CN103501908A

CN103501908A - 用于样品处理装置上阀调的系统和方法

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Publication number: CN103501908A
Application number: CN201280021352.4A
Authority: CN
Inventors: 彼得·D·陆德外斯; 杰弗里·D·史密斯
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: Soring Italian Ag
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: WO2012158988A1; US20120291565A1; MX2013012687A; KR20140019429A; BR112013027990B1; BR112013027990A8; EP2709760A1; MX336651B; CN103501908B; AU2012255142B2; AU2012255142A1; ES2744237T3; BR112013027990A2; JP2014517291A; US9067205B2; KR101963721B1; EP2709760B1

Abstract

本发明公开了用于样品处理装置上阀调的系统和方法。所述系统能够包括阀室（134、234）、处理室（150、250）和位于所述阀室和所述处理室之间的阀隔膜（132、232）。所述系统还能够包括与所述阀室的入口流体连通的流体通路（128、228），其中所述流体通路设置成当阀隔膜处于闭式构造时阻止液体进入所述阀室并且聚集在所述阀隔膜附近。所述方法可以包括转动所述样品处理装置以在所述液体上施加不足以使所述液体移入所述阀室内的第一力；在所述阀隔膜中形成开口；以及转动所述样品处理装置以将第二力施加在所述液体上，以使所述液体移入所述阀室内。

Description

用于样品处理装置上阀调的系统和方法

技术领域

本发明整体上涉及用阀控制微流体样品处理装置上的流体流动。

背景技术

光学圆盘系统可以用于执行各种生物、化学、或生物化学测定，例如基于基因的测定或者免疫测定。在此类系统中，可以将具有多个室的可转动圆盘用作保存和处理流体样品（例如，血液、血浆、血清、尿液或其他流体）的介质。一个圆盘的多个室可以允许同时处理一份样品的多个部分、或者多份样品的多个部分，从而降低处理多份样品、或者一份样品多个部分的时间和成本。

发明内容

可以在样品处理装置上执行的一些测定可能要求各种流体（如，样品、试剂等等）应在指定时间从样品处理装置的一个位置移动至另一个位置。本发明整体上涉及样品处理装置上的板载阀调机构，所述样品处理装置可以用来将流体（如，样品和/或试剂培养基）在所需时间从一个流体结构输送到另一个流体结构。可以通过使用阀来实现这种时序。然而，可能重要的是，阀的可靠性应当非常高，以确保完整的和精确定时的流体转移。通过利用“板载”阀调机构有效和按时地输送流体，用户不必手动地监测过程并且在适当的时间添加材料。相反，用户可以将流体输送到样品处理装置上的一个位置（如，“输入室”）并且样品处理装置可以自动化，以便在所需时间有效地移动所需流体至所需位置。

本发明的一些方面提供了样品处理装置上的阀调机构。阀调结构可以包括阀室和处理室，所述处理室布置成与阀室的出口流体连通。阀调结构还可以包括位于阀室与处理室之间的阀隔膜。阀隔膜可以包括其中阀室与处理室不流体连通的闭式构造以及其中阀室与处理室流体连通的开式构造。阀调结构还可以包括与阀室的入口流体连通的流体通路，其中流体通路设置成当阀隔膜处于闭式构造时阻止液体进入阀室并且聚集在阀隔膜附近。

本发明的一些方面提供了在样品处理装置上的阀调方法。所述方法可以包括提供设置成围绕回转轴转动的样品处理装置。样品处理装置可以包括阀室、布置成与阀室的出口流体连通的处理室、以及位于阀室和处理室之间的阀隔膜。样品处理装置还可以包括与阀室的入口流体连通的流体通路，所述流体通路设置成阻止液体进入阀室并且聚集在阀隔膜附近。样品处理装置还可以包括与流体通路的入口流体连通的输入室。所述方法还可以包括将液体置于在样品处理装置的输入室中并且围绕回转轴来转动样品处理装置以将第一力施加在液体上，从而液体被阻止进入阀室并且聚集在阀隔膜附近。所述方法还可以包括在阀隔膜中形成开口并且当在阀隔膜中形成开口之后围绕回转轴来转动样品处理装置以将大于第一力的第二力施加在液体上，从而液体穿过流体通路移动入阀室内并且穿过阀隔膜中的开口向处理室移动。

通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的样品处理阵列的示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的样品处理装置的顶部透视图。

图3为图2的样品处理装置的底部透视图。

图4为图2-3的样品处理装置的顶部平面图。

图5为图2-4的样品处理装置的底部平面图。

图6为图2-5的样品处理装置的一部分的放大顶部平面图。

图7为图6所示的样品处理装置的部分的放大底部平面图。

图8为图2-7的样品处理装置沿图7的线8-8截取的截面侧视图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用时不受限于下文描述中提及或以下附图中所示的结构细节和组件布置。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实践或实施。另外还应理解，本文中所用的用语和术语其目在于说明，并且不应认为限制性的。本文中所用的“包括”、“包含”或“具有”以及它们的变体意在涵盖其后所列举的项目及其等同项目以及附加项目。除非另外说明或限定，否则术语“连接”和“耦接”及其变型以广义方式使用并且涵盖直接和间接连接和耦接。应当理解，可以采用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑改变而不脱离本发明范围。此外，诸如“顶部”、“底部”等术语仅用于描述彼此相对的部件，但绝非意在描述装置的具体取向，用于表明或暗示装置的必需或所要求的取向，或规定本文描述的发明在应用时应如何使用、安装、陈列或设置。

本发明整体上涉及微流体样品处理装置上的阀调机构和方法。具体地讲，本发明涉及可以用来将流体在所需时间从一个位置有效地输送到另一个位置的“板载”阀调机构。板载阀调机构允许在（例如）样品和/或试剂培养基的样品处理期间的自动流体移动。本发明的阀调机构通常包括与隔膜（或“相变型”）阀串联的毛细管阀。毛细管阀可以位于隔膜阀的上游，以便在打开阀隔膜之前阻止流体（如，通过毛细管力）聚集在阀隔膜附近。通过一起使用两种类型的阀调机构，可以提高样品处理装置上阀调作用的可靠性和/或有效性，如下文所述。

在本发明的一些实施例中（例如，如下文参照图2-8的样品处理装置200描述），目的样品（如，原始样品，例如，原始患者样品、原始环境样品等等）可以独立于各种试剂或培养基来加载，所述试剂或培养基将用于处理样品以便进行特定的测定法。在一些实施例中，此类试剂可以作为一种单混合物或“主混合物”试剂（其包含目的测定法所需的全部试剂）添加。样品可以悬浮于稀释剂中或在其中制备，并且稀释剂可以包括用于目的测定法的试剂或者可以与之相同。为了简洁起见，样品和稀释剂将在本文中仅称作“样品”，并且与稀释剂混合的样品通常仍视为原始样品，因为还未进行显著的处理、测量、裂解等等。

样品可以包括固体、液体、半固体、凝胶状材料、以及它们的组合，例如液体中的粒子悬浮液。在一些实施例中，样品可以是含水液体。

短语“原始样品”通常用来指在加载到样品处理装置上之前还未接受任何处理或加工、除此之外仅仅稀释于或悬浮于稀释剂中的样品。即，原始样品可以包括含细胞、碎片、抑制剂等等，并且在加载到样品处理装置上之前，先前未被裂解、洗涤、缓冲等等。原始样品还可以包括直接得自来源并且在没有操作的情况下从一个容器转移动至另一个容器的样品。原始样品还可以包括多种介质中的患者标本，所述介质包括（但不限于）运输介质、脑脊髓液、全血、血浆、血清等等。例如，得自患者的包含病毒颗粒的鼻拭子样品可以在用来于处理之前来悬浮和稳定所述颗粒的运输缓冲液或介质（其可以含有抗微生物剂）中转移和/或保存。具有悬浮颗粒的运输介质的一部分可以视为“样品”。随本发明的装置和系统一起使用并且在本文中论述的全部“样品”均可以是原始样品。

应当理解，尽管本发明的样品处理装置在本文中显示为具有圆形形状并且有时称作“圆盘”，但本发明样品处理装置的多种其他形状和构造也是可能的，并且本发明不限于圆形样品处理装置。因此，为了简明和简洁起见，术语“圆盘”在本文中经常用来代替“样品处理装置”，但此术语并不意在是限制的。

本发明的样品处理装置可以用于涉及热处理（如，灵敏化学过程（例如，聚合酶链反应(PCR)扩增、转录介导扩增(TMA)、基于核酸序列的扩增(NASBA)、连接酶链式反应(LCR)、自持式序列复制、酶动力学研究、均相配体结合测定、免疫测定（例如，酶联免疫吸附测定(ELISA)）、以及需要精确热控制和/或快速热变化的更复杂的生物化学过程或其他过程））的方法中。

可以适于与本发明结合使用的合适构造技术或材料的一些例子可以在（如）下述美国专利中描述：名称作“ENHANCED SAMPLEPROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS”（改善的样品处理装置系统和方法）的共同转让的美国专利No.6,734,401、No.6987253、No.7435933、No.7164107、No.7,435,933（Bedingham等人）；名称作“MULTI-FORMAT SAMPLE PROCESSING DEVICES”（多形式样品处理装置）的美国专利No.6,720,187（Bedingham等人）；名称作“MULTI-FORMAT SAMPLE PROCESSING DEVICES ANDSYSTEMS”（多形式样品处理装置和系统）的美国专利公开No.2004/0179974（Bedingham等人）；名称作“MODULAR SYSTEMS ANDMETHODS FOR USING SAMPLE PROCESSING DEVICES”（使用样品处理装置的模块化系统和方法）的美国专利No.6,889,468（Bedingham等人）；名称作“SYSTEMS FOR USING SAMPLEPROCESSING DEVICES”（使用样品处理装置的方法）的美国专利No.7,569,186（Bedingham等人）；名称作“THERMAL STRUCTURE FORSAMPLE PROCESSING SYSTEM”（用于样品处理系统的热结构）的美国专利公开No.2009/0263280（Bedingham等人）；名称作“VARIABLEVALVE APPARATUS AND METHOD”（可变阀设备和方法）的美国专利No.7,322,254和美国专利公开No.2010/0167304（Bedingham等人）；名称作“SAMPLE MIXING ON A MICROFLUIDIC DEVICE”（在微流体装置上混合的样品）的美国专利No.7,837,947和美国专利公开No.2011/0027904（Bedingham等人）；名称作“METHODS AND DEVICESFOR REMOVAL OF ORGANIC MOLECULES FROM BIOLOGICALMIXTURES USING ANION EXCHANGE”（利用阴离子交换从生物混合物移除有机分子的方法和装置）的美国专利No.7,192,560和No.7,871,827以及美国专利公开No.2007/0160504（Parthasarathy等人）；名称作“METHODS FOR NUCLEIC ACID ISOLATION AND KITSUSING A MICROFLUIDIC DEVICE AND CONCENTRATION STEP”（用于核酸分离的方法以及使用微流体装置和浓缩步骤的套件）的美国专利公开No.2005/0142663（Parthasarathy等人）；名称作“SAMPLEPROCESSING DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS”（样品处理装置压缩系统和方法）的美国专利No.7,754,474和美国专利公开No.2010/0240124（Aysta等人）；名称作“COMPLIANTMICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSING DISKS”（顺应性微流体样品处理圆盘）的美国专利No.7,763,210和美国专利公开No.2010/0266456（Bedingham等人）；名称作“MODULAR SAMPLE PROCESSINGAPPARATUS KITS AND MODULES”（模块化样品处理设备套件和模块）的美国专利No.7,323,660和No.7,767,937（Bedingham等人）；名称作“MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVINGFIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO ACOMMON DETECTOR”（具有将多个光学模块耦接到通用检测器的光纤束的多路复用荧光检测装置）的美国专利No.7,709,249（Bedingham等人）；名称作“MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICEHAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES”（具有可拆除光学模块的多路复用荧光检测装置）的美国专利No.7,507,575（Bedingham等人）；名称作“VALVE CONTROL SYSTEM FOR A ROTATINGMULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE”（用于转动式多路复用荧光检测装置的阀控制系统）的美国专利No.7,527,763和No.7,867,767（Bedingham等人）；名称作“HEATING ELEMENT FOR AROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE”（用于转动式多路复用荧光检测装置的加热元件）的美国专利公开No.2007/0009382（Bedingham等人）；名称作“METHODS FOR NUCLEICAMPLIFICATION”（用于核扩增的方法）的美国专利公开No.2010/0129878（Parthasarathy等人）；名称作“THERMAL TRANSFERMETHODS AND STRUCTURES FOR MICROFLUIDIC SYSTEMS”（用于微流体系统的热转移方法和结构）的美国专利公开No.2008/0149190（Bedingham等人）；名称作“ENHANCED SAMPLE PROCESSINGDEVICES,SYSTEMS AND METHODS”（改善的样品处理装置、系统和方法）的美国专利公开No.2008/0152546（Bedingham等人）；2009年11月13日提交的名称作“ANNULAR COMPRESSION SYSTEMSAND METHODS FOR SAMPLE PROCESSING DEVICES”（用于样品处理装置的环状压缩系统和方法）的美国专利公开No.2011/0117607（Bedingham等人）；2009年11月13日提交的名称作“SYSTEMS ANDMETHODS FOR PROCESSING SAMPLE PROCESSING DEVICES”（用于处理样品处理装置的系统和方法）的美国专利公开No.2011/0117656（Robole等人）；2000年10月2日提交的名称作“SAMPLEPROCESSING DEVICES,SYSTEMS AND METHODS”（样品处理装置、系统和方法）的美国临时专利申请No.60/237,151（Bedingham等人）；2009年11月13日提交的名称作“SAMPLE PROCESSING DISCCOVER”（样品处理圆盘盖）的美国专利No.D638550和No.D638951（Bedingham等人）；2011年2月4日提交的名称作“SAMPLEPROCESSING DISC COVER”（样品处理圆盘盖）的美国专利申请No.29/384,821（Bedingham等人）；以及名称作“ROTATABLE SAMPLEPROCESSING DISK”（转动式样品处理圆盘）的美国专利No.D564667（Bedingham等人）。这些公开的全部内容以引用方式全文并入本文。

其他可能的装置构造可见于（如）下述美国专利中：名称作“CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES”（样品处理装置的离心填充）的美国专利No.6,627,159（Bedingham等人）；名称作“SAMPLE PROCESSING DEVICES”（样品处理装置）的美国专利No.7,026,168、No.7,855,083和No.7,678,334以及美国专利公开No.2006/0228811和No.2011/0053785（Bedingham等人）；名称作“SAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERS”（样品处理装置和载体）的美国专利No.6,814,935和No.7,445,752（Harms等人）；以及名称作“SAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERS”（样品处理装置和载体）的美国专利No.7,595,200（Bedingham等人）。这些公开的全部内容以引用方式全文并入本文。

图1示出了可以存在于本发明的样品处理装置上的一个处理阵列100的示意图。处理阵列100通常将相对于样品处理装置的中心101或者样品处理装置可以为绕其转动的回转轴A-A是径向取向的，所述回转轴A-A延伸入和延伸离开图1的纸平面。即，当转动样品处理装置时，处理阵列允许样品材料以径向向外的方向（即，远离中心101，朝向图1的底部）移动，以限定下游移动方向。当转动样品处理装置以限定上游移动方向时，可以存在于微流体结构中的其他较低密度流体（如，气体）通常将由较高密度流体（如，液体）替换并且通常将沿着径向向内方向（即，靠近中心101，朝向图1的顶部）移动。

如图1所示，处理阵列100可以包括与处理（或检测）室150流体连通的输入室115。处理阵列100可以包括输入孔或端110，所述输入孔或端110通入输入室115内并且可以将材料经所述输入孔或端110加载到处理阵列100内。输入孔110可以允许将原始、未处理的样品加载到处理阵列100内以进行分析并且且不要求显著的或任何预处理、稀释、测量、混合等等。在一些实施例中，可以在没有精确测量或处理的情况下添加样品和/或试剂。

将样品、试剂、或其他材料经输入孔110加载到处理阵列内之后，可以盖住、塞住、堵塞、或者换句话讲封闭或密封输入孔110，从而其后处理阵列100相对于环境为封闭并且是“不通气的”，这将在下文更详细地描述。在一些实施例中，输入室115或其一部分可以称作“第一室”或“第一处理室”，并且处理室150可以称作“第二室”或“第二处理室”。

在一些实施例中，输入室115可以包括一个或多个挡板、壁或其他合适的流体引导结构，所述挡板、壁或其他合适的流体引导结构布置成将输入室115划分成多种储器，例如计量储器和废物储器。下文中将参照图2-8的样品处理装置200描述此类附加特征。此类板载计量结构的各种特征和细节可以见于2011年5月18日提交的待决美国专利申请No.61/487,672和2011年5月25日提交的待决美国专利申请No.61/490,014中，所述文献的每一篇以引用方式全文并入本文。

输入室115可以包括朝向中心101和回转轴A-A定位的第一末端122以及远离中心101和回转轴A-A定位的第二末端124（即，第一末端122的径向向外侧），从而当转动样品处理装置时，迫使样品移向输入室115的第二末端124。

输入室115的第二末端124可以至少部分地由基部123来限定。如图所示，基部123可以包括形成于其中的开口或流体通路128，所述开口或流体通路128可以设置成形成毛细管阀130的至少一部分。因此，流体通路128的横截面积可以相对于输入室115（或保留在输入室115内的流体的体积）足够小，从而流体因毛细管力而被阻止流入流体通路128。因此，在一些实施例中，流体通路128可以称作“收缩部”或“收缩通道”。

在一些实施例中，可以控制流体通路128的横截面积相对于输入室115（或其一部分，例如输入室115）的体积的纵横比，以至少部分地确保流体将不流入流体通路128直至需要时，例如，对于具有给定表面张力的流体。

例如，在一些实施例中，流体通路的横截面积(A_p)（如，输入室115的基部123处的流体通路128的入口的横截面积）相对于储器（流体可从其移动至流体通路128内）（如，输入室115或其一部分）的体积(V)的比率（即，A_p：V）可以范围从约1：25至约1：500，在一些实施例中，可以范围从约1：50至约1：300，并且在一些实施例中，可以范围从约1：100至约1：200。换句话讲，在一些实施例中，A_p/V的比率可以是至少约0.01，在一些实施例中，是至少约0.02，并且在一些实施例中，是至少约0.04。在一些实施例中，A_p/V的比率可以不大于约0.005，在一些实施例中，不大于约0.003，并且在一些实施例中，不大于约0.002。换句话讲，在一些实施例中，V/A_p的比率，或者V与A_p之比，可以是至少约25（即，25比1），在一些实施例中，至少约50（即，约50比1），并且在一些实施例中，至少约100（即，约100比1）。在一些实施例中，V/A_p的比率，或者V与A_p之比，可以不大于约500（即约500比1），在一些实施例中，不大于约300（即约300比1），并且在一些实施例中，不大于约200（即约200比1）。

在一些实施例中，可以通过在流体通路128中使用各种尺寸实现这些比率。例如，在一些实施例中，流体通路128的横向尺寸（如，垂直于其沿来自中心101的半径的长度的尺寸，例如，直径、宽度、深度、厚度等等）可以不大于约0.5mm，在一些实施例中，不大于约0.25mm，并且在一些实施例中，不大于约0.1mm。在一些实施例中，流体通路128的横截面积A_p可以不大于约0.1mm²，在一些实施例中，不大于约0.075mm²，并且在一些实施例中，不大于约0.5mm²。在一些实施例中，流体通路128的长度可以是至少约0.1mm，在一些实施例中，是至少约0.5mm，并且在一些实施例中，是至少约1mm。在一些实施例中，流体通路128的长度可以不大于约0.5mm，在一些实施例中，不大于约0.25mm，并且在一些实施例中，不大于约0.1mm。在一些实施例中，例如，流体通路128可以具有约0.25mm的宽度和约0.25mm的深度（即，约0.0625mm²的横截面积）以及约0.25mm的长度。

毛细管阀130可以设置为与输入室115的第二末端124流体连通，从而流体通路128相对于回转轴A-A定位在输入室115的径向外侧。毛细管阀130设置成阻止流体（即，液体）从输入室115移入流体通路128内，这取决于如下因素中的至少一者：流体通路128的尺寸、限定输入室115和/或流体通路128的表面的表面能、流体的表面张力、施加在流体上的力、和可存在的回压（如，因形成于下游的气阻产生，如下文所述）、以及它们的组合。因此，流体通路128（如，收缩部）的构造（如，尺寸）可以设置成阻止流体进入阀室134，直至施加在流体上的力（如，通过围绕回转轴A-A转动处理阵列100）、流体的表面张力和/或流体通路128的表面能足以使流体移入和/或穿过流体通路128。

如图1所示，毛细管阀130可以布置为与隔膜阀132串联，从而毛细管阀130位于隔膜阀132的径向内侧并且与隔膜阀132的入口流体连通。隔膜阀132可以包括阀室134和阀隔膜136。在转动平台上的给定取向（如，基本上水平的取向）上，离心力可以通过毛细管力平衡及偏移以控制流体流。隔膜阀132（有时也称作“相变型阀”）可以感知热源（如，电磁能源），所述热源可以引起阀隔膜136熔融以打开穿过阀隔膜136的通道。

隔膜136可以位于阀室134与处理阵列100中的一个或多个下游流体结构（例如，处理室150或者阀室134和处理室150之间的任何流体通路或室）之间。这样，处理室150可以与隔膜阀132的出口（即，阀室134）流体连通并且可以相对于回转轴A-A和中心101至少部分地定位在阀室134的径向外侧。下文中将参照图2-8的样品处理装置200来更详细地描述阀隔膜136的这种布置方式。尽管在一些实施例中，隔膜136可以直接布置在阀室134和处理室150之间，但在一些实施例中，多种流体结构（例如，各种通道或室）可以用来使阀室134和处理室150流体连接。此类流体结构由虚线示意性地示于图1中并且通常称作“分配通道”140。

隔膜136可以包括(i)闭式构造，其中隔膜136不可透过流体（并且具体地讲，液体）并且布置成将阀室134与任何下游流体结构流体隔离；和(ii)开式构造，其中隔膜136可透过流体（具体地讲，液体）（如，包括一个或多个开口，所述开口的尺寸设定成促使样品从中流过）并且允许阀室134和任何下游流体结构之间的流体连通。即，阀隔膜136在完整时可以阻止流体（即，液体）在阀室134和任何下游流体结构之间移动。

阀隔膜136可以包括不可渗透性屏障或由不可渗透性屏障形成，所述不可渗透性屏障阻隔或吸收电磁能量，例如，在可见光、红外和/或紫外光谱内的电磁能量。如与本发明结合使用的，术语“电磁能量”（及其变体）意指能够在无物理接触情况下从源头输送至所需位置或材料的电磁能量（不考虑波长/频率）。电磁能量的非限制性例子包括激光能量、射频(RF)、微波辐射、光能（包括紫外到红外光谱）等。在一些实施例中，电磁能量可以限于落入紫外到红外辐射光谱（包括可见光谱）内的能量。下文中将参照图2-8的样品处理装置200来描述阀隔膜136的各种附加细节。

毛细管阀130在图1中示为与隔膜阀132串联，具体地讲，示为位于隔膜阀132的入口或上游末端的上游并且与其流体连通。当阀隔膜136处于闭式构造并且移动样品且允许在处理阵列100中形成压力时，毛细管阀130和隔膜阀132的这种构造可以产生气阻（即，在阀室134中）。这种构造还可允许用户控制何时容许流体（即，液体）进入阀室134并且聚集在阀隔膜136附近（如，通过控制施加在样品上的离心力（如，当样品的表面张力保持恒定时）；和/或通过控制样品的表面张力）。即，在打开隔膜阀132之前（即，当阀隔膜136处于闭式构造时），毛细管阀130可以阻止流体（即，液体）进入阀室134并且集中或聚集在阀隔膜136附近。

毛细管阀130和隔膜阀132可以一起或单独地称为处理阵列100的“阀”或“阀调结构”。即，处理阵列100的阀调结构通常在上文中描述为包括毛细管阀和隔膜阀；然而，应当理解，在一些实施例中，处理阵列100的阀或阀调结构可以单纯描述为包括流体通路128、阀室134和阀隔膜136。此外，在一些实施例中，流体通路128可以描述为形成输入室115的一部分，从而下游末端124包括设置成阻止流体进入阀室134（直至需要时）的流体通路128。

通过阻止流体（即，液体）聚集在阀隔膜136的一侧附近，可在无其他物质干扰的情况下打开阀隔膜136，即，从闭式构造改变成开式构造。例如，在一些实施例中，可以通过在阀隔膜136的一侧引入合适波长的电磁能量而在阀隔膜136中形成空隙，打开阀隔膜136。本发明人发现，在一些情况下，如果液体已已经聚集在阀隔膜136的对侧，则该液体可能因充当电磁能量的热阱而干扰空隙形成（如，熔融）过程，这样可能增加在阀隔膜136形成空隙所需的功率和/或时间。因此，通过阻止流体（即，液体）聚集在阀隔膜136的一侧，可以在阀隔膜136的第二侧不存在流体（如，液体（例如，样品或试剂））时通过在阀隔膜136的第一侧处引入电磁能量，打开阀隔膜136。如实例中所示，通过阻止流体（如，液体）聚集在阀隔膜136的背侧，可以在多种阀调条件（例如，激光功率（如，440、560、670、780和890毫瓦(mW)）、激光脉冲宽度或持续时间（如，1或2秒）和激光脉冲数（如，1个或2个脉冲））下可靠地打开隔膜阀132。

因此，当阀隔膜136处于其闭式构造时，（例如）通过在阀室134中产生气阻，毛细管阀130发挥了有效阻止流体（如，液体）聚集在阀隔膜136的一侧附近的作用。

在开口或空隙已经在阀隔膜136中形成之后，阀室134变得经阀隔膜136中的空隙与下游流体结构（例如，处理室150或者处理室150与阀隔膜136之间的任何分配通道140）流体连通。如上所述，在将材料装载到处理阵列100内之后，可以封闭、密封和/或塞住输入孔110。这样，处理阵列100可以在处理期间相对于环境为密封或是“不通气的”。

仅以举例的方式，当样品处理装置以第一速度（如，角速度，以转/分钟(RPM)来记录）围绕回转轴A-A转动时，将第一离心力施加在处理阵列100中的材料上。输入室115和流体通路128可以如下设置（如，就表面能、相对尺寸和横截面积等等而言），使得第一（离心）力不足以造成具有给定表面张力的样品被压入相对狭窄的流体通路128内。然而，当样品处理装置以第二速度（如，角速度，RPM）转动时，将第二（离心）力施加在处理阵列100中的材料上。输入室115和流体通路128可以如下设置，使得第二离心力足以造成具有给定表面张力的样品被压入流体通路128内。作为另外一种选择，可以将添加剂（如，表面活性剂）添加至样品以改变其表面张力，以便在需要时使得样品流入流体通路128内。

还可以通过以下方式至少部分地控制施加到材料上的第一和第二力：控制在其上存在处理阵列100的样品处理装置的转速和加速度曲线（如，角加速度，以周/平方秒或转/平方秒（转/秒²））。一些实施例可以包括：

(i)第一速度和第一加速度，所述第一速度和第一加速度可以用来计量样品处理装置上的一个或多个处理阵列100中的流体并且不足以造成流体移入该样品处理装置上的任何处理阵列100的流体通路128内；

(ii)第二速度和第一加速度，所述第二速度和第一加速度可以用来造成流体移入样品处理装置上的至少一个处理阵列100的流体通路128内（如，在处理阵列100中，其中下游隔膜阀132已经打开并且阀室134中的气阻已经释放，同时仍阻止流体移动入其中下游隔膜阀132还未打开的剩余处理阵列100的流体通路128内）；以及

(iii)第三速度和第二加速度，所述第三速度和第二加速度可以用来造成流体移入样品处理装置上的全部处理阵列100的流体通路128内。

在一些实施例中，第一速度可以不大于约1000rpm，在一些实施例中，不大于约975rpm，在一些实施例中，不大于约750rpm，并且在一些实施例中，不大于约525rpm。在一些实施例中，“第一速度”实际上可以包括两个分立速度–一个使材料移动入计量储器118内的速度，另一个随后通过填充计量储器118到溢出并且允许过量流体移入废物储器120内而对材料计量的速度。在一些实施例中，第一转移速度可以是约525rpm，并且第二剂量速度可以是约975rpm。这两个速度均可以在相同的加速度出现。

在一些实施例中，第一加速度可以不大于约75转/秒²，在一些实施例中，不大于约50转/秒²，在一些实施例中，不大于约30转/秒²，在一些实施例中，不大于约25转/秒²，并且在一些实施例中，不大于约20转/秒²。在一些实施例中，第一加速度可以是约24.4转/秒²。

在一些实施例中，第二速度可以不大于约2000rpm，在一些实施例中，不大于约1800rpm，在一些实施例中，不大于约1500rpm，并且在一些实施例中，不大于约1200rpm。

在一些实施例中，第二加速度可以是至少约150转/秒²，在一些实施例中，至少约200转/秒²，并且在一些实施例中，至少约250转/秒²。在一些实施例中，第二加速度可以是244转/秒²。

在一些实施例中，第三速度可以是至少约3000rpm，在一些实施例中，至少约3500rpm，在一些实施例中，至少约4000rpm，并且在一些实施例中，至少约4500rpm。然而，在一些实施例中，第三速可以与第二速度相同，只要速度曲线和加速度曲线足以克服各个流体通路128内的毛细管力。

如结合本发明所用，“不通气的处理阵列”或“不通气的分配系统”是其中通入内部流体结构的体积内的开口仅位于输入室115中的处理阵列。换句话讲，为了到达不通气的处理阵列内部的处理室150，将样品（和/或试剂）输送到输入室115并且随后将输入室115相对于环境进行密封。如图1所示，此类不通气的分配处理阵列可以包括用于将样品材料输送到处理室150（如，沿下游方向）的一个或多个专用通道（如，分配通道140）以及用于允许空气或另一种流体经独立于样品移动路径的路径离开处理室150的一个或多个专用通道。相比之下，通气的分配系统将在处理期间相对于环境是开放的并且还将可能包括沿分配系统在一个或多个位置内（例如，靠近处理室150）布置的通气孔。如上所述，不通气的分配系统阻止在环境和处理阵列100的内部之间的污染（如，来自处理阵列100的渗漏、或者从环境或用户将污染物引入到处理阵列100内），并且还阻止一个样品处理装置上的多份样品或处理阵列100之间的交叉污染。

如图1所示，为了有利于处理期间处理阵列100中的流体流动，处理阵列100可以包括一个或多个平衡通道155，所述平衡通道155布置成使得处理阵列100的下游或径向向外部分（如，处理室150）与位于处理室150的上游或径向内侧的一个或多个流体结构（如，输入室115的至少一部分）流体连接。

平衡通道155为附加通道，所述附加通道允许流体（如，气体（例如捕集的空气））从流体结构的否则气阻的下游部分向上游移动，以有利于其他流体（如，样品材料、液体等等）向下游移入处理阵列100的这些否则气阻的区域内。此类平衡通道155可以允许处理阵列100的流体结构在样品处理期间（即，在流体移动期间）保持相对环境是不通气或封闭的。因此，在一些实施例中，平衡通道155可以称作“内部通气道”或“通气通道”，并且释放所捕集的流体以有利于材料移动的过程可以称作“内部通气”。如下文相对于图2-8的样品处理装置200更详细所述，在一些实施例中，平衡通道155可以由一系列通道或其他流体结构（空气可以经这些结构连续移动以逸出处理室150）形成。由此，平衡通道155在图1中示意性地示为虚线。

样品（或试剂）从输入室115到处理室150的流动可以限定第一移动方向，并且平衡通道155可以限定不同于第一方向的第二移动方向。具体地讲，第二方向与第一方向相反或基本上相反。当通过力（如，离心力）使样品（或试剂）移动至处理室150时，第一方向可以沿着力的方向大体取向，并且第二方向可以与力的方向相反大体取向。

当阀隔膜136变成开式构造时（如，通过在隔膜136处发射电磁能量），阀室134中的气阻可以释放，原因至少部分地在于平衡通道155连接返回输入室115的隔膜136的下游侧。气阻的释放可以允许流体（如，液体）流入流体通路128、阀室134、并且流动至处理室150。在一些实施例中，当处理阵列100中的通道和室具有疏水性或者通常由疏水性表面限定时（具体地讲，相对于含水样品和/或试剂而言），可以有利于这种现象。

在一些实施例中，可以通过测量目的液体小滴与目的表面之间的接触角确定材料表面的疏水性。在这种情况下，可以在各种样品和/或试剂材料和将用于形成样品处理装置的将会接触样品和/或试剂的至少一些表面的材料之间进行此类测量。在一些实施例中，样品和/或试剂材料可以是含水液体（如，悬浮液等等）。在一些实施例中，在本发明样品和/或试剂和形成处理阵列100的至少一部分的基底材料之间的接触角可以是至少约70°，在一些实施例中，是至少约75°，在一些实施例中，是至少约80°，在一些实施例中，是至少约90°，在一些实施例中，至少约95°，并且在一些实施例中，是至少约99°。

在一些实施例中，当已经在流体上施加足够力时（如，当已经实现流体上的阈值力时（如，当处理阵列100围绕回转轴A-A的转动已超过阈值加速度或转动加速度时）），流体可以流入流体通路128内。在流体已已经克服毛细管阀130中的毛细管力之后，流体可以穿过开口阀隔膜136流动至下游流体结构（如，处理室150）。

如在整个本发明中所述，正在穿过处理阵列100移动的样品和/或试剂材料的表面张力可以影响为移动该材料至流体通路128内并且克服毛细管力所需的力的量。一般来讲，正在穿过处理阵列100移动的材料的表面张力越低，则需要在材料上施加以便克服毛细管力的力越低。在一些实施例中，样品和/或试剂材料的表面张力可以是至少约40mN/m，在一些实施例中，是至少约43mN/m，在一些实施例中，是至少约45mN/m，在一些实施例中，是至少约50mN/m，在一些实施例中，是至少约54mN/m。在一些实施例中，表面张力可以不大于约80nM/m，在一些实施例中，不大于约75mN/m，在一些实施例中，不大于约72mN/m，在一些实施例中，不大于约70mN/m，并且在一些实施例中，不大于约60mN/m。

在一些实施例中，正在穿过处理阵列100移动的样品和/或试剂材料的密度可以是至少约1.00g/mL，在一些实施例中，是至少约1.02g/mL，在一些实施例中，是至少约1.04g/mL。在一些实施例中，该密度可以不大于约1.08g/mL，在一些实施例中，不大于约1.06g/mL，并且在一些实施例中，不大于约1.05g/mL。

在一些实施例中，正在穿过处理阵列100移动的样品和/或试剂材料的粘度可以是至少约1厘泊(nMs/m²)，在一些实施例中，是至少约1.5厘泊，并且在一些实施例中，是至少约1.75厘泊。在一些实施例中，该粘度可以不大于约2.5厘泊，在一些实施例中，不大于约2.25厘泊，并且在一些实施例中，不大于约2.00厘泊。在一些实施例中，该粘度可以是1.0019厘泊或2.089厘泊。

下表包括可以在本发明中作为样品稀释剂和/或试剂使用的含水介质的各种数据。一个例子是得自乔治亚州玛丽埃塔市Copan诊断公司(Copan Diagnostics,Murrietta,GA)的用于病毒、衣原体、支原体和脲原体的Copan通用运输介质(“UTM”)（3.0mL试管，产品编号330C，批号39P505）。这种UTM用作实例中的样品。另一个例子为得自加利福尼亚州赛普里斯市福克斯诊断公司(Focus Diagnostics,Cypress,CA)的试剂主混合物(“Reagent”)。下表中包括在25℃的水以及水中25%甘油的粘度和密度数据，因为本发明的一些样品和/或试剂材料可以具有范围从水的材料属性到水中25%甘油的材料属性（包括这两者）的材料属性。下表中的接触角量值是在黑色聚丙烯上测得的，所述黑色聚丙烯是通过将得自堪萨斯州威奇托弗林特山资源公司(Flint HillsResources,Wichita,Kansas)的产品No.P4G3Z-039聚丙烯（天然）与得自瑞士穆滕茨市科莱恩公司(Clariant Corporation,Muttenz,Switzerland)的Clariant着色剂UN0055P（深黑色（炭黑），3%LDR）在压机处混合来形成。这种黑色聚丙烯可以在一些实施例中用来形成本发明的样品处理装置的至少一部分（如，基底）。

培养基	接触角（度）	表面张力(mN/m)	粘度（厘泊）	密度(g/mL)
					UTM	99	54	--	1.02
Reagent	71	43	--	1.022
					25℃下的水	--	72	1.0019	1.00
水中的25%甘油	--	--	2.089	1.061

可以通过如下方式促进样品材料在包括不通气的处理阵列的样品处理装置内移动：在转动期间对该装置交替地加速和减速，实际上是使样品材料嗝涌穿过各个通道和室。可以利用至少两个加速/减速周期（即，初始加速、随后减速、第二轮加速和第二轮减速）实施转动。

在包括平衡通道（例如，平衡通道155）的处理阵列的实施例中可以不需要加速/减速周期。平衡通道155可以有助于防止空气或其他流体干扰样品材料流过流体结构。平衡通道155可以为排出的空气或其他流体离开处理室150提供路径，以便平衡分配系统内的压力，这可以最大程度地降低对于加速和/或加速以“嗝涌”分配系统的需要。然而，加速和/或加速技术仍可以用来进一步促进样品材料分配穿过不通气的分配系统。加速和/或减速技术也可以用于辅助流体在不规则表面（例如，由电磁能量诱导的阀调、不完善模制的通道/室等等形成的粗糙边缘）上面和/或周围移动。

如果加速和/减速是快速的，则可以是更有利的。在一些实施例中，转动可以仅按一个方向，即，在加载过程期间可以不需要逆转转动的方向。这种加载过程允许样品材料将系统的距离回转轴A-A比开口更远的部分中的空气排入系统内。

实际的加速和减速速率可以基于多个因素（例如，温度、装置的尺寸、样品材料距回转轴的距离、用于制备装置的材料、样品材料的特性（如，粘度）等等）变动。可用的加速/减速过程的一个例子是初始加速至约4000转/分(rpm)、随后在约1秒的时间内减速至约1000rpm，其中装置的转动速度在1000rpm和4000rpm之间以1秒间隔交替变化直至样品材料已经行进所需的距离。

可用加载过程的另一个例子可以包括以至少约20转/秒²的初始加速度加速至约500rpm的第一转动速度、随后以第一转动速度保持5秒、随后以至少约20转/秒²的第二加速度加速至约1000rpm的第二转动速度、随后以第二转动速度保持5秒。可用加载过程的另一个例子可以包括以至少约20转/秒²的初始加速度加速至约1800rpm的转动速度、随后以该转动速度保持10秒。

当处理室150接纳样品材料或其他材料时，可以排除处理室150内的空气或其他流体。平衡通道155可以为排出的空气或其他排出的流体提供路径以离开处理室150。平衡通道155可以通过如下方式辅助流体更更有效移动穿过处理阵列100：通过使得分配系统的一些通道专用于流体以一个方向（如，上游或下游方向）流动来平衡处理阵列100内的压力。在图1的处理阵列100中，材料（如，目的样品）通常相对中心101从输入室115经毛细管阀130和隔膜阀132向下游和径向向外流动，并且任选地经分配通道140流动至处理室150。其他流体（如，存在于处理室150中的气体）通常可以从处理室150经平衡通道155，向上游或径向向内（即，与样品移动的方向大体相反）流动至输入室115。

返回阀调结构，阀隔膜136的下游侧面向并且最终通入（如，当在阀隔膜136中形成开口或空隙之后）分配通道140，所述分配通道140使得阀室134（并且最终输入室115）与处理室150流体连接。

可以将力施加在材料上，以使其从输入室115（即，输入室115）经流体通路128移入阀室134内，经过阀隔膜136中的空隙，沿任选的分配通道140移动并且移入处理室150内。如上所述，这种力可以是离心力，所述离心力可以通过（例如）围绕回转轴A-A转动位于其上的处理阵列100的样品处理装置射程，以便将材料从回转轴A-A径向向外移动（即，因为处理室150的至少一部分位于输入室115的径向外侧）。然而，这种力也可以通过压差（如，正压和/或负压）和/或重力建立。在适当的力下，样品可以行进穿过各个流体结构，以最终驻留在处理室150中。

本发明的一个示例性的样品处理装置或圆盘200示于图2-8中。样品处理装置200仅以举例的方式示为圆形形状。样品处理装置200可以包括中心201，并且样品处理装置200可以围绕延伸穿过样品处理装置200的中心201的回转轴B-B转动。样品处理装置200可以包括上文所述的图1处理阵列100的各种特征和部件，其中相似的编号通常表示相似部件。因此，上文所述的处理阵列100的任何细节、特征、或其特征的可供选择的形式均可以扩展至样品处理装置200的特征。样品处理装置200的附加细节和特征可以见于2011年5月18日提交的待决美国外观设计专利申请No.29/392,223中，该外观设计专利申请的全部内容以引用方式全文并入本文。

样品处理装置200可以是多层复合结构，所述多层复合结构由基底或主体202、与基底202的顶部表面206连接的一个或多个第一层204、以及与基底202的底部表面209连接的一个或多个第二层208形成。如图8所示，基底202包括在顶部表面206中具有三个阶梯或层次213的阶梯状构造。因此，设计成在样品处理装置200的每个阶梯213中容纳一定体积材料（如，样品）的流体结构（如，室）可以至少部分地由基底202、第一层204和第二层208限定。此外，由于包括三个阶梯213的阶梯状构型，样品处理装置200可以包括三个分别用于样品处理装置200的每个阶梯213的第一层204。流体结构和阶梯状构型的这种排列方式仅以举例的方式示出，并且本发明并意受这种设计限制。

基底202可以由多种材料形成，所述材料包括（但不限于）聚合物、玻璃、硅、石英、陶瓷、或它们的组合。在其中基底202为聚合物的实施例中，可以通过相对简易的方法（例如，模塑）形成基底202。尽管基底202示为均一的、一体式集成主体，但作为另外一种选择，它可以作为（例如由相同或不同材料的多个层形成）的非均一主体提供。对于其中基底202将直接接触于样品材料的那些样品处理装置200而言，基底202可以由与样品材料不反应的一种或多种材料形成。可以用于多个不同生物分析应用中的基底的一些合适聚合物材料的例子包括（但不限于）聚碳酸酯、聚丙烯（如，等规聚丙烯）、聚乙烯、聚酯等、或它们的组合。这些聚合物通常显示可以用于限定流体结构的疏水性表面，如下文所述。聚丙烯通常比其他聚合物材料中的一些（例如，聚碳酸酯或PMMA）更为疏水；然而，列出的全部聚合物材料通常均比基于二氧化硅的微电子机械系统(MEMS)更为疏水。

如图3和图5所示，样品处理装置200可以包括贯通基底202或其他结构（如，反射性接片等）所形成的狭槽275以用于（例如）相对电磁能量源、光学模块等等来寻的和定位样品处理装置200。这种寻的可以用于各种阀调方法、以及其他测定或检测方法中，包括用于确定选定体积的材料是否存在于处理室250中的方法。用于处理样品处理装置的此类系统和方法描述于2011年5月18日提交的待决美国专利申请No.61/487,618中，该专利申请以引用方式全文并入本文。

样品处理装置200包括多个处理或检测室250，所述处理或检测室250中的每一个均限定用于容纳样品以及将随样品一起热处理（如，循环）的任何其他材料的体积。如结合本发明所用，“热处理”（及其变体）意指控制（如，保持、升高、或降低）样品材料的温度以获得所需反应。作为热处理的一种形式，“热循环”（及其变体）是指在两个或更多个温度设定点之间连续地改变样品材料的温度以获得所需反应。热循环可涉及（如）低温和高温之间的循环，低温、高温和至少一个中间温度之间的循环等等。

图示的装置200包括八个检测室250（每个盘道203使用一个检测室），但应当理解，在结合根据本发明制备的装置时所提供的检测室250的精确数目可以根据需要多于或少于八个。

在所示装置200中的处理室250呈室的形式，但本发明装置中的处理室可以按毛细管、通路、通道、凹槽、或任何其他适当限定体积的形式提供。

在一些实施例中，样品处理装置200的基底202、第一层204和第二层208可以足够的强度附接或粘合在一起，以抵抗（如）当处理室250中的组分在热处理期间快速受热时可能在该处理室内形成的膨胀力。如果装置200将用于热循环过程（如，PCR扩增），则组件之间粘合的稳固性可能尤其重要。此类热循环中涉及的反复加热和冷却可能对样品处理装置200的侧面之间的粘合提出更加严格的要求。由组件之间更稳固的粘合所解决的另一个可能问题是用于制备组件的不同材料的热膨胀系数的任何差异。

第一层204可以由透明、不透明、或半透明的膜或箔（例如，经粘合剂涂覆的聚酯、聚丙烯、或金属箔、或它们的组合）形成，从而样品处理装置200的基础结构是可见的。第二层208可以是透明的或不透明的，但通常由导热金属（如，金属箔）或其他适当导热的材料形成，以将热或冷通过传导从与样品处理装置200物理连接（和/或样品处理装置200经推压与之接触）的台板和/或热结构（如，连接到或形成转动平台25的一部分）传递至样品处理装置200并且具体地传递至检测室250（需要时）。

第一和第二层204和208可以与任何所需的钝化层、粘合剂层、其他合适层、或它们的组合组合使用，如在美国专利No.6,734,401以及美国专利申请公开No.2008/0314895和No.2008/0152546中所述。此外，可以使用任何所需的技术（包括（但不限于）粘合剂、焊接（化学、热和/或声波）等等）或者技术的组合，将第一和第二层204和208连接到基底202，如在美国专利No.6,734,401以及美国专利申请公开No.2008/0314895和No.2008/0152546中所述。

仅以举例的方式，样品处理装置200显示为包括八个不同的盘道、楔、部分、或区段203，其中每个盘道203与另一个盘道203处于流体隔离，从而可以在样品处理装置200上同时或在不同时间（如，连续地）处理八份不同的样品。为了抑制盘道203之间的交叉污染，每个盘道可以在使用之前以及在使用期间（例如，已经将原始样品加载到样品处理装置200的给定盘道203内之后）均与环境处于流体隔离。例如，如图2所示，在一些实施例中，样品处理装置200可以包括用前层205（如，包括压敏粘合剂的膜、箔等等）以作为最内部第一层204，所述最内部第一层204可以在使用之前与样品处理装置200的顶部表面206的至少一部分粘附并且可以在使用给定盘道203之前选择性地从这个特定盘道移除（如，通过剥离）。

如图2所示，在一些实施例中，用前层205可以包括折叠部、穿孔、或刻划线212以有利于在根据需要选择性暴露样品处理装置200的一个或多个盘道203时每次仅移除用前层205的一部分。此外，在一些实施例中，如图2所示，用前层205可以包括一个或多个接片（如，每个盘道203具有一个接片）以有利于抓住用前层205的边缘以便移除。在一些实施例中，可以将样品处理装置200和/或用前层205在每个盘道203附近编号，以将盘道203彼此清晰地区分开。如通过图2中的例子所示，用前层205已从样品处理装置200的盘道号1-3处移除，但未从盘道号4-8处移除。当用前层205已从样品处理装置200移除时，显露出命名为“SAMPLE”的第一输入孔210和命名为“R”的第二输入孔260。

此外，为了进一步抑制盘道203之间、盘道203的试剂材料处理部分与盘道203的样品材料处理部分之间和/或环境与样品处理装置200的内部之间的交叉污染，可以（例如）利用示于图2中的塞207，塞住或堵塞第一和第二输入孔210和260中的一者或两者。多种材料、形状和构造可以用于塞住输入孔210和260，并且塞207仅以举例的方式显示为联合塞，所述联合塞可以利用单指压力插入第一输入孔210和第二输入孔260内。作为另外一种选择，在一些实施例中，用前层205也可充当密封层或包覆层并且可以在样品和/或试剂已载入盘道203内之后重新施加至这个特定盘道203的顶部表面206以相对环境来重新密封盘道203。在此类实施例中，在层205已经重新施用至相应盘道203的顶部表面206之后，用前层205的每个部分的接片可以从层205的剩余部分处移除（如，沿着穿孔撕掉）。接片的移可以抑制可能在接片和任何处理步骤（例如，阀调、圆盘转动等等）之间出现的任何干扰。此外，在此类实施例中，用前层205可以仅向后剥离足以暴露第一和第二输入孔210和260并且随后向后下方放置在顶部表面206上，从而用前层205从不从顶部表面206完全移除。例如，在一些实施例中，在用前层205的相邻部分之间的穿孔或刻划线212可以终止在可充当撕裂阻挡件的通孔处。这种通孔可以布置在用前层205的最内边缘的径向外侧，从而用前层205的每个部分的最内部分不需要从顶部表面206完全移除。

如图3、5和7所示，在图2-8的图示实施例中，样品处理装置200的每个盘道203包括盘道203的样品处理部分或处理侧211和盘道203的试剂处理部分或处理侧261，并且样品处理部分211和试剂处理部分261可以彼此处于流体隔离，直至（例如）通过打开一个或多个阀使得这两侧彼此流体连通，如下文所述。每个盘道203有时可以称作“分配系统”或“处理阵列”，或者在一些实施例中，盘道203的每侧211、261均可以称作“分配系统”或“处理阵列”并且可以总体上对应于图1的处理阵列100。然而，一般来讲，“处理阵列”指输入室、检测室、以及两者间的任何流体连接。

参照图3、5和7，第一输入孔210通入输入槽或室215内。类似的输入室265（第二输入孔260通入其内）位于盘道203的试剂处理侧261。独立的样品和试剂输入孔210和260、输入室215和265、以及每个盘道203的处理侧211和261允许将原始、未处理的样品加载到样品处理装置200上以进行分析，而无需显著的或任何预处理、稀释、测定、混合等等。这样，可以在未精确测量或处理的情况下添加样品和/或试剂。因此，样品处理装置200有时可以称作“适度复杂度”圆盘，因为可以在样品处理装置200上执行相对复杂的板载处理，无需大量或任何的预处理。首先将描述样品处理侧211。

如图所示，在一些实施例中，输入室215可以包括一个或多个挡板或壁216或者其他合适的流体引导结构，所述流体引导结构布置成将输入室215划分成至少计量部分、室、或储器218以及废物部分、室、或储器220。挡板216可以用于引导和/或容纳输入室215中的流体。

如图示的实施例中所示，可以将样品经输入孔210加载到样品处理装置200上的一个或多个盘道203内。当样品处理装置200围绕回转轴B-B转动时，样品将随后（如，由一个或多个挡板216）引导至计量储器218。计量储器218设置成保留或容纳选定体积的材料，任何多余材料被引导至废物储器220。在一些实施例中，输入室215或其一部分可以称作“第一室”或“第一处理室”，并且处理室250可以称作“第二室”或“第二处理室”。

如图7和图8所示，计量储器218包括朝向样品处理装置200的中心201和回转轴B-B布置的第一末端222、以及远离中心201和回转轴B-B布置的第二末端224（即，位于第一末端222的径向外侧），从而当样品处理装置200转动时，将样品向计量储器218的第二末端224推压。限定计量储器218的第二末端224的一个或多个挡板或壁216可以包括经排列以便限定选定体积的基部223和侧壁226（如，不完全侧壁；参见图7）。将侧壁226排列并成形以允许超过选定体积的任何体积溢出侧壁226并且流入废物储器220内。因此，废物储器220的至少一部分可以布置在计量储器218或输入室215的剩余部分的径向外侧，以有利于在径向外向力下将多余体积的材料移入废物储器220内并且阻止多余体积折返移入计量储器218内（如，当样品处理装置200围绕回转轴B-B转动时）。

换句话讲，继续参照图7，输入室215可以包括一个或多个第一挡板216A和一个或多个第二挡板216B，所述第一挡板216A布置成将材料从输入孔210向计量储器218引导，所述第二挡板216B布置成容纳选定体积的流体并且/或者将超过选定体积的流体引入废物储器220内。

如图所示，基部223可以包括形成于其中的开口或流体通路228，所述开口或流体通路228可设置成形成毛细管阀230的至少一部分。因此，流体通路228的横截面积可以相对于计量储器218（或保留在计量储器218内的流体的体积）足够小，从而流体因毛细管力被阻止流入流体通路228。因此，在一些实施例中，流体通路228可以称作“收缩部”或“收缩通道”。

在一些实施例中，计量储器218、废物储器220、挡板216（如，基部223、侧壁226、以及任选的一个或多个第一挡板216A）中的一者或多者和流体通路228（或毛细管阀230）可以一起称作“计量结构”，所述计量结构负责容纳（例如）可以在需要时输送至下游流体结构的选定体积的材料。

仅以举例的方式，当样品处理装置200以第一速度（如，角速度，RPM）围绕回转轴B-B转动时，将第一离心力施加在样品处理装置200中的材料上。计量储器218和流体通路228可以如下设置（如，就表面能、相对尺寸和横截面积等等而言），使得第一离心力不足以造成具有给定表面张力的样品被压入相对狭窄的流体通路228内。然而，当样品处理装置200以第二速度（如，角速度，RPM）转动时，将第二离心力施加在样品处理装置200中的材料上。计量储器218和流体通路228可以如下设置，使得第二离心力足以造成具有给定表面张力的样品被压入到流体通路228内。作为另外一种选择，可以将添加剂（如，表面活性剂）添加至样品，以改变其表面张力，以造成样品在需要时流入流体通路228内。在一些实施例中，可以通过控制样品处理装置200在不同处理阶段转动的加速度曲线和速度，至少部分地控制第一力和第二力。在上文中参照图1描述了此类速度和加速度的例子。

在一些实施例中，可以控制流体通路228的横截面积相对于输入室215（或其一部分，例如计量储器218）的体积的纵横比，以至少部分地确保流体将不流入流体通路228（直至需要时），例如，对于具有给定表面张力的流体。

例如，在一些实施例中，可以控制流体通路的横截面积(A_p)（如，计量储器218)的基部223处的流体通路228的入口的横截面积）相对于储器（流体可以从其移入流体通路228内）（如，输入室215或其一部分，例如计量储器218）的体积(V)的比率（即，A_p：V）。上文参照图1详述的各种比率中的任何一者以及它们的范围也可以用于样品处理装置200中。

如图3、5、7和8所示，毛细管阀230可以与计量储器218的第二末端224流体连通下存在，从而流体通路228相对于回转轴B-B布置在计量储器218的径向外侧。毛细管阀230设置成阻止流体（即，液体）从计量储器218进入流体通路228，这取决于如下因素中的至少一者：流体通路228的尺寸、限定计量储器218和/或流体通路228的表面的表面能、流体的表面张力、施加在流体上的力和可存在的回压（如，因形成于下游的气阻产生，如下文所述）、以及它们的组合。

如图示的实施例中所示，毛细管阀230可以排列成与隔膜阀232串联，从而毛细管阀230布置在隔膜阀232的径向内侧并且与隔膜阀232的入口流体连通。隔膜阀232可以包括阀室234和阀隔膜236。隔膜236可以位于阀室234与样品处理装置200中的一个或多个下游流体结构之间。隔膜236可以包括(i)闭式构造，其中隔膜236不可渗过流体（并且具体地讲，液体）并且布置成将阀室234与任何下游流体结构处于流体隔离；和(ii)开式构造，其中隔膜236可渗过流体（具体地讲，液体）（如，包括一个或多个开口，所述开口的尺寸设定成促使样品从中流过）并且允许在阀室234和任何下游流体结构之间的流体连通。即，阀隔膜236在完整时可以阻止流体（即，液体）在阀室234和任何下游流体结构之间的移动。

如上文参照图1的阀隔膜136所述，阀隔膜236可以包括不可渗透性屏障或由不可渗透性屏障形成，所述不可渗透屏不透过或吸收电磁能量。阀隔膜236或其一部分可不同于基底202（如，由与基底202所用材料不同的材料制成）。通过对于基底202和阀隔膜236使用不同的材料，可以选择每种材料以实现其所需特性。作为另外一种选择，阀隔膜236可以与基底202整合并且可以由与基底202相同的材料制成。例如，可以仅将阀隔膜236模制到基底202内。如果这样的话，则可将它涂布或浸渍以增强其吸收电磁能量的能力。

阀隔膜236可以由任何合适的材料制成，但如果隔膜236的材料形成空隙（即，当隔膜236打开时），而不产生可能干扰在样品处理装置200中发生的反应或过程的任何明显副产物、废物等等、则它可能是尤其有用的。可以用作阀隔膜236或其一部分的一类材料的一个例包括着色的取向聚合物膜，例如，用于制备市售罐衬里或袋子的膜。合适的膜可以是以商品名406230E得自康乃狄克州丹伯里市海姆隆股份有限公司(Himolene Incorporated,Danbury,Connecticut)的1.18密耳厚的黑色罐衬里。然而，在一些实施例中，隔膜236可以由与基底202本身相同的材料形成，但可以具有比基底202的其他部分更小的厚度。可以通过用于形成基底202的模具或工具控制隔膜厚度，从而隔膜足够薄，以便通过吸收来自电磁信号的能量而充分地打开。

在一些实施例中，阀隔膜236的横截面积可以是至少约1mm²，在一些实施例中，是至少约2mm²，并且在一些实施例中，是至少约5mm²。在一些实施例中，阀隔膜236的横截面积可以不大于约10mm²，在一些实施例中，不大于约8mm²，并且在一些实施例中，不大于约6mm²。

在一些实施例中，阀隔膜236的厚度可以是至少约0.1mm，在一些实施例中，是至少约0.25mm，并且在一些实施例中，是至少约0.4mm。在一些实施例中，阀隔膜236的厚度可以不大于约1mm，在一些实施例中，不大于约0.75mm，并且在一些实施例中，不大于约0.5mm。

在一些实施例中，阀隔膜236可以是大体圆形的，可以具有约1.5mm的直径（即，约5.3mm²的横截面积）和约0.4mm的厚度。

在一些实施例中，阀隔膜236可以包含下述材料，所述材料易于吸收选定波长的电磁能量并且将该能量转换成热，导致空隙在阀隔膜236中形成。吸收性材料可以包含于阀隔膜236或其一部分内（如，浸渍在形成隔膜的材料（树脂）中），或者涂布在其表面上。例如，如图6所示，阀隔膜236可以设置成用电磁能量从顶部（即，基底202的顶部表面206处）照射。因此，阀隔膜区域上的第一层204（参见图2）可以透过用来在阀隔膜236中形成空隙的选定波长或波长范围的电磁能量，并且阀隔膜236可以吸收这些波长。

在图2-8所示的实施例中，毛细管阀230显示为与隔膜阀232串联，具体地讲，显示为在隔膜阀232的入口或上游末端上游并且与其流体连通。如图所示，毛细管阀230布置在隔膜阀232的径向内侧。当阀隔膜236处于闭式构造并且移动样品且允许在样品处理装置200中形成压力时，毛细管阀230和隔膜阀232的这种构造可以产生气阻（即，在阀室234中）。这种构型还可允许用户控制何时容许流体（即，液体）进入阀室234并且聚集在阀隔膜236附近（如，通过控制样品处理装置200的转动速度（其影响施加到样品上的离心力）（如，当样品的表面张力保持恒定时）；和/或通过控制样品的表面张力）。即，在打开隔膜阀232之前（即，当阀隔膜236处于闭式构造时），毛细管阀230可以阻止流体（即，液体）进入阀室234并且集中或聚集在阀隔膜236附近。毛细管阀230和隔膜阀232可以一起或单独地称作样品处理装置200的“阀调结构”。

通过阻止流体（即，液体）聚集在阀隔膜236的一侧附近，可以在无其他物质干扰的情况下打开阀隔膜236，即，从闭式构造改变成开式构造。例如，在一些实施例中，可以通过以下方式打开阀隔膜236：通过在阀隔膜236的一侧处（如，样品处理装置200的顶部表面206处）引入合适波长的电磁能量，在阀隔膜236中形成空隙。如上所述，本发明人发现，在一些情况下，如果液体已经聚集在阀隔膜236的相对侧，则液体可以因充当电磁能量的热阱而干扰空隙形成（如，熔融）过程，这可能增加在阀隔膜236形成空隙所需的功率和/或时间。因此，通过阻止流体（即，液体）聚集在阀隔膜236的一侧，则可以在阀隔膜236的第二侧不存在流体（如，液体（例如，样品或试剂））时，通过在阀隔膜236的第一侧处引入电磁能量，打开阀隔膜236。

因此，毛细管阀230发挥以下作用：(i)有效形成计量储器218的封闭末端，从而选定体积的材料可以被计量并且输送至下游处理室250，以及(ii)当阀隔膜236处于其闭式构造时，（例如）通过在阀室234中产生气阻，有效地阻止流体（如，液体）聚集在阀隔膜236的一侧附近。

在一些实施例中，阀调结构可以包括相对于样品处理装置200的中心201基本上径向取向的纵向方向。在一些实施例中，阀隔膜236可以包括以纵向方向延伸的长度，所述长度大于可以在阀隔膜236中形成的一个或多个开口或空隙的尺寸，从而一个或多个开口可以根据需要沿阀隔膜236的长度形成。即，在一些实施例中，可以通过沿阀隔膜236的长度在选定的位置处形成开口，移出选定等份的样品。选定的等份体积可以基于开口之间的径向距离（如，相对于回转轴B-B测得）和开口之间的阀室234的横截面积来确定。这种“可变阀”的其他实施例和细节可以见于美国专利No.7,322,254和美国专利申请公开No.2010/0167304中。

在开口或空隙已经在阀隔膜236中形成之后，阀室234变得经阀隔膜236中的空隙与下游流体结构（例如，处理室250）流体连通。如上所述，在样品已经载入盘道203的样品处理侧211之后，可以封闭、密封和/或塞住第一输入孔210。这样，样品处理装置200可以在处理期间相对于环境是密封或“不通气的”。

如结合本发明所用，“不通气的处理阵列”或“不通气的分配系统”是其中通入内部流体结构的体积内的开口的分配系统（即，处理阵列或盘道203）仅位于样品的输入室215（或试剂的输入室265）中。换句话讲，为了抵达在不通气的处理阵列内部的处理室250，将样品（和/或试剂）材料输送到输入室215（或输入室265），并且随后将输入室215相对于环境密封。如图2-8所示，此种不通气的处理阵列可以包括将样品材料（如，以下游方向）输送到处理室250的一个或多个专用通道以及允许空气或另一种流体经独立路径而非样品移动的路径离开处理室250的一个或多个专用通道。相比之下，通气的分配系统将在处理期间相对于环境是开放的并且还将可能包括沿处理阵列在一个或多个位置（例如，靠近处理室250）中布置的通气孔。如上所述，不通气的处理阵列阻止在环境和样品处理装置200的内部之间的污染（如，来自样品处理装置200的渗漏、或者将污染物从环境或用户引入样品处理装置200内），并且还阻止在一个样品处理装置200上的多份样品或盘道203之间的交叉污染。

如图3、5和7中所示，为了有利于处理期间的样品处理装置200中的流体流动，盘道203可以包括一个或多个平衡通道255，所述平衡通道255布置成使得盘道203的下游或径向向外部分（如，处理室250）与处理室250上游或径向内侧的一个或多个流体结构（如，输入室215的至少一部分、试剂处理侧261的输入室265的至少一部分、或这两者）处于流体连接。

仅以举例的方式，如图6和图7中所示，图示的样品处理装置200的每个盘道203包括平衡通道255，所述平衡通道255布置成使得处理室250与盘道203的试剂处理侧261的试剂输入室265的上游或径向向内（即，相对于中心201）部分处于流体连接。平衡通道255为附加通道，所述附加通道允许流体（如，气体（例如捕集的空气））从流体结构的其他气阻下游部分向上游移动以有利于其他流体（如，样品材料、液体等等）向下游移动至样品处理装置200的这些其他气阻区域内。这种平衡通道255允许样品处理装置200上的流体结构在样品处理期间（即，样品处理装置200上的流体移动期间）相对于环境保持不通气或封闭。因此，在一些实施例中，平衡通道255可以称作“内部通气道”或“通气通道”，并且释放所捕集的流体以有利于材料移动的过程可以称作“内部通气”。

换句话讲，在一些实施例中，样品（或试剂）从输入室215（或试剂输入室265）至处理室250的流动可以限定第一移动方向，并且平衡通道255可以限定不同于第一方向的第二移动方向。具体地讲，第二方向与第一方向相反或基本上相反。当通过力（如，离心力）使样品（或试剂）移动至处理室250时，第一方向可以沿力的方向大体取向，并且第二方向可以与力的方向相反大体取向。

当将阀隔膜236变成开式构造时（如，通过在隔膜236处发射电磁能量），阀室234中的气阻可以至少部分地因平衡通道255而释放，所述平衡通道255将隔膜236的下游侧反向连接到输入室265。气阻的释放可允许流体（如，液体）流入流体通路228、流入阀室23、并且流至处理室250。在一些实施例中，当通道和室具有疏水性或者通常由疏水性表面限定时，可以有利于这种现象。即，在一些实施例中，至少部分地限定通道和室的基底202以及任何覆盖物或层204、205和208（或者其上涂布的粘合剂，例如，包含硅氧烷聚脲）可以由疏水性材料形成或者可以包含疏水性表面。在一些实施例中，当足够的力已在流体上施加时（如，当已经实现在流体上的阈值力时（如，当样品处理装置200围绕回转轴B-B的转动已超过阈值加速度或转动加速度时）），流体可以流入流体通路228内。在流体已经克服毛细管阀230中的毛细管力之后，流体可以穿过开口阀隔膜236流动至下游流体结构（如，处理室250）。

可以通过如下方式促进样品材料在包括不通气的分配系统的样品处理装置内部移动：在转动期间对该装置交替地加速和减速，实际上使样品材料嗝涌穿过各个通道和室。可以利用至少两个加速/减速周期（即，初始加速、随后减速、第二轮加速和第二轮减速）进行转动。参照图1所述的加载方法或加速/减速方案中的任何一者也可以用于图2-8的样品处理装置200中。

如图6和7中所示，平衡通道255可以由基底202的顶部表面206和/或底部表面209上的一系列通道、以及在顶部表面206和底部表面209之间延伸的一个或多个通路形成，这可以辅助穿越基底202的顶部表面206中的阶梯状部分。具体地讲，如图6中所示，图示的平衡通道255包括沿最外阶梯213的顶部表面206延伸的第一通道或部分256；从顶部表面206延伸到底部表面209以避免平衡通道255不得不穿越顶部表面206的阶梯状部分的第一通路257；以及延伸到输入室265的径向向内部分的第二通道或部分258（参见图7）。

当处理室250接纳样品材料或其他材料时，可以排出处理室250内的空气或其他流体。平衡通道255可以为排出的空气或其他排除的流体提供路径以通过处理室250。平衡通道255可以通过如下方式辅助流体更有效地移动穿过样品处理装置200：通过允许分配系统的一些通道专用于流体以一个方向（如，上游或下游方向）流动而平衡样品处理装置200的每个分配系统或处理阵列（如，输入室215和处理室250、以及连接输入室215和处理室250的各个通道）内部的压力。在图2-8所示的实施例中，样品通常从输入室215，穿过毛细管阀230和隔膜阀232并且穿过分配通道240向下游和径向向外流动（如，当样品处理装置200围绕中心201转动时）至处理室250。其他流体（如，存在于处理室250中的气体）通常可以从处理室250穿过平衡通道255向上游或径向向内（即，与样品移动的方向大体相反）流动至输入室265。

返回阀调结构，阀隔膜236的下游侧（即，其面向图示的样品处理装置200的顶部表面206；参见图6和8）面向并且最终通入（如，当开口或空隙在阀隔膜236中形成之后）分配通道240，所述分配通道240使得阀室234（并且最终输入室215，具体地讲，计量储器218）与处理室250处于流体连接。类似于平衡通道255，分配通道240可以由基底202的顶部表面206和/或底部表面209上的一系列通道、以及在顶部表面206和底部表面209之间延伸的一个或多个通路形成，这可以辅助穿越基底202的顶部表面206中的阶梯状部分。例如，如图6-8所示，在一些实施例中，分配通道240可以包括沿基底202的中间阶梯213的顶部表面206延伸的第一通道或部分242（参见图6和8）；从顶部表面206延伸到底部表面209的第一通路244（参见图6-8）；沿着底部表面209延伸以避免穿越阶梯状顶部表面206的第二通道或部分246（参见图7和8）；从底部表面209延伸到顶部表面206的第二通路247（参见图6-8）；以及沿顶部表面206延伸并且注入处理室250的第三通道或部分248（参见图6和8）。

为了简洁起见，在图4-8中，从样品处理装置200移除所有的层和覆盖物，从而基底202单独地示出；然而，应当理解，在底部表面209上形成的任何通道和室也可至少部分地由第二层208限定，并且在顶部表面206上形成的任何通道和室也可至少部分地由第一层204限定，如图2-3所示。

力可以施加到样品上，以便使样品从输入室215（即，计量储器218）、经流体通路228移入阀室234内、经阀隔膜236中的空隙、沿分配通道240移动并且移入处理室250内。如上所述，这种力可以是离心力，所述离心力可以通过（例如）围绕回转轴B-B转动样品处理装置200生成，以将样品从回转轴B-B径向向外移动（即，因为处理室250的至少一部分位于输入室215的径向外侧）。然而，这种力也可以通过压差（如，正压和/或负压）和/或重力建立。在适当的力下，样品可以穿过各个流体结构（包括通路）行进，以最终驻留在处理室250中。具体地讲，当打开隔膜阀232并且将足够的力施加在样品上以使样品移动穿过毛细管阀230的流体通路228之后，如通过计量储器218（即，和挡板216及废物储器220）控制的选定体积的样品将移动至处理室250。

在图2-8中所示的实施例中，阀隔膜236位于阀室234与检测（或处理）室250之间，具体地讲，位于阀室234与引向处理室250的分配通道240之间。尽管仅以举例的方式示出分配通道240，但应当理解，在一些实施例中，阀室234可以直接通入处理室250内，从而阀隔膜236直接布置在阀室234与处理室250之间。

盘道203的试剂处理侧261可以设置成为基本上类似于盘道203的样品处理侧211。因此，上文所述的样品处理侧211的任何细节、特征、或其特征的可供选择的形式均可以扩展至试剂处理侧261的特征。如图3、5和7中所示，试剂处理侧261包括通入输入室或槽265的第二输入孔260。如所示，在一些实施例中，输入室265可以包括一个或多个挡板或壁266或者其他合适的流体引导结构，所述流体引导结构布置成将输入室265划分成至少计量部分、室、或储器268以及废物部分、室、或储器270。挡板266可以发挥作用以引导和/或容纳输入室265中的流体。如图示的实施例中所述，可将试剂经输入孔260加载到样品处理装置200上与对应样品相同的盘道203内。在一些实施例中，试剂可以包括可以在所需时间加载用于给定测定法的完整试剂混合物或主混合物。然而，在一些实施例中，试剂可以包括根据特定测定法的需要在不同时间加载的多个部分。在下述情况下，已经注意到特定优点，其中试剂处于测定混合物或主混合物的形式，从而特定测定所需的所有酶、荧光标记物、探针等等可以一次进行加载（如，通过非专家用户）并且随后在合适时被计量和（通过样品处理装置200）输送到样品。

在试剂加载到样品处理装置200上之后，可围绕回转轴B-B转动样品处理装置200，（如，通过一个或多个挡板266）引导试剂至计量储器268。计量储器268设置成保留或容纳选定体积的材料，任何多余的材料被引入废物储器270。在一些实施例中，输入室265或其一部分可以称作“第一室”或“第一处理室”，并且处理室250可以称作“第二室”或“第二处理室”。

如图7所示，计量储器268包括布置成朝向样品处理装置200的中心201和回转轴B-B的第一末端272、以及布置成远离中心201和回转轴B-B的第二末端274（即，位于第一末端272的径向外侧），从而当样品处理装置200转动时，将试剂推压至计量储器268的第二末端274。限定计量储器268的第二末端274的一个或多个挡板或壁266可以包括经排列以限定选定体积的基部273和侧壁276（如，不完全侧壁）。将侧壁276排列和成形以允许超过选定体积的任何体积溢出侧壁276并且流入废物储器270内。因此，废物储器270的至少一部分可以布置在计量储器268或输入室265的剩余部分的径向外侧，以在样品处理装置200转动时有利于将多余体积的材料移如废物储器270内并且阻止多余的体积折返移入计量储器268内。

换句话讲，继续参照图7，输入室265可以包括一个或多个第一挡板266A和一个或多个第二挡板266B，所述第一挡板266A布置成将材料从输入孔260引导至计量储器268，所述第二挡板266B布置成容纳选定体积的流体并且/或者将超过选定体积的流体引入废物储器270内。

如图所示，基部273可以包括于其中形成的开口或流体通路278，所述开口或流体通路278可设置成形成毛细管阀280的至少一部分。毛细管阀280和计量储器268可以与盘道203的样品处理侧211的毛细管阀230和计量储器218具有相同的功能。此外，流体通路278的纵横比及其范围可以与上文参照毛细管阀230所述的那些相同。

如图3、5和7中所示，在一些实施例中，试剂计量储器268可以设置成保持比样品计量储器218更大的体积。因此，特定测定法所需的期望（和相对较小）体积的样品可以由样品计量储器218保持并且可以向下游（如，经阀调结构230、232和分配通道240）发送到处理室250，并且特定测定法（或其某个步骤）所需的期望（和相对较大）体积的试剂可以由试剂计量储器268容纳并且可以向下游经现在将描述的结构发送到处理室250以便处理。

类似于样品处理侧211，试剂处理侧261的毛细管阀280可以排列成与隔膜阀282串联。隔膜阀282可以包括阀室284和阀隔膜286。如上文参照隔膜236所述，隔膜286可以位于阀室284与样品处理装置200中的一个或多个下游流体结构之间，并且隔膜286可以包括封闭和开式构造且在完整时可以阻止流体（即，液体）在阀室284与任何下游流体结构之间移动。

阀隔膜286可以包含上文参照阀隔膜236所述的任何材料或者由这些材料形成，并且能够以类似的方式设置和操作。在一些实施例中，试剂阀隔膜286可能易受与样品阀隔膜236不同的波长或波长范围的电磁能量影响，但在一些实施例中，这两个阀隔膜236和286可以是基本上相同的并且易受相同电磁能量的影响，从而可以使用一种能量源（如，激光）打开样品处理装置200的全部隔膜阀230和280。

当开口或空隙已经在阀隔膜286中形成之后，阀室284变为经阀隔膜286中的空隙与下游流体结构（例如，处理室250）流体连通，其中试剂可以与样品混合。在试剂已经加载入盘道203的试剂处理侧261之后，可以封闭、密封和/或塞住第二输入孔260。这样，样品处理装置200可以在处理期间相对于环境是密封或“不通气的”。

在图2-8所示的实施例中，相同的平衡通道255可以有利于样品处理侧211和试剂处理侧261中的流体以下游方向移动，以便辅助移动样品和试剂至处理室250，这可以同时发生或者可在不同的时间发生。

阀隔膜286的下游侧（即，面向图示样品处理装置200的顶部表面206；参见图6））面向并且最终通入（如，当在阀隔膜236中形成开口或空隙之后）分配通道290，所述分配通道290使得阀室284（并且最终输入室265，具体地讲，计量储器268）与处理室250处于流体连接。类似于平衡通道255和样品分配通道240，分配通道290可以由基底202的顶部表面206和/或底部表面209上的一系列通道、以及在顶部表面206和底部表面209之间延伸的一个或多个通路（可有助于穿越基底202的顶部表面206中的阶梯状部分）形成。例如，如图6和图7中所示，在一些实施例中，分配通道290可以包括沿基底202的中间阶梯213的顶部表面206延伸的第一通道或部分292（参见图6）；从顶部表面206延伸到底部表面209的第一通路294（参见图6和7）；沿着底部表面209延伸以避免穿越阶梯状顶部表面206的第二通道或部分296（参见图7）；从底部表面209延伸到顶部表面206的第二通路297（参见图6和7）；以及沿顶部表面206延伸并且注入处理室250的第三通道或部分298（参见图6）。

可将力施加在试剂上，以使试剂从输入室265（即，计量储器268）、经流体通路278移入阀室284内、经阀隔膜286中的空隙、沿分配通道290移动并且移入处理室250内，在此处试剂和样品可以混合。如上所述，这种力可以是离心力，所述离心力可以通过（例如）围绕回转轴B-B转动样品处理装置200产生，但这种力也可以通过压差（如，正压和/或负压）和/或重力建立。在适当的力下，试剂可以穿过各个流体结构（包括通路）行进，以最终驻留在处理室250中。具体地讲，当打开隔膜阀282并且将足够的力施加到试剂上以使试剂移动穿过毛细管阀280的流体通路278之后，如通过计量储器268（即，与挡板266和废物储器270）控制的选定体积的样品将移动至处理室250。

在图2-8中所示的实施例中，阀隔膜286位于阀室284与检测（或处理）室250之间，具体地讲，位于阀室284与通向处理室250的分配通道290之间。尽管仅以举例的方式示出分配通道290，但应当理解，在一些实施例中，阀室284可以直接通入处理室250内，从而阀隔膜286直接设置在阀室284与处理室250之间。此外，在一些实施例中，既不使用样品分配通道240也不使用试剂分配通道290，或者仅使用分配通道240、290中的一者（而非使用这两者），如图2-8的实施例中所示。

下述过程描述利用图2-8的样品处理装置200处理样品的一个示例性方法。

仅以举例的方式，对于下述过程而言，在样品处理装置200布置在样品处理系统或器械（例如，描述于2011年5月18日提交的待决美国专利申请No.61/487,618中的系统）上面或内部之前，样品和试剂将均加载到样品处理装置200上。然而，应当理解，样品和试剂可以相反在获得处理室250的背景扫描之后加载到样品处理装置200上。

样品和试剂可以通过以下方式加载到样品处理装置或“圆盘”200上：移除目的盘道203上的用前层205并且将原始样品经盘道203的样品处理侧211的输入孔210注入（如，吸移进）输入室215内。也可以在此时加载试剂，因此就此例子而言，假定此时也通过将试剂经盘道203的试剂处理侧261的输入室265注入输入孔260内，将试剂加载到圆盘200上。然后塞207、或者其他适当的密封件、膜、或覆盖件可以用来将小孔210、260相对于环境密封，如上文所述。例如，在一些实施例中，可以仅移除在输入孔210、260上的用前层205。

然后可以使圆盘200围绕其中心201并且围绕回转轴B-B转动。圆盘200可以在足以将样品和试剂压入其相应的计量储器218、268的第一速度（或速度曲线）和第一加速度（或加速度曲线）下转动，其中超过所需体积的任何多余体积均被引入相应的废物储器220、270内。

例如，在一些实施例中，第一速度曲线可以包括如下：圆盘200(i)以第一速度转动以将材料移动至它们相应的计量储器218、268内，而不将全部材料直接压入废物储器220、270内，(ii)保持一段时间（如，3秒），并且(iii)在第二速度转动以使得大于计量储器218、268的体积的任何量的材料均溢流入废物储器220、270内。这种转动方案可以称作“计量曲线”、“计量方案”等等，因为其允许材料移入相应的计量储器218、268内，同时仍确保所述材料没有被完全压入废物储器220、270内。在此例子中，速度和加速度保持低于将导致样品和/或试剂移入相应的流体通路228、278内并且“湿润”阀隔膜236、286的速度和加速度。由于速度和加速度曲线将足以计量样品和试剂，同时仍保持低于可能导致润湿隔膜236、286的速度和加速度，则可以将这种曲线简单地描述为“第一”速度和加速度。即，第一速度和加速度不足以将样品或试剂压入相应的流体通路228、278内，从而计量体积的样品和试剂留在其相应的输入室215、265内。

可以允许圆盘200继续转动以便可能是特定测定法或验证系统所需的任何初始或背景扫描。有关这种检测和验证系统的附加细节可以见于2011年5月18日提交的美国专利申请No.61/487,618中。

然后，可以使圆盘200停止转动并且可以（例如）通过在阀隔膜236、286中形成空隙，打开样品隔膜阀232和试剂隔膜阀282中的一者或两者。可以（例如）利用在美国专利No.7,709,249、No.7,507,575、No.7,527,763和No.7,867,767中描述的激光阀控制系统和方法，通过在每个隔膜236、286的顶部表面处引导电磁能量，形成这种空隙。就此例子而言，假定样品首先移动至处理室250，因此首先打开样品阀隔膜236。可以定位和打开样品阀隔膜236以使得输入室215和处理室250经下游方向流体连通。

然后圆盘200可以按第二速度（或速度曲线）和第一加速度（或加速度曲线）转动，所述第二速度（或速度曲线）和第一加速度（或加速度曲线）足以使样品移动入流体通路228内（即，足以打开毛细管阀230并且允许样品从中穿过）、经隔膜236中形成的开口、经分配通道240移动并且移入处理室250内。同时，当样品移入处理室250内时，可以将处理室250中存在的任何流体（如，气体）排入平衡通道255内。这种转动速度和加速度可足以移动样品至检测室250，但不足以造成试剂移入毛细管阀280的流体通路278内并且湿润隔膜286。

然后可以转动并且加热圆盘200。这个加热步骤可以导致（例如）样品中的细胞裂解。在一些实施例中，对于这个加热步骤而言，重要的是试剂不应存在于处理室250中，因为细胞热裂解所需的温度可能使试剂中存在的必需酶（如，逆转录酶）变性。尽管仅以举例的方式描述了细胞热裂解，然而应当理解，可以转而使用其他（如，化学）裂解方案。

然后可以使圆盘200停止转动并且可以打开试剂隔膜阀282。可以通过与样品隔膜阀232相同的方法打开试剂隔膜阀282，以在试剂阀隔膜286中形成空隙，以便使得输入室265和处理室250在下游方流体连通。

然后圆盘200可以按第二速度（或速度曲线）和第二加速度（或加速度曲线）（或者更高）转动以将试剂转移动至处理室250。即，所述转动速度和加速度可以足以将试剂移入流体通路278内（即，足以打开毛细管阀280并且允许试剂从中穿过）、经隔膜286中形成的开口、经分配通道290移动并且移入检测室250内。同时，当试剂移入处理室250内时，可以将处理室250中存在的任何附加流体（如，气体）排入平衡通道255内。这尤其能够通过诸如圆盘200之类的实施例实现，因为当圆盘200正在转动时，处理室250中存在的任何液体（如，样品）被压到最外侧252（参见图6），从而处理室250中存在的任何液体将位于使分配通道290和平衡通道255连接到处理室250的位置的径向外侧，从而气体交换可以发生。换句话讲，当圆盘200正在转动时，分配通道290和平衡通道255与处理室250在检测室250中液体水平上游（如，径向内侧）的位置处连接。例如，分配通道290和平衡通道255在处理室250的最内端251附近连接。

然后，可以根据需要来继续转动圆盘200以实现所需的反应和检测方案。例如，既然试剂存在于处理室250中，则可以将处理室250加热到开始逆转录所需的温度（如，47℃）。可根据需要使用额外的热循环，例如PCR所需的加热和冷却循环等等。

应该指出的是，上文所述的方法可以一次用于圆盘200上的一个盘道203中，或者可以根据此方法来同时加载和处理一个或多个盘道。

虽然仅以举例的方式在附图中示出本发明的各种实施例，但是应当理解，可以采用文中描述和图示的实施例的多种组合而不脱离本发明的范围。例如，样品处理装置200的每个盘道203显示为基本上包括两个图1的处理阵列100外加额外的结构；然而，应当理解，样品处理装置200仅以举例的方式示出并且不意在起限制作用。因此，每个盘道203可以根据特定应用的需要而转而包括少于两个或多于两个的处理阵列100。此外，每个处理阵列100、211、261图示为包括一个输入室115、215、265和一个处理室150、250、250；然而，应当理解，可以在输入室115、215、265与处理室150、250的中间使用如所需的多个室和流体结构。因此，本发明整体上应视为适用于本文所述的各种特征、要素、以及这些特征和要素的可供选择的形式中的全部、以及这些特征和要素的可能组合。

本发明的下述实施例旨在示出而非进行限制。

实施例

实施例1为样品处理装置上的阀调结构，所述阀调结构包括：

阀室；

布置成与所述阀室的出口流体连通的处理室；

位于所述阀室和所述处理室之间的阀隔膜，所述阀隔膜具有：

其中所述阀室与所述处理室不流体连通的闭式构造，和

其中所述阀室与所述处理室流体连通的开式构造；以及

与所述阀室的入口流体连通的流体通路，其中所述流体通路设置成当所述阀隔膜处于所述闭式构造时阻止液体进入所述阀室并且聚集在所述阀隔膜附近。

实施例2为根据实施例1所述的阀调结构，其中所述样品处理装置设置成围绕回转轴转动，并且其中所述处理室的至少一部分相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向外侧。

实施例3为根据实施例1或2所述的阀调结构，其中所述样品处理装置设置成围绕回转轴转动，并且其中所述流体通路相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向内侧。

实施例4为根据实施例1-3中任一项所述的阀调结构，其中当所述阀隔膜处于所述闭式构造时，通过下述因素中的至少一者阻止所述液体进入所述阀室：

所述流体通路的尺寸，

所述流体通路的表面能，

所述液体的表面张力，和

存在于所述阀室中的任何气体。

实施例5为根据实施例1-4中任一项所述的阀调结构，还包括纵向方向，所述液体沿所述纵向方向从所述流体通路移至所述处理室，其中所述阀隔膜包括沿所述纵向方向延伸的长度，并且其中当所述阀隔膜处于所述开式构造时沿所述阀隔膜的长度在选定位置处形成开口。

实施例6为根据实施例5所述的阀调结构，其中所述开口为沿所述阀隔膜的长度在选定位置处形成的多个开口之一。

实施例7为根据实施例1-6中任一项所述的阀调结构，其中所述处理室限定用于容纳所述液体以及包含流体的体积，并且还包括通道，所述通道布置成使得所述处理室与所述流体通路的上游侧流体连接，使得流体能够从所述处理室经所述通道流动至所述流体通路，而不重新进入所述阀室，其中所述通道布置成当所述液体进入所述处理室并且排出所述流体的至少一部分时为所述流体提供路径以离开所述处理室。

实施例8为根据实施例7所述的阀调结构，其中所述阀室限定包括流体的体积，并且其中所述通道在所述阀隔膜处于所述开式构造时还为所述流体提供路径以离开所述处理室。

实施例9为根据实施例7或8所述的阀调结构，其中所述流体通路、所述阀室和所述处理室限定从所述流体通路到所述阀室并且到所述处理室的流体流动第一方向，并且其中所述通道限定从所述处理室返回到所述流体通路的流体流动第二方向，其中所述第二方向不同于所述第一方向。

实施例10为根据实施例9所述的阀调结构，其中所述第二方向与所述第一方向大体相反。

实施例11为根据实施例9或10所述的阀调结构，其中所述第一方向相对于回转轴大体径向向外取向，并且其中所述第二方向相对于回转轴径大体径向向内取向。

实施例12为根据实施例9-11中任一项所述的阀调结构，其中所述第一方向大体沿离心力的方向取向，并且其中所述第二方向大体与所述离心力的方向相反取向。

实施例13为样品处理装置上的阀调方法，所述方法包括：

提供样品处理装置，所述样品处理装置设置成围绕回转轴转动，并且包括：

阀室，

布置成与所述阀室的出口流体连通的处理室，

位于所述阀室和所述处理室之间的阀隔膜，

与所述阀室的入口流体连通的流体通路，其中所述流体通路设置成阻止液体进入所述阀室并且聚集在所述阀隔膜附近，以及

与所述流体通路的入口流体连通的输入室；

将液体置于在所述样品处理装置的输入室中；

围绕所述回转轴转动所述样品处理装置以将第一力施加到所述液体上，从而所述液体被阻止进入所述阀室并且聚集在所述阀隔膜附近；

在所述阀隔膜中形成开口；以及

当在所述阀隔膜中形成开口之后，围绕所述回转轴转动所述样品处理装置，以将大于所述第一力的第二力施加到所述液体上，从而所述液体穿过所述流体通路移入所述阀室内，并且穿过所述阀隔膜中的所述开口向所述处理室移动。

实施例14为根据实施例13所述的方法，其中所述处理室的至少一部分相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向外侧。

实施例15为根据实施例13或14所述的方法，其中所述流体通路相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向内侧。

实施例16为根据实施例13-15中任一项所述的方法，其中当开口在所述阀隔膜中形成之前，通过下述因素中的至少一者阻止所述液体移入所述阀室内：

所述流体通路的尺寸，

所述流体通路的表面能，

所述第一力，

所述液体的表面张力，和

存在于所述阀室中的任何气体。

实施例17为根据实施例13-16中任一项所述的方法，其中在所述阀隔膜中形成开口包括在所述阀隔膜处引导选定波长或波长范围的电磁能量。

实施例18为根据实施例13-17中任一项所述的方法，其中在所述阀隔膜中形成开口包括在所述阀隔膜的第二侧不存在液体时在所述阀隔膜的第一侧处引导电磁能量。

实施例19为根据实施例13-18中任一项所述的方法，其中所述样品处理装置还包括纵向方向，所述液体沿所述纵向方向从所述流体通路移动至所述处理室，其中所述阀隔膜包括沿所述纵向方向延伸的长度，并且其中当所述阀隔膜处于所述开式构造时沿所述阀隔膜的长度在选定位置处形成开口。

实施例20为根据实施例19所述的方法，其中所述开口为沿所述阀隔膜的长度在选定位置处形成的多个开口之一。

实施例21为根据实施例13-20中任一项所述的方法，其中所述处理室限定用于容纳所述液体以及包含流体的体积，其中所述样品处理装置还包括通道，所述通道布置成使得所述处理室与所述输入室流体连接，使得流体能够从所述处理室经所述通道流动至所述输入室，而不重新进入所述阀室，并且进一步包括：

当所述液体移入所述处理室内并且排出所述流体的至少一部分时经所述通道对所述处理室内部通气。

实施例22为根据实施例21所述的方法，其中所述阀室限定包括流体的体积，并且其中经所述通道对所述处理室内部通气包括当所述阀隔膜处于所述开式构造时对所述阀室内部通气。

实施例23为根据实施例21或22所述的方法，其中所述液体以流体流动第一方向经所述流体通路移入所述阀室内、并且经所述阀隔膜中的所述开口移动至所述处理室，其中所述流体的至少一部分从所述处理室以流体流动第二方向在所述通道中移动，并且其中所述第二方向不同于所述第一方向。

实施例24为根据实施例23所述的方法，其中所述第二方向与所述第一方向大体相反。

实施例25为根据实施例23或24所述的方法，其中所述第一方向相对于所述回转轴大体向外径向取向，并且其中所述第二方向相对于所述回转轴大体径向向内取向。

实施例26为根据实施例23-25中任一项所述的方法，其中所述第一方向大体沿离心力的方向取向，并且其中所述第二方向大体与所述离心力的方向相反取向。

实施例27为根据实施例1-12中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-26中任一项所述的方法，其中所述流体通路设置成阻止液体进入所述阀室，直至施加在所述液体上的力、所述液体的表面张力和所述流体通路的表面能中的至少一者足以使所述液体通过所述流体通路并且进入所述阀室内。

实施例28为根据实施例1-12和27中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-27中任一项所述的方法，其中所述流体通路形成毛细管阀，从而所述阀调结构包括与隔膜阀串联的毛细管阀，所述隔膜阀包括所述阀室和所述阀隔膜。

实施例29为根据实施例1-12和27-28中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-28中任一项所述的方法，其中所述液体为含水液体。

实施例30为根据实施例1-12和27-29中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-29中任一项所述的方法，其中所述阀室、所述流体通路和所述阀隔膜如下设置，使得所述阀室在所述阀隔膜处于所述闭式构造时提供气阻。

实施例31为根据实施例1-12和27-30中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-30中任一项所述的方法，还包括通道，所述通道布置在所述阀室和所述处理室之间以使得所述阀室与所述处理室处于流体连接，其中所述阀隔膜位于所述阀室和所述通道之间，并且其中当所述阀隔膜处于所述闭式构造时，所述阀室与所述通道不流体连通，并且当所述阀隔膜处于所述开式构造时，所述阀室与所述通道流体连通。

实施例32为根据实施例1-12和27-31中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-31中任一项所述的方法，其中所述流体通路设置成当所述阀隔膜处于所述闭式构造时阻止所述液体由毛细管流芯吸入所述阀室内并且聚集在所述阀隔膜附近。

实施例33为根据实施例1-12和27-32中任一项所述的阀调结构或者根据实施例13-32中任一项所述的方法，其中所述流体通路包括收缩部，所述收缩部的尺寸被设计为当所述阀隔膜处于所述闭式构造时阻止所述液体由毛细管流芯吸入所述阀室内并且聚集在所述阀隔膜附近。

实施例34为根据实施例33所述的阀调结构或方法，其中所述收缩部的尺寸被设计为阻止液体进入所述阀室，直至施加在所述液体上的力、所述液体的表面张力和所述收缩部的表面能中的至少一者足以使所述液体穿过所述收缩部移动。

实施例35为根据实施例33或34所述的阀调结构或方法，其中所述收缩部的尺寸被设计为阻止液体进入所述阀室，直至转动所述样品处理装置并且达到足以使所述液体移入所述阀室内的离心力。

实施例36为根据实施例33-35中任一项所述的阀调结构，其中所述收缩部直接位于所述阀室的入口附近。

以下可用实例旨在说明本发明而不是限制本发明。

实例

实例1

实例1用于确定阀调和最佳激光阀调条件的可靠性。

材料：

样品：得自乔治亚州玛丽埃塔市Copan诊断公司(CopanDiagnostics,Murrietta,GA)的用于病毒、衣原体、支原体和脲原体的Copan通用运输介质(UTM)（3.0mL试管，产品编号330C，批号39P505）。

试剂主混合物：加利福尼亚州福斯特城应用生物系统公司(AppliedBiosystems,Foster City,CA)的利用无核酸酶纯水稀释至1x的10x PCR缓冲液（P/N4376230，批号1006020）。

设备：

使用如上文所述并且在图2-8中所示的以产品No.3958得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的“适度复杂度圆盘”作为本实例中的样品处理装置或“圆盘”。

使用得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的一体化循环控制装置型号3954(Integrated Cycler Model3954)作为本实例中的样品处理系统或“器械”。

将具有20个圆盘的两个组经受多种激光阀调条件：如表1和2中所示的激光功率、激光脉冲宽度和激光脉冲数。使用两个仪器来各自测试20个圆盘（总计40个圆盘）。

测定方案使用最佳圆盘处理条件以最小化阀的润湿；最大速度为1800rpm。

当使用消除阀润湿的标称速度时，在任何条件下均未在40个圆盘中检测到阀失效；激光功率（440、560、670、780和890毫瓦(mW)）、脉冲宽度（1秒和2秒）和脉冲数（1个脉冲或2个脉冲）。

工序：

1.将50μL样品和50μL试剂添加至圆盘的8个盘道中每一盘道的相应输入孔。

2.将加载的圆盘安置到仪器上。

3.通过下述工序，将样品和试剂流体（10μL样品和40μL试剂）计量到计量储器内：将圆盘以525rpm在24.4转/秒²加速度时转动，保持5秒，随后以975rpm在24.4转/秒²加速度时转动，并且保持5秒。10μL样品和40μL试剂留在其相应的计量储器内（其余体积溢流至废物储器）。

4.执行激光寻的（即，根据2011年5月18日提交的待决美国专利申请No.61/487,618中描述并且在同一待决专利申请的图14中示出的方法）。所用的激光器为得自日本东京索尼公司(Sony Corporation,Tokyo,Japan)的高功率密度激光二极管（产品编号SLD323V）。

5.停止圆盘转动，并且根据表1所示的激光阀调条件以及根据2011年5月18日提交的待决美国专利申请No.61/487,618中描述并且在同一待决专利申请的图12中示出的方法打开样品隔膜阀。

6.通过以1800rpm在24.4转/秒²加速度时转动圆盘并且保持10秒，将10μL样品转移动至处理室。

7.停止圆盘转动，并且根据表1所示的激光阀调条件以及根据步骤5的相同方法打开试剂隔膜阀。

8.通过以2250rpm在244转/秒²加速度时转动圆盘并且保持10秒，将40μL试剂转移动至处理室。

9.停止圆盘转动，并且视检隔膜阀以及处理室中的流体液位以确定阀失效数。

表1-实例1；仪器#100072

圆盘	激光功率(mW)	脉冲宽度（秒）	脉冲数	失效数
					1	440	1	1	0
2	560	1	1	0
					3	670	1	1	0
4	780	1	1	0
					5	890	1	1	0
6	440	1	2	0
					7	560	1	2	0
8	670	1	2	0
					9	780	1	2	0
10	890	1	2	0
					11	440	2	1	0
12	560	2	1	0
					13	670	2	1	0
14	780	2	1	0
					15	890	2	1	0
16	440	2	2	0
					17	560	2	2	0
18	670	2	2	0
					19	780	2	2	0
20	890	2	2	0

表2-实例1；仪器#100073

圆盘	激光功率(mW)	脉冲宽度（秒）	脉冲数	失效数
					21	440	1	1	0
22	560	1	1	0
					23	670	1	1	0
24	780	1	1	0
					25	890	1	1	0
26	440	1	2	0
					27	560	1	2	0
28	670	1	2	0
					29	780	1	2	0
30	890	1	2	0
					31	440	2	1	0
32	560	2	1	0
					33	670	2	1	0
34	780	2	1	0
					35	890	2	1	0
36	440	2	2	0
					37	560	2	2	0
38	670	2	2	0
					39	780	2	2	0
40	890	2	2	0

实例2-比较例

遵照实例1的材料、设备和工序，不同的是在实例2中将圆盘转速增加至4500rpm。在实例2中，将相同的阀调条件集合应用到另外的40个圆盘上，但最大转速增加至4500rpm。这确保每个阀在阀调之前已经润湿。如表2中所示，在所有的激光功率下均出现了间发失效。测试之后的目视分析确认，所有的失效均具有接触阀隔膜的流体。

工序：

1.将50μL样品和50μL试剂添加到圆盘的8个盘道中每一盘道的相应输入孔内。

2.将加载的圆盘安置到器械上。

3.通过下述工序，将样品和试剂流体（10μL样品和40μL试剂）计量到计量储器内：将圆盘以525rpm在24.4转/秒²的加速度时转动，保持5秒，随后以975rpm在24.4转/秒²加速度时转动，并且保持5秒。10μL样品和40μL试剂留在其相应的计量储器内（其余体积溢流至废物储器）。在计量完成之后，使圆盘转动至4500rpm并且保持10（十）秒以确保所有的阀均润湿。即，使样品和试剂穿过其相应的流体通路移动并且进入相应隔膜阀的阀室内。

6.通过以4500rpm下在24.4转/秒²加速度时转动圆盘并且保持10秒，将10μL样品转移至处理室。

7.停止圆盘转动，并且根据表3所示的激光阀调条件以及根据与步骤5相同的方法打开试剂隔膜阀。

8.通过以4500rpm在244转/秒²加速度时转动圆盘并且保持10秒，将40μL试剂转移至处理室。

表3-实例2；仪器100072

圆盘	激光功率(mW)	脉冲宽度（秒）	脉冲数	失效数
					1	440	1	1	16
2	560	1	1	14
					3	670	1	1	10
4	780	1	1	5
					5	890	1	1	4
6	440	1	2	14
					7	560	1	2	8
8	670	1	2	3
					9	780	1	2	0
10	890	1	2	1
					11	440	2	1	12
12	560	2	1	8
					13	670	2	1	1
14	780	2	1	1
					15	890	2	1	2
16	440	2	2	10
					17	560	2	2	4
18	670	2	2	3
					19	780	2	2	3
20	890	2	2	1

表4-实例2；仪器100073

圆盘	激光功率(mW)	脉冲宽度（秒）	脉冲数	失效数
					1	440	1	1	16
2	560	1	1	16
					3	670	1	1	7
4	780	1	1	2
					5	890	1	1	4
6	440	1	2	14
					7	560	1	2	8
8	670	1	2	2
					9	780	1	2	2
10	890	1	2	2
					11	440	2	1	11
12	560	2	1	2
					13	670	2	1	0
14	780	2	1	0
					15	890	2	1	0
16	440	2	2	3
					17	560	2	2	3
18	670	2	2	3
					19	780	2	2	0
20	890	2	2	0

上面描述并在附图示出的实施例仅作为举例呈现，并无意于作为对本发明的概念和原则的限制。这样，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对各组成单元及其结构和安排进行各种改变。

本文中引用的所有参考资料和专利公开明白地以全文引用方式并入本发明。

以下权利要求书描述了本发明的各种特征和方面。

Claims

1.一种样品处理装置上的阀调结构，所述阀调结构包括：

阀室；

布置成与所述阀室的出口流体连通的处理室；

闭式构造，其中所述阀室与所述处理室不流体连通，和

开式构造，其中所述阀隔膜其中所述阀室与所述处理室流体连通；以及

2.根据权利要求1所述的阀调结构，其中所述样品处理装置设置成围绕回转轴转动，并且其中所述处理室的至少一部分相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向外侧。

3.根据权利要求1或2所述的阀调结构，其中所述样品处理装置设置成围绕回转轴转动，并且其中所述流体通路相对于所述回转轴布置在所述阀室的径向内侧。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的阀调结构，其中当所述阀隔膜处于所述闭式构造时，所述液体通过下述因素中的至少一者被阻止进入所述阀室：

所述流体通路的尺寸，

所述流体通路的表面能，

所述液体的表面张力，和

存在于所述阀室中的任何气体。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的阀调结构，还包括纵向方向，所述液体从所述流体通路沿着所述纵向方向移动至所述处理室，其中所述阀隔膜包括在所述纵向方向延伸的长度，并且其中当所述阀隔膜处于所述开式构造时开口沿所述阀隔膜的长度在选定的位置处形成。

6.根据权利要求5所述的阀调结构，其中所述开口是沿所述阀隔膜的长度在选定位置处形成的多个开口之一。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的阀调结构，其中所述处理室限定用于容纳所述液体以及包含流体的体积，并且还包括通道，所述通道布置成将所述处理室与所述流体通路的上游侧流体连接，使得流体能够从所述处理室经所述通道流动至所述流体通路，而不重新进入所述阀室，其中所述通道布置成当所述液体进入所述处理室并且排出所述流体的至少一部分时，为所述流体提供离开所述处理室的路径。

8.根据权利要求7所述的阀调结构，其中所述流体通路、所述阀室和所述处理室限定从所述流体通路到所述阀室并且到所述处理室的流体流动第一方向，并且其中所述通道限定从所述处理室返回到所述流体通路的流体流动第二方向，其中所述第二方向不同于所述第一方向。

9.根据权利要求8所述的阀调结构，其中所述第一方向相对于回转轴大体上径向向外取向，并且其中所述第二方向相对于回转轴大体上径向向内取向。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的阀调结构，其中所述第一方向大体沿离心力的方向取向，并且其中所述第二方向大体与所述离心力的方向相反取向。

11.一种样品处理装置上的阀调方法，所述方法包括：

阀室，

布置成与所述阀室的出口流体连通的处理室，

位于所述阀室和所述处理室之间的阀隔膜，

与所述流体通路的入口流体连通的输入室；

将液体置于在所述样品处理装置的输入室中；

围绕所述回转轴转动所述样品处理装置，以将第一力施加在所述液体上，从而所述液体被阻止进入所述阀室并且聚集在所述阀隔膜附近；

在所述阀隔膜中形成开口；以及

当在所述阀隔膜中形成开口之后，围绕所述回转轴转动所述样品处理装置，以将大于所述第一力的第二力施加在所述液体上，从而所述液体穿过所述流体通路移入所述阀室内，并且穿过所述阀隔膜中的所述开口向所述处理室移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述阀隔膜中形成开口之前，所述液体通过下述因素中的至少一者被阻止移入所述阀室内：

所述流体通路的尺寸，

所述流体通路的表面能，

所述第一力，

所述液体的表面张力，和

存在于所述阀室中的任何气体。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述处理室限定用于容纳所述液体以及包含流体的体积，其中所述样品处理装置还包括通道，所述通道布置成将所述处理室与所述输入室流体连接，使得流体能够从所述处理室经所述通道流动至所述输入室，而不会重新进入所述阀室，并且进一步包括：

当所述液体移入所述处理室内并且排出所述流体的至少一部分时，经所述通道对所述处理室内部通气。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述液体以流体流动的第一方向穿过所述流体通路移入所述阀室内，并且穿过所述阀隔膜中的所述开口向所述处理室移动，其中所述流体的至少一部分从所述处理室在所述通道中以流体流动的第二方向移动，并且其中所述第二方向不同于所述第一方向。

15.根据权利要求1-10中任一项所述的阀调结构或者根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述流体通路设置成阻止液体进入所述阀室，直至施加到所述液体上的力、所述液体的表面张力和所述流体通路的表面能中的至少一者足以使所述液体穿过所述流体通路并且移入所述阀室内。

16.根据权利要求1-10和15中任一项所述的阀调结构或者根据权利要求11-15中任一项所述的方法，其中所述流体通路形成毛细管阀，从而所述阀调结构包括与隔膜阀串联的毛细管阀，所述隔膜阀包括所述阀室和所述阀隔膜。

17.根据权利要求1-10和15-16中任一项所述的阀调结构或者根据权利要求11-16中任一项所述的方法，其中如下设置所述阀室、所述流体通路和所述阀隔膜，使得所述阀室在所述阀隔膜处于所述闭式构造时提供气阻。

18.根据权利要求1-12和15-17中任一项所述的阀调结构或者根据权利要求11-17中任一项所述的方法，其中所述流体通路设置成当所述阀隔膜处于所述闭式构造时阻止所述液体由毛细管流芯吸入所述阀室内并且聚集在所述阀隔膜附近。

19.根据权利要求1-12和15-18中任一项所述的阀调结构或者根据权利要求13-18中任一项所述的方法，其中所述流体通路包括包括收缩部，所述收缩部的尺寸被设计为当所述阀隔膜处于所述闭式构造时阻止所述液体由毛细管流芯吸入所述阀室内并且聚集在所述阀隔膜附近。

20.根据权利要求19所述的阀调结构或方法，其中所述收缩部的尺寸被设计为阻止液体进入所述阀室，直至施加到所述液体上的力、所述液体的表面张力和所述收缩部的表面能中的至少一者足以使所述液体移动穿过所述收缩部。

21.根据权利要求19或20所述的阀调结构或方法，其中所述收缩部的尺寸被设计为阻止液体进入所述阀室，直至转动所述样品处理装置并且达到足以使所述液体移入所述阀室内的离心力。