CN107923914A

CN107923914A - 液滴微流控设备及感测其中的测定结果的方法

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Publication number: CN107923914A
Application number: CN201680050507.5A
Authority: CN
Inventors: 本杰明·詹姆斯·哈德文; 艾德里安·马克·西蒙·雅各布; 詹森·罗德里克·赫克托; 迈克尔·詹姆斯·布朗洛; 足立昌浩; 艾莉森·玛丽·斯金纳; 马克·蔡尔兹
Original assignee: Joint Cape Cod Ltd By Share Ltd; Sharp Life Science EU Ltd
Current assignee: Joint Cape Cod Ltd By Share Ltd; Sharp Life Science EU Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: EP3341733A1; EP3341733B1; WO2017038064A1; HK1251658A1; CN107923914B; EP3341733A4; US20170056887A1

Abstract

确定微流控设备中测定结果的方法包括以下步骤：将样本液滴分配到微流控设备的电极阵列的第一部分上；将试剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的第二部分上；控制施加到所述电极阵列的驱动电压以将所述样本液滴和所述试剂液滴混合成产物液滴；感测产物液滴的动态性质；以及基于所感测的动态性质来确定样本液滴的分析。动态性质是影响产物液滴在电极阵列上的输送性质的产物液滴的物理性质。产物液滴的动态性质的示例包括可移动状态、可分离状态和基于液滴性质的粘度。该方法可用于进行阿米巴细胞裂解物(LAL)测定。

Description

液滴微流控设备及感测其中的测定结果的方法

技术领域

本发明涉及液滴微流控设备，并且在特定方面涉及介质上电润湿(EWOD)设备，并且更具体地涉及有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)，并且还涉及感测在这样的设备上的一个或多个液滴的动态性质以确定化学或生物化学测试的结果的方法。

背景技术

介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵流体的液滴的公知技术。有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指例如通过使用薄膜晶体管(TFT)，在并入有晶体管的有源矩阵阵列中实现EWOD。因此，它是用于芯片上实验室技术的数字微流控的候选技术。对该技术的基本原理的介绍可以在以下文献中找到：“Digital microfluidics：is a true lab-on-a-chippossible？”，R.B.Fair，Microfluid Nanofluid(2007)3：245-281.

图1以横截面的形式示出了常规EWOD设备的一部分。该设备包括下基板72，其最上层由导电材料形成，导电材料被图案化以便实现多个阵列元件电极38(例如，图1中的38A和38B)。给定阵列元件的电极可以称为元件电极38。包括极性材料(通常也是含水的和/或离子的)在内的液体液滴4被约束在下基板72和顶基板36之间的平面中。可以通过间隔件32实现两个基板之间的合适的间隙，并且非极性流体34(例如油)可用于占据未被液体液滴4占据的容积。设置在下基板72上的绝缘体层20将导电元件电极38A、38B与第一疏水涂层16分离，液体液滴4以θ表示的接触角6位于第一疏水涂层16上。疏水涂层由疏水材料(通常但不一定是含氟聚合物)形成。

在顶基板36上是第二疏水涂层26，液体液滴4可以与第二疏水涂层26接触。介于顶基板36和第二疏水涂层26之间的是参考电极28。

接触角θ6被限定为如图1所示的那样，并且通过固体液体(γ_SL)、液体气体(γ_LG)和非离子流体(γ_SG)界面之间的表面张力分量的平衡来确定，并且在不施加电压的情况下满足杨氏定律，等式由下式给出：

在操作中，可以将称为EW驱动电压(例如，图1中的V_T、V₀和V₀₀)的电压从外部施加到不同的电极(例如，分别施加到参考电极28、元件电极38、38A和38B)。所建立的最终电力有效地控制疏水涂层16的疏水性。通过布置不同的EW驱动电压(例如，V₀和V₀₀)施加到不同的元件电极(例如，38A和38B)，液体液滴4可以在两个基板72和36之间的横向平面中移动。

US6565727(Shenderov，2003年5月20日发布)公开了一种用于使液滴移动穿过阵列的无源矩阵EWOD设备。

US6911132(Pamula等人，2005年6月28日发布)公开了一种用于在两个维度上控制液滴的位置和移动的二维EWOD阵列。

US6565727还公开了用于其他液滴操作(包括液滴的分裂和合并，以及将不同材料的液滴混合在一起)的方法。

US7163612(Sterling等人，2007年1月16日发布)描述了可以如何使用基于TFT的薄膜电子器件来通过使用与AM显示技术中采用的电路布置非常相似的电路布置来控制对EWOD阵列的电压脉冲的寻址。

US7163612的方法可以称为“有源矩阵介质上电润湿”(AM-EWOD)。使用基于TFT的薄膜电子器件来控制EWOD阵列有若干优点，即：

(a)电子驱动电路可以集成在下基板72上。

(b)基于TFT的薄膜电子器件非常适用于AM-EWOD应用。生产基于TFT的薄膜电子器件的成本低廉，从而可以以相对低的成本生产相对大的基板面积。

(c)以标准工艺制造的TFT可以被设计为在比以标准CMOS工艺制造的晶体管高得多的电压下操作。这是重要的，因为许多EWOD技术需要施加超过20V的电润湿电压。

US7163612的缺点在于：其未公开用于实现AM-EWOD的TFT背板的任何电路实施例。

美国申请2010/0194408(Sturmer等，2010年8月5日公布)描述了用于检测液滴致动器上的电容(尤其是用于确定液滴在电极处的存在、部分存在或不存在)的方法、电路和装置。

US8653832(Hadwen等人，2014年2月18日发布)描述了如何可以将阻抗(电容)感测功能并入到AM-EWOD设备的阵列元件中。阻抗传感器可以用于确定存在于阵列中每个电极处的液体液滴的存在和大小。

众所周知，光学方法可以用于检测EWOD设备中的生物化学测定(assay)，例如，“Integration and detection of biochemical assays in digital microfluidic Lab-on-a-Chip devices”，Malic et al，Lab Chip，2010，10，418-431。

发现：EWOD设备的液滴动态性质(例如，运动速度、分裂特性等)的物理依赖性是设备几何形状和液滴特性的函数，如例如在“Modelling the Fluid Dynamics ofElectrowetting on Dielectric(EWOD)”，Walker and Shapiro，Journal ofMicroElectroMechanical Systems，Vol.15，No.4，Aug 2006中所描述的那样

基于与EWOD不同的操作原理的液滴微流控系统也是已知的。“Dropletmicrofluidics”，Teh et al.Lab Chip 2008 8 198-202中给出了该领域的回顾。

细菌内毒素(也称为热原)是革兰氏阴性细菌的发热副产物，会对人体有危险甚至是致命的。感染的症状和内毒素的存在范围从轻微的发烧到死亡。

来自鲎血淋巴的细胞(阿米巴细胞)包含内毒素结合蛋白(因子C)，当细胞与内毒素接触时，内毒素结合蛋白发起一系列复杂的酶促反应，导致凝块形成(参见Iwanaga，Curr：Opin.Immunol.5：74-82(1993))。这些细胞提取物(即，阿米巴细胞溶解物)的内毒素介导的活化已被充分理解，并且在本领域中已被详细记载，参见例如以下文献：Nakamuraet al.，Eur.J.Biochem.154：511-521(1986)；Muta et al.，].Biochem.101：1321-1330(1987)；和Ho et al.，Biochem.Mol.Biol.Int.29：687-694(1993)。在生物测定中利用这种现象来检测各种测试样本(包括人和动物医药品、生物制品、研究产品和医疗设备)中的内毒素。鲎属美洲鲎(Limuluspolyphemus)对内毒素特别敏感。因此，来自该鲎的血细胞(称为“鲎变形细胞溶解物”或“LAL”)由于其敏感性、特异性和相对容易地避免可能存在于样本中的其它组分的干扰，而广泛用于入选物(choice)的内毒素测定。参见例如US.Pat.Nos.4,495,294(Nakahara et al.，1985年1月22日发布)、4,276,050(Firca et al.，1981年6月30日发布)、4,273,557(Juranas，1981年6月16日发布)、4,221,865(Dubczak et al.，1980年9月9日发布)和4,221,866(Cotter，1980年9月9日发布)。当与包含细菌内毒素在内的样本结合时，LAL与内毒素反应产生产物(例如，凝胶凝块或显色产物)，该产物可以例如通过目测或通过使用光学检测器来检测。

众所周知，LAL可以用于检测(1，3)-β-D-葡聚糖，并且已经开发了用于执行可以特定于内毒素或葡聚糖检测的基于LAL的测定的化学物质。

许多核酸扩增方法(例如，聚合酶链式反应(PCR))是非常熟知的。通常，可以通过将样本与适当设计的引物混合来选择性扩增靶核酸序列。常规地，可以通过例如测量测定产物的荧光性质来光学地感测测定的结果。

可以通过热循环(如PCR的情况)或在恒温下实现指数扩增(所谓的等温扩增)。核酸扩增可以用于根据指数过程将具有靶序列的少量DNA链转变成非常大量的链，通常直到所有试剂用完为止。

凝结(凝固)是血液从液体变成凝胶的过程。凝结能够导致止血，使得受损血管停止失血，然后修复。凝结机制涉及血小板的活化、粘附和聚集以及纤维蛋白的沉积和成熟。凝结障碍是可以导致流血(出血或瘀伤)或阻塞性凝固(血栓症)的疾病状态。

发明内容

[技术问题]

每年为数百万患者开具抗凝治疗药剂，包括常规医药品和各种新型口服速效医药品。每种抗凝剂对常规和特殊凝结测定的影响不同，每种医药品可能需要不同的实验室测定来测量医药品浓度或活性。

通过混合一定量的样本(血液或从血液中得到的样本)与具有引起血液凝结(凝块)的效果的化学物质可以起到凝结测定的作用。备选地，这样的测定可以将样本与防止凝结的物质混合。在每种情况下，可以测量粘度的变化或血液固相(凝结)的变化以确定测定结果。

[问题的解决方案]

使用液滴微流控设备，例如AM-EWOD设备，以液滴形式进行测定。

根据本发明的第一方面，样本和试剂液滴通过液滴微流控设备以液滴形式操纵。包括一组校准数据的校准曲线通过使一系列一个或多个参考液滴反应而在装置上进行。参考液滴可以在微流控设备内部产生，并且可以例如通过连续稀释产生不同浓度的多个参考液滴。校准曲线在一些情况下通常也可以被称为标准曲线，并且尽管在下面的描述中通常使用术语“校准曲线”，但是这可以被认为等同于适用的上下文中的标准曲线。

根据本发明的第二方面，测定的结果可以导致设备中的一个或多个液滴的动态性质(例如移动或分裂液滴的能力或移动的最大速度)的改变。

本发明体现了各种示例性方式，通过该方式可以根据在液滴内发生的化学或生物化学过程来改变液滴的动态性质。例如，液滴的粘度可能发生变化，液滴可能经历从液体到凝胶或固相的相变，或者液滴内固体物质可能发生沉淀或部分沉淀，或者可能有是液滴内胶体或乳液的形成或变化。

本发明进一步体现例如通过集成到AM-EWOD设备中的液滴传感功能可以感测液滴动态性质的示例性手段。例如，可以使用这种传感器来测量液滴的位置、质心或周长及其随时间变化。

另外，本发明描述了校准检测量的各种集成手段，例如通过将液滴的动态性质与参考液滴或测定产物进行比较，或者通过对一个或多个液滴的动态性质进行微分测量。

其中可以以这种方式感测测定产物的示例性测定已被具体化并且包括基于LAL的测定，以用于检测(1，3)-β-D葡聚糖的细菌内毒素中的任一种或两种、核酸扩增测定、沉淀测定、导致蛋白质结晶的测定或导致液滴材料相变的测定。

[发明的有益效果]

本发明的优点在于它提供了一种检测无标记且不需要使用光学技术询问液滴的测定结果的集成手段。这可以通过向AM-EWOD设备平台添加最小的附加复杂度来实现，并且测试的结果可以通过简单地改变应用软件来确定。这种技术可能导致相当简化的系统，从而导致更小、更简单和更低成本的盒和读取器，以及非专业操作者非常容易使用的系统。

附图说明

图1是以横截面形式描绘了常规的EWOD设备的示意图。

图2示出了根据本发明第一实施例的示例性测定测量系统。

图3是描绘了根据本发明第一实施例的示意性透视图形式的AM-EWOD设备的示意图。

图4示出了图3的示例性AM-EWOD设备的一些阵列元件的横截面。

图5A示出了当存在液体液滴时在元件电极处呈现的电负载的电路表示。

图5B示出了当不存在液滴时在元件电极处呈现的电负载的电路表示。

图6是描绘了根据本发明第一实施例的图3的示例性AM-EWOD设备中的薄膜电子器件的布置的示意图。

图7示出了根据本发明的第一实施例的阵列元件电路的示意性布置。

图8示出了针对在图3的示例性AM-EWOD设备上执行的液滴操作的示例性测定方案(protocol)。

图9示出了根据本发明第一实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量是否可以实现液滴移动操作的示例性方法。

图10示出了根据本发明第二实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量是否可以实现液滴分裂操作的示例性方法。

图11示出了根据本发明第三实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量是否可以在不同的电润湿电压下实现液滴移动操作的示例性方法。

图12示出了根据本发明第四实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量是否可以在不同的温度下实现液滴移动操作的示例性方法。

图13示出了根据本发明第五实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量液滴移动的最大速度的示例性方法。

图14示出了根据本发明第六实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于测量液滴的分裂特性的示例性方法。

图15示出了根据本发明第七实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于以微分模式测量液滴的最大移动速度的示例性方法。

图16示出了根据本发明第八实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于以微分模式测量液滴的最大移动速度的又一示例性方法。

图17是示出了根据本发明第九实施例的在还测量多个参考液滴的情况下如何根据最大液滴移动速度来推断液滴粘度的曲线图。

图18示出了根据本发明第九实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于通过连续稀释来产生参考液滴的示例性方案。

图19示出了LAL反应路径的流程图。

图20示出了根据本发明第十实施例的图3的AM-EWOD设备的一部分以及用于执行内毒素测定的示例性方案。

图21示出了可以用作为本发明第十实施例的一部分的校准方案和负控制。

图22示出了可以用作为本发明第十实施例的一部分的正控制。

具体实施方式

在附图中，相似的附图标记表示相似的部件或特征。

图2示出了根据本发明第一实施例的示例性测定测量系统。测量系统包括两个部件，比如读取器40和盒44。盒44可以包含微流控设备(例如，AM-EWOD设备41)以及进入该设备的(未示出的)流体输入端口和电连接。流体输入端口可以执行如下功能：将流体输入到AM-EWOD设备41中，并且例如通过受电润湿控制从输入储液器分配来在该设备内产生液滴4。15.如下面进一步详述的，微流控设备包括被配置为接收被输入的流体液滴的电极阵列。

测定测量系统还可以包括控制器，该控制器被配置为控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以对流体液滴执行操纵操作。例如，读取器40可以包含被配置为对电子器件50和存储应用软件的数据库52进行控制的这种控制器。数据库52可以存储在任何合适的计算机可读介质(比如，存储器或类似的存储设备)上。应用软件52可以包含计算机代码，该计算机代码在由控制电子器件执行时执行以下功能中的一些或全部：

(a)定义适当的定时信号以操纵AM-EWOD设备41上的液体液滴4。

(b)解译表示由与AM-EWOD设备41相关联的传感器测量的传感器信息的输入数据，包括计算AM-EWOD设备41上的液体液滴的位置、大小、质心和周长。

(c)使用所计算的传感器数据来定义适当的定时信号，以操纵AM-EWOD设备41上的液体液滴(即以反馈模式作用)。

(d)图形用户界面(GUI)，由此用户可以编程命令(比如，液滴操作(例如移动液滴)、测定操作(例如，执行测定))，并且可以向用户报告这种操作的结果。

控制电子器件50可以供应被施加到微流控设备的电极阵列的控制致动电压(比如，所需的电压)和定时信号，以执行液滴操纵操作并且感测AM-EWOD设备41上的液体液滴4。控制电子器件还可以执行应用软件，以产生并输出测定结果的结果数据。结果数据可以以各种方式输出，比如存储在存储数据库52的存储设备或另一合适的存储设备中。结果数据还可以例如经由GUI输出以显示在任何合适的显示设备上，和/或例如通过扬声器系统或类似设备输出为音频信号。

读取器40和盒44可以在使用时例如通过连接线82的电缆连接在一起，但是可以使用众所周知的各种其它形成电通信的方法。

图3是描绘了根据本发明示例性实施例的可以形成盒44的一部分的AM-EWOD设备41的示意图。AM-EWOD设备41具有下基板72和设置在下基板72上的薄膜电子器件74。薄膜电子器件74被布置为驱动阵列元件电极38。多个阵列元件电极38布置在电极阵列42中，具有X乘Y个元件，其中X和Y可以是任何整数。液滴4(可以包括任何极性液体，并且通常可以是含水的)被封装在下基板72和顶基板36之间，但是应当理解，可以存在多个液体液滴4。

图4是以横截面形式描绘了一对阵列元件电极38A和38B的示意图，该对阵列元件电极38A和38B可以用于图3的AM-EWOD设备41的电极阵列42中。设备配置类似于图1所示的常规配置，除了AM-EWOD设备41还并入了设置在下基板72上的薄膜电子器件74。下基板72的最上层(可以被认为是薄膜电子器件层74的一部分)被图案化，从而实现多个阵列元件电极38(例如，阵列元件电极的特定示例是图4中的38A和38B)。术语元件电极38可以在以下内容中被理解为指代与特定阵列元件相关联的物理电极结构38，以及也指代直接连接到该物理结构的电路的节点。图4中示出了参考电极28，其设置在顶基板上，但备选地可以设置在下基板72上以实现面内参考电极28的几何形状。术语参考电极28也可以在以下内容中被理解为指代物理电极结构以及直接连接到该物理结构的电路的节点中的任意一个或二者。

图5A示出了在存在液体液滴4的情况下元件电极38和参考电极28之间的电负载40A的电路表示。液体液滴4通常可以被模型化为并联的电阻器和电容器。通常，液滴的电阻将相对较低(例如，如果液滴包含离子)，并且液滴的电容将相对较高(例如，因为极性液体的相对介电常数相对较高，例如，如果液体液滴是含水的，则为～80)。在许多情况下，液滴电阻相对较小，使得在对电润湿感兴趣的频率下，液体液滴4可以有效地起电短路作用。疏水涂层16和26具有电特性，可以被模型化为电容器，并且绝缘体16也可以被模型化为电容器。元件电极38和参考电极28之间的总阻抗可以由如下电容器来近似，该电容器的值通常由绝缘体20的贡献和疏水涂层16和26的贡献来支配，并且对于典型的层厚度和材料，该电容器在值方面可以是皮法量级的。

图5B示出了在不存在液体液滴4的情况下元件电极38与参考电极28之间的电负载40B的电路表示。在这种情况下，液体液滴4组件由对占据顶基板和下基板之间的空间的非极性流体34的电容加以表示的电容器代替。在这种情况下，元件电极38和参考电极28之间的总阻抗可以由如下电容器近似，该电容器的值由非极性流体的电容支配，并且通常是小的，处于非母托法拉量级。

为了驱动和感测的目的，电负载40A/40B总体上在效果方面起电容器的作用，其值取决于在给定元件电极38处是否存在液体液滴4。在存在液滴的情况下，电容相对较高(通常为皮法量级)，而如果不存在液体液滴4，则电容是低的(通常为非母托法拉量级)。如果液滴部分地覆盖给定电极38，则电容可以近似表示液体液滴4对元件电极38的覆盖程度。

图6是描绘在下基板72上的薄膜电子器件74的示例性布置的示意图。电极阵列42的每个元件包含用于控制对应元件电极38的电极电位的阵列元件电路84。集成的行驱动器76和列驱动器78电路也被实现在薄膜电子器件74中以向阵列元件电路84提供控制信号。阵列元件电路84还可以包含用于检测阵列元件位置中是否存在液体液滴4的感测能力。集成的传感器行寻址电路88和列检测电路86还可以实现在薄膜电子器件中，以寻址和读出每个阵列元件中的传感器。

还可以提供串行接口80来处理串行输入数据流并且便于将所需电压编程到阵列42中的元件电极38。电压源接口83提供对应的电源电压、顶基板驱动电压以及其它必要的电压输入，如本文进一步描述的。即使对于大的阵列大小，下基板72和外部驱动电子器件、电源和任何其它组件之间的连接线82的数量也可以相对较少。可选地，串行数据输入可以部分并行化。例如，如果使用2条数据输入线，则在对列驱动器78电路进行最小修改的情况下，第一条可以为列1至X/2提供数据，而第二条可以为列(1+X/2)至M提供数据。以这种方式，增加了能够将数据编程到阵列的速率，将数据编程到阵列是液晶显示驱动电路中使用的标准技术。

通常，包括薄膜电子器件74的示例性AM-EWOD设备41被配置如下。AM-EWOD设备41包括参考电极28(其可选地可以是面内参考电极28)和多个阵列元件，每个阵列元件包括阵列元件电极(例如，阵列元件电极38)。

相关地，AM-EWOD设备41被配置为通过控制要被施加到多个阵列元件的电润湿电压来执行致动液体液滴的方法。AM-EWOD设备41包含参考电极28和多个阵列元件，每个阵列元件包括阵列元件电极38。每个阵列元件处的电润湿电压由阵列元件电极38和参考电极28之间的电位差限定。控制给定阵列元件处的电润湿电压的方法通常包括以下步骤：向阵列元件电极38供应电压，并且向参考电极28供应电压。

图7是示出了阵列元件电路84中的薄膜电子器件74的示例布置的示意图。阵列元件电路84可以包含致动电路46，致动电路46具有输入ENABLE(使能)、DATA(数据)和ACTUATE(致动)以及连接到元件电极38的输出。阵列元件电路还可以包含液滴感测电路48，液滴感测电路48可以与元件电极38电通信。典型地，液滴感测电路48的读出可以由对于阵列的同一行中的元件来说可以是公共的一个或多个寻址线(例如RW)控制，并且还可以具有对于阵列中的同一列中的所有元件来说可以是共同的一个或多个输出(例如，OUT)。

阵列元件电路84通常可以执行以下功能：

(i)通过向元件电极38供应电压来选择性地致动元件电极38。因此，可以通过电润湿效应来致动或解致动存在于阵列元件处的任何液体液滴4。

(ii)感测阵列元件位置处的液体液滴4的存在或不存在。感测的装置可以是电容式、光学式、热式或一些其它装置。发现液体液滴4的常见电容感测方便实现。

在背景技术部分中引用的US8653832以及共同转让的英国申请GB1500261.1中给出了可以使用的阵列元件电路84的示例性设计。这些文献包括关于如何(通过电润湿)可以致动液滴以及如何可以通过电容式装置来感测液滴的描述。通常，电容式感测可以是模拟的，并且可以在阵列中的每个元件处同时或几乎同时执行。通过处理来自这种电容式传感器(例如，在读取器40的应用软件52中)的返回信息，可以实时或几乎实时地确定阵列中存在的每个液体液滴4的位置、大小、质心和周长。

根据第一实施例的操作，AM-EWOD设备41用于执行化学或生物化学测试(测定)。因此，通常，本发明的一个方面是确定微流控设备中测定的输出的方法。在示例性实施方案中，该测定可以用于测试样本液滴中的物质的浓度。样本可以由用户希望测试的任何材料组成。样本可以例如由以下任一项组成：水、纯化或特殊处理的水、生理物质(例如，血液、尿液、汗液、眼泪或任何其它体液)、合成的化学物质(例如，药物、医药品、食物或补充剂)、或最终用户可能希望测试(测定)的任何其它物质。在示例性实施例中，测定输出确定方法包括以下步骤：将样本液滴分配到微流控设备的电极阵列的第一部分上；将试剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的第二部分上；控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述试剂液滴混合成产物液滴；感测产物液滴的动态性质；以及基于所感测的动态性质来确定样本液滴的分析。产物液滴的动态性质可以是产物液滴的物理性质，该物理性质影响微流控设备的电极阵列上的产物液滴的输送性质。

如图8可以示出示例性测定方案。AM-EWOD设备41可以用于操纵输入样本和试剂的液体液滴(例如，4A、4B和4C)。示例液滴操作可以包括以下的一些或全部：

(a)从较大的流体“储液器”中分配液滴；

(b)将液滴移动到阵列中的不同位置；

(c)将液滴凝结和混合。混合可以通过液滴的扩散或通过主动搅动液滴来实现的；

(d)将液滴分裂成两个或更多的子液滴，这两个子液滴的大小实质上相等或不相等；

(e)对液滴加热、冷却或将液滴保持为恒温；以及

(f)操纵固相，例如小珠(bead)或细胞。这可以通过外部手段完成，例如通过光学镊子施加磁场。

图8所示的序列包括以下步骤：

(a)将样本液滴4B、试剂液滴4C和4A的液滴从储液器中分配到电极阵列的相应部分上；

(b)将样本4B的子液滴与一滴试剂4C混合，以产生中间产物液滴4E；

(c)将中间产物液滴4E分裂成两个子液滴；以及

(d)将通过分裂中间产物液滴4E而产生的子液滴与试剂4A混合，以产生一滴最终产物液滴4D。

应该理解，图8中所示的序列是用于说明和解释目的的示例性方案。任何任意的方案可以根据测定的要求来定义和编程，并且可以涉及大量的液滴和液滴操作，以便产生一个或多个最终产物液滴4D。

对于测定的每个步骤，可以通过如前所述的AM-EWOD设备41的液滴传感器功能来感测各个液滴的位置和大小。

根据第一实施例的操作，测定方案可以为使得(液滴4A和4E的)最终混合操作产生产物液滴4D。可以选择测定的化学性质，使得产物液滴4D具有以某种方式取决于正在执行的测定结果的动态性质。

通常，动态性质可以被定义为以某种方式影响在AM-EWOD设备41上的液滴的输送性质的任何物理性质(例如，涉及其内容或组成)。

根据第一实施例，产物液滴4D的相关动态性质可以是产物液滴4D是否可以在AM-EWOD设备41上移动。具体地，产物液滴4的动态性质可以将产物液滴4分类为处于可移动状态或不可移动状态。具体地，这些状态被定义为：

移动状态：根据设备的液滴致动操作，电润湿力不能将移动液滴4D；或者

不可移动状态：电润湿力不能移动液滴4D，即设备不能通过设备的致动操作而移动。

根据产物液滴4D是处于如上定义的可移动状态还是处于如上定义的不可移动状态，可以感测测定结果。测定确定方法可以包括：致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，然后感测产物液滴是处于可移动状态还是处于不可移动状态。这可以例如通过向将要移动液滴的AM-EWOD设备41施加致动序列(即，电润湿电压序列)来完成。例如，如图9所示，为了将产物液滴4D从元件电极38A移动到元件电极38D，可以施加连续致动元件电极38A、38B、38C和38D的致动序列。根据移动操作是否成功发生，可以确定液滴4D是处于如上定义的可移动状态还是处于如上定义的不可移动状态。

感测移动操作是否成功可以可选地由作为测定测量系统的一部分的传感器来执行。系统的液滴传感器功能可以被并入到AM-EWOD设备41的每个阵列元件中。特别地，传感器可以是集成到电极阵列的阵列元件电路中的集成传感器。备选地，可以通过外部传感器来执行用于移动操作的系统传感器，例如通过外部CCD相机观察。更一般地，可以采用集成和/或外部传感器来执行本文所述的任何传感器功能。

在产物液滴4D中发生的化学改变可以是导致足以防止移动的一个或多个液滴动态性质的改变的任何事物。足以使产物液滴4D变换成不可移动状态的液滴动态性质可以是例如以下中的任何一种：

(a)产物液滴4D从液相到固相的相的改变。

(b)产物液滴4D从液体到凝胶的相的改变。

(c)产物液滴4D从液体到气体的相的改变。

(d)在产物液滴4D内形成固体沉淀物，这可以使得液滴不再能够移动。

(e)产物液滴4D的粘度变为高值，使得该液滴不再能够移动。

(f)产物液滴4D的化学组成的改变，使得其从实质上极性的组成转变为实质上非极性的组成(例如，不再能够被电润湿力操纵)。

(g)在产物液滴4D内产生化学或生物化学物类，这改变了疏水涂层(16和26)中的任一个或两个的组成，使得被改变的疏水涂层处于永久或半永久亲水状态。这将具有防止液滴移动离开该位置的效果，因为液滴将不再优先被吸引到致动的相邻阵列元件处，因为初始位置是足够亲水的。可以如此改变表面的疏水性质的手段的示例可以包括：(例如，通过产物液滴4D中的蛋白质导致的)疏水涂层材料的化学降解或蚀刻或者表面的污染。

在本发明后面的实施例中描述了可以导致在产物液滴中引起一种或多种这些效应的特定测定的具体实例。

产物液滴4D中发生的使其变换为不可移动状态的化学改变可以瞬间或几乎瞬间发生。备选地，该改变可以在更长的时间段内发生，并且可选地，在形成中间产物液滴和将中间产物液滴与第二试剂液滴混合(混合液滴4E和4A)之间的测定序列中可以存在编程延迟，以及试图移动产物液滴4D并因此确定测定结果。根据测定的化学性质，该编程延迟的时间长度可以处于在几毫秒到几小时或几十小时的范围内。在编程延迟期间，产物液滴4D可以保持在致动或非致动状态。在编程延迟期间，液滴温度可以可选地不受控制，可以保持恒定，可以变化或可以根据测定的要求而被热循环。

测定可以被布置为：使得阳性结果(例如，在测定被设计为检测的情况下，样本液滴4A中存在特定的目标化学物类或生物化学物类)导致产物液滴4D处于不可移动的状态，而阴性结果(样本液滴4A中不存在目标物类)导致产物液滴4D处于可移动状态。

备选地，测定可以被布置为：使得阳性结果导致产物液滴4D处于可移动状态，而阴性结果导致产物液滴4D处于不可移动状态。

本发明的优点在于，可以直接根据产物液滴的动态性质来确定测定结果，具体地，在测定结束时是否可以移动产物液滴4D。因此，本发明提供了一种检测测定结果的集成装置，所述集成装置是无标记的且不需要使用光学技术来询问液滴。

本发明的另一优点是：涉及粘度改变、相变、凝胶形成、沉淀或其它相关改变的测定的检测可以通过微流控设备中的电子装置来执行。在宏观(例如，试管)格式中，确定这种测定的结果(例如，凝胶或沉淀物的形成)可能是主观的，并且例如受到受过训练的技术人员或操作者对于凝胶或沉淀物等是否已经形成的决定的影响。这种主观性会降低测定的测量灵敏度，并且还需要具有能够判定测定结果能力的受训人员来执行该测定。通过由微流控设备中的自动化装置来执行和感测测定，去除了这个主观性元素。因此，测定会更敏感。此外，可以让相对不熟练的操作者来执行使用微流控设备的测量。

另一优点是：仅使用少量样本和试剂以微流控格式就执行了测定。这对于减少用于执行测定所需的时间来说会是有利的，因为例如形成凝胶、形成沉淀物或发生相变所需的时间对于在反应中发生的微流控材料量而言可能更小。AM-EWOD设备41的快速混合能力可以进一步辅助该优点，由此可以通过搅拌来快速混合液滴。

另一优点是：通过以微流控格式执行测定，可以提高测定的灵敏度。例如，这可能是因为测定结果较少地受到样本间变化性或随机变化的影响。

本发明的另一优点是：通过以数字微流控格式执行测定，所使用的样本和试剂的体积可以被制成非常小(例如，微升、纳升或皮升)。如果样本或试剂昂贵、稀缺或珍贵，这对降低成本是有利的。

此外，所有上述优点可以通过向盒44、读取器40和AM-EWOD设备41添加最小的附加复杂度来实现。读取器40中不需要外部检测光学器件，并且可以通过如由运行应用软件的计算机程序所限定的电子装置来确定测定结果。这具有使得能够以简单易用系统的方式来执行测定的优点。例如，与在AM-EWOD设备41中使用光学检测装置相比，由于在读取器40中不需要照明或检测光学器件，并且在设计盒44时不需要考虑光学考虑，因此该系统被大大简化。这导致更小、更简单和更低成本的盒44和读取器40、以及对于非专业操作者来说非常容易使用的系统。

除了使用产物液滴4D的不同动态性质来确定测定结果之外，本发明的第二实施例与第一实施例相当。根据第二实施例，测定结果确定方法可以包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，并且动态性质准则为：是否可以通过致动该电极部分来将产物液滴4D分裂成两个子液滴。如果(例如通过施加示例液滴分裂序列)可以将产物液滴4D分裂成两个子液滴，则产物液滴被定义为处于可分裂状态。如果产物液滴4D不能分裂成两个子液滴，则其被定义为处于不可分裂状态。

图10中示出了该构思。根据该实施例的设备的操作，对元件电极施加致动模式，这通常足以将产物液滴4D(被示出为初始位于元件电极38C处)分裂成两个子液滴，这两个子液滴将位于元件电极38A和38E处。然后，可以使用AM-EWOD设备41的传感器能力来确定分裂操作是否已经成功发生。因此，可以确定测定结果，即产物液滴4D是处于可分裂状态还是处于不可分裂状态。第二实施例的优点在于：与根据测定结果来判定产物液滴4D的性质的改变是否已经发生的移动测试相比，分裂测试可以更敏感。因此，该方法能够检测样本液滴中的较少量的目标物质。

由于测定结果是产物液滴4D的动态性质的“是/否”测试，因此根据第一实施例或第二实施例的根据操作来确定测定结果的方法可以被称为数字化。

除了使用不同的方法来确定产物液滴4D是处于可移动状态还是处于不可移动状态之外，本发明的第三实施例与第一或第二实施例相当，如图11中示意性地示出的。根据该实施例，试图利用被设置为某个较低值(例如，通常值的一半)的电润湿电压来移动产物液滴4D。如果移动产物液滴4D的尝试失败(即，产物液滴在该电润湿电压下处于不可移动状态)，则增加(典型地，例如增加5％)电润湿电压，并且以多个步骤来重复该处理，直到液滴处于可移动状态为止。根据这种操作手段而测量到的量是使得产物液滴4D的移动发生所需的最小电润湿电压，即，产物液滴4D从可移动状态成为不可移动状态的最小电润湿电压。第三实施例的优点在于：其给出了量化的数量(测量电压)，并且因此与第一实施例相比，可以对测定结果更加敏感。结果，与通过第一实施例的方法相比，可以检测样本液滴4B中的目标物质的更小的浓度。在第三实施例的变型中，被感测的产物液滴的动态性质可以被代替为将产物液滴4D分裂成两个子液滴所需的最小电润湿电压，即，使得产物液滴4D从不可分裂状态变为可分裂状态所需的最小电润湿电压。

除了使用不同的方法来量化产物液滴4D的动态性质之外，本发明的第四实施例与第一实施例或第二实施例相当。图12中示意性地示出了该方法。根据第四实施例，将温度设置为某个较低的值(例如，20℃)，并且尝试移动产物液滴4D，即确定产物液滴4D是处于可移动状态还是不可移动状态。如果移动产物液滴4D的尝试失败，则将温度增加某一增量(例如，增加1℃)，并且以多个步骤来重复该处理，直到液滴处于可移动状态为止。根据这种操作手段而测量到的量是使得产物液滴4D的移动操作发生所需的最小温度，即，产物液滴4D从可移动状态成为不可移动状态所需的最小温度。当测定的操作导致产物液滴4D经历状态改变(例如，变为固态或凝胶状态)时，该实施例会是特别有利的。产物液滴可以在某个临界温度下恢复成液体(和可移动状态)。该临界温度的测量可以例如是样本液滴4B中的目标物质的浓度的函数。因此，临界温度的测量可以给出与原始样本液滴中的目标物类浓度有关的信息。

如本实施例所述的这种检测测定结果的手段对于一些测定来说会是有利的，因为该手段特别敏感，并且可以给出特别精确的结果。

已经描述了关于根据产物液滴4D是处于可移动状态还是不可移动状态来确定产物液滴4D的动态性质的第四实施例。同样，将理解，第四实施例的原理可以与第二实施例组合，即，所测量的产物液滴4D的动态性质可以是产物液滴4D是处于可分裂状态还是不可分裂状态，如之前所述的。这种实施例包括确定用于使产物液滴从不可分裂状态成为可分裂状态的最小温度。

由于根据第三实施例或第四实施例的操作的测定结果是产物液滴4D的动态性质的“是/否”测试(例如，可移动/不可移动或者可分裂/不可分裂)，而测试又是在多种不同条件下(利用不同的施加电压或在不同的温度下)执行的，因此，根据第三实施例或第四实施例的操作中的确定测定结果的方法可以被称为多数字化。

除了使用不同的方法来测量产物液滴4D的动态性质之外，本发明的第五实施例与第一实施例相当。在根据该实施例的设备的操作中，测定确定方法可以包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，并且测量产物液滴4D的最大平均移动速度。图13是示出了根据该实施例的示例性操作的示意图。产物液滴从元件38A移动到38D，并且测量遍历该距离所需的最小时间。

这种液滴速度测量可以以多种方式完成。例如，可以施加用于使液滴从元件电极38A移动到元件电极38D的电压模式。移动模式可以例如依次致动元件38A、38B、38C和38D，并且被编程以使得以某一速率发生移动(例如，每个元件被致动某一限定的时间段)。根据产物液滴4D的组成，当以这样的速率写入阵列的元件时，从38A到38D的移动可以或可以不受移动模式的影响。如果是移动不受影响的情况，则速率可以减慢，并且重复这个处理。因此，该方法可以用于根据可以实现从38A到38D的移动的最小时间来确定产物液滴的最大移动速度。如前所述，可以通过使用AM-EWOD设备41的集成感测功能或者备选地通过外部装置(例如，使用CCD相机)来完成确定编程移动操作是否实际发生。

在第五实施例的变型中，AM-EWOD设备41的致动功能和传感器功能可以被配置为在反馈模式下操作以便实现移动操作。例如，可以施加致动模式，以将产物液滴4D从其起始位置(38A)移动到相邻的阵列元件38B。该致动模式可以包括例如解致动38A和致动38B，使得产物液滴4D从元件电极38A移动到元件电极38B。在移动操作期间，可以使用元件电极38A和38B中的每一个处的集成传感器功能来确定液滴的位置。因此，可以根据某一准则(例如，通过测量液滴的质心位置，或备选地通过测量液滴的边缘的位置)来确定液滴何时到达元件电极38B。此时，可以解致动元件38B并且致动元件38C，以将液滴移动到元件电极38C上。当传感器功能检测到产物液滴4D到达元件电极38C时，然后可以解致动元件38C，并且致动元件电极38D。当检测到产物液滴已经到达元件38D处时，该操作结束，并且测量所花费的总时间。以这种方式，可以确定液滴的最大速度。

与先前的实施例相比，第五实施例的附加优点在于其实现了感测产物液滴4的动态性质的模拟方法。通过测量产物液滴的最大速度，测定结果的读出可以以模拟方式执行。因为在最大速度和液滴粘度之间通常存在近似线性关系，因此该实施例对于对所得到的测量的量是产物液滴4的粘度的测定进行量化来说特别有效。因此，该方法对于执行其中最终产物液滴4D的粘度直接与样本液滴4B中的目标物类的浓度相关的测定来说是特别有利的。

在根据第五实施例的操作的进一步改进中，集成传感器能力还可以用于测量产物液滴4D的大小。由于最大液滴速度通常取决于液滴大小以及液滴粘度，因此集成传感器能力可以基于产物液滴的大小和平均移动速度之间的关系，来提供用于确定测定的重要校准信息。以这种方式，可以补偿例如由于产物液滴4D的大小的测试到测试的变化(例如，由作为测定方案的一部分被执行的分裂操作的变化性导致的)而导致的结果的任何变化性。

除了使用不同的方法来基于与测量的动态参数相关的产物液滴的粘度来确定产物液滴4D的动态性质之外，本发明的第六实施例与第一实施例相当。在根据该实施例的设备的操作中，对产物液滴4D施加适于实现分裂操作的致动模式。集成在AM-EWOD设备41中的传感器功能可以用于确定近似的液滴周长，并且由此确定产物液滴4D分裂成两个子液滴的时间。典型地，发现液体液滴4的粘度对分裂有影响。这在图14中示意性地示出。该图的上部示出了在发生分裂的点处的低粘度液滴4D1的典型周长。该图的下部示出了在发生分裂的点处的高粘度液滴4D2的典型周长。如图14所示，液滴的粘度越高，就必须拉动两个出现的子液滴产物的质心的更远分开，以便打破在分裂操作期间形成的“颈部”。因此，通过测量分裂时质心之间的距离，可以测量液滴粘度。备选地且等同地，可以根据从开始施加电压模式的时间起始的、实现分裂所需的时间来确定粘度。第六实施例的优点类似于第五实施例的优点，即通过测量产物液滴4D的粘度可以确定测定结果。

本发明的第七实施例与任何前述实施例均相当，其附加特征是还将所测量的产物液滴4D的动态性质与所测量的参考液滴4P的动态性质进行比较。在这样实施例中，测定确定方法可以包括以下步骤：将参考液滴分配到所述电极阵列的另一部分上；感测参考液滴的动态性质；以及通过将感测到的所述产物液滴的动态性质与感测到的所述参考液滴的动态性质进行比较，来确定所述样本液滴的测定结果。

参考液滴4P可以具有已知的组成。因此，该方法实现了实际上对产物液滴4D的动态性质的微分测量。图15示出了本实施例的微分测量原理应用第五实施例的测量方法的示例实现。如前所述，可以测量产物液滴4D的最大速度。也可以使用相同的方法来测量参考液滴4P的最大速度。根据测量参考液滴4P而获得的测量结果可以用于校准根据测量产物液滴4D而获得的测量结果。

该实施例的优点在于来自参考液滴4P的测量结果因此可以用于校准测量。以这种方式，可以在测量软件中补偿和校准由于设备到设备变化或操作条件的变化而导致的结果的任何变化性。可以导致这种变化性的因素的示例包括层厚度(其可以影响电润湿力的强度)方面的设备到设备变化、顶基板和底基板之间的单元间隙间距方面的设备到设备变化、以及环境温度的变化，所有这些变化都会影响针对产物液滴4D和参考液滴4P两者而获得的测量结果。

已经结合第五实施例说明了如第七实施例中所述的使用参考液滴的原理。同样地，本领域的普通技术人员将清楚，相对于任何合适的动态性质使用参考液滴，第七实施例的原理还可以如何与第一实施例至第六实施例中的任何一个的测量方法相组合。

第八实施例与第七实施例相当，其中参考液滴4P被布置为如产物液滴4D那样在阵列中遍历相同的轨迹。在每个液滴遍历相同路径穿过阵列的实现中，可以测量产物液滴4D的最大速度，并将其与参考液滴4P的最大速度进行比较。图16中示意性地示出了示例实现。产物液滴4D和参考液滴4P各自被布置为遍历电极的矩形，使得在遍历过程中每个液滴遵循相同的路径。该实施例的优点在于：因为产物液滴4D和参考液滴4P中的每一个均遍历相同的路径，因此所测量的最大速度的任何变化(例如，由于设备的不同区域中的疏水涂层的厚度或量的小变化导致而成)被校准。

本发明的第九实施例是第七实施例的延伸，其中可以测量多个参考液滴(4P，4Q，4R，4S)。在这样实施例中，测定确定方法可以包括以下步骤：将多个参考液滴分配到所述电极阵列的相应部分上；感测所述参考液滴的动态性质；基于感测到的所述参考液滴的动态性质，来产生校准曲线；在校准曲线上绘制所感测的产物液滴的动态性质；以及基于在校准曲线上的产物液滴的动态性质的绘制，确定样本液滴的测定。

该原理的示例性实现在图17中示意性地示出，图17示出了所测量的液滴速度vs液滴粘度的图。通过设备可以测量四个参考液滴4P、4Q、4R和4S中的每一个的最大速度。这些参考液滴可以均具有不同的且已知的粘度，使得可以将它们的最大速度和粘度绘制在曲线图上，如图17所示。可以例如通过使用最佳拟合方法以最大速度vs粘度参数空间来构建校准曲线90(其也可以称为标准曲线)，也如图17所示。这样的校准曲线90可以具有线性依赖性(如所示)，或者可以是非线性的，以适于最佳拟合测量数据。然后，测量产物液滴4D的最大速度。通过将测量结果92绘制在校准曲线90上，可以插入测量液滴4D的粘度。

第九实施例的方法具有第八实施例的优点和如下附加优点：通过以这种方式测量校准曲线90并且将来自样本液滴4D的测量结果92绘制在该校准曲线90上，可以获得非常精确的产物液滴4D粘度的测量。

根据第九实施例的另一方面，可以分开地将参考液滴4P、4Q、4R和4S均输入到设备中。备选地，可以从单个输入源在设备内部创建参考液滴。例如，可以通过连续稀释高粘度的起始参考液滴来产生具有一系列不同粘度的参考液滴。例如，可以借助于图18中所示的方案通过执行多次x2连续稀释来产生参考液滴。可以将起始参考液滴4X引入到设备中。起始参考液滴4X通过与相同大小的水滴4Y混合而被稀释x2倍。产物液滴可以分裂成两部分，以产生参考液滴4P和另一个液滴4Z。然后，可以稀释并分裂液滴4Z，以产生参考液滴4Q等。产生参考液滴的这种方法会是特别有利的，因为该方法利用了AM-EWOD设备41的复用能力，并且减少了所需的流体输入的数量。可以通过这样的连续稀释处理从单个起始参考液滴4X产生任意数量的参考液滴，并且设备乘以稀释倍数的能力意味着允许参考液滴在浓度方面覆盖几个数量级的范围。

以上已经关于粘度vs最大速度校准曲线的构建说明了第九实施例。也可以在两个或更多个维度下并且根据用于量化产物液滴4D的动态性质、并由此确定测定结果的测量参数来构建其它校准曲线。可以构建的其它校准曲线的示例包括但不限于：

(a)针对不同液滴大小，最大速度vs液滴粘度，

(b)针对不同参考液滴粘度，用于移动或分裂所需的最小电压，以及

(c)针对不同粘度的参考液滴，用于完成分裂操作的子液滴质心之间的距离。

校准曲线参数和数据值的选择可以根据被测量的产物液滴4D的动态性质和被测量的产物液滴的动态性质的预期范围来执行。可以(通过诸如分裂、稀释、加热等流体操作)控制参考液滴的数量、大小和组成，以具有适合于为产物液滴4D的测量参数的预期范围提供良好参考的一系列性质。例如，如果在典型的测定中，可以根据测定结果预期产物液滴4D具有介于3和10(以任意单位)之间的粘度，则参考液滴可以被布置为具有粘度2、4、6、8、10和12(以同样的任意单位)。

本发明的实施例1至9已经描述了用于确定产物液滴4D的动态性质的方法，所述动态性质可以随后用于确定测定结果。对于本领域的普通技术人员来说更显而易见的是，例如通过感测产物液滴4D的多个动态性质作为测定方案的一部分，可以如何组合这多个这些方法。

已经利用其中样本液滴、试剂液滴和产物液滴的典型大小与元件电极的大小相类似的示例性布置来说明了本发明的实施例1至9。一般情况下并非需要这样的布置，并且也可以是这样的实现：液体液滴的直径可以是元件电极的宽度的两倍、三倍、四倍或多倍。在某些情况下，在液滴直径超过元件电极宽度的操作中会有优势。例如，对于较大的液滴，可以更精确地测量液滴大小(由于是通过液滴传感器能力测量的)，并且类似地，当液滴包围阵列内的多个元件电极38时，可以更精确地确定液滴的质心和周长。

以下实施例说明了在其中可以使用实施方例1至9中的一个或多个实施例的方法来测量测定结果的示例测定。在这些实施例中，测量产物液滴4D的动态性质，并且使用该信息来确定测定结果。以下实施例中所述的测定方案、化学物质和条件应该被认为是示例性的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

本发明的第十实施例在测定中使用前述实施例中任一个的设备和方法来确定输入材料样本中的细菌内毒素的存在或量。该测定可以基于鲎的变形细胞溶解物(LAL)组分。图19示意性地示出了反应路径。执行测定的测定化学过程和方法可以是标准手段，例如如背景技术部分中引用的US4495294和其它现有技术参考文献中所述。可选地并且优选地，测定化学过程可以被布置为：使得LAL试剂被专门设计，以排除(1，3)-β-D-葡聚糖对测定测试结果的影响。这可以根据背景部分中引用的参考文献使用众所周知的方法来完成。

因此，如下文进一步所述，本发明的一个方面是在微流控设备中执行基于变形细胞溶胞物(LAL)的测定的方法。在示例性实施例中，基于LAL的测定方法可以包括以下步骤：将样本液滴分配到微流控设备的电极阵列的第一部分上；将LAL试剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的第二部分上；控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以将样本液滴和LAL试剂液滴混合成产物液滴；感测产物液滴的动态性质；以及基于所感测的动态性质来确定样本液滴的测定结果。

可以使用如前所述且在图2中示出的流控盒44和读取器40来执行细菌内毒素测定。输入到盒44中的流体包括待测样本材料和LAL试剂，并且可选地还可以包括内毒素标准材料。在下面的描述中，内毒素标准材料被认为是对照标准内毒素(Controlled StandardEndotoxin)(CSE)，但备选地也可以是参考标准内毒素(RSE)或任何其它合适的内毒素标准，并且也可以可选地以稀释水来进行稀释。

可以通过标准装置将输入到设备中的流体转换成液滴格式，并且将液滴输送到AM-EWOD设备41的阵列。控制器(比如，执行代码52的控制电子器件50)可以控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以执行各种液滴操纵操作，并且如上所述的基于所感测的动态性质来确定测定结果。

在图20中示意性地示出了示例性实现，图20示出了用于检测样本液滴4T中的细菌内毒素的存在的示例性方案。样本液滴4T和LAL试剂液滴4F在设备上移动到阵列元件38A，在那里这些液滴可以混合在一起以形成产物液滴4D。产物液滴4D可以保持不动长达指定的等待时间，与此同时可以发生任何化学反应。等待时间可以是如下范围内的时间：从1秒至3小时、或者10秒至1小时、或者1分钟至20分钟、或者10分钟左右。在等待时间期间，可以加热设备，使得将产物液滴加热到反应温度。反应温度可以在20℃至80℃的范围内、或在30℃至50℃的范围内、或在35℃至40℃的范围内、或37℃左右。在完成等待时间之后，可以尝试通过电润湿力将液滴从元件电极38A移动到元件电极38D，如图20所示。如果样本液滴4T包含的细菌内毒素高于某个阈值浓度，则在产物液滴4D中发生的化学反应可以导致在液滴4D内形成凝胶凝块。结果，在这种情况下，可能不能将液滴传输到元件电极4D。相反，如果样本液滴4A不包含细菌内毒素或细菌内毒素的量很少低于某一临界浓度，则不会形成凝胶凝块，并且通过正常的液滴移动方案将成功地将液滴从元件电极4A传输到元件电极4D。

在该示例中，所述第一实施例的原理已经应用于使用LAL测定的内毒素检测，并且具体地，根据产物液滴4D是处于可移动状态还是不可移动状态来确定测定结果。

类似地，可以应用所述的其它实施例的原理以基于任何合适的动态性质来确定测定结果。例如，产物液滴4D中的反应可以导致产物液滴4D的粘度改变。这种粘度改变可以例如通过应用第五实施例的方法，通过测量产物液滴4D能够在设备上传输的最大速度来测量。在另一示例中，粘度改变可以通过研究如例如在第二实施例至第六实施例中所述的产物液滴4D的分裂性质来确定。

该反应也可以以不同的方式执行，例如通过采用针对第七实施例至第九描述所述的方法，即，使用一个或多个参考液滴并且附加地测量一个或多个参考液滴的对应动态性质。

由于细菌内毒素测定通常使用天然产物来制造试剂液滴4B，因此延伸测定方案会是特别有利的，以便在包含已知量的内毒素(对照标准内毒素，CSE)在内的一个或多个附加参考液滴上执行附加参考反应。可选地，CSE可以具有针对用于使用阴性对照或阳性对照执行测定的LAL试剂来预校准的浓度。可选地，可以产生和测量一系列参考液滴，每个参考液滴包含不同浓度的CSE。

在采用参考液滴反应和相关联校准曲线(也称为参考曲线)的这样的实施例中，基于LAL的测定方法可以包括以下步骤：将多个参考LAL试剂液滴分配到微流控设备的所述电极阵列的相应部分上；将至少一个稀释剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的另一部分上；控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以分别将参考LAL试剂液滴与至少一个稀释剂液滴混合，以形成不同试剂浓度的多个反应液滴；基于感测的反应液滴的动态性质，来产生校准曲线；在校准曲线上绘制所感测的产物液滴的动态性质；以及基于在校准曲线上的产物液滴的动态性质的绘制，通过样本液滴中存在细菌内毒素来确定测定结果。

图21中示出了根据本发明第十实施例的包括这种校准方案和阴性对照在内的整个反应方案的示例性配置，如下所述。四种化学物类参与该方案，这四种化学物类可以以液滴格式分配到设备上(每次分配可以有一个或多个液滴)。参与的化学物类是：

(a)样本液滴4T，

(b)LAL试剂液滴4F，

(c)阴性对照标准液滴4U，其可以例如由稀释剂或不与LAL试剂反应的一些其它材料组成，以及

(d)对照标准内毒素液滴4X

阴性对照标准液滴4U可以由稀释剂或不与LAL试剂反应的一些其它材料组成。可选地并且优选地，阴性对照标准液滴可以是不含内毒素的水，并且可以被证明是无内毒素的。

可以通过分裂较大的输入液滴来产生每个物类的较小子液滴，如图21中箭头所示。该反应包含三个分支：样本反应8、校准反应10和阴性对照反应12。星形符号示出了在反应点14处产生产物液滴。在反应点14处，通过如前所述的确定产物液滴的动态性质的一些手段来测量每个产生的液滴。测定方案如下实现：

(a)在样本反应8中，LAL试剂液滴4F与样本液滴4T反应。

(b)在阴性对照反应12中，LAL试剂液滴4F与阴性对照标准液滴4U反应。

(c)在校准反应中，对照标准内毒素的不同稀释剂液滴与LAL试剂液滴4反应。可以通过用稀释水连续稀释CSE试剂来产生不同浓度的反应液滴(例如，C1’，C2’，C3’)。如图21所示的示例性过程包括：

(c1)将CSE液滴与阴性对照标准液滴4U(由稀释水组成)混合以产生液滴C1。

(c2)将液滴C1分裂成两半，C1’和C1”。

(c3)由此产生的液滴C1’用作为具有0.5×CSE浓度的反应液滴。

(c4)然后，将液滴C1”进一步与一滴稀释剂混合(稀释)以产生液滴C2。

(c5)将液滴C2分裂成两半(C2’和C2”)。

(c6)液滴C2’用作为具有0.25×CSE浓度的反应液滴。

(c7)液滴C2”进一步与一滴稀释剂混合(稀释)以产生液滴C3。

(c8)将液滴C3分裂成两半(C3’和C3”)。

(c9)液滴C3’用作为具有0.125×CSE浓度的反应液滴。

反应液滴C1’、C2’和C3’可以各自与LAL试剂反应并产生要被测量的产物液滴。以这种方式，可以构建校准曲线。

在图21的示例性方案中，可以在设备上产生参考液滴C1’和C2’和C3′。这样的布置是有利的。可选地，可以在同一AM-EWOD设备41内的阵列的不同部分上一式两份或三份进行相同的测量。例如，在图21中，样本反应8和阴性对照反应12均被示出为是一式两份执行。可选的且优选地，样本反应8、阴性对照反应12和校准反应10都可以一式两份、一式三份或一式四份地执行。在图21的示例方案中，已经利用分别具有CSE浓度×0.5、CSE浓度×0.25和CSE浓度×0.125的校准液滴C1’、C2’和C3’示出了校准曲线。可选地且优选地，校准也可以在更宽的CSE浓度范围内执行，优选地，在0.0001EU至10EU的范围内，或在0.001EU至1EU的范围内。可选地且优选地，校准液滴可以具有以对数刻度大致均匀间隔的CSE浓度。在图21的示例方案中，校准液滴(C1’，C2’和C3’)是通过将液滴(例如，C1”和C2”)与相同大小的稀释剂液滴混合而连续稀释x2倍来产生的。可选地，可以通过在稀释剂液滴大于CSE液滴的情况下执行稀释来实现更大的稀释比(例如，x10)。可选地且有利地，可以通过AM-EWOD传感器功能精确测量每个液滴的大小/体积。可选地，大小/体积测量信息可以用于非常精确地确定每个校准液滴中的CSE的浓度。

可选地，可以通过添加反应的阳性对照分支来进一步修改图21的方案。修改后的方案可以包括如图22中所示的其它附加步骤：

(a)将样本液滴4T与CSE液滴4V组合，以产生阳性对照参考液滴4AA；以及

(b)将阳性对照参考液滴4AA与LAL试剂液滴4F组合，以产生阳性对照产物液滴4AB，并且监测如前所述的反应。

在期望验证例如样本液滴内的任何化学物类是否对化学反应速率有加速或减速作用的情况下，可以包括阳性对照反应。

可以注意到，在内毒素测试行业的标准术语中，阳性对照可以被称为“阳性产品对照”，其中，在这种情况下的产物指代作为待测样本的产物(例如，制药产物)。在本公开的语言中，我们一般保留使用产物来描述由所述测定方案产生的液滴，并且感测液滴的动态性质以确定测定的输出。

备选地且可选地，阳性对照可以遵循上述方案，其中样本液滴4T被代替为合适的稀释剂液滴(例如，无内毒素的水)。在这种情况下，通过将稀释剂液滴与CSE液滴混合来产生阳性对照参考液滴。

备选地且可选地，可以包括上述两种类型的阳性对照。

可选地且优选地，可以将合适的表面活性剂添加到样本液滴、试剂液滴、对照标准内毒素液滴和稀释水中的一些或全部中。表面活性剂的使用可以具有以下好处中的一些或全部：通过降低液滴的表面张力并由此降低电润湿电压来提高液滴输送性质；减少设备的疏水表面的表面污染；或者，增加反应速度并因此减少反应时间。

可选地且优选地，AM-EWOD设备41和稀释水可以被证明为是不含内毒素的，以消除测试结果的环境干扰。

可选地且优选地，该测定可以在液滴保持在37℃左右的温度(例如，通过加热液滴或通过加热盒)下执行。

第十实施例的优点在于：其描述了在AM-EWOD设备41中实现内毒素测定的方法。这种内毒素测定格式的优点是：

(a)需要最少量(通常约1uL或更少)的样本和试剂，就能执行测定。由于LAL试剂相对昂贵，并且样本也可以是稀有、昂贵或珍贵的材料，因此这可以降低测试成本。

(b)该测定是以微流控格式利用液滴来执行的。这可以缩短产生结果的时间，因为典型的化学反应可以在微流控形式下更快地发生。具体地，与宏观格式(例如在试管中)相比，微流控形式下形成凝胶凝块的时间可以显著缩短。

(c)以微流控格式执行测定可以增加灵敏度。因此，可以检测极少量的细菌内毒素。

(d)可以通过电子装置检测测定的读出，例如通过电润湿作用可否使液滴移动。例如与确定试管中是否形成了凝胶凝块相比，这种测量手段重复度高且非主观性。此外，通过以这种方式使测试是非主观性的，因为所有的液滴操作都是例如通过预先配置的软件文件自动控制的，因此可以由仅在如何使用设备方面接受了最小化培训的操作者实现。这可能具有另一优点：可以由相对不熟练的操作者执行测试，因为操作者不必判断凝块是否已经形成。

(e)AM-EWOD设备41是用于实现以下操作的非常方便的格式：例如通过使用前述任何方法在设备上产生许多参考液滴并且量化这些液滴的动态性质中的一个或多个，来执行校准和对照测量。因此，可以将测定结果校准到非常高的精确度。可以通过使用AM-EWOD设备41的能力以可配置的方式同时操纵多个液滴4，来以完全自动化的方式完成这种校准/提供参考测量的手段。类似地，通过利用设备的能力来通过使用集成传感器功能非常精确地控制和测量液滴体积，可以高度精确地进行校准。

本发明的第十一实施例与第十实施例的不同之处在于：可以修改LAL测定化学过程，以使测试对(1，3)-β-D-葡聚糖(称为“葡聚糖”)和(可选地)对细菌内毒素也不敏感。这可以通过使用如背景技术部分中引用的参考文献所述的已知手段来修改试剂化学过程，以抑制因子B’路径并使能溶解物反应的因子G’路径来实现。

葡聚糖的检测可用于临床诊断和侵入性真菌病的检测。多项研究显示，葡萄糖在常规临床体征和症状出现之前就会升高。真菌感染的早期诊断与临床结果的改善相关联，并且对临床医生很有价值。相反，侵入性真菌病的延迟诊断和治疗与死亡率增加相关联。因此，对有风险的患者应用葡聚糖测试具有显著的效用。免疫抑制患者发展为侵入性真菌病的风险较高，这通常难以诊断。受影响的患者群体包括：经受化疗的癌症患者、干细胞和器官移植患者、烧伤患者、HIV患者和ICU患者。

可以使用实施例1至9中所述的任何检测方法来执行使用LAL反应化学过程、导致产物液滴4D的动态性质的改变的葡聚糖测试，以检测AM-EWOD设备41中的液滴动态性质的改变。特别地，可以布置葡聚糖测定化学过程，使得产物液滴4D经历凝结反应或粘度改变。

用于执行葡聚糖测定的示例性测定方案可以与之前针对LAL测定所描述的并在图20和图21中示出的那些方案相似或相同。更具体，葡聚糖测定方案可以利用包括对照量的葡聚糖在内的对应试剂代替对照标准内毒素试剂。同样，阴性对照和稀释剂试剂可以被证明为是不含葡聚糖的。同样地，如前所述，可以调整LAL试剂以便对葡聚糖的存在敏感并对内毒素的存在不敏感。

在包含微流控AM-EWOD设备41在内的盒中针对葡聚糖的测试的实现具有与已经在第十实施例中描述的优点相同的优点，并且还具有如下一些附加的优点：

(a)可以在便宜的一次性微流控设备、并且利用小型化(例如，手持式)读取器40来实现该测试。

(b)因此，该测试适合在护理点应用，例如，在医生手术中使用、由护士在病房内或由健康护理专业人员在家中使用。

(c)护理点测试的优点是迅速周转结果、成本低、测试方便简单，所有这些优点都会改善患者结果。

本发明的第十二实施例利用实施例1至9中任一个的设备和方法来执行核酸扩增测定。

根据本发明的第十二实施例，上述实施例1至9中任一个的设备和方法可以并入用于无需光学检测以液滴格式在设备上执行核酸扩增的测定中。该测定的最终结果(即，在反应结束时产物液滴中是否存在大量目标DNA)可以代替地通过在测定高潮时感测一个或多个产物液滴的动态性质来确定。

第十二实施例的优点在于可以通过电子手段(即，液滴的动态性质的改变)来感测核酸扩增。因此，不需要光学地感测测定结果。这具有简化读取器仪器的优点，因为不再如常规情况那样需要包括照明和检测光学器件(例如，用于测量液滴的荧光性质)。另一优点是这样的电子检测手段也可以简化测定化学过程，因为不再需要在测定化学过程中包括探针(常规地，在测定化学过程中添加探针以便于光学读出)。

本发明的第十三实施例利用实施例1至9中任一个的设备和方法来执行用于检测凝固测定的结果的测定。例如，该设备和方法可以用于执行血栓弹性图，由此确定全血凝块形成的全局粘弹性性质。

根据本发明的第十三实施例，上述实施例1至9中任一个的设备和方法可以并入用于无需光学检测以液滴格式在设备上执行凝固测定的测定中。示例实现可以涉及将一滴样本(例如，血液或来源于血液的成分)与用于导致凝固的化学物质混合。例如如前所述，血液凝固和/或其粘度随时间改变的能力可以通过监测产物液滴的动态性质来测量。第十三实施例的优点在于可以在微流控AM-EWOD设备41上实现这种执行凝固测定的方法。

本发明的第十四实施例利用实施例1至9中任一个的设备和方法来执行用于测量工业生产的化学品的粘度的测定。这样的测试可以在AM-EWOD设备41中、例如在与生产线相邻的位置处或在质量控制中执行。第十四实施例的优点在于：可以仅在少量样本上实现这样的测试。例如在生物化学或化学试剂的制造中，如果样本是贵重的或昂贵的，这会是特别有利的。

尽管在前面的实施例中已经根据利用集成薄膜电子器件74和集成阻抗传感器能力的AM-EWOD设备41描述了本发明，但是应该理解的是，本发明可以备选地利用标准EWOD设备通过使用用于感测液滴位置的备选手段来实现。例如，可以使用CCD相机来测量液滴位置，并且将该信息中继给控制电子器件。备选地，EWOD设备可以并入如US8653832中所述的(以及在背景技术部分中引用的)用于检测液滴位置的感测方法。

尽管在前述实施例中，已经在使用薄膜电子器件74以薄膜晶体管(TFT)技术实现阵列元件电路和驱动器系统的AM-EWOD设备方面描述了本发明，但是本发明可以同样地使用其他标准电子制造工艺(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)、双极结型晶体管(BJT)等)来实现。

本发明的第十四实施例与前述任一实施例一样，其中液滴微流控设备是非EWOD类型的。该设备可以例如基于连续流动系统(例如，在背景部分中引用的Teh等人的论文中述及)。在该实施例中，连续流动通道内的液滴的动态性质可以根据测定结果来修改。动态性质的示例可以包括但不限于以下中的任何一个或多个：

(a)当液滴与其它液滴聚合在一起时，液滴与其它液滴聚结的能力。

(b)液滴的粘度，其例如可以通过测量液滴在受到周围流体的流动的影响而沿横向方向流动到运动方向时的变形来测量。

(c)液滴的稳定性及其破裂倾向。

(d)液滴粘附到可以与它们接触的侧壁表面的能力。

第十四实施例具有与应用于利用非EWOD液滴微流控的系统的先前描述的实施例的优点类似的优点。

因此，本发明的一个方面是在微流控设备中执行基于变形细胞溶解物(LAL)的测定的方法。在示例性实施例中，基于LAL的测定方法包括以下步骤：将样本液滴分配到微流控设备的电极阵列的第一部分上；将LAL试剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的第二部分上；控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述LAL试剂液滴混合成产物液滴；感测产物液滴的动态性质；以及基于所感测到的所述产物液滴的动态性质来确定测定结果。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括：将阴性对照标准液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第三部分上；将另一LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第四部分上；控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以将阴性对照标准液滴和LAL试剂液滴混合成阴性对照产物液滴，感测阴性对照产物液滴的动态性质；以及还基于所感测到的所述阴性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括包含以下步骤在内的一个或多个阳性对照步骤：将阳性参考液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第五部分上，所述阳性参考液滴包括样本液滴或稀释剂液滴；将又一LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第六部分上；将内毒素标准液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第七部分上；控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述内毒素标准液滴和所述阳性参考液滴混合，以产生阳性对照液滴；控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以将阳性对照液滴和LAL试剂液滴混合以产生阳性对照产物液滴，感测阳性对照产物液滴的动态性质；以及还基于所感测到的所述阳性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括：将多个参考LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的相应部分上；将至少一个对照物质液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；将至少一个稀释剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以分别将所述对照物质液滴与所述至少一个稀释剂液滴混合，以形成具有不同浓度的多个对照物质液滴；控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以分别将所述多个LAL试剂液滴与所述不同浓度的多个对照物质液滴混合，以产生不同对照物质浓度的多个反应液滴；基于感测的所述多个反应液滴的动态性质，来产生校准曲线；在校准曲线上绘制所感测的产物液滴的动态性质；以及基于在所述校准曲线上的所述产物液滴的动态性质的绘制，确定测定结果。

在基于LAL的测定方法的示例性实施方案中，通过用至少一个稀释剂液滴连续稀释对照物质液滴来产生多个反应液滴，用于产生校准曲线的多个连续稀释步骤中的每一个的稀释因子是2、4、8、10或100中的一个。

在基于LAL的测定方法的示例性实施方式中，基于LAL的测定被配置为检测细菌内毒素，并且用于检测细菌内毒素的对照物质是内毒素标准。

在基于LAL的测定方法的示例性实施方式中，基于LAL的测定被配置为检测葡聚糖，并且用于检测葡聚糖的对照物质是包含葡聚糖的标准。

在基于LAL的测定方法的示例性实施方案中，LAL试剂和稀释剂是被生产、包装或认证为无内毒素或不含葡聚糖的一种或两种的至少一种。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，产物液滴的动态性质是产物液滴的物理性质，该物理性质影响微流控设备的电极阵列上的产物液滴的输送性质。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，其中产物液滴的输送性质是在致动电极阵列部分的情况下产物液滴是处于可移动状态还是不可移动状态。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，其中产物液滴的输送性质是通过致动电极阵列部分产物液滴是否可以分裂成子液滴。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，产物液滴的输送性质与产物液滴的粘度相关。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分以将产物液滴分裂成子液滴，其中，液滴的粘度是基于在通过致动电极阵列部分而使得产物液滴分裂时感测子液滴的质心之间的距离来确定的。

在基于LAL的测定方法的示例性实施例中，所述方法还包括致动与产物液滴相关联的电极阵列的一部分，其中液滴的粘度是基于通过致动电极阵列部分来使得产物液滴分裂发生的时间来确定的。

本发明的另一方面是用于执行基于变形细胞溶解物(LAL)的测定的测定测量系统。在示例性实施例中，测定测量系统包括：微流控设备，包括被配置为接收流体液滴的电极阵列；控制器，被配置为控制被施加到电极阵列的致动电压，以对液体液滴执行操纵操作；以及传感器，用于感测作为操纵操作的结果的流体液滴的动态性质。此外，样本液滴被分配到电极阵列的第一部分上；LAL试剂液滴被分配到所述电极阵列的第二部分上；所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述LAL试剂液滴混合成产物液滴；传感器感测产物液滴的动态性质；以及所述控制器还被配置为基于所感测到的所述产物液滴的动态性质来确定所述测定结果。测定测量系统可以单独地或组合地包括任何以下特征。

在测定测量系统的示例性实施例中，阴性对照标准液滴被分配到电极阵列的第三部分上；另一LAL试剂液滴被分配到所述电极阵列的第四部分上；控制器控制被施加到电极阵列的致动电压，以将样本液滴和LAL试剂液滴混合成阴性对照产物液滴，传感器感测阴性对照产物液滴的动态性质；以及所述控制器还被配置为还基于所感测到的所述阴性对照液滴的动态性质来确定测定结果。

在测定测量系统的示例性实施例中，将阳性参考液滴分配到电极阵列的第五部分上，阳性参考液滴包括样本液滴或稀释剂液滴；又一试剂液滴被分配到所述电极阵列的第六部分上；内毒素标准液滴被分配到所述电极阵列的第七部分上；所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述阳性参考液滴和所述内毒素标准液滴混合以产生阳性对照液滴；所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述阳性对照液滴和所述LAL试剂液滴混合以产生阳性对照产物液滴；传感器感测阳性对照产物液滴的动态性质；以及所述控制器还被配置为基于所感测到的所述阳性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

在测定测量系统的示例性实施例中，将多个LAL试剂液滴分配到微流孔设备的电极阵列的相应部分上；多个对照物质液滴被分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；将至少一个稀释剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的另一部分上。控制器还被配置为：控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以分别将所述对照物质液滴与所述至少一个稀释剂液滴混合，以形成具有不同浓度的多个对照物质液滴；控制被施加到微流控设备的电极阵列的致动电压，以分别将具有不同浓度的多个对照物质液滴与多个LAL试剂液滴混合，以形成不同对照物质浓度的多个LAL试剂液滴；基于所感测的所述反应液滴的动态性质，来产生校准曲线；在校准曲线上绘制所感测的产物液滴的动态性质；以及基于在所述校准曲线上的所述产物液滴的动态性质的绘制，确定测定结果。

在测定测量系统的示例性实施例中，传感器是集成到微流控设备的电极阵列的阵列元件电路中的集成传感器。

在测定测量系统的示例性实施例中，微流控设备包括有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)设备。

虽然已经关于特定优选实施例示出并描述了本发明，但在阅读和理解本说明书和附图后本领域技术人员可以想到等同替换和修改。具体地，关于由以上描述的元件(组件、装配件、设备、组成等)执行的各种功能，除非另外指示，否则用于描述这些元件的术语(包括对“装置”的引用)意在与执行所描述的元件的指定功能的任何元件相对应(即，功能上等同)，即使结构上与执行本发明的本文中示例性一个或多个实施例中的所述功能的所公开结构不等同。另外，虽然上文可能已经仅针对若干实施例中的一个实施例描述了本发明的具体特征，但是这种特征可以与其他实施例中的对于任何给定或具体应用而言可以是想要的和有利的一个或多个其它特征相组合。

可选地，设备也可以被布置成使得本发明的实施例可以仅用于整个设备的一部分或子阵列。可选地，多个不同实施例中的一些或全部可以用于设备的不同行列或区域。

[工业实用性]

所描述的实施例可以用于提供增强的AM-EWOD设备。AM-EWOD设备可以形成芯片上实验室系统的一部分。这样的设备可用于操纵、反应和感测化学、生化或生理材料。应用包括健康护理诊断测试、材料测试、化学或生化材料合成、蛋白质组学、用于在生命科学和法医学中进行研究的工具。

[附图标记列表]

4 液滴

4A 试剂液滴

4B 样本液滴

4C 试剂液滴

4D 产物液滴

4E 中间产物液滴

4F LAL试剂液滴

4P 参考液滴

4Q 参考液滴

4R 参考液滴

4S 参考液滴

4T 液滴

4U 阴性对照标准液滴

4V 对照标准内毒素液滴

4X 起始参考液滴

4Y 水滴

4Z 另一液滴

4AA 阳性对照参考液滴

4AB 阳性对照产物液滴

6 接触角θ

8 样本测试

10 校准测试

12 阴性对照测试

14 反应

16 第一疏水涂层

20 绝缘体层

26 第二疏水涂层

28 参考电极

32 间隔件

34 非极性流体

36 顶基板

38 阵列元件电极

38A 阵列元件电极

38B 阵列元件电极

40 读取器

40A 电负载

40B 电负载

41 AM-EWOD设备

42 电极阵列

44 盒

46 致动电路

48 感测电路

50 控制电子器件

52 应用软件

72 下基板

74 薄膜电子器件

76 行驱动电路

78 列驱动电路

80 串行接口

82 连接线

83 电源接口

84 阵列元件电路

86 列检测电路

88 传感器行寻址

90 校准曲线

92 测量结果

Claims

1.一种在微流控设备中执行基于变形细胞溶解物(LAL)的测定的方法，包括以下步骤：

将样本液滴分配到微流控设备的电极阵列的第一部分上；

将LAL试剂液滴分配到微流控设备的电极阵列的第二部分上；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述LAL试剂液滴混合成产物液滴；

感测所述产物液滴的动态性质；以及

基于所感测到的所述产物液滴的动态性质来确定测定结果。

2.根据权利要求1所述的基于LAL测定方法，还包括：

将阴性对照标准液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第三部分上；

将另一LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第四部分上；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述阴性对照标准液滴与所述LAL试剂液滴混合成阴性对照产物液滴；

感测所述阴性对照产物液滴的动态性质；以及

还基于所感测到的所述阴性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的基于LAL的测定方法，还包括包含以下步骤在内的一个或多个阳性对照步骤：

将阳性参考液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第五部分上，所述阳性参考液滴包括样本液滴或稀释剂液滴；

将又一LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第六部分上；

将内毒素标准液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的第七部分上；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述内毒素标准液滴和所述阳性参考液滴混合，以产生阳性对照液滴；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述阳性对照液滴和所述LAL试剂液滴混合，以产生阳性对照产物液滴；

感测所述阳性对照产物液滴的动态性质；以及

还基于所感测到的所述阳性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于LAL的测定方法，还包括：

将多个参考LAL试剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的相应部分上；

将至少一个对照物质液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；

将至少一个稀释剂液滴分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以分别将所述对照物质液滴与所述至少一个稀释剂液滴混合，以形成具有不同浓度的多个对照物质液滴；

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以分别将所述多个LAL试剂液滴与所述不同浓度的多个对照物质液滴混合，以产生不同对照物质浓度的多个反应液滴；

基于感测的所述多个反应液滴的动态性质，来产生校准曲线；

在所述校准曲线上绘制感测到的所述产物液滴的动态性质；以及

基于在所述校准曲线上的所述产物液滴的动态性质的绘制，确定测定结果。

5.根据权利要求4所述的基于LAL的测定方法，其中，所述多个反应液滴是通过用所述至少一个稀释剂液滴连续稀释所述对照物质液滴来产生的，并且用于产生所述校准曲线的多个连续稀释步骤中的每一个的稀释因子是2、4、8、10或100中的一个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于LAL的测定方法，其中，所述基于LAL的测定被配置为检测细菌内毒素，并且用于检测所述细菌内毒素的对照物质是内毒素标准物。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的基于LAL的测定方法，其中，所述基于LAL的测定被配置为检测葡聚糖，并且用于检测所述葡聚糖的对照物质是包含葡聚糖的标准物。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的基于LAL的测定方法，其中，所述LAL试剂和稀释剂是以下的至少一种：被生产、包装或认证为无内毒素或不含葡聚糖中的一种或两者。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于LAL的测定方法，其中，所述产物液滴的动态性质是所述产物液滴的物理性质，其影响所述产物液滴在所述微流控设备的所述电极阵列上的输送性质。

10.根据权利要求9所述的基于LAL的测定方法，还包括：致动与所述产物液滴相关联的所述电极阵列的一部分，其中，所述产物液滴的所述输送性质是在致动所述电极阵列部分的情况下所述产物液滴是处于可移动状态还是不可移动状态。

11.根据权利要求9所述的基于LAL的测定方法，还包括：致动与所述产物液滴相关联的所述电极阵列的一部分，其中，所述产物液滴的所述输送性质是通过致动所述电极阵列部分所述产物液滴是否分裂成子液滴。

12.根据权利要求9所述的基于LAL的测定方法，其中，所述产物液滴的所述输送性质与所述产物液滴的粘度相关。

13.根据权利要求12所述的基于LAL的测定方法，还包括：致动与所述产物液滴相关联的所述电极阵列的一部分以将所述产物液滴分裂成子液滴，其中，所述液滴的粘度是基于在通过致动所述电极阵列部分来使所述产物液滴分裂时感测所述子液滴的质心之间的距离而确定的。

14.根据权利要求12所述的基于LAL的测定方法，还包括：致动与所述产物液滴相关联的所述电极阵列的一部分，其中，所述液滴的粘度是基于通过致动所述电极阵列部分来使所述产物液滴分裂发生的时间而确定的。

15.一种用于执行基于变形细胞溶解物(LAL)的测定的测定测量系统，所述测定测量系统包括：

微流控设备，包括被配置为接收流体液滴的电极阵列；

控制器，被配置为控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以对所述液体液滴执行操纵操作；以及

传感器，用于感测作为所述操纵操作的结果的所述流体液滴的动态性质；

其中：

样本液滴被分配到所述电极阵列的第一部分上；

LAL试剂液滴被分配到所述电极阵列的第二部分上；

所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述LAL试剂液滴混合成产物液滴；

所述传感器感测所述产物液滴的动态性质；以及

所述控制器还被配置为基于所感测到的所述产物液滴的动态性质来确定所述测定结果。

16.根据权利要求15所述的测定测量系统，其中：

阴性对照标准液滴被分配到所述电极阵列的第三部分上；

另一LAL试剂液滴被分配到所述电极阵列的第四部分上；

所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述样本液滴和所述LAL试剂液滴混合成阴性对照产物液滴；

所述传感器感测所述阴性对照产物液滴的动态性质；以及

所述控制器还被配置为还基于所感测到的所述阴性对照液滴的动态性质来确定测定结果。

17.根据权利要求16所述的测定测量系统，其中：

阳性参考液滴被分配到所述电极阵列的第五部分上，所述阳性参考液滴包括样本液滴或稀释剂液滴；

又一试剂液滴被分配到所述电极阵列的第六部分上；

内毒素标准液滴被分配到所述电极阵列的第七部分上；

所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述阳性参考液滴和所述内毒素标准液滴混合以产生阳性对照液滴；

所述控制器控制被施加到所述电极阵列的致动电压，以将所述阳性对照液滴和所述LAL试剂液滴混合以产生阳性对照产物液滴；

所述传感器感测所述阳性对照产物液滴的动态性质；以及

所述控制器还被配置为基于所感测到的所述阳性对照产物液滴的动态性质来确定测定结果。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的测定测量系统，其中：

多个LAL试剂液滴被分配到所述微流控设备的所述电极阵列的相应部分上；

多个对照物质液滴被分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；

至少一个稀释剂液滴被分配到所述微流控设备的所述电极阵列的另一部分上；以及

所述控制器还被配置为：

控制被施加到所述微流控设备的所述电极阵列的致动电压，以将所述具有不同浓度的多个对照物质液滴与所述多个LAL试剂液滴混合，以形成不同对照物质浓度的多个反应液滴；

基于所感测的所述反应液滴的动态性质，来产生校准曲线；

19.根据权利要求15至18中任一项所述的测定测量系统，其中，所述传感器是集成到所述微流控设备的所述电极阵列的阵列元件电路中的集成传感器。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的测定测量系统，其中，所述微流控设备包括有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)设备。