JP7384538B2 - カートリッジのための流体チャネル - Google Patents

Description

関連出願
本出願は２０１８年９月２８日付けで出願された米国特許出願第１６／１４６，１２１号明細書の優先権を主張する。前記明細書は２０１８年７月６日付けで出願された米国仮出願第６２／６９４，５１０号明細書の優先権を主張する。これらの内容は全体的に本明細書中に援用される。

本開示の実施態様は大まかに言えば、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器及びバイオセンサとしてのこれらの使用に関する。具体的には、本開示は、試料物質を受容するように形成されたカートリッジに関し、試料物質は、試料ポートをキャッピングすることなしにカートリッジ内部に含有される。

医学、獣医学、環境、バイオハザード、バイオテロリズム、農業、及び食品安全の目的で物質を診断試験するために、数多くの機器及び測定技術が存在する。診断試験は伝統的に見て、有意なデータを得るために長い応答時間を必要とし、高価な、遠隔の、又は扱いにくいラボラトリ設備を伴い、大型の試料サイズを必要とし、多様な試薬を利用し、高度に熟練した使用者を要求し、そして多大な直接的及び間接的なコストを伴うこともある。例えば、人間用診断市場及び獣医学用診断市場の両方において、大抵の試験は、試料が患者から採取され、次いでラボラトリに送られることを必要とし、数時間又は数日間にわたって結果を入手することができない。結果として、介護者は患者に処置を施すのを待たなければならない。

診断試験及び分析のためのポイント・オブ・ユース（使用現場）（Point of use）（又は人間用医薬品又は獣医学用医薬品を論じる場合にはポイント・オブ・ケア（ケア現場）（Point of care））・ソリューションは、記載の欠点の殆どを解決し得るものの、ある程度制限されたままである。利用可能なポイント・オブ・ユース・ソリューションのうちのいくつかであっても、ラボラトリ内試験と比較して感受性及び再現性において制限されている。また、種々異なるポイント・オブ・ユース試験に対して別々のシステムが必要となるため、しばしば多大なコストが必要となる。

さらに、試料物質を受容するように流体デバイス又はカートリッジを形成することができ、そして流体デバイス又はカートリッジによって画定されたチャネルを通して毛管力によって、試料物質を引き込むことができる。試料物質がチャネル内に来たら、チャネル内部で試料物質を動かすために、正圧又は負圧を用いることができる。典型的には、試料物質がカートリッジ内へ入れられる際に通る試料ポートは閉じなければならない（例えば試料ポートをキャッピングすることにより）。このようなものとして、チャネル内部で試料物質を動かすために圧力を加えるときに、そしてカートリッジが輸送されるときに、キャップは、試料物質が試料ポートを通って戻って出ることを阻止する。しかしながら、いくつかの事例では、試料ポートにキャップを取り付けることにより、カートリッジのチャネル内部に圧力が加えられることがある。このような圧力は試料物質へ望まれない力を加えるおそれがある。加えて、試料ポートに取り付けられたキャップは信頼性が高くない場合がある。これは、例えば、キャップは付加的な緩い構成部分であり、キャップは損傷されるようになり得る、などの理由からである。しかしながら、キャップは、カートリッジ内部に試料物質を保持する目的を果たし、試料物質がカートリッジから溢れ出るのを阻止する。

カートリッジを物理的に動かしたときに試料物質がカートリッジ内部に含有されるように、試料物質がカートリッジ内部に受容されたあとで、試料ポートに取り付けられたキャップを必要としないカートリッジを提供することが望ましい。また、試験に必要とされるカートリッジ内部で試料物質の体積を効率的且つ効果的に制御するカートリッジを提供することも望ましい。

本明細書中に記載された実施態様は、キャップレス試料ウェルポートを含むカートリッジを提供することができる。換言すれば、試料物質を受容するように形成された試料ウェルポートは（例えば試料物質を試料ウェルポート内へデポジットする前、デポジットしている間、及び／又はデポジットした後に）、試料ウェルポートに位置決めされ又は取り付けられたキャップ（例えば試料ウェルポートをシール又はカバーするように形成された構成部分）を含まない。試料物質は試料ウェルポートを通して、カートリッジによって画定された流体チャネル内へデポジットすることができる。流体チャネルは、試料物質が試料ウェルポートを通って外に出ることなしに、又はカートリッジ内部の望まれない場所に移動することなしに、カートリッジを配向又は傾倒し得る（例えばいくつかの実施態様では、正常な配向から９０度まで）ように配置されていてよい。したがって、（例えば試料物質をデポジットした後でカートリッジをベンチトップから機器へ移動させている間に）カートリッジを試料物質が含有された状態で輸送したときに、試料物質は、カートリッジの配向の混乱に起因してカートリッジから溢れ出ることはない。さらに、カートリッジは、例えば生じ得るカートリッジ又は機器の汚染を制限するために、カートリッジ内部の余剰の試料物質を取り込むように、オーバーフロー流体チャネル部分を画定してよい。

例示のカートリッジがカートリッジ本体と流体リザーバとを含んでよい。カートリッジ本体は、キャップレス試料ウェルポートを画定していてよく、キャップレス試料ウェルポートは、試料物質と、キャップレス試料ウェルポートと流体連通した流体チャネルとを受容するように形成されている。流体チャネルは、第１軸線に沿って延びる第１流体チャネル部分と、第２軸線に沿って延びる第２流体チャネル部分とを含んでよい。第１軸線は第２軸線に対して所定の角度を成していてよい。流体チャネルはキャップレス試料ウェルポートと流体リザーバとの間に延びていてよい。流体チャネル内部に圧力が加えられると、試料物質を流体リザーバへ向かって導くように流体チャネルは形成されていてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジはさらに、流体チャネルと流体連通する流体駆動ポートを含んでよい。流体駆動ポートは、試料物質を流体リザーバへ向かって導くために流体チャネル内部に正圧が加えられるべく圧力源に動作的に接続されるように形成されていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、第１及び第２流体チャネル部分は、３ｍｍ以下のチャネル深さ及び３ｍｍ以下のチャネル幅を画定していてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネルはさらに、オーバーフロー流体チャネル部分を含んでよい。オーバーフロー流体チャネル部分は、流体リザーバのリザーバポートの上流側に配置されていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフロー流体チャネル部分は、１．５ｍｍ以下のチャネル深さと、３ｍｍ以下のチャネル幅とを画定していてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、第１及び第２流体チャネル部分は、キャップレス試料ウェルポートから４ｍｍ以下の第１半径の周りに概ね延びていてよく、そしてオーバーフロー流体チャネル部分は、キャップレス試料ウェルポートから８ｍｍ以下の第２半径の周りに概ね延びていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネルはさらに第３流体チャネル部分を含んでよい。第１流体チャネル部分は第３流体チャネル部分に対して平行であってよい。第２流体チャネル部分は第１及び第３流体チャネル部分に対して垂直であってよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジは、キャップレス試料ウェルポートと流体チャネルとの間に位置決めされたフィルタを含んでもよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、第１流体チャネル部分は第１長さを画定してよく、そして第２流体チャネル部分は第２長さを画定してよい。第１及び第２長さはそれぞれ１０ｍｍ以下であってよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネル内部に加えられる圧力は、流体リザーバからの負圧であってよい。

別の例示のカートリッジはカートリッジ本体と流体リザーバとを含んでよい。カートリッジ本体は、キャップレス試料ウェルポートを画定してよく、キャップレス試料ウェルポートは、試料物質と、キャップレス試料ウェルポートと流体連通した流体チャネルとを受容するように形成されている。流体チャネルは試料流体チャネル部分を含んでよい。試料流体チャネル部分内部の試料物質に対する重力効果が流体チャネルの毛管作用を克服しないように、流体チャネルが形成されていてよい。流体チャネルはキャップレス試料ウェルポートと流体リザーバとの間に延びていてよい。流体チャネル内部に圧力が加えられると、試料物質を流体リザーバへ向かって導くように流体チャネルは形成されていてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、試料流体チャネル部分内部の試料物質に対する重力効果が流体チャネルの毛管作用を克服しないように、試料流体チャネル部分は少なくとも１つの曲げ部を画定していてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネルのチャネル幅及びチャネル深さが流体チャネルの毛管作用を定義してよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジは流体チャネルと流体連通する流体駆動ポートを含んでもよい。流体駆動ポートは、試料物質を前記流体リザーバへ向かって導くために流体チャネル内部に正圧が加えられるべく圧力源に動作的に接続されるように形成されていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、試料流体チャネル部分は、３ｍｍ以下のチャネル深さ及び３ｍｍ以下のチャネル幅を画定していてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネルは、オーバーフロー流体チャネル部分を含んでよい。流体チャネルとオーバーフロー流体チャネル部分との間に、流体リザーバのリザーバポートが位置決めされていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフロー流体チャネル部分は、１．５ｍｍ以下のチャネル深さと、３ｍｍ以下のチャネル幅とを画定していてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、試料流体チャネル部分は、キャップレス試料ウェルポートから４ｍｍ以下の第１半径の周りに概ね延びており、そしてオーバーフロー流体チャネル部分は、キャップレス試料ウェルポートから８ｍｍ以下の第２半径の周りに概ね延びていてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジは、キャップレス試料ウェルポートと流体チャネルとの間に位置決めされたフィルタを含んでもよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネル内部に加えられる圧力が、流体リザーバからの負圧であってよい。

上記概要は各実施態様又はあらゆる実施形態を説明しようとするものではない。むしろ、添付の図面に照らして、選択された実施態様及び請求項の下記詳細な説明を参照することにより、例示の実施態様のより完全な理解が明らかに得られるようになる。

図面を参照しながら、模範的実施態様をさらに説明する。

図１は、１実施態様に基づくシステムを示す概略斜視図である。

図２は、本開示の実施態様に基づくカートリッジの実施態様を示す概略上面図である。

図３は、本開示の実施態様に基づくカートリッジの実施態様を示す斜視図である。

図４は、図３のカートリッジを４－４’線に沿って示す断面図であり、例示的な流体チャネルを示している。

図５は、図３のカートリッジを５－５’線に沿って示す別の断面図である。

図面は主として明確にするために表され、結果として必ずしも原寸に比例していない。さらに、種々の構造／構成部分が概略的に示されることがあり、或いは図示された実施態様の特徴をより良く例示するために、又はこのような構造／構成部分を含むことが本明細書中に記載された種々の模範的実施態様の理解には必ずしも必要とならない場合には、図面のいくつか又は全てから取り除かれることがある。しかしながら、このような構造／構成部分の例示／記載がない場合、このことは種々の実施態様の範囲を限定するものと決して解釈してはならない。さらに「Figure x」及び「FIG. x」（「図Ｘ」）は本明細書中では、「ｘ」でナンバリングされた図面を意味するために相互に置き換え可能に使用することができる。

下記詳細な説明では、デバイス、システム、及び方法のいくつかの具体的な実施態様が開示される。言うまでもなく、本開示の範囲又は思想を逸脱することなしに、他の実施態様が考えられ、形成することができる。本明細書の一部を成す添付の図面を参照する。言うまでもなく、本明細書中に記載及び／又は例示されない他の実施態様も確かに考えられる。したがって、下記詳細な説明は制限的な意味で捉えてはならない。

本開示は、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器及びバイオセンサとしてのこれらの使用に関する。具体的には、本開示は、バルク音響波を含有するデバイス、例えばカートリッジに関し、これらは試料物質がカートリッジに導入される際に通る試料ウェルポートをキャッピングすることなしに使用することができる。

図１に概略的に示されているように、カートリッジ１００は、カートリッジ１００を受容するように構成された機器又はリーダ１２を有するシステム１０の一部として使用することができる。例えば、機器１２は、カートリッジ１００を受容するように形成されたレセプタクル１６を画定することができる（例えばカートリッジ１００は機器１２のレセプタクル１６内へ挿入されるように形成されてよい）。加えて、カートリッジ１００は、機器１２のレセプタクル１６内部の所定の位置にロック又は固定するように形成されてよい。換言すれば、カートリッジ１００がレセプタクル１６によって受容された後でカートリッジ１００がレセプタクル１６から落下又は滑落し得ないように、カートリッジ１００を形成することができる。いくつかの実施態様では、カートリッジ１００とレセプタクル１６との間に締り嵌めが存在するように、カートリッジ１００及びレセプタクル１６を寸法設定することができる（例えばレセプタクル１６内部に取り付けられた状態にカートリッジ１００を保つのを摩擦が助けることができる）。他の実施態様では、カートリッジ１００及びレセプタクル１６は、カートリッジ１００がレセプタクル１６によって受容されたときに、カートリッジ１００とレセプタクル１６との間に堅牢な結合を維持するためにロック装置を含んでよい。例えば、カートリッジ１００とレセプタクル１６とは、スナップ・フック機構、ルアーロック、ねじ山、バヨネットマウント、クリップ、又は任意の他の適宜のファスナを通して相互作用してよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、機器１２はアクティブなロック（例えばリニア駆動装置を有するモータ及び電磁ブレーキ）を含むことにより、カートリッジ１００をレセプタクル１６内へ、そしてレセプタクル１６外へ動かすことができ、そして、レセプタクル１６内部にカートリッジ１００を固定するのを助けることもできる。

機器１２は、カートリッジ１００内の試料ハンドリングに際して用いられる手段を提供することができ、カートリッジ１００内のＢＡＷセンサから得られた結果を読み出し、任意には解釈するのに使用することができる。本開示のカートリッジ１００は、ＢＡＷ共振器、又はＢＡＷ共振器アレイをバイオセンサに変換するのに必要な一体型構成部分を具体化する。このことは、ツールの集合が単一のカートリッジ内に組み込まれるのを可能にする。このカートリッジは、１つ又は２つ以上の被分析物、例えばタンパク質、ＤＮＡ、細菌、菌類、ウィルス、又はその他の生物学的又は非生物学的物質を検出するためにテイラーメードすることができる。

開示されたカートリッジは、プラットフォームが全体的に再設計されるのを必要とすることなしに、広範な試験プロトコルに対応することができる。開示されたカートリッジは、異なるプロトコルに対して同じ形態の使用を可能にすることもできる。すなわち、異なるプロトコルがそのデバイスによって企図されるのを可能にするためには、物質だけが異なっていればよい。カートリッジは、より高いフレキシビリティを可能にする選択可能又は相互交換可能なセンサプラットフォームを有するように製造することができる。例えば、カートリッジはカートリッジ本体とカルーセルとを含んでよい。カートリッジ又はカートリッジの部分は再使用可能、リサイクル可能、又は使い捨てであってよい。カートリッジは「乾燥」カートリッジ（例えばカートリッジ本体内部、及び例えばセンサを含む）として提供されてよい。すなわちデバイスには液体試薬が貯えられておらず、カートリッジをよりシンプルにし、その製造コスト効果を高め、そしてデバイスの貯蔵寿命を改善する。１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジのカルーセルは、シールされた液体試薬を含有してよい。しかしながら、他の実施態様では、カートリッジのカルーセルは乾燥試薬を含有してよい。カートリッジは可搬性であり、試料採取場所で使用することができ、或いはラボラトリ又は他の二次的な場所に分析のために輸送される。

本開示のカートリッジは、（例えばカートリッジ本体によって画定された試料ウェルポートを通して）液体試料を受容するように、試料を少なくとも一時的に貯えるように、試料のハンドリング及びコンディショニングを可能にするように、そして試料の１つ又は２つ以上のパラメータを分析するために試料をセンサへ移し計測するように構成されている。典型的な試料の例は、生物学的試料、例えば尿、血漿、血清、血液、唾液、涙液、汗、及びこれに類するもの、並びに環境試料、例えば水及び水溶液を含む。しかしながら、デバイスは種々のタイプの流体試料に対応するように改変することができ、試料タイプによって具体的に制限されることはない。

本開示のカートリッジは、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器を備えたセンサを利用する。１実施態様によれば、カートリッジは流体流路内にＢＡＷ共振器を含有している。ＢＡＷ共振器は概ね圧電結晶共振器を含む。圧電結晶共振器は、共振器の表面上にデポジット（例えば結合）された物質の変化（例えば物質の質量の変化）、又は試料の流体特性（例えば粘性）の変化を検出するために使用することができる。ＢＡＷ共振器はその表面に生体分子、例えば抗体又は他のタンパク質、例えば受容体、又はこれに類するものが付着していてよく、これにより目標被分析物が表面を越えると、これは生体分子上に結合する。被分析物が結合すると、センサ表面に付着した生体分子は、センサに結合された質量を増大させることができる。このことはセンサの波動伝搬特性（例えばマグニチュード、周波数、位相など）を変えることができる。被分析物結合に起因する伝搬特性の変化は、結合された被分析物の量、ひいては試料中の被分析物の量と相関させることができる。カートリッジは、所望の目標被分析物に基づいて種々の選択生体分子を有するように調製することができる。

ＢＡＷデバイスは典型的には、圧電材料の互いに対向する上面及び底面に配置された電極を使用した、音響波の変換を伴う。ＢＡＷデバイスにおいては、３つの波動モード、つまり１つの縦モード（圧縮／伸長波とも呼ばれる縦波を具体化する）と、２つの剪断モード（横波とも呼ばれる剪断波を具体化する）とを伝搬することができ、縦モード及び剪断モードはそれぞれ、粒子運動が波動伝搬方向に対して平行又は垂直である振動を特定する。縦モードは伝搬方向における圧縮及び伸長によって特徴づけられるのに対して、剪断モードは伝搬方向に対して垂直方向の運動から成り、体積の局所的変化を伴わない。縦モードと剪断モードとは異なる速度で伝搬する。実際には、これらのモードは必ずしも純粋なモードではない。それというのも、粒子振動、又は分極は伝搬方向に対して純粋に平行でもなく純粋に垂直でもないからである。それぞれのモードの伝搬特性は、材料特性、及び結晶軸配向に対する伝搬方向に依存する。剪断変異を形成する能力は、流体（例えば液体）を有する音響波デバイスの操作にとって有益である。なぜならば剪断波が流体中に顕著なエネルギーを与えることはないからである。ＢＡＷデバイスは、１つ又は２つ以上の反射層、例えばブラッグ・ミラー上にデポジットされたバルク音響共振器と、空隙を有する膜バルク音響共振器とを含む。

本明細書中に記載されたＢＡＷセンサは、任意の適宜の圧電薄膜を採用してよい。特定の圧電薄膜は、縦モード及び剪断モード双方の共振を励起することができ、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む六方晶構造圧電材料である（これに限定されるものではない）。電極間に配置された圧電材料層を使用して剪断モードを含む波動を励起するために、圧電薄膜内の分極軸は膜平面に対して概ね非垂直である（例えば傾倒している）。液状媒体を伴う検知用途では、共振器の剪断成分が用いられることが好ましい。このような用途では、基板の面に対して非垂直なｃ軸配向分布で圧電材料を成長させることにより、電極を横切って交流信号を印加すると、ＢＡＷ共振器構造が主要剪断応答を呈することが可能になる。反対に、基板の面に対して垂直なｃ軸配向で成長した圧電材料は、電極を横切って交流信号を印加すると、主要縦応答を呈することになる。

カートリッジ本体１１０を含む例示のカートリッジ１００が図２に示されている。カートリッジ本体１１０は、試料物質１０２を受容するように形成された試料ウェルポート１１２を含んでよい。試料ウェルポート１１２は任意の適宜の形状及びサイズを有することにより、カートリッジ１００内へ試料物質１０２を導くのを支援することができる。試料ウェルポート１１２は、キャップレス試料ウェルポートと記すことがある。なぜならば、例えば試料ウェルポート１１２は試料ウェルポート１１２をカバーするキャップを必要としないからである。キャップは、ガス及び／又は流体が通過し得ない固形材料として本明細書に記すことができる。具体的には、試料ウェルポート１１２はいかなるときにもカバーされないまま又は開いたままであってよい（例えば試料ウェルポート１１２はシールされた状態で閉じられない）。いくつかの実施態様では、試料ウェルポート１１２、又は試料ウェルポート１１２を取り囲むカートリッジ本体１１０の部分は、これにキャップを取り付けることができないように形成されていてよい。他の実施態様では、試料ウェルポート１１２、又は試料ウェルポート１１２を取り囲むカートリッジ本体１１０の部分は、キャップを受容するように形成されてよいが、しかし（例えば試料物質が試料ウェルポート１１２内へ入れられる前、入れられている間、且つ／又は入れられた後に）キャップはこれに取り付けられない。

しかしながら、いくつかの実施態様では、キャップは最初は試料ウェルポート１１２をカバーしてよい（例えばカートリッジ１００の末端使用者への配送時、試料物質１０２の試料ウェルポート１１２内へのデポジット前、など）が、しかし試料物質１０２の試料ウェルポート１１２内へのデポジット前にキャップは取り除かれてよく、キャップ（例えば初期のキャップ又は任意の他のキャップ）はその後で試料ウェルポート１１２をカバーしてよい。さらに述べるならば、カートリッジ１００が機器１２によって受容されるときに、又は試料物質１０２の試験中に（例えばカートリッジ１００が機器１２によって受容されているときに）、カートリッジ１００は試料ウェルポート１１２をカバーするキャップを含まない。さらに述べるならば、試料物質１０２が試料ウェルポート１１２によって受容された後、そして試料物質１０２が試験される前に（例えばカートリッジ１００が機器１２によって受容されているときに）、カートリッジ１００は試料ウェルポート１１２をカバーするキャップを含まない。

試料物質１０２は、任意の適宜の方法で、試料ウェルポート１１２を通してカートリッジ１００内へデポジットされてよい。例えば、試料物質１０２は、使い捨てドロッパ、ピペット、シリンジ、調節可能なピペット、固定型容積ピペット、デュアル・バルブ計測ドロッパ、血液チューブ移行デバイス、シリンジ、毛管、ピペットチューブ、プラスチックスパイク、及び真空採血チューブを使用して、試料ウェルポート１１２を通してカートリッジ１００に添加されてよい。

カートリッジ本体１１０は、試料ウェルポート１１２と流体連通した流体チャネル１２０（例えばマイクロフルイディクス）を画定してもよく、流体チャネルは、カートリッジ本体１１０内部に試料物質１０２のための通路を提供するように形成されている。例えば、試料ウェルポート１１２内部にデポジットされた試料物質１０２は、流体チャネル１２０内へ分散してよい。流体チャネル１２０は、流体（例えば試料物質１０２）が貫流し得る任意の適宜の通路であってよい。流体チャネル１２０は、流体チャネル１２０を通過する試料物質１０２に毛管作用を提供するように形成されてよい。換言すれば、流体チャネル１２０は流体チャネル１２０の毛管作用を通して、カートリッジ１００内へ試料物質１０２を引き込むことができ、例えば、このことは、試料物質を試料ウェルポート１１２に押し通すための補助デバイスを使用することなしに行われる。

流体チャネル１２０は、流体チャネル１２０の親水性材料又は被膜、及び流体チャネル１２０の寸法のうちの一方又は両方に基づき毛管作用を呈することができる。例えば、１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネル１２０の少なくとも１つの表面を親水性材料から形成するか又は親水性材料で被覆することにより、流体が流体チャネル１２０を貫流する能力を最適化又は制御することができる。このようなものとして、流体チャネル１２０の少なくとも１つの表面は流体（例えば試料物質１０２）を（例えばウィッキング効果又は毛管作用を通して）引き付け、これにより流体は流体チャネル１２０に沿って移動する。さらに、流体チャネル１２０は、流体（例えば試料物質１０２）を流体チャネル１２０によって含有し（例えば表面張力に基づき）、流体チャネル１２０に沿って流れるように寸法設定することができる。換言すれば、流体チャネル１２０の毛管作用特性は、試料物質１０２を流体チャネル１２０の空の容積内部で分散させることができるが、しかし、試料物質１０２が流体チャネル１２０を出るのを阻止することもできる（例えば流体チャネル１２０内部に外部圧力を加えることなしに）。

流体チャネル１２０は、試料物質１０２を試験する前に、試料物質１０２を受容して保持するように形成された試料流体チャネル部分１３０を含んでよい。さらに、試料流体チャネル部分１３０は、流体チャネル１２０の毛管作用に基づいて試料物質１０２を含有し得る（例えば試料物質が試料ウェルポート１１２を通って戻り出るのを阻止される）ように形成されていてよい。例えば、流体チャネル１２０内部の試料物質１０２に対する重力効果は、流体チャネル１２０の毛管作用を克服することができない。具体的には、流体チャネル１２０の複数の部分の寸法及び配置に基づいて、流体チャネル１２０のいずれか１つの部分内の試料物質１０２に対する重力効果は、流体チャネル１２０のその部分の毛管作用を克服することができない。

流体チャネル１２０内部の試料物質１０２における毛管引き込み量（capillary draw）は、例えば試料物質１０２の鉛直方向距離、流体源における圧力、及び重力に基づいて計算することができる。例えば毛管上昇又は引き込みに関しては、毛管圧力（例えば、試料物質１０２が毛管内に引き込まれるため負圧である）と、流体源における圧力（例えば大気圧）と、重力に基づく圧力（例えば密度×重力加速度×鉛直方向高さ）との間の圧力均一化があってよい。具体的には、等式は
P_毛管 = P_源 - pgh
であってよい。

したがって、概ね鉛直方向に延びる試料物質１０２のチャネルは、概ね水平方向に延びる試料物質１０２の同じチャネルよりも大きい下降力を生成することができる（例えば重力効果に起因する）。加えて、（同等の断面積を有する）試料物質１０２の別のチャネルよりも長い試料物質１０２のチャネルは、概ね鉛直方向に沿って配向されると、より大きい下降力を生成することができる。なぜならば、例えば、鉛直方向の距離又は高さが増大することに起因して、重力効果が大きくなるからである。このようなものとして、（例えばチャネルの毛管作用に対して）試料物質１０２に対する重力効果を最小化するために、流体チャネル１２０は異なる方向に配向された２つ又は３つ以上の部分を有していてよい。これらの部分は、いずれか１つの部分内に試料物質１０２の全体積の一部だけを含有している（例えばそれぞれが試料物質１０２の総体積の約半分を含有する、２つのチャネル部分）。

したがって、１つ又は２つ以上の実施態様では、本明細書中に記載された試料流体チャネル部分１３０は、試料流体チャネル部分１３０内部の試料物質１０２に対する重力効果が流体チャネル１２０の毛管作用を克服しないように、少なくとも１つの曲げ部又はアングル部を画定していてよい。換言すれば、試料物質１０２に対する全下降力は、流体チャネル１２０の一部の毛管作用を克服しないように最小化することができる。例えば、少なくとも１つの曲げ部又はアングル部は、試料流体チャネル部分１３０の複数の部分を形成することができる。これらの部分は異なる配向を有しており、これにより、試料流体チャネル部分１３０のいずれか１つの部分内の試料物質１０２に対する重力効果を低減する。

したがって、カートリッジ１００が任意の方向に傾倒又は傾斜させられたときに、流体チャネル１２０のいずれか１つの部分における重力効果が、流体チャネル１２０のその部分に対応する毛管作用を克服することはない。試料物質１０２に対する重力効果が流体チャネル１２０に対応する毛管作用を克服しないので、試料物質１０２は漏れることがなく、溢れ出ることがなく、又は試料ウェルポート１１２を通ってカートリッジを出ることもない（なぜならば例えば毛管作用がなければ、試料物質１０２は試料ウェルポート１１２へ向かう方向に流体チャネル１２０に押し通されるからである）。例えば、流体チャネル１２０の１つの部分が概ね鉛直方向になるようにカートリッジ１００が配向される場合、流体チャネル１２０のその部分は、試料物質１０２が（例えば移動又は制限された運動なしに）流体チャネル１２０内部に保持され得る（例えば試料物質に対する重力又は重力効果が流体チャネル１２０の毛管作用を克服しない）ように、寸法設定することができる（例えばチャネル深さ、チャネル幅、及びチャネル長さ）。本明細書中に記載されたカートリッジ１００は（カートリッジ１００の図３に示された底面１０１が正常設置位置において水平面上に位置するような）正常設置位置から９０度まで、６０度まで、又は３０度まで配向することができる。

結果として、流体チャネル１２０のいずれか１つの部分は、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上など、及び／又は３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下などのチャネル深さと、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上など、及び／又は３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下などのチャネル幅とを定義してよい。具体的には、流体チャネル１２０のいずれか１つの部分は、約１．６ｍｍのチャネル深さ、約２．５７ｍｍのチャネル幅、及び約２５ｍｍのチャネル長さを定義してよい。さらに述べるならば、流体チャネル１２０は方形断面形状又は非方形断面形状（例えばテーパ形状、三角形状、円形状など）を定義することができる。流体チャネル１２０は、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以上、２５ｍｍ以上など、及び／又は５０ｍｍ以下、４０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下などのチャネル長さを定義してよく、流体チャネル１２０の容積は８０μＬ以上、９０μＬ以上、１００μＬ以上など、及び／又は１２０μＬ以下、１１０μＬ以下、１０５μＬ以下などであってよい。

流体チャネル１２０は、流体チャネル１２０を形成する任意の数の部分を含んでよい。例えば、流体チャネル１２０は、第１軸線１２３に沿って延びる第１流体チャネル部分１２２と、第２軸線１２５に沿って延びる第２流体チャネル部分１２４とを含んでよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、第１軸線１２３は、第２軸線１２５とは異なる方向に延びていてよい。具体的には、第１軸線１２３と第２軸線１２５とは、約１５度、約３０度、約４５度、約６０度、約９０度などの互いに相対的な角度を成していてよい。例えば、第１軸線１２３は第２軸線１２５に対して所定の角度を成していてよい。さらに、流体チャネル１２０は、第３軸線１２７に沿って延びる第３流体チャネル部分１２６を含んでよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、第１流体チャネル部分１２２（例えば第１軸線１２３）は、第３流体チャネル部分１２６（例えば第３軸線１２７）に対して平行であってよく、そして第２流体チャネル部分１２４（例えば第２軸線１２５）は、第１及び第３流体チャネル部分１２２，１２６（例えば第１及び第３軸線１２３，１２７）に対して垂直であってよい。

流体チャネル１２０を形成する部分のそれぞれは、相応部分の寸法に基づき含有される流体（例えば試料物質１０２）に対応する毛管作用を定義することができる。例えば、試料流体チャネル部分１３０（例えば第１、第２、及び第３流体チャネル部分１２２，１２４，１２６）は、約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上など、及び／又は３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下などのチャネル深さ（例えば図５に示されたチャネル深さ１８２）と、約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上など、及び／又は３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下などのチャネル幅（例えば図５に示されたチャネル幅１８３）とを定義することができる。流体チャネル１２０のいずれの他の部分（例えば第２流体チャネル部分１２４及び第３流体チャネル部分１２６）も、第１流体チャネル部分１２２と同様のチャネル深さとチャネル幅とを定義することができる。

さらに、流体チャネル１２０を形成する部分のそれぞれは、その部分の対応軸線に沿って測定された長さを定義することができる。例えば、第１流体チャネル部分１２２は、約２ｍｍ以上、４ｍｍ以上、６ｍｍ以上など、及び／又は１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、５ｍｍ以下などの（例えば第１軸線１２３に沿って測定された）第１長さ１９２と、約２ｍｍ以上、４ｍｍ以上、６ｍｍ以上など、及び／又は１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、５ｍｍ以下などの（例えば第１軸線１２３に沿って測定された）第１長さ１９２を画定することができ、そして第２流体チャネル部分１２４は、約２ｍｍ以上、４ｍｍ以上、６ｍｍ以上など、及び／又は１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、５ｍｍ以下などの（例えば第２軸線１２５に沿って測定された）第２長さ１９４を画定することができる。

さらに、図５に示されているように、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、約０．５ｍｍ以上、０．７５ｍｍ以上、１ｍｍ以上など、及び／又は２ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．２５ｍｍ以下などのチャネル深さ１８６と、約０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上、１．５ｍｍ以上など、及び／又は３ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２ｍｍ以下などのチャネル幅１８７とを画定することができる。具体的には、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、約１．０１６ｍｍのチャネル深さ１８６と、約２．０７ｍｍのチャネル幅とを画定することができることができる。

さらに、カートリッジ１００は、被験試料物質１０２を収集するように形成された流体リザーバ１５０（例えば試料ウェル）を含んでよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体リザーバ１５０は、カルーセルによって画定されてよい（例えばカルーセルはカートリッジ本体１００から取り外し可能であってよく、カートリッジ本体に対して回転可能であってよい、など）。流体チャネル１２０は試料ウェルポート１１２と流体リザーバ１５０との間に延びていてよい。流体リザーバ１５０は、（例えば試料流体チャネル部分１３０の端部に）流体チャネル１２０に沿ってリザーバポート１５２を含むことにより、流体リザーバ１５０を流体チャネル１２０と流体連通した状態で配置することができる。流体リザーバ１５０は、任意の適宜のサイズの総体積を画定することができる。具体的には、流体リザーバ１５０は、１ｍＬ、５００μＬ、１００μＬ、５０μＬ、１０μＬ以下などの総体積を画定してよい。流体チャネル１２０内部に圧力（例えば空気圧又は液圧）を加えることにより、試料物質１０２を強制的に流体チャネル１２０から出し、そして流体リザーバ１５０内へ入れることができる。加えて、１つ又は２つ以上の実施態様では、流体リザーバ１５０は、流体リザーバ１５０内部から任意の圧力を軽減するように形成されたリザーバベント１５４を含んでよい。例えば、リザーバベント１５４は疎水性材料を含むことにより、液体（例えば試料物質１０２）がリザーバベント１５４を通過し、例えば流体リザーバ１５０から出るのを阻止することができる。流体リザーバ１５０がカルーセルによって画定されるような実施態様の場合、カルーセル内部に画定されたウェルは（例えば通気を可能にするために）開いていてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネル１２０はオーバーフロー流体チャネル部分１３５（例えばオーバーフローリザーバ）を含むことにより、流体チャネル１２０から余剰の試料物質１０２を導く（例えば試料ウェルポート１１２がオーバーフローするのを阻止する）のを助けることもできる。オーバーフロー流体チャネル部分１３５は試料流体チャネル部分１３０と流体連通していてよく、試料ウェルポート１１２と流体リザーバ１５０との間に試料流体チャネル部分１３０に沿って位置決めされていてよい。いくつかの実施態様では、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、流体リザーバ１５０のリザーバポート１５２の（例えば流体チャネル１２０内部に加えられる圧力の方向に対して）上流側に位置決めされていてよい。オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、流体チャネル１２０が試料物質１０２で「充填された」後、外来の試料物質１０２を収集するのを助けることができる。１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフロー流体チャネル部分１３５はオーバーフローベント１３７（例えば疎水性膜インラインを含む）を含んでよい。オーバーフローベント１３７は、例えばオーバーフロー流体チャネル部分１３５内部の圧力を均一にするために、空気又はガスがオーバーフロー流体チャネル部分１３５を逃れるのを可能にするが、しかし流体が逃れるのは可能にしない。オーバーフローベント１３７は、流体がオーバーフローベント１３７を通過するのを阻止するために疎水性膜を含んでよい。加えて、１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフローベント１３７は、（例えば図４に示されたオーバーフローポート１３９を通して接続された）毛管ストップとして作用することにより、流体がオーバーフロー流体チャネル１３５から流出するのを阻止することができる。したがって、オーバーフロー流体チャネル１３５はオーバーフローポート１３９を超えていっぱいになることはない。動作時には、オーバーフローポート１３９は閉じられてよく、これにより、流体チャネル１２０を通過する空気は試料物質１０２を流体リザーバ１５０内へ押し込み、そしてオーバーフローポート１３９に通すことはない（例えばレセプタクル１６内部にカートリッジ１００を挿入することにより、機器１２はオーバーフローポート１３９を閉じるように形成されてよい）。

さらに、カートリッジ１００は、流体チャネル１２０と流体連通する流体駆動ポート１６０を含んでよい。流体駆動ポート１６０は圧力源１４（例えば容積型ポンプ）に動作的に接続するように形成されてよく、これにより、流体チャネル１２０内部に圧力を加えることによって、試料物質１０２を流体リザーバ１５０へ向かって、そして流体リザーバ１５０内へ導くことができる。図２には、圧力源１４は破線で示されている。なぜならば、圧力源１４は、カートリッジ１００が機器１２内部に挿入されたときだけ圧力源１４がカートリッジ１００と動作的に接続され得るように機器１２内に位置決めすることができるからである。

１つ又は２つ以上の実施態様では、試料ウェルポート１１２は流体駆動ポート１６０と流体リザーバ１５０との間に配置されてよい。換言すれば、流体駆動ポート１６０は、試料ウェルポート１１２の（例えば流体駆動ポート１６０から流体リザーバ１５０への、加えられる圧力の方向に基づいて）上流側に位置決めされてよい。流体駆動ポート１６０により接近して試料ウェルポート１１２を配置することにより、試験されない試料物質１０２の量を最小化することができる。なぜならば、流体チャネル１２０から来た試料物質１０２は流体リザーバ１５０に強制的に供給することができ、そして試料ウェルポート１１２と流体駆動ポート１６０との間に配置された試料物質１０２はそのようにすることができないからである。

１つ又は２つ以上の実施態様では、流体チャネル１２０は、（例えば流体チャネル１２０の残りと流体駆動ポート１６０との間の）流体駆動ポート１６０に近接して配置された第１毛管ストップ１３４と、（流体チャネル１２０の残りと流体リザーバ１５０との間の）流体リザーバ１５０に近接して配置された第２毛管ストップ１２８とを含んでよい。第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８は、（例えば表面張力に起因して）所定の圧力が加えられなければ、試料物質１０２が毛管ストップ１３４，１２８を通過するのを阻止するように形成されてよい。例えば、第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８は、試料物質が４００Ｐａ以上、５００Ｐａ以上、６００Ｐａ以上などの圧力でこれを通過するのを可能にするように形成されてよい。結果として、（例えば第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８により）流体チャネル１２０内部に圧力が加えられないと、試料物質１０２が流体駆動ポート１６０又は流体リザーバ１５０に入るのを阻止することができる（例えばただ流体チャネル１２０内部に残留しているだけである）。

第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８は、第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８のそれぞれの寸法に基づき、流体が毛管ストップを通過する際の圧力を定義することができる。例えば、第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８のそれぞれは、幅が約５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上などであり、且つ／又は６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、２５０μｍ以下などであるチャネルを画定することができる。また、例えば第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８のそれぞれは、約５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上など、及び／又は６００μｍ以下、５００μｍ以下、４００μｍ以下、２５０μｍ以下などの深さを画定することができる。さらに、第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８の長さは、（例えば、これにより毛管ストップを通過するのに必要な流体圧力を確立するための）ストップの圧力とは関係がなくてよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、毛管ストップは、カートリッジのチャネル／リザーバ間に穴（例えば約４００μｍの直径を画定する）を画定することにより、これらの間に毛管ストップを形成することができる。

カートリッジ１００の使用時には、試料物質が流体チャネル１２０を満たし、第２毛管ストップ１２８に達するまで、使用者は試料ウェルポート１１２を通して試料物質１０２を添加することができる。したがって、流体チャネル１２０から流体リザーバ１５０へ送達される試料物質１０２の体積は、第１毛管ストップ１３４と第２毛管ストップ１２８との間の流体チャネル１２０の容積によって制御又は定義することができる。換言すれば、（例えば５００Ｐａ以上の）圧力を加えなければ、試料物質が第１及び第２毛管ストップ１３４，１２８に入るのを防止し得るので、試料物質１０２の量は流体チャネル１２０によって定義される容積によって制限される。流体チャネル１２０が試料物質１０２で充填された後、使用者が付加的な試料物質１０２を添加しようとするならば、この付加的な試料物質１０２は、（例えばカートリッジ１００がオーバーフロー流体チャネル又はリザーバを含まない場合には）試料ウェルポート１１２内に残留し得る。なぜならば、単純に試料ウェルポート１１２へ試料物質１０２を添加することから加えられる圧力は、第１又は第２毛管ストップ１３４，１２８の圧力バリアを超えることがないからである（例えば５００Ｐａを超えない）。

１つ又は２つ以上の実施態様では、カートリッジ１００内部の試料物質１０２の正確な量を知る必要はない。なぜならば、カートリッジ１００は、試料ウェルポート１１２を充填するときに使用者が探すことができる視覚的表示を含んでよいからである。換言すれば、使用者は、カートリッジ１００内にデポジットされるべき試料物質１０２の正確な容積に関して熟練している必要はない。むしろ、カートリッジ１００は、適用される試料体積１０２の範囲内で動作することができる。したがって、カートリッジ１００は、例えば２つの規定の限界を有する視覚的表示を含んでよい。例えば、視覚的表示は充填ラインを含んでよい。充填ラインは流体チャネル１２０内部の適切且つ十分な流体送達に関して使用者に視覚的フィードバックを提供することができる。さらに、（例えば試料流体チャネル部分１３０の容積容量を上回る）カートリッジ１００に添加されたいかなる余剰の試料物質１０２も、オーバーフロー流体チャネル部分１３５内へ引き込むことができる。カートリッジ１００が機器１２内へ挿入された後、オーバーフロー流体チャネル部分１３５を試料流体チャネル部分１３０に接続するポートが閉鎖することにより、流体チャネル１２０内部に圧力が加えられたときに、オーバーフロー流体チャネル部分１３５内部に配置された余剰の流体が、流体リザーバ１５０内へ押し込まれるのを阻止することができる。

１つ又は２つ以上の実施態様では、充填ラインは、流体チャネル１２０と流体リザーバ１５０との間の毛管ストップ１２８に近接して位置決めすることができ、これにより、使用者は試料物質１０２が流体チャネル１２０を満たしていることを視覚的に調べることができる（例えば試料物質１０２は、試料ウェルポート１１２と第２毛管ストップ１２８との間の流体チャネル１２０内部に存在する）。具体的には、充填ラインは流体チャネル１２０内に窓を提供するカートリッジ本体１１０の透明区分を含んでよい。

カートリッジ１００は、（例えば図５に示されているように）試料ウェルポート１１２と流体チャネル１２０との間に位置決めされたフィルタ１４０を含んでもよい。フィルタ１４０は、試料ウェルポート１１２内部にデポジットされた試料物質１０２がフィルタ１４０を通って、そして流体チャネル１２０内にウィッキングするように、位置決めされてよい。換言すれば、試料ウェルポート１１２は、フィルタ１４０が試料ウェルポート１１２の底部に位置し、そして流体チャネル１２０が試料物質１０２を取り込むようにフィルタ１４０の下方に配置されるように形成されてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、フィルタ１４０は試料物質１０２の粗いフィルタ（例えば２０マイクロメートル以上の粒子を濾過して除去する）を提供することができる。例えば、フィルタ１４０は細孔径６０マイクロメートル以下、４０マイクロメートル以下、２０マイクロメートル以下、及び／又は０．５マイクロメートル以上、１マイクロメートル以上、２マイクロメートル以上などを定義することができる。さらに、フィルタ１４０は、４，５００Ｐａ以下、４，０００Ｐａ以下、３，５００Ｐａ以下など、及び／又は１，０００Ｐａ以上、２，０００Ｐａ以上、３，０００Ｐａ以上などの泡立ち点を定義することができる。フィルタ１４０の泡立ち点は、ガス（例えば空気）がフィルタ１４０に押し通される際にそれを上回る圧力バリアと記述することができる。したがって、試料物質１０２を動かすために圧力（例えば空気圧）が流体チャネル１２０内に加えられると、空気圧がフィルタ１４０の泡立ち点未満（例えば４，０００Ｐａ未満）にとどまる限り、空気圧は流体チャネル１２０内部に含有される。

１つ又は２つ以上の実施態様では、流体駆動ポート１６０は、カートリッジ１００が機器１２内へ挿入されると、圧力源１４に動作的に接続される（圧力源と流体連通状態になる）ように形成することができる。例えば、圧力源１４が流体駆動ポート１６０を介して流体チャネル１２０内部に圧力を加えるようにカートリッジが機器１２内へ挿入されると、機器１２のポンプ（例えば圧力源１４）が流体駆動ポート１６０と整合することができる。１つ又は２つ以上の実施態様では、流体駆動ポート１６０を通して圧力を加えるために使用される圧力源１４は既存のポンプ、カートリッジ１００内に既に存在する弁及びポートを利用することができる。換言すれば、いくつかの実施態様では、カートリッジ１００の流体チャネル１２０内部に圧力を加えることに専ら用いられる付加的な流体ポンプ、弁、又はポートを必要とせずに済む。

圧力源１４は、流体チャネル１２０内部に正圧（例えば流体リザーバ１５０の上流側に加えられる圧力）を加えるために、流体駆動ポート１６０を通して圧力を加えることができる。圧力源１４は、例えばカートリッジ１００の他の特徴を考慮に入れるために流体駆動ポート１６０を通る圧力を選択的に制御するように、（例えば計量弁の使用を通して）形成されてよい。例えば、流体チャネル１２０内部に加えられた圧力は、第１及び第２のそれぞれの毛管ストップ１３４，１２８の圧力バリアを克服し、そして流体チャネル１２０内部に加えられる圧力がフィルタ１４０の泡立ち点を下回る（例えば圧力がフィルタ１４０にガスを押し通すには十分な高さではない）ようになっていてよい。具体的には、（例えば流体駆動ポート１６０を介して）流体チャネル１２０内部に加えられる圧力は、（例えば毛管ストップの圧力バリアを基準として）５００Ｐａ以上であり、且つ（例えばフィルタ１４０の泡立ち点を基準として）４，０００Ｐａ以下であってよい。

したがって、圧力源１４から生じたガスは、湿潤されたフィルタ１４０を通過することができず、その代わりに、試料物質１０２に対して流体リザーバ１５０へ向かう方向に、そして流体リザーバ１５０内へ圧力を加えるにすぎない。加えて、１つ又は２つ以上の実施態様では、試料物質１０２はフィルタ１４０を通して試料ウェルポート１１２内へ強制的に戻すこともできるが、しかし上述のように、圧力源１４から生じたガスはフィルタ１４０を通ることはできない。その後、試料ウェルポート１１２内のいかなる余剰の試料物質１０２も、流体チャネル１２０内へウィッキングすることが可能になる。このようなものとして、フィルタ１４０は、流体のためのシールとしてではなく、ガスのためのシールとして効果的に作用することができる。（なぜならば、例えばフィルタ１４０の細孔径は、フィルタを通る流体の移動を可能にするからである）。

細孔径が、試料物質１０２がフィルタを通過するのを可能にするのに十分に大きいように、しかしフィルタ１４０がガス、つまり流体チャネル１２０内部に加えられる空気圧に関連するガスの通過を阻止するのに十分に小さいように、フィルタ１４０の細孔径は選択されてよい。したがって、フィルタ１４０の泡立ち点に対応するフィルタ１４０の細孔径は、試料物質１０２が通過するのを可能にしようとする要求と、ガスの通過を阻止しようとする要求とのバランスをとるように選択することができる。さらに、フィルタ１４０の泡立ち点と組み合わされた流体チャネル１２０の毛管ストップを克服するために必要とされる圧力は、試料物質１０２を効果的に動かすために流体チャネル１２０内部に加えられる種々の圧力（例えば５００Ｐａ～４，０００Ｐａ）を形成することができる。

いくつかの実施態様では、機器１２は、流体チャネル１２０及び流体リザーバ１５０の下流側に配置された負圧源１８を含んでよい。図２には、負圧源１８は破線で示されている。なぜならば、負圧源１８は、カートリッジ１００が機器１２内部に挿入されたときだけ負圧源１８がカートリッジ１００と動作的に接続され得るように機器１２内に位置決めすることができるからである。さらに、いくつかの実施態様では、負圧源はシステム１０内に含まれても含まれなくてもよい。負圧源１８は真空又は吸引力を流体チャネル１２０に加えることにより、試料物質１０２を流体リザーバ１５０内に動かすことができる（そして第２毛管ストップ１２８を克服することができる）。負圧源１８を含むこのような実施態様では、カートリッジ１００は、試料ウェルポート１１２と流体チャネル１２０との間にフィルタ１４０を含んでよい。しかしながら、負圧源１８を含むいくつかの実施態様では、カートリッジ１００は、試料ウェルポート１１２と流体チャネル１２０との間に位置決めされたフィルタ１４０を含まなくてもよい（なぜならば、例えば負圧源１８を使用するときには流体又はガスが強制的に試料ウェルポート１１２に向かわされることがないからである）。

加えて、カートリッジ１００は、本明細書中に記載されたバルク音響波共振器センサ１０５を含んでよい。バルク音響波共振器センサ１０５は、検知面１０７（例えば分析物結合面）を有するバルク音響波共振器１０６を含んでよい。加えて、カートリッジ１００は、流体リザーバ１５０と検知面１０７との間に延びる流体流路１０８を含んでよい。図２に示された共振器センサ１０５は、流体流路１０８内に配置された複数のバルク音響波共振器１０６を含む。この流体流路を、獲得された試料物質１０２が貫流することができる。センサ１０５は１つ又は２つ以上の電子構成部分を有することにより、共振器１０６を駆動して振動させ、そして試料物質１０２が共振器１０６の検知面１０７を通り過ぎるのに伴って、共振器１０６の振動特性の変化を測定することができる。これに加えて又はこの代わりに、共振器１０６を駆動し共振器１０６からの応答を検知するための１つ又は２つ以上の電子構成部分が、カートリッジ１００の外部、例えば図１に示された機器１２上にあってよい。（例えばカートリッジ１００が機器１２のレセプタクル１６内へ挿入されると）機器１２又は他の適宜の外部デバイスは、任意の適宜の方法でセンサ１０５に電気的にカップリングされてよい。さらに、センサ１０５の共振器１０６は種々の異なる適宜の目的で使用されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ１０５が対照群内で、又は冗長性を提供するために使用されてよい。

１つ又は２つ以上の実施態様では、システム１０は、システム内に存在し得る圧力源１４を制御するように形成された（例えば機器１２内部に配置された）コントローラを含んでよい。システム１０に帰属するものを含む、本開示に記載された方法及び／又は論理、又は種々の構成部分（例えばコントローラ２６）は、少なくとも部分的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせにおいて実行することができる。例えば、技術の種々の特徴は、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は任意のその他の同等の集積論理回路又は個別論理回路、並びにこのような構成部分の任意の組み合わせ、又は他のデバイス内部で実行されてよい。「プロセッサ」又は「プロセッシング回路」という用語は概ね、単独又は他の論理回路との組み合わせにおける前記論理回路のいずれか、或いは任意の他の同等の回路を意味することができる。このようなハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアは、本開示内に記載された種々の動作及び機能を支持するために、同じシステム内部、又は別個のシステム内部で実行することができる。加えて、上記構成部分のいずれも、個別ではあるがしかし相互動作可能な論理デバイスとして、一緒に又は別々に実行されてよい。

ソフトウェアにおいて実行する場合、システム、デバイス、及び方法に帰属する機能は、コンピュータ可読媒体、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリ、磁気データ記憶媒体、光学データ記憶媒体、又はこれに類するものの上で命令及び／又は論理として具体化することができる。命令及び／又は論理は、本開示に記載された機能の１つ又は２つ以上の特徴を支援するために、１つ又は２つ以上のプロセッサによって実行することができる。

カートリッジ１００がシステム１０の外部設備（例えば機器１２内部）に動作的にカップリングされると、センサ１０５をコントローラに電気的にカップリングすることができる。センサ１０５、外部デバイス、及びコントローラは１つ又は２つ以上の電子構成部分を有することにより、共振器１０６を駆動して振動させ、そして試料物質１０２が共振器１０６の検知面１０７を通り過ぎるのに伴って、共振器１０６の振動特性の変化を測定する。

例示のカートリッジ１００の特定の実施態様が図３～５に示されている。カートリッジ１００は、図１及び２に示されたカートリッジに関して上述した構成部分又はフィーチャのいずれかを含んでよい。図３に示されているように、カートリッジ１００は、試料ウェルポート１１２を画定するカートリッジ本体１１０を含む。さらに、カートリッジ１００は、（例えば図４及び５に示されているように）例えば試料ウェルポート１１２と流体チャネル１２０との間で、試料ウェルポート１１２内部に位置決めされたフィルタ１４０を含んでよい。

加えて、本明細書中にさらに説明するように、カートリッジ１００は流体チャネル膜１０４を含んでよい。流体チャネル膜１０４は例えばカートリッジ本体１１０の底部に取り付けることにより、（例えば図４及び５に示されているように）流体チャネル１２０の少なくとも１つの表面を形成することができる。例えば、流体チャネル膜１０４は接着剤又はテープから形成されてよい。さらに、流体チャネル膜１０４を親水性材料から形成するか又は親水性材料で被覆することにより、流体が流体チャネル１２０を貫流する能力を最適化又は制御することができる。具体的には、流体チャネル膜１０４は、親水性感圧接着剤を備えたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板であってよい。

カートリッジ１０の流体チャネル１２０によって画定された通路の詳細図が図４に示されている（例えば４－４’線に沿って示された図３のカートリッジ１００の断面図）。図示のように、流体チャネル１２０は試料ウェルポート１１２と、（例えば図２に示された流体リザーバ１５０と同様の）流体リザーバと流体連通しているリザーバポート１５２との間に延びている。流体チャネル部分１２０は、試料流体チャネル部分１３０とオーバーフロー流体チャネル部分１３５とを含んでよい。試料流体チャネル部分１３０は、試料物質１０２を試験する前に試料物質１０２を収集して貯えるように形成することができる。さらに、オーバーフロー流体チャネル１３５（例えばオーバーフローリザーバ）は、試料流体チャネル部分１３０と流体連通していてよく、試料流体チャネル部分１３０からいかなる余剰の試料物質１０２をも受容するように形成することができる。さらに、オーバーフロー流体チャネル１３５は約４０μＬの容積を画定することができる。１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフロー流体チャネル１３５は、オーバーフロー流体チャネル１３５の通気を助けるように形成されたオーバーフローポート１３９を含んでよい。１つ又は２つ以上の実施態様では、オーバーフローポート１３９は、カートリッジ１００が機器１２内に位置決めされたときに、空気又は流体が通過するのを遮断又は阻止することができる。このような実施態様では、オーバーフローポート１３９は、流体チャネル１２０に圧力が加えられると、試料物質１０２が流体リザーバ１５０内へ移動することができ、そして試料物質１０２をオーバーフローポート１３９に強制的に通せないように、制限することができる。さらに、オーバーフロー流体チャネル１３５内部に配置されたいかなる試料物質１０２もオーバーフロー流体チャネル１３５内に残留することができる（なぜならば、例えば、試料物質がオーバーフローポート１３９を通って出るのを阻止することができ、試料物質を流体リザーバ１５０内へ引き込むことができないからである）。

試料流体チャネル部分１３０は、種々異なる方向に配向された複数の部分を含んでよい。例えば、試料流体チャネル部分１３０は、第１流体チャネル部分１２２と、第２流体チャネル部分１２４と、第３流体チャネル部分１２６とを含んでよい。第１流体チャネル部分１２２は、試料ウェルポート１１２と第２流体チャネル部分１２４との間で流体連通していてよく、第２流体チャネル部分１２４は、第１流体チャネル部分１２２と第３流体チャネル部分１２６との間で流体連通していてよく、そして第３流体チャネル部分１２６は、第２流体チャネル部分１２４と、リザーバポート１５２と、オーバーフロー流体チャネル部分１３５と流体連通していてよい。さらに、流体チャネル１２０は、試料ウェルポート１１２とリザーバポート１５２との間に、任意の適宜の方法で延びていてよい。例えば、図４に示されているように、流体チャネル１２０は、試料ウェルポート１１２の周りの円形路に沿って延びている（例えば流体チャネル１２０は、試料ウェルポート１１２の周りに「巻き付けられている(wrapped）」と記すことができる）。具体的には、試料流体チャネル部分１３０（例えば図４の第１、第２、及び第３流体チャネル部分１２２，１２４，１２６）は、試料ウェルポート１１２から約３ｍｍ以上、４ｍｍ以上など、及び／又は６ｍｍ以下、５ｍｍ以下などの第１半径１２９の周りに概ね延びていてよい。具体的には、試料流体チャネル部分１３０は、試料ウェルポート１１２から約４ｍｍの第１半径１２９の周りに概ね延びていてよい。同様に、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、試料ウェルポート１１２から約４ｍｍ以上、６ｍｍ以上、８ｍｍ以上など、及び／又は１５ｍｍ以下、１２ｍｍ以下、１０ｍｍ以下などの第２半径１３６の周りに概ね延びていてよい。具体的には、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、試料ウェルポート１１２から約８．１２ｍｍの第２半径１３６の周りに概ね延びていてよい。

いくつかの実施態様では、試料流体チャネル部分１３０及びオーバーフロー流体チャネル部分１３５の半径方向距離（例えば試料ウェルポート１１２からの）は、試料流体チャネル部分１３０及びオーバーフロー流体チャネル部分１３５のそれぞれに配置された試料物質１０２に対する重力効果に関与することができる。例えば、試料ウェルポート１１２（例えば試料物質１０２がカートリッジ１００に入る／から出る場所）から半径方向により大きく離れていればいるほど、試料物質１０２に対する重力効果は大きくなる。したがって、いくつかの実施態様では、オーバーフロー流体チャネル部分１３５は、試料流体チャネル部分１３０よりも小さな断面（例えばチャネル深さ１８６及びチャネル幅１８７）を画定することにより、より大きな半径方向距離を打ち消すことができる。その結果、試料流体チャネル部分１３０とオーバーフロー流体チャネル部分１３５との間で試料物質１０２に対して同様の重力効果をもたらすことができる。換言すれば、試料流体チャネル部分１３０及びオーバーフロー流体チャネル部分１３５は、それぞれの毛管作用が、試料ウェルポート１１２からの半径方向距離に基づく重力を相殺し得るように設計されてよい。

リザーバポート１５２の（例えば流体チャネル１２０内部に加えられた圧力の方向に対して）上流側には流体駆動ポート１６０が位置決めされていてよく、流体駆動ポート１６０は、流体チャネル１２０内部に圧力を加え、リザーバポート１５２へ向かって試料物質を動かすために（例えばカートリッジが機器１２内に挿入されたときに）圧力源に動作的にカップリングされるように形成されていてよい。図４に示されているように、流体駆動ポート１６０を通して加えられるガス圧は試料ウェルポート１１２又は流体チャネル１２０へ向かって移動することができる。本明細書中に記載されたフィルタ１４０（図５に示されている）が存在するため、流体駆動ポート１６０から来たガスはフィルタ１４０を通過することができず（フィルタ１４０の泡立ち点のため）、その代わりに流体チャネル１２０内部に圧力を加えることができる（例えば試料物質に圧力を加える）。さらに、本明細書中に記載されているように、流体駆動ポート１６０と試料ウェルポート１１２との間の通路内に存在するいかなる試料物質も、フィルタ１４０を通して強制的に戻すことができる（したがってこの試料物質部分は小さく、流体リザーバへ送達されることはない）。

図４に示されているように、流体チャネル膜１０４は、流体チャネル１２０の底面を画定することができる。流体チャネル膜１０４は、試料ウェルポート１１２の底部、流体チャネル１２０、及びオーバーフロー流体チャネル部分１３５に沿って連続的な面を形成することができる。加えて、流体チャネル膜１０４は図５（例えば５－５’線に沿った図３のカートリッジ１００を示す断面図）に示されている。例えば、流体チャネル膜１０４をカートリッジ本体１１０の底部に取り付けることにより、流体チャネル１２０の底面を形成することができる。また、図５に示されているように、フィルタ１４０は試料ウェルポート１１２と流体チャネル１２０との間に配置されていてよい。

例示の実施態様が説明され、これら実施態様の考えられ得る変更形が参照された。これらの、そしてその他の変更形、組み合わせ、及び改変形は当業者には明らかであり、言うまでもなく請求項は本明細書中に示された例示の実施態様に限定されない。

本明細書中に使用された全ての科学用語及び技術用語は、特に断りのない限り技術分野において一般に使用される意味を有する。本明細書中に提供された定義は、本明細書中にしばしば使用される特定の用語の理解を容易にするためのものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

本明細書及び添付の請求項において使用される単数形a”, “an”, 及び“the”は、内容が明らかに他のことを指示するのではない限り複数の指示対象を有する実施態様を含む。本明細書及び添付の請求項において使用される用語「又は（or）」は、内容が明らかに他のことを指示するのではない限り、概ね「及び／又は（and/or）」を含むその意味において採用される。「及び／又は（and/or）」という用語は、列挙されたエレメントのうちの１つ又は全て、又は列挙されたエレメントのうちのいずれか２つ又は３つ以上の組み合わせを意味する。

本明細書中に使用される「有する（have）」、「有する（having）」、「含む（include）」、「含む（including）」、「含む（comprise）」、「含む（comprising）」、又はこれに類するものは、これらのオープンエンドな意味において用いられ、概ね「～を含むが、これに限定されるものではない」を意味する。言うまでもなく、「本質的に～から成る（consisting essentially of）」、「～から成る（consisting of）」及びこれに類するものは、「含む（comprising）」及びこれに類するものに包含される。本明細書中に使用される、組成物、生成物、方法、又はこれに類するものに関連する「本質的に～から成る（consisting essentially of）」は、組成物、生成物、方法、又はこれに類するものの成分が列挙された成分、及び組成物、生成物、方法、又はこれに類するものの基本的且つ新規の特徴に実質的に影響を及ぼさない任意の他の成分に限定される。

「好ましい（preferred）」及び「好ましくは（preferably）」という語は、特定の環境下で特定の利点をもたらす本発明の実施態様を意味する。しかしながら、同じ又は他の環境下で、他の実施態様が好ましいこともある。さらに、１つ又は２つ以上の好ましい実施態様の列挙は、他の実施態様が有用ではないことを暗示せず、また請求項を含む本開示の範囲から他の実施態様を排除するように意図されるものではない。

本明細書中においても、終点による数値範囲の記述は、その範囲内に包含されるあらゆる数を含む（例えば１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含み、又は１０以下は、１０、９．４、７．６、５、４．３、２．９、１．６２、０．３などを含む）。値の範囲が「～まで（up to）」の特定の値である場合、その値はその範囲に含まれる。

本明細書中で言及されるあらゆる方向、例えば「頂部」、「底部」、「左」、「右」、「上」、「下」、及びその他の方向及び配向は、図面に関連して明確さのために本明細書に記載されたものであり、実際のデバイス又はシステム、或いはデバイス又はシステムの使用を制限しようとするものではない。本明細書中に記載されたデバイス又はシステムは数多くの方向及び配向で使用されてよい。

Claims (18)

1. カートリッジであって、
   当該カートリッジ本体が、キャップレス試料ウェルポートを画定しており、前記キャップレス試料ウェルポートが、試料物質と、前記キャップレス試料ウェルポートと流体連通した流体チャネルとを受容するように形成されており、前記流体チャネルが、第１軸線に沿って延びる第１流体チャネル部分と、第２軸線に沿って延びる第２流体チャネル部分とを含み、前記第１軸線が前記第２軸線に対して所定の角度を成しており、前記流体チャネルがさらにオーバーフロー流体チャネル部分を含む、カートリッジ本体と、
   前記流体チャネルが前記キャップレス試料ウェルポートと当該流体リザーバとの間に延びており、前記流体チャネル内部に圧力が加えられると、前記試料物質を前記流体リザーバへ向かって導くように前記流体チャネルが形成され、前記オーバーフロー流体チャネル部分が前記流体チャネルに沿って、前記キャップレス試料ウェルポートと前記流体リザーバのリザーバポートとの間に配置されている、流体リザーバと、
   を含む、カートリッジ。
2. さらに、前記流体チャネルと流体連通する流体駆動ポートを含み、前記流体駆動ポートが、前記試料物質を前記流体リザーバへ向かって導くために前記流体チャネル内部に正圧が加えられるべく圧力源に動作的に接続されるように形成されている、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記第１及び第２流体チャネル部分が、３ｍｍ以下のチャネル深さ及び３ｍｍ以下のチャネル幅を画定している、請求項１に記載のカートリッジ。
4. 前記オーバーフロー流体チャネル部分が、１．５ｍｍ以下のチャネル深さと、３ｍｍ以下のチャネル幅とを画定している、請求項１に記載のカートリッジ。
5. 前記第１及び第２流体チャネル部分が、前記キャップレス試料ウェルポートから４ｍｍ以下の第１半径の周りに概ね延びており、そして前記オーバーフロー流体チャネル部分が、前記キャップレス試料ウェルポートから８ｍｍ以下の第２半径の周りに概ね延びている、請求項１に記載のカートリッジ。
6. 前記流体チャネルがさらに第３流体チャネル部分を含み、前記第１流体チャネル部分が前記第３流体チャネル部分に対して平行であり、そして前記第２流体チャネル部分が前記第１及び第３流体チャネル部分に対して垂直である、請求項１に記載のカートリッジ。
7. さらに、前記キャップレス試料ウェルポートと前記流体チャネルとの間に位置決めされたフィルタを含む、請求項１に記載のカートリッジ。
8. 前記第１流体チャネル部分が第１長さを画定し、そして前記第２流体チャネル部分が第２長さを画定しており、前記第１及び第２長さがそれぞれ１０ｍｍ以下である、請求項１に記載のカートリッジ。
9. 前記流体チャネル内部に加えられる圧力が、前記流体リザーバからの負圧である、請求項１に記載のカートリッジ。
10. カートリッジであって、
    当該カートリッジ本体が、キャップレス試料ウェルポートを画定しており、前記キャップレス試料ウェルポートが、試料物質と、前記キャップレス試料ウェルポートと流体連通した流体チャネルとを受容するように形成されており、前記流体チャネルが試料流体チャネル部分及びオーバーフロー流体チャネル部分を含み、前記試料流体チャネル部分内部の試料物質に対する重力効果が前記流体チャネルの毛管作用を克服しないように、前記流体チャネルが形成されている、カートリッジ本体と、
    前記流体チャネルが前記キャップレス試料ウェルポートと当該流体リザーバとの間に延びており、前記流体チャネル内部に圧力が加えられると、前記試料物質を前記流体リザーバへ向かって導くように前記流体チャネルが形成され、前記オーバーフロー流体チャネル部分が前記流体チャネルに沿って、前記キャップレス試料ウェルポートと前記流体リザーバのリザーバポートとの間に配置されている、流体リザーバと、
    を含む、カートリッジ。
11. 前記試料流体チャネル部分内部の試料物質に対する重力効果が前記流体チャネルの毛管作用を克服しないように、
    前記試料流体チャネル部分が少なくとも１つの曲げ部を画定している、請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記流体チャネルのチャネル幅及びチャネル深さが前記流体チャネルの毛管作用を定義する、請求項１０に記載のカートリッジ。
13. さらに、前記流体チャネルと流体連通する流体駆動ポートを含み、前記流体駆動ポートが、前記試料物質を前記流体リザーバへ向かって導くために前記流体チャネル内部に正圧が加えられるべく圧力源に動作的に接続されるように形成されている、請求項１０に記載のカートリッジ。
14. 前記試料流体チャネル部分が、３ｍｍ以下のチャネル深さ及び３ｍｍ以下のチャネル幅を画定している、請求項１０に記載のカートリッジ。
15. 前記オーバーフロー流体チャネル部分が、１．５ｍｍ以下のチャネル深さと、３ｍｍ以下のチャネル幅とを画定している、請求項１０に記載のカートリッジ。
16. 前記試料流体チャネル部分が、前記キャップレス試料ウェルポートから４ｍｍ以下の第１半径の周りに概ね延びており、そして前記オーバーフロー流体チャネル部分が、前記キャップレス試料ウェルポートから８ｍｍ以下の第２半径の周りに概ね延びている、請求項１０に記載のカートリッジ。
17. さらに、前記キャップレス試料ウェルポートと前記流体チャネルとの間に位置決めされたフィルタを含む、請求項１０に記載のカートリッジ。
18. 前記流体チャネル内部に加えられる圧力が、前記流体リザーバからの負圧である、請求項１０に記載のカートリッジ。

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