專利名稱：流體連接器和微流體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及微流體系統(tǒng)及其組件，并且更具體地涉及用于在微流體系統(tǒng)中 進(jìn)行分析的流體連接器、方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
流體的輸送在例如化學(xué)、微生物學(xué)和生物化學(xué)的領(lǐng)域中扮演著重要的角色。這 些流體可以包括液體或氣體，并且可以給化學(xué)或生物過程提供試劑、溶劑、反應(yīng)物或清洗 劑。盡管各種各樣的微流體設(shè)備和方法例如微流體測定能夠提供便宜、靈敏和準(zhǔn)確的分析 平臺，但是由于微流體設(shè)備的操作經(jīng)常需要具有在設(shè)備自身與外界環(huán)境之間交換流體的能 力，因此到平臺的流體輸送會增加成本和復(fù)雜度的水平。在一些情況下，設(shè)備的操作包括以 下操作中的一個或其組合弓I入樣本，弓I入試劑，萃取流體用于片外分析或?qū)⒘黧w從一個片 傳送至下一個片。 因?yàn)槲⒘黧w設(shè)備受益于比例法則，所以與其臺式對應(yīng)設(shè)備相比，絕大多數(shù)應(yīng)用只 需要微量的流體來進(jìn)行測定。隨著這些小型化系統(tǒng)的發(fā)展，微流體公司已經(jīng)在設(shè)計(jì)微流體 設(shè)備與實(shí)驗(yàn)環(huán)境之間的接口方面投入了大量的工作。與環(huán)境-片之間的連接相關(guān)聯(lián)的主要 問題是片上使用的體積(例如千萬億分之一升到微升)相對于在工作臺上典型處理的體積 (例如微升到升)之間的不匹配。例如，很多環(huán)境-片之間的連接器都具有死體積，例如可 能位于連通器自身的核心處的浪費(fèi)體積。例如，在具有小內(nèi)徑(例如200ym以注射少量流 體)的管連接至(例如10-200 ym直徑的)微通道的情況下，在管的邊緣與微通道的入口 之間可能會留有間隙。由該間隙確定的體積即被稱作死體積，并且在一些情況下，可能與待 分析樣本的總體積處于相同的數(shù)量級。在實(shí)踐中，很多設(shè)備的死體積可能經(jīng)常會高于由片 分析的樣本的體積；對于依賴小樣本/試劑消耗的應(yīng)用來說這是不希望出現(xiàn)的影響。
因此，在本領(lǐng)域中例如能夠減小死體積和/或允許微流體系統(tǒng)與使用者之間的簡 單接口的進(jìn)步都將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
提供了用于在微流體系統(tǒng)中進(jìn)行分析(例如免疫測定)的流體連接器、方法和設(shè)備。 在本發(fā)明的一個方面中，提供了一系列設(shè)備。在一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括形成在 基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通道，所述第一 微流體通道包括至少一個入口和一個出口 ，所述第二微流體通道包括至少一個入口和一個
7出口。該設(shè)備還包括能夠連接至基片的流體連接器。所述流體連接器包括流體路徑，所述 流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述流體路徑入口連接至所 述第一微流體通道的出口以允許所述流體路徑與所述第一微流體通道之間的流體連通，并 且所述流體路徑出口連接至所述第二微流體通道的入口以允許所述流體路徑與所述第二 微流體通道之間的流體連通。流體路徑可以含有在流體連接器連接至基片之前就設(shè)置在其 中的試劑(例如一種或多種流體，譬如樣本或一系列試劑)。在一些情況下，微流體系統(tǒng)構(gòu) 造和布置成用以在流體不在系統(tǒng)中進(jìn)行再循環(huán)的情況下進(jìn)行操作。 在一些實(shí)施方式中，第一微流體通道和第二微流體通道在首次使用之前彼此之間 并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體通道彼此之間形 成流體連通。 第一微流體通道可以包含在所述流體連接器連接至所述基片之前就設(shè)置在其中 的第一試劑。第一微流體通道可以進(jìn)一步包含在所述流體連接器連接至所述基片之前就設(shè) 置在其中的第二試劑。第一試劑和第二試劑是被與所述第一試劑和第二試劑不能融合的流 體分開的流體試劑。第一試劑和第二試劑可以是例如液體試劑，并且與所述第一試劑和第 二試劑不能融合的流體可以是氣體。在一些實(shí)施方式中，第二微流體通道含有設(shè)置在其中 的試劑。第二微流體通道中的試劑可以在首次使用之前被干燥，并且在一些情況下吸附至 第二微流體通道的表面。設(shè)備可以進(jìn)一步包括鄰接所述基片安置的蓋子(例如膠帶)以圍 住所述第一微流體通道和第二微流體通道。 在一些實(shí)施方式中，設(shè)備進(jìn)一步包括與所述第一 微流體通道和/或第二微流體通 道流體連通的反應(yīng)區(qū)域，其中所述反應(yīng)區(qū)域允許檢測在所述反應(yīng)區(qū)域中的化學(xué)和/或生物 反應(yīng)。反應(yīng)區(qū)域可以包括至少一個彎曲通道區(qū)域。在一些情況下，反應(yīng)區(qū)域包括串聯(lián)連接 的至少兩個彎曲通道區(qū)域。至少兩個彎曲通道區(qū)域可以包含能夠經(jīng)歷化學(xué)和/或生物反應(yīng) 的化學(xué)和/或生物物質(zhì)。至少兩個彎曲通道區(qū)域中的每一個都可以允許在所述區(qū)域中進(jìn)行 化學(xué)和/或生物反應(yīng)之后即檢測在每一個所述區(qū)域中的單一的均質(zhì)信號。
設(shè)備可以進(jìn)一步包括與第一彎曲通道區(qū)域?qū)R的第一檢測器。在一些實(shí)施方式 中，設(shè)備包括與第二彎曲通道區(qū)域?qū)R的第二檢測器。
微流體系統(tǒng)可以包括任意合適數(shù)量的通道相交點(diǎn)；例如，系統(tǒng)可以包括少于2個
的通道相交點(diǎn)。在一個實(shí)施方式中，微流體系統(tǒng)不包括任何的通道相交點(diǎn)。 在一些實(shí)施方式中，所述流體路徑具有第一體積并進(jìn)一步包括體積控制元件，所
述體積控制元件能夠允許在所述流體連接器連接至所述微流體系統(tǒng)之前將小于所述第一
體積的受控體積的流體引入到所述流體路徑中。所述流體連接器可以包括與所述基片的特
征互補(bǔ)的至少一個非流體特征，以在連接后即形成所述流體連接器與所述基片之間的非流
體連接。所述流體連接器包括與所述基片的特征互補(bǔ)的至少一個特征，以形成所述流體連
接器與所述基片之間的不可逆連接。所述流體連接器可以進(jìn)一步包括能夠從生物實(shí)體接收
流體樣本的采樣元件。流體連接器可以允許將流體從所述生物實(shí)體傳送到所述流體路徑。 在一些情況下，設(shè)備進(jìn)一步包括能夠連接至出口的真空源。 在另一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包 括第一微流體通道和第二微流體通道，所述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微 流體通道包括入口和出口。該設(shè)備還包括能夠連接至所述基片的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述 流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口，并且所述流體路徑出口連接至所述第二 微流體通道的入口。所述流體連接器進(jìn)一步包括與所述基片的特征互補(bǔ)的至少一個非流體 特征，以在連接后形成所述流體連接器與所述基片之間的非流體連接。 在一些情況下，所述微流體系統(tǒng)構(gòu)造和布置成用以在流體不在所述系統(tǒng)中進(jìn)行再 循環(huán)的情況下操作。在一些實(shí)施方式中，所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使 用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體 通道彼此之間形成流體連通。 在另一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括第一微流體通道，所述第一微流體通道形成在基 片中并含有設(shè)置在其中的第一試劑，以及第二微流體通道，所述第二微流體通道形成在所 述基片中并含有設(shè)置在其中的第二試劑，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在首 次使用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微 流體通道彼此之間形成流體連通。第一微流體通道可以進(jìn)一步包含第三試劑，所述第一試 劑和第三試劑被與所述試劑不能融合的流體分開。第二試劑在首次使用之前被干燥。
在另一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括形成于基片中的微流體系統(tǒng)，微流體系統(tǒng)包括第 一微流體通道和第二微流體通道，第一微流體通道包括入口和出口 ，第二微流體通道包括 入口和出口。該設(shè)備還包括流體連接器，流體連接器能夠連接至基片并且可以包括流體路 徑，流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述流體路徑入口連接至 所述第一微流體通道的出口以允許所述流體路徑與所述第一微流體通道之間的流體連通， 并且所述流體路徑出口連接至所述第二微流體通道的入口以允許所述流體路徑與所述第 二微流體通道之間的流體連通。流體路徑進(jìn)一步包括體積控制元件，所述體積控制元件能 夠允許在所述流體連接器連接至所述微流體系統(tǒng)之前將小于所述第一體積的受控體積的 流體引入到所述流體路徑中。在一些情況下，體積控制元件是熔塊。 在另一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包 括第一微流體通道和第二微流體通道，所述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微 流體通道包括入口和出口。該設(shè)備還包括能夠連接到基片的流體連接器，所述流體連接器 可以包括流體路徑，所述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述 流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口 ，并且所述流體路徑出口連接至所述第二 微流體通道的入口。流體連接器進(jìn)一步包括能夠剌破生物部分的采樣元件。所述生物部分 可以是人體皮膚。所述采樣元件可以用于從生物部分接收流體樣本。所述流體連接器可以 允許將流體從所述生物實(shí)體傳送到所述流體路徑。 在本發(fā)明的另一方面，提供了一系列方法。在一個實(shí)施方式中，一種存儲試劑的方 法包括將第一試劑安置在形成于基片中的第一微流體通道中，將第二試劑安置在形成于所 述基片中的第二微流體通道中，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在安置步驟過 程中彼此之間并不流體連通。該方法還包括密封所述第一微流體通道的入口和/或出口以 將所述第一試劑存儲在所述第一微流體通道中，以及密封所述第二微流體通道的入口和/ 或出口以將所述第二試劑存儲在所述第二微流體通道中。 在一些實(shí)施方式中，在在密封之前，所述第一微流體通道含有設(shè)置在其中的第三 試劑，所述第一試劑和第三試劑被與所述試劑不能融合的流體分開。第二試劑可以在密封所述第二微流體通道的入口之前被干燥。 在另一個實(shí)施方式中，一種方法包括提供第一微流體通道，所述第一微流體通道
形成于在基片中并且含有在首次使用之前就設(shè)置在其中的第一試劑，以及提供第二微流體
通道，所述第二微流體通道形成于所述基片中并且含有在首次使用之前就設(shè)置在其中的第
二試劑。所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使用之前彼此之間并不流體連通，
并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體通道彼此之間形成流體連通。該
方法還包括促使所述第一微流體通道與第二微流體通道彼此之間流體連通。 在一些實(shí)施方式中，促使步驟包括連接所述第一微流體通道與第二微流體通道之
間的流體路徑。流體路徑可以含有設(shè)置在其中的樣本。樣本可以是例如流體樣本。 本發(fā)明其他的優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將根據(jù)以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的各種非限制性實(shí)
施方式的詳細(xì)說明而變得很清楚。在本說明書與通過引用并入的文獻(xiàn)包含沖突的和/或
不一致的公開內(nèi)容的情況下，應(yīng)以本說明書為準(zhǔn)。如果通過引用并入的兩篇或多篇文獻(xiàn)相
對于彼此包含沖突的和/或不一致的公開內(nèi)容，那么應(yīng)以具有較后面的有效日期的文獻(xiàn)為準(zhǔn)。


參照附圖將本發(fā)明的非限制性實(shí)施方式作為示例進(jìn)行描述，附圖是示意性的，并 且不一定按比例繪制。在附圖中，示出的每一個相同或大致相同的部分通常都用單個附圖 標(biāo)記表示。為了清楚的目的，在沒有必要圖示即可允許本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明的 情況下，沒有在每一幅附圖中標(biāo)記每一個組件，也沒有示出本發(fā)明每一個實(shí)施方式中的每 一個組件。在附圖中 圖1A和圖1B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括流體連接器的微流體設(shè)備的示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可以含有存儲試劑并且能夠用于進(jìn)行化學(xué)和/或生 物反應(yīng)的微流體系統(tǒng)的框圖； 圖3A-3D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)的包括流體連接 器并且含有存儲試劑的微流體設(shè)備的示意圖； 圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)的包括流體連接 器并且包含存儲試劑的微流體設(shè)備的示意圖； 圖5A-5F是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)的包括流體連接 器的微流體設(shè)備的示圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微流體系統(tǒng)的框圖； 圖7A-7D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的能夠和端部開口的流體設(shè)備一起被用于進(jìn)行 化學(xué)和/或生物反應(yīng)的微流體設(shè)備的示意圖； 圖8A-8D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的端部開口的流體設(shè)備和流體連接器的示意圖； 圖9A-9F是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的整體式流體連接器的示意圖； 圖10A和10B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一種流體連接器的示意圖； 圖IIA和IIB是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的能夠與微流體系統(tǒng)的通道垂直地或者處于
相同平面上連接的流體連接器的示意圖； 圖12A-12E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括能夠用于將流體連接器聯(lián)接至基片的夾子的流體連接器的示意圖； 圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的能夠包括在例如流體連接器和/或基片上以緊固 連接器與基片之間的聯(lián)接的特征的示意圖； 圖14A和14B是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括對齊元件、流體連接器和基片 的設(shè)備的透視圖的示意圖； 圖15A和15B是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括由單個部件形成的對齊元件和 基片的設(shè)備的截面圖示意圖； 圖16A和16B是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括由分開的部件形成的對齊元件 和基片的設(shè)備的截面圖示意圖； 圖17A-17C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括形式為彎曲區(qū)域的檢測區(qū)的設(shè)備的示 意圖； 圖"A和18B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于檢測在設(shè)備的檢測區(qū)中的組分的光學(xué) 系統(tǒng)的示意圖； 圖19是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于檢測在設(shè)備的不同檢測區(qū)中的組分的光學(xué)系 統(tǒng)的示意圖； 圖20是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括光學(xué)光源和與設(shè)備的每一個檢測區(qū)對齊的檢 測器的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
提供了用于在微流體系統(tǒng)中進(jìn)行分析(例如免疫測定)的流體連接器、方法和設(shè) 備。在一些實(shí)施方式中，具有流體路徑的流體連接器用于連接形成于基片中的兩個獨(dú)立的 通道以允許兩個獨(dú)立通道之間的流體連通。獨(dú)立通道中的一個或兩個可以預(yù)先填充有能夠 被用于執(zhí)行分析的試劑(例如抗體溶液、清洗緩沖液和增強(qiáng)劑)。這些試劑在使用之前可以 長時間(例如l年)地存儲在基片的通道中。在流體連接器和基片連接之前，流體路徑可 以填充有樣本(例如血液)。樣本可以例如通過剌破使用者的手指直到(例如通過毛細(xì)作 用力)將血液從手指吸入到流體路徑中來獲得。在流體連接器和基片的通道連接之后，樣 本就能夠通過在基片的第一通道內(nèi)的反應(yīng)區(qū)域。該過程能夠允許樣本的組分與設(shè)置在反應(yīng) 區(qū)域中的組分互相作用。然后，來自第二通道的試劑能夠經(jīng)由流體路徑流動至反應(yīng)區(qū)域，允 許對反應(yīng)區(qū)域中的組分進(jìn)行處理(例如增強(qiáng)以產(chǎn)生能夠檢測到的信號)。然后能夠利用各 種檢測方法來確定反應(yīng)區(qū)域中的組分。 本文中描述的微流體系統(tǒng)可能對于用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)，特別是免疫測 定，是有用的，并且具有一個或多個優(yōu)點(diǎn)，例如(a)使用少量的樣本，只有很少的或者是沒 有樣本浪費(fèi)，(b)存儲在設(shè)備中的化學(xué)和/或生物試劑的長期穩(wěn)定性，(c)減少了存儲試劑 之間和/或樣本與試劑之間的交叉污染，(d)樣本計(jì)量，(e)對于未經(jīng)訓(xùn)練的使用者易于使 用，用于將樣本引入到設(shè)備中，(f)有效混合試劑，和(g)測定的可靠性。以下結(jié)合說明書 和附圖更加詳細(xì)地描述這些以及其他的優(yōu)點(diǎn)。 本文中描述的裝置、系統(tǒng)和方法可以與在2004年12月20日提交的公開號為 W02005/066613(國際專利申請?zhí)枮镻CT/US2004/043585)且名稱為"Assay Device and Method"的國際專利申請、2005年1月26日提交的公開號為W02005/072858 (國際專利申
11i青號為PCT/US2005/003514)且名稱為"Fluid Delivery System and Method"的國際專 利申請以及2006年4月19日提交的公開號為W02006/113727(國際專利申請?zhí)枮镻CT/ US06/14853)且名禾爾為"Fluid Structureslncluding Meandering and Wide Cha皿els，，的 國際專利申請中所描述的內(nèi)容相結(jié)合，通過引用將以上每一篇專利的全部內(nèi)容并入本文。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的微流體設(shè)備10。如該說明性實(shí)施方式中 所示，設(shè)備IO包括兩個可聯(lián)接單元包括微流體系統(tǒng)22的基片20，和能夠用于連接基片的 兩個獨(dú)立的微流體通道的流體連接器40?；?0的微流體系統(tǒng)22包括具有入口 26和出 口 28的通道24以及具有入口 36和出口 38的通道34。如圖1A的說明性實(shí)施方式中所示， 通道24和34并未連接；也就是說，在通道之間沒有流體連通。如下文中更加詳細(xì)描述的那 樣，未連接的通道在某些情況下可能是有利的，例如在用于在每個通道中存儲不同試劑的 情況下。例如，通道24可以用于存儲干試劑而通道34可以用于存儲濕試劑。使通道彼此 物理分開能夠提高在每個通道中存儲的試劑的長期穩(wěn)定性，例如通過保護(hù)以干體形式存儲 的(一種或多種)試劑使其免受可能由以濕體形式存儲的(一種或多種)試劑產(chǎn)生的濕氣 的影響來實(shí)現(xiàn)。 如圖所示，流體連接器40包括具有入口 46和出口 44的流體路徑42。流體連接器 40能夠例如通過入口和出口連接至基片20。 一旦連接，流體路徑入口 46連接至微流體通 道34的出口 38，而流體路徑出口 44連接至微流體通道24的出口 26。這種連接導(dǎo)致了通 道24與34之間通過流體路徑42的流體連通。裝置和基片的入口與出口之間的連接可以 形成流體密封，以防止在連接點(diǎn)處的泄漏。因此，如圖1B中所示，如果流體沿箭頭56的方 向流動，那么通道34中的流體的至少一部分能夠流入到流體路徑42中并隨后流入到通道 24中，可選地在出口 28處流出。 盡管圖1A只示出了形成微流體系統(tǒng)22的兩個分開的通道，但是在其他的實(shí)施方 式中，微流體系統(tǒng)可以包括多于兩個的分開的通道，并且流體連接器能夠用于連接基片的 三個或者更多個這樣的通道。在這樣的實(shí)施方式中，流體連接器可以具有能夠連接至基片 的若干個不同微流體通道的多個流體路徑(它們可以是互連的或獨(dú)立的)和/或多個入口 和/或出口 。另外，盡管圖1示出了在同一個基片上的兩個分開的通道24和34，但是裝置 40可以用于連接不同基片上的通道。 如圖1B中所示通過利用流體連接器連接基片的兩個獨(dú)立通道而形成的微流體系 統(tǒng)是"開環(huán)"系統(tǒng)的一個示例。當(dāng)在本文中使用時，"開環(huán)"系統(tǒng)構(gòu)造和布置成用于在微流體 系統(tǒng)內(nèi)流體不會再循環(huán)的情況下操作。換句話說，起始于在微流體系統(tǒng)內(nèi)的第一位置的流 體部分在其離開該位置后不會再次經(jīng)過第一位置。而是，流體部分可以在出口處離開設(shè)備 (除非例如流體部分在微流體系統(tǒng)中被進(jìn)行處理或耗盡)。例如，如圖1B中所示，最初在位 置"A"并沿箭頭56的方向流動的流體部分可以流入到流體路徑42中并然后流入到通道24 中，可選地在出口 28處離開；但是，微流體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不允許流動部分再次進(jìn)入通道34并 再次經(jīng)過位置"A"。類似地，最初在位置"B"并沿箭頭56的方向流動的流體部分可以離開 出口 28 ;該流體部分不能進(jìn)入到通道34或24中以允許該部分再次經(jīng)過位置"B"。在一些 情況下，微流體系統(tǒng)不允許流體在系統(tǒng)內(nèi)再循環(huán)(例如在未來使用過程中)。
在其他的實(shí)施方式中，流體連接器能夠用于形成"閉環(huán)"系統(tǒng)。當(dāng)在本文中使用 時，"閉環(huán)"系統(tǒng)可以允許流體在微流體系統(tǒng)內(nèi)再循環(huán)，以使得起始于在微流體系統(tǒng)內(nèi)的第
12一位置的流體部分在其離開該位置后能夠再次經(jīng)過第一位置。例如，如果第二流體連接器 (例如一個類似于流體連接器40的流體連接器)用于連接圖IB中基片20的入口 36和出 口 28，就將形成閉環(huán)系統(tǒng)?？商娲?，如果微流體系統(tǒng)22設(shè)計(jì)為使得入口 36和出口 28接 合以使通道24和34形成一個連續(xù)的通道，那么將流體連接器40連接至入口 38和出口 26 就將形成閉環(huán)系統(tǒng)。 還應(yīng)該理解，本文中描述的設(shè)備可以包括多于一個的流體連接器。多個流體連接 器用于連接一個或多個基片的多個通道(或通道的各個部分)。 在某些實(shí)施方式中，流體連接器可以用于連接基片的單個微流體通道的兩個(或 更多個)部分。應(yīng)該理解，在本文中描述基片的至少第一和第二分開的(獨(dú)立的)通道的 地方，流體連接器可以用于連接類似的實(shí)施方式，但是在使用流體連接器連接之前第一通 道的至少一部分與第二通道的至少一部分流體連通(例如以形成一個互連的通道)的情況 除外。 可選地，并且如下文中更加詳細(xì)介紹的那樣，流體連接器40可以包括與基片的特 征54互補(bǔ)的至少一個非流體特征52，以在流體路徑連接時形成流體連接器與基片之間的 非流體連接。該非流體連接能夠幫助穩(wěn)定流體連接器與基片之間的連接。
在一些實(shí)施方式中，流體連接器40能夠用于將一種或多種流體(例如樣本譬如血 液、血清、血漿、淚液、唾液、尿液、精液、痰或者任意其他感興趣的流體譬如緩沖液)引入到 基片20的微流體系統(tǒng)中。這允許樣本(或其他流體)繞過基片的至少一個通道。例如，如 果樣本被首先引入到流體路徑42中并且隨后如圖1B中所示將流體連接器40連接至基片 20，那么流體沿箭頭56的方向流動就允許流體路徑42中容納的樣本流入到通道24中而不 是通道34中。這樣的設(shè)計(jì)對于將要通過流體路徑42輸送的樣本已被污染或否則會不期望 地影響通道34內(nèi)的一種或多種組分的情況可能是有用的。但是，應(yīng)該理解，流體連接器不 需要用于將流體引入到設(shè)備中，而是在一些實(shí)施方式中可以僅用于流體地連接一個或多個 設(shè)備的至少兩個通道。 如上所述，流體可以通過入口 46(或出口 44，為了引入流體的目的其可以用作入 口)引入到流體路徑42中。流體路徑42的全部或一部分可以裝有流體?？蛇x地，流體連 接器40可以包括第二流動路徑48，其將入口 50連接至流動路徑42。這種設(shè)計(jì)能夠允許例 如在流體連接器已經(jīng)連接至基片(例如圖1B中所示)之前或之后通過入口 50和第二路徑 48將流體引入到流體流動路徑42中?？商娲兀梢栽谶B接流體連接器和基片之前通過入 口 50將流體引入到流體路徑42中。在一些實(shí)施方式中，在通過入口 50和第二流體路徑48 將流體引入到流體路徑42中之后，可(例如用柱塞或者使用任意其他合適的方法)將入口 50和第二流體路徑48封閉。這種封閉能夠減少設(shè)備操作過程中微流體系統(tǒng)的通道相交的 次數(shù)，并且可能由于下述原因是有利的。 在一些實(shí)施方式中，本文描述的(包括設(shè)備基片和流體連接器的)微流體系統(tǒng)在 設(shè)備的首次使用之前和/或?qū)颖疽氲皆O(shè)備中之前包含有存儲的試劑。所存儲試劑的使 用能夠簡化使用者對微流體系統(tǒng)的使用，因?yàn)檫@使得使用者為操作設(shè)備而必須執(zhí)行的步驟 的數(shù)量最小化。這種簡化能夠允許本文中描述的微流體系統(tǒng)被未經(jīng)訓(xùn)練的使用者使用，例 如那些即時檢驗(yàn)設(shè)置。微流體設(shè)備中的存儲試劑對于設(shè)計(jì)用于進(jìn)行免疫測定的設(shè)備特別有 用。
圖2示出了可以包含存儲試劑并且能夠用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)(例如免疫測定)的微流體設(shè)備的框圖60。微流體設(shè)備包括與試劑存儲區(qū)域64流體連通的試劑入口62，試劑存儲區(qū)域64可以包括例如一個或多個通道和/或一個或多個容器。設(shè)備還可以包括樣本裝載區(qū)域66，例如能將試劑存儲區(qū)域64連接至反應(yīng)區(qū)域68的流體連接器。可以包括用于檢測樣本中的組分的一個或多個區(qū)域(例如檢測區(qū))的反應(yīng)區(qū)域可以與廢料區(qū)域70流體連通并耦接至出口 72。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)區(qū)域68是免疫測定區(qū)域。
在圖2所示的示例性實(shí)施方式中，部分80包括試劑入口和試劑存儲區(qū)域，而部分82包括反應(yīng)區(qū)域、廢料區(qū)域和出口。試劑可以存儲在部分80和82中的一個或兩個中。例如，在一個特定的實(shí)施方式中，一種試劑以流體的形式(例如液體或氣體)存儲在部分80的試劑存儲區(qū)域64中，而干膜形式的試劑存儲在部分82的反應(yīng)區(qū)域68中。
在一些實(shí)施方式中，部分80和82在將樣本引入到設(shè)備中之前就(例如通過樣本裝載區(qū)域66)彼此之間流體連通。例如，如果樣本裝載區(qū)域66包括圖1中的流體連接器40，那么流體連接器就能夠連接至基片以導(dǎo)致部分80與82之間的流體連通。隨后，樣本即可通過入口 50和第二流體路徑48引入到設(shè)備中。 在其他的實(shí)施方式中，部分80和82在將樣本引入到設(shè)備中之前彼此之間并不流體連通。例如，如果樣本裝載區(qū)域66包括圖1中的不具有入口 50或第二流體路徑48的流體連接器40，那么流體連接器可以首先填充有樣本并隨后連接至基片以導(dǎo)致部分80與82之間流體連通。在該示例中，在部分80與82之間形成流體連通時或短時間后的時刻，樣本被引入到基片的通道中。在這樣的情況下，部分80和82在設(shè)備的首次使用之前彼此之間并不流體連通，其中在首次使用時，使這兩部分彼此之間流體連通。 如本文中所述，可以用于化學(xué)和/或生物反應(yīng)中的一種或多種試劑可以在首次使用之前和/或在將樣本引入到設(shè)備中之前就存儲和/或設(shè)置在設(shè)備中(例如在設(shè)備基片和/或流體連接器中)。這樣的試劑可以以流體和/或干體形式存儲和/或設(shè)置，并且存儲/設(shè)置的方法可以取決于具體應(yīng)用。試劑能夠存儲和或設(shè)置為例如液體、氣體、凝膠、多個顆?；虮∧ぁＴ噭┛梢园仓迷谠O(shè)備的任意合適的部分中，包括但不限于安置在通道中、容器中、表面上以及膜中或膜上，其可以可選地是試劑存儲區(qū)域的一部分。試劑可以以任意合適的方式與微流體系統(tǒng)(或系統(tǒng)的部分)關(guān)聯(lián)。例如，試劑可以交聯(lián)(例如共價或離子地)、吸收或吸附(物理吸附)在微流體系統(tǒng)內(nèi)的表面上。在一個特定的實(shí)施方式中，通道的全部或一部分(例如流體連接器的流體路徑或設(shè)備基片的通道)涂覆有抗凝劑(例如肝素)。在一些情況下，在首次使用之前和/或在將樣本引入到設(shè)備中之前流體即包含在設(shè)備的通道或容器內(nèi)。 在一些實(shí)施方式中，干試劑存儲在微流體設(shè)備的一個部分中而濕試劑存儲在微流體設(shè)備的第二部分中?？商娲?，設(shè)備的兩個分開的部分都可以含有干試劑和/或濕試劑。在一些情況下，第一和第二部分可以在首次使用之前和/或在將樣本引入到設(shè)備中之前就彼此之間流體連通。在其他情況下，兩個部分在首次使用之前和/或在將樣本引入到設(shè)備中之前彼此之間并不流體連通。在首次使用過程中，存儲試劑可以從設(shè)備的一個部分通過而到達(dá)設(shè)備的另一個部分。例如，以流體形式存儲的試劑可以在通過流體路徑(例如流體連接器)連接第一和第二部分之后從第一部分通過到達(dá)第二部分。在其他情況下，作為干燥物質(zhì)存儲的試劑與流體水合，并隨后在所述部分連接時即從第一部分通過到達(dá)第二部分。而在其他情況下，作為干燥物質(zhì)存儲的試劑與流體水合，但在所述部分連接后并不會從一個部分通過而到達(dá)另一個部分。以下更詳細(xì)描述存儲試劑的方法。 應(yīng)該理解，盡管由框圖60表示的微流體系統(tǒng)只包括兩個部分80和82，但是在其他實(shí)施方式中微流體設(shè)備可以包括額外的部分。另外，流體在試劑存儲區(qū)域64、樣本裝載區(qū)域66和反應(yīng)區(qū)域68之間流動的順序在一些設(shè)備中可以有所不同。例如，流體流動可以被從試劑存儲區(qū)域?qū)蚍磻?yīng)區(qū)域，然后流體流動被從樣本裝載區(qū)域?qū)蚍磻?yīng)區(qū)域。其他的布置也是可能的。 圖3A-3D示出了微流體設(shè)備的一個示例，該微流體設(shè)備包括流體連接器并包含能夠用在化學(xué)和/或生物反應(yīng)中的存儲試劑。設(shè)備100包括第一部分106，第一部分106包括試劑存儲區(qū)域110，試劑存儲區(qū)域110為通道112的形式并包括入口 116和出口 118?？梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用將不同的試劑存儲在通道112中。例如，如果設(shè)備要用于進(jìn)行免疫測定，那么通道可以在其中依次存儲有清洗流體120、抗體流體122、清洗流體124、標(biāo)記抗體流體126和清洗流體128。如果需要也可以有另外的試劑和清洗流體。這些試劑可以是被不能融合的流體塞130(例如分離流體，譬如氣體(例如空氣、氮?dú)饣驓鍤?或油(例如碳氟化合物或碳?xì)浠衔?)彼此分開的塞(例如流體塞)的形式。在圖3A中，入口 116和出口 118被密封以防止存儲試劑的蒸發(fā)和污染。 設(shè)備IOO還包括第二部分150，第二部分150具有入口 154、出口 156、通道158、反應(yīng)區(qū)域160和廢料區(qū)域174。反應(yīng)區(qū)域可以包括幾個檢測區(qū)162、164、166和168。檢測區(qū)可以具有任意適合的構(gòu)造和/或布置。在一個實(shí)施方式中，每一個檢測區(qū)都是彎曲(蜿蜒)通道的形式，正如下文和2006年4月19日提交的公開號為W02006/113727 (國際專利申請?zhí)枮镻CT/US06/14853)且名稱為"Fluidic Structures IncludingMeandering and WideChannels"的國際專利申請中更加詳細(xì)介紹的那樣，這里通過引用將該專利全部內(nèi)容并入本文。檢測區(qū)可以布置成用于檢測例如樣本的不同組分，或者可以用作正和/或負(fù)控制。在一些情況下，檢測區(qū)中的一個或多個包含存儲在其中的試劑。在一個特定的實(shí)施方式中，用于進(jìn)行免疫測定的設(shè)備包括一系列存儲的干試劑。試劑可以物理吸附到彎曲通道的表面上。例如，檢測區(qū)162可以包括負(fù)控制(例如公知的用于防止蛋白質(zhì)附著的清潔劑)，檢測區(qū)164和166可以包括不同濃度的可以粘附至樣本中的組分的抗體(或兩種不同的能夠粘附至樣本中不同組分的抗體)，而檢測區(qū)168可以包括正控制(例如希望從樣本中確定的相同抗原)。正控制可以用作定性控制；例如，如果信號達(dá)到一定閾值，測試即可被認(rèn)為有效。附加地和/或可替代地，正控制也可以作為定量工具；例如，信號強(qiáng)度可以是片內(nèi)校準(zhǔn)過程的一部分。 如圖3A中示出的實(shí)施方式所示，部分150內(nèi)的每個區(qū)域彼此之間都流體連通，但是均不與部分106的任意部分流體連通。在某些實(shí)施方式中，包含存儲干試劑的部分150和包含存儲濕試劑的部分106構(gòu)造成在首次使用之前彼此之間并不流體連通，原因在于這種構(gòu)造能夠如下文中進(jìn)一步介紹的那樣促進(jìn)每一種試劑在其各自部分中的長期存儲。
如圖3B中所示，部分106和150可以使用流體連接器178連接，造成部分106和150彼此之間流體連通。如果出口 118和入口 154在圖3A中被密封件(例如生物相容的膠帶)覆蓋，那么該連接會使出口和入口上的密封部被剌穿、破壞或去除。
流體連接器178可以用于樣本裝載，并且可以包括包含在其中的樣本180。如本文
15中所述，樣本180可以通過合適的方法被引入到流體連接器178中，并且在一些情況下，在部分106和150之間流體連通之前被引入到流體連接器中。 如圖3C中示出的實(shí)施方式所示，試劑存儲區(qū)域110中的流體和樣本180可以從部分106向部分150流動。流體流動可以例如通過向入口 116施加正壓力(例如使用柱塞、重力或泵)或者通過對出口 156應(yīng)用真空源而發(fā)生。在這樣的實(shí)施方式中，正壓力源和/或真空源可以分別連接至一個或多個入口和/或出口 。 樣本180首先流入到反應(yīng)區(qū)域160中(圖3C)，并隨后流入到廢料區(qū)域174中(圖3D)。樣本從檢測區(qū)經(jīng)過允許樣本的一種或多種組分(例如抗原)與反應(yīng)區(qū)域中的一種或多種組分(例如抗體)之間的相互作用(例如結(jié)合)。如本文中所述，反應(yīng)區(qū)域的(一種或多種)組分可以是在首次使用之前就存儲在反應(yīng)區(qū)域中的干試劑的形式。這種相互作用可以形成例如結(jié)合對絡(luò)合物的產(chǎn)品。在一些情況下，僅這種相互作用自身就導(dǎo)致由耦聯(lián)至微流體系統(tǒng)的檢測器確定出(例如測量到)信號。在其他情況下，為了使檢測器確定準(zhǔn)確的信號，產(chǎn)品用來自試劑存儲區(qū)域110的一種或多種試劑進(jìn)行處理。例如，存儲在試劑存儲區(qū)域110中的試劑可以是與樣本的抗原相互作用的標(biāo)記抗體。這種相互作用能夠允許對產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)記或者增強(qiáng)來自產(chǎn)品的信號。 在一個涉及免疫測定的特定實(shí)施方式中，存儲區(qū)域中的存儲試劑包括酶增強(qiáng)液和沉淀染料(例如二氨基聯(lián)苯胺，DAB)。來自試劑存儲區(qū)域110的一種或多種試劑被允許通過每一個檢測區(qū)。這些試劑可以進(jìn)一步與結(jié)合對絡(luò)合物相互作用，例如以增強(qiáng)信號和/或標(biāo)記絡(luò)合物，如在圖3D的檢測區(qū)164和168中示出的那樣。 通過在試劑存儲區(qū)域中的每一種試劑之間保留不能融合的流體(分開流體)，所存儲的流體即可從試劑存儲區(qū)域中被順序地輸送，同時避免所存儲的流體中任何流體之間的接觸。任何分開所存儲試劑的不能融合的流體都可以應(yīng)用于反應(yīng)區(qū)域而不改變反應(yīng)區(qū)域的條件。例如，如果已經(jīng)在反應(yīng)區(qū)域的其中一個檢測區(qū)發(fā)生了抗體-抗原的結(jié)合，那么可以向該處應(yīng)用空氣，對于已經(jīng)發(fā)生的任何結(jié)合只有最小的影響或者根本沒有影響。
如本文中所述，微流體系統(tǒng)中的存儲試劑能夠允許以特定的順序分配試劑用于下游的處理(例如增強(qiáng)在反應(yīng)區(qū)域中的信號)。在期望將試劑暴露特定時間的情況下，微流體系統(tǒng)中每一種流體的量可以與試劑被暴露于下游反應(yīng)區(qū)域的時間量成比例。例如，如果對于第一試劑的期望暴露時間是對于第二試劑的期望暴露時間的兩倍，那么通道中第一試劑的量就可以是通道中第二試劑的量的兩倍。如果在使試劑從通道流動到反應(yīng)區(qū)域中施加恒定的壓差，并且如果流體的粘度相同或類似，那么每種流體在具體位置(例如反應(yīng)區(qū)域)處的暴露時間可以與流體的相對體積成比例。各種因素(例如通道的幾何形狀、壓力或粘度)也可以改變，以改變來自通道的具體流體的流速。 另外，按順序存儲試劑特別是增強(qiáng)試劑的這種策略能夠適用于廣范圍的化學(xué)反應(yīng)。例如，產(chǎn)生光學(xué)信號(例如吸光度、熒光性、輝光或化學(xué)閃光、電化學(xué)發(fā)光)、電信號(例如通過無電過程生成的金屬結(jié)構(gòu)的電阻或電導(dǎo)率)或磁信號(磁珠)的各種增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)能夠用于允許由檢測器檢測信號。 使用氣體(例如空氣)塞來分開試劑需要整個微流體設(shè)備與很多氣泡兼容。雖然可以使用各種方法在微流體設(shè)備內(nèi)對氣泡進(jìn)行穩(wěn)定和/或控制，但是在本文中描述的某些實(shí)施方式中使用的一種特定方法包括限制系統(tǒng)中通道相交點(diǎn)的數(shù)量。因此，本文中描述的
16微流體設(shè)備可以設(shè)計(jì)為具有少量(例如，少于5、4、3或2個)、一個相交點(diǎn)或沒有通道相交 點(diǎn)。如本文中所用的，通道相交包括相交于一點(diǎn)的至少三個通道(或者一個或多個通道的 多個部分)(例如構(gòu)成"Y")。例如，圖3中的設(shè)備100不具有任何通道相交點(diǎn)，而圖4中的 設(shè)備200只具有一個通道相交點(diǎn)219。不具有任何通道相交點(diǎn)的設(shè)備可能例如用于進(jìn)行不 需要混合試劑(例如存儲試劑)的反應(yīng)是有用的。 圖4A-4D示出了微流體設(shè)備的另一個示例，該微流體設(shè)備包括流體連接器并包含 能夠用在化學(xué)和/或生物反應(yīng)中的存儲試劑。如這些說明性的實(shí)施方式中所示，設(shè)備200 包括第一部分202，第一部分202包括試劑存儲區(qū)域204。試劑存儲區(qū)域具有兩個部分上 部205和下部206。上部包括通道208和通道209，通道208具有與其連接的入口 216，通道 209具有與其連接的入口 217。通道208和209在上部中是分開的并在相交點(diǎn)219處會合， 其連接至下部的通道212。通道212連接至出口 218。具有兩個入口 216和217(每一個入 口連接至不同的通道)的設(shè)備200可能例如用于執(zhí)行其中兩種試劑需要分開地存儲在設(shè)備 上但是需要在使用過程中或恰好在使用前進(jìn)行混合的反應(yīng)是有用的。 在一個特定的實(shí)施方式中，設(shè)備200用于執(zhí)行對人免疫球蛋白的免疫測定，其使 用銀加強(qiáng)劑用于信號增強(qiáng)。銀鹽溶液存儲在通道208中，而氫醌溶液存儲在通道209中。因 為這兩種在混合時能夠造成信號增強(qiáng)的組分位于分開的通道中，所以直到流動驅(qū)動這兩種 溶液流向相交點(diǎn)219它們才能彼此混合。 不必彼此融合的試劑可以存儲在試劑存儲區(qū)域的下部206中。這些試劑可以包括 例如清洗流體、抗體流體以及其他需要的流體。試劑可以是由不能融合的流體塞230(例如 分開流體，譬如氣體(例如空氣)或油類)彼此分開的塞的形式。在圖4A中，入口 216和 217以及出口 218被密封以防止存儲試劑的蒸發(fā)和污染。 設(shè)備200還包括第二部分250，第二部分250具有入口 254、出口 256、通道258、反 應(yīng)區(qū)域260和廢料區(qū)域274。反應(yīng)區(qū)域可以包括幾個檢測區(qū)262、264、266和268?？蛇x地， 一個或多個檢測區(qū)可以是如本文中描述的彎曲通道區(qū)域的形式。檢測區(qū)可以布置成用以檢 測例如樣本的不同組分，或者用作正和/或負(fù)控制。在一些情況下，一個或多個檢測區(qū)包含 存儲在其中的試劑。在一個實(shí)施方式中，用于進(jìn)行免疫測定的設(shè)備包括一系列存儲的干試 劑。試劑可以物理吸附到檢測區(qū)的彎曲通道的表面上。 在一個特定的實(shí)施方式中，其中設(shè)備200用于執(zhí)行對人免疫球蛋白的免疫測定 并使用銀加強(qiáng)劑用于信號增強(qiáng)，反應(yīng)區(qū)域的彎曲通道的一個或多個表面用生物分子例如 BSA(牛血清清蛋白)或吐溫、負(fù)控制(例如公知的用于防止蛋白質(zhì)吸附的清潔劑)、可以 結(jié)合到樣本中組分的不同濃度的抗體(例如人免疫球蛋白抗體)和人免疫球蛋白、正控制 (例如希望從樣本確定的相同抗原)進(jìn)行改性。這些試劑在使用之前通過密封入口 254和 出口 256而存儲在250部分中。 如圖4B中所示，部分202和250可以使用流體連接器278連接，使得部分202和 250彼此之間流體連通。流體連接器278可以用于樣本裝載并且可以包括包含在其中的樣 本280(例如血液)。如本文中所述，樣本280可以通過合適的方法被引入到流體連接器278 中，并且在一些情況下，在部分202與250之間流體連通之前被引入到流體連接器中。
如圖4C中示出的實(shí)施方式所示，試劑存儲區(qū)域204中的流體和樣本280可以向部 分250流動。流體流動可以例如通過(例如使用柱塞、重力或泵)對入口 216和217施加正壓力或者通過對出口 256應(yīng)用真空而產(chǎn)生。樣本280首先流入到反應(yīng)區(qū)域260中(圖4C)， 并隨后流入到廢料區(qū)域274中(圖4D)。樣本從檢測區(qū)通過允許樣本的一種或多種組分與 反應(yīng)區(qū)域中存儲的一種或多種組分之間相互作用(例如結(jié)合)。這種相互作用可以形成產(chǎn) 品例如結(jié)合對絡(luò)合物。來自試劑存儲區(qū)域的流體隨后在檢測區(qū)上的流動能夠?qū)е庐a(chǎn)品的標(biāo) 記和/或信號的增強(qiáng)。 在一個特定的實(shí)施方式中，設(shè)備200用于執(zhí)行對人免疫球蛋白的免疫測定并使用 銀加強(qiáng)劑用于信號增強(qiáng)。在將包含人免疫球蛋白的樣本從流體連接器輸送至反應(yīng)區(qū)域后， 人免疫球蛋白與存儲的干試劑、人免疫球蛋白抗體之間的結(jié)合就會進(jìn)行。這種結(jié)合能夠在 檢測區(qū)中形成結(jié)合對絡(luò)合物。來自試劑存儲區(qū)域204的下部206的存儲試劑然后能夠在該 結(jié)合對絡(luò)合物上流動。存儲試劑中的一種可以包括具體結(jié)合至待檢測抗體(例如人免疫球 蛋白)的金屬膠體(例如金共軛抗體)溶液。該金屬膠體能夠?yàn)椴煌该鞑牧侠缃饘?例 如銀)層在檢測區(qū)表面上的沉積提供催化表面。該金屬層可以通過使用如上所述的雙組分 系統(tǒng)形成能夠存儲在通道208中的金屬前體(例如銀鹽溶液)，以及能夠存儲在通道209 中的還原劑(例如氫醌)。由于向系統(tǒng)施加了正或負(fù)壓差，所以銀鹽和氫醌溶液最終在相 交點(diǎn)219處匯合，它們在此沿通道212 (例如由于擴(kuò)散)緩慢地混合，然后在反應(yīng)區(qū)域上流 動。因此，如果在反應(yīng)區(qū)域中發(fā)生了抗體-抗原結(jié)合，那么金屬前體溶液流動通過該區(qū)域就 能夠由于與抗體_抗原絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的催化金屬膠體的存在而導(dǎo)致不透明層例如銀層的 形成。不透明層可以包括干擾一個或多個波長的光的投射率的物質(zhì)。在微流體通道中形成 的任何不透明層都可以光學(xué)地檢測，例如通過測量與通過區(qū)域的不包括抗體或抗原的一部 分相比通過反應(yīng)區(qū)域的一部分(例如曲流通道)的透光率的降低來進(jìn)行?？商娲?，因?yàn)樵?檢測區(qū)中正在形成薄膜，因此能夠通過測量作為時間函數(shù)的透光率的變化來獲得信號。與 不形成不透明層的技術(shù)相比，不透明層可以提供測定靈敏度的提高。 圖5A-5F示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的用于進(jìn)行人免疫球蛋白免疫測定的 設(shè)備的圖像，并將在示例部分進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。 盡管主要描述了免疫測定，但是應(yīng)該理解本文中描述的設(shè)備可以用于任意適合的 化學(xué)和/或生物反應(yīng)，并且可以包括例如其他的涉及蛋白質(zhì)或其他生物分子(例如DNA、 RNA、碳水化合物)或非天然存在的分子之間的親合反應(yīng)的固相測定。 而且，盡管本文中描述的很多實(shí)施方式包括使用流體連接器以連接兩個通道或者 通道的兩個部分，但是本文中的實(shí)施方式也包括不使用流體連接器而將樣本引入到微流體 系統(tǒng)中的裝置和方法。例如，在一些實(shí)施方式中，端部開口的流體設(shè)備(也就是只有一端連 接至微流體系統(tǒng)的設(shè)備)可以用于將樣本引入到微流體系統(tǒng)中。 圖6示出了與使用端部開口的用于樣本引入的設(shè)備兼容的微流體設(shè)備的框圖 560。微流體設(shè)備可以包含存儲試劑，并且能夠用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)(例如免疫測 定)。微流體設(shè)備包括與試劑存儲區(qū)域564流體連通的試劑入口 562，試劑存儲區(qū)域564可 以包括例如一個或多個通道和/或一個或多個容器。設(shè)備還可以包括樣本入口 565、樣本 裝載區(qū)域566和反應(yīng)區(qū)域568?？梢园ㄓ糜跈z測樣本中組分的一個或多個區(qū)域的反應(yīng)區(qū) 域可以與廢料區(qū)域570流體連通，并且可以耦聯(lián)至出口 572。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)區(qū)域 568是免疫測定區(qū)域。 圖7A-7D示出了具有圖6中所描述特征的微流體系統(tǒng)的示例。微流體系統(tǒng)590與用于將樣本引入到系統(tǒng)中的端部開口的流體設(shè)備兼容。在圖7A中，流體試劑存儲在試劑存 儲區(qū)域564中而干試劑存儲在反應(yīng)區(qū)域568中。入口 562和565以及出口 572在使用前被 密封。如圖7B中示出的實(shí)施方式所示，樣本入口 565上的密封件可以被剌穿、去除或破壞 以允許將樣本592引入到樣本入口 565中，樣本能夠流入到樣本裝載區(qū)域566中，該樣本裝 載區(qū)域566可以包括空的彎曲通道594。樣本的流動最初可以通過毛細(xì)作用力而發(fā)生?？?選地，密封件可以設(shè)置在樣本入口 565上，并且可以將真空應(yīng)用于出口 572以促使朝向出口 的流體流動(圖7C)。樣本流入到反應(yīng)區(qū)域568中，隨后則是來自試劑存儲區(qū)域564的存儲 流體試劑。如圖7D中所示，在所有的試劑均已通過反應(yīng)區(qū)域后，它們可以被容納在廢料區(qū) 域570中(或者可選地可以經(jīng)由出口離開設(shè)備)。 如本文中所述，可以使用各種設(shè)備例如端部開口的流體設(shè)備和/或流體連接器將 流體(例如樣本)引入到微流體設(shè)備中。盡管在圖8-13中示出了這些設(shè)備的幾種構(gòu)造，但 是應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于這些構(gòu)造，其他的構(gòu)造和/或布置也是可能的。另外，盡管本 文中涉及樣本引入組件(例如端部開口的流體設(shè)備和流體連接器)的描述主要介紹了將樣 本引入到微流體基片，但是這些組件也能夠用于引導(dǎo)任意合適的物質(zhì)，例如試劑(例如緩 沖齊U、增強(qiáng)齊U、兩段式系統(tǒng)的組分)、氣體和顆粒物。 對于在即時檢驗(yàn)設(shè)置中使用的設(shè)備，樣本引入組件可以設(shè)計(jì)成用于保護(hù)使用者避 免職業(yè)病。另外，樣本處理步驟的復(fù)雜度可以被最小化以允許在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室之外使用設(shè)備。 在選擇用于樣本引入組件的具體設(shè)計(jì)時，可以考慮這些因素。 例如端部開口的流體設(shè)備和流體連接器的樣本引入組件可以包括任意合適的物 件，該物件具有設(shè)置在其中的流體路徑。樣本引入組件(以及微流體系統(tǒng)的其他通道)可 以具有一直的或可變的內(nèi)徑，并且可以具有例如大于10比1、大于50比1或大于100比1 的長度-內(nèi)徑比。根據(jù)應(yīng)用，可以使用具有任意直徑的樣本引入組件(或微流體通道)，并 且在很多應(yīng)用中其可以具有例如小于lcm、小于5mm、小于lmm、小于500微米、小于200微 米、小于100微米或小于50微米的內(nèi)徑。具有較大長度-內(nèi)徑比的樣本引入組件(或微流 體通道)可能在可視地指示組件(或微流體通道)中包含的每種流體的量中時有用的。例 如，對具有已知內(nèi)徑的流體設(shè)備或流體連接器中的流體塞的線性測量可給出流體的體積或 相對體積的準(zhǔn)確指示。在一些實(shí)施方式中，樣本引入組件包括管。可以很容易地獲得不同 直徑、長度和材料的管。管可以是柔性的并且可以是半透明或透明的。管中的流體塞可以 被線性測量作為塞的體積的指示。 樣本引入組件，如果是管或其他形狀，可以包括兩個或多個支路或部分，它們可以 彼此之間以及與組件的其余的內(nèi)部部分流體連通。在一些實(shí)施方式中，管可以具有兩個、三 個、四個或更多個可以互連的支路。支路和支路交叉點(diǎn)可以包括閥，或者不包括閥。閥可以 用于臨時性地將一個或多個支路以及包含在其中的任何流體與管的其余部分隔離。
在一些實(shí)施方式中，例如端部開口的流體設(shè)備或流體連接器的樣本引入組件包括 體積控制元件。體積控制元件能夠允許流體填充樣本引入組件的流體路徑的一部分但不是 全部中。體積控制元件能夠用于計(jì)量用于引入到微流體系統(tǒng)中的流體的具體體積。在一個 實(shí)施方式中，體積控制元件是熔塊(frit)，其能夠設(shè)置在樣本引入組件的流體路徑內(nèi)以在 流體達(dá)到特定體積之后停止更多的流體被引入到流體路徑內(nèi)。樣本引入組件中的流體(例 如樣本)的體積能夠由用于引入流體的進(jìn)入點(diǎn)(例如入口)與熔塊之間的流體路徑的體積定義；其余的體積可由空氣占據(jù)。 在另一個實(shí)施方式中，體積控制元件包括一個或多個計(jì)量標(biāo)記，其指示流體被引 入到流體路徑中所應(yīng)該達(dá)到的(一個或多個)點(diǎn)。流體路徑中的流體的體積可以由使用者 加以控制。 而在另一個實(shí)施方式中，體積控制元件包括樣本引入組件內(nèi)的流體路徑的直徑上 的改變(例如變寬)。例如，端部開口的流體設(shè)備或流體連接器可以包括第一端(例如開 口 )、具有第一直徑的流體路徑的第一部分、具有第二直徑的流體路徑的第二部分、然后是 第二端(例如開口)。第二直徑可以大于第一直徑。第一直徑可以有助于通過毛細(xì)作用力 使流體流入到流體路徑中，而第二直徑可以較少有助于(或者不適于)毛細(xì)作用。因此，流 體可以經(jīng)由第一端進(jìn)入流體路徑的第一部分，并且流體可以在其到達(dá)流體路徑的第二部分 時停止進(jìn)入流體路徑。在本實(shí)施方式中，樣本引入組件中的流體(例如樣本)的體積能夠由 流體路徑的第一部分的體積定義；其余的體積(例如流體路徑的第二部分)可由空氣占據(jù)。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道如何確定有助于或者較少有助于毛細(xì)作用的流體路徑的直徑。
在另一個實(shí)施方式中，體積控制元件包括在樣本引入組件的流體路徑內(nèi)的圖案化 表面。例如，樣本引入組件可以包括第一端(例如開口 )、具有第一親水面的流體路徑的第 一部分、具有第二疏水面的流體路徑的第二部分、然后是第二端(例如開口)。第一親水面 能夠經(jīng)由毛細(xì)作用力使親水流體(例如含水流體)流入到流體路徑中，而第二疏水面較少 有助于毛細(xì)作用。因此，流體可以經(jīng)由第一端進(jìn)入流體路徑的第一部分，并且流體可以在其 到達(dá)流體路徑的第二部分時停止進(jìn)入流體路徑。在本實(shí)施方式中，樣本引入組件中的流體 (例如樣本)的體積能夠由流體路徑的第一部分的體積定義；其余的體積(例如流體路徑 的第二部分)可由空氣占據(jù)。在一個特定的實(shí)施方式中，流體路徑的親水部分由抗凝劑(例 如肝素、螯合劑(例如乙二胺四乙酸，EDTA)或檸檬酸鹽)的存在定義，而流體路徑的疏水 部分由抗凝劑的不存在(或一種或多種疏水分子的存在)定義。用于使流體路徑的表面圖 案化的方法和材料是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。 在一些實(shí)施方式中，例如端部開口的流體設(shè)備或流體連接器的樣本引入組件可以 包括例如上述各種體積控制元件的體積控制元件的組合。可以使用任意合適的方法，例如 通過毛細(xì)作用力、應(yīng)用真空、施加正壓以及通過使用閥來填充包括一個或多個體積控制元 件的樣本引入組件。 如下文中更加詳細(xì)介紹的那樣，可以使用各種方法將樣本引入組件連接至基片。 例如，樣本引入組件和/或基片可以包括以下的一個或多個壓力裝配件、摩擦裝配件、螺 紋連接件(例如螺紋裝配件)、卡合裝配件、粘合裝配件、夾子、磁性連接件或者其他合適的 耦聯(lián)機(jī)構(gòu)。 圖8A示出了端部開口的毛細(xì)管700(例如端部開口的流體設(shè)備)的一個示例，其 能夠用于將樣本引入到設(shè)備的入口 (例如圖7A中的樣本入口 565)中。管700可以具有開 口端704(例如用于插入到設(shè)備的入口中)；端部702可以開口或封閉。如圖8B中所示，毛 細(xì)管710也可以用作流體連接器以例如結(jié)合圖3所述連接微流體系統(tǒng)的兩個通道(或通道 的各部分)。管710可以包括開口端712和714。彎曲以形成"U"形的毛細(xì)管的使用是能 夠用于連接兩個通道(或通道的各部分)的多種可能設(shè)備中的一種。 圖8A和8B中的設(shè)備能夠由任意合適的材料(例如聚合物或陶瓷)制成并且可以是剛性或柔性的。這些材料的非限制性示例包括玻璃、水晶、硅、聚四氟乙烯(特氟綸)、聚 乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯(聚二甲基硅氧烷)、P匿A、聚苯乙烯、環(huán)烯烴共聚物(C0C)和環(huán)烯 烴聚合物(C0P)。在其中管由柔性材料制成的某些實(shí)施方式中，管可以放置在由足夠剛性 的材料制成的固定器中以將管保持在其最終形狀。例如，如圖8C中示出的實(shí)施方式所示， 管720可以安置在固定器730的凹槽732中以保持管的形狀?？蛇x地，蓋子734可以用于 蓋住固定器并且可以例如通過密封、膠合、結(jié)合、使用粘合劑或者通過機(jī)械附接(例如夾持 到固定器中)而聯(lián)接至固定器。在其他的實(shí)施方式中，取代將管安置在凹槽中，固定器可以 包括用于固定管的凸起特征(例如夾子)。端部722和724可以露出以允許連接到微流體 系統(tǒng)的一個或多個通道(圖8D)。 在另一個實(shí)施方式中，端部開口的流體設(shè)備(例如毛細(xì)管)或者流體連接器的一 部分可以由輻射敏感材料例如在暴露于熱或紫外光時硬化的柔性塑料制成。在將設(shè)備折疊 或彎曲成期望形狀(例如"U"形)后，暴露于適當(dāng)?shù)妮椛渲屑纯墒姑?xì)管保持其新形狀。
在另一個實(shí)施方式中，取代將直的毛細(xì)管彎曲以形成U形設(shè)計(jì)，端部開口的流體 設(shè)備或流體連接器可以直接制造成其最終形狀。 一個示例包括由玻璃吹制為彎曲形狀的毛 細(xì)管，其能夠允許將樣本裝載到微流體設(shè)備上和/或通道之間或通道的各部分之間的流體 連接。也可以使用其他的加工技術(shù)和材料，包括注模或擠塑。 如圖9A-9F中示出的實(shí)施方式所示，具有中空的長形體積(例如微通道804)的整 體式設(shè)備800和830可以用作流體連接器。所述設(shè)備可以是剛性的(例如用于避免用戶彎 曲毛細(xì)管的要求)，并且可以可選地包括手柄用于簡單的操作(例如圖9B中所示的豎直手 柄810或圖9E中所示的側(cè)部手柄812)。在這樣的實(shí)施方式中，U形毛細(xì)管的管的環(huán)路可以 由在基片816中形成的具有任意合適尺寸的微通道804代替。微通道的尺寸可以進(jìn)行調(diào)節(jié) 以容納較廣范圍體積的流體(例如1-1000 iiL)。這樣的設(shè)備可以完全裝滿流體(例如樣 本)或者可以部分地填充有流體(例如使用體積控制元件以計(jì)量流體路徑中的流體的量)。 而且，微通道的尺寸也可以選擇成用于允許利用毛細(xì)作用力將流體引入通道中，或者可替 代地，流體可以利用真空被吸入。 通道可以由蓋子(例如蓋子820和822)蓋住，蓋子可以是例如塊體、粘貼膜或膠 帶。圖9A-9C中表示的設(shè)備可能需要在蓋子820和基片816之間的結(jié)合步驟(例如通過使 用粘合劑)。在一些實(shí)施方式中，這樣的幾何步驟可以通過在設(shè)備的表面上應(yīng)用例如粘貼膜 (或膠帶)的蓋子822來避免(圖9D-9F)。 如圖9A和9D中所示，設(shè)備800和830可以包括進(jìn)出端口 806和808(例如入口和 出口 )，其能夠允許流體被引入到流體路徑中和/或使微流體系統(tǒng)的通道(或通道的各部 分)之間能夠流體連通。進(jìn)出端口可以具有任意合適的形狀以允許形成對微流體系統(tǒng)的端 口的緊密密封。如圖9中示出的實(shí)施方式所示，端口可以具有與微流體設(shè)備的錐形孔互補(bǔ) 的錐形形狀。 在一些實(shí)施方式中，一旦流體連接器連接至微流體設(shè)備(例如圖1、3和4中示出 的設(shè)備)，就對設(shè)備的出口施加真空以引起系統(tǒng)中的流體流動。在這些實(shí)施方式中，真空可 以加強(qiáng)互補(bǔ)端口之間的密封質(zhì)量。 圖IOA和10B中示出了流體連接器的另一個示例。在圖IOA和IOB示出的實(shí)施 方式中，流體連接器852是通過組裝兩個部分850制備的。流體連接器852示出了在剛性
21基片858內(nèi)實(shí)現(xiàn)的流體路徑855，不過在其他的實(shí)施方式中，任意的幾何形狀都可以使用， 包括彎曲通道的構(gòu)造。入口 862和出口 864可以是錐形突起865的一部分以與微流體片的 錐形孔一起形成氣密密封。如下文中更加詳細(xì)描述的那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精密的連接系統(tǒng)， 例如卡合機(jī)構(gòu)或非錐形裝配件。如果需要，流體連接器能夠優(yōu)化成以允許使用者簡便操作 (包括在設(shè)計(jì)中添加手柄)。 在本文所述的一些實(shí)施方式中，通過將流體連接器的端口插入位于基片的(一個 或多個)微通道正上方的進(jìn)出孔中，來將流體連接器連接至微流體設(shè)備(例如包含設(shè)置在 其中的微流體通道的基片)。結(jié)果，流體連接器的流體路徑可以處在垂直于基片的微通道平 面的平面中，如圖IIA中所示。但是，在一些應(yīng)用中，有利的是將流體連接器安置在與微通 道網(wǎng)絡(luò)相同的平面中(例如使用側(cè)面連接)。這種構(gòu)造的一個優(yōu)點(diǎn)可以是使能夠用于觀察 微流體設(shè)備(例如用于高度平行的測定)的面積最大化。另一個優(yōu)點(diǎn)可以是允許大量設(shè)備 彼此堆疊在各自上方，同時允許每個設(shè)備都能夠接通于流體分配器或其他儀器，這樣就能 夠節(jié)省儀器中的存儲空間。在這樣的實(shí)施方式中，流體連接器872可以連接至基片880的 端部部分876。在其他情況下，流體連接器可以以90到180度之間或0到90度之間的角度 連接至基片。因此，本文中描述的流體連接器可以用任意合適的構(gòu)造連接至基片。
在流體連接器與微流體基片之間形成良好(例如流體緊密)的密封的可靠性和簡 便性對于在即時檢驗(yàn)設(shè)置中使用的設(shè)備來說是設(shè)備的一個關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方面。在這方面，流 體連接器或基片自身可以包括附加特征以幫助使用者將設(shè)備插到微流體基片上或插入到 微流體基片中。例如，在一個實(shí)施方式中，流體連接器包括與基片的特征互補(bǔ)的至少一個非 流體特征，以在聯(lián)接后即形成流體連接器與基片之間的非流體連接。非流體互補(bǔ)特征可以 是例如流體連接器的突起特征以及微流體基片的相應(yīng)互補(bǔ)空腔，其能夠幫助使用者將流體 連接器與基片對齊。而且，這些引導(dǎo)特征還能夠幫助將設(shè)備保持在適當(dāng)位置。在其他情況 中，基片包括與流體連接器的空腔互補(bǔ)的突起特征。在另一個實(shí)施方式中，設(shè)備包括對齊元 件，該對齊元件與基片相關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造和布置成用于與流體連接器接合并由此將連接器安 置在處于相對于基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造。這些以及其他特征的示例將在下文中進(jìn)行更加詳 細(xì)的描述。 圖12A-12E示出了能夠通過將兩個組件卡合在一起以形成連接從而將流體連接 器聯(lián)接至微流體基片的實(shí)施方式。這種構(gòu)造可能對于涉及即時診斷的應(yīng)用是特別有用的， 原因在于卡合機(jī)構(gòu)可以使組件之間能夠很好的密封，并且可以降低使用者錯誤處理診斷測 試的幾率。使用者在將流體連接器卡合到基片中時所體驗(yàn)到的噪聲和/或感覺可以用作用 于成功聯(lián)接組件的引導(dǎo)或控制。 如圖12A中所示，流體連接器900可以包括兩個相同的第一部分910(只示出了一 個)，當(dāng)將兩個一半彼此抵靠地閉合后即形成流體路徑912。在其他情況中，流體連接器包 括單個一體件，其包含設(shè)置在其中的流體路徑912。流體路徑的端部部分916和918 (例如 入口和出口 )可以經(jīng)由特征922和924聯(lián)接至微流體基片(未示出)，特征922和924可以 與基片的特征互補(bǔ)。流體連接器還可以包括用于插入夾子934的開口 930。夾子可以包括 兩個或多個卡合特征(例如鋸齒)936和938 ;這些特征可以由任意合適的材料(例如聚合 物)制成并且可以由與夾子和/或基片相同或不同的材料制成。特征938可以用于將夾子 連接至第一部分910，而特征936可以用于將夾子連接至微流體基片。這種特征可以允許將
22夾子不可逆地聯(lián)接至流體連接器和/或基片。圖12B示出了夾子的放大視圖。在其他的實(shí) 施方式中，流體連接器可以制造成具有卡合特征，其可以直接是910的一部分；例如，流體 連接器可以包括特征936而不使用夾子934(未示出)。 如圖12C中示出的實(shí)施方式所示，一旦夾子插入到開口 930中(例如當(dāng)特征938 碰到開口 930-B時)，夾子即可聯(lián)接至流體連接器的部分910。同樣，如圖12D中所示，流體 連接器可以插入到微流體基片940的一部分中以使流體連接器聯(lián)接到基片(圖9E)。卡合 特征能夠?qū)⒘黧w連接器引導(dǎo)到微流體基片中的正確位置。如下文中更加詳細(xì)介紹的那樣， 流體連接器到基片的聯(lián)接可以是可逆的或者不可逆的。該聯(lián)接能夠使基片的在位置942處 的第一通道與基片的在位置944處的第二通道(或第一通道的一部分)之間經(jīng)由流體路徑 912流體連通。如本文中所述，流體連接器可以在聯(lián)接之前或之后被裝入樣本(例如通過端 部部分916或918)。 作為結(jié)合圖12A-12E描述的卡合機(jī)構(gòu)的一種替代，可以使用如圖13中所示的拉鏈 式機(jī)構(gòu)將流體連接器聯(lián)接至微流體基片。圖13中示出了包括特征956(例如突起)的組件 955，該特征956與部分960互補(bǔ)，部分960包括特征962 (例如凹口 )。組件955可以是流 體連接器的一部分而部分960可以是微流體基片的一部分。在一些情況中，組件955包括 設(shè)置在其中的流體路徑958。 盡管參照流體連接器和基片描述了用于連接裝置和基片的特征，例如在圖9、10、 12和13中示出的那些特征，但是這些特征也可以用于連接設(shè)備的其他裝置。例如，這些特 征可以用于連接例如端部開口的流體設(shè)備的組件與基片、基片與蓋子和/或設(shè)備的多個基 片層。 在本文中描述的涉及包括與基片的特征互補(bǔ)的至少一個特征的裝置(例如流體 連接器)的實(shí)施方式中，這些特征可以設(shè)計(jì)成用于形成裝置與基片之間的可逆連接。這樣 的實(shí)施方式可能對于例如可重復(fù)使用的設(shè)備是有用的。在其他的實(shí)施方式中，這些互補(bǔ)特 征形成裝置與基片之間的不可逆連接。不可逆連接可以使裝置和基片一體地連接。當(dāng)在本 文中使用時，術(shù)語"一體地連接"，在涉及兩個或多個對象時，是指對象在正常使用的過程中 不會變得彼此分開，例如不能被手動分開；分開至少需要使用工具，和/或通過對組件中的 至少一個造成損壞，例如通過破壞、剌穿或分離用粘合劑或工具緊固在一起的組件才能實(shí) 現(xiàn)。包括形成不可逆連接的特征的設(shè)備可能對于例如一次性(例如可棄)設(shè)備是有用的。 這樣的設(shè)備可以形成不可逆連接，使得使用者在連接之后就不能干擾在設(shè)備中進(jìn)行的化學(xué) 和/或生物反應(yīng)。 圖12和圖13中示出的示例在流體連接器與微流體基片之間包括多于兩個的連接 (例如流體或非流體連接)。這種特性可能是有用的，原因在于額外的連接(例如非流體連 接)點(diǎn)能夠增加聯(lián)接抵抗機(jī)械應(yīng)力(例如由于使用者的處理產(chǎn)生的)和沖擊(例如設(shè)備的 錯誤使用引起的)的穩(wěn)定性。另外，每一個額外的聯(lián)接點(diǎn)都能夠增加流體連接器與基片之 間的接觸面積，而與形成流體連接器與基片之間的流體密封相關(guān)聯(lián)的面積仍然可以保持不 變?？商娲兀粋€非流體聯(lián)接可能足以產(chǎn)生良好的密封性能。 盡管本文中描述的很多實(shí)施方式都包括具有單個流體路徑的樣本引入組件(例 如流體連接器)，但是應(yīng)該理解樣本引入組件可以包括多于一個的流體路徑和/或分支的 流體路徑。例如，如圖12E中示出的實(shí)施方式所示，流體連接器900可以可選地包括第二流體路徑946，其將入口 947連接至流動路徑912。這種設(shè)計(jì)能夠允許例如在流體連接器900 已經(jīng)連接至基片之后經(jīng)由入口 947和第二路徑946將流體引入到流體流動路徑912中?？?替代地，流體可以在流體連接器與基片連接之前經(jīng)由入口 947被引入到體路徑912中。
另外，樣本引入組件例如本文中描述的流體連接器可以包括一個或多個用于接收 來自生物實(shí)體的流體樣本的采樣元件。采樣元件可以是例如針或藥簽的形式。采樣元件可 以可逆地或不可逆地聯(lián)接至樣本引入組件。在一些情況中，采樣元件能夠剌破生物部分。例 如，如圖12E中示出的實(shí)施方式所示，流體連接器900可以包括(已消毒的)采樣元件948， 例如中空的具有尖端的形式(例如針)，其可以用于剌破例如人體皮膚的部分。這種構(gòu)造 能夠允許采樣元件從生物部分接收流體樣本，并且能夠?qū)⒘黧w從生物實(shí)體輸送至流體路徑 912(例如通過毛細(xì)作用力)。在流體已經(jīng)被引入到入口 947中之后，可例如利用組件949 封閉第二流體路徑946，組件949可以具有與流體路徑946互補(bǔ)的形狀。這種封閉能夠防止 流體再次進(jìn)入第二流體路徑以使得只有一個流體路徑用于流動。這種布置還可以防止使用 者進(jìn)一步暴露于采樣元件948。 在另一個實(shí)施方式中，組件949(可選地包含流體路徑)能夠用于獲取樣本，并且 在組件插入到第二流體路徑946中之后，樣本即可從組件輸送至流體路徑912。在某些實(shí)施 方式中，組件的插入防止流體再次進(jìn)入第二流體路徑以使得只有一個流體路徑用于流動。
在一些實(shí)施方式中，樣本引入組件包括直接聯(lián)接至主流體路徑的采樣元件。例如， 在圖10示出的實(shí)施方式中，可以與微流體基片的特征互補(bǔ)的錐形突起865可以在端部包括 能夠允許剌破生物部分的采樣元件。采樣元件也可以作為端部開口的流體設(shè)備(例如圖8A 中所示)的一部分和/或本文中描述的其他流體連接器(例如圖8B)的一部分。
本文中描述的設(shè)備可以可選地包括與基片相關(guān)聯(lián)的對齊元件。對齊元件可以構(gòu)造 和布置成用以與流體連接器接合并由此將流體連接器安置在相對于基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu) 造。如圖14A和圖14B中示出的實(shí)施方式所示，設(shè)備964可以包括基片966、流體連接器968 和對齊元件980?；?66可以包括微流體系統(tǒng)，例如本文中描述的譬如在圖1-7、11、17-18 中示出的微流體系統(tǒng)。微流體系統(tǒng)可以至少包括例如第一微流體通道和第二微流體通道， 第一微流體通道包括入口和出口 ，第二微流體通道包括入口和出口 (未示出)。流體連接器 968，可以具有如本文中所述的構(gòu)造并且可以構(gòu)造成用于與到基片的連接相匹配。流體連接 器可以包括流體路徑970，流體路徑970具有流體路徑入口 972和流體路徑出口 974。在將 流體連接器連通至基片后，流體路徑入口可以連接至基片的第一微流體通道的出口，流體 路徑出口 974可以連接至基片的第二微流體通道的入口。這種連接可以造成基片的第一和 第二微流體通道之間的流體連通。 如圖14A和14B中示出的實(shí)施方式所示，設(shè)備可以包括與基片相關(guān)聯(lián)并大致垂直 于基片延伸的對齊元件980。例如，當(dāng)基片966(以及第一和第二微流體通道)大體位于在 箭頭975和977之間定義的平面中時，對齊元件980大體垂直于基片在由箭頭975和976 定義的平面中延伸。在其他的實(shí)施方式中，對齊元件可以幾乎平行于基片延伸。
如圖所示，對齊元件980包括空腔981，空腔981構(gòu)造和成用以接收和接合流體連 接器并由此將連接器安置在相對于基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造。空腔可以具有例如至少O. 5cm、 至少lcm、至少1. 5cm、至少2cm或者至少3cm的深度(例如在流體連接器和對齊元件接合 之后從流體路徑入口和/或流體路徑出口的位置量起)。空腔可以具有類似于或等于流體連接器高度的深度。空腔不一定必須要包圍流體連接器的所有側(cè)面，只要它構(gòu)造和布置成 用以接收和接合流體連接器并由此將連接器安置在相對于基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造即可。
在一些實(shí)施方式中，對齊元件和流體連接器的構(gòu)造可以適合用于允許通過滑動運(yùn) 動將流體連接器插入到對齊元件中。例如，在將流體連接器插入到對齊元件中時，流體連接 器可以抵靠對齊元件的一個或多個表面滑動。 對齊元件可以具有用于接合流體連接器的任意合適的構(gòu)造。在一些實(shí)施方式中， 對齊元件(或?qū)R元件的空腔)可以在接合之后與流體連接器的1個、2個、3個、4個或更 多個表面例如表面984、985、986和/或987相接觸。對齊元件的與流體連接器接觸的一個 或多個表面可以從基片例如沿在箭頭976和977之間定義的平面、在箭頭976和975之間 定義的平面以及在這兩者之間定義的平面延伸。 另外，對齊元件的全部或一部分可以具有例如可能大于或等于基片的厚度979的 至少1倍、2倍、3倍、4倍、5倍等倍數(shù)的高度、厚度或深度(例如用于插入流體連接器)。對 齊元件可以具有例如至少0. 5cm、至少lcm、至少1. 5cm、至少2cm或者至少3cm的高度或厚 度(例如在流體連接器和對齊元件接合之后從流體路徑入口和/或流體路徑出口的位置量 起)。在一些實(shí)施方式中，對齊元件的更大的高度/厚度可以允許進(jìn)一步穩(wěn)定和/或引導(dǎo)流 體連接器進(jìn)入到對齊元件中。尺寸可以改變并且可以取決于多種因素，例如流體連接器和 基片的尺寸。 可選地，對齊元件可以包括可以接合流體連接器的一部分的一個或多個接合組 件。圖14A示出了具有接合組件982的流體連接器。接合組件可以具有例如在流體連接器 和對齊元件接合之后從流體路徑入口和/或流體路徑出口的位置量起的至少0. 5cm、至少 lcm、至少1. 5cm或者至少2cm的高度。 在一些情況下，對齊元件包括與流體連接器的接合組件互補(bǔ)的接合組件。接合組 件可以包括例如凹槽或其他凹口 、突起(例如圖13中所示)和/或例如0形環(huán)的至少能夠 部分變形的機(jī)構(gòu)。應(yīng)該理解，接合組件可以具有任意合適的形狀和/或形式。在一些情況 下，接合組件在對齊元件接收流體組件之后(例如在流體組件插入到對齊元件中之后)和 /或在計(jì)劃使用設(shè)備的過程中對流體連接器相對于基片和/或?qū)R元件的運(yùn)動形成很大的 阻力。例如，將流體連接器968插入到對齊元件980的空腔中的單個動作可造成流體連接 器的接合組件和對齊元件互相作用，由此對流體連接器相對于基片和/或?qū)R元件的運(yùn)動 形成很大的阻力。因此，在某些實(shí)施方式中，不需要單獨(dú)的夾具或其他緊固機(jī)構(gòu)和/或用于 緊固的輔助步驟。 在一些實(shí)施方式中，接合組件使得流體連接器一體地連接至對齊元件。在一個特 定的實(shí)施方式中，接合組件是可以夾入到對齊元件(或流體連接器)的特征中的卡合特征。 在一些實(shí)施方式中，這些以及其他的特征能夠允許流體連接器不可逆地聯(lián)接(或一體地聯(lián) 接)至對齊元件和/或基片。在其他情況下，對齊元件和流體連接器設(shè)計(jì)為可逆地彼此聯(lián) 接。因此，接合組件可以有助于在流體連接器和基片連接后將流體連接器和基片接合成相 對于基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造。 在一些實(shí)施方式中，對齊元件的空腔和/或接合表面的構(gòu)造使得流體連接器的流 體路徑大致垂直于基片(并且因此大致垂直于基片內(nèi)的微流體通道)。例如，如圖14A和 14B中所示，流體路徑970大致垂直于基片處于由箭頭975和976定義的平面中。在其他的
25實(shí)施方式中，流體連接器的流體路徑處于相對于基片成90到180度之間或0到90度之間 的角度。 盡管圖14A和14B示出位于基片的一端的對齊元件980，但是在其他實(shí)施方式中， 對齊組件可以沿基片的長度L例如朝向基片的相對端延伸。例如，對齊組件可以是其長度 和寬度與基片的長度和寬度類似的塊體，但是可以包括流體連接器將插入到其中的空腔。 而且，盡管圖14A和14B示出了兩個組件的形式的對齊元件980，但是在一些實(shí)施方式中對 齊元件可以是單個組件的形式。在其他的實(shí)施方式中，對齊元件是多于兩個組件的形式。
在一些實(shí)施方式中，對齊元件和基片是單片材料的形式，其在一些情況下用一個 步驟例如通過注模來制成。例如，如圖15A和15B中的示范性實(shí)施方式所示，對齊元件990 可以是包含微流體系統(tǒng)的基片991的一部分。 作為對比，如圖16A和16B中的示例性實(shí)施方式所示，包括微流體系統(tǒng)的基片992 和對齊元件994是分開的部件，它們在使用之前能夠結(jié)合在一起。對齊元件和基片可以通 過將夾子934插入到基片的一部分中而連接，例如結(jié)合圖12A和12B描述的那樣。該連接 可以在使用者使用該設(shè)備之前進(jìn)行。在其他的情況中，使用者可以將對齊元件插入到基片 中，然后將流體連接器插入到對齊元件中?？商娲?，使用者可以將流體連接器插入到對齊 元件中，然后將對齊元件插入到基片中。 圖14和15還示出了包括接合組件983的對齊元件，接合組件983與流體連接器 的接合組件982接合。設(shè)備可以構(gòu)造成使流體連接器969能夠沿箭頭978的方向插入到對 齊元件中，同時防止或禁止在插入后流體組件從對齊元件中移除(例如沿箭頭978的相反 方向)。 應(yīng)該理解對齊元件可以與本文中描述的其他特征相組合。例如，對齊元件可以與 包括至少一個與基片的特征互補(bǔ)的非流體特征的流體連接器相關(guān)聯(lián)，以在聯(lián)接后即形成流 體連接器與基片之間的非流體連接，例如結(jié)合圖1和圖12描述的那樣。
使用具有流體連接器的微流體設(shè)備有若干優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)在設(shè)備中進(jìn)行化學(xué)和/ 或生物反應(yīng)(例如免疫測定)時更有優(yōu)勢。因此，本文中描述的設(shè)備可以具有一個或多個 優(yōu)點(diǎn)，例如(a)使用少量的樣本，只有很少的或者是沒有樣本浪費(fèi)，(b)存儲在設(shè)備中的化 學(xué)和/或生物試劑的長期穩(wěn)定性，(c)減少了存儲試劑之間和/或樣本與試劑之間的交叉 污染，(d)樣本計(jì)量，(e)對于未經(jīng)訓(xùn)練的使用者易于使用，用于將樣本引入到設(shè)備中，(f) 有效混合試劑，和(g)測定的可靠性。在一些實(shí)施方式中，設(shè)備具有以上列舉的所有優(yōu)點(diǎn)。
能夠使用少量的樣本而只有很少的或者是沒有樣本浪費(fèi)是因?yàn)榱黧w連接器(以 及端部開口的流通設(shè)備)能夠設(shè)計(jì)為具有與用于進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)所需的樣本體積 相匹配的內(nèi)部體積。這能夠降低系統(tǒng)中的死體積的量?？蛇x地，如上所述，流體連接器和端 部開口的流體設(shè)備可以包括一個或多個體積控制元件以允許收集特定體積的樣本。
本文中描述的設(shè)備可以用于即時檢驗(yàn)用途，并且在首次使用之前幾個月(或幾 年)進(jìn)行生產(chǎn)。在一些需要在首次使用之前在設(shè)備中存儲組分的實(shí)施方式中，重要的是在 生產(chǎn)時引入的所有生物分子和試劑都要長時間保持穩(wěn)定。例如，在反應(yīng)區(qū)域中，捕捉抗體可 以物理吸附至微通道的表面，并且可以利用穩(wěn)定劑(例如海藻糖)穩(wěn)定在干體形式。
先前已經(jīng)論證過以通過氣隙分開的流體塞的形式存儲試劑可以長時間保持穩(wěn)定 (例如，參見2005年1月26日提交的公開號為W02005/072858(國際專利申請?zhí)枮镻CT/US2005/003514)、名稱為"Fluid Delivery System and Method"的國際專利申請，通過引 用將其全部內(nèi)容并入本文)。 液體試劑和干試劑都可以存儲在單個微流體基片上。如本文中所述，在一些實(shí)施 方式中，包含液體試劑的通道不與包含干試劑的通道流體連通，原因在于根據(jù)特定的環(huán)境 (例如存儲)條件，如果包含試劑的通道彼此之間流體連通，那么水汽的傳輸就會導(dǎo)致濕試 劑變干以及干分子發(fā)生水合。這會影響在某些設(shè)備上存儲的所有試劑的長期穩(wěn)定性。涉及 使用包括物理分開(例如在不同通道中)并且不與濕試劑流體連通的干試劑的流體連接器 和微流體基片的系統(tǒng)能夠允許只在使用微流體設(shè)備時才流體連通。這種構(gòu)造能夠增強(qiáng)用于 長期存儲的試劑的穩(wěn)定性。但是，在其他的實(shí)施方式中，液體試劑和干試劑可以彼此之間流 體連通地存儲(例如，用于短期存儲)。 本文中描述的微流體設(shè)備的另一個優(yōu)點(diǎn)可以是減少了存儲試劑之間和/或樣本 與試劑之間的交叉污染。在某些實(shí)施方式中，交叉污染可能會在微流體通道之間的相交點(diǎn) 處發(fā)生，試劑塞在相交點(diǎn)處會被絆住。這些試劑會污染隨后流過同一相交點(diǎn)的試劑。使用 流體連接器能夠大大地簡化微通道網(wǎng)絡(luò)，減少或消除設(shè)備上(一個或多個)相交點(diǎn)的數(shù)量， 因此減少或消除任意可能的交叉污染問題。 樣本計(jì)量是很多微流體應(yīng)用的另一個重要的要求。通常這在片外進(jìn)行的，準(zhǔn)確的 樣本體積被裝載到片上，希望全部的體積都將流到設(shè)備內(nèi)部。通過本文中描述的流體連接
器，能夠準(zhǔn)確地測量能夠被引入到微流體設(shè)備內(nèi)部的樣本的體積，并且全部體積的樣本能 夠被送至設(shè)備的反應(yīng)區(qū)域。 如本文中所述，樣本引入組件(例如流體連接器和端部開口的流體設(shè)備)的幾種 設(shè)計(jì)可以由未經(jīng)訓(xùn)練的使用者使用(例如參見結(jié)合圖8-16描述的實(shí)施方式)。這些組件可 以設(shè)計(jì)為便于樣本裝載過程并允許流體連接器到微流體基片的簡單聯(lián)接。這樣的設(shè)備可能 在未經(jīng)訓(xùn)練的使用者進(jìn)行即時檢驗(yàn)設(shè)置時是特別有用的。 本文中描述的系統(tǒng)和方法的另一個優(yōu)點(diǎn)可包括在設(shè)備上試劑的有效混合。有效混 合的示例已經(jīng)結(jié)合基于借助催化劑(例如貴金屬)通過還原劑(例如氫醌)還原銀離子 的銀加強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)在本文中進(jìn)行了描述。在涉及免疫測定的實(shí)施方式中，第二抗體可以用 金膠體(催化劑)標(biāo)記。在存在銀離子和氫醌的混合物的情況下，可在金膠體表面形成多 個銀層，增大膠體的尺寸。在大約10分鐘的增強(qiáng)之后，膠體的尺寸可以增加例如大約1000 倍，在表面上會生成銀顆粒，這可以通過光學(xué)裝置觀察到。為了獲得良好的增強(qiáng)結(jié)果(例如 在背景很少增強(qiáng)下的大的信號增強(qiáng))，增強(qiáng)劑可以分開存放，例如存放在分開的通道或容器 中，并且只在剛好使用之前混合。在微流體設(shè)備中，通道的截面尺寸可以很小并且流動可以 分層，也就是說混合主要通過擴(kuò)散發(fā)生，這典型地是效率低的和緩慢的。但是，試劑流動的 分層特性可能在行進(jìn)通過流體連接器的流體路徑時被降低，原因在于流體路徑可能具有比 基片的微通道的橫截面尺寸更大的截面尺寸(并因此具有更大的體積)。由此，在某些實(shí) 施方式中，每個流體連接器都可以用作混雜的混合器并能夠顯著改善兩種或多種試劑的混 合。在上述的示例中，該混合能夠提高增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)的再現(xiàn)性。 在本文描述的一些實(shí)施方式中，微流體設(shè)備只包括在使用時(例如在流體連接器 和基片聯(lián)接之后)具有例如少于5個、4個、3個、2個或1個通道相交點(diǎn)的單個互連通道。 基于具有最少相交點(diǎn)或沒有相交點(diǎn)的單個通道的布局可能是可靠的，因?yàn)閷τ谌魏瘟黧w都
27只有一個可能的流動路徑以行進(jìn)通過微流體片。在這些構(gòu)造中，將在設(shè)備中進(jìn)行的化學(xué)和/ 或生物反應(yīng)的可靠性與具有很多相交點(diǎn)的設(shè)計(jì)相比得到了大大的改善。發(fā)生這種改善是因 為在每一個相交點(diǎn)(例如3向或更多向的相交點(diǎn))處，流體都有可能進(jìn)入錯誤的通道。在 沒有通道相交點(diǎn)的情況下裝載樣本的能力能夠消除流體進(jìn)入錯誤通道的風(fēng)險。因?yàn)橄嘟稽c(diǎn) 可能代表了在產(chǎn)品研發(fā)中必須考慮的一個風(fēng)險因素，所以必須建立(片內(nèi)或基于外部檢測 的)控制以確保在每一個相交點(diǎn)的正確的流體行為。在本文描述的某些實(shí)施方式中，對于 這種附加控制的需求能夠減輕。 如上所述，可以使用各種方法將試劑存儲在微流體設(shè)備中。這些方法可至少部分 地取決于試劑被存儲的形式(例如干體或濕體)、微流體系統(tǒng)內(nèi)的通道的構(gòu)造(例如通道是 互連的還是不連接的)、存儲時間的長度和/或具體應(yīng)用。 返回參照圖2，在一些實(shí)施方式中，第一試劑(或第一組試劑)安置在形成于基片 中的第一通道中，例如在試劑存儲區(qū)域64的通道或容器中。第二試劑(或第二組試劑)可 以安置在形成于基片中的第二通道中，例如在免疫測定區(qū)域68的通道或容器中。在一些情 況下，第一和第二通道在安置試劑的過程中彼此之間并不流體連通?？赏ㄟ^首先讓試劑在 通道中流動然后密封通道的任何(一個或多個)入口和/或(一個或多個)出口來將第一 和/或第二試劑安置在它們各自的通道中。 第一和/或第二試劑可以在被安置在它們各自的通道中之后被顯著地改變。例 如，在一些情況下，第一和/或第二試劑在讓(一種或多種)試劑在通道中流動之后被進(jìn)行 干燥?？蛇x地，干試劑可以用第三試劑(例如封閉劑)處理，該第三試劑可以例如減少在進(jìn) 行測定過程中的非專性吸附。(一種或多種)干試劑可以通過密封微流體通道的一個或多 個入口和/或出口而存儲在通道中。 在一些示例中，在完成微流體通道系統(tǒng)的制造之前就將試劑安置在通道中。如果 例如設(shè)計(jì)為具有封閉式通道的系統(tǒng)還有尚未完全封閉的通道，那么微流體通道系統(tǒng)就沒有 完成。如果通道的至少一個部分具有完全封閉的截面，或者如果整個通道沿其整個長度在 除了其(一個或多個)入口和/或(一個或多個)開口之外被完全封閉，那么該通道就是 封閉的。 在一些實(shí)施方式中，通過將一滴試劑放置在檢測區(qū)(例如圖3中的檢測區(qū)162、 164、166和168)，來將一種或多種試劑放置在基片的檢測區(qū)上。基片可以由疏水材料制成， 疏水材料能夠防止含水試劑在相鄰檢測區(qū)上擴(kuò)展。檢測區(qū)處的試劑可以被干燥，并且可以 將蓋子放置在基片附近以完成通道系統(tǒng)的制造。隨后，通道的所有(一個或多個)入口和 /或(一個或多個)出口均可被密封。 在另一實(shí)施方式中，一種或多種試劑被安置(例如圖案化)在蓋子上，然后蓋子用 于封閉形成在基片中的微流體通道系統(tǒng)。蓋子上的試劑可以與微流體系統(tǒng)內(nèi)的某些區(qū)域?qū)?齊。例如，在一個特定的實(shí)施方式中，試劑(例如抗體)被圖案化成與圖3中的檢測區(qū)162、 164、166和168相匹配的布置(例如形狀和尺寸)。試劑可以被干燥，然后蓋子可以抵靠基 片密封以使試劑安置在微流體系統(tǒng)的檢測區(qū)中。蓋子可以是(例如在基片上制備的)例如 生物兼容的粘合劑，并且可以由聚合物(例如PE、C0C、PVC)或無機(jī)材料制成。對于一些應(yīng) 用，蓋子的材料和尺寸選擇為使得蓋子基本上不能讓水汽透過。在其他的實(shí)施方式中，蓋子 可以是非粘性的，但是可以通過直接應(yīng)用熱、激光能量或超聲能量而熱結(jié)合至微流體基片。在將試劑引入到設(shè)備中之后，通道的任何(一個或多個)入口和/或(一個或多個)出口都 可以被密封(例如通過在(一個或多個)入口和/或(一個或多個)出口上放置粘合劑)。
在系統(tǒng)的通道已經(jīng)被完全蓋住之后，濕試劑典型地存儲在微流體系統(tǒng)中。將要存 儲在系統(tǒng)中的流體試劑可以被引入到通道的入口中，并且在用流體至少部分地填充通道之 后，即可密封通道的(一個或多個)入口和/或(一個或多個)出口以用于例如保留流體 和避免來自外部來源的污染。 在一些情況中，將要存儲在微流體系統(tǒng)中的一種或多種流體被從容器(例如盒、 管或流體連接器)傳送至微流體系統(tǒng)。容器可以包含例如兩種或多種不同的流體，它們 被與兩者均不能融合的第三流體分開。容器中可以包含任意數(shù)量的不同流體。例如，在一 個實(shí)施方式中，容器是管，該管包括試劑溶液塞，隨后是氣塞，然后是清洗溶液塞。附加的 氣塞可以將第一清洗溶液塞與第二清洗溶液塞分開。流體塞可以保持它們在管中的相對 位置，并且可以通過中間的氣塞而被防止彼此接觸。用于將流體輸送到微流體系統(tǒng)的裝 置和方法在2005年1月26日提交的、公開號為W02005/072858(國際專利申請?zhí)枮镻CT/ US2005/003514)且名稱為"Fluid Delivery System and Method"的國際專利申請中進(jìn)行 了更加詳細(xì)的描述，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。 使用包含以線性順序排列的流體塞的容器能夠允許按照特定的順序?qū)⒘黧w從容 器引入到微流體系統(tǒng)。這些流體然后可以以特定的順序存儲在微流體系統(tǒng)中(例如在試劑 存儲區(qū)域中)。包含流體的通道的(一個或多個)入口和/或(一個或多個)出口可以被 密封，例如用以保留流體和避免來自外部來源的污染。在一些實(shí)施方式中，特定順序的流體 被包含在流體連接器中。例如，特定順序的流體可以包括連續(xù)安置的試劑(例如樣本、緩沖 液、與樣本結(jié)合的組分等)，并且可以可選地被不能融合的流體分開。通過將流體連接器與 基片流體地連接，可將該順序的流體引入到微流體基片中。 在一些實(shí)施方式中，具有相對大的長度-內(nèi)徑比(或高的表面積-體積比)的微 流體通道或流體連接器被用于存儲一種或多種流體。這種結(jié)構(gòu)能夠允許對具有已知內(nèi)徑的 流體設(shè)備或流體連接器中的一個或多個流體塞進(jìn)行線性測量，并且可以給出流體的體積或 相對體積的準(zhǔn)確指示。該特征可能對于確定通道內(nèi)是否包含有準(zhǔn)確或正確量的流體是很有 用的，特別是在于通道中長期或短期存儲一種或多種流體之后。例如，如果通道具有相對大 的長度_內(nèi)徑比(例如大于10比1、大于50比1或大于100比1)，那么使用者可以能夠通 過簡單的檢查來確定通道中是否包含有準(zhǔn)確或正確量的流體，因?yàn)?例如由蒸發(fā)造成的) 流體損失會導(dǎo)致氣泡或者在通道中存在空置部分。如果存在這樣的氣泡或空置部分，或者 通道中的流體的量處于設(shè)備上所指示的范圍之外，那么使用者就可能(例如通過設(shè)備所附 的說明書)被警告不應(yīng)該使用該設(shè)備。這種視覺檢查可能在使用具有相對小的長度-內(nèi)徑 比(或低的表面積-體積比)的容器用于存儲流體的某些設(shè)備中是有困難的。
試劑可以在微流體系統(tǒng)中存儲不同的時間。例如，試劑可以存儲長于1小時、長于 6小時、長于12小時、長于1天、長于1周、長于1個月、長于3個月、長于6個月、長于1年 或長于2年。可選地，為了延長存儲時間，微流體系統(tǒng)可以被以合適的方式進(jìn)行處理。例如， 具有包含在其中的存儲試劑的微流體系統(tǒng)可以被真空密封、存儲在黑暗的環(huán)境中和/或存 儲在低溫下(例如低于ot:)。存儲的時長取決于一個或多個因素，例如所用的具體試劑、 存儲試劑的形式(例如干體或濕體)、用于制成基片和(一個或多個)蓋子層的尺寸和材料、粘合基片和(一個或多個)蓋子層的方法以及如何將設(shè)備作為整體處理或存儲。
如本文中所述，微流體通道或容器的不同部分，特別是在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的不同部分， 每一個可以用能夠存儲在通道或容器中的不同物質(zhì)(例如捕捉分子)進(jìn)行改性，以使行進(jìn) 通過微流體通道的樣本能夠相繼在每一種物質(zhì)上行進(jìn)。微流體通道的這些部分可以是例如 本文中結(jié)合圖2-7和14-17所述的檢測區(qū)(例如彎曲通道區(qū)域)。在一些實(shí)施方式中，這 些部分串聯(lián)連接。在其他的實(shí)施方式中，這些部分并聯(lián)連接。在其它的實(shí)施方式中，設(shè)備可 以包括串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的部分的組合。在包括串聯(lián)(和/或并行)連接的檢測區(qū)的實(shí) 施方式中，可以在通道的每一個檢測區(qū)中分別測試樣本的多種組分。檢測區(qū)可以根據(jù)應(yīng)用 而具有不同的構(gòu)造；例如，檢測區(qū)可以是容器(其可由一組支柱支撐)或彎曲通道區(qū)域的形 式，如下文中更詳細(xì)介紹的那樣。在某些實(shí)施方式中，設(shè)備包括多個(例如至少2個、4個、 6個、8個、10個或更多個)部分，每個部分都包括能夠經(jīng)受化學(xué)和/或生物反應(yīng)(或者其 可以是對樣本的特定組分不起反應(yīng)，例如在負(fù)控制中)的單一的化學(xué)和/或生物物質(zhì)。在 一個部分中的化學(xué)和/或生物物質(zhì)可以與另一個部分的物質(zhì)是相同(例如相同的物質(zhì)和濃 度)或不同的(例如不同的物質(zhì)和/或濃度)。 為了簡化信號的量化，每一個檢測區(qū)(例如彎曲通道區(qū)域)可具有與系統(tǒng)的微 流體通道的橫截面尺寸相比相對較大的面積。例如，檢測區(qū)可以具有大于O. lm^、大于 0. 2mffl2、大于0. 4mffl2、大于0. 6mffl2、大于0. 8mffl2或大于lcm2的面積。該面積可以在例如0. lmm2 到0. 3mm2之間、0. 2mm2到0. 4mm2之間、0. 4mm2到0. 6mm2之間或者在0. 5mm2至lj lcm2之間。 不同比例的檢測區(qū)可包括光學(xué)檢測路徑。例如，檢測區(qū)面積的至少20%、至少40%、至少 50%、至少60%或至少80%可以包括光學(xué)檢測路徑。檢測區(qū)所跨越的面積可以由檢測區(qū)沿 每個軸的最外側(cè)位置界定的矩形面積定義。在檢測區(qū)中生成的信號可以在很大的面積上均 質(zhì)地傳播，從而簡化光學(xué)讀取設(shè)備的調(diào)校。 如圖17A-17C中示出的實(shí)施方式所示，設(shè)備1000可以包括具有若干檢測區(qū)1012、 1014、1016和1018的反應(yīng)區(qū)域1010。這些檢測區(qū)中的每一個都可以分別是彎曲區(qū)域 1012-A、1014-A、1016-A和1018-A的形式(圖14B)。彎曲區(qū)域包括幾個通道段1024。彎曲 區(qū)域可以經(jīng)由微流體通道1020彼此連接(也就是彼此之間流體連通)。在通道1020中例 如沿箭頭1028的方向流動的流體可以依次流過彎曲區(qū)域。 如本文中所述，在每一個彎曲區(qū)域中的彎曲通道的表面都可以針對具體應(yīng)用而用 一種或多種生物分子(例如存儲試劑的形式)進(jìn)行改性。為了提供片內(nèi)質(zhì)量控制，彎曲區(qū) 域1018-A可以用封閉液例如BSA或吐溫20進(jìn)行改性以提供用于測定的負(fù)參考。以類似的 方式，彎曲區(qū)域1012-A可以用正控制進(jìn)行改性。這些標(biāo)準(zhǔn)的選擇可以使得在成功完成測定 之后，負(fù)標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該指示沒有信號(或者非常弱的背景信號)，而正信號應(yīng)該指示清晰的信 號。通常，在每一個曲流區(qū)域內(nèi)被固定的試劑/生物分子的選擇可以取決于要進(jìn)行的具體 測試，例如，對于血清內(nèi)的人免疫球蛋白總量測量，可以在曲流區(qū)域1014-A和1016-A內(nèi)物 理吸附抗人抗體。 圖17C是示出了在彎曲區(qū)域中進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)之后的曲流區(qū)域的示意 圖。用作負(fù)控制的彎曲區(qū)域1018-B具有弱的信號并呈現(xiàn)出淺灰。包含能夠用于確定樣本 中組分的物理吸附試劑的彎曲區(qū)域1014-B和1016-B可以包括可檢測信號(例如灰膜)。 用作正控制的彎曲區(qū)域1018-B可以包括強(qiáng)信號(例如黑膜)。
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圖17A-17C示出了可以在本文中描述的微流體設(shè)備中進(jìn)行的復(fù)合測定的示例。在 其他的實(shí)施方式中，設(shè)備上可以包括附加的彎曲區(qū)域(例如多于5個、8個、10個、15個或 20個的彎曲區(qū)域，它們可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接)以允許檢測樣本中的額外組分。
在于檢測區(qū)(例如曲流區(qū)域)中進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)之后，檢測區(qū)中可能 出現(xiàn)信號。信號的類型和強(qiáng)度可取決于標(biāo)記的選擇和/或所使用的增強(qiáng)化學(xué)作用。例 如，在一個實(shí)施方式中，銀加強(qiáng)化學(xué)作用可以用于產(chǎn)生能夠被簡單檢測器檢測到的信號， 例如在2004年12月20日提交的公開號為W02005/066613 (國際專利申請?zhí)枮镻CT/ US2004/043585)且名稱為"Assay Device and Method"的國際專利申請中描述的檢測器， 通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。 當(dāng)要在設(shè)備上進(jìn)行多于一個的化學(xué)和/或生物反應(yīng)(例如復(fù)合測定)時，可以通 過在每一個檢測區(qū)上移動檢測器來進(jìn)行信號獲取。在可替代的方法中，單個檢測器可同時 檢測在每一個檢測區(qū)中的(一個或多個)信號。在另一個實(shí)施方式中，分析儀可以包括例如 多個并列的光學(xué)傳感器/檢測器，每個都與檢測區(qū)對齊并連接至讀取器的電子裝置(例如 圖18A和18B)。圖18A和18B示出了未使用時(圖18A)和測量過程中(圖18B)的光學(xué)系 統(tǒng)1050。如圖18A中示出的實(shí)施方式所示，光學(xué)系統(tǒng)1050包括設(shè)備1054，該設(shè)備1054具 有包括檢測區(qū)1062、 1064和1066的檢測區(qū)域1060。光學(xué)裝置還包括具有一組光源1072、 1074和1076的物件1070，以及具有一組檢測器1082、 1084和1086的物件1080。在一些實(shí) 施方式中，物件1070和1080被組合起來以構(gòu)成分析儀。光源和檢測器可以與設(shè)備的檢測區(qū) 對齊。在測量過程中，光學(xué)光源1072、檢測區(qū)1062和檢測器1082之間的光學(xué)路徑1092允 許確定檢測區(qū)中的信號。平行的光學(xué)路徑1094和1096能夠允許同時分別確定檢測區(qū)1064 和1066中的信號。 分析儀的內(nèi)部能夠設(shè)計(jì)為允許在系統(tǒng)中的每個光學(xué)路徑之間無干擾的情況下在 所有檢測區(qū)中同時進(jìn)行讀取(例如檢測或確定信號)。例如，在圖19示出的實(shí)施方式中， 系統(tǒng)1100包括彼此對齊的光源1072和檢測器1082以及檢測區(qū)1062。另外，光源1074可 以與檢測區(qū)1064和檢測器1084對齊，而光源1076可以與檢測區(qū)1066和檢測器1086對 齊。光源和檢測器可以與控制單元1098(例如微處理器)電連通。在一些實(shí)施方式中，在 檢測器和檢測區(qū)之間可以安置有一個或多個濾光器。額外地和/或可替代地，每個檢測器 都可以包括用于過濾不同波長的光的電子濾波器。為了進(jìn)一步降低光學(xué)路徑之間的串話干 擾，來自每個光源的光可以在對于每個光學(xué)路徑都不同的頻率上進(jìn)行調(diào)制；也就是說，光學(xué) 路徑1092、1094和1096中每一個都可以包含具有不同波長的光。通過使用例如電子濾波 器，能夠?qū)⒂晒庠?072產(chǎn)生的電信號與源自周邊光源1074和1076的噪聲信號區(qū)分開來。 在不同的方法中，讀取可以順序地進(jìn)行以避免從周邊光源產(chǎn)生的(一個或多個)噪聲信號。 針對每個檢測區(qū)使用光源_檢測器對，在光學(xué)組件相對簡單和/或便宜的時候可能是有利 的。 在一些實(shí)施方式中，在檢測區(qū)之間可以共用一個或多個光學(xué)組件。例如，在圖20 所示的實(shí)施方式中，系統(tǒng)1120包括彼此對齊并與檢測區(qū)1062對齊的檢測器1072和光學(xué)元 件1122 (例如集光元件，譬如光纖)。類似地，系統(tǒng)包括與檢測區(qū)1064對齊的檢測器1074 和光學(xué)元件1124，以及與檢測區(qū)1066對齊的檢測器1076和光學(xué)元件1126。光學(xué)元件可以 全部連接至光學(xué)開關(guān)1130和公共光檢測器1132，例如雪崩光電二極管或光電倍增管。公共檢測器可以用于檢測每一個檢測區(qū)中的信號(例如依次地檢測)?？梢酝ㄟ^能夠在每一個 檢測區(qū)下方對齊的光學(xué)元件來收集來自每一個檢測區(qū)的光。 可以使用多種確定(例如測量、量化、檢測和證明合格)技術(shù)。確定技術(shù)可以包括 基于光學(xué)的技術(shù)例如光傳輸、光吸收、光散射、光反射和視覺技術(shù)。確定技術(shù)還可以包括發(fā) 光技術(shù)例如光致發(fā)光(例如熒光)、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光和/或電致化學(xué)發(fā)光。本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員知道如何根據(jù)所使用的確定技術(shù)來修改微流體設(shè)備。例如，對于包括化學(xué)發(fā)光物 質(zhì)用于確定的設(shè)備，不透明和/或黑色背景可能是優(yōu)選的。對于使用金屬膠體的確定，透明 的背景可能是優(yōu)選的。而且，任意合適的檢測器都可以與本文中描述的設(shè)備一起使用。例 如，簡化的光學(xué)檢測器以及穿透的分光光度計(jì)和光學(xué)讀取器(例如96孔的板讀取器)都可 以使用。 在一些實(shí)施方式中，確定技術(shù)可以測量電導(dǎo)率。例如，置于微流體通道的一部分的 相對端部的微電極可以用于測量導(dǎo)電材料的沉積，例如無電沉積的金屬。由于有更多量的 金屬的個體顆粒生成并彼此接觸，因此電導(dǎo)率可能升高并提供已經(jīng)在該部分上沉積的導(dǎo)電 材料(例如金屬)的量的指示。因此，電導(dǎo)率或電阻率可以用作對分析物濃度的定量量度。
另一種分析技術(shù)可以包括測量從前體進(jìn)入微流體通道的時刻開始直到前體離開 通道的時刻為止的前體的變化的濃度。例如，如果使用銀鹽溶液(例如硝酸鹽、乳酸鹽、檸 檬酸鹽或醋酸鹽)，那么銀敏電極就可能能夠測量由于在前體通過通道時銀在通道中的沉 積而引起的銀濃度的損失。 不同的光學(xué)檢測技術(shù)提供了用于確定反應(yīng)(例如測定)結(jié)果的多種選擇。在一些 實(shí)施方式中，透射度或吸光度的測量意味著光能夠在與光從光源發(fā)出所處波長相同的波長 下被檢測。盡管光源可以是以單個波長發(fā)射的窄帶源，但是它也可以是在一定波長范圍上 發(fā)射的廣譜源，因?yàn)楹芏嗖煌该鞑牧夏軌蛴行У刈钃鹾軐挿秶牟ㄩL。系統(tǒng)可以用最低限 度的光學(xué)設(shè)備(例如簡化的光學(xué)檢測器)操作。例如，確定設(shè)備可以沒有光電倍增管，可以 沒有波長選擇器例如光柵、棱鏡或?yàn)V波器，可以沒有引導(dǎo)或聚焦光的設(shè)備例如聚光器，或者 可以沒有放大光學(xué)器件(例如透鏡)。這些特征的消除或減少能夠產(chǎn)生更便宜、進(jìn)一步加強(qiáng) 的設(shè)備。 在一個實(shí)施方式中，光源可以例如在1000Hz的頻率下進(jìn)行脈沖調(diào)制。為了匹配脈 沖調(diào)制的光源，檢測器可以包括在相同頻率下操作的濾波器。通過使用脈沖調(diào)制的光源，已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)能夠更加不敏感于外界光源。因此，測定可以在各種光條件下進(jìn)行，包括在可能 使用現(xiàn)有技術(shù)不夠?qū)嵭械拿骼实陌滋煜逻M(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明通過使用脈沖調(diào)制的光源和濾 波器，無論測試在何種光條件下進(jìn)行，結(jié)果都一致。 光源可以是LED(發(fā)光二極管)或激光二極管。例如，可以使用在654nm下發(fā)光的 InGaAIP紅色半導(dǎo)體激光二極管。光電檢測器可以是能夠檢測由光源發(fā)出的光的傳輸?shù)娜?意設(shè)備。 一種類型的光電檢測器是包括放大器、電壓調(diào)節(jié)器和在700nm具有峰值靈敏度的 光電二極管的光學(xué)集成電路(IC)。如果光源是脈沖調(diào)制的，那么光電檢測器可以包括濾波 器以去除未處于選定頻率的光的影響。在同時檢測到多個并且相鄰的信號時，用于每一個 檢測區(qū)的光源可以在與其相鄰光源的頻率明顯不同的頻率下進(jìn)行調(diào)制。在這種配置中，檢 測器可以配有具有匹配頻率(與其歸屬光源相比)的濾波器，從而避免來自相鄰光學(xué)儀器 對的干擾光。
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如本文中所述，反應(yīng)區(qū)域的彎曲通道可以構(gòu)造和布置成與檢測器對齊以使得在對 齊之后，檢測器能夠通過彎曲通道的多于一個的相鄰段測量單個信號。在一些實(shí)施方式中， 檢測器能夠在彎曲通道的區(qū)域的至少一部分內(nèi)并通過彎曲通道的多于一個的段檢測信號， 以使從彎曲通道的第一段中測量的信號的第一部分類似于從彎曲通道的第二段中測量的 信號的第二部分。在這樣的實(shí)施方式中，因?yàn)樾盘柺亲鳛閺澢ǖ赖亩嘤谝粋€段的一部分 存在的，所以不需要檢測器與檢測區(qū)之間的精確對齊。 檢測器在檢測區(qū)(例如曲流區(qū)域)上無需精確的安置是有利的，原因在于不再需 要外部(并且可能是昂貴的)設(shè)備，例如顯微鏡、透鏡和對齊臺(盡管它們可以在某些實(shí)施 方式中使用)。而是，可以通過眼睛或者通過不需要由使用者進(jìn)行對齊步驟的低成本方法來 進(jìn)行對齊。在一個實(shí)施方式中，包括彎曲區(qū)域的設(shè)備可以放置在簡單的固定器中(例如具 有與設(shè)備相同形狀的空腔中)，并且測量區(qū)域能夠自動地位于檢測器的光束中?？赡艹霈F(xiàn)的 由例如片與片間的變動、片在固定器中的準(zhǔn)確位置和設(shè)備的正常使用引起的不對齊與測量 區(qū)域的尺寸相比是可以忽略不計(jì)的。因此，彎曲區(qū)域能夠保持在光束內(nèi)，并且檢測不會被這 些變動打斷。 檢測器可以檢測在檢測區(qū)(例如包括彎曲區(qū)域)的全部或一部分內(nèi)的信號。換句 話說，不同量的彎曲區(qū)域可以用作光學(xué)檢測路徑。例如，檢測器可以檢測在檢測區(qū)的至少 15 %內(nèi)、檢測區(qū)的至少20 %內(nèi)、檢測區(qū)的至少25 %內(nèi)、檢測區(qū)的至少50 %內(nèi)或者檢測區(qū)的 至少75%內(nèi)(但是小于檢測區(qū)的100%)的信號。在一些情況中，檢測區(qū)的100%用于由檢 測器進(jìn)行檢測(例如通過肉眼在透明的通道中的檢測)。檢測區(qū)在其中被用作光學(xué)檢測路 徑的面積還可取決于例如制造通道的材料的不透明性(例如通道是全部透明還是部分透 明)、可(例如通過使用保護(hù)蓋)覆蓋通道的一部分的非透明材料的量和/或檢測器與檢測 區(qū)的尺寸。 在一個實(shí)施方式中，通過反應(yīng)生成的信號在整個檢測區(qū)上(例如在整個彎曲通道 區(qū)域上)是均質(zhì)的。也就是說，檢測區(qū)(例如彎曲通道區(qū)域)可以允許在進(jìn)行化學(xué)和/或 生物反應(yīng)之后(例如，以及在由檢測器進(jìn)行檢測之后)即在所述區(qū)域中生成和/或檢測單 個均質(zhì)的信號。在于彎曲通道區(qū)域中進(jìn)行反應(yīng)之前，彎曲通道可以包含例如要檢測/確定 的單個物質(zhì)(及物質(zhì)的濃度)。物質(zhì)可以吸附至彎曲通道的表面。在另一個實(shí)施方式中，信 號可以僅在彎曲區(qū)域的一些部分上是均質(zhì)的，并且一個或多個檢測器可以檢測在每一個部 分內(nèi)的不同信號。在某些情況中，多于一個的檢測區(qū)可以串聯(lián)連接，并且每個檢測區(qū)都可以 用于檢測/確定不同的物質(zhì)。 在一些實(shí)施方式中，化學(xué)和/或生物反應(yīng)包括結(jié)合。在本文描述的設(shè)備中可以發(fā) 生不同類型的結(jié)合。術(shù)語"結(jié)合"是指表現(xiàn)出相互吸引或結(jié)合能力的對應(yīng)分子對之間的相 互作用，典型地是特定或非特定的結(jié)合或互相作用，包括生物化學(xué)、生理學(xué)和/或藥學(xué)的相 互作用。生物結(jié)合定義了一種在包括蛋白質(zhì)、核酸、糖蛋白、碳水化合物、激素等的分子對之 間發(fā)生的相互作用。具體的例子包括抗體/抗原、抗體/半抗原、酶/基質(zhì)、酶/抑制劑、酶 /輔助因子、結(jié)合蛋白質(zhì)/基質(zhì)、載體蛋白質(zhì)/基質(zhì)、凝集素/碳水化合物、受體/激素、受體
/效應(yīng)物、核酸的互補(bǔ)鏈、蛋白質(zhì)/核酸阻遏物/誘導(dǎo)物、配體/細(xì)胞表面受體、病毒/配體等。 在一些情況下，在通道中可以發(fā)生不同種類的反應(yīng)(或測定)；例如，結(jié)合對象可
33能與通道的表面相關(guān)聯(lián)，而互補(bǔ)的結(jié)合對象可能存在于流體相中。術(shù)語"結(jié)合對象"是指能 夠經(jīng)歷與特定分子的結(jié)合的分子。生物結(jié)合對象就是例子；例如，蛋白質(zhì)A是生物分子IgG 的結(jié)合對象，反之亦然。類似地，抗體是其抗原的結(jié)合對象，反之亦然。在其他情況下，通道 中可以發(fā)生均質(zhì)的反應(yīng)。例如，兩個結(jié)合對象都可以存在于流體相中(例如在雙流體的層 流系統(tǒng)中)。能夠在彎曲通道系統(tǒng)中進(jìn)行的典型反應(yīng)的非限制性的例子包括化學(xué)反應(yīng)、酶反 應(yīng)、基于免疫的反應(yīng)(例如抗原_抗體)和基于細(xì)胞的反應(yīng)。 在本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中，研發(fā)用于進(jìn)行具體臨床測試的微流體設(shè)備用專門 用于該測試的信息(例如測試的名稱、組特定數(shù)據(jù)和屆滿日期)標(biāo)記。系統(tǒng)的一個或多個 組件，例如樣本引入組件，可以設(shè)計(jì)為使其用患者特定信息(例如物理或電子地)標(biāo)記。在 將樣本引入組件聯(lián)接至微流體設(shè)備(例如微流體基片，可選地與其他(例如電子)組件連 接)之后，患者的信息能夠變?yōu)殒溄又猎O(shè)備以及在設(shè)備上進(jìn)行的具體測試。在一些情況下， 例如對于涉及將樣本引入組件永久聯(lián)接至一次性微流體設(shè)備的某些實(shí)施方式(例如通過 如上所述的拉鏈或卡合機(jī)構(gòu))，兩組信息( 一組來自樣本引入組件，一組來自微流體設(shè)備) 不能被分開。這能夠提供一種安全的方法用于將患者的信息添加到微流體設(shè)備上。例如， 在一個實(shí)施方式中，微流體設(shè)備用測試特定信息(例如測試的名稱、用于測試校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、 組名稱和編號)進(jìn)行標(biāo)記，并且樣本引入組件包括能夠容納含有表示患者身份(例如條形 碼)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸標(biāo)貼的表面。 盡管在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)可以是微流體的，但是在某些實(shí)施方式中， 本發(fā)明并不局限于微流體系統(tǒng)并且可以涉及其他類型的流體系統(tǒng)。"微流體"，當(dāng)在本文中 使用時，是指一種包括至少一個流體通道的設(shè)備、裝置或系統(tǒng)，所述至少一個流體通道具有 小于lmm的截面尺寸，以及至少為3 : 1的長度與最大截面尺寸的比值。"微流體通道"，當(dāng) 在本文中使用時，是滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的通道。 通道的"截面尺寸"(例如直徑)是垂直于流體流動的方向測量的。本發(fā)明的組件 中的絕大多數(shù)流體通道具有小于2mm的最大截面尺寸，并且在一些情況下小于lmm。在一 組實(shí)施方式中，包含本發(fā)明實(shí)施方式的所有流體通道都是微流體的或者具有不超過2mm或 lmm的最大截面尺寸。在另一組實(shí)施方式中，包含本發(fā)明實(shí)施方式的(一個或多個)通道的 最大截面尺寸為小于500微米、小于200微米、小于100微米、小于50微米或小于25微米。 在一些情況下，通道尺寸可以選擇為使得流體能夠自由流過物件或基片。通道的尺寸還可 以選擇為例如用以允許流體在通道中有一定的體積或線性流速。當(dāng)然，通道的數(shù)量和通道 的形狀可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何方法進(jìn)行改變。在一些情況下，可以使用 多于一個的通道或毛細(xì)管。"通道"，當(dāng)在本文中使用時，是指在物件(基片)上或中的至少部分地引導(dǎo)流體流 動的特征。通道可以具有任意的截面形狀(圓形、橢圓形、三角形、不規(guī)則形狀、正方形或矩 形等)，并且可以被蓋住或者不被蓋住。在通道被完全蓋住的實(shí)施方式中，通道的至少一部 分可以具有被完全封閉的截面，或者整個通道可以沿其全部長度除了其(一個或多個)入 口和(一個或多個)出口之外被完全封閉。通道還可以具有至少為2 : l，更典型地是至
少為3 : 1、5 : i或io : i或更大的縱橫比(長度與平均截面尺寸的比)。開口的通道
一般將包括便于控制流體輸送的特性，例如結(jié)構(gòu)特性(長形的凹口 )和/或物理或化學(xué)特 性(疏水性和親水性)或能夠在流體上施加力(例如包含力)的其他特性。通道內(nèi)的流體可以部分或完全地填充通道。在使用開口通道的一些情況下，流體可以例如利用表面張力 (例如凹入的或凸起的彎月面)而被保留在通道內(nèi)。 微流體基片可以由適合用于形成微通道的任意材料制成。材料的非限制性示例包 括聚合物(例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯(聚二甲基硅氧烷)和環(huán)烯烴共聚物 (C0C))、玻璃、水晶和硅。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠根據(jù)例如材料的剛度、對于將在其中通 過的流體的惰性(例如不被流體降解的能力)、在要使用的具體設(shè)備所處溫度下的堅(jiān)固性 和/或其(例如在紫外線和可見光區(qū)域中)對于光的透光度/不透光度來容易地選擇合適 的材料。在一些實(shí)施方式中，基片的材料和尺寸(例如厚度)選擇為使基片基本上不會透 過水汽。 在一些情況中，微流體基片由兩種或多種材料例如上述列舉的那些材料的組合制 成。例如，設(shè)備的通道可以由第一種材料(例如聚乙烯(聚二甲基硅氧烷))制成，并且以 第二種材料(例如聚苯乙烯)制成的蓋子可以用于密封通道。在另一實(shí)施方式中，設(shè)備的 通道可以由聚苯乙烯或其他聚合物(例如通過注模)制成，并且生物兼容的膠帶可以用于 密封通道?？梢允褂枚喾N方法用于密封通道的微流體通道或各部分，包括但不限于使用粘 合劑、膠粘、結(jié)合或通過機(jī)械方法(例如夾緊)。 以下示例是為了說明本發(fā)明的某些實(shí)施方式，但是將不應(yīng)被解釋為構(gòu)成限制而且
也不是示例性地給出了本發(fā)明的全部范圍。
示例1 靴術(shù)流頓纖先隨 下面描述了用于制造微流體通道系統(tǒng)的方法。 通道系統(tǒng)的布局用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)程序設(shè)計(jì)并在圖3和圖4中示出。微流 體設(shè)備通過使用由SU8光致抗蝕劑(MicroChem， Newton， MA)制成的母片(master)的快速 原型制作，使用聚乙烯(聚二甲基硅氧烷)Sylgard 184(PDMS，Dow Corning, Distrelec， Switzerland)制成。母片是在硅晶片上生產(chǎn)的，并用于復(fù)制在PDMS中的負(fù)圖案。母片包含 兩層的SU8， 一層具有大約50 ii m的厚度(高度)，確定出免疫測定區(qū)域中的通道，另一層具 有大約250 ii m的厚度(高度)，確定出試劑存儲區(qū)域和廢料區(qū)域。母片用(十三氟(代)-1 ， 1，2，2-四氫辛基)三氯硅烷(ABC-R， Germany)進(jìn)行硅烷化處理。根據(jù)生產(chǎn)商的說明書將 PDMS混合并澆注到母片上。在聚合(4小時，65。)后，PDMS復(fù)制品被剝離母片，并且使用 具有尖銳邊緣(1.5mm直徑)的黃銅管在PDMS上沖壓出進(jìn)出端口。為了完成流體網(wǎng)絡(luò)，扁 平的基片，例如載玻片、硅晶片、聚苯乙烯表面、PDMS的平坦厚片或粘合膠帶，被用作蓋子并 設(shè)置成抵接PDMS表面。蓋子通過范德華力被保持在適當(dāng)位置，或使用粘合劑固定至PDMS。
在其他的實(shí)施方式中，微流體通道通過注模由聚苯乙烯制成。該方法對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來說是公知的。
示例2 在微流體系統(tǒng)中存儲試劑 該示例描述了用于在微流體系統(tǒng)中存儲干試劑和濕試劑的方法。 干試劑和濕試劑存儲在如圖3-5和14所示的微流體系統(tǒng)中。為了存儲干試劑，將
生物分子的微滴放置到基片的檢測區(qū)上。30分鐘后，去除溶液，并用緩沖液清洗已用蛋白質(zhì)
改性的基片的表面。表面用壓縮氮干燥20秒，然后將基片抵靠在蓋子上進(jìn)行密封。蓋子或者是聚苯乙烯板(在PDMS基片的情況下)(NUNC 0mnitray， VWR， Switzerland)，或者是生 物兼容的粘合劑(在聚苯乙烯基片的情況下)。當(dāng)使用生物兼容的粘合劑時，聚苯乙烯的基 片被鉆孔以在應(yīng)用蓋子之前獲得進(jìn)出孔。在不同的方法中，孔是在注模過程中通過在注模 機(jī)械空腔內(nèi)使用支柱而在熱塑性材料中形成的。所有的微通道，包括試劑存儲和免疫測定 區(qū)域的那些微通道，都用封閉緩沖液(吐溫20和/或磷酸鹽緩沖液(PBS)中的BSA)填充， 以使微流體通道的表面變得親水，并且封閉表面以避免蛋白質(zhì)在微通道的壁上的非特定的 吸附。封閉液通過抽吸去除，并且設(shè)備在真空和室溫下進(jìn)行干燥。 為了在微流體系統(tǒng)中存儲濕試劑，首先在單獨(dú)的容器(例如96孔板的孔，或離心 機(jī)管)中制備用于免疫測定的試劑溶液。通過連接至第二管的后部的手動操作的注射器， 將試劑作為液體塞、然后是在相繼液體塞之間的空氣分隔區(qū)而依次吸入到第二管(具有 0.2mm內(nèi)徑的聚乙烯)中。 通過將管的出口連接到通道的入口中，將試劑存儲在微流體系統(tǒng)(通過示例1中 描述的方法制造)的試劑存儲區(qū)域的通道中。通過毛細(xì)作用力、向通道出口施加負(fù)壓(例 如真空)、或者通過向管的入口施加正壓(使用注射器柱塞)，使流體從管流動到通道。試 劑駐留在通道的試劑存儲區(qū)域中。 然后通過在入口和出口上設(shè)置生物兼容的粘合劑而將通道的入口和出口密封。在 聚苯乙烯基片的情況下，將第二膠帶應(yīng)用于與用蓋子修改的表面相對的表面上。這種密封 放置存儲試劑由于環(huán)境條件而劣化/變性。 如在免疫測定中使用試劑測試的，試劑存儲在微流體通道中三個月而沒有劣化/
變質(zhì)。該示例表明干試劑和濕試劑(包括蛋白質(zhì))能夠在微流體通道中存儲很長的時間。
示例3 通過使用端部開n的豐,細(xì)管裝載樣本來講行免,疫測l定 該示例表明可以通過使用端部開口的毛細(xì)管裝載樣本以及使用存儲在微流體基 片上的試劑來進(jìn)行免疫測定。 圖7中的微流體系統(tǒng)是使用示例1中描述的方法制造的。該系統(tǒng)包括四個部分 試劑存儲區(qū)域、樣本裝載區(qū)域、免疫測定區(qū)域和廢料區(qū)域。試劑存儲區(qū)域使用示例2中描述 的方法而被預(yù)先填充有用于進(jìn)行用于檢測整個血液中的總?cè)嗣庖咔虻鞍椎拿庖邷y定所需 的試劑抗體溶液、清洗緩沖液和增強(qiáng)劑。這些試劑成為作為一定順序的液體塞裝載的備好 待用的含水溶液，彼此之間通過空氣間隙分開。 獲取來自捐獻(xiàn)者的血液樣本，并通過毛細(xì)作用力將樣本裝載到毛細(xì)管(例如圖8A 中所示的)中(或者在其他的實(shí)驗(yàn)中，通過使用加在管另一端的負(fù)壓力將樣本吸入毛細(xì)管 中)。將毛細(xì)管的出口裝配至基片的樣本裝載端口 ，并通過用柱塞將管內(nèi)的熔塊移向毛細(xì)管 的端部而將樣本引入到微流體系統(tǒng)中。因?yàn)槲⒘黧w基片的試劑入口已經(jīng)被預(yù)先密封，所以 樣本的流動被自動地在微流體通道內(nèi)引向設(shè)備的通風(fēng)出口。毛細(xì)管保留在適當(dāng)位置，而熔 塊(現(xiàn)已被樣本浸濕)起到氣密密封件的作用。 在將樣本引入到基片中之后，入口和出口上的密封件即被去除。在系統(tǒng)的出口施 加真空使得樣本和試劑根據(jù)由試劑存儲區(qū)域內(nèi)的試劑排列順序所預(yù)定的次序被輸送至免 疫測定區(qū)域。離開免疫測定區(qū)域的所有流體最終都受限于廢料區(qū)域內(nèi)。在測定完成之后， 在免疫測定區(qū)域中能夠觀察到目標(biāo)分析物專有的信號。
示例4 誦避船織輔鵬,M則亍德醇 該示例表明可以通過使用流體連接器裝載樣本以及使用存儲在微流體基片上的 試劑來進(jìn)行免疫測定。 圖5中的微流體系統(tǒng)是使用示例1中描述的方法制造的。設(shè)備300包括含有濕存 儲試劑的部分302和含有干存儲試劑的部分350。免疫測定區(qū)域360使用示例2中描述的 方法預(yù)先制造成具有物理吸附的分子。免疫測定區(qū)域包括用吐溫(使用吐溫在PBS中的溶 液)圖案化的第一檢測區(qū)362，用抗人免疫球蛋白(使用抗人免疫球蛋白在PBS中的溶液) 圖案化的第二檢測區(qū)364和第三檢測區(qū)366，以及包括圖案化的人免疫球蛋白(使用人免疫 球蛋白在PBS中的溶液)的第四檢測區(qū)368。 試劑存儲區(qū)域304預(yù)先填充有(使用示例2中描述的方法)用于進(jìn)行檢測整個血 液中的人免疫球蛋白總量的免疫測定所需的試劑。試劑以一定順序的液體塞的形式裝填， 每一個液體塞之間通過氣態(tài)間隔部分分開。在試劑存儲區(qū)域的下部306中的試劑是(以引 入到免疫測定區(qū)域中的順序)三種緩沖清洗液、一個塞的用金膠體標(biāo)記的抗人免疫球蛋 白、三種緩沖清洗液和六種水洗液。試劑存儲區(qū)域的上部305包含用于無電銀沉積的溶液 作為增強(qiáng)液。這些溶液包括存儲在通道308中的銀鹽以及存儲在通道309中的氫醌。這些 溶液在使用之前保持為是分開的。在圖5A中，之前已經(jīng)密封的入口 354和出口 318在該階 段被解封。 獲取來自健康捐獻(xiàn)者的靜脈血液樣本，并通過毛細(xì)作用力將樣本裝載到毛細(xì)管中 (或者在其他的實(shí)驗(yàn)中，通過使用加在管另一端的負(fù)壓力將樣本吸入毛細(xì)管中)。通過選擇 適當(dāng)長度的毛細(xì)管(并且知道毛細(xì)管的內(nèi)部容量)，用已知預(yù)定體積的樣本(15yL)填充流 體連接器。(該體積的樣本足以在真空源被設(shè)置在-15kPa之后保持10分鐘的樣本培養(yǎng)。) 將流體連接器彎曲以使流體連接器的一端裝配到試劑存儲區(qū)域的出口 318中，而另一端裝 配到通至免疫測定區(qū)域的入口 354中(參見圖5B)。流體連接器使得部分302和部分350 之間能夠流體連通。在圖5A中，之前已經(jīng)密封的入口 316和317以及出口 356在該階段被 解封。 在系統(tǒng)的出口 356處施加真空源390(-15kPa)來啟動測定。樣本進(jìn)入包括檢測區(qū) 362、364、366和368(圖5C)的免疫測定區(qū)域，然后是來自部分302 (圖5D)的存儲試劑。來 自部分302的存儲試劑包括幾種清洗劑(例如緩沖液)以及抗體溶液和增強(qiáng)劑，所述清洗 劑將反應(yīng)區(qū)域中的所有殘留的游離樣本清洗掉。 在測定完成后，在免疫測定區(qū)域中的檢測區(qū)364、366和368中能夠觀察到感興趣 的分析物所特有的光學(xué)信號(淺灰色的金屬銀膜)(圖5E)。如上所述在檢測區(qū)中使用一 系列物理吸附的生物分子，在測定結(jié)束后觀察到以下結(jié)果l)在用吐溫(公知的用于防止
蛋白質(zhì)吸附的清潔劑)改性過的檢測區(qū)中沒有信號，因?yàn)樵摍z測區(qū)用作內(nèi)部負(fù)參考(檢測
區(qū)362) ;2)在用抗人免疫球蛋白改性過的檢測區(qū)中有與濃度相關(guān)的信號，反映來自樣本的
人免疫球蛋白的結(jié)合(檢測區(qū)364和366);以及3)在用人免疫球蛋白改性過的檢測區(qū)中
有恒定信號，其用作內(nèi)部正參考(檢測區(qū)368)。這些觀察結(jié)果符合預(yù)期。 如圖5F中所示，在移走流體連接器和真空源后，信號仍然持久地保留在設(shè)備的免
疫測定區(qū)域中，并且可以直接觀察到并用于數(shù)據(jù)存儲。
該示例說明通過包含樣本的流體連接器連接的、具有包含在其中的存儲試劑的微 流體系統(tǒng)，能夠被用于檢測整個血液樣本中的人免疫球蛋白總量。 盡管在本文中描述和圖解了本發(fā)明的幾個實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng) 該很容易想出多種其他的裝置和/或結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行本文中描述的功能和/或獲得本文中描 述的結(jié)果和/或一個或多個優(yōu)點(diǎn)，并且這些變形和/或修改中的每一個都應(yīng)視為落入本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。更一般地說，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該很容易理解本文中描述的所有 參數(shù)、尺寸、材料和構(gòu)造都只是示例性的，并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料和/或構(gòu)造將取決于 使用了本發(fā)明教導(dǎo)內(nèi)容的一種或多種具體的應(yīng)用。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到或者能夠 利用不多于例行實(shí)驗(yàn)來確定本文中所描述的本發(fā)明具體實(shí)施方式
的多種等同方案。因此， 應(yīng)該理解前述的實(shí)施方式僅作為示例給出，并且在所附權(quán)利要求及其等同方案的范圍內(nèi)， 可以用與具體說明和請求保護(hù)的內(nèi)容不同的方式來實(shí)踐本發(fā)明。本發(fā)明旨在本文中描述的 每一個獨(dú)立特征、系統(tǒng)、物件、材料、工具和/或方法。另外，兩個或更多個這種特征、系統(tǒng)、 物件、材料、工具和/或方法的任意組合，只要這些特征、系統(tǒng)、物件、材料、工具和/或方法 彼此不沖突，就都包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 本文中定義和使用的所有定義，都應(yīng)被理解為控制在字典定義、通過引用并入的 文獻(xiàn)中的定義和/或所定義術(shù)語的常見含義之上。 本文說明書和權(quán)利要求中使用的不定冠詞"一"和"一個"，除非清楚地另有說明， 否則都應(yīng)理解為表示"至少一個"。 還應(yīng)該理解的是，除非清楚地另有說明，否則在本文中要求保護(hù)的包括多于一個 步驟或動作的任何方法中，方法的步驟或動作的順序并不一定要限制為所陳述的方法的步 驟或動作的順序。 在權(quán)利要求以及以上的說明書中，所有的過渡短語例如"包括"、"包含"、"帶有"、 "具有"、"含有"、"涉及"、"保持""構(gòu)成"等都應(yīng)理解為開放式的，也就是說是指包括但不限
制于。只有過渡短語"由......構(gòu)成"和"基本上由......構(gòu)成"應(yīng)該分別是封閉或半封
閉式的過渡短語，如美國專利局專利審查規(guī)程指南的2111.03節(jié)中所闡述的那樣。
權(quán)利要求
一種設(shè)備，包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通道，所述第一微流體通道包括至少一個入口和一個出口，所述第二微流體通道包括至少一個入口和一個出口；和能夠連接到基片的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口，其中在連接之后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口以允許所述流體路徑與所述第一微流體通道之間的流體連通，并且所述流體路徑出口連接至所述第二微流體通道的入口以允許所述流體路徑與所述第二微流體通道之間的流體連通，其中所述流體路徑包含有在所述流體連接器連接至所述基片之前就設(shè)置在其中的試劑，并且其中所述微流體系統(tǒng)構(gòu)造和布置成用以在流體不在系統(tǒng)中進(jìn)行再循環(huán)的情況下進(jìn)行操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體通 道彼此之間形成流體連通。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道包含在所述流體連接器連接至 所述基片之前就設(shè)置在其中的第一試劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道進(jìn)一步包含在所述流體連接器 連接至所述基片之前就設(shè)置在其中的第二試劑。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一試劑和第二試劑是被與所述第一試劑和第 二試劑不能融合的流體分開的流體試劑。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述第一試劑和第二試劑是液體試劑，并且與所述 第一試劑和第二試劑不能融合的流體是氣體。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二微流體通道包含設(shè)置在其中的試劑。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在所述第二微流體通道中的試劑在首次使用之前被 干燥。
9. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在所述第二微流體通道中的試劑吸附至所述第二微 流體通道的表面。
10. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括鄰接所述基片安置的蓋子以 圍住所述第一微流體通道和第二微流體通道。
11. 如權(quán)利要求io所述的設(shè)備，其中所述蓋子是膠帶。
12. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述第一微流體通道和/或第二微流體通 道流體連通的反應(yīng)區(qū)域，其中所述反應(yīng)區(qū)域允許檢測在所述反應(yīng)區(qū)域中的化學(xué)和/或生物 反應(yīng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)區(qū)域包括至少一個彎曲通道區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)區(qū)域包括串聯(lián)連接的至少兩個彎曲通道 區(qū)域。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述至少兩個彎曲通道區(qū)域中的每一個都包含能夠經(jīng)歷化學(xué)和/或生物反應(yīng)的化學(xué)和/或生物物質(zhì)。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述至少兩個彎曲通道區(qū)域中的每一個都允許在 所述區(qū)域中進(jìn)行化學(xué)和/或生物反應(yīng)之后即檢測在每一個所述區(qū)域中的單一的均質(zhì)信號。
17. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述第一彎曲通道區(qū)域?qū)R的第一檢測器。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括與所述第二彎曲通道區(qū)域?qū)R的第二檢測器。
19. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述微流體系統(tǒng)包括少于兩個的通道相交點(diǎn)。
20. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述微流體系統(tǒng)不包括任何的通道相交點(diǎn)。
21. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體路徑具有第一體積并進(jìn)一步包括體積控 制元件，所述體積控制元件允許在所述流體連接器連接至所述微流體系統(tǒng)之前將小于所述 第一體積的受控體積的流體引入到所述流體路徑中。
22. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括能夠連接至出口的真空源。
23. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體連接器包括與所述基片的特征互補(bǔ)的至 少一個非流體特征，以在連接后即形成所述流體連接器與所述基片之間的非流體連接。
24. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體連接器包括與所述基片的特征互補(bǔ)的至 少一個特征，以形成所述流體連接器與所述基片之間的不可逆連接。
25. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體連接器進(jìn)一步包括能夠從生物實(shí)體接收 流體樣本的采樣元件。
26. 如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述流體連接器能夠允許將流體從所述生物實(shí)體 傳送到所述流體路徑。
27. —種設(shè)備，包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通 道，所述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；禾口能夠連接至所述基片的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所述流體路徑包 括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流 體通道的出口 ，并且所述流體路徑出口連接至所述第二微流體通道的入口 ，所述流體連接器進(jìn)一步包括與所述基片的特征互補(bǔ)的至少一個非流體特征，以在連接 后形成所述流體連接器與所述基片之間的非流體連接。
28. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述微流體系統(tǒng)構(gòu)造和布置成用以在流體不在所 述系統(tǒng)中進(jìn)行再循環(huán)的情況下操作。
29. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使 用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體 通道彼此之間形成流體連通。
30. —種設(shè)備，包括第一微流體通道，所述第一微流體通道形成在基片中并含有設(shè)置在其中的第一試劑；禾口第二微流體通道，所述第二微流體通道形成在所述基片中并含有設(shè)置在其中的第二試 劑，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體通道彼此之間形成流體連通。
31. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道進(jìn)一步包含第三試劑，所述 第一試劑和第三試劑被與所述試劑不能融合的流體分開。
32. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述第二試劑在首次使用之前被干燥。
33. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使 用之前彼此之間并不流體連通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體 通道彼此之間形成流體連通。
34. —種存儲試劑的方法，包括將第一試劑安置在形成于基片中的第一微流體通道中；將第二試劑安置在形成于所述基片中的第二微流體通道中，其中所述第一微流體通道 和第二微流體通道在安置步驟過程中彼此之間并不流體連通；密封所述第一微流體通道的入口和/或出口以將所述第一試劑存儲在所述第一微流 體通道中；禾口密封所述第二微流體通道的入口和/或出口以將所述第二試劑存儲在所述第二微流 體通道中。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中在密封之前，所述第一微流體通道含有設(shè)置在其 中的第三試劑，所述第一試劑和第三試劑被與所述試劑不能融合的流體分開。
36. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第二試劑在密封所述第二微流體通道的入口 之前被干燥。
37. —種方法，包括提供第一微流體通道，所述第一微流體通道形成在基片中并且含有在首次使用之前就 設(shè)置在其中的第一試劑；提供第二微流體通道，所述第二微流體通道形成于所述基片中并且含有在首次使用之 前就設(shè)置在其中的第二試劑，其中，所述第一微流體通道和第二微流體通道在首次使用之前彼此之間并不流體連 通，并且在首次使用時，使所述第一微流體通道和第二微流體通道彼此之間形成流體連通； 禾口促使所述第一微流體通道與第二微流體通道彼此之間流體連通。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中促使步驟包括連接所述第一微流體通道與第二微 流體通道之間的流體路徑。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述流體路徑含有設(shè)置在其中的樣本。
40. 如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述樣本是流體樣本。
41. 一種設(shè)備，包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通 道，所述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；禾口能夠連接到基片的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所述流體路徑包括流 體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通 道的出口以允許所述流體路徑與所述第一微流體通道之間的流體連通，并且所述流體路徑 出口連接至所述第二微流體通道的入口以允許所述流體路徑與所述第二微流體通道之間的流體連通，所述流體路徑進(jìn)一步包括體積控制元件，所述體積控制元件能夠允許在所述流體連接 器連接至所述微流體系統(tǒng)之前將小于所述第一體積的受控體積的流體引入到所述流體路 徑中。
42. 如權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中所述體積控制元件是熔塊。
43. —種設(shè)備，包括形成在基片中的微流體系統(tǒng)，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通 道，所述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；禾口能夠連接到基片的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所述流體路徑包括流 體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在連接后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通 道的出口 ，并且所述流體路徑出口連接至所述第二微流體通道的入口 ，所述流體連接器進(jìn)一步包括能夠剌破生物部分的采樣元件。
44. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中所述生物部分是人體皮膚。
45. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中所述采樣元件能夠從生物部分接收流體樣本。
46. 如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中所述流體連接器允許將流體從所述生物實(shí)體傳送 到所述流體路徑。
47. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述試劑包括涂覆所述流體路徑的表面的抗凝劑。
48. 如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述試劑包括肝素。
49. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體連接器的流體路徑含有在所述流體連接 器連接至所述基片之前就設(shè)置在其中的一系列試劑。
50. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體連接器的流體路徑含有在所述流體連接 器連接至所述基片之前就設(shè)置在其中的樣本。
51. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一微流體通道具有至少為10 : l的長度和平均截面尺寸比。
52. —種設(shè)備，包括包含微流體系統(tǒng)的基片，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通道，所 述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；構(gòu)造成用于匹配到所述基片的連接的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所 述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口，其中在所述流體連接器連接至所述基片 后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口，并且所述流體路徑出口連接至 所述第二微流體通道的入口 ；禾口與基片相關(guān)聯(lián)的對齊元件，所述對齊元件從所述基片延伸并包括空腔，所述空腔構(gòu)造 和布置成用于接收和接合所述流體連接器并由此將連接器安置成相對于所述基片的預(yù)定 的設(shè)定構(gòu)造，其中所述流體連接器適于通過滑動運(yùn)動插入到所述對齊元件中。
53. 如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述空腔具有在所述流體連接器與所述對齊元件 接合之后從所述流體路徑入口和流體路徑出口的位置量起的至少為lcm的深度。
54. 如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述對齊元件基本上垂直于所述基片延伸。
55. 如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述流體連接器包括對齊組件，所述對齊組件具有與所述對齊元件的一部分互補(bǔ)的形狀和構(gòu)造。
56. —種設(shè)備，包括包含微流體系統(tǒng)的基片，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通道，所 述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；構(gòu)造成用于匹配到所述基片的連接的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所 述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在所述流體連接器連接至所述基片 后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口，并且所述流體路徑出口連接至 所述第二微流體通道的入口 ；禾口與所述基片相關(guān)聯(lián)的對齊元件，所述對齊元件構(gòu)造和布置成用以接收和接合所述流體 連接器并由此將連接器安置成相對于所述基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造，其中所述對齊元件包括接合組件，所述接合組件構(gòu)造和布置成用以接合所述流體連接 器的一部分，以在所述對齊元件接收所述流體組件之后對所述流體連接器相對于所述對齊 元件的移動形成很大的阻力。
57. 如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述接合組件與所述流體連接器的接合組件互補(bǔ)。
58. 如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述對齊元件基本上垂直于所述基片延伸。
59. 如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述對齊元件在至少lcm2的面積上接觸所述流體 連接器。
60. 如權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述接合組件具有在所述流體連接器與所述對齊 元件接合之后從所述流體路徑入口和流體路徑出口的位置量起的至少為lcm的高度。
61. —種設(shè)備，包括包含微流體系統(tǒng)的基片，所述微流體系統(tǒng)包括第一微流體通道和第二微流體通道，所 述第一微流體通道包括入口和出口 ，所述第二微流體通道包括入口和出口 ；構(gòu)造成用于匹配到所述基片的連接的流體連接器，所述流體連接器包括流體路徑，所 述流體路徑包括流體路徑入口和流體路徑出口 ，其中在所述流體連接器連接至所述基片 后，所述流體路徑入口連接至所述第一微流體通道的出口，并且所述流體路徑出口連接至 所述第二微流體通道的入口 ；禾口對齊元件，所述對齊元件與所述基片相關(guān)聯(lián)并基本上垂直于所述基片延伸，其中所述對齊元件構(gòu)造和布置成用以與所述流體連接器接合，并由此將連接器安置成 相對于所述基片的預(yù)定的設(shè)定構(gòu)造，在所述設(shè)定構(gòu)造中所述流體連接器的流體路徑基本上 垂直于所述基片。
全文摘要
提供了用于在微流體系統(tǒng)中進(jìn)行分析(例如免疫測定)的流體連接器、方法和設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，具有流體路徑的流體連接器用于連接形成于基片中的兩個獨(dú)立的通道以允許兩個獨(dú)立通道之間的流體連通。獨(dú)立通道中的一個或兩個可以預(yù)先填充有能夠被用于執(zhí)行分析的試劑(例如抗體溶液、清洗緩沖液和增強(qiáng)劑)。這些試劑在使用之前可以長時間(例如1年)地存儲在基片的通道中。在流體連接器和基片連接之前，流體路徑可以填充有樣本(例如血液)。樣本可以例如通過刺破使用者的手指直到(例如通過毛細(xì)作用力)將血液從手指吸入到流體路徑中來獲得。在流體連接器和基片的通道連接之后，樣本就能夠通過在基片的第一通道內(nèi)的反應(yīng)區(qū)域。該過程能夠允許樣本的組分與設(shè)置在反應(yīng)區(qū)域中的組分互相作用。然后，來自第二通道的試劑能夠經(jīng)由流體路徑流動至反應(yīng)區(qū)域，允許對反應(yīng)區(qū)域中的組分進(jìn)行處理(例如增強(qiáng)以產(chǎn)生能夠檢測到的信號)。然后能夠利用各種檢測方法來確定反應(yīng)區(qū)域中的組分。
文檔編號B01L3/00GK101754812SQ200880023120
公開日2010年6月23日 申請日期2008年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月4日
發(fā)明者塞繆爾·K·西亞, 大衛(wèi)·施泰因米勒, 文森特·林德 申請人:克拉洛診斷儀器公司