專利名稱：微流體裝置中控制氣泡形成的裝置及方法
微流體縫中控制氣艦成的^SiS^法
駄領(lǐng)域本公開涉及微流體^g和方法以及，尤其是，涉及J^5微流體^g以 便阻^n泡滯留的技術(shù)。微流體裝置棚于廣泛的多種應(yīng)用，包括但不限于，例如，噴墨技術(shù)， 藥物傳送和高處理量的生物鑒定。在這些各種各樣的/必f沖，微流體體中的 各^分可以^[J43—種物質(zhì)填充，像例如，液體，半液體等等。當(dāng)填充微流體 裝置時可能魏到的-個問題^S部分的不完全填充。這種不完全填充可能 是由于在一個或多個將被填充的部分內(nèi)剩約量(例如空氣)的滯留，因雌 成一個或多^Pt泡。可能需^^微流體裝置內(nèi)避勉P/^ft小化氣泡的形成，因
為這^t:泡的存^f體的性能可能會有負(fù)面影響。例如，棚來檢驗禾喊分析生辦品的微荒體裝置的例子中(例如， M31聚合,反應(yīng)(PCR)過程)，裝置的部分不完全±真充可能會對樣品和例如
試劑之間的^/s效率，和/^M^驗生,品^ia行的被分f/f^的探測等等， 產(chǎn)生負(fù)面影響。有時，用作生鵬驗的微流體裝置可能依靠光學(xué)探測(例如熒
光探測)來測定感興趣的被分析淑的存在種^L量。^S進(jìn)行光^^泖逝部 分中^E--個或多^泡(例如， 影卡片的樣品室 它多室陣列中)，可
能會削弱光學(xué)探測。因為能概測至啲熒^7jC平隨著樣品室內(nèi)各種反應(yīng),的
濃度而提高，所以樣品室內(nèi)存在"-個或多^泡會顯著斷氐這些產(chǎn)物的鵬，
這樣就斷氐了光報測的靈驗。由于在縮影卡片室內(nèi)氣泡的存在會改^a
A^喊離開該室的路徑，所以也可能會削弱光學(xué)探測。例如，鵬可能會由于
氣^^面的曲度產(chǎn)生的透鏡皿禾p/或由于,泡阻擋了，而被e^。同樣，在微流體裝置(例如，縮影卡片或其它多室附lj)內(nèi),于樣
品的熱循環(huán)的生^t驗的例子中，即般在體內(nèi)被俘獲的小氣泡當(dāng)^S0脹
時也可能會膨脹。f步，氣泡的雜也會削弱反應(yīng)效率，從而削弱體的靈驗，這
歸因于被混合在-,并朋作生物鑒定的例如，生,品、微IJ鄉(xiāng)紀(jì)間的不完全反應(yīng)。有時候，可能包含核酸耙，具有或沒有支持反應(yīng)的嫩卜酶等等的
千燥的試劑可以lto^在微流體裝置的樣品室內(nèi)。 一個生物樣品，像例如含有核 酸的樣品，可以優(yōu)5tma^a并^A樣品室。用樣品填充樣品室后，樣品室內(nèi) 一個或多個汽泡的滯留可能會導(dǎo)致試劑和樣品的不完全混合，從而削弱反應(yīng)的 效斜啦驗的靈驗。在--些常規(guī)的體中，表面處理(例如，表面話性劑的鵬或等離子 ，)，已經(jīng)OT^a中被物質(zhì)填充的部分。這種表面M化學(xué)的e^了表面， 并且可以用來，例如，增加該部分的親水性(可濕性)，并因此斷氏物質(zhì)的?；?和,氣泡的滯留。因此，需要麟一種相對制造簡單并且費用低的，并且會辦斷娜/ 或p恥氣泡形成的微流體裝置。例如，需^^一種不依靠難以實現(xiàn)一致性的 表面鵬和繊加工技術(shù)就育麟本阻礙或,氣泡形成的微流體體。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的各方面的示例性實施例可以滿足—個或多個前面闡述
了的戰(zhàn)需要的特征。其它的特征和優(yōu)點MM續(xù)洋細(xì)的描述中將變得明顯。依照於示例性方面，本發(fā)明可以包含--種微流體驢，其中，至少
一個配敗置成裝載生物樣品的樣品室被改良以便控制被供給至少一個樣品室的 物質(zhì)(例如， 一種液體)的運動。該至少一個樣品室可以被改良以控制在樣品 室內(nèi)生物樣品的運動和/，制被分配于該室內(nèi)的液體試劑的運動。按照各種實 施例，該至少-個樣品室可以包含物理改良，該物理改良被配置來在生辦品 裝辦品室時控制生物樣品的彎液面的運動，并基本阻礙或plli匕該室內(nèi)氣泡的 滯留。腿艦的這種物理改良，可以是指室的改良和/鵬征，而不慰卩工處 理，例如，諸如臭氧鵬的表面^p^p^它化學(xué)^e的部^^齡禾喊阻 止室內(nèi)氣,成的表面處理。依照本發(fā)明示例性方面的樣品室的物理改良可以
包括被包含在樣品室內(nèi)部各種類型的特征，itm在下文中進(jìn)"^細(xì)解釋的那樣。依鵬一步的實施例，該至少-個樣品室可以被改良來控制以液體形式在 樣品室內(nèi)沉積的干"燥的試劑的位置。這種改良可以包含被配置成控制被分配的 液體試劑的運動來阻止液體試劑由于試劑的千燥而擴(kuò)散到樣品室內(nèi)部的不期望 的^g這樣的改良。這種改良町以是物理改良和/或改變該樣品室部分親7jC性的 表面改良。根據(jù)各種示例性實施例，微流體體可以包辦品分配網(wǎng)絡(luò)，該分配 網(wǎng),含多個被配置^^載生物樣品的樣品室以在樣品室內(nèi)時進(jìn)行生物樣品的 生tf^驗，該生物樣品^^載期間具有在樣品室內(nèi)運動的彎TO。樣品分配網(wǎng)
絡(luò)也可以包含多，口iiii， ^進(jìn)口M3i與各自的樣品室流體皿，并被配
置成能使生,品'iiA各自的樣品室，樣品分配網(wǎng)絡(luò)還可以包括多個出口鵬， 旨出口通道與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生物樣品流出各自的 樣品室。至少一些樣品室可以包括被紀(jì)覽成控制彎液面的運動以控制超少一 些樣品室內(nèi)氣泡的形成的物理改良。根據(jù)各種示例性實施例，微流體裝置的至少—-些樣品室可以含有TO 置在^M少-些樣品室內(nèi)鄰近于與該至少一些樣品室流體皿的進(jìn)口Mii^處 的千燥的試劑。根據(jù)其它的示例性實施例，填充微流體裝置的方法可包含為微流體裝 置麟生鵬品，該微流體裝置可以含有多個樣品室，多錯口鵬， 口鵬與各自的樣品室流體艦并被配飾來把樣品流入至格自的樣品室，和 多個出口通道，每個出口通道與各自的樣品室流體連通并被p"dg用來把樣品從 各自的樣品室流出。該力、她包含用生辦品裝載樣品室，當(dāng)生物樣品裝tA 樣品室時該生物樣品具有在樣品室內(nèi)運動的彎液面。^載過程中，該，可 以包含iim至少一些樣品室的至少 一物理改良總制彎液面的運動從而在 該至少一些樣品室內(nèi)控制氣泡的形成。根據(jù)進(jìn)--步的各種示例性實施例，填充微流體體的力、法可以包含為 微流體裝置Jlf;4:鵬品。談微流體裝置可以含有多個樣品室，多傾口鵬， 每個進(jìn)口通道與各自的樣品室流體連通并被配置用來把樣品流入各自的樣品 室，和多個出口通道，每個出口鵬與各自的樣品室流體艦并被ifig用來把 樣品從各自的樣品室流出。千燥的試劑可以lfcCT在至少一些樣品室內(nèi)鄰近于 與^S少一些樣品室流體自的進(jìn)口溝槽之處。該，也可以包含用生物樣品裝辦品室。在下面描述中，某些方面和實施例餘變得明顯。應(yīng)該離的是，MS
廣泛的意義，本發(fā)明斷多不具有這些方面和實施例的-個或多，征而被實施。 應(yīng)該離的是，這畢馳點和實施例僅僅是示例性的和解釋性的，本發(fā)明并不被 限制于此。


本申請的附圖與說明書--繊釋了本發(fā)明的示例性實施例，以用作解
釋，原理。在附圖中圖1是用作生嫩驗的微流體裝置的實施例的平面圖；圖2A-2F示出了導(dǎo)致被俘獲的氣泡的微流體室填充^^微段的禱
性平面圖。圖3是微流體室示例性實施例的頂視圖；圖3A是微流體室示例性實施例的透視圖-，圖4是微流體室另一個示例性實施例的頂視圖；圖5A和5B是微流室進(jìn)步的示例性實施例的頂視圖；圖6A是微流室的另-個示例性實施例的頂視圖圖6B是圖6A中的室纖6B-6B處剖幵的剖面圖；圖7A是,室的另-^h示例性實施例的頂視亂圖7B是圖7A中的室纖7B^7B剖開的剖面圖圖犯是根據(jù)另-'個典型實施例微流體體的周部透視圖；圖8C是微流體室的另一個示例性實施例的剖面亂圖8D是微流體室的另--個示例性實施例的透視亂圖8E是鵬另一^^例性實施例的微流體^SM部平面圖；圖9A-9C是在其內(nèi)部放置有干燥的試劑的微流片中的室的各種示例
性實施例的示意性圖示；圖IOA和圖IOB分別示出了填充前后微流體片中包含居中的干燥的試
劑的室的照片圖IIA示出了在沒有氣泡滯留產(chǎn)生的填充的於階娜間微流體片中 包含居中的T"燥的試劑的室的照片；
圖11B示出了在有氣泡滯留產(chǎn)生的職的^m鵬間^l體片中包 含居中的千燥的試劑的室的照片；圖12A和圖12B分別示出了填充前后微流體片中包含有^ca了千燥 的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片圖13A示出r在沒有氣泡滯留產(chǎn)生的填充的於階段期間微流體片 中包含^tlfc^置了千燥的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片；圖13B示出了在有氣泡滯留產(chǎn)生的填充的4H^段期間微荒體片中包 含有TOS了千燥的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片；圖14A和圖14B分別示出了填充前后微流體片中包含有^[S了千燥 的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片；圖15A示出了在沒有氣泡滯留產(chǎn)生的填充的M階段期間微流體片 中包含有M置了千燥的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片；圖15B示出了在有氣泡滯留產(chǎn)生的填充的針階鵬間微流體片中包 含有ira置了干燥的試劑的進(jìn)口側(cè)的室的照片；圖16A和圖16B示出了根據(jù)示例性實施例的兩種不同的敦千燥的試 劑的配置的照片；圖17A-17D巧遣性的描述了不同的敏千燥的試齊頂虔的示例性實施
例；圖18A和圖18B分另呩出了填充前后微流體片中包含有irag了千燥
的試劑的出口側(cè)的室的照片；圖19示出了在有氣泡滯留產(chǎn)生的±真充的#^段期間微流體片中包
含有TO置了干燥的試劑的出口側(cè)的室的照片圖20就示例l一3的檢測而計算出的填充效率進(jìn)行比較的圖表；
圖21示出了具有圖16B的酉遭的室在填充漲中的M照片
圖22是微荒體室和以M與體^^接的分^13t的側(cè)視圖；
圖23是一個用作生鵬驗的微流體驢的另一^例性實施例的局
部平面圖；圖24A和24B是用作生t^驗的微流體裝置的另--個示例性實施例的 局部平面圖；和圖25—30是微l體室的進(jìn) -歩的示例性實施例的頂視圖和剖面圖。
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在本申請中，除非另夕階別的說明，否貝俾數(shù)的艦包含魏。在本 申請中，除非另夕卜說明，"或'的艦意思是"^/或'。Jtt^卜，術(shù)語"包含熟inchMiing)" 以及其它形式，諸奴'包含(includes)"和"已包含(included)"的鵬是非限制性的。 無論什么可能的情況下，在#^附圖中<柳的同樣的參考數(shù)字來指示相同麟 似的零部件。這里使用的節(jié)標(biāo)題僅是為了組織H的，并不論釋為對描述主題的限 制。本申請引用的所有文獻(xiàn)，包括但不限于專利、專,伸請、文章、書籍和論 文，為了ftf。了目的而以弓間的方式被清艦并入。在- -個或多個被并入的文獻(xiàn) 和類似資料不同于本申請或與本申請相,的情況下，包括但不限于定義的術(shù)
語，術(shù)i^m描述的技術(shù)等等，均由本申請控制。 ^S，當(dāng)涉及不同方向絲時，像例如向下的、向上的、左、右、 頂部、底部等等，除非另有說明，這種絲是指附圖的方位范圍內(nèi)。然而，應(yīng) 當(dāng)理解的是，真實的裝置可以以不同于附圖中所示的方向被定向，并且方向關(guān) 系因此而變化。現(xiàn)在參見各種實施例，其示例在附圖中被例示出。然而，應(yīng)當(dāng)理澥的 是，這些各種各樣的實施例并不意剛艮制本公開。相反，是本公開意圖髓可 替換物，改良和等同物。本公開的示例性方面提供了被配置成裝載有用作生物和/或化學(xué)檢驗 的生物樣品的微流體CT。根據(jù)各種示例性實施例，本發(fā)明可JI^對于檢測一 個或多個流,品有用的^S，其中該檢測是關(guān)于--個或多個,擇分TO的 雜、不存在，柳驢的。樣品可肖提生物樣品，例如，含水的生,品，水 溶液，漿液，繊體，血液樣品，聚合,反應(yīng)(PCR)反應(yīng)混合液，或飾 其它類型樣品。
網(wǎng)典型的微流體體可能包含一個基底魁體結(jié)構(gòu)，其具有被布置于其 內(nèi)的一個或多個微威樣品^g、鄉(xiāng)，鵬分析結(jié)構(gòu)，諸如"-^或多^HSt、 井、室，貯存器、閥等等。招i里鵬時，"mK度或'微可會離述流體iiit、 井、導(dǎo)管、室、jie存器，或被配置來移動離納流體l至少具有一個小于1000 麟的剖面尺寸(例如寬度、深度或直徑)的其它結(jié)構(gòu)。在各種實施例中，這 種結(jié)構(gòu)具有至少--個不艦750 的剖面尺寸，而且在--些實施例中，■約1 到大約500 (例如，M約5皿到大約250 ■， m^約5 麟到大約100 f錄)。在一個實施例中，該至沙一^靦尺寸可以在^i勺50 麟到;^勺150鄉(xiāng)范圍變化。例如，圖1中示出的體具有剖MM積為60拜 xl50拜的'OMil，并膽駄約簡Mm而離500nm的鵬。至于室，例如，如同在生t^驗中艦的微流體卡(微卡)、片(微 片)或盤(離)中可以發(fā)現(xiàn)的那樣，當(dāng)在逸里f頓時，"a^"或'微，可能描 述被配置來容納例如不超過大約幾個微升的小(例如，微)^f只液體的結(jié)構(gòu)。 作為例子，圖1中顯示的裝置可能具有懶只大約為1.35 pl的微室。在各種實施 例中，這種室被酉懂用來容納不鵬100nl，不艦75pl，不艦50nl，不超 過25pl，不鵬lpl。在-'些實施例中，這種室可以被ff遭用來容抓例如約 30 pl。微流體^S可以被lfig^"種^^和尺寸中的任意一種。在各種實施 例中，微流體驢1可以是寬度不艦大約15 cm (例如，大約2， 6， 8或 10咖)，并且長度不艦;^勺30 cm (例如大約3， 5， 10， 15或20 on)的矩 形。在其它實施例屮，微流體體一般可以是正方形。在進(jìn)-步的實施例中， 基底一般可以Ji^徑不鵬大約35 cm (例如7.5, 11.5或30.5咖)的圓(例如 )。 iM能有形h贓其中的中'WL用于例如^心軸(其具有例如大約1.5 或2.2咖的直徑)。在此，其它的^^和尺寸也是可預(yù)期的。當(dāng)前的教示4隨合典型地包含系^^置的微流體^g，該系 ^
置含有鵬、室，fn/^r:娜(例如以Iiii^接的室的)以肢持或容納很^微) 術(shù)只的流體，并且其中OTil、室，柳^T:存鵬具有斷寸。f紘?yán)锾嶂羻谖⒘黧w裝置內(nèi)麟的各種樣品容納結(jié)構(gòu)可以艦任 何形狀，包括但不限于，管、鵬、微流體鵬、小瓶、試管、毛細(xì)管、立方 體、刻Wit板，^^型的鵬板，衡K娜的鵬板，鵬它室。這灘
征倉辦將多愧種結(jié)構(gòu)結(jié)合成行，排列，組，等等。^ 荒體體內(nèi)的多室陣列
可以含有例如12、 24、 36、 48、 96、 192、 384、 768、 1536、 3072、 6144、 12^288、 24、 576或更多樣品室。在各種示例肪面中，體可育&^有P艮定了樣品分配網(wǎng)絡(luò)的基底，該 網(wǎng)^W—個主流體M3I^^^樣品貫穿^置， 一個或多個樣品室(,多個 這種室)，在一個或多個室的爭-個和主流體M3t^間,了流體頓的一個或多個駐口分^M，以及與--個或多個樣品審流體M的一個或多個出口分支 通道。在各種示例性實施例中，—個或多個樣品室可被配置來接收特定分t胸 試劑，其能與可能存在于i真充在樣品室內(nèi)的樣品中的已選擇的分析物進(jìn)行有效 的反應(yīng)。例如，可能艦放娥定核酸耙的熒光^^十。根據(jù)各種實施例，,4魏說，基底可會班具有翻窗，M3i 光窗f辦探測到特定分析物的反應(yīng)產(chǎn)物，例如通過熒光探測機(jī)構(gòu)。該探測機(jī)構(gòu) 可以包含用于信號探測的非光學(xué)傳繊。根據(jù)各種實施例，不同類型的閥可以被^S在樣品室和其它通道、裝 艦構(gòu)或其它可能包含在裝置內(nèi)或之上:的樣品室之間。該閥可以選#1*地打開 和關(guān)閉以便來操作i!M'裝覽的流體運動，例如，使用離心力或iH置換的輔助。如 同將在下文被更加充分地描述以及在附圖屮顯示的那樣，該室可包含能夠在樣 品的裝載鵬中基本PM:樣品室內(nèi)氣泡滯留的物理改良。例如，該室可能包含 被配置成當(dāng)液^^該室時被動控制(例如，和主動控制將液^A到該^f 用到的壓力或其它力的情況相對)流體運動的物理改良。換句話說，該室會娜 被物理改良以便達(dá)至瞎內(nèi)樣品流彎麵預(yù)期的運動，例如，鵬在裝載時期達(dá) 到鉢一致的彎液面運動速率3喊方式?？深A(yù)期的是，根據(jù)M方面，各種技7l^〕肖^ffi彩真^g的樣品
室和其它樣品容納部分。例如，對驢的^h樣品容納部^a行填充可a^
置的離心(例如，旋轉(zhuǎn))促離品或其它液體從例如流體鵬移動iSA樣品室 來實現(xiàn)。真空也可以O(shè)T，使裝置內(nèi)的流體運動到禾P/^M31^h樣品容納部 分。根據(jù)另一個示例性方面，經(jīng)由例如注謝器、泵劇E縮機(jī)而施加的正壓可以 棚絲促使流體移動通體置內(nèi)樣品容納結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)到^S的預(yù)期部分，其 中該ffifj器、泵敏i灘機(jī)被安置成與裝置的樣品容納結(jié)構(gòu)(例如，引導(dǎo)到主流 體通道的流體進(jìn)口)流體ilil。按照另- 個示例性方面，毛細(xì)管力可以被用來 移動液體到達(dá) 頁期的裝置的樣品容納結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員#理解怎樣來實 iLh^的填充1^流體^a的各種技術(shù)。圖1示出了-一個用作生,驗的微流體裝置10的示例性實施例。在
填充微流體體時，如圖i中的例子，樣品流可以Ma口 15被供應(yīng)到主流體
鵬26， ；!A^里移動iaAii向多個樣品室20的多僧口分^M 22。按照各
種示例性方面，^f器、^^它腿機(jī)構(gòu)可以柳5l^品鄉(xiāng)至腿口 15并填充微流體裝置10。樣品流填充到樣品室20并從離JT^h樣品室20的出口分 ^!il24排出。出口分iaiil24與排腹室28液體,。根據(jù)各種示例性實施 例，體10還可能包含膜(圖1屮未示出)，像例如，壓力敏感鵬，i^M^ 鶴至IJ驢上以便鶴和密套Mit和室中的流體，防止其M^g中m。另外， 一個或多，鑣^/或設(shè)置^MM中的排放孔可以W^。各種酉遭可以柳
來實，置10的密封和通氣，包括例如，在2006年4月26日J(rèn)^的具有同樣 受ihA,標(biāo)題為"Systems and Methods for Multiple Analyte Detection",申if^"為 11/380,327的美國申請中公開的各種實施例，該申請的鄉(xiāng)公開艦以弓間的方 式被并入c在填充微流體裝置樣品容納部分的過程中可能會遇到的問題是移動 樣品艦樣品容納部分吋形成的彎液面的不一致,。換句話說，彎液面趨向 具有"啟動—和—停止"運動，導(dǎo)致樣品前端的不均勻運動。結(jié)果， 一部辨 麵的移動速率可能與其它部將液面的移動速率不同。有時候，彎^M職 之一的運動(例如，彎液面緊鄰該室的一賴幢的部分)可倉^^后種廳雜 止。這可能是由作用在彎液面上的遲職面力的不平衡性導(dǎo)致的。圖2A-2F示意性應(yīng)描述了導(dǎo)致被滯留的氣泡并因此導(dǎo)致不完全填充的 通辻微流體裝置內(nèi)樣品容納部分的樣品前進(jìn)。例如，樣品容納部分可以是如同 在圖1中所示的樣品室20的形式。如圖2A-2F所示，樣品室20與兩^Hlit流 體艦。作為例子，Mii可以是分^M22和24，并且獸辦分別為室20提 供進(jìn)口和出口。因此，根據(jù)各種示例性方面，鵬22敏口分^Mit并與象圖 1 (在圖2中未顯示)中主流體Mit26—樣的主流體il3t流體iSl，使得會縱 主流體Mit接鵬^^應(yīng)到室20的樣品。雜，如圖2A中戶標(biāo)，樣品S可能 MiiMit22行進(jìn)并在進(jìn)口Mit22和室20的連接處形成的進(jìn)口開口，^SA 室20的彎液面M。圖2B描述了當(dāng)樣品S開始填充審20時(也就是，、 (^ ^頭方向)彎 液面M和樣品S的進(jìn)一步的前i^l程。如圖2B中以陰影部分顯示的，樣品S 填充了鵬22和室20的-部分至彎麵M，而室20的剩余(例如，圖2B中 顯示的彎液面M的右側(cè))是被氣^J:真充(例如，空氣)。圖2C示出了彎液面M 和樣品SM^20的進(jìn)--步的前進(jìn)。在圖2B和2C中，室20內(nèi)彎麵M的 運動相對一致，以致于彎液面M的所有部^^以基本一致的方式移動，并
14^tt同一時間至ijiiil向出口分^31it24的出口開口。下面參照圖2D，當(dāng)樣品S進(jìn)一歩裝載室20時，彎液面M在室20內(nèi) 開始不均勻(不一致)移動。也就是，象圖屮用長-'辨的箭頭和短- -些的箭頭 所描述的那樣，彎液面M的一部分以比彎液面另一部分高的速率行進(jìn)。這種彎 麵M前進(jìn)中的不--斂性可能會導(dǎo)致彎麵M ffit^的部分(圖2E中鄰接于 室20底部的部分)比彎液面M滯后的部分(圖2E中鄰接于室20頂部的部分) 先至IJ達(dá)排出鵬24，例如象圖2E描述的--樣。當(dāng)彎麵M底部部鼓于頂部 部分到達(dá)出口鵬24時，供應(yīng)到該室的更多的樣品S開始;Wf出M3t 24中流 出，而彎麵M則在室20內(nèi)俘獲了氣體(例如空氣)，如圖2F麻。因此， 結(jié)果是樣品S沒有完全填3^^ 20，并且氣泡B被俘獲在室20內(nèi)。象上面描述的一禪，彎、麵M有不--鵬動的趨向，像例如，"停止
一和一ffi進(jìn)"運行禾n/或不同部分以不同速率運動(例如，包括鄰，液面全
部停止而另一部將^M^"移動)，當(dāng)該彎液面M移動JiM^時可能導(dǎo)致氣 泡被俘獲在室內(nèi)，如上面參照圖2A-2F戶腿?？傊?，彎液面M不同的劍情況 (包括但不限于，不同部分以不同速率運動， 一個或多^分彭見"停一和一行 進(jìn)"運動， 一個或多^5mP停止而其它部分^^動，禾P/^^^t動的組 合)可能會導(dǎo)致室內(nèi)氣泡的滯留，這是因為彎麵M的- -部微于其它部分到 達(dá)出口通道并阻止了被俘獲的氣體從出口通，逸。這種運動可能以任何 ^ 并且是隨 ^生，并且可能取決于各種因素，像例如，填充瞎況(例如，流 動速率、壓力)、表面情況(例如，可濕性、表面會讀)、流體'I4M (例如，粘 性、表臓力)，和室的幾何微(柳和尺寸、表—鵬且19^、不一致性)。
^l佳的流^i率范圍內(nèi)移動樣品(例如主^$制樣品 )可能使
樣品在樣品室內(nèi)的前進(jìn)更加一致，這樣就斷氐了俘獲空氣的機(jī)會，例如M;使
用鉢一致的壓力彩真充體。然而，就像上面提至啲，流動速率可倉臓決 于各種其它因素，像例如，室的宏觀幾何形狀(例如，形狀)和M幾何形狀 (例如，表面粗糙程度)、室的尺寸、室的物理化學(xué)表而性頂(例如，可濕性)， 禾tV^fe裝^室的流休的性JM，像例如，粘性、農(nóng)而張力、密度，種或其它流 體頓。試圖在樣品填充室期間產(chǎn)生樣品的最優(yōu)流動速率或流動速率范圍以 {1^制彎液面的運動被證明是困難的，這是因為室內(nèi)流體的流動，尤其是彎麵的運動，可肯樹室表面的精加工(例如，粗^iS)和親水性的不一致性
相繊感。這樣，改善室填充的技術(shù)可能包括，例如，預(yù)先清 ^S去,染 物，對室j朗據(jù)面^te里，禾n/M過頓的制造技術(shù)改良室表面粗^:號。然而
有時候，在室的整個表面控制這些技術(shù)運用的一致性是困難的(例如，控制這
種實質(zhì)上在^H7K平上處理表面的技術(shù)可能是困難的)。這樣，有時候，這種技
術(shù)可能不會導(dǎo)艦彎液面的期望的控制禾p/鵬動。同樣，艦表面鵬、職
離，SV或改良表面粗^g也魏加,隨的/i^M^。根據(jù)各種示例性實施例，微流體^g填充過程中氣泡的滯留(例如，
空氣泡)M^裝置的一個或多個樣品容納部分的lli!的物理改良(例如，裝 置的室)可能被實質(zhì)h斷氐或去除。在各種實施例中，樣品室可能包含至少一 個被配置鵬4頓流鵬充室的過程中控制彎液面運動的物理改良(例如，特 征)。例如，S31促使彎液面以更一致的方式向出口iliiig動，這種室的物理改 良可以來控制樣品填充該室時彎液面的運動。根據(jù)^h示例性方面，這樣獸娜 幫助室內(nèi)彎液面不同部分以基本相同的速率移動，例如，以便樣品的 ^ 會^tt^c同一時間至ij達(dá)出口鵬(例如，出口鵬的開口平面)。根據(jù)各種示例性實施例，室可以被改良并具雜樣品裝飽l度的期間
彿用在樣品上的力(例如，表面遲滯力、剪切力，種亂五力)具有Mi卩平衡 或--致分布的結(jié)構(gòu)，和/或可以產(chǎn)4調(diào)作停止^減慢彎液面令跣部分以便使得彎 液面滯后部分有時間前'進(jìn)到象令5^部分--樣的相同位置的被動機(jī)構(gòu)。艦在室 內(nèi)包含-個或多1^適的布局或結(jié)構(gòu)特征，彎液面的m部分可能^ilii會ga/
壓力屏障，致使作用在彎液面m部分的表面遲滯力增加，并為彎OT滯后部
分麟了祉的機(jī)會?，F(xiàn)在參見圖3—5B，描述了室的各種示例性^lfE例的平面圖，^^含
有一個或多個被配置成,能量屏障以減1M停止彎^M皿ii^的前ffi^而 允許彎液面滯后，趕上的物理改良，因，制彎,在室內(nèi)前進(jìn)時彎液面的 運動來阻礙禾n/或Lh在室內(nèi)氣泡的滯留。在圖3中，示出了并ilii包含多個凹槽35的農(nóng)面限定了室20。更具 體的是，如同圖3中所描述，多個1>'贈35可以沿著限定了室20的表面的底面 部分25而,。在圖3的實施例中，凹槽35被定位于Mia口Mit 22和出口通 道24之間，大概在室20的中間隨開始，盡管對于凹槽35其它^g也是可想像并可以,擇以^里描述的一樣5l^制彎^K^。除了或代替在室20底 ^P^面部分25 ,凹槽，凹槽35可以在f與室20相關(guān)的內(nèi)表面部分上l^1 供，包括，例如，P艮定了室20的側(cè)表面部分(例如周邊表面部分)、頂^P^面 部分、進(jìn)口表面部分禾P/或出口表面部分。在凹槽IWi站室頂部表面部分的實 施例中，可以預(yù)想的是，可以結(jié)合塑料材料而不是薄麟密封室20。在各種示 例性實施例屮，凹槽的深度范圍可以從1 到大約1/2室深，例如，在大約幾 十個$姚的敏匕例如，室可以有大約500 f妹的深度。il31在室20的表面部分(例如，底部表面部分25上)Jl^這種凹槽 35，如^ilJi真空、正壓、禾P/或正置換(positive displacement)被裝^A^: J l7K性的室20的流體樣品的彎液面的一部分開始2^I的運動并m于該彎液 面的其它部分(如同上面參照圖2I>2F中所描述和描寫的)，該嫩部分將首先
艦凹槽35并經(jīng)歷趨向于^^停止該令跌部分前進(jìn)的表面遲滯力。另外，該 彎液面的滯后部分隨后就肖辦H:其,部分的位置。其后，彎液面的#^ 分可以在室20內(nèi)以絲--致的方式^#賣前進(jìn)，例如，以S^0同的速率。這樣 可以允許^樣品的fr^基tt相同時間至lj達(dá)出口通置24 (例如，從室20離開 到出口Mil24的開口平面)以便阻lh氣泡的滯留。在另一方面，M毛細(xì)管作用^lil毛細(xì)管作用和壓力差的結(jié)^^ 充親水的室20，如果彎麵的不同部分由于作用在樣品上的剪切力的不同，稱 或作用在樣品上的競爭的毛細(xì)管和壓力的不同而導(dǎo)致開始以不同的速率移動 (如，不--致性)，凹槽35也可以配置^^t作用在彎液面不同部分的力(例如， 剪切力^/m力)劍共平衡，閑而就使彎液面的不同部分以同樣的速轉(zhuǎn)動(例 如，允許-,分'趕上"另--部分)，以便^t樣品的前端在^^同的時間至噠 出口鵬24。因此，:^^面的例子中，凹槽35可以用來為5i31糊管力被歡， 且比彎、麵另外部艦率低的彎液面部分加速。盡管圖3中凹槽35實質(zhì)上M示為延伸M3i^T室20并與進(jìn)口和出 口鵬22和24基本垂直的M凹槽，但是，可鵬的是，凹艦以有各種形 狀、尺寸和方位。僅作為非限制性例子，凹槽域可以錢的、斜的、曲線的， 在室內(nèi)不同方向延伸的鋸齒狀的、驗的、斷開的(例如虛線的)，具有各種剖 面職，禾喊它們的任一數(shù)量和減組合。進(jìn)一步，按照可劑t的方面，代替凹 槽地，該特征可以是--個或多個室內(nèi)部表面部分之上的浮雕形式。如同凹槽一
17樣，如同.卜.面討論的，這種浮鵬征可以有各種糊、尺寸、結(jié)構(gòu)和方位。進(jìn) 一步，可予鵬的是，凹槽和浮,征會嫩在室表面上被結(jié)合在一起。而且，這
種凹槽禾tv^ 孚mwt間的間隔可以變似pmK^—致的。圖3A示出了樣品室20a的示例性^fi例的一^t視圖，該圖是取自 該室的TM,其包括在室20a的底部表面上體現(xiàn)為平直脊35a和36a形式(例如 類似鵬帶)的浮鵬征。在圖3A的示例性實施例中，麟/35a和36a兩個 脊，其中一個(36a)絲^l置在室20a的中心，并Ii另個(35a) ^在 中心脊36a和出口鵬24a之間。如同上面描述的，除了作用在微中樣品的 彎液面上以控制彎液面的運動來Piilh氣泡的生i^卜，在定點驢千燥的試劑進(jìn) 入室20a時，脊36a可提m^"。根據(jù)-一些示例性實施例，如參見下面圖9—21 和23的更詳細(xì)的討論，可能需要定點腹置液體試劑在微流體裝置的樣品室內(nèi)， 并ffl哩千m定點放置的試劑。發(fā)明者已經(jīng)發(fā)1^制千燥的試劑在室內(nèi)的位 置鉢可以aji:由于樣品裝載室時的氣泡滯留。在圖3A的示例性實施例中，如 果該試劑被朝著室20a進(jìn)口側(cè)(例如，鄰接于進(jìn)口鵬22a)放置(例如，定點 放置)，位于室20a中心的脊36a可以作用來PB止液體試劑的擴(kuò)散M:脊36a。 由于下顧MM羊細(xì)討論的原因，卩l(xiāng)lh液體試齊ljrt^l位于室20a中心的脊 36a可以，偉敝千燥的試劑的位置以便，著室20a進(jìn)口側(cè)TOS有益。圖4描述了另一個室20的示例性實施例，其含有多個突出部件45 (例 如，具有柱狀結(jié)構(gòu))。如同圖4中所示，該突出部件45可以從限定了室20的表 面的底部表面部分25向上突出(例如豎直地)。在各個實施例中，如同圖4中 所示，突出部件45可以被故置在室20內(nèi)部鄰接于出"Jiil24的地方，并且相 對于出口鵬24被絲對稱排列。以和上面參照圖3所述的類似的方式，彎液 面在室20內(nèi)朝著出口Mit45前進(jìn)時，突出部件45可以實質(zhì)上作用來斷Si^停 止^(JQ鵬到突出制牛45的彎麵部分的前行，這取決于使樣品在室內(nèi)運動 起作用的力和室的^^性#水性，如上面參見圖3的實施例而描述的那樣。如同飾在圖4和5中的實施例0M，使用突出部件(例如，以齒種 離的形式)可以砂對室表面上的光學(xué)I4M (例如，透明度等等)的干涉。 進(jìn)一步，突出部件的制造可以相對容易，例如，通艦鵬控制的較低要求。 進(jìn)--步，根據(jù)各種實施例，可能需要在樣品室內(nèi)放置試劑(例如，試齊賺)，在 這種情況下，突出部件可以榭fl來容納該試劑并PM:該試劑,過出口鵬時 的樣品沖走。根據(jù)各種示例性實施例，無論是齒形或柱形的突出部件高度上,以 變化，以便基本延伸室20的^P^度或小于室20的全^1W度。僅作為例子， 例如，柱的高度可以駄約10 f棘到室的頓深度變化并iJJi徑范圍從大約10 皿到1/2 ^K:變化。齒的高度可以AUC約10 ,到室的，，， 約IO麟到大約室周長(例如，圓周)的1/4變化，m^約10^^到大約 gS徑的1/4。而且，如同上面描述的凹槽35另附，該制牛可以是浮^E， 像例如，陷入室表面部分的凹痕，而不是突出部件。這種浮鵬征和突出部件 的結(jié)合也是可以預(yù)期的。也可以預(yù)想，突出部件可以在限定了室的除r底部表面部分的內(nèi)表面
部分上被鄉(xiāng)，像例如限定了室20的側(cè)而、頂部、進(jìn)口種或出口表面部分。在 突出部件被提供在室的側(cè)農(nóng)面部分或頂部表面部分的情況中，突出部件可以從 這，置朝向室中心突出。例如，突出部件可以從P艮定了室的側(cè)表面部分基本 水平地突出。而且，可以預(yù)想的是，突出制?？梢?，在室內(nèi)部進(jìn)口51il22和 出口Mit24之間的^h位置，并且可以排成行g(shù)排成行。圖3-5B中例示出 的突出部件的體、M、職和判咧僅僅^^例性的，并不意圖進(jìn)行限制。圖3-5B中描繪的各種表面特征僅腿示例性的，并不意圖進(jìn)行限制。 本領(lǐng)職術(shù)人員^iUR到突出部件、凹槽、浮鵬其它特征的職、排列、 尺寸、方位、間隔、室內(nèi)位置和數(shù)量可以基于不同的因素而變化并選擇，包括
19但不限于，例如，提高流體性能(例如，^n泡滯留)，液銜pmsm面t/s化 學(xué)艦，室的幾何微(表明粗糙離、微、不一致性)，麟剝牛(流鵬 率、壓力差、離心填^^致的離'IV向心力)，體的方位，體的劍和動態(tài)狀 態(tài)，制造的約束，禾p/^室會^l行期望的光學(xué)探測的肖幼。關(guān)于執(zhí)行光^^測 的能力，可能希望，例如使室的^p維明、不透明、蹄，禾p/^^些的組
合，在室內(nèi)產(chǎn)生溯望的折紺勤t，在室內(nèi)產(chǎn)^M^i^，和/戯它對室的光學(xué)
探測頓的控制。這也可以決定凹槽、浮雕，禾p/^s部件的結(jié)構(gòu)和排列、位 置、尺寸、間隔、方位和數(shù)量。僅作為實施例，可預(yù)想的是，可以鵬單個凹 槽、浮mr征或魏部件而不是圖中所示的多個。進(jìn)一步，除了凹槽、浮臓 魏部件，可預(yù)想的是，任何一種艘作用在以不同方式(例如以不同速率) 運動的彎M部分上的力的表面特征都可以被使用，并且tPM認(rèn)為在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。盡管閣3-5B中實施例的描述討論了使用壓力和^ffl管作用以作為填 充室的機(jī)理，可以預(yù)想的是，上面討論的各種魏部件、四槽，和浮雕也可以 OTffilil離心來填充的室內(nèi)。例如，各種結(jié)構(gòu)可以彬H來保證離心器具以低
的^i種^短時間運行從而實現(xiàn)室填充。在圖3-5B的實施例中，各禾條征被酉BS來改變勢MI—部分的運動， 例如，當(dāng)嫩部分到達(dá)室20的出口鵬24Ht&可以被繊。根據(jù)於實施例， 室的深度可以被改良并配置來提高樣品流朝^液面各側(cè)的ii^M使得允許 流^W端最接近前端到滯后的中心。這樣可以斷氐彎液面的一部^5fe于其它 部分至噠出口的趨勢，因此卩Jjh了樣品容納部分內(nèi)氣泡的滯留。進(jìn)一步，由于 樣品從相對小的懶只(例如進(jìn)口鵬)填充一個相對大的懶只(例如樣品室)， 因iW脹率可以影響對樣品室的填充。閑此，為獲得期望的樣品室的填充，進(jìn) 口ilit禾P/或出口遮i這與樣品室連接的部分可以被改良。通常，被li置來提高樣品流朝向彎液面擁隨動的鵬的樣品室的設(shè) 計取決于用來m枰品容納部分的技術(shù)。例如，圖6A描述了樣品室60示例性 實施例的平面圖，該樣品室60被酉遣鵬髙驢的樣品流朝室60的柳 (例 如，夕卜周邊)的運動速率。當(dāng)魏力棚棘充室60時，這種方式可以是有益 的。圖6A的箭頭用^示朝室60的各側(cè)(例如周邊表面部分66a和66b)的 樣品的提高的運動速率。
戰(zhàn)種通過魏作用填充的例子中鄰接于室60外圍處，室60的深度 可以比室60中心處的深度淺。換句話說，當(dāng)對從室的頂部、開口部分至P艮定了 室60的表面進(jìn)行測量時，室60的離是變化的，以便室60的周邊部分比室60 的中心部分淺。圖6B例示出了室60沿著圖6A中的線6B^6B剖開的剖視圖。如同圖 6B戶; ^，周邊表面部分66a和66b在室內(nèi)具有比中心表面部分66c淺的深度。 以圖6B中描述的方式變化的深度因而可以導(dǎo)驗60煩具有類似碗的靴， 而與，例如大致圓柱的形W^W照。相似的，在各種實施例中，室側(cè)面部分 和底面部分相會合的部分更適合是圓整的，而不是以尖銳的90度角相會合，如 同圖3A中描述的。在艦壓力來驅(qū)使樣品縱真充室60的情況中(例如，M^、湖 器、離心力或真空)，可能需要斷B^階于室60周邊處的流動P且力。如同上面 參見圖6A的描淑附，M:斷氏室60周邊的流動阻力，樣品在填充室60時的 流動速率可以提高。這樣，例如，圖7A描述了與圖1中室20類似的樣品室70 的示例性實施例的平面圖，^&隨成提高被朝向室70的糊!l (例如，夕卜周邊) ^S的樣品流的運^率，如圖中箭頭所示。如同圖7B所例示，為了實現(xiàn)鄰體70周她的流體阻力的陶氐(和 增加樣品的前鵬率)，鄰接于室70周邊(例如，室70周邊表面部分)的77a 和77b部分具有比位于鄰接室70中心的77c部分更大的深度。室70內(nèi)的表面 部分77a和77b的更大的深度允許室70鄰接于這#》表面部分(例如室70周邊) 的部分填充得更快，因而致使彎液面fn嗜樣品室周邊(例如，圖7中顯示的上 部分和下部分)的運動速率的提高，以及彎液面中心部，動速率的滯后。如
上面參見圖6的描述，貌助于斷氐彎麵的-,底另Hi之前至噠出口鵬
74的趨勢，因此阻礙或P且止了室70內(nèi)氣泡的滯留。
21
^^-步的各種實施例中，進(jìn)口通道種或出口Mit與室t間的過^T 以被改良，例如，以便增加引導(dǎo)到進(jìn)口通道和/或出口遮直的開口的尺寸。在微 卡的常規(guī)室結(jié)構(gòu)中，樣品室具有大致上圓柱形結(jié)構(gòu)，并皿口和出口MiiS^ 與ffl^連接，例如，如同圖22中示意性所示(參考數(shù)字880是指室，參考數(shù) 字882 4"Wia口鵬，而出口鵬沒有鵬示)。換句話說，將限定了進(jìn)口稱 或出口通道內(nèi)腔的內(nèi)部表面部分接合在一起的室的內(nèi)部表面部分相互直角相 交。^OT這種結(jié)構(gòu)，通向進(jìn)口和出口通道的開口相對窄。圖8A描述了樣品室80的力溯性實施例的頂視圖，其中鄰接于分別通 向進(jìn)口和出口通道82和84的開口 86和88的限定了室80的表面部分，被酉fiS ^il^到溝槽82和84的光滑迚渡。也就是說，如圖8A中描述的，表面部分
是非直角的。^Kt 82和84與限定了室80的表面之間il^非i^;可以增 加通向通道82和84的開口的尺寸。在出口通道84OT這樣的增大的開口，彎 MPIH開口和出口通道84的趨M減小，進(jìn)而室80內(nèi)部俘^泡的^l^til —樣減小。進(jìn)一步，在站U鵬82處提供光滑的迚渡(例如圓角)可以增3腿 力領(lǐng)域的--致性，因此鵬了通過室的樣品彎液而的運動的 豫性。例如，可 以斷氏膨脹率從而改善樣品室的填充。圖犯;i^流體驢810—部分的透視亂i^g包含與進(jìn)口鵬82 流體魏的樣品室80。如同圖犯中際，內(nèi)驗面部分81和83和由進(jìn)口通 道82限定的內(nèi)腔的內(nèi)部表面部分以非飾相會合。換句娜，在鄰軒81和 83部分的上游處，81和83部分相對通道82的縱軸向外自形展開。僅作為例 子，81和83部分向夕卜/3媳形展開的角度范圍可以>^約30度到大約60度，例 如在大約30度。盡管圖犯沒有示出出口Mit，可以鵬的是，這樣的出口通 道可以TOi^，并具有類似于圖8B中所示和上面描述的那樣的迚渡部分。而且， 可以被,的是，通向樣品室的進(jìn)口和出口通道中的一個或，都可以與室非 直角連接，如參見圖8A和圖8B 0fi寸論的。因此，室的進(jìn)口和/或出口區(qū)域可以MJ進(jìn)口和/或出口Sit與室的典型
直角連接來加以改良，例如，艦包含進(jìn)口禾o/或出口鵬內(nèi)^^面部分與室內(nèi)
部表面會合處的圓角、角，或更高階的多邊形。可以理解的是，進(jìn)口和出口區(qū)
22域的迚 &廓(例如進(jìn)口和出口通道與限定了室的表面相會合的表面)可以是 —樣的，棘也町以相互不-辨。進(jìn)一步，根據(jù)可#(戈的示例性方面，不同于圖8A中顯示的，內(nèi)部表 面部分可以包含光滑的迚渡。圖8C描述了室80示例性實施例的偵艦圖，其中 室80包含內(nèi)部表面部分801和802，其分別與限定了進(jìn)口和出口通道82和84 的內(nèi)腔的內(nèi)部表面部分以非直角連接。換句話說，如圖8C所描述的，內(nèi)^面 部分801和802在進(jìn)口和出口溝槽82和84之間，l:形成了在Z方向,光 ^M渡的圓角，因此增加了進(jìn)口開U86和出口開口88的尺寸。如同上面討論 的，可以理解的是，進(jìn)口和出口區(qū)域中的一個或^P都可以包含圖8C中描述的 光^d:渡。圖8D描述了具有力Z方向上與室80非直角連接的進(jìn)口鵬82的 室80的透視圖，如上面參見圖8C的描述。也就是說，內(nèi)部表面部分801與限 定了進(jìn)口鵬82的內(nèi)腔的內(nèi)部表面部分非魏連接。圖8D沒有示出與室80 流體艦的出口鵬。然而，可以被離的是，這樣的出口鵬可以 ^，
并可以和室垂:i^垂直相連。根敝步^^性實施例，樣品室的總體靴可以被改良，使#^助 于避免填充過程中氣泡的滯留。例如，樣品室的微可以從具有誠圓形剖面 結(jié)構(gòu) 化到更加延長的形狀，像例如類似長圓的(例如橢圓的)剖面結(jié)構(gòu)。 縮小在基本與樣品流,過室的方向垂直的方向上室的尺寸(換句話說， 在樣品^31方向上延長室)，同時Ws:維持室的容積，這,品的彎 W可以以 ^:一致的方^i動a^，以便，彎M^tt同一時間到l室的出口。圖24A和24B顯示了微流體體示例性實施例的局部平面圖，貧傲流 體裝置包含與分別通向多個樣品室2420a或2420b的多個進(jìn)口分^3Sl2422流 糊連的主流體鵬2425 ，以及,- -個樣品室2420a和2420b驗到排出室2428的多個出口瘋，道2424。這樣，在圖24中，樣品朝向每一個主流體通 道2425的底部供應(yīng)，并向進(jìn)口Mit2422的方向流動，iaA樣品室2420a和2420b， 離開出口溝槽2424，并iSA排出室2428。在圖24A和24B的蹄勝實施例中， 樣品室2420a和2420b從例如圖1所述的大致圓形被改良到 W樣品流過該室 的方向^C^長的皿。在圖24A中，樣品室2420a具有;^U:長圓的皿， 而在圖24B中，樣品室2420b具有帶有平整的側(cè)墻部分2421b和2423b的^J[ 長圓形狀。平M臓部分可便于室2420b的加工種皿型。如同上面討論的， 樣品室2420a和2420b具有與M上圓形結(jié)構(gòu)的室的體積;^C一樣的容積。這 樣，按照這単.的教示，每個樣品室2420a和2420b的容積可以是大約1.35 fil， 并且離可以跡咖大約500拜。在各種其它示例性實施例中，這種室被隨 來容納不超過腳l，不艦75^x1，不艦50pl，不艦25pl，不艦lnl。 在一些鄉(xiāng)例中，這種室被酉度來容納大約30^1。根據(jù)各種示例性實施例，樣 品室2420a和2420b的短軸尺寸w (例如直徑)可以在約1,0 mm至約1.8 mm 的范圍內(nèi)變動，并且長軸尺寸h (例如直徑)可以在約2.1 mm至約32 mm的 范圍內(nèi)變動。作為例子，短軸尺寸w (例如直徑)可以是約132mm，而，尺 寸h (例如直徑)可以是約2.56 mm。應(yīng)該,的是，樣品室可以有不同于圖24A 和24B戶服的3P些的延長柳，例如包括，但不限于，誠的長方形。圖24A和24B中描述的各種通道和對糊Nfi僅僅是示例性的，按照此 處的教示的其它刊M池被認(rèn)為是在本發(fā)明范I書1內(nèi)。但是，顯示于圖24A和24B 中的S灘，其可以在會，置的室2420a和2420b的進(jìn)口側(cè)區(qū)域之間t^t^ 一致的間距，當(dāng)向樣品室2420a和2420b Jl^千燥的試劑時可以^t利剝牛， ^^下面圖23中示例性實施例的描述可顯而易見。為了微流體體的各種E擁，包括，例如，當(dāng)j頓微流體驢來生物 檢驗時，千燥的試劑可以微置(例如定點放置)aA^置的樣品容納部分， 從而當(dāng)裝置被需要分析的樣品填充時，樣品和試劑可以在樣品填充樣品容納部 分Bt混合。^^千燥的試劑可以提高各種成分在室溫下的穩(wěn)定性，包括，例如， 諸如DNA/RNA聚^ll的蛋白質(zhì)。如同M鵬的，詞i皆千燥的試靴'或它的 變化的意思是液體試劑中的液體至少部M過例如凍干、冷凍干燥、真空千燥 或例如空氣千燥、氮氣^P^ffl其它ffr性氣體(不與需要TM的液體試劑中的 ft^試劑M^自互作用)千燥的氣體千燥工藝可以被去除，其中氣體會嫩是環(huán)^jg的、力卩熱的或糊的，又如，環(huán)境空氣柳或氣體可以敬于大^E力 下鋼過任-方式(包括但不限于鋪或吹i^幾)而被壓縮的(例如，臓氮
氣)或強(qiáng)制的氣體(例如，強(qiáng)制空氣)。進(jìn)--步，微流體^K的^I和PCR靈 驗可以是嫩卜的微，因為千燥的試齊瞎儲相對容易，并且當(dāng)與千燥的PCR 試劑混合時包含PCR靶的樣品溶液不會被,。為了至^S些^h原因中的一 些，千燥的試劑TOC置在像例如微流體片、盤或卡這樣的微流體錢的樣品室 內(nèi)。典型地，液體試劑被分配在微流體體的室的中心，并且被千燥(例 如凍干)，像例如圖l中描述的那樣。圖9A示意性的描述了在限定了室90的底 部表面95上政置有干燥的試劑R的微流休樣品室90的示例性實施例。試劑R ^gC^L置在室90的屮心?？梢园l(fā)現(xiàn)的是，隨著在中心放置了干"燥的試劑R， 當(dāng)Ma口M92 4朋淋品流(例如，核船K溶液)±真充室90時，出現(xiàn)了不 同的填充結(jié)果。有時候，在中心放置了千燥的試劑R時的±真充效率,現(xiàn)比沒 有千燥的試劑^室中的情況下要更差。±真充效率，F(xiàn)Ec，可以用FEc (%)= 100x (WFc/Wcd)計算，其中Wcd ji^N^流體片中含有居中的T^燥的試劑的 室的縫，WFc是含有居中的千燥的試劑的室在填充后沒有氣艦成的那些室
、[108]如同圖1中所示，基于對微流體裝置的100次測試，24個其中沒有試 劑的室的平均±真充效率是大約85%。 TF.如下面,進(jìn) 一步解釋的那樣，如圖9A 中示意性Jf示，室內(nèi)放置了居中的干燥的試劑的室，其測試的平均±真充效率是 大約47.6%。為了提高填充效率并基本阻礙或Pllh含有千燥的試劑時室中氣泡的
滯留，按財發(fā)明，已經(jīng)發(fā)mM:千燥的試齊贓室中的選擇定位該室可以被物 理改良，使得當(dāng)樣品流在填充室時可獲得期望的樣品流彎液面的運動。更具體 地，發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了基于干燥的試劑在室中的位置彎液面可以以更一致的方 式擴(kuò)EM:室。為了比較干燥的試劑在室屮的&詈對填充性能的影響，液體試劑被分
配在微流體片室的中心，最接近進(jìn)口通道處，和最接近出口Mit處，其中微流
體片室具有圖1中示意性描述類似的結(jié)構(gòu)。每—個室的^fil^勺是1.35^L。通
過自動分配器試劑l^g在室內(nèi)并在片上被千燥，該室形^包含環(huán)烯聚合體
25(COP)基底的基底上。包含千燥的試劑的片用雙面壓力敏^fe合(PSA)膜(圖 1中未顯示)薄層覆蓋，以來密封在COP基底內(nèi)形成的室和通道o膜包含與圖 1中描述的排出室28對齊的SR孔，和多個lttfi相對亍COP基底的PSA膜
一側(cè)，并且在糊PfflM孔和排出室28上方的允i^t體Mil而不允許液體M:的
膜帶(一^MS種膜帶可以在圖IOA、 IOB、 12A、 12B、 14A、 14B、 18A和18B 中的齡圖上看到)。關(guān)于M的雙面PSA膜、通風(fēng)孔和所用的膜帶更多的細(xì) 節(jié)，引入于2006年4月26日殿的，榭旨定了和本申請相同受ihA的申請?zhí)?為No.ll/380J27的美國申請，題目為"System and Methods for Multiple Analyte Detection",其頓公開&tk以弓間方式并入。MaSM泵，該室被核酸(例1 —3)或pH值為8的在lQmMTrisHCl 中的紅染料(例4)溶液，以40 nl/min填充。拍攝了填充前后室的照片并就lj 了室中液體的在±真充過程中的運動的錄像。填充效率(FEc)象前面戶M關(guān)于中 心千燥的試劑的一樣決定。對丁進(jìn)口側(cè)干燥的試劑，填充效率FEi (%)基于微 流體片室的數(shù)量，按照FEi (%) =100x (WFi/VWd)計算，其中Wid是^h微 流體片中含有位于室的進(jìn)口側(cè)(例如鄰接于進(jìn)口通道)的千燥的試劑的室的數(shù) 量，WFi是含有進(jìn)口側(cè)千燥的試劑的室在土I3^沒有氣，成的室的M。圖10—16、 18、 19和21顯示了微流體片在檢驗(例如，填充微流體 片)中和檢驗后的各種圖像。在計算干燥的試劑在進(jìn)口側(cè)和中心放置的填充效 率時(例如，如圖10A、 10B、 12A、 12B、 14A和14B所示)，齡片僅有20 室用來計算。在離微片進(jìn)口右JMS的列中的四個室(例如，圖1中所示)被 排除在計算之外，因為這些室被證明在不存在千燥的試劑時氣泡形成的頻率很 高?？梢韵嘈诺氖?，這些室在^^在干燥的試劑時氣泡形成的高頻率可能是由 TO口和出口鵬結(jié)構(gòu)與20個室顯示的不同。圖1示意性的描述了包含在圖中 右iil^的縱列內(nèi)的4個室20和它們各自的進(jìn)口和出口鵬結(jié)構(gòu)，以便和剩余 的室,匕較。M比較研究的結(jié)果在下面介紹。例1—具有居中的干燥的試劑的室的填充。135 nL的液體微1」 :液體試劑分配 分配在微流體片樣品室中心 然后被千燥(例如，凍干)。圖10A是微流體片110的-^P分的照片，顯示了多 個在室中心含有千燥的試劑R (用白點4樣)的室120。如同上面提至啲，圖10A中顯示的這20個室翻來計算填充效率的室。如同圖IOA描述的，包含居 中的千燥的試劑的片象上面描述的-辨被薄層覆蓋。如同.上面描述的，片110 也包含用-鄉(xiāng)風(fēng)的il/K性的膜135 (在圖10A中M31白帶顯示)。在圖10A中， 主流體通道126在其頂部左iiM31進(jìn)口 (未顯示)與注射^IE接，室120 M 主流體通道126和進(jìn)口分^1道122使用核酸溶g填充。圖10B顯示了il^3核 i^液填充室120后，圖10A中的片部分的^t。 如同可以在圖10B中看到的--樣，室120的一些在被填^JS-在其中包^^俘獲 的氣泡B (注意，圖10B中并不^^萬有的氣泡 +雜)。填琉，沒有氣娜 成的室120 (基于旨檢驗片包含的20個室)被計f^確定WFc的值，而填充 效率FEc象前面描述的一樣進(jìn)tn十算，其中Wcd的錢20。舒11個檢驗片， 對包含居中的千燥的試劑的室Jl^說，^t檢驗片的平均填充效率，F(xiàn)Ec，被i"t^ 出來是47.6。/fft12.3。在室內(nèi)，樣品彎液面的運動被另外以錄像形式錄制。圖11顯示了包含 居中的千燥的試劑的室在其被樣品填充時的^^ht娜。尤其是，圖11A顯示了 含有居中的千燥的試劑R的室120在被填充時其內(nèi)部沒有氣泡滯留發(fā)生的計 快照，而圖11B顯示了含有居中的TM的試劑R的另-一個室120在被填充時其 內(nèi)^Pf氣泡滯留發(fā)生的悅照(注意，圖1IA中^H^1顯示的都是相同的室，圖 11B中快照顯示的針^M都是相同的室,但與圖11A的室是不同的)。在圖11A 和圖11B各自最左邊的照片中，流體M31朝著旨室120的底部左邊的角, 置的ilii 122 ^1^。在圖11A和圖11B中標(biāo)注了M31樣品流ffiffi而形成的可 見的彎液面M，在圖11B中標(biāo)注了被填充的室120內(nèi)部的被俘獲的氣泡B。通 常，觀察到的彎液面M在包含居中的千燥的試劑的室120內(nèi)的運動和彎麵M 在不包含試劑的室內(nèi)的運動相似。例2—對干燥的微lM^fi在進(jìn)口側(cè)的室的填充135 nL液體試劑il31液^f吩配器朝著微流體片上除2個，卜所 有室的進(jìn)口側(cè)(例如，鄰接于進(jìn)口鵬處)被分配，然后被千燥(例如，凍干)。 這2^劑在其中被朝著出口側(cè)放置的室位于距離流體進(jìn)U (如圖l中所示， 并且在圖12A和12B未顯示)右側(cè)最遠(yuǎn)的縱列內(nèi)，并且在這佛列中的4個室 在計算填充效率時被排除在外。圖12A是衡荒體片210的—鄰分的照片，顯示 了含有W^置在室220進(jìn)口側(cè)最^a^ 220進(jìn)口iiil 222處的千燥的微U R(用
27白點條)的多個室220。圖12A中顯示的20個室翻3lei十難充效率的室。 如同圖12A中描述的，含有進(jìn)口側(cè)千燥的試劑的片然后fl匕面描述的一樣艦 雙面PSA麟蓋。像上面描述的一樣，片210也包fTJl/K性的膜235 (圖12中 用M風(fēng)的白帶)。在圖12A中主流體ail226在其頂部左邊M^接到注射泵， 室220 M3i主流體M 226和進(jìn)口分^lil 222 ^ffl核,^fct真充。圖12B顯示了使用核酸溶液填充室220后的圖12A的片的部分的快 照。如同可以在圖12B中看到的一樣，室220的--些在被填^包含被俘獲在 其中的氣泡B (注意，在圖12B中并不5i0f有氣泡fP^維)。填縱，沒有氣 ，成的室220 (基于^檢驗片包含的20個室)被計f^確定WFi的值，填 充效率FEi象前面描述的一樣進(jìn)衍十算，Wid的齲20?；?1個微驗的片， 對進(jìn)口側(cè)包含千燥的試劑的室沬說，^t檢驗片的平均t真充效率，F(xiàn)Ei，被計算 出來是65.0%±5.6。在室內(nèi)樣品彎、 的運動被另夕卜以錄像形式錄制。圖13顯示了包含 進(jìn)口側(cè)千燥的試劑的室在其孩±真充時的針決照。尤其是，圖13A顯示了含有 進(jìn)口側(cè)干燥的試劑R的室220在被t真充時其內(nèi)部沒有氣泡滯留發(fā)生的^^M， 而圖13B顯示了含有進(jìn)口側(cè)干燥的試劑R的室220在被填充時其內(nèi)^W氣泡滯 留發(fā)生的'M。在圖13A和圖13B各自teii的照片中，樣品流體M:朝魏 個室220的底部左邊的角落放置的Mit222被供應(yīng)。在圖13A和圖13B中+祐 了M^品流微而形成的可見的彎液面M，在圖13B中輸主了被填充的室220 內(nèi)部被俘獲的氣泡B。對于有進(jìn)口側(cè)干燥的試劑的室，這樣放置的試劑趨向于弓l導(dǎo)樣品(核 ^^液)^圖13A中連換進(jìn)口和出口MJ1222和224的中^g對)(WtlfaJSA 室。 一旦彎液面M的兩端開始向著出口M224運動，例如象從圖13A中左邊 第二錯卿萬描述的，那么只^h^麵的移動速率保持相同就沒有氣, 生。當(dāng)室220的表面基本 *性時(例如，它們是塑料物質(zhì)制造的)， 頓口偵贈加千燥的試劑趨向于使室表面翻l埋"事實上"是親水性。換句話說， 放置在駐口側(cè)的試劑趨向于在樣品進(jìn)入室220 B寸吸收樣品，并導(dǎo)致最初的彎液 面的擴(kuò)i^進(jìn)口側(cè)是平直的(例如，-- 到達(dá)出口通道224)。這也往往趨向 有助于〗鴨液面基本-斂的進(jìn)一步擴(kuò)散。[124]例3—具有itt-fa口側(cè)的千燥的^y的室的填充
〖125]為了增加包鄉(xiāng)口側(cè)千燥的試劑的室的填鄉(xiāng)率，娜在微流體片室 的進(jìn)口側(cè)分配默術(shù)只的液態(tài)試劑實施觀賦。在這些測試中，向微流片的除了 兩個室以外的所有室的進(jìn)口側(cè)(如，鄰接于進(jìn)口通道)ilil液態(tài)試劑分配器分 配260 nL的液態(tài)試劑，并隨后進(jìn)行干燥(如被凍干)。試劑TO置于朝向出口 側(cè)的兩個室是位于距離流體進(jìn)[:右腿遠(yuǎn)的縱列的室(如圖1所示，誠顯示 于圖14A和14B中)，并且在該縱列中的四個室被排除在計^i真充效率;^卜。 圖14A是微流體片410的—鄰分的照片，顯示了在令階于室420的進(jìn)口鵬422 處的室420的進(jìn)口側(cè)體了千燥的試劑R (用白點標(biāo))的多個室420。如例l 和2 —樣，荊講410的所有的室i5TO于計彰真充效率，而僅是在圖14A中 顯示的20個室。如圖14A所描述的，包織口側(cè)千燥的試劑的片用雙面PSA 麟蓋，并包括了il/K膜435 (圖14A和14B中用白帶顯示)以通風(fēng)，組h面 戶脫。主流體鵬426圖14A的鵬426的頂部戰(zhàn)M^至勝射泵，并脂 420 Miii流體鵬426和進(jìn)口分^13i 424細(xì)核,液填充。圖14B顯示了柳核酸溶液填充室420后，圖14A中部分的片的快照。 如圖14B中看到的--樣，室420中的-'些在被填^M在其內(nèi)包含被俘獲的氣泡
B (再次注意，并非所有的氣泡均樹示注于圖14B)。在填疏，5en泡形成的
室420 (基于條計被測試的片所包括的20個室)被計棘決定WFi值，填充效 率FEi則如上面戶腿的以Wid為20進(jìn)衍f食。基于25個被測試的片，對于含 260nL的進(jìn)口側(cè)千燥的試劑的室，每片的平均填充效率，F(xiàn)Ei，被計算為95.0% ±7.0。室內(nèi)的樣品彎液面的運動也録像。圖15示出了包含260 nL的進(jìn)口 側(cè)干燥的試劑的室在填充期間的^M^照。特別是，圖15A顯示了具有類似于 上面圖14A描述的進(jìn)口側(cè)千燥的試劑R的室420的填充的各種快照，其中^ 泡滯留發(fā)生，而圖15B顯示了具有進(jìn)口惻仟燥的試劑R的室420的m的鵬， 其中的確發(fā)生了氣泡滯留。在圖15A和15B各自^S側(cè)的相片中，樣品、Mii 朝向針室420底部(圖15A)或頂部(圖15B)的左角處設(shè)置的ilit 422被 供應(yīng)。鵬微的樣品流而形成的可見的彎液面Ml^稱主于圖15A和15B中， 且填充室420內(nèi)被俘獲的氣泡B被拘姓于圖15B中。在例3中，鄰接于進(jìn)口側(cè)分配的液態(tài)試劑的增加量產(chǎn)出了比例2中覆
29蓋了更大的室的底^^MS積的干燥的試劑。例3中千燥的試劑因此^填充 期間可以弓l導(dǎo)液態(tài)樣品約至出口TO的中途，因自短了樣品，至出口溝槽
的距離。換句話說，當(dāng)液條室內(nèi)與千燥的試劑,時，試劑作為吸i^S來
吸收液體，使室在試劑的位置上"實質(zhì)上"是親水性，如上面描述的。應(yīng)該相信
的是，由Tt跑了樣品需移動(例如，沒有iUl試劑進(jìn)行引導(dǎo))鵬室的距離， 因此齡了氣泡的形成。另外，從圖15B右腿后的快照能看出，在向魏口 側(cè)皿了增加的千燥的試劑的量盼瞎況下，確實形成的氣泡i^于相對小一些。圖16A和16B顯示了例3中兩個室420的悅照,該兩個室420翻詳除 在填充效率的計算:^卜(如，來自如圖1所例示的，體于微流體片的流體進(jìn) 口右^l^處的四個室的l^lj中的兩個室)。圖16A和16B中，室420具有相 互分開不是180度的進(jìn)口ilil 422和出口通道424，如圖14和15中描述的室 420的情況。圖16A和16B中，干燥的試劑R被放置-丁都接于室420的進(jìn)口通 道422處。但是，在圖16A中，面向室420中心的千燥的試劑表面Rs面向與出 口Mil424不垂直的方向。在圖16B中，面向室420中心的千燥的試齊l撥面Rs ffls:與出口ilit424垂直。在圖16A和16B的室中，進(jìn)口和出口MitSTi紫的 試劑R的^a的示意性描述能各自分別見于圖17B和17C。在圖17B和17C中， 室被標(biāo)注為C，進(jìn)口Mit被標(biāo)注為I，出口通道被標(biāo)注為O，干燥的試劑^+維 為R，而干燥的試劑表面被+維為Rs?；?0個微片的填充，具有進(jìn)口和出口通道兒何結(jié)構(gòu)及如圖16A而 體的干燥的試劑的.室本次被坡充了 50%，而那些具有鵬結(jié)構(gòu)及如圖16B所 驢的試劑的室本次被填充了 90%。觀察農(nóng)明干燥的試劑表面Rs相對出口鵬 (如，圖16B的結(jié)構(gòu)，并在圖I7C中被示意性描述)鉢的垂直可能是填充室 而沒有氣艦成的重要因素。It^卜，基于上面例子的測試結(jié)果，在室的進(jìn)口側(cè) 體千燥的試劑也是填充室而沒有氣艦成的重要因素，特別是鄉(xiāng)口和出口 aitttfc分開為180度的情況下。因此，Mii^C置千燥的微U，以顧向室中心的試劑表面絲垂直于 出口鵬(如，圖16B、 17A和17C戶標(biāo)的)，試齊阿以趨向以期望的方式弓l導(dǎo) 液,品的彎液面，以 液面的不同部分至出口通道的距離基本相同。也就 是說，因為面向室中心的試劑表面的不同部分距離出口通道約是相同的距離，
所以M:試劑引導(dǎo)的彎液面也具有距離出口M^離基本相同的不同部分，并趨向以這種方式運動艦室。鵬向Plih彎液面的Hi在另Hi前到達(dá)出口通 道，以便卩肚由于出口通道被樣品P腺而導(dǎo)致的氣泡滯留。另一方面，當(dāng)1
的千燥的試劑比另--側(cè)更接近出口鵬時，如圖16A和17B戶標(biāo)，還是由于在 樣品iSA室時試劑的引導(dǎo)(如，吸附)趨勢，起始于更接近出口鵬的千燥的 試劑這側(cè)的彎、麵的-,何以比另-,更早達(dá)到出口溝槽，，從而P腺氣體(如
空氣)的逃離。如先前解釋的，當(dāng)彎麵的-,底另-Hi之前至噠出口鵬時，
就可能發(fā)生氣艦成。例4—具有置于出口側(cè)的干燥的試劑的室的填充為了進(jìn)-歩確定微流體片室內(nèi)干燥的試齊Ofeff對氣艦成的影響，實 施了鵬置亍室的出口側(cè)的干燥的試劑的實驗。在這個實驗中，M液態(tài)試劑 分配奢鍬分配至出口側(cè)(如鄰接于出口鵬)135 nL液態(tài)試劑，并隨后被千燥 (如被凍干)。圖18A題示了具有千燥的試劑R (以白點^>，)的多個室820 的微流體片810的-部分的照片，其中干燥的試劑R MS于室820的出口側(cè)鄰 接于室820的出口ilit 822處。在圖18A中所示的片810由雙面PSA皿蓋并 包括了i^/JC膜835 (顯示于圖18A和1犯中的白帶)以用亍ilM，如上面所描 述的。主流體鵬826在圖18A中的鵬826的Si頂^i^到^f泵，并 M 820 S31i流體Mil 826和進(jìn)口分^Mit 824 ■ pH為8.0的1QmM Tris HC1里的紅染)N^棘填充。與例1—3相反，在確定±真充效率的計算中艦了 微流體片810內(nèi)的所有24個室820。圖l犯顯示了在用紅染料溶液填充室820后圖18A中片810的悅照。 如圖l犯中看到的 -樣，在所有室820被填充后其內(nèi)均包含被俘獲的氣泡B。 因此，基于該單個被測試的片，具有在出口側(cè)放置干燥的試劑的片的填充效率 被計算為0%。室820內(nèi)的樣品彎液面的劍也^^像。圖19顯示了在包含出口側(cè) 千燥的試劑的室820的填充期間的各種,。在圖19te邊的鵬中，樣品溶 ^M;朝向針室820的底部左角體的進(jìn)口鵬822而被供應(yīng)。其中，M3i 行進(jìn)的樣品溶液而形成的可見的彎液面M以及在已填充的室內(nèi)被俘獲的氣泡B 均被l^4于圖19中。在室出口側(cè)放置干燥的試劑帶來了傾向于使得行進(jìn)的樣品彎液面中 先與試劑接觸的一部膽在彎液面的可會娜后的一部分之前至噠出口通道。如
31上面描述的，這會導(dǎo)致彎液面的一部分在其它側(cè)之前至噠出口鵬，織阻礙
了出口sm^內(nèi)排放氣體，并導(dǎo)致氣泡在室內(nèi)被俘獲。為了總結(jié)上面給出的^t^仔的結(jié)果，得出的結(jié)論是，M片內(nèi)的， 在室內(nèi)中A啦置分配并千燥135 nL液態(tài)試劑的室的平均填充效率是47.6%±12.3 每片，而在進(jìn)口側(cè)位 置(例如室7試齊鵬fiS絲如圖17A 碡性描述的另孵)分 配并千殿目同量的液態(tài)試劑的室的平均填充效率是65.0%說6每片。微流片內(nèi) 的，在室內(nèi)進(jìn)口側(cè)隨(例如敏試齊0S遣絲如圖17Af請描述的那樣)分配 并千燥260 nL液態(tài)試劑的室的平均填充效率是95.0X士7.0。微流片內(nèi)的，在室 的出口側(cè)(例如訪微鵬虎鉢如圖17D示意描述的那樣)分配并千燥135 nL 液態(tài)試劑的室的填充效率是0%。換句話說，腹置了干燥的試劑的出口側(cè)導(dǎo)致了 所有室內(nèi)的氣泡俘獲。圖20是描述上而例1 —3的填充效率結(jié)果的條形圖，圖中針條形表 示了在計算中采用了片的數(shù)H而得到的每片的平均填充效率。從匕面討論的結(jié)果行娜察到，進(jìn)口頂倣置的千燥的試劑導(dǎo)致了填充效 率的增加，并且千燥的試劑的較大量(如260nL與135nL相比)也顯著地增加 了填充效率?；谔畛湫实臏y試結(jié)果和填充室的溶液的觀測，可以相信的是， 放置于進(jìn)口側(cè)的干燥的試劑弓l導(dǎo)彎液面^:垂直it^至出口Sit，并縮短了 彎液面在室內(nèi)(如微流體片的il7K室)至U達(dá)出口所必需移動的距離(例如，由 于樣品流在室內(nèi)傳送時試劑將其吸收)，這有助于[51ih氣娜腳滯留。換句話 說，可以相信的是，雖然微流體片的室是基本敵JC的，但置于片進(jìn)口側(cè)的千燥 的試劑趨向增加片的親水性，這使室在試劑放置的區(qū)敏'實質(zhì)上"親水。這又以 便利于^^'液而的運動處于基本上 -致的方式的方法來弓I導(dǎo)樣品通過室朝向出 口鵬，以便彎液面的所有部分在絲相同的時間至IJ達(dá)出U鵬。形卜，如例3附寸論的，當(dāng)千燥的試劑TOS預(yù)口側(cè)，但與出口不 垂直(如圖16A所示，并在圖17B中示意暢出)，在±真硫50%的室包含氣 泡。當(dāng)千燥的微搬垂直于出口且鄰發(fā)丁i口側(cè)體時(如圖16B戶;f^，并在 圖17C中示意性示出)，在填^S^ 10%的室形成了氣泡。因此，基于上面的內(nèi) 容，可以發(fā)現(xiàn)的是，在或鄰接于微流體室的進(jìn)口側(cè)放置千燥的試劑并朝向鉢 垂直于出口溝槽的方向(例如，如圖17A和17C中示意'獻(xiàn);f示)，有利于使彎 液面以鉢一致的方式運動通過室，以便如上面所描述的，在土真充室時P恥了氣泡的形^滯留。圖21顯示了室420的填充快照，該室420具有在微流體卡的室420 內(nèi)被有利腹置的千燥的試劑R。特別是，圖21顯示了室420的快照，該室420
具有如圖16B所示且在圖nc中示意性示出的試齊iy鵬結(jié)構(gòu)，進(jìn)口和出口鵬
并未彼艦齊(即小于180°被分開)，且試劑TOC置H啦-丁謹(jǐn)口，并且試劑表 MM向室420中心并基本垂直于出口M424。在圖21中，JMiS口Jlit422 引入樣品溶液。^M顯示了朝向^K室420的出口ilit424的彎液面M的前進(jìn)。 如逾ti圖21給出的一系列，中的最后的快M^會鏡出的夷附，在填充室420 后沒有氣泡被滯留。如上面所提到的，圖23的示例性實施例也包^h樣品室2320 ■ 進(jìn)口鵬2322和出口鵬2324位于相互分離約180度的位置。如已討論的， 使進(jìn)口通道2322和出口通道2324分離180度可以允許樣品的彎，在室2320 內(nèi)運動，以便基本^^樣品的前端在相同時間到達(dá)出口M2324，因jttft小化 了室2320內(nèi)滯留氣泡的可能。jt^卜，X^h具有被分離成180度的進(jìn)口鵬2322 和出口iiil 2324的樣品室2320，千燥的試劑的定位Ji:置能發(fā)生在每個室2320 內(nèi)相對"^進(jìn)口和出口通道2322和2324 X^相同的位置處。如上面戶射寸論的，在樣品室內(nèi)控制千燥的試劑的^a可以在填繊間
實質(zhì)&te砂或卩Mi室內(nèi)氣泡的滯留。例如，可能需要鄰接于樣品室的進(jìn)口側(cè)
放置T^燥的試劑。為了在樣品室內(nèi)CT!千燥的試劑，可以在室內(nèi)分配(例如， 定點放置)液態(tài)形式的試劑(例如，朝向室的進(jìn)口側(cè))，并進(jìn)行千燥(如，凍干)。 將分酉操置(如分配端)放置在相對樣品室的適當(dāng)?shù)奈恢蒙闲枰鄬?yán)格的公 差，以在樣品室內(nèi)期望的位置1:放置試劑。同樣，在f燥過程中，液態(tài)試劑也 可能有從樣品室內(nèi)朋鬼位置上擴(kuò)展的趨勢。例如，在分配的液態(tài)試劑鄰接于室
的進(jìn)口偵啲情況F，該試劑可以趨向于朝向室的出口MJt擴(kuò)展。上面討論的圖3A樣品室20a的示例性實施例，包括了^±位 口TO22a和出口iljt 24a之間的樣品室20a中心的脊36a。如參見圖3A中所 述的實施例，如果試劑向室20a的進(jìn)口側(cè)(如鄰接預(yù)口鵬20a)媳(如， 縱做置)，脊36a可以有助于m:使KLjl:液態(tài)試劑擴(kuò)^l脊36a來控制室 內(nèi)千燥的試劑的位置。圖25—30描述了樣品室的各種其它的示例性實施例，該 樣品室被酉讚成育鵬審棋內(nèi)千燥的試劑的位置。作為例子，圖25—30描述了包 括在樣品室內(nèi)的各種特征(如，改良)以絲阻礙或illh朝向樣品魏口側(cè)定 點放置的液態(tài)試劑在^^千燥時以不期望的方式皿口側(cè)向出口側(cè)擴(kuò)展。參照圖25和25A，根據(jù)M實施例，樣品室2520可以 ^** 位于進(jìn)口Mit 2422和出口通道2524之間的室2520中心的小凹槽2550。凹槽 2550可以在基本垂直于進(jìn)口通道2522和出口通道2524的方向上煩延伸艦 室2520，如圖25所示(注意，圖25—30的A系列圖4餓私嘴個圖中所示的剖 面線剖開的針圖的咅y面)。當(dāng)干燥時，IF贈2550可以被酉孺成俘獲lfoCT在 室2520內(nèi)朝向進(jìn)口通道2522處的液態(tài)試劑，并阻止該液態(tài)試劑在其千燥時越過凹槽2550向出口通匿2524方向擴(kuò)展。雖然圖25和25A描述的凹槽2550有 誠方形的輪廓，但凹槽2550可以有〗琉結(jié)構(gòu)，例如包括但不限于三角形、圓 形、橢圓形等。除了凹槽，也可^^似于圖3A的脊，并具有根據(jù)此處教示的 ,結(jié)構(gòu)。圖26—28A例示出包括有物理改良的樣品室的其它示例性實施例，該 改良有助于控制樣品審內(nèi)已分配液態(tài)試劑的擴(kuò)展，由此在室內(nèi)控制干燥的試劑 的^S。在圖26—28的存外實施例中，室2620、 2720和2820 itl^W被酉遭成 俘獲已分配液態(tài)試劑并PajJr.其擴(kuò)展的小凹穴(例如井)2650， 2750和2850。在 圖26—28的實施例中，通過在進(jìn)口通道和域室2620、 2720和2820的中心之 間JI^室2620、 2720和2820的較深區(qū)^^成凹穴2650、 2750和2850。凹穴 2650、 2750和2850可以陽止朝向室2620、 2720和2820的進(jìn)口側(cè)而分配的液態(tài) 試齊!Mii^ 2620、 2720和2820中心附近的凹穴2650、 2750和2850的ii^而 向遠(yuǎn)離進(jìn)口側(cè)的方向擴(kuò)展。如圖26A、 27A和28A所示，凹穴2620、 2720和 2820可以有各種結(jié)構(gòu)，例如包括但不P艮于誠正方形的側(cè)面(圖26A)， ；^tH 角形的側(cè)面(圖27A)和雄岡形的側(cè)而(圖28A)。在本發(fā)明范閨內(nèi)其它側(cè)面
也可以^i和可考慮的。圖25 —29的示例性實施例中，樣品室的底面部^&括被配置成PJit 已分配液態(tài)試布M31大致室的中心向著出口通道擴(kuò)展的改良。根據(jù)各種實施例， 也可以在樣品室的側(cè)面部分提供這些改良。圖30和30A描述了樣品室3020的 示例性實施例，其包括從室3020的側(cè)而部州屮向室3020中心的小魏3050。
35小^ 3050可以^gcTOi:于位-，口Mii 3022和出口通道3024之間的室 3020的中心，由此阻止鄰接于進(jìn)口衝富3022分配的瓶態(tài)試齊l底室3020內(nèi)、皿 ^g3050而朝向出口皿3024擴(kuò)展。突起3050可以大約從室3020的底部延 伸，并具有從室3020的約一半高度至室3020的約齡高度的范圍變化的髙度。 圖30中的突起3050有大BC三角形的剖面，但是，也可以^ffl具有其它剖面的 魏。同樣地，除了魏，在側(cè)面部分也可以跑共凹陷部(如，凹槽)。上面描述的且依照本發(fā)明示例性方而的各種杉L械裝置可以對微流體 體內(nèi)裝載樣品容納部分B付羊品的彎漸SJ運動提供增強(qiáng)了的控制。而且，此處 公開的各種室的改良可以皿被liS成減少或Plil:該裝置的至少部分樣品容納 部分(例如，室)內(nèi)氣泡的滯留的微流體體的制造。特別是，由于此處描述 的各種室的特征可以被作為宏mi:微流體^g的部分而希ijit^包括，也ifci說， 例如，與企圖娜上控制(例如，斷氐)表面的粗3l^g，禾喊化學(xué)改變縫 相反，il^這樣的特征總制彎液面的運動可以齢躲性和斷氐成本。進(jìn)一 步，此處描述的至少部條tE)^品容納部分的表面的可濕性可以是相對低靈 驗的，對樣品容納部分的污染也是相對低靈鵬的，因此不管樣品容納室部
分內(nèi)是什么情況均肯樹彎液面運動il^^制。本領(lǐng)^i術(shù)人員也應(yīng)該理澥的是，此處描述的各種示例性實施例可以
，iOT或彼此結(jié)合使用。JtM卜，此處描述的各種物理改良可以與表面處理、 ,斷艦微流體體的其它傳統(tǒng)駄結(jié)合艦。而且，此處描述的技術(shù)及裝WX拊:^微流體裝置都魏用的，在繊 流體裝置中的空室(例如，單獨的室)iM3a口填充液體，并且被液體置換出 的氣體通過出口被強(qiáng)制排出該室。同樣，此處描述的各種裝置及駄對于除了 在上面討論的示例性實施例中示出和描述的那些以外的微流體裝置的結(jié)構(gòu)也是 翻的。作為例子，微流體體可以包括多個樣品室，該多個樣品室串^i接， 以便一個室的出口便是下--室的入口。形卜，依照此處教示的驢可以包括并 ^g和串聯(lián)室的組合?；咀璧K或^Jh氣泡滯留的本教示對多種裝置的結(jié)構(gòu)都 是可翻的，包括樹可上面駄的那些。盡管此處討論的許多實施例都包括在生物測試應(yīng)用中使用的微流體 裝置，應(yīng)該理解的是，依照示例性方面的各種方法及裝置可以適用于各種需要 微流體^_置填充以及需要^1±或基本阻礙氣泡的形成的其它設(shè)施。例如，可以預(yù)見的是，各種示例性實施例對于需要PM:空氣氣泡滯留的體是很有用的， 例如，藥物傳iH^a、噴墨應(yīng)用和需要lih空氣氣泡滯留的其它鵬。因此， 如此娜述的，用于基本阻礙或Plih氣泡滯留的駄、錢及方法的描鵬被 離為^，例性而非限制性的。對本說明書和所Pf椒利要求來說，除非另外說^^，本說明書及權(quán)利要 求中鵬的所有表鄉(xiāng)量、百分比或比例的數(shù)字和其它數(shù)值舒,有情況中應(yīng)被 離為由術(shù)語"約"修飾。因此，除非有相反的說明，在后面的說明書^J^附權(quán) 利要求書中述及的數(shù)字參數(shù)皿似值，其可能依賴于本發(fā)明尋求獲得的期望性 能而變化。每個數(shù)字參數(shù)均應(yīng)該至少可根據(jù)被報告的運:要數(shù)字的數(shù)量以皿用 通常的舍入力茲來解釋，而絲毫不企圖限制權(quán)利要求范圍的，原則的自。雖然闡明本發(fā)明的寬廣范圍的數(shù)字范圍及參數(shù)^a似值，但在特定實
施例中^MC值卻，可能精確的報告。但是，^EM數(shù)值固有地包含有由^
于它們各自的微測量中的標(biāo)準(zhǔn)偏差所產(chǎn)生的必然^^。而且，此處公開的所
有范圍應(yīng)3PJf-為包括其中所包含的ftf可及飾子域。例如，"小于IO"的范圍包 括介于(并且包括)最小值零和媸大值10之間的fiH^及4^子域，也就是說， ^r及，具W有等于^:于最小值零和等于或小于最大值io的子域，如i至應(yīng)當(dāng)注意的是，除3囀別明確地限制為一個(one)指^]^,說明書 ^^Pf椒利要求書中《頓的單,式盼'一"an)"及'這個(the)"包^Mm個 指^fm。因此，例如，碰的"試劑(areagert)"包括兩種鞭多種不同試劑。 此^^銜召的術(shù)語"包括(include)"及其語法變換均意指非限帝勝的，因貽據(jù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而g，在沒有背離本教示的范圍的情況下根據(jù)公開
的樣品制^e及方法進(jìn)行的各種修改M化是顯而易見的。對本領(lǐng)域S^人
員而言，iim這里公開的說明書的思考以及公開的教示的實踐，本公開的其 它實施例將是顯而易見的。需要說明的意思是，本說明書及其示例僅被認(rèn)為是 示例性的。
權(quán)利要求
1、一種微流體裝置，包括樣品分配網(wǎng)絡(luò)，包括多個樣品室，被配置成裝載生物樣品，以在所述生物樣品處于所述樣品室內(nèi)時進(jìn)行所述生物樣品的生物測試，所述生物樣品在裝載期間具有在所述樣品室內(nèi)運動的彎液面；多個進(jìn)口通道，每個進(jìn)口通道與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生物樣品流入各自的樣品室；和多個出口通道，每個出口通道與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生物樣品流出各自的樣品室；其中至少部分所述樣品室包括至少一種物理改良，其被配置成控制所述彎液面的運動以控制所述至少部分樣品室內(nèi)氣泡的形成。
2、 如權(quán)利要求1 0M的微流體^g，，征在于，";MS^"種物理改良被sea，制皿彎液面的運動以ii^M彎液面的不同部分以基本相同的速率運動。
3、 如權(quán)利要求i戶腿的微流體^s，辦征在于，戶;MM^種物理改良 被ifift^Mii改^r誠彎液面的一部分相對于戶;M彎液面的另一部分的運動速 率鵬制臓彎液面的運動。
4、 如權(quán)利要求1所述的微流體CT，，征在于，0f^M少一種物理改良 被酉fig^制戶;f^彎液面的運動以便基本上0M彎ME的所有部分在^llc相同 的時間到ii^ 述各自的出口通道，所述出口Mit與0MS少部分樣品室的每一 個均流體鄉(xiāng)
5、 如權(quán)利要求10M的微流體^s，，征在于，戶;MS少一種物理改良 包括凹槽、浮^^征和魏部件中的至少種。
6、 如權(quán)利要求5所述的微荒體裝置，-，征在于，戶;MS少-一種物理改良 包繊自齒形和鄉(xiāng)中的至少一種^^制牛。
7、 如權(quán)利要求i戶;M的微流體^g， ;^E在于，戶;M至y-種物理改良表面部分，其中0MA口M3t和出口鵬以;垂魏度與m^M^;分樣品室的每沖流體艦。
8、 如權(quán)利要求i戶;M的微流體^s,，征在于，戶;f^s^"種物理改良 包括臓少部分室的可變深度。
9、 如權(quán)利要求i所述的微流體裝置，,征在于，卵丞至少一種物理改良包括開向與戶腿至少部分室流體艦的戶;f^口通道和出口MiiM少之一的至少-個擴(kuò)大的開口。
10、 如權(quán)利要求i戶脫的微流體體，辦征在于，戶;f^M^種M改良包括^MS少部分室的延長皿。
11、 如權(quán)利要求i戶;M的微流體^g，，征在于，戶;MMd^種物理改 良被iss^動鵬帶臓彎艦的運動。
12、 如權(quán)利要求i戶，的微流體^a， ^!t征在于，戶; ^樣品分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 一步包括至少一個主fflil，并且其中所悉多個樣品室通ii^述多，口ait與艦至少--個主鵬流體艦。
13、 如權(quán)利要求i所述的微流體裝胥，其特征在于，所述多個樣品室的每一個均包括戶服至少-種物理改良。
14、 如權(quán)利要求i戶;M的微流體^a，，征在于， 1￡力填充向， 樣品分配網(wǎng)^^應(yīng)^t^品。
15、 如權(quán)利要求i臓的微流體體，辦征在于，戶;MM^種物理改 良包括OT于^f^至少部分樣品室內(nèi)的千燥的試劑。
16、 一種填充微流體體的旅，艦方法條向戶/ 3^^流體^_置供應(yīng)生^/#品，戶/f^^r流體^s包括多個樣品室；多個進(jìn)口JTO， ^Nt口M3I與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生辦品、駄各自的樣品室；和多個出口M3t，每個出口,與各自的樣品室流體連通，并被酉遣成能使生物樣品流出各自的樣品室；用戶腿生物樣品裝i^述樣品室，^^微生t/^品裝^0M樣品室時，戶^生物樣品具有^f述樣品室內(nèi)運動的彎液面；并且碟載期間，通am述.辛:少部分樣品室的至少--佛理改良雜制所 述彎^s的運動以控制^^M;至少部分樣品室內(nèi)氣泡的形成。
17、 如權(quán)利要求16臓的施，^!W在于，控制鵬彎麵的運動包括，控制戶;M彎^M的^以fi^M彎^M的不同部分以s^s同&^i率運動。
18、 如權(quán)利要求16艦的灘，辦征在于，控制艦彎麵的運動包括，e^^M彎麵的 鄰分相對于所述彎瓶面的另 一部分的運鵬率。
19、 如權(quán)禾頓求16戶尸迷的方法，》沐，征在于，控制所述彎、麵的運動包括 被動鵬制所述彎麵的劍。
20、 如權(quán)利要求i6戶服的:;f法，，征在于，M31^MSd^^ht/理改良 控制戶;M彎液面的運動包括，iM^自凹槽、浮H^征和^部件中至h種的M^"^理改良^^制戶;M彎 M的運動。
21、 如權(quán)利要求16戶;M的M，，征在于，M^MM^H^W改良 ，制戶;f^彎液面的運動包括，M;和戶;MA口aii和出口iM的內(nèi)表面部分相聯(lián)接的所述至少部分室的內(nèi)表面部M控制戶;M彎液面的運動，其中所^a口Sii和出口Sii和Jf站至少部分室以不垂直角度流體^M。
22、 如權(quán)利要求16戶脫的方法，其將征在于，M^f述辛少-,理改良來控制臓彎液鵬運動包括，通艦述辛:少部分室的可變深度來控制臓彎麵的運動。
23、 如權(quán)利要求i6戶;M的方龍，，征在于，Mi^f^^h^理改良 ^制戶;M彎液面的運動包括，通過開向與所i^少部分室流體皿的至少進(jìn) 口鵬和出口31^1^—的至^--個擴(kuò)大的開口-;5^ 制0^彎麵的運動。
24、 如權(quán)利要求16戶儲的力袪，；i辦征在于，m^mm夂,理改良 ，制皿彎液面的運動包括，)M:和與,至少部分樣品室流體^l的至少 進(jìn)口iiit和出口iliEt-—有關(guān)的膨脹率5l^制fM彎MJ的運動。
25、 如權(quán)利要求16戶;M的旅，辦征在于，JM^f^Md^"^NM改良 ^審iMM彎OT的運動包括，M^MS少部分室的延長^l^制0f^彎 麵的運動。
26、 如權(quán)利要求16臓的施，辦征在于，控審l臓彎艦的運動包括，MM^M多個樣品室的毎--個的至少一物理改良來控制戶脫彎液面的運動。
27、 如權(quán)利要求16臓的萬法，貝將征在于，向戶;M微流體驢供;^M生 品包^131壓力填充向所述微流體^ 供/^斤述生物樣品。
28、 如權(quán)利要求16戶腿的力龍，其特征在于，M^MM少,理改良控制戶;M彎液面的運動包括，m^g于0MS少部分樣品室內(nèi)的干燥的試劑 雜帶臓彎麵的運動。
全文摘要
一種微流體裝置可以包括樣品分配網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括被配置成裝載生物樣品以在生物樣品處于該樣品室內(nèi)時進(jìn)行該生物樣品的生物測試的多個樣品室。該樣品分配網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步包括多個進(jìn)口通道，每個進(jìn)口通道與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生物樣品流入各自的樣品室；和多個出口通道，每個出口通道與各自的樣品室流體連通，并被配置成能使生物樣品流出各自的樣品室。至少部分樣品室可以包括被配置成控制彎液面的運動以便控制氣泡形成的物理改良，或包括被置于該至少部分樣品室內(nèi)鄰接于和該至少部分樣品室流體連通的進(jìn)口通道處的干燥的試劑。
文檔編號C02F1/40GK101558262SQ200780028800
公開日2009年10月14日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者C·謝姆布里, D·M·劉, E·S·諾爾德曼, J·C·李, J·M·楊, M·宋, M·岳, N·P·比爾德, U·烏爾馬內(nèi)拉 申請人:應(yīng)用生物系統(tǒng)有限責(zé)任公司