1和大約80 μ 1之間）。 如圖38所示并且不被理論所束縛，但一般認(rèn)為（1)具有較大寬度W的體積-測量元件3604 將比具有小的寬度W的體積-測量元件通過的體積更大。（2)體積-測量元件3604的材 料組合物可影響可通過體積（例如，所有其他都大致相同，甘露糖可比海藻糖通過更大體 積），以及（3)在第一材料組合物或進(jìn)料材料可影響可通過體積（例如，所有其他都大致相 同，玻璃比聚酯通過更大體積，聚酯比消化纖維素通過更大體積）。圖39顯示了對在圖38示 出的通道參數(shù)的組合所遞送的流體的體積隨時間的變化的圖表。如圖所示，離開體積-測 量元件3604的流體的體積受到從第一或進(jìn)料材料進(jìn)入元件3604的流體的流速的影響。應(yīng) 當(dāng)理解的是，圖38和39示出的具體示例僅僅是代表本技術(shù)的【具體實施方式】，并且第一材料 3602、第二材料3606,和/或體積-測量元件3604可以其它實施方式中具有不同的布置和 /或不同的特征。
[0154] 圖40Α是根據(jù)本技術(shù)的實施方式被配置的微流體設(shè)備或分析儀4000的俯視圖。該 設(shè)備4000包括在打開位置（圖40Α)和關(guān)閉位置（其一部分示于圖40Β)之間可移動的薄 的、可折疊的殼體4002。殼體4003可具有與第二端部4002b相對的第一端部4002a，以及 通過一個或多個柔性連接器或鉸鏈4005連接的底層4008和頂層4010。在殼體4003的底 層4008可以支持一個或多個流體通道4001的至少一部分并且頂層4010可具有可拆卸地 附接到其上的體積-測量元件4004。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然設(shè)備4000的各個方面都被描述為 "頂"或"底"，這樣的描述僅用于說明目的，并且不限制該設(shè)備4000或其任何部件為具體的 定向。
[0155] 該流體通道4001可以包括通過間隙G從第二材料4006分離的第一材料4002。該 第一和第二材料4002和206可大體上類似于以上描述的第一和第二材料3602和3606,或 者它們可以具有不同的配置。在一些實施方式中，通道4001可任選地包括鄰近于靠近殼體 4003的第一端4002a的第一材料4002的流體源4007。流體源4007可被配置為接收和包 含流體F (例如，從吸移管），并在測定的過程中將那體積的至少一部分供給第一材料4002。 在其他實施方式中，該設(shè)備4000不包括源4007并且流體被直接遞送到第一材料4002。體 積-測量元件4004可以被放置在頂層4010使得當(dāng)頂層4010被折疊到底層4008上時（或 反之亦然），該體積-測量元件4004與在第一材料4002和第二材料4006之間的間隙G對 準(zhǔn)，從而提供在第一和第二材料4002,4006之間的橋。
[0156] 在操作中，流體F被裝入源4007并且殼體被移動到關(guān)閉位置以將體積-測量元件 4004與第一材料4002接觸，從而完成通道4001。在通道4001內(nèi)，流體通過毛細(xì)力從源4007 流向第一材料4002、體積-測量元件4004,并最終流向第二材料4006。圖40B，例如，是在 流體F已經(jīng)被添加到源4007并且殼體4003被置于關(guān)閉位置后通道4001的一系列時間推 移的俯視圖。如圖所示，一旦流體F的精確體積流過體積-測量元件4004,該元件4004溶 解到破壞的點（如圖40B所示的破壞B)，從而永久地斷開在第一材料4002和第二材料206 之間的流體F的流動。
[0157] 圖41A-41D示出了根據(jù)本技術(shù)被配置的通過利用體積-測量元件4104的另一基 于毛細(xì)的設(shè)備或分析儀4100的一系列時間推移的俯視圖，以自動分配不同的流體體積給 多個通道用于在網(wǎng)絡(luò)中來自單個、用戶填充的源4107的下游處理。如圖41A所示，例如，該 設(shè)備4100可以包括三個通道4101 (分別標(biāo)記為4101a-4101c)和單個源4107為所有三個通 道提供服務(wù)。在其他實施方式中，設(shè)備4100可包括任何數(shù)量的通道（例如，兩個，四個，等 等）和/或為每個通道的分離的源和/或通道的子集。每個通道4101可以具有不同的第 一材料4102 (分別標(biāo)記為4102a-4102c)，使得一個或多個通道4101a-4101c可以遞送相同 或不同的體積給第二材料4106(分別標(biāo)記我4106a_4106c)。例如，第一材料4102a可包含 硝化纖維素，第一材料4102b可包括玻璃纖維，以及第一材料4102c可包括處理過的聚酯。 在其他實施方式中，任何通道可具有相同和/或不同的通道參數(shù)來調(diào)整可通過的體積以滿 足測定的特殊需要。
[0158] 如圖41A所示，流體F可以被添加到單個源4107(例如，使用塑料移液管）。該設(shè) 備4100可以被折疊到自己上，從而通過每個通道相應(yīng)的體積-測量元件4104 (分別標(biāo)記為 4104a-4104c)將第一材料1420連接到第二材料410 (圖41B中所示的半折疊）。如圖41C 所示，分別附接到硝化纖維素第一材料4102a和玻璃纖維的第一材料4102b的體積測量元 件4104a，4104b可以在與聚酯第一材料4102c相關(guān)聯(lián)的體積-測量元件4104c之前斷開或 關(guān)斷。如圖41D所示，被遞送到三個通道的不同的最終體積（V a，Vb，V。）可以通過在相應(yīng)的 第二材料4106a，4106b，4106c中由流體前緣FF所占據(jù)的不同體積被觀察到。在一具體的 實施方式中，例如，為所描述的圖41A-41D的通道配置所遞送的三個流體體積可針對通道 4105a，4105b和4105c分別為約9. 5 μ L，約22 μ L，和約31 μ L。在其他實施方式中，然而， 流體的不同體積可以經(jīng)由不同的通道被遞送。
[0159] 圖42是根據(jù)本技術(shù)被配置的微流體設(shè)備或分析儀4200的俯視圖，以自動分配 不同的流體體積給多個通道用于在網(wǎng)絡(luò)4215中來自單個、用戶填充的井4209的下游處 理。如圖42所示，例如，該設(shè)備4200的底層4208可以包括四個通道4201 (分別標(biāo)記為 4201a-4201d)和單個井4209位所有的四個通道提供服務(wù)。在其它實施方式中，設(shè)備4200 可包括任何數(shù)量的通道（例如，兩個，三個，五個，等等）和/或每個通路的分離的井和/或 通道的子集。第一材料、第二材料、體積-測量元件和源可大體上類似于以上描述的第一材 料、第二材料、體積-測量元件和源，或者它們可具有不同的組成和/或配置。
[0160] 如圖42所示，每個通道4201可以具有不同的第一材料4202(分別標(biāo)記為 4202a-4202d)和/或體積-測量元件4204組合物（分別標(biāo)記為4204a-4204d)，以使一個 或多個通道4201a-4201d可以遞送相同或不同的體積到相應(yīng)的第二材料4206(分別標(biāo)記為 4206a-4206d)。每個通道4201a-4201d可任選地包括源4207 (分別標(biāo)記為4207a-4207d) 鄰近于并與第二材料4206a-4206d流體連通。該設(shè)備4200的頂層4210可包括一個或多個 入口 4211(分別標(biāo)記為4211a-4211d)鄰近于并與通道的網(wǎng)絡(luò)4215(在圖42中示意性地示 出）流體連接。入口 421 la-421 Id可被設(shè)置在頂層4210,使得當(dāng)頂層4210被折疊到底層 4208(或反之亦然）時，源4207a-4207d與相應(yīng)的入口 4211a-4211d對準(zhǔn)。其結(jié)果是，一旦 殼體4203被折疊并且源4207a-4207d與入口 4211a-4211d接觸，來自源4207a-4207d的流 體可以流到并通過入口 4211a-4211d流到網(wǎng)絡(luò)4215。
[0161] 在操作中，當(dāng)流體被添加到第一材料4202a_4202d(例如，直接或經(jīng)由井4209) 時，流體從第一材料4202a-4202d芯吸（例如，通過毛細(xì)力）到相應(yīng)的體積-測量元件 4204a-4204d到相應(yīng)的第二材料4206a-4206d到相應(yīng)的源4207a-4207d。根據(jù)每個通道 4201a-4201d規(guī)定的可通過-體積，可通過的體積到達(dá)源（以及相應(yīng)的體積-測量元件4204 溶解和破壞）所花費的時間對于所有或通道4201a-4201d的子集可以是相同的和/或不同 的。
[0162] 在一些實施方式中，本文公開的任何通道可以包括額外的沿著相同的通道按順序 排列的由額外的流動-測量元件（未示出）連接的第一和/或第二材料。此外，在具體實 施方式中，單個通道可以具有多個分支（未示出）會聚和/或發(fā)散。這些和其它合適的通 道和/或毛細(xì)設(shè)備的示例被描述在國際專利申請PCT/US2010/061675號中，其于2010年 12月21日提交，標(biāo)題為"用于執(zhí)行化學(xué)過程的基于毛細(xì)的設(shè)備及其相關(guān)的系統(tǒng)和方法"， (CAPILLARITY-BASED DEVICES FOR PERFORMING CHEMICAL PROCESSES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS)，以及于2012年6月6日提交的國際專利申請PCT US2012/044060 號，其標(biāo)題為"在基于毛細(xì)的分析儀中的試劑分布以及相關(guān)的系統(tǒng)和方法"（REAGENT PATTERNING IN CAPILLARITY-BASED ANALYZERS AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS"， 這兩者都通過引用整體并入本文。
[0163] 5.流體致動器
[0164] 圖43是根據(jù)本技術(shù)被配置的流體致動器或閥4300的側(cè)面透視圖。配置成按照本 技術(shù)的側(cè)面透視圖。致動器4300可包括基底4306和樞轉(zhuǎn)地耦合到延伸4308的臂4304， 該延伸4308從基座4306向上突出。臂4304可以是在第一位置（圖43所示）和第二位置 (圖44)之間可移動。臂4304可由被耦合到臂4304的彈簧4302而被偏移成第一位置（圖 43所示）。當(dāng)在第一位置時，臂4304的第一端4304a與基底4306的第一端5306a接觸，并 且臂的第二端4304b與基底4306的第二端4306b間隔開。
[0165] 如圖44,可溶解通道4400可被耦合到臂4304的至少一部分并被拉向基底的第二 端4306b，使得臂4304的第二端4304b向下壓向基底4306(例如，第二位置）。可溶解通道 4400可被固定到基底4306,從而將臂4304固定在第二位置。參考圖45A和45B，遞送通路 4500的一部分可以被置于與在臂的第二端4304b附近的可溶解通道4400流體連通。
[0166] 致動器4300可以被放置在被配置為激活該致動器的流體系統(tǒng)4600內(nèi)，如圖46所 示。遞送通路4500可以被流體地耦合到第一立柱4602,并且第二立柱4604可被放置鄰近 于臂4304的第一端4304a。在操作中，激活流體可以芯吸通過第一立柱4602,進(jìn)入到遞送 通路4500,并最終流到可溶解通道4400上?？扇芙馔ǖ?400可被配置為溶解和破壞基于 暴露于流體和/或某些流體的一定體積。當(dāng)可溶解通道4400破壞時，臂4304從第二位置 被釋放，并且臂4304a的第一端返回到第一位置。在第一位置，臂4304a的第二端接觸第一 和第二立柱4602，4604。臂4304a的第二端可以包括芯4606，其接觸第一和第二立柱4602， 4604,從而流體地耦合第一立柱4602和第二立柱4604。作為結(jié)果，來自第一立柱4602的流 體可以轉(zhuǎn)移到第二立柱4604(和系統(tǒng)4600的其他下游部分）。
[0167] 圖47是根據(jù)本技術(shù)被配置的另一致動裝配4700( "裝配4700"）的側(cè)透視圖。該 裝配4700可以包括被放置在兩個或多個多孔元件4712, 4714之間的低摩擦片4708 (例如， PTFE薄膜）。在一些實施方式中，一小片閉孔泡沫4706可以被放置在對準(zhǔn)的多孔元件4712， 4714的部分上，并被壓縮以施加輕壓。在一些實施方式中，裝配可包括圍繞多孔元件4712， 4714的蓋4718 (例如，粘合背襯聚酯薄膜，PDMS掩模等）以防止或減少不希望的蒸發(fā)。片 4708的部分可以延伸超出粘合裝配4720并具有兩個或多個靠近其遠(yuǎn)端邊緣的連接部分 (例如，第一孔和第二孔）。拉緊元件4710(例如，橡皮帶、彈簧，等等）可以被耦合到第一 孔，并且可溶解通道4702(例如，溶解纖維素紙）可被耦合到第二孔。溶解通道4702可被 固定到固定的基底（未示出）。拉緊元件4710繼而被拉伸并固定到固定基底上的一個點， 從而將張力添加到溶解通道4706。當(dāng)溶解通道4706變得濕潤到一定程度時（例如，通過延 遲條（如遞送通路）或以其他方式），拉緊元件4710中的張力可以被轉(zhuǎn)移到的片4708。當(dāng) 片4708滑動遠(yuǎn)離多孔元件的對準(zhǔn)部分時，多孔元件4712,4714被允許相互接觸并且流體可 以繼續(xù)從一個元件流向另一元件。該系統(tǒng)4700的一個優(yōu)點是它提供了一種低輪廓延遲閥 門。此外，系統(tǒng)4700可以使需要加熱或絕緣的設(shè)備受益，因為它可以在絕緣層下面被激活， 從而減少熱損失。
[0168] V.伸用多孔臘講行化學(xué)測宙的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的詵宙的實施方式
[0169] 1.化學(xué)測定
[0170] 在化學(xué)測定中，在進(jìn)行進(jìn)一步分析之前，酶被用來部分消化生物樣品（例如，組 織樣品、細(xì)胞樣品、DNA樣品，等等）。例如，溶菌酶被用于消化或分解細(xì)菌。無色肽酶 (Achromop印tidase) ("ACP"）是包含若干個這樣的溶菌酶的提取物。ACP分解肽聚糖細(xì)胞 壁中的鏈并在裂解革蘭氏陽性生物體特別有效。在實驗室步驟中，酶，如ACP，往往多次去活 化或以其它方式在進(jìn)一步的化學(xué)處理和分析之前從DNA或其它分析物中分離。特別是，在 核酸擴(kuò)增測定法中，溶菌酶通常從樣品核酸中分離或去活化，部分原因是為了防止擴(kuò)增酶 的降解。失活通常是由熱處理來完成的。
[0171] 圖48A是根據(jù)本技術(shù)被配置的用于執(zhí)行分析測定的系統(tǒng)4800的正視圖。該系統(tǒng) 4800可以包括容器4804、控制元件4808和多孔元件4802(例如，通道、芯、立柱等）。控制 元件4808可以被放置在容器4804和多孔元件4802之間，并被配置為選擇性地釋放容器 4804的內(nèi)容物到多孔元件4802?？刂圃?808可包括，例如，可溶解屏障（例如，糖、鹽、 凝膠等），相變材料（例如，在已經(jīng)處于與容器的加熱內(nèi)容物接觸后蠟熔化），機(jī)械閥，或其 它合適的控制結(jié)構(gòu)。
[0172] 圖48A-48D示出了使用系統(tǒng)4800執(zhí)行分子測定的方法。如圖48A所示，用戶（或 自動系統(tǒng)）可以遞送生物樣品B至含有一種或多種酶E的容器4804(可替代地，酶E可被 遞送到包含生物樣品B的容器）。酶E與樣品B相互作用并至少部分的消化樣品B，從而形 成的裂解液L。為了防止酶E在樣品B上執(zhí)行額外的，不需要的裂解，酶E可通過加熱溶解 液L到去活的溫度而被去活化。如圖48C所示，系統(tǒng)4800還可以包括熱源（未示出），其被 配置成在預(yù)定溫度加熱H容器4804經(jīng)過預(yù)定量的時間，該預(yù)定量的時間取決于裂解液的體 積和組成。在一些實施方式中，例如，容器4804可以被加熱到95°C經(jīng)過10分鐘。在一些實 施方式中，熱源可以是電熱源，并且在其它實施方式中，熱源可以是化學(xué)熱源，如在下面參 照圖50A-50D更詳細(xì)地描述。
[0173] 如圖48D所示，根據(jù)觸發(fā)事件，控制元件4808流體地連接容器4804和多孔元件 4802,由此從容器4804釋放裂解液L進(jìn)入多孔元件4802。在一實施方式中，控制元件4808 是可溶解屏障，其被配置為在暴露于流體的一組體積后溶解。例如，可溶解屏障的高度、寬 度，長度和/或材料組合物可以被選擇以在一特定的時間量溶解。這樣的可溶解屏障的幾 個示例在上文參照圖36-42已進(jìn)行討論。在本系統(tǒng)4800中，溶解屏障的時間可以與去活酶 E所需的對裂解液L的加熱時間進(jìn)行協(xié)調(diào)。例如，如果所需的酶促裂解需要五分鐘，則失活 加熱可以采取十分鐘，可溶解屏障可被設(shè)計為在十五分鐘后溶解（暴露于裂解液L后）。
[0174] 圖49A-49C示出了通過使用系統(tǒng)4800從裂解液L分離出酶E (為便于描述分別示 出）的方法。多孔元件4808可以包括一種或多種能夠固定化酶E的捕獲劑（未示出）。當(dāng) 控制元件4808從容器4804釋放裂解液L到多孔元件4802時，酶E可變得基本上固定化到 多孔性元件4802的一部分，當(dāng)溶解液L的其余內(nèi)容物被芯吸通過多孔元件4802時。類似 地，在一些實施方式中，多孔元件4802可以包括核酸結(jié)合顆粒（未示出）。像這樣，當(dāng)容器 4804與多孔元件5002流體接觸時，酶E芯吸到多孔元件4802內(nèi)，而核酸（未示出）保持結(jié) 合到核酸結(jié)合顆粒。該核酸可以通過將額外的流體應(yīng)用到多孔元件4802從核酸結(jié)合顆粒 中被移除。例如，多孔元件4802可以用核酸結(jié)合組合物（如殼聚糖）被浸滿。殼聚糖能夠 以PH依賴的方式可逆地結(jié)合核酸。此外，多孔元件4802可以包括檢測區(qū)域（未示出）能 夠選擇性地結(jié)合和可視化核酸。在本公開的某些實施方式中，多孔元件4802包括能夠選擇 性結(jié)地合和可視化多肽的檢測區(qū)域。
[0175] 容器4804、控制元件4808和/或多孔元件4802可以包括用于化學(xué)反應(yīng)（如核酸 擴(kuò)增、免疫測定、核酸檢測等）的額外的試劑和/或材料。這類試劑可以被設(shè)置在容器的系 統(tǒng)上游，容器的下游，和/或被浸滿到多孔元件4802內(nèi)。例如，一旦熱源將酶E去活，容器 4804可以包括可以在核酸擴(kuò)增反應(yīng)中使用的核酸擴(kuò)增試劑。這樣的核酸擴(kuò)增反應(yīng)包括等溫 核酸擴(kuò)增反應(yīng)。在一些實施方方式中，容器4804、控制元件4808和/或多孔元件4802可包 括被配置為失活酶E的化學(xué)物質(zhì)（例如，1，10