポート１２ａ〜１２ｆとの間にある第１のチャンバ４の第２の領域と、の間の差が強調される（明確にするために一部のみに符号を付けてある）。これは、導管９１８のプライミングの一貫した制御を容易にする。それは、第２の領域と比較して、第１のチャンバ４内の液体の充填水準が、第１の領域の第１のチャンバ４内の液体体積に対してより敏感であるためである。言い換えれば、液体が第１のチャンバ４に移されると、最初はチャンバ４の第２の領域（ピラー１０１４の半径方向外側）を満たし、液体がチャンバ４の円周方向のすべての広がりを占めるために、チャンバ４を充填するにつれて、チャンバ４内の液体の充填水準は、比較的ゆっくりと上昇する。充填水準がチャンバ４の第１の領域に達すると（つまり、ピラー１０１４の半径方向の位置に達するまで上昇した場合）、チャンバ４内の液体の充填水準は、（液体が第１のチャンバ４の第２の領域にのみ存在した場合の液体の充填水準の上昇する速度と比較して）より速く上昇する。このようにして、第２の領域と比較して、チャンバ４内の充填水準が、第１の領域の第１のチャンバ４内の液体体積に対してより敏感になる。

図１０ｅの実施形態と比較して、図１０ｆの第２の領域は、第１のチャンバ４の体積の大部分を占めることが分かり、その結果、導管９１８（第２の領域）および液体で満たされると、導管９１８が体積のわずかな変化（第１の領域）により確実かつ迅速にプライミングされるトリガ領域をプライミングすることなく比較的安全に、液体体積が第１のチャンバ４の内外に移動できる領域が存在する。

図１０ａから図１０ｆを参照して説明した原理を利用し、特に図１０ｅまたは図１０ｆのトリガ領域内で組み合わせることができるデバイスのさらなる実施形態を、図１０ｇを参照して以下に説明する。図１０ｇに示す構造体は、図１０ａに示す構造体と共通の複数の特徴を有するが、ある意味で異なり、このことを以下に説明する。（図１０ａと図１０ｇとの間で）類似の部品には類似の符号が付されており、これらの類似の部品の説明はここでは繰り返さない。

図１０ａに示すデバイスは、第１のチャンバ４と、第２のチャンバ１４と、第１のチャンバと第２のチャンバとを接続する導管構造体１８と、を備える。図１０ｇの実施形態では、デバイス２は、第１の空洞５と、第２の空洞１５と、を備える。第１の空洞と第２の空洞とは、ポート１３によって接続され、かつ共通壁１７によって分離されている。実際には、第１の空洞５は、図１０ａに示す構造体の第１のチャンバ４の機能を果たし、第２の空洞１５は、第２チャンバ１４の機能を果たすが、図１０ａの構造体の導管構造体１８は省略されている。

図１０ｇに示すデバイス内の液体の流れは、図１０ａに示すデバイスの液体の流れとほとんど同じである。使用時には、デバイス２を回転させて、入口６を介して第１の空洞５に液体を移す。一部の液体は、第１の空洞から第２の空洞１５に流れ、第２の空洞１５内において、ある体積の気体を密閉する。一部の液体は、第１の空洞５から出口導管９１８に流れ、第１の空洞５内の液位と同じ液位まで出口導管９１８を充填する。

遠心力の作用下で、液体が第１の空洞５内に移送され続けると、より多くの液体が第１の空洞から第２の空洞１５内に押し込まれ、したがって、第２の空洞内に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。第１の空洞５が充填されるにつれて、第１の空洞５内の液位（ひいては、出口導管９１８内の液位）は、出口導管９１８の第１の屈曲部９２４の半径方向内側に上昇しないことが保証される。

その後、デバイスの回転周波数を減少させる。その結果、第２の空洞１５内に閉じ込められた気体は膨張し、第２の空洞１５内の液体を第１の空洞５内に押し戻す。これにより、第１の空洞内の液位が上昇する。デバイスが、第１の空洞５内の液位が出口導管９１８の第１の屈曲部９２４の半径方向内側（または少なくとも同じ半径方向位置）まで上昇するのに十分低い回転周波数までデバイスが減速される場合、出口導管９１８内の液体は、結果として発生するサイフォン作用により、屈曲部を横断し、下流側チャンバ９２２内に流れ込む。

図１０ｂ、図１０ｃ、および図１０ｄを参照して上述したように、下流側チャンバ９２２内に移送される液体の体積は、デバイス２の回転周波数を制御することによって制御できる。

図１０ａから図１０ｇに示すデバイスおよび方法は、液体の体積の計量に関する。上述の実施形態のいずれかまたはすべてに適用可能であり得るが、計量実施形態に必ずしも限定されるものではない、追加の構造体および方法を以下に説明する。

本明細書に記載された様々な特徴は、上述の可変体積計量構造体と組み合わせて実施することができ、その一部の例は、以下の通りであることを理解されたい。
−図３ａ、図３ｂ、図４、および図５を参照して説明したような第１のチャンバおよび第２のチャンバの一方または両方の複数のポート
−図６を参照して説明したような第２のチャンバ内の試薬
−図７ａおよび図７ｂを参照して説明したような第２のチャンバの様々な構成
−図１１ａ、図１１ｂ、および図１１ｃを参照して説明したような試薬（複数可）
−図１２を参照して説明したような蛇行構造体
−図１３、図１４、または図１５を参照して説明したような第２のチャンバ内の液体保持部分
−図１６、図１７、図１８、図１９ａ、または図１９ｂを参照して説明した構造体のいずれか

図１１ａを参照すると、導管構造体１８は、第１の試薬チャンバ３６を含み得る。試薬チャンバは、第１の試薬チャンバ３６の半径方向最外部分に配置された第１のポート３８を有する。第１の試薬チャンバ３６は、１種以上の乾燥試薬４０を収容する。

上述のように、液体は、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ４から導管構造体１８に沿って流出する。試薬チャンバ３６のポート３８の位置により、試薬チャンバ３６は、半径方向最外部分から半径方向内側に充填される。そのため、導管構造体１８および第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４内の気体は、液体の流れによってさらに半径方向内側に押される。

図１１ｂを参照すると、導管構造体は、第１の試薬チャンバ３６と、第２の試薬チャンバ４２と、を含み得る。第２の試薬チャンバ４２は、第２の試薬チャンバ４２の半径方向最外部分に配置された第２のポート４４を有する。第２の試薬チャンバ４２は、１種以上の乾燥試薬４６を収容する。第２の試薬チャンバ４２内の１種以上の試薬４６は、第１の試薬チャンバ３６内の１種以上の試薬４０と同じであっても異なっていてもよい。試薬の例は、粒子、緩衝液、塩、糖、生物学的に活性な要素（抗体、酵素など）およびポリマーである。

図１１ｂに示すように、第２の試薬チャンバ４２は、第１の試薬チャンバ３６と直列に導管構造体１８によって接続される。そのため、第１の空洞、具体的にはチャンバ４からの液体は、導管構造体１８の第１の部分を通って第１の試薬チャンバ３６内に流入し、次いで導管構造体１８の第２の部分を通って第２の試薬チャンバ４２内に流入する。

図１１ｃを参照すると、一部の実施形態では、第２の試薬チャンバ４２は、導管構造体１８の分岐によって、第１の試薬チャンバ３６と並列に接続されている。具体的には、導管構造体１８は、第１の分岐４８と、第２の分岐５０と、に分岐する。第１の試薬チャンバは、第１の分岐４８上に配置され、第２の試薬チャンバは、第２の分岐５０上に配置される。

第１のチャンバ４から導管構造体１８を通って流れる液体は、第１の分岐４８と第２の分岐５０とを同時に、続いて第１の試薬チャンバ３６と第２の試薬チャンバ４２とを同時に充填する。上述のように、第１の試薬チャンバおよび第２の試薬チャンバは、１種以上の試薬を収容できる。これらは、チャンバ同士で同じであっても異なっていてもよい。
図１２を参照すると、導管構造体１８は、蛇行導管５２を含み得る。言い換えれば、導管構造体１８の一部分が、複数の屈曲部を含み得る。蛇行部分はまた、蛇行形状を有するものとして説明できる。

そのような蛇行導管の目的は、液体が導管に沿って流れるときに液体を混合することである。導管内の多数の屈曲によって容易になる、より長い経路のおかげで、導管内にどの時点においてもより多くの体積の液体を収容できる。これは、液体が第２の空洞、具体的には第２チャンバに入らないようにデバイスが構成されている場合に特に有利である。そのような実施形態の２つの例が図７ａおよび図７ｂに示されており、これらの実施形態では、図１２に示すように、導管構造体１８は蛇行導管を備えていてもよい。

一部の実施形態では、導管構造体１８は、１種以上の試薬、例えば１種以上の乾燥試薬を収容できる。これらは、蛇行導管５２および／または導管構造体１８の他の場所に配置できる。

上述のように、デバイスは、遠心力の作用下で、液体が第１のチャンバから導管構造体内に流れるように回転される。複数の要因に応じて、液体は第２のチャンバに入る場合も入らない場合もある。液体が第２のチャンバに入る場合、第２のチャンバ内になんらかの液体を保持することが望ましい場合がある。特に、第２のチャンバは、検出チャンバとして構成され得る。保持された液体および／またはその特性を検出することができる。

図１２〜図１４を参照すると、第２のチャンバ内になんらかの液体が保持される実施形態が記載されている。

これらの実施形態は、上述の実施形態と共通の一部の特徴（例えば、第１のチャンバおよび第１のポート）を有し、これらの特徴については、ここでは繰り返し説明しない。特に図３ａ、図３ｂ、図８ａ、図８ｂ、図１１ａ、図１１ｂ、図１１ｃ、および図１２に関連する上述の開示は、これから記載する実施形態に同様に適用可能であり、特定の実施形態においてそれと一致することを理解されたい。

図１３を参照すると、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４は、ポート１６の半径方向外側に液体保持部分５６を含む。したがって、液体保持部分と第２のポート１６との間に配置された第２のチャンバ１４の壁５４は、第２のチャンバ１４の半径方向最外部分の半径方向内側にポート１６まで延びる。

上述の実施形態のように、第２のチャンバ１４は、第２のチャンバ１４へ出入りする唯一の流体流路が第２のポート１６を経由する流体流路であるように構成され、したがって、空気によるガスバラストを収容するように構成された、空気によるガスバラスト構造体として機能する。

一部の実施形態では、第２のチャンバ１４は、検出チャンバとして構成される。特に、第２のチャンバ１４の外面は、一条の光線を透過するように構成されている。例えば、外面は透明であっても半透明であってもよい。一部の実施形態では、デバイス２はまた、液体保持部分５６の両側に配置された一対のプリズム５００を備える。これらは、プリズムのうちの一方に入射するデバイス２の面外からの一条の光線を、一対のプリズムの他方に当たるように、デバイス２の面内に方向付けるように構成されている。次いで、一条の光線は、測定するディスクの面外に方向付けられる。

第１の導管構造体１８は、図１１ａを参照して上述したように、１種以上の乾燥試薬４０を収容する第１の試薬チャンバ３６を備える。一部の実施形態では、第１の導管構造体は、例えば図９ｂおよび図９ｃを参照して説明したように、複数の試薬チャンバを含むことができる。しかしながら、同様に、一部の実施形態では、導管構造体１８は、いかなる試薬チャンバも含まない。導管構造体１８のチャネル状部分は、１種以上の乾燥試薬を収容できる（または収容しなくてもよい）。

次に、図１３に示すように、デバイス内の液体の流れを説明する。上述の実施形態の場合と同様に、デバイス２は、第１の回転周波数で回転され、その結果、液体は、第１のチャンバ４から導管構造体１８内に流出する。液体が導管構造体１８を経て試薬チャンバ３６内に流入すると、第２のチャンバ１４の内部に閉じ込められた気体の圧力が上昇する。デバイス２の回転周波数は、液体が第２のチャンバ１４に入るのを防止するように制御される。

次いで、デバイスは、第２の回転周波数（これは、ゼロであってもよい）まで減速され、第２のチャンバ１４内に蓄積された圧力の結果として、液体が第１のチャンバ４内に押し戻される。特に液体中において試薬チャンバ３６内の１種以上の試薬を再懸濁するために、第１のチャンバ４と導管構造体１８との間で液体を複数回前後に移動させるために、加速および減速のこのプロセスを繰り返すことができる。

１回以上の加速および減速プロセスを行った後、第１の回転速度よりも大きい第３の回転速度でデバイスを回転させる。第１の（より低い）回転速度よりも第３の回転速度のときに、液体に作用する遠心力は、より大きい。その結果、液体は、導管構造体１８内をさらに奥に押しやられ、第２のチャンバ１４内に押し込まれる。液体は、第２のチャンバの半径方向最外部分（すなわち、液体保持部分）まで流れ、チャンバが充填され始める。

その後、デバイス２は、再び減速（または停止）される。第２のチャンバ１４内に蓄積された圧力は、導管構造体１８内にあるあらゆる液体を第１のチャンバに向けて押し戻す。しかしながら、第２のポートの半径方向外側（すなわち、液体保持部分５６内）の第２のチャンバ１４内のいかなる液体も、ここで第２のチャンバ内の壁部分５４によって捕捉され、第１のチャンバ４に向けて逆流しない。その代わりに、第２のチャンバ１４内にここで閉じ込められている液体と同じ体積を有する、ある体積の空気が、第２のポート１６を介して第２のチャンバから逃げる。

第２のチャンバ１４内の液体の一部分を保持することは、第２のチャンバ１４が検出チャンバとして使用される場合に有利である。よって、第２の（検出）チャンバ１４に保持された液体の特性を測定することができる。例えば、上述のように、デバイス２が一対のプリズム５００を備える実施形態では、保持された液体を通して光を照射し、チャンバから出る光の強度を測定できる。このようにして、液体の透過スペクトルが測定される、または単一または複数の測光測定が実行され、液体の１つ以上の特性が判定され得る。他の実施形態では、検出チャンバ内の液体を撮像することができる。液体の特性は、他の手段によって同様に測定できる。例えば、チャンバ１４を囲む表面は、液体保持部分５６の領域において透明であり、一条の光線は、図面の面に垂直に液体を通過する（例えば、測光または撮像のために）。

一部の用途では、液体が１種以上の試薬と混合されたならば、液体の透過スペクトルを測定することが望ましい場合がある。図１３に示す実施形態の導管構造体１８は、特に図１１ａから図１１ｃを参照して上述した方法のいずれかで１種以上の試薬チャンバを備えることができる、または試薬を導管１８自体に供給することができる。

一部の場合、液体の第１の部分をある試薬または試薬群と混合し、液体のその部分を第１の検出チャンバに導き、液体の第２の部分を別の試薬または試薬群と混合し、液体のこの部分を別の検出チャンバに導くことが望ましい場合がある。

図１４を参照すると、液体の異なる部分と異なる（または同じ）試薬との混合、およびこれらの部分の異なる検出チャンバへの方向付けを容易にする構造体が記載されている。デバイス２は、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ４と、第１の導管構造体１８と、第２の空洞、具体的には第２のチャンバ１４と、試薬チャンバ３６と（これらの機能については上述したため、ここでは繰り返し説明しない）、に加えて、第３の空洞、具体的には第３のチャンバ５８をさらに備えることができる。第３のチャンバ５８は、第１のチャンバと第３のチャンバとの間の液体の流れを案内するために、接合部６８において第１の導管構造体１８の一部分に接続された第２の導管構造体６４に接続されている。第３のチャンバ５８は、ポート６０を有し、ポート６０の半径方向外側にある液体保持部分６２と、ポート６０の半径方向内側の部分と、を含む。第２の導管構造体は、１種以上の試薬を収容する第２の試薬チャンバ７０を含む。

第２の導管構造体６４は、気体が通気孔を介して第２の導管構造体６４から逃げることができるように通気孔６６を有する。通気孔６６は、例えば内部空気回路と連通していてもよい。通気孔６６は、液体が第２の導管構造体６４に確実に到達するのを助ける。

図１４を参照して説明したように、構造内の液体の流れをここで説明する。デバイス２は、第１の回転速度で回転され、その結果、第１のチャンバ４内の液体は、チャンバからポート１２を介して第１の導管構造体１８内に流出する。液体が流れるにつれて、導管構造体内の気体は変位し、通気孔６６から逃げる。液体は、位置６８で導管接合部に到達すると、第１の導管構造体１８に沿って第２のチャンバ１４に向けて流れ続け、第２の導管構造体６４内にも流れる。液体が位置６８を通過して導管構造体１８の部分７２に流入したならば、第２のチャンバ１４内の気体と通気孔６６との間の流体流路はもはや存在しない。そのため、液体が第１のチャンバ１４に向けて流れるにつれて、第２のチャンバ１４内の気体の圧力が上昇する。

一方、液体はまた、第２の導管構造体６４に沿って流れ、同様に、液体が第２の導管構造体の分岐７４に入ったならば、第３のチャンバ５８内の気体の圧力が上昇し始める。

次いで、デバイス２を第２の回転速度まで減速（または停止）させ、その結果、第２のチャンバおよび第３のチャンバ内の気体が膨張できるようになり、これにより、それぞれの導管構造体内に液体を押し戻す。導管部分７２、７４と試薬チャンバ３６、７０との間で液柱をそれぞれ移動させるために、加速および減速のこのプロセスを繰り返すことができる。試薬チャンバ３６内の試薬と混合された液体が、チャンバ７０内の試薬と混合された液体と接触することを防止するために、これらの液体が、それぞれの導管部分７２，７４外へ移動して、第１のチャンバ４に向けて戻らないように、デバイス２の回転周波数を制御することができる。

液体がそれぞれの試薬と十分に混合されたならば、デバイス２は、第１の回転周波数よりも高い第３の回転周波数に加速される。これにより、液体が第２のチャンバおよび第３のチャンバ内にそれぞれ移送される。液体は、それぞれの液体保持部分５６、６２内に流入する。その後、デバイスが減速または停止された場合、それぞれのチャンバ内の気体は、それぞれのポートを介して逃げることができ、液体は、それぞれのチャンバの液体保持部分に閉じ込められる。次いで、第２のチャンバおよび第３のチャンバ内の液体は、例えば、液体の透過スペクトルを測定することによって、または測光を行うことによって、画像化することができる、または液体の特性を測定することができる。

上述のように、デバイス２が加速および減速されると、それぞれの導管部分７２、７４内の液体が同時に前後に移動する。しかしながら、一部の状況では、最初に液体の一部分を第１の試薬と混合し、得られた液体の特性を測定し、その後、液体の別の部分を第２の試薬と混合し、得られた液体の特性を測定することが望ましい場合がある。

図１５を参照すると、これを容易にする構造体が記載されている。この構造体は、図１４を参照して説明した構造体と類似しているため、共通の構造要素については、ここでは繰り返し説明しない。図１２および図１４に示す構造体の違いは、図１５に示す実施形態では、デバイス２が、第１の導管構造体１８と第２の導管構造体６４との間にサイフォンバルブ７６を備えることにある。

デバイス内の液体の流れを図１５を参照してここで説明する。液体は、チャンバ４から第１の導管構造体１８内へと流出する。６８における接合部において、液体は導管部分７２内へと第２のチャンバ１４に向けて流れ、また下流では、サイフォンバルブ７６に向けて流れる。しかしながら、液体の流れはサイフォンバルブ７６に達すると停止する。

デバイス２は、導管部分７２内に液体を押し戻すように、第２の回転速度まで減速される。デバイスの回転周波数が、サイフォン７６をプライミングするのに十分なまでに減少しない限り、液体はサイフォン７６の上流に保持される。次いで、デバイスを加速および減速させて、導管部分７２内の液体を前後に移動させて、第１の試薬チャンバ３６内の試薬と混合することができる。これまでのように、次いで、デバイス２をさらに加速して、液体を第２のチャンバ１４内に移送することができる。

一方、上述したように、デバイスの回転周波数が、サイフォン７６をプライミングするのに十分なまでに減少しない限り、液体はサイフォン７６の上流に保持される。例えば、検出プロセスが第２のチャンバ１４内の液体に対して実行されると、液体に作用する遠心力が、サイフォン７６内に液体を引き込むように作用する毛管力をもはや上回らないように、デバイスは、十分に減速され得る。その結果、サイフォンは、プライミングされ、液体は、サイフォン７６の頂部を超えて流れることができる。液体がサイフォン７６の頂部を横切ったならば、デバイスは再び加速されて、液体を第２の導管構造体６４内に、そして第３のチャンバ５８に向けて押し進める。次いで、加速および減速プロセスを繰り返して、チャンバ７０内の試薬と液体を混合し、その後、検出のために第３のチャンバ５８内にその液体を移す。

図１６を参照すると、液体を混合する、または液体中に１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるように構成された複数の構造体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦが記載されている。この構造体Ａ〜Ｆは、回転軸２８を中心に回転するように構成されたデバイス２上に設けられている。構造体Ａ〜Ｆのそれぞれは、以下のように複数の特徴を共通に有する。各構造体は、第１の空洞、具体的には第１のチャンバ６００を備え、第１のチャンバ６００は、液体を第１のチャンバ６００内に導入する入口６０４と、通気孔６０２と、を備える。各構造体Ａ〜Ｆは、第２のポート６１０を有する、第２の空洞、具体的にはチャンバ６０６をさらに備える。各構造体はまた、第２のポート６１０を介して、第１のチャンバ６００と第２のチャンバ６０６との間に流体流路を提供する導管構造体６０８を有する。各構造体Ａ〜Ｆの第２のチャンバ６０６の両側は、プリズム６１２である。これらのプリズムは、使用時に、一対のプリズムのうちの第１のプリズムが、第１のプリズムに入射するデバイス２の面外からの一条の光線を、第２のチャンバ６０６の一部分を通して（ひいては、チャンバのその部分に存在するあらゆる液体を通して）、一対のプリズムのうちの第２のプリズムに方向付けるように構成されている。次いで、第２のプリズムは、一条の光線を方向付けて、デバイス２の面から、一条の光線を測定できる場所へ返す。

構造体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥのそれぞれの第１のチャンバ６００は、複数のポート６１４を含む。複数のポート６１４のそれぞれは、それぞれの導管部分６１６に接続され、これらの導管部分は、多岐管６１８に接続される。明確にするために、各構造体Ａ〜Ｆ上の複数のポートのうちの１つに符号をつけ、各構造体Ａ〜Ｆの導管部分のうちの１つに符号を付けてある。

構造体Ｆの第１のチャンバ６００は、単一のポート６２０を有する。一部の実施形態では、構造体Ａ〜Ｆのいずれかの第１のチャンバ６００は、単一のポート６２０または複数のポート６１４のいずれかを有し得ることを理解されたい。

構造体ＡおよびＦの第２のポート６１０は、第２のチャンバ６０６の半径方向最内部分に配置される。構造体Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥの第２のポート６１０は、第２のチャンバ６０６の半径方向最内部分と半径方向最外部分との間にある第２のチャンバ６０６の壁に配置されている。一部の実施形態では、構造体Ａ〜Ｆのいずれかが、これらの方法のいずれかで構成された第２のポートを有する第２のチャンバを有し得ることを理解されたい。

各構造体Ａ〜Ｆもまた、混合構造体を有する。構造体Ａから始めると、導管構造体６０８は、第１の分岐構造体６２２と、第１の分岐構造体６２２と直列に接続された第２の分岐構造体６２４と、を含む。分岐構造体６２２は、分岐構造体６２４の半径方向外側にある。第１の分岐構造体および第２の分岐構造体のそれぞれは、第１の多岐管６２６および第２の多岐管６２８を備える。第１の多岐管および第２の多岐管は、複数の導管部分６３０によって接続されている。言い換えれば、導管構造体６０８は、複数の導管部分に分岐し、その後、再び１つのチャネルに再結合する。特徴６２２、６２４、６２６、６２８、および６３０のそれぞれのうちの１つは、明確にするために構造体Ａ上に符号を付けてある。

構造体Ｆは構造体Ａとほぼ同じ特徴を有する。しかしながら、上述のように、構造体Ａの第１のチャンバ６００は複数のポートを有するが、構造体Ｆの第１のチャンバ６００は単一の第１ポートのみを有する。

構造体Ｂもまた、直列に接続された第１の分岐構造体および第２の分岐構造体（６２２および６２４）を含む。構造体Ｂでは、第１の分岐構造体および第２の分岐構造体は、同じ半径方向位置を有し、円周方向に互いに隣接している。構造体Ｄは、構造体Ｂとほぼ同じ特徴を有するが、構造体Ｄでは、それぞれの第１の多岐管および第２の多岐管は、複数の導管部分６３２によって接続され、その一部は第１の多岐管６２６の複数のポートを第２の多岐管６２８の単一のポートに接続する。導管部分の一部は、第１の多岐管上の複数のポートを第２の多岐管上の複数のポートに接続する。言い換えれば、導管構造体６０８は、複数の導管部分に分岐し、その一部は、複数のサブ分岐へと分岐する。これらの分岐およびサブ分岐は、その後、単一のチャネルに再結合する。

構造体Ｅも構造体Ｂとほぼ同じ特徴を有するが、第１の分岐構造体および第２の分岐構造体の第１の多岐管および第２の多岐管６２６および６２８の接続の仕方がわずかに異なる。特に、多岐管を接続する導管は、異なる幅および深さを有する。

構造体Ｃは、第１の分岐構造体６２２および第２の分岐構造体６２４を含む。各分岐構造体は、第１の多岐管６２６および第２の多岐管６２８を備える。第１の多岐管および第２の多岐管は、第１の多岐管６２６から半径方向内側に、円周方向に延びる導管部分６５０まで延びる第１の複数の導管部分を含む、それぞれの導管配置によって接続される。各導管構成は、円周方向に延びる導管部分６５０から半径方向内側に第２の多岐管６２８まで延びる第２の複数の導管部分をさらに含む。

図１７を参照して、上述の実施形態の実施態様を組み込んだデバイス２の十分に詳細なレイアウトについてここで説明する。デバイス２は、回転軸２８を中心に回転するように構成されるディスクとして提供される。

デバイス２は、以下の特徴を有する。
−血液サンプルをデバイス２内に導入する入口７００
−分離チャンバ７０２
−分離チャンバ７０２に接続されたオーバーフロー部７０４
−入口７００とオーバーフロー部７０４とが接続された空気回路７０６
−複数のポート７１２を有する第１のチャンバ７１０（明確にするためにその一部のみに符号を付けてある）
−第１のチャンバ７１０を分離チャンバ７０２に接続するサイフォン７０８
−チャネルからなるネットワーク７１４
−第１のチャンバ７１０をチャネルからなるネットワーク７１４に接続する第１の導管構造体７１６
−例えば緩衝液を含むブリスターパックを破裂させるための構造体７１８ブリスターパックは、カバーフォイル（後述）に取り付けられる。
−ブリスターパックから緩衝液を受けるためのチャンバ７２０
−チャンバ７２０を第１のチャンバ７１０に接続するサイフォン７２２
−一連の部分７２６ａ、７２６ｂ、７２６ｃ、および７２６ｄを有するチャンバ７２６
−チャンバ７２６に接続された検出チャンバ７２８
−一対のプリズム７３０、チャンバ７２８の両側
−４つの検出チャンバ７３２ａ、７３２ｂ、７３２ｃ、および７３２ｄ、それぞれが、それぞれの導管構造体７３４ａ、７３４ｂ、７３４ｃ、および７３４ｄによってチャンバ７２６のそれぞれの部分に接続される。導管構造体７３４ａ〜ｄのそれぞれが蛇行部分を含み、蛇行部分は、それぞれ１種以上の乾燥試薬を内側に塗布される。
−４対のプリズム７３６ａ、７３６ｂ、７３６ｃ、および７３６ｄ、プリズムは、それぞれ検出チャンバ７３２ａ〜ｄの両側に配置される

これらの構造体は、基板内に成形または型押しされる。次いで、カバーフォイルが基板に取り付けられてチャンバおよび他の構造体を形成する。上に列挙したチャンバのそれぞれは、基板（キャリアディスクと呼ぶ場合もある）に封止されたカバーフォイルを支持するための複数のピラー１１０を含む。

次に、デバイス２を通る液体の流れを説明する。上述のように、デバイス２は、緩衝溶液を含むブリスターパックを破裂させるための構造体７１８を備える。ブリスターパックは、デバイス２に取り付けられるカバーフォイルに取り付けられる。動作中、圧力は、例えばユーザによってブリスターパックに加えられ、ブリスターパックを構造体７１８に対して破裂させる。ある体積の血液も、例えばユーザによって、入口７００を介してデバイス２に導入される。次いで、デバイス２を回転軸２８を中心に回転させ、遠心力の作用下で、分離チャンバ７０２内に血液サンプルを流入させる。ある体積の血液サンプルがオーバーフローチャンバ７０４内にオーバーフローする。また、遠心力の作用下で、ブリスターパックからの緩衝液は、チャンバ７２０の半径方向遠位部分に流れる。

次いで、分離チャンバ７０２内の血液をその成分、すなわち、血漿および細胞形質成分に分離するために、デバイス２を回転させる。

次いで、サイフォン７２２、７０８をプライミングできるようにするために、デバイスを減速させる（または停止させる）。サイフォンがプライミングされたならば、ある体積の血漿を、分離チャンバ７０２から第１のチャンバ７１０に移送し、またある体積の緩衝液を、チャンバ７２０から第１のチャンバ７１０に移送するために、デバイスを再度回転させる（またはデバイス２の回転周波数を上昇させる）。すると、この段階で、第１のチャンバ７１０内に緩衝液と血漿との溶液が存在する。次いで、第１のチャンバ７１０内の液体を、導管構造体７１６内に、その後チャネルからなるネットワーク７１４内に移送させるために、デバイスの回転周波数を増加させる。チャネルからなるネットワークは通気孔がないため、液体が導管構造体７１６内、その後チャネルからなるネットワーク７１４内に流入すると、チャネルからなるネットワーク内部の気体の圧力が上昇する。

チャネルからなるネットワーク７１４は、円周方向に整列された複数のチャネル９００（円周方向に整列したチャネルとも呼ばれる）と、半径方向に整列し、隣接する円周方向に整列したチャネルを接続する複数の導管部分９０２と、を含む。第１の円周方向に整列したチャネル９００ａを第２の円周方向に整列したチャネル９００ｂに接続する、第１の一式の半径方向に整列した導管部分の円周方向位置は、第２の円周方向に整列したチャネル９００ｂを第３の円周方向に整列したチャネル９００ｃに接続する、第２の一式の半径方向に整列した導管部分の円周方向位置からずらされている。半径方向に最外の円周方向に整列したチャネルは、導管構造体７１６に接続された入口９０４を有する。

一部の実施形態では、チャネル９００は、厳密に整列されていなくてもよく、実質的に位置合わせされていてもよいし、全く位置合わせされていなくてもよい。一部の実施形態では、チャネル９００のサブセットは整列されてもよく、チャネル９００のさらなるサブセットは厳密に整列されなくてもよい。同様に、一部の実施形態では、導管部分９０２は互いにオフセットしていなくてもよく、完全にまたは部分的に整列されていてもよい。一部の実施形態では、導管部分９０２のサブセットがオフセットされてもよく、導管部分９０２のさらなるサブセットが完全にまたは部分的に整列されてもよい。

次いで、デバイスは、チャネルからなるネットワーク７１４に閉じ込められた気体が膨張し、第１のチャンバ７１０内に液体を押し戻すように、再び減速される（または停止する）。液体を前後に移動させて、液体を混合するために、この加速および減速プロセスを繰り返すことができる。

次いで、サイフォン７２４をプライミングできるようにするために、デバイスをさらに減速させる。サイフォンがプライミングされたならば、緩衝液と血漿との混合溶液をチャンバ７２６に移すために、デバイス２の回転周波数を増加させる。溶液は部分７２６ａ内へ流入し、その後、部分７２６ｂ、７２６ｃ、および７２６ｄ、さらに部分７２８内にオーバーフローする。

デバイスは回転され続け、したがって、液体は導管構造体７３４ａ、７３４ｂ、７３４ｃ、および７３４ｄ内に流入する。ここで、液体は、導管構造体に収容される１種以上の試薬に遭遇する。検出チャンバ７３２ａ、７３２ｂ、７３２ｃ、および７３２ｄは通気孔なしであるため、液体が流れるにつれて、検出チャンバ内の気体の圧力が上昇する。このようにして、液体中にそれぞれ１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるために、部分７２６ａ〜ｄと導管部分７３４ａ〜ｄとの間で液体を前後に移動させるために、デバイスは、上述の方法に沿って加速および減速できる。

次いで、導管構造体７３４ａからｄに沿ってさらに検出チャンバ７３２ａ〜ｄ内に液体を進ませるために、デバイス２の回転周波数をさらに上昇させる。その後、検出チャンバ内の液体容積に対して検出プロセスを実行することができる。検出プロセスはまた、部分７２８の液体容積に対して実行することもできる。部分７２８の液体は試薬と混合されないため、例えば、較正プロセスにおける使用のために測定することができる。

図１８を参照すると、さらなるデバイスレイアウトが示されている。デバイスレイアウトの複数の機能は、図１７に示されているものと共通であり、類似の部品は図１７のように符号が付けられている。共通の機能については、ここでは詳しく説明しない。

図１６と図１８とに示すようなレイアウト間の違いは、図１８のレイアウトが図９で説明したような構造体を含むことにある。類似の部品は図９のように符号が付けられており、ここでは繰り返し説明しない。

出口導管８３６は、複数のポート７１２を介して第１のチャンバ７１０に接続される。このようにして、図９に示すような分離構造体に関連して上述した方法を使用して、例えばユーザによって、デバイス２に投入された血液サンプルから、ある体積の血漿を分離し、次いで、第１の導管構造体９１２内に誘導されて、第１のチャンバ７１０からの液体と組み合わせることができる。（例えば、第１の導管構造体７１６に収容され得る）１種以上の乾燥試薬は、例えば、第１のチャンバ７１０とチャネルからなるネットワーク７１４との間で液体を前後に移動させることによって再懸濁させることができる。次いで、液体は、上述のように、液体の１つ以上の特性が測定され得る、検出チャンバ７３２ａ、７３２ｂ、７３２ｃ、および７３２ｄ内に導かれ得る。

図１６と図１８とのレイアウト間の別の違いは、チャネルからなるネットワーク７１４の構造にある。チャネルからなるネットワークのチャネルは、異なる深さおよび幅を有し、異なる点で接続される。

図１９ａおよび図１９ｂを参照して、上述の実施形態の実施態様を組み込んだデバイス２のさらに十分に詳細なレイアウトについてここで説明する。デバイス２は、回転軸２８を中心に回転するように構成されるディスクとして提供される。

図５に概略的に示す３つの構造がレイアウトに存在する。

第１のこのような構造は、以下を備える。
第１のチャンバ４ａ
第２のチャンバ１４ａ
第１の複数のポート２０ａ
第２の複数のポート３４ａ
第１の導管構造体１８ａ

第２の構造は、以下を備える。
第１のチャンバ４ｂ
第２のチャンバ１４ｂ
第１の複数のポート２０ｂ
第２の複数のポート３４ｂ
第１の導管構造体１８ｂ

第３の構造は、以下を備える。
第１のチャンバ４ｃ
第２のチャンバ１４ｃ
第１の複数のポート２０ｃ
第２の複数のポート３４ｃ
第１の導管構造体１８ｃ

これらの構造体は、基板内に成形または型押しされる。次いで、カバーフォイルが基板に取り付けられてチャンバおよび他の構造体を形成する。上に列挙したチャンバのそれぞれは、基板（キャリアディスクと呼ぶ場合もある）に封止されたカバーフォイルを支持するための複数のピラー１１０を含む。

デバイス２はまた、以下のような複数の他の構造体を備える。
−例えば液体試薬または賦形剤を含むブリスターパックを破裂させるための構造体１１２。ブリスターパックは、カバーフォイルに取り付けられる。
−各検出チャンバの両側のプリズム１１６を有する複数の検出チャンバ１１４。上述のように、これらは一条の光線を方向付けて、ディスクの面内の液体を通すために使用される。
−細胞を溶解するための溶解チャンバ１１８
−他の構造、例えばチャンバ間で液体を移送するための複数の毛細管サイフォン１２０。

上述のように、デバイス２は、緩衝溶液を含むブリスターパックを破裂させるための構造体１１２を備える。ブリスターパックは、デバイス２に取り付けられるカバーフォイルに取り付けられる。動作中、圧力は、ユーザによってブリスターパックに加えられ、ブリスターパックを構造体１１２に対して破裂させる。また、ある体積の血液が、例えばユーザによって、毛細管作用により充填される、入口３００（サンプル処理試薬を収容してもよい）を介して、デバイス２内に、さらに遠心力によってサンプル処理チャンバ１１８内に導入される。ブリスターパックからの、試薬も含み得る液体溶液は、チャンバ４０２内に流入するが、キャピラリーバルブ４０４によってチャンバ４０２から流出することが防止される。キャピラリーバルブ４０４は、回転周波数閾値で克服されるように構成される。言い換えれば、デバイスがこの回転周波数閾値で回転される場合、液体がチャンバ４０２からチャンバ４０６に流される。次いで、デバイスは、サイフォン４００をプライミングすることを可能にするように減速（または停止）され、液体は、構造体１１８から、サイフォン４００を介してチャンバ４ｃ内に、新たに回転されて移送される。緩衝液も、サイフォン４０８を介してチャンバ４ｃに移される。

チャンバ４ｃにおいて、ブリスターパックからの緩衝液は、構造体１１８からの処理されたサンプルと接触する。血漿と緩衝液とを混合するために、２つの液体が導管構造体１８Ｃを介してチャンバ４ｃと１４ｃとの間で前後に移送される。上述のように、液体がチャンバ４Ｃからチャンバ１４ｃ内へと流出すると、チャンバ１４ｃ内の気体圧力が上昇する。次いで、チャンバ１４ｃ内の気体が膨張し、液体をチャンバ４ｃ内に押し戻すように、デバイスを減速または停止させる。上述の実施形態の一部と同様に、チャンバ４ｃは複数のポート２０Ｃを有し、チャンバ１４Ｃは複数のポート３４Ｃを有する。上述のように、これは液体の混合を容易にする。

血漿と緩衝液とが十分に混合され、結果として得られる液体を形成したならば、得られた液体をチャンバ４ｃからサイフォン４１２を介してチャンバ４１０に移す。その後、液体の一部分がチャンバ４１０からサイフォン４１４を介してチャンバ４ｂに移送される。チャンバ４ｂにおいて、得られた液体は、ブリスターパックからデバイス内に導入された別の体積の緩衝液と接触する。この体積の試薬をブリスターパックからチャンバ４ｂに到達させる液体の流れについてここで説明する。

上述のように、緩衝液は、ブリスターパックからチャンバ４０２内に流れ、その後、キャピラリーバルブ４０４を介してチャンバ４０６内に流入する。ここから、緩衝液はまた、チャンバ４１６内にもオーバーフローする。次いで、緩衝液は、サイフォン４２０を介してチャンバ４１８内に移され、その後、サイフォン４２４を介してチャンバ４２２内に移される。その後、緩衝液は、サイフォン４２６を介してチャンバ４ｂに移送される。ここで、チャンバ４１０からの結果として得られる液体と接触する。

ここで、混合のさらなるステップが必要とされる。このため、液体は、チャンバ４ｃおよび１４ｃに関して説明したように、それらを混合するために、導管構造体１８ｂを介してディスクの回転周波数を変化させることによって、チャンバ４ｂと１４ｂとの間で前後に移送される。チャンバ１４ｂは複数のポート３４Ｂを有し、チャンバ４ｂは複数のポート２０Ｂを有する。液体が十分に混合されたならば、得られた液体をチャンバ４ｂからサイフォン９１４を介してチャンバ４２８に移し、その後、構造体４３０を介してチャンバ４ａ内に移す。ここから、チャンバ４ａと１４ａとの間で液体を前後に移動させることによって混合のさらなるステップが実行される。

液体が混合されたならば、液体は、サイフォン４３４を介して検出チャンバ１１４内に移される。上述のように、プリズム１１６は、検出チャンバの両側に配置されて、ディスクの面外から、プリズム１１６のうちの一方に入射する一条の光線を、検出チャンバ、ひいては検出チャンバ内１１４の液体を通して、一対のプリズム１１６のうちの他方に導く。次いで、第２のプリズムは、一条の光線を方向付けて、面から、一条の光線を測定する場所へ返す。

上述のように、ブリスターパックからの緩衝液は、チャンバ４０２内に流入し、次いでチャンバ４０６に流入し、そこでチャンバ４１６にオーバーフローする。緩衝液はまた、チャンバ部分４４０内に流れ込み、その後、チャンバ部分４４２内に流れ込む。次いで、緩衝液は、検出チャンバ４４４を充填する。他の検出チャンバ１１４と同様に、チャンバ４４４はまた、その両側にプリズム４４６を有する。次いで、血漿および緩衝液の混合物について得られたものと同じ、（既知の）緩衝液の測定値を取ることによって、較正プロセスを実行できる。

次いで、較正された測定値を使用して、血液サンプルの１つ以上の特性を定量化することができる。

図１９ｂはまた、図１９ａに示すレイアウトを示す。

間に岩盤にできる割れ目のような空間を有する複数のピラーを含む構造体が、調整可能な計量の文脈で図１０ｅおよび図１０ｆを参照して説明された（すなわち、液の体積および液体が計量される時間が計量される計量は、デバイスの回転周波数を制御することによって制御できる）。間に岩盤にできる割れ目のような空間を有するこのようなピラーは、（調節可能な計量を容易にする特徴を含む）図１０ｅおよび図１０ｆを参照して説明された特徴の一部とは独立に使用でき、有利であることを理解されたい。調節可能な計量と併せて使用される、岩盤にできる割れ目のような空間を有するピラーの例は、図１０ｅおよび図１０ｆを参照して説明された。調節可能な計量なしで、岩盤にできる割れ目のような空間を有するピラーの実装の例は、ここで図２０を参照して説明する。

デバイス２は、上流の液体ハンドリングチャンバから液体を受けるための上流側液体ハンドリングチャンバ（図示せず）に接続された入口ポート（図示せず）を有するチャンバ１０１６を備える。チャンバ１０１６は、導管１０２０に接続された出口ポート１０１８を含む。導管１０２０は、出口ポート１０１８の半径方向内側に頂部１０２２まで延びる。チャンバ１０１６は、図２０に示す概念的破線１０２６の半径方向内側にある第１の半径方向領域１０２４を含む。チャンバ１０１６はまた、破線１０２６の半径方向外側にある第２の半径方向領域１０２８を含む。第１の半径方向領域は、第２の半径方向領域の断面積よりも小さい断面積を有する。この断面の減少は、部分的には、第１の半径方向領域におけるチャンバ１０１６の円周方向の広がりの縮小によって実現され、一部は、チャンバ１０１６内に配置されるピラー１０３０によって実現される。一部の実施形態では、この断面積の減少は、（ピラー１０３０の使用を伴わない）チャンバ１０１６のみの円周方向の広がりの減少によって実現されてもよいし、あるいはチャンバ１０１６の円周方向の広がりを減少させずに、ピラーのみの使用によって実現されてもよい（例えば、図１０ｆに示すように）。任意の数のピラーを使用できることを理解されたい。代替的または追加的に、断面積の減少は、回転軸に平行な、チャンバの深さの減少によって実現されてもよい。

チャンバ１０１６内にはまた、ピラー１０３２（明確にするために、その一部のみに符号が付けられている）が配置されている。これらのピラーは、チャンバ１０１６の側壁と共にチャンバ１０１６を画定する２つの軸方向に離間した表面を支持するという点で、チャンバ１０１６を支持している。ピラー１０３２は、ピラー１０３２の近傍のチャンバ１０１６の断面積が縮小されるという効果を有することを理解されたい。

本明細書で説明される特徴およびオプションは、図１０ｆに示す実施形態にも適用されることを理解されたい。

第１の半径方向領域の断面積は、第１の半径方向領域を横切る、例えば、第１の半径方向領域を横切る円周方向または接線方向である。同様に、第２の半径方向領域の断面積は、第２の半径方向領域を横切る、例えば、第２の半径方向領域を横切る円周方向または接線方向である。

使用中、液体は、チャンバ１０１６の入口ポートを介して、上流の液体ハンドリング構造体から（いずれも図示せず）チャンバ１０１６内に移される。これは、遠心力の作用下、毛細管作用、または任意の他の手段によって行うことができる。液体はまた、チャンバ１０１６から導管１０２０に入る。チャンバ１０１６が充填されるにつれて、チャンバ１０１６内の液位が上昇する（すなわち、半径方向内側に移動する）。最初に、液体は、第１の半径方向領域より大きな円周方向断面を有する第２の半径方向領域を充填する。したがって、液体がより大きな断面積に充填されるため、チャンバ１０１６内の液体の充填水準は最初はゆっくりと上昇する。チャンバ１０１６内の液体の充填水準が上昇する（すなわち、半径方向内側に移動する）と、チャンバ１０１６の断面積が減少する。断面積の減少は、一部がピラー１０３２によってもたらされ、一部がピラー１０３０によってもたらされる。したがって、充填水準が上昇する速度が増加する。液体の水準がさらに上昇するにつれて、充填水準がピラー１０３２の半径方向内側にあり、充填水準が上昇する速度が減少すると、チャンバ１０１６の断面積が再び増加する。充填水準が、チャンバ１０１６の円周方向の広がりが減少する（すなわち、チャンバ１０１６の円周方向の広がりの段階的変化）点に達すると、チャンバ１０１６の断面積が大幅に減少し、その後、第１の半径方向領域の円周方向断面がより小さいことに起因して、液位がはるかに迅速に上昇する。チャンバ１０１６内の液位が上昇すると、導管１０２０内の液位も上昇する。

チャンバ１０１６内の液位が、導管１０２０の頂部１０２２の半径方向位置に達すると、導管１０２０内の液体は、頂部を乗り越え、下流に流れる。上述のようにチャンバ１０１６を構成することによって（円周方向断面が異なる２つの半径方向領域で）、液体が頂部１０２２を乗り越える点をより正確に制御することができる。説明される構造体は、チャンバ１０１６の充填水準が、第２の領域１０２８と比較して、第１の領域１０２４におけるチャンバ１０１６の液体体積により敏感であるため、導管１０２０のプライミングの一貫した制御を容易にする。有利なことに、導管１０２０をプライミングすることなく、比較的安全にチャンバ１０１６（特にチャンバ１０１６の第２の半径方向領域）に液体を移送することができる。第１の半径方向領域は、一旦液体で充填されると、導管１０２０が液体積の変化をほとんど伴わずに確実かつ迅速にプライミングされるトリガ領域として働く。

図２１を参照して、デバイス２とともに使用するように構成されたシステムについて説明する。システム２０８は、デバイス２の中心穴を通って突出するように構成されたスピンドル２１０を含む。スピンドル２１０は、スピンドル２１０、ひいてはデバイス２を回転させるように構成されたモータ２００に接続される。モータ２００は、プロセッサ２０２に接続され、プロセッサ２０２によって制御される。プロセッサ２０２は、メモリ２０４に接続される。プロセッサ２０２はまた、検出システム２０６に接続され、検出システム２０６を制御する。検出システム２０６に対するデバイス２の特定の回転構成では、検出システム２０６は、検出チャンバ、例えば上述の第２のチャンバ１４と整列するように構成される。

実施形態の上述の説明は単なる例示であり、記載された特徴の様々な修正、改変および並置が当業者には想到されるはずである。したがって、上述の説明は、本発明の実施形態を例示する目的でなされ、添付の特許請求の範囲に規定されている、本発明を限定するものではないことは明らかである。

Claims (58)

1. 液体をハンドリングするためのデバイスであって、前記デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成され、前記デバイスが、
   第１のポートを有する第１の空洞であって、前記第１の空洞が、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む、第１の空洞と、
   第２のポートを有する第２の空洞であって、前記第２の空洞が、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む、第２の空洞と、
   前記第１のポートと前記第２のポートとを接続して、それらの間に液体の流れを案内する、第１の導管構造体と、
   を備え、
   前記第１のポートおよび前記第２のポートが、前記第１の空洞および前記第２の空洞のそれぞれの遠位部分に配置され、
   前記第２のポートが、前記第１のポートの半径方向外側にあり、
   前記第２の空洞が、液体が前記第２の空洞内に流入すると、前記第２の空洞内に気体塊が閉じ込められ、前記気体の圧力が上昇するように構成される、デバイス。
2. 下流側空洞と、
   前記第１の空洞の出口ポートを前記下流側空洞の入口に接続する出口導管であって、前記出口導管が、前記出口ポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ前記第１の屈曲部の半径方向外側に前記下流側空洞の入口まで延び、前記第１の屈曲部が、前記第１の空洞の半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ前記第１の空洞の半径方向最内部分の半径方向外側に配置される、出口導管と、
   を備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記出口導管が、前記出口ポートの半径方向外側に第２の屈曲部を含む、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第１の空洞が、前記出口導管の前記第１の屈曲部の半径方向内側および外側に延びる第１の半径方向領域と、前記第１の空洞の前記出口ポートが配置される前記第１の半径方向領域の半径方向外側にある第２の半径方向領域と、を有し、
   前記第１の半径方向領域における前記第１の空洞の断面積が、前記第２の半径方向領域における前記第１の空洞の断面積よりも小さい、請求項２または請求項３に記載のデバイス。
5. 前記第１の半径方向領域における前記第１の空洞の断面積が、前記第１の空洞内に配置された１つ以上のピラーによって、前記第２の半径方向領域における前記第１の空洞の前記断面積に対して減らされる、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記出口導管の前記第１の屈曲部の半径方向内側の前記第１の半径方向領域の半径方向の広がりが、前記第２の半径方向領域の半径方向の広がりよりも短い、請求項４または５に記載のデバイス。
7. 前記第２のポートが、前記第２の空洞の半径方向最外部分にある、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記第１の空洞が第１の複数のポートを備え、前記第１の複数のポートが第１のポートを含み、前記第１の導管構造体が、前記第１の複数のポートを前記第２の空洞に接続し、前記第１の複数のポートが、前記第１の空洞の前記遠位部分に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記第２の空洞が第２の複数のポートを備え、前記第２の複数のポートが第２のポートを含み、前記第１の導管構造体が、前記第２の複数のポートを前記第１の空洞に接続し、前記第２の複数のポートが、前記第２の空洞の前記遠位部分に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記第１の導管構造体が、共通導管部分を備え、前記共通導管部分は、使用時に、前記第１の複数のポートのうちの２つ以上、および／または前記第２の複数のポートのうちの２つ以上からの液体の流れが、前記共通導管部分において結合されるように構成される、請求項８または９に記載のデバイス。
11. １種以上の試薬が、前記第１の空洞、前記第２の空洞、および前記第１の導管構造体のうちの１つ以上に収容される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記第２の空洞が、１種以上の試薬を収容する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記１種以上の試薬が乾燥試薬である、請求項１１または請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記第２の空洞が、前記１種以上の試薬の半径方向外側にある部分を含む、請求項１２または１３に記載のデバイス。
15. 前記第１の導管構造体が１種以上の乾燥試薬を含み、前記第１の導管構造体が前記１種以上の試薬の上流にある部分を含む、請求項１１に記載のデバイス。
16. 前記第２の空洞が、液体保持部分を備え、前記液体保持部分と前記第２のポートとの間に配置された前記第２の空洞の壁の少なくとも一部が、半径方向内側に延びる、請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
17. 前記第２の空洞の壁が、前記第２のポートから半径方向外側に延びる、請求項１から１６のいずれか一項に記載のデバイス。
18. 前記第２の空洞が検出チャンバである、請求項１６または１７に記載のデバイス。
19. 前記第２の空洞が、第１の部分とオーバーフロー部とを備え、前記オーバーフロー部が、前記第１の部分から半径方向内側に第１の半径方向位置まで延び、かつ前記第１の半径方向位置の半径方向外側に前記オーバーフロー部まで延びる、前記第２の空洞の壁の一部分によって、前記第１の部分と隔てられる、請求項１から１８のいずれか一項に記載のデバイス。
20. 第３のポートを有する第３の空洞であって、前記第３の空洞が、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を有する、第３の空洞と、
    前記第１の空洞と前記第３のポートとの間に流体流路を提供する第２の導管構造体と、
    を備え、
    前記第３の空洞内外への唯一の流体流路が、前記第３のポートを経由する流体流路であり、
    前記第３のポートが、前記第１のポートの半径方向外側にある、請求項１から１９のいずれか一項に記載のデバイス。
21. 前記第３の空洞が、液体保持部分を備え、前記液体保持部分と前記第３のポートとの間に配置された前記第３の空洞の壁の少なくとも一部が、半径方向内側に延びる、請求項２０に記載のデバイス。
22. 前記第３の空洞の壁が、前記第３のポートから半径方向外側に延びる、請求項２０または２１に記載のデバイス。
23. 使用時に、前記第１の空洞からの液体が前記第１の導管構造体の少なくとも一部分を介して前記第２の導管構造体に流れるように、前記第２の導管構造体が前記第１の導管構造体に接続される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載のデバイス。
24. 前記第１の導管構造体と前記第２の導管構造体との間にサイフォンをさらに備える、請求項２３に記載のデバイス。
25. 前記第２の導管が通気孔を含む、請求項２４に記載のデバイス。
26. 前記第１の導管構造体および前記第２の導管構造体の一方または両方が、近位部分の半径方向外側にある遠位部分を有し、かつ１種以上の試薬を収容する第１の試薬チャンバを備え、
    前記第１の試薬チャンバが第１のポートを有し、使用時に、前記試薬チャンバが、前記第１のポートを介して充填され、前記試薬チャンバの前記第１のポートが、前記第１の試薬チャンバの前記遠位部分に配置される、請求項１から２５のいずれか一項に記載のデバイス。
27. 前記第１のポートが、前記第１の試薬チャンバの半径方向最外部分に配置される、請求項２６に記載のデバイス。
28. 前記第１の導管構造体によって、前記第１の試薬チャンバと直列に接続される、第２の試薬チャンバをさらに備える、請求項２６または２７に記載のデバイス。
29. それぞれの前記導管構造体の分岐によって、前記第１の試薬チャンバと並列に接続される第２の試薬チャンバをさらに備える、請求項２６から２８のいずれかに記載のデバイス。
30. 液体をハンドリングするためのデバイスであって、前記デバイスが、回転軸を中心に回転するように構成され、前記デバイスが、
    第１の複数のポートを有する第１の空洞であって、前記第１の空洞が、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む、第１の空洞と、
    空気によるガスバラスト構造体であって、液体が第１の複数のポートから流出すると、前記空気によるガスバラスト構造体内にある体積の気体が閉じ込められ、前記気体の圧力が上昇するように構成される、空気によるガスバラスト構造体と、
    を備え、
    前記第１の複数のポートが、前記第１の空洞の遠位部分に配置される、デバイス。
31. 前記空気によるガスバラスト構造体が検出チャンバである、請求項３０に記載のデバイス。
32. 前記第１の複数のポートを前記空気による空気によるガスバラスト構造体に接続する第１の導管構造体であって、前記第１の導管構造体が、共通導管部分を備え、前記共通導管部分が、使用時に、前記第１の複数のポートのうちの２つ以上からの液体の流れが、前記共通導管部分において結合されるように構成される、第１の導管構造体をさらに備える、請求項３０または３１に記載のデバイス。
33. 前記第１の空洞が、
    混合部と、
    計量部と、
    オーバーフロー部と、
    を備え、
    前記混合部、前記計量部および前記オーバーフロー部が、それぞれの半径方向位置に向かって半径方向内側に延び、かつ前記それぞれの半径方向位置から半径方向外側に延びる前記第１の空洞の壁のそれぞれの部分によって互いに分離され、
    前記第１の空洞の前記近位部分と、前記半径方向内側に延びる壁の半径方向最内部分と、の間に配置された部分間に流体流路が存在し、
    前記第１のポートまたは第１の複数のポートが、前記混合部に配置され、前記計量部が出口ポートを有し、前記計量部が、前記計量部が充填されている間に前記計量部に液体を保持するように構成される、請求項１から３２のいずれか一項に記載のデバイス。
34. 前記混合部と前記計量部とは同じ部分である、請求項３３に記載のデバイス。
35. 前記第１の導管構造体および前記第２の導管構造体の一方または両方が、複数の導管部分に分岐するチャネルを含む、請求項１から３４のいずれか一項に記載のデバイス。
36. 前記複数の導管部分のうちの２つ以上が、前記２つ以上の導管部分の下流において、単一チャネルに再結合される、請求項３５に記載のデバイス。
37. 液体をハンドリングするためのデバイスであって、前記デバイスは、回転軸を中心に回転するように構成され、前記デバイスが、
    第１のポートを有する第１の通気孔付きチャンバであって、前記第１の通気孔付きチャンバが、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む、第１の通気孔付きチャンバと、
    第２のポートを有する第２の通気孔なしチャンバであって、前記第２の通気孔なしチャンバが、遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む、第２の通気孔なしチャンバと、
    前記第１のポートと前記第２のポートとを接続して、それらの間に液体の流れを案内する、第１の導管構造体と、
    を備え、
    前記第１のポートおよび前記第２のポートが、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバのそれぞれの遠位部分に配置され、
    前記第２のポートが、前記第１のポートの半径方向外側にある、デバイス。
38. 下流側通気孔付きチャンバと、
    前記第１の通気孔付きチャンバの出口ポートを前記下流側通気孔付きチャンバの入口に接続する出口導管であって、
    前記出口導管が、前記出口ポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ前記第１の屈曲部の半径方向外側に前記下流側通気孔付きチャンバの入口まで延び、
    前記第１の屈曲部が、前記第１の通気孔付きチャンバの半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ前記第１の通気孔付きチャンバの半径方向最内部分の半径方向外側に配置される、出口導管と、
    を備える、請求項３７に記載のデバイス。
39. 液体をハンドリングするためのデバイスであって、前記デバイスが、回転軸を中心に回転するように構成され、前記デバイスが、
    第１のポートを有する通気孔付き空洞と、
    遠位部分の半径方向内側にある近位部分を含む通気孔なし空洞であって、前記通気孔なし空洞が、前記第１の空洞から液体を受けるために前記遠位部分に配置された第２のポートを有する、通気孔なし空洞と、
    下流側空洞と、
    前記第１のポートを前記下流側空洞の入口に接続する出口導管であって、前記出口導管が、前記第１のポートの半径方向内側に第１の屈曲部まで延び、かつ前記第１の屈曲部の半径方向外側に前記下流側空洞の前記入口まで延び、前記第１の屈曲部が、前記通気孔付き空洞の半径方向最外部分の半径方向内側に配置され、かつ前記通気孔付き空洞の半径方向最内部分の半径方向外側に配置される、出口導管と、
    を備える、デバイス。
40. 前記出口導管が、前記第１のポートの半径方向外側に第２の屈曲部を含む、請求項３８または３９に記載のデバイス。
41. 前記第２のポートが、前記通気孔なし空洞の半径方向最外部分にある、請求項３９または４０に記載のデバイス。
42. デバイス内において液体の流れを駆動する方法であって、前記方法が、
    第１の回転周波数で前記デバイスを回転させて、前記デバイスの第１の空洞から、前記第１の空洞に連通する前記デバイスの第２の空洞内に液体を移送する、ステップと、
    前記第１の回転周波数未満の第２の回転周波数で前記デバイスを回転させて、液体を前記第２の空洞から前記第１の空洞に戻し、前記第１の空洞から、前記第１の空洞に連通する下流側空洞に液体を移送する、ステップと、
    を含む、方法。
43. 前記第１の回転周波数で前記デバイスを回転させた後、かつ前記第２の回転周波数で前記デバイスを回転させる前に、
    前記液体を混合するために、第３の回転周波数で、その後第４の回転周波数で前記デバイスを回転させるステップであって、
    前記第３の回転周波数が前記第２の回転周波数よりも大きく、
    前記第４の回転周波数が前記第３の回転周波数よりも大きい、ステップ
    を含む、請求項４２に記載の方法。
44. 前記第１の空洞から前記下流側空洞内へ液体を移送した後、前記第１の空洞から前記下流側空洞内へ移送される液体の体積を制御するために、前記第２の回転周波数とは異なる第５の回転周波数で前記デバイスを回転させるステップを含む、請求項４２または４３に記載の方法。
45. 請求項２から６または３８から４１のいずれか一項に記載のデバイスを使用して、請求項４２から４４のいずれか一項に記載の方法を実施する方法。
46. デバイス内で液体を混合する方法であって、前記方法が、
    液柱を複数の液柱に分割させるためにデバイスを回転させるステップと、前記液柱を再結合させるために回転周波数を変更するステップと、
    を含む、方法。
47. 前記回転周波数を変更する、前記ステップが、
    前記回転周波数を下げるステップ
    を含む、請求項４６に記載の方法。
48. 前記回転周波数を変更する、前記ステップが、
    前記回転周波数を上げるステップ
    を含む、請求項４６に記載の方法。
49. 液体を混合し、１種以上の乾燥試薬をデバイス内の前記液体中に再懸濁する方法であって、前記方法が、
    第１の回転周波数で、次に前記第１の回転周波数未満の第２の回転周波数で前記デバイスを回転させて、前記液体を混合するステップと、
    前記第１の回転周波数よりも大きい第３の回転周波数で前記デバイスを回転させて、前記１種以上の乾燥試薬を前記液体中に再懸濁させる、ステップと、
    を含む、方法。
50. 前記混合するステップが、前記液体中にさらなる１種以上の乾燥試薬を再懸濁させるステップを含む、請求項４９に記載の方法。
51. デバイス内において前記液体を混合し、前記液体の体積を計量する方法であって、前記方法は、
    第１の回転周波数で前記デバイスを回転させて、前記デバイスの第１の空洞内に、また前記第１の空洞に連通する第２の空洞内に、液体を移送する、ステップと、
    第２の回転周波数で前記デバイスを回転させて、前記第１の空洞内に、前記液体の一部分を前記液体の残りの部分から分離する、ステップであって、前記第２の回転周波数が前記第１の回転周波数未満である、ステップと、
    を含む、方法。
52. 前記液体の一部分を前記液体の残りの部分から分離するステップが、明確に規定された体積の液体を前記液体の前記残りから分離するステップを含む、請求項５１に記載の方法。
53. 前記第１の回転周波数で前記デバイスを回転させた後、かつ前記第２の回転周波数で前記デバイスを回転させる前に、
    前記液体を混合するために、第３の回転周波数で、その後第４の回転周波数で前記デバイスを回転させるステップであって、
    前記第３の回転周波数が前記第１の回転周波数未満であり、かつ前記第２の回転周波数よりも大きく、
    前記第４の回転周波数が前記第３の回転周波数よりも大きい、ステップ
    をさらに含む、請求項５１または５２に記載の方法。
54. デバイス内において異なる密度の複数の成分に液体を分離する方法であって、前記方法が、
    前記デバイスを回転させて、第１の空洞から第２の空洞内に液体を流入させ、前記第２の空洞内のある体積の気体の圧力を上昇させる、ステップと、
    前記デバイスを回転させて、異なる密度の複数の成分に前記液体を分離する、ステップと、
    前記デバイスを減速させて、前記液体の少なくとも一部分を前記第２の空洞から流出させる、ステップと、
    を含む、方法。
55. 液体をハンドリングするためのデバイスであって、前記デバイスが、回転軸を中心に回転して、前記デバイス内で液体の流れを駆動するように構成され、
    前記デバイスが、液体を収容するためのチャンバと導管とを備え、
    前記チャンバが、前記上流側液体ハンドリング構造体から液体を受けるための上流側液体ハンドリング構造体に接続された入口ポートを有し、
    前記チャンバが、前記導管に接続された出口ポートを有し、
    前記導管が、前記出口ポートから頂部まで半径方向内側に延び、かつ前記頂部から半径方向外側に延び、
    前記チャンバが、前記頂部の半径方向内側に延び、
    前記チャンバが、前記頂部の半径方向内側および外側に延びる第１の半径方向領域と、前記出口ポートが配置される前記第１の半径方向領域の半径方向外側にある第２の半径方向領域と、を有し、
    前記第１の半径方向領域における前記チャンバの断面積が、前記第２の半径方向領域における前記チャンバの断面積よりも小さい、デバイス。
56. 前記第１の半径方向領域における前記チャンバの前記断面積が、前記チャンバ内に配置された１つ以上のピラーによって、前記第２の半径方向領域における前記チャンバの前記断面積に対して減らされる、請求項５５に記載のデバイス。
57. 前記頂部の半径方向内側の前記第１の半径方向領域の半径方向の広がりが、前記第２の半径方向領域の半径方向の広がりよりも短い、請求項５５または５６に記載のデバイス。
58. 前記デバイスがマイクロ流体デバイスである、請求項１から４１のいずれか一項または請求項５５から５７のいずれか一項に記載のデバイス。

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