CN107107055A - 具有用于横向流动混合的纵向和横向液体阻挡物的微流体装置 - Google Patents

Abstract

微流体装置(1)包括一个或多个微通道(10)的集组，每个微通道包括：具有在其中纵向延伸的纵向液体阻挡物(20)的微通道部分(12)，从而在微通道部分(12)中限定第一区域(121)和第二区域(122)；在纵向阻挡物(20)处的一个或多个第一液体通路(22)；被构造为允许液体进入第一区域(121)的液体入口(11)；被构造为允许液体离开微通道部分(12)的液体出口(13)；布置在微通道部分(12)和液体出口(13)之间以在操作中使从液体入口(11)流入的液体留存在第一区域(121)中的横向液体阻挡物(30)；以及在横向液体阻挡物(30)处的一个或多个第二液体通路(32)，该装置进一步包括液体泵送部件(15)，其被构造为将液体移置通过所述一个或多个微通道(10)的集组的每个微通道部分(12)，其中，一个或多个第一液体通路(22)被构造为在操作中允许第一区域(121)中的过多液体横向于纵向阻挡物(20)地流到第二区域(122)中，并且一个或多个第二液体通路(32)被构造为在操作中允许纵向部分(12)中的过多液体经由液体出口(13)排出。还提供了一种用于控制微流体装置(1)中的液体的方法。

Description

具有用于横向流动混合的纵向和横向液体阻挡物的微流体 装置

技术领域

本发明总体上涉及微流体和微流体装置领域，并且具体地涉及设计用于流动混合的微流体装置。

背景技术

微流体一般是指用于泵送、采样、混合、分析和配量液体的微加工装置。其突出特征源于液体在微米长度尺度上表现出的特殊行为。微流体中的液体的流动通常是层流的。远低于一纳升的体积可以通过加工具有微米范围内的侧向尺寸的结构来达成。可以加速在大尺度上受限(受反应物扩散的限制)的反应。最后，平行的液体流可能可以被准确地且可再现地控制，使得在液体/液体界面和液体/固体界面处产生化学反应和梯度。微流体因此用于生命科学中的各种应用。

许多微流体装置具有用户芯片接口和闭合流动路径。闭合流动路径便于在最小化与泄漏和蒸发相关的问题的同时将功能元件(例如，加热器、混合器、泵、UV检测器、阀等)集成到一个装置中。

液体样本的分析通常需要一系列步骤(例如，过滤、溶解试剂、加热、洗涤、读取信号等)。对于便携式诊断装置，这需要使用各种泵送和阀原理的准确流动控制。

对于许多应用(诊断等)，需要将试剂集成在微流体芯片内部。不幸的是，试剂在微流体内部的溶解和混合通常是具有挑战性的，并且难以控制和/或优化。在微流体中，微通道中的层流流动趋向于极其快地且高效率地溶解试剂，这使溶解的试剂集中于小体积的液体中。这些试剂因此可能太过于集中和/或存在于不够大体积的液体中。因此，已经引入数个混合概念，主要用于使用例如有源元件(阀、微搅拌器、电动混合器、电声原理、液体和试剂在圆形室中的再循环等)来使试剂沿着微通道的宽度混合。然而，此类方法需要外部控制器和外设、与微流体芯片(例如，气动、电和/或机械致动)的互连，并且更一般地来说，给微流体装置的设计、加工和封装增加了复杂性，这继而使加工成本增加，使微流体装置的使用复杂很多，并且使微流体装置和外设更笨重且不太便携。

发明内容

根据第一方面，本发明被实施为一种包括一个或多个微通道的集组的微流体装置，每个微通道包括：微通道部分，即，室，其具有在其中纵向延伸的纵向液体阻挡物，从而在该微通道部分中限定第一区域和第二区域；在纵向阻挡物处的一个或多个第一液体通路；液体入口，其优选地在微通道部分的第一侧上，被构造为允许液体进入第一区域；液体出口，其优选地在微通道部分的与第一侧相对的第二侧上，被构造为允许液体离开微通道部分；横向液体阻挡物，其布置在微通道部分和液体出口之间以在操作中使从液体入口流入的液体留存在第一区域中；以及在横向液体阻挡物处的一个或多个第二液体通路，所述装置进一步包括液体泵送部件，其被构造为将液体移置通过所述一个或多个微通道的集组的每个微通道部分。所述一个或多个第一液体通路此外还被构造为在操作中允许第一区域中的过多液体横向于纵向阻挡物地流到第二区域中，并且所述一个或多个第二液体通路被构造为在操作中允许纵向部分中的过多液体经由液体出口排出。

此类装置允许“正交”流动混合，即，过多液体横向于纵向阻挡物地流到第二区域中，这有助于在没有连续大量流动的情况下分配液体。当试剂存在于第二区域中时，试剂应随着液体横向地流到第二区域中而开始溶解，但是试剂可以以简单的、被动的、可靠的且可预测的方式局部停留并且和缓地在周围溶解。此类装置可以得益于提供如下面所概括的附加优点的各种实施例和变型。

在实施例中，以上装置可以进一步包括排气道，该排气道连接到第二区域，并且被构造为在操作中当液体填充第二区域时从第二区域排除空气。因此，液体可以平稳地进入第二区域，而不必压缩空气来填充该区域。

优选地，排气道将第二区域连接到液体出口，即，横向阻挡物的下游，以使无需提供附加的排气口。另外，可以将排气道做成纵向的且基本上平行于微流体部分，以使所获得的设计具有很小的占用空间，并且容易地多路传输。

在优选实施例中，排气道在足够靠近液体入口的位置处连接第二区域，以使在操作中即使当液体基本上填充第二区域时排气道也能够从微通道部分排除空气。越靠近液体入口，越多液体可以进入第二区域，而不必压缩空气来填充第二区域。

优选地，排气道经由延迟室连接到第二区域，延迟室被构造为在操作中在微通道部分已经被液体填充之后可以被经由液体入口供应的过多液体填充。延迟室通常做成比排气道宽。由于(在液体已经填充微通道部分之后)液体填充延迟室所需的时间，在过多液体流过出口之前给予了试剂扩散的附加时间。

在实施例中，排气道包括被构造为阻挡液体进入排气道的透气液体阻挡物。这样，液体不可以(或者仅可以部分)进入排气道(例如，经由延迟室)，而仍可以排除空气。当排气道经由延迟室连接到第二区域时，在排气道中提供透气液体阻挡物是特别有利的，因为在这种情况下，给予试剂扩散的附加时间可以被更精确地估计。

优选地，纵向液体阻挡物包括以下中的一个：从微通道部分的底壁突出的细长凸起结构，其高度小于微通道部分的深度，从而在凸起结构上方限定液体通路，在操作中允许第一区域中的过多液体从第一区域流到第二区域；对准的凸起结构的集组，每个凸起结构从微通道部分的底壁突出，其中，该集组的两个连续结构之间的空间形成毛细管液体通路，该毛细管液体通路在操作中允许第一区域中的加压液体流到第二区域；从微通道部分的底壁突出并且表现为形成液体通路的垛口的单块凸起结构，所述液体通路在操作中允许第一区域中的加压液体从第一区域流到第二区域；一个或多个凹口的集组，每个凹口设在微通道部分的底壁的厚度中，并且在操作中允许第一区域中的加压液体从第一区域流到第二区域；以及非润湿表面。

在优选实施例中，横向液体阻挡物与纵向结构相距毛细管距离，以便促使第一区域中的过多液体流到第二区域中，而不是经由一个或多个第二液体通路退出微通道部分。

优选地，横向液体阻挡物垂直于纵向液体阻挡物延伸。

在实施例中，纵向液体阻挡物纵向地并且在微通道部分的基本整个长度上延伸，以及横向液体阻挡物横向地并且在微通道部分的基本整个宽度上延伸，且在纵向液体阻挡物和液体出口之间。

优选地，泵送部件是有源液体泵送部件，因为在实践中，这些在以上装置中恰巧极其好地工作。用无源毛细管泵仍获得令人满意的结果。

在优选实施例中，第二区域包括在操作中可以被从第一区域流到第二区域中的液体稀释的试剂。

在“多路传输”实施例中，一个或多个微通道的集组包括以多路传输方式布置的至少两个微通道。

优选地，所述装置然后包括在所述两个或更多个微通道中的每个的下游的液体同步接头，所述液体同步接头被构造为使在所述两个或更多个微通道中输送的液体在其相应的微通道部分下游的流动同步，其中，同步接头包括一个或多个液体阻挡物，所述一个或多个液体阻挡物在同步接头中纵向延伸，并且被布置为使进入同步接头的液体的传播延迟。

优选地，在本装置中，液体出口的横向截面小于所述微通道部分的横向截面，这适用于集组的微通道中的一个或多个或者甚至每个。这进一步改善了侧向混合。

最简单的是将横向液体阻挡物加工成凸起结构。例如，横向液体阻挡物和纵向液体阻挡物均可以被设为凸起结构，例如，像轨那样。

在变型中，本装置包括液体改道阀，并且横向液体阻挡物可以形成该阀的一部分。例如，横向阻挡物可以由锥形壁形成，该锥形壁另外形成液体颈缩部分。

根据其它方面，本发明可以被实施为组合上面所讨论的特征中的数个的微流体装置。例如，此类装置可以包括：一个或多个微通道的集组，每个微通道包括：微通道部分，其具有在其中纵向地延伸的纵向液体阻挡物，从而在该微通道部分中限定第一区域和第二区域；在纵向阻挡物处的一个或多个第一液体通路；液体入口，其在微通道部分的第一侧上，被构造为允许液体进入第一区域；液体出口，其在微通道部分的与第一侧相对的第二侧上，被构造为允许液体离开微通道部分；横向液体阻挡物，其布置在微通道部分和液体出口之间以在操作中使从液体入口流入的液体留存在第一区域中；以及在横向液体阻挡物处的一个或多个第二液体通路。所述装置进一步包括液体泵送部件，其被构造为将液体移置通过所述一个或多个微通道的集组的每个微通道部分。就像前面那样，所述一个或多个第一液体通路被构造为在操作中允许第一区域中的过多液体横向于纵向阻挡物地流到第二区域中，并且所述一个或多个第二液体通路被构造为在操作中允许纵向部分中的过多液体经由液体出口排出。另外，横向液体阻挡物位于与纵向结构相距毛细管距离，以便促使第一区域中的过多液体流到第二区域中，而不是经由所述一个或多个第二液体通路退出微通道部分。更详细地说，横向液体阻挡物可以例如位于足够靠近纵向阻挡物的末端，以当液体填充第一区域时使得液体弯月面形成于间隙中并且钉扎液体。过多液体接着将被促使流过纵向阻挡物，例如溢出纵向阻挡物，而不是流经液体被钉扎在其中的间隙。

优选地，如上面所解释的，此类装置包括排气道，该排气道将第二区域连接到液体出口，并且被构造为在操作中当液体填充第二区域时从第二区域排除空气。有利地，该排气道可以在足够靠近液体入口的位置处连接第二区域，以使在操作中当液体基本上填充第二区域时排气道也能够从微通道部分排除空气。

根据另一方面，本发明被实施为一种用于控制上述微流体装置及其变型中的任何一个中的液体的方法，该方法包括：由于所述泵送部件，让液体经由液体入口进入微通道部分的第一区域；让已经进入第一区域的液体填充第一区域，该液体被横向液体阻挡物留存；让第一区域中的过多液体经由所述一个或多个第一通路横向于纵向阻挡物地流到第二区域中；并且让纵向部分中的过多液体经由一个或多个第二通路排出到液体出口中。

在实施例中，所述装置被构造为使得在让第一区域中的过多液体流到第二区域中的步骤处，过多液体横向于纵向阻挡物地流到第二区域中以便从微通道部分的接近液体出口的第二侧到微通道部分的接近液体入口的第一侧填充第二区域。

优选地，第二区域包括试剂，该试剂可被从第一区域流到第二区域中的过多液体稀释，使得让过多液体经由所述一个或多个第一液体通路流到第二区域中引起试剂溶解。

例如，第二区域包括不同类型的试剂，这些试剂被以以下方式中的一种或多种点滴：第二类型的试剂被点滴在第一类型的试剂上；以及第一类型的试剂被点滴在第二区域的第一区中，并且第二类型的试剂被点滴在第二区域的第二区中，所述第一区和第二区沿着纵向阻挡物成一直线地延伸。

优选地，所述一个或多个微通道的集组的至少一个微通道进一步包括在液体出口下游的一个或多个受体，以使排出到液体出口中的过多液体将与所述一个或多个受体发生反应。

以上装置和方法可以提供若干个变型，并且可以以许多不同的方式组合。例如，横向液体阻挡物可以由横向端壁形成，而纵向阻挡物可以被设为凹槽、非润湿表面，或者还被设为雉堞状结构。可以提供在不同位置处连接第二区域的数个排气道。第二区域可以例如根据连接到其的排气道的数量来结构化。通道可以被给予精致图案，尤其是在多路传输实施例中，以适应液体在其中流动所必需的时间。泵可以设在混合区(即，在上面被称为微通道部分)的上游和/或下游等地方。

现在将参照附图通过非限制性例子来描述实施本发明实施的装置和方法。附图中所描绘的技术特征不一定按比例绘制。

附图说明

图1是根据实施例的微流体装置的简化表示的3D视图。为简单起见，在该图中没有描绘排气道；

图2是如实施例中所涉及的单独的纵向液体阻挡物(这里实施为凸起结构)的(简化)3D视图，该纵向液体阻挡物从微通道部分的底壁突出；

图3是如图2中的装置的截面图，其中，如实施例中所涉及的，该装置进一步包括盖体(或密封件)，该盖体与凸起结构一起提供上部液体通路(在凸起结构上方)；

图4-图9描绘了根据实施例的图2的涉及各种纵向轨的数个变型；

图10-图15是根据不同实施例的微流体装置的简化表示的顶视图；

图16(16A-16G)例示说明了用于控制根据图10和根据实施例的装置中的液体的方法的各种步骤；

图17是根据实施例的多路传输装置的简化表示的顶视图，该多路传输装置涉及数个多路传输微通道连同液体同步接头；以及

图18是诸如图17的实施例中所涉及的液体同步接头的简化表示的顶视图，该图示出接头的更多细节。

具体实施方式

如本发明人认识到的，化学物质在微流体通道中的溶解使化学物质集中于非常小体积的液体中。特别具有挑战性的情况如下：当试剂在微流体芯片内部的溶解如此高效率并且混合如此低时，包含溶解的试剂的有效体积的液体恰巧太小，从而妨碍执行化验。可以使用通过使用喷墨点滴器点滴在微通道中的食用染料来明显地例示说明该问题。微通道可以例如为1000μm宽且为100μm深。水可以以各种流速(例如，以0.1、1或10μL/min)注入。染料通常以强浓度梯度溶解于0.1至0.2μL的溶液中，其中较多染料靠近液体填充弯月面溶解；小溶解体积和显著浓度梯度都造成了关键问题。例如，如果染料具有与液体中的分析物反应以便使得它可检测的作用，则小溶解体积和可变染料浓度将导致不均匀的且不精确的信号，并且信号区将很小，而且对信号区进行监测具有挑战性。另外，在微流体系统中泵送的液体的体积的变化可以强烈地影响试剂在检测区中的位置。对于点滴在微通道中的昂贵的DNA探针，可以观察到类似的问题，因为它们的溶解在非常小体积的溶液中发生，使得探针容易被冲到检测区外部。

认识到此类潜在问题，本发明人设计出新构思的微流体装置，其通道可以被构造为创建在不同方向上发生的两个流动分量。一个第一流动分量将液体带到感兴趣表面(通常试剂可以设于该表面)的附近。第二流动分量将液体带到该表面之上。在本文中所描述的大多数实施例中，为简化设计，这两个流动分量是正交的。因此，本构思中的至少一些(这些流动分量、它们在液体中溶解和分配试剂的方式)可以被称为“正交流动混合”。

参照图1-图18，首先描述了本发明的关于包括一个或多个微通道10的集组的微流体装置1的方面。该集组的一个或多个或每个微通道包括表现为纵向液体阻挡物20的微通道部分12。微通道部分12至少在下述实施例中的一些中可以被认为是混合室。纵向液体阻挡物20在部分12中纵向地延伸。阻挡物20通常是细长的，即，其最大尺寸是其平行于通道部分(即，平行于通道部分中的平均液体方向)延伸的长度。纵向阻挡物因此在微通道部分中限定了两个区域，即，分别用标号121、122表示的第一区域和第二区域。阻挡物20此外还在装置1中被设计为在阻挡物20处提供一个或多个第一液体通路22。另外，优选位于部分12的第一侧S1上的液体入口11被提供用来允许液体进入第一区域。类似地，液体出口13(优选位于部分12的第二侧S2上，也就是说，与第一侧相对)允许液体离开微通道部分。接着，横向液体阻挡物30布置在部分12和液体出口13之间，并且被设计为在操作中将从液体入口流入的液体留存在第一区域中。一个或多个第二液体通路32设于横向液体阻挡物30处。所述装置进一步包括液体泵送部件15，其被构造为将液体移置通过一个或多个微通道10的集组的每个微通道部分12。

通路22、33此外还被设计为允许横向(在本文中也被称为“正交”)液体流动，这对于混合流体和/或溶解试剂(或任何化学种类)应是尤其有利的。也就是，一个或多个第一液体通路22被构造为在操作中允许第一区域中的过多液体横向于纵向阻挡物地流到第二区域中。另外，一个或多个第二液体通路32被构造为在操作中允许纵向部分12中的过多液体经由液体出口13排出。如后面详细讨论的，可以设想数种类型和设计的阻挡物20、30和液体通路22、32。在所有情况下，由纵向阻挡物20限定的(或在纵向阻挡物20处的)(一个或多个)液体通路22允许过多液体(例如，留存在第一区域121中的液体或加压液体的溢出)流到第二区域122中。一旦它已经填充了第二区域122(因此基本上填充整个部分12)，在操作中，过多液体就将能够经由(一个或多个)通路32退出纵向部分12。参照图16来详细地解释液体如何进入部分12、在部分12中前进、在部分12中更改路线以及退出部分12。

现在参照图10-图17，在实施例中，装置1进一步包括排气道40，排气道40连接到第二区域122，并且被构造为在操作中当液体填充第二区域时从第二区域排除空气。就像微通道那样，排气道优选地被加工成凹槽，为简单起见，即，被开槽到装置的底壁50的厚度中。各种凹槽于是可以容易地被盖体(参见图3中的60)闭合。由于排气道，液体可以在不会由于正被液体压缩的空气而放慢的情况下填充第二区域。排气道40应例如将第二区域122连接到液体出口13，这允许有简单设计，这些简单设计是容易多路传输的，因为通道部分12(以及更一般地来说，通道10)无需穿过排气道。排气道40应优选地在部分12的末端处(或靠近部分12的末端)连接第二区域122，即，在部分12的第一侧S1上连接第二区域122。在图1中，仅描绘了入口通路和出口通路(或开口)40i、40o，例示说明排气道如何以及在哪里可以连接到通道10。为易于理解，排气道本身在图1中未被描绘。这样，排气道在入口区11附近连接部分12，这使得即使当液体基本上填充了整个第二区域122并且如果必要的话一直到第二区域完全被填充时，也可以排除空气。

现在更具体地参照图11-图12，在实施例中，排气道40可以经由延迟室42连接到第二区域122，其中，延迟室42被构造为在操作中即使第二区域122(以及因此整个部分12)现在已经被液体12完全填充，也可被继续(经由液体入口11)进入微通道部分12的过多液体填充。如图10-图14、图16所示，在实施例中，排气道40包括液体阻挡物44，液体阻挡物44被构造为阻挡液体进入排气道，同时仍可透气，以便使得压缩空气被排除。

如先前所提到的，可以设想数种类型的阻挡物，如图2-图9所示。尽管图2-图9具体地描绘了纵向阻挡物20，但是所描绘的各种类型的阻挡物实际上可以用于纵向液体阻挡物20、横向阻挡物30、排气道阻挡物44或接头70中所涉及的各种阻挡物(参见图17-图18)中的每一个。

回头参照图2-图9，纵向液体阻挡物20可以例如包括从部分12的底壁50突出的细长凸起结构20a(图1-图3)。如图3中所描绘的，其高度小于微通道部分的深度，以便(在已经闭合通道之后)在凸起结构20a的上方限定液体通路22，以在操作中允许过多液体从第一区域流到第二区域。

如图4所示，凸起结构可以被给予特定轮廓(例如，圆形)，以便于液体溢出。相反，取决于操作的精确情况，具有台阶状横向轮廓的唯一轨可以为液体弯月面提供更强的钉扎部位并且因此可以更有利。阻挡物20(而且还有用在装置1的其它地方的阻挡物30、44和74、76)的特定形状和细节可以取决于所用流体的类型、流速以及更一般地来说各种操作参数。注意，在图1-图4的实施例中的每个中，过多液体意在首先在第一区域121中累积，然后一旦足够量的液体已经累积在第一区域121中(以及如果必要的话，足够的压力也已经累积在第一区域121中)，就溢出阻挡物20、20a，然后横向地流到第二区域122中。然而，可以设想许多变型，在这些变型中，过多液体应横向地流过阻挡物20，而不一定溢出所述阻挡物。

例如，在图5中，纵向阻挡物被设为对准的凸起结构20b的集组，每个凸起结构20b从部分12的底壁50突出。这里，该集组的两个连续结构20b之间的空间22b形成毛细管液体通路，该毛细管液体通路在操作中留存液体，直到第一区域中的液体的足够压力允许它通过通路22b流到第二区域中为止。各种结构20b和通路22b的尺寸可以根据本目的的需要而改动。

具体地说，如图6所示，凸起结构可以从轨延伸，而不是从底壁50延伸。这里，纵向结构是雉堞状的，也就是说，提供从底壁50突出以便形成纵向柱脚的单块凸起结构。该结构不过是雉堞状的以便形成城齿20c，城齿20c表现为形成液体通路的垛口22c。如果必要，城齿可以是异形的。在操作中，垛口仍允许加压液体从第一区域121流到第二区域122。

当纵向阻挡物被横向结构化以表现为横向液体通路(比如图5-图6所示的垛口22b、22c)时，纵向阻挡物的高度优选地与对应的通道部分12的深度匹配，以使一旦通道闭合(或密封)，例如城齿20b、20c就向上延伸到盖体。因此，在这种情况下，关键参数是液体压力：高于阈值压力，液体应被迫使通过横向液体通路22b、22c。在变型中，城齿20b、20c可以被设计为在城齿20b、20c上方保持毛细管通路，以使液体在高于特定压力时可以通过垛口和城齿上方。

如图7中进一步例示说明的，凸起结构20e甚至可以是横向结构化的，例如，呈锥形，以便表现为锥形液体通路22e。通过添加有利的毛细管压力分量，锥形液体通路将帮助第二区域122中的液体向(一个或多个)液体通路前进：与以相隔距离递减的分隔开的可润湿表面接触的液体将受到增大的毛细作用力。因此，就毛细管驱动的微流体装置(即，具有无需外部泵或任何外部施加的压力的可润湿流动路径的微流体装置)来说，图7中所展现的液体阻挡物是特别适合的。实际上，第二区域122中的液体将更容易地跟随锥形液体通路22e，与第一区域121中的液体连接，并且这将导致第一区域121中的液体溢出相邻的凸起结构20e。换句话说，在121中的液体越过凸起阻挡物之前，图7的实施例确保区域122中的液体朝向通路前进，并且与第一区域121的被钉扎在通路22e处的液体的弯月面合并。

凸起结构(例如，图5中所描绘的结构20b)可以使用硅晶片和标准光刻技术来加工。仍然可以设想其它基板和对应的加工方法。此类基板可以例如包括聚合物和玻璃；加工方法可以基于涉及湿式或干式蚀刻步骤、注射成型、热压成型、纳米压印光刻、激光消融等的各种光刻技术。这里，我们提供凸起结构的加工例子，在该例子中，使用硅晶片，其中流动路径的深度为100μm，阻挡物为33μm高(即，阻挡物区中的硅需要在大约66μm的深度上被蚀刻)。在第一步骤中，使用标准光刻法和深层反应离子蚀刻(DRIE)在33μm的深度上蚀刻除阻挡物外的所有结构。在第二步骤中，在66μm的深度上蚀刻包括阻挡物(例如，阻挡物20、30、44、72、74和76)的所有结构。在该第二蚀刻步骤之后，可以移除蚀刻掩模，并且可以对晶片进行清洁。可以在晶片级或者在单个微流体芯片级进行表面处理，在单个微流体芯片级的情况下，必须将晶片切割以释放单个的芯片。晶片或芯片通常可以使用硅烷化而被制成具有疏水性。例如，将它们沉浸到庚烷中的0.1％(v.v)的三氯辛基硅烷溶液中2分钟。移除晶片或芯片，用乙醇冲洗晶片或芯片，并且使用氮气流使晶片或芯片干燥。可以优选地使用喷墨点滴器将试剂和受体添加到芯片的适当区域。此类点滴器产生直径约为60μm(即，大约100pL)的液滴。第二区域122因此应优选地约为200μm宽，以使点滴器在该区域上的对准以及液滴在该区域内部的递送变得容易并且液滴错位的风险非常低。点滴的液滴一旦到达第二区域122的表面就非常快地干燥，使得可以迅速地点滴许多液滴(例如，在0.1s内点滴10个液滴或更多)，如果需要的话。液滴或液滴系列可以沉积在第二区域122的许多区处。液滴可以含有例如抗体、寡核苷酸、酶以及许多其它类型的试剂和化学物质。此时，可以使用例如干膜抗蚀剂的低温叠片、聚(二甲基)硅氧烷层或聚合物盖来密封装置1。受体可以以与试剂类似的方式沉积，或者可以在密封盖上构成图案或沉积。使用晶片的蚀刻来产生凸起结构的替代方案是，(1)将所有流动路径和排气道蚀刻到期望深度，并且(2)用具有期望厚度的光致抗蚀剂对凸起结构进行图案化。

在其它变型中，液体阻挡物可能不被设为凸起结构，而是被设为简单的非润湿表面20d，参见图8，非润湿表面20d应再次留存液体，直到某个液体压力允许液体克服阻挡物的阻力为止。取决于所用加工工艺，表面20d可以例如与底壁50齐平，如图8所示，或者相对于壁50略微凸起。可以使用常规的光刻法和表面化学工艺在底壁50上创建表面20d。例如，可以通过对20nm厚的金层进行图案化并且用自组装的烷硫醇单层涂布该金层以使金区具有疏水性来创建表面20d。另一个例子是在底壁50的硅氧化物上对疏水硅烷进行图案化。这可以使用光刻法或者使用喷墨点滴器直接沉积疏水性硅烷来进行。这还可以使用图案化表面功能的两步反应来进行，该反应在第二步骤中用于锚定疏水分子。

在还有的其它的变型中，如图9所示，纵向阻挡物可以被设为一个或多个凹口20f的集组(但是为简单起见，优选地仅一个凹口)。凹口形成在部分12的底壁50的厚度中。再次，凹口为空气-液体弯月面创建钉扎部位，因此对抗对液体的阻力，该阻力应被压力足够大的液体克服，以在操作中使该液体从第一区域流到第二区域。如果必要，可以纵向地提供数个凹口，以便在它们之间保留毛细管间隙。凹口可以对液体提供更高效率的障碍，因为为了跨过凹口，弯月面将需要进行比当它越过凸起阻挡物时所需的拉伸更大的拉伸。液体-空气弯月面的这种增大的拉伸将具有较大的能量损耗成本，例如对于具有相当大的表面张力的液体来说。可以使用与上面对凸起结构的加工所讨论的技术类似的技术，例如，使用Si晶片以及多个光刻和蚀刻步骤来加工这些凹口。

一般来说，微通道和液体阻挡物无需在同一个基板上。可以在例如Si晶片上加工微通道，而在盖体上加工液体阻挡物。这可以简化加工，尤其是因为可以在盖体的平面表面上形成阻挡物。

现在参照图1和图10-图15：在实施例中，横向液体阻挡物30与纵向结构20相距毛细管距离(而不是与纵向结构20直接接触)，以便限定间隙G，这促使第一区域中的过多液体流到第二区域中，而不是经由(一个或多个)第二通路32退出微通道部分12。该间隙不应太大，以避免当填充第一区域121时过多液体经由间隙G直接流到第二区域122中。仍然，横向液体阻挡物30应位于足够靠近纵向阻挡物20的末端，以使得液体弯月面形成于间隙G中并且当液体填充第一区域121时钉扎液体。过多液体将接着被促使溢出纵向阻挡物20，而不是流经间隙G，因为流过间隙G的流动将创建的流动阻力高于当液体直接溢出纵向阻挡物时的流动阻力(即，液体将接触更大的壁面积之和)。

如图10-图13中进一步例示说明的，为简单起见，横向液体阻挡物30优选地垂直于纵向液体阻挡物20延伸。在比如图14或图15中所描绘的变型中，横向阻挡物可以由端壁30a、30b直接提供，如果必要，端壁30a、30b可以为锥形30b(图15)以形成液体颈缩部分，从而在液体经由液体出口13退出部分12之前将液体留存在部分12中足够长。

注意各种通路22、32和阻挡物20、30、44等的尺寸和形状，这些通路和阻挡物需要被适当地设计(形状和尺寸)，以便允许这里期望的特定事件序列，例如，允许如先前所解释的正交流动混合。间隙、通路、开口等越大，液体越容易流动。各种液体通路的尺寸(以及另外还有形状)应被相应地设计。

现在参照图1、图10-图15以及图17：我们注意到，尽管有间隙G，纵向液体阻挡物20优选地在部分12的基本整个长度上延伸。类似地，横向液体阻挡物30可以在部分12的第二侧S2处在微通道部分12的基本整个宽度上(横向地)延伸，以便简化设计和加工。当然，可以提供如图13-图14中举例说明的更复杂的结构和液体流动回路，在图13-图14中，第二区域122将被结构化为数个隔室122b、122c，每个隔室得益于通往排气道40b、40c的相应的入径。图13、图14的实施例对于检测是特别有利的。这些可以被用于例如无受体化验中。例如，可以将用于酶的各种基板放置在第二区域122的分隔开的部分122b、122c中(或者在变型中，使用数个通道10)，每个隔室具有一种类型的基板。放置在隔室中的试剂也可以是染料、荧光团、DNA探针、pH敏感染料指示物、螯合试剂、用于金属和金属络合物的配体、用试剂功能化的珠体、细胞、聚合物以及对分析物检测一般有用的任何其它类型的生物(化学)物质。此类设计可以特别适合于便携式或移动诊断，比如利用留存试剂的一次性微流体芯片的基于智能电话的诊断。稍后将对这进行详细讨论。注意，在图14的实施例中，过多液体可以通过通道40c被改道，从而没有液体停留在左手侧隔室122c中。

泵送部件(在图17中用符号描绘)优选地是有源液体泵送部件15，其已经被证明在实践中特别好地工作。在变型中，无源毛细管部件(例如，设在(一个或多个)部分12的下游的大的润湿区)也可以被使用。

现在更具体地参照图15、图16：在实施例中，装置1可以设有已经集成在(一个或多个)部分12的隔室或区中的试剂，例如，(生物)化学试剂。此外，受体可以设在出口13的下游，以使它们与退出出口13的液体发生反应，如图16G所示。例如，第二区域122可以包括试剂R、R1、R2，这些试剂可以被液体溶解，特别是被流到第二区域122中的过多液体溶解。试剂通常应溶解于合理限定体积的液体中。不同试剂(R1、R2、R3等)也可以被点滴在第二区域122中，例如相互相隔数个毫米地点滴，以保持一定程度的间隔，但是尽管如此，它们还是会溶解和被动地扩散分布。换句话说，在这些试剂溶解之后，通过横向液体阻挡物的液体将按明确限定的顺序(例如，10nL的具有试剂R1的液体，接着是没有任何试剂的5nL的液体，接着是具有试剂R2的20nL的液体)沿着溶解的试剂运载。各种试剂在液体中的这个明确限定的溶解特别适合于影响(生物)化学化验或分析，该化验或分析通常需要按适当的顺序将受体暴露于分析物和试剂。在变型中，一个或数个延迟室42(如图12中的延迟室)可以用于为一种或多种试剂的溶解和/或一些试剂与液体中的分析物发生反应提供更多时间。这可以帮助增强例如化验的灵敏度，或者可以提高化学反应的产率。

注意，在图1、图10-图17的实施例中的每个中，液体出口的横向截面13被设计为小于微通道部分12的平均横向截面。这帮助创建试剂沿着横向截面13的更强浓度梯度，更强浓度梯度使试剂的扩散增大。此外，在图15的特定实施例中，装置1包括液体改道阀(被实施为液体颈缩部分)，其锥形壁30b充当横向液体阻挡物。

现在具体参照图16，并且根据另一方面，本发明可以被实施为一种用于控制比如上面描述的微流体装置1中的流体L的方法。基本上，此类方法包括以下步骤。

首先，图16A，例如，由于泵送部件推送(有源部件)或拉动(无源润湿部件)液体，液体L经由液体入口11进入微通道部分12的第一区域122。液体L因此在区域121中纵向地前进(在区域121中，液体被纵向阻挡物20留存)，一直前进到横向阻挡物30(图16B)。在那里，弯月面形成，并且因为微小的毛细管间隙G，液体被钉扎在该间隙处，使得液体填充第一区域121。

一旦足够量的液体L存在，泵送附加液体就将提高液体上的压力，从而对其空气-液体弯月面给予足以拉伸和通过间隙G的能量(图16B-图16C)。然后，液体将继续前进到第二区域中，并且将诱使第一区域中的液体横向地流到纵向阻挡物20，图16D。重要的是注意到，在图16的例子中，过多液体基本上溢出阻挡物20(即，溢出阻挡物并且通过通路12，参见图1-图2)。换句话说，液体基本上横向地(在图16C-图16E中，正交于轨20)流动，而不是纵向地流经间隙G，比如以允许在区域122中最佳地混合。因为液体不是纵向流动，所以它不溶解和累积试剂。相反，试剂局部溶解，并且被动地在它们被点滴在其中的区周围扩散。

现在，如果间隙G设在横向阻挡物20和纵向阻挡物30之间，则因为液体被钉扎在间隙G处，东方区域S2中的(在间隙处的)液体颗粒将首先开始横向地流到纵向阻挡物(以填充第二区域)。然后，因为液体“优选润湿”液体，所以当从上面看时，可能看起来像液体前面正从第二侧S2前进到第一侧S1。然而，这不应被解释为液体在第二区域中从S2纵向地前进到S1一样。相反，过多液体恰巧基本上横向地流过(或溢出)阻挡物20。

如图16所示，当试剂R存在时，它们应开始和缓地溶解并且在周围扩散，过多液体的横向流动有助于在试剂上递增地分配液体(与将累积试剂的纵向流动截然相反)。在某个时刻(图16G)，液体已经填充整个部分12，并且不能再前进，使得进入部分12的附加液体应迫使过多液体经由(一个或多个)第二通路32排出到液体出口13中，例如，通过越过阻挡物32(在图16中被布置为改道轨)排出。

排气道40防止当液体填充第二区域122时在部分12中俘获空气。被俘获的空气将阻碍室的填充和装置的操作。然而，由于空气的可压缩性，原理上可以在没有任何排气道的情况下设想正交流动混合。

现在更具体地参照图16G，在实施例中，微通道10可以进一步包括在液体出口13下游的一个或多个受体r。因此，当过多液体经由液体出口13排出，其将淹没所述受体并且与所述受体发生反应。此类受体可以例如结合在流过部分12的液体样本中的分析物以及在第二区域122中点滴的试剂。试剂沿着第二区域122的位置将例如确定试剂将以液体样本的哪个体积部分以及在什么时间连续地通过出口13并且与结合到受体r的分析物相互作用，以便允许液体样本中的分析物的检测。

如先前参照图13、图14所提到的，仍然可以设想在不使用部分12下游的任何受体的情况下执行化验。在一些化验中，用于酶分析物的试剂可以被点滴在第二区域12中。酶将将基板转换为有色产物。应用可以例如是肝毒性、肝细胞在患者的血液中破碎并且释放酶的常见条件的检测。这些酶的检测是有用的。肝毒性可能是由抗HIV治疗和许多药物诱发的毒性引起的。在这方面，本发明的实施例可以用于连同对酶产物进行成像(例如使用智能电话)来执行类似试验。特别有利的是使用用塑料模制的装置1。如先前所提及的，甚至可以设想将用于酶的各种基板放置在第二区域122的分隔开的部分122b、122c(图13、图14)中，或者在变型中，使用平行的数个混合室12，每个混合室具有用于特定酶或分析物的一个相应类型的基板。

回头参照图15或图16，值得提及的是，不同类型的试剂可以被以以下方式中的一种或多种点滴。第一种方式是在第一类型的试剂上点滴第二类型的试剂。另一种方式是在第二区域122的第一区(例如，西方区)中点滴第一类型的试剂并且在第二区域122的第二区(例如，东方区)中点滴第二类型的试剂。如图15所示，所述区可以沿着纵向阻挡物20成一直线地延伸。

现在参照图17：在实施例中，本装置1可以包括以多路传输的方式布置的数个微通道10。在图17的情况下，多路传输的通道10具有公共源10i，其被细分为数个通道10、10a-g以馈送相应的混合室12。特别有利的是优选的排气道设计允许容易地对通道部分12进行多路传输的事实。如果必要，检测区可以设在部分12的下游。此类检测区可以使用检测通道14、14a-g来实现。样本中的分析物和通道部分12中的一种或多种试剂之间的反应可以用于创建指示溶液中的分析物的存在和浓度的有色产物。可替代地，在检测通道中可以通过与抑制或修改分析物的颜色的试剂的反应来检测有色分析物。此类分析物-试剂检测部件在生物化学和生物学中是标准的，并且可以利用光学、荧光、电(电阻、电容、阻抗或电流生成)信号。还可以例如通过基于喷墨的点滴将受体放置在检测通道中。该受体可以例如是固定在检测通道的表面上的“捕获”抗体。它还可以是位于微/纳米球体的表面处的捕获抗体。在该例子中，可以实现用于检测填充装置1的溶液中的抗原(即，分析物)的表面“夹心”免疫反应。沉积在通道部分12中的试剂于是应是“检测”抗体，优选地但不一定被荧光染料标记。通道部分12中的检测抗体的受控释放将导致形成分析物-检测抗体络合物，该络合物继而可以通过捕获抗体而在下游检测通道14、14a-g中被捕获。在捕获区17上测量的荧光量将揭示样本中分析物的存在和浓度。用于检测分析物的试剂和受体的类型和量可以被大大地改变和改动以适应所用分析物和样本的类型。使用此类配体/受体特定的相互作用的分析物检测是众所周知的，并且可以包括用于检测例如化学物质、蛋白质、寡核苷酸、细胞、污染物、病原体和金属的试验。数个通道部分12和检测通道14、14a-g的使用允许在单个装置上实现多路传输的试验。对于多路传输的试验，通道部分12和检测通道14、14a-g优选地是平行的，并且还优选地相互规则地隔开以便于在通道部分12中沉积试剂以及在检测通道14、14a-g中沉积受体。检测通道14、14a-g之间的平行性和减小的间隔允许减小检测区17的占用空间。这帮助减小装置1的总体尺寸和成本，而且还降低信号测量装置(比如CCD芯片、CMOS芯片、光学/荧光扫描仪、显微镜)的要求。紧凑的检测区对于例如使用形状因子小的透镜和智能电话一次对所有的检测通道进行成像是特别可取的。因为通道部分12可能需要远大于检测通道14、14a-g以用于在足够大体积的样本中溶解试剂，因此通道部分和检测通道不太可能可以被对准。事实上，当加工比如图17中所描绘的装置的各种版本时，本发明人注意到通道部分趋向于占装置1的整个占用空间的大约50％。由于这个原因，可能适当的是提供将单个的通道部分12联系到检测通道14、14a-g的连接通道。这些连接通道应优选地全都具有相同的长度，以使它们全都具有相等的水力阻力，并且不会偏斜地使一个通道接收比另一个通道更多的样本。使一些连接通道曲折(如图17中所描绘的那样，在通道部分12和检测区17之间)可以用于使连接通道的长度相等。可替代地，可以对它们的宽度进行调整以使它们的水力阻力相等。在实践中，曲折是优选的，因为它们使得能够进行进一步的横向混合。此类曲折通常被称为“Dean流动混合器”，并且曲折的数量和曲率半径可以根据取决于沿着通道的截面期望多大混合程度而改动。当使用微流体装置用于(生物)化学分析时的另一个考虑是难以用精确体积的样本填充装置。如果装置对于每个试验被填充不同体积的样本，则溶解的试剂可能不总是被定位在检测通道中的正确地方。在不希望的情况下，通过太多体积的样本可能将试剂、可能还有受体冲到检测区外部。这可以导致不准确的试验或者具有错误的负面结果的试验。

可以通过添加通道10v来显著改善这种情况，通道10v绕过通道部分12阵列、连接通道(如果有的话)、检测通道14和14a-g以及同步接头70(参见下面)。通道10v从具有相对较高的水力阻力的区域(窄且长的曲折通道)开始。该水力阻力应高于通道部分12阵列、连接通道(如果有的话)、检测通道14和14a-g以及同步接头70的总阻力，以有利于这些结构的填充并且最小化通道10v的填充。于是，水力阻力大于通道10v中的水力阻力的通道10o应存在于同步接头70之后。到达通道10o的液体将受到强流动阻力，并且流动将大部分经由通道10v发生，从而最小化流过检测通道的不必要的流动并且将试剂和受体保持在装置的这个策略部分中。

在图17和图18的实施例中，多路传输装置1进一步包括液体同步接头70，其位于微通道10、10a-g中的每个的下游，并且被构造为使在微通道中输送的液体在其相应的微通道部分12的下游的流动同步。同步接头包括液体阻挡物74、76，这些液体阻挡物在同步接头中纵向地(还相对于入流方向横向地)延伸，并且被布置为使进入接头70的液体的传播延迟。注意，在图17中，所有通道10、10a-g都在接头处合并，有利的事情是确保类似流速和体积的液体可以通过相应的流动混合室12。从这个意义上来讲，同步接头是本文中所公开的混合室构思的补充。

可以对接头70设想许多变型。详细地说，在图18的实施例中：轨72是支撑轨(可选的)。轨74和76是液体存留轨，这些轨与支撑轨72(或起相同作用的接头的任何内壁)一起用于存留和合并从通道10、10a-g到达的液体。间隙设于两个轨74、76之间，以释放过多液体，从而遵循如先前所描述的类似原理。释放的液体然后将经由出口70o退出接头以流到通道10o中(图17)。

来自分开的通道10、10a-g的液体在相应的入口处靠近接头70。注意，处于紧要关头的入口具有毛细管阀(这里被设为液体颈缩部分，图18)。相继地，来自各个通道的填充前面排成一行。当压力积累到足够高时，一个入口或多个入口处的液体可以打破液体的表面张力，并且继续填充接头70。存留轨74、76然后应使初始填充阶段限于入流合并区(在轨72和轨74、76之间)中的一个或每个，从而消除空气滞留的风险。当入流合并区中的液体与停滞在其它入口毛细管阀处的填充前面接触时，液体开始流过其它入口。释放端口，即，两个轨74、76之间的间隙，协调从入口到出口70o的受控中侧流动以防空气滞留。可以提供阻性元件和出口毛细管阀来帮助接头70完全填充。尽管是可选的，支撑轨72帮助加固入口毛细管阀。

已经参照附图简洁地描述以上实施例，并且可以提供若干个变型。可以设想以上特征的数个组合。例如：(i)一个或多个排气道可以(或者可以不)存在；(ii)排气道可以在靠近液体入口的位置处(用于最大化空气排除)将第二区域连接到出口；(iii)可以提供数个延迟室，每个延迟室具有相应的通往排气道的入径或者连接到相应的排气道；(iv)排气道可以包括或不包括透气液体阻挡物；(v)在实施例中，微流体装置1可以包括例如从图2-图9所示的类型选择的不同类型的液体阻挡物20、30、44、74、76。甚至单个阻挡物20、30等也可以由不同类型的阻挡物元件构成。

注意，在以上各项(i)-(v)中所讨论的特定情形的任何一个中：(vi)横向阻挡物30可以与纵向阻挡物20相距毛细管距离；(vii)横向阻挡物30应优选地垂直于纵向阻挡物20延伸；(viii)纵向阻挡物20可以纵向地、在部分12的基本整个长度上延伸；(ix)横向阻挡物30可以在纵向液体阻挡物和液体出口之间在部分12的基本整个宽度上延伸，尤其是在以上项(viii)中所讨论的情形中；(x)在以上各项(i)-(ix)中所讨论的情形中的任何一个中，泵送部件可以是有源液体泵送部件，或者可替代地无源部件；

另外，在以上各项(i)-(x)中所讨论的特定情形中的任何一个中：(xi)第二区域可以包括可稀释试剂；

另外，在以上各项(i)-(xi)中所讨论的特定情形中的任何一个中，液体出口的横向截面可以小于部分12的横向截面；以及(xiii)比如图17中所描绘的多路传输装置实际上可以包括根据以上各项(i)至(xii)中的任一项设计的数个通道10和通道部分12，如果必需的话具有比如先前所讨论的液体同步接头70。

可以提供特征的其它变型和组合，其中一些是隐含于附图中的。

本文中所描述的方法和特征中的一些可以用于加工微流体芯片。所得芯片可以由加工者以裸晶片的形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)作为裸片分配，或者以封装的形式分配。在后一种情况下，芯片可以被安装在单芯片封装中或者多芯片封装中。在任何情况下，芯片然后可以与其它芯片集成。类似地，微流体芯片可以用玻璃或聚合物制成，或者使用材料组合制成。玻璃中的芯片可以使用光刻法和干式或湿式蚀刻方法加工。聚合物中的芯片可以使用热压成型或注射成型生产，或者还可以使用利用柔性材料的卷到卷制造方法生产。

虽然已经参照有限数量的实施例、变型和附图描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以替换等同物。具体地说，在不脱离本发明的范围的情况下，给定实施例、变型中所记载的或者附图中所示的(类似装置的或类似方法的)特征可以与另一个实施例、变型或附图中的另一个特征组合或者取代之。因此可以设想关于以上实施例或变型中的任何一个所描述的特征的各种组合，这些组合仍在所附权利要求的范围内。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多小修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，意图是本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。另外，除上面明确教导的变型之外，可以设想许多其它变型。例如，可以存在附件元件，比如阀、端口、穿孔、管道端口等。

附图标记列表

1 微流体装置

10 微通道

11 液体入口

12 微通道部分(流动混合室)

121 流动混合室的第一区域

122 流动混合室的第二区域

13 液体出口

14 检测通道

15 液体泵送部件

17 检测区

20 纵向液体阻挡物

22 第一液体通路(在纵向阻挡物处)

30 横向液体阻挡物

32 第二液体通路

40 排气道

42 延迟室

44 透气液体阻挡物

50 室的底壁

70 同步接头

70o 接头出口

72 支撑轨

74、76 液体存留轨

R 试剂

R 受体

Claims (23)

1.一种微流体装置，所述微流体装置包括一个或多个微通道的集组，每个微通道包括：

微通道部分，所述微通道部分具有在其中纵向地延伸的纵向液体阻挡物，从而在所述微通道部分中限定第一区域和第二区域；

在所述纵向阻挡物处的一个或多个第一液体通路；

液体入口，所述液体入口被构造为允许液体进入所述第一区域；

液体出口，所述液体出口被构造为允许液体离开所述微通道部分；

横向液体阻挡物，所述横向液体阻挡物布置在所述微通道部分和所述液体出口之间以在操作中使从所述液体入口流入的液体留存在所述第一区域中；以及

在所述横向液体阻挡物处的一个或多个第二液体通路，

所述装置进一步包括液体泵送部件，所述液体泵送部件被构造为将液体移置通过所述一个或多个微通道的集组的每个微通道部分，其中，

所述一个或多个第一液体通路被构造为在操作中允许所述第一区域中的过多液体横向于所述纵向阻挡物地流到所述第二区域中，以及

所述一个或多个第二液体通路被构造为在操作中允许所述纵向部分中的过多液体经由所述液体出口排出。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述纵向液体阻挡物包括以下中的一个：

从所述微通道部分的底壁突出的细长凸起结构，其高度小于所述微通道部分的深度，从而在凸起结构上方限定液体通路，在操作中允许所述第一区域中的过多液体从所述第一区域流到所述第二区域；

对准的凸起结构的集组，每个凸起结构从所述微通道部分的底壁突出，其中，所述集组的两个连续结构之间的空间形成毛细管液体通路，所述毛细管液体通路在操作中允许所述第一区域中的加压液体流到所述第二区域；

从所述微通道部分的底壁突出并且表现为形成液体通路的垛口的单块凸起结构，所述液体通路在操作中允许所述第一区域中的加压液体从所述第一区域流到所述第二区域；

一个或多个凹口的集组，每个凹口设在所述微通道部分的底壁的厚度中，并且在操作中允许所述第一区域中的加压液体从所述第一区域流到所述第二区域；以及

非润湿表面。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述横向液体阻挡物与纵向结构相距毛细管距离，以便促使所述第一区域中的过多液体流到第二区域中，而不是经由所述一个或多个第二液体通路退出所述微通道部分。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述横向液体阻挡物垂直于所述纵向液体阻挡物延伸。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述纵向液体阻挡物纵向地并在所述微通道部分的基本整个长度上延伸，以及所述横向液体阻挡物横向地并在所述微通道部分的基本整个宽度上延伸并在所述纵向液体阻挡物和所述液体出口之间。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述泵送部件是有源液体泵送部件。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二区域包括试剂，所述试剂能够被从所述第一区域流到所述第二区域中的液体稀释。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个微通道的集组包括以多路传输方式布置的至少两个微通道。

9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括在所述两个或更多个微通道中的每个的下游的液体同步接头，所述液体同步接头被构造为使在所述两个或更多个微通道中输送的液体在其相应的微通道部分下游的流动同步，其中，所述同步接头包括一个或多个液体阻挡物，所述一个或多个液体阻挡物在同步接头中纵向地延伸，并且被布置为使进入所述同步接头的液体的传播延迟。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，对于所述集组的微通道中的一个或多个，所述液体出口的横向截面小于所述微通道部分的横向截面。

11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括表现为所述横向液体阻挡物的横向凸起结构。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括液体改道阀，所述横向液体阻挡物形成该阀的一部分。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述液体入口在所述微通道部分的第一侧上，并且所述液体出口在所述微通道部分的第二侧上，并且其中，所述横向液体阻挡物与纵向结构相距毛细管距离，以便促使所述第一区域中的过多液体流到所述第二区域中，而不是经由所述一个或多个第二液体通路退出所述微通道部分。

14.根据权利要求1或权利要求13所述的装置，进一步包括排气道，所述排气道连接到所述第二区域，并且被构造为在操作中当液体填充所述第二区域时从所述第二区域排除空气。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述排气道将所述第二区域连接到所述液体出口。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述排气道在足够靠近所述液体入口的位置处连接所述第二区域，以使在操作中当液体基本上填充所述第二区域时所述排气道能够从所述微通道部分排除空气。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述排气道经由延迟室连接到所述第二区域，所述延迟室被构造为在操作中在所述微通道部分已经被液体填充之后能够被经由所述液体入口供应的过多液体填充。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述排气道包括透气液体阻挡物，所述透气液体阻挡物被构造为阻挡液体进入所述排气道。

19.一种用于控制根据权利要求1所述的微流体装置中的液体的方法，包括：

由于所述泵送部件，让液体经由所述液体入口进入所述微通道部分的所述第一区域；

让已经进入所述第一区域的液体填充所述第一区域，所述液体被所述横向液体阻挡物留存；

让所述第一区域中的过多液体经由所述一个或多个第一通路横向于所述纵向阻挡物地流到所述第二区域中；以及

让所述纵向部分中的过多液体经由所述一个或多个第二通路排出到所述液体出口中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述装置被构造为使得在让所述第一区域中的过多液体流到所述第二区域中的步骤处，过多液体横向于所述纵向阻挡物地流到所述第二区域中以便从所述微通道部分的接近所述液体出口的第二侧到所述微通道部分的接近所述液体入口的第一侧填充所述第二区域。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第二区域包括试剂，所述试剂能够被从所述第一区域流到所述第二区域中的液体稀释，使得让过多液体经由所述一个或多个第一液体通路流到所述第二区域中以引起所述试剂溶解。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第二区域包括不同类型的试剂，所述不同类型的试剂被以以下方式中的一种或多种点滴：

第二类型的试剂被点滴在第一类型的试剂上；以及

第一类型的试剂被点滴在所述第二区域的第一区中，并且第二类型的试剂被点滴在所述第二区域的第二区中，所述第一区和所述第二区沿着所述纵向阻挡物成一直线地延伸。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述一个或多个微通道的集组的至少一个微通道进一步包括在所述液体出口下游的一个或多个受体，并且其中，让过多液体排出到所述液体出口中包括让排出的过多液体与所述一个或多个受体发生反应。