微流体装置以及该微流体装置的控制方法和测试装置制造方法

微流体装置以及该微流体装置的控制方法和测试装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种微流体装置以及该微流体装置的控制方法和测试装置。该微流体装置包括平台，该平台具有旋转中心并且包括至少一个微流体结构。该微流体结构包括：样品供应室，配置为容纳样品；多个第一腔室，以距离平台的旋转中心的不同距离布置在平台的圆周方向上；以及多个虹吸通道，多个虹吸通道的每个连接到第一腔室中相应的第一腔室。
【专利说明】微流体装置以及该微流体装置的控制方法和测试装置
【技术领域】
[0001]根据示范性实施例的设备和方法涉及一种微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置，在该微流体结构中样品被有效地分配到多个腔室并且流体的分配速度和供应速度是可调节的。
【背景技术】
[0002]微流体装置被用来通过操作少量的流体进行生物或化学反应。
[0003]提供在微流体装置中以执行独立功能的微流体结构通常包括容纳流体的腔室、允许流体从其流过的通道以及控制流体的流动的构件(例如，阀门)。微流体结构可以包括这样的结构的不同组合。通过在芯片形状的基板上设置这样的微流体结构以执行多步处理和操作从而在小芯片上进行包括免疫血清反应或生化反应的测试的装置被称为芯片上实验室。
[0004]为了转移微流体结构中的流体，需要驱动压力。毛细压力或通过单独的泵产生的压力可以被用作驱动压力。近来，已经提出盘型微流体装置，其具有布置在盘形的平台上的微流体结构以利用离心力移动流体从而执行一系列操作。这种装置被称为“实验室CD”或“⑶上实验室”。
[0005]在微流体结构中，将流体诸如样品或反应溶液调节至定量以及控制流体经由腔室的流动会是重要的。为了执行这样的调节和控制，单独的阀门可以安装到通道。然而，在这种情况下会需要单独的驱动源来打开和/或关闭阀门。
[0006]已经提出不需要这样的单独驱动源的虹吸通道来克服此问题。然而，常规的虹吸通道安装在样品供应室和分配通道之间并且仅用于分配样品，常规的情形没有提出如何转移分配的样品。

【发明内容】

[0007]示范性实施例提供一种微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置，在该微流体结构中多个腔室布置在不同的位置并且并联连接，通过经由虹吸通道将一个腔室连接至另一个腔室以用于后续操作，定量的流体可以因此被有效地分配到腔室而不使用单独的驱动源。
[0008]根据示范性实施例的方面，提供一种微流体装置，该微流体装置包括平台，该平台具有旋转中心并包括微流体结构，其中该微流体结构包括:多个第一腔室，以距离旋转中心的不同距离布置在平台的圆周方向上；以及多个第一虹吸通道，多个第一虹吸通道的每个连接到多个第一腔室中相应的第一腔室。
[0009]微流体结构还包括:样品供应室，配置为容纳样品并包括排出口 ；以及分配通道，连接到样品供应室的排出口并连接到多个第一腔室，分配通道配置为将样品供应室中的样品分配到多个第一腔室。
[0010]第一腔室可以布置为使得多个第一腔室的每个布置得比多个第一腔室中样品更早流到的相邻第一腔室更远离旋转中心。
[0011]多个第一腔室可以布置为使得多个第一腔室中沿着分配通道具有较大序号的第一腔室比具有较小序号的另一个第一腔室更远离旋转中心。
[0012]第一腔室可以布置在沿着分配通道的方向上而使得多个第一腔室中位于与多个第一腔室中的另一个第一腔室相比距离样品供应室的排出口的距离更大的第一腔室比该另一第一腔室更远离平台的旋转中心。
[0013]多个第一腔室可以关于平台的旋转中心螺旋地布置。
[0014]多个第一虹吸通道的每个可以在比连接到其的相应第一腔室的充满流体水平面高的位置具有顶点。
[0015]多个第一虹吸通道的宽度可以在约0.0lmm与约3mm之间，多个第一虹吸通道的深度可以在约0.0lmm与约3mm之间。
[0016]微流体结构还可以包括连接到多个第二腔室中的至少一个第二腔室的至少一个
反应室。
[0017]多个第一腔室、多个第二腔室以及反应室可以布置得比样品供应室更远离旋转中心。
[0018]多个第二腔室中的至少一个可以容纳第一标记结合物以与样品中的分析物特定地结合，其中第一标记结合物可以是标记物和与分析物特定地结合的捕获材料的结合物。
[0019]反应室可以包括具有捕获材料的检测区域，捕获材料与固定在其上的分析物特定地结合。
[0020]检测区域可以通过从多孔膜、微孔和微柱组成的组中选择的一个形成，以根据毛细力来移动样品。
[0021]微流体结构还可以包括设置在腔室中的磁体，该腔室设置在邻近于反应室的位置。
[0022]根据另一个示范性实施例的方面，提供一种形成在平台上的微流体结构，该微流体结构包括:样品供应室，配置为容纳样品并包括排出口 ；分配通道，连接到样品供应室的排出口 ；多个第一腔室，连接到分配通道，配置为接收经由分配通道供应的样品，以及从平台的旋转中心以不同的半径分别布置；以及多个虹吸通道，多个虹吸通道的每个连接到多个第一腔室中相应的第一腔室。
[0023]多个第一腔室可以从旋转中心以递增次序的半径布置，该递增次序可以对应于样品供应到多个第一腔室的顺序。
[0024]多个第一腔室可以从旋转中心以递增次序的半径布置，该递增次序可以对应于样品经由分配通道流动的顺序。
[0025]多个第一腔室可以从旋转中心以递增次序的半径布置，该递增次序可以对应于样品供应的顺序。
[0026]多个第一腔室可以从旋转中心以递增次序的半径布置，该递增次序可以对应于第一腔室沿着分配通道距离样品供应室的排出口的距离的递增次序。
[0027]多个虹吸通道的每个可以在比连接到其的相应第一腔室的充满流体水平面高的位置具有顶点。
[0028]多个虹吸通道的宽度可以在约0.0lmm与约3mm之间，多个虹吸通道的深度可以在约0.0lmm与约3mm之间。
[0029]微流体结构还可以包括连接到多个第二腔室中的至少一个的至少一个反应室。
[0030]多个第一腔室、多个第二腔室以及反应室可以布置得比样品供应室更远离旋转中心。
[0031]第一标记结合物可以设置在第二腔室中的至少一个中，其中第一标记结合物特定地结合到样品中的分析物。
[0032]反应室可以包括具有捕获材料的检测区域，捕获材料用于与固定在其上的分析物特定地结合。
[0033]检测区域可以通过从多孔膜、微孔和微柱组成的组中选择的一个形成以根据毛细力来移动样品。
[0034]微流体结构还可以包括设置在腔室中的磁体，该腔室设置在邻近于反应室的位置。
[0035]微流体结构还可以包括:计量室，设置在至少一个第二腔室和至少一个反应室之间并配置为计量从至少一个第二腔室转移的流体的量；以及流体转移辅助单元，连接在计量室和至少一个反应室之间。
[0036]流体转移辅助单元可以包括流体通道，该流体通道配置为将容纳在计量室中的流体转移到反应室中。
[0037]流体转移辅助单元还可以包括流体引导件，该流体引导件配置为引导容纳在计量室中的流体移动到流体通道。
[0038]微流体结构还可以包括:第二虹吸通道，具有连接到计量室的一端；以及废物室，连接到第二虹吸通道的另一端。
[0039]在计量室中容纳的流体转移到反应室之后，第二虹吸通道可以将流入其中的流体样品转移到废物室。
[0040]微流体结构还可以包括容纳在腔室中的磁体。
[0041]根据另一个方面，提供一种测试装置。该测试装置包括:微流体装置；旋转驱动单元，配置为旋转微流体装置的平台；磁性模块，配置为在平台的径向方向上可移动；以及控制器，配置为控制旋转驱动单元和磁性模块。
[0042]当流体将被从计量室转移到反应室时，控制器配置为旋转平台并且在平台的旋转过程中的预定时间，将磁性模块移动到平台之上或之下的位置而使得磁性模块面对磁体。
[0043]根据另一个示范性实施例的方面，提供一种控制微流体装置的方法，该微流体装置包括平台，该平台提供有配置为容纳流体的第二腔室、配置为计量流体的量的第三腔室、配置为利用在第三腔室中计量并引入其中的流体在其中发生色谱分析反应的第四腔室以及将第二腔室、第三腔室和第四腔室彼此连接的通道，该方法包括:旋转平台并且将容纳在第二腔室中的流体转移到第三腔室；以及重复包括增大平台的旋转速度和使其停止的区间而使得流体流入第四腔室中。
[0044]该方法还可以包括:在将流体转移到第三腔室时，使平台停止，使得在流体和容纳在第三腔室中的标记结合物之间发生第一级反应。
[0045]该方法还可以包括:在将流体引入到第四腔室中时，使平台停止。
[0046]该方法还可以包括:当平台停止时，在提供于第四腔室中的检测区域吸收流体并将保留在第三腔室中的流体转移到第四腔室。
[0047]该方法还可以包括:允许在第四腔室中发生色谱分析反应，此后旋转平台以除去保留在第四腔室中的流体。
【专利附图】

【附图说明】
[0048]从以下结合附图对示范性实施例的描述，以上和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，附图中:
[0049]图1是示意地示出根据示范性实施例的微流体装置的结构的透视图；
[0050]图2是示出虹吸通道的基本原理的曲线图；
[0051]图3是示意地示出根据示范性实施例的应用虹吸通道的微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置的基本结构的平面图；
[0052]图4A和4B是示意地示出包括多个单元的微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置的平面图；
[0053]图5A至是示意地示出在根据示范性实施例的微流体装置中流体的流动的平面图；
[0054]图6是示出根据示范性实施例的微流体装置中流体分配到第一腔室的次序的平面图；
[0055]图7是详细地示出根据示范性实施例的微流体装置的结构的平面图；
[0056]图8是示出反应室中包括的检测区域的结构的视图；
[0057]图9A至9C是示出利用色谱法检测分析物的视图；
[0058]图10是示出被提供有结合物垫的检测区域的结构的视图；
[0059]图1lA至IlC是示出在被提供有结合物垫的检测区域中的检测操作的视图；
[0060]图12是示出根据示范性实施例的微流体装置中提供的磁体容纳室的功能的视图；
[0061]图13是示意地示出根据示范性实施例的微流体装置中在各个流体转移操作期间平台的旋转速度的曲线图；
[0062]图14A至14E是示出在根据示范性实施例的微流体装置中流体的流动的平面图；
[0063]图15是示出还包括流体转移辅助单元的微流体装置的结构的平面图；
[0064]图16A至16E是示出在图15的微流体装置中流体的流动的平面图；
[0065]图17是示意地示出在图16A至16E的各个流体转移操作期间平台的旋转速度的曲线图；以及
[0066]图18是示出还包括第二虹吸通道的微流体装置的平面图。
【具体实施方式】
[0067]现在将详细参照示范性实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。
[0068]图1是示意地示出根据示范性实施例的微流体装置以及包括该微流体装置的测试系统的结构的透视图。
[0069]参照图1，根据所示实施例的微流体装置10包括平台100以及形成在其上的微流体结构，在平台100上形成一个或多个微流体结构。
[0070]微流体结构包括容纳流体的多个腔室和连接腔室的通道。
[0071]这里，微流体结构不限于具有特定形状的结构，而是广泛地指代包括将腔室彼此连接并形成在微流体装置上或微流体装置内的通道的结构，尤其在微流体装置的平台上以允许流体的流动。微流体结构可以执行不同的功能，取决于腔室和通道的布置以及容纳在腔室中或沿通道流动的流体的种类。
[0072]平台100可以由各种材料包括塑料(诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯、聚乙烯醇和聚乙烯)、玻璃、云母、硅石和硅(以晶片的形式)制成，这些材料容易加工并且其表面在生物学上是非活性的。以上材料仅是可用于平台100的材料的示例，这里公开的示范性实施例不限于此。因此，具有合适的化学和生物学稳定性、光学透明性和机械可加工性的任何材料可以用作平台100的材料。
[0073]平台100可以形成为多层的板。平台100内容纳流体的空间和允许流体从其流过的通道可以通过在两个板的接触表面上形成对应于微流体结构诸如腔室和通道的凹刻结构、然后将所述板接合来提供。两个板的接合可以利用不同的技术诸如用粘合剂或双面胶带接合、超声波焊接和激光焊接中的任一种来完成。
[0074]图1的所示示范性实施例采用了圆板形状的盘型平台100，但是在所示的实施例中使用的平台100可以具有可旋转的完整圆板的形状，可以为在可旋转的框架中当位于其上时可旋转的扇形，或者它可以具有任何多边的形状，只要它通过从驱动单元310供应的动力而可旋转。
[0075]微流体装置10可以安装到包括驱动单元310和控制器320的测试装置300，并可以被驱动单元310旋转，如图1所示。控制器320可以控制驱动单元310的动作。
[0076]更具体地，驱动单元310包括提供旋转力到平台100的电机，从而能够使容纳在设置于平台100中的腔室中的流体根据离心力移动到其他的腔室。通过控制器320可以控制平台100通过驱动单元310的旋转和测试装置300的整个操作，包括定位磁铁和通过检测单元检测，这将在下文被描述。
[0077]平台100可以被提供有一个测试单元。然而，为了以更低成本的更快处理能力，平台100可以分成多个部分，每个部分可以设置有可独立操作的微流体结构。微流体结构可以执行不同的测试和/或可以同时执行几个测试。备选地，可以设置执行相同测试的多个测试单元。为了方便描述所示示范性实施例，将给出以下情形的描述，其中从样品供应室接收样品的腔室和连接到该腔室的通道形成单个单元，不同的单元可以从不同的样品供应室接收样品。
[0078]由于根据所示实施例的微流体装置10利用离心力引起流体移动，所以接收流体的腔室130设置在比供应流体的腔室120的位置更加远离平台100的中心C的位置，如图1所示。
[0079]两个腔室通过通道125连接，在所示实施例的微流体装置10中，虹吸通道可以被用作通道125以控制从其流过的流体。
[0080]图2是示出虹吸通道的基本原理的曲线图。
[0081]当在这里使用时，术语“虹吸”是指利用压力差引起流体移动的通道。在微流体装置10中，利用毛细压力和通过平台100的旋转产生的离心力来控制流体经由虹吸通道的流动，该毛细压力强制使流体经由具有极小截面面积的管向上移动。
[0082]图2的曲线图对应于从顶部观看的平台100。虹吸通道的具有极小截面面积的入口连接到其中容纳流体的腔室，虹吸通道的出口连接到流体被转移到其的另一个腔室。如所示，虹吸通道弯曲的点，也就是虹吸通道的最高点(顶点)应当比容纳在腔室中的流体的水平面高。此外，由于定位得比虹吸通道的入口更靠近平台100的外边缘的流体没有被转移，所以虹吸通道的入口的定位将取决于要被转移的流体的量。当通过虹吸通道的毛细压力而使虹吸通道填充有流体时，填充虹吸通道的流体通过离心力而被转移到下一个腔室。
[0083]图3是示意地示出根据示范性实施例的应用虹吸通道的微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置的基本结构的平面图。在下文，将假定为了暴露微流体结构而使微流体装置的上板和下板没有彼此耦接来描述实施例。
[0084]参照图3，样品供应室110形成在靠近旋转中心C的位置，并且多个腔室并联地布置在圆周上，该圆周的中心与平台100的旋转中心C 一致。
[0085]在如下所述的所示实施例中，从样品供应室110接收流体样品的腔室被称为第一腔室120，流体样品从第一腔室转移到其的腔室被称为第二腔室130。此外，根据样品供应次序，第一腔室120被分别称为第“1-1”腔室120-1至第“1-η”腔室120_n。根据连接到其的第一腔室，第二腔室130被分别称为第“2-1”腔室130-1至第“2-n”腔室130_n。随后连接的其他腔室以相同的方式定义。此外，为了描述的方便起见，当通篇使用术语“第一腔室120”时，它表示第一腔室120-1至120-n中的至少一个。这也应用于从第二腔室130到第五腔室170的其他结构(见图7)。
[0086]第“1-1”腔室120-1至第“1-η”腔室120_n，其为第一腔室120，经由分配通道115连接到样品供应室110，并且经由虹吸通道125分别连接到第“2-1”腔室130-1至第“2_n”腔室130-n，其为第二腔室120。
[0087]如图3所示，第一腔室120-1至120-n关于平台100的圆周布置，但是它们没有布置在相同的圆周上。也就是说，第一腔室的每个与平台100的旋转中心C具有不同的距离。
[0088]具体地，从样品供应室110首先接收样品的第“1-1”腔室120-1设置在最靠近平台100的中心的圆周上，也就是与平台100的旋转中心C具有最短的径向距离的圆周上，第“1-2”腔室120-2设置在比第“1-1”腔室120-1更远离平台100的旋转中心C的圆周上，也就是与旋转中心具有更大的径向距离的圆周上。
[0089]如上所述，平台100可以形成为各种形状，包括圆形、圆扇形和多边形，在所示实施例中，平台100具有圆形形状。此外，如图3所示，至少一个第一腔室可以连接到分配通道。为了描述的方便，在所示实施例中，将假设三个第一腔室120、也就是腔室120-1、120-2和120-3并联地连接到分配通道115，并且三个第二腔室130-1、130-2和130-3连接到各自的第一腔室120，如图3所示。随着序数从第“1-3”腔室120-3增大到第“1-4”腔室120-4以及到第“1-η”腔室120-n，相应的腔室与平台100的旋转中心C的距离增大。
[0090]当平台100旋转时，容纳在样品供应室110中的流体样品经由分配通道115流动。当第“1-1”腔室120-1被样品填充时，经由分配通道115流动的样品通过离心力被引入到布置得更远离平台100的中心的第“1-2”腔室120-2。以同样的方式，第“1-2”至第“1-n”腔室被样品填充。在第一腔室120-1至120-n都被样品填充之后，剩余的样品流入容纳过量流体的过量腔室180。[0091]在填充第一腔室120以后，样品经由虹吸通道125流入第二腔室130中，因此，为了经由虹吸通道125转移样品，虹吸通道125的顶点应该高于容纳在样品供应室110中的流体的最高水平面，如图2所示。如图3所示，在所示实施例的微流体结构中，当第一腔室120与平台100的中心的距离按从第“1-1”腔室120-1到第“l_n”腔室120_n的序号的次序增大时，虹吸通道125的顶点与第一腔室120中的相应一个之间的差异可以保持一致。
[0092]虹吸通道125的毛细力可以通过使虹吸通道125的截面面积变窄或通过虹吸通道125的内表面的亲水性处理来建立。在所示实施例中，虹吸通道125的截面面积没有限制，但是其宽度和深度可以被调节以具有在0.0lmm与3mm之间的值,在0.05mm与Imm之间的值，或者在0.0lmm与0.5_之间的值，以产生高毛细压力。毛细力还可以通过虹吸通道125的内表面的等离子体处理或亲水聚合物处理而建立。
[0093]在根据所示实施例的微流体装置10中，流体样品可以是体液诸如血液、淋巴和组织液或尿的生物样品，或用于水质控制或土壤管理的环境样品。然而，实施例没有限制，只要该流体通过离心力可移动即可。
[0094]微流体结构可以如图3的所示实施例中形成为一个单元，或者形成为多个单元。
[0095]图4A和4B是示意地示出具有包括多个单元的微流体结构的微流体装置的平面图。
[0096]参照图4A，根据所示示范性实施例的微流体装置10的平台100可以分成两部分，每个部分中形成一个单元。如所示，每个单元包括一个样品供应室110、多个第一腔室120和多个第二腔室130。
[0097]参照图4B，根据所示示范性实施例的微流体装置10的平台100可以分成四部分，每个部分中形成一个单元。
[0098]因此，当平台100旋转时，容纳在每个单元的样品供应室110中的样品被独立地分配到相应的第一腔室120，之后经由相应的虹吸通道125被引入相应的第二腔室130中。
[0099]如图4A和4B所示，当平台100被提供有设置在其上的两个或更多测试单元时，可以同时执行几种测试。
[0100]例如，体液样品可以被用于在第一测试单元中进行免疫血清测试并在第二测试单元中进行生物化学测试。备选地，在第一测试单元和第二测试单元的每个中利用不同的样品可以独立地进行不同种类的免疫血清试验或不同种类的生物化学试验。
[0101]如图4B所示，在第一测试单元中可以执行用于检测例如肌钙蛋白I (其为心脏病的标记)的第一免疫血清测试，在第二测试单元中可以执行用于检测例如指示怀孕β-hCG的第二免疫血清测试，在第三测试单元中可以执行用于检测例如丙氨酸转氨酶(ALT)和天门冬氨酸转氨酶(AST)以评估肝功能的第一生物化学测试，在第四测试单元中可以执行用于检测例如指示消化系统的异常的淀粉酶和脂肪酶的第二生物化学测试。
[0102]因此，当平台100如图4A和4B所示被提供有多个测试单元以同时执行几个测试时，可以利用小的样品量而快速地获得测试结果。
[0103]应当理解，图4A和4B仅用于说明的目的而被示出，可形成在单个平台100上的单元的数目和/或在各个单元中执行的测试的种类不限于此。
[0104]图5A至是示意地示出根据示范性实施例的微流体装置中的流体的流动的平面图。图5A至中示出的微流体装置的结构与图3的微流体装置的结构相同。[0105]首先，如图5A所示，在平台100处于静止时，样品被引入样品供应室110中。可以引入任何各种类型的流体，取决于第一腔室120和/或第二腔室130的功能或要执行的测试。
[0106]然后，平台100旋转而使得容纳在样品供应室110中的样品经由分配通道115被分配到所有的第一腔室120，如图5B所示。图5B示出使得所有的第一腔室120(从第“1-1”腔室120-1至第“1-η”腔室120-n)被样品填充的微流体结构。然而，在实际的实施中，腔室120从第“1-1”腔室120-1到第“1-η”腔室120_n被样品顺序地填充。
[0107]图6是示出在根据示范性实施例的微流体装置中流体分配到第一腔室的次序的平面图。
[0108]参照图6，当平台100旋转时，容纳在样品供应室110中的样品经由样品供应室110的出口流入分配通道115中，然后经由分配通道115流入第“1-1”腔室120-1中。这里，平台100可以顺时针地或逆时针地旋转。平台的旋转方向100没有限制。
[0109]当第“1-1”腔室120-1被样品填充时，经由分配通道115流动的流体不再流入第“1-1”腔室120-1中，而是向上移动到第“I_2”腔室120-2的入口并流入第“ 1-2”腔室120-2中。类似地，当第“1-2”腔室120-2被样品填充时，经由分配通道115流动的流体不再流入第“1-2”腔室120-2中，而是向上移动到下一个腔室、也就是第“1-3”腔室120-3的入口并流入第“1-3”腔室120-3。以类似的方式，从第“1-1”腔室120-1至第“l_n”腔室120_n的所有腔室被样品填充。样品在填充第“1-η”腔室120-n之后剩余的部分被容纳在过量腔室180 中。
[0110]参照图5B，当第一腔室120通过离心力而被样品填充时，虹吸通道125的部分也可以被样品填充。然而，样品没有填充虹吸通道125直到其顶点，而是填充到虹吸通道125的顶点与第一腔室120中流体的最高水平面之间的点。
[0111]样品在填充第一腔室120-1至120-n之后剩余的部分被容纳在过量腔室180中。
[0112]一旦完成样品到第一腔室120-1至120-n的分配，平台的旋转停止。当平台100停止时，容纳在第一腔室120-1至120-n中的样品通过毛细压力流入虹吸通道125-1至125_n中，从而填充所有的虹吸通道125-1至125-n，如图5C所示。
[0113]当虹吸通道125-1至125-n被样品填充时,平台100再次旋转而通过离心力使得样品流入第二腔室130-1至130-n中，如图所示。
[0114]因此，根据图5A至的操作，容纳在样品供应室110中的样品经由第一腔室120和虹吸通道125以定量被分配到第二腔室130。分配到每个第二腔室130的样品的量可以通过改变第一腔室的大小和第一腔室120的连接到虹吸通道125的入口的出口的位置而调节。
[0115]当第一腔室120的连接到虹吸通道125的入口的出口位于第一腔室120的最下部分(即，远离旋转中心的部分)时，如图5A至所示，填充第一腔室120的全部样品流入第二腔室130中，因此第一腔室120形成为具有与要分配到第二腔室130的样品的量相应的大小。
[0116]在图5A至的所示示范性实施例中，第一腔室120具有相等的大小。然而，每个第一腔室120可以大小不同从而容纳不同体积的样品，其大小可以取决于连接到其的腔室所需要的样品的量而改变。[0117]在下文，将参照图7至14详细描述根据所示示范性实施例的微流体装置的结构和操作。
[0118]图7是详细地示出根据示范性实施例的微流体装置的结构的平面图。在下文，将参照图7详细描述根据所示实施例的微流体装置10的结构。
[0119]如上所述，平台100可以形成为不同的形状，包括圆形、扇形和多边形。此外，为了描述的方便，在所示示范性实施例中，将假定三个第一腔室120、也就是腔室120-1、120-2和120-3并联地连接到分配通道115，并且三个第二腔室130-1、130-2和130-3连接到各自的第一腔室120。
[0120]每个第一腔室120、连接到其的每个相应的第二腔室130以及连接到相应的第二腔室130的任何微流体结构形成单个测试部分，在所示实施例中，提供三个测试部分。每个测试部分可以被提供有不同的配置和容纳在其中的不同的材料而使得可以独立地进行不同的测试。
[0121]样品供应室110被布置为最靠近旋转中心C以容纳从外部供应的样品。样品供应室110容纳流体样品，仅为了说明的目的，供应血液作为流体样品。
[0122]样品引入口 111被提供在样品供应室110的一侧，工具诸如吸液管可以被使用以经由样品引入口 111将血液引入到样品供应室110中。血液可能在血液的引入期间在样品引入口 111附近流出，或者血液可能在平台100的转动期间经由样品引入口 111回流。为了防止微流体装置10被如此污染，回流收集腔室112可以形成在邻近于样品引入口 111的位置以容纳在样品的引入期间任何流出的样品或任何回流的样品。
[0123]在另一个示范性实施例中，为了防止被引入样品供应室110中的血液的回流，用作毛细管阀门的结构可以形成在样品供应室110中。这样的毛细管阀门仅当被施加大于或等于预定水平的压力时才允许样品通过。
[0124]在另一个示范性实施例中，为了防止被引入样品供应室110的血液的回流，肋形的回流防止装置可以形成在样品供应室110中。这样的肋形的回流防止装置可以包括形成在样品供应室110的表面上的一个或多个突出物。在与样品从样品引入口 111到样品排出口 113的流动的方向交叉的方向上布置回流防止装置可以对样品的流动产生阻力，从而防止样品朝向样品引入口 111流动。
[0125]样品供应室110可以形成为具有从样品引入口 111到样品排出口 113逐渐地增大的宽度以便促进容纳在其中的样品经由样品排出口 113排出。换句话说，样品供应室110的至少一个侧壁的曲率半径可以从样品引入口 111到样品排出口 113逐渐地增大。
[0126]样品供应室110的样品排出口 113连接到沿平台100的圆周方向形成在平台100上的分配通道115。因此，分配通道115逆时针方向进行地顺序连接到第“1-1”腔室120-1、第“1-2”腔室120-2和第“1-3”腔室120-3。指示样品的供应完成的量控制(QC)腔室128和容纳在样品的供应之后剩余的任何过量样品的过量腔室180可以连接到分配通道115的端部。
[0127]第一腔室120 (BP 120-1、120-2和120-3)可以容纳从样品供应室110供应的样品并通过离心力使样品分离成上层清液和沉淀物。由于在所示实施例中使用的示范性样品是血液，所以血液可以在第一腔室120中分离成包括血清和血浆的上层清液以及包括血球的沉淀物。[0128]第一腔室120-1、120-2和120-3的每个连接到相应的虹吸通道125_1、125-2和125-3。如上所述，虹吸通道125-1、125-2和125-3的顶点(即，弯曲)应该比容纳在第一腔室120-1、120-2和120-3中的流体的最高水平面高。为了保证高度差，第“ 1_2”腔室120-2位于比第“1-1”腔室120-1所位于的圆周更远离旋转中心C的圆周上或更大半径的圆周上，第“1-3”腔室120-3位于比第“1-2”腔室120-2所位于的圆周更远离旋转中心C的圆周上或更大半径的圆周上。
[0129]在这个布置中，沿着分配通道115的流动方向更远离样品排出口 113定位的腔室120将在径向方向上具有更短的长度。因此，如果第一腔室120被设定为具有相同的容积，则更远离样品排出口 113定位的第一腔室120在圆周方向上具有更大的宽度，如图7所示。
[0130]如上所述，虹吸通道125-1、125-2和125-3的入口与第一腔室120-1、120-2和120-3的出口相交的位置可以根据要被转移的流体的量而改变。因此，如果样品是血液，如所示示范性实施例中，通常仅对上层清液执行测试，因此第一腔室120的出口可以布置在其上部(即，中间部分以上)处，上层清液定位在该上部处。这仅是为了说明而提供的实施例，如果样品不是血液或者对除上层清液之外的沉淀物执行测试，则出口可以被提供在第一腔室120的下部处。
[0131]虹吸通道125-1、125-2和125-3的出口连接到各自的第二腔室130_1、130_2和130-3。第二腔室130可以仅容纳样品(例如，血液)，或者可以具有预先存储在其中的试剂或反应物。试剂或反应物可以被用于例如执行血液的预处理或第一级反应，或者在主测试之前执行简单的测试。在所示示范性实施例中，在第二腔室130中发生分析物和第一标记结合物之间的结合。
[0132]具体地，第一标记结合物可以以液相或固相保留在第二腔室130中。当标记结合物为固相时，第二腔室130的内壁可以被标记结合物涂覆或者标记结合物可以被暂时地固定在其中设置的多孔垫上。
[0133]第一标记结合物是通过将标记物和与样品中的分析物特定地反应的捕获材料结合而形成的合成物。例如，如果分析物是抗原Q，则第一标记结合物可以为标记物和与抗原Q特定地反应的抗体Q的结合物。
[0134]示范性标记物包括但不限于乳胶珠、包括金胶体和银胶体的金属胶体、包括过氧化物酶的酶、荧光材料、发光材料、超顺磁材料、包含镧(III)螯合物的材料和放射性同位素。
[0135]此外，如果其上发生色谱分析反应的试纸被插入反应室150中，如下所述，与第二捕获材料结合的第二标记结合物可以被固定在试纸的控制线上以确认反应的可靠性。在不同的示范性实施例中，第二标记结合物也可以处于液相或者固相，当它处于固相时，第二腔室130的内壁可以被第二标记结合物涂覆或者第二标记结合物可以暂时地固定在其中设置的多孔垫上。
[0136]第二标记结合物是通过将标记物和与固定在控制线上的第二捕获材料特定地反应的材料的结合物。标记物可以是上述示范性材料中的一种。如果固定在控制线上的第二捕获材料是生物素，则抗生物素蛋白链菌素和标记物的结合物可以暂时地固定在第二腔室130 中。
[0137]因此，当血液流入第二腔室130中时，存在于血液中的抗原Q与和抗体Q共轭的第一标记物结合并且被排出到第三腔室140。此时，与抗生物素蛋白链菌素共轭的第二标记物也被排出。
[0138]第二腔室130-1、130-2和130-3连接到第三腔室140-1、140-2和140-3，在所示示范性实施例中，第三腔室140-1、140-2和140-3被用作计量室。计量室140用以计量容纳在第二腔室130中的定量的样品(例如，血液)并且将定量的血液供应到各自的第四腔室150 (150-1、150-2和150-3)。以下将参照图14A至14E和图15至17描述计量室的计量操作。
[0139]计量室140中的没有被供应到第四腔室150的残余物可以被转移到各自的废物室170 (170-1、170-2和170-3)。在所示示范性实施例中，计量室140和废物室170之间的连接不限于图14A至14E。计量室140可以不直接连接到废物室170 (见图15和16)，或者计量室140和废物室170可以以不同的布置连接(见图18)。
[0140]第三腔室140-1、140-2和140-3连接到反应室150_1、150_2和150-3，其为第四腔
室。尽管没有详细地示出，但是第三腔室可以经由通道或者通过用于转移流体的特定结构连接到第四腔室。将参照图15至17详细描述后一种情形。
[0141]在反应室150中可以以各种方式发生反应。例如，在所示实施例中，在反应室150中使用基于毛细压力的色谱法。为此，反应室150包括检测区域20以通过色谱法检测分析物的存在。
[0142]图8是示出反应室中包括的检测区域的结构的视图，图9A至9C是示出利用色谱法检测分析物的视图。
[0143]检测区域20由从微孔、微柱和薄多孔膜诸如纤维素中选出的材料形成，毛细压力作用在其上。参照图8，其上施加样品的样品垫22形成在检测区域20的一端，测试线24形成在相反端，在测试线24上永久固定用于检测分析物的第一捕获材料24a。这里，永久固定是指固定在测试线24上的第一捕获材料24a不随样品的流动一起移动。
[0144]参照图9A和9B，当生物样品诸如血液或尿滴落在样品垫22上时，生物样品由于毛细压力而流向相反侧。例如，如果分析物是抗原Q并且分析物与第一标记结合物之间的结合发生在第二腔室130中，则生物样品将包含抗原Q和第一标记结合物的结合物。
[0145]当分析物是抗原Q时，永久固定在测试线24上的捕获材料24a可以是抗体Q。在这种情况下，当根据毛细压力流动的生物样品到达测试线24时，抗原Q和第一标记结合物的结合物22a与抗体Q24a结合以形成三明治结合物24b。因此，如果在生物样品中包含分析物，则通过测试线24上的标记物可以检测到分析物。
[0146]正常测试可能由于各种原因诸如小的样品量和/或样品污染而失败。因此，为了确定是否已经适当地执行测试，检测区域20可以被提供有控制线25，在控制线25上永久固定第二捕获材料25a，第二捕获材料25a与样品中包含的材料特定地反应，而无关于分析物的存在。
[0147]生物素可以被用来作为固定在控制线25上的第二捕获材料25a，因此第二腔室130中的样品中包含的第二标记结合物23a可以是抗生物素蛋白链菌素标记结合物，其对于生物素具有高亲合性。
[0148]参照图9A至9C，在样品中包含具有与第二捕获材料25a特定地反应的材料的第二标记结合物23a。当样品通过毛细压力而被转移到相反侧时，第二标记结合物23a也随样品一起移动。因此，无关于样品中分析物的存在，通过第二标记结合物23a和第二捕获材料25a之间的共轭形成结合物25b，并且结合物25b通过标记物而被标记在控制线25上。
[0149]换句话说，如果通过标记物的标记出现在控制线25和测试线24两者上，样品将被认为是阳性的，其表示分析物存在于样品中。如果标记仅出现在控制线25上，样品将被认为是阴性的，其表示分析物不存在于样品中。然而，如果标记没有出现在控制线25上，则可以确定测试故障。
[0150]如图8和9所示，标记结合物可以被提供于第二腔室130中。然而，这样的实施例不限于此。标记结合物临时地固定在提供于反应室150中的检测区域20中的结合物垫23上是可以的。这里，临时固定是指固定在结合物垫23上的标记结合物通过样品的流动而离开。
[0151]图10和11是示出包括结合物垫的检测区域的结构以及其中的检测操作的视图。
[0152]参照图10，除样品垫22、测试线24和控制线25之外，检测区域20可以被提供有结合物垫23。第一标记结合物22a’(其是标记物和与分析物特定地反应的第一捕获材料的结合物)可以临时固定在结合物垫23上。固定在控制线25上的第二标记结合物23a (其是标记物和与第二捕获材料25a特定地反应的材料之间的结合物)也可以临时固定在结合物垫23上。
[0153]参照图11A，当生物样品诸如血液滴落在样品垫22上时，生物样品由于毛细压力而朝向控制线25流动。如果关注的分析物被包含在样品中，则它与结合物垫23上的第一标记结合物22a’结合以形成分析物和标记结合物的结合物22a，如图1lB所示。生物样品由于毛细力而进一步流动，从而引起结合物22a和第二标记结合物23a随其流动。
[0154]当流动的生物样品到达测试线24和控制线25时，捕获材料24a与结合物22a结合以在测试线24上形成三明治结合物24b，如图1lC所示。在控制线25上，第二标记结合物23a与第二捕获材料25a结合以形成结合物25b。
[0155]如果微流体装置的反应室150被提供有图10和11的检测区域20，则标记结合物22a’和23a临时固定在检测区域20上，因此第二腔室130可以被用作计量室。当第二腔室130被用作计量室时，第三腔室140被用作反应室。
[0156]在另一个示范性实施例中，不是利用色谱法，捕获抗原或者捕获抗体可以被提供于反应室150中以与样品中的特定抗原或者抗体反应，使得与捕获抗原或者捕获抗体的结合反应在反应室150中发生。
[0157]参照图7，反应室150-1、150-2和150-3连接到各自的第五腔室，即废物室170-1、170-2 和 170-3。废物室 170-1、170-2 和 170-3 容纳从反应室 150-1、150-2 和 150-3 排出的杂质和/或在反应完成之后剩余的残余物。
[0158]另外，平台100可以被提供有用于位置识别的一个或多个磁体。例如，除了其中容纳样品或者残余物或者发生反应的腔室之外，平台100可以被提供有磁体容纳室160-1、160-2、160-3和160-4。磁体容纳室160-1、160-2、160-3和160-4容纳磁体，磁体可以由铁磁材料诸如铁、钴和镍(其具有高强度的磁化并且形成像永久磁铁一样的强磁铁)、顺磁材料诸如铬、钼、锰和铝(其具有低强度的磁化，因此它们不单独形成磁铁，而是可以在磁铁靠近时变得磁化以增加其磁化强度)、或者抗磁材料诸如铋、锑、金和汞(其被磁场排斥)形成。
[0159]图12是示出根据示范性实施例的微流体装置中提供的磁体容纳室的功能的视图。
[0160]参照图12，利用微流体装置10的测试装置300被提供有在平台100下面吸引磁体的磁性模块330和布置在平台100上方以检测关于平台100的各种信息的检测单元350。检测单元350可以布置得邻近面对磁性模块330的位置。磁性模块330和检测单元350的操作可以通过控制器320控制。
[0161]磁性模块330可以定位得不影响平台100的旋转，并且可以在需要位置识别的操作时被传送到平台100下面的位置。当磁性模块330位于平台100下面时，它可以吸引容纳在磁体容纳室160中的磁体，从而引起平台100根据磁性吸引力而旋转，使得磁体容纳室160与磁性模块330对准。为了允许磁体容纳室160易于被磁体模块330吸引，磁体容纳室160可以形成为从平台100向下突出。
[0162]由于检测单元350邻近面对磁性模块330的位置，所以包含在检测区域中的信息可以通过在平台100内邻近检测对象区域的位置形成磁体容纳室160而由检测单元350检测。检测区域可以是QC腔室128或者反应室140。具有可检测信息的任何区域可以被用作检测区域。
[0163]检测单元350可以被提供有光发射单元和光接收单元。光发射单元和光接收单元可以整体地形成并布置为面对相同的方向，如图12所示，或者分开地形成并彼此面对地布置。如果光发射单元是具有大的发光面积的平面发光体，则检测单元350可以检测与要被检测的腔室相关的信息，即使当磁体容纳室160和腔室之间的距离长时。下面将参照图14A至14E详细描述检测单元350的检测操作。
[0164]在所示示范性实施例中，磁性模块330适于在平台的下侧移动。备选地，其可以适于在平台的上侧移动。
[0165]如所示实施例中允许磁体容纳室160-1、160-2和160_3执行位置识别的操作仅是一个示例。在另一示例中，替代在微流体装置中提供磁体容纳室160，电机可以被用于控制平台100的角位，使得平台100上的某一位置面对检测单元350。
[0166]图13是示意地示出根据示范性实施例的微流体装置中在各个流体转移操作期间平台的旋转速度的曲线图，图14A至14E是示出根据示范性实施例的微流体装置内流体的流动的平面图。图14A至14E的微流体装置的结构与7的微流体装置的结构相同。
[0167]参照图13，微流体装置10内转移流体的操作可以概括地分成:引入样品(A)、分配样品(B)、浸湿虹吸通道(C)和转移样品(D)。这里，浸湿是指用流体填充虹吸通道125的操作。在下文，将参照图13的曲线图以及示出各个操作的图14A至14E的平面图来描述微流体装置的操作。
[0168]图14A是在引入样品的操作(A)期间的微流体装置10的平面图。当平台100处于静止(rpm=0)时，样品经由样品引入口 111被引入样品供应室110中。在本示范性实施例中，血液样品被引入。由于回流收集腔室112被布置在邻近于样品引入口 111的部分处，所以可以在引入样品的操作期间防止由于血液滴落在除了样品引入口 111之外的地方而引起微流体装置10的污染。
[0169]图14B是处于分配样品的操作(B)中的微流体装置10的平面图。当完成样品的引入时，开始将样品分配至第一腔室120。此时，平台100开始旋转并且其旋转速率(rpm)增大。如果如所示示范性实施例中对血液样品执行测试，则离心分离可以随样品的分配一起执行。通过这样的离心分离，血液可以分离成上层清液和沉淀物。上层清液包括血清和血浆，沉淀物包括血球。样品在这里描述的测试中使用的部分基本上是上层清液。
[0170]如图13所示，旋转速度增加至Vl以利用离心力将容纳在样品供应室110中的血液分配到第“1-1”腔室120-1、第“1-2”腔室120-2和第“1-3”腔室120-3。此后，旋转速度增加到v2以允许在每个腔室内发生离心分离。当容纳在每个腔室中的血液被离心分离时，上层清液聚集在接近旋转中心的位置，而沉淀物聚集在远离旋转中心的位置。在图14A至14E所示的示范性实施例中，第一腔室120形成为容纳相同体积的样品。然而，第一腔室120可以形成为取决于分配到其的流体的量而具有不同的大小。
[0171]此外，如以上参照图5B所述，在血液的分配期间，虹吸通道125可以通过毛细力而被血液部分地填充。当完成将血液供应到第“1-1”腔室120-1、第“1-2”腔室120-2和第“1-3”腔室120-3时，没有被供应到第一腔室120的任何过量血液保留在样品供应室110中并经由分配通道115流入QC腔室128中。此外，没有流入QC腔室128的任何过量血液流入过量腔室180中。
[0172]如图14B所示，磁体容纳室160-4形成在邻近QC腔室128的位置。因而，上述磁性模块330可以引起QC腔室128面对检测单元350。因此，当检测单元350面对QC腔室128时，它可以测量QC腔室128的透射率并且确定是否已经完成血液至第一腔室120的供应。
[0173]图14C是处于浸湿虹吸通道的操作(C)中的微流体装置的平面图。一旦完成血液的分配和离心分离，平台100停止(rpm=0),从而允许容纳在第一腔室120_1、120_2和120-3中的血液通过毛细压力而填充虹吸通道125-1、125-2和125-3。
[0174]图14D是处于将样品转移至第二腔室130的操作(D)中的微流体装置的平面图。当完成虹吸通道125的浸湿时，平台100再次旋转以允许填充虹吸通道125-1、125-2和125-3的血液流入第二腔室130-1、130-2和130-3。如图14D所示，虹吸通道125-1、125-2和125-3的入口连接到第一腔室120-1、120-2和120-3的上部(接近旋转中心的部分)，因此血液样品的上层清液经由虹吸通道125-1、125-2和125-3流入第二腔室130-1、130-2和130-3 中。
[0175]第二腔室130可以只是用来暂时容纳流入其中的血液或者如上所述允许血液中的特定抗原和预先提供于第二腔室130中的标记结合物之间的结合。
[0176]图14E是处于将样品转移到计量室140的操作(D)中的微流体装置的平面图。流入第二腔室130-1、130-2和130-3中的血液然后通过离心力被引入第三腔室，即计量室140-1、140-2和140-3。通过离心力，计量室140-1、140-2和140-3被来自第二腔室130的下部、即来自远尚旋转中心的部分的血液填充。在计量室140-1、140-2和140-3被血液填充直到其出口之后，后续被引入计量室140-1、140-2和140-3中的血液经由计量室140-1、140-2和140-3的出口流入反应室150-1、150-2和150-3中。因此，计量室140的出口的位置可以被调节以将定量的血液供应到反应室150。这仅是计量的示例。计量流体样品可以以图15至17中所示的方式执行。
[0177]在反应室150中发生的反应可以是免疫色谱分离或者与捕获抗原或者捕获抗体的结合反应，如上所述。
[0178]如图14E所示，如果磁体容纳室160-1、160-2和160_3形成在邻近相应的反应室150-1,150-2和150-3的位置，则反应室150_1、150_2和150-3的位置可以通过磁铁来识别。
[0179]因此，当反应完成时，磁铁移动到平台100下面的位置，从而使得检测单元350和反应室150由于磁性模块330与磁体之间的吸引力而位于彼此面对的位置。检测单元350可以因此通过捕获反应室的图像来检测反应室150中的反应的结果。
[0180]在下文，将详细描述在微流体装置中计量流体的另一个示例。
[0181]图15是示出还包括流体转移辅助单元的微流体装置的结构的平面图。
[0182]参照图15，参照图7描述的微流体装置10还可以包括布置在计量室140与反应室150之间的流体转移辅助单位155以支持流体的转移。在所示实施例中，三对的计量室140-1、140-2和140-3和反应室150-1、150-2和150-3分别包括流体转移辅助单元155-1、155-2 和 155-3。
[0183]流体转移辅助单元155包括:流体引导件155b，引导流体从计量室140到反应室150的移动；以及流体通道155a，允许流体经由其从计量室140流动到反应室150。流体引导件155b成形为从反应室150朝向计量室140突出，流体通道155a形成为具有比其他的通道大的宽度从而促进流体的通过。然而，流体转移辅助单元155不一定需要包括流体引导件155b。备选地，可以仅提供流体通道155a。
[0184]此外，在所示实施例中，利用色谱法在反应室中发生反应，为此，反应室150被提供有以上参照图8至11描述的检测区域20。三个测试单元的每个可以独立地执行测试，在所示实施例中，三个测试单元被分别提供有检测区域20-1、20-2和20-3。
[0185]流体转移辅助单元155不仅用来控制平台100的旋转速度，而且使得容纳在计量室中的流体以用户要求的量被转移到反应室150。在下文，将参照图16A至16E描述流体转移辅助单元155的功能。
[0186]图16A至16E是示出在图15的微流体装置内流体的流动的平面图，图17是示意地示出在图16A至16E的各个流体转移操作期间平台的旋转速度的曲线图。平台100的旋转速度可以通过测试装置300的控制器320控制，平台100安装在测试装置300上。
[0187]图16A至16E示出在流体样品被转移到第二腔室130之后执行的各个流体转移操作。从引入样品的操作到将样品转移到第二腔室130的操作的过程与以上参照图14A至14E描述的过程相同。
[0188]图16A是处于将样品从第二腔室130转移至第三腔室140的操作中的微流体装置的平面图。第三腔室140是计量室，以上描述的标记结合物被假设包含在第二腔室130中。这里，标记结合物可以仅包括第一标记结合物，或者可以包括第一标记结合物和第二标记结合物两者。当标记结合物仅包括第一标记结合物时，第二标记结合物被提供在反应室150内的检测区域20上。当标记结合物包括第一标记结合物和第二标记结合物两者时，检测区域20可以不被提供有第二标记结合物。
[0189]当平台100旋转时，第二腔室130中的样品和标记结合物移动到计量室140。如图17中的区间(a)所示，当通过增加旋转速度从Vl到v3而提供足够的离心力时，保留在第二腔室130中的大部分标记结合物移动到计量室140。第一标记结合物和样品中的分析物之间的结合反应可以发生在第二腔室130中(见图7)或者在计量室140中。在所示实施例中，结合反应发生在计量室140中。[0190]在计量室140中，第一级反应发生在样品和第一标记结合物之间，即在分析物和第一标记结合物之间。此外，如图17中的区间(b)所示，平台100的旋转停止。从而，在已经通过离心力在计量室140中产生的反应物的位置当中的浓度差异消失。
[0191]图16B是处于将样品从计量室140转移至反应室150的操作中的微流体装置的平面图。当在用户要求的时间内完成计量室140中的第一级反应时，反应的样品被供应到反应室150。
[0192]参照图17中的区间(C)，平台100的旋转速度可以被控制为锯齿形模式以将样品转移到反应室150。旋转速度的锯齿形模式表示增加平台100的旋转速度和停止的重复区间。旋转速度的锯齿形控制模式可以通过允许测试装置300的控制器320直接控制平台100的旋转速度如图17的区间(C)或者通过利用磁性模块330和磁体容纳室160来实现。当磁性模块330和磁体容纳室160被用来控制平台100的旋转速度时，旋转速度的锯齿形控制模式可以通过在旋转的初始阶段将磁性模块330放置在磁性模块330不影响磁体容纳室160的位置、然后在平台100的旋转速度增加时在特定的时间点将磁性模块330设置在磁体容纳室160之下或之上的位置来实现。
[0193]在这种情况下，磁体的磁力和由样品的旋转引起的惯性力的结合同时地作用于旋转平台100，从而如图16B所示朝向反应室150驱动流体样品。流体引导件155b引导被驱动的流体样品而使得流体样品流入反应室150中。流体通道155a允许被流体引导件155b引导的流体样品经由其进入反应室。在所示实施例中，平台100在从计量室140到反应室150的方向上即逆时针地旋转。
[0194]因此，位于计量室140和反应室150彼此连接的点之外的流体样品可以如上所述通过控制旋转速度而被转移到反应室150。因此，在反应室150内在要求的时间发生第二级反应，可以通过由用户调节控制计时来达到，从而以施加到平台100的少量扭矩将期望量的流体样品供应到反应室150。这里，第二级反应是通过检测区域20的色谱分离反应。
[0195]图16C是处于反应室150中第二级反应的初始状态的微流体装置的平面图。当流体样品经过流体通道155a并且到达检测区域20的样品垫22时，随着流体样品通过毛细力移动，第二级反应开始。同时，保留在计量室140中的流体样品也被检测区域20吸收。如图17的区间(d)所示，随着二级反应开始，样品通过毛细力移动，因此平台100的旋转可以停止。
[0196]图16D是微流体装置的平面图，其中在反应室中完成第二级反应。当供应到反应室150的样品从检测区域20的样品垫22流动并且经过测试线24和控制线25两者时，第二级反应完成。尽管没有在图8至11中示出，但是吸收垫可以被提供在与测试线和控制线相反的一侧，从而在完成反应时吸收样品。
[0197]图16D是处于干燥反应室的操作中的微流体装置的平面图，其中第二级反应完成。当在反应室150中完成第二级反应时，平台以高速旋转，从而干燥检测区域20并且除去残留的流体样品。
[0198]如果存在保留在第一腔室120中的任何流体样品，则虹吸通道125可以通过毛细力被流体样品填充，当平台100以高速旋转时，填充虹吸通道125的流体样品可以经过第二腔室130，从而流入计量室140。然而，如果计量室140中的流体样品流入反应室150，则指示第二级反应的结果的检测区域20会被污染。因此，微流体装置10还可以包括第二虹吸通道以将额外流入的流体样品转移到废物室170。
[0199]图18是示出还包括第二虹吸通道的微流体装置的平面图。
[0200]参照图18，以上参照图15描述的微流体装置10还可以包括将计量室140连接到废物室170的额外的虹吸通道145。增加的虹吸通道145用作第二虹吸通道，将第一腔室120连接到第二腔室130的虹吸通道125用作第一虹吸通道。当在平台100以高速旋转期间保留在第一腔室120中的流体样品流入计量室140中时，它可以进而流入连接到计量室140的下部的第二虹吸通道145。流体样品被毛细力驱动以填充第二虹吸通道145，在平台100的旋转期间填充第二虹吸通道145的流体样品通过离心力沉积到废物室170中。
[0201]因此，即使当在第一腔室中存在保留的流体样品时，仍可以防止流体样品额外的流入反应已经完成的反应室中。
[0202]如从以上描述而显然的，根据示范性实施例的微流体结构以及具有该微流体结构的微流体装置允许将定量的流体有效地分配到多个腔室。在没有单独的驱动源的情况下，流体的分配速度和供应速度的调节可以因此通过将腔室布置在平台100上的不同位置并且利用虹吸通道将它们并联地连接而实现。
[0203]此外，通过连接第一腔室(容纳室)、第二腔室(第一级反应室)、第三腔室(计量室)和第四腔室(第二级反应室)而允许多步的反应，因此提高了反应灵敏度。
[0204]此外，通过在计量室和废物室之间布置第二虹吸通道并且在完成反应之后将流向反应室的流体样品引导到废物室而可以防止反应结果的污染。
[0205]虽然已经示出和描述了几个示范性实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在这些实施例中进行变化而不背离本发明构思的原理和精神，本发明构思的范围由权利要求书及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种微流体装置，包括: 平台，具有旋转中心并且包括微流体结构， 其中所述微流体结构包括: 多个第一腔室，以距离所述旋转中心的不同距离布置在所述平台的圆周方向上；以及 多个第一虹吸通道，所述多个第一虹吸通道的每个连接到所述多个第一腔室中相应的第一腔室。
2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述微流体结构还包括多个第二腔室，所述多个第二腔室通过所述多个第一虹吸通道连接到所述多个第一腔室。
3.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述微流体结构还包括: 样品供应室，配置为容纳样品并且包括排出口 ；以及 分配通道，连接到所述样品供应室的所述排出口并且连接到所述多个第一腔室，所述分配通道配置为将所述样品供应室中的所述样品分配到所述多个第一腔室。
4.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述多个第一腔室的每个布置得比所述多个第一腔室中相邻的第一腔室更远离所述旋转中心，其中所述样品流动到该相邻的第一腔室早于该个第一腔室。
5.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述多个第一腔室关于所述平台的所述旋转中心螺旋地布置。
6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中所述多个第一虹吸通道的每个在比连接到其的相应第一腔室的充满流体水平面高的位置具有顶点。
7.根据权利要求2所述的微流体装置，其中所述微流体结构还包括: 至少一个反应室，连接到所述多个第二腔室中的至少一个第二腔室；以及 磁体，设置腔室中，所述腔室设置在邻近于所述反应室的位置处。
8.根据权利要求7所述的微流体装置，其中所述微流体结构还包括: 计量室，设置在所述至少一个第二腔室和所述至少一个反应室之间并且配置为计量从所述至少一个第二腔室转移的流体的量；以及 流体转移辅助单元，连接在所述计量室和所述至少一个反应室之间。
9.根据权利要求8所述的微流体装置，其中所述流体转移辅助单元包括: 流体通道，配置为将容纳在所述计量室中的所述流体转移到所述反应室中；以及 流体引导件，配置为引导容纳在所述计量室中的所述流体移动到所述流体通道。
10.一种测试装置，包括: 根据权利要求9所述的微流体装置； 旋转驱动单元，配置为旋转所述微流体装置的平台； 磁性模块，配置为在所述平台的径向方向上可移动；以及 控制器，配置为控制所述旋转驱动单元和所述磁性模块。
11.根据权利要求10所述的测试装置，其中，当流体将被从所述计量室转移到所述反应室时，所述控制器配置为旋转所述平台，并且在所述平台的旋转期间的预定时间，将所述磁性模块移动到所述平台之上或之下的位置而使得所述磁性模块面对所述磁体。
12.—种控制微流体装置的方法，该微流体装置包括平台，该平台被提供有第二腔室、第三腔室、第四腔室以及将所述第二腔室、所述第三腔室和所述第四腔室彼此连接的通道，所述第二腔室配置为容纳流体，所述第三腔室配置为计量所述流体的量，所述第四腔室配置为利用在所述第三腔室中计量并引入其中的流体在其中发生色谱分析反应，该方法包括: 旋转所述平台并且将容纳在所述第二腔室中的所述流体转移到所述第三腔室；以及重复包括增大所述平台的旋转速度和停止所述平台的旋转的区间而使得所述流体流入所述第四腔室中。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括:在将所述流体转移到所述第三腔室时，使所述平台停止，使得在所述流体和容纳在所述第三腔室中的标记结合物之间发生第一级反应。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括:在将所述流体引入所述第四腔室中时，使所述平台停止。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括:当所述平台停止时，在提供于所述第四腔室中的检测区域中 吸收所述流体，并且将保留在所述第三腔室中的流体转移到所述第四腔室。
【文档编号】B01L3/00GK103537329SQ201310291257
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月11日
【发明者】李凡石 申请人:三星电子株式会社