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CN107206376B - 包括通过模塑形成之流控系统的包含孵育通道的流控系统 - Google Patents

包括通过模塑形成之流控系统的包含孵育通道的流控系统 Download PDF

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CN107206376B CN201580075071.0A CN201580075071A CN107206376B CN 107206376 B CN107206376 B CN 107206376B CN 201580075071 A CN201580075071 A CN 201580075071A CN 107206376 B CN107206376 B CN 107206376B
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Abstract

提供了涉及测定组分之孵育和/或混合的流控装置和方法。在一些实施方案中，可以在流控装置中进行生物学测定和/或化学测定。流控装置可以设计为允许两种或更多种测定组分的受控孵育和/或混合。在一些这样的实施方案中，流控装置可以包括与检测通道流体连通的具有相对大的横截面尺寸的孵育通道。孵育通道可以允许在测定的分析之前使两种或更多种测定组分充分混合和/或孵育。在某些实施方案中，检测通道可用于提供对于孵育和/或混合程度的反馈。基于反馈，可以调节流控系统的一个或更多个组件以允许实现必要的混合和/或孵育程度。在一些实施方案中，如本文所述的孵育通道中测定组分的受控的孵育和/或混合可以允许改善的测定性能。

Description

包括通过模塑形成之流控系统的包含孵育通道的流控系统
技术领域
本公开内容的一些实施方案一般地涉及在流控装置(fluidic device)中使流体流动的方法，并且更具体地涉及有关流体的孵育和/或混合的方法。
背景技术
流体的操作在例如化学、微生物学和生物化学的领域中发挥着重要的作用。这些流体可以包括液体或气体，并且可以向化学或生物学过程提供试剂、溶剂、反应物或冲洗液。虽然多种流控(例如微流控)方法和装置(例如微流控测定)可以提供廉价、灵敏和精确的分析平台，但是流体操作——例如多种流体的混合、样品引入、试剂引入、试剂储存、流体分离、废料收集、提取流体用于片外分析，以及将流体从一个芯片转移到下一个——可能提高成本和复杂度的水平。因此，本领域中可以在微流控系统中降低成本、简化使用和/或改善流体操作的进步将是有益的。
发明内容
提供了在流控装置中使流体流动的方法，以及与其相关的有关组件、装置和系统。在一些情况下，本申请的主题涉及相互关联的方法，特定问题的替代解决方案和/或流体和装置的多种不同用途。
在一组实施方案中，提供了一些方法。在一些实施方案中，一种方法包括将包含样品组分的样品引入样品收集器，以及将样品连接器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或所述第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通。所述方法包括使所述样品的至少一部分以第一流速从所述样品收集器流到所述孵育通道，使所述样品的至少一部分流入所述检测通道的一部分但不是全部之中，以及将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于所述第一流速和/或为零。所述方法还包括将所述样品的流速调节到大于或小于所述第二流速的第三流速，以及使所述样品流过所述检测通道的其余部分。
在另一个实施方案中，一种方法包括使样品的至少一部分以第一流速从样品收集器流到孵育通道；使所述样品的至少一部分流入检测通道的一部分但不是全部之中，在所述检测通道处检测所述样品的至少一部分；将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于所述第一流速和/或为零；调节所述样品的流速，其中第三流速可以大于或小于所述第一流速或第二流速；以及使所述样品流过所述检测通道的其余部分。
在一些实施方案中，一种方法包括将包含样品组分的样品引入样品收集器以及将样品连接器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，其中所述第一侧和/或第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与孵育通道流体连通。所述方法还可以包括使所述样品的至少一部分以第一流速从所述样品收集器流到所述孵育通道；使所述样品的至少一部分流入所述检测通道的一部分但不是全部之中，在所述检测通道处检测所述样品的至少一部分；将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于所述第一流速和/或为零；以及使所述样品流过所述检测通道的其余部分。
在另一个实施方案中，一种方法包括将包含样品组分的样品引入样品收集器以及将样品连接器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包括第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通。所述方法还可以包括使液体与布置在所述样品收集器表面或所述制品表面的试剂接触，以及从所述表面移出至少一部分所述试剂，使得所述试剂溶解或悬浮在所述液体中；将所述样品组分与在所述液体的至少一部分中的所述试剂在所述孵育通道中混合；以及使包含所述样品组分和所述试剂的液体流过所述检测通道的至少一部分。
在一个实施方案中，一种方法包括将包含样品组分的样品引入样品收集器以及将样品连接器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通。在这种情况下，所述孵育通道的宽度为至少约100微米且小于或等于约2mm，高度为至少约50微米且小于或等于约2mm，并且容积为至少5μL。所述检测通道的宽度为至少约50微米且小于或等于约300微米，高度为至少约10微米且小于或等于约300微米，并且所述检测通道包含布置在所述检测通道表面的试剂。所述方法还可以包括使所述样品的至少一部分从所述样品收集器流到所述孵育通道；将样品组分与所述孵育通道中的液体中的试剂混合；以及使包含样品组分和试剂的液体流过所述检测通道的至少一部分。
在另一组实施方案中，提供了流控系统。在一个实施方案中，流控系统包括：包含第一侧和第二侧的制品，其中所述第一侧包含孵育通道，其中所述第一侧和/或所述第二侧包含检测通道，并且其中第一中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道和检测通道之间。所述孵育通道的宽度为至少约100微米且小于或等于约2mm，高度为至少约50微米且小于或等于约2mm，并且容积为至少5μL。所述检测通道的宽度为至少约50微米且小于或等于约300微米，高度为至少约10微米且小于或等于约300微米，并且所述检测通道包含布置在所述检测通道表面的试剂。在这种情况下，所述孵育通道与所述检测通道的高度比为至少2∶1。所述流控系统还可以包含与所述孵育通道流体连通的样品入口端口和与所述检测通道流体连通的出口端口。
在另一个实施方案中，流控系统包括：包含第一侧和第二侧的制品，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道。所述孵育通道的宽度为至少约100微米且小于或等于约2mm，高度为至少约50微米且小于或等于约2mm，并且容积为至少5μL。所述检测通道的宽度为至少约50微米且小于或等于约300微米，高度为至少约10微米且小于或等于约300微米，并且所述检测通道包含布置在所述检测通道表面的试剂。在这种情况下，所述孵育通道与所述检测通道的高度比为至少2∶1。所述流控系统还可以包含与所述孵育通道流体连通的样品入口端口；与所述检测通道流体连通的出口端口；以及适于且被设置为连接到所述制品的样品入口端口的样品收集器。
当结合附图考虑时，经由本发明的多个非限制性实施方案的以下详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则以具有较晚生效日期的文件为准。
附图简述
将参考附图通过示例的方式描述本发明的一些非限制性实施方案，所述附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在图中，所示的每个相同或几乎相同的组件通常由单个数字表示。为了清楚起见，并未在每个附图中标出每个组件，并且在说明对于本领域技术人员理解本发明不是必要的情况下，也并未示出本发明的每个实施方案的每个组件。在图中：
图1A-1B示出了根据一组实施方案的示例性流控装置；
图2示出了根据一组实施方案的流控装置；
图3是根据一组实施方案的常规流控装置中的接合处的图像；
图4A-D是根据一组实施方案的常规流控装置的接合处的流体流动的图像；
图5A-C示出了(A)流控装置，(B)用于形成某些流控装置的部件，以及(C)根据某些实施方案的流控装置；
图6示出了根据一组实施方案的包含中间通道的流控装置的横截面；
图7A-7D示出了根据一组实施方案的在包含孵育通道的流控装置中的包括流控装置孵育步骤的测定的示意图；
图8A-8D示出了根据一组实施方案的在缺少孵育通道的流控装置中的包括流控装置孵育步骤的测定的示意图；
图9A-9D示出了根据一组实施方案的在包含孵育通道的流控装置中的包括流控装置孵育步骤的测定的示意图；
图10A-10D示出了根据一组实施方案的在缺少孵育通道的流控装置中的包括流控装置孵育步骤的测定的示意图；
图11A-11E示出了根据一组实施方案在孵育通道中混合流体的方法；
图12A-12E示出了根据一组实施方案在孵育通道中混合流体的方法；
图13示出了根据一组实施方案的在流控装置中检测器的光学读数对时间的图；
图14A-B示出了根据某些实施方案的睾酮剂量响应的图；
图15示出了实施例2的用于进行全血睾酮测定的流控装置的两个分析区中光学读数的时间序列。
图16A和16B示出了在实施例2的微流控装置中进行的睾酮测定的剂量响应；
图17示出了实施例3的用于进行全血睾酮测定的流控装置的两个分析区中的光学读数的时间序列。
图18A和18B示出了在实施例3的微流控装置中进行的睾酮测定的剂量响应。
发明详述
提供了涉及测定组分的孵育和/或混合的流控装置和方法。在一些实施方案中，可以在流控装置中进行生物测定和/或化学测定。流控装置可以设计为允许两种或更多种测定组分(例如样品和试剂)的受控的孵育和/或混合。在一些这样的实施方案中，流控装置可以包括与检测通道流体连通的具有相对大的横截面尺寸的孵育通道。孵育通道可以允许在测定的分析之前使两种或更多种测定组分充分混合和/或孵育。在某些实施方案中，检测通道可用于提供对于例如孵育通道中样品组分的存在和/或孵育和/或混合的程度的反馈。基于该反馈，可以调节流控系统的一个或更多个组件，例如流体流动源，以允许实现必要的混合和/或孵育程度。在一些实施方案中，如本文所述的孵育通道中测定组分的受控的孵育和/或混合可以允许对于依赖于测定组分的孵育和/或混合的那些测定的流控装置测定性能(例如灵敏度、特异性和/或重现性)的改善以及流控装置的设计和操作的简化。
虽然存在用于进行生物测定和/或化学测定的流控装置，但是由于测定组分的不充分混合和/或孵育，某些测定可能不能容易地和/或准确地在常规流控装置中进行。例如，充分孵育是需要从样品中的天然结合配偶体释放靶分析物以便检测靶分析物的测定的重要部分。在一些这样的实施方案中，释放的和因此检测的靶分析物的量取决于孵育时间，并且对孵育的不充分的控制导致测定的不准确结果和/或不可重现性。在某些实施方案中，测定灵敏度可取决于孵育的长度和/或温度。例如，通过在升高的温度下长时间接触和/或孵育，可以提高与检测器结合配偶体(例如抗体)结合的分析物的量。常规流控装置已经尝试通过改变流控装置的设计和流控装置中的流体处理来解决这个问题。然而，许多的这些常规装置具有问题，例如堵塞、依赖于可能难以制造的复杂的装置结构，和/或依赖于(例如在护理设置点)可能难以实施的复杂的测定方法。本文所述的流控装置可以允许充分的混合和/或孵育而无许多常规流控装置的缺点，并且可用于进行在常规流控装置中不能容易地和/或准确地实施的测定。
在一些实施方案中，可以在流控装置中进行包括孵育步骤和/或混合步骤的生物学测定和/或化学测定。如本文所述，流控装置可以设计为允许两种或更多种测定组分(例如样品组分和试剂；试剂和稀释剂；试剂和缓冲剂)的受控的孵育和/或混合。在一个示例性实施方案中，如图1A所示，流控装置10包含孵育通道15。孵育通道可以与检测通道20流体连通。如图1A所示，检测通道位于孵育通道与检测区25之间。检测区可以包含多个分析区26。然而，在另一些实施方案中，检测通道可以是检测区的一部分(例如，检测通道可以是与一个或更多个检测器相关联的检测区的通道)。
在另一些实施方案中，孵育通道的一部分可以是检测区(例如，与一个或更多个检测器相关联的区)的一部分。这样的配置可以允许在孵育通道中时检测样品，例如，以确保在孵育步骤期间样品的前缘(例如，样品/空气界面)位于孵育通道中。例如，如图1B所示，孵育通道15的一部分包括检测区27，而检测通道20的一部分包括其他检测区26。在检测区27检测样品时，样品可以停止或降低流速以在孵育通道中孵育样品的全部或一部分。在一些实施方案中，在检测区27处的孵育通道中基本上不发生样品的结合。
在某些实施方案中，孵育期间位于孵育通道中的样品是流体塞的形式。例如，流体样品两端侧翼可以是空气塞，使得在孵育期间第一空气塞、流体样品和第二空气塞位于孵育通道中。
在一些实施方案中，检测区27处的通道的尺寸(和/或横截面积)与检测区27上游的孵育通道的尺寸(和/或横截面积)相同或相似，例如，如本文所述。因此，所述检测区处的孵育通道的尺寸(和/或横截面积)可以大于其中可能发生样品组分之结合的检测区25处的通道的尺寸(和/或横截面积)。
孵育通道、检测通道和/或检测区中的一个或更多个可以连接到反馈系统，反馈系统可用于控制孵育步骤和/或混合的一个或更多个方面。例如，在一些实施方案中，检测区可用于在样品的至少一部分(例如，样品的至少约80％)到达下游反应区之前检测样品组分。可以产生对应于样品组分的一个或更多个信号或数据。使用该数据，控制系统可调节流控装置中随后的流体流动。例如，基于该数据，控制系统可以将样品的流速降低到小于初始流速的流速和/或为零以允许额外的孵育或混合。在一些实施方案中，调节流体流动以控制图1A所示的流控装置中的孵育和/或混合的方法可以包括将样品引入样品收集器(例如，血液收集器)中。合适的样品收集器描述在下面以及2012年6月19日授权(2008年5月1日提交)的题目为“流控系统Fluidic Connectors and Microfluidic Systems”[C1256.70000US01]的美国专利第8,202,492号中，其通过引用整体并入。样品收集器(例如，血液收集器)可以包含一个或更多个通道。在一些实施方案中，样品收集器可以包含一种或更多种试剂，例如布置在样品收集器的至少一个通道表面的至少一部分之内和/或之上。在一些这样的情况下，样品可以移出至少一部分试剂并使该试剂溶解或悬浮。然而，在另一些实施方案中，样品收集器不包含试剂。
参见图1A和1B，然后可以将包含样品的样品收集器连接到流控装置的样品入口30。在某些实施方案中，样品收集器可以是流体连接器。在一些实施方案中，样品收集器可以在流控装置上的两个通道之间提供流体连通，所述两个通道在样品收集器的连接之前不彼此流体连通。例如，在一些实施方案中，包括通道的样品收集器用于连接流控装置中的两个独立通道，以允许两个独立通道之间的流体连通。独立通道中的一个或两个可任选地预先填充可用于进行分析的试剂(例如，抗体溶液、洗涤缓冲液和扩增试剂)。这些试剂可以在使用前长时间(例如，1年)储存(例如，密封)在基底的通道中。在连接样品收集器和流控装置之前，样品收集器的通道可以填充有样品(例如血液)。样品可以例如通过刺破用户的手指直到血液从手指吸入到通道(例如通过毛细管力)而获得。当样品收集器和流控装置的通道连接时，样品可以通过流控装置内的检测区和/或分析区。
在其中样品收集器连接到流控装置的一些实施方案中，体积或压力源可以连接到流体流动源端口35(例如，出口)并且施加的力(例如，真空或减压)可能导致样品流入流控装置。在一些实施方案中，样品可以在进入样品入口之后直接流入孵育通道。在另一些实施方案中，样品可以在进入孵育通道之前进入另一种结构(例如，通道)。在一些情况下，孵育通道可以具有一个或更多个维度(例如，长度、宽度、高度)和/或容积，其允许孵育通道包含基本上所有样品(例如，至少约80％的样品体积；至少约95％的样品体积，全部样品)。例如，孵育室可以被配置为包含以下体积的样品：至少约0.0005mL，至少约0.001mL，0.005mL，至少约0.01mL，至少约0.02mL，至少约0.03mL，至少约0.05mL，至少约0.08mL，或至少约0.01mL，以及小于或等于约1mL，小于或等于约0.75mL，小于或等于约0.5mL，小于或等于约0.25mL，或小于或等于约0.1mL。上述范围的所有组合都是可能的。在一些情况下，孵育通道的容积可以类似于样品的体积。例如，在一些实施方案中，孵育通道的容积与样品体积的比例可以小于或等于约3∶1，小于或等于约2.5∶1，小于或等于约2∶1，小于或等于约1.5∶1，或小于或等于约1∶1，以及至少约0.6∶1，至少约0.7∶1，至少约0.8∶1，或至少约0.9∶1。上述范围的所有组合都是可能的。在一些实施方案中，孵育通道可具有比流控装置中的另一通道(例如检测通道)更大的横截面积。在另一些实施方案中，孵育通道被设计为比样品体积更小的容积，例如使得其不能包含相对较大百分比的样品。
在一些实施方案中，将样品(或试剂)的至少一部分在孵育通道中孵育一段时间。如本文所述，在孵育步骤期间可以停止样品的流动或降低流速。例如，在一些实施方案中，样品或试剂可以孵育(例如，在本文所述的孵育通道中和/或检测通道的一部分中)以下时间：至少1分钟，至少3分钟，至少5分钟，至少7分钟，至少9分钟，至少11分钟，至少13分钟，至少15分钟，至少17分钟，至少19分钟，至少20分钟，至少30分钟，至少40分钟，至少50分钟，至少60分钟。时间可以小于或等于60分钟，小于或等于50分钟，小于或等于40分钟，小于或等于30分钟，小于或等于20分钟，小于或等于19分钟，小于或等于17分钟，小于或等于15分钟，小于或等于13分钟，小于或等于12分钟，小于或等于11分钟，小于或等于10分钟，小于或等于9分钟，小于或等于7分钟，小于或等于5分钟，小于或等于3分钟，或小于或等于1分钟。上述范围的组合也是可能的(例如至少5分钟且小于或等于15分钟)。其他范围也是可能的。
样品或试剂可以在任何合适的温度下孵育。在一些实施方案中，样品或试剂可以在至少15℃的温度(例如，孵育温度)，至少20℃的温度，至少25℃，至少30℃，至少35℃，至少40℃，至少45℃，至少50℃，至少55℃或至少60℃的温度下孵育。温度可以小于或等于65℃，小于或等于60℃，小于或等于55℃，小于或等于50℃，小于或等于45℃，小于或等于40℃，小于或等于35℃，小于或等于30℃，或小于或等于25℃。上述范围的组合也是可能的(例如，至少45℃且小于或等于55℃)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，可以将体积或压力源调节到预定设置持续预定时长，使得样品的至少一部分流入孵育通道。在一些这样的实施方案中，孵育通道不需要或不存在例如用于确定孵育通道是否已经填充有样品的检测器。相反，可以基于样品的类型及其流动特性(例如全血、从手指刺破吸取的毛细血管全血、静脉全血、血浆、血清、尿液、唾液等，包括其黏度)以及直到孵育通道并且包括孵育通道的通道尺寸(例如，宽度、高度、长度，以及因此对流体流动的阻力)来确定和调节孵育通道的填充，包括预定体积或压力源设置和时间(例如，真空水平和施加真空的时间)。对于特定应用，可以调节压力源水平和施加压力源的时间。
在某些实施方案中，样品的至少一部分(但不是全部)在孵育步骤时进入孵育通道。在一些情况下，样品进入孵育通道，但不进入任何下游通道，例如装置的检测通道、检测区、废料区或出口。在另一些实施方案中，样品的至少一部分进入孵育通道，但是样品的前缘(例如，空气/样品界面)不进入或停留在一定横截面范围的孵育通道下游的通道内。例如，当样品的前缘到达具有相对大的横截面积的通道时，可以停止样品或降低流速，以使在孵育期间和/或之后样品不阻塞通道。一般来说，由于样品的干燥、凝固和/或凝结，某些样品(特别是在样品/空气界面处)具有堵塞具有相对小的横截面积之通道的升高趋势，当样品流动恢复时，这可能增加样品流动的阻力。
在一些实施方案中，这种堵塞的趋势可以通过当样品到达具有一定横截面积的通道时使样品(包括样品的前边缘，例如样品/空气界面)停止或流速降低来解决。通道的横截面积可以是例如至少0.008mm2，至少0.01mm2，至少0.02mm2，至少0.03mm2，至少0.04mm2，至少0.05mm2，至少0.06mm2，至少0.08mm2，至少0.10mm2，至少0.12mm2，至少0.14mm2，至少0.16mm2，至少0.18mm2，至少0.20mm2，至少0.30mm2，至少0.40mm2，至少0.50mm2，至少0.60mm2，至少0.70mm2，至少0.80mm2，至少0.90mm2，或至少1.00mm2。在一些实施方案中，横截面可以小于或等于1.00mm2，小于或等于0.90mm2，小于或等于0.80mm2，小于或等于0.70mm2，小于或等于0.60mm2，小于或等于0.50mm2，小于或等于0.40mm2，小于或等于0.30mm2，小于或等于0.25mm2，小于或等于0.20mm2，小于或等于0.175mm2，小于或等于0.15mm2，小于或等于0.1mm2，小于或等于0.05mm2，小于或等于0.04mm2，小于或等于0.02mm2，小于或等于0.015mm2，或小于或等于0.010mm2。上述范围的组合也是可能的。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，孵育通道具有上述范围中的一个或更多个的横截面积。
在一些实施方案中，检测区(例如，发生样品组分的结合的地方)的检测通道的横截面积小于孵育通道的横截面积。检测区的检测通道的横截面积可以是例如至少0.001mm2，至少0.002mm2，0.004mm2，0.005mm2，0.006mm2，0.008mm2，至少0.01mm2，至少0.02mm2，至少0.03mm2，至少0.04mm2，至少0.05mm2，至少0.06mm2，至少0.08mm2，或至少0.10mm2。在一些实施方案中，横截面积可以小于或等于0.016mm2，小于或等于0.014mm2，小于或等于0.012mm2，小于或等于0.010mm2，小于或等于0.008mm2，小于或等于0.006mm2，小于或等于0.005mm2，或小于或等于0.004mm2，小于或等于0.003mm2，或小于或等于0.002mm2。上述范围的组合也是可能的。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，样品可以流过孵育通道，并且样品的一部分可以到达检测通道。如本文所述，在一些实施方案中，检测通道可具有比孵育通道显著更小的横截面积。因此，检测通道内的流速和/或检测通道的容积可以显著小于孵育通道的流速和/或容积。在一些实施方案中，样品的至少一部分可以进入检测区(例如，检测通道和/或检测区)，从而检测样品或样品组分的存在或不存在和/或样品或样品组分的一个或更多个特征。在一些这样的实施方案中，样品的一部分可以流入检测区(例如，检测通道、检测区)的一部分但不是全部。在某些实施方案中，小百分比(例如，小于或等于约10％，小于或等于约5％)的样品可以流入检测区以开始这种分析。从这种检测产生的一个或更多个信号可以发送到控制系统。例如，检测可以涉及通过吸光度或透射测量来检测样品的存在。
在一些情况下，可以使用来自检测的反馈来改变流控系统的一个或更多个组件，以调节流体流动。例如，通过检测区的样品的检测可以触发是否启动特定的阀的控制来调节孵育通道中的流体流动。在一些这样的实施方案中，可以将从样品检测产生的一个或更多个信号与一个或更多个预设值进行比较，并且(至少部分地)基于该反馈和比较，如果测量的信号超出预定值的范围，控制系统可以调节(例如，停止或降低)孵育通道和/或流控装置的其他部分(例如，整个流控装置)中的流体流动。在一些情况下，可以使用例如阀(如排气阀)将装置的一部分的流体动与装置的另一部分分开调节。用于调节流体流动的排气阀描述在2010年11月24日提交的题目为“Fluid Mixing and Delivery in MicrofluidicSystems”的美国专利公开第2011/0120562号[C1256.70005US01]中，其通过引用整体并入本文。
在一些实施方案中，基于来自信号的信息，可以调节体积或压力源以提高或降低流速，或者在另一些情况下可以维持流速。在一个实例中，样品可以在检测(例如在检测区，例如在检测区)之前具有第一流速，并且样品可以在检测之后具有第二流速。第二流速可以显著小于第一流速。例如，第二流速可以小于或等于第一流速的约50％(例如，小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，小于或等于约10％，小于或等于约5％，小于或等于约1％)。在一些情况下，第二流速可以为零。流速的降低可以允许在样品的其余部分离开孵育通道和/或到达某个下游位置(例如反应区/分析区)之前发生充分的孵育和/或混合。在另一些实施方案中，第二流速可以大于或等于第一流速。
在一些实施方案中，为了防止检测区处的样品部分到达分析区和/或另一下游检测区，流控装置可以包含在检测区50和流控装置的下游特征(例如附加分析区56)之间的附加通道55，如图2所示。作为在分析区56处检测样品的组分的结果，可以停止或降低流体流动，使得样品在混合通道中进一步孵育或混合。在充分的培养或混合后，样品可以继续流向检测区的其余分析区，在此可以检测和/或分析样品的组分。
在其中在检测区中检测样品或样品组分之后调节流速的一些实施方案中，在一定时间段之后(所述时间段可以基于测定预设或通过随后样品或样品组分的检测确定)，可以将流速调节到大于或小于第二流速的第三流速。例如，在预设的孵育时间之后，可以将流速提高到大于第二流速的第三流速。第三流速可以大于、小于或等于第一流速。在一些实施方案中，流控装置可以被配置为允许流体流动显著减慢或停止，而不会不利地影响流控装置中的后续操作(例如，流体流动)。例如，可以停止和重新启动流控装置的流体流动，而不发生堵塞。
在一些实施方案中，方法还可以包括在孵育步骤发生之后将样品、试剂和/或通道(例如，孵育通道或检测区的通道)的温度降低至小于孵育步骤期间使用的温度。例如，在检测步骤期间可以降低温度。在一些实施方案中，这样的温度降低可以提高和/或增加通过检测区的样品流速。例如，温度可以降低到小于或等于60℃，小于或等于55℃，小于或等于50℃，小于或等于45℃，小于或等于40℃，小于或等于37℃，小于或等于35℃，小于或等于30℃，或小于或等于25℃。在一些实施方案中，温度可以为至少15℃，至少20℃的温度，至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃或至少55℃的温度。上述范围的组合也是可能的(例如，至少20℃且小于或等于55℃)。本文所述的第一温度或第三温度可以各自独立地具有上述一个或更多个上述范围内的值。
因此，在一些实施方案中，方法可以包括具有第一温度(例如，本文所述的一个或更多个范围内的温度，包括上文对于降低的温度所述的温度)的样品或试剂(或通道，例如孵育通道)。然后样品或试剂可以在第二温度下孵育(或通道可以暴露于第二温度)，其中第二温度大于第一温度。第二温度可以具有如本文对于孵育温度所述的值。样品或试剂(或通道)然后可以具有或暴露于第三温度，其中第三温度小于第二温度。第三温度可以是本文所述的一个或更多个范围内的温度，包括上文对于降低的温度所述的温度。在一些情况下，第三温度与第一温度相同，尽管不同的第一温度和第三温度也是可能的。在一些情况下，例如，第三温度大于第一温度，但小于第二温度。
如上所述，在受控孵育和/或混合期后，样品的其余部分可以流过检测通道，检测通道可以与本文所述的检测区分开或是本文所述的检测区的一部分。在一些情况下，检测通道可以包括布置在检测通道的至少一个表面的至少一部分上的试剂。试剂可以与样品中的另一试剂或样品组分相互作用(例如，结合、反应)。从检测通道，样品可以通过包括一个或更多个分析区/反应区的流控装置的其他下游组件。过量样品和/或其他测定组分(例如试剂)可以收集在流控装置的废料室40中，如图1A所示。
如本文所述，流控装置可以被配置为允许受控的流体处理，而不会不利地影响流控装置的操作。例如，可以停止和重新启动孵育通道中的流体流动而不堵塞流控装置中的通道。在许多常规的流控装置中，通道几何形状从大横截面积过渡到小横截面积的情况下，如在本文所述的一些实施方案中从孵育通道过渡到检测通道，可能会不利地影响流控装置的操作。例如，在其中流控装置用于多相流体流动(例如，与液体塞相邻的气体塞)并且包括通道的横截面积的过渡的一些实施方案中，可能发生不期望的过程，例如堵塞、液滴形成和/或流体陷俘(trapping of fluid)。几何过渡处流体堵塞的实例在图3中示出。图3示出具有与小横截面积的通道相邻的大横截面积的通道的接合处的图像。气泡60被陷俘在接合处，并且充当了阻止液体65流动的堵塞。被陷俘在几何收缩处的气泡60可以流出多个空气小气泡(容积等于被捕获气泡60的一部分)，导致一系列气泡存在于收缩部的下游。存在于下游通道中的每个气泡将提高流动的阻力，并且在一些情况下，多个气泡的存在可以将流速降低到几乎没有流动(例如，其可能导致通道堵塞)。可以设计具有相对大的横截面积的通道与具有相对小的横截面积的通道之间的几何形状的变化，使得在几何形状的变化处没有气泡陷俘。
图4示出了说明在几何过渡处的液滴形成的一系列图像。图4A示出了在气体流体塞75下游的液体塞70。液体塞已经进入具有较小横截面积的通道，并且气体塞开始进入具有较小横截面积的通道。随着液体塞和接着的空气塞75流过该接合处，小体积的液体80被捕获在接合处，如图4B和4C所示。如图4D所示，该体积的液体可以充当在空气流中形成的液滴的来源，潜在地导致下游的分析问题。此外，来自多种流体的陷俘体积可以在该接合处混合，并组合形成可能影响下游反应的液滴。
可以设计如本文所述的流控装置以避免堵塞、陷俘一种或更多种流体、形成气泡和/或在不适当的时间释放陷俘的流体。在一些实施方案中，孵育通道和检测通道之间的接合处可被配置为防止这些问题。例如，在一些实施方案中，流控装置可以包括位于制品两侧的通道。该通道可以通过中间通道连接，所述中间通道例如穿过用于形成流控装置之通道的制品的厚度。中间通道是指连接位于两个不同平面上的两个通道的通道。本文所述的流控装置内通道的具体几何形状和通道的位置可允许避免一种或更多种流体的堵塞和/或陷俘。例如，中间通道(例如，穿过制品的厚度)的存在可允许具有相对大的横截面尺寸的孵育通道流体连接到具有相对小的横截面尺寸的检测通道，而没有导致如图3所示的流体阻塞和/或陷俘的通道的横截面尺寸的突然变化。
在一些实施方案中，具有非圆形横截面的通道(例如，孵育通道、检测通道)制造在制品的第一侧和/或第二侧。制品的第一侧上的通道通过中间通道与制品的第二侧上的通道连接，在一些实施方案中，中间通道可以具有圆形横截面并且可以穿过制品的厚度从第一侧到达第二侧。以这种方式，第一侧上的每个通道可以流体连接到第二侧上的通道以形成单个连续通道。这种配置的优点是，从制造的角度来看，具有非圆形横截面的通道可以容易地制造在平面表面上，并且具有圆形横截面的通道可以容易地以制品两个表面之间的通孔的形式制造。
此外，在一些实施方案中，使用中间通道还可以通过例如扩展可利用的制造方法来简化流控装置的制造。例如，在其中流控装置至少部分地通过注射模塑形成的实施方案中，模塑部分中的通道由其表面上包含相反特征的工具插入件限定。对于制品的单个表面上的给定通道，通常优选的是限定通道的特征在单个整体部件(例如单个组件或基底)上。跨越穿过两个部件的通道可能是有问题的。例如，可能难以完美地排列特征，这导致产生不完美的通道。两个部件之间的界面可能导致闪蒸(flash)，其中用于形成制品的熔融材料(例如，塑料)流入件之间的任何微小间隙。这种闪蒸可能导致完成的制品中的渗漏或以其他方式妨碍制品的功能。中间通道可以作为连接各自制造在不同部件上的两个或更多个通道的方法，同时避免了部件界面的问题。图5A示出了流控装置320，其中相对较大的通道(例如，流控装置的孵育通道325)模塑在一个件上(例如图5B中的件355)，而相同的表面上相对较小的通道(例如，检测区332中的检测通道330)模塑在独立的件上(例如，安装在图5B中的件350内)。因此，装置或基底可以包括由两个不同的模具形成并彼此附接以形成通道系统的第一件349和第二件350。
如图5A所示，中间通道335连接孵育通道和检测通道。分析区下游的另一中间通道340将小通道连接到大出口通道，大出口通道通至废料区345。该设计的优点在于可以使用不同的制造技术来制造这两个部件。例如，诸如光刻和蚀刻的某些制造技术的可能适合于小特征，但对于较大的特征或多个高度的特征来说是不切实际的。相反，例如机械研磨的技术可能非常适合于较大的特征，但不能产生较小特征。图5B示出了用于制造图5A所示的流控装置的这种两部分模塑件。
在一些实施方案中，孵育通道和检测通道不在流控装置的制品的同侧。在一些这样的实施方案中，中间通道可以在孵育通道(例如，在制品的第一表面中形成)与检测通道(例如，在制品的第二表面中形成)之间形成桥。
在另一个实施方案中，如图5C所示，孵育通道和检测通道两者形成在制品的同侧(例如，在制品的第一表面中)，并且所述通道经由中间通道335与形成在制品的第二表面上的通道连接。中间通道和形成在制品第二表面上的通道可以用作桥接通道，例如桥接孵育通道与检测通道的通道。
桥的非限制性实例示出在图6中。如图6所示，桥可以包括相对于孵育通道115的平面形成非零角度(例如，与其垂直)的通孔110(例如，中间通道)，在制品相对侧并且基本上平行于孵育通道的桥接通道120，以及从桥接通道到与孵育通道在同一平面/侧的检测通道130的通孔125(例如，中间通道)。在一些实施方案中，一个或更多个通孔(例如，中间通道)可以具有基本圆形的横截面。
在一些实施方案中，孵育通道和检测通道的尺寸在流控装置的适当性能中具有作用。在一些实施方案中，孵育通道的宽度可以小于或等于约2mm，小于或等于约3mm，小于或等于约1mm，小于或等于约750微米，小于或等于约600微米，小于或等于约500微米，小于或等于约300微米，或小于或等于约200微米。在一些情况下，孵育通道的宽度可以大于或等于约100微米，大于或等于约200微米，大于或等于约400微米，大于或等于约600微米的宽度，大于或等于约900微米，大于或等于约1mm，或大于或等于约1.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约100微米且小于或等于约2mm)。
在一些实施方案中，孵育通道的高度可以小于或等于约2mm，小于或等于约3mm，小于或等于约1mm，小于或等于约750微米，小于或等于约600微米，小于或等于约500微米，小于或等于约300微米，小于或等于约200微米，或小于或等于约100微米。在一些情况下，孵育通道的高度可以大于或等于约50微米，大于或等于约75微米，大于或等于约100微米，大于或等于约200微米的高度，大于或等于约400微米，大于或等于约600微米，大于或等于约900微米，大于或等于约1mm，或大于或等于约1.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50微米且小于或等于约2mm)。
在一些实施方案中，孵育通道的容积可以为至少约0.001mL，至少约0.005mL，至少约0.01mL，至少约0.02mL，至少约0.03mL，至少约0.05mL，至少约0.08mL，或至少约0.01mL。在一些情况下，孵育通道的容积小于或等于约1mL，小于或等于约0.75mL，小于或等于约0.5mL，小于或等于约0.25mL，或小于或等于约0.1mL。上述范围的组合也是可能的。
在一些实施方案中，检测通道的宽度可以小于或等于约300微米，小于或等于约250微米，小于或等于约200微米，小于或等于约150微米，小于或等于约100微米，或小于或等于约75微米。在一些情况下，检测通道的宽度可以大于或等于约50微米，大于或等于约75微米，大于或等于约100微米，大于或等于约150微米，大于或等于约200微米，或大于或等于约250微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50微米且小于或等于约300微米)。
在一些实施方案中，检测通道的高度可以小于或等于约300微米，小于或等于约250微米，小于或等于约200微米，小于或等于约150微米，小于或等于约100微米，小于或等于约75微米，小于或等于约50微米，或小于或等于约25微米。在一些情况下，检测通道的高度可以大于或等于约10微米，大于或等于约15微米，大于或等于约25微米，等于约50微米，大于或等于约75微米，大于或等于约100微米，大于或等于约150微米，大于或等于约200微米，或大于或等于约250微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10微米且小于或等于约300微米)。
在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的高度比可以为至少约1.5∶1，至少约2∶1(例如，至少约5∶1，至少约8∶1，在至少约10∶1，至少约15∶1，至少约20∶1，至少约30∶1，至少约40∶1，至少约50∶1)。在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的高度比可以小于或等于约1,000∶1，小于或等于约750∶1，小于或等于约500∶1，更小小于或等于约400∶1，小于或等于约300∶1，小于或等于约200∶1，小于或等于约100∶1，小于或等于50∶1，较少大于或等于约10∶1，或小于或等于约7∶1。上述范围的组合也是可能的。
在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的宽度比例可以为至少约1.5∶1，至少约2∶1(例如，至少约5∶1，至少约8∶1，至少约10∶1，至少约15∶1，至少约20∶1，至少约30∶1，至少约40∶1，至少约50∶1)。在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的宽度比例可以小于或等于约1,000∶1，小于或等于约750∶1，小于或等于约500∶1，更小小于或等于约400∶1，小于或等于约300∶1，小于或等于约200∶1，小于或等于约100∶1，小于或等于50∶1，较少大于或等于约10∶1，或小于或等于约7∶1。上述范围的组合也是可能的。
在某些实施方案中，与孵育通道具有与检测通道相同或更小的高度的工艺相比，包括具有比检测通道更大之高度的孵育通道可允许以促进孵育通道内孵育和/或混合的方式提高孵育通道的容积。在相同的基底内制造具有不同高度的通道通常具有挑战，特别是使用例如注射模塑(例如，使用相同的注射模塑工具)的制造方法。解决这种挑战的一个选择是通过使用如本文所述的一个或更多个中间通道分离孵育通道与检测通道。
在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的容积比例为至少约2∶1(例如，至少约5∶1，至少约8∶1，至少约10∶1，至少约15∶1，至少约20∶1，至少约30∶1，至少约40∶1，至少约50∶1，至少约100∶1，或至少约200∶1)。在一些实施方案中，孵育通道与检测通道的容积比例小于或等于约1,000∶1，小于或等于约750∶1，小于或等于约500∶1，小于或等于约400∶1，小于或等于约300∶1，或小于或等于约200∶1。上述范围的组合也是可能的。
如本文所述，可以在流控装置中进行生物测定和/或化学测定。在一些实施方案中，测定可以包括孵育步骤和/或混合步骤。例如，测定可能需要在特定条件(例如，温度、浓度、pH)下孵育和/或混合两种或更多种测定组分(例如，样品和试剂)特定一段时间。在一些这样的实施方案中，测定的灵敏度和/或特异性可以取决于在测定过程中的另一步骤和/或到达流控装置中的另一位置之前实现所需的孵育和/或混合程度。例如，如图7-10所示，样品可以包含与样品中的分子结合或以其他方式缔合的分析物。分析物和分子之间的缔合可能会干扰分析物的检测。在一些这样的情况下，可以将分析物暴露于某些试剂和/或条件下以引起分析物和分子的解离和/或防止再缔合。暴露时间可能会影响可用于检测的游离分析物的量。在一些实施方案中，与常规流控装置相比，设计为允许受控的孵育的流控装置可具有改善的灵敏度和/或特异性。
包括可以在如本文所述的流控装置中进行的孵育步骤的测定的非限制性实例示于图7中。在一些实施方案中，可以在流控装置140中分析包含与分子160缔合的分析物155的样品150，流控装置140包含与反应区/分析区170流体连通的孵育通道165，反应区/分析区170包含分析物的结合配偶体175。测定可以包括将样品与试剂180一起孵育。试剂可以例如能够从分子中解离分析物。然而，应当理解，在另一些实施方案中，试剂可以具有不同的功能。例如，在一些实施方案中，试剂可以是免疫反应的组分(例如检测抗体)、化学反应的组分(例如，用于银扩增反应的还原剂)、缓冲剂、稀释剂、用于样品中的一种或更多种组分的防腐剂(例如，抗凝血剂)和/或其组合。
在一些情况下，试剂可以布置在孵育通道165的表面的至少一部分上，如图7A所示。试剂可以在样品引入装置之前布置在孵育通道的表面上，和/或可以在首次使用之前储存在孵育通道中。将样品或另一种液体引入孵育通道可以造成至少一部分试剂溶解、重构和/或悬浮在样品中，如图7B所示。在另一些实施方案中，在样品收集期间和/或在将样品或液体引入流控装置的孵育通道之前，样品或液体可以与试剂组合。例如，试剂可以包含在用于收集样品和/或用于将样品引入流控装置中的样品收集器中(例如，布置在样品收集器中的通道的表面的至少一部分上)。无论何时将试剂与样品或另一种液体合并，例如样品和/或样品组分与试剂的孵育可以在孵育通道中发生，如图7B所示。
如本文所使用的，在装置的“首次使用之前”是指在商业销售之后预期用户首次使用装之前的时间。首次使用可以包括需要用户操纵装置的任何步骤。例如，首次使用可以包括以下一个或更多个步骤，例如刺穿密封入口或从入口移除盖以将试剂引入到装置中，连接两个或更多个通道以引起通道之间的流体连通，在分析样品之前准备装置(例如，将试剂装载到装置中)，将样品装载到装置上或中，在装置的区域中制备样品，与样品进行反应，检测样品等。在这种情况下，首次使用不包括装置的制造商所采取的制造或其他准备或质量控制步骤。本领域的普通技术人员很清楚在这种情况下首次使用的含义，并且将能够容易地确定本发明的装置是否经历首次使用。在一组实施方案中，本发明的装置在首次使用之后可丢弃，并且在首次使用这样的装置时尤其明显，因为在首次使用之后使用装置通常是完全不切实际的。
在一些实施方案中，孵育步骤可能需要将试剂与样品、样品组分或液体在特定时间段内和/或在特定条件(例如温度)下孵育。例如，如图1C所示，试剂可以通过竞争性地与分子缔合使得分析物从分子中释放出来。在一些这样的实施方案中，分析物从分子的大量解离可能需要一定量的时间。在一些情况下，可能需要在特定温度或pH下将试剂与分析物一起孵育以增加解离和/或缔合的速率。孵育通道和/或反馈系统可以允许在大部分样品到达孵育通道和/或参与随后的测定步骤之前以受控的时间段和/或温度进行孵育，如图7C所示。在发生期望的孵育之后，样品可以流到反应区，在那里游离分析物可能与其结合配偶体结合。
在一些实施方案中，与缺少孵育通道的基本相同的流控装置相比，具有孵育通道的流控装置可以对分析物具有更大的灵敏度和/或特异性。例如，图8示出了在流控装置190中进行的上文关于图7描述的测定的示意图，流控装置190包括通道195和包含分析物的结合配偶体205的反应区200，但是缺少孵育通道。试剂180可以布置在通道的表面的至少一部分上，如图8A所示。在一些这样的情况下，试剂可以布置在相对靠近样品入口的位置。如在图7B中，样品可以在样品的至少一部分中溶解或悬浮试剂，如图8B所示。在某些实施方案中，由于在流控系统190中缺少与反馈系统耦合的孵育通道，样品可以以比包括孵育通道的流控装置更快地朝向反应区前进并到达反应区，如图8C所示。在一些这样的实施方案中，在样品到达反应区时，分析物和分子的解离可能很少发生或没有发生，如图8D所示。在一些实施方案中，由于例如堵塞的问题，流控装置190中的流速可能不能降低以延长孵育的持续时间。
包括可以在包括孵育通道的流控装置中进行的孵育步骤的测定的另一非限制性实例示出在图9中。在一些实施方案中，可以在流控装置210中分析包含与分子225缔合的分析物220的样品215，流控装置210包含位于孵育通道212下游的反应区230，反应区230包含分析物的结合配偶体235。分析物和分子之间的缔合可以阻止分析物与反应区中的结合配偶体结合。在一些这样的实施方案中，样品可以流入孵育通道，如图9B所示，并且暴露于某些条件以使分析物与分子解离。例如，如图9C所示，样品或样品组分可以在导致分子降解或变性并因此与分析物解离的特定pH和/或温度下孵育。在一些实施方案中，一旦发生了必要的孵育，可在孵育通道内或外改变至少一种条件。例如，在其中样品在一定温度下孵育的实施方案中，在达到预定温度或时间段已经满足后，可以停止孵育通道中的样品加热。在其中至少一个条件是化学性质的实施方案中，在发生充分的孵育之后可以改变化学性质。例如，在孵育通道内和/或样品到达下游位置(例如反应区)之前，在一定pH下孵育的样品可以与酸和/或碱混合以改变样品的pH。孵育通道中测定组分的混合在下文更详细地描述。无论样品在孵育通道中所暴露的条件是否改变，在孵育步骤之后，游离分析物可以流到反应区，在那里，分析物可以与其结合配偶体结合。
在一些实施方案中，当在缺少孵育通道的基本相同的流控装置中进行时，上文关于图9描述的测定可能具有降低的灵敏度和/或特异性。例如，图10示出了在流控装置240中进行的测定的示意图，流控装置240包括通道245和包含分析物的结合配偶体235的反应区250，但是缺少孵育通道。在一些这样的实施方案中，包含与分子215缔合的分析物220的样品215可以暴露于某些条件并沿着通道流动，如图10B所示。在某些实施方案中，由于样品的移动和/或缺少孵育通道，样品对该条件的暴露可能有限。例如，由于不能局部加热移动的样品，所以样品的移动性可能阻止样品的充分加热。在其中至少一种条件是化学性质(例如，pH、试剂浓度)的一些实施方案中，与包括孵育通道的流控装置相比，由于样品可能相对快地朝向反应区前进并且到达反应区，所以可能无法实现必要的暴露时间，如图10C所示。样品对一种或更多种条件的有限的暴露可能导致分析物很少解离或不解离，如图10D所示。在一些实施方案中，在整个测定中延长暴露于某些条件和/或维持这些条件可能会不利地影响测定的灵敏度和/或特异性。例如，用于解离分析物的pH可能不利地影响分析物与结合配偶体的结合。在一些情况下，分析物对于某些pH的延长的暴露可能导致分析物的降解或变性。
如本文所述，在一些实施方案中，例如，对于其中样品是从手刺破吸取的毛细血管全血、静脉全血或其他样品基质的某些测定，孵育的温度和持续时间可能导致样品的前缘干燥和/或凝结，因此表现出在孵育后恢复样品流动的障碍。在这种情况下，可能需要将样品定位在装置中，使得在孵育步骤期间样品的前缘(例如，最下游的样品/空气界面)位于具有相对较大横截面的通道，例如孵育通道内。在一些这样的实施方案中，与相对较小的横截面积相比，相对较大的横截面积(例如，孵育通道)对恢复样品流动具有较小的流动限制。参考图1A所示的装置，如之前所述，可以通过例如在预定时间内施加预定的真空或压力水平，以保持样品的大部分在孵育通道15中而不到达检测通道20或检测区25，使得在孵育期间样品前缘保持在较大通道内。在图1B所示的装置中，孵育通道15内的检测区27将允许在样品到达该位置时检测样品，并且可以如前所述调节真空或压力水平，以便在孵育时间期间将样品保持在孵育通道内，但不到达检测区25中的检测通道的部分。
在一些实施方案中，孵育通道可用于混合两种或更多种测定组分，如图11所示。例如，在一些实施方案中，可以将样品引入孵育通道260中，孵育通道260具有布置在孵育通道表面的至少一部分上的试剂265，如图11A所示。样品268在其沿着通道流动时可以使试剂的至少一部分溶解、重构或悬浮，如图11B所示。在一些情况下，在使试剂溶解、重构或悬浮后，样品内可能存在浓度梯度，如图11C所示。孵育通道可以设计为在样品沿着通道流动时促进混合(例如通过扩散)，如图11D所示。在一些实施方案中，在样品塞离开孵育通道之前，可能存在样品和试剂的基本均匀的混合物，如图11E所示。
在一些实施方案中，方法可以包括在流控装置的孵育通道中混合两种或更多种流体。在这样的实施方案中，混合可以代替或附加于本文所述的孵育步骤而发生。当至少一些流体依次位于孵育通道中时，可能发生混合。例如，流体可以是例如分别由第一流体、第二流体和第三流体组成的至少第一流体塞、第二流体塞和第三流体塞的形式。第二流体可与第一流体和第三流体不混溶。在某些实施方案中，流体塞可以在孵育通道中依次流动，例如以线性顺序。随着第一流体塞在孵育通道中流动，第一流体的至少一部分可以从第一塞移除，从而减小第一流体塞的体积。例如，在该流动步骤期间，第一流体(和/或第一流体内的组分)的一部分可以布置在孵育通道的表面上。随着第三流体塞在孵育通道中流动，第三流体可以与所布置的流体的一部分混合以在第三流体塞中形成第一流体和第三流体的混合物。如本文所述的通道中的流体混合可允许依赖于流体混合的流控装置的改善的性能以及设计和操作的简化。
在孵育通道中混合流体的方法的另一个实例示出在图12A-12E中。如图12A所示，包括上游部分272和下游部分274的孵育通道270可以包含含有第一流体280的第一流体塞275，含有第二流体290的第二流体塞285和含有第三流体300的第三流体塞295。如图所示，第二流体塞可以位于第一流体塞和第三流体塞之间并且与其直接相邻，尽管在另一些实施方案中，额外的流体塞可以位于第一流体塞和第三流体塞之间。在一些实施方案中，第二流体可以与第一流体和第三流体不混溶，而第一流体和第三流体可以任选地彼此混溶。例如，第二流体可以是气体(例如空气)，第一流体和第三流体可以是液体。如下面更详细描述的，其他流体塞也可以存在于通道中。
如本文所使用的，当提到流体或流体塞与另一流体或流体塞“相邻”时，其可以与流体或流体塞直接相邻，或者也可以存在中间流体或流体塞。流体或流体塞或与另一流体或流体塞“直接相邻”或“接触”意味着不存在中间流体或流体塞。
如图12B所示，流体可以例如沿箭头305的方向从上游到下游串联流动。孵育通道可以被配置为使得流体塞的流动导致第一流体塞的容积减小。例如，在流体流动期间，第一流体(例如，流体部分275)的至少一部分可以布置在孵育通道的表面上。用于减小第一流体塞的容积的多种通道配置和方法更详细地描述在2014年2月7日提交的题为“Mixing ofFluids in Fluidic Systems”的美国专利公开第2014/0272935号[C1256.70011US01]中，其通过引用整体并入。在其中第二流体与第一流体不混溶的某些实施方案中，随着第二流体塞在通道中流动，流体部分275不与第二流体塞结合。在其中第三流体可与第一流体混溶的实施方案中，第一流体和第三流体可以组合以形成两种流体的至少一部分的混合物310，如图12C所示。
在一些情况下，随着第一流体塞流动，其体积可以持续降低到期望的程度，例如，直到混合物310包括特定比例的第一流体和第三流体，直到达到第一流体塞的特定减小的体积，直到存在特定浓度的组分，或直到实现特定的物理或化学性质。在一些情况下，如图12C所示，第一流体的体积可以减少例如至少50％(或至少25％，至少75％，或至少90％)。在另一些情况下，如图12D所示，可以减小第一流体塞的整个体积，使得仅保留第二流体塞和第三流体塞。然后，第三流体塞可以与第一流体的整个体积混合，如图12E所示。
在一些实施方案中，第一流体和第三流体可以分别包含用于化学和/或生物反应的第一和第二组分。在一些情况下，第一和第二组分是相同的。在另一些实施方案中，第一和第二组分是不同的。在一些情况下，涉及第一和第二组分的化学和/或生物反应可在包含第一和第三流体的混合物的第三流体塞内进行。例如，第一流体可以包含银盐，第三流体可以包含还原剂。第一和第三流体的混合物可以与试剂(例如，金胶体)反应以形成可检测的物质(例如，可以光学检测的银膜或颗粒)，如下文更详细描述的。下文更详细地描述了化学和/或生物反应的其他实例。在某些实施方案中，一个或更多个流体塞包含冲洗溶液、稀释剂、缓冲剂或缓冲试剂。其他类型的流体也是可能的。
在一些实施方案中，混合可以在样品的下游(或上游)的两种或更多种测定组分之间进行。例如，孵育通道可以包含液体塞和布置在孵育通道表面的至少一部分上的试剂，所述试剂在首次使用之前或在样品添加到装置之前储存在孵育通道内。在一些这样的实施方案中，所布置的试剂可以在液体塞的下游。液体塞可以溶解、重构或悬浮所布置的试剂，并作为所布置试剂的稀释剂。在液体塞与所布置的试剂混合之后，如上所述，包含试剂的液体塞的至少一部分或试剂本身可布置在孵育通道表面的至少一部分上。下一液体塞(例如，样品)可以与布置在孵育通道表面上的包含试剂的液体混合。
如本文所述，试剂(例如，用于化学和/或生物反应)可以以流体和/或干燥形式布置在一个或更多个通道表面(例如孵育通道、检测通道、样品收集器)上。在一些实施方案中，布置在样品收集器表面或流控装置表面的试剂以比样品收集器或流控装置内部另一位置处的试剂的浓度高至少50％(例如，至少60％，至少70％，至少80％％，至少90％，至少95％)的浓度存在于所述表面。所布置的试剂可以以任何合适的方式与流控装置缔合。例如，试剂可以交联、共价结合、离子结合、吸收、吸附(物理吸附)或者以其他方式存在于流控装置内的表面上(例如，在装置的通道中)。在一些实施方案中，试剂是冻干试剂、基本上干燥的试剂、标记的试剂、调理试剂、pH调节剂、黏度调节剂、封闭试剂和/或表面活性剂。在某些实施方案中，试剂是用于化学和/或生物反应(例如结合反应)的试剂、染料或其他光学可检测物质或小颗粒。可以布置在通道表面的试剂的非限制性实例包括抗凝血剂(例如肝素、双嘧达莫，EDTA、柠檬酸盐)、表面活性剂、缓冲剂、释放/置换剂(例如洗涤剂、类固醇如2-溴雌二醇和达那唑)、蛋白质、小分子、蛋白质(例如白蛋白)、小分子的多价形式(例如，用多于一个目标小分子标记的大分子或蛋白质，例如具有8∶1负载比的牛血清白蛋白的睾酮缀合物)、样品中待分析的分子的标记版本(例如，可以通过竞争性免疫测定测量的睾酮或其他小分子的标记形式，见下文所列)、小分子的标记的多价形式(例如，与多个睾酮基团和至少一个金属颗粒缀合的牛血清白蛋白)和抗体，包括非标记抗体和标记抗体(例如，用金属颗粒(例如，纳米金颗粒)标记的抗睾酮示踪单克隆抗体)。可通过竞争性免疫测定测量的小分子包括：睾酮、羟睾酮、皮质醇、脱氢表雄酮(DHEA)、地高辛、雌二醇、雌酮、叶酸、孕酮、T3或三碘甲腺原氨酸、T4或甲状腺素、维生素(A、B1、B12、B3、B6、D，、25-OH-D和/或E)。在一些实施方案中，可以包括封闭试剂例如抗物质阻断剂(包括HAMA阻断剂)、牛血清白蛋白(bovineserum albumin，BSA)或任何其他支架分子(可以以固相存在以呈递结合配偶体的分子或生化物质)。
在一些实施方案中，提供了用于进行睾酮测定的流控装置。由于睾酮游离存在于血液中并且也结合于结合蛋白，特别是性激素结合球蛋白(Sex Hormone BindingGlobulin，SHGB)，因此流控装置可以测试总睾酮，其包括游离睾酮和结合睾酮的组合。流控装置可允许样品中结合的睾酮从结合蛋白中释放，使得在样品中保留的所有睾酮是游离睾酮。然后可以在装置中通过竞争性测定来测量这种游离睾酮，因此样品中的睾酮与附着于表面的睾酮竞争与标记的抗睾酮抗体的结合。在竞争后，冲走样品，并且可以测量附着到装置表面(例如在检测区)的标记材料的量。一般来说，测量的信号越高，表面上捕获的标记抗体越多，因此样品中睾酮捕获的越少，表明样品中睾酮浓度越低。例如，如果使用银扩增(silver amplification)，则可以确定光密度的提高，其对应于在附着于所捕获的抗睾酮抗体的金上所形成的银。
在另一个实施方案中，流控装置可允许样品中结合的睾酮从结合蛋白中释放，使得样品中保留的所有睾酮是游离睾酮。然后可以通过竞争性测定来测量这种游离睾酮，因此样品中的睾酮与标记的睾酮竞争与附着在装置表面上的抗睾酮抗体的结合。在竞争后，冲走样品，并且可以测量附着到装置表面(例如在检测区)的标记材料的量。测量的信号越高，表面上捕获的睾酮越多，因此样品中捕获的睾酮越少，表明样品中睾酮浓度越低。
在一些实施方案中，试剂在首次使用前和/或在将样品引入装置之前储存在流控装置中。试剂可以设置在装置的制品的一个或更多个侧面中或处。例如，试剂可以设置在制品的第一侧上的孵育通道中，而另一试剂位于定位在制品第二侧的检测通道中。在另一些实施方案中，一种或更多种试剂设置在中间通道的至少一部分中。在某些实施方案中，流控装置的一个或更多个通道包含储存的液体试剂。某些流控装置可以被设计为在首次使用之前和/或在将样品引入到装置之前包含储存在单个制品中的液体和干试剂两者。
在某些实施方案中，存在于(例如，布置在)通道表面的试剂在装置使用期间被布置。在一些实施方案中，在首次使用装置之前和/或在将样品引入装置之前，试剂不存在于装置的表面上。在使用期间，包含试剂的流体流动，并且如本文所述，流体(例如，流体塞)流动的动作可以使试剂布置到表面上。
在其中在使用之前、引入样品之前或使用期间布置试剂的一些实施方案中，方法可以包括使至少一部分样品布置在样品收集器和/或流控装置的表面上，并且将布置的样品与稀释试剂混合以形成混合流体，使得混合流体中样品的组分浓度为布置步骤之前样品的组分浓度的小于或等于约97％，小于或等于约95％，小于或等于约90％，小于或等于约80％，小于或等于约70％，小于或等于约60％，小于或等于约50％，小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，小于或等于约10％；和/或至少约0.1％、1％或3％。上述范围的组合也是可能的。
在一些实施方案中，混合的量和/或混合在一起的流体塞的数量可以通过孵育通道的某些特征来控制。例如，通道的几何形状可用于控制混合。可影响混合的几何通道特征的非限制性示例包括横截面形状、横截面积、纵横比、液压直径、内角的曲率半径、通道中的偏差(例如，转弯、弯曲)，通道中偏差的曲率半径以及通道几何形状的逐渐和/或突然变化(例如横截面积的变化)。例如，与具有钝角拐角的通道横截面相比，具有更尖拐角的通道横截面可以更容易地促进从流体塞移除流体(例如，使流体或试剂布置在通道表面上)。在一个示例中，具有包括基本上小于通道的半宽度和/或半高度的曲率半径的横截面的通道与不包括这样的曲率半径的通道横截面或者具有相对较大曲率半径的通道横截面相比可以更容易地促进从流体塞中移除流体。基本上小于通道的半宽度和/或半高度的曲率半径例如可以是例如通道的半宽度和/或半高度的小于或等于约50％，小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，小于或等于约10％，或小于或等于约5％。以下更详细地提供了通道配置和尺寸的额外示例。
通道的长度也可用于控制孵育和/或混合。例如，在其他因素相同的情况下，与较短通道相比，较长通道可以允许流体塞更大的体积减小。在一些情况下，与不比流体塞占据的长度基本上更长的通道相比，比流体塞占据的长度基本上更长的通道可以允许流体(例如整个体积)更大的体积减小。在一些情况下，可以使用多于一个特征(例如，横截面形状和长度)来控制混合和/或孵育。基于通道特征控制混合的其他方法也是可能的。
在一些实施方案中，混合的量和/或混合在一起的流体塞的数量可以通过孵育通道表面的某些特征(例如，表面粗糙度、表面纹理、表面能、表面极性、表面电荷、通道表面和流体之间的界面表面张力、通道表面特性的局部变化)来控制。例如，可以选择通道表面的表面粗糙度以有利于或阻止从流体塞移除流体部分。与具有较低表面粗糙度的通道表面相比，具有较高表面粗糙度的通道表面可以更容易地从流体塞移除流体部分。
在一些情况下，流控装置包括安装在一起的两个或更多个独立部件(例如，制品、层或流控装置)的组合。独立通道网络可以包含在流控装置的不同组件之上或之内，所述独立通道网络可以任选地包含在首次使用之前储存和/或密封在其中的试剂。独立组件可以通过任何合适的方式(例如通过本文所述的方法)安装在一起或以其他方式彼此关联，以形成单一(复合)流控装置。在一些实施方案中，两个或更多个通道网络定位在流控装置的不同组件、制品或层中，并且在首次使用之前不流体连接，而是在首次使用时流体连接，例如通过使用样品连接器。在一些实施方案中，两个或更多个通道网络定位在流控装置的不同组件、制品或层中，并且在将流体连接器(和/或样品连接器)连接到包括流体通道网络之前不流体连接，但是在连接时造成装置的不同组件、制品或层上的至少两个通道之间的流体连通。
有利地，形成复合流控装置的每个不同组件或层可以根据所述组件或层的设计功能单独地定制。例如，在一组实施方案中，复合流控装置的一个组件可以被定制用于储存湿试剂。作为补充或替代，例如，取决于待储存的流体的量，该流控装置的储存区可以制作为具有比不用于储存液体的其他组件的通道或区域更大(或更小)的横截面尺寸。用于形成流控装置的材料可以与适于形成更大(或更小)的横截面尺寸的制造技术相容。相比之下，在一些实施方案中，可以被定制用于检测分析物的第二组件或者可以被定制为包括用于孵育或混合的孵育通道的第二组件可以包括具有相对更小(或更大)横截面尺寸。作为补充或替代，与另一组件(例如，包括用于储存试剂的通道的第一组件)的通道部分相比，第二组件的通道部分可以具有更低(或更高)的表面粗糙度。在某些实施方案中，第二组件的通道部分的横截面尺寸或表面粗糙度可能需要与用于形成流控装置的不同组件的那些所不同的制造技术或制造工具。此外，在一些具体实施方案中，用于第二组件的材料可以被充分表征以用于蛋白质附着和检测。因此，可能有利地是在流控装置的不同组件上形成用于不同目的的不同通道，然后可以在预期用户使用之前将其连接在一起。
在一些实施方案中，通道包括在至少部分地引导流体流动的制品或基底之上或之内的特征。例如，如果其至少部分地引导流体流动，则形成在制品的表面或一侧或基本上嵌入在制品内的特征可以构成通道。中间通道是指连接存在于两个不同平面上的两个通道的通道。在一些实施方案中，一个或更多个通道是微流控的。
微流控可以指包括具有小于1mm的横截面尺寸和至少3∶1的长度与最大横截面尺寸之比例的至少一个流体通道的装置、设备或系统。微流体通道或微流体通道可以指符合这些标准的通道。尽管在一些实施方案中，本文所述的装置可以是微流体的，但是在某些实施方案中，系统和装置不限于微流控系统，并且可以涉及其他类型的流控系统。此外，应当理解，在某些实施方案中，本文所述的所有或大部分通道可以是微流体的。也可以使用非微流体通道。
垂直于流体流动的方向测量本文所述通道的横截面尺寸(例如，直径、高度和/或宽度)。以下提供横截面尺寸的示例。
应当理解，通道可以具有任何合适的横截面尺寸，其可以取决于例如通道在装置中的位置，通道如何被使用(例如，用于混合或用于储存试剂)，流控装置的尺寸，预期在装置中流动的试剂的体积等。例如，在一些实施方案中，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)具有的最大横截面尺寸(例如，宽度或高度)可以为小于或等于约5mm，小于或等于约3mm，小于或等于约1mm，小于或等于约750微米，小于或等于约600微米，小于或等于约500微米，小于或等于约300微米，小于或等于约200微米，小于或等于约100微米，小于或等于约50微米，小于或等于约25微米，小于或等于约10微米，或小于或等于约5微米。在一些情况下，通道或通道部分的最大横截面尺寸可以为大于或等于约0.1微米，大于或等于约1微米，大于或等于约5微米，大于或等于约10微米，大于或等于约25微米，大于或等于约50微米，大于或等于约100微米，大于或等于约200微米，大于或等于约400微米，大于或等于约600微米，大于或等于约900微米，大于或等于约1mm，大于或等于约1.5mm，或大于或等于约3mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约1mm)。最大截面尺寸的其他值也是可能的。
在一些情况下，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)的至少一个或至少两个横截面尺寸(例如高度和宽度)可以小于或等于约2mm，小于或等于约1mm，小于或等于约750微米，小于或等于约500微米，小于或等于约300微米，小于或等于约200微米，小于或等于约100微米，小于或等于约50微米，小于或等于约25微米，小于或等于约10微米，或小于或等于约5微米。在一些情况下，通道的至少一个或至少两个横截面尺寸可以大于或等于约0.1微米，大于或等于约1微米，大于或等于约5微米，大于或等于约5微米，大于或等于约10微米，大于或等于约25微米，大于或等于约50微米，大于或等于约100微米，大于或等于约200微米，大于或等于约400微米，大于或等于约600微米，或大于或等于约700微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10μm且小于或等于约500μm)。其他值也是可能的。
通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以具有一定的宽高比。在一些情况下，通道的宽高比可以大于或等于约1∶1，大于或等于约2∶1，大于或等于约5∶1，大于或等于至约10∶1，大于或等于约15∶1，或大于或等于约20∶1。在一些情况下，宽高比可以小于或等于约30∶1，小于或等于约20∶1，小于或等于约15∶1，小于或等于约10∶1，小于或等于约5∶1，或小于或等于约2∶1。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1∶1且小于或等于约20∶1)。其他值也是可能的。
通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)也可以具有至少2∶1，更通常地至少3∶1、5∶1或10∶1的纵横比(长度比最大平均横截面尺寸)。在一些情况下，通道具有非常大的纵横比，例如至少100∶1，500∶1或1000∶1。在某些实施方案中，通道的长度与最大宽度比小于或等于10、7、5、3或2。
通道可以具有如本文所述用于混合、孵育和/或储存的长度和/或容积。在一些实施方案中，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)的容积可以大于或等于约0.001皮升，大于或等于约0.01皮升，大于或等于约0.1皮升，大于或等于约1皮升，大于或等于约10皮升，大于或等于约100皮升，大于或等于约0.001微升，大于或等于约0.01微升，大于或等于约0.1微升，大于或等于约1微升，大于或等于约10微升，大于或等于约25微升，大于或等于约50微升，大于或等于约100微升，大于或等于约150，或大于或等于约200微升。在一些情况下，通道的容积可以小于或等于约250微升，小于或等于约200微升，小于或等于约150微升，小于或等于约100微升，小于或等于约50微升，小于或等于约25微升，小于或等于约15微升，小于或等于约10微升，小于或等于约5微升，小于或等于约1微升，小于或等于约0.1微升，或小于或等于约0.01微升，小于或等于约0.001微升，小于或等于约100皮升，小于或等于约10皮升，小于或等于约1皮升，或小于或等于约0.1皮升，小于或等于约0.01皮升。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.001皮升和小于或等于约200微升)。其他容积也是可能的。
在一些实施方案中，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)的长度可以大于或等于约1mm，大于或等于约5mm，大于或等于约10mm，大于或等于约20mm，大于或等于约40mm，大于或等于约60mm，或大于或等于约80mm。在一些情况下，长度可以小于或等于约100mm，小于或等于约90mm，小于或等于约70mm，小于或等于约50mm，小于或等于约30mm或小于或等于约10mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1mm且小于或等于约100mm)。长度的其他值也是可能的。
一些流控装置和制品被设计为使得中间通道(例如从制品的第一表面到第二表面的通道)的横截面尺寸在非中间通道(例如，孵育通道、检测通道、桥接通道、样品收集器的通道)的横截面尺寸的一定范围内。在一个特定实施方案中，中间通道可以具有在直接连接到中间通道但是不从制品的第一表面到第二表面的通道的横截面尺寸(例如，最小、最大或平均宽度或高度)的一定百分比内的一个或更多个横截面尺寸(例如，最小、最大或平均宽度或高度)。
在另一些情况下，中间通道(例如从制品的第一表面到第二表面的通道)具有在直接连接到中间通道的通道(例如孵育通道、检测通道、桥接通道、样品收集器的通道)的最小宽度的40％、30％、20％或10％内的一个或更多个横截面尺寸。中间通道的尺寸与中间通道直接连接的通道的尺寸成比例可以降低在装置使用期间陷俘在中间通道中的试剂和/或气泡的数量和体积。
在一些情况下，中间通道的容积小于或等于在首次使用装置之前储存在流控装置中的流体试剂的一个或更多个体积。例如，中间通道的容积可以小于或等于在首次使用之前储存在装置中的流体试剂的最大体积的5、3、2、1、075、0.5或0.25倍的体积。在一些情况下，这种构造可以促进流体在通道之间的传递，以便降低或阻止流体陷俘在通道的某些部分(例如，在两个通道之间的连接处)。
在一些情况下，通过装置从制品的第一表面到第二表面(例如，通过装置的厚度)的通道(例如，中间通道)具有与制品的厚度相同或基本类似的长度。制品的厚度可以取决于多种因素，例如形成制品的材料、制造技术和通道的用途(例如，用于储存试剂或用于检测)。制品的厚度可以例如小于或等于3mm、10mm、8mm、5mm、3mm、2mm、1mm或0.5mm，和/或至少0.5mm、1mm、2mm、3mm、5mm、8mm或10mm。因此，通过装置的厚度的通道可以具有相同的长度。
在一些实施方案中，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以包括具有一定曲率半径的一个或更多个拐角(例如，弯曲拐角)。弯曲拐角可以是例如与盖配合的表面的凸部(convex portion)。表面的凸部可以通过多种技术(例如，注射模塑)在通道的制造过程中形成。在某些实施方案中，通道可以包括具有以下曲率半径的一个或更多个拐角(例如，弯曲拐角)：例如小于或等于约100μm，小于或等于约50μm，小于或等于约30μm，小于或等于约20μm，小于或等于约10μm，小于或等于约5μm，小于或等于约3μm，小于或等于约2μm，小于或等于约1μm，小于或等于约0.5μm，或小于或等于约0.1μm。在一些实施方案中，通道的弯曲拐角的曲率半径可以是例如大于或等于约0.1μm，大于或等于约0.5μm，大于或等于约1μm，大于或等于约2μm，大于或等于约3μm，大于或等于约5μm，大于或等于约10μm，大于或等于约20μm，大于或等于约30μm，大于或等于约50μm，或大于或等于约100μm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约20微米的曲率半径)。其他范围也是可能的。在其中期望流体或试剂从流体塞布置到通道的表面上的一些实施方案中，与沿着具有相对较大曲率半径的通道流动的流体塞相比，具有相对较小曲率半径的弯曲拐角可以增加从沿着通道的部分流动的流体塞中所布置的流体的量。
具有基本上弯曲拐角(例如，与盖配合的表面的凸部)的通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以具有至少1∶1、2∶1、3∶1、5∶1、10∶1、20∶1、30∶1、50∶1、100∶1、200∶1或500∶1的通道的截面尺寸(例如，宽度或高度)与基本上弯曲的拐角(或凸部)的曲率半径的比例。在一些实施方案中，该比例小于或等于500∶1、200∶1、100∶1、50∶1、30∶1、20∶1、10∶1、5∶1、3∶1、2∶1或1∶1。上述范围的组合也是可能的。其他值也是可能的。
应当理解，通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以具有任何合适的横截面形状，并且可以是例如基本上圆形、椭圆形、三角形、不规则形、正方形、矩形、梯形、半圆形、半椭圆形等。
通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以具有任何合适的构型。在一些实施方案中，通道可以是共同通道、分支通道、通过中间通道(例如，通过装置的厚度的通道，作为两侧装置的一部分)与另一个通道分离的在装置一侧的通道，或任何其他合适的构型。在一些情况下，通道或通道部分可以通过组件(例如，排气阀或端口)彼此分离，或者可以基于通道或部分的特征(例如，表面粗糙度、尺寸，等)彼此不同。其他构型也是可能的。
通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道、样品收集器的通道)可以是被覆盖的或未覆盖的。在其被覆盖的实施方案中，通道的至少一部分可以具有基本封闭的横截面，或者整个通道可以沿其整个长度基本上封闭，除了其入口和出口。一个或更多个入口和/或出口也可以是封闭和/或密封的。在某些实施方案中，一个或更多个盖被适配并布置成使得通道、入口和/或出口在用户首次使用装置之前基本上是封闭和/或密封的，但是在首次使用时打开或去密封。在一些实施方案中，如本文所述，这种构型可以基本上防止储存在装置中的流体和/或其他试剂在装置的制造、运输和/或储存期间从装置中被移除(例如，由于蒸发)。
可以使用任何合适的方法使流体在本文所述的装置中流动。在一些实施方案中，流控装置采用一个或更多个阀(例如，排气阀)可控制地流动和/或混合系统内的流体。排气阀可以包含例如与流体定位在其中的通道经流体连通的端口，并且可以通过将密封件定位在端口开口上或者通过从端口开口移除密封件来致动。在某些实施方案中，密封件可以包括阀机构，例如与同端口流体连通的管有效地关联的机械阀。通常，打开排气阀允许端口用作排气口。当端口用作排气口时，位于排气阀一侧的流体流动，而相对于第一流体位于排气阀相对侧的流体保持静止。当阀关闭时，端口不再作为排气口，位于排气阀两侧的流体可以通过系统流向出口。有利地，可以通过打开和关闭一个或更多个排气阀并且通过施加在基本恒定的压力下操作的单个流体流动源(例如真空)来实现流体控制，例如流体流动顺序和/或流速变化。这可以简化预期用户对装置的操作和使用。排气阀在2010年11月24日提交的题为“Fluid Mixing and Delivery in Microfluidic Systems”的美国专利公开第2011/0120562号中有更详细的描述，其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方案中，当流体流动源被激活时，流控装置中的一个或更多个通道可以被施压(例如，约-30kPa)，这可以将通道内的流体向出口驱动。在一些实施方案中，流体可以依次储存在沿着通道定位的排气阀上游的通道中，并且在关闭排气阀之后，流体可以顺序流向通道出口。在一些情况下，流体可以储存在单独的中间通道中，并且在关闭排气阀之后，流体可以有序地流动。可以例如通过排气阀致动的定时来控制输送的时间和流体的体积。
有利地，可以操作排气阀而不限制其在上面操作的微流体通道的横截面，如现有技术中的某些阀可能发生的那样。这种操作模式可以有效地防止阀上的渗漏。此外，由于可以使用排气阀，本文描述的一些系统和方法不需要使用某些内部阀，由于例如其高成本、制造的复杂性、脆性、与混合的气体液体系统有限的相容性和/或在微流控系统中的不可靠性，所述内部阀可能是有问题的。
应当理解，虽然描述了排气阀，但是其他类型的阀机构也可以用在本文所述系统和方法中。可以与阀有效地相关联的阀机构的非限制性示例包括隔膜阀、球阀、闸阀、蝶阀、截止阀、针阀、夹管阀、提升阀或夹紧阀。阀机构可以通过任何合适的手段来致动，包括螺线管、电动机、手动、电子驱动，或通过液压/气动压力。
在某些实施方案中，流控装置的一个或更多个通道包括储存的液体试剂(例如，以流体塞的形式)。在一些情况下，多于一种液体试剂(例如流体塞)储存在通道中。液体试剂可以通过分离液分离，分离液可能与液体试剂不混溶。可以在首次使用之前，在引入样品之前或在于两个之前未连接的通道之间形成流体连接(例如，使用流体连接器)之前将流体试剂储存在装置中。在另一些实施方案中，可以在首次使用时将流体试剂引入装置中。在一些情况下，液体试剂在流体储存期间可以保持分离(例如，当装置被密封时)。在使用装置期间，可以使用本文所述的方法将液体的至少一部分组合(例如，混合)。
某些流控装置可以被设计为在首次使用之前和/或在将样品引入到装置之前包括储存在单个制品中的液体和干试剂两者。在一些情况下，液体和干试剂在首次使用之前储存为彼此流体连通。在另一些情况下，液体和干燥试剂在首次使用之前不彼此流体连通，但是首次使用时彼此流体连通。例如，一种或更多种液体试剂可以储存在第一共用通道中，一种或更多种干试剂储存在第二共用通道中，第一共用通道和第二共用通道在首次使用之前、在引入样品之前或者在于两个共用通道之间形成流体连接(例如，使用流体连接器)之前彼此不连接或流体连通。作为补充或替代，试剂可以储存在分开的容器中，使得试剂在首次使用之前不与流控装置流体连通。储存的试剂的使用可以简化用户对流控装置的使用，因为这最小化了用户必须执行以便操作装置的步骤数。这种简化可以允许未经训练的用户使用本文描述的流控装置，例如在护理点设置中的那些，特别是对于设计用于进行免疫测定的装置。
在涉及在首次使用之前储存流体(例如液体)试剂的多个实施方案中，流体可以在流控装置中储存(并且在一些实施方案中，保持静态而不混合)大于10秒、1分钟、1小时、一天、一周、一个月或一年。通过阻止某些流体之间的接触，可以防止包含通常彼此反应或结合之组分的流体(例如在保持在共同通道中时)彼此反应或结合。例如，当储存时，流体(例如以流体塞的形式)可以至少部分地通过不混溶的分离流体保持分离，使得通常在接触时彼此反应的流体可以在共同通道中长时间储存。在一些实施方案中，可以储存流体，使得其基本上保持静态，并且不相对于其在通道中的位置移动。即使流体在保持静态时可以稍微移动或振动以及膨胀和收缩，但是本文所述的某些流控装置被适配和设置成使得在这些过程中共同通道中的流体彼此不混合。
用于储存一种或更多种试剂(例如，在首次使用之前)的流控装置可以在降低的温度，例如小于或等于10℃、4℃、0℃或-10℃下储存。流体也可以暴露于升高的温度，例如大于25℃、大于35℃或大于50℃。流体可以通过表面或空气从一个位置运输到另一个位置，而不允许包含在通道中试剂流体混合。可以基于待使用流体的最终处理以及流控装置预期所暴露的条件来选择分离流体的量。例如，如果流控装置预期会受到物理冲击或振动，则流体可能仅填充通道的一部分而不是全部。此外，可以与本文所述的一个或更多个通道构造一起使用较大的不混溶性分离流体塞。以这种方式，可以避免流控装置的通道系统内的不同流体混合。
流控装置可以包括一个或更多个特性，所述特性有助于控制流体输送和/或防止在储存期间流体彼此混合。例如，装置可以包括结构特征(例如，细长的凹陷或突起)和/或物理或化学特性(例如，疏水性与亲水性)或可以对流体施加力(例如容纳力)的其他特性。在一些情况下，可以使用表面张力(例如，凹形或凸形弯液面)将流体保持在通道内。例如，通道的某些部分可以具有疏水和亲水部分的模式，以防止在储存期间流体的移动和/或混合。在一些情况下，公共通道可能不具有内表面或其他分隔器以保持流体分开，流体可以被分离流体分开。
在某些实施方案中，可以根据需要选择流体和通道表面之间的表面张力。在一些情况下，可以将润湿剂添加到流体或流体塞中以控制表面张力。润湿剂可以例如在混合之前，作为混合的产物，或作为从流体塞中除去的流体产物而添加。在某些情况下，可以将润湿剂添加到通道表面以控制表面张力，例如在装置制造期间，在流体流动之前，和/或作为流体流动的结果。通常，可以使用任何期望浓度的任何合适的润湿剂。合适的润湿剂的实例包括但不限于聚乙烯醇、非离子洗涤剂(例如，聚(环氧乙烷)衍生物如Tween 20和Triton，脂肪醇)、阴离子洗涤剂(例如，十二烷基硫酸钠和具有更短或更长的烷烃链的相关洗涤剂，例如癸基烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠或十八烷基硫酸钠或脂肪酸盐)、阳离子洗涤剂(例如季铵阳离子，如十六烷基三甲基溴化铵)、两性离子洗涤剂(例如十二烷基甜菜碱)，包括羧基或氧化胺头基和氟化或非氟化碳链的洗涤剂，全氟洗涤剂(例如Capstone FS-10，全氟庚酸或全氟辛酸)、低表面张力液体(例如醇类，例如异丙醇或1-丁醇)及其组合。在某些实施方案中，可以添加非润湿剂(例如离子化合物)以增加表面张力。
在其中将润湿剂添加到流体或流体塞中的实施方案中，流体或流体塞中润湿剂的百分比(重量/体积)可以大于或等于约0.001％，大于或等于约0.01％，大于或等于约0.025％，大于或等于约0.05％，大于或等于约0.1％，大于或等于约0.1％，大于或等于约0.5％，大于或等于约1％，大于或等于约5％，大于或等于约10％，大于或等于约20％，大于或等于约30％，大于或等于约40％，或大于或等于约40％。在一些情况下，流体或流体塞中润湿剂的百分比可以小于或等于约75％，小于或等于约50％，小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，小于或等于约10％，小于或等于约5％，小于或等于约1％，小于或等于约0.5％，小于或等于约0.01％，或小于或等于约0.01％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.01％或小于或等于约50％)。润湿剂百分比的其他范围也是可能的。
在一些情况下，如图12D所示，流体(例如，第一流体、第二流体)的整个体积可以被并入到一个或更多个流体塞下游，使得流体塞不再存在于通道中。在一些情况下，流体塞中流体的体积可以减少一定百分比(例如，与流体塞的初始体积相比)。例如，在一些实施方案中，流体塞的体积可以减小大于或等于约50％，大于或等于约60％，大于或等于约70％，大于或等于约80％，大于或等于约90％，或大于或等于约95％。在一些情况下，流体塞中流体的体积可以减少小于或等于约100％，小于或等于约90％，小于或等于约80％，小于或等于约70％，或小于或等于约60％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50％且小于或等于约100％)。在一些情况下，从流体塞中移除100％的流体体积，使得流体塞不再保留在系统中。在这样的实施方案中，从流体塞移除的流体可以沿着通道或在通道内完全布置或分散。在另一些实施方案中，在流体流动期间，从流体塞移除0％的流体。体积减少百分比的其他值也是可能的。如本文所述，在一些实施方案中，多于一个流体塞的体积减少上述量。
流控装置中的样品的检测可以具有多种形式。在一些情况下，连续进行检测。在另一些实施方案中，定期进行检测；而在另一些实施方案中，偶尔进行检测。在一些情况下，在特定事件或状况发生时进行检测。
如本文所述，检测可以在相对于流控装置的任何合适的位置进行。在一些情况下，一个或更多个检测器在使用和/或检测期间相对于流控装置是固定的。例如，固定检测器可以定位为临近流控装置的特定区域，例如检测区/检测通道，其中可以发生一个或更多个事件(例如，化学或生物反应，将流体引入区域/通道)。检测器可以检测例如流体通过检测区和/或分析区。作为补充或替代，检测器可以检测所述区域的其他组分的结合或缔合(例如，组分与分析区的表面的结合)。在一些实施方案中，固定检测器可以同时监测检测区内的多个分析区。例如，可以使用例如照相机的检测器来对整个流控装置或装置的大部分进行成像，并且仅检查装置的某些区域。例如光纤的组件可以用于将来自多个分析区的光传输到单个检测器。在另一些实施方案中，多个检测器可以各自与检测区中的分析区对准，如在2013年8月6日授权的题为“Fluidic Structures Including Meandering and WideChannels”的美国专利第8,501,416号[H0498.70244US01]中更详细地描述的，其全部内容通过引用并入本文。
流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)可以由适于形成通道或其他组件的任何材料制成。材料的非限制性实例包括聚合物(例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚(丙烯腈，丁二烯，苯乙烯)、聚(苯乙烯-共-马来酸酐)、聚(苯乙烯-共-丙烯酸酯)，聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚(二甲基硅氧烷)、PVC、PTFE、PET、环烯烃共聚物或两种或更多种这样的聚合物的共混合物，或金属，包括镍、铜、不锈钢、块状金属玻璃或其他金属或合金，或陶瓷，包括玻璃、石英、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳化钨、碳化硅，或非金属材料，如石墨、硅等)。
在其中使用共聚物形成本文所述装置的组件(例如，基底、制品、层)的某些实施方案中，共聚物可包括基本上无反应性的第一聚合物组分(例如包含苯乙烯的基团、丙烯腈基团、丁二烯基团)和第二聚合物组分。在一些实施方案中，第二聚合物组分可以是反应性的(例如，包括反应性官能团)以用于进一步官能化(例如，与生物分子(例如蛋白质)或可以涉及、关联或进行分析的其他实体)。在另一些实施方案中，第二聚合物组分可以是非反应性的(例如，不包括反应性官能团)。第二聚合物组分(例如可以是反应性的)的非限制性实例包括含酸酐的基团，例如马来酸酐，乙基马来酸酐；含马来酰亚胺的基团；含胺的基团；含醛的基团；和含丙烯酸酯的基团。第二聚合物组分(例如，是非反应性的)的另外的非限制性实例包括丙烯腈基团、丁二烯基团和甲基丙烯酸甲酯基团。这样的材料可用于形成装置的组件，包括例如孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道和/或样品收集器的通道。
在其中使用共聚物(例如，如上所述)形成本文所述的装置的组件(例如，基底、制品、层)的实施方案中，共聚物中第一聚合物组分(例如苯乙烯)的wt％可以是例如至少50wt％，至少50wt％，至少60wt％，至少70wt％，至少80wt％，至少85wt％，至少87wt％，至少90wt％，至少92wt％，至少94wt％，至少96wt％，或至少98wt％。在一些实施方案中，共聚物中第一聚合物组分的wt％可以是小于100wt％，小于或等于99wt％，小于或等于95wt％，小于或等于90wt％，小于或等于80wt％，小于或等于70wt％，小于或等于60wt％，或小于或等于50wt％。上述范围的组合是可能的(例如，至少90wt％且小于或等于99wt％)。其他范围也是可能的。
在其中使用共聚物(例如，如上所述)形成本文所述的装置的组件(例如，基底、制品、层)的实施方案中，共聚物中第二聚合物组分的wt％可以是例如至少2wt％，至少5wt％，至少8wt％，至少10wt％，至少12wt％，至少15wt％，至少20wt％，至少25wt％，至少28wt％，至少30wt％，至少35wt％，至少40wt％，或至少50wt％。在一些实施方案中，共聚物中第二聚合物组分的wt％可以是小于或等于50wt％，小于或等于40wt％，小于或等于30wt％，小于或等于25wt％，小于或等于20wt％，小于或等于15wt％，小于或等于10wt％，小于或等于8wt％，或小于或等于5wt％。上述范围的组合是可能的(例如，至少2wt％且小于或等于30wt％)。其他范围也是可能的。
在其中使用两种聚合物或共聚物的共混物形成本文所述装置的组件(例如，基底、制品、层)的某些实施方案中，共混物中第一聚合物或共聚物的比例可以是例如至少50wt％，至少50wt％，至少60wt％，至少70wt％，至少80wt％，至少90wt％，至少92wt％，至少94wt％，至少96wt％，或至少98wt％。在一些实施方案中，共聚物中第一聚合物组分的wt％可以是小于100wt％，小于或等于99wt％，小于或等于95wt％，小于或等于90wt％，小于或等于80wt％，小于或等于70wt％，小于或等于60wt％，或小于或等于50wt％。上述范围的组合是可能的(例如，至少90wt％且小于或等于99wt％)。其他比例也是可能的。两种以上聚合物或共聚物的共混物也是可能的。
形成流控装置和任何关联组件(例如，盖、基底、制品、层)的材料可以是硬的或柔性的。本领域普通技术人员可以容易地根据以下选择合适的材料，例如其刚度，其相对于通过其中的流体的惰性(例如，不被降解)，其官能化的能力(例如，被可能涉及、关联或进行分析的生物分子(例如蛋白质)或其他实体官能化)，其在使用特定装置的温度下的稳健性，其对电磁波(例如，紫外线和可见区的光、太赫兹波、微波等)的透过性/不透性，其水蒸汽渗透性和/或用于在材料中制造特征的方法。例如，对于模塑或挤出制品，所使用的材料可以包括热塑性材料(例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚(丙烯腈，丁二烯，苯乙烯)、聚(苯乙烯-共-马来酸酐)、聚(苯乙烯-共-丙烯酸酯)，聚(苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、PVC、PTFE、PET、环烯烃共聚物或两种或更多种这样的聚合物的共混合物)、弹性体(例如，聚异戊二烯、异丁烯-戊二烯、腈、氯丁橡胶、乙烯-丙烯、海帕伦、聚(二甲基硅氧烷)、硅氧烷)、热固性材料(例如环氧树脂，不饱和聚酯、酚类)或其组合。在某些实施方案中，制品可以通过注模模塑形成。在一些实施方案中，包括两个或多个组件、层或基底的流控装置可以形成在不同的材料中，以根据本文所述的因素将组件定制成每个组件的主要功能。
在一些实施方案中，可以至少部分地基于其水蒸气渗透性选择用于形成流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)的材料。例如，装置的部分或组件(例如，基底、制品、层)的全部或一部分的水蒸气渗透性可以是例如小于或等于约10.0g·mm/m2·天，小于或等于约7.0g·mm/m2·天，小于或等于约5.0g·mm/m2·天，小于或等于约4.0g·mm/m2·天，小于或等于约3.0g·mm/m2·天，小于或等于约2.0g·mm/m2·天，小于或等于约1.0g·mm/m2·天，小于或等于约0.5g·mm/m2·天，小于或等于约0.3g·mm/m2·天，小于或等于约0.1g·mm/m2·天，小于或等于约0.05g·mm/m2·天，小于或等于约0.03g·mm/m2·天，小于或等于约0.02g·mm/m2·天，小于或等于约0.01g·mm/m2·天，小于或等于约0.005g·mm/m2·天，小于或等于约0.001g·mm/m2·天，或小于或等于约0.0005g·mm/m2·天。在一些实施方案中，水蒸气渗透性可以为至少0.001g·mm/m2·天，至少0.01g·mm/m2·天，至少0.02g·mm/m2·天，至少0.05g·mm/m2·天，至少0.1g·mm/m2·天，至少0.3g·mm/m2·天，至少0.5g·mm/m2·天，至少1.0g·mm/m2·天，至少2.0g·mm/m2·天，至少3.0g·mm/m2·天，至少4.0g·mm/m2.天，至少5.0g·mm/m2·天，或至少10.0g·mm/m2·天。在一些情况下，水蒸气渗透性可以例如为约0.001g·mm/m2·天至约0.01g·mm/m2·天，约0.01g·mm/m2·天至约2.0g·mm/m2·天，约0.01g·mm/m2·天至约1.0g·mm/m2·天，约0.01g·mm/m2·天至约0.4g·mm/m2·天，约0.01g·mm/m2·天至约0.04g·mm/m2·天，或约0.01g·mm/m2·天至约0.1g·mm/m2·天。上述范围的组合也是可能的。其他范围也是可能的。水蒸汽透过度可以在例如40℃，90％相对湿度(RH)下测量。应当理解，装置的不同部分(例如，基底、制品、层、组件)可以具有上述参考范围的水蒸气渗透性的不同组合。在一些实施方案中，可以使用具有在一个或更多个上述范围内的水蒸汽渗透性的材料来形成装置的组件，包括例如孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道和/或样品收集器的通道。
在一些实施方案中，可以至少部分地基于其光透射选择用于形成流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)的材料。例如，装置的部分或组件(例如，基底、制品、层)的全部或一部分的光透射对于400至800nm波长的光(例如，在可见范围)为至少90％。光透射可以通过厚度为例如至少约2mm(或在另一些实施方案中，至少约1mm或至少约0.1mm)的材料来测量。在一些情况下，光透射对于400至800nm波长的光可以为至少80％，至少85％，至少88％，至少92％，至少94％，或至少96％。在某些实施方案中，光传输对于400至800nm波长的光可以小于100％，小于或等于98％，小于或等于96％，小于或等于94％，小于或等于92％，小于或等于90％，小于或等于85％，小于或等于80％，小于或等于50％，小于或等于30％，或小于或等于10％。上述范围的组合是可能的。其他值也是可能的。应当理解，装置的不同部分(例如，基底、制品、层、组件)可以具有上述参考范围的光透射的不同组合。在一些实施方案中，可以使用具有在一个或更多个上述范围内的光透射的材料来形成装置的组件，包括例如孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道和/或样品收集器的通道。
在一些实施方案中，流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)可以由使其更适合于在某些条件下加工的材料制成。例如，可以部分地基于其熔融温度来选择材料，以允许其与某些制造工具和/或方法(例如，用于形成某些尺寸的通道)(例如本文所述的那些)相容。在一些实施方案中，流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)可以由熔融温度为至少约80℃、至少约100℃、至少约130℃、至少约160℃或至少约200℃的材料形成。在某些实施方案中，该材料的熔融温度可以小于或等于约200℃，小于或等于约160℃，小于或等于约130℃，小于或等于约100℃，或小于或等于约80℃。其他熔融温度也是可能的。应当理解，装置的不同部分(例如，基底、制品、层、组件)可以具有上述参考范围的熔融温度的不同组合。在一些实施方案中，可以使用具有在一个或更多个上述范围内的熔融温度的材料来形成装置的组件，包括例如孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道和/或样品收集器的通道。
在一些实施方案中，流控装置或其部分(例如，基底、制品、层、组件)可以由具有一定玻璃化转变温度(Tg)的材料制成。例如，在一些实施方案中，材料的玻璃化转变温度可以大于或等于约75℃，大于或等于约80℃，大于或等于约85℃，大于或等于约90℃，大于或等于约95℃，大于或等于约100℃，大于或等于约105℃，大于或等于约110℃，大于或等于约115℃，大于或等于约120℃，大于或等于约125℃，大于或等于约130℃，大于或等于约135℃，大于或等于约140℃，大于或等于约150℃，大于或等于约160℃，大于或等于约170℃。在一些情况下，材料的玻璃化转变温度可以小于或等于约170℃，小于或等于约160℃，小于或等于约150℃，小于或等于约140℃，小于或等于约130℃，小于或等于约120℃，小于或等于约110℃，小于或等于约100℃，小于或等于约90℃，小于或等于约80℃，或小于或等于约70℃。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约80℃且小于或等于约140℃)。第一组分的玻璃化转变温度的其他值也是可能的。材料的玻璃化转变温度可以使用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry，DSC)、热机械分析(thermomechanicalanalysis，TMA)、动态力学分析(dynamic mechnical analysis，DMA)来确定，或者可以从制造商的说明书获得。
在一些情况下，流控装置由(例如上面列出的)两种或更多种材料的组合组成。例如，流控装置的通道可以用聚苯乙烯或其他聚合物形成(例如通过注射模塑)，并且生物相容性带(biocompatible tape)可以用于密封通道。生物相容性带或柔性材料可以包括已知可改善蒸气阻隔性能的材料(例如，金属箔、聚合物或已知具有高蒸汽阻挡的其他材料)，并且可以任选地允许通过刺穿或剥离带来到达入口和出口。可以使用多种方法来密封微流体通道或通道的一部分，或者连接装置的多个层，包括但不限于使用黏合剂、使用胶带、胶合、溶剂黏合、等离子体激活的热黏合、UV激活的热黏合、焊接、钎焊、材料层压，或通过机械方法(例如夹紧，卡扣机构等)。
黏合技术的选择可能受到储存和操作期间装置所暴露温度的影响。当暴露于升高的温度时，特别是当在微流体通道和环境条件之间施加压差时，在装置的操作期间，黏合剂和胶可能流动并且对装置上的样品和/或试剂的流动产生干扰。在通道中施加真空可能导致黏合剂(或胶)从两个表面之间的界面朝向微流体通道流动，并且干扰流动。在通道中施加大于环境压力的压力可能导致通道附近的盖分层和不稳定的流动性能。因此，当选择形成流控装置的合适的材料和/或方法时，可以考虑这些因素中的一个或更多个。例如，在涉及加热装置的一些实施方案中，可以使用溶剂黏接以无黏合剂的帽/盖覆盖微流体通道。
在一些实施方案中，用于形成流控装置的第一部分(例如，基底、制品、层)的第一材料可以包括通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道桥接通道和/或样品收集器的通道)，所述通道具有具特定曲率半径的一个或更多个拐角(例如，弯曲拐角)，例如具有上述范围中的一个或更多个的曲率半径。在某些实施方案中，第一材料可以是本文所述的共聚物(特别地，可以包含如上所述的第一聚合物组分和第二聚合物组分)，并且该通道可具有上述范围中的一个或更多个的曲率半径。在涉及具有第一聚合物组分和第二聚合物组分的材料的一些情况下，第二聚合物组分包含用于第一材料的进一步官能化的反应性基团。第二聚合物组分可以用例如可以涉及、关联或进行分析的生物分子(例如蛋白质)或其他实体进行官能化。在某些实施方案中，第一材料可以具有本文所述的光透射，例如对于400nm至800nm波长的光为90％。在一些情况下，流控装置的第一部分(例如，基底、制品、层)通过模塑工艺(例如，注射模塑)形成。流控装置的第一部分可以与可以用于包围流控装置的第一部分的通道的盖(例如，第一覆盖层)配合。其他配置也是可能的。
在一些实施方案中，用于形成流控装置的第二部分(例如，基底、制品、层)的第二材料的水蒸汽渗透性可以小于约0.05g·mm/mm2·天。流控装置的第二部分可以包括通道(例如，孵育通道、检测通道、用于储存试剂的通道、中间通道、桥接通道和/或样品收集器的通道)，所述通道具有具特定曲率半径的一个或更多个拐角(例如，弯曲拐角)，例如具有上述范围中的一个或更多个的曲率半径。流控装置的第二部分可以与可以用于包围流控装置的第二部分的通道的盖(例如，第一覆盖层)配合。其他配置也是可能的。
在一些实施方案中，第一材料可具有高于第二材料的水蒸汽渗透性的水蒸汽渗透性。
在一些实施方案中，第一材料可以具有高于第二材料的玻璃化转变温度的玻璃化转变温度。在另一些实施方案中，第一材料可以具有低于第二材料的玻璃化转变温度的玻璃化转变温度。
在一组具体实施方案中，第一材料用于形成流控装置的第一层，第二材料用于形成流控装置的第二层。在一些实施方案中，第一层和第二层可以彼此整体连接。如本文所用，术语“整体连接”在提及两个或多个物体时是指在正常使用过程中彼此不分离的物体，例如不能手动分离；分离至少需要使用工具，和/或通过对至少一个组件造成损坏，例如通过破碎，剥离或分离通过黏合剂或工具固定在一起的组件。在正常使用过程中，整体连接的组件可以不可逆地附接到彼此，例如通过使用黏合剂或通过其他黏合方法。在另一些实施方案中，两个或更多个层可以可逆地附接到彼此。
本文描述的方法和系统可以涉及多种不同类型的分析，并且可以用于确定多种不同的样品。在一些情况下，分析涉及化学和/或生物反应。在一些实施方案中，化学和/或生物反应涉及结合。不同类型的结合可以在本文所述的流控装置中发生。结合可能涉及表现出相互亲和力或结合能力的相应的分子对之间的相互作用，通常是特异性或非特异性结合或相互作用，包括生物化学、生理学和/或药物相互作用。生物结合定义了在包括蛋白质、核酸、糖蛋白、碳水化合物、激素等的分子对之间发生的相互作用类型。具体实例包括抗体/抗原、抗体/半抗原、酶/底物、酶/抑制剂、酶/辅因子、结合蛋白/底物、载体蛋白/底物、凝集素/碳水化合物、受体/激素、受体/效应子、核酸互补链、蛋白质/核酸阻遏物/诱导物、配体/细胞表面受体、病毒/配体等。结合也可以发生在蛋白质或其他组分和细胞之间。此外，本文所述的装置可用于其他流体分析(其可以涉及或不涉及结合和/或反应)，例如组分、浓度等的检测。
在一些实施方案中，化学和/或生物反应涉及还原剂(例如氢醌、氯代氢醌、连苯三酚、米吐尔(metol)、4-氨基苯酚和菲尼酮、Fe(+2)、Ti(+3)和V(+2))。在一些情况下，化学和/或生物反应涉及金属前体(例如，金属盐，例如银盐或金盐的溶液)。
在一些情况下，在流控装置中可进行非均相反应(或测定)；例如，结合配偶体可以与通道的表面缔合，并且互补结合配偶体可以存在于流体相中。还可以进行涉及蛋白质或其他生物分子(例如DNA、RNA、碳水化合物)或非天然存在的分子(例如适体或拟肽)之间的亲和反应的其他固相测定。在一些实施方案中，结合配偶体可以包括生物分子例如抗体，与抗体连接的小分子，牛血清白蛋白或其他蛋白质和/或抗原例如细胞表面蛋白质和肽，一些实施方案中，所述结合配偶体可以连接到通道的表面，例如通过与本文所述的第二聚合物组分反应。可以在流控装置中进行的通常反应的非限制性实例包括化学反应、酶反应、基于免疫的反应(例如抗原-抗体)和基于细胞的反应。
生物分子或其他实体可以以任何合适的方式缔合在流控装置的表面(例如，通道的表面)。例如，生物分子或其他实体可以交联、共价结合、离子结合、吸收、吸附的(物理吸附)或者以其他方式存在于表面上或流控装置内(例如在装置的通道中)。在一些实施方案中，生物分子或其他实体是冻干分子、基本上干燥的分子、标记的分子、调理分子、pH调节剂、黏度调节剂和/或表面活性剂。在某些实施方案中，生物分子或其他实体是化学和/或生物反应(例如结合反应)的试剂或用于这种试剂的接头。
可以使用本文所述的流控装置确定(例如，检测)的分析物的非限制性实例包括特异性蛋白质、病毒、激素、药物、核酸和多糖；特异性抗体，例如HTLV-1，HIV，甲型、乙型和非甲/非乙型肝炎，风疹，麻疹，人细小病毒B19，腮腺炎、疟疾、鸡痘或白血病的IgD、IgG、IgM或IgA免疫球蛋白；自身抗体；人和动物激素，例如促甲状腺激素(TSH)、甲状腺素(T4)、维生素D、维生素B12、促黄体激素(LH)、促卵泡激素(FSH)、睾酮、孕酮、人绒毛膜促性腺激素、雌二醇；其他蛋白质或肽，例如肌钙蛋白I、肌钙蛋白T、c反应蛋白、肌红蛋白、脑钠尿蛋白、前列腺特异性抗原(PSA)、游离PSA、完整PSA、复合PSA、前PSA、EPCA-2、PCADM-1、ABCA5、游离-hK2、总hK2、β-MSP(PSP94)、AZGP1、膜联蛋白A3、PSCA、PSMA、JM27、PAP；药物，如对乙酰氨基酚或茶碱；标记核酸，例如PCA3、TMPRS-ERG；多糖，例如用于HLA组织分型的细胞表面抗原和细菌细胞表面材料。可以检测的化学物质包括爆炸物(例如TNT)、神经毒剂和环境危害性化合物，如多氯联苯(PCB)、二恶英、碳氢化合物和MTBE。典型的样品液体包括生理液体，例如人或动物全血、血清、血浆、精液、泪液、尿液、汗液、唾液、脑脊液、阴道分泌物；用于研究中的体外流体，或环境流体，例如怀疑被分析物污染的含水液体。
在一些实施方案中，一种或更多种可用于确定样品分析物(例如，待测定的分析物的结合配偶体)的试剂储存和/或密封在流控装置的通道或室中，例如在首次使用之前，以便进行特定的测试或测定。
在分析抗原的情况下，相应的抗体或适体可以是与微流体通道表面缔合的结合配偶体。如果抗体是分析物，则合适的抗原或适体可以是与表面缔合的结合配偶体。当确定疾病状况时，优选将抗原置于表面上并测试在对象中产生的抗体。此类抗体可包括例如HIV抗体。
在一些实施方案中，流控装置被适配和布置成进行这样的分析，所述分析涉及在通道的区域上积聚不透明材料，将该区域曝光，并确定通过不透明材料的光的透射。不透明材料可以包含阻碍一个或更多个波长的光的透射的物质。不透明材料不仅折射光，而且通过例如吸收或反射光来减少通过材料的透射。不同的不透明材料或不同的不透明材料的量可允许照射不透明材料的光的小于例如90％、80％、70％、60％、40％、30％、20％、10％或1％的透射。不透明材料的实例包括金属(例如元素金属)、陶瓷层、染料、聚合物层和不透明物质(例如染料)的层。在一些情况下，不透明材料可以是可无电沉积的金属。这些金属可以包括例如银、金、铜、镍、钴、钯和铂。这些金属的前体可以在本文所述的装置中储存和/或流动。
在通道中形成的不透明材料可以包括一系列不连续的独立颗粒，它们一起形成不透明层，但在一个实施方案中，其是连续材料，其呈现大致平坦的形状。不透明材料可以具有例如大于或等于1微米，大于或等于5微米，大于10微米，大于或等于25微米，或大于或等于50微米的尺寸(例如，长度的宽度)。在一些情况下，不透明材料延伸穿过包含不透明材料的通道的宽度(例如，分析区)。不透明层可以具有例如小于或等于10微米，小于或等于5微米，小于或等于1微米，小于或等于100纳米或小于或等于10纳米的厚度。即使在这些小的厚度下，也可以获得可检测的透射率的变化。与不形成不透明层的技术相比，不透明层可以提供测定灵敏度的提高。
在一组实施方案中，本文所述的流控装置用于进行免疫测定(例如，对于人IgG或PSA)，并且任选地使用银增强用于信号放大。在这样的免疫测定中，在将样品(例如含有人IgG)递送到反应位点或分析区之后，可以发生两种组分(例如，人IgG和抗人IgG之间)之间的结合。可以任选地在使用前储存在装置的通道中的一种或更多种试剂然后可以流过该结合对复合物。任选地，一种储存的试剂可以包含特异性结合待检测的抗原(例如人IgG)的金属胶体(例如，金缀合的抗体)的溶液。在另一些实施方案中，金属胶体可以在到达反应位点或分析区之前与样品结合。该金属胶体可以在分析区的表面上提供用于布置不透明材料(例如金属(例如银)层的催化表面。可以通过使用双组分体系形成金属层：金属前体(例如银盐溶液)和还原剂(例如氢醌、氯代氢醌、连苯三酚、metol、4-氨基苯酚和菲尼酮，Fe(+2)、Ti(+3)和V(+2))，其可以任选地在使用之前储存在不同的通道中。
可以使用本文所述的方法进行两种试剂的混合和/或孵育。在某些实施方案中，随着向系统施加正或负压差，银盐和还原溶液可以在通道(例如，孵育通道)中组合并混合(例如，由于扩散)，然后流过分析区。如果在分析区中发生抗体-抗原结合，则由于与抗体-抗原复合物缔合的催化金属胶体的存在，金属前体溶液通过该区域的流动可导致形成不透明层(例如银层)。不透明层可以包括干扰一个或更多个波长的光的透射率的物质。形成在通道中的不透明层可以光学检测，例如通过测量与不包含抗体或抗原的区域部分相比，通过分析区(例如，蛇形通道区)的部分的透光率的降低。
或者，可以随着分析区中膜的形成，通过测量透光率的变化来获得信号以作为时间的函数。与不形成不透明层的技术相比，不透明层可以提供增加的测定灵敏度。此外，产生光学信号(例如吸光度、荧光、辉光或闪烁化学发光、电化学发光)、电信号(例如，由无电镀工艺产生的金属结构的电阻或电导率)或磁信号(例如磁珠)的各种放大化学可用于允许检测器检测信号。
多种类型的流体可用于本文所述的流控装置。如本文所述，可以在首次使用时将流体引入流控装置中，和/或在首次使用之前储存在流控装置内。流体包括液体，例如溶剂、溶液和混悬液。流体还包含气体和气体混合物。流体可以包含任何合适的物质，例如用于化学和/或生物反应的组分、缓冲剂和/或检测剂。当多种流体包含在流控装置中时，流体可以被另外的流体分开，所述另外的流体优选地在前两种流体的每一种中基本上不混溶。例如，如果通道含有两种不同的水溶液，则第三种流体的分离塞可以与两种水溶液基本上不混溶。当水溶液保持分离时，可用作分离器的基本上不混溶的流体可以包括气体，例如空气或氮气，或与水性流体基本上不混溶的疏水流体。还可以至少部分地基于流体与相邻流体的反应性或基于本文所述的其他因素来选择流体。例如，在一些实施方案中可以使用例如氮气的惰性气体，并可有助于保持和/或稳定任何相邻流体。用于分离水溶液的基本上不混溶的液体的实例是全氟萘烷。
分离器流体的选择也可以基于其他因素进行，包括分离器流体可能对相邻流体塞的表面张力具有的任何影响。在一些实施方案中，可能优选的是使任何流体塞中的表面张力最大化，以在变化的环境条件(例如振动、冲击和温度变化)下有利于作为单个连续单元的流体塞的维持。与流体和流体塞之间的混合相关的其他因素也可以如本文所述。
分离器流体对于将供应流体的反应位点(例如，分析区)也可以是惰性的。例如，如果反应位点包括生物结合配偶体，分离器流体例如空气或氮气可能对结合配偶体具有很小的影响或没有影响。如果包含在装置中的液体由于例如温度(包括冷冻)或压力变化的改变而膨胀或收缩，则使用气体(例如空气)作为分离器流体也可以提供流控装置的通道内的膨胀空间。
在一些实施方案中，流控装置可以与分析仪结合使用，所述分析仪可以包括一个或更多个检测器(例如，可以包括检测器和/或光源的光学系统)，温度控制系统(例如，加热器/冷却器)，压力控制系统(例如，配置为对盒中的至少一个通道加压以使样品移动通过至少一个通道)。例如，可以使用2011年4月15日提交的题为“Systems and Devices forAnalysis of Samples”的美国专利公开第2011/0256551号中更详细地描述的分析仪。
可以使用任何合适的加热器来加热流控装置中的流体。在一些实施方案中，加热器是如本文所述的分析仪的一部分，尽管其他配置也是可能的。在一些情况下，加热器包括夹在导电支架(例如，金属片支架)和传导板(例如，阳极氧化铝板)之间的电阻加热器(例如，12伏10瓦电阻加热器)。电阻加热器可以设计为在组件的中心具有通孔；该通孔可以允许将热敏电阻安装到阳极氧化铝板上。传导板在加热器所在的区域可以具有例如约4mm的厚度。加热器所在的传导板的平坦表面是分析盒可以放置的区域(例如，当盒插入到分析仪中时)。例如，当螺线管被激活时，其可以对插入分析仪中的测定盒施加力，使其与传导板的平坦表面紧密/物理接触。传导板导热并将热量从加热器传递到分析盒。然后，热量通过分析盒的帽/盖(例如，COC盖)(例如，盒的顶部或底部)传递。帽/盖可以具有例如约0.004”(或100微米)的厚度。施加到帽/盖的热可以加热包含在分析盒的通道(例如，微流体通道、孵育通道)内的样品。
因此，在一些实施方案中，加热器(例如，用于加热样品或试剂)包括与流控装置的表面直接(或间接)接触的传导板。加热器可以用于加热装置的全部或一部分。例如，加热器可以位于孵育通道上方或邻近，但不能位于装置的其他组件或区域(例如检测区)上方或与其邻近。
在一些实施方案中，加热器(例如，电阻加热器)可以包括包含在材料(例如绝缘材料，例如硅橡胶)内的导体。当电流通过导电材料时，产生热量。安装到传导板的热敏电阻可用于测量板的温度。热敏电阻的电阻取决于其暴露的温度。分析仪可以使用PID回路来调节该系统的温度。
可以使用多种测定(例如，测量、定量、检测和定性)技术，例如以分析与本文所述的流体相关的样品组分或其他组分或条件。测定技术可以包括基于光学的技术，例如光透射、光吸收、光散射、光反射和成像技术。测定技术还可以包括发光技术，例如光致发光(例如荧光)、化学发光、生物发光和/或电化学发光。在另一些实施方案中，测定技术可以测量电导率或电阻。因此，分析仪可以被配置为包括这样的和其他合适的检测系统。
不同的光学检测技术提供了用于确定反应(例如，测定)结果的许多选择。在一些实施方案中，透射或吸光度的测量意味着可以在从光源发射光的相同波长处检测光。虽然光源可以是在单个波长发射的窄带源，但是其也可以是在一定范围的波长上发射的宽光谱源，因为许多不透明材料可以有效地阻挡宽范围的波长。在一些实施方案中，系统可以用最少的光学装置(例如，简化的光学检测器)来操作。例如，测定装置可以没有光电倍增管，可以没有波长选择器，例如光栅、棱镜或滤光器，可以没有用于引导或准直光的装置，例如准直器，或者可以没有放大光学器件，例如镜头。消除或减少这些特征可得到更便宜，更稳健的装置。
下面在2011年4月15日提交的题为“Systems and Devices for Analysis ofSamples”的美国专利公开第2011/0256551号中更详细地描述了检测系统的另外的实例，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
本文所述的制品、组件、系统和方法可以与以下中的那些组合：2004年12月20日提交的标题为“Assay Device and Method”的国际专利公开第WO2005/066613号(国际专利申请序列第PCT/US2004/043585号)[H0498.70211WO00]；2005年1月26日提交的题为“FluidDelivery System and Method”的国际专利公开第WO2005/072858号(国际专利申请序列第PCT/US2005/003514号)[H0498.70219WO00]；2006年4月19日提交的题为“FluidicStructures Including Meandering and Wide Channels”的国际专利公开第WO2006/113727号(国际专利申请序列第PCT/US06/14583号)[H0498.70244WO00]；2012年6月19日授权(2008年5月1日提交)的题为“Fluidic Connectors and Microfluidic Systems”的美国专利第8,202,492号[C1256.70000US01]；2008年8月22日提交的题为“Liquid Containmentfor Integrated Assays”的美国专利公开第2009/0075390号[C1256.70001US01]；2012年7月17日授权(2008年4月25日提交)题为“Flow Control in Microfluidic Systems”的美国专利第8,222,049号[C1256.70002US01]；2012年7月17日授权(2010年2月2日提交)的题为“Structures for Controlling Light Interaction with Microfluidic Devices”的美国专利第8,221,700号[C1256.70003US01]；2009年12月17日提交的题为“Reagent Storagein Microfluidic Systems and Related Articles and Methods的美国专利公开第2010/0158756号，[C1256.70004US01]；2010年11月24日提交的题为“Fluid Mixing andDelivery in Microfluidic Systems”的美国专利公开第2011/0120562号[C1256.70005US01]；2011年4月15日提交的题为“Feedback Control in MicrofluidicSystems”的美国专利公开第2011/0253224号[C1256.70006US01]；2011年4月15日提交的题为“Systems and Devices for Analysis of Samples”的美国专利公开第2011/0256551号[C1256.70010US01]；2014年2月7日提交的题为“Mixing of Fluids in Fluidic Systems”的美国专利公开第2014/0272935号[C1256.70011US01]，其每一个的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
实施例
实施例1
本实施例描述了在包含孵育通道的流控装置中进行的睾酮测定。
睾酮游离存在于血液中并且也结合于结合蛋白，特别是性激素结合球蛋白(SexHormone Binding Globulin，SHGB)。总睾酮的测试应精确测量游离睾酮和结合睾酮二者的组合。睾酮的常见测定形式包括预分析步骤，其中样品中的所有结合睾酮从结合蛋白中释放，使得在样品中保留的所有睾酮是游离睾酮。然后通过竞争性测定测量该游离睾酮，其中样品中的睾酮与附着于固体支持物的睾酮竞争与标记的抗睾酮抗体的结合。在竞争后，冲走样品，并通过任何合适的方法如荧光、化学发光、光透射等测量附着于表面的标记材料的量。测量的信号越高，固体支持物捕获的标记抗体越多，因此样品中睾酮捕获的越少，表明样品中睾酮浓度越低。
在具有与图5A所示相同构造的微流控装置中进行睾酮测定。使用2011年4月15日提交的题为“Systems and Devices for Analysis of Samples”的美国专利公开第2011/0256551号[C1256.70010US01]中更详细描述的分析仪以及包括使用样品收集器的银扩增纳米金免疫测定技术进行睾酮测定。装置的孵育通道具有梯形横截面，最大宽度为500μm，最小宽度为312μm，深度为350μm，长度为86.6mm。总容积为12.31μL。检测通道的最大宽度为120μm，深度为50μm。具有梯形横截面(最大宽度为550μm，最小宽度为362μm)和深度为350μm的中间通道将孵育通道与检测通道分开。中间通道利用锥形孔连接到孵育通道和检测通道，所述锥形孔的平均直径约500μm，深度约0.86mm。
将孵育通道的宽度、深度和长度的尺寸制作为包含至少12μL(但小于或等于约24μL)的样品体积。通道深度与通道宽度的比例(0.7)设计为接近但小于1。随着深度与宽度比例的增加，组件变得更难以通过注射模塑制造。随着深度与宽度比例变得非常小，通道可能更容易崩塌。例如，通道盖可以弯曲到通道的全部深度中。选择梯形横截面是因为这种形状提供了拔模角，使得更容易从模具中取出组件。
通过毛细管作用将约12μL的手指刺破全血收集到样品收集器中。样品收集器包含冻干试剂，例如布置在样品收集器的通道的内表面上。冻干的试剂被血液重构。样品收集器中的冻干试剂包含抗凝血剂，如肝素、双嘧达莫和EDTA，以及用纳米金颗粒标记的抗睾酮示踪单克隆抗体。此外，冻干试剂还包含2-溴雌二醇，一种常用的睾酮释放剂，以帮助从患者样品中释放睾酮。冻干试剂还包含用以在样品中建立用于释放的期望pH(例如，pH 6.5)的缓冲剂，用以促进微通道中之流动的洗涤剂(Capstone FS-50)，抗物质阻断剂(包括HAMA阻断剂)，和牛血清白蛋白(BSA)。
填充样品收集器后，用户将样品收集器连接到微流控装置。样品收集器在第一盒的下游微通道和第二盒的上游微通道之间形成桥，所述第一盒构成孵育通道、检测通道/区和废料特征，所述第二盒储存测定所需的液体试剂。包含扩增试剂(例如硝酸银，一种还原剂)的试剂塞储存在第二盒的通道中并被不混溶的流体隔开。用户将微流控装置插入分析仪，然后通过触摸屏将患者信息输入分析仪，最后开始测试。如下自动进行所有测定步骤而无需用户干预。
为了引入样品，分析仪对微流控装置施加真空，将样品混合物从样品收集器拉入到微流控装置中的孵育通道中。孵育通道的下游是微流控装置的检测区的检测通道。一旦样品混合物进入该区域/通道(其最大宽度为120μm，深度为50μm)的一部分(但不是全部)，并且分析仪通过光透射的减少光学地检测到样品的存在，分析仪便停止样品流动。这通过释放施加到微流控装置的真空来实现。
在流体流动停止5分钟时进行样品孵育。在此期间，通过pH、释放剂和温度的辅助，释放样品中与SHBG结合的睾酮。将与孵育通道相邻的分析仪区域的温度控制在37℃。样品混合物中的睾酮与金标记的抗睾酮抗体结合，形成标记的抗原-抗体复合物。
五分钟后，通过重新施加真空来恢复流体流动。多次运行实验。在约10％的运行中，由于检测通道中的空气/样品界面处的血液堵塞，在孵育步骤之后不能重新开始样品流动。在没有观察到堵塞的运行中，样品流过微流控装置内的检测区的多个分析区，包括测试区、阴性对照区和阳性对照区。在测试区中，标记的抗睾酮抗体结合于附着在通道表面的睾酮。最初在患者样品中的睾酮越多，则越少的抗睾酮抗体可用于与附着在通道表面的睾酮结合。
通过使储存在微流控装置上游(例如，样品收集器上游)的洗涤塞流过样品收集器并且流过孵育通道和检测区的检测通道来除去未结合的物质。一系列自动洗涤步骤除去未在检测区的分析区中与睾酮特异性结合的样品组分和试剂。通过使银扩增试剂在洗涤塞之后流过检测区，来进行信号的扩增和检测。扩增剂与可用的纳米金颗粒反应。反应导致在分析区内沉积可见的银金属膜，其阻挡了光的透过。该膜的光密度与样品中睾酮浓度成反比。
基于光学读数和校准信息计算睾酮浓度。测试结果显示并储存在分析仪上。所有试剂和样品都包含在微流控装置内的废料区。在测定完成后，用户将微流控装置丢弃在生物危害容器中。
图13示出了微流体全血睾酮测定的两个分析区中的光学读数的时间序列。实线对应于第一分析区中的光学读数(OD)。虚线代表后一区域中的光学读数，所述区域用于当竞争性测定中睾酮结合于所述区域中的通道表面时测量睾酮。可以看出，一旦在第一分析区中检测到样品，则停止流动300秒。在此期间，样品没有向前流入睾酮分析区。五分钟后，重新施加真空，样品流过所有区域。在测定结束时，银扩增试剂流过其余的分析区。在睾酮分析区中，观察到与在附着于捕获的抗睾酮抗体的金上形成的银相对应的光密度的提高。较陡的斜率对应于样品中较低的睾酮浓度。
图14A-B示出了在微流控装置中进行的睾酮测定的剂量响应。
实施例2
本实施例描述了在包含孵育通道的流控装置中进行的睾酮测定。
在具有与图5A所示相同构造的微流控装置中，除了通过毛细管作用将约12μLEDTA抗凝血静脉全血收集到样品收集器中以外，如实施例1所述进行睾酮测定。
如下自动进行测定步骤而无需用户干预。
为了引入样品，分析仪对微流控装置施加真空，将样品混合物从样品收集器拉入到微流控装置中的孵育通道中。孵育通道的下游是微流控装置的检测通道。以确定的水平施加真空确定的一段时间，以使得大部分样品进入孵育通道(其具有梯形横截面，最大宽度为500μm，最小宽度为312μm，深度为350μm，长度86.6mm)。通过考虑样品的类型及其流动特性(例如，样品的黏度)以及通至并包括孵育通道的通道尺寸(例如，宽度、高度、长度，以及由此得到的容积)来确定真空水平和施加真空的时间。在该时间过去后，分析仪释放真空并停止样品流动，使样品不会流过孵育通道(例如，不流入检测通道或检测区)。
在流体流动停止5分钟时进行样品孵育。在此期间，通过pH、释放剂和温度的辅助，释放样品中与SHBG结合的睾酮。将与孵育通道相邻的分析仪区域的温度控制在37℃。样品混合物中的睾酮与金标记的抗睾酮抗体结合，形成标记的抗原-抗体复合物。
五分钟后，通过重新施加真空来恢复流体流动。多次运行实验。在每次运行中，在孵育通道中没有观察到血液堵塞(例如，在空气/样品界面处)。然后样品流过微流控装置内的检测区的多个分析区，包括测试区、阴性对照区和阳性对照区。在测试区中，标记的抗睾酮抗体结合于附着在通道表面的睾酮。最初在患者样品中的睾酮越多，则越少的抗睾酮抗体可用于与附着在通道表面的睾酮结合。
通过使储存在微流控装置上游(例如，样品收集器上游)的洗涤塞流过样品收集器并且流过孵育通道和检测区的检测通道来除去未结合的物质。一系列自动洗涤步骤除去未在检测区的分析区中与睾酮特异性结合的样品组分和试剂。通过使银扩增试剂在洗涤塞之后流过检测区，来进行信号的扩增和检测。扩增剂与可用的纳米金颗粒反应。反应导致在分析区内沉积可见的银金属膜，其阻挡了光的透过。该膜的光密度与样品中睾酮浓度成反比。
基于光学读数和校准信息计算睾酮浓度。测试结果显示并储存在分析仪上。所有试剂和样品都包含在微流控装置内的废料区。在测定完成后，用户将微流控装置丢弃在生物危害容器中。
图15示出了用于进行全血睾酮测定的流控装置的两个分析区中的光学读数的时间序列。实线(图15中的标记区域1)对应于检测区的第一分析区中的光学读数(OD)，其中没有发生样品组分的结合。虚线(图15中标记的睾酮)代表后一区域中的光学读数，所述区域用于当在竞争性测定中睾酮结合于所述区域中的通道表面时测量睾酮。可以看出，直到300秒的孵育期之后，样品才到达第一检测区，在孵育期期间，样品流入孵育通道并停止流动。五分钟后，重新施加真空，样品流过所有区域。在测定结束时，银扩增试剂流过其余的分析区。在睾酮分析区中，观察到与在附着于捕获的抗睾酮抗体的金上形成的银相对应的光密度的增加。较陡的斜率对应于样品中较低的睾酮浓度。
图16A和16B示出了在微流控装置中进行的睾酮测定的剂量响应。
实施例3
本实施例描述了在包含孵育通道的流控装置中进行的睾酮测定。
睾酮游离存在于血液中并且也结合于结合蛋白，特别是性激素结合球蛋白(SHGB)。总睾酮的测试应精确测量游离睾酮和结合睾酮二者的组合。睾酮的常见测定形式包括预分析步骤，其中样品中的所有结合睾酮从结合蛋白中释放，使得在样品中保留的所有睾酮是游离睾酮。然后通过竞争性测定测量该游离睾酮，因此样品中的睾酮与附着于固体支持物的睾酮竞争与标记的抗睾酮抗体的结合。在竞争后，冲走样品，并通过任何合适的方法如荧光、化学发光、光透射等测量附着于表面的标记材料的量。测量的信号越高，固体支持物捕获的标记抗体越多，因此样品中睾酮捕获的越少，表明样品中睾酮浓度越低。
在具有与图5A所示相同构造的微流控装置中，除了将来自具有低内源睾酮的雌性供体的约10mL EDTA抗凝血全血分成约1mL的等分试样，并加入额外的睾酮至约250和1500ng/dL的水平以外，如实施例1所述进行睾酮测定。然后将这些添加的等分试样与包含用于测定之试剂混合物的溶液混合。混合物中的试剂包括抗凝血剂，如肝素、双嘧达莫和EDTA，以及用纳米金颗粒标记的睾酮-BSA复合物(具有约8∶1的类固醇与载体蛋白的摩尔比)。此外，试剂还包含2-溴雌二醇，一种常用的睾酮释放剂，以帮助从患者样品中释放睾酮。试剂还包含用以在样品中建立用于释放的期望pH(例如，pH 6.5)的缓冲剂，用以促进微通道中之流动的洗涤剂(Capstone FS-50或Pluronic P123)，抗物质阻断剂(包括HAMA阻断剂)，和牛血清白蛋白(BSA)。通过毛细管作用将与上述试剂混合的约12μL EDTA抗凝血静脉全血收集到样品收集器中。
填充样品收集器后，用户将样品收集器连接到微流控装置。样品收集器在第一盒的下游微通道和第二盒的上游微通道之间形成桥，所述第一盒构成孵育通道、检测通道/区和废料特征，所述第二盒储存测定所需的液体试剂。包含扩增试剂(例如硝酸银，一种还原剂)和洗涤液的试剂塞储存在第二盒的通道中并被不混溶的流体隔开。用户将微流控装置插入分析仪，然后通过触摸屏将患者信息输入分析仪，最后开始测试。如下自动进行所有测定步骤而无需用户干预。
为了引入样品，分析仪对微流控装置施加真空，将样品混合物从样品收集器拉入到微流控装置中的孵育通道中。孵育通道的下游是微流控装置的检测区的检测通道。以确定的水平施加真空确定的一段时间，以使得大部分样品进入孵育通道。在该时间过去后，分析仪释放真空并停止样品流动。
在流体流动停止5分钟时进行样品孵育。在此期间，通过pH、释放剂和温度的辅助，释放样品中与SHBG结合的睾酮。将与孵育通道相邻的分析仪区域的温度控制在37℃。
五分钟后，通过重新施加真空来恢复流体流动。多次运行实验。在每次运行中，在孵育通道中没有观察到血液堵塞(例如，在空气/样品界面处)。样品然后流入检测通道并通过微流控装置内的检测区的多个分析区，包括测试区、阴性对照区和阳性对照区。在测试区中，样品睾酮和标记的睾酮-BSA结合物竞争与附着于通道表面的抗睾酮抗体的结合。最初在患者样品中的睾酮越多，则越少的标记的睾酮-BSA缀合物可用于与附着在通道表面的抗睾酮抗体结合。
通过使储存在微流控装置上游(例如，样品收集器上游)的洗涤塞流过样品收集器并且流过孵育通道和检测区的检测通道来除去未结合的物质。一系列自动洗涤步骤除去未在检测区的分析区中与睾酮特异性结合的样品组分和试剂。通过使银扩增试剂在洗涤塞之后流过检测区来进行信号的扩增和检测。扩增剂与可用的纳米金颗粒反应。反应导致在分析区内沉积可见的银金属膜，其阻挡了光的透过。该膜的光密度与样品中睾酮浓度成反比。
基于光学读数和校准信息计算睾酮浓度。测试结果显示并储存在分析仪上。所有试剂和样品都包含在微流控装置内的废料区。在测定完成后，用户将微流控装置丢弃在生物危害容器中。
图17示出了微流体全血睾酮测定的两个分析区中的光学读数的时间序列。实线(图17中的标记区域1)对应于检测区的第一分析区中的光学读数(OD)，其中没有发生样品组分的结合。虚线(图17中标记为睾酮)代表后一区域中的光学读数，所述区域用于当在竞争性测定中睾酮结合于所述区域中的通道表面时测量睾酮。可以看出，一旦在第一分析区中检测到样品，则停止流动300秒。在此期间，样品没有向前流入睾酮分析区。五分钟后，重新施加真空，样品流过所有区域。在测定结束时，银扩增试剂流过其余的分析区。在睾酮分析区中，观察到与在附着于捕获的抗睾酮抗体的金上形成的银相对应的光密度的增加。较陡的斜率对应于样品中较低的睾酮浓度。
图18A-18B示出了在微流控装置中进行的睾酮测定的剂量响应。
因此，已经描述了本发明的至少一个实施方案的多个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到多种改变、修改和改进。这种改变、改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，上述描述和附图仅作为示例。

Claims (67)

1.在流控系统中孵育样品的方法，其包括：
将包含样品组分的所述样品引入样品收集器；
将样品收集器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或所述第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通；
使所述样品的至少一部分以第一流速从所述样品收集器流到所述孵育通道；
将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于所述第一流速和/或为零，以允许在所述孵育通道中孵育所述样品；
将所述样品的流速调节到大于或小于所述第二流速的第三流速；以及
使所述样品流过所述检测通道；
其中在将所述样品的流速降低到第二流速的步骤之前，使所述样品的至少一部分流入所述检测通道。
2.在流控系统中孵育样品的方法，其包括：
在包含样品收集器和制品的所述流控系统中，进行以下步骤：
将包含样品组分的样品引入所述样品收集器；
将样品收集器连接到所述制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或所述第二侧包含含有与所述孵育通道流体连通的检测通道的检测区，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通；
使所述样品的至少一部分以第一流速从所述样品收集器流到所述孵育通道；
使所述样品的至少一部分流入所述检测区的一部分但不是全部之中；
将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于所述第一流速和/或为零；
将所述样品的流速调节到大于或小于所述第二流速的第三流速；以及
使所述样品流过所述检测通道，
其中在将所述样品的流速降低到第二流速的步骤之前，使所述样品的至少一部分流入所述检测通道。
3.在流控系统中孵育样品的方法，其包括：
将包含样品组分的所述样品引入样品收集器；
将样品收集器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或所述第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通；
使液体与布置在所述样品收集器的表面或所述制品的表面的试剂接触，并从所述表面移出所述试剂的至少一部分，使得所述试剂溶解或悬浮在所述液体中；
将所述样品组分与在所述液体的至少一部分中的所述试剂在所述孵育通道中混合；以及
使包含所述样品组分和所述试剂的所述液体流过所述检测通道的至少一部分；
其中在将所述样品组分与所述试剂混合的步骤之前，使所述样品的至少一部分流入所述检测通道。
4.在流控系统中孵育样品的方法，其包括：
将包含样品组分的所述样品引入样品收集器；
将样品收集器连接到制品的样品入口端口，其中所述制品包含第一侧和第二侧，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或所述第二侧包含与所述孵育通道流体连通的检测通道，并且其中所述样品入口端口与所述孵育通道流体连通；
其中所述孵育通道的宽度为至少100微米且小于或等于2 mm，高度为至少50微米且小于或等于2 mm，并且容积为至少5 μL；
其中所述检测通道的宽度为至少50微米且小于或等于300微米，高度为至少10微米且小于或等于300微米，所述检测通道包含布置在所述检测通道表面的试剂；
使所述样品的至少一部分从所述样品收集器流到所述孵育通道；
将所述样品组分与液体中的试剂在所述孵育通道中混合；以及
使包含所述样品组分和所述试剂的所述液体流过所述检测通道的至少一部分；
其中在将所述样品组分与所述试剂混合的步骤之前，使所述样品的至少一部分流入所述检测通道。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述孵育通道的横截面积大于所述检测通道的横截面积。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述孵育通道的横截面积为至少0.008 mm2，并且所述检测通道的横截面积小于0.008 mm2。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在降低流速的步骤之前，没有样品流入所述检测通道。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在使所述样品的至少一部分流入所述检测通道的一部分但不是全部之中的步骤之后，以及在降低所述样品的流速的步骤之后，所述方法包括在所述检测通道检测所述样品的至少一部分。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述孵育通道的宽度为至少100微米且小于或等于2 mm，高度为至少50微米且小于或等于2 mm，并且容积为至少5 μL。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述检测通道的宽度为至少50微米且小于或等于300微米，并且高度为至少10微米且小于或等于300微米。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述检测通道包含布置在所述检测通道表面的试剂。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中第一中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道与所述检测通道之间。
13.根据权利要求12所述的方法，其中第二中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道和所述检测通道之间，所述制品还包含所述第一中间通道与所述第二中间通道之间的桥接通道。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一和/或第二中间通道具有圆形的横截面。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一侧和/或所述第二侧包含所述检测通道。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中桥接通道位于所述制品的第二侧。
17.根据权利要求3所述的方法，其中所述试剂吸附在所述样品收集器的表面或所述制品的表面。
18.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中所述试剂是冻干试剂、干燥的试剂、标记的试剂、pH调节剂、黏度调节剂和/或表面活性剂。
19.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中所述试剂是调理试剂。
20.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中所述试剂是用于化学和/或生物学反应的试剂。
21.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中试剂储存和密封在所述流控系统中。
22.根据权利要求21所述的方法，其包括使所述样品与所述试剂接触，其中所述接触步骤发生在使所述样品的至少一部分从所述样品收集器流到所述孵育通道的步骤之前或之后。
23.根据权利要求3所述的方法，其中通过使含有所述试剂的液体流过所述表面并且在流动步骤期间布置所述试剂来将所述试剂布置在所述样品收集器的表面或所述制品的表面上。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述液体是包含所述试剂的样品。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述液体是包含所述试剂的缓冲试剂。
26.根据权利要求3至4中任一项所述的方法，其中含有所述试剂的液体是第一流体塞的形式，并且其与第二流体塞通过与所述第一流体塞和第二流体塞中所含有的流体不混溶的至少一种流体分开。
27.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括将所述样品的至少一部分与布置在所述样品收集器表面的试剂混合，以及进一步将所述样品与所述试剂在所述制品的通道中混合。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述通道是孵育通道。
29.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括使所述样品的至少一部分以第一流速从所述样品收集器流到所述孵育通道，以及将所述样品的流速降低到第二流速，其中所述第二流速小于或等于所述第一流速的50%。
30.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括使所述样品的至少一部分布置在所述样品收集器和/或所述制品的表面上，以及将所布置的样品与稀释试剂混合以形成混合流体，使得所述混合流体中所述样品的组分之浓度小于所述布置步骤之前所述样品的所述组分之浓度的97%。
31.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括将布置的试剂与稀释试剂混合以形成混合流体，然后将所述混合流体的至少一部分与所述样品混合。
32.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其包括将所述样品的流速提高到第三流速，其中所述第三流速大于所述第二流速。
33.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括使所述样品与布置在所述样品收集器表面或所述制品表面的试剂接触，以及从所述样品收集器的表面或所述制品的表面移出所述试剂的至少一部分，使得所述试剂溶解或悬浮在所述样品中。
34.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括将所述样品组分与所述样品中的试剂在所述孵育通道中混合。
35.根据权利要求33所述的方法，其中从所述样品收集器的表面或所述制品的表面移出所述试剂的至少一部分的步骤在所述样品收集器中进行。
36.根据权利要求33所述的方法，其中从所述样品收集器的表面或所述制品的表面移出所述试剂的至少一部分的步骤在所述孵育通道中进行。
37.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括使缓冲试剂与布置在所述样品收集器表面或所述制品表面的试剂接触，以及从表面移出所述试剂的至少一部分，使得所述试剂溶解或悬浮在所述缓冲试剂中。
38.根据权利要求37所述的方法，其包括将包含溶解或悬浮的试剂的所述缓冲试剂的至少一部分与包含所述样品组分的所述样品的至少一部分混合。
39.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中布置在所述检测通道表面的试剂不同于与所述样品组分混合的试剂。
40.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述制品是流控系统的包含第一材料的第一层，所述流控系统还包括包含第二材料的第二层，其中所述第二材料的水蒸汽渗透性低于所述第一材料的水蒸汽渗透性。
41.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述孵育通道和/或所述检测通道以对于400 nm至800 nm波长的光的光透射为至少90%的材料形成。
42.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述孵育通道和/或所述检测通道以包含共聚物的材料形成，并且其中所述共聚物的至少一种聚合物组分包含反应性官能团。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述反应性官能团包含以下的一种或更多种：含酸酐的基团、含马来酰亚胺的基团、含胺的基团、含醛的基团和含丙烯酸酯的基团。
44.用于孵育样品的流控系统，其包含：
包含第一侧和第二侧的制品，其中所述第一侧包含孵育通道，其中所述第一侧和/或所述第二侧包含含有检测通道的检测区，其中所述孵育通道的一部分是所述检测区的一部分，以使得所述检测区设置为在所述样品离开所述孵育通道之前接收所述样品的至少一部分，并且其中第一中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道与所述检测通道之间；
其中所述孵育通道的宽度为至少100微米且小于或等于2 mm，高度为至少50微米且小于或等于2 mm，并且容积为至少5 μL；
其中所述检测通道的宽度为至少50微米且小于或等于300微米，高度为至少10微米且小于或等于300微米，所述检测通道包含布置在所述检测通道的表面的试剂；
其中所述孵育通道与所述检测通道的高度比为至少2:1；
与所述孵育通道流体连通的样品入口端口；以及
与所述检测通道流体连通的出口端口。
45.用于孵育样品的流控系统，其包含：
包含第一侧和第二侧的制品，其中所述第一侧包含孵育通道，并且其中所述第一侧和/或第二侧包含含有与所述孵育通道流体连通的检测通道的检测区，其中所述孵育通道的一部分是所述检测区的一部分，以使得所述检测区设置为在所述样品离开所述孵育通道之前接收所述样品的至少一部分；
其中所述孵育通道的宽度为至少100微米且小于或等于2 mm，高度为至少50微米且小于或等于2 mm，并且容积为至少5 μL；
其中所述检测通道的宽度为至少50微米且小于或等于300微米，高度为至少10微米且小于或等于300微米，所述检测通道包含布置在所述检测通道的表面的试剂；
其中所述孵育通道与所述检测通道的高度的比为至少2:1；
与所述孵育通道流体连通的样品入口端口；
与所述检测通道流体连通的出口端口；以及
适于且被设置为连接到所述制品的样品入口端口的样品收集器。
46.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述孵育通道的横截面积大于所述检测通道的横截面积。
47.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述孵育通道的横截面积为至少0.008 mm2，并且所述检测通道的横截面积小于0.008 mm2。
48.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述孵育通道的宽度为至少100微米且小于或等于2 mm，高度为至少50微米且小于或等于2 mm，并且体积为至少5 μL。
49.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述检测通道的宽度为至少50微米且小于或等于300微米，并且高度为至少10微米且小于或等于300微米。
50.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述检测通道包含布置在所述检测通道的表面的试剂。
51.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中第一中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道与所述检测通道之间。
52.根据权利要求51所述的流控系统，其中第二中间通道穿过所述制品并且位于所述孵育通道与所述检测通道之间，所述制品还包含在所述第一中间通道和所述第二中间通道之间的桥接通道。
53.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述第一和/或第二中间通道具有圆形的横截面。
54.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述第一侧和/或所述第二侧包含所述检测通道。
55.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中桥接通道位于所述制品的第二侧。
56.根据权利要求45所述的流控系统，其包含布置在所述样品收集器表面、所述制品表面和/或所述检测通道表面的试剂。
57.根据权利要求45所述的流控系统，其中布置在所述样品收集器表面或所述制品表面的试剂以比所述样品收集器或所述制品内部另一位置处之试剂的浓度高至少50%的浓度存在于所述表面。
58.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述试剂吸附于所述表面。
59.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述试剂是冻干试剂、干燥的试剂、标记的试剂、pH调节剂、黏度调节剂和/或表面活性剂。
60.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述试剂是调理试剂。
61.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述试剂是用于化学和/或生物反应的试剂。
62.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述试剂储存并密封在所述流控系统中。
63.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述制品是所述流控系统的包含第一材料的流控系统第一层，所述流控系统还包括包含第二材料的第二层，其中所述第二材料的水蒸汽渗透性低于所述第一材料的水蒸汽渗透性。
64.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述孵育通道和/或所述检测通道以对于400 nm至800 nm波长的光的光透射为至少90%的材料形成。
65.根据权利要求44至45中任一项所述的流控系统，其中所述孵育通道和/或所述检测通道以包含共聚物的材料形成，并且其中所述共聚物的至少一种聚合物组分包含反应性官能团。
66.根据权利要求65所述的流控系统，其中所述反应性官能团包含以下的一种或更多种：含酸酐的基团、含马来酰亚胺的基团、含胺的基团、含醛的基团和含丙烯酸酯的基团。
67.用于孵育样品的流控系统，其包含：
包含第一侧和第二侧的制品，其中所述第一侧包含孵育通道，其中所述第一侧和/或第二侧包含含有检测通道的检测区，其中所述孵育通道的一部分是所述检测区的一部分，以使得所述检测区设置为在所述样品离开所述孵育通道之前接收所述样品的至少一部分，其中第一中间通道穿过所述制品并位于所述孵育通道与所述检测通道之间，并且其中所述流控系统适于并布置成确定样品中睾酮的量。
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