CN108449996A - 微流体装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本公开的各方面涉及微流体装置。示例性微流体装置可以包括圆盘，所述圆盘具有从所述圆盘的中心径向向外延伸的至少一个微流体通道路径。所述通道路径可以包括用于接收样本的入口，流体地连接到所述入口的第一室，以及相对于所述第一室径向向内定位并且流体地连接到所述第一室的第二室。所述通道路径也可以包括相对于所述第二室径向向外定位并且经由出口通道流体地连接到所述第二室的至少一个第三室。所述通道路径可以包括流体地连接到所述至少一个第三室并且相对于所述至少一个第三室径向向外定位的至少一个第四室。所述第一、第二、第三或第四室中的至少一个可以包含预装载到所述圆盘中的至少一种试剂。

Description

微流体装置及其使用方法

本申请要求于2015年8月7日提交的美国临时申请第62/202,353号的优先权，其通过引用完整地合并到本文中。

技术领域

本公开总体上涉及可用于样本制备中以例如帮助医学筛查和/或诊断的微流体装置和系统。

背景技术

微流体装置和系统可以用于针对一种或多种感兴趣的分析物测试来自受试者的生物样本。例如，(一种或多种)分析物可以是与健康状况(例如疾病)相关的生物标志物。可以分析关于各种生物标志物的存在或不存在、以及样本中存在的每种生物标志物的量或水平的数据，以获得受试者的诊断信息。

微流体平台可以为某些应用提供传统实验室测试的有吸引力的替代方案。微流体系统通常具有仪器尺寸小，能耗相对较低以及分析所需的生物样本和试剂的体积相对较小的特点。尽管这些系统在流体移动和检测方案方面不同，但许多系统提供传统诊断测试的廉价，快速且易于使用的替代方案。然而不断需要减小分析所需的样本和测定试剂的体积，并且减小微流体平台的复杂性和尺寸，同时仍促进系统内的试剂和样本的精确移动。也急需部分或完全自动化微流体系统并且使它们能够独立操作，无需外部液体处理装置的帮助。也需要减小微流体装置的成本和效率。本公开的方面可以解决这些缺陷中的一个或多个。

发明内容

本公开的各方面涉及微流体装置。示例性微流体装置可以包括圆盘，所述圆盘具有从所述圆盘的中心径向向外延伸的至少一个微流体通道路径。所述通道路径可以包括用于接收样本的入口，流体地连接到所述入口的第一室，以及相对于所述第一室径向向内定位并且流体地连接到所述第一室的第二室。所述通道路径也可以包括相对于所述第二室径向向外定位并且经由出口通道流体地连接到所述第二室的至少一个第三室。所述通道路径可以包括流体地连接到所述至少一个第三室并且相对于所述至少一个第三室径向向外定位的至少一个第四室。所述第一室、第二室、第三室或第四室中的至少一个可以包含预装载到所述圆盘中的至少一种试剂。

根据本公开的一些方面，所述第一室和所述第二室之间的流体连接可以具有比所述第一室或所述第二室的宽度窄的宽度；所述第二室可以流体地连接到相对于所述第二室定位在相同或相似的径向位置处的压缩室；所述第二室和所述至少一个第三室之间的所述出口通道可以是弯曲的并且可以包括径向向内的曲线和径向向外的曲线；所述至少一个通道路径可以包括将所述出口通道联结到所述至少一个第三室的主通道，所述主通道在横向于所述圆盘的径向方向的方向上延伸；所述主通道可以与用于接收超过进入所述至少一个第三室的流体的流体的溢流通道连通；所述至少一个第三室和所述至少一个第四室之间的流体连接可以包括第一阀；所述至少一个通道路径还可以包括流体地连接到所述至少一个第四室并且相对于所述至少一个第四室径向向外定位的至少一个第五室，所述第四室和所述第五室之间的流体连接包括第二阀；所述第一阀可以配置成响应于第一力的阈值而打开，并且所述第二阀可以配置成响应于第二力的阈值而打开，其中所述第二力的阈值大于所述第一力的阈值；靠近所述圆盘的边缘的所述至少一个微流体通道的端部可以为锥形；至少一个第六室可以流体地连接到所述至少一个第四室，其中所述至少一个第六室的端部限定所述至少一个微流体通道的端部；预装载到所述圆盘中的所述至少一种试剂可以包括附着到微珠的多个分子或附着到所述圆盘的壁的多个分子；所述多个分子中的每个分子可以配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物；预装载到所述圆盘中的所述至少一种试剂可以包括密度介质；所述至少一个第四室可以包括多个平行的第四室；每个第四室可以与相应的第五室和相应的第六室流体连通；并且所述圆盘可以包括多个通道路径，每个通道路径从所述圆盘的中心径向向外延伸，并且所述圆盘的中心可以包括孔。

本公开还包括一种微流体装置，其包括圆盘，所述圆盘具有从所述圆盘的中心径向向外延伸的至少一个微流体通道路径。所述至少一个通道路径可以包括用于接收样本的入口，流体地连接到所述入口的第一室，流体地连接到所述第一室的第二室，其中所述第二室相对于所述第一室径向向内定位，流体地连接到所述第二室并且从所述第二室延伸到相对于所述第二室径向向外定位的主通道的出口通道，以及流体地连接到所述主通道的多个第三室。所述至少一个通道路径也可以包括多个第四室，每个第四室流体地连接到相应的第三室并且相对于相应的第三室径向向外定位，以及多个第五室，每个第五室流体地连接到相应的第四室并且相对于相应的第四室径向向外定位。所述第一室、第二室、第三室、第四室或第五室中的至少一个包含预装载到所述圆盘中的至少一种试剂。

根据本公开的一些方面，所述多个第五室中的每个第五室可以包含密度介质；所述第二室可以流体地连接到相对于所述第二室定位在相同或相似的径向位置处的压缩室；所述出口通道包括径向向内的曲线和径向向外的曲线；每个第三室和每个第四室之间的流体连接可以包括配置成响应于离心力的阈值而打开的爆裂阀；所述圆盘可以包括多个通道路径，每个通道路径从所述圆盘的中心径向向外延伸，并且每个通道路径可以包括预装载到所述圆盘中的至少一种试剂，所述至少一种试剂配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物；并且每个通道路径可以包括附着到微珠的多个分子或附着到所述圆盘的壁的多个分子，每个通道路径的所述多个分子配置成捕获与其他通道路径不同的分析物。

本公开还涉及一种微流体装置，其包括圆盘，所述圆盘具有相对于所述圆盘的中心孔径向向外延伸的至少一个通道路径。所述至少一个通道路径可以包括用于接收样本的入口，流体地连接到所述入口的第一室，流体地连接到所述第一室的第二室，其中所述第二室相对于所述第一室径向向内定位，其中所述第一室和所述第二室之间的流体连接具有比所述第一室或所述第二室的宽度窄的宽度，以及流体地连接到所述第二室并且从所述第二室延伸到相对于所述第二室径向向外定位的主通道的出口通道，所述主通道与用于接收过量流体的溢流通道连通。所述通道路径也可以包括多个第三室，每个第三室流体地连接到所述主通道并且从所述主通道径向向外延伸，多个第四室，每个第四室流体地连接到相应的第三室，其中阀定位在每个第四室和每个第三室之间的流体连接中，并且其中每个第四室包含至少一种试剂，多个第五室，每个第五室流体地连接到相应的第四室并且相对于相应的第四室径向向外定位，其中每个第五室包含密度介质，以及多个第六室，每个第六室流体地连接到相应的第五室并且相对于相应的第五室径向向外定位。

根据本公开的各个方面，每个第四室可以包含附着到微珠的多个分子，每个分子配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物；并且每个分子可以包括配置成捕获乳腺癌的生物标志物的抗体。

本公开还涉及使用本文中所述的装置检测流体样本的至少一种分析物的方法。所述方法可以包括将流体样本引入所述圆盘的入口中，旋转所述圆盘，使得所述流体样本径向向外流动通过所述至少一个通道路径以与预装载到所述圆盘中的多个捕获分子组合，以及检测来自所述圆盘的指示所述至少一种分析物的存在的信号。所述流体样本可以包括血液，并且所述至少一种分析物可以是与健康状况相关的生物标志物。

附图说明

并入且构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并且与说明书一起用于解释公开的实施例的原理。本文中描述的实施例的任何特征(例如，装置，组成，系统，制造方法，或过程等)可以与任何其他实施例组合，并且包含在本公开中。

图1示出了根据本公开的一些方面的示例性微流体圆盘。

图2示出了根据本公开的一些方面的示例性微流体圆盘。

图3示出了根据本公开的一些方面的示例性微流体圆盘的一部分。

图4示出了根据本公开的一些方面的示例性微流体圆盘。

图5示出了根据本公开的一些方面的圆盘的示例性部件。

图6示出了根据本公开的一些方面的微流体装置或系统的示例性部件。

图7示出了根据本公开的一些方面的微流体系统的示例性容器。

具体实施方式

本公开的示例性方面包括可用于样本制备、计量、与试剂混合和/或沉降以捕获分析物并将捕获的分析物与试剂分离，和/或确定捕获的分析物的浓度的微流体装置和系统。本文中描述的装置和系统可以允许自动化处理和分析样本以检测可能存在于复杂基质(例如血液)中的单个和/或多个感兴趣的分析物。

(一种或多种)流体通过本文中所述的装置的移动可以通过向装置施加离心力来实现。施加合适的离心力可以允许(一种或多种)流体通过包含到装置中的微流体回路从装置的一部分移动到另一部分。微流体回路可以设计成包括装置的不同部分之间的阀以实现样本通过装置的移动。图1-4示出了根据本公开的一些方面的包括微流体通道和室的示例性圆盘，并且在下面进行详细讨论。尽管图1-4示出了微流体通道和室的组合和配置的若干示例，但是应当理解通道和室的其他组合和配置也包含在本文中。本公开可以包括2015年5月5日提交的国际专利申请第PCT/US2016/03059号和/或2016年6月22日提交的第PCT/US2016/038668号中公开的微流体圆盘的任何特征，上述申请的每一个通过引入完整地合并到本文中。结合本文中讨论的特定示例示出的任何特征可以与本文中讨论的任何其他特征(包括任何其他(一个或多个)示例的特征)组合使用。

本公开的方面包括用于针对与健康状况(例如疾病)相关的一种或多种分析物(例如，生物标志物)测试来自受试者的生物样本的装置。根据一些方面，示例性装置可以使操作者能够获得关于各种生物标志物的存在或不存在以及存在于样本中的每种生物标志物的量或水平的数据以获得受试者的诊断信息。

在一些方面，本文中描述的装置可以操作和/或处理样本以导出该数据。例如，装置可以配置成用一种或多种试剂处理样本、溶解样本、和/或富集样本中的某些组分。例如，样本的富集可以包括浓缩样本的一种或多种成分以帮助检测、分析和/或识别那些成分。在至少一个示例中，在将样本暴露于试剂以捕获用于结合和检测(一个或多个)靶的分子之前，装置可以富集样本中的一个或多个靶蛋白和/或样本的多核苷酸。

本文中描述的微流体平台对于某些应用可能是传统实验室测试的有吸引力的替代方案，并且可能需要分析所需的生物样本和试剂的相对小的体积。微流体装置可以将样本体积需求从毫升减少到微升，并且可以是独立的平台，提供减少交叉污染的可能性并降低生物危害风险。分析所需的样本和检测试剂的小体积可以减小执行测定本身的实际成本。例如，根据本公开的示例性微流体装置可以允许试剂和样本在微流体回路内精确地移动而不使用外部液体处理装置，如下面进一步描述。这转而可以减小运行测定所需的仪器的复杂性和/或成本。平台的较小尺寸也可以允许较小的装置占用空间，并且可以为器件提供便携性。因此，许多应用和许多小型实验室和供应商的办公室可能更容易获得诊断。

涉及流体迁移的过程的小型化通常基于基本的缩放原理。仅容纳微升量的液体的微流体通道可以产生特定的流体动力学环境。例如，液体的流动可能变成层流，这可能转而加速扩散传输并促成更有效的混合和微尺寸反应。而且，作用于装置的微通道中的液体上的毛细作用力(超过重力的力)可以用于填充亲水通道或阻止在可以充当阀的疏水段前方的传播半月板(meniscus)。将多种板载功能(例如分离，计量，反应和检测)集成到一个装置中可以提供自动密集手动操作的选项。分析期间减少的用户干扰(例如，几乎不需要用户输入来进行测定)可以增加易用性和/或减少许多实验操作固有的人为错误。

根据本公开的装置和系统可以将光盘(“CD”或“盘”)技术与微流体系统组合以实现部分或完全自动化样本制备和测试的较小尺寸的装置。在一些方面，装置可以包括用于执行多重测定的微流体通道。在微流体平台上，例如，样本的相对小体积(例如，约微升(μL))可能足以测量多种生物标志物的水平。例如，装置可以是基于微流体的免疫测定检测装置，其包括微流体圆盘，控制圆盘的旋转速率的马达，以及例如测量分析物的检测器，如光学读取器。通过圆盘的旋转生成的离心力可以打开和关闭包含到圆盘中的微流体回路上的阀，例如疏水阀，其可以控制试剂和(一种或多种)样本的精确移动。装置可以使用设计成将捕获的分析物与试剂分离的密度介质。本公开的装置也可以消除一个或多个冗长的清洗步骤以允许更快速的测定。此外，密度介质可以允许分析物浓缩到小检测区域中，这可以增加测定的灵敏度。另外，由于CD可能是大规模生产的，并且通常制造成本低廉，因此将CD技术与微流体技术的优点结合可能导致成本效应高的装置和/或流线化的装置制造过程。这些特征可以提供比当前测定技术更紧凑，更便宜和/或更便携的装置和系统。

本公开的装置可以部分或完全自动化(一个或多个)样本中存在的一种或多种分析物的样本制备(例如血浆与血液的分离)，计量，混合，培育，沉降和/或检测和定量。圆盘技术的使用可以允许多重使用大量样本或者相反地在一次运行中测试每个患者样本的大量分析物(例如，多达60个生物标志物或更多)，因此减少处理时间，装置的占用空间，所需的耗材，和/或电力使用。

通过微流体的样本流体和试剂的流动的控制可以用阀实现，包括但不限于疏水阀、毛细管阀、爆裂密封阀、和/或科里奥利(Coriolis)阀。在一些方面，系统可以包括离心微流体系统，其可以接受含有分析物的流体的小体积样本，可能是相对低浓度的分析物，其可以通过物理和/或化学/生物化学手段处理以产生指示微流体样本中的分析物的量(例如与其成比例)的信号。可以用于本公开的离心微流体装置中的流体样本的示例包括身体流体(例如，血液和其他身体/生物流体)和环境流体(例如，来自各种天然存在的水体)，其中可以检测各种生物实体。检测到的生物实体可以包括例如蛋白质，病毒，细胞，抗体，基因组材料(例如，DNA，RNA及其片段，包括微RNA(miRNA))，代谢物，小分子，离子，污染物，和/或生物有机体。

在测量人全血中的各种分析物的浓度的情况下，不同来源的人血样本中的非血浆成分可以变化。因此，对于一些应用，血浆体积可能是对感兴趣分析物更有用的诊断测量。例如，可以确定血浆中的各种分析物的浓度，使得医师或其他医疗保健提供商可以能够从数据做出有意义的推论。在一些方面，本公开的装置可以包括血液分离步骤，其中血浆与其他成分分离，并且被驱动到下游以用于进一步处理和最终检测。获取新鲜全血样本并立即或即时将其加工成血浆并立即或即时测量其中存在的分析物的可能性可以允许更有效和/或准确地测量多种分析物。这可能有用于如果在分析前长时间储存血液或血浆可能会降解的分析物。

单数形式“一”，“一个”和“所述”包括复数形式，除非上下文另外指出。

术语“大约”和“约”表示与参考数字或值几乎相同。如本文所使用的，术语“大约”和“约”通常应当理解为包含指定量或值的±5％。

术语“分析物”和“靶”在本文中可互换使用，并且可以包括但不限于待检测和/或分析的感兴趣的分子。非限制性示例包括离子，小分子，蛋白质，病毒，细胞，抗体，基因组材料(例如，DNA，RNA，及其片段，包括miRNA)，代谢物，核酸，污染物，和生物有机体。在本公开的一些方面，感兴趣的分析物可以是生物标志物。

术语“生物标志物”通常是指与一种或多种健康状况相关的化学或生物化学指示物。生物标志物可以包括但不限于待检测和/或分析的感兴趣的分子或感兴趣的分子的一部分。示例性生物标志物包括例如肽，蛋白质，DNA序列，和RNA序列。术语“多肽”，“寡肽”，“肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用以指任何长度的氨基酸聚合物，其可以包括或不包括化学改性。这样的聚合物可以是线性的或分支的，可以包括改性的氨基酸，和/或可以由非氨基酸中断。氨基酸聚合物可以天然地或通过干预进行改性。例如，根据本公开内容的氨基酸聚合物可以通过二硫键形成，糖基化，脂质化，乙酰化，磷酸化或任何其他操作或改性(例如与标记组分缀合)来改性。氨基酸聚合物可以包括多肽，其包括氨基酸的一种或多种类似物(包括例如非天然氨基酸)，以及本领域已知的其他化学/生物化学改性。在本公开的一些方面，微流体系统和装置可以用于检测和/或分析指示癌症(例如，乳腺癌，前列腺癌，卵巢癌和/或其他类型的癌症)，心脏/心脏疾病，神经疾病，呼吸系统疾病，和/或感染性疾病(例如性传播疾病(STD))的生物标志物。

可以根据本公开检测和/或分析的生物标志物包括但不限于人类雌激素受体2(Her-2)，基质金属肽酶-2(MMP-2)，基质金属蛋白酶9(MMP-9)，癌抗原15-3(CA15-3)，癌抗原125(CA125)，癌抗原27.29(CA27.29)，癌胚抗原(CEA)，血管内皮生长因子(VEGF)，表皮生长因子(EGF)，肝细胞生长因子(HGF)，肿瘤特异性生长因子(TSGF)，肿瘤特异性生长因子(TSGF)，骨桥蛋白(OPN)，肿瘤蛋白p53(p53)，血清雌激素受体(SER)，血清孕酮受体(SPR)，BRCA 1蛋白，BRCA 2蛋白，前列腺特异抗原(PSA)，肌钙蛋白T，肌钙蛋白I，C-反应蛋白(CRP)，同型半胱氨酸，肌红蛋白，肌酸激酶，促肾上腺皮质激素(ACTH)，甲胎蛋白(AFP)，前梯度3(AGR3)，载脂蛋白A1(Apo-A1)，D-二聚体(DD)，皮肤素，高分子量激肽原(HMWK)，瘦素，髓过氧化物(MPO)，巨噬细胞移动抑制因子(MIF)，黏蛋白样癌相关抗原(MCA)，纤溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)，催乳素，可溶性CD40配体(sCD40L)，可溶性表皮生长因子受体(sEGFR)，可溶性血管细胞粘附分子1(sVCAM-1)，可溶性血管内皮生长因子受体1(sVEGFR1)，可溶性血管内皮生长因子受体2(sVEGFR2)，组织多肽抗原(TPA)，胸苷酸合酶(TS)，尿激酶纤溶酶原激活物(uPA)，维生素D结合蛋白(VDBP)，和玻连蛋白(VN)。

前列腺癌组的示例性生物标志物(例如，用于获得关于前列腺癌的诊断信息的生物标志物)可以包括但不限于PSA。用于卵巢癌组的示例性生物标志物(例如，用于获得关于卵巢癌的诊断信息的生物标志物)可以包括但不限于CA 125。用于心脏疾病组的示例性生物标志物(例如，用于获得关于心脏疾病的诊断信息的生物标志物)可以包括但不限于肌钙蛋白T，肌钙蛋白I，CRP，高半胱氨酸，肌红蛋白，和/或肌酸激酶。呼吸道疾病组的示例性生物标志物(例如，用于获得关于呼吸道疾病的诊断信息的生物标志物)可以包括但不限于流感A，流感B和呼吸道合胞病毒(RSV)。在本公开的一些方面，组的生物标志物可以关联或以其他方式指示与STD和/或其他传染性疾病相关的病原体(例如，细菌，病毒，寄生虫)。在一些示例中，组的生物标志物可以关联或以其他方式指示一种或多种病原体的抗生素抗性。

在一些示例中，待检测的靶或分析物可以是与乳腺癌相关的生物标志物。例如，生物标志物可以包括人雌激素受体2(Her-2)，基质金属肽酶-2(MMP-2)，癌抗原15-3(CA 15-3)，骨桥蛋白(OPN)，肿瘤蛋白p53(p53)，血管内皮生长因子(VEGF)，癌抗原125(CA 125)，血清雌激素受体(SER)，或其组合。HUGO基因命名委员会在线数据库中的这样的标志物的序列标识的示例包括但不限于Her-2(X03363)，MMP-2(NM_004530)，OPN(NM_001040058)，p53(NM_000546)，VEGF(MGC70609)，CA 125(Q8WX17)，SER(NP 000116.2)，和CA 15-3(NM_002456)。

任何前述任何生物标志物可以包括片段，剪接变体，和/或全长肽，或任何其他变体。应当理解的是，本公开不限于列出的生物标志物，并且本文中的系统，装置和方法涵盖并预期附加的生物标志物。

术语“捕获分子”通常是指可以结合分析物或靶的分子(例如靶分子，例如生物标志物)。例如，捕获分子可以具有一个结合位点，或与分析物或靶互补的多个两个或更多个结合位点。根据本公开的捕获分子能够仅结合一个靶(例如，捕获分子对一个特定靶是特异性的)，选择数量的靶(例如，捕获分子对两个或更多个靶是特异性的)，或多个靶和非靶物种。示例性生物标志物和捕获分子以及两者之间的潜在结合在国际专利申请号PCT/US2016/03059和PCT/US2016/038668中进一步详细描述，其均通过引用完整地并入本文。

(一个或多个)捕获分子可以包括例如一种或多种抗体，肽，蛋白质，或其组合。适用于本公开的示例性捕获分子包括但不限于RNA，DNA，肽，抗体，适体，和基于蛋白质的适体。在至少一个实施例中，捕获分子是抗体。在本公开的一些方面，可以使用阻断剂来阻断捕获分子，例如血清，在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中稀释的血清，和本领域已知的其他阻断剂。在一些示例中，(一个或多个)捕获分子可以包括寡核苷酸，适体，包括一个或多个寡核苷酸序列的嵌合结构，或抗体。

在本公开的一些方面，靶或分析物可以结合捕获分子，例如适体。如果分子或其他化学/生物化学物种与一种或多种特定分析物比与替代物质(例如，其他分析物或非靶分析物物种)更频繁、更快速、以更长的持续时间和/或以更高的亲和力反应或关联，则其可以被说成表现出“结合”。例如，如果捕获分子比其附着到其他物质以更大的亲和力、亲合力、更容易和/或以更长的持续时间附着到分析物，则其可以“结合”到靶。在至少一个示例中，捕获分子可以包括寡核苷酸，所述寡核苷酸比寡核苷酸结合到其他物质以更大的亲和力、亲合力、更容易和/或更长的持续时间特异性或至少优先结合到分析物(例如，生物标志物)。

在最后一个示例中，捕获分子包括适体。适体可以包括例如能够通过结构上符合分析物而与分析物结合的单链寡核苷酸(例如，DNA或RNA)。适体可能对分析物具有高度特异性并与其形成强键。

术语“核酸”，“寡核苷酸”和“基因组材料”在本文中可以互换使用以表示任何长度的核酸的寡聚体。这样的寡聚体可以是线性的或分支的，可以包括改性的核酸，和/或可以由一个或多个非核酸中断。

术语“检测”可以表示识别待检测分析物的存在，不存在和/或量。可以视觉地和/或使用任何合适的装置(例如，扫描器和/或检测器)来执行检测。术语“分析”可以包括但不限于通过测量来确定与给定样本关联的值或值的集合。例如，根据本公开的方面的分析可以包括测量样本中的成分表达水平，并且将所述水平与来自相同受试者或其他(一个或多个)受试者的样本或样本组中的成分水平进行比较。

如本文所使用的，术语“包括”、“包含”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性包含，使得包括要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素，而且可以包括没有明确列出的或者这样的过程、方法、物品或装置固有的其他要素。术语“示例性”在“示例”而不是“理想”的意义上使用。

示例性装置

适用于本公开内容的各个方面的装置可以提供定点(point-of-care)测试，例如以获得患者护理的时间和地点处或附近的患者的诊断信息。例如，该装置可以是便携式的和/或独立的。此外，根据本公开的装置可以用于在多重测定中同时测量多种分析物或靶(例如，生物标志物)。2015年5月5日提交的国际专利申请号PCT/US2016/03059和2016年6月22日提交的PCT/US2016/038668中进一步详细描述了可以在本文中公开的装置和其他示例性装置上执行的示例性测定，其均通过引用完整地并入本文。

示例性微流体圆盘可以具有流体流动通过的一个或多个微流体通道和/或一个或多个室。微流体圆盘的通道可以是任何合适的形状，包括但不限于圆形、弧形、梯形、三角形或其他合适的几何形状的横截面形状。通道尺寸和/或形状可以根据给定的应用进行选择。在一些方面，通道的范围可以从约0.1微米到几毫米深，并且从约0.1微米到几毫米或厘米宽。例如，取决于通道的应用和功能，通道可以是直的、成角的、弯曲的、Z字形的、U形的、它们的组合，或其他配置。取决于应用，通道的容量范围可以从几纳升至1毫升或更多。

圆盘还可以包括一个或多个室，其中包含试剂，样本，样本提取物，或其他材料或流体。试剂或其他材料可以储存在一个或多个通道和/或室中，并且可以与样本混合以进行多重测定。一些室可相对于其他室和/或通道布置，使得样本的部分被转移和/或分离成组成部分。一些通道和/或室可以相对于彼此布置，从而促进样本的混合或搅动。一个或多个通道或室可以以径向或方位Z字形图案定向以促进样本与(一种或多种)试剂的混合。在一些示例中，通道和/或室壁可以包括限定蛇形路径的物理结构。附加地或替代地，壁可以包括一个或多个角、突起、或凹陷以搅动或以其他方式影响流体的流动以促进混合。

在一些方面，装置可以是包括具有多个室的微流体回路的圆盘，并且一个或多个通道可以与一个或多个室连接以允许流体在(一个或多个)通道和(一个或多个)室之间流动。微流体圆盘可以提供流体流动通过的(一个或多个)通道和试剂储存和/或与在诊断测定中添加到圆盘的样本混合的室。本公开的微流体圆盘可以依靠离心力来移动和/或混合样本和/或试剂通过一个或多个通道和互连的室。

包括在圆盘上的不同室可以被设计用于不同的功能。室的示例性功能包括但不限于样本收集，样本制备，样本沉降，试剂储存器，体积计量，混合，培育，反应，样本/试剂沉降，过滤，检测，和/或废物收集。另外，一些室可以执行多种功能。每个室可以具有任何合适的形状，包括例如圆形，卵形，正方形，矩形，梯形，三角形或其他几何形状的横截面形状。在一些实施例中，室的范围可以从约0.1微米到几毫米深并且从约0.1微米到几毫米或厘米宽。取决于应用，室的容量的范围可以从几纳升到几毫升或更多。两个或更多个室可以彼此连接或以其他方式流体连通，例如以允许流体从一个室移动到另一个室，以获得用于检测、分析和/或定量存在于样本中的感兴趣分析物的操作的工作流程。

根据本公开的示例性微流体系统可能需要样本的相对小体积(例如，约为数微升(μL))以测量一种或多种分析物的水平。例如，该装置可以是基于微流体的免疫测定检测装置，其包括微流体圆盘，控制圆盘的旋转速率的马达，以及例如测量分析物的检测器，如光学读取器。

在一些实施例中，微流体圆盘可以包含储存在圆盘中的试剂，用于捕获样本的感兴趣分析物，和/或用于结合、检测和分离过程的合适的一组其他试剂。例如，微流体圆盘可以包括附着到基底(例如多个微珠)或附着到圆盘的内表面以形成微阵列的捕获分子。国际专利申请号PCT/US2016/03059和/或PCT/US2016/038668中讨论的微珠和微阵列基底的任何特征可以用于本公开，其均通过引用并入本文。根据本公开的微流体装置也可以包括2015年5月6日提交的美国临时申请第62/157,878号和2015年6月23日提交的美国临时申请第62/183,294号中公开的任何特征，其均通过引用完整地并入本文。

在本公开的一些方面，一个或多个捕获分子可以附着到表面，例如固定在表面上。如本文中所使用的，术语“固定”包括被固定、结合和/或键合到表面，例如微珠，装置的壁(例如，室的壁或微流体通道的壁)或耦接到该装置的壁的基底。

在至少一些示例中，捕获分子可以附着到微珠表面或固定在微珠表面上。微珠可以是具有大致弯曲形状的颗粒。在至少一个示例中，微珠可以是具有均匀直径的球形。根据本公开的微珠可以是刚性的，并且可以具有光滑或多孔的表面，或者包括光滑部分和多孔部分的表面。微珠可以包括一种材料或材料的组合。在一些实施例中微珠可以具有磁性，例如，包括磁性材料或材料的组合的微珠。根据本公开的一些方面，微珠可以具有约10nm至约100μm之间，例如约50nm至约50μm，约100nm至约10μm，约100nm至约5μm，约500nm至约5μm，约100nm至约1μm，约1μm至约50μm，约5μm至约10μm，或约10μm至约50μm的平均直径。例如，微珠可以具有约10nm，约100nm，约500nm，约1μm，约5μm，约10μm，约50μm，或约100μm的平均直径。

在一些示例中，捕获分子可以附着到表面或固定在表面上以形成微阵列。对相同靶特异的多个捕获分子可以彼此紧靠地聚集在一起，形成微阵列的“特征”。因此，例如，微阵列可以包括用于检测相同分析物的一个或多个特征。在一些方面，微阵列可以包括用于检测不同类型的分析物的多个特征，例如每个特征包括对分析物特异的多个捕获分子。每个特征的横截面尺寸范围可以为约10μm至约500μm，例如约50μm至约100μm，约75μm至约250μm，或约100μm至约200μm，例如约10μm，约50μm，约75μm，约100μm，约150μm，约200μm，或约250μm的横截面尺寸。在一些示例中，微阵列可以包括1个特征至1百万个特征或更多，例如5至10,000个特征，10至1,000个特征，或100至500个特征。此外，例如，微阵列可以包括2至48个特征，5至30个特征，或8至25个特征。微阵列的配置可以基于期望的特征的数量，待检测的分析物的数量和/或类型，和/或基底的表面上的可用空间(例如，圆盘的一个或多个室中可用于包含微阵列的空间)进行选择。在一些示例中，特征可以以规则图案，例如以矩形，正方形，圆形，三角形，或六边形图案，或其组合布置。例如，微阵列可以具有9个特征(例如，3×3正方形，或5和4的同心圆)，12个特征(例如，3×4矩形)，16个特征(例如，4×4正方形)，20个特征(例如，4×5矩形)，或25个特征(例如，5×5正方形)的网格状配置。每个通道可以包括一个微阵列或多个微阵列。

捕获分子与表面的键合可以是共价或非共价的，并且可以通过任何合适的(一种或多种)方法实现。例如，用于形成微阵列的微珠的表面或其他表面可以用一个或多个化学官能团官能化，例如与捕获分子缀合。示例性官能团包括但不限于胺，硫醇，磷酸酯，烷基，烯烃，炔烃，芳烃，醇，酮，醛，羧基，和烷氧基。在至少一个示例中，用作基底的表面可以与抗体或如本文中所述的任何其他捕获实体缀合。

不同类型的捕获分子可以附着到相同的基底表面(例如，用于捕获和检测不同的靶)，或者基底可以仅包括一种类型的捕获分子。例如，当微珠(在本文中也称为“珠”)用作基底时，多个微珠可以包括相同类型的捕获分子，使得微珠对一个靶具有特异性。多个微珠的每个微珠可以具有与其他微珠相同的尺寸，形状和化学组成，或者多个微珠可以包括具有与多个微珠中的至少一个其他微珠不同的尺寸，形状和/或化学组成的至少一个微珠。类似地，微流体装置的室或通道的表面可以包括相同类型的多个捕获分子，或者表面可以被分成两个或更多个区域(例如，在表面上限定多个离散特征以形成微阵列)，每个包含不同类型的捕获分子。

此外，根据本公开的一些微流体圆盘可以不使用微珠或微阵列来检测分析物。例如，圆盘可以包括2016年6月22日提交的国际专利申请第PCT/US2016/038668号中公开的扩增和检测室，其通过引用完整地并入本文。反应室104和/或扩增和检测室可以包含用于扩增样本中的一种或多种靶寡核苷酸的试剂。然后可以检测扩增的靶，例如不使用基底。在一些示例中，扩增反应可以生成可能不溶于样本流体的副产物(例如，磷酸盐)。在这样的情况下，可以监测反应的进展，例如通过随时间测量扩增和检测室中的浊度。在其他示例中，扩增和检测室可以包含具有特定的、相对较短的序列的捕获分子，其具有彼此接近的猝灭基团和可检测标签(例如，荧光标签)。当捕获分子存在互补靶序列时，它们可以与靶杂交，并且通过这样做，可以将猝灭基团和可检测标签推开。一旦可检测标签离开猝灭基团，可以允许标签生成信号。例如，可以允许荧光标签发光。

在一些实施例中，可以通过创建阀系统来实现流体从室到室的移动。阀系统可以包括相对窄的通道，例如以调节流体流动或促进毛细作用。在一些方面，阀系统可以通过离心力致动。例如，一个或多个阀可以位于室和通道之间，在通道内，或在室的部段之间。微流体圆盘可以包括位于样本制备室与计量反应室之间和/或计量反应室与分离室之间的阀。阀可以提供对通过通道的流体流动的阻力，直到提供足够的力来克服这样的阻力。以确定的速度旋转圆盘可以提供足够的力来克服这样的阻力。例如，阀系统可以设计成使得低于或高于阈值速度的圆盘的旋转可以提供足够的力来克服阻力，允许流体流动通过阀。以该方式，可以使用旋转速度来控制圆盘上的流体流动。每个阀可以设计或调节成对应于特定的一个或多个旋转速度，例如，使得不同的室可以根据装置的操作选择性地被接近以在期望的时间移动流体。

在其他方面，作为阀的替代或附加，在本文中公开的示例性圆盘上可以包括一个或多个可破坏密封件以便控制流体的流动。其他合适的流动控制机构可以包括例如可破坏密封件，其可以通过施加力而破碎、刺破或以其他方式破坏。例如，密封件可以由包括在圆盘中的销或突起破坏。替代地，可以通过将圆盘旋转超过一定的速度以产生能够破坏密封件的合适的离心力来破坏这样的密封件。在一些方面，可以使用例如包括诸如蜡塞的可熔化材料的可变形塞，并且可以施加热以熔化塞并且允许流体通过。在一定操作温度以下，塞可以是固体，并且在加热圆盘或圆盘的一部分之后，塞可以熔化以允许流体流动通过通道和/或室并且沿着通道路径继续。

本公开的示例性装置可以配置成根据圆盘旋转以预定方式操作，从而例如将样本与试剂混合。例如，当样本被引入到诸如混合室和/或培育室的室时，可以以不同的速度或在不同的方向上旋转圆盘以便促进混合。例如，在一些方面，本文中描述的圆盘在测定期间在交替的方向上例如在顺时针和逆时针之间旋转。在一些方面，圆盘可以在较高旋转速度和较低旋转速度之间旋转。通常，微流体圆盘的旋转速度范围可以为50RPM至20,000转每分钟(RPM)，例如100RPM至16,000RPM，200RPM至5,000RPM，或500RPM至10,000RPM。在一些方面，较低速度可以为0RPM，即，圆盘可以停止或静止。用于任何给定测定或测定步骤的旋转速度可以取决于所使用的圆盘的特性(例如，圆盘的通道，室和/或其他部件的形状、尺寸和/或布置)，待进行的测定类型，样本和(一种或多种)试剂之间的期望混合的量，制成圆盘的材料，或任何附加特征或其组合。

在一些方面，混合可以通过使室与一个或多个混合室流体连通来实现，例如第二混合室放置在第一混合室的径向外侧，当圆盘旋转超过给定速度时，流体将流动到(例如，由离心力推动到)第一混合室中，如本文中所述。在一些方面，圆盘中存在的流体可以压缩存在于第二混合室中的空气或(一种或多种)其他气体，然后当旋转速度减小时其可以膨胀并且推回流体。旋转可以被控制以便控制这样的圆盘中的流体的流动。

本文中的微流体圆盘可以由适合于期望测定的任何材料或材料的组合制成。例如，微流体圆盘可以包括一种或多种聚合物或共聚物。适用于本文中的微流体圆盘的示例性材料包括但不限于聚丙烯，聚苯乙烯，聚乙烯，丙烯酸酯，如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)，环烯烃聚合物(COP)，环烯烃共聚物(COP)，聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚丙烯酰胺，及其组合。本文中也预期其他材料，如金属，金属合金和陶瓷。

在一些实施例中，微流体圆盘的(一种或多种)材料可以被制成不透明的，例如通过施加涂层，其可以将用于光学检测的区域限制到圆盘的一个或多个特定区域。替代地，(一种或多种)材料可能已经是不透明的，并且部分可以被制成透明的，例如通过抛光表面或通过其他合适的方法。在一些实施例中，圆盘回路或其一部分可以被涂覆以补充或改善所使用的(一种或多种)材料的亲水或疏水特性。例如，通道和/或室的表面可以被完全或部分地涂覆。涂层可以促进流体的移动和/或可以改善控制流体移动的阀效应。

在一些实施例中，圆盘回路或其一部分可以涂覆有材料或材料的组合以根据用于检测、分析和/或定量样本中存在的感兴趣分析物的适当工作流程的操作来改进反应、混合或检测步骤和/或其他功能中的一个或多个。(一种或多种)涂层材料可以是溶液形式以应用于圆盘。一种或多种示例性涂层溶液可以包括例如表面活性剂，盐，小分子，寡核苷酸，蛋白质，或其组合。

图1示出了包括多个微流体通道路径的示例性微流体圆盘100，每个包括一系列互连的室，在测定期间流体可以流动通过所述室。室的数量，顺序和设计可以适应于正被检测的特定分析物或靶以及所使用的试剂。如图所示，例如，每个通道路径可以包括样本入口102、计量室106、反应室104、上分离室107、分离室108、和检测室110。上分离室107和/或反应室104可以包括通气口(类似于下面讨论的通气口115)。通气口可以在空气进入室时允许空气逸出以均衡压力和/或可以允许在反应期间产生的气体副产物从圆盘100排出。圆盘100也可以包括中心孔105，例如，用于在测定期间将圆盘100耦接到动力部件以驱动圆盘100的旋转，从而产生用于移动样本通过通道和室的离心力。圆盘100的计量室106定位在样本入口102附近并且通过溢流通道112连接到废物室120。圆盘100也可以包括一个或多个标记(例如，参考标记150)以向检测器和/或操作者指示哪个通道路径是圆盘上的第一通道路径以便帮助将每个通道路径与其他区分。

在示例性测试程序中，将样本(例如怀疑包含一种或多种感兴趣生物标志物的血液样本)添加至微流体圆盘100的样本入口102。样本可以包括血液和/或生物来源的其他液体样本，固体组织样本，如活检样本，组织培养物，或由其衍生的细胞，及其后代。样本可以包括单个细胞或多于单个细胞，例如多个细胞。样本可以包括临床样本，培养中的细胞，细胞上清液，和/或细胞裂解物。在从受试者获得样本之后，可以通过一个或多个程序或处理步骤操作或处理样本。例如，样本可以用一种或多种试剂处理，溶解，和/或富集某些组分。样本的富集可以包括例如浓缩样本的一种或多种成分以帮助检测，分析和/或识别那些成分。

通常，可以将约1μL至约300μL或更多(约一至数滴)范围的原始样本(例如，全血或其他生物流体)的等分试样添加到入口，例如约1μL至约280μL，约1μL至约250μL，约1μL至约220μL，约1μL至约200μL，约1μL至约180μL，约1μL至约150μL，约1μL至约120μL，约1μL至约100μL，约1μL至约80μL，约1μL至约80μL，约1μL至约40μL，约1μL至约20μL，约1μL至约6μL，约20μL至约250μL，约20μL至约200μL，约50μL至约100μL，约50μL至约250μL，约100μL至约200μL，约5μL至约80μL，或约2μL至约5μL。例如，可以使用约1μL，约2μL，约3μL，约4μL，约5μL，约6μL，约20μL，约40μL，约60μL，约80μL，约100μL，约120μL，约150μL，约180μL，约200μL，约220μL，约240μL，约250μL，约280μL，或约300μL的样本的等分试样。当圆盘旋转时，样本可以径向向外流动通过通道路径。

在一些实施例中，(一个或多个)样本入口102或圆盘100的回路的其他部分可以涂覆有一种或多种抗凝剂，例如K2EDTA，Na2EDTA，或肝素，或其他合适的抗凝血剂。

在一些实施例中，当圆盘旋转时，样本可以从样本入口102进入计量室106。一旦计量室106填充有样本，过量的样本可以被转移到溢流通道112中并且可以收集在废物室120中。例如，一旦计量室106充满，引入样本入口102中的附加样本可以沿着阻力最小的路径进入溢流通道112。离心力和/或毛细管作用可以促进过量样本沿着溢流通道112径向向外移动到废物室120中。包括计量室106可以减少将精确量的样本输入样本入口102中的需要，原因是过量的样本可以被转移到废物室120中并且防止进入圆盘100的测定部分。废物室120或圆盘100的任何部分可以包括一个或多个通气口115以在室和/或通道填充有样本时均衡压力。

在一些实施例中，本文中的微流体圆盘可以包括阀系统和/或相对窄的通道，例如以调节流体流动。例如，图1的微流体圆盘100可以包括例如在反应室104和上分离室107之间和/或在上分离室107和分离室108之间和/或在计量室106和反应室104之间的至少一个阀111或111'。如图所示，例如，圆盘100可以包括在计量室106和反应室104之间的阀111'，以及在反应室104和上分离室107之间的阀111。阀111、111'可以是相同类型的阀或者可以不同。阀可以提供对通过通道的流体流动的阻力，直到提供足够的力量来克服这样的阻力。克服这样的阻力的力的示例可以包括通过以阈值速度旋转圆盘施加的离心力。每个阀可以设计或调节成对应于特定的一个或多个旋转速度，例如，使得不同的室可以根据装置的操作选择性地被接近以在期望的时间移动流体。

在一个示例性方面，圆盘100的阀111'、111可以包括爆裂阀。低于阈值旋转速度的圆盘100的旋转可以防止样本从计量室106流动到反应室104，而高于阈值的旋转可以提供足够的离心力来打开第一阀111'，允许样本在室之间流动。类似地，低于阈值旋转速度的圆盘100的旋转可以防止样本从反应室104流动到上分离室107，而高于阈值的旋转可以提供足够的离心力来打开第二阀111，允许样本在室之间流动。在一些方面，打开计量室106和反应室104之间的阀111'所需的力的大小可以小于打开反应室104与上分离室107之间的阀111所需的力的大小。换句话说，可以采用较低的阈值旋转速度来打开阀111'而不是打开阀111。

例如，爆裂阀111'可以响应于高于大约1,000RPM的阈值的旋转而打开，而爆裂阀111可以响应于高于大约2,000RPM的阈值的旋转而打开。尽管打开阀111'和111的阈值可以根据圆盘类型而改变，但打开第一阀111'所需的示例性速度可以在约1,000RPM至约2,000RPM的范围内，而第二阀111可以响应于高于大约1,500RPM至大约3,000RPM的阈值速度的旋转而打开。然而，通常，打开第一阀111'所需的旋转速度可能低于打开第二阀111所需的旋转速度。这可以防止流体从计量室106流动，直接通过反应室104并进入上分离室107。通过要求比进入反应室104更高的速度离开反应室104，可以将样本包含在反应室104内直到获得更高速度的时间，提供流体流动的增加控制。

计量室106可以在将样本与储存在圆盘100中的试剂混合之前提供样本的预处理。例如，样本的各种组分可以例如经由过滤器分离，使得仅原始样本的一部分可以流动通过通道以进行分析。例如，样本入口102可以配置成将全血分离成血浆、血清和细胞组分。在一些示例中，与用于分析的试剂混合的样本组分(例如，血浆)的量大体上可以在约1μL至约6μL的范围内。例如，根据本公开的足以用于多重测定的样本或样本组分的量可以在约2μL至约5μL的范围内，例如约1μL，约2μL，约3μL，约4μL，约5μL，或约6μL的样本的等分试样。过量的样本和/或未用于分析的原始样本的任何组分可以分离到废物室120中。

反应室104可以包含当样本进入反应室时可以与样本混合的试剂。术语“反应室”旨在包括其中可能发生分析物和预装载到圆盘中的试剂之间的各种类型的反应和/或其他相互作用的室，并且不应当被理解为限于特定类型的化学反应或相互作用。例如，反应室104可以包括设计用于结合或杂交至靶的试剂，和/或设计用于扩增靶的试剂。因此，例如，附着到微珠的捕获分子和/或用于扩增反应的引物寡核苷酸可以包括在反应室104中。反应室104可以将样本与捕获分子组合，例如用于将靶结合至捕获分子。因此，例如，包含附着于微珠的捕获分子的试剂可以在测定之前预装载并储存在圆盘中。除了捕获分子-微珠以外的试剂可以以液体，凝胶或冻干形式存在，使得捕获分子/微珠悬浮在液体，凝胶或(一种或多种)冻干材料中。当试剂的一部分被冻干时，引入反应室104中用于分析的样本或样本组分(例如，血浆)可以重构(一种或多种)冻干材料。

如果测定包括多个反应步骤，则圆盘100可以依次包括两个或更多个反应室104，每个反应室104包括用于反应的适当试剂。例如，圆盘100可以包括用于执行测定的各种步骤的两个或更多个反应室104，例如，包含用于扩增靶的第一组试剂的第一反应室104，接着是包含用于将扩增靶与捕获分子结合的第二组试剂的第二反应室104。(一个或多个)反应室104可以与类似于废物室120的一个或多个废物室连通以用于接收和储存过量的样本和/或试剂。

在一些方面，反应室104可以用作培育室。例如，在一些方面，反应室104可以包括预装载到圆盘100中的一种或多种检测专用试剂和/或一种或多种捕获试剂，并且试剂可以与反应室104中的样本组合持续预定的时间段(即，培育时间)。可以例如通过控制圆盘100的旋转速度，通过使用阀，通过室和/或互连通道的尺寸和/或形状来控制培育时间。如上所述，当圆盘100旋转超过阈值旋转速度时，样本可以经由阀111'从计量室106释放到反应室104中。然后样本可以保持在反应室104中，直到圆盘100旋转超过第二较高阈值旋转速度以打开阀111。因此，控制圆盘100的旋转速度可以控制反应室104中的培育时间的长度。在一些方面，取决于所使用的测定的类型，培育时间可以在几秒到几分钟或更长的范围内。例如，培育时间的范围可以为约1秒至约20分钟或更长，例如约3秒至约1分钟，约5秒至约30秒，约1分钟至约15分钟，或约10分钟至约15分钟。

当样本在反应室104中时，圆盘100可以顺时针和逆时针方向交替旋转以促进混合。在交替的顺时针和逆时针混合过程期间圆盘100的旋转速度可以保持低于打开阀111所需的阈值旋转速度，防止样本离开反应室104，直到混合和/或培育过程完成。本文中所述的样本和(一种或多种)试剂之间的培育时间和混合的控制也可以应用于下面描述的圆盘200、300和400。

在一些方面，可以顺序地执行样本的培育。例如，可以首先用一种或多种捕获试剂进行培育，并且在预定量的时间之后，可以将一种或多种检测试剂释放或激活到反应室104中。例如，检测试剂可以在非激活状态下包含在反应室104内。在一些方面，可以使用辐射(如热，光或其他形式的能量转移)来激活储存的检测试剂。例如，检测试剂可以通过用光团保护试剂以非活动的形式储存在反应室104中。光团可以防止检测试剂与检测试剂打算检测的靶分子的相互作用。通过向圆盘100或圆盘100的一部分施加热或其他能量来辐射非活动检测试剂可以释放保护性光团，因此激活试剂，并且允许试剂与样本和靶分子(如果有的话)反应。在引入样本之前，在引入样本期间，和/或在将样本引入其中储存未激活试剂的室中之后，激活步骤(例如，辐射圆盘100)可以发生。下面将进一步描述向圆盘100施加热。

在一些方面，在用(一种或多种)捕获试剂初始培育之后，可以将样本转移到第二反应室中，所述第二反应室可以预装载有用于检测分析物的试剂。在一些实施例中，可以同时或一个接一个依次将检测试剂和样本引入二次培育室中。

可以使用任何合适的捕获试剂和/或检测试剂。例如，在一些实施例中，(一种或多种)捕获试剂可以包括对样本中存在的抗原特异的抗体，并且(一种或多种)检测试剂可以包括与检测标签(例如荧光标签，发光标签，和/或酶标签，其可以触发级联检测信号)偶联的二次抗体。在一些实施例中，(一种或多种)捕获试剂可以包括与样本中存在的抗体特异性结合的抗原，并且(一种或多种)检测试剂可以包括与检测标签(例如荧光标签，发光标签，和/或酶标签，其可以触发级联检测信号)偶联的人类特异性抗体。替代地或附加地，(一种或多种)捕获试剂可以包括触发基因组样本或样本中存在的miRNA的序列的扩增的核苷酸引物，并且检测试剂可以包括例如荧光插入分子，或与检测标签(例如，荧光标签，发光标签，和/或酶标签，其可以触发级联检测信号)偶联的短寡核苷酸序列。这些示例性试剂也可以在下面详细描述的圆盘200、300和400中使用。

上分离室107，分离室108和检测室110(其可以包括微流体通道路径的端部)可以提供结合或捕获的靶或分析物的收集。例如，当捕获试剂包括微珠以形成捕获分子-微珠/靶复合物时，上分离室，分离室和检测室107、108、110可以提供复合物的收集和(一个或多个靶)的检测。例如，上沉降室可以配置成将样本向下注入分离室108。在一些方面，上分离室107可以具有锥形形状以便促进室内容物注入分离室108中。分离室108可以包括密度介质，例如，具有小于微珠并且大于未结合的试剂的密度。适用于本文中的微流体圆盘的密度介质包括但不限于聚蔗糖(Ficoll)。在与样本反应之后，微珠可以移动通过分离室108中的密度介质以将它们与其他试剂分离并且允许收集珠作为检测室110中的丸粒。然后可以通过检测器分析丸粒以确定和分析靶的存在和/或浓度。分离室108和检测室110的形状可以设计成便于微珠通过密度介质并在通道的端部处收集微珠。例如，检测室110可以具有大体锥形的V形基部，如图1中所示，或者任何其他合适的形状。在一些实施例中，圆盘100可以旋转以促进丸粒形成。例如，当样本进入或包含在上分离室107、分离室108和/或检测室110中时，圆盘100(或下面描述的圆盘200、300和400中的任何一个)可以以大约3,000RPM至大约5,000RPM的速度旋转以促进丸粒形成。圆盘200、300和400的反应室，分离室和检测室可以类似于图1中的圆盘100的那些室操作。

在本公开的一些方面，例如，当微阵列而不是微珠用作用于捕获分子的基底时，圆盘100可以包括阵列室以代替上分离室107，分离室108和检测室110，如图1所示。阵列室可以具有任何合适的形状(包括例如大致矩形的形状，类似于分离室108的尺寸，或大致正方形、圆形或其他形状)。阵列室可以包含或用作微阵列基底。例如，捕获分子可以附着到阵列室的表面以用于结合或杂交样本中存在的分析物(例如，生物标志物)。如上所述，微阵列可以设计用于检测一个靶(例如，包括对单个分析物特异的捕获分子的微阵列)或多种不同的分析物(例如，包括一组捕获分子的微阵列，每个捕获分子对不同的分析物特异并且限定微阵列的不同特征)。应当注意的是，在一些测定中，待检测的分析物可以结合或杂交到微阵列的捕获分子，而无需先将样本与试剂反应。在这样的情况下，圆盘100可以不包括任何反应室104，使得样本入口102、计量室106和/或一个或多个样本制备室(例如，下面结合图3和4讨论的血浆和/或沉降室)可以导入阵列室。

在一些方面，阵列室可以包括对靶特异或互补的检测分子以帮助检测。检测分子可以在分析物结合到微阵列的捕获分子之前或之后与分析物组合。一旦分析物已结合到微阵列的捕获分子，阵列室可以用缓冲溶液清洗，例如清除任何未结合或未反应的试剂。可以通过激活与阵列室连通的一个或多个储存室引入缓冲溶液。例如，可以通过以阈值速度旋转圆盘100以打开阵列室和(一个或多个)储存器之间的阀(例如，类似于阀111和111')来激活储存室。

在清洗之后，可以用检测器扫描或成像微阵列以分析捕获分析物。这样的分析可以包括分析物中一个或多个查询位置(例如，靶核苷酸序列)的识别和/或定量。例如，与阵列室中的微阵列的特征结合的分析物可以用CCD相机成像以检测和测量微阵列的每个特征的相对强度。每个特征的位置可以与特定的捕获分子(例如，除了其他合适的捕获分子之外，具有已知核酸序列的适体或寡核苷酸，或抗体)关联，使得特征的位置可以用于识别检测到的分析物。在一些示例中，每个特征的强度可以用于确定样本中的分析物的浓度(例如，基于强度与分析物浓度的已知关系或相关性)。可以在单色模式或双色模式下执行检测。例如，在比较研究中双色模式可能有用于与未知的样本相比确定对照样本(例如，健康患者)中的基因的相对拷贝数，或特定基因或蛋白质的过表达或低表达。

尽管圆盘100如图所示包括八个流体通道路径，但认识到圆盘100可以包括任何合适数量的通道路径。例如，单独的通道路径可以布置成在圆盘100上彼此更靠近或更远离。包括在给定圆盘100上的通道路径的数量可以至少部分地取决于将在圆盘100上进行的测定的数量或圆盘100的预期使用。在一些方面，可以在每个路径中测试不同的样本，并且增加路径的数量可以增加可以一次测定的样本的数量。每个通道路径可以包括室的基本相同类型和顺序，或者可以包括室的不同类型和/或室的不同顺序。例如，圆盘100可以包括第一通道路径，所述第一通道路径包括与分离室108和检测室110流体连接的反应室104，以及包括与阵列室流体连接的反应室104的第二通道路径。

在一些方面，装置可以配置成以预定的温度或温度梯度加热微流体圆盘的某些室，例如在扩增反应或其他类型的反应期间。例如，装置(参见例如下面讨论的图6和7)可以包括紧靠圆盘100(或者以下讨论的圆盘100、300或400中的任一个)，例如在圆盘100上方和/或下方的一个或多个加热元件。加热元件的位置可以对应于待加热的圆盘100的(一个或多个)室的(一个或多个)位置，使得加热局限于期望的(一个或多个)室。在一些示例中，室可以设计成使得仅一些室(例如，具有相同的径向距离)将由加热元件加热，而其他室将不被加热。在本公开的一些方面，微流体圆盘的部分可以包括绝缘材料或传热材料以促进室的局部加热。

图2示出了根据本公开的一些方面的包括多个微流体通道路径的示例性圆盘200。圆盘200的通道路径可以以规则分隔的间隔径向向外延伸。每个通道路径可以包括阀211，所述阀可以是如图1中所述的爆裂阀。微流体圆盘200可以包括类似于图1中的圆盘100的孔105的中心孔205。圆盘200也可以包括标记250和/或标记250'以帮助确定各个通道路径相对于彼此的位置，例如用于在检测期间将每个通道与感兴趣的特定分析物关联。

每个通道路径可以包括一个或多个样本入口236、一个或多个通气口237、组分室217和218、混合室204、培育室207、排气通道212、排气孔214、分离室208、通气口215、和检测室210，或者与其连通。在操作期间，样本的一部分可以引入位于组分室217和组分室218的每一个中的入口236中。组分室217、218均可以容纳配置成与样本混合的试剂或试剂的组合。在一些方面，每个组分室217、218可以包括相同类型的(一种或多种)试剂。例如，在两个独立的室之间分开(一种或多种)试剂可以允许样本的全部体积与试剂更完全地混合。在一些方面，组分室217、218均可以容纳不同的试剂或试剂的组合。这可以允许逐步引入不同的试剂。例如，不同的试剂可以与独立地引入相应的室217、218中的样本的等分试样混合，然后一起组合到混合室204中。在一些示例中，组分室217、218均可以包括通气口237，从而当样本引入到室中时均衡压力和/或当样本与(一种或多种)试剂混合时允许气体副产物逸出。

然后样本可以从组分室217、218流动到混合室204。混合室204(其在一些实施例中可以是混合通道)可以成形为在样本进入和通过时促进样本的混合。如参考图1所述，一个或多个通道或室可以以径向或方位Z字形图案定向以促进样本与(一种或多种)试剂的混合。在图2中，混合室204可以包括大致垂直于从入口236到检测室210的流体流动的方向定向的一个或多个部分。在一些方面，混合室204(或混合通道)的横截面可以变化，例如，从较大到较小交替，这可以产生聚焦和散焦循环以进一步促进混合。室和/或通道的壁可以包括特征，例如物理结构，以培育和混合样本和(一种或多种)试剂。混合室204的壁限定蛇形路径。附加地或替代地，壁可以包括一个或多个角、突起或凹陷以搅动或以其他方式影响流体流动以促进混合。

混合室204可以排空到培育室207中。可以将样本保留在培育室207内持续预定量的时间以制备样本。类似于图1的阀111，阀211可以将样本保持在培育室207内，直到圆盘200旋转超过某个阈值速度。培育室207可以流体地连接到排气通道212和排气孔214，其可以与本文中所述的其他通气口类似地操作。

在一些方面，培育室207可以与上述反应室104类似地起作用，因为培育室207也可以包含当样本进入时与样本混合的试剂。在这方面，培育室207也可允许与(一种或多种)试剂一起逐步引入样本。例如，一种或多种试剂可以在组分室217、218中与样本混合，并且附加的(一种或多种)试剂可以在培育室207中与样本混合。

然后样本可以从培育室207流入分离室208并进入检测室210。分离室208和检测室210中的一个或两者可以包括通气口215，所述通气口配置成当相应的室填充流体时均衡压力和/或排出与试剂反应产生的副产物。分离室208和检测室210可以类似于上面参考圆盘100描述的分离室108和检测室110。在一些方面，圆盘200可以包括阵列室，例如代替分离室208和检测室210，如上面结合图1所述。

尽管圆盘200如图所示包括五个流体通道路径，但认识到圆盘200可以包括任何合适数量的通道路径。例如，单独的通道路径可以布置成在圆盘200上彼此更靠近或更远离。包括在给定圆盘200上的通道路径的数量可以至少部分地取决于将在圆盘200上进行的测定的数量或圆盘200的预期使用。在一些方面，可以在每个路径中测试不同的样本，并且增加路径的数量可以增加可一次测定的样本的数量。

图3示出了另一个示例性微流体圆盘300的一部分。圆盘300的每个通道路径包括样本入口302，入口通道301，沉降室326，压缩室322，血浆室324，出口通道327，主通道330，废物室320，多个计量室332，多个反应室307，多个分离室308，和多个检测室310。与圆盘100和200类似，微流体圆盘300也可以包括中心孔305，一个或多个阀311，以及一个或多个通气口314、315，其可以与图1和2的圆盘100和200上包括的等效部件类似地操作。

在圆盘300上，可以在压缩室322的帮助下实现从给定的含有流体的室和/或通道到下游的其他室和/或通道的流体输送。样本可以被引入样本入口302中并且可以通过入口通道301径向向外行进。入口通道301可以排空到径向向外沉降室326中，其可以流体地连接到相对于沉降室326径向向内定位的血浆室324。当样本被引入时，存在于圆盘中的空气或(一种或多种)其他气体可以被捕获在压缩室322中。压缩室322可以与血浆室324相邻并且处于与血浆室基本相同的径向位置。血浆室324可以通过方位流体连接而连接到压缩室322，并且方位流体连接可以处于与离开血浆室324的出口通道327基本相同的方位位置。出口通道327可以具有径向向内的曲线，接着是径向向外的曲线。

当圆盘300以第一速度旋转时，由于离心力，血浆室324中的流体可能不能沿着出口通道327的径向向内的曲线移动。例如，第一旋转速度可能足以使流体收集在沉降室326和/或血浆室324中，但对于流体移动经过出口通道327的径向向内的曲线而言太大。结果，血浆室324中的流体可以推动存在于压缩室322中的空气或(一种或多种)其他气体并且可以压缩(一种或多种)气体。当圆盘300减速至第二旋转速度或停止时，压缩室322中的(一种或多种)压缩气体可以膨胀，将流体推动经过出口通道327的向内曲线，允许离心力将包含在血浆室324内的流体沿着出口通道327虹吸到下游室和/或通道中。

在某些方面，可以在压缩室322的帮助下实现血浆与血液样本的分离。例如，径向不同位置(例如，径向向内和径向向外)的两个室可以彼此流体地连接。血液样本可以被引入位于圆盘上的径向不同位置的一对室中的一个室。

在图3的圆盘300上，如例如，沉降室326是径向向外室，并且血浆室324是径向向内室。圆盘300可以以预定方式(例如，以预定速度)旋转以在径向向外的沉降室326中收集比血浆重的红血细胞和其他血液成分，并且在径向向内的血浆室324中定位较轻重量血浆。以该方式，较重的血液成分可以从较轻的血液成分分离。足以引起血液分离的第一旋转速度可以在例如约500RPM至约10,000RPM的范围内，例如约500RPM至约5,000RPM，或约3,000RPM至约7,000RPM。

来自径向向内的血浆室324的血浆可以在压缩室322的帮助下输送到下游室和/或通道。压缩室322可以与血浆室324相邻并且处于与血浆室基本相同的径向位置，并且可以通过在与血浆室324引导的出口通道327相同的方位位置处的方位流体连接而连接到血浆室324。出口通道327可以具有径向向内的曲线，接着是径向向外的曲线，如上所述。当圆盘以足以将血浆与血液分离的速度旋转时，由于离心力，可以防止流体移动经过出口通道327的径向向内曲线。液体可以例如推动压缩室322中的空气或(一种或多种)其他气体并且压缩(一种或多种)气体。当圆盘减速到第二速度或停止时，(一种或多种)压缩气体可以膨胀，将径向向内的血浆室324中的液体推动经过出口通道327的向内曲线。第二较慢速度可以是比用于分离血液成分的初始速度慢的任何速度。在一些方面，第二速度可以包括使圆盘300完全停止。离心力然后可以将液体从径向向内的血浆室324虹吸到一个或多个下游通道和/或室中。收集在沉降室326中的较重血液成分可以保留在沉降室326中并且可以不离开出口通道327，并且因此可以有效地从样本去除。然后可以对血浆而不是全血执行其余的测定。

尽管在分析血液样本的情况下讨论了圆盘300的某些特征，例如包括将室324称为“血浆”室324，并且将血浆与其他较重血液成分分离，但是应当理解的是，任何合适的流体可以包含在血浆室324内，并且任何合适的样本可以被分离成较重和较轻的组分。圆盘300不限于与血液样本一起使用。因此，例如，血浆室324可以用于在测定期间从任何其他生物流体分离出较重组分。

在一些方面，例如可以通过使用毛细作用力和/或对血浆(或样本的其他分离组分)施加压力以迫使其移动到圆盘的某个区域来实现血浆的分离。圆盘可以旋转以借助于离心力在给定方向上推动血浆，例如通过特定通道或室。在一些方面，圆盘300(或圆盘100、200或400中的任何一个)可以包括一个或多个过滤器或过滤材料，例如多孔膜，树脂，或交联凝胶，如Sephadex。例如，(一个或多个)过滤器可以位于血液输入室(例如，血浆室324)和出口通道或(一个或多个)孔(例如，出口通道327)之间。(一个或多个)过滤器的孔径大小可以仅允许样本(例如血浆)通过，并且可以基本上防止较大材料进入出口通道327。附加地或替代地，一个或多个过滤器可以位于沉降室326和血浆室324之间，或者例如在样本入口302和样本入口通道301的一个或两个端部处。根据本公开的示例性圆盘可以包括配合在圆盘的样本入口内的(一个或多个)过滤器，以便允许分离的血浆进入通道段并进行分析。

可以使用(一个或多个)过滤器或过滤材料选择性去除不需要的材料，例如碎片或不需要的组分，例如样本中存在的小分子、寡核苷酸、蛋白质或细胞，以用于测定期间的后续样本分析。在一些实施例中，(一个或多个)过滤器或过滤材料可以部分或完全被涂覆，例如以改善其对将从样本去除的特定组分(例如样本中存在的小分子，寡核苷酸，蛋白质或细胞)的亲和力。示例性的涂层可以是亲水性的，疏水性的，或两亲性的。合适的涂层包括例如天然和合成材料，例如官能化硅烷，聚合物，聚胺，聚苯乙烯，石墨烯，多糖，聚乙二醇，小分子，溶液，或盐。在一些方面，合适的涂层可具有抗凝血性质，例如EDTA或肝素。

行进通过出口通道327的流体可以移动到计量部段(包括计量室332)中，例如以便为工作流程的后续步骤(参见例如图3)分配适当体积的等分试样。分离的样本组分(例如，血浆成分)可以从出口通道327流动到计量室332的主通道330。

如图3中所示，反应室307，分离室308和检测室310(用于检测靶)的数量可以大于样本入口302的数量。如图所示，例如，对于每个样本入口302，圆盘300包括五个反应室307，五个分离室308，和五个检测室310(统称为培育室)。

样本可以被分成多个平行路径(例如，圆盘300中有五个)，并且在一些方面，每个平行路径可以配置成捕获单一类型的分析物，例如单一生物标志物，因此通道路径中的每个路径代表不同的生物标志物。在其他方面，每个平行路径可以代表相同的生物标志物，或者一些可以是相同的，而其他是不同的。可以基本上同时或在一些实施例中顺序地分析包括对储存在每个平行路径中的每种相应的生物标志物特异的捕获分子的珠。分析的顺序可以取决于样本何时等分到每个路径中(例如，同时或顺序地)。

图3示出了五个平行的反应室307，其排空到相应的分离室308和检测室310中，可以使用任何合适数量的平行反应室。例如，通道路径可以包括1至100个反应室的序列，例如一个至二十个室，一个至十个室，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、或20个室的序列。

在一些方面，给定通道路径中的平行反应室的数量可以基于测定中测量的不同生物标志物的数量被确定。作为示例，圆盘300可以配置成用于检测5种不同生物标志物的测定，并且因此每个通道路径可以包括平行的5个反应室307。通过包括平行的反应室307，圆盘300可以允许基本上同时或在一些方面在给定的通道路径中顺序地检测5种不同的生物标志物。在一些方面，可以在给定的路径中的每个反应室307中测量相同的生物标志物，但是每个反应室307可以包含不同的试剂或试剂的组合。在这样的方面，圆盘300可以允许使用5种不同的试剂或试剂的组合针对相同的生物标志物测试样本，每个反应室307中有一种。

给定圆盘的室和通道回路可以布置成允许测量多个样本的多种生物标志物，或者相反地，测量单个样本的多种生物标志物。反应室，分离室和检测室(或者当使用微阵列时，阵列室)的布置可能影响待检测的生物标志物的数量。例如，测定可以筛查2-20种生物标志物，例如与疾病相关的15种生物标志物。因此，每个通道路径可以包括例如15个反应室，每种待检测的生物标志物有一个。当样本流动通过路径的室和/或通道时，引入给定通道路径中的样本可以随后在15个反应室之间分配。

然后多个通道路径可以布置在圆盘上，每个从圆盘的中心区域径向向外延伸。包括在圆盘上的通道路径的数量可以至少部分地取决于圆盘的尺寸和/或在给定通道路径中平行布置的反应室的数量。例如，对于用于普通癌症筛查的示例性测定，圆盘可以包括1至10个通道路径，例如3至7个路径。因此，例如，如果在单个圆盘上包括4个路径，则圆盘可以包括总共60个单独的反应室，例如用于测试多达4个不同的样本(例如，每个通道路径中有一个样本)。

在另一示例中，乳腺癌组可以包括检测和/或测量5种单个生物标志物，使得圆盘上的每个通道路径可以包括等分输入5个反应室的每一个中的单个样本的室和/或通道(例如，计量室)。包括在圆盘上的通道路径的数量可以至少部分地取决于圆盘的尺寸。圆盘300例如可以包括1至20个之间或更多的通道路径，例如10至15个之间的通道路径。例如，如果在圆盘300上包括12个通道路径，每个具有5个检测室，则圆盘300将包括例如总共60个单独的反应室，并且可以能够测试多达12个样本。

一个或多个计量室332可以在相对于出口通道327和反应室307，分离室308和检测室310大致垂直的方向上布置。每个计量室332通向反应室307(例如，其中在一些示例中，诸如捕获分子的试剂和/或微珠可以被预装载到圆盘300中)，分离室308(其中在一些示例中，密度介质可以被预装载)，和检测室(其中在一些示例中，诸如检测试剂的试剂可以被预装载到圆盘300中)。样本可以流出出口通道327并进入主通道330。当流体沿着主通道330流动时，计量室332可以填充有流体。当计量室332被填充时，过量的流体可以从主通道330流动并最终流入废物室320。一个或多个通气口314可以位于主通道330和/或废物室320中。

计量室332的数量可以根据要分析的分析物(例如，生物标志物)的数量被确定。例如，给定圆盘的计量室的总数量可以在1至1,000的范围内，例如1至500，1至200，1至100，1至60，1至50，1至20，1至12，或1至6。取决于适合于分析样本或样本组中存在的特定生物标志物的装置参数，每个计量室332可以具有相同的等分体积，或者不同的计量室332可以具有不同的等分体积。示例性等分体积可以在约1纳升至一毫升或多毫升的范围内，例如约0.1微升至约100微升。

在一些实施例中，阀311可以位于每个计量室332和相应的反应室307之间，所述反应室也可以用作培育室。每个反应室307可以预装载有用于检测感兴趣分析物的一种或多种试剂，如上面参考圆盘100和200所述。在一些方面，不同反应室307可以在每个中预装载有相同的试剂或在每个中预装载有不同的试剂。阀311可以通过离心力(例如，每个阀311可以是爆裂阀，如参考图1所述)或其他合适的激活机构被激活。在激活阀311(例如，圆盘100旋转超过阈值速度)时，给定计量室332中的样本流体的等分体积可以进入相应的反应室307。在一些方面，一个或多个反应室307可以包括在反应室307的下部区域中的凸缘336，其可以包括第二阀。凸缘336处的阀可以防止样本流出反应室307并进入分离室308，直到圆盘100以预定旋转速度(例如，大约1,000RPM至大约5,000RPM，例如大约2,000RPM至约3,000RPM)旋转。可以防止包括例如样本、微珠等的反应室307的内容物从反应室307出来并进入分离室308，直到在凸缘336处的阀打开。如前所述，打开阀311所需的旋转速度可以小于打开凸缘336处的阀所需的旋转速度。在一些方面，试剂和等分的(计量的)样本可以在基本相同的时间或顺序地，一个接一个地引入分离室108中。例如，单独的阀311可以配置成以不同的阈值速度打开。在这样的布置中，以一个速度旋转圆盘300可以打开第一阀311，然后以更快的速度旋转圆盘300可以打开第二阀311，因此交错使样本从反应室307释放到分离室308中。单独的阀相对于彼此的阈值速度的差异可能相对较小。在测定的该部分期间，圆盘300可以以逐渐更快的速度旋转以导致阀311的交错释放。

取决于待捕获和检测的分析物，遵循计量室332的每个通道路径可以具有特定模式，例如遵循用于与特定试剂或一组试剂反应的路径。在一些实施例中，例如，遵循计量室332的至少一个通道路径可以包括顺序布置的两个或更多个反应室307。例如，根据本公开的过程可以包括培育步骤，其中样本在多个反应室中依次用试剂处理。

包含反应的和未反应的试剂的样本可以从反应室307流动到分离室308(其可能在上面讨论的室108或208中发生)以将分析物(例如捕获的分析物)从未结合的试剂分离和/或在诸如检测室310的后续室中浓缩分析物。在一些方面，可以通过物理手段分离捕获的分析物。例如，试剂可以包括珠固定的捕获试剂，其可以具有与包括样本和未反应的检测试剂以及其他组分(例如缓冲剂和/或表面活性剂)的溶液不同的密度。多个微珠可以具有共价连接到表面的捕获分子，使得每个捕获分子的游离端处的结合位点可以用于与样本的靶结合。捕获的分析物的分离可以通过旋转圆盘以使捕获的分析物和溶液的其他组分受到离心力而实现。

在一些方面，分离室308(或上面讨论的室108或208)可以预装载已知密度的沉降溶液或清洗缓冲液以便于捕获的分析物与其余试剂的分离。这样的沉降溶液或清洗缓冲液可以具有介于珠固定的捕获试剂的密度和其余试剂的密度之间的密度。在施加离心力(例如，通过旋转圆盘)时，珠固定的捕获试剂可以在分离室308内压实，例如形成丸粒。形成的丸粒的体积可以至少部分地基于珠的尺寸和数量以及施加的离心力。例如，圆盘300可以以大约3,000RPM至大约5,000RPM的速度旋转以促进丸粒形成。

在一些实施例中，每个分离室308(或上面讨论的室108或208)可用于通过缩窄其形状紧密填充珠固定的捕获剂(其可用于生成指示由珠捕获并耦联到珠的分析物的信号)，原因是其径向向外延伸以形成检测室310。检测室310因此可以尺寸确定成包含紧密填充的珠。(一个或多个)检测室310的形状可以基于将由沉降过程产生的丸粒的特性被选择。例如，(一个或多个)检测室310的尺寸可以取决于用于特定分析物的捕获固定珠的总数量。在图3的实施例中，每个检测室310可以相对于其他检测室310具有相同的尺寸和/或形状，或者每个检测室310可以不具有相同的尺寸和/或形状。例如，圆盘300可以包括具有与至少一个其他检测室310不同的尺寸和/或不同的形状的至少一个检测室310。检测室310的尺寸可以至少部分地基于待检测的(一种或多种)分析物和/或用于捕获分析物以供检测的(一种或多种)捕获试剂的性质被选择。

在一些方面，(一个或多个)检测室310(或上面讨论的室110或210)可以具有约1纳升至约1毫升之间，例如约10纳升至约1微升之间的总体积。(一个或多个)检测室310的尺寸(例如，深度，在径向向外方向上的长度，从一侧到另一侧的宽度，以及横截面积)可以与(一个或多个)沉降室310的尺寸相同或不同。在一些方面，(一个或多个)检测室310的深度可以在约0.1微米至约10毫米之间，例如在约0.1微米至约100微米之间。如本文中所使用的，在范围上下文中的“之间”包含该范围中的第一个和最后一个数字。

一种或多种分析物的检测可以由任何合适的技术执行，包括放射性，电或光学手段，例如荧光、磷光、发光、化学发光、或吸光度等。

在一些实施例中，(一个或多个)检测室310(或上面讨论的检测室110或210)可以包括涂层。例如，检测室310可以涂覆有小分子和/或聚合物材料，例如以改善(一种或多种)分析物的检测，例如通过放大信号或通过减小背景噪声。示例性的涂层可以是亲水性的，疏水性的，或两亲性的。合适的涂层包括例如天然和合成材料，例如官能化硅烷，聚合物，聚胺，聚苯乙烯，石墨烯，多糖，聚乙二醇，小分子，溶液，或盐。在一些方面，合适的涂层可以具有抗凝血性质，例如EDTA或肝素。在一个方面，(一个或多个)检测室310的一个或多个表面可以包括例如固定在其上的小分子，寡核苷酸，蛋白质和/或聚合物结构以放大信号或减小背景噪声。

在一些方面，圆盘300(或圆盘100、200或400)可以包括配置成屏蔽来自除了检测室310之外的圆盘300的一部分的信号(例如，光，放射性或电)的部件。例如，除了检测室310之外的圆盘300的部分可以包括使其不透明的涂层。诸如黑色塑料的不透明材料可以用于在制造期间形成圆盘的部分，或者诸如黑色涂层的涂层可以在制造期间施加到透明圆盘。在一些方面，圆盘可以由透明材料形成，并且透明材料的一侧可以涂覆有光折射材料，从而在检测步骤期间通过促进光反射增加光激发的效率。附加地或替代地，对于由透明材料制成的圆盘300，对所使用的辐射或信号不透明的层可以结合到圆盘，并且开口可以留在对应于(一个或多个)检测室310的位置的位置处。在一些实施例中，圆盘可以由一种或多种不透明材料制成，并且可以在检测室310的位置处施加一种或多种透明材料的嵌体。在一些方面，圆盘300可以包括阵列室，例如代替分离室308和检测室310，如上面结合图1所讨论的。

如上面结合图1和2所提到的，本文中的微流体圆盘可以包括一个或多个特征以帮助确定特定微流体路径相对于其他微流体路径的识别和/或位置。在某些方面，圆盘100、200、300或400中的任何一个可以包括一个或多个标记或标记区域，其可以用于定向目的。例如，标记区域可以用于定位检测器区域，测量圆盘的旋转速度，和/或在圆盘旋转时测量圆盘上的光信号生成区域的相对位置。标记区域可以包括纹理，颜色，反射率或其他合适的特性的变化以将它们与圆盘的其余部分区分开。在一些方面，标记区域可以包括凹陷，凹槽，凸起，或来自圆盘的周围部分的其他形状变化。标记区域可以位于上表面，底表面或侧表面上，或者可以嵌入圆盘的表面内。标记区域可以是人类用户可感知的或不可感知的，并且可以是微流体系统的部件可读取的或不可读取的。

除了圆盘400可以不包括压缩室之外，图4中所示的圆盘400可以以与圆盘300基本类似的方式操作。通过不包括压缩室，圆盘400可以减少每个通道路径在圆盘上占用的空间量，这在一些方面可以允许圆盘400更紧凑或者可以增加可以在单个圆盘400上执行的测定和/或样本的数量。在一些方面，减少通道和/或室的数量也可以降低圆盘制造的成本。然而，在一些情况下，包括压缩室可能是有益的。例如，压缩室可以改善其中需要更强的力来沿着通道路径移动流体的测定的圆盘功能。在一些方面，可以将压缩室邻近反应室和/或混合室定位以促进样本的混合。

通过圆盘400的样本流动可以通过圆盘的旋转和毛细作用力来实现。样本可以进入样本入口402，流入样本入口室422并进入入口通道401。入口通道401可以排空到可以流体地连接到血浆室424的径向向外沉降室426中。血浆室424可以流体地连接到通气口415。沉降室426和血浆室424之间的流体连接可以比两个室中的任一个更窄，使得沉降室426和血浆室424协作形成沙漏状形状。类似于圆盘300，出口通道427可以流体地连接到血浆室424并且可以具有径向向内的曲线，接着是径向向外的曲线。当圆盘400以第一速度旋转时，由于离心力，血浆室424中的流体可能不能移动经过出口通道427的径向向内曲线。当圆盘400减速至第二速度时，离心力可以减小，并且流体可以通过毛细作用和离心力中的一种或多种移动经过出口通道427的向内曲线移动并进入下游室和/或通道。

与圆盘300一样，包括彼此流体连接并位于径向不同位置(例如，径向向内和径向向外)的两个室可以允许样本的细胞和/或其他较重组分径向向外移动并且收集在径向向外的室中，而较轻的组分响应于离心力径向向内移动并且收集在径向向内的室中。可以将样本(例如，血液样本)引入位于圆盘上的径向不同位置处的一对室中的一个室中。

在图4的圆盘400上，例如，沉降室426是径向向外的室，并且血浆室424是径向向内的室。圆盘400可以以预定的方式(例如，以预定的速度)旋转以在径向向外的沉降室426中收集比血浆重的红血细胞和其他血液成分，并且在径向向内的血浆室424中定位血浆。以该方式，较重的血液成分可以从较轻的血液成分分离。用于将血浆与其他血液成分分离的合适旋转速度可以在约500RPM至约10,000RPM的范围内，例如约500RPM至约5,000RPM，或约3,000RPM至约7,000RPM。

在一些方面，来自径向向内的血浆室424的血浆然后可以输送到下游室。当圆盘400以足以将血浆与血液分离的较高速度旋转时，由于离心力，可以防止流体移动经过出口通道427的径向向内曲线。以更高速度旋转圆盘400也可以压缩血浆室424内的血浆(或其他合适的样本)。当圆盘400减速到第二较慢速度时，作用在样本上的离心力可以减小，并且径向向内的血浆室424中的样本能够例如经由毛细作用流动经过出口通道427的向内曲线。减慢圆盘400也可以允许血浆在血浆室424内膨胀，促进样本移动离开血浆室424并进入出口通道427。示例性的较慢速度可以包括小于用于样本分离的第一速度的任何合适的速度，包括例如使圆盘400完全停止。然后离心力可以将液体从径向向内的血浆室424虹吸到一个或多个下游通道和/或室中。收集在沉降室426中的较重血液成分可以保留在沉降室中并且可以不离开出口通道427，并且因此可以有效地从样本去除。在一些方面，出口通道427还可以包括一个或多个阀，(一个或多个)过滤器，过滤材料等，以控制流体的流动和/或防止沉降室426中分离的样本组分进入出口通道427。然后可以对血浆而不是全血执行其余的测定。

分离的样本(例如，血浆样本)可以从出口通道427流动到计量室432的主通道430。过量的流体可以流动到废物室420，并且等分的流体可以从计量室432流入反应室407(其可以用作培育室)，分离室408和检测室410。这些部件可以与上面详细描述的圆盘300的对应部件基本类似地操作。在一些方面，每个分离室408和检测室410可以尺寸确定成保持大约1μL至大约6μL，例如大约5μL的流体。

类似地，阀411'和411可以与参考图1描述的阀111'和111类似地操作。例如，在一个示例性方面，阀411'、411可以包括爆裂阀。低于阈值旋转速度的圆盘400的旋转可以防止样本从计量室432流动到反应室407，而高于阈值的旋转可以提供足够的离心力以打开阀411'，允许样本在室之间流动。类似地，低于阈值旋转速度的圆盘400的旋转可以防止样本从反应室407流动到沉降室408，而高于阈值的旋转可以提供足够的离心力以打开阀411，允许样本在室之间流动。在一些方面，打开计量室432和反应室407之间的阀411'所需的力的大小可以小于打开反应室407和沉降室408之间的阀411所需的力的大小。换句话说，与打开阀411相比可以采取较低的阈值旋转速度来打开阀411'。例如，阀411'可以响应于高于大约1000RPM至大约2000RPM的阈值的旋转而打开，而阀411可以响应于高于大约1,500RPM至大约3,000RPM的阈值的旋转而打开。

尽管圆盘400如图所示包括十二个流体通道路径，但认识到圆盘400可以包括任何合适数量的通道路径。例如，单独的通道路径可以布置成在圆盘400上彼此更靠近或更远离。给定圆盘400上包括的通道路径的数量可以至少部分地取决于将在圆盘400上进行的测定的数量或圆盘400的预期使用。在一些方面，可以在每个路径中测试不同的样本，并且增加路径的数量可以增加可以由相同的微流体圆盘测定的样本的数量，例如同时或基本同时。在一些方面，圆盘400可以包括阵列室，例如，代替分离室408和检测室410，如上面结合图1所讨论的。

如图4中所示，圆盘400的通道路径中的一个包括具有与其他废物室420不同的尺寸和形状的废物室420'。类似于本文中所述的标记，包括具有一个或多个不同尺寸和/或形状的室或通道的通道路径可以向检测器或操作者发信号通知哪个通道路径是第一通道路径。尽管圆盘400示出了具有可用于识别特定通道路径的独特特征(即，废物室420')的示例，但是圆盘400可以不包括这样的特征。例如，圆盘400的每个通道路径可以与其他通道路径相同。

在一些方面，微流体圆盘可以包括磁搅拌器以促进样本和试剂的混合。例如，圆盘100、200、300和/或400中的任何一个可以包括预装载在混合室内的相对较小的颗粒，例如微珠或棒。颗粒可以包括铁磁材料。磁体可以位于圆盘的一部分之下，并且当圆盘旋转时，在该混合室越过磁体时任何给定混合室中的磁场可以被创造并且然后关闭。该间歇的磁场可以导致混合室内的颗粒移动，这可以搅动混合室的内容物，促进混合。取决于圆盘旋转的速度，颗粒可以在混合室内更快或更慢移动。这样的颗粒可以包括在其他室(例如，反应室，样本制备室或组分室)中。

本文中描述的示例性圆盘可以包括可以具有任何合适的尺寸、形状、取向、布置、长度、宽度、深度或其他特性的通道路径部件，包括室、通道、阀、入口、过滤器、通气口等。针对给定圆盘选择的特性可以取决于例如圆盘的类型，阵列的类型，部件的布置，圆盘材料，通道路径的数量，将使用的测试样本的体积或类型，或任何合适的因素或因素的组合。

圆盘制造

本公开的方面也可以涉及制造微流体圆盘的方法。示例性圆盘100、200、300和/或400可以如下制造：

(1)圆盘的顶部设计可以被激光切入铸造丙烯酸(或其他合适的材料)中以形成一个或多个入口和/或一个或多个排气孔。对准孔也可以在远离圆盘中心的位置处被激光切入圆盘的外边缘中。顶部设计可以是包括一个或多个孔(例如入口或排气孔)的大致平坦的圆盘形表面。在一些方面，顶部设计可以不包括路径回路(例如，室或通道)。

(2)圆盘的底部设计可以被激光切割以形成一个或多个对准孔。底部设计可以被激光切入透明材料(例如，铸造透明丙烯酸或其他合适的材料)中。底部设计可以包括一个或多个室的覆盖区(如图5中所示)和/或可以包括包含到底部设计中的一个或多个阀，过滤器和/或通道。

(3)窗口区域可以在底部圆盘设计上的保护纸层上被激光标记。

(4)包含通道和室(如果有的话，无论哪个都不包含在底部设计中)的中间层设计可以使用粘合剂中的乙烯树脂切割器进行切割。

(5)圆盘然后可以如下组装：

(5a)可以去除底部圆盘设计上的保护纸，留下窗口区域。可以将不透明涂层(例如，黑色哑光涂料)喷涂或以其他方式施加到底部圆盘设计，并且然后可以去除覆盖已留下的窗口区域的保护纸。

(5b)粘合剂上的不需要的(通道，中心孔，对准孔)区域可以被剥离/清除，但背衬释放衬垫可以保持完好。

(5c)保留在底部圆盘上的任何保护层可以用合适的溶剂清除并干燥。

(5d)可以使用对准销将粘合剂层与丙烯酸小心地对准，并且可以在一个区域(例如角部)去除底部释放衬垫。然后粘合剂可以与底部圆盘接触。可以去除对准销，并且可以缓慢地去除粘合剂的底部释放衬垫，同时铺开暴露的粘合剂区域以与圆盘的底部设计结合。

(5e)可以对顶部圆盘重复步骤5c和5d。

(5f)在热层压步骤中，可以将热层压机加热到约160摄氏度，并且可以通过使圆盘在任一方向上穿过热层压机的双辊来层压该圆盘。圆盘可以多次穿过双辊，例如五次或更多次。如果穿过多次，则在每次穿过之后可以旋转圆盘以促进均匀层压。

图5示出了在底部部分503用上部层压件密封之前的圆盘的底部部分503。底部部分503包括中心孔505和多个流体通道路径550，每个流体通道路径包括室和通道路径的覆盖区。

在一些方面，示例性圆盘的制造可以不包括中间层。而是，通道、室、阀和/或过滤器可以包含到底部设计中，并且顶部设计可以附接到底部设计。例如，底部设计可以直接用顶部设计密封。与底部设计相比，顶部设计可以由相同的材料或不同的材料形成。在一些方面，顶部设计可以包括最小的特征或没有特征(例如室，通道等)。在其他方面，中间双粘合层可以夹在顶部设计和底部设计之间以将它们密封在一起。

在任何制造过程中，可以铣削，切割，蚀刻，压印，通过注射模制形成，或使用任何合适的增材或减材制造技术形成底部设计。当使用微阵列时，在制造期间在圆盘的最终组装之前，可以将捕获分子附着(例如，共价或非共价结合或键合)到圆盘的底部设计或其他部分(例如，在阵列室中)。

在制造过程期间可以将一种或多种试剂、涂层、密度介质、捕获分子、流体、微珠等(统称为圆盘组分)添加到圆盘中，使得它们被预装载到圆盘中以用于执行测定。(一种或多种)组分可以是液体或固体形式，或两者的组合。在一个方面，圆盘的底部设计可以形成并且然后用作圆盘组分的储存器。例如，室可以设计到圆盘的底部设计中，并且然后可以将(一种或多种)组分添加到其相应的室中。在一些方面，一旦装载有(一种或多种)组分，室(或整个圆盘)然后可以暴露于冻干过程以将(一种或多种)组分保存在冻干状态以延长圆盘内的(一种或多种)组分的保质期。在冻干步骤之后，可以将(一种或多种)附加的液体或固体组分添加到圆盘的室。然后室(或整个圆盘)可以再次暴露于冻干步骤以保存(一种或多种)附加组分。组分添加和冻干步骤可以重复任何合适的次数。在一些方面，某种或某些组分可能需要冻干，而(一种或多种)其他组分则不需要。在这样的方面，可以将(一种或多种)组分中的一些装载到室中，可以进行冻干步骤，并且然后可以将(一种或多种)附加的组分装载到相同或不同的室中，此后不会进行附加的冻干步骤。或者，在其他方面，可以从制造过程中完全省略冻干步骤。一旦已添加组分，圆盘的顶部设计可以密封到底部设计上，将组分密封到圆盘中。

在一些示例性方面，组分(例如，(一种或多种)试剂，包括密度介质)可以以液体形式引入室中并且可以密封在室和/或通道内以减小储存期间圆盘上的液体组分的蒸发或液体组分的迁移的可能性。适合于密封室和/或通道的示例性材料可以包括但不限于石蜡和其他化学惰性材料。例如，在将顶部圆盘设计密封在底部圆盘设计上之前，可以使用诸如石蜡片的薄膜来密封室中的液体组分。石蜡片可以密封单独的室和/或通道，或者可以包括在圆盘的部分上或在限定室和/或通道的圆盘的表面上延伸的石蜡层。在一些方面，可以将石蜡包含在阀(例如，爆裂阀)内以密封阀。密封阀可以密封相邻的(一个或多个)室或(一个或多个)通道。石蜡可以具有低于测定的操作范围并且高于圆盘的储存温度的熔化温度。结果，石蜡可以保持在固体状态，密封(一个或多个)室中的液体，直到将圆盘引入用于操作圆盘的仪器中或直到圆盘使用。此时，石蜡可以熔化，允许液体和气体在圆盘的通道路径内流动。

在其他示例性方面，可以将液体组分储存在可破裂的容器(例如，一个或多个袋或泡罩包装)中，所述容器可以在圆盘的操作之前或期间用自动或手动机构破裂以将液体组分释放到通道路径中。容器可以例如通过尖锐或钝针或类似装置，通过压缩，通过施加热，或响应于超过某个速度的圆盘的旋转所生成的离心力而破裂。

在其他方面，圆盘可以在待填充的室上方或附近形成有装载孔。例如，圆盘的顶部设计可以包括一个或多个装载孔，使得当顶部设计密封在底部设计上时，装载孔与形成在底部设计中的室对准。例如，装载孔可以与反应室，培育室，入口室，组分室或分离室中的一个或多个对准。在顶部设计密封在底部设计上之后，通过使组分穿过装载孔并进入与装载孔对准的室，一种或多种圆盘组分可以装载到圆盘上。在组分已通过装载孔引入室中之后，可以保持打开，或者可以用合适的材料密封，将组分密封在圆盘内。在圆盘100和400中示出了示例性装载孔114、437，但是在其他方面，圆盘100和圆盘400可以不包括装载孔并且可以根据任何合适的方法制造。

除了圆盘之外，根据本公开的微流体系统也可以包括用于检测经由捕获分子与微珠结合的分析物或靶(例如，生物标志物)的检测部件，如上所述。图6示出了包括微流体圆盘700，诸如马达750的动力源，和检测部件760的示例性微流体装置(替代地描述为微流体系统)。圆盘700可以包括上面讨论的圆盘100、200、300和/或400的特征中的任何一个，包括例如多个通道路径703和中心孔705。通道路径703可以与顺序地标记为A-P的多个检测室连通，如图所示。圆盘可以经由轴740可操作地耦接到马达750，使得马达750可以经由轴740驱动圆盘700的旋转，并且确定旋转的速度和方向。马达可以控制圆盘700以预定速度或一系列预定速度逆时针(在图6中所示的箭头的方向上)和/或顺时针旋转。

检测部件760可以配置成通过测量来自检测分子的信号来检测靶的存在，所述检测分子结合到靶并且收集在圆盘700的边缘处或附近的相应的检测室A-P中。例如，检测部件760可以检测来自圆盘700的可检测标签的吸光度、荧光、化学发光、或电化学发光、或任何其他类型的信号。每个检测室A-P中的靶的量(以及因此原始样本中的靶的浓度)可以基于检测到的信号，每个检测室A-P相对于其他检测室的位置，以及圆盘700的旋转特性被确定。例如，如果在检测部件760与检测室A对准时开始信号的收集，当圆盘700旋转时，基于检测室A的旋转速度和位置，从检测室A发射的信号的量可以与从检测室B-P发射的信号的量区分。因此，对于圆盘700的每个完整旋转，检测部件760可以收集每个检测室A-P的信号。当检测室A-P包含不同的靶时(例如，由于使用不同的捕获分子与靶结合，如上所述)，可以同时或基本同时确定样本中存在的多种靶的浓度。

在一些方面，检测部件760可以是光学检测器，其包括用于生成光的光源765，检测器767，以及将来自光源765的光引导到圆盘700并且将从圆盘700发射的光重定向到检测器767的光学器件762(例如，反射镜和/或透镜)。在至少一个实施例中，检测部件包括在可见光区域中以及也在可见光区域外的各种波长处的光激发，包括但不限于激光激发，或LED激发，和用于检测特定波长的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器，使用一个或多个合适的滤波器和/或二向色分束器。

检测部件760还可以包括用于分析来自检测器767的数据的读取器和用于显示来自读取器的输出的屏幕。读取器可以是光学的。在一些实施例中，检测部件760可以包括成像系统，例如包括电荷耦合器件(CCD)相机。来自成像系统的输出可以显示在计算机屏幕或其他用户接口或观看装置上，包括但不限于例如液晶显示器(LCD)装置。在一些方面，来自成像系统的输出可以传输到远程用户接口，如平板电脑，或其他计算机控制的装置，如膝上型电脑或智能手机。数据可以通过有线或无线通信传输，包括但不限于蓝牙，和/或可以存储或存档在远程服务器上，例如互联网云中。

图7示出了根据本公开的一些方面的装置的示例性壳体800。例如，壳体可以包含图6的装置。在一些方面，壳体800可以包括盖816(例如，通过如图所示的铰链或其他合适的机构可移动)和门820，其可以打开和关闭以便插入和去除微流体圆盘。壳体可以包含装置的附加部件，例如加热元件和/或磁体，其配置成与圆盘的特定室或部分对准，如上所述。

根据本公开的分析样本可以包括通过一个或多个定量和/或定性测量来确定与给定样本关联的一个值或一组值。例如，根据本公开的一些实施例的“分析”包括测量从受试者获得的样本中的成分表达水平，并且将该水平与来自相同受试者(例如，样本在不同时间收集以评估潜在健康状况的进展)或(一个或多个)其他受试者(例如，用于与另一受试者中的有疾病或没有疾病的确认医学诊断比较)的样本或样本组中的成分水平进行比较。根据本公开获得的数据可以包括样本中的一种或多种特定生物标志物的存在或不存在，或样本中的多种生物标志物的存在或不存在。在一些实施例中，数据可以包括样本中的多种生物标志物的浓度，和它们与生理水平相比的相对存在，例如以确定多种生物标志物的过表达、正常表达或低表达。

在至少一个实施例中，对样本打分包括分析数据并输出得分。根据本公开，“得分”可以包括但不限于可以选择和/或用于分析、比较、诊断和/或其他目的的一个值或一组值。在一些实施例中，例如，基于例如从受试者获得的样本的一种或多种成分(例如，靶，如生物标志物)的测得量，可以使用得分来评估受试者的健康状况或医学状况。

数据的分析可以包括使用预测模型。“预测模型”可以包括但不限于使用用于对数据集进行分组的算法或算法的组合来开发的数学结构，例如以允许区分分组数据。可以使用包括但不限于主成分分析(PCA)和/或线性判别分析(LDA)的任何合适的数学和/或统计方法来开发根据本公开的预测模型。在一些示例中，分组数据包括生物标志物组的每种生物标志物的数据。

PCA是可以用于减少多维数据集以降低用于分析的维数的技术。在数学上，PCA可以被定义为将数据变换为新坐标系的正交线性变换，使得数据的任何投影的最大方差来自第一坐标(称为第一主成分)，第二最大方差在第二个坐标上，依此类推。PCA可以用作探索性数据分析和制作预测模型的工具。PCA也可以包括计算数据协方差矩阵的特征值分解或数据矩阵的奇异值分解，例如，在针对每个属性平均地集中数据之后。PCA的结果可以根据成分得分和载荷进行讨论。

LDA是可以用于找出最佳分离两个或更多个类别的受试者或事件的特征的线性组合的方法。所得到的组合可以用作线性分类器，或者替代地，用于在稍后分类之前降低维数。

本公开包括用于对来自受试者的样本评分的方法，所述方法包括例如使用与多种生物标志物相关的定量数据对人类样本进行分类，其中所述生物标志物与特定疾病或其他健康状况(例如乳腺癌)关联。例如，对样本进行分类的方法可以使用与多种与乳腺癌相关的生物标志物相关的数据。在一些方面，与乳腺癌相关的多种生物标志物至少包括CA 15-3和OPN。附加的生物标志物可以包括例如Her-2，MMP-2，VEGF，p53，CA 125，CEA，和/或SER。例如，多种生物标志物可以包括CA 15-3，OPN，Her-2和MMP-2，或CA 15-3，OPN，Her-2，p53，CA125，CEA，和SER。在至少一个实施例中，对样本进行分类的方法使用与以下生物标志物相关的数据：CA 15-3，OPN，Her-2，和MMP-2。

在本公开的一些示例性圆盘中，可以在每个通道路径中测试单个分析物(例如，捕获并检测作为生物标志物测定或组的一部分的单个生物标志物)，并且通道路径的每个反应室可以包含相同的试剂或试剂的组合。在一些示例中，可以在微流体圆盘的每个通道路径中测量多种生物标志物，并且在该通道路径中的每个反应室中可以包含不同的试剂或试剂的组合。例如，检测试剂可以具有特定的荧光标签，并且通过测量每个通道在不同波长处的每个特定标签的强度，可以测量每个通道的多种生物标志物。

根据本公开的一些方法的分析可以包括根据用预测模型产生的得分将样本分类(例如，根据生物标志物组将样本的生物标志物的水平分类)为类别。生物标志物的过表达通常可被理解为疾病的标志。基于过表达的量，可以分配适当的得分和类别。已报道疾病类别和对应的生物标志物水平。参见例如美国申请公报第2008/0200342A1号，其通过引用并入本文。类别可以包括例如健康分类(例如，无疾病)，早期疾病分类，和晚期疾病分类。例如，可以从健康分类，早期疾病分类或晚期疾病分类选择分类。

根据本公开获得的诊断信息可以与具有相同疾病或健康收集的确认诊断的患者测量的生物标志物水平的参考数据进行比较。可以计算诊断正确的概率，例如作为数据的线性回归以计算组的特异性和敏感性。分类正确的概率可以是模型依赖性的和/或生物标志物依赖性的，并且可以是至少60％、至少70％、至少80％、至少87％、至少90％、或至少95％正确。在一些实施例中，分类正确的概率可以是至少60％、至少70％、至少80％、至少87％、至少90％、或至少95％。在一个示例中，用于筛查乳腺癌患者的单一生物标志物可以提供小于70％的预测值，而同时测试的生物标志物的组可以提供组合效应以将预测值增加至大于90％，例如，91％的预测值。

如上所述，当疾病或其他健康状况随时间演变或进展时，生物标志物组的一些或全部生物标志物可能被过表达，并继续被过表达。因此，在不同时间(例如，根据疾病的阶段或侵略性进行数月和/或数年)测量生物标志物可以提供关于受试者中的疾病进展的信息。例如，生物标志物水平可以每1、2、3、4周，每1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个月，或者每1、2、3、4或5年测量一次。对于生物标志物组的每组测量，可以如上所述确定得分。在一些方面，可以将从受试者获得的第一样本的第一得分(例如，基于第一时间的生物标志物组中的生物标志物的测量水平)与从受试者获得的第二样本确定的第二得分(例如，基于第二、稍后时间的相同生物标志物组的测量水平)进行比较。该比较也可以用于例如确定治疗疾病的疗法的进展或有效性。第一得分与第二得分之间的差异可以指示疾病阶段，例如乳腺癌的疾病阶段。在一些实施例中，得分可以用于诊断赘生性乳房疾病，例如乳腺癌。

以下实施例旨在说明本公开，然而本质上不是限制性的。应当理解的是，本公开包含与前述描述和以下示例一致的附加实施方式。

示例

示例1

使用图4中所示的微流体圆盘如下执行乳腺癌的5种生物标志物的组的多重测定：

(1)从指尖或静脉穿刺从受试者获得全血样本。

(2)通过计量的一次性移液管将一滴血液引入圆盘的每个样本入口室中。

(3)将圆盘置于包含作为动力源的马达和光学检测器的微流体装置中，并且关闭装置的盖。圆盘定位成使得其与马达(其控制圆盘的旋转方向和速度)耦接并且定位在检测器上方，检测器朝着圆盘的周边定位。该装置包括用于通过以一系列预定速度旋转圆盘来运行乳腺癌筛查测定的程序，如以下步骤(4)-(11)中所述。激活测定程序。

(4)以1000转/分钟(RPM)旋转圆盘以将每个样本等分试样从入口室转移到沉降室。

(5)然后以3000RPM旋转圆盘以将血细胞从血液中的血浆分离，使得血细胞在血浆进入血浆室时保持在沉降室中。

(6)然后以250RPM旋转圆盘以将来自血浆室的血浆虹吸到与血浆室连通的单独的计量室中(5μL血浆进入每个计量室)。

(7)然后以750RPM旋转圆盘以消除与计量室连通的废物室中的额外血浆。

(8)然后以1000RPM旋转圆盘以将血浆从计量室移动到与计量室连通的相应反应/培育室。每个反应/培育室包含对于用于测定生物标志物的组的生物标志物之一特异的试剂(附着于微珠的捕获抗体，检测抗体，和任何添加剂，例如控制pH的盐和/或缓冲液)。试剂包括悬浮在液体，凝胶或(一种或多种)冻干材料中的微珠(附着于捕获分子)。在每个通道路径中测试单个生物标志物，并且通道路径的每个反应室包含相同的试剂或试剂的组合。

(9)以300RPM在单一方向(顺时针或逆时针)或顺时针和逆时针方向交替旋转圆盘，以改善试剂的重构以及生物标志物和试剂之间反应的动力学。

(10)然后以2000RPM旋转圆盘以将培育的样本移动到与相应的反应/培育室连通的分离室中，其中与微珠结合的生物标志物在圆盘的周边处的相应检测室内形成丸粒。

(11)在圆盘保持以2000RPM旋转的同时，通过位于检测室附近的圆盘平面下方的光学检测器来检测丸粒的生物标志物。

(12)记录，放大和分析原始信号(荧光，发光，和/或吸收)。记录信号并与每种生物标志物相关以确定原始血液样本中的每种生物标志物的浓度。

说明书和示例应当仅被认为是示例性的，本公开内容的真实范围和精神由以下权利要求指示。

Claims (30)

1.一种微流体装置，所述装置包括：

圆盘，所述圆盘包括从所述圆盘的中心径向向外延伸的至少一个微流体通道路径，其中，所述至少一个通道路径包括：

用于接收样本的入口；

流体地连接到所述入口的第一室；

流体地连接到所述第一室的第二室，其中，所述第二室相对于所述第一室径向向内定位；

经由出口通道流体地连接到所述第二室的至少一个第三室，所述至少一个第三室相对于所述第二室径向向外定位；以及

流体地连接到所述至少一个第三室并且相对于所述至少一个第三室径向向外定位的至少一个第四室；

其中，所述第一室、所述第二室、所述第三室或所述第四室中的至少一个包含预装载到所述圆盘中的至少一种试剂。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一室和所述第二室之间的流体连接具有比所述第一室或所述第二室的宽度窄的宽度。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第二室流体地连接到相对于所述第二室定位在相同或相似的径向位置处的压缩室。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二室和所述至少一个第三室之间的所述出口通道是弯曲的并且包括径向向内的曲线和径向向外的曲线。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个通道路径包括将所述出口通道联结到所述至少一个第三室的主通道，所述主通道在横向于所述圆盘的径向方向的方向上延伸。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述主通道与用于接收超过进入所述至少一个第三室的流体的流体的溢流通道连通。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个第三室和所述至少一个第四室之间的流体连接包括第一阀。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个通道路径还包括流体地连接到所述至少一个第四室并且相对于所述至少一个第四室径向向外定位的至少一个第五室，所述第四室和所述第五室之间的流体连接包括第二阀。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一阀配置成响应于第一力的阈值而打开，并且所述第二阀配置成响应于第二力的阈值而打开，其中，所述第二力的阈值大于所述第一力的阈值。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，靠近所述圆盘的边缘的所述至少一个微流体通道的端部为锥形。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括流体地连接到所述至少一个第四室的至少一个第六室，其中，所述至少一个第六室的端部限定所述至少一个微流体通道的端部。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，预装载到所述圆盘中的所述至少一种试剂包括附着到微珠的多个分子或附着到所述圆盘的一部分的多个分子。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述多个分子中的每个分子配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，预装载到所述圆盘中的所述至少一种试剂包括密度介质。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个第四室包括多个平行的第四室。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，每个第四室与相应的第五室和相应的第六室流体连通。

17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述圆盘包括多个通道路径，每个通道路径从所述圆盘的中心径向向外延伸，并且所述圆盘的中心包括孔。

18.一种微流体装置，所述装置包括：

圆盘，所述圆盘包括从所述圆盘的中心径向向外延伸的至少一个微流体通道路径，其中，所述至少一个通道路径包括：

用于接收样本的入口；

流体地连接到所述入口的第一室；

流体地连接到所述第一室的第二室，其中，所述第二室相对于所述第一室径向向内定位；

流体地连接到所述第二室并且从所述第二室延伸到相对于所述第二室径向向外定位的主通道的出口通道；

流体地连接到所述主通道的多个第三室；

多个第四室，每个第四室流体地连接到相应的第三室并且相对于相应的第三室径向向外定位；以及

多个第五室，每个第五室流体地连接到相应的第四室并且相对于相应的第四室径向向外定位；

其中，所述第一室、所述第二室、所述第三室、所述第四室或所述第五室中的至少一个包含预装载到所述圆盘中的至少一种试剂。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述多个第五室中的每个第五室包含密度介质。

20.根据权利要求18或19所述的装置，其中，所述第二室流体地连接到相对于所述第二室定位在相同或相似的径向位置处的压缩室。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的装置，其中，所述出口通道包括径向向内的曲线和径向向外的曲线。

22.根据权利要求18-21中任一项所述的装置，其中，每个第三室和每个第四室之间的流体连接包括配置成响应于离心力的阈值而打开的爆裂阀。

23.根据权利要求18-22中任一项所述的装置，其中，所述圆盘包括多个通道路径，每个通道路径从所述圆盘的中心径向向外延伸，并且每个通道路径包括预装载到所述圆盘中的至少一种试剂，所述至少一种试剂配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，每个通道路径包括附着到微珠的多个分子或附着到所述圆盘的一部分的多个分子，每个通道路径的所述多个分子配置成捕获与其他通道路径不同的分析物。

25.一种微流体装置，所述装置包括：

圆盘，所述圆盘包括相对于所述圆盘的中心孔径向向外延伸的至少一个通道路径，其中，所述至少一个通道路径包括：

用于接收样本的入口；

流体地连接到所述入口的第一室；

流体地连接到所述第一室的第二室，其中，所述第二室相对于所述第一室径向向内定位，其中，所述第一室和所述第二室之间的流体连接具有比所述第一室或所述第二室的宽度窄的宽度；

流体地连接到所述第二室并且从所述第二室延伸到相对于所述第二室径向向外定位的主通道的出口通道，所述主通道与用于接收过量流体的溢流通道连通；

多个第三室，每个第三室流体地连接到所述主通道并且从所述主通道径向向外延伸；

多个第四室，每个第四室流体地连接到相应的第三室，其中，阀定位在每个第四室和每个第三室之间的流体连接中，并且其中，每个第四室包含至少一种试剂；

多个第五室，每个第五室流体地连接到相应的第四室并且相对于相应的第四室径向向外定位，其中，每个第五室包含密度介质；以及

多个第六室，每个第六室流体地连接到相应的第五室并且相对于相应的第五室径向向外定位。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，每个第四室包含附着到微珠的多个分子，每个分子配置成捕获选自寡核苷酸、蛋白质或小分子的分析物。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，每个分子包含配置成捕获指示选自癌症、心脏病、呼吸系统疾病、神经系统疾病或传染病的健康状况的生物标志物的抗体。

28.一种使用前述权利要求中任一项所述的装置检测流体样本的至少一种分析物的方法。

29.根据权利要求28所述的方法，包括：

将流体样本引入所述圆盘的入口中；

旋转所述圆盘，使得所述流体样本径向向外流动通过所述至少一个通道路径以与预装载到所述圆盘中的多个捕获分子组合；以及

检测来自所述圆盘的指示所述至少一种分析物的存在的信号。

30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述流体样本包括血液，并且所述至少一种分析物是与健康状况相关的生物标志物。