CN105026931B - 具有密封的板上试剂的微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

一种微流控产物囊袋组件可以被用在微流控芯片中。所述微流控产物囊袋可以包括：囊袋，环绕内部腔室并且具有被定位在所述内部腔室内的破裂部分和内部隔膜。所述内部隔膜可以将所述内部腔室分离为第一腔体和第二腔体。试剂可以被定位在所述第一腔体和/或所述第二腔体内。所述微流控产物囊袋组件可以还包括破裂结构。所述破裂结构可以被配置为有选择地破坏所述微流控产物囊袋的所述破裂部分。

Description

具有密封的板上试剂的微流控芯片
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月14日提交的美国序列号61/783,287的权益。前面所引用的申请的完整内容被通过引用而明确地合并到此。
背景技术
微流控通道和腔室被互连以构造微流控器件（下文中被提及为“微流控芯片”）。一般地，微流控芯片接收样本（例如血液、体液）以用于器件内的反应和/或检测。例如，通过在器件内提供的化学相互作用，提供与要被检测的样本中的分析物成比例的信号。
通过将样本与一个或多个试剂混合来提供在微流控芯片内的反应。微流控器件上的试剂存储一般是棘手的处理。在湿度被控制的环境中需要微流控器件的组件。附加地，微流控器件需要在防止（如果不是消除的话）光侵入的封装中被密封。甚至在使用中，执行从封装解封微流控器件，以使得器件不暴露于过度的湿度和光。
用于试剂存储的箔囊袋在工业中被使用，以保护免遭湿气和光等。这些囊袋通过应用超过爆裂压力的压力而被打开，以使得试剂可以被释放到样本中。例如，气泡囊袋在工业中被使用以递送试剂。参见例如美国专利No.6,159,747、美国专利No.8,012,745、美国专利No.8,105,849、美国专利No.6,264,900和美国专利No.7,060,225。然而，这些囊袋并非是针对干燥的试剂的使用而被设计的。
干燥的试剂允许更长的上架期限。然而，在干燥的试剂的使用中，应用超过爆裂压力的压力可能不会从使用工业中的当前设计的囊袋释放大多数的干燥的试剂。这可能干扰微流控芯片内的样本流体与试剂之间的所意图的反应。
用于打开囊袋的工业中的其它方法（例如尖刺（spike）、辊、表面张力）也可能不会从囊袋释放大多数干燥的试剂。参见例如美国专利No.4,965,047、美国专利No.5,258,314、美国专利No.7,060,225和美国专利No.6,916,113。
附图说明
为了协助本领域技术人员来作出并且使用在这里的主题内容，参照了所附附图。附图并非意图被绘制为成比例。为了清楚和/或一致，同样的参考标号可以提及相似的要素。为了清楚的目的，可能没有在每一附图中标记每一部件。
图1是根据在此所公开的发明构思而构造的微流控芯片的示例性实施例的示意性透视图。
图2是用于图1中图解的微流控芯片的产物囊袋组件的两个示例性实施例的图示性截面图。产物囊袋组件包括销钉作为囊袋破裂结构。
图3是用于图1中图解的微流控芯片的产物囊袋组件的另一示例性实施例的图示性截面图。图3的产物囊袋组件包括柱塞作为囊袋破裂结构。
图4是用于微流控芯片的产物囊袋组件的两个其它示例性实施例的图示性截面图。图4的产物囊袋组件包括柱塞作为囊袋破裂结构。
图5是用于微流控芯片的产物囊袋组件的又一示例性实施例的图示性截面图。图5的产物囊袋组件包括具有尖端的结构作为囊袋破裂结构。
图6是沿着直线6-6取得的图5的结构的截面图。
图7是用于微流控芯片的产物囊袋组件的又一示例性实施例的图示性截面图。图7的产物囊袋组件包括辊作为囊袋破裂结构。
图8是用于微流控芯片的产物囊袋组件的又一示例性实施例的图示性截面图。图8的产物囊袋组件包括移位隔膜作为囊袋破裂结构。
具体实施方式
在详细解释本公开的至少一个实施例之前，要理解的是，本公开在其应用上不被限制于在以下描述中阐述的或者在附图中图解的架构的细节、实验、示例性数据和/或部件的布置，除非另外注明。
本公开能够为其它实施例或者能够被以各种方式实践或执行。另外，要理解的是，在此采用的措辞和/或术语是为了描述的目的，并且不应当被看作限制，除非另外注明。
以下的详细描述提及随附附图。不同附图中的相同参考标号可以标识相同或相似的要素。
如在此使用的那样，术语‌“包含”、‌“包含有”、‌“包括‌”、‌“包括有‌”、“具有”、‌“带有‌”或其任何其它变化意图覆盖非排除性的包括。例如，包括要素的列表的处理、方法、物品或装置并不一定被仅限制于那些要素，而是可以包括未被明确地列出的或对于这样的处理、方法、物品或装置固有的其它要素。进一步地，除非明确地被相反地声明，‌“或‌”提及包括性的或并且不是提及排除性的或。例如，条件A或B是由以下中的任何一个来满足的：A为真（或存在）且B为假（或不存在），A为假（或不存在）且B为真（或存在），A和B两者都为真（或存在）。
此外，采用‌“一个‌”或“某个‌”的使用以描述在此的实施例的要素和部件。这仅是为了方便而作出的，并且这给出发明构思的一般意义。这种描述应当被理解为包括一个或多个，并且单数也可以包括复数，除非明显的是其被另外地进行表意。进一步地，术语‌“多个‌”的使用意味着传达“多于一个‌”，除非明确地被相反地声明。
如在此使用的那样，对‌“一个实施例‌”、‌“实施例‌”或‌“一些实施例‌”的任何引用意味着与实施例有关地描述的特定要素、特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。在说明书中各个地方出现短语‌“在一个实施例中‌”、‌“在实施例中‌”以及‌“一些实施例‌”不一定全都提及同一实施例。
参照各图，并且特别是参照图1，其中图解了根据本发明的微流控芯片12的示例性实施例的图示性透视图。微流控芯片12可以是能够在单个微流控器件上集成一个或多个实验室功能的器件。如本领域技术人员将领会的那样，微流控芯片12内的元件的布置可以包括多种的流体路径配置和流控控制，其中元件放置在微流控芯片12上的不同位置处。像这样，图1中图解的微流控芯片12的设计是表示，并且像这样，微流控芯片12的设计不限制于所图解的配置。
一般地，微流控芯片12可以包括一个或多个样本端口14、一个或多个通道16、一个或多个阀18、一个或多个孔口20、一个或多个检测腔室22和/或一个或多个废物容器24等。附加地，微流控芯片12可以包括一个或多个泵浦、光学腔室、移位腔室、可变形腔室、加热腔室、反应腔室和/或混合器等。这样的元件可以通过一个或多个通道16互连。
在一些实施例中，微流控芯片12内的元件的布置可以包括线形流动设计。例如，微流控芯片12内的元件的布置可以是这样的：提供给样本端口14的流体可以跟随单个方向流动去往检测腔室22。单个方向流动可以使微流控芯片12内的阀的使用最小化，并且像这样，可以简化微流控流动控制和/或改进吞吐量等。
微流控芯片12可以包括壳体29、第一表面30、相对的第二表面32和外周围边沿33。可以由包括但不限制于聚合物和/或弹性体等的材料来形成第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。
在一些实施例中，可以由柔性隔膜来形成第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。一般地，可以由可变形材料来形成柔性隔膜。例如，在一些实施例中，可以由能够返回其初始配置的可变形材料来形成柔性隔膜的至少一部分。如果柔性隔膜被移位，则柔性隔膜的物质性可以为柔性隔膜提供准备以返回其初始配置，以使得变形可以再次发生。
在一些实施例中，可以由柔性且还可刺穿的材料、可穿透的材料、刚性材料和/或刚性且还可刺穿的和/或可穿透的材料来形成第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。例如，可以由包括但不限制于聚乙烯（PET）、聚丙烯（PP）、丙烯酸、聚碳酸酯、共聚物和/或丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）等的材料来形成第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。
参照图1和图2，微流控芯片12可以包括被定位为与一个或多个通道16相邻的一个或多个板上产物囊袋组件34。在一些实施例中，两个或更多个产物囊袋组件34可以被定位为彼此相邻，其中基片35被定位于它们之间。在一些实施例中，产物囊袋组件34可以是由基片35环绕的单个囊袋。可以由包括但不限制于丙烯酸、聚碳酸酯、共聚物和/或ABS等的材料来形成基片35。
产物囊袋组件34可以包括囊袋36。图2中描绘的密封于囊袋36内的可以是一个或多个试剂38和/或稀释剂48等。一般地，囊袋36是可以通过使用机械力来解封的密封的容器，例如，以使得一个或多个产物（诸如试剂38和/或稀释剂48等）可以被分配到微流控芯片12的一个或多个通道16中。可以通过刺穿、穿透和/或破坏等来完成解封。
在一些实施例中，一个或多个产物囊袋组件34可以被定位在微流控芯片12的第一表面30与第二表面32之间。附加地，每个产物囊袋组件34可以被定位在壳体29内并且与一个或多个通道16和/或腔室22等相邻。例如，如图2中图解那样，一个或多个产物囊袋组件34可以被定位为使得整个产物囊袋组件34可以被装入在第一表面30与第二表面32之间的微流控芯片12的壳体29内，并且囊袋36可以被定位成与一个或多个通道16相邻。
在一些实施例中，产物囊袋组件34中的一个或多个可以被定位为使得产物囊袋组件34的至少一部分定位在壳体29的外部，并且产物囊袋组件34的至少一部分定位在壳体29的内部。例如，产物囊袋组件34可以被定位在微流控芯片12的壳体29的外部，以使得产物囊袋组件34的至少一部分延伸超过第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。附加地，产物囊袋组件34可以延伸以使得产物囊袋组件34的至少一部分被定位为与一个或多个通道16相邻，一个或多个通道16被装入在微流控芯片12的壳体29内。
一般地，囊袋36可以提供防止水汽含量（例如湿气）、光、氧化和/或细菌污染等的壁垒。例如，囊袋36可以为一个或多个试剂38和/或稀释剂48等提供防止水汽含量（例如湿气）、光、氧化和/或细菌污染等的壁垒。可以由包括但不限制于聚合物和/或金属箔（例如Al）等的材料来形成囊袋36。例如，囊袋36可以包括铝箔的外层和PET或PP的内层。在一些实施例中，可以由非箔材料来形成囊袋36。附加地，在一些实施例中，可以由具有低水蒸气透过率的材料来形成囊袋36。
一般地，囊袋36可以形成用于容纳一个或多个试剂38和/或稀释剂48等的内部腔室40的外边界。内部腔室40的大小和形状可以是这样的：内部腔室40的容积可以能够容纳一个或多个试剂38和/或稀释剂48等。囊袋36可以以任何几何构造来形成内部腔室40。例如，内部腔室40可以是球形形状、矩形形状、立方体形状、柱状形状、棱椎体形状、圆锥体形状或任何异状的形状。
在一些实施例中，内部腔室40可以包括两个或更多个腔体42。例如，在图2中，每个产物囊袋组件34的内部腔室40包括第一腔体42a和第二腔体42b。两个或更多个腔体42可以由一个或多个内部隔膜44分离。一般地，内部隔膜44可以延伸内部腔室40的长度，从而将内部腔室40分离成两个或更多个内部腔体42。附加的内部隔膜44可以被用于进一步将内部腔室40分离成附加的腔体42。
在一些实施例中，可以由脆性材料来形成内部隔膜44。脆性材料可以通过破坏、扭曲、塌陷（yield）、穿透和/或刺穿等而分解为断片。例如，可以由包括但不限制于聚乙烯和/或聚丙烯等的材料来形成内部隔膜44。在一些实施例中，可以由一层或多层材料来形成内部隔膜44。例如，可以由可形成为薄层的聚乙烯和/或聚丙烯材料来形成内部隔膜44。
在一些实施例中，可以由柔韧材料来形成内部隔膜44。柔韧材料可以通过破坏、扭曲、塌陷、穿透和/或刺穿等而变形并且实质地保持其内聚力。例如，可以由包括但不限制于弹性体（例如热塑性弹性体）、聚氨酯和/或相似材料的柔韧材料来形成内部隔膜44。腔体42中的每个可以容纳一个或多个试剂38和/或稀释剂48等。试剂38可以为干剂型（诸如例如冻干的球体、小片和/或粉末）和/或湿剂型（诸如例如水、盐、表面活性剂和/或其它化合物）。
一般地，囊袋36可以在内部腔室40内密封一个或多个产物。例如，密封一个或多个试剂38可以减少对于水汽含量（例如湿气）、光、氧化和/或细菌污染等的试剂灵敏度。附加地，一个或多个试剂38可以以预先限定的温度和/或预先限定的上架期限存储在产物囊袋组件34内。例如，在一些实施例中，一个或多个试剂38可以在室温下被存储在产物囊袋组件34内，并且可以包括比一年更长的上架期限。在一些实施例中，可以通过控制或修改囊袋36的物质性、内部腔室40内的压力、试剂容积和/或试剂挥发性等来提供上架期限的延长。
囊袋36的至少一部分可以包括被定位为与通道16中的一个或多个相邻的破裂部分50。破裂部分50可以被破坏（例如机械力），以使得试剂38和/或稀释剂48等可以被分配到微流控芯片12的一个或多个通道16中。在一些实施例中，囊袋36的破裂部分50可以是由脆性材料形成的隔膜。脆性材料可以通过破坏、扭曲、塌陷、穿透和/或刺穿等而分解为断片。例如，可以由包括但不限制于PEP、PP和/或金属箔等的材料来形成囊袋36的破裂部分50。在一些实施例中，囊袋36的破裂部分50可以在物质性上与内部隔膜44相似；然而，应当注意的是，囊袋36和内部隔膜44的物质性可以针对不同的目的而被不同地配置。
在一些实施例中，可以由柔韧材料来形成囊袋36的破裂部分50。柔韧材料可以通过破坏、扭曲、塌陷、穿透和/或刺穿等而弹性地变形并且实质地保持其内聚力。例如，可以由包括但不限制于PEP和/或PP等的柔韧材料来形成囊袋36。
破坏囊袋36的破裂部分50可以为试剂38和/或稀释剂48等提供准备，以与被定位为与产物囊袋组件34相邻的通道16内的流体52混合。一般地，通道16内的流体52包括被引入到微流控芯片12的样本端口14中的流体。附加地，流体52可以包括在行进通过微流控芯片12的通道16期间所添加的附加的试剂和/或稀释剂等。例如，在线形流动设计中，微流控芯片12内的元件的布置可以是这样的：被引入到样本端口14的流体52可以跟随单个方向流动去往检测腔室22。随着流体52行进通过通道16去往检测腔室22，流体52可以与来自产物囊袋组件34的（多个）试剂38和/或（多个）稀释剂48等混合。
在一些实施例中，可以使用一个或多个传感器组件60通过仪器来读取微流控芯片12。传感器组件60可以包括一个或多个流体检测器，以确定和/或验证通道16内的流体52的位置。例如，流体检测器可以确定和/或验证流体52处于紧密接近于一个或多个产物囊袋组件34。传感器组件60可以是光学传感器或接近传感器等、以及被适配于取回并且解释由传感器组件60生成的信号的一个或多个电路。
可以使用机械力和/或按压力等通过囊袋破裂结构（例如机械推送器、柱塞、压电激励器、辊）来解封产物囊袋组件34。例如，可以使用机械力对产物囊袋组件34的破裂部分50的应用来通过囊袋破裂结构对产物囊袋组件34进行解封。应用机械力可以破坏产物囊袋组件34的破裂部分50，将一个或多个腔体42的内容物释放到通道16中。
参照图2，在一些实施例中，被配置为破坏产物囊袋组件34的破裂部分50的囊袋破裂结构可以包括销钉54。销钉54可以是具有第一端56和第二端58的类似杆的构造。销钉54的形状可以包括但不限制于球形形状、矩形形状、立方体形状、柱状形状、棱椎体形状、圆锥体形状或任何异状的形状。可以由包括但不限制于金属和/或聚合物等的材料来形成销钉54。
销钉54的第一端56可以包括平坦端，所述平坦端被微流控芯片12的壳体29支承和/或被附接至壳体29，所述壳体29相邻于第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33。例如，在图2中，销钉54的第一端56由微流控芯片12的壳体29支承并且被附接至壳体29，壳体29与第二表面32相邻。在一些实施例中，销钉54可以延伸到微流控芯片12的壳体29的外部。例如，销钉54的第一端56可以延伸通过微流控芯片12的外部上的第一表面30、第二表面32或外周围边沿33。
销钉54的第二端58可以包括穿透和/或刺穿边沿59。边沿59可以是尖锐边沿和/或点状边沿，被配置为破坏产物囊袋组件34的破裂部分50。在使用期间，可以对销钉54的第一端56应用力以使得销钉54的第二端58的边沿59可以破坏产物囊袋组件34的破裂部分50。销钉54的边沿59的大小和形状可以被配置为这样的：腔体42的一个或多个内容物中的大多数（如果不是所有的话）内容物可以被释放到通道16中。例如，销钉54的边沿59的大小和形状可以被配置为这样的：第一腔体42a中的大多数（如果不是所有的话）试剂38可以进入通道16。
在一些实施例中，销钉54的长度L可以是这样的：被应用到销钉54的第一端56的力可以允许破坏囊袋36的破裂部分50，并且此外，该力可以允许破坏产物囊袋组件34的内部隔膜44。例如，销钉54的长度L可以大于通道16的高度h。
破坏破裂部分50和内部隔膜44可以从多个腔体42提供试剂38和/或稀释剂48等以进入通道16。在一个示例中，试剂38可以被以干燥形式存储在第一腔体42a中。为了对第一腔体42a中的干燥的试剂38进行水合，第二腔体42b可以包括稀释剂48。内部隔膜44可以近似地在破坏囊袋36的破裂部分50的同时或者在这之后的短暂时间时被刺穿、穿透和/或破坏，以使得干燥的试剂38可以由稀释剂48水合，并且流动到通道16中。在一些实施例中，试剂38的水合可以确保试剂38至少部分地或完全地转移到通道16中。
在另一示例中，试剂38可以被以液体形式存储在第一腔体42a中。另一试剂可以被以液体形式或干燥形式存储在第二腔体42b中。内部隔膜44可以近似地在解封囊袋36的同时被刺穿、穿透和/或破坏，以使得第一腔体42a中的液体形式的试剂38可以与第二腔体42b中的液体形式或干燥形式的试剂混合。
参照图1和图2，在使用中，流体52可以进入微流控芯片12的样本端口14，并且可以流动通过通道16。传感器组件60可以检测和/或验证通道16内的流体52的位置。随着流体52朝向产物囊袋组件34移动，力可以被应用到销钉54的第一端56，以使得销钉54的第二端58的边沿59可以破坏产物囊袋组件34的囊袋36的破裂部分50，将第一腔体42a的内容物释放到通道16中。例如，销钉54的第二端58的边沿59可以破坏破裂部分50，将试剂38释放到通道16中。在一些实施例中，销钉54的第二端58可以破坏内部隔膜44以及囊袋36，将第二腔体42b的内容物释放到第一腔体42a和通道16中。例如，在一些实施例中，销钉54的第二端58的边沿59可以破坏内部隔膜44，将稀释剂48从第二腔体42b释放到第一腔体42a中。稀释剂48可以在进入通道16之前或者在进入通道16时与试剂38混合，并且试剂38和稀释剂48两者可以与流体52混合。
在一些实施例中，在产物囊袋组件34的内容物进入通道16之后，流体52可以进入通道16或流动通过通道16。例如，在这样的内容物已经被从产物囊袋组件34释放到通道16中后，流体52可以被递送到样本端口14，以与第一腔体42a的内容物或第一腔体42a和第二腔体42b的内容物混合。
参照图3，在一些实施例中，被配置为破坏产物囊袋组件34的破裂部分50的囊袋破裂结构可以包括柱塞62。柱塞62可以包括接触构件64，接触构件64被附接到杆66，或者与杆66整体地形成。接触构件64可以包括第一表面68和相对的第二表面70。接触构件64的第二表面70可以被附接到杆66或者被与杆66整体地形成。
接触构件64的第一表面68可以接触产物囊袋的可变形隔膜72。可以由包括但不限制于PET和/或PP等的材料来形成可变形隔膜72。
杆66的形状可以包括但不限制于球形形状、矩形形状、立方体形状、柱状形状、棱椎体形状、圆锥体形状或任何异状的形状。接触构件64的形状可以包括但不限制于球形形状、矩形形状、立方体形状、柱状形状、棱椎体形状、圆锥体形状或任何异状的形状。在一些实施例中，杆66的物质性和接触构件64的物质性可以实质上相似。在一些实施例中，杆66的物质性和接触构件64的物质性可以是不同的。杆66和/或接触构件64的物质性可以包括但不限制于金属和/或聚合物等。
参照图1和图3，在一些实施例中，整个杆62可以被装入到微流控芯片12内。例如，杆62可以被与微流控芯片12的第一表面30、第二表面32和/或外周围边沿33相邻的壳体29支承。替换地，杆62的至少一部分可以延伸到微流控芯片12的外部。例如，杆的一部分可以延伸通过和/或超过第一表面30（如图3中图解那样）、第二表面32和/或外周围边沿33。
参照图3，接触构件64的第一表面68可以在使用期间接触产物囊袋组件34的可变形隔膜72。在一些实施例中，接触构件64的第一表面68可以是实质上平坦的表面。接触构件64可以延伸产物囊袋组件34的长度L2，如图3中图解那样。替换地，接触构件64可以延伸大于或小于产物囊袋组件34的长度L2的长度。
在使用期间，力可以被应用到杆62，以使得接触构件64的第一表面68接触产物囊袋组件34的可变形隔膜72。当应用力时，可变形隔膜72变形到第二腔体42b中，这增加第二腔体42b内的压力。第二腔体内所增加的压力引起内部隔膜44变形到第一腔体42a中，由此增加第一腔体42a内的压力而使破裂部分50破裂，以将第一腔体42a的内容物释放到通道16中。
在一些实施例中，第二腔体42b可以填充有气体（诸如氦气、氮气和/或空气）。气体可以在压力下被存储在第二腔体42b中，以使得使破裂部分50破裂引起压力失衡，由此内部隔膜44变形到第一腔体42a中，并且将第一腔体42a的内容物推送到通道16中。
破坏囊袋36的破裂部分50可以提供试剂38和/或稀释剂等以进入通道16。在一个示例中，试剂38可以被以干燥形式或流体形式存储在第一腔体42a中。对可变形隔膜72应用力可以允许破坏囊袋36的破裂部分50，以使得试剂38（以它的干燥形式或流体形式）可以被释放到通道16中。在另一示例中，试剂38可以被以干燥形式存储在第一腔体42a中，并且稀释剂可以被以流体形式存储在第二腔体42b中。对可变形隔膜72应用力可以允许使囊袋36的内部隔膜44和破裂部分50破裂，以使得稀释剂可以水合试剂38，并且试剂38和稀释剂两者可以进入通道16。
参照图1和图3，在使用中，流体52可以进入微流控芯片12的样本端口14，并且流动通过通道16。传感器组件60可以检测和/或验证通道16内的流体52的位置，并且可以激励柱塞62的杆66的移动。随着流体52朝向产物囊袋组件34移动，力可以被应用到柱塞62的杆66，以使得接触构件64的第一表面68可以接触产物囊袋组件34的可变形隔膜72。当应用力时，囊袋36的破裂部分50可以破坏，将第一腔体42a的内容物释放到通道16中。第一腔体42a的内容物可以与流体52混合。
在一些实施例中，在使用中，气体（诸如空气、氦气和/或氮气）可以被存储在第二腔体42b中。随着流体52朝向产物囊袋组件34移动，力可以被应用到柱塞62的杆66，以使得接触构件64的第一表面68可以接触产物囊袋组件34的可变形隔膜72以破坏破裂部分50，由此将第一腔体42a的内容物释放到通道16中。第二腔体42a内的气体可以在压力下被存储，以使得附加的压力可以被应用到第一腔体42a，并且第一腔体42a的全部内容物或第一腔体42a的实质上的所有内容物可以被释放到通道16中。第一腔体42a的内容物可以在通道16内与流体52混合。
图4图解微流控芯片112的另一示例性实施例。为了清楚和/或一致，微流控芯片112可以包括提及图1到图3中的微流控芯片12的相似元件的同样的参考标号。
在一些实施例中，微流控芯片112可以包括一个或多个产物囊袋组件134，其具有囊袋136的内部隔膜层144和/或破裂层150。内部隔膜层144和破裂层150可以与图2到图3的囊袋36的内部隔膜44和破裂部分50相似。
囊袋136的内部隔膜层144和破裂层150可以延伸到产物囊袋组件134的内部腔室140的外部，并且可以延伸微流控芯片112的长度和/或宽度。像这样，囊袋136的内部隔膜层144和/或破裂层150可以被形成为横穿微流控芯片112的至少一部分的一个或多个层。附加地，囊袋136的内部隔膜层144和/或破裂层150可以形成一个或多个产物囊袋组件134的一部分。例如，如图4中图解那样，囊袋136的内部隔膜144和破裂层150可以形成第一产物囊袋组件134a和第二产物囊袋组件134b的一部分。基片135可以被定位在内部隔膜144与破裂层150之间。基片135可以与在图2到图3中图解的基片35相似。
囊袋破裂结构可以包括柱塞161，其被配置为破坏囊袋136的破裂部分150。一般地，柱塞161可以被压下以破坏内部隔膜层144和破裂层150。
在一些实施例中，内部隔膜层144和破裂层150可以被设计为相继处于爆裂压力下。例如，柱塞161可以初始地引起内部隔膜层144的破坏，以使得第二腔体142b的内容物（例如稀释剂148）进入第一腔体142a并且与第一腔体142a的内容物（例如试剂138）混合。柱塞161可以然后相继地引起破裂层150的破坏，以使得第一腔体142a的混合物和第二腔体142b的内容物进入微流控芯片112内的通道116。替换地，内部隔膜层144和破裂层150可以被设计为同时破坏以使得第一腔体142a的内容物和第二腔体142b的内容物近似地在相同时间进入通道116。
柱塞161可以是具有第一端163和第二端165的类似杆的构造。柱塞161的形状可以包括但不限制于球形形状、矩形形状、立方体形状、柱状形状、棱椎体形状、圆锥体形状或任何异状的形状。可以由包括但不限制于金属和/或聚合物等的材料来形成柱塞161。
在一些实施例中，柱塞161可以被设计为在破坏破裂层150之后限制内部腔室140内剩余的内容物的量。柱塞161的第一端163可以被形成为符合产物囊袋组件134的第二腔体142b的几何形状。例如，柱塞161的第一端163可以被看作公部件，并且第二腔体142b的几何形状可以形成对于公部件的母配件。如图4中图解那样，柱塞161的第一端163可以包括圆形边沿公部件，其符合第二腔体142b母配件的圆形化几何形状。
在一些实施例中，柱塞161可以被容纳在微流控芯片112的外部。例如，如图4中图解那样，柱塞161可以被容纳在微流控芯片112的外部，以使得柱塞161初始地将压力应用到微流控芯片112的第一表面130。压力可以通过第一表面130转移到产物囊袋组件134。微流控芯片112的第一表面130可以与在图1到图3中图解的微流控芯片12的第一表面30相似。替换地，柱塞161可以被容纳在微流控芯片112内部。例如，在设计上与图2中图解的销钉54相似，第二端165可以被微流控芯片112的壳体129支承和/或被附接到微流控芯片112的壳体129，微流控芯片112的壳体129与微流控芯片112的第一表面130相邻。
在一些实施例中，内部腔室140的几何形状可以被设计为在破坏破裂层150之后限制内部腔室140内剩余的内容物的量。例如，如图4中图解那样，第一腔体142a和第二腔体142b可以形成圆锥形状的几何形状，圆锥形状的几何形状提供用于将每个腔体142a和142b的内容物引导到通道116中的顶点169。与第二腔体142b相比，第一腔体142a可以具有更小的横截面积（例如直径）。第二腔体142b的内容物流动到第一腔体142a中。从第二腔体142b到第一腔体142a的直径上的改变，外加或替代被配置为与第一腔体142a和/或第二腔体142b配合的柱塞161，可以为进一步在顶点169处将内部腔室140清空到通道116中提供准备。
破坏内部隔膜144和破裂层150可以从多个腔体142a和/或142b提供试剂138和/或稀释剂148等以进入通道116。在一个示例中，试剂138可以被以干燥形式存储在第一腔体142a中。破坏内部隔膜114可以在试剂138进入通道116之前提供稀释剂148以对试剂138进行水合。在另一示例中，试剂138可以被以干燥形式或流体形式存储在第一腔体142a中。气体（诸如空气）可以在压力下存储在第二腔体142b中，以使得在由柱塞162应用力时，第一腔体142a的大多数（如果不是所有的话）内容物可以被释放到通道116中。
参照图4，在使用中，流体152可以进入微流控芯片112，并且流动通过通道116。在一些实施例中，传感器组件160可以检测和/或验证通道116内的流体152的位置。随着流体152朝向产物囊袋组件134移动，力可以被应用到柱塞161，以使得柱塞161的第一端163接触微流控芯片112的第一表面130。柱塞161的第一端163在产物囊袋组件134的第一腔体142a和第二腔体142b内创建附加的压力，以引起内部隔膜144和/或破裂部分150破坏，将第一腔体142a和/或第二腔体142b的内容物释放到通道116中。
图5图解具有一个或多个产物囊袋组件234的微流控芯片212的另一示例性实施例。为了清楚和/或一致，微流控芯片212可以包括提及图1到图3中的微流控芯片12和图4中的微流控芯片112的相似元件的同样的参考标号。
产物囊袋组件234可以包括囊袋236，囊袋236被形成为密封容纳试剂238和/或稀释剂等的内部腔室240。在一些实施例中，与和图2到图3有关地描述的多个腔体42相似，内部腔室240可以背后有第二腔室。
一般地，产物囊袋组件234的囊袋236可以包括破裂部分250。产物囊袋组件234的破裂部分250可以被定位为与形成在基片266内的微流控芯片212的通道216相邻。通道216可以包括由垂直通道区段216b连接的两个水平通道区段216a和216c。水平通道区段216a和216c可以按高度H被分离开。高度H可以被确定以提供流体252的通过通道区段216a、216b和216c的充分的流动。垂直通道区段216b可以被定位在囊袋236之下。
产物囊袋组件可以包括结构251，其具有被配置为穿透、刺穿和/或破坏破裂部分250的尖端253。结构251可以被定位在垂直通道区段216b内的破裂部分250之下。随着通道216内的流体252填充破裂部分250的附近，力可以被应用到囊袋236以使得囊袋236垂直地移位，以使得破裂部分250接触被模制的结构251的尖端253，由此破坏破裂部分250。破坏破裂部分250将囊袋236的内容物释放到通道216中。
参照图5和图6，可以由将尖端251连接到外框257的两个或更多个辐条255来形成结构251。外框257可以被构形并且被设定大小以在通道216内形成配合。例如，在一些实施例中，通道216可以包括圆形直径，并且外框257可以是圆形构造。在一些实施例中，外框257可以被连接到基片266，从而尖端251和辐条255处于通道216内。例如，外框257可以整合到基片266以形成粘附到基片266等的一体结构。在一些实施例中，外框257可以被形成而在通道216内配合而不被附接到基片266。
结构251的尖端253可以是尖锐边沿和/或点状边沿，被配置为破坏囊袋236的破裂部分250。尖端253的大小和形状可以被配置为这样的：在破坏破裂部分250时，内部腔室240的大多数（如果不是所有的话）内容物可以被释放到通道216中。例如，尖端253的大小和形状可以被配置为这样的：在破坏破裂部分250时，试剂238可以进入通道216。可以使用任何合适的处理（诸如通过模制结构251）来形成结构251。
参照图5和图6，在使用中，流体252可以进入微流控芯片212的水平通道区段216a。传感器组件260可以检测和/或验证水平通道区段216a内的流体252的位置。流体252可以流动通过垂直通道区段216b内的被模制的结构251的辐条255与框257之间的开孔261a、261b和261c，并且流动到水平通道区段216c中。随着流体朝向产物囊袋组件234移动，力F可以被向下应用到表面230上，以使囊袋236向下移动以使得被模制的结构251的尖端253接触囊袋236的破裂部分250。尖端253可以破坏产物囊袋236的破裂部分250，以使得内部腔室240的内容物可以被释放到水平通道区段216a中。内部腔室240的内容物可以与流体252混合，并且在垂直通道区段216c内的被模制的结构251的辐条255与框257之间流动并且流动到水平通道区段216c中。
图7图解具有产物囊袋组件334的微流控芯片312的另一示例性实施例。为了清楚和/或一致，微流控芯片312可以包括提及图1到图3中示出的微流控芯片12、图4中的微流控芯片112和图5中的微流控芯片212的相似元件的同样的参考标号。
一般地，产物囊袋组件334包括形成内部腔室340的囊袋336。内部腔室340可以被分离为第一腔体342a和第二腔体342b。第一腔体342a和第二腔体342b可以由内部隔膜344分离。囊袋336的至少一部分可以包括破裂部分350。破裂部分350可以破坏以使得试剂338和/或稀释剂348等可以被分配到微流控芯片312的一个或多个通道316中。
在一些实施例中，试剂338可以被存储在第一腔体342a中，并且稀释剂348可以被存储在第二腔体342b中。第二腔体342b可以是有第一端382、第二端384和从第一端382跨越到第二端384的长度L3的被加长的腔体，如图7中图解那样。
产物囊袋组件334包括辊380，以提供产物囊袋组件334的囊袋336的从第二腔体342b的第一端382到第二腔体342b的第二端384的移位。移位可以将足以破坏第二腔体342b与第一腔体342a之间的内部隔膜344的附加压力应用到第二腔体342b，以将第二腔体342b的内容物释放到第一腔体342a中。辊380可以继续被移位以将压力应用到破裂部分350，以引起破裂部分350破坏，由此将第一腔体342a的内容物释放到通道316中。
基片335可以支承微流控芯片312内的产物囊袋组件334。例如，基片335可以被定位在第二腔体342b的第一端382之下，以随着由辊380应用压力而支承第二腔体342b。基片335可以与图2到图3中图解的基片35相似。
参照图7，在使用中，流体352可以进入微流控芯片312的通道316。传感器组件360可以检测和/或验证通道316内的流体352的位置，并且发送适当的信号以引起辊380的移动。随着流体352朝向产物囊袋组件334移动，辊380可以转动并且从第二腔体342b的第一端382移动到第二腔体342b的第二端384，由此将压力应用到第二腔体342b。压力可以引起内部隔膜344破坏，将内容物（例如稀释剂348）释放到第一腔体342a中。辊380可以继续转动并且朝向第二腔体342b的第二端384移动，应用压力以破坏破裂部分350并且将内容物（例如试剂338和稀释剂348）释放到通道316中。第一腔体342a的内容物可以与流体352混合，并且继续通过通道316。
图8图解具有产物囊袋组件434的微流控芯片412的另一示例性实施例。为了清楚和/或一致，微流控芯片312可以包括提及在图1到图3中示出的微流控芯片12、图4中的微流控芯片112、图5中的微流控芯片212和图7中的微流控芯片312的相似元件的同样的参考标号。
产物囊袋组件434可以包括囊袋436。囊袋436可以包括两个或更多个破裂部分450。例如，在图8中，产物囊袋组件434包括第一破裂部分450a和第二破裂部分450b。囊袋436可以被形成以密封内部腔室440。内部腔室440可以容纳一个或多个试剂438和/或稀释剂等。在一些实施例中，内部腔室440可以被分离为与在图2到图3中图解的腔体42相似的两个或更多个腔体。
微流控芯片412的通道416可以包括由第一破裂部分450a、内部腔室440以及第二破裂部分450b分离的两个通道区段416a和416c。例如，通道区段416a和416c可以具有水平地延伸的主轴。通道区段416a和416c可以是平行的，并且在使第一破裂部分450a和第二破裂部分450b破裂时由通道区段416b连接。通道区段416b可以相对于通道区段416a和416c成90度延伸。例如，当通道区段416a和416b水平地延伸时，通道区段416b可以垂直地延伸。通道区段416a和416c可以按高度H2被分离开。高度H2可以被确定以提供流体252和内部腔室440的内容物的通过通道区段416a-416c的充分的流动。
一般地，产物囊袋组件434可以被定位在微流控芯片412的通道416内。例如，产物囊袋组件434可以被定位在垂直通道区段416b内。产物囊袋组件434可以构建为这样的：产物囊袋组件434可以被插入到通道416内。附加地，产物囊袋组件434可以被构建为使通道416和/或微流控芯片412内的死区空间最小化。例如，产物囊袋组件434可以被构建为防止无意地截留（trap）流动通过垂直通道区段416b的流体452。这样的截留可能导致样本的损耗。
移位隔膜490可以被定位在水平通道区段416a的外部上并且与产物囊袋组件434相邻。例如，移位隔膜490可以被定位在产物囊袋组件434之上。可以由包括但不限制于PET和/或PP等的材料来形成移位隔膜490。
在一些实施例中，力可以被应用到移位隔膜490，以使得压力被应用在通道区段416a和/或垂直通道区段416b内。压力可以引起破裂部分450a和450b破坏，以使得流动通过通道区段416a-416c的流体452可以与内部腔室440的内容物混合。
参照图8，在使用中，流体452可以进入微流控芯片412的水平通道区段416a。传感器组件460可以检测和/或验证水平通道区段416a内的流体452的位置。随着流体452接近产物囊袋组件434，力可以被应用到移位隔膜490。得自于移位隔膜490上的力的压力可以引起第一破裂部分350a和第二破裂部分350b的破坏，以准许流体452从通道区段416a通过通道区段416b流动到通道区段416c，以与内部腔室440的内容物混合。所得到的混合物可以继续流动通过通道区段416c去往例如微流控芯片412的反应腔室。
根据以上描述，清楚的是，在此公开的（多个）发明构思良好地适配于执行目的并且取得在此所提到的优点、以及在此所公开的（多个）发明构思中固有的那些优点。虽然为了本公开的目的已经描述了在此所公开的（多个）发明构思的实施例，但是将理解的是，大量的改变可以被作出并且容易地提示给本领域技术人员，所述改变是在此所公开的并且由所附权利要求限定的（多个）发明构思的范围和精神内完成的。

Claims (9)

1.一种用于在微流控芯片中使用的微流控产物囊袋组件，包括：
囊袋，环绕内部腔室并且具有破裂部分；
内部隔膜，被定位在所述内部腔室内，以形成第一腔体和第二腔体，在第二腔体内提供有稀释剂；
在所述第一腔体内的采用干燥形式的试剂；以及
破裂结构，被配置为有选择地破坏所述破裂部分，
其中，所述囊袋被定位在所述微流控芯片的垂直的通道区段中，并且在所述微流控芯片的水平的以及垂直的通道区段中使得稀释剂能够充分地流动，当所述内部隔膜近似地在破坏所述囊袋的破裂部分的同时或者在这之后的短暂时间被刺穿、穿透和/或破坏时，所述稀释剂对干燥的试剂进行水合。
2.如权利要求1所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述囊袋破裂结构是销钉，所述销钉具有被配置为穿透所述破裂部分的尖锐边沿。
3.如权利要求1所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述囊袋破裂结构是柱塞。
4.如权利要求3所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述柱塞包括：杆，被连接到具有实质上平坦的表面的接触构件。
5.如权利要求4所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述囊袋进一步包括：可变形隔膜，所述柱塞的所述平坦的表面被配置为将压力提供给所述可变形隔膜以破坏所述囊袋的所述破裂部分。
6.如权利要求4所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述柱塞包括第一端和第二端，所述第一端被配置为形成在所述内部腔室的所述第二腔体内的配合。
7.如权利要求1所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述囊袋破裂结构包括辊。
8.如权利要求7所述的微流控产物囊袋组件，其中，所述第二腔体是具有第一端和第二端的被加长的腔体，所述第一腔体被定位在所述腔体的所述第二端处，并且所述辊被配置为从所述被加长的腔体的所述第一端移动到所述第二端。
9.一种微流控芯片，包括：
壳体；
样本端口，被所述壳体支承，以用于将流体引入到所述壳体中；
一个或多个通道，在所述样本端口与检测腔室之间提供流体连通；以及
一个或多个如权利要求1所述的产物囊袋组件，所述囊袋组件被定位为与所述一个或多个通道相邻，
所述囊袋的所述破裂部分被定位为与所述试剂和所述一个或多个通道流体连通。
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