KR20170118042A - 성형에 의해 제조되는 유체 시스템을 비롯한, 항온 처리 채널을 포함하는 유체 시스템 - Google Patents

성형에 의해 제조되는 유체 시스템을 비롯한, 항온 처리 채널을 포함하는 유체 시스템 Download PDF

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옵코 다이어그노스틱스, 엘엘씨
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Abstract

검정 성분의 항온 처리 및/또는 혼합을 포함하는 유체 장치 및 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서는, 생물학적 검정 및/또는 화학적 검정이 유체 장치에서 수행될 수 있다. 유체 장치는 둘 이상의 검정 성분의 제어된 항온 처리 및/또는 혼합이 가능하도록 디자인될 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 유체 장치는 검출 채널과 유체 연통되는, 비교적 큰 단면 치수를 갖는 항온 처리 채널을 포함할 수 있다. 항온 처리 채널은 검정의 분석 전에 둘 이상의 검정 성분이 적절하게 혼합되고/되거나 항온 처리되도록 할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 검출 채널을 이용하여 항온 처리 및/또는 혼합의 한도에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 피드백에 기초하여, 유체 시스템의 하나 이상의 구성요소를 조절함으로써 요구되는 혼합 및/또는 항온 처리 정도가 달성되도록 할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 본원에 기재된 바와 같은 항온 처리 채널에서의 검정 성분의 제어된 항온 처리 및/또는 혼합으로 인해 검정 성능이 개선될 수 있다.

Description

성형에 의해 제조되는 유체 시스템을 비롯한, 항온 처리 채널을 포함하는 유체 시스템{FLUIDIC SYSTEMS COMPRISING AN INCUBATION CHANNEL, INCLUDING FLUIDIC SYSTEMS FORMED BY MOLDING}
본 실시양태는 일반적으로 유체 장치에서 유체를 유동시키는 방법, 더욱 구체적으로는 유체의 항온 처리 및/또는 혼합을 포함하는 방법에 관한 것이다.
유체의 조작(manipulation)은 화학, 미생물학 및 생화학 같은 분야에서 중요한 역할을 한다. 이들 유체는 액체 또는 기체를 포함할 수 있고, 화학적 또는 생물학적 공정에 시약, 용매, 반응물 또는 세정제를 제공할 수 있다. 미소 유체 검정(microfluidic assay) 같은 다양한 유체(예컨대, 미소 유체) 방법 및 장치는 값싸고 민감성이며 정확한 분석 플랫폼(platform)을 제공할 수 있기는 하지만, 다수의 유체의 혼합, 샘플 도입, 시약의 도입, 시약의 저장, 유체의 분리, 폐기물의 수집, 오프-칩 분석을 위한 유체의 추출, 및 하나의 칩에서 다음 칩으로의 유체의 전달 같은 유체 조작은 비용과 변조(sophistication)의 수준을 부가할 수 있다. 따라서, 미소 유체 시스템에서 비용을 감소시키고/시키거나 사용을 간단화시키고/시키거나 유체 조작을 개선할 수 있는 당 업계에서의 진보는 유리할 것이다.
유체 장치 및 그에 수반되는 관련 구성 요소, 장치 및 시스템에서 유체를 유동시키는 방법이 제공된다. 본원의 주제는 일부 경우에 상호 연관되는 방법, 특정 문제에 대한 다른 해결책 및/또는 유체 및 장치의 복수개의 상이한 용도를 포함한다.
하나의 실시양태 세트에서는, 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서, 본 방법은 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하고 샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트에 연결함을 포함하는데, 이 때 상기 제품은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하며, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고, 상기 샘플 유입 포트는 항온 처리 채널과 유체 연통된다. 이 방법은 샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키고, 샘플의 적어도 일부를 검출 채널의 일부(전부는 아님) 내로 유동시키고, 샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시킴을 포함하며, 이 때 상기 제 2 유속은 제 1 유속 미만이고/이거나 0이다. 이 방법은 또한 샘플의 유속을 제 2 유속보다 크거나 제 2 유속 미만인 제 3 유속으로 조정하고, 검출 채널의 나머지 부분을 통해 샘플을 유동시킴을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 방법은 샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키고; 샘플의 적어도 일부를 검출 채널의 일부(전부는 아님) 내로 유동시키며; 검출 채널에서 샘플의 적어도 일부를 검출하고; 샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시키고; 샘플의 유속을 제 3 유속으로 조정하며; 검출 채널의 나머지 부분을 통해 샘플을 유동시킴을 포함하는데, 이 때 상기 제 2 유속은 제 1 유속 미만이고/이거나 0이고, 상기 제 3 유속은 제 1 유속 또는 제 2 유속보다 크거나 그 미만일 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 방법은 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하고, 샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트로 연결함을 포함하는데, 이 때 상기 제품은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하고, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고, 상기 샘플 유입 포트는 항온 처리 채널과 유체 연통된다. 본 방법은 샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키고; 샘플의 적어도 일부를 검출 채널의 일부(전부는 아님) 내로 유동시키고; 검출 채널에서 샘플의 적어도 일부를 검출하고; 샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시키며; 검출 채널의 나머지 부분을 통해 샘플을 유동시킴을 추가로 포함하는데, 이 때 상기 제 2 유속은 제 1 유속 미만이고/이거나 0이다.
다른 실시양태에서, 본 방법은 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하고, 샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트로 연결함을 포함하는데, 이 때 상기 제품은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하고, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고, 상기 샘플 유입 포트는 항온 처리 채널과 유체 연통된다. 본 방법은 샘플 수집기의 표면 또는 제품의 표면 상에 침착된 시약과 액체를 접촉시키고; 시약이 액체에 용해 또는 현탁되도록 시약의 적어도 일부를 표면으로부터 제거하고; 샘플 성분을 항온 처리 채널에서 액체의 적어도 일부 중에서 시약과 혼합시키고; 샘플 성분과 시약을 포함하는 액체를 검출 채널의 적어도 일부를 통해 유동시킴을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본 방법은 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하고, 샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트로 연결함을 포함하는데, 이 때 상기 제품은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고, 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하고, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고, 상기 샘플 유입 포트는 항온 처리 채널과 유체 연통된다. 이러한 경우, 항온 처리 채널은 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 약 5μL 이상의 부피를 갖는다. 검출 채널은 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖고, 검출 채널은 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함한다. 본 방법은 샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키고; 항온 처리 채널에서 샘플 성분을 액체 중의 시약과 혼합하는 단계; 샘플 성분 및 시약을 포함하는 액체를 검출 채널의 적어도 일부를 통해 유동시킴을 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시양태 세트에서는, 유체 시스템이 제공된다. 한 실시양태에서, 유체 시스템은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 제품을 포함하는데, 이 때 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하고, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 검출 채널을 포함하고, 제 1 중간(intervening) 채널이 제품을 통해 통과하고 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치한다. 항온 처리 채널은 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 약 5μL 이상의 부피를 갖는다. 검출 채널은 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖고, 검출 채널은 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함한다. 이 경우, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비는 약 2:1 이상이다. 유체 시스템은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 샘플 유입 포트 및 검출 채널과 유체 연통되는 유출 포트를 추가로 포함할 수 있다.
다른 실시양태에서, 유체 시스템은 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 제품을 포함하는데, 이 때 상기 제 1 면은 항온 처리 채널을 포함하고, 상기 제 1 면 및/또는 제 2 면은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함한다. 항온 처리 채널은 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 5μL 이상의 부피를 갖는다. 검출 채널은 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖고, 검출 채널은 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함한다. 이들 경우에, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비는 2:1 이상이다. 유체 시스템은 항온 처리 채널과 유체 연통되는 샘플 유입 포트; 검출 채널과 유체 연통되는 유출 포트; 및 제품의 샘플 유입 포트에 연결되기에 구성되고 그렇게 연결되도록 배열된 샘플 수집기를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 이점 및 신규 특징은 첨부 도면과 함께 고려할 때 본 발명의 다양한 비제한적인 실시양태의 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본원 및 참고로 인용된 문헌이 상충하고/하거나 일치하지 않는 개시내용을 포함하는 경우에는 본원이 지배한다. 참고로 인용된 둘 이상이 문헌이 서로에 대해 상충하고/하거나 일치하지 않는 개시내용을 포함하는 경우에는 더 최근의 발효일을 갖는 문헌이 지배한다.
개략적이고 축척대로 도시하고자 하지 않은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 비제한적인 실시양태를 기재한다. 도면에서, 각각의 동일하거나 거의 동일한 도시된 구성요소는 전형적으로 하나의 번호로 인용된다. 간결하게 하기 위하여, 매 도면마다 모든 구성요소에 번호가 매겨지지는 않으며, 당 업자가 본 발명을 이해하도록 하기 위해 도시된 본 발명의 실시양태의 모든 구성요소가 도시될 필요는 없다.
도 1a 및 도 1b는 하나의 실시양태 세트에 따른 예시적인 유체 장치를 도시한다.
도 2는 하나의 실시양태 세트에 따른 유체 장치를 도시한다.
도 3은 하나의 실시양태 세트에 따른 종래의 유체 장치에서의 연결 지점의 이미지이다.
도 4a 내지 도 4d는 하나의 실시양태 세트에 따른 종래의 유체 장치의 연결 지점에서의 유체 유동의 이미지이다.
도 5a 내지 도 5c는 (A) 유체 장치, (B) 특정 유체 장치를 형성하는데 사용되는 조각들, 및 (C) 특정 실시양태에 따른 유체 장치를 도시한다.
도 6은 하나의 실시양태 세트에 따른 중간 채널을 포함하는 유체 장치의 단면을 도시한다.
도 7a 내지 도 7d는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서의 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 개략적인 도표를 도시한다.
도 8a 내지 도 8d는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널을 갖지 않는 유체 장치에서의 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 개략적인 도표를 도시한다.
도 9a 내지 도 9d는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서의 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 개략적인 도표를 도시한다.
도 10a 내지 도 10d는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널을 갖지 않는 유체 장치에서의 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 개략적인 도표를 도시한다.
도 11a 내지 도 11e는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널에서 유체를 혼합하는 방법을 도시한다.
도 12a 내지 도 12e는 하나의 실시양태 세트에 따른 항온 처리 채널에서 유체를 혼합하는 방법을 도시한다.
도 13은 하나의 실시양태 세트에 따른 유체 장치에서의 검출기에 있어서 광학 판독치 대 시간의 플롯을 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 특정 실시양태에 따른 테스토스테론 투여량 응답의 플롯을 도시한다.
도 15는 실시예 2의 전혈 테스토스테론 검정을 수행하는데 이용되는 유체 장치의 두 분석 영역에서의 광학 판독치의 시계열(time series)을 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 실시예 2의 미소 유체 장치에서 수행되는 테스토스테론 검정에서의 투여량 응답을 도시한다.
도 17은 실시예 3의 전혈 테스토스테론 검정을 수행하는데 이용되는 유체 장치의 두 분석 영역에서의 광학 판독치의 시계열을 도시한다.
도 18a 및 도 18b는 실시예 3의 미소 유체 장치에서 수행되는 테스토스테론 검정에서의 투여량 응답을 도시한다.
검정 성분의 항온 처리 및/또는 혼합을 포함하는 유체 장치 및 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서는, 생물학적 검정 및/또는 화학적 검정이 유체 장치에서 수행될 수 있다. 유체 장치는 둘 이상의 검정 성분(예컨대, 샘플 및 시약)의 제어된 항온 처리 및/또는 혼합을 가능케 하도록 디자인될 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 유체 장치는 검출 채널과 유체 연통되는, 비교적 큰 단면 치수를 갖는 항온 처리 채널을 포함할 수 있다. 항온 처리 채널은 검정의 분석 전에 둘 이상의 검정 성분의 적절한 혼합 및/또는 항온 처리를 가능케 할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 검출 채널을 사용하여, 예를 들어 항온 처리 채널에서의 샘플 성분의 존재 및/또는 항온 처리 및/또는 혼합의 정도에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 피드백에 기초하여, 유체 유동 공급원 같은 유체 시스템의 하나 이상의 구성요소를 조절하여 요구되는 혼합 및/또는 항온 처리 정도가 달성되도록 할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 본원에 기재되는 바와 같이 항온 처리 채널 내에서의 검정 성분의 제어된 항온 처리 및/또는 혼합이, 검정 성능(예컨대, 감도, 특이성 및/또는 재현성)을 개선하고 검정 성분의 항온 처리 및/또는 혼합에 의존하는 검정용 유체 장치의 디자인 및 작동을 단순화시킬 수 있다.
생물학적 검정 및/또는 화학적 검정을 수행하기 위해 유체 장치가 존재하기는 하지만, 특정 검정은 검정 성분의 부적절한 혼합 및/또는 항온 처리 때문에 종래의 유체 장치에서 용이하게 및/또는 정확하게 수행될 수 없다. 예를 들면, 충분한 항온 처리는, 표적 분석물이 검출되도록 하기 위하여 표적 분석물이 샘플중 천연 결합 파트너로부터 방출되어야 하는 검정의 중요한 부분이다. 이러한 일부 실시양태에서, 방출되고 따라서 분석되는 표적 분석물의 양은 항온 처리 시간에 따라 달라지며, 항온 처리에 대한 불충분한 제어는 검정의 부정확한 결과 및/또는 재현성 불가를 야기한다. 특정 실시양태에서, 검정 감도는 항온 처리의 길이 및/또는 온도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 검출기 결합 파트너(항체)에 결합된 분석물의 양은 긴 접촉 및/또는 승온에서의 항온 처리에 의해 증가될 수 있다. 종래의 유체 장치는 유체 장치의 디자인 및 유체 장치에서의 유체 취급을 변화시킴으로써 이 문제를 해결하기 위해 노력하였다. 그러나, 이들 종래의 장치중 다수는 폐색 같은 문제점을 갖고/갖거나, 제작하기 어려울 수 있는 복잡한 장치 구성에 의존하고/하거나, 예컨대 케어 설정 시점에 실행하기 어려울 수 있는 복잡한 검정 방법에 의존한다. 본원에 기재되는 유체 장치는 다수의 종래의 유체 장치의 단점 없이 충분한 혼합 및/또는 항온 처리를 허용할 수 있고, 종래의 유체 장치에서 용이하게 및/또는 정확하게 실행되지 못했던 검정을 수행하는데 이용될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 유체 장치에서 항온 처리 단계 및/또는 혼합 단계를 포함하는 생물학적 및/또는 화학적 검정을 수행할 수 있다. 본원에 기재되는 바와 같이, 유체 장치는 둘 이상의 검정 성분(예를 들어, 샘플 성분과 시약; 시약과 희석제; 시약과 완충제)의 제어된 항온 처리 및/또는 혼합을 가능케 하도록 디자인될 수 있다. 하나의 예시적인 실시양태에서, 유체 장치(10)는 도 1a에 예시적으로 도시된 바와 같이 항온 처리 채널(15)을 포함한다. 항온 처리 채널은 검출 채널(20)과 유체 연통될 수 있다. 도 1a에 예시적으로 도시된 바와 같이, 검출 채널은 항온 처리 채널과 검출 대역(25) 사이에 위치한다. 검출 대역은 수 개의 분석 영역(26)을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서는, 검출 채널이 검출 대역의 일부일 수 있다(예를 들어, 검출 채널이 하나 이상의 검출기에 연결된 검출 대역의 채널일 수 있다).
다른 실시양태에서, 항온 처리 채널의 일부는 검출 대역의 일부(예컨대, 하나 이상의 검출기와 연결된 구역)일 수 있다. 이러한 구성은 예컨대 샘플의 선두 가장자리(예컨대, 샘플/공기 계면)가 항온 처리 단계 동안 항온 처리 채널에 확실하게 위치하도록 하기 위하여 항온 처리 채널 내에 있는 동안 샘플의 검출을 가능케 할 수 있다. 예를 들면, 도 1b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 항온 처리 채널(15)의 일부가 검출 대역(27)을 구성하는 한편, 검출 채널(20)의 일부가 다른 검출 대역(26)을 구성한다. 검출 대역(27)에서 샘플을 검출할 때, 샘플의 전부 또는 일부가 항온 처리 채널에서 항온 처리되도록 샘플이 중단되거나 유속이 감소될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 검출 대역(27)에서 샘플의 항온 처리 채널에서의 결합이 실질적으로 일어나지 않는다.
특정 실시양태에서, 항온 처리 동안 항온 처리 채널에 체류하는 샘플은 유체 플러그(plug)의 형태이다. 예를 들면, 제 1 공기 플러그, 유체 샘플 및 제 2 공기 플러그가 항온 처리 동안 항온 처리 채널 내에 위치하도록 유체 샘플은 양 말단에 공기 플러그를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 검출 대역(27)에서 채널의 치수(및/또는 단면적)는 예컨대 본원에 기재되는 바와 같이 검출 대역(27)의 상류(upstream)의 항온 처리 채널의 치수(및/또는 단면적)와 동일하거나 그와 유사하다. 따라서, 검출 대역에서 항온 처리 채널의 치수(및/또는 단면적)는 샘플 성분의 결합이 일어날 수 있는 검출 대역(25)에서의 채널의 치수(및/또는 단면적)보다 더 클 수 있다.
항온 처리 채널, 검출 채널 및/또는 검출 대역중 하나 이상은 피드백 시스템에 연결될 수 있는데, 이 때 피드백 시스템은 항온 처리 단계 및/또는 혼합의 하나 이상의 양상을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시양태에서는, 샘플의 적어도 일부(예컨대, 샘플의 약 80% 이상)가 하류(downstream)의 반응 구역에 도달하기 전에 샘플 성분을 검출하고자 검출 대역을 이용할 수 있다. 샘플 성분에 상응하는 하나 이상의 신호 또는 데이터가 발생될 수 있다. 이 데이터를 이용하여 유체 장치에서의 후속 유체 유동을 조절할 수 있다. 예를 들면, 데이터에 기초하여, 제어 시스템은 샘플의 유속을 초기 유속 미만의 유속으로 및/또는 0으로 감소시켜 추가적인 항온 처리 또는 혼합을 허용할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 도 1a에 도시된 유체 장치에서 항온 처리 및/또는 혼합을 제어하기 위해 유체 유동을 조절하는 방법은 샘플을 샘플 수집기(예컨대, 채혈기)에 도입함을 포함할 수 있다. 적합한 샘플 수집기는 아래에 기재되고, 또한 2012년 6월 19일자로 허여된(2008년 5월 1일자로 출원된) 미국 특허 제 8,202,492 호에 기재되어 있다(발명의 명칭: "유체 연결기 및 미소 유체 시스템" [C1256.70000US01], 본원에 참고로 인용됨). 샘플 수집기(예를 들어, 채혈기)는 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 수집기는 예를 들어 내부에 및/또는 샘플 수집기의 하나 이상의 채널 표면의 적어도 일부에 침착된 하나 이상의 시약을 포함할 수 있다. 이러한 몇몇 경우에, 샘플은 시약(들)의 적어도 일부를 제거하고 시약(들)을 용해 또는 현탁시킬 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 샘플 수집기는 시약을 함유하지 않는다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 샘플을 함유하는 샘플 수집기는 이어 유체 장치의 샘플 유입 포트(30)에 연결될 수 있다. 샘플 수집기는 특정 실시양태에서 유체 연결기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 수집기는 샘플 수집기의 연결 전에는 서로 유체 연통되지 않았던 유체 장치의 두 채널 사이에서 유체 연통을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서는, 채널을 포함하는 샘플 수집기를 사용하여 유체 장치의 두 독립적인 체널을 연결함으로써 두 독립적인 채널 사이에서 유체 연통을 허용한다. 독립적인 채널중 하나 또는 둘 다는 임의적으로는 분석을 수행하는데 사용될 수 있는 시약(예컨대, 항체 용액, 세척 완충제 및 증폭 시약)으로 미리 채워질 수 있다. 이들 시약은 사용 전에 긴 시간(예컨대, 1년)동안 기판의 채널에 저장(예컨대, 밀봉)될 수 있다. 샘플 수집기와 유체 장치를 연결시키기 전에, 샘플 수집기의 채널을 샘플(예컨대, 혈액)로 채울 수 있다. 샘플은 예를 들어 혈액이 (예컨대, 모세관력에 의해) 손가락으로부터 채널로 떨어질 때까지 사용자의 손가락을 찌름으로써 수득될 수 있다. 샘플 수집기와 유체 장치의 채널을 연결할 때, 샘플은 유체 장치 내의 검출 대역 및/또는 분석 영역을 통해 통과할 수 있다.
샘플 수집기가 유체 장치에 연결되는 실시양태에서는, 부피 또는 압력 공급원이 유체 유동 공급원 포트(35)(예를 들어, 유출구)에 연결될 수 있고, 가해진 힘(예를 들어, 진공 또는 감압)이 샘플을 유체 장치 내로 유동하도록 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플은 샘플 유입 포트에 들어간 후 항온 처리 채널 내로 바로 유동할 수 있다. 다른 실시양태에서, 샘플은 항온 처리 채널에 들어가기 전에 다른 구조체(예컨대, 채널)에 들어갈 수 있다. 몇몇 예에서, 항온 처리 채널은 항온 처리 채널이 샘플을 실질적으로 전부(예컨대, 샘플 부피의 약 80% 이상; 샘플 부피의 약 95% 이상; 전체 샘플) 함유하도록 하는 하나 이상의 치수(예컨대, 길이, 폭, 높이) 및/또는 부피를 가질 수 있다. 예를 들어, 항온 처리 챔버는 약 0.0005mL 이상, 약 0.001mL 이상, 약 0.005mL 이상, 약 0.01mL 이상, 약 0.02mL 이상, 약 0.03mL 이상, 약 0.05mL 이상, 약 0.08mL 이상, 또는 약 0.01mL 이상 및 약 1mL 이하, 약 0.75mL 이하, 약 0.5mL 이하, 약 0.25mL 이하, 또는 약 0.1mL 이하의 부피를 갖는 샘플을 함유하도록 구성될 수 있다. 상기 인용된 범위의 모든 조합이 가능하다. 일부 예에서, 항온 처리 채널의 부피는 샘플의 부피와 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널의 부피 대 샘플의 부피의 비는 약 3:1 이하, 약 2.5:1 이하, 약 2:1 이하, 약 1.5:1 이하, 약 1:1 이하 및 약 0.6:1 이상, 약 0.7:1 이상, 약 0.8:1 이상, 또는 약 0.9:1 이상일 수 있다. 상기 인용된 범위의 모든 조합이 가능하다. 몇몇 실시양태에서, 항온 처리 채널는 유체 장치의 다른 채널(예를 들어, 검출 채널)보다 더 큰 단면적을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서는, 항온 처리 채널이 예컨대 샘플의 비교적 큰 백분율을 함유할 수 없도록 샘플의 부피보다 더 작은 내부피를 갖도록 디자인된다.
일부 실시양태에서, 샘플(또는 시약)의 적어도 일부는 소정 시간동안 항온 처리 채널에서 항온 처리된다. 본원에 기재되는 바와 같이, 항온 처리 단계 동안 샘플의 유동은 중단되거나 유속이 감소될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 샘플 또는 시약은 1분 이상, 3분 이상, 5분 이상, 7분 이상, 9분 이상, 11분 이상, 13분 이상, 15분 이상, 17분 이상, 19분 이상, 20분 이상, 30분 이상, 40분 이상, 50분 이상, 60분 이상의 시간동안 (예를 들어, 본원에 기재되는 항온 처리 채널에서 및/또는 검출 채널의 일부에서) 항온 처리될 수 있다. 시간은 60분 이하, 50분 이하, 40분 이하, 30분 이하, 20분 이하, 19분 이하, 17분 이하, 15분 이하, 13분 이하, 12분 이하, 11분 이하, 10분 이하, 9분 이하, 7분 이하, 5분 이하, 3분 이하, 또는 1분 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 5분 이상 및 15분 이하). 다른 범위도 또한 가능하다.
샘플 또는 시약은 임의의 적합한 온도에서 항온 처리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 또는 시약은 15℃ 이상, 20℃ 이상, 25℃ 이상, 30℃ 이상, 35℃ 이상, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 55℃ 이상 또는 60℃ 이상의 온도(예컨대, 항온 처리 온도)에서 (예컨대, 항온 처리 채널에서 및/또는 본원에 기재된 검출 채널의 일부에서) 항온 처리될 수 있다. 온도는 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하, 30℃ 이하, 또는 25℃ 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 45℃ 이상 및 55℃ 이하). 다른 범위도 또한 가능하다.
일부 실시양태에서는, 샘플의 적어도 일부가 항온 처리 채널 내로 유동하도록 소정 시간 길이를 위한 소정 세팅으로 부피 또는 압력 공급원을 조절할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 예를 들어 항온 처리 채널이 샘플로 채워졌는지의 여부를 결정하기 위한 검출기는 필요하지 않거나 또는 항온 처리 채널에 존재하지 않는다. 대신, 소정 부피 또는 압력 공급원 세팅 및 시간(예를 들어, 진공 수준 및 진공 인가 시간)을 비롯한 항온 처리 채널의 채워짐은 샘플의 유형 및 그의 유동 특성(예를 들어, 손가락에서 떨어진 모세혈관 전혈, 정맥 전혈, 혈장, 혈청, 뇨, 침 등, 점도 포함)뿐만 아니라 항온 처리 채널까지 이어지고 항온 처리 채널을 포함하는 채널 치수(예컨대, 폭, 높이, 길이, 및 그에 의한 유체 유동에 대한 저항성)에 기초하여 결정 및 조정될 수 있다. 압력 공급원 수준 및 압력 공급원 인가 시간은 특정 용도에 대해 맞춤 조정될 수 있다.
특정 실시양태에서, 샘플의 적어도 일부(전부는 아님)는 항온 처리 단계시 항온 처리 채널 내로 들어간다. 몇몇 경우에, 샘플은 항온 처리 채널 내로 들어가지만, 장치의 검출 채널, 검출 대역, 폐기물 대역 또는 유출구 같은 임의의 하류 채널 내로는 들어가지 않는다. 다른 실시양태에서, 샘플의 적어도 일부는 항온 처리 채널 내로 들어가지만, 샘플의 선두 가장자리(예컨대, 공기/샘플 계면)는 단면적의 범위 내에서 항온 처리 채널 하류의 채널 내로 들어가지 않거나 항온 처리 채널 하류의 채널에서 정지한다. 예를 들어, 샘플의 선두 가장자리가 비교적 큰 단면적을 갖는 채널에 도달할 때 샘플은 항온 처리를 위해 정지하거나 유속이 감소되어, 샘플이 항온 처리 동안 및/또는 항온 처리 후에 채널을 폐색시키지 않도록 한다. 일반적으로, 특정 샘플은 (특히 샘플/공기 계면에서) 샘플의 건조, 응고 및/또는 응집(이는 샘플 유동이 재개될 때 유체 유동에 대한 저항성을 증가시킬 수 있음) 때문에 비교적 작은 단면적을 갖는 채널에서 폐색되는 경향이 증가한다.
일부 실시양태에서는, 샘플이 특정 단면적을 갖는 채널에 도달할 때 샘플(샘플/공기 계면 같은 샘플의 선두 가장자리 포함)을 정지시키거나 유속을 감소시킴으로써 이러한 폐색 경향을 해결할 수 있다. 채널의 단면적은 예를 들어 0.008mm2 이상, 0.01mm2 이상, 0.02mm2 이상, 0.03mm2 이상, 0.04mm2 이상, 0.05mm2 이상, 0.06mm2 이상, 0.08mm2 이상, 0.10mm2 이상, 0.12mm2 이상, 0.14mm2 이상, 0.16mm2 이상, 0.18mm2 이상, 0.20mm2 이상, 0.30mm2 이상, 0.40mm2 이상, 0.50mm2 이상, 0.60mm2 이상, 0.70mm2 이상, 0.80mm2 이상, 0.90mm2 이상, 또는 1.00mm2 이상일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 단면적은 1.00mm2 이하, 0.90mm2 이하, 0.80mm2 이하, 0.70mm2 이하, 0.60mm2 이하, 0.50mm2 이하, 0.40mm2 이하, 0.30mm2 이하, 0.25mm2 이하, 0.20mm2 이하, 0.175mm2 이하, 0.15mm2 이하, 0.1mm2 이하, 0.05mm2 이하, 0.04mm2 이하, 0.02mm2 이하, 0.015mm2 이하, 또는 0.010mm2 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다. 다른 범위도 또한 가능하다. 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널은 상기 인용된 범위중 하나 이상의 단면적을 갖는다.
일부 실시양태에서, 검출 대역(예를 들어, 샘플 성분의 결합이 이루어지는 곳)의 검출 채널은 항온 처리 채널의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 검출 대역의 검출 채널은 예를 들어, 0.001mm2 이상, 0.002mm2 이상, 0.004mm2 이상, 0.005mm2 이상, 0.006mm2 이상, 0.008mm2 이상, 0.01mm2 이상, 0.02mm2 이상, 0.03mm2 이상, 0.04mm2 이상, 0.05mm2 이상, 0.06mm2 이상, 0.08mm2 이상, 또는 0.10mm2 이상의 단면적을 가질 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 단면적은 0.016mm2 이하, 0.014mm2 이하, 0.012mm2 이하, 0.010mm2 이하, 0.008mm2 이하, 0.006mm2 이하, 0.005mm2 이하, 0.004mm2 이하, 0.003mm2 이하, 또는 0.002mm2 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다. 다른 범위도 또한 가능하다.
일부 실시양태에서, 샘플은 항온 처리 채널을 통해 유동할 수 있고, 샘플의 일부는 검출 채널에 도달할 수 있다. 본원에 기재되는 바와 같이, 일부 실시양태에서, 검출 채널은 항온 처리 채널보다 상당히 더 작은 단면적을 가질 수 있다. 따라서, 검출 채널 내부의 유속 및/또는 검출 채널의 부피는 항온 처리 채널의 유속 및/또는 부피보다 상당히 더 작을 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 샘플의 적어도 일부가 검출 영역(예를 들어, 검출 채널 및/또는 검출 대역) 내로 들어감으로써, 샘플 또는 샘플 성분의 존재 또는 부재 및/또는 샘플 또는 샘플 성분의 하나 이상의 특징이 검출된다. 이러한 일부 실시양태에서, 샘플의 일부는 검출 영역(예컨대, 검출 채널, 검출 대역)의 일부(전부는 아님) 내로 유동될 수 있다. 특정 실시양태에서는, 샘플의 작은 백분율(예컨대, 약 10% 이하, 약 5% 이하)이 검출 영역 내로 유동되어 이러한 분석을 개시할 수 있다. 이러한 검출로부터 발생되는 하나 이상의 신호는 제어 시스템으로 보내질 수 있다. 예를 들어, 검출은 흡광도 또는 투과율 측정을 통해 샘플의 존재를 검출함을 포함할 수 있다.
일부 경우에는, 검출로부터의 피드백을 이용하여 유체 시스템의 하나 이상의 구성요소를 변경시킴으로써 유체 유동을 조절할 수 있다. 예를 들면, 검출 대역을 가로질러 통과하는 샘플의 검출은 특정 밸브가 항온 처리 채널에서의 유체 유동을 조절하도록 작동되는지의 여부에 대한 제어를 유발할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서는, 샘플의 검출로부터 발생되는 하나 이상의 신호를 하나 이상의 미리 설정된 값과 비교하고, 이러한 피드백 및 비교에 기초하여(적어도 부분적으로), 측정된 신호가 미리 설정된 값의 범위 밖에 있는 경우, 제어 시스템은 항온 처리 채널 및/또는 유체 장치의 다른 부분(예컨대, 전체 유체 장치)에서의 유체 유동을 조절할(예를 들어, 중지 또는 감소시킬) 수 있다. 몇몇 예에서, 장치의 한 부분의 유체 유동은 예컨대 배기 밸브 같은 밸브를 이용하여 장치의 다른 부분과는 별도로 조정될 수 있다. 유체 유동을 조절하기 위한 배기 밸브는 2010년 11월 24일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0120562 호(발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 유체 혼합 및 전달", [C1256.70005US01], 본원에 참고로 인용됨)에 기재되어 있다.
일부 실시양태에서는, 신호로부터의 정보에 기초하여, 부피 또는 압력 공급원을 조절하여 유속을 증가 또는 감소시킬 수 있거나, 또는 다른 경우에는 유속을 유지할 수 있다. 한 예에서, 샘플은 (예를 들어, 검출 대역 같은 검출 영역에서의) 검출 전에 제 1 유속을 가질 수 있고, 샘플은 검출 후에 제 2 유속을 가질 수 있다. 제 2 유속은 제 1 유속보다 상당히 더 작을 수 있다. 예를 들어, 제 2 유속은 제 1 유속의 약 50% 이하(예컨대, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 1% 이하)일 수 있다. 일부 예에서, 제 2 유속은 0일 수 있다. 유속의 감소는 샘플의 나머지 부분이 항온 처리 채널에서 나가고/나가거나 반응 구역/분석 영역 같은 하류의 특정 위치에 도착하기 전에 충분한 항온 처리 및/또는 혼합이 이루어지도록 할 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 2 유속은 제 1 유속 이상일 수 있다.
일부 실시양태에서는, 검출 대역에서의 샘플의 일부가 분석 영역 및/또는 하류의 다른 검출 대역에 도달하지 않도록 하기 위하여, 유체 장치가 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이 검출 대역(50)과 하류의 유체 장치의 장치(예를 들어, 추가적인 분석 영역(56)) 사이에 추가적인 채널(55)을 포함할 수 있다. 분석 영역(56)에서 샘플의 성분을 검출한 결과, 샘플이 혼합 채널에서 추가로 항온 처리되거나 혼합되도록 유체 유동을 중단하거나 감소시킬 수 있다. 충분한 항온 처리 또는 혼합 후, 샘플은 샘플의 성분이 검출 및/또는 분석될 수 있는 검출 대역의 나머지 분석 영역을 향해 계속 나아갈 수 있다.
검출 영역에서의 샘플 또는 샘플 성분의 검출 후 유속이 조정되는 일부 실시양태에서는, 검정에 기초하여 미리 설정되거나 샘플 또는 샘플 성분의 후속 검출에 의해 결정될 수 있는 특정 시간 후에, 유속을 제 2 유속보다 크거나 제 2 유속 미만인 제 3 유속으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 항온 처리 시간 후에, 유속은 제 2 유속보다 큰 제 3 유속으로 증가될 수 있다. 제 3 유속은 제 1 유속보다 크거나, 제 1 유속 미만이거나 또는 제 1 유속과 같을 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체 장치는 유체 장치에서의 후속 작동(예컨대, 유체 유동)에 부정적으로 영향을 끼치지 않으면서 유체 유동이 상당히 느려지거나 중단될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 유체 유동은 폐색을 일으키지 않으면서 유체 장치에서 중단 및 재개될 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 방법은 샘플, 시약 및/또는 채널(예컨대, 항온 처리 채널, 또는 검출 대역에서의 채널)의 온도를 항온 처리 단계가 일어난 후 항온 처리 단계 동안 이용된 온도 미만인 온도로 감소시킴을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도는 검출 단계 동안 감소될 수 있다. 이러한 온도 감소는 일부 실시양태에서 검출 대역을 통한 샘플의 유속을 개선하고/하거나 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 온도는 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 37℃ 이하, 35℃ 이하, 30℃ 이하, 또는 25℃ 이하로 감소될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 온도는 15℃ 이상, 20℃ 이상, 25℃ 이상, 30℃ 이상, 35℃ 이상, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 50℃ 이상, 또는 55℃ 이상일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 20℃ 이상 및 55℃ 이하). 본원에 기재된 제 1 온도 또는 제 3 온도는 각각 독립적으로 상기 인용된 범위중 하나 이상의 값을 가질 수 있다.
따라서, 일부 실시양태에서, 본 방법은 제 1 온도(예를 들어, 감소된 온도에 대해 상기 표시된 온도를 포함하는, 본원에 기재된 하나 이상의 범위의 온도)를 갖는 샘플 또는 시약을 포함할 수 있다. 이어, 샘플 또는 시약은 제 2 온도에서 항온 처리될 수 있으며(또는 채널이 제 2 온도에 노출될 수 있으며), 이 때 제 2 온도는 제 1 온도보다 높다. 제 2 온도는 항온 처리 온도에 대해 본원에 기재된 값을 가질 수 있다. 샘플 또는 시약(또는 채널)은 이어 제 3 온도를 가질 수 있거나 제 3 온도에 노출될 수 있으며, 이 때 제 3 온도는 제 2 온도 미만이다. 제 3 온도는 감소된 온도에 대해 상기 표시된 온도를 포함하여 본원에 기재된 하나 이상의 범위의 온도일 수 있다. 일부 경우에, 제 3 온도는 제 1 온도와 동일하지만, 상이한 제 1 온도 및 제 3 온도도 가능하다. 몇몇 경우, 예를 들어, 제 3 온도는 제 1 온도보다 높지만 제 2 온도 미만이다.
상기 나타낸 바와 같이, 제어된 항온 처리 및/또는 혼합 기간 후, 샘플의 나머지 부분은 검출 채널(이는 본원에 기재된 바와 같이 검출 대역과 분리되거나 검출 대역의 일부일 수 있음)을 통해 유동될 수 있다. 일부 예에서, 검출 채널은 검출 채널의 하나 이상의 표면의 적어도 일부 상에 침착된 시약을 포함할 수 있다. 시약은 다른 시약 또는 샘플중 샘플 성분과 상호작용(예컨대, 결합, 반응)할 수 있다. 검출 채널로부터, 샘플은 하나 이상의 분석 영역/반응 구역을 비롯하여 유체 장치의 하류의 다른 구성요소를 통해 통과할 수 있다. 과잉 샘플 및/또는 다른 검정 성분(예컨대, 시약)은 도 1a에 도시된 바와 같이 유체 장치의 폐기물 챔버(40)에 수집될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 유체 장치는 유체 장치의 작동에 부정적으로 영향을 끼치지 않으면서 제어된 유체 취급을 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 항온 처리 채널에서의 유체 유동은 유체 장치의 채널을 폐색시키지 않으면서 중단 및 재개될 수 있다. 많은 종래의 유체 장치에서는, 본원에 기재된 일부 실시양태에서의 항온 처리 채널로부터 검출 채널로의 전이 같은 큰 단면적으로부터 작은 단면적으로의 채널 기하학적 형태에서의 전이가 유체 장치의 작동에 부정적으로 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들면, 유체 장치가 다상 유체 유동(예를 들어, 액체 플러그에 인접한 기체 플러그)에 사용되고 채널의 단면적에서의 전이를 포함하는 일부 실시양태에서는, 폐색, 소적 형성 및/또는 유체의 포획(trapping) 같은 바람직하지 못한 과정이 일어날 수 있다. 기하학적 전이에서의 유체의 폐색의 예가 도 3에 도시된다. 도 3은 작은 단면적을 갖는 채널에 인접한 큰 단면적을 갖는 채널의 연결 지점의 이미지를 도시한다. 기포(60)가 연결 지점에 포획되고 액체(65)의 유동을 방해하는 폐색으로서 작용한다. 기하학적 압축시 포획된 기포(60)는 다수개의 작은 기포(포획된 기포(60)의 분율에 상응하는 부피를 가짐)를 보유할 수 있어서, 압축의 하류에 일련이 기포가 존재한다. 하류의 채널에 존재하는 각 기포는 유동에 대한 저항성을 증가시키고, 다수개의 기포의 존재는 일부 경우에 유속을 거의 유동 중지까지 감소시킬 수 있다(예를 들어, 이들은 채널이 폐색되도록 할 수 있다). 비교적 큰 단면적을 갖는 채널과 비교적 작은 단면적을 갖는 채널 사이에서의 기하학적 형태의 변화는 기포가 기하학적 형태의 변화시 포획되지 않도록 디자인될 수 있다.
도 4는 기하학적 형태 변이에서의 소적 형성을 도시하는 일련의 이미지를 도시한다. 도 4a는 기체 유체 플러그(75) 하류의 액체 플러그(70)를 도시한다. 액체 플러그는 더 작은 단면적을 갖는 채널에 들어갔고, 기체 플러그는 더 작은 단면적을 갖는 채널에 들어가기 시작하고 있다. 액체 플러그가 공기 플러그(75) 전에 이 연결 지점을 통해 유동할 때, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 작은 부피의 액체(80)가 연결 지점에 포획된다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 이 액체의 부피는 공기 흐름에서 형성되는 소적의 공급원으로서 작용할 수 있다(하류에서 분석 문제를 야기할 수 있음). 또한, 다수개의 유체로부터 포획된 부피는 이 연결 지점에서 혼합될 수 있고, 합쳐져서 하류에서의 반응에 영향을 주는 소적을 형성할 수 있다.
본원에 기재되는 유체 장치는 폐색, 하나 이상의 유체의 포획, 기포의 형성 및/또는 포획된 유체의 부적절한 시간에서의 방출을 피하도록 디자인될 수 있다. 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이의 연결 지점은 이들 문제를 방지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시양태에서 유체 장치는 제품의 두 면 상에 위치하는 채널을 포함할 수 있다. 채널은 예컨대 유체 장치의 채널을 형성하는데 이용되는 제품의 두께를 통해 통과하는 중간 채널에 의해 연결될 수 있다. 중간 채널은 2개의 상이한 평면에 놓인 2개의 채널을 연결하는 채널을 가리킨다. 채널의 특정 기하학적 형태 및 본원에 기재된 유체 장치 내에서의 채널의 위치는 폐색 및/또는 하나 이상의 유체의 포획을 피하도록 할 수 있다. 예를 들어, 중간 채널(예를 들어, 제품의 두께를 통해 통과함)의 존재는 도 3에 도시된 바와 같은 폐색 및/또는 유체의 포획에 기여하는 채널의 단면 치수의 감작스러운 변화 없이 비교적 큰 단면 치수를 갖는 항온 처리 채널이 비교적 작은 단면 치수를 갖는 검출 채널에 유체 공학적으로 연결되도록 할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 원형이 아닌 단면을 갖는 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널)이 제품의 제 1 면 및/또는 제 2 면 상에 제작된다. 제품의 제 1 면 상의 채널은, 일부 실시양태에서 원형 단면을 가질 수 있고 제 1 면으로부터 제 2 면으로 제품의 두께를 통해 통과할 수 있는 중간 채널을 통해 제품의 제 2 면 상의 채널과 연결된다. 이러한 방식으로, 제 1 면 상의 각 채널은 제 2 면 상의 채널에 유체 공학적으로 연결되어 하나의 연속적인 채널을 형성할 수 있다. 이러한 구성의 이점은 제작 관점에서 원형이 아닌 단면을 갖는 채널을 평면 표면 상에서 용이하게 제작할 수 있고 원형 단면을 갖는 채널을 제품의 두 표면 사이의 관통 개구의 형태로 용이하게 제작할 수 있다는 것이다.
뿐만 아니라, 일부 실시양태에서, 중간 채널의 사용은 또한 예컨대 이용될 수 있는 제작 방법을 확장함으로써 유체 장치의 제작을 간단히 만들 수 있다. 예를 들어, 유체 장치가 적어도 부분적으로 사출 성형에 의해 제조되는 실시양태에서, 성형된 부품에서의 채널은 표면 상에 반대 특징부를 갖는 도구 인서트(insert)에 의해 한정된다. 제품의 단일 표면 상의 소정 채널에 있어서는, 채널을 한정하는 특징부가 하나의 덩어리진 조각(예를 들어, 단일 구성요소 또는 기판) 상에 있는 것이 흔히 바람직하다. 두 조각을 가로질러 채널을 교차시키는 것이 문제가될 수 있다. 예를 들어, 특징부를 완벽하게 줄 세우기 어려울 수 있어서, 불완전한 채널을 야기한다. 두 조각 사이의 계면은 플래시(flash)를 야기할 수 있으며, 여기에서는 제품을 형성하는데 사용되는 용융된 물질(예컨대, 플라스틱)이 조각 사이의 임의의 작은 간격 내로 유동된다. 이러한 플래시는 최종 마무리된 제품에서 누출을 야기할 수 있거나, 또는 다르게는 제품의 기능을 방해할 수 있다. 중간 채널은 조각의 계면에 관련된 문제를 피하면서 각각 상이한 조각 상에서 제작되는 둘 이상의 채널을 연결하는 방법으로서의 역할을 할 수 있다. 도 5a는 동일한 표면 상의 비교적 큰 채널(예를 들어, 유체 장치의 항온 처리 채널(325)이 도 5b에서 하나의 조각, 예컨대 조각(355))에 대해 성형됨), 및 비교적 작은 채널(예컨대, 검출 대역(332) 상의 검출 채널(330))이 별도의 조각(도 5b에서 조각(350) 내에 장착됨)에 대해 성형되는 유체 장치(320)를 도시한다. 그러므로, 장치 또는 기판은 2개의 상이한 주형으로부터 형성되고 서로 부착되어 채널 시스템을 형성하는 제 1 조각(349) 및 제 2 조각(350)을 포함할 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 중간 채널(335)은 항온 처리 채널을 검출 채널과 연결한다. 분석 영역의 하류의 다른 중간 채널(340)은 작은 채널을 폐기물 대역(345)으로 이어지는 큰 유출 채널로 연결한다. 이 디자인의 이점은 상이한 제작 기법을 이용하여 두 조각을 제조할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 리소그래피 및 에칭 같은 특정 제작 기법은 작은 특징부에 적합할 수 있으나, 큰 특징부 또는 다수개의 높이를 갖는 특징부에는 비실용적이다. 반대로, 기계적 밀링 같은 기법은 보다 큰 특징부에 적합할 수 있으나, 더 작은 특징부는 생성시킬 수 없다. 도 5b는 도 5a에 도시된 유체 장치를 생성시키는데 사용된 이러한 2부분 주형 조각을 도시한다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 및 검출 채널은 유체 장치의 제품의 동일한 면 상에 있지 않다. 이러한 일부 실시양태에서, 중간 채널은 항온 처리 채널(예컨대, 제품의 제 1 표면에 형성됨) 및 검출 채널(예를 들어, 제품의 제 2 표면에 형성됨) 사이에서 가교를 형성할 수 있다.
다른 실시양태에서, 항온 처리 채널 및 검출 채널은 둘 다 도 5c에 도시된 바와 같이 제품의 동일한 면 상에(예를 들어, 제품의 제 1 표면에) 형성되고, 이들 채널은 중간 채널(335) 및 제품의 제 2 표면 상에 형성된 채널에 의해 연결된다. 중간 채널 및 제품의 제 2 면 상에 형성된 채널은 가교 채널, 예를 들어 항온 처리 채널과 검출 채널을 잇는 채널)로서 작용할 수 있다.
가교의 비제한적인 예가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 가교는 항온 처리 채널(115)의 평면에 대해 0이 아닌 각도를 형성하는(예를 들어, 수직인) 관통 개구(110)(예를 들어, 중간 채널), 제품의 반대쪽 면 상에 있고 항온 처리 채널에 실질적으로 평행한 가교 채널(120), 및 가교 채널로부터 검출 채널(130)로의 관통 개구(125)(예컨대, 중간 채널)(이는 항온 처리 채널과 동일한 평면/면 상에 있음)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 관통 개구(예컨대, 중간 채널)중 하나 이상은 실질적으로 원형인 단면을 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 및 검출 채널의 치수는 유체 장치의 적절한 성능에 소정 역할을 한다. 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널은 약 2mm 이하, 약 3mm 이하, 약 1mm 이하, 약 750μ 이하, 약 600μ 이하, 약 500μ 이하, 약 300μ 이하, 또는 약 200μ 이하의 폭을 가질 수 있다. 일부 예에서, 항온 처리 채널은 약 100μ 이상, 약 200μ 이상, 약 400μ 이상, 약 600μ 이상, 약 900μ 이상, 약 1mm 이상, 또는 약 1.5mm 이상의 폭을 가질 수 있다. 전술한 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하).
몇몇 실시양태에서, 항온 처리 채널은 약 2mm 이하, 약 3mm 이하, 약 1mm 이하, 약 750μ 이하, 약 600μ 이하, 약 500μ 이하, 약 300μ 이하, 약 200μ 이하, 또는 약 100μ 이하의 높이를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 항온 처리 채널은 약 50μ 이상, 약 75μ 이상, 약 100μ 이상, 약 200μ 이상, 약 400μ 이상, 약 600μ 이상, 약 900μ 이상, 약 1mm 이상, 또는 약 1.5mm 이상의 높이를 가질 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하).
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널은 약 0.001mL 이상, 약 0.005mL 이상, 약 0.01mL 이상, 약 0.02mL 이상, 약 0.03mL 이상, 약 0.05mL 이상, 약 0.08mL 이상, 또는 약 0.01mL 이상의 부피를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 항온 처리 채널은 약 1mL 이하, 약 0.75mL 이하, 약 0.5mL 이하, 약 0.25mL 이하, 또는 약 0.1mL 이하의 부피를 갖는다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다.
일부 실시양태에서, 검출 채널은 약 300μ 이하, 약 250μ 이하, 약 200μ 이하, 약 150μ 이하, 약 100μ 이하, 또는 약 75μ 이하의 폭을 가질 수 있다. 일부 예에서, 검출 채널은 약 50μ 이상, 약 75μ 이상, 약 100μ 이상, 약 150μ 이상, 약 200μ 이상, 또는 약 250μ 이상의 폭을 가질 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하).
일부 실시양태에서, 검출 채널은 약 300μ 이하, 약 250μ 이하, 약 200μ 이하, 약 150μ 이하, 약 100μ 이하, 약 75μ 이하, 약 50μ 이하, 또는 약 25μ 이하의 높이를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 검출 채널은 약 10μ 이상, 약 15μ 이상, 약 25μ 이상, 약 50μ 이상, 약 75μ 이상, 약 100μ 이상, 약 150μ 이상, 약 200μ 이상, 또는 약 250μ 이상의 높이를 가질 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하).
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비는 약 1.5:1 이상, 약 2:1 이상(예를 들어, 약 5:1 이상, 약 8:1 이상, 약 10:1 이상, 약 15:1 이상, 약 20:1 이상, 약 30:1 이상, 약 40:1 이상, 약 50:1 이상)일 수 있다. 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비는 약 1,000:1 이하, 약 750:1 이하, 약 500:1 이하, 약 400:1 이하, 약 300:1 이하, 약 200:1 이하, 약 100:1 이하, 약 50:1 이하, 약 10:1 이하, 또는 약 7:1 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 폭의 비는 약 1.5:1 이상, 약 2:1 이상(예컨대, 약 5:1 이상, 약 8:1 이상, 약 10:1 이상, 약 15:1 이상, 약 20:1 이상, 약 30:1 이상, 약 40:1 이상, 약 50:1 이상)일 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 폭의 비는 약 1,000:1 이하, 약 750:1 이하, 약 500:1 이하, 약 400:1 이하, 약 300:1 이하, 약 200:1 이하, 약 100:1 이하, 약 50:1 이하, 약 10:1 이하, 또는 약 7:1 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다.
특정 실시양태에서, 검출 채널의 높이보다 큰 높이를 갖는 항온 처리 채널을 포함하면 검출 채널의 높이와 동일하거나 그보다 더 작은 높이를 갖는 항온 처리 채널에서의 공정과 비교하여 항온 처리 채널 내에서의 항온 처리 및/또는 혼합을 용이하게 하는 방식으로 항온 처리 채널의 부피가 증가되도록 할 수 있다. 특히 사출 성형(예컨대, 동일한 사출 성형 도구를 사용함) 같은 제작 방법을 이용하여 동일한 기판 내에서 상이한 높이를 갖는 채널을 제작하는 것은 흔히 곤란한 일이다. 이러한 난점을 해결하기 위한 한 가지 선택사항은 본원에 기재된 바와 같이 하나 이상의 중간 채널을 사용하여 항온 처리 채널을 검출 채널로부터 분리하는 것이다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 부피 비는 약 2:1 이상(예를 들어, 약 5:1 이상, 약 8:1 이상, 약 10:1 이상, 약 15:1 이상, 약 20:1 이상, 약 30:1 이상, 약 40:1 이상, 약 50:1 이상, 약 100:1 이상, 또는 약 200:1 이상)이다. 일부 실시양태에서, 항온 처리 채널 대 검출 채널의 부피 비는 약 1,000:1 이하, 약 750:1 이하, 약 500:1 이하, 약 400:1 이하, 약 300:1 이하, 또는 약 200:1 이하이다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다.
본원에 기재된 바와 같이, 유체 장치에서 생물학적 검정 및/또는 화학적 검정을 수행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 검정은 항온 처리 단계 및/또는 혼합 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검정은 특정 조건(예컨대, 온도, 농도, pH) 하에서 특정 시간 동안 둘 이상의 검정 성분(예컨대, 샘플과 시약)의 항온 처리 및/또는 혼합을 필요로 할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 검정의 감도 및/또는 특이성은 검정 공정의 다른 단계 전에 및/또는 유체 장치의 다른 위치에 도달하기 전에 요구되는 항온 처리 및/또는 혼합 정도를 달성하는데 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 도 7 내지 도 10에 예시적으로 도시된 바와 같이, 샘플은 샘플 분자 내에 결합되거나 달리 연결되는 분석물을 포함할 수 있다. 분석물과 분자 사이의 연결은 분석물의 검출을 방해할 수 있다. 이러한 일부 경우, 분석물은 분석물과 분자의 해리를 야기하고/하거나 재연결을 방지하는 특정 시약 및/또는 조건에 노출될 수 있다. 노출 시간은 검출이 이용될 수 있는 자유 분석물의 양에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시양태에서, 제어된 항온 처리를 가능케 하도록 디자인된 유체 장치는 종래의 유체 장치에 비해 개선된 감도 및/또는 특이성을 가질 수 있다.
본원에 기재되어 있는 유체 장치에서 수행될 수 있는 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 비제한적인 예가 도 7에 도시되어 있다. 일부 실시양태에서, 분자(160)에 연결된 분석물(155)을 함유하는 샘플(150)은 분석물에 대한 결합 파트너(175)를 포함하는 반응 구역/분석 영역(170)과 유체 연통되는 항온 처리 채널(165)을 포함하는 유체 장치(140)에서 분석될 수 있다. 검정은 샘플을 시약(180)과 함께 항온 처리함을 포함할 수 있다. 시약은 예를 들어 분석물을 분자로부터 해리시킬 수 있다. 그러나, 시약은 다른 실시양태에서 상이한 기능을 가질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 시약은 면역 반응의 성분(예컨대, 검출기 항체), 화학 반응의 성분(예를 들어, 은 증폭 반응용 환원제), 완충제, 희석제, 샘플의 하나 이상의 성분용 보존제(예를 들어, 응고 방지제), 및/또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 예에서, 시약은 도 7a에 도시된 바와 같이 항온 처리 채널(165)의 표면의 적어도 일부 상에 침착될 수 있다. 시약은 샘플을 장치 내로 도입하기 전에 항온 처리 채널의 표면 상에 침착될 수 있고/있거나 최초 사용 전에 항온 처리 채널에 저장될 수 있다. 샘플 또는 다른 액체의 항온 처리 채널 내로의 도입은 시약의 적어도 일부가 도 7b에 도시된 바와 같이 샘플 중에 용해, 재구성 및/또는 현탁되도록 할 수 있다. 다른 실시양태에서, 샘플 또는 액체는 샘플을 수집하는 동안 및/또는 샘플 또는 액체를 유체 장치의 항온 처리 채널 내로 도입하기 전에 시약과 합쳐질 수 있다. 예를 들어, 시약은 샘플을 수집하는데 사용되고/되거나 샘플을 유체 장치 내로 도입하는데 사용되는 샘플 수집기에 함유될 수 있다(예컨대, 샘플 수집기 내의 채널의 표면의 적어도 일부 상에 침착될 수 있다). 시약 및 샘플 또는 다른 액체가 언제 합쳐지는지에 무관하게, 예컨대 샘플 및/또는 샘플 성분 및 시약의 항온 처리는 도 7b에 도시된 바와 같이 항온 처리 채널 내에서 이루어질 수 있다.
본원에 사용되는 장치의 "최초 사용 전에"는 상업적으로 판매된 후 의도되는 사용자에 의해 장치가 최초로 사용되기 전의 시간을 의미한다. 최초 사용은 사용자에 의한 장치의 조작을 필요로 하는 임의의 단계(들)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 최초 사용은 밀봉된 유입구를 천공하거나 유입구로부터 덮개를 제거하여 시약을 장치 내로 도입하고, 둘 이상의 채널을 연결하여 채널 사이에서 유체 연통을 야기하고, 샘플을 분석하기 전에 장치를 준비하며(예를 들어, 시약을 장치 내로 로딩함), 샘플을 장치 상으로 또는 장치 내로 로딩하고, 장치의 영역에서 샘플을 준비하고, 샘플과 반응을 수행하고, 샘플을 검출하는 등과 같은 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 최초 사용은 장치 제조업자에 의해 취해진 제조 단계 또는 다른 예비 단계 또는 품질 제어 단계를 포함하지 않는다. 당 업자는 이와 관련하여 최초 사용의 의미를 잘 알고 있으며, 본 발명의 장치가 최초 사용을 겪었는지 아닌지의 여부를 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 하나의 실시양태 세트에서, 본 발명의 장치는 최초 사용 후 폐기될 수 있으며, 이는 이러한 장치가 최초 사용된 후 특히 명백한데, 왜냐하면 최초 사용 후에는 장치를 사용하는 것이 전형적으로 비실용적이기 때문이다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 단계는 시약이 샘플, 샘플 성분 또는 액체와 소정 시간동안 및/또는 특정 조건(예컨대, 온도) 하에서 항온 처리될 것을 요구할 수 있다. 예를 들면, 도 1C에 도시된 바와 같이, 시약은 분자와 경쟁적으로 연결됨으로써 분석물이 분자로부터 방출되도록 할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서는, 분자로부터 분석물을 실질적으로 해리시키는데 특정량의 시간을 필요로 할 수 있다. 일부 예에서, 시약은 특정 온도 또는 pH에서 분석물과 항온 처리되어 해리 및/또는 연결 속도를 증가시킬 필요가 있을 수 있다. 항온 처리 채널 및/또는 피드백 시스템은, 샘플의 상당 부분이 항온 처리 채널에 도달하고/하거나 도 7c에 도시된 바와 같이 후속 검정 단계에 포함되기 전에, 항온 처리가 제어된 시간동안 및/또는 제어된 온도에서 일어나도록 할 수 있다. 목적하는 항온 처리가 이루어진 후, 샘플은 반응 구역으로 유동할 수 있고, 여기에서는 자유 분석물이 그의 결합 파트너에 결합될 수 있다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널을 갖는 유체 장치는 항온 처리 채널을 갖지 않는 본질적으로 동일한 유체 장치와 비교하여 분석물에 대해 더 높은 감도 및/또는 특이성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8은 채널(195) 및 분석물에 대한 결합 파트너(205)를 포함하는 반응 구역(200)을 포함하지만 항온 처리 채널은 갖지 않는 유체 장치(190)에서 수행된 도 7에 대해 상기 기재된 검정의 개략도를 도시한다. 시약(180)은 도 8a에 도시된 바와 같이 채널의 표면의 적어도 일부 상에 침착될 수 있다. 이러한 일부 경우에, 시약은 샘플 유입구에 비교적 근접한 위치에서 침착될 수 있다. 도 7b에서와 같이, 샘플은 도 8b에 도시된 바와 같이 샘플의 적어도 일부에 시약을 용해 또는 현탁시킬 수 있다. 특정 실시양태에서는, 유체 장치(190)에서 피드백 시스템에 연결된 항온 처리 채널이 없기 때문에, 도 8c에 도시된 바와 같이 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치보다 더 신속하게 앞으로 진행하고 반응 구역에 도달할 수 있다. 이러한 몇몇 실시양태에서는, 도 8d에 도시된 바와 같이 반응 구역에 샘플이 도달할 때까지 분석물과 분자의 해리가 거의 또는 전혀 일어나지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체 장치(190)에서의 유속은 예컨대 폐색 문제 때문에 항온 처리 지속 시간을 증가시키기 위하여 감소되지 않을 수 있다.
항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서 수행될 수 있는 항온 처리 단계를 포함하는 검정의 다른 비제한적인 예는 도 9에 도시되어 있다. 일부 실시양태에서, 분자(225)에 결합된 분석물(220)을 함유하는 샘플(215)은 항온 처리 채널(212)의 하류에 분석물을 위한 결합 파트너(235)를 포함하는 반응 구역(230)을 포함하는 유체 장치(210)에서 분석될 수 있다. 분석물과 분자 사이의 연결은 분석물이 반응 구역에서 결합 파트너와 결합하지 않도록 방지할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 샘플은 도 9b에 도시된 바와 같이 항온 처리 채널 내로 유동될 수 있으며, 분석물이 분자로부터 해리되도록 하기 위하여 특정 조건에 노출될 수 있다. 예를 들어, 도 9c에 도시된 바와 같이, 샘플 또는 샘플 성분은 분자가 열화되거나 변성됨으로써 분석물로부터 해리되도록 하는 특정 pH 및/또는 온도에서 항온 처리될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 요구되는 항온 처리가 이루어지면, 항온 처리 채널 내부 또는 외부에서 하나 이상의 조건을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 샘플이 특정 온도에서 항온 처리되는 실시양태에서는, 소정 온도 또는 시간이 충족된 후 항온 처리 채널 내에서의 샘플의 가열을 중단할 수 있다. 하나 이상의 조건이 화학적 특성인 실시양태에서는, 충분한 항온 처리가 이루어진 후 화학적 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 pH에서 항온 처리된 샘플을 산 및/또는 염기와 혼합하여 항온 처리 채널 내에서 및/또는 샘플이 반응 구역 같은 하류의 위치에 도달하기 전에 샘플의 pH를 변화시킬 수 있다. 항온 처리 채널에서의 검정 성분의 혼합은 아래에 더욱 상세하게 기재된다. 샘플이 항온 처리 채널에 노출되는 조건(들)이 변화되는지의 여부에 관계없이, 항온 처리 단계 후에, 자유 분석물은 분석물이 그의 결합 파트너와 결합할 수 있는 반응 구역으로 유동될 수 있다.
일부 실시양태에서, 도 9와 관련하여 상기 기재된 검정은 항온 처리 채널을 갖지 않는 본질적으로 동일한 유체 장치에서 수행될 때 감소된 감도 및/또는 특이성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 10은 채널(245) 및 분석물에 대한 결합 파트너(235)를 포함하는 반응 구역(250)을 포함하지만 항온 처리 채널은 갖지 않는 유체 장치(240)에서 수행되는 검정의 개략도를 도시한다. 이러한 일부 실시양태에서, 분자(215)에 결합된 분석물(220)을 함유하는 샘플(215)은 도 10b에 도시되는 바와 같이 특정 조건에 노출되고 채널을 따라 유동할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 샘플의 이동 및/또는 항온 처리 채널의 부재 때문에, 샘플의 조건에 대한 노출이 한정될 수 있다. 예를 들면, 샘플의 이동성은 움직이는 샘플을 국부적으로 가열할 수 없기 때문에 샘플의 충분한 가열을 방해할 수 있다. 하나 이상의 조건이 화학적 특성(예를 들어, pH, 시약 농도)인 일부 실시양태에서는, 도 10c에 도시된 바와 같이 샘플이 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에 비해 비교적 신속하게 앞으로 진행하고 반응 구역에 도달할 수 있기 때문에 요구되는 노출 시간을 달성할 수 없다. 샘플의 하나 이상의 조건에의 노출이 제한되면 도 10d에 도시된 바와 같이 분석물이 거의 또는 전혀 해리될 수 없다. 일부 실시양태에서, 특정 조건에 장시간 노출시키고/시키거나 검정 내내 이러한 조건을 유지시키면 검정의 감도 및/또는 특이성에 부정적으로 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들면, 분석물을 해리시키는데 이용되는 pH는 분석물의 결합 파트너로의 결합에 부정적으로 영향을 끼칠 수 있다. 몇몇 예에서, 분석물을 장시간동안 특정 pH에 노출시키면 분석물이 열화되거나 변성될 수 있다.
본원에 기재되는 바와 같이, 일부 실시양태에서, 예컨대 샘플이 손가락에서 채취된 모세혈관 전혈, 정맥 전혈 또는 다른 샘플 매트릭스인 특정 검정에 있어서, 온도 및 항온 처리의 지속은 샘플의 선두 가장자리를 건조 및/또는 응집시킴으로써 항온 처리 후 샘플 유동을 재개하는데 방해가 될 수 있다. 이러한 경우에는, 샘플의 선두 가장자리(예를 들어, 가장 하류의 샘플/공기 계면)가 항온 처리 단계 동안 항온 처리 채널 같은 비교적 큰 단면을 갖는 채널 내에 위치하도록 샘플을 장치 내에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, (예컨대, 항온 처리 채널의) 비교적 더 큰 단면적은 비교적 더 작은 단면적에 비해 샘플 유동 재개시 유동 제한이 더 적다. 도 1a에 도시된 장치를 참조하면, 샘플 선두 가장자리는 예를 들어 앞서 기재된 바와 같이 대부분의 샘플을 항온 처리 채널(15) 내로 가져오지만 검출 채널(20) 또는 검출 대역(25)에는 도달하지 못하도록 하는 소정 시간동안 소정 진공 또는 압력 수준을 인가함으로써 항온 처리 동안 더 큰 채널 내에 유지될 수 있다. 도 1b에 도시된 장치에서, 항온 처리 채널(15) 내의 검출 대역(27)은 샘플이 이 위치에 도달할 때 검출되도록 하며, 항온 처리 시간 동안 샘플이 항온 처리 채널 내에 유지되지만 검출 대역(25)의 검출 채널 부분에는 도달하지 않도록 하기 위하여 진공 또는 압력 수준은 앞서 기재된 바와 같이 조절될 수 있다.
일부 실시양태에서, 항온 처리 채널은 도 11에 도시된 바와 같이 둘 이상의 검정 성분을 혼합하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 샘플은 도 11a에 도시된 바와 같이 항온 처리 채널의 표면의 적어도 일부 상에 침착된 시약(265)을 갖는 항온 처리 채널(260) 내로 도입될 수 있다. 샘플(268)은 도 11b에 도시된 바와 같이 채널을 따라 유동됨에 따라 시약의 적어도 일부를 용해, 재구성 및/또는 현탁시킬 수 있다. 일부 예에서는, 도 11c에 도시된 바와 같이 시약을 용해, 재구성 또는 현탁시킨 후 농도 구배가 샘플 내에 존재할 수 있다. 항온 처리 채널은 도 11d에 도시된 바와 같이 채널을 따라 샘플이 유동할 때 예컨대 확산을 통해 혼합을 촉진하도록 디자인될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 도 11e에 도시된 바와 같이 샘플 플러그가 항온 처리 채널에서 나가기 전에 샘플과 시약의 실질적으로 균질한 혼합물이 존재할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 방법은 유체 장치의 항온 처리 채널에서 둘 이상의 유체를 혼합함을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 혼합은 본원에 기재된 항온 처리 단계 대신 또는 항온 처리 단계에 덧붙여 이루어질 수 있다. 혼합은 유체의 적어도 일부가 항온 처리 채널에 연속적으로 위치할 때 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유체는 예컨대 각각 제 1 유체, 제 2 유체 및 제 3 유체로 구성된 적어도 제 1 유체 플러그, 제 2 유체 플러그 및 제 3 유체 플러그의 형태로 존재할 수 있다. 제 2 유체는 제 1 유체 및 제 3 유체와 비혼화성일 수 있다. 특정 실시양태에서, 유체 플러그는 항온 처리 채널에서 연속적으로, 예를 들어 선형 순서대로 유동될 수 있다. 제 1 유체 플러그가 항온 처리 채널에서 유동할 때, 제 1 유체의 적어도 일부가 제 1 유체 플러그로부터 제거됨으로써 제 1 유체 플러그의 부피를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 유체의 일부(및/또는 제 1 유체 내의 성분)는 이 유동 단계 동안 항온 처리 채널의 표면 상에 침착될 수 있다. 제 3 유체 플러그가 항온 처리 채널에서 유동할 때, 제 3 유체는 침착된 유체의 일부와 혼합되어 제 3 유체 플러그에 제 1 유체와 제 3 유체의 혼합물을 형성시킬 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 채널 내에서의 유체의 혼합은 유체의 혼합에 의존하는 유체 장치의 개선된 성능 및 디자인의 간결화 및 작동을 가능케 할 수 있다.
항온 처리 채널에서 유체를 혼합하는 방법의 다른 예가 도 12a 내지 도 12e에 도시되어 있다. 도 12a에 예시적으로 도시된 바와 같이, 상류 부분(272) 및 하류 부분(274)을 포함하는 항온 처리 채널(270)은 제 1 유체(280)를 함유하는 제 1 유체 플러그(275), 제 2 유체(290)를 함유하는 제 2 유체 플러그(285), 및 제 3 유체(300)를 함유하는 제 3 유체 플러그(295)를 함유할 수 있다. 이 도면에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제 2 유체 플러그는 제 1 유체 플러그와 제 3 유체 플러그 사이에 또한 이들과 바로 인접하여 위치될 수 있으나, 다른 실시양태에서는 제 1 유체 플러그와 제 3 유체 플러그 사이에 추가적인 유체 플러그가 위치할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제 2 유체는 제 1 유체 및 제 3 유체와 비혼화성일 수 있는 반면, 제 1 유체와 제 3 유체는 임의적으로는 서로 혼화성일 수 있다. 예를 들어, 제 2 유체는 기체(예컨대, 공기)일 수 있고, 제 1 유체 및 제 3 유체는 액체일 수 있다. 아래에서 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이 다른 유체 플러그가 또한 채널에 존재할 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 유체 또는 유체 플러그가 다른 유체 또는 유체 플러그에 "인접"한 것으로 일컬어지는 경우, 이는 유체 또는 유체 플러그에 바로 인접할 수 있거나, 또는 중간 유체 또는 유체 플러그가 또한 존재할 수 있다. 다른 유체 또는 유체 플러그에 "바로 인접"하거나 또는 이들과 "접촉"하는 유체 또는 유체 플러그는 중간 유체 또는 유체 플러그가 존재하지 않음을 의미한다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 유체는 예를 들어 화살표(305)의 방향으로 상류에서 하류로 직렬로 유동될 수 있다. 항온 처리 채널은 유체 플러그의 유동이 제 1 유체 플러그의 부피 감소로 이어지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 유체의 적어도 일부(예컨대, 유체 부분(275))는 유체 유동 동안 항온 처리 채널의 표면 상으로 침착될 수 있다. 제 1 유체 플러그의 부피를 감소시키기 위한 다양한 채널 구성 및 방법이 본원에, 또한 2014년 2월 7일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2014/0272935 호(발명의 명칭: "유체 시스템에서의 유체의 혼합", [C1256.70011US01], 본원에 참고로 인용됨)에 더욱 상세하게 기재된다. 제 2 유체가 제 1 유체와 비혼화성인 특정 실시양태에서, 유체 부분(275)은 제 2 유체 플러그가 채널에서 유동될 때 제 2 유체 플러그와 합쳐지지 않는다. 제 3 유체가 제 1 유체와 혼화성인 실시양태에서, 제 1 유체와 제 3 유체는 합쳐져서 도 12c에 예시적으로 도시된 바와 같이 두 유체의 적어도 일부의 혼합물(310)을 형성할 수 있다.
일부 경우, 제 1 유체 플러그가 유동할 때, 그의 부피는 목적하는 한도까지, 예를 들면 혼합물(310)이 제 1 유체와 제 3 유체의 특정 비를 포함할 때까지, 제 1 유체 플러그의 감소된 특정 부피에 도달할 때까지, 성분의 특정 농도가 존재할 때까지, 또는 특정 물리적 또는 화학적 특성이 달성될 때까지 지속적으로 감소될 수 있다. 일부 경우, 제 1 유체의 부피는 예를 들어 도 12c에 도시된 바와 같이 예컨대 50% 이상만큼(또는 25% 이상만큼, 75% 이상만큼, 또는 90% 이상만큼) 감소될 수 있다. 다른 경우에는, 도 12d에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제 2 유체 플러그와 제 3 유체 플러그만이 남도록 제 1 유체의 전체 부피가 감소될 수 있다. 이어, 제 3 유체 플러그는 도 12e에 도시된 바와 같이 제 1 유체의 전체 부피와 혼합될 수 있다.
일부 실시양태에서, 제 1 유체 및 제 3 유체는 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 위해 각각 제 1 성분 및 제 2 성분을 함유할 수 있다. 일부 경우, 제 1 성분과 제 2 성분은 동일하다. 다른 실시양태에서는, 제 1 성분과 제 2 성분이 상이하다. 몇몇 예에서는, 제 1 유체와 제 3 유체의 혼합물을 함유하는 제 3 유체 플러그 내에서 제 1 성분 및 제 2 성분을 포함하는 화학 반응 및/또는 생물학적 반응이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제 1 유체는 은 염을 함유할 수 있고, 제 3 유체는 환원제를 함유할 수 있다. 제 1 유체와 제 3 유체의 혼합물은 시약(예컨대, 금 콜로이드)과 반응하여, 아래에서 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이 검출가능한 물질(예컨대, 광학적으로 검출될 수 있는 은 필름 또는 입자)을 형성시킬 수 있다. 화학 반응 및/또는 생물학적 반응의 추가적인 예는 아래에서 더욱 상세하게 기재된다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 유체 플러그는 세정 용액, 희석제, 완충제, 또는 완충된 시약을 함유한다. 다른 유형의 유체도 가능하다.
일부 실시양태에서는, 샘플의 하류(또는 상류)에 있는 둘 이상의 검정 성분 사이에서 혼합이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 항온 처리 채널은 최초 사용 전에 또는 샘플의 장치 내로의 첨가 전에 항온 처리 채널 내에 저장된 항온 처리 채널의 표면의 적어도 일부 상에 침착된 시약과 액체 플러그를 함유할 수 있다. 이러한 일부 실시양태에서, 침착된 시약은 액체 플러그의 하류에 있을 수 있다. 액체 플러그는 침착된 시약을 용해, 재구성 또는 현탁시킬 수 있고, 침착된 시약에 대한 희석제로서의 역할을 할 수 있다. 액체 플러그가 침착된 시약과 혼합된 후, 시약을 포함하는 액체 플러그 또는 시약 자체의 적어도 일부는 상기 기재된 바와 같이 항온 처리 채널의 표면의 적어도 일부 상에 침착될 수 있다. 다음 액체 플러그(예컨대, 샘플)는 항온 처리 채널의 표면 상에 침착된 시약을 함유하는 액체와 혼합될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, (예컨대, 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 위한) 시약은 하나 이상의 채널 표면(예컨대, 항온 처리 채널, 검출 채널, 샘플 수집기) 상에 유체 형태로 및/또는 건조한 형태로 침착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 샘플 수집기의 표면 또는 유체 장치의 표면 상에 침착된 시약은 샘플 수집기 또는 유체 장치의 내부 내의 다른 위치에서의 시약의 농도보다 50% 이상(예를 들어, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상) 더 높은 농도로 표면에 존재한다. 침착된 시약은 임의의 적합한 방식으로 유체 장치에 결합될 수 있다. 예를 들어, 시약은 유체 장치 내의(예를 들어, 장치의 채널 내의) 표면 상에 가교결합되거나, 공유 결합되거나, 이온 결합되거나, 흡수되거나, 흡착(물리적 흡착)되거나 또는 달리 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시약은 동결 건조된 시약, 실질적으로 건조한 시약, 라벨링된 시약, 컨디셔닝 시약, pH 개질제, 점도 개질제, 차단제 및/또는 계면활성제이다. 특정 실시양태에서, 시약은 화학 반응 및/또는 생물학적 반응(예컨대, 결합 반응)용 시약, 염료 또는 다른 광학적으로 검출될 수 있는 성분, 또는 소립자이다. 채널 표면에 침착될 수 있는 시약의 비제한적인 예는 응집 방지제(예를 들어, 헤파린, 디피리다몰, EDTA, 시트레이트), 계면활성제, 완충제, 방출제/이동제(예컨대, 세제, 2-브로모에스트라디올 및 다나졸 같은 스테로이드), 단백질, 소분자, 단백질(예컨대, 알부민), 소분자의 다가 형태(예를 들어, 하나보다 많은 흥미로운 소분자로 라벨링된 대분자 또는 단백질, 예컨대 로딩비 8:1의 소 혈청 알부민의 테스토스테론 공액체), 샘플에서 분석되어야 하는 분자의 라벨링된 버전(예를 들어, 경쟁적 면역 검정에 의해 측정될 수 있는 테스토스테론 또는 다른 소분자의 라벨링된 형태, 아래 목록 참조), 소분자의 라벨링된 다가 형태(예를 들어, 다수개의 테스토스테론 군 및 하나 이상의 금속 입자와 공액된 소 혈청 알부민), 및 라벨링되지 않은 항체 및 라벨링된 항체를 포함하는 항체(예를 들어, 금속 입자(예컨대, 나노-금 입자)로 라벨링된 항-테스토스테론 추적자 단클론성 항체)를 포함한다. 경쟁적 면역 검정에 의해 측정될 수 있는 소분자는 테스토스테론, 하이드록시테스토스테론, 코르티솔, 데하이드로에피안드로스테론(DHEA), 디곡신, 에스트라디올, 에스트론, 폴레이트, 프로게스테론, T3 또는 트리요오도티로닌, T4 또는 티록신, 비타민(A, B1, B12, B2, B3, B6, D, 25-OH-D, 및/또는 E)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 안티-스피시즈(anti-species) 차단제 같은 차단제(HAMA 차단제 포함), 소 혈청 알부민(BSA), 또는 임의의 다른 스캐폴드(scaffold) 분자(결합 파트너를 제공하기 위하여 고상으로 존재하는 분자 또는 생화학적 물질)가 포함될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 테스토스테론 검정을 수행하기 위한 유체 장치를 제공한다. 테스토스테론이 유리된 상태로 또한 결합 단백질, 특히 성 호르몬 결합 글로불린(SHGB)에 결합된 상태로 혈액에 존재하기 때문에, 유체 장치는 자유 테스토스테론과 결합된 테스토스테론의 조합을 포함하는 총 테스토스테론에 대해 시험할 수 있다. 유체 장치는 샘플에 잔류하는 모든 테스토스테론이 자유 테스토스테론이도록 샘플중의 결합된 테스토스테론이 결합 단백질로부터 방출되도록 할 수 있다. 이어, 이 자유 테스토스테론은 장치에서 경쟁적인 검정에 의해 측정될 수 있으며, 이에 의해 샘플중 테스토스테론은 라벨링된 항-테스토스테론 항체와 결합하기 위하여 표면에 부착된 테스토스테론과 경쟁한다. 경쟁 후, 샘플을 세척해내고, 장치(예컨대, 검출 대역)의 표면에 부착된 라벨링된 물질의 양을 측정할 수 있다. 일반적으로, 측정된 신호가 높을수록 더 많은 라벨링된 항체가 표면에 포획되고, 따라서 샘플중의 테스토스테론에 의해 덜 포획된 것인 바, 샘플중 더 낮은 테스토스테론 농도를 나타낸다. 예를 들어, 은 증폭이 이용되는 경우, 포획된 항-테스토스테론 항체에 부착된 금 상에 형성된 은에 상응하는 광학 밀도의 증가를 결정할 수 있다.
다른 실시양태에서, 유체 장치는 샘플에 잔류하는 모든 테스토스테론이 자유 테스토스테론이도록 샘플중의 결합된 테스토스테론이 결합 단백질로부터 방출되도록 할 수 있다. 이어, 이 자유 테스토스테론은 경쟁적 검정에 의해 측정될 수 있는에, 이로써 샘플중 테스토스테론은 장치의 표면에 부착된 항-테스토스테론 항체와 결합하기 위하여 라벨링된 테스토스테론과 결쟁한다. 경쟁 후, 샘플을 세척해내고, 장치(예컨대, 검출 대역)의 표면에 부착된 라벨링된 물질의 양을 측정할 수 있다. 측정된 신호가 높을수록 더 많은 라벨링된 테스토스테론이 표면에 포획되고, 따라서 더 적은 테스토스테론이 샘플로부터 포획된 것인 바, 샘플중 더 낮은 테스토스테론 농도를 나타낸다.
일부 실시양태에서, 시약은 최초 사용 전에 및/또는 샘플의 장치 내로의 도입 전에 유체 장치에 저장된다. 시약은 장치의 제품의 하나 이상의 면 내에 또는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 한 시약은 제품의 제 1 면 상의 항온 처리 채널 내에 배치될 수 있는 반면, 다른 시약은 제품의 제 2 면에 위치하는 검출 채널 내에 위치한다. 다른 실시양태에서는, 하나 이상의 시약이 중간 채널의 적어도 일부 내에 배치된다. 특정 실시양태에서, 유체 장치의 하나 이상의 채널은 저장된 액체 시약을 포함한다. 특정 유체 장치는 최초 사용 전에 및/또는 샘플의 장치 내로의 도입 전에 단일 제품에 저장된 액체 시약 및 건조 시약을 모두 포함하도록 디자인될 수 있다.
특정 실시양태에서, 채널의 표면 상에 존재하는(예컨대, 침착되는) 시약은 장치의 사용 동안 침착된다. 일부 실시양태에서는, 장치의 최초 사용 전에 및/또는 샘플의 장치 내로의 도입 전에, 시약은 장치의 표면 상에 존재하지 않는다. 사용 동안, 시약을 함유하는 유체가 유동하고, 유체(예를 들어, 유체 플러그)를 유동시키는 작용은 본원에 기재된 바와 같이 시약이 표면 상에 침착되도록 할 수 있다.
시약이 사용 전에, 샘플의 도입 전에 또는 사용 동안 침착되는 일부 실시양태에서, 본 방법은 샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기 및/또는 유체 장치의 표면 상에 침착시키고, 혼합된 유체중 샘플 성분의 농도가 침착 단계 전의 샘플 성분의 농도의 약 97% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 및/또는 약 0.1% 이하, 약 1% 이하, 또는 약 3% 이하이도록, 침착된 샘플을 희석제와 혼합하여 혼합된 유체를 형성시킴을 포함할 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다.
일부 실시양태에서, 함께 혼합되는 유체 플러그의 혼합량 및/또는 수는 항온 처리 채널의 특정 특징에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 채널의 기학학적 형태를 이용하여 혼합을 제어할 수 있다. 혼합에 영향을 끼칠 수 있는 기하학적 채널 특징의 비제한적인 예는 단면 형상, 단면적, 종횡비, 수력학적 직경, 내부 모서리의 곡률 반경, 채널에서의 변이(예컨대, 비틀기, 구부러짐), 채널에서의 변이의 곡률 반경, 및 채널 기하학적 형태에서의 점진적인 변화 및/또는 급격한 변화(예컨대, 단면적에서의 변화)를 포함한다. 예를 들어, 보다 날카로운 모서리를 갖는 채널 단면은 뭉툭한 모서리를 갖는 채널 단면에 비해 유체 플러그로부터 유체를 더욱 용이하게 제거할 수 있다(예컨대, 유체 또는 시약이 채널 표면 상에 침착되도록 하기 위하여). 한 예에서, 채널의 폭의 1/2 및/또는 높이의 1/2보다 실질적으로 더 작은 곡률 반경을 포함하는 단면을 갖는 채널은 이러한 곡률 반경을 포함하지 않는 채널 단면 또는 비교적 더 큰 곡률 반경을 갖는 채널 단면에 비해 유체 플러그로부터 유체를 더욱 용이하게 제거할 수 있다. 채널의 폭의 1/2 및/또는 높이의 1/2보다 실질적으로 더 작은 곡률 반경은 예를 들어 채널의 폭의 1/2 및/또는 높이의 1/2의 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하일 수 있다. 채널 구성 및 치수의 추가적인 예가 아래에 더욱 상세하게 제공된다.
또한 채널 길이를 이용하여 항온 처리 및/또는 혼합을 제어할 수 있다. 예를 들면, 더 긴 채널은 더 짧은 채널(다른 인자는 모두 동일함)에 비해 유체 플러그의 더 큰 부피 감소를 가능케 할 수 있다. 몇몇 경우에, 유체 플러그에 의해 점유되는 길이보다 실질적으로 더 긴 채널은 유체 플러그에 의해 점유되는 길이보다 실질적으로 더 길지 않은 채널보다 유체의 더 큰 부피(예컨대, 전체 부피) 감소를 가능케 할 수 있다. 일부 경우에, 혼합 및/또는 항온 처리는 하나보다 많은 특징(예를 들어, 단면 형상 및 길이)을 이용하여 제어될 수 있다. 채널의 특징에 기초하여 혼합을 제어하는 다른 방법도 가능하다.
일부 실시양태에서, 함께 혼합되는 유체 플러그의 혼합량 및/또는 수는 채널 표면의 특정 특징(예를 들어, 표면 조도, 표면 질감, 표면 에너지, 표면 극성, 표면 전하, 채널 표면과 유체 사이의 계면 표면 장력, 채널 표면의 특징에서의 국부적인 변화)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 채널 표면의 표면 조도는 유체 플러그로부터의 유체 부분의 제거를 용이하게 하거나 방지하도록 선택될 수 있다. 더 높은 표면 조도를 갖는 채널 표면은 더 낮은 표면 조도를 갖는 채널 표면보다 유체 플러그로부터의 유체 부분의 제거를 더욱 용이하게 할 수 있다.
몇몇 예에서, 유체 장치는 함께 장착되는 둘 이상의 별도의 구성요소(예컨대, 제품, 층 또는 유체 장치)의 조합을 포함한다. 임의적으로 최초 사용 전에 저장되고/되거나 밀봉된 시약을 포함할 수 있는 독립적인 채널 망상조직이 유체 장치의 상이한 구성요소 상에 또는 구성요소 내에 포함될 수 있다. 별도의 구성요소는 함께 장착되거나 또는 본원에 기재된 방법에 의해서와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 서로 달리 연결되어, 예컨대 하나의 (복합) 유체 장치를 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 둘 이상의 채널 망상조직은 유체 장치의 상이한 구성요소, 제품 또는 층에 위치하며, 최초 사용 전에는 유체 공학적으로 연결되지 않지만, 예컨대 샘플 연결기의 사용에 의해 최초 사용시 유체 공학적으로 연결된다. 일부 실시양태에서, 둘 이상의 채널 망상조직은 유체 장치의 상이한 구성요소, 제품 또는 층에 위치하며, 채널의 유체 망상조직(들)을 포함하는 구성요소, 제품 또는 층으로의 유체 연결기(및/또는 샘플 연결기)의 연결 전에는 유체 공학적으로 연결되지 않지만, 연결시에는 장치의 상이한 구성요소, 제품 또는 층 상의 둘 이상의 채널 사이에서 유체 연통을 야기한다.
유리하게는, 복합 유체 장치를 구성하는 상이한 구성요소 또는 층 각각은 그 구성요소 또는 층의 디자인된 기능(들)에 따라 개별적으로 맞춤 조정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태 세트에서, 복합 유체 장치의 한 구성요소는 습윤 시약을 저장하기 위해 맞춤 조정될 수 있다. 추가적으로 또는 다르게는, 예를 들어 저장되어야 하는 유체의 양에 따라, 그 유체 장치의 저장 영역(들)은 액체의 저장에 사용되지 않는 다른 구성요소의 채널 또는 영역보다 더 큰(또는 더 작은) 단면 치수를 가질 수 있다. 유체 장치를 제조하는데 사용되는 물질은 더 큰(또는 더 작은) 단면 치수를 형성하는데 적합한 제작 방법과 양립가능하다. 대조적으로, 분석물의 검출을 위해 맞춤 조정될 수 있는 제 2 구성요소, 또는 항온 처리 또는 혼합을 위해 항온 처리 채널을 포함하도록 맞춤 조정될 수 있는 제 2 구성요소는 일부 실시양태에서 비교적 더 작은(또는 더 큰) 단면 치수를 갖는 채널 부분을 포함할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 제 2 구성요소의 채널 부분은 다른 구성요소(예컨대, 시약의 저장에 사용되는 채널을 포함하는 제 1 구성요소)의 채널 부분에 비해 더 낮은(또는 더 높은) 표면 조도를 가질 수 있다. 제 2 구성요소의 채널 부분의 단면 치수 또는 표면 조도는 특정 실시양태에서 유체 장치의 상이한 구성요소를 형성하는데 사용되는 것과는 상이한 특정 제작 기법 또는 제작 도구를 필요로 할 수 있다. 뿐만 아니라, 몇몇 특정 실시양태에서, 제 2 구성요소에 사용되는 물질은 단백질 부착 및 검출에 대해 잘 특징화될 수 있다. 이로써, 유체 상치의 상이한 구성요소 상에 상이한 목적을 위해 사용되는 상이한 채널을 형성하는 것이 유리할 수 있으며, 이들 구성요소는 이어 의도되는 사용자에 의한 사용 전에 함께 연결될 수 있다.
일부 실시양태에서, 채널은 유체의 유동을 적어도 부분적으로 유도하는 특징부를 제품 또는 기판 상에 또는 내에 포함한다. 예를 들어, 제품의 표면 또는 면 내에 형성되거나 제품 내에 실질적으로 매립되는 특징부는 유체 유동을 적어도 부분적으로 유도하는 경우 채널을 구성할 수 있다. 중간 채널은 2개의 상이한 평면에 놓인 2개의 채널을 연결하는 채널을 말한다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 채널은 미소 유체 채널이다.
미소 유체는 1mm 미만의 단면 직경 및 3:1 이상의 길이 대 최장 단면 치수의 비를 갖는 하나 이상의 유체 채널을 포함하는 장치, 기구 또는 시스템을 가리킬 수 있다. 미소 유체 채널은 이러한 기준을 충족시키는 채널을 가리킬 수 있다. 일부 실시양태에서 본원에 기재된 장치가 미소 유체 장치일 수 있다고 해도, 특정 실시양태에서 시스템 및 장치는 미소 유체 시스템으로 한정되지 않으며 유체 시스템의 다른 유형에 관련될 수 있다. 또한, 본원에 기재된 채널 모두 또는 대부분은 특정 실시양태에서 미소 유체 채널일 수 있음을 알아야 한다. 미소 유체 채널이 아닌 것도 사용할 수 있다.
본원에 기재된 채널의 단면 치수(예를 들어, 직경, 높이 및/또는 폭)는 유체 유동 방향에 수직으로 측정된다. 단면 치수의 예는 아래에 제공된다.
채널이, 예컨대 채널이 장치에 위치하는 곳, 채널이 (예컨대, 시약의 혼합 또는 저장을 위해) 사용되는 방법, 유체 장치의 크기, 장치에서 유동시키고자 하는 시약의 부피 등에 따라 달라질 수 있는 임의의 적합한 단면 치수를 가질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 채널(예컨대, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 이용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 약 5mm 이하, 약 3mm 이하, 약 1mm 이하, 약 750μ 이하, 약 600μ 이하, 약 500μ 이하, 약 300μ 이하, 약 200μ 이하, 약 100μ 이하, 약 50μ 이하, 약 25μ 이하, 약 10μ 이하, 또는 약 5μ 이하의 최대 단면 치수(예컨대, 폭 또는 높이)를 가질 수 있다. 일부 예에서, 채널, 채널들 또는 채널 부분은 약 0.1μ 이상, 약 1μ 이상, 약 5μ 이상, 약 10μ 이상, 약 25μ 이상, 약 50μ 이상, 약 100μ 이상, 약 200μ 이상, 약 400μ 이상, 약 600μ 이상, 약 900μ 이상, 약 1mm 이상, 약 1.5mm 이상, 또는 약 3mm 이상의 최대 단면 치수를 가질 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 1μ 이상 및 약 1mm 이하). 최대 단면 치수의 다른 값도 또한 가능하다.
몇몇 경우에, 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)의 하나 이상 또는 둘 이상의 단면 치수(예컨대, 높이 및 폭)는 약 2mm 이하, 약 1mm 이하, 약 750μ 이하, 약 500μ 이하, 약 300μ 이하, 약 200μ 이하, 약 100μ 이하, 약 50μ 이하, 약 25μ 이하, 약 10μ 이하, 또는 약 5μ 이하일 수 있다. 일부 예에서, 채널의 하나 이상의 또는 둘 이상의 단면 치수는 약 0.1μ 이상, 약 1μ 이상, 약 5μ 이상, 약 10μ 이상, 약 25μ 이상, 약 50μ 이상, 약 100μ 이상, 약 200μ 이상, 약 400μ 이상, 약 600μ 이상, 또는 약 700μ 이상일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 10㎛ 이상 및 약 500㎛ 이하). 다른 값도 또한 가능하다.
채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 특정 폭 대 높이 비를 가질 수 있다. 특정 예에서, 채널의 폭 대 높이 비는 약 1:1 이상, 약 2;1 이상, 약 5:1 이상, 약 10:1 이상, 약 15:1 이상, 또는 약 20:1 이상일 수 있다. 일부 예에서, 폭 대 높이 비는 약 30:1 이하, 약 20:1 이하, 약 15:1 이하, 약 10:1 이하, 약 5:1 이하, 또는 약 2:1 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 1:1 이상 및 약 20:1 이하). 다른 값도 또한 가능하다.
채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 또한 2:1 이상, 더욱 전형적으로는 3:1 이상, 5:1 이상, 또는 10:1 이상의 종횡비(길이 대 최대 평균 단면 치수)를 가질 수 있다. 몇몇 경우, 채널은 예컨대 100:1 이상, 500:1 이상 또는 1000:1 이상의 매우 큰 종횡비를 갖는다. 특정 실시양태에서, 채널은 10, 7, 5, 3, 또는 2의 길이 대 최대 폭을 갖는다.
채널은 본원에 기재된 바와 같이 혼합, 항온 처리 및/또는 저장을 위한 길이 및/또는 부피를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 약 0.001피코리터 이상, 약 0.01피코리터 이상, 약 0.1피코리터 이상, 약 1피코리터 이상, 약 10피코리터 이상, 약 100피코리터 이상, 약 0.001㎕ 이상, 약 0.01㎕ 이상, 약 0.1㎕ 이상, 약 1㎕ 이상, 약 10㎕ 이상, 약 25㎕ 이상, 약 50㎕ 이상, 약 100㎕ 이상, 약 150㎕ 이상, 또는 약 200㎕ 이상의 부피를 가질 수 있다. 몇몇 예에서, 채널은 약 250㎕ 이하, 약 200㎕ 이하, 약 150㎕ 이하, 약 100㎕ 이하, 약 50㎕ 이하, 약 25㎕ 이하, 약 15㎕ 이하, 약 10㎕ 이하, 약 5㎕ 이하, 약 1㎕ 이하, 약 0.1㎕ 이하, 약 0.01㎕ 이하, 약 0.001㎕ 이하, 약 100피코리터 이하, 약 10피코리터 이하, 약 1피코리터 이하, 또는 약 0.1피코리터 이하, 약 0.01피코리터 이하의 부피를 가질 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 0.001피코리터 이상 및 약 200㎕ 이하). 다른 부피 값도 또한 가능하다.
일부 실시양태에서, 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 약 1mm 이상, 약 5mm 이상, 약 10mm 이상, 약 20mm 이상, 약 40mm 이상, 약 60mm 이상, 또는 약 80mm 이상의 길이를 가질 수 있다. 일부 예에서, 길이는 약 100mm 이하, 약 90mm 이하, 약 70mm 이하, 약 50mm 이하, 약 30mm 이하, 또는 약 10mm 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 1mm 이상 및 약 100mm 이하). 다른 길이 값도 또한 가능하다.
일부 유체 장치 및 제품은 제품의 제 1 표면에서 제 2 표면으로 통과하는 것과 같은 중간 채널의 단면 치수가 중간 채널이 아닌 채널(예컨대, 항온 처리 채널, 검출 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)의 특정 단면 치수 범위 내에 있도록 디자인된다. 하나의 특정 실시양태에서, 중간 채널은 중간 채널에 바로 연결되지만 제 1 표면으로부터 제 2 표면까지 제품을 통해 통과하지 않는 채널의 단면 치수(예를 들어, 최소, 최대, 또는 평균 폭 또는 높이)의 특정 백분율 내에 속하는 하나 이상의 단면 치수(예를 들어, 최소, 최대, 또는 평균 폭 또는 높이)를 가질 수 있다.
다른 경우, 제품의 제 1 표면으로부터 제 2 표면으로 통과하는 것과 같은 중간 채널은 중간 채널에 바로 연결되는 채널(예컨대, 항온 처리 채널, 검출 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)의 최소 폭의 40% 이내, 30% 이내, 20% 이내, 또는 10% 이내의 하나 이상의 단면 치수를 갖는다. 중간 채널에 바로 연결되는 채널은 임의적으로는 제품의 표면에서 형성될 수 있다. 중간 채널이 바로 연결되는 채널의 치수에 비례하는 치수를 갖는 중간 채널을 가짐으로써, 장치의 사용 동안 중간 채널에 포획되는 시약 및/또는 기포의 수 및 부피를 감소시킬 수 있다.
일부 경우에, 중간 채널은 장치의 최초 사용 전에 유체 장치에 저장되는 유체 시약의 하나 이상의 부피 이하의 부피를 갖는다. 예를 들어, 중간 채널은 최초 사용 전에 장치에 저장되는 유체 시약의 최대 부피의 5배 이하, 3배 이하, 2배 이하, 1배 이하, 0.75배 이하, 0.5배 이하 또는 0.25배 이하의 부피를 가질 수 있다. 몇몇 경우에, 이러한 구성은 유체가 채널의 특정 부분에(예를 들어, 두 채널의 연결 지점에) 포획되는 것을 감소시키거나 방지하기 위하여 채널 사이에서 유체의 전달을 용이하게 할 수 있다.
일부 경우에, 제품의 제 1 표면에서 제 2 표면으로 장치를 통해(예를 들어, 장치의 두께를 통해) 통과하는 채널(예컨대, 중간 채널)은 제품의 두께와 동일하거나 실질적으로 유사한 길이를 갖는다. 제품의 두께는 제품이 제조되는 물질, 제작 기법 및 채널의 용도(예를 들어, 시약의 저장 또는 검출) 같은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 제품은 예를 들어 3mm 이하, 10mm 이하, 8mm 이하, 5mm 이하, 3mm 이하, 2mm 이하, 1mm 이하 또는 0.5mm 이하 및/또는 0.5mm 이상, 1mm 이상, 2mm 이상, 3mm 이상, 5mm 이상, 8mm 이상 또는 10mm 이상의 두께를 가질 수 있다. 따라서, 장치의 두께를 통해 통과하는 채널은 이러한 동일한 길이를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 특정 곡률 반경을 갖는 하나 이상의 모서리(예를 들어, 구부러진 모서리)를 포함할 수 있다. 구부러진 모서리는 예를 들어 덮개와 짝을 이루는 표면의 볼록한 부분일 수 있다. 표면의 볼록한 부분은 다양한 기법(예컨대, 사출 성형)에 의해 채널을 제작하는 동안 형성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 채널은 예컨대 약 100㎛ 이하, 약 50㎛ 이하, 약 30㎛ 이하, 약 20㎛ 이하, 약 10㎛ 이하, 약 5㎛ 이하, 약 3㎛ 이하, 약 2㎛ 이하, 약 1㎛ 이하, 약 0.5㎛ 이하, 또는 약 0.1㎛ 이하의 곡률 반경을 갖는 하나 이상의 모서리(예를 들어, 구부러진 모서리)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 채널의 구부러진 모서리의 곡률 반경은 예컨대 약 0.1㎛ 이상, 약 0.5㎛ 이상, 약 1㎛ 이상, 약 2㎛ 이상, 약 3㎛ 이상, 약 5㎛ 이상, 약 10㎛ 이상, 약 20㎛ 이상, 약 30㎛ 이상, 약 50㎛ 이상, 또는 약 100㎛ 이상일 수 있다. 상기 표시된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 1μ 이상 및 약 20μ 이하의 곡률 반경). 다른 범위도 또한 가능하다. 유체 플러그로부터의 유체 또는 시약을 채널의 표면 상으로 침착시키는 것이 바람직한 일부 실시양태에서, 비교적 더 작은 곡률 반경을 갖는 구부러진 모서리는 비교적 더 큰 곡률 반경을 갖는 채널에서 유동하는 유체 플러그에 비해 채널의 일부를 따라 유동하는 유체 플러그로부터 침착되는 유체의 양을 증가시킬 수 있다.
실질적으로 구부러진 모서리(예를 들어, 덮개와 짝을 이루는 표면의 볼록한 부분)를 갖는 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 1:1 이상, 2:1 이상, 3:1 이상, 5:1 이상, 10:1 이상, 20:1 이상, 30:1 이상, 50:1 이상, 100:1 이상, 200:1 이상 또는 500:1 이상의 채널의 단면 치수(예컨대, 폭 또는 높이) 대 실질적으로 구부러진 모서리(또는 볼록한 부분)의 곡률 반경의 비를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 이 비는 500:1 이하, 200:1 이하, 100:1 이하, 50:1 이하, 30:1 이하, 20:1 이하, 10:1 이하, 5:1 이하, 3:1 이하, 2:1 이하 또는 1:1 이하이다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다. 다른 값도 또한 가능하다.
채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)이 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있고 예를 들면 실질적인 원형, 타원형, 삼각형, 불규칙형, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 반원형, 반타원형 등일 수 있음을 알아야 한다.
채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 채널은 공통 채널, 분지 채널, 중간 채널(예를 들어, 2면 장치의 일부로서 장치의 두께를 통해 통과하는 채널)에 의해 다른 채널로부터 분리된 장치의 한 면 상의 채널, 또는 임의의 다른 적합한 구성일 수 있다. 몇몇 경우, 채널 또는 채널 부분은 구성요소(예를 들어, 배기 밸브 또는 포트)에 의해 서로 분리될 수 있거나, 또는 채널 또는 부분의 특징(예컨대, 표면 조도, 치수 등)에 기초하여 서로 상이할 수 있다. 다른 구성도 가능하다.
채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 샘플 수집기의 채널)은 덮개를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 덮개를 갖는 경우, 채널의 하나 이상의 부분은 실질적으로 에워싸인 단면을 가질 수 있거나, 또는 전체 채널은 유입구(들) 및 유출구(들)를 제외하고는 그의 전체 길이를 따라 실질적으로 에워싸일 수 있다. 하나 이상의 유입구(들) 및/또는 유출구(들)도 에워싸이고/에워싸이거나 밀봉될 수 있다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 덮개는 채널, 유입구 및/또는 유출구가 사용자에 의해 장치가 최초 사용되기 전에 실질적으로 에워싸이고/에워싸이지만 최초 사용시에는 개방되거나 개봉되도록 구성 및 배열된다. 일부 실시양태에서, 이러한 구성은 장치에 저장된 유체 및/또는 다른 시약이 본원에 기재되는 바와 같이 장치의 제작, 선적, 및/또는 저장 동안 장치로부터 제거(예컨대, 증발로 인해)되지 않도록 실질적으로 방지할 수 있다.
유체는 임의의 적합한 방법을 이용하여 본원에 기재된 장치에서 유동될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체 장치는 시스템 내에서 유체 부분을 제어가능하게 유동 및/또는 혼합하기 위하여 하나 이상의 밸브(예컨대, 배기 밸브)를 이용한다. 배기 밸브는 예를 들어 유체가 위치되는 채널과 유체 연통되는 포트를 포함할 수 있고, 포트 개구 위에 밀봉을 위치시키거나 또는 포트 개구로부터 밀봉을 제거함으로써 작동될 수 있다. 특정 실시양태에서, 밀봉은 포트와 유체 연통되는 관에 작동가능하게 연결된 기계적 밸브 같은 밸브 메카니즘을 포함할 수 있다. 일반적으로, 배기 밸브를 개방하면 포트가 배기구로서 작용하도록 한다. 포트가 배기구로서 작용하는 경우, 배기 밸브의 한 면 상에 위치하는 유체는 유동하는 반면, 제 1 유체에 대해 배기 밸브의 반대쪽 면 상에 위치하는 유체는 정지된 상태로 유지된다. 밸브가 폐쇄되면, 포트는 더 이상 배기구로서 작용하지 않으며, 배기 밸브의 양쪽 면 상에 위치하는 유체는 유출구를 향해 시스템을 통해 유동할 수 있다. 유리하게는, 일련의 유체 유동 및/또는 유속의 변화 같은 유체 제어는 하나 이상의 배기 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써, 또한 실질적으로 일정한 압력에서 작동되는 유체 유동의 단일 공급원(예컨대, 진공)을 가함으로써 달성될 수 있다. 이는 의도된 사용자에 의한 장치의 작동 및 사용을 단순화시킬 수 있다. 배기 밸브는 2010년 11월 24일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0120562 호(발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 유체 혼합 및 전달", 본원에 참고로 인용됨)에 더욱 상세하게 기재되어 있다.
일부 실시양태에서, 유체 유동 공급원이 작동되는 경우, 유체 장치의 하나 이상의 채널이 가압(예컨대, 약 30kPa까지)될 수 있고, 이는 채널 내의 유체를 유출구를 향해 이동시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체는 채널을 따라 위치하는 배기 밸브 상류의 채널에 연속적으로 저장될 수 있고, 배기 밸브가 폐쇄된 후 유체는 채널 유출구를 향해 연속적으로 유동할 수 있다. 몇몇 경우에, 유체는 별도의 교차 채널에 저장될 수 있고, 배기 밸브가 폐쇄된 후 유체는 연속적으로 유동할 수 있다. 유체의 전달 시점 및 부피는 예를 들어 배기 밸브 작동 시점에 의해 제어될 수 있다.
유리하게는, 종래 기술에서의 특정 밸브에서 이루어지는 바와 같이, 배기 밸브는 이들이 작동되는 미소 유체 채널의 단면을 제한하지 않으면서 작동될 수 있다. 이러한 작동 방식은 밸브를 가로지르는 누출을 방지하는데 효과적일 수 있다. 또한, 배기 밸브가 사용될 수 있기 때문에, 본원에 기재된 몇몇 시스템 및 방법은 특정 내부 밸브의 사용을 필요로 하지 않는데, 상기 특정 내부 밸브는 예컨대 높은 비용, 제작의 복잡함, 부서지기 쉬움, 혼합된 기체 및 액체 시스템과의 제한된 양립가능성, 및/또는 미소 유체 시스템에서의 신뢰성 없음으로 인해 문제가 될 수 있다.
배기 밸브가 기재되어 있지만, 다른 유형의 밸브 메카니즘을 본원에 기재된 시스템 및 방법에 이용할 수 있음을 알아야 한다. 밸브와 작동가능하게 연결되는 밸브 메카니즘의 비한정적인 예는 격막 밸브, 볼 밸브, 게이트 밸브, 버터플라이 밸브, 글로브 밸브, 니들 밸브, 핀치 밸브, 포핏 밸브, 또는 핀치 밸브를 포함한다. 밸브 메카니즘은 솔레노이드, 모터, 수동, 전자 작동, 또는 수압/공기압을 비롯한 임의의 적합한 수단에 의해 작동될 수 있다.
특정 실시양태에서, 유체 장치의 하나 이상의 채널은 저장된 액체 시약을 포함한다(예컨대, 유체 플러그의 형태로). 몇몇 경우에는, 하나보다 많은 액체 시약(예컨대, 유체 플러그)이 채널에 저장된다. 액체 시약은 분리 유체에 의해 분리될 수 있으며, 이 분리 유체는 액체 시약과 비혼화성일 수 있다. 유체 시약은 최초 사용 전에, 샘플 도입 전에, 또는 2개의 이전에 연결되지 않은 채널 사이에서 유체 공학적인 연결을 형성(예컨대, 유체 연결기를 사용하여)하기 전에 장치에 저장될 수 있다. 다른 실시양태에서, 유체 시약은 최초 사용시 장치 내로 도입될 수 있다. 몇몇 경우, 액체 시약은 유체의 저장 동안(예컨대, 장치가 밀봉되어 있는 동안) 별도로 유지될 수 있다. 장치의 사용 동안, 본원에 기재된 방법을 이용하여 액체의 적어도 일부를 합칠(예컨대, 혼합할) 수 있다.
특정 유체 장치는 최초 사용 전에 및/또는 샘플의 장치 내로의 도입 전에 단일 장치에 저장된 액체 시약과 건조 시약 둘 다를 포함하도록 디자인될 수 있다. 일부 경우에, 액체 시약 및 건조 시약은 최초 사용 전에 서로 유체 연통되도록 저장된다. 다른 경우에는, 액체 시약 및 건조 시약이 최초 사용 전에는 서로 유체 연통되지 않지만 최초 사용시 서로 유체 연통되도록 위치한다. 예를 들어, 하나 이상의 액체 시약은 제 1 공통 채널에 저장될 수 있고, 하나 이상의 건조 시약은 제 2 공통 채널에 저장될 수 있으며, 제 1 공통 채널과 제 2 공통 채널은 최초 사용 전에, 샘플의 도입 전에, 또는 두 공통 채널 사이에서 유체 연결을 형성(예컨대, 유체 연결기를 사용하여)하기 전에는 서로 연결되지 않거나 유체 연통되지 않는다. 추가로 또는 다르게는, 시약은 시약이 최초 사용 전에 유체 장치와 유체 연통되지 않도록 별도의 용기에 저장될 수 있다. 저장된 시약의 사용은 사용자에 의한 유체 장치의 사용을 간단하게 할 수 있는데, 왜냐하면 이는 사용자가 장치를 작동시키기 위해 수행해야 하는 단계의 수를 감소시키기 때문이다. 이 간단함은 현장 세팅시의 장치, 특히 면역 검정을 수행하도록 디자인된 장치 같은 본원에 기재된 유체 장치가 훈련되지 않은 사용자에 의해 사용될 수 있도록 한다.
최초 사용 전에 유체(예컨대, 액체) 시약의 저장을 포함하는 다양한 실시양태에서, 유체는 10초보다 오래, 1분보다 오래, 1시간보다 오래, 1일보다 오래, 1주일보다 오래, 1개월보다 오래 또는 1년보다 오래동안 유체 장치에 저장(또한, 일부 실시양태에서는, 혼합 없이 고정 상태로 유지)될 수 있다. 특정 유체 사이의 접촉을 방지함으로써, 전형적으로 서로 반응하거나 결합하는 성분을 함유하는 유체는 예컨대 공통 채널에서 유지되는 동안 그렇게 되지 않도록 방지될 수 있다. 예를 들어, 이들이 저장되는 동안, 유체(예컨대, 유체 플러그의 형태)는 접촉하는 경우 통상 서로 반응하는 유체가 공통 채널에서 장기간동안 저장될 수 있도록 적어도 부분적으로는 비혼화성 분리 유체에 의해 분리되어 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체는 실질적으로 고정 상태로 유지되고 채널 내에서 이들의 위치와 관련하여 움직이지 않도록 저장될 수 있다. 고정 상태로 유지되는 동안 유체가 약간 이동하거나 진동, 팽창 및 수축할 수 있다고 하더라도, 본원에 기재된 특정 유체 장치는 공통 채널 내의 유체가 이러한 과정 동안 서로 혼합되지 않도록 구성 및 배열된다.
(예컨대, 최초 사용 전에) 하나 이상의 시약의 저장을 위해 사용되는 유체 장치는 예컨대 10℃ 이하, 4℃ 이하, 0℃ 이하 또는 -10℃ 이하 같은 낮은 온도에서 저장될 수 있다. 유체는 또한 25℃보다 높거나, 35℃보다 높거나, 또는 50℃보다 높은 승온에 노출될 수도 있다. 유체는 채널에 함유된 시약 유체가 혼합되지 않도록 하면서 표면 또는 공기에 의해 한 위치에서 다른 위치로 선적될 수 있다. 분리 유체의 양은 유체가 사용되어야 하는 최종 공정 및 유체 장치가 노출될 것으로 예상되는 조건에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 유체 장치가 물리적 충격 또는 진동을 받을 것으로 예상되는 경우 유체는 채널의 일부만(전부는 아님) 채울 수 있다. 뿐만 아니라, 본원에 기재된 하나 이상의 채널 구성과 함께 비혼화성 분리 유체의 더 큰 플러그를 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 유체 장치의 채널 시스템 내의 별개의 유체는 혼합되지 않을 수 있다.
유체 장치는 유체 수송에 대한 제어를 용이하게 하고/하거나 저장 동안 유체가 서로 혼합되지 않도록 방지하는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치는 구조적 특징(예컨대, 긴 오목부 또는 돌출부) 및/또는 물리적 또는 화학적 특징(예컨대, 소수성 대 친수성) 또는 유체에 힘(예컨대, 보유력)을 가할 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다. 일부 경우, 유체는 표면 장력을 이용하여 채널 내에 보유될 수 있다(예컨대, 오목하게 굽은 면 또는 볼록하게 굽은 면). 예를 들어, 채널의 특정 부분은 저장 동안 유체의 움직임 및/또는 혼합을 방지하기 위하여 소수성 부분 및 친수성 부분으로 패턴화될 수 있다. 몇몇 경우에, 공통 채널은 유체를 분리시켜 유지하기 위하여 내표면 또는 다른 칸막이를 갖지 않을 수 있으며, 유체는 분리 유체에 의해 분리될 수 있다.
특정 실시양태에서, 유체와 채널 표면 사이의 표면 상력은 목적하는대로 선택될 수 있다. 몇몇 경우에는, 습윤제를 유체 또는 유체 플러그에 첨가하여 표면 장력을 제어할 수 있다. 습윤제는 예를 들어 혼합 전에, 혼합의 결과로서, 또는 유체가 유체 플러그로부터 제거된 결과로서 첨가될 수 있다. 특정 경우, 습윤제는 예를 들어, 장치의 제조 동안, 유체 유동 전에, 및/또는 유체 유동의 결과로서 채널 표면에 첨가되어 표면 장력을 제어할 수 있다. 일반적으로, 임의의 목적하는 농도의 임의의 적합한 습윤제를 사용할 수 있다. 적합한 습윤제의 예는 폴리비닐 알콜, 비이온성 세제(예컨대, 트윈(Tween) 20 및 트리튼(Triton) 같은 폴리(에틸렌 옥사이드) 유도체, 지방 알콜), 음이온성 세제(예컨대, 소듐 도데실 설페이트 및 소듐 데실 설페이트, 소듐 도데실 설페이트 또는 소듐 옥타데실 설페이트 같이 더 짧거나 더 긴 알칸 쇄를 갖는 관련 세제, 또는 지방산 염), 양이온성 세제(예컨대, 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드 같은 4급 암모늄 양이온), 양쪽이온성 세제(예를 들어, 도데실 베타인), 카복실 또는 아민 옥사이드 헤드 기(head group) 및 플루오르화되거나 플루오르화되지 않은 탄소 쇄(들)를 포함하는 세제, 퍼플루오로세제(예를 들어, 캅스톤(Capstone) FS-10, 퍼플루오로헵탄산 또는 퍼플루오로옥탄산), 표면 장력이 낮은 액체(예컨대, 이소프로판올 또는 1-부탄올 같은 알콜), 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 특정 실시양태에서는, 비-습윤제(예컨대, 이온성 화합물)를 첨가하여 표면 장력을 증가시킬 수 있다.
습윤제를 유체 또는 유체 플러그에 첨가하는 실시양태에서, 유체 또는 유체 플러그중 습윤제의 백분율(중량/부피)은 약 0.001% 이상, 약 0.01% 이상, 약 0.025% 이상, 약 0.05% 이상, 약 0.1% 이상, 약 0.5% 이상, 약 1% 이상, 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 또는 약 40% 이상일 수 있다. 일부 예에서, 유체 또는 유체 플러그중 습윤제의 백분율은 약 75% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 5% 이하, 약 1% 이하, 약 0.5% 이하, 또는 약 0.01% 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 0.01% 이상 또는 약 50% 이하). 습윤제 백분율의 다른 범위도 또한 가능하다.
특정 경우에는, 도 12d에 예시적으로 도시된 바와 같이, 유체 플러그가 더 이상 채널에 존재하지 않도록 유체(예컨대, 제 1 유체, 제 2 유체)의 전체 부피가 하류의 하나 이상의 유체 플러그 내로 혼입될 수 있다. 몇몇 경우에, 유체 플러그중 유체의 부피는 (예컨대, 유체 플러그의 최초 부피에 비해) 특정 백분율까지 감소될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 유체 플러그의 부피는 약 50% 이상까지, 약 60% 이상까지, 약 70% 이상까지, 약 80% 이상까지, 약 90% 이상까지, 또는 약 95% 이상까지 감소될 수 있다. 몇몇 예에서, 유체 플러그중 유체의 부피는 약 100% 이하까지, 약 90% 이하까지, 약 80% 이하까지, 약 70% 이하까지, 또는 약 60% 이하까지 감소될 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 약 50% 이상 및 약 100% 이하). 몇몇 경우에는, 유체 플러그가 시스템에 더 이상 잔류하지 않도록, 유체 부피의 100%가 유체 플러그로부터 제거된다. 이러한 실시양태에서, 유체 플러그로부터 제거된 유체는 채널을 따라 또는 채널 내에 완전히 침착되거나 분산될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 유체의 0%가 유체 유동 동안 유체 플러그로부터 제거된다. 부피 감소 백분율의 다른 값도 또한 가능하다. 본원에 기재된 바와 같이, 일부 실시양태에서는, 하나보다 많은 유체 플러그의 부피가 상기 나타낸 양만큼 감소된다.
유체 장치에서의 샘플의 검출은 다양한 형태를 가질 수 있다. 일부 경우, 검출은 연속적으로 이루어진다. 다른 실시양태에서 검출은 주기적으로 이루어지고, 또 다른 실시양태에서 검출은 산발적으로 이루어진다. 몇몇 경우에, 검출은 특정 상황 또는 조건이 발생될 때 이루어진다.
본원에 기재된 바와 같이, 검출은 유체 장치와 관련하여 임의의 적합한 위치에서 이루어질 수 있다. 일부 경우, 하나 이상의 검출기는 사용 동안 및/또는 검출 동안 유체 장치와 관련하여 고정된다. 예를 들어, 고정식 검출기는 검출 대역/검출 채널 같은 유체 장치의 특정 영역에 인접하여 위치될 수 있으며, 여기에서 하나 이상의 상황(예컨대, 화학 반응 또는 생물학적 반응, 유체의 대역/채널 내로의 도입)이 발생될 수 있다. 검출기는 예를 들어 검출 대역 및/또는 분석 영역을 가로지르는 유체의 통과를 검출할 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 검출기는 이 영역에서의 다른 성분의 결합 또는 회합(예컨대, 분석 영역의 표면으로의 성분의 결합)을 검출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 고정식 검출기(들)는 검출 대역 내에서 다수개의 분석 영역을 동시에 모니터링할 수 있다. 예를 들면, 카메라 같은 검출기를 사용하여 전체 유체 장치 또는 장치의 큰 부분, 및 면밀히 조사되는 장치의 특정 구역을 영상화시킬 수 있다. 광섬유 같은 구성요소를 사용하여 다수개의 분석 영역으로부터의 빛을 단일 검출기로 전송할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 2013년 8월 6일자로 허여된 미국 특허 제 8,501,416 호(발명의 명칭: "사행 채널 및 광폭 채널을 포함하는 유체 구조체", [H0498.70244US01], 본원에 참고로 인용됨)에 더욱 상세하게 기재되어 있는 바와 같이, 다수개의 검출기는 각각 검출 대역에서 분석 영역과 정렬될 수 있다.
유체 장치 또는 그의 일부(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)는 채널 또는 다른 구성요소를 형성시키는데 적합한 임의의 물질로 제작될 수 있다. 물질의 비제한적인 예는 중합체(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-코-부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌), 폴리(스티렌-코-말레산 무수물), 폴리(스티렌-코-아크릴레이트), 폴리(스티렌-코-메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, 폴리(디메틸실록산), PVC, PTFE, PET, 사이클로-올레핀 공중합체 또는 이러한 중합체 둘 이상의 블렌드), 또는 니켈, 구리, 스테인레스 강, 벌크 금속 유리 또는 다른 금속 또는 합금을 비롯한 금속, 또는 유리, 석영, 실리카, 알루미나, 지르코니아, 탄화텅스텐, 탄화규소를 비롯한 세라믹, 또는 흑연, 규소 등과 같은 비-금속 물질을 포함한다.
공중합체를 사용하여 본원에 기재된 장치의 구성요소(예를 들어, 기판, 제품, 층)를 형성시키는 특정 실시양태에서, 공중합체는 실질적으로 비-반응성인 제 1 중합체 성분(예컨대, 스티렌-함유 기, 아크릴로니트릴기, 부타디엔기) 및 제 2 중합체 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제 2 중합체 성분은 추가적인 작용화(예를 들어, 생체 분자(예컨대, 단백질) 또는 수행되어야 하는 분석에 포함되거나 관련될 수 있는 임의의 물질을 이용하여)를 위해 반응성일 수 있다(예를 들어, 반응성 작용기를 포함할 수 있다). 다른 실시양태에서, 제 2 중합체 성분은 비-반응성일 수 있다(예를 들어, 반응성 작용기를 포함하지 않음). 제 2 중합체 성분(예컨대, 반응성일 수 있음)의 비한정적인 예는 말레산 무수물, 에틸 말레산 무수물 같은 무수물-함유 기; 말레이미드-함유 기; 아민-함유 기; 알데하이드-함유 기; 및 아크릴레이트-함유 기를 포함한다. 제 2 중합체 성분(예컨대, 비-반응성임)의 추가적인 비제한적인 예는 아크릴로니트릴기, 부타디엔기, 및 메틸 메타크릴레이트기를 포함한다. 이러한 물질을 사용하여 예컨대 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널 및/또는 샘플 수집기의 채널을 비롯한 장치의 구성요소를 형성시킬 수 있다.
상기 나타낸 것과 같은 공중합체를 사용하여 본원에 기재된 장치의 구성요소(예컨대, 기판, 제품, 층)를 형성시키는 실시양태에서, 공중합체중 제 1 중합체 성분(예를 들어, 스티렌)의 중량%는 예컨대 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상, 85중량% 이상, 87중량% 이상, 90중량% 이상, 92중량% 이상, 94중량% 이상, 96중량% 이상, 또는 98중량% 이상일 수 있다. 공중합체중 제 1 중합체 성분의 중량%는 일부 실시양태에서 100중량% 미만, 99중량% 이하, 95중량% 이하, 90중량% 이하, 80중량% 이하, 70중량% 이하, 60중량% 이하, 또는 50중량% 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 90중량% 이상 및 99중량% 이하). 다른 범위도 또한 가능하다.
상기 나타낸 것과 같은 공중합체를 사용하여 본원에 기재된 장치의 구성요소(예컨대, 기판, 제품, 층)를 형성시키는 실시양태에서, 공중합체중 제 2 중합체 성분의 중량%는 예컨대 2중량% 이상, 5중량% 이상, 8중량% 이상, 10중량% 이상, 12중량% 이상, 15중량% 이상, 20중량% 이상, 25중량% 이상, 28중량% 이상, 30중량% 이상, 35중량% 이상, 40중량% 이상, 또는 50중량% 이상일 수 있다. 공중합체중 제 2 중합체 성분의 중량%는 일부 실시양태에서 50중량% 이하, 40중량% 이하, 30중량% 이하, 25중량% 이하, 20중량% 이하, 15중량% 이하, 10중량% 이하, 8중량% 이하, 또는 5중량% 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 2중량% 이상 및 30% 이하). 다른 범위도 또한 가능하다.
2개의 중합체 또는 공중합체의 블렌드를 사용하여 본원에 기재된 장치의 구성요소(예컨대, 기판, 제품, 층)를 형성시키는 특정 실시양태에서, 블렌드중 제 1 중합체 또는 공중합체의 양은 예컨대 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상, 90중량% 이상, 92중량% 이상, 94중량% 이상, 96중량% 이상, 또는 98중량% 이상일 수 있다. 공중합체중 제 1 중합체 성분의 중량%는 일부 실시양태에서 100중량% 미만, 99중량% 이하, 95중량% 이하, 90중량% 이하, 80중량% 이하, 70중량% 이하, 60중량% 이하, 또는 50중량% 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예를 들어, 90중량% 이상 및 99중량% 이하). 다른 비도 또한 가능하다. 2개보다 많은 중합체 또는 공중합체의 블렌드도 가능하다.
유체 장치 및 임의의 수반되는 구성요소(예를 들어, 덮개, 기판, 제품, 층)를 형성하는 물질은 경질 또는 가요성일 수 있다. 당 업자는 예를 들어 강성도, 통과해야 하는 유체에 대한 불활성도(예를 들어, 통과해야 하는 유체에 의한 열화로부터 자유로움), 작용화될 수 있는 능력(예컨대, 생체 분자(예를 들어, 단백질), 또는 수행되어야 하는 분석에 포함되거나 관련될 수 있는 다른 물질을 이용하여), 특정 장치가 사용되어야 하는 온도에서의 강건함, 전자기파(예를 들어, 자외선 및 가시광선 영역의 광, 테라헤르쯔파, 극초단파 등)에 대한 투명성/불투명성, 수증기 투과율, 및/또는 물질에서 특징부를 제작하는데 이용되는 방법에 기초하여 적합한 물질(들)을 용이하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 성형되거나 압출되는 제품의 경우, 사용되는 물질은 열가소성 플라스틱(예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-코-부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌), 폴리(스티렌-코-말레산 무수물), 폴리(스티렌-코-아크릴레이트), 폴리(스티렌-코-메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리카보네이트, PVC, PTFE, PET, 사이클로-올레핀 중합체 또는 공중합체, 또는 둘 이상의 이러한 중합체의 블렌드), 엘라스토머(예를 들어, 폴리이소프렌, 이소부텐-이소프렌, 니트릴, 네오프렌, 에틸렌-프로필렌, 하이팔론, 폴리(디메틸실록산), 실리콘), 열경화성 플라스틱(예를 들어, 에폭시, 불포화 폴리에스터, 페놀), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제품은 특정 실시양태에서 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 예를 들어 본원에 기재된 인자에 기초하여 각 구성요소의 주요 기능(들)에 구성요소를 맞춤 조정하기 위하여 상이한 물질에서 둘 이상의 구성요소, 층 또는 기판을 포함하는 유체 장치를 제조할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치 또는 그의 일부(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)를 제조하는데 사용되는 물질은 적어도 부분적으로는 수증기 투과율에 대해 선택될 수 있다. 예를 들어, 장치의 구역 또는 구성요소중 전부 또는 일부(예를 들어, 기판, 제품, 층)는 예컨대 약 10.0g·mm/m2·d 이하, 약 7.0g·mm/m2·d 이하, 약 5.0g·mm/m2·d 이하, 약 4.0g·mm/m2·d 이하, 약 3.0g·mm/m2·d 이하, 약 2.0g·mm/m2·d 이하, 약 1.0g·mm/m2·d 이하, 약 0.5g·mm/m2·d 이하, 약 0.3g·mm/m2·d 이하, 약 0.1g·mm/m2·d 이하, 약 0.05g·mm/m2·d 이하, 약 0.03g·mm/m2·d 이하, 약 0.02g·mm/m2·d 이하, 약 0.01g·mm/m2·d 이하, 약 0.005g·mm/m2·d 이하, 약 0.001g·mm/m2·d 이하, 또는 약 0.0005g·mm/m2·d 이하의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 수증기 투과율은 0.001g·mm/m2·d 이상, 0.01g·mm/m2·d 이상, 0.02g·mm/m2·d 이상, 0.05g·mm/m2·d 이상, 0.1g·mm/m2·d 이상, 0.3g·mm/m2·d 이상, 0.5g·mm/m2·d 이상, 1.0g·mm/m2·d 이상, 2.0g·mm/m2·d 이상, 3.0g·mm/m2·d 이상, 4.0g·mm/m2·d 이상, 5.0g·mm/m2·d 이상, 또는 10.0g·mm/m2·d 이상일 수 있다. 몇몇 경우에, 수증기 투과율은 예를 들어 약 0.001g·mm/m2·d 내지 0.01g·mm/m2·d, 약 0.01g·mm/m2·d 내지 약 2.0g·mm/m2·d, 약 0.01g·mm/m2·d 내지 약 1.0g·mm/m2·d, 약 0.01g·mm/m2·d 내지 약 0.4g·mm/m2·d, 약 0.01g·mm/m2·d 내지 약 0.4g·mm/m2·d, 또는 약 0.01g·mm/m2·d 내지 약 0.1g·mm/m2·d일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다. 다른 범위도 또한 가능하다. 수증기 투과율은 예를 들어 40℃ 및 90% 상대 습도(RH)에서 측정될 수 있다. 장치의 상이한 부분(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)이 수증기 투과율에 대한 상기 인용된 범위의 상이한 조합을 가질 수 있음을 알아야 한다. 일부 실시양태에서는, 상기 인용된 범위중 하나 이상의 수증기 투과율을 갖는 물질을 사용하여 예컨대 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하기 위한 채널, 중간 채널, 가교 채널 및/또는 샘플 수집기의 채널을 비롯한 장치의 구성요소를 제조할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치 또는 그의 일부(예를 들어, 기판, 제품, 층, 구성요소)를 제조하는데 사용되는 물질은 적어도 부분적으로 그의 광 투과율에 대해 선택될 수 있다. 예를 들면, 장치의 구역 또는 구성요소중 전부 또는 일부(예를 들어, 기판, 제품, 층)는 400 내지 800nm 파장의 광(예컨대, 가시광 범위의 광)에 대해 90% 이상의 광 투과율을 가질 수 있다. 광 투과율은 예를 들어 약 2mm 이상(또는 다른 실시양태에서는 약 1mm 이상 또는 약 0.1mm 이상)의 두께를 갖는 물질을 통해 측정될 수 있다. 일부 예에서, 광 투과율은 400 내지 800nm 파장의 광에 대해 80% 이상, 85% 이상, 88% 이상, 92% 이상, 94% 이상 또는 96% 이상일 수 있다. 특정 실시양태에서, 광 투과율은 100% 미만, 98% 이하, 96% 이하, 94% 이하, 92% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 50% 이하, 30% 이하, 또는 10% 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다. 다른 범위도 또한 가능하다. 장치의 상이한 부분(예를 들어, 기판, 제품, 층, 구성요소)이 광 투과율의 상기 인용된 범위의 상이한 조합을 가질 수 있음을 알아야 한다. 일부 실시양태에서는, 상기 인용된 범위중 하나 이상의 광 투과율을 갖는 물질을 사용하여 예컨대 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널 및/또는 샘플 수집기의 채널을 비롯한 장치의 구성요소를 제조할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치 또는 그의 일부(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)는 특정 조건하에서의 가공에 더욱 적합하게 만드는 물질로 제조될 수 있다. 예를 들면, 물질은 부분적으로는 본원에 기재된 것과 같은 특정 제작 도구 및/또는 방법(예컨대, 특정 치수의 채널을 제조하기 위한)과 양립가능하도록 하는 융점에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유체 장치 또는 그의 일부(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)는 약 80℃ 이상, 약 100℃ 이상, 약 130℃ 이상, 약 160℃ 이상, 또는 약 200℃ 이상의 융점을 갖는 물질로 제조될 수 있다. 특정 실시양태에서, 물질은 약 200℃ 이하, 약 160℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 100℃ 이하, 또는 약 80℃ 이하의 융점을 가질 수 있다. 다른 융점도 또한 가능하다. 장치의 상이한 부분(예컨대, 기판, 장치, 층, 구성요소)이 융점에 대한 상기 인용된 범위의 상이한 조합을 가질 수 있음을 알아야 한다. 몇몇 실시양태에서는, 상기 인용된 범위중 하나 이상의 융점을 갖는 물질을 사용하여, 예컨대 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하기 위해 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널 및/또는 샘플 수집기의 채널을 비롯한 장치의 구성요소를 제조할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치 또는 그의 일부(예컨대, 기판, 제품, 층, 구성요소)는 특정 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 물질에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 물질의 유리 전이 온도는 약 75℃ 이상, 약 80℃ 이상, 약 85℃ 이상, 약 90℃ 이상, 약 95℃ 이상, 약 100℃ 이상, 약 105℃ 이상, 약 110℃ 이상, 약 115℃ 이상, 약 120℃ 이상, 약 125℃ 이상, 약 130℃ 이상, 약 135℃ 이상, 약 140℃ 이상, 약 150℃ 이상, 약 160℃ 이상, 약 170℃ 이상일 수 있다. 몇몇 예에서, 물질의 유리 전이 온도는 약 170℃ 이하, 약 160℃ 이하, 약 150℃ 이하, 약 140℃ 이하, 약 130℃ 이하, 약 120℃ 이하, 약 110℃ 이하, 약 100℃ 이하, 약 90℃ 이하, 약 80℃ 이하, 또는 약 70℃ 이하일 수 있다. 상기 인용된 범위의 조합도 가능하다(예컨대, 약 80℃ 이상 및 약 140℃ 이하). 제 1 성분의 유리 전이 온도의 다른 값도 또한 가능하다. 물질의 유리 전이 온도는 시차 주사 열계량법(DSC), 열 기계적 분석(TMA), 동적 기계적 분석(DMA)을 이용하여 결정될 수 있거나, 또는 제조업체의 명세서로부터 수득될 수 있다.
일부 경우에, 유체 장치는 상기 나열된 것과 같은 물질 둘 이상의 조합으로 구성된다. 예를 들어, 유체 장치의 채널은 폴리스티렌 또는 다른 중합체에서 제조될 수 있고(예컨대, 사출 성형에 의해), 생체 적합성 테이프를 이용하여 채널을 밀봉시킬 수 있다. 생체 적합성 테이프 또는 가요성 물질은 증기 차단 특성을 개선하는 것으로 알려져 있는 물질(예를 들어, 금속 호일, 중합체 또는 높은 증기 차단력을 갖는 것으로 알려진 다른 물질)을 포함할 수 있고, 임의적으로는 테이프를 천공하거나 박리시킴으로써 유입구 및 유출구로의 접근을 허용할 수 있다. 접착제의 사용, 접착성 테이프의 사용, 풀칠, 용매 결합, 플라즈마-활성화되는 열 결합, UV-활성화되는 열 결합, 용접, 브레이징(brazing), 물질의 적층 또는 기계적 방법(예를 들어, 클램핑, 스냅핑 메카니즘 등)을 비롯한(이들로 한정되지는 않음) 다양한 방법을 이용하여 미소 유체 채널 또는 채널의 일부를 밀봉하거나, 또는 제품의 다수개의 층을 연결할 수 있다.
결합 기법의 선택은 장치가 저장 및 작동 동안 노출되는 온도에 의해 영향을 받을 수 있다. 접착제 및 풀은 특히 미소 유체 채널과 주위 조건 사이에서 압력 차이가 가해지는 경우 장치의 작동 동안 승온에 노출될 때 유동될 수 있고 장치 상의 샘플 및/또는 시약의 유동과 간섭을 생성시킬 수 있다. 채널에 진공을 인가하면 두 표면 사이의 계면에서부터 미소 유체 채널로 향하는 접착제(또는 풀)의 유동이 야기되고, 유동을 간섭할 수 있다. 주위 압력보다 큰 압력을 채널에 인가하면 채널 부근의 덮개가 이층되고 불규칙한 유동 성능이 야기될 수 있다. 따라서, 유체 장치를 제조하기에 적절한 물질 및/또는 방법을 선택할 때 이들 인자중 하나 이상을 고려할 수 있다. 예를 들면, 장치의 가열을 포함하는 실시양태에서는, 용매 결합을 이용하여 미소 유체 채널을 접착제가 없는 뚜껑/덮개로 덮을 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치의 제 1 부분(예를 들어, 기판, 제품, 층)을 제조하는데 사용되는 제 1 물질은 상기 표시된 범위중 하나 이상 내의 곡률 반경 같은 특정 곡률 반경을 갖는 하나 이상의 모서리(예컨대, 구부러진 모서리)를 갖는 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널 및/또는 샘플 수집기의 채널)을 구성할 수 있다. 특정 실시양태에서, 제 1 물질은 본원에 기재된 공중합체일 수 있고(특히, 상기 기재된 제 1 중합체 성분 및 제 2 중합체 성분을 포함할 수 있고), 채널은 상기 표시된 하나 이상의 범위 내의 곡률 반경을 가질 수 있다. 제 1 중합체 성분 및 제 2 중합체 성분을 갖는 물질을 포함하는 몇몇 경우에, 제 2 중합체 성분은 제 1 물질의 추가적인 작용화를 위해 반응성 기를 포함한다. 제 2 중합체 성분은 예를 들어 생체 분자(예컨대, 단백질) 또는 수행되어야 하는 분석에 포함되거나 연관될 수 있는 다른 물질로 작용화될 수 있다. 특정 실시양태에서, 제 1 물질은 본원에 기재된 바와 같은 광 투과율, 예를 들어 400nm 내지 800nm 파장의 광에 대해 90%의 광 투과율을 가질 수 있다. 일부 예에서, 유체 장치의 제 1 부분(예컨대, 기판, 제품, 층)은 성형 공정(예를 들어, 사출 성형)에 의해 제조된다. 유체 장치의 제 1 부분은 유체 장치의 제 1 부분의 채널을 에워싸는데 사용될 수 있는 덮개(예컨대, 제 1 덮개 층)와 짝을 이를 수 있다. 다른 구성도 또한 가능하다.
일부 실시양태에서, 유체 장치의 제 2 부분(예를 들어, 기판, 제품, 층)을 제조하는데 사용되는 제 2 물질은 약 0.05g·mm/mm2·d 미만의 수증기 투과율을 가질 수 있다. 유체 장치의 제 2 부분은 상기 표시된 하나 이상의 범위 내의 곡률 반경 같은 특정 곡률 반경을 갖는 하나 이상의 모서리(예컨대, 구부러진 모서리)를 갖는 채널(예를 들어, 항온 처리 채널, 검출 채널, 시약을 저장하는데 사용되는 채널, 중간 채널, 가교 채널, 및/또는 샘플 수집기의 채널)을 구성할 수 있다. 유체 장치의 제 2 부분은 유체 장치의 제 2 부분의 채널을 에워싸는데 사용될 수 있는 덮개(예컨대, 제 2 덮개 층)와 짝을 이를 수 있다. 다른 구성도 또한 가능하다.
일부 실시양태에서, 제 1 물질은 제 2 물질의 수증기 투과율보다 더 높은 수증기 투과율을 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 제 1 물질은 제 2 물질의 유리 전이 온도보다 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 제 1 물질은 제 2 물질의 유리 전이 온도보다 낮은 유리 전이 온도를 가질 수 있다.
하나의 특정 실시양태 세트에서는, 제 1 물질을 사용하여 유체 장치의 제 1 층을 형성시키고, 제 2 물질을 사용하여 유체 장치의 제 2 층을 형성시킨다. 제 1 층 및 제 2 층은 일부 실시양태에서 서로 일체형으로 연결될 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "일체형으로 연결되는"은 둘 이상의 물체를 가리킬 때 통상적인 사용 과정 동안 서로 분리되지 않는, 예를 들어 수동으로 분리될 수 없는 물체를 의미하며; 분리시키려면 적어도 도구를 사용해야 하고/하거나 예를 들어 접착제 또는 도구를 통해 함께 고정된 구성요소를 파괴하거나 박리하거나 분리시킴으로써 하나 이상의 구성요소에 손상을 야기해야 할 수 있다. 일체형으로 연결된 구성요소는 예컨대 접착제를 사용함으로써 또는 다른 결합 방법에 의해서 통상적인 사용 과정 동안 서로에게 비가역적으로 부착될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 둘 이상의 층이 서로 가역적으로 부착될 수 있다.
본원에 기재된 방법 및 시스템은 다양한 상이한 유형의 분석을 포함할 수 있고, 다양한 상이한 샘플을 결정하는데 이용될 수 있다. 일부 경우에, 분석은 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 포함한다. 일부 실시양태에서, 화학 반응 및/또는 생물학적 반응은 결합을 포함한다. 상이한 유형의 결합이 본원에 기재된 유체 장치에서 일어날 수 있다. 결합은 상호 친화력 또는 결합능, 전형적으로는 특이적이거나 비-특이적인 결합 또는 상호작용을 나타내는 상응하는 분자 쌍 사이의 상호작용(생화학적, 생리학적 및/또는 약학적 상호작용 포함)을 포함한다. 생물학적 결합은 단백질, 핵산, 당단백질, 탄수화물, 호르몬 등을 비롯한 분자의 쌍 사이에서 일어나는 상호작용의 유형을 한정한다. 구체적인 예는 항체/항원, 항체/합텐, 효소/기질, 효소/저해제, 효소/보조인자, 결합 단백질/기질, 담체 단백질/기질, 렉틴/탄수화물, 수용체/호르몬, 수용체/작용인자(effector), 핵산의 상보적인 스트랜드, 단백질/핵산 억제물질/유도물질, 리간드/세포 표면 수용체, 바이러스/리간드 등을 포함한다. 결합은 또한 단백질 또는 다른 성분과 세포 사이에서도 일어날 수 있다. 또한, 본원에 기재된 장치는 성분, 농도 등의 검출 같은 다른 유체 분석(결합 및/또는 반응을 포함하거나 포함하지 않을 수 있음)에 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 화학 반응 및/또는 생물학적 반응은 환원제(예를 들어, 하이드로퀴논, 클로로하이드로퀴논, 피로갈롤, 메톨, 4-아미노페놀 및 페니돈, Fe(+2), Ti(+3) 및 V(+2))를 포함한다. 일부 경우에, 화학 반응 및/또는 생물학적 반응은 금속 전구체(예를 들어, 은 염 또는 금 염 같은 금속 염의 용액)를 포함한다.
일부 경우에는, 불균일 반응(또는 검정)이 유체 장치에서 이루어질 수 있는데, 예를 들어 결합 파트너가 채널의 표면과 연결될 수 있고, 상보적인 결합 파트너가 유체 상에 존재할 수 있다. 단백질 또는 다른 생체 분자(예를 들어, DNA, RNA, 탄수화물), 또는 비-천연 발생 분자(예를 들어, 압타머 또는 펩토이드) 사이의 친화력 반응을 포함하는 다른 고상 검정도 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합 파트너는 항체, 항체에 부착되는 소분자, 소 혈청 알부민 또는 다른 단백질 같은 생체 분자, 및/또는 세포 표면 단백질 및 펩타이드 같은 항원을 포함할 수 있으며, 결합 파트너는 예컨대 일부 실시양태에서 본원에 기재된 제 2 단백질 성분과의 반응에 의해 채널의 표면에 부착될 수 있다. 유체 장치에서 수행될 수 있는 전형적인 반응의 비제한적인 예는 화학 반응, 효소 반응, 면역계 반응(예를 들어, 항원-항체), 및 세포계 반응을 포함한다.
생체 분자 또는 다른 물질은 임의의 적합한 방식으로 유체 장치의 표면(예를 들어, 채널의 표면)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 생체 분자 또는 다른 물질은 유체 장치의 표면 상에 및/또는 유체 장치 내에(예컨대, 장치의 채널 내에) 가교결합되거나, 공유 결합되거나, 이온 결합되거나, 흡수되거나, 흡착되거나(물리적 흡착), 또는 달리 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 생체 분자 또는 다른 물질은 동결 건조된 분자, 실질적으로 건조한 분자, 라벨링된 분자, 컨디셔닝 분자, pH 개질제, 점도 개질제 및/또는 계면활성제이다. 특정 실시양태에서, 생체 분자 또는 다른 물질은 화학 반응 및/또는 생물학적 반응(예컨대, 결합 반응)용 시약, 또는 이러한 시약용 링커(linker)이다.
본원에 기재된 유체 장치를 이용하여 결정(예컨대, 검출)될 수 있는 분석물의 비제한적인 예는 특정 단백질, 바이러스, 호르몬, 약물, 핵산 및 다당류; 특히 HTLV-I, HIV, A형 간염, B형 간염, 비 A형/비 B형 간염, 풍진, 홍역, 인간 파보바이러스(Parvovirus) B19, 볼거리, 말라리아, 수두 또는 백혈병에 대한 항체, 예컨대 IgD, IgG, IgM 또는 IgA 면역 글로불린; 자가 항체; 인간 및 동물 호르몬, 예를 들어 갑상선 자극 호르몬(TSH), 티록신(T4), 비타민 D, 비타민 B12, 황체 형성 호르몬(LH), 여포 자극 호르몬(FSH), 테스토스테론, 프로게스테론, 인간 융모성 성선 자극 호르몬, 에스트라디올; 다른 단백질 또는 펩타이드, 예를 들어 트로포닌 I, 트로포닌 T, c-반응성 단백질, 미오글로빈, 뇌 나트륨 이뇨 단백질, 전립선 특이 항원(PSA), 자유-PSA, 완전 PSA, 복합체-PSA, 프로-PSA, EPCA-2, PCADM-1, ABCA5, 자유-hK2, 총 hK2, 베타-MSP(PSP94), AZGP1, 아넥신(Annexin) A3, PSCA, PSMA, JM27, PAP; 약물, 예를 들어 파라세타몰 또는 테오필린; 마커 핵산, 예를 들어 PCA3, TMPRS-ERG; HLA조직 타이핑용 세포 표면 항원 같은 다당류 및 세균 세포 표면 물질을 포함한다. 검출될 수 있는 화학 물질은 TNT 같은 폭약, 신경 작용제, 및 다중염소화 비페닐(PCB), 다이옥신, 탄화수소 및 MTBE 같은 환경에 유해한 화합물을 포함하다. 전형적인 샘플 유체는 인간 또는 동물 전혈, 혈청, 혈장, 정액, 눈물, 뇨, 땀, 침, 뇌척수액, 질 분비물 같은 생리학적 유체; 분석물에 의해 오염된 것으로 의심되는 수성 액체 같은 연구 유체 또는 환경 유체에 사용되는 시험관내 유체를 포함한다.
일부 실시양태에서, 샘플의 분석물을 결정하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 시약(예를 들어, 결정되어야 하는 분석물의 결합 파트너)은 특정 시험 또는 검정을 수행하기 위하여 예를 들어 최초 사용 전에 유체 장치의 채널 또는 챔버에 저장 및/또는 밀봉된다.
항원이 분석되는 경우, 상응하는 항체 또는 압타머는 미소 유체 채널의 표면에 연결되는 결합 파트너일 수 있다. 항체가 분석물인 경우에는, 적절한 항원 또는 압타머가 표면에 연결되는 결합 파트너일 수 있다. 질병 상태가 결정되는 경우에는, 항원을 표면 상에 놓고 개체에서 생성되는 항체에 대해 시험하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 항체는 예를 들어 HIV에 대한 항체를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치는 채널의 영역 상에 불투명한 물질을 축적하고 이 영역을 광에 노출시키며 불투명한 물질을 통한 광의 투과율을 결정함을 포함하는 분석을 수행하도록 구성 및 배열된다. 불투명한 물질은 하나 이상의 파장에서 광의 투과를 간섭하는 물질을 포함할 수 있다. 불투명한 물질은 단순히 광을 굴절시킬 뿐만 아니라 예컨대 광을 흡수 또는 반사함으로써 물질을 통한 투과량을 감소시킨다. 상이한 불투명한 물질 또는 불투명한 물질의 상이한 양은 불투명한 물질을 비추는 광의 예컨대 90% 미만, 80% 미만, 70% 미만, 60% 미만, 50% 미만, 40% 미만, 30% 미만, 20% 미만, 10% 미만 또는 1% 미만을 투과시킬 수 있다. 불투명한 물질의 예는 금속(예를 들어, 원소 금속), 세라믹 층, 염료, 중합체 층, 및 불투명한 성분(예컨대, 안료)의 층의 분자 층을 포함한다. 불투명한 물질은 몇몇 경우에 무전해 침착될 수 있는 금속일 수 있다. 이들 금속은 예를 들어 은, 금, 구리, 니켈, 코발트, 팔라듐 및 백금을 포함할 수 있다. 이들 금속의 전구체는 본원에 기재된 장치에 저장되고/되거나 유동될 수 있다.
채널에서 형성되는 불투명한 물질은 함께 불투명한 층을 형성하는 일련의 불연속적이고 독립적인 입자를 포함할 수 있으나, 하나의 실시양태에서는 대략 평면 형상을 취하는 연속적인 물질이다. 불투명한 물질은 예를 들어 1μ 이상, 5μ 이상, 10μ 이상, 25μ 이상, 또는 50μ 이상의 치수(예컨대, 폭 또는 길이)를 가질 수 있다. 일부 경우에, 불투명한 물질은 불투명한 물질을 함유하는 채널(예컨대, 분석 영역)의 폭을 가로질러 연장된다. 불투명한 물질은 예를 들어 10μ 이하, 5μ 이하, 1μ 이하, 100nm 이하 또는 10nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 이렇게 작은 두께에서도, 투과율의 검출가능한 변화가 수득될 수 있다. 불투명한 층은 불투명한 층을 형성하지 않는 기법에 비해 검정 감도 증가를 제공할 수 있다.
하나의 실시양태 세트에서, 본원에 기재된 유체 장치는 면역 검정(예컨대, 인간 IgG 또는 PSA에 대한)을 수행하는데 사용되고, 임의적으로는 신호 증폭을 위한 은 향상을 이용한다. 이러한 면역 검정에서는, 샘플(예컨대, 인간 IgG를 함유함)이 반응 부위 또는 분석 영역에 전달된 후, 두 성분 사이의(예컨대, 인간 IgG와 항-인간 IgG 사이의) 결합이 일어날 수 있다. 이어, 사용 전에 장치의 채널에 임의적으로 저장될 수 있는 하나 이상의 시약이 이 결합 쌍 복합체 위로 유동될 수 있다. 임의적으로는, 저장된 시약중 하나는 검출되어야 하는 항원(예를 들어, 인간 IgG)에 특이적으로 결합하는 금속 콜로이드(예를 들어, 금 공액 항체)의 용액을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 금속 콜로이드는 반응 부위 또는 분석 영역에 도달하기 전에 샘플과 결합될 수 있다. 이 금속 콜로이드는 분석 영역의 표면 상에서의 금속(예컨대, 은) 층 같은 불투명한 물질의 침착을 위해 촉매적 표면을 제공할 수 있다. 임의적으로는 사용 전에 상이한 채널에 저장될 수 있는 금속 전구체(예컨대, 은 염의 용액)와 환원제(예를 들어, 하이드로퀴논, 클로로하이드로퀴논, 피로갈롤, 메톨, 4-아미노페놀 및 페니돈, Fe(+2), Ti(+3) 및 V(+2))의 2성분 시스템을 이용함으로써 금속 층을 형성시킬 수 있다.
본원에 기재된 방법을 이용하여 두 시약의 혼합 및/또는 항온 처리를 수행할 수 있다. 특정 실시양태에서는, 양의 또는 음의 압력 차이가 시스템에 인가됨에 따라, 은 염과 환원 용액이 채널(예컨대, 항온 처리 채널)에서 합쳐지고 혼합(예를 들어, 확산으로 인해)된 후 분석 영역 위로 유동될 수 있다. 항체-항원 결합이 분석 영역에서 일어나는 경우, 영역을 통한 금속 전구체 용액의 유동은 항체-항원 복합체에 결합되는 촉매적 금속 콜로이드의 존재로 인해 은 층 같은 불투명한 층을 형성시킬 수 있다. 불투명한 층은 하나 이상의 파장에서 광의 투과율을 간섭하는 성분을 포함할 수 있다. 채널에서 형성되는 불투명한 층은 예를 들어 항체 또는 항원을 포함하지 않는 구역의 일부와 비교하여 분석 영역(예를 들어, 구불구불한 채널 영역)의 일부를 통한 광 투과율의 감소를 측정함으로써 광학적으로 검출될 수 있다.
다르게는, 필름이 분석 영역에서 형성될 때 광 투과율의 변화를 시간의 함수로서 측정함으로써 신호를 수득할 수 있다. 불투명한 층은 불투명한 층을 형성하지 않는 기법과 비교할 때 검정 감도 면에서 증가를 제공할 수 있다. 또한, 광학 신호(예를 들어, 흡광도, 형광, 섬광 또는 플래시 화학적 발광, 전기 화학적 발광), 전기 신호(예를 들어, 무전해 공정에 의해 형성되는 금속 구조체의 저항 또는 전도율), 또는 자기 신호(예컨대, 자기 비드)를 생성시키는 다양한 증폭 화학을 이용하여 검출기에 의한 신호의 검출을 가능케 할 수 있다.
다양한 유형의 유체를 본원에 기재된 유체 장치와 함께 사용할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이, 유체는 최초 사용 시에 유체 장치 내로 도입될 수 있고/있거나, 최초 사용 전에 유체 장치 내에 저장될 수 있다. 유체는 용매, 용액 및 현탁액 같은 액체를 포함한다. 유체는 또한 기체 및 기체의 혼합물도 포함한다. 유체는 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 위한 성분, 완충제 및/또는 세제 같은 임의의 적합한 물질을 함유할 수 있다. 다수개의 유체가 유체 장치에 함유되는 경우에는, 처음 두 유체 각각과 실질적으로 비혼화성인 다른 유체에 의해 유체를 분리할 수 있다. 예를 들면, 채널이 2개의 상이한 수용액을 함유하는 경우, 제 3 유체의 분리 플러그는 수용액 둘 다와 실질적으로 비혼화성일 수 있다. 수용액을 분리하여 유지시켜야 하는 경우, 분리액으로서 사용될 수 있는 실질적인 비혼화성 유체는 공기 또는 질소 같은 기체, 또는 수성 유체와 실질적으로 비혼화성인 소수성 유체를 포함할 수 있다. 유체는 또한 적어도 부분적으로 인접한 유체와 유체의 반응성에 기초하여, 또는 본원에 기재된 다른 인자에 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 질소 같은 불활성 기체가 일부 실시양태에 사용될 수 있고, 임의의 인접한 유체를 보존하고/하거나 안정화시키는데 도움이 될 수 있다. 수용액을 분리시키기 위한 실질적인 비혼화성 액체의 예는 퍼플루오로데칼린이다.
분리 유체의 선택은 분리 유체가 인접한 유체 플러그의 표면 장력에 대해 가질 수 있는 임의의 효과를 비롯한 다른 인자에 기초하여 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서는, 임의의 유체 플러그 내에서의 표면 장력을 최대화하여 진동, 충격 및 온도 변화 같은 변화하는 환경 조건 하에서 유체 플러그의 하나의 연속적인 단위체로서의 보유를 촉진시키는 것이 바람직할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이 유체와 유체 플러그 사이의 혼합에 관련된 다른 인자가 또한 고려될 수 있다.
분리 유체는 또한 유체가 공급되는 반응 부위(예컨대, 분석 영역)에 대해 불활성일 수 있다. 예를 들어, 반응 부위가 생물학적 결합 파트너를 포함하는 경우, 공기 또는 질소 같은 분리 유체는 결합 파트너에 대해 거의 또는 전혀 효과를 갖지 않을 수 있다. 분리 유체로서 기체(예컨대, 공기)를 사용하면 또한 온도(동결 포함) 또는 압력 변화 같은 변화로 인해 장치에 함유된 액체가 팽창 또는 수축하는 경우 유체 장치의 채널 내에서의 팽창 공간을 제공할 수 있다.
일부 실시양태에서, 유체 장치는 하나 이상의 검출기(예를 들어, 검출기(들) 및/또는 광원(들)을 포함할 수 있는 광학 시스템), 온도 제어 시스템(예를 들어, 히터(들)/냉각기(들)), 압력 제어 시스템(예를 들어, 하나 이상의 채널을 통해 샘플을 이동시키기 위하여 카세트에서 하나 이상의 채널을 가압하도록 구성됨)을 포함할 수 있는 분석기와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 2011년 4월 15일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0256551 호(발명의 명칭: "샘플 분석을 위한 시스템 및 장치")에 더욱 상세하게 기재되어 있는 분석기를 사용할 수 있다.
임의의 적합한 히터를 사용하여 유체 장치에서 유체를 가열할 수 있다. 일부 실시양태에서, 히터는 본원에 기재된 분석기의 일부이지만, 다른 구성도 또한 가능하다. 몇몇 경우에, 히터는 전도성 브래킷(예컨대, 시트 금속 브래킷)과 전도성 판(예컨대, 애노드화된 암모늄 판) 사이에 끼워진 저항성 히터(예컨대, 12볼트 10와트 저항성 히터)를 포함한다. 저항성 히터는 구성요소의 중심에 관통 개구를 갖도록 디자인될 수 있으며; 이 관통 개구는 서미스터(thermistor)가 애노드화된 알루미늄 판에 장착되도록 할 수 있다. 전도성 판은 예를 들어 히터가 위치하는 구역에서 약 4mm의 두께를 가질 수 있다. 히터가 위치되는 전도성 판의 편평한 표면은 검정 카세트가 놓일 수 있는(예컨대, 카세트가 분석기 내로 삽입되는 경우) 구역이다. 예를 들어, 솔레노이드가 작동될 때, 이는 분석기에 삽입된 검정 카세트에 힘을 가하여, 이것이 전도성 판의 편평한 표면과 긴밀하게/물리적으로 접촉하게 할 수 있다. 전도성 판은 열을 히터로부터 검정 카세트로 전도 및 전달한다. 이어, 열은 검정 카세트(예를 들어, 카세트의 상부 또는 바닥)의 뚜껑/덮개(예를 들어, COC 뚜껑)를 통해 전달된다. 뚜껑 또는 덮개는 예를 들어 약 0.004"(또는 100㎛)의 두께를 가질 수 있다. 뚜껑/덮개에 가해지는 열은 검정 카세트의 채널(예를 들어, 미소 유체 채널, 항온 처리 채널) 내부에 함유된 샘플을 가열할 수 있다.
따라서, 일부 실시양태에서, 히터(예컨대, 샘플 또는 시약을 가열하는데 사용됨)는 유체 장치의 표면과 직접(또는 간접) 접촉하여 위치하는 전도성 판을 포함한다. 히터는 장치의 전부 또는 일부를 가열하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 히터는 항온 처리 채널 위에 또는 항온 처리 채널에 인접하여 위치할 수 있으나, 장치의 다른 구성요소 또는 구역(예컨대, 검출 대역) 위에/인접하여 위치하지 않을 수 있다.
일부 실시양태에서, 히터(예컨대, 저항성 히터)는 물질(예컨대, 실리콘 고무 같은 절연 물질) 내에 함유된 도체를 포함할 수 있다. 전류가 전도성 물질을 통해 통과할 때, 열이 발생된다. 전도성 판에 장착된 서미스터를 사용하여 판의 온도를 측정할 수 있다. 서미스터의 저항은 서미스터가 노출되는 온도에 따라 달라진다. 분석기는 PID 루프를 사용하여 이 시스템의 온도를 조절할 수 있다.
다양한 결정(예컨대, 측정, 정량, 검출 및 정성) 기법을 이용하여, 예컨대 본원에 기재된 유체 장치에 결합되는 샘플 성분 또는 다른 성분 또는 조건을 분석할 수 있다. 결정 기법은 광 투과율, 흡광도, 광 산란, 광 반사 및 시각적 기법 같은 광학에 기초한 기법을 포함할 수 있다. 결정 기법은 또한 광 발광(예를 들어, 형광), 화학적 발광, 생물 발광 및/또는 전기화학적 발광 같은 발광 기법을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 결정 기법은 전도율 또는 저항을 측정할 수 있다. 이로써, 분석기는 이러한 적합한 검출 시스템 및 다른 적합한 검출 시스템을 포함하도록 구성될 수 있다.
상이한 광학 검출 기법은 반응(예컨대, 검정) 결과를 결정하기 위한 다수개의 선택사항을 제공한다. 일부 실시양태에서, 투과율 또는 흡광도의 측정은 광이 광원으로부터 방출되는 동일한 파장에서 광을 검출할 수 있음을 의미한다. 광원은 단일 파장에서 방출하는 좁은 밴드의 광원일 수 있으나, 이는 또한 넓은 파장 범위에 걸쳐 방출하는 넓은 스펙트럼의 광원일 수도 있는데, 다수개의 불투명한 물질이 넓은 범위의 파장을 효과적으로 차단할 수 있기 때문이다. 일부 실시양태에서, 시스템은 최소한의 광학 장치(예컨대, 간단화된 광학 검출기)로 작동될 수 있다. 예컨대, 결정 장치는 광전자 증배관을 갖지 않을 수 있거나, 그레이팅(grating), 프리즘 또는 필터 같은 파장 선택기를 갖지 않을 수 있거나, 시준기 같이 광을 유도하거나 시준하는 장치를 갖지 않을 수 있거나, 또는 확대 광학 장치(예컨대, 렌즈)를 갖지 않을 수 있다. 이러한 특징부를 없애거나 감소시킴으로써, 덜 비싸고 더 강건한 장치를 생성시킬 수 있다.
검출 시스템의 추가적인 예는 2011년 4월 15일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0256551 호(발명의 명칭: "샘플 분석을 위한 시스템 및 장치", 본원에 참고로 인용됨)에서 아래 더욱 상세하게 기재된다.
본원에 기재된 제품, 구성요소, 시스템 및 방법은 2004년 12월 20일자로 출원된 국제 특허 공개 제 WO2005/066613 호(국제 특허원 제 PCT/US2004/043585 호)(발명의 명칭: "검정 장치 및 방법", [H0498.70211WO00]); 2005년 1월 26일자로 출원된 국제 특허 공개 제 WO2005/072858 호(국제 특허원 제 PCT/US2005/003514 호)(발명의 명칭: "유체 전달 시스템 및 방법", [H0498.70219WO00]); 2006년 4월 19일자로 출원된 국제 특허 공개 제 WO2006/113727 호(국제 특허원 제 PCT/US06/14583 호)(발명의 명칭: "구불구불하고 넓은 채널을 포함하는 유체 구조체", [H0498.70244WO00]); 2012년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 8,202,492 호(출원일: 2008년 5월 1일, 발명의 명칭: "유체 연결기 및 미소 유체 시스템", [C1256.70000US01]); 2008년 8월 22일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2009/0075390 호(발명의 명칭: "통합 검정용 액체 용기", [C1256.70001US01]); 2012년 7월 17일자로 허여된 미국 특허 제 8,222,049 호(출원일: 2008년 4월 25일, 발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 유동 제어", [C1256.70002US01]); 2012년 7월 17일자로 허여된 미국 특허 제 8,221,700 호(출원일: 2010년 2월 2일, 발명의 명칭: "미소 유체 장치를 갖는 광 상호작용을 제어하기 위한 구조체", [C1256.70003US01]); 2009년 12월 17일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2010/0158756 호(발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 시약 저장, 및 관련 제품 및 방법", [C1256.70004US01]); 2010년 11월 24일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0120562 호(발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 유체 혼합 및 전달", [C1256.70005US01]); 2011년 4월 15일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0253224 호(발명의 명칭: "미소 유체 시스템에서의 피드백 제어", [C1256.70006US01]); 2011년 4월 15일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0256551 호(발명의 명칭: "샘플 분석을 위한 시스템 및 장치", [C1256.70010US01]); 2014년 2월 7일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2014/0272935 호(발명의 명칭: "유체 시스템에서의 유체 혼합", [C1256.70011US01])에 기재된 것과 조합될 수 있으며, 상기 각 특허 문헌은 본원에 참고로 인용된다.
실시예 1
본 실시예는 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서 수행되는 테스토스테론 검정을 기재한다.
테스토스테론은 혈액 속에서 자유롭게 또한 결합 단백질, 구체적으로는 성 호르몬 결합 글로불린(SHGB)에 결합하여 존재한다. 총 테스토스테론에 대한 시험은 자유 테스토스테론 및 결합된 테스토스테론 둘 다의 조합을 정확하게 측정해야 한다. 테스토스테론에 대한 통상적인 검정 포맷은 샘플에 잔류하는 모든 테스토스테론이 자유 테스토스테론이도록 샘플중의 결합된 테스토스테론을 모두 결합 단백질로부터 방출시키는 예비 분석 단계를 포함한다. 이어, 샘플중의 테스토스테론이 라벨링된 항-테스토스테론 항체와 결합하기 위하여 고체 지지체에 부착된 테스토스테론과 경쟁하는 경쟁적인 검정에 의해 이 자유 테스토스테론을 측정한다. 경쟁 후, 샘플을 세척해내고, 표면에 부착된 라벨링된 물질의 양을 형광, 화학적 발광, 광 투과 등과 같은 임의의 적합한 방법을 통해 측정한다. 측정된 신호가 높을수록, 라벨링된 항체가 더 많이 고체 지지체에 의해 포획되고 따라서 샘플중 테스토스테론에 의해 더 적게 포획되어 샘플중 테스토스테론의 더 낮은 농도를 나타낸다.
도 5a에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 미소 유체 장치에서 테스토스테론 검정을 수행하였다. 2011년 4월 15일자로 출원된 미국 특허 공보 제 2011/0256551 호(발명의 명칭: "샘플을 분석하기 위한 시스템 및 장치", [C1256.70010US01])에 더욱 상세하게 기재된 분석기 및 샘플 수집기의 사용을 포함하는 은 증폭된 나노-금 면역 검정 기법을 이용하여 테스토스테론 검정을 실행하였다. 장치의 항온 처리 채널은 최대 폭 500㎛, 최소 폭 312㎛, 깊이 350㎛ 및 길이 86.6mm와 함께 사다리꼴 단면을 가졌다. 총 부피는 12.31μL였다. 검출 채널은 최대 폭 120㎛ 및 깊이 50㎛를 가졌다. 사다리꼴 단면(최대 폭 550㎛ 및 최소 폭 362㎛) 및 깊이 350㎛를 갖는 중간 채널이 항온 처리 채널을 검출 채널로부터 분리시켰다. 중간 채널은 약 500㎛의 평균 직경 및 약 0.86mm의 깊이를 갖는 기울어진 개구를 이용하여 항온 처리 채널 및 검출 채널에 연결되었다.
항온 처리 채널의 폭, 깊이 및 길이는 12μL 이상(그러나, 약 24μL 이하)의 샘플 부피를 함유하도록 크기가 정해졌다. 채널 깊이 대 채널 폭의 비(0.7)는 1에 근접하지만 1 미만이도록 디자인되었다. 깊이 대 폭의 비가 증가함에 따라, 부품은 사출 성형에 의해 제작하기가 더 어려워진다. 깊이 대 폭의 비가 매우 작아지면, 채널은 더욱 붕괴되기 쉬워질 수 있다. 예를 들어, 채널 덮개는 채널의 전체 깊이 내로 구부러질 수 있다. 사다리꼴 단면은 이 형상이 주형으로부터 부품을 더 용이하게 방출시키는 발구배(draft angle)를 제공하기 때문에 선택되었다.
약 12μL의 손가락 전혈을 모세관 작용을 통해 샘플 수집기 내로 수집하였다. 샘플 수집기는 예를 들어 샘플 수집기의 채널의 내표면 상에 침착된 동결 건조된 시약을 함유하였다. 동결 건조된 시약은 혈액에 의해 재구성되었다. 샘플 수집기 내의 동결 건조된 시약은 헤파린, 디피리다몰 및 EDTA 같은 응고 방지제, 및 나노-금 입자로 라벨링된 항-테스토스테론 추적자 단클론성 항체를 포함하였다. 또한, 동결 건조된 시약은 환자 샘플중 테스토스테론의 방출에 도움을 주기 위하여 테스토스테론에 대한 방출제로서 통상적으로 사용되는 2-브로모에스트라디올도 포함하였다. 동결 건조된 시약은 방출에 바람직한 샘플의 pH(예컨대, pH 6.5)를 확립하기 위하여 완충제, 미소 채널에서의 유동을 촉진하기 위하여 세제(캅스톤 FS-50), 안티-스피시즈 차단제(HAMA 차단제 포함), 및 소 혈청 알부민(BSA)을 추가로 포함하였다.
샘플 수집기를 채운 후, 사용자는 샘플 수집기를 미소 유체 장치에 연결시켰다. 샘플 수집기는 항온 처리 채널, 검출 채널/대역 및 폐기물 특징부를 구성하는 제 1 카세트의 하류 미소 채널과, 검정에 필요한 액체 시약을 저장하는 제 2 카세트의 상류 미소 채널 사이에서 가교를 형성하였다. 증폭 시약(예컨대, 질산은, 환원제)을 포함하는 시약의 플러그는 제 2 카세트의 채널에 저장되고 비혼화성 유체에 의해 분리되었다. 사용자는 미소 유체 장치를 분석기 내로 삽입한 후, 터치스크린을 통해 환자 정보를 분석기에 입력하였다. 다음과 같이 사용자의 개입 없이 모든 검정 단계가 자동으로 수행되었다.
샘플을 도입하기 위하여, 분석기는 미소 유체 장치에 진공을 가하여 샘플 혼합물을 샘플 수집기로부터 미소 유체 장치의 항온 처리 채널로 밀어넣었다. 항온 처리 채널의 하류에는 미소 유체 장치의 검출 대역의 검출 채널이 위치하였다. 샘플 혼합물이 이 대역/채널(120㎛의 최대 폭 및 50㎛의 깊이를 가졌음)의 일부(전부는 아님) 내로 들어가고 분석기에 의해 광 투과율의 감소를 통해 샘플의 존재가 광학적으로 검출되면, 검출기가 샘플 유동을 중단시켰다. 이는 미소 유체 장치에 가해진 진공을 해제함으로써 달성되었다.
유체 유동이 5분간 중단되는 동안 샘플 항온 처리가 이루어졌다. 이 시간 동안, 샘플 중에서 SHBG에 결합된 테스토스테론은 pH, 방출제 및 온도의 도움을 받아 방출되었다. 항온 처리 채널에 인접한 분석기의 영역에서의 온도는 37℃로 제어되었다. 샘플 혼합물중 테스토스테론은 금-라벨링된 항-테스토스테론 항체에 결합되어 라벨링된 항원-항체 복합체를 형성하였다.
5분 후, 진공을 재인가함으로써 유체 유동을 재개하였다. 실험은 여러 번 실행되었다. 실행의 약 10%에서, 검출 채널의 공기/샘플 계면에서의 혈액의 폐색 때문에, 항온 처리 단계 후에 샘플 유동이 재개될 수 없었다. 폐색이 관찰되지 않은 실행에서는, 샘플이 시험 영역, 음성 대조 영역 및 양성 대조 영역을 포함하는 미소 유체 장치 내의 검출 대역의 다수개의 분석 영역을 통해 유동하였다. 시험 영역에서, 라벨링된 항-테스토스테론 항체는 채널 표면에 부착된 테스토스테론에 결합되었다. 처음에 환자 샘플 중에 더 많은 테스토스테론이 있으면, 더 적은 항-테스토스테론 항체가 채널 표면에 부착된 테스토스테론에 결합될 수 있었다.
결합되지 않은 물질은 샘플 수집기를 통해, 또한 항온 처리 채널 및 검출 대역의 검출 채널을 통해 미소 유체 장치의 상류(예컨대, 샘플 수집기의 상류)에 저장된 세척 플러그를 유동시킴으로써 제거되었다. 일련의 자동 세척 단계는 검출 대역의 분석 영역에서 테스토스테론에 특이적으로 결합되지 않은 샘플 성분 및 시약을 제거하였다. 검출 대역을 통해 세척 플러그를 유동시킨 후에 은 증폭 시약을 유동시킴으로써, 신호의 증폭 및 검출을 수행하였다. 증폭제는 이용가능한 나노-금 입자와 반응하였다. 이 반응은 분석 영역 내에 가시적인 은 금속 필름을 침착시켰으며, 이로 인해 광의 투과가 차단되었다. 이 필름의 광학 밀도는 샘플중 테스토스테론의 농도에 반비례하였다.
광학 판독치 및 계산 정보에 기초하여 테스토스테론 농도를 계산하였다. 시험 결과는 분석기 상에 표시 및 저장되었다. 모든 시약 및 샘플은 미소 유체 장치 내의 폐기물 대역에 함유되었다. 검정이 종결된 후, 사용자는 생물 재해(biohazard) 용기에 미소 유체 장치를 폐기하였다.
도 13은 미소 유체 전혈 테스토스테론 검정의 두 분석 영역에서의 광학 판독치의 시계열을 도시한다. 실선은 제 1 분석 영역에서의 광학 판독치(OD)에 상응한다. 점선은 경쟁 검정을 위해 이 대역에서 테스토스테론이 채널 표면에 결합될 때의 테스토스테론 측정만을 위한 이후 대역에서의 광학 판독치를 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 샘플이 제 1 분석 영역에서 검출되면, 유동이 300초간 중단되었다. 샘플은 이 시간동안 테스토스테론 분석 영역 내로 유동되지 않았다. 5분 후, 진공이 다시 가해졌고, 샘플은 모든 대역을 통해 유동하였다. 검정이 종결된 후, 은 증폭 시약은 나머지 분석 영역을 통해 유동하였다. 테스토스테론 분석 영역에서는, 포획된 항-테스토스테론 항체에 부착된 금 상에 형성된 은에 상응하는 광학 밀도의 증가가 관찰되었다. 더 가파른 기울기는 샘플중 더 낮은 테스토스테론 농도에 상응한다.
도 14a 및 도 14b는 미소 유체 장치에서 수행된 테스토스테론 검정에서의 투여량 응답을 도시한다.
실시예 2
본 실시예는 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서 수행된 테스토스테론 검정을 기재한다.
테스토스테론 검정은, 도 5a에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 미소 유체 장치에서, 약 12μL의 EDTA-항응고된 정맥 전혈이 모세관 작용을 통해 샘플 수집기에 수집된 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 실행되었다.
다음과 같이 사용자의 개입 없이 검정 단계를 자동으로 실행하였다.
샘플을 도입하기 위하여, 분석기는 미소 유체 장치에 진공을 가하여 샘플 혼합물을 샘플 수집기로부터 미소 유체 장치의 항온 처리 채널로 밀어넣었다. 항온 처리 채널의 하류에는 미소 유체 장치의 검출 채널이 위치하였다. 샘플 대부분을 항온 처리 채널(500㎛의 최대 폭 및 312㎛의 최소 폭, 350㎛의 깊이, 및 86.6mm의 길이를 갖는 사다리꼴 단면을 가졌음) 내로 가져오기 위해 결정된 수준에서 그러한 시간동안 진공을 가하였다. 샘플 및 그의 유동 특성(예를 들어, 샘플의 점도), 및 항온 처리 채널로 유도하고 항온 처리 채널을 포함하는 채널 치수(예컨대, 폭, 높이, 길이 및 그에 의한 부피)를 고려함으로써, 진공 수준 및 진공을 가하는 시간을 결정하였다. 이 시간이 경과한 후, 샘플이 항온 처리 채널을 넘어 유동하지 않도록(예를 들어, 검출 채널 또는 검출 대역 내로 유동하지 않도록) 분석기는 진공을 해재하였고 샘플 유동을 중단시켰다.
유체 유동이 5분간 중단되는 동안 샘플 항온 처리가 이루어졌다. 이 시간 동안, 샘플 중에서 SHBG에 결합된 테스토스테론은 pH, 방출제 및 온도의 도움을 받아 방출되었다. 항온 처리 채널에 인접한 분석기의 영역에서의 온도는 37℃로 제어되었다. 샘플 혼합물중 테스토스테론은 금-라벨링된 항-테스토스테론 항체에 결합되어 라벨링된 항원-항체 복합체를 형성하였다.
5분 후, 진공을 재인가함으로써 유체 유동을 재개하였다. 실험은 여러 번 실행되었다. 각 실행에서, 항온 처리 채널에서는 혈액(예를 들어, 공기/샘플 계면에서)의 폐색이 관찰되지 않았다. 이어, 샘플은 검출 채널 내로, 또한 시험 영역, 음성 대조 영역 및 양성 대조 영역을 포함하는 미소 유체 장치 내의 검출 대역의 다수개의 분석 영역을 통해 유동하였다. 시험 영역에서, 라벨링된 항-테스토스테론 항체는 채널 표면에 부착된 테스토스테론에 결합되었다. 처음에 환자 샘플 중에 더 많은 테스토스테론이 있으면, 더 적은 항-테스토스테론 항체가 채널 표면에 부착된 테스토스테론에 결합될 수 있었다.
결합되지 않은 물질은 샘플 수집기를 통해, 또한 항온 처리 채널 및 검출 대역의 검출 채널을 통해 미소 유체 장치의 상류(예컨대, 샘플 수집기의 상류)에 저장된 세척 플러그를 유동시킴으로써 제거되었다. 일련의 자동 세척 단계는 검출 대역의 분석 영역에서 테스토스테론에 특이적으로 결합되지 않은 샘플 성분 및 시약을 제거하였다. 검출 대역을 통해 세척 플러그를 유동시킨 후에 은 증폭 시약을 유동시킴으로써, 신호의 증폭 및 검출을 수행하였다. 증폭제는 이용가능한 나노-금 입자와 반응하였다. 이 반응은 분석 영역 내에 가시적인 은 금속 필름을 침착시켰으며, 이로 인해 광의 투과가 차단되었다. 이 필름의 광학 밀도는 샘플중 테스토스테론의 농도에 반비례하였다.
광학 판독치 및 계산 정보에 기초하여 테스토스테론 농도를 계산하였다. 시험 결과는 분석기 상에 표시 및 저장되었다. 모든 시약 및 샘플은 미소 유체 장치 내의 폐기물 대역에 함유되었다. 검정이 종결된 후, 사용자는 생물 재해 용기에 미소 유체 장치를 폐기하였다.
도 15는 전혈 테스토스테론 검정을 수행하는데 사용되는 유체 장치의 두 분석 영역에서의 광학 판독치의 시계열을 도시한다. 실선(도 15에서 대역 1로 라벨링됨)은 샘플 성분의 결합이 일어나지 않은 검출 대역의 제 1 분석 영역에서의 광학 판독치(OD)에 상응한다. 점선(도 15에서 테스토스테론으로 라벨링됨)은 경쟁 검정을 위해 이 대역에서 테스토스테론이 채널 표면에 결합될 때의 테스토스테론 측정만을 위한 이후 대역에서의 광학 판독치를 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 샘플은 300초의 항온 처리 시간(이 시간 동안 샘플은 항온 처리 채널 내로 유동하였음) 후까지 제 1 검출 대역에 도달하지 않았고, 유동은 중단되었다. 5분 후, 진공이 다시 가해졌고, 샘플은 모든 대역을 통해 유동하였다. 검정이 종결된 후, 은 증폭 시약은 나머지 분석 영역을 통해 유동하였다. 테스토스테론 분석 영역에서는, 포획된 항-테스토스테론 항체에 부착된 금 상에 형성된 은에 상응하는 광학 밀도의 증가가 관찰되었다. 더 가파른 기울기는 샘플중 더 낮은 테스토스테론 농도에 상응한다.
도 16a 및 도 16b는 미소 유체 장치에서 수행된 테스토스테론 검정에서의 투여량 응답을 도시한다.
실시예 3
본 실시예는 항온 처리 채널을 포함하는 유체 장치에서 수행되는 테스토스테론 검정을 기재한다.
테스토스테론은 혈액 속에서 자유롭게 또한 결합 단백질, 구체적으로는 성 호르몬 결합 글로불린(SHGB)에 결합하여 존재한다. 총 테스토스테론에 대한 시험은 자유 테스토스테론 및 결합된 테스토스테론 둘 다의 조합을 정확하게 측정해야 한다. 테스토스테론에 대한 통상적인 검정 포맷은 샘플에 잔류하는 모든 테스토스테론이 자유 테스토스테론이도록 샘플중의 결합된 테스토스테론을 모두 결합 단백질로부터 방출시키는 예비 분석 단계를 포함한다. 이어, 샘플중의 테스토스테론이 고체 지지체 상에 부착된 항-테스토스테론 항체와 결합하기 위하여 라벨링된 테스토스테론과 경쟁하는 경쟁적인 검정에 의해 이 자유 테스토스테론을 측정한다. 경쟁 후, 샘플을 세척해내고, 표면에 부착된 라벨링된 물질의 양을 형광, 화학적 발광, 광 투과 등과 같은 임의의 적합한 방법을 통해 측정한다. 측정된 신호가 높을수록, 라벨링된 항체가 더 많이 고체 지지체에 의해 포획되고 따라서 더 적은 테스토스테론이 샘플로부터 포획되어, 샘플중 테스토스테론의 더 낮은 농도를 나타낸다.
테스토스테론 검정은 도 5a에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 미소 유체 장치에서, 낮은 내인성 테스토스테론을 갖는 여성 공여자로부터의 EDTA-항응고된 전혈 약 10mL가 약 1mL의 분취량으로 분할되고 추가적인 테스토스테론이 약 250 내지 1500ng/dL까지 첨가된 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 실행되었다. 이어, 이들 첨가된 분취량을 검정을 위한 시약 혼합물을 함유하는 용액과 혼합하였다. 혼합물중의 시약은 헤파린, 디피리다몰 및 EDTA 같은 응고 방지제, 및 나노-금 입자로 라벨링된 테스토스테론-BSA 공액체(약 8:1 몰비의 스테로이드 대 담체 단백질을 가짐)를 포함하였다. 또한, 시약은 환자 샘플에서의 테스토스테론의 방출을 돕기 위하여 테스토스테론에 대해 통상적으로 사용되는 방출제인 2-브로모에스트라디올도 포함하였다. 시약은 방출에 바람직한 샘플의 pH(예컨대, pH 6.5)를 확립하기 위하여 완충제, 미소 채널에서의 유동을 촉진하기 위하여 세제(예컨대, 캅스톤 FS-50 또는 플루로닉 P123), 안티-스피시즈 차단제(HAMA 차단제 포함), 및 소 혈청 알부민(BSA)을 추가로 포함하였다. 상기 시약과 혼합된 EDTA-응고 방지된 정맥 전혈 약 12μL가 모세관 작용을 통해 샘플 수집기 내로 수집되었다.
샘플 수집기를 채운 후, 사용자는 샘플 수집기를 미소 유체 장치에 연결시켰다. 샘플 수집기는 항온 처리 채널, 검출 채널/대역 및 폐기물 특징부를 구성하는 제 1 카세트의 하류 미소 채널과, 검정에 필요한 액체 시약을 저장하는 제 2 카세트의 상류 미소 채널 사이에서 가교를 형성하였다. 증폭 시약(예컨대, 질산은, 환원제) 및 세척 유체를 포함하는 시약의 플러그는 제 2 카세트의 채널에 저장되고 비혼화성 유체에 의해 분리되었다. 사용자는 미소 유체 장치를 분석기 내로 삽입한 후, 터치스크린을 통해 환자 정보를 분석기에 입력하였고, 마지막으로 시험을 개시하였다. 다음과 같이 사용자의 개입 없이 모든 검정 단계가 자동으로 수행되었다.
샘플을 도입하기 위하여, 분석기는 미소 유체 장치에 진공을 가하여 샘플 혼합물을 샘플 수집기로부터 미소 유체 장치의 항온 처리 채널로 밀어넣었다. 항온 처리 채널의 하류에는 미소 유체 장치의 검출 대역의 검출 채널이 위치하였다. 샘플 대부분을 항온 처리 채널 내로 가져오기 위해 결정된 수준에서 그러한 시간동안 진공을 가하였다. 이 시간이 경과한 후, 분석기는 진공을 해제하였고 샘플 유동을 중단시켰다.
유체 유동이 5분간 중단되는 동안 샘플 항온 처리가 이루어졌다. 이 시간 동안, 샘플 중에서 SHBG에 결합된 테스토스테론은 pH, 방출제 및 온도의 도움을 받아 방출되었다. 항온 처리 채널에 인접한 분석기의 영역에서의 온도는 37℃로 제어되었다.
5분 후, 진공을 재인가함으로써 유체 유동을 재개하였다. 실험은 여러 번 실행되었다. 각 실행에서, 항온 처리 채널에서는 혈액(예를 들어, 공기/샘플 계면에서)의 폐색이 관찰되지 않았다. 이어, 샘플은 검출 채널 내로, 또한 시험 영역, 음성 대조 영역 및 양성 대조 영역을 포함하는 미소 유체 장치 내의 검출 대역의 다수개의 분석 영역을 통해 유동하였다. 시험 영역에서, 샘플 테스토스테론 및 라벨링된 테스토스테론-BSA 공액체는 채널 표면에 부착된 항-테스토스테론 항체에 결합하기 위하여 경쟁하였다. 처음에 환자 샘플 중에 더 많은 테스토스테론이 있으면, 더 적은 라벨링된 테스토스테론-BSA 공액체가 채널 표면에 부착된 항-테스토스테론 항체에 결합될 수 있었다.
결합되지 않은 물질은 샘플 수집기를 통해, 또한 항온 처리 채널 및 검출 대역의 검출 채널을 통해 미소 유체 장치의 상류(예컨대, 샘플 수집기의 상류)에 저장된 세척 플러그를 유동시킴으로써 제거되었다. 일련의 자동 세척 단계는 검출 대역의 분석 영역에서 특이적으로 결합되지 않은 샘플 성분 및 시약을 제거하였다. 검출 대역을 통해 세척 플러그를 유동시킨 후에 은 증폭 시약을 유동시킴으로써, 신호의 증폭 및 검출을 수행하였다. 증폭제는 이용가능한 나노-금 입자와 반응하였다. 이 반응은 분석 영역 내에 가시적인 은 금속 필름을 침착시켰으며, 이로 인해 광의 투과가 차단되었다. 이 필름의 광학 밀도는 샘플중 테스토스테론의 농도에 반비례하였다.
광학 판독치 및 계산 정보에 기초하여 테스토스테론 농도를 계산하였다. 시험 결과는 분석기 상에 표시 및 저장되었다. 모든 시약 및 샘플은 미소 유체 장치 내의 폐기물 대역에 함유되었다. 검정이 종결된 후, 사용자는 생물 재해 용기에 미소 유체 장치를 폐기하였다.
도 17은 미소 유체 전혈 테스토스테론 검정의 두 분석 영역에서의 광학 판독치의 시계열을 도시한다. 실선(도 17에서 대역 1로 라벨링됨)은 샘플 성분의 결합이 일어나지 않은 검출 대역의 제 1 분석 영역에서의 광학 판독치(OD)에 상응한다. 점선(도 17에서 테스토스테론으로 라벨링됨)은 경쟁 검정을 위해 이 대역에서 테스토스테론이 채널 표면에 결합될 때의 테스토스테론 측정만을 위한 이후 대역에서의 광학 판독치를 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 샘플이 제 1 분석 영역에서 검출되면, 유동이 300초간 중단되었다. 샘플은 이 시간동안 테스토스테론 분석 영역 내로 유동되지 않았다. 5분 후, 진공이 다시 가해졌고, 샘플은 모든 대역을 통해 유동하였다. 검정이 종결된 후, 은 증폭 시약은 나머지 분석 영역을 통해 유동하였다. 테스토스테론 분석 영역에서는, 포획된 항-테스토스테론 항체에 부착된 금 상에 형성된 은에 상응하는 광학 밀도의 증가가 관찰되었다. 더 가파른 기울기는 샘플중 더 낮은 테스토스테론 농도에 상응한다.
도 18a 및 도 18b는 미소 유체 장치에서 수행된 테스토스테론 검정에서의 투여량 응답을 도시한다.
본 발명의 하나 이상의 실시양태의 수 개의 양태가 이렇게 기재된 바, 당 업자가 용이하게 다양한 변화, 변경 및 개선을 이루리라는 것을 알게 된다. 이러한 변화, 변경 및 개선은 본 개시내용의 일부이고자 하며, 본 발명의 원리 및 영역 내에 속하는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 예시일 뿐이다.

Claims (64)

  1. 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하는 단계;
    샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트에 연결하는 단계;
    샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키는 단계;
    샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시키는 단계;
    샘플의 유속을 제 2 유속보다 크거나 제 2 유속 미만인 제 3 유속으로 조정하는 단계; 및
    샘플을 검출 채널을 통해 유동시키는 단계
    를 포함하는 방법으로서, 이 때
    상기 제품이 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고,
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이, 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고,
    상기 샘플 유입 포트가 항온 처리 채널과 유체 연통되며,
    상기 제 2 유속이, 샘플이 항온 처리 채널에서 항온 처리되도록 하기 위하여, 제 1 유속 미만이고/미만이거나 0인, 방법.
  2. 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하는 단계;
    샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트에 연결하는 단계;
    샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키는 단계;
    샘플의 적어도 일부를 검출 대역의 일부(전부는 아님) 내로 연결하는 단계;
    샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시키는 단계;
    샘플의 유속을 제 2 유속보다 크거나 제 2 유속 미만인 제 3 유속으로 조정하는 단계; 및
    샘플을 검출 채널을 통해 유동시키는 단계
    를 포함하는 방법으로서, 이 때
    상기 제품이 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고,
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이, 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고,
    상기 샘플 유입 포트가 항온 처리 채널과 유체 연통되며,
    상기 제 2 유속이 제 1 유속 미만이고/미만이거나 0인, 방법.
  3. 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하는 단계;
    샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트에 연결하는 단계;
    액체를, 샘플 수집기의 표면 또는 제품의 표면 상에 침착된 시약과 접촉시키고, 상기 표면으로부터 시약의 적어도 일부를 제거하여, 시약이 상기 액체에 용해 또는 현탁되도록 하는 단계;
    샘플 성분을 항온 처리 채널에서 액체의 적어도 일부중의 시약과 혼합하는 단계; 및
    샘플 성분 및 시약을 포함하는 액체를 검출 채널의 적어도 일부를 통해 유동시키는 단계
    를 포함하는 방법으로서, 이 때
    상기 제품이 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고,
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이, 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고,
    상기 샘플 유입 포트가 항온 처리 채널과 유체 연통되는, 방법.
  4. 샘플 성분을 포함하는 샘플을 샘플 수집기 내로 도입하는 단계;
    샘플 연결기를 제품의 샘플 유입 포트에 연결하는 단계;
    샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키는 단계;
    샘플 성분을 항온 처리 채널에서 액체중에서 시약과 혼합하는 단계; 및
    샘플 성분 및 시약을 포함하는 액체를, 검출 채널의 적어도 일부를 통해 유동시키는 단계
    를 포함하는 방법으로서, 이 때
    상기 제품이 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고,
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이, 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고,
    상기 샘플 유입 포트가 항온 처리 채널과 유체 연통되며,
    상기 항온 처리 채널이 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 약 5μL 이상의 부피를 갖고,
    상기 검출 채널이 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 가지며,
    상기 검출 채널이 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 검출 채널의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 0.008mm2 이상의 단면적을 갖고, 상기 검출 채널이 0.008mm2 미만의 단면적을 갖는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유속을 감소시키는 단계 전에는, 샘플이 검출 채널 내로 유동되지 않는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플의 유속을 감소시키는 단계 전에, 샘플중 적어도 일부가 검출 채널 내로 유동하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플의 적어도 일부를 검출 채널의 일부(전부는 아님) 내로 유동시키는 단계 후 및 샘플의 유속을 감소시키는 단계 후에, 검출 채널에서 샘플의 적어도 일부를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이 및 약 5μL 이상의 부피를 갖는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 채널이 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 채널이 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 중간 채널이 제품을 통해 통과하고, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치하는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 중간 채널이 제품을 통해 통과하고, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치하며,
    상기 제품이 제 1 중간 채널과 제 2 중간 채널 사이에 가교 채널을 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 중간 채널 및/또는 제 2 중간 채널이 실질적으로 원형 단면을 갖는, 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이 검출 채널을 포함하는, 유체 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 채널이 제품의 제 2 면에 위치하는, 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 표면에 흡착되는, 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 동결 건조된 시약, 실질적으로 건조한 시약, 라벨링된 시약, 컨디셔닝 시약, pH 개질제, 점도 개질제 및/또는 계면활성제인, 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 위한 시약인, 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 유체 시스템에 저장 및 밀봉되는, 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법이 샘플을 시약과 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 접촉 단계가 샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키는 단계 전 또는 후에 이루어지는, 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이, 시약을 함유하는 액체를 표면을 가로질러 유동시키고 유동 단계 동안 시약을 침착시킴으로써, 표면 상에 침착되는, 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체가 시약을 함유하는 샘플인, 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체가 시약을 함유하는 완충제인, 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약을 함유하는 유체가 제 1 유체 플러그(plug)의 형태이고, 제 1 유체 플러그와 제 2 유체 플러그에 함유된 유체와 비혼화성인 하나 이상의 유체에 의해 제 2 유체 플러그로부터 분리되는, 방법.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서,
    샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기의 표면 상에 침착된 시약과 혼합하는 단계, 및 샘플을 제품의 채널(예컨대, 항온 처리 채널)에서 상기 시약과 추가로 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법이 샘플의 적어도 일부를 제 1 유속으로 샘플 수집기에서 항온 처리 채널로 유동시키는 단계, 및 샘플의 유속을 제 2 유속으로 감소시키는 단계를 포함하며, 이 때 상기 제 2 유속이 제 1 유속의 50% 이하인, 방법.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서,
    샘플의 적어도 일부를 샘플 수집기 및/또는 제품의 표면 상에 침착시키는 단계, 및 혼합된 유체중 샘플의 성분의 농도가 침착 단계 전의 샘플의 성분의 농도의 약 97% 미만이 되도록, 침착된 샘플을 희석제와 혼합하여 혼합된 유체를 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항중 어느 한 항에 있어서,
    침착된 시약을 희석제와 혼합하여 혼합된 유체를 형성시키는 단계, 및 이어서, 혼합된 유체의 적어도 일부를 샘플과 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법이 샘플의 유속을 제 3 유속까지 증가시키는 단계를 포함하고, 이 때 상기 제 3 유속이 제 2 유속보다 큰, 방법.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서,
    샘플을 샘플 수집기의 표면 또는 제품의 표면 상에 침착된 시약과 접촉시키고 상기 표면으로부터 시약의 적어도 일부를 제거하여 시약이 상기 샘플에 용해 또는 현탁되도록 하는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항중 어느 한 항에 있어서,
    샘플 성분을 항온 처리 채널에서 샘플중 시약과 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면으로부터 시약의 적어도 일부를 제거하는 단계가 샘플 수집기에서 이루어지는, 방법.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면으로부터 시약의 적어도 일부를 제거하는 단계가 항온 처리 채널에서 수행되는, 방법.
  36. 제 1 항 내지 제 35 항중 어느 한 항에 있어서,
    완충제를 샘플 수집기의 표면 또는 제품의 표면 상에 침착된 시약과 접촉시키고, 상기 표면으로부터 시약의 적어도 일부를 제거하여 시약이 상기 완충제에 용해 또는 현탁되도록 하는 단계를 포함하는 방법.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항중 어느 한 항에 있어서,
    용해되거나 현탁된 시약을 포함하는 완충제의 적어도 일부를 샘플 성분을 함유하는 샘플의 적어도 일부와 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제 1 항 내지 제 37 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약이, 샘플 성분과 혼합된 시약과 상이한, 방법.
  39. 제 1 항 내지 제 38 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품이, 제 1 물질을 포함하는 유체 시스템의 제 1 층이고,
    상기 유체 시스템이 제 2 물질을 포함하는 제 2 층을 추가로 포함하며,
    상기 제 2 물질이 제 1 물질의 수증기 투과율보다 더 낮은 수증기 투과율을 갖는, 방법.
  40. 제 1 항 내지 제 39 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널 및/또는 검출 채널이, 400nm 내지 800nm 파장의 광에 대해 90% 이상의 광 투과율을 갖는 물질로 형성되는, 방법.
  41. 제 1 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널 및/또는 검출 채널이, 공중합체를 포함하는 물질로 형성되고, 상기 공중합체의 하나 이상의 중합체 성분이 반응성 작용기를 포함하는, 방법.
  42. 제 1 항 내지 제 41 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응성 작용기가 무수물-함유 기, 말레이미드-함유 기, 아민-함유 기, 알데하이드-함유 기, 및 아크릴레이트-함유 기중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  43. 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 제품;
    항온 처리 채널과 유체 연통되는 샘플 유입 포트; 및
    검출 채널과 유체 연통되는 유출 포트
    를 포함하는 유체 시스템으로서, 이 때
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이 검출 채널을 포함하고,
    제 1 중간 채널이 상기 제품을 통해 통과하고, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치하며,
    상기 항온 처리 채널이 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 약 5μL 이상의 부피를 갖고,
    상기 검출 채널이 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖고, 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함하며,
    상기 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비가 약 2:1 이상인, 유체 시스템.
  44. 제 1 면 및 제 2 면을 포함하는 제품;
    항온 처리 채널과 유체 연통되는 샘플 유입 포트;
    검출 채널과 유체 연통되는 유출 포트; 및
    제품의 샘플 유입 포트에 연결되도록 구성되고 배열되는 샘플 수집기
    를 포함하는 유체 시스템으로서, 이 때
    상기 제 1 면이 항온 처리 채널을 포함하고,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이, 항온 처리 채널과 유체 연통되는 검출 채널을 포함하고,
    상기 항온 처리 채널이 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이, 및 약 5μL 이상의 부피를 갖고,
    상기 검출 채널이 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖고, 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함하며,
    상기 항온 처리 채널 대 검출 채널의 높이 비가 약 2:1 이상인, 유체 시스템.
  45. 제 43 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 검출 채널의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖는, 유체 시스템.
  46. 제 43 항 내지 제 45 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 0.008mm2 이상의 단면적을 갖고, 상기 검출 채널이 0.008mm2 미만의 단면적을 갖는, 유체 시스템.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널이 약 100μ 이상 및 약 2mm 이하의 폭, 약 50μ 이상 및 약 2mm 이하의 높이 및 약 5μL 이상의 부피를 갖는, 유체 시스템.
  48. 제 43 항 내지 제 47 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 채널이 약 50μ 이상 및 약 300μ 이하의 폭, 및 약 10μ 이상 및 약 300μ 이하의 높이를 갖는, 유체 시스템.
  49. 제 43 항 내지 제 48 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 채널이 검출 채널의 표면 상에 침착된 시약을 포함하는, 유체 시스템.
  50. 제 43 항 내지 제 49 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 중간 채널이 제품을 통해 통과하고, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치하는, 유체 시스템.
  51. 제 43 항 내지 제 50 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 중간 채널이 제품을 통해 통과하고, 항온 처리 채널과 검출 채널 사이에 위치하며,
    상기 제품이 제 1 중간 채널과 제 2 중간 채널 사이에 가교 채널을 추가로 포함하는, 유체 시스템.
  52. 제 43 항 내지 제 51 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 중간 채널 및/또는 제 2 중간 채널이 실질적으로 원형인 단면을 갖는, 유체 시스템.
  53. 제 43 항 내지 제 52 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면 및/또는 제 2 면이 검출 채널을 포함하는, 유체 시스템.
  54. 제 43 항 내지 제 53 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 채널이 제품의 제 2 면에 위치하는, 유체 시스템.
  55. 제 43 항 내지 제 54 항중 어느 한 항에 있어서,
    샘플 수집기의 표면, 제품의 표면 및/또는 검출 채널의 표면 상에 흡착된 시약을 포함하는 유체 시스템.
  56. 제 43 항 내지 제 55 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 수집기의 표면 또는 제품의 표면 상에 침착된 시약이, 샘플 수집기 또는 제품의 내부의 다른 위치에서의 시약의 농도보다 50% 이상 더 높은 농도로 표면에 존재하는, 유체 시스템.
  57. 제 43 항 내지 제 56 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 표면에 흡착된, 유체 시스템.
  58. 제 43 항 내지 제 57 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 동결 건조된 시약, 실질적으로 건조한 시약, 라벨링된 시약, 컨디셔닝 시약, pH 개질제, 점도 개질제 및/또는 계면활성제인, 유체 시스템.
  59. 제 43 항 내지 제 58 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 화학 반응 및/또는 생물학적 반응을 위한 시약인, 유체 시스템.
  60. 제 43 항 내지 제 59 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시약이 유체 시스템에 저장 및 밀봉되는, 유체 시스템 또는 방법.
  61. 제 43 항 내지 제 60 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제품이, 제 1 물질을 포함하는 유체 시스템의 제 1 층이고,
    상기 유체 시스템이, 제 2 물질을 포함하는 제 2 층을 추가로 포함하며,
    상기 제 2 물질이 제 1 물질의 수증기 투과율보다 더 낮은 수증기 투과율을 갖는, 유체 시스템.
  62. 제 43 항 내지 제 61 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널 및/또는 검출 채널이, 400nm 내지 800nm 파장의 광에 대해 90% 이상의 광 투과율을 갖는 물질로 형성되는, 유체 시스템.
  63. 제 43 항 내지 제 62 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 항온 처리 채널 및/또는 검출 채널이, 공중합체를 포함하는 물질로 형성되고,
    상기 공중합체의 하나 이상의 중합체 성분이 반응성 작용기를 포함하는, 유체 시스템.
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    상기 반응성 작용기가 무수물-함유 기, 말레이미드-함유 기, 아민-함유 기, 알데하이드-함유 기, 및 아크릴레이트-함유 기중 하나 이상을 포함하는, 유체 시스템.
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