CN112236218A - 用于连续流乳液处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于连续流乳液处理的系统和方法。如本文所描述的系统和方法使得交叉污染得以减少。

Description

用于连续流乳液处理的系统和方法
交叉引用
本申请要求2018年4月2日提交的美国临时申请号62/651,619的权益，所述申请以引用方式并入本文。
背景技术
连续流乳液系统处理在物理、化学和生物领域具有众多应用，并且对此类系统和方法的改进是有用的。例如，核酸的定量在医疗和生物应用中是一种必不可少的技术。与传统的核酸扩增诸如传统的聚合酶链反应(PCR)方法相比，用于检测和定量核酸的方法诸如基于乳液的数字核酸扩增(包括基于乳液的聚合酶链反应(PCR))提供了更大的准确性和便利性。然而，在连续流中执行基于乳液的数字核酸扩增面临着以下问题：分散相的单独体积和/或包含乳液的通道和/或管之间的交叉污染。
以引用方式并入
在本说明书中提及的所有公布、专利和专利申请均以引用方式并入本文，其程度就如同每个单独的公布、专利或专利申请被具体且单独地指出为以引用方式并入一般。
附图说明
图1示出具有废物区的引入系统。
图2示出具有反吹的引入系统。
图3示出具有隔离流体添加的引入系统。
图4a、图4b、图4c和图4d示出流体“冻糕”。
图5a和图5b示出用于清洁引入导管的系统。
图6a和图6b示出用于采样和清洁引入导管的系统。
图7示出包括废物站的用于注射样品的系统。
图8示出用于避免交叉污染的采样模式。
图9a和图9b示出吸入流体的实例。
图10a和图10b示出从有盖的样品容器注射样品的实例。
图11a和图11b示出用于在样品容器中产生分层流体的系统和方法。
图12示出用于利用采样入口感测流体的液面的系统。
图13示出用于避免样品污染的密封件的设计。
图14示出密封系统。
图15a、图15b和图15c示出用于吸入样品和刺穿密封件的系统。
图16示出用于过滤的吸入尖端的设计。
图17示出用于吸入流体的方法。
图18示出用于供应样品流体和清洁的系统。
图19示出用于供应样品流体和清洁的系统。
图20示出用于施加清洁流体的自填充系统。
图21示出流体吸入器。
图22示出用于吸入流体的系统。
图23示出流体吸入器。
图24示出用于吸入流体的系统。
图25示出具有第二竖直致动器的系统。
图26示出用于保持流体容器的系统。
图27示出用于清洁流体吸入器的系统。
图28示出用于提供样品和清洁流体的系统。
图29示出用于提供流体试剂的系统。
图30示出用于供应试剂或收集废物的料筒。
图31示出注射泵。
图32示出一排注射泵。
图33示出注射器系统。
图34示出具有多个共用导管的注射器。
图35示出多位置注射器。
图36示出旋转式单面注射器。
图37示出旋转式双面注射器。
图38示出具有90度相交的倒置y型分隔器。
图39示出倒置y型分隔器中的相交角。
图40示出通道的重力布置。
图41示出T型接合部分隔器。
图42示出十字型接合部分隔器。
图43a、图43b、图43c和图43d示出导管，例如，分隔器连接。
图44a和图44b示出分隔器与管道的连接。
图45示出用于已形成通道的分隔器连接。
图46a和图46b示出分隔器的制造。
图47a和图47b示出另外的连续相的移除。
图48示出利用脱离器的油再循环。
图49示出液滴放缓的脱离。
图50示出星形检测器。
图51示出同心管分离器。
图52示出基于T型接合部芯片的分离器。
图53示出芯片上探询区域。
图54示出碰撞式分离器。
图55示出具有芯片外检测的Y式分离器。
图56示出收缩管分离器。
图57示出在基板中形成的导管。
图58示出探询区域。
图59示出具有相对激发/检测的管状探询区域。
图60示出具有路径内激发/检测的管状探询区域。
图61示出具有相对激发/检测的芯片上探询区域。
图62a和图62b示出使用光学约束器将所接受电磁辐射限制到单个分区。
图63示出阳性信号检测。
图64示出阴性信号阴性信号检测。
图65a和图65b示出多激发源。
图66示出时间调制。
图67a、图67b和图67c示出具有衍射的管状光谱仪布置。
图68a和图68b示出具有衍射的管状光谱仪布置。
图69示出具有转向镜的管状光谱仪。
图70示出偏置激发源。
图71示出对分区的锁相检测。
图72示出空白样品辨别。
图73示出管上的光纤激发。
图74示出双检测器样品辨别。
图75示出星形检测器。
图76示出圆柱形加热器-反应器。
图77a和图77b示出加热器-反应器导管。
图78示出三温度区加热器-反应器。
图79示出四温度区加热器-反应器。
图80示出离散四温度区加热器-反应器。
图81a、图81b和图81c示出梯度加热器-反应器。
图82a和图82b示出2步PCR加热器-反应器。
图83a和图83b示出RT-PCR加热器-反应器。
图84示出系统图，所述系统图包括第一分散相、第二分散相、采样装置(“采样器”)、连续相储器、注射器、反应器和检测器。
图85示出包括第一分散相、第二分散相、第三分散相、采样装置(“采样器”)、连续相储器、注射器、反应器和检测器的系统图。
图86示出包括第一分散相、第二分散相、第三分散相、第四分散相、采样装置(“采样器”)、连续相储器、注射器、反应器和检测器的系统图。
图87示出包括采样器、泵、连续相和注射的图
图88示出包括采样器、泵、连续相和注射的图
图89示出采样器入口，所述采样器入口包括用于穿透密封件的锋利硬性管以及采样管。
图90示出检测器的图。
图91示出图90的详细布置。
图92示出包括针孔的检测器的图。
图93示出用于实现复用的系统的图。
图94示出用于实现复用的系统的图。
具体实施方式
I.概述
II.引入系统
III.注射器
IV.处理系统
A.分隔器
B.反应器
C.检测器
V.定义
VI.编号实施方案
I.概述
本文所提供的系统和方法涉及流动的乳液。
在某些实施方案中，本文提供了包括引入系统和处理系统的系统和方法。乳液被形成并且流动通过处理系统以进行处理。乳液包括连续相中的分散相的分区；通常，分散相由引入系统供应，例如，作为由引入系统吸取的样品或样品部分，并且连续相至少部分地由处理系统供应。在某些实施方案中，引入系统和处理系统是分离的，例如，引入系统与处理系统之间从不存在连续流。
系统和方法可包括注射器的使用，其中注射器定位在引入系统与处理系统之间，并且注射器可与引入系统流体连通，或与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通。分散相的一系列等分试样，例如，来自样品或样品部分的一系列等分试样，可穿过引入系统流入注射器中，接着各自被分开注入处理系统中。方法可包括使清洗流体、变性流体和/或隔离流体中的一种或多种流动通过引入系统(例如，包括注射器)，诸如如本文所描述的方法，在分散相(例如，样品)的等分试样流动通过引入系统(例如，包括注射器)之间，诸如在将分散相注入处理系统中之间。注射器可被配置来从引入系统将固定体积注入处理系统中，例如，0.1uL至200uL、诸如0.1uL至100uL、例如1uL至100uL的体积。
处理系统可包括分隔器(在本文也称为液滴发生器)，其用于在连续相中将由引入系统供应的分散相(例如，包括分散相的样品或样品部分)分隔成分区，例如，从而形成乳液。可使用任何合适的分隔器，诸如本文所描述的分隔器。分隔器可具有用于分散相的至少一个入口、用于连续相的至少一个入口以及通向处理系统的其余部分的出口。在某些实施方案中，分隔器包括“倒置y型”分隔器，如本文进一步所描述。在某些实施方案中，分隔器对入口中的流量变化相对不敏感，如本文进一步所描述。在某些实施方案中，分隔器包括用于分散相的入口和用于连续相的入口，这些入口包括以170度至180度的角度，例如，以180度的角度(同轴)相遇的导管，如本文进一步所描述。在某些实施方案中，分隔器可产生平均体积在0.05nL与50nL之间、诸如在0.1nL与10nL之间的分区。
处理系统还可包括用于引发或调节分区中的反应的反应器。反应器可以是任何合适的反应器，诸如本文所描述的反应器。在某些实施方案中，反应器包括例如用于进行聚合酶链反应(PCR)的热循环仪。在某些实施方案中，反应器包括加热芯，所述加热芯维持在一致的温度，例如，以用于执行温育。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通；以及反应器，诸如包括热循环仪的反应器。本文总体上就PCR来描述过程，然而，可在处理系统中进行任何合适的过程，包括但不限于样品处理应用(包括细胞裂解、细胞生长、连接、消化、核酸组装反应、核酸编辑、核酸修饰)或样品分析(包括使用反应对核酸、蛋白质和微生物进行的检测)，样品处理应用或样品分析包括但不限于RNA转录、杂交链反应(HCR)、切刻链反应、环介导等温扩增(LAMP)、链置换扩增(SDA)、解旋酶依赖性扩增(HDA)、切刻酶扩增反应(NEAR)、蛋白质检测、蛋白质熔体温度分析、小分子检测、微生物生长速率测试、抗生素抗性测试、微生物小分子生产、分子-分子相互作用研究。在某些实施方案中，系统和方法提供：引入系统；注射器，其中注射器定位在引入系统与处理系统之间，并且注射器可与引入系统流体连通，或与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通；分隔器，诸如以上或本文别处所描述的分隔器；以及反应器。在某些实施方案中，由分隔器形成的分区的至少一部分包括至少一种核酸，并且反应器是用于对分区执行PCR的热循环仪。
处理系统可包括检测器，所述检测器用于在分区流动通过检测器时检测分区的一个或多个特性。检测器可以是任何合适的检测器，诸如本文所描述的检测器。分区在包括探询区域的导管中成单行(in single file)流动通过检测器，在探询区域中，例如来自通过探询区域的流的电磁辐射(诸如来自流动通过探询区域的分区的电磁辐射)被发射以由一个或多个检测元件检测到。检测器可被配置成使得在分区流动通过探询区域时由检测元件检测到的来自分区的电磁辐射全部或基本上全部来自单独分区；也就是说，从一个分区到另一分区所检测到的电磁辐射有很少重叠或没有重叠。1)在某些实施方案中，检测器包括光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在探询区域与检测元件之间，使得仅检测到原本可由检测元件检测到的来自探询区域的电磁辐射的一部分，例如小于电磁辐射的10％，诸如小于其1％。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括检测器，所述检测器包括光学约束器。在某些实施方案中，系统和方法包括分隔器和检测器，其中检测器包括光学约束器。2)在某些实施方案中，导管在探询区域中的区域的横截面面积等于或小于流动通过检测器的分区的平均球形横截面面积，诸如小于90％或小于50％。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括检测器，所述检测器包括有包括探询区域的导管，其中导管在探询区域中的区域的横截面面积等于或小于流动通过检测器的分区的平均球形横截面面积，诸如小于95％或90％或小于50％。在某些实施方案中，系统和方法包括分隔器和检测器，其中检测器包括有包括探询区域的导管，其中导管在探询区域中的区域的横截面面积等于或小于流动通过检测器的分区的平均球形横截面面积，诸如小于90％或小于50％。3)在某些实施方案中，检测器包括一个激发源或多个激发源，诸如至少2个、3个、4个或5个激发源，以用于向探询区域供应电磁辐射，其中所述一个或多个激发源包括锁相放大系统。在此类系统中，可使用仅单个检测元件，例如光电检测元件，诸如硅光电倍增管，即使有多个激发源也是如此。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括检测器，并且检测器包括一个激发源或多个激发源，诸如至少2个、3个、4个或5个激发源，以用于向探询区域供应电磁辐射，其中所述一个或多个激发源包括锁相放大系统；在某些实施方案中，使用仅单个检测元件。4)在某些实施方案中，检测器包括分区分离系统，所述分区分离系统例如通过在分区到达探询区域之前在分区之间添加连续相来在分区到达探询区域之前分离分区。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括检测器，所述检测器包括分区分离系统，所述分区分离系统例如通过在分区到达探询区域之前在分区之间添加连续相来在分区到达探询区域之前分离分区。5)本文所提供的系统和方法还可包括一个或多个脱离器，例如将连续相从乳液移除的系统，例如在分隔器之后但在反应器之前、或在检测器之后、或者既在分隔器之后但在反应器之前又在检测器之后，并且在某些实施方案中，例如在分区分离系统处将所移除连续相中的一些或全部加回到处理系统。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括一个或多个脱离器，例如以下系统，所述系统例如在分隔器之后但在反应器之前、或在检测器之后、或在两种情况下降连续相从乳液移除，并且在某些实施方案中，例如在分区分离系统处将所移除连续相中的一些或全部加回到处理系统。6)在某些实施方案中，探询区域的导管被配置成围绕导管的圆周例如对于来自激发源的到达探询区域的电磁辐射或对于来自探询区域的由检测元件检测到的电磁辐射具有相同或基本上相同的透射率；例如，导管可以是管，诸如具有圆形或基本上圆形横截面的管。这种配置可允许例如多个激发源(诸如至少2个、3个、4个或5个激发源)和/或一个或多个检测元件诸如在与探询区域中的分区的流动轴线正交或基本上正交的平面中的共面或基本上共面布置。在某些实施方案中，系统和方法包括：引入系统；处理系统；注射器，所述注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器可与引入系统流体连通、与处理系统流体连通，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，其中处理系统包括检测器，所述检测器包括有包括导管的探询区域，其中探询区域的导管被配置成围绕导管的圆周例如对于来自激发源的到达探询区域的电磁辐射或对于来自探询区域的由检测元件检测到的电磁辐射具有相同或基本上相同的透射率；例如，导管可以是管，诸如具有圆形或基本上圆形横截面的管。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少一者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少两者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少三者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少四者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少五者的特性。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的全部的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少一者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少两者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少三者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少四者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的至少五者的特性的检测器。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统从不流体连通，并且处理系统包括具有1)、2)、3)、4)、5)和6)中的全部的特性的检测器。
系统的部件视情况并且如本文所进一步描述而流体连接。通常，引入侧可包括在引入尖端与注射器之间的连续导管；其中注射器包括共用导管，所述共用导管被配置成在第一引入系统导管处流体连接到引入侧；共用导管还将流体连接到第二引入系统导管(例如，通向废物区)。这允许分散相(例如样品，诸如水相中的样品)被输送到注射器的共用导管中并且填充或部分地填充共用导管。共用导管可具有固定体积，使得可将此体积注入处理侧中。引入导管的与由引入系统输送的包括第一流体的分散相(例如与样品，诸如水相中的样品)接触的表面对穿过导管的部分或全部的第二流体(诸如连续相，或诸如清洗流体或如本文所描述的其他流体)可具有更大亲和力。以此方式，例如，可通过例如清洁相将残余样品从导管排出。在某些实施方案中，表面包括含氟聚合物，并且第二流体包括氟化油。注射器的与由引入系统输送的包括第一流体的分散相(例如与样品，诸如水相中的样品)接触的表面对穿过注射器的第二流体(诸如连续相，或诸如清洗流体或如本文所描述的其他流体)可具有更大亲和力。在某些实施方案中，表面包括含氟聚合物，并且第二流体包括氟化油。当注射器定位成与处理侧流体连通时，通常存在定位成与注射器的共用导管流体连通的第一处理导管以及与共用导管流体连通的第二处理导管，其中第一处理导管将流体诸如连续相输送到注射器中，并且将分散相(例如样品，诸如水相中的样品)排出到第二处理导管中，在第二处理导管中，流体被输送到处理系统的其余部分。第二处理导管通常流体连接到系统中的其他导管，使得在引入侧中输送并且输送通过注射器的分散相在导管中从注射器流动通过处理系统，并且最终离开系统。在各种点处，例如在分隔器处，其他导管可接合主处理导管，在分隔器处，例如将连续相添加到分散相以产生乳液；在某些实施方案中，可使用分区分离系统来例如在分区之间添加连续相以在检测之前分离分区。在某些实施方案中，穿过导管从至少分隔器穿过系统的其余部分的流动是连续的；在某些实施方案中，从注射器到处理系统中的流动是不连续的，例如，有时注射器与处理系统断开连接，并且不发生穿过注射器到处理系统的流动。因此，例如，分散相(例如样品)到系统中的引进可能是不连续的。例如，可将例如包括第一样品的分散相的第一等分试样引进处理系统中，接着可分开地将与第一样品分离的例如包括第二样品的分散相的第二等分试样引进处理系统中。处理系统导管和其他导管的表面和与由引入系统输送的包括第一流体的分散相(例如样品，诸如水相中的样品)接触的表面对穿过导管的第二流体(诸如连续相)可具有更大亲和力。在某些实施方案中，表面包括含氟聚合物，并且第二流体包括氟化油。在某些实施方案中，系统的与从引入系统穿过注射器穿过处理系统的第一流体(诸如分散相，例如样品，诸如水性样品)接触的表面的全部或相当大部分对在第一流体之后引进系统中的第二流体(例如连续相)具有更大亲和力。在某些实施方案中，系统的表面的至少90％、95％、99％、99.5％、99.9％、99.95％或99.99％对第二流体的亲和力大于对第一流体的亲和力。在某些实施方案中，表面包括含氟聚合物，并且第二流体包括氟化油。
导管的尺寸可以是任何合适的尺寸，如本文所描述。各种部件的示例性尺寸(作为圆形横截面的直径给出)：吸入尖端/引入尖端为0.1um至254um，例如1um至254um，诸如25um至75um；吸入管线/引入管线为10um至3175um，例如200um至800um，诸如200um至300um；注射器的共用导管为10um至3100um，例如250um至750um，诸如450um至550um；从注射器到分隔器的导管为100um至2500um，例如200um至500um，诸如200um至300um；分隔器的入口为10um至2500um，例如100um至500um，诸如200um至300um；分隔器的出口为10um至2500um，例如100um至500um，诸如200um至300um；反应器为10um至2500um，例如100um至500um，诸如200um至300um；检测器的探询区域为10um至250um，例如75um至100um，诸如80um至100um。
在系统中的某些点处，第一导管可连接到不同的第二导管。这可发生在例如来自注射器的导管与分隔器中的导管之间、和/或分隔器中的导管与通向反应器的导管之间、和/或从反应器引出的导管与分区分离系统中的导管之间、和/或从分区分离系统引出的导管与检测器中的导管之间、和/或从反应器引出的导管与检测器中的导管之间的接合部处。这些连接中的任一个或全部表示可能发生流动中断的点。在本文所提供的某些实施方案中，第一导管与不同的第二导管之间的连接被配置来致使极少发生流动中断或不发生流动中断。此类连接在本文进一步描述。
在某些实施方案中，分散相由引入系统从容器(例如，样品容器)输送到注射器中，并从注射器注入处理系统中，在处理系统中，分散相移动通过处理系统，例如通过分隔器。分散相可至少在注射器中并且通常从引入系统的起点就由连续相包围，使得分散相在被注入处理系统中时包括连续相中的分散相。在引入系统将一系列分散相等分试样输送到注射器中并且最终输送到处理系统中时，等分试样在被引进处理系统中时各自在连续相中形成分散相包(在本文也称为程序化乳液)，即，第一乳液。包(即，此第一乳液中的分区)可以是任何合适的体积，诸如本文所描述的体积，诸如0.1uL至200uL或0.1uL至100uL或1uL至50uL或5uL至50uL。此体积可以是来自注射器中的固定体积的固定体积。每个包接着可在分隔器处在连续相中进一步划分成多个分区，例如，每个包可在连续相中进一步划分成至少100个、500个、1000个、5000个、10,000个、15,000个、20,000个、25,000个、30,000个、40,000个、50,000个或100,000个分区，即，在连续相中进一步划分成第二乳液，例如，任何合适体积(诸如本文所描述的体积，例如0.05nL至50nL、诸如0.1nL至10nL、例如0.1nL至l.0nL的平均体积)的分区。多个分区在共用导管中流动通过系统的其余部分；在某些情况下，例如，当在检测器之前添加分离流体时，一个或多个分支导管可与主导管相交，例如，以用于添加分离流体或移除流体。
在包括引入侧和处理侧的系统(其中引入侧用于从一个或多个容器(例如，样品容器)吸取一系列等分试样(例如，样品和/或其他材料)并且将其运送到处理侧)，可能发生污染问题，例如交叉污染。如本文所使用，“交叉污染”包括1)样品至样品携带；2)影响在系统的处理侧上发生的过程的样品内变更(例如，样品内的分区的聚结)；3)来自环境的材料(例如灰尘、来自用户的材料等)到样品中的引进。在本文所提供的系统和方法中，同一引入和处理系统可用于处理一系列样品，而无需更换引入系统或处理系统的部分，或者无需针对单独样品使用引入系统或处理系统的单独部分，并且仍然维持极低水平的样品的交叉污染，例如，平均值小于20％、10％、5％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.01％、0.05％或0.01％或0.005％或0.001％。因此，本文所提供的系统和方法可在样品与样品之间利用相同部件，例如，同一引入管线、同一注射器、同一分隔器、同一反应器和/或同一检测单元，而样品有很少交叉污染或没有交叉污染，例如，平均值小于10％、5％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.01％、0.05％、0.01％、0.005％或0.001％。用于测量交叉污染的一种合适的方法是：将包含高水平的感兴趣分子(例如，高水平的核酸诸如DNA)的第一样品引进系统中，执行常规清洁例程，接着将不包含感兴趣分子(例如，不包含核酸诸如DNA)的第二样品引进系统中。两种样品均由处理系统处理，例如，就数字PCR系统而言经历PCR。如果交叉污染为零，则第二样品的分区将不包含来自第一样品的感兴趣分子，例如不包含DNA分子，并且应进行处理和检测，使得在检测器处不接收到阳性信号。第二样品的在检测器处给出阳性信号(诸如指示核酸扩增的信号)的任何分区指示从第一样品到第二样品的交叉污染。例如，在数字PCR系统中，如果第一样品包含50,000个DNA分子而第二样品不包含DNA，则由第二样品形成的所有分区都应给出阴性信号(无DNA扩增)。如果第二样品的单个分区给出阳性信号，则可假设来自第一样品的一个DNA分子已经交叉污染了第二样品，并且交叉污染的水平为1/50,000或0.002％。如果第二样品的十个分区给出阳性信号，则可假设来自第一样品的10个DNA分子已经交叉污染了第二样品，并且交叉污染的水平为10/50,000或0.02％。为了这种类型的测定，假设第二样品的分区中的阳性信号表示第二样品的分区中的单个感兴趣分子(例如，单个DNA分子)。
a)样品至样品携带是一种交叉污染源。也就是说，第一样品的残余物可带入第二后续样品和/或其他后续样品中。在某些实施方案中，诸如在PCR系统(例如，数字PCR系统)中，来自第一样品的即使单个分子(例如，单个核酸)，如果存在于第二样品中，则可例如被扩增并检测到并且在第二样品中给出假阳性。其他污染物也可从第一样品带入，例如，干扰在处理侧上发生的一个或多个过程的材料。在本文所提供的系统和方法中，同一引入和处理系统可用于处理一系列样品，而无需更换引入系统或处理系统的部分，或者无需针对单独样品使用引入系统或处理系统的单独部分，并且仍然维持样品之间的极低水平的样品至样品携带。因此，本文所提供的系统和方法可在样品与样品之间利用相同部件，例如，同一引入管线、同一注射器、同一分隔器、同一反应器和/或同一检测单元，而样品之间有很少或没有样品至样品携带。例如，在某些实施方案中，系统和方法被设计来使一系列不同样品流动通过系统的部件，其中同一部件(例如，同一引入管线、同一注射器、同一分隔器、同一分区分离器和/或同一检测器)用于至少第一和第二不同且连续的样品(诸如至少2个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、1000个、5000个或10,000个样品)，并且其中系统被配置成使得从第一样品到第二样品的样品至样品携带不超过1％、或0.1％、或0.05％、或0.01％、或0.005％、或0.001％、或0.0005％或0.0001％或0.00001％或0.000001％。样品至样品携带可如以上针对交叉污染所描述来测量。
b)影响在系统的处理侧发生的过程的样品内变更可包括任何此类变更。一种变更是样品内的分区的聚结(尽管样品之间也可能发生聚结)。
c)环境材料的引进。第三交叉污染源，如本文所使用的术语，包括来自环境的材料(例如，灰尘、来自用户的材料等)到样品中的引进。虽然这些材料中的一些就影响处理侧而言是中性的，但是其他材料可能会产生影响。例如，颗粒物质可能会堵塞一个或多个导管。颗粒物质也可经过系统而不引起堵塞，但是可能在一个或多个通道中发荧光，从而在数据中生成假阳性结果。来自用户(例如，来自打喷嚏或咳嗽)的材料可包含核酸，而核酸可能会影响例如PCR处理的结果。
交叉污染可以多种方式发生，并且本文所提供的系统和方法可被设计来减少或消除这些交叉污染中的一种或多种。
1)障壁。如果使用包括将要放置到处理系统中的一定体积的流体的容器，诸如包含离散体积的分散相的容器(例如，样品容器)，其中容器(例如，样品容器)是敞开的，则例如在系统发生推挤或类似事件时来自一个容器(例如，样品容器)的材料可潜在地移动到另一容器，或者外部材料(例如，灰尘、污垢、来自用户的材料等)可进入容器。为了防止这种情况，在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法可在将要被吸入到系统中的离散体积的流体与外部环境之间包括一个或多个障壁，诸如在所述体积的流体所在的容器顶部上方的密封件、或在顶部上方分层的非样品流体、或两者。在某些情况下，使用包括将要放置到处理系统中的流体的多个容器(诸如各自包含离散体积的分散相的多个容器，例如多个样品容器)的保持器，诸如微量滴定板，可将一个或多个障壁放置在多个流体容器之上。此类障壁也可用于防止样品的一部分蒸发，所述蒸发可能会影响样品分析的准确性。另一种障壁包括整合到从对应储器递送连续相或分散相的流体导管中的过滤器。过滤器具有适当大小以允许材料的足够流率，同时最大化片段的移除。另一种障壁可以是定位在例如引入管线的引入端处的过滤元件。这可简单到使管线在末端处变窄到适合防止摄取所不期望的颗粒物质的尺寸。
2)清洁引入导管的外部。如果使用同一引入导管来将第一样品和第二样品提供到引入系统，则来自第一样品的材料可能会粘附到导管并且污染第二样品。因此，本文所提供的系统和方法包括移除粘附到引入导管的分散相(例如，样品)的系统和方法。系统和方法可以是自动化的。
3)对一种流体比对另一种流体具有更大亲和力的表面。如果样品包括流体(例如亲水流体，诸如水)，则如果在样品移动通过系统(例如，引入系统和处理系统两者)时与样品接触的一个或多个表面对流体比对与表面接触的一个或多个其他相(例如，当样品在连续相中被分隔成分散相的多个分区时，比对连续相)具有相等或更大亲和力，则样品的部分将倾向于粘附到表面，并且可能滞后于样品的其余部分，因此会潜在地接触并污染之后的样品。因此，本文所提供的系统和方法包括以下系统和方法，其中与第一流体(例如分散相，诸如样品)和至少一种其他流体(例如至少一种其他相，诸如连续相)接触的表面对第二流体比对第一流体具有更大亲和力，例如，对连续相比对分散相具有更大亲和力。这可适用于从引入侧到处理侧的整个系统，直到所处理样品越过出检测区为止；和/或适用于系统的单独部分，诸如引入管线、注射器、分隔器、反应器(例如，热循环仪)、分区分离系统(如果使用的话)和/或检测器，以及这些部分之间的任何连接。将了解，与第一流体(例如分散相，诸如样品)接触的表面的100％不必全具有必要的亲和力，只要足够的表面具有必要的亲和力以使得实现期望交叉污染水平(例如，期望最大水平)即可。因此，在某些实施方案中，与第一流体(例如，样品的流体)接触的表面的至少80％、90％、95％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.95％、99.99％、99.995％或99.999％对与表面接触的至少一种第二流体具有更大亲和力，例如，对样品的流体比对与表面接触的至少一种第二流体(诸如连续相)具有更小亲和力；这适用于整个系统并且单独地适用于系统的每个部件，例如引入管线、注射器、分隔器、反应器、分区分离器、检测器和/或部件之间的导管和连接。
4)清洁引入系统。系统和方法可被设计来清洁引入系统的与分散相(例如，样品)接触的部分；在某些实施方案中，这可在引入系统与处理系统隔离时进行。例如，可在样品之间清洁引入系统以使得一个样品完全不会或很少会随一个或多个后续样品由引入系统带入处理系统，同时使处理系统不被干扰。因此，在将分散相的连续等分试样(例如，连续样品)放置到处理系统中的系统中，在某些实施方案中，可在分散相的等分试样之间(例如，样品之间)清洁引入系统，而不干扰处理系统。因此，在某些实施方案中，本文提供了持续流连续乳液系统，其包括引入系统和处理系统，其中引入系统可与处理系统隔离以例如用于进行清洁，诸如在引入侧上的分散相的一系列等分试样的引入(例如，样品的引入)之间。这可以任何合适的方式实现，诸如本文进一步描述。
在某些实施方案中，注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器被配置来在与引入系统流体连通而不与处理系统流体连通和与处理系统流体连通而不与引入系统流体连通之间移动，例如，使得引入系统和处理系统从不连续地流体连通。在注射器与处理系统流体连通而不与引入系统流体连通的配置中，注射器可将分散相(例如，样品)的一部分或全部(例如，在注射器的共用导管中的分散相(例如，样品)的一部分或全部)输送到处理侧中；而在注射器与引入系统流体连通而不与处理系统流体连通的配置中，可在分散相的等分试样之间(例如，在样品之间)清洁引入系统和注射器。清洁可包括清洗和/或变性步骤中的一个或多个，以及任何其他合适的步骤，诸如本文更全面地描述。
5)隔离流体。在分散相的连续等分试样(例如，连续样品)作为连续相中的乳液在导管中移动到处理系统中的情况下，轴向分散可致使一个等分试样(例如，一个样品)在移动通过系统时与另一等分试样重叠。最小化或消除分散相的相继等分试样(例如，相继样品)的重叠的一种方式是在相继等分试样(例如，样品)之间放置隔离流体，优选地，与等分试样(例如，样品)中的分散相不可混溶的隔离流体。因此，在某些实施方案中，系统和方法允许在进入处理系统的分散相的相继等分试样(例如，相继样品)之间插入隔离流体。这种隔离流体可例如由引入系统或其他合适的系统在分隔器之前或之后提供；如果在分隔器之前，则隔离流体分裂成多个分区，但总体上，具有使其重新形成为连续栓的组成。在其中例如在注射器定位在引入系统与处理系统之间的系统中的实施方案中，注射器和引入系统可例如将分散相的等分试样(例如，样品)输送到处理系统中，接着注射器和引入系统可将隔离流体注入处理系统中。可例如在分散相的等分试样(例如，样品)的注射与隔离流体的注射之间清洁注射器和引入系统。
6)流扰动的减轻。系统中(例如，系统的导管中)的流可能会经受扰动，从而致使分散相的一个等分试样(例如，一个样品)滞留在系统中，并且潜在地可能污染分散相的一个或多个后续等分试样(例如，一个或多个后续样品)。流的扰动还可促使分区聚结。通常，本文所提供的系统和方法被配置来引起穿过系统的导管的层流。
连接 如果在系统部件之间的连接的一侧的导管与连接的另一侧的导管之间没有进行平滑过渡，则在连接处可能会发生流扰动。示例性扰动可包括在其中在具有不同横截面直径的两个导管之间形成密封的连接处产生微旋涡。这些微旋涡可能会导致样品滞留从而导致分区在样品之间经过，或对分区引进高剪切力从而导致聚结。因此，在某些实施方案中，第一导管与第二导管之间的连接的配置方式为使得不扰动从一侧到另一侧的流或最低程度地扰动所述流，例如，可进行连接以使得连接的第一侧的横截面与连接的第二侧的横截面相匹配(其中第一侧和第二侧在连接中的接合部处，并且其中第二侧在第一侧的下游)，例如在80％、90％、95％、98％、99％、99.5％或99.9％内匹配(例如，第一侧和第二侧的横截面至少在此程度上重叠)，和/或其中在连接中存在很小空间(间隙)或不存在空间(间隙)，例如，连接不包括间隙，或包括小于第一导管的特征尺寸的长度的20％、15％、10％、5％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.01％、0.001％或0.0001％的间隙；例如，在注射器的导管与从注射器引出的导管之间的连接处，和/或在导管(诸如来自注射器的导管)与分隔器的导管之间的连接处，和/或在分隔器的导管与离开分隔器的导管(诸如通向反应器的导管)之间的连接处，和/或在导管(诸如从反应器引出的导管)与分区分离器的导管之间的连接处，和/或在分区分离器的导管与离开分区分离器的导管(诸如通向检测器的导管)之间的连接处，和/或导管(诸如来自分区分离器或来自反应器的导管)与检测器的导管之间的连接，和/或检测器的导管与来自检测器的出口导管(诸如在检测器下游的导管)之间的连接。
方向改变 在导管改变方向处也可能发生流扰动。如果方向改变过于突然，则取决于流率和导管的横截面面积等，将产生湍流或其他扰动的区域。因此，在某些实施方案中，流率、系统中导管的横截面面积和曲率半径的组合使得导管中的剪切力最小化。将了解，在某些部件中，例如，在分隔器或分区分离器中，可刻意产生剪切力，例如以产生分区，并且此流程描述中不包括这种内容。在某些实施方案中，流体速度可以是例如0.15mm/s至858mm/s，诸如1mm/s至50mm/s或5mm/s至10mm/s。
7)减轻浮力效应 浮力效应也可能致使分散相的一个等分试样或其部分以与分散相的第二等分试样或其部分重叠的这种方式移动，例如当分散相的等分试样(诸如样品)被分隔成多个分区并且所述分区在连续相中移动通过导管时，在分散相和连续相具有的特性使得一个相趋于在另一相中浮起(例如，分散相趋于在连续相中上升)的情况下，导管中的浮力效应可能会导致分区的不均匀流动，使得来自一个样品的分区可与另一样品的那些分区重叠。如果将包括分区的导管保持在平面中或几乎在平面中，使得导管中的流与重力正交(例如，在与重力正交的平面的45、30、20、15、10、5、4、3、2或1度内)，则可使这些效应最小化。特别地，在某些实施方案中，来自分隔器的出口的导管或在出口不与重力正交的情况下从出口引向用于分离分区以进行检测的分离器的导管的一部分的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％或99％在与重力正交的平面的45、30、20、15、10、5、4、3、2或1度内，如从穿过导管的流动轴线测量的。
8)表面活性剂本文所提供的系统和方法可包括使用表面活性剂。表面活性剂可使连续相中的单独分区稳定，并且可减少分区的聚结。为了使乳液稳定以防聚结，使用表面活性剂来降低界面张力并因此降低吉布斯自由能，提供位阻或静电排斥，增加液膜排液时间，或增加表面弹性。乳化剂大多数是两亲性分子，包括可溶于两相中的每一者中的基团。当存在于单一溶剂(水性溶剂或油)中时，乳化剂形成微孔结构。此时及此后的一段时间，胶束分散并吸附到油-水界面。
添加到注射器的采样侧的表面活性剂可防止分散相包在注入系统的处理侧之后在分散相包被分隔器细分之前中断。分散相包在到达分隔器之前中断可导致样品滞留和可能的交叉污染，并且降低由分隔器生成的细分分区大小的一致性。表面活性剂可在系统中的一个或多个合适的点处(例如，在注射器和/或分隔器等处)引进。注射器引进的一个益处在于：由于防止水相吸附到导管以及使样品包在其到达分隔器之前稳定而使样品包不破碎并且在导管中留有样品包的一部分，因此使污染最小化。通常在连续相进入分隔器时在连续相中添加表面活性剂达任何合适的浓度，诸如表达为w/v的0.1％至5％、0.5％至2％或0.5％至1.5％或0.8％至1.2％。在某些实施方案中，表面活性剂包括含氟表面活性剂；在某些实施方案中，连续相包括氟化油和含氟表面活性剂。
因此，用于连续流乳液反应的系统和方法可包括使用表面活性剂。表面活性剂可使分散相或连续相的液滴稳定，使得液滴在接近时不会聚结。
在一些情况下，表面活性剂为碳氟化合物、碳氢化合物或硅酮。在一些情况下，表面活性剂为含氟表面活性剂。
所使用的表面活性剂的体积可发生变化。在一些情况下，表面活性剂的体积取决于分散相的体积。在一些情况下，表面活性剂的体积为至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL或超过5.0nL的液滴。在一些情况下，表面活性剂的体积在约0.01nL至约1.5nL的范围内。在一些情况下，表面活性剂的体积为至少或约0.01nL，0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL或超过5.0nL。在一些情况下，表面活性剂的体积在约0.1nL至约0.75nL的范围内。
在某些实施方案中，乳液(例如在其离开分隔器时)包括处于以下水平的表面活性剂：小于2％、1.7％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.3％或0.1％和/或至少1.7％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.3％、0.1％或0.05％，诸如0.5％至2.0％，例如0.2％至1.5％，在一些情况下为0.2％至1.3％。在某些实施方案中，分散相(例如在其离开分隔器时)包括处于以下水平的表面活性剂：小于2％、1.7％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.3％或0.1％和/或至少1.7％、1.5％、1.4％、1.3％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.6％、0.5％、0.3％、0.1％或0.05％，诸如0.2％至2.0％，例如0.2％至1.5％，在一些情况下为0.2％至1.3％。然而，也可使用表达表面活性剂浓度的其他方法，诸如进入分隔器的连续相中的浓度，如本文所描述。
以下进一步描述表面活性剂和分散相(例如，水性样品)的其他组分以及连续相的组分，以及可在本文所提供的系统和方法中使用的其他材料。
在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以下中的至少一者：1)将要被引入到系统中以提供连续乳液流的离散体积的流体与外部环境之间的障壁，诸如所述体积的流体所在的容器的顶部上方的密封件；在某些情况下为包括将要放置到处理系统中的流体的多个容器(诸如各自包含离散体积的分散相的多个容器，例如多个样品容器)的保持器，诸如微量滴定板，以及定位在多个流体容器之上的一个或多个障壁；2)用于移除粘附到引入导管的外表面的分散相(例如，样品)的系统和方法；3)与第一流体(例如分散相，诸如样品)和至少一种其他流体(例如至少一种其他相，诸如连续相)接触的表面，其对第二流体比对第一流体具有更大亲和力，例如对连续相比对分散相具有更大亲和力，例如与第一流体接触的表面的至少80％、90％、95％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.95％、99.99％、99.995％或99.999％对与表面接触的至少第二流体具有更大亲和力，例如对连续相比对分散相(例如，样品)具有更大亲和力；4)用于将分散相的等分试样(例如，样品)提供到处理系统的引入系统，其中可在分散相的等分试样之间、例如在样品之间清洁引入系统，而不干扰处理系统；例如，其中注射器定位在引入系统与处理系统之间，其中注射器被配置来在与引入系统流体连通而不与处理系统流体连通和与处理系统流体连通而不与引入系统流体连通之间移动，但并不与引入系统和处理系统两者同时流体连通，例如，使得引入系统和处理系统从不连续地流体连通，并且在注射器与处理系统流体连通而不与引入系统流体连通的配置中，注射器可将分散相(例如，样品)的一部分或全部(例如，在注射器的注射室(共用导管)中的分散相(例如，样品)的一部分或全部)输送到处理侧中；而在注射器与引入系统流体连通而不与处理系统流体连通的配置中，可在分散相的等分试样之间(例如，在样品之间)清洁引入系统和注射器；5)允许在进入处理系统的分散相的相继等分试样(例如，相继样品)之间插入隔离流体的系统和方法；6)第一导管与第二导管之间的连接，其中第一导管和第二导管是不同的，配置方式为使得不扰动从一侧到另一侧的流或最低限度地扰动所述流，例如，可进行连接以使得连接的第一侧的横截面与连接的第二侧的横截面匹配(其中第一侧和第二侧在连接中的接合部处，并且其中第二侧在第一侧的下游)，例如在80％、90％、95％、98％、99％、99.5％或99.9％内匹配(例如，第一侧和第二侧的横截面至少在此程度上重叠)，和/或其中连接中存在很小空间(间隙)或不存在空间(间隙)，例如，连接不包括间隙，或包括小于第一导管的特征尺寸的长度的20％、15％、10％、5％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.01％、0.001％或0.0001％的间隙；例如，在注射器的导管与从注射器引出的导管之间的连接处，和/或在导管(诸如来自注射器的导管)与分隔器的导管之间的连接处，和/或在分隔器的导管与离开分隔器的导管(诸如通向反应器的导管)之间的连接处，和/或在导管(诸如从反应器引出的导管)与分区分离器的导管之间的连接处，和/或在分区分离器的导管与离开分区分离器的导管(诸如通向检测器的导管)之间的连接处，和/或导管(诸如来自分区分离器或来自反应器的导管)与检测器的导管之间的连接，和/或检测器的导管与来自检测器的出口导管(诸如在检测器下游的导管)之间的连接；7)流率、系统中导管的横截面面积和曲率半径的组合使得导管中的流是层流的或基本上层流的；8)来自分隔器的出口的导管或在出口不与重力正交的情况下从出口引向用于分离分区以进行检测的分离器或在不使用这种分离器的情况下引向检测器的导管的一部分的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％或99％在与重力正交的平面的45、30、20、15、10、5、4、3、2或1度内，如从穿过导管的流动轴线测量的；和/或9)表面活性剂，诸如如本文所描述的一种或多种表面活性剂，例如，在流入分隔器的入口的连续相中处于0.5％与2％之间或0.5％与1.5％之间或0.8％与1.2％之间的水平。系统和方法可提供小于20％、10％、5％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.01％、0.05％、0.01％或0.005％的交叉污染水平。前述内容中的任一者或全部可在于样品与样品之间利用相同部件(例如，同一引入管线、同一注射器、同一分隔器、同一反应器和/或同一检测单元)的系统和方法中实现。例如，在某些实施方案中，系统和方法被设计来使一系列不同样品流动通过系统的部件，其中同一部件(例如，同一引入管线、同一注射器、同一分隔器、同一分区分离器和/或同一检测器)用于至少第一和第二不同且连续的样品(诸如至少2个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、1000个、5000个或10,000个样品)。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少两者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少三者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少四者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少五者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少六者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少七者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的至少八者。在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如诸如本文更全面描述的包括引入系统和处理系统的系统和方法，当用于处理一系列样品时，所述系统和方法在样品之间具有小于0.1％(例如，小于0.01％，诸如小于0.005％)的交叉污染水平。因此，在某些实施方案中，本文提供了连续乳液流的系统和方法，例如包括引入系统和处理系统的系统和方法，其可包括以上1)至9)中的全部。
样品处理。样品处理应用包括细胞裂解、细胞生长、连接、消化、核酸组装反应、核酸编辑、核酸修饰，或包括使用反应来检测核酸、蛋白质和微生物的样品分析，包括但不限于RNA转录、杂交链反应(HCR)、切刻链反应、环介导等温扩增(LAMP)、链置换扩增(SDA)、解旋酶依赖性扩增(HDA)、切刻酶扩增反应(NEAR)、核酸熔体温度分析、蛋白质检测、蛋白质熔体温度分析、小分子检测、微生物生长速率测试、抗生素抗性测试、微生物小分子生产、分子-分子相互作用研究。这些反应可在再一个固定温度(也称为等温反应)下发生，或可经受温度循环以促进反应进程。可将许多反应组合在相同分区中。例如，对来自相同样品或相同细胞的mRNA和蛋白质的定量可生成仅当所述反应包含在相同分区中时才可用的生物学相关的信息。
RNA转录反应是由RNA聚合酶实行的等温反应。聚合酶与带有启动子序列的DNA序列结合，以发起模板导向反应中的RNA的产生。监测RNA的产生允许使用此反应来检测带有特定启动子的DNA序列。
在RNA转录反应的实例中，水性反应相将被制备成由以下组成：适当的缓冲液(例如，Tris-HCl pH 8.5)、核苷酸三磷酸、氯化镁、氯化钠、二硫苏糖醇、报道系统(例如，RNA结合染料、荧光三磷酸核苷酸衍生物或杂交探针(如分子信标))和RNA聚合酶。将水性反应相与要测试的特定DNA序列的存在的水性样品组合。接着使所组合样品准备好注入仪器的处理流中。在注射之后，对样品进行分隔，使得样品分区可在固定温度(例如，37C)下温育达固定时间段，例如，1分钟、5分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、8小时。接着探询分区中的报道系统的强度，以便鉴定所关注DNA序列的存在。
HCR是等温核酸检测方法，其利用在结合到靶核酸时以指数方式展开的一系列亚稳态发夹。在HCR中，将靶核酸添加到两种或更多种亚稳态发夹分子的混合物。在结合靶核酸序列后，所述发夹中的第一发夹打开，从而暴露与所述发夹中的第二发夹互补的区域。此过程继而暴露与所述发夹中的第一发夹相同的单链区域。所得链反应引起带切口双螺旋的形成，所述带切口双螺旋一直生长到发夹供应耗尽为止。HCR能够检测DNA分子和RNA分子两者。
LAMP是等温核酸扩增反应，其采用两组或三组引物和除复制活性之外还具有高链置换活性的聚合酶。通常，使用4种不同的引物来鉴定靶基因上的6个不同区域，这高度增加了特异性。另外一对“环引物”可进一步加速反应。由于这些引物的动作的具体性质，在LAMP中产生的DNA量显著高于基于PCR的扩增。LAMP能够检测DNA分子和RNA分子两者。
SDA是等温DNA扩增反应，其依赖于链置换DNA聚合酶，通常为Bst DNA聚合酶大片段或Klenow片段(3’-5’exo-)，以在链限制约束内切核酸酶或包含在引物中的位点处的切刻酶产生的切口处发起。切刻位点随每个聚合酶置换步骤而重新生成，从而导致指数级扩增。SDA能够检测DNA分子和RNA分子两者。
HDA采用解旋酶的双链DNA解链活性来分离链，从而通过链置换DNA聚合酶实现引物退火和延伸。由于酶取代了传统PCR中使用的变性步骤，因此HDA反应在单一温度下进行，并且导致靶DNA的对数扩增。
NEAR采用在由切刻酶产生的切口处发起的链置换DNA聚合酶，从而从靶序列快速产生许多短核酸。此过程极其快速且灵敏，从而实现在数分钟内检测到少许靶量。切刻酶和聚合酶精确匹配以在相同温度下发挥作用，从而无需热循环。NEAR能够检测DNA分子和RNA分子两者。
示例性NEAR反应是制备由适当的缓冲液如tris pH 8.5、脱氧核苷酸三磷酸、氯化镁、氯化钠、BSA、下文所描述的合适的切刻酶和下文所描述的合适的聚合酶组成的水相。将水相与要测试的核酸组合。将样品注入处理侧中。分区样品。将样品在期望温度下温育以实现聚合酶和切口酶功能达固定时间段，例如，1分钟、5分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、8小时。利用合适的报道来分析DNA产生，所述报道包括DNA结合染料、荧光核苷酸三磷酸衍生物、杂交探针(如分子信标)。可使用切刻专用杂交探针。切刻探针可能看起来像是连接到寡核苷酸的荧光团和淬灭剂，所述寡核苷酸与寡核苷酸内部的切口酶识别序列相距5nt至20nt之间。在此实例中，探针与由聚合酶产生的单链DNA结合，在互补时，探针生成可由切刻酶识别的双链切刻位点。在切刻探针时，使寡核苷酸裂解，从而分离出荧光团和淬灭剂，从而允许产生可检测的信号。用检测器组件定量荧光的量。
RT-PCR是RNA检测的方法，其依赖于首先将RNA转化为其互补的DNA形式，称为cDNA，然后通过PCR来扩增cDNA。
示例性RT-PCR反应是制备由适当的缓冲液如tris pH 8.5、脱氧核苷酸三磷酸、氯化镁、氯化钠、BSA、下文所描述的合适的逆转录酶和下文所描述的合适的聚合酶、引物和检测试剂组成的水相。将水相与要测试的核酸组合。将样品注入处理侧中。分区样品。将样品在期望温度下温育以实现聚合酶功能达固定时间段，例如，1分钟、5分钟、15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、8小时。使反应热循环。利用合适的报道来分析DNA产生，所述报道包括DNA结合染料、荧光脱氧核苷酸三磷酸衍生物、水解探针(如taq man探针)。用检测器组件定量荧光的量。
可用于本文所描述的方法的聚合酶能够催化核苷酸的掺入以延伸结合到靶核酸分子的寡核苷酸的3'羟基末端。此类聚合酶包括能够扩增和/或链置换的那些聚合酶。聚合酶可带有或缺乏5'-3'核酸外切酶活性。在其他实施方案中，聚合酶还具有逆转录酶活性(例如，Bst(大片段)、Therminator、Therminator II)。示例性聚合酶包括但不限于BST(大片段)、DNA聚合酶I(大肠杆菌)、DNA聚合酶I、大(Klenow)片段、Klenow片段(3'-5'exo-)、T4DNA聚合酶、T7 DNA聚合酶、Deep VentR.(exo-)DNA聚合酶、Deep VentR DNA聚合酶、DyNAzyme、高保真DNA聚合酶、Therminator、Therminator II DNA聚合酶、AmpliTherm DNA聚合酶、Taq DNA聚合酶、Tth DNA聚合酶、Tfl DNA聚合酶、Tgo DNA聚合酶、SP6 DNA聚合酶、Thr DNA聚合酶。逆转录酶(RT)的以下非限制性实例可在本方法的反应中使用，以提高检测RNA序列时的性能：OmniScript、SensiScript、MonsterScript、Transcriptor、HIV RT、SuperScript III、ThermoScript、Thermo-X、ImProm II。RNA聚合酶的以下非限制性实例包括但不限于T3、T7、SP6、大肠杆菌RNA pol、RNA pol II和mtRNA pol。
切刻酶结合双链DNA并且使双链双链体的一条链裂解。切刻酶可在结合位点或切刻酶识别位点的上游或下游裂解。在示例性实施方案中，所述反应包括使用切刻酶，所述切刻酶在结合位点的下游裂解或切刻，使得产物序列不包含切刻位点。使用在结合位点下游裂解的酶允许聚合酶更容易延伸，而不必置换切刻酶。理想地，切刻酶在与聚合酶相同的反应条件下是有作用的。示例性切刻包括但不限于Nt.BspQI(NEB)、Nb.BbvCI(NEB)、Nb.BsmI(NEB)、Nb.BsrDI(NEB)、Nb.BtsI(NEB)、Nt.AlwI(NEB)、Nt.BbvCI(NEB)、Nt.BstNBI(NEB)、Nt.CviPII(NEB)、Nb.Bpu10I(Fermantas)和Nt.Bpu10I(Fermentas)。
荧光底物(其为当被酶作用时转化为荧光状态的非荧光材料)可用于鉴定具有分区的特定蛋白质的存在。已经开发了用于检测和表征广泛酶类别的荧光底物。
小分子检测的实例包括使用因子C测定法来检测细菌内毒素。革兰氏阴性细菌内毒素是当经静脉引入时会引起发烧的生物热原。内毒素(也称为脂多糖(LPS))存在于革兰氏阴性细菌的外膜中。在革兰氏阴性脓毒症期间，内毒素刺激宿主巨噬细胞以释放炎性细胞因子。然而，过度的炎症会引起多器官衰竭和死亡。内毒素(其是普遍存在的致病分子)是制药工业和保健社区的致祸的根源。因此，内毒素的早期且灵敏的检测对于预防内毒素血症至关重要。LPS检测的金标准是鲎变形细胞溶解物(LAL)测试，并且在可注射药物和医疗装置的质量保证中已被广泛使用约30年以用于检测内毒素。LAL构成丝氨酸蛋白酶的级联，所述丝氨酸蛋白酶由痕量级内毒素触发，从而在反应结束时以凝胶凝块告终。通常作为酶原存在的因子C是此凝血级联的引物。在体内，因子C是完美的生物传感器，其会向鲎提醒革兰氏阴性入侵者的存在。止血端点诱陷入侵者，将其杀死并限制进一步感染。然而，作为体外内毒素检测工具，LAL对内毒素的敏感性和特异性的变化以及鲎的减少供应对生物技术行业提出了越来越多的挑战。因此，用于所述测定的小型化和数字化的方法具有降低对LAL的需求以及增加其敏感性的潜力。
可执行使用各种代谢源的微生物生长研究。细菌可在单次占用时与具体培养基源一起包封在液滴中。使细菌在恒定温度下温育，然后在固定时间段之后进行测量。能够代谢培养基成分的那些细菌将比不能代谢所述培养基的细菌具有更高的适应性和生长速率。抗生素敏感性研究可用类似方式执行。在这些情况下，可在存在和不存在具体抗生素的情况下将细菌包封起来。易感染的那些细菌和具有抵抗力的那些细菌将分别表现出更慢或更高生长速率。在这些情况下，可使用液滴成像和图像处理、细胞特异性染色剂以及荧光或吸收测量来监测细菌，或对细菌进行基因修饰以产生可确定年代的报道表型，包括但不限于荧光或有色蛋白质、报道酶等。
其他具体实例包括但不限于环境DNA分析、法医样品分析、包括GMO和病原体检测的农业样品分析、RNA和DNA甲基化模式的检测、DNA损伤的检测、拷贝数变异、基因重排分析、剪接变体、DNA和RNA结构重排、SNP检测、抗体测试和/或鉴定、下一代测序文库绝对定量、病毒载量定量、端粒长度测试、蛋白核酸相关性、基因编辑效率、酶定量。
在本文所提供的系统和方法中使用的材料。
染料(荧光分子)。在某些实施方案中，可使用荧光部分，诸如分子(荧光团)。可使用任何合适的荧光部分。染料的实例包括Eva Green、SYBR green I、SYBR green II、SYBRgold、溴化乙锭、亚甲蓝、派洛宁Y、DAPI、吖啶橙、Blue View或藻红蛋白。也可使用广泛多种反应性荧光探针。荧光团可以是芳族或杂芳族化合物。荧光团可以是例如芘、蒽、萘、吖啶、二苯乙烯、苯并噁唑、吲哚、苯并吲哚、噁唑、噻唑、苯并噻唑、canine、羰花青、水杨酸盐、邻氨基苯甲酸盐、呫吨染料、香豆素。示例性染料包括例如荧光素和若丹明染料。荧光素和若丹明染料包括但不限于6-羧基荧光素(FAM)、2'7'-二甲氧基-4'5'-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、四氯荧光素(TET)、6-羧基若丹明(R6G)、N,N,N；N'-四甲基-6-羧基若丹明(TAMRA)、6-羧基-X-若丹明(ROX)。合适的荧光探针还包括在α或β位具有氨基的萘胺染料。例如，萘氨基化合物包括1-二甲氨基萘-5-磺酸盐、1-苯胺基-8-萘磺酸盐和2-对甲苯基-6-萘磺酸盐、5-(2'-氨基乙基)氨基萘-1-磺酸(EDANS)。示例性香豆素包括例如3-苯基-7-异氰酸酯香豆素；吖啶，诸如9-异硫氰酸酯吖啶和吖啶橙；N-(对(2-苯并噁唑基)苯基)马来酰亚胺；菁，例如像吲哚二羰菁3(Cy3)、吲哚二羰菁5(Cy5)、吲哚二羰菁5.5(Cy5.5)、3-(-羧基戊基)-3'-乙基-5,5'-二甲基氧杂羰菁(CyA)；1H,5H,11H,15H-呫吨并[2,3,4-ij:5,6,7-i'j']二喹嗪-18-鎓、9-[2(或4)-[[[6-[2,5-二氧-l-吡咯烷基]氧基]-6-氧己基]氨基]磺酰基]-4(或2)-磺苯基]-2,3,6,7,12,13,16,17-八氢-内盐(TR或德克萨斯红)；或BODIPYTM染料。
减少分区聚结的方法包括在连续相或不连续相中使用氟化油、表面活性剂，使用限定的导管横截面面积，限制导管横截面面积的任何突然改变，使分区流体速度在系统的导管内维持在限定的范围内，将系统接地以消除显著的电势(包括静电的耗散)，限制可能由于浮力而发生的分区聚结。
表面活性剂在系统的注射器侧和处理侧均展示出实用性。在注射器侧，表面活性剂可在分散相包注入处理侧时稳定所述分散相包。这将防止分散相包在到达分隔器之前受到破坏。分散相在分隔之前破裂可能会导致样品滞留，从而引起交叉污染，和/或将导致在分隔器处进行分隔时更高变异被细分成分区大小。
在一个实施方案中，单个表面活性剂类型存在于注射流和处理流两者中。在第二实施方案中，单个表面活性剂仅存在于处理流中。在第三实施方案中，两种不同的表面活性剂类型在分隔器流和注射器流中使用，但表面活性剂呈相同浓度。在第四实施方案中，两种流之间的表面活性剂的相对浓度是不同的。在第五实施方案中，一种或多种表面活性剂类型在注射流中使用，并且一种或多种表面活性剂类型在处理流中使用。
在某些实施方案中，氟化油用作例如连续相和/或用于如本文所进一步描述的其他流体组分。氟化油可包括(3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基-己烷)、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁醚、乙基九氟异丁醚、乙基九氟丁醚、(戊烷,1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-4-(三氟甲基-))、异丙醇、(1,2-反式-二氯乙烯)、(丁烷,1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟-4-甲氧基-)、(1,1,1,2,2,4,5,5,5-九氟-4-(三氟甲基)-3-戊酮)、(呋喃,2,3,3,4,4-五氟四氢-5-甲氧基-2,5-双[1,2,2,2-四氟-1-(三氟甲基)乙基]-)、包含5个与18个之间的碳原子的全氟化合物、聚三氟氯乙烯、(2,2,2-三氟乙醇)、Novec8200TM、Novec 71DETM、Novec 7100TM、Novec 7200DLTM、Novec 7300DLTM、Novec 71IPATM、Novec 72FLTM、Novec 7500TM、Novec 71DATM、Novec 7100DLTM、Novec 7000TM、Novec 7200TM、Novec 7300TM、Novec 72DATM、Novec 72DETM、Novec 649TM、Novec 73DETM、Novec 7700TM、Novec 612TM、FC-40TM、FC-43TM、FC-70TM、FC-72TM、FC-770TM、FC-3283TM、FC-3284TM、PF-5056TM、PF-5058TM、Halocarbon 0.8TM、Halocarbon 1.8TM、Halocarbon 4.2TM、Halocarbon 6.3TM、Halocarbon 27TM、Halocarbon 56TM、Halocarbon 95TM、Halocarbon 200TM、Halocarbon400TM、Halocarbon 700TM、Halocarbon 1000NTM、Uniflor 4622RTM、Uniflor 8172TM、Uniflor8472CPTM、Uniflor 8512STM、Uniflor 8731TM、Uniflor 8917TM、Uniflor 8951TM、TRIFLUNOX3005TM、TRIFLUNOX 3007TM、TRIFLUNOX 3015TM、TRIFLUNOX 3032TM、TRIFLUNOX 3068TM、TRIFLUNOX 3150TM、TRIFLUNOX 3220TM或TRIFLUNOX 3460TM。
如本文所描述的组分可包括表面活性剂；例如，在某些实施方案中，表面活性剂在连续相中，但将了解，可在任何合适的点处和在任何合适的流体中将表面活性剂添加到系统。在某些实施方案中，表面活性剂为氟化表面活性剂。在某些实施方案中，含氟表面活性剂包括低聚乙二醇、TRIS或聚乙二醇部分。在某些实施方案中，含氟表面活性剂包括碳氟化合物和/或氯氟烃部分。在一些实施方案中，含氟表面活性剂具有通过醚、酰胺或脲键而连接的头部部分和尾部部分。在优选实施方案中，含氟表面活性剂具有通过脲、醚或酰胺键连接到碳氟化合物部分的聚乙二醇部分。氟化表面活性剂包括但不限于Picosurf-1、Ran FS-008、FC-4430、FC-4432、FC-4434。
在某些实施方案中，将氟化油与含氟表面活性剂一起使用。
在某些实施方案中，氟化油包括(3-乙氧基-1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,6-十二氟-2-三氟甲基-己烷)、(呋喃,2,3,3,4,4-五氟四氢-5-甲氧基-2,5-双[1,2,2,2-四氟-1-(三氟甲基)乙基]-)和/或包括5至18个碳原子的全氟化合物，并且含氟表面活性剂包括用脲、酰胺或醚键连接到碳氟化合物部分的聚乙烯部分。含氟表面活性剂在氟化油中的浓度可在0.01％w/v至5％w/v之间。在某些实施方案中，含氟表面活性剂的浓度范围为0.5％至2％w/v，诸如0.5％至1.5％。通常，在本文中，表面活性剂浓度表达为连续相中的表面活性剂的百分比，例如，表面活性剂在流入分隔器以产生分散相的分区时在连续相中的百分比。
分散相，例如，水相可包含包括在以下列表中但不限于以下列表的一种或多种缓冲组分：1,3-双[三(羟甲基)-甲基氨基]丙烷(Bis-Tris丙烷)、1,4-哌嗪二乙磺酸(PIPES)、2-(环己基氨基)乙磺酸(CHES)、2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES)、2-[(2-羟基-1,1-双[羟甲基]乙基)氨基]乙磺酸(TES)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMPD)、2-氨基乙磺酸(AES)、2,2-双(羟甲基)-2,2',2"-次氮基三乙醇(Bis-Tris)、3-([1,1-二甲基-2-羟乙基]氨基)-2-羟基丙磺酸(AMPSO)、3-(环己基氨基)-1-丙磺酸(CAPS)、3-(环己基氨基)-2-羟基-1-丙磺酸(CAPSO)、3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)、3-(N-吗啉基)-2-羟基丙磺酸(MOPSO)、3-(N-三(羟甲基)甲基氨基)-2-羟基丙磺酸(TAPSO)、3-(N,N-双[2-羟乙基]氨基)-2-羟基丙磺酸(DIPSO)、4-(2-羟乙基)-1-哌嗪丙磺酸(EPPS)、4-(2-羟乙基)哌嗪-1-乙磺酸(HEPES)、4-(环己基氨基)-1-丁磺酸(CABS)、4-(N-吗啉代)丁磺酸(MOBS)、乙酸、氨、硼酸、衣藻酸、碳酸盐-碳酸氢盐、碳酸、柠檬酸盐-右旋糖、柠檬酸盐-磷酸-右旋糖、柠檬酸、二甘氨酸、二甲胂酸、乙醇胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇-双(β-氨基乙基)醚)-N,N,N',N'-四乙酸(EGTA)、甲酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、羟乙酸、咪唑、乳酸、苹果酸、马来酸、N-(2-乙酰胺基)-2-氨基乙磺酸、N-(氨基甲酰基甲基)-2-氨基乙磺酸(ACES)、N-(2-乙酰氨基)-2-亚氨基二乙酸(ADA)、N-(2-羟乙基)哌嗪-N'-(4-丁磺酸)(HEPBS)、N-(2-羟乙基)-哌嗪-N’-(2-羟基丙磺酸)(HEPPSO)、N-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸(Tricine)、N-三(羟甲基)甲基-3-氨基丙磺酸(TAPS)、N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)、N,N-双(2-羟乙基)甘氨酸(Bicine)、磷酸、哌嗪-1,4-双(2-羟丙磺酸)(POPSO)、焦磷酸、琥珀酸、四硼酸、甘氨酸、乙酸三乙铵、碳酸氢三乙铵、磷酸三乙铵、三乙醇胺(TEA)、Tris-乙酸盐、Tris-乙酸盐-EDTA、Tris-硼酸盐、Tris-硼酸盐-EDTA、Tris-EDTA、Tris-甘氨酸、Tris-甲基甘氨酸、三(羟甲基)氨基甲烷(Tris)。
分散相，例如，水相可包含包括在以下列表中但不受以下列表限制的一种或多种蛋白酶抑制剂，以下列表可面向天冬氨酸、半胱氨酸、金属-、丝氨酸、苏氨酸和胰蛋白酶：α-2-巨球蛋白、抗痛素、抑肽酶、苯甲脒、苯丁抑制素、钙蛋白酶抑制剂I和II、胰凝乳蛋白酶抑制剂、E-64、乙二醇双((β-氨基乙基醚)-N,N,N',N'-四乙酸(EGTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、亮抑酶肽(N-乙酰基-L-亮氨酰-L-亮氨酰-L-精氨酸)、Pefabloc SC、胃酶抑素、苯甲基磺酰氟(PMSF)、甲苯磺酰基苯丙氨酰氯甲基酮(TLCK)、胰蛋白酶抑制剂。
分散相，例如，水相可包含包括在以下列表中但不受以下列表限制的一种或多种抗微生物剂：放线菌素D、氨苄青霉素、脱水四环素、阿泊拉霉素、连氮霉素、叠氮胸苷、阿奇霉素、杀稻瘟菌素、博莱霉素、羧苄青霉素、头孢唑啉、头孢噻肟、头孢西丁、头孢他啶、头孢曲松钠、头孢呋辛、西曲溴铵、氯霉素、环丙沙星、克林霉素、复方新诺明、库马霉素、放线菌酮、环丝氨酸、正红霉素、红霉素、二性霉素B、遗传霉素、庆大霉素、潮霉素、卡那霉素、春雷霉素、左氧氟沙星、利奈唑胺、霉酚酸、萘夫西林、萘啶酸、新霉素、新生霉素、制霉菌素、苯唑西林、噁喹酸、青霉素、吡哌酸、多粘菌素B、嘌呤霉素、利福平、叠氮化钠、奇放线菌素、链霉素、四环素、硫柳汞、硫链丝菌素、羟基噻吩青霉素、妥布霉素、三氯生、万古霉素、博莱霉素。
分散相，例如，水相可包含包括在以下列表中但不受以下列表限制的一种或多种拥挤剂：1,2-丙二醇、羧甲基纤维素、乙二醇、甘油、PEG 200、PEG300、PEG 400、PEG 600、PEG1000、PEG 1300、PEG 1600、PEG 1450、PEG 1500、PEG 2000、PEG 3000、PEG 2050、PEG 3350、PEG 4000、PEG 4600、PEG 6000、PEG 8000、PEG 10000、PEG 12000、PEG 20000、PEG 35000、PEG 40000、PEG 108000、PEG 218000、PEG 510000、PEG 90M、聚蔗糖、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇。
分散相，例如，水相可包含包括在以下列表中但不受以下列表限制的一种或多种去垢剂：1-辛磺酸、1-油酰-外消旋-甘油、2-环己基乙基β-D-麦芽糖苷、3-(1-吡啶基)-1-丙磺酸盐、3-(4-叔丁基-1-吡啶基)-1-丙磺酸盐、3-(苄基二甲基氨基)丙磺酸盐、3-(癸基二甲基氨基)-丙磺酸盐内盐两性离子去垢剂、3-(N,N-二甲基豆蔻基氨基)丙磺酸盐、3-(N,N-二甲基十八基氨基)丙磺酸盐、3-(N,N-二甲基辛基氨基)丙磺酸盐内盐、3-(N,N-二甲基棕榈基氨基)丙磺酸盐、3-[N,N-二甲基(3-棕榈酰氨基丙基)铵基]-丙磺酸盐、4-十二烷基苯磺酸、4-壬基苯基-聚乙二醇、5-环己基戊基β-D-麦芽糖苷、6-环己基己基β-D-麦芽糖苷、烷基三甲基溴化铵、盐酸安普罗铵、APO-10、APO-12、ASB-14、ASB-16、ASB-C80、苯扎氯铵、苄索氯铵、苄索氢氧化铵、苄基二甲基十二烷基氯化铵、苄基二甲基十六烷基氯化铵、苄基十二烷基二甲基溴化铵、胆汁盐、
Figure BDA0002811494930000191
35去垢剂、
Figure BDA0002811494930000192
58、
Figure BDA0002811494930000193
L23、
Figure BDA0002811494930000194
L4、
Figure BDA0002811494930000195
O10、
Figure BDA0002811494930000196
020、C12E8、C7BzO、辛酰硫代甜菜碱、氯化十六烷基吡啶、CHAPS、CHAPSO、鹅脱氧胆酸、胆酸、氢化蓖麻油
Figure BDA0002811494930000197
DDMAB、十甘醇单-十二烷基醚、癸基β-D-吡喃葡萄糖苷、癸基β-D-麦芽吡喃糖苷、癸基-β-D-1-硫代麦芽吡喃糖苷、癸基-β-D-麦芽糖苷、癸基胆酸、DGEA、双环己基磺基琥珀酸酯、二甘醇、二甘醇十八烷基醚、毛地黄皂苷、毛地黄毒苷配基、磷酸二鲸蜡酯、磺基琥珀酸二己酯钠、二甲基硫代癸基溴化铵、二甲基乙基氨基丙磺酸盐、多库酯钠、十二烷基乙基二甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、ELUGENTTM去垢剂、
Figure BDA0002811494930000201
BB去垢剂、乙磺酸、乙二醇单十二烷基醚、乙二醇单十六烷基醚、乙二醇单己基醚、乙烷基十六烷基二甲基溴化铵、FC-4430、FC-4432、FC-4434、
Figure BDA0002811494930000202
C-100、
Figure BDA0002811494930000203
X-080、
Figure BDA0002811494930000204
X-100、吉拉尔特试剂T、Glucopone 600CS、甘氨胆酸、
Figure BDA0002811494930000205
十六烷基(2-羟乙基)二甲基二氢磷酸铵、十六烷基溴化吡啶、十六烷基吡啶盐酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基铵基对甲苯磺酸盐、六乙二醇单十二烷基醚、六乙二醇单十六醚、六乙二醇单十四醚、己基β-D-吡喃葡萄糖苷、
Figure BDA0002811494930000206
CA-630、
Figure BDA0002811494930000207
CA-720、Imbentin AGS/35、异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷、
Figure BDA0002811494930000208
EL、L-α-溶血卵磷脂、3,5-二碘水杨酸锂、十二烷基硫酸锂、Lugol、
Figure BDA0002811494930000209
OP 2000、LuviquatTM FC 370、LuviquatTM FC550、LuviquatTM HOLD、LuviquatTM Mono LS、甲氧基聚乙二醇350、甲基6-O-(N-庚基氨基甲酰)-α-D-吡喃葡萄糖苷、甲基苄索氯铵、米替福新、肉豆蔻基三甲基溴化铵、N-癸酰-N-甲基葡糖胺、N-癸酰蔗糖、N-癸基-β-D-麦芽糊精吡喃糖苷、N-十二烷酰蔗糖、N-十二烷基β-D-吡喃葡萄糖苷、N-十二烷基β-D-麦芽糖苷、N-十二烷基-N,N-二甲基-3-铵基-1-丙磺酸盐、N-十二烷基-β-D-吡喃葡萄糖苷、N-十二烷基-β-D-麦芽糖苷、N-庚基β-D-吡喃葡萄糖苷、N-庚基β-D-硫代吡喃葡萄糖苷、N-十六烷基β-D-麦芽糖苷、N-月桂酰-L-丙氨酸、N-月桂酰肌氨酸、N-壬酰-N-甲葡糖胺、N-壬基-β-D-吡喃葡萄糖苷、N-辛酰-N-甲葡糖胺≥97％、N-辛酰蔗糖、N-辛基β-D-麦芽糖苷、N-辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷、N-辛基-β-D-硫代吡喃葡萄糖苷、N,N-双[3-(D-葡萄糖酰胺)丙基]脱氧胆固醇酰胺、N,N-二甲基癸胺N-氧化物、N,N-二甲基十二烷胺N-氧化物、NDSB 211、NDSB-195、NDSB-201、NDSB-256、
Figure BDA00028114949300002010
4、九甘醇单十二烷基醚、NonidetTM P 40、壬基β-D-吡喃葡萄糖苷、壬基β-D-麦芽糖苷、壬基-β-D-1-硫代麦芽糖苷、壬基苯基-聚乙二醇乙酸盐、O-(癸基磷酰基)胆碱、八乙二醇单癸醚、八乙二醇单十二烷基醚、八乙二醇单十六醚、八乙二醇单十八醚、辛基β-D-l-硫代吡喃葡萄糖苷、辛基P-D-吡喃葡萄糖苷、辛基-α/β-葡萄糖苷、辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷、戊乙二醇单癸醚、戊乙二醇单十二烷基醚、戊乙二醇单己基醚、五乙烯六胺乙二醇辛酯醚、
Figure BDA00028114949300002011
F-127、
Figure BDA00028114949300002012
F-68、泊洛沙姆188、泊洛沙姆407、聚(顺丁烯二酸酐-alt-1-癸烯)、3-(二甲氨基)-1-丙胺、聚(顺丁烯二酸酐-alt-1-十四烯)、3-(二甲氨基)-1-丙胺、聚氧乙烯(10)十三烷基醚、聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯(40)硬脂酸盐、聚山梨酯20、聚山梨酯60、聚山梨酯80、皂苷、SB 3-10、SB 3-14、1-丁磺酸钠、1-癸磺酸钠、1-庚磺酸钠、1-己磺酸钠、1-壬磺酸钠、1-辛磺酸钠、1-戊磺酸钠、1-丙磺酸钠、2-乙基己基硫酸钠、2,3-二巯基丙磺酸钠、鹅脱氧胆酸钠、脱氧胆酸钠、胆固醇硫酸酯钠、脱氧胆酸钠、十二烷基硫酸钠、甘氨鹅脱氧胆酸钠、甘氨胆酸钠、甘氨脱氧胆酸钠、己磺酸钠、辛酸钠、辛基硫酸钠、戊磺酸钠、牛磺鹅脱氧胆酸钠、牛磺胆酸钠、牛磺脱氧胆酸钠、牛磺猪脱氧胆酸钠、牛磺石胆酸钠、牛磺熊脱氧胆酸钠、SODOSILTM RM 003、SODOSILTM RM 01、
Figure BDA00028114949300002013
20、
Figure BDA00028114949300002014
60、
Figure BDA00028114949300002015
65、
Figure BDA00028114949300002016
80、
Figure BDA00028114949300002017
85、蔗糖癸酸酯、蔗糖单月桂酸酯、表面活性肽、
Figure BDA00028114949300002018
F 108、
Figure BDA00028114949300002019
PE P105、
Figure BDA00028114949300002020
PE/P84、牛磺胆酸、牛磺石胆酸3-硫酸盐、TeepolTM 610 S、TERGITOLTM MINFOAM、TERGITOLTM TMN 10、TERGITOLTM TMN 6、TERGITOLTM 15-S-5型、TERGITOLTM 15-S-7型、TERGITOLTM 15-S-9型、TERGITOLTM NP-10型、TERGITOLTM NP-9型、十四基-P-D-麦芽糖苷、四甘醇单十二烷基醚、四甘醇单十八醚、四甘醇单辛醚、四甘醇、四庚基溴化铵、四(癸基)溴化铵、四甲基氢氧化铵、
Figure BDA00028114949300002021
三-C8-10-烷基甲基氯化铵、十三烷基P-D-麦芽糖苷、三十二烷基甲基氯化铵、三乙二醇单癸、三甘醇单甲醚、TritonTM N-57、TritonTM N-60、TritonTMQS-15、TritonTM X-100、TritonTM X-102、TritonTM X-114、TritonTM X-114、TritonTM X-165、TritonTM X-305、TritonTM X-405、TritonTM X-45、土耳其红油、
Figure BDA0002811494930000211
20、
Figure BDA0002811494930000212
40、
Figure BDA0002811494930000213
60、
Figure BDA0002811494930000214
65、
Figure BDA0002811494930000215
80、
Figure BDA0002811494930000216
85、泰洛沙泊、十一基P-D-麦芽糖苷、熊脱氧胆酸、
Figure BDA0002811494930000217
3-08、
Figure BDA0002811494930000218
3-10、
Figure BDA0002811494930000219
3-12、
Figure BDA00028114949300002110
3-14、
Figure BDA00028114949300002111
3-16。
分散相，例如，水相可包括有包括在以下列表中但不受以下列表限制的一种或多种核苷酸或所述核苷酸的衍生物：5-氟乳清酸(5-FOA)、腺苷、腺苷二磷酸、腺苷单磷酸、腺苷三磷酸、胞苷、胞苷二磷酸、胞苷单磷酸、胞苷三磷酸、胞嘧啶、脱氧腺苷、脱氧腺苷二磷酸、脱氧腺苷单磷酸、脱氧腺苷三磷酸、脱氧胞苷、脱氧胞苷二磷酸、脱氧胞苷单磷酸、脱氧胞苷三磷酸、脱氧鸟苷、脱氧鸟苷二磷酸、脱氧鸟苷单磷酸、脱氧鸟苷三磷酸、鸟嘌呤、鸟苷、鸟苷二磷酸、鸟苷单磷酸、鸟苷三磷酸、次黄嘌呤、肌醇、胸苷、胸苷二磷酸、胸苷单磷酸、胸苷三磷酸、胸腺嘧啶、尿嘧啶、尿苷、尿苷二磷酸、尿苷单磷酸、尿苷三磷酸。
分散相，例如水相可包含水和/或一种或多种氨基酸、氨基酸衍生物、肽、多肽、蛋白质/酶、辅因子、维生素、盐、去垢剂和/或缓冲液。
一些优选分散相，例如，水相制剂不包括离子型去垢剂。优选分散相流体包括浓度低于5％(小于0.5％是优选的，0.1％是甚至更优选的)的非离子型去垢剂。甘油浓度<20％，小于10％是优选的，<5％是甚至更优选的。总的盐浓度低于3M，<1M是优选的。总的缓冲液浓度高于5mM，高于10mM是优选的。用于PCR的示例性水性制剂可能看起来像但不限于20mMTris-HCl、2.5mM MgC12、50mM KC1、0.06％
Figure BDA00028114949300002112
CA-630(NP-40)、0.05％
Figure BDA00028114949300002113
20、25mM NH4C1、200uM每种dNTP(dATP、dTTP/dUTP、dCTP、dGTP)、(pH 8.9，在25℃下)。此反应将包括本文的列表中列出的合适的聚合酶。
分散相，例如水相制剂包括如本领域技术人员已知的任何合适的报道试剂。参见例如以上“染料”。
分区将在流率机制中表现出稳定性，其中行进通过系统导管的剪切力不大于稳定分区表面的界面张力。可接受剪切力可在1mm/sec与75mm/sec之间的分区速度(其中优选分区速度在4mm/sec与53mm/sec之间)下发生。
含氟聚合物。在某些实施方案中，本文所描述的部件的一个或多个表面，或在一些情况下，整个部件(例如，分隔器等)可包括含氟聚合物。在这些实施方案中，可使用任何合适的含氟聚合物。示例性含氟聚合物包括聚四氟乙烯(polytetrafluoromethylene)(PTFE)、氯三氟乙烯(CTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、ECTFE(聚乙烯氯三氟乙烯)、FFPM/FFKM(全氟化弹性体[全氟弹性体])、FPM/FKM(氟碳化合物[氟三氟乙烯偏二氟乙烯])、FEPM(含氟弹性体[四氟乙烯-丙烯])、PFPE(全氟聚醚)、PFFS(全氟磺酸)或其任意组合。
因此，如本文所描述的系统和方法可提供对样品中生物材料的准确定量或检测。在一些情况下，系统和方法使得污染减少。在某些其他实施方案中，可通过来自除了正在分析的样品之外的样品的不包括生物材料(例如，DNA或RNA)的液滴和/或包括生物材料(例如，DNA或RNA)的液滴中的扩增频率来测量污染减少量。例如，在由包括清洗流体或分离流体的分散相生成的液滴中测量污染减少量。在一些情况下，扩增频率为至多或约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％或75％。在一些情况下，扩增频率的范围为约5％至约75％、约10％至约70％、约15％至约65％、约20％至约60％或约25％至约50％。可通过假扩增率来测量污染减少量。在一些情况下，假扩增率为至少或约1:300、1:400、1:500、1:600、1:700、1:800、1:900、1:1000、1:1250、1:1500、1:2000、1:2500、1:3000、1:4000、1:5000、1:6000、1:7000、1:8000、1:9000、1:10000、1:12000、1:15000、1:20000、1:25000、1:30000、1:40000、1:50000、1:60000、1:70000、1:80000、1:90000、1:100000、1:125000、1:150000、1:200000、1:300000、1:400000、1:500000、1:600000、1:700000、1:800000、1:900000、1:1000000。在一些情况下，假扩增率为至多1:300、1:400、1:500、1:600、1:700、1:800、1:900、1:1000、1:1250、1:1500、1:2000、1:2500、1:3000、1:4000、1:5000、1:6000、1:7000、1:8000、1:9000、1:10000、1:12000、1:15000、1:20000、1:25000、1:30000、1:40000、1:50000、1:60000、1:70000、1:80000、1:90000、1:100000、1:125000、1:150000、1:200000、1:300000、1:400000、1:500000、1:600000、1:700000、1:800000、1:900000、1:1000000。
连续流乳液反应诸如核酸或蛋白质的定量和检测是有用的生物技术。用于样品定量的传统方法(例如，定量聚合酶链反应)需要多次扩增以达到阈值荧光强度，使得可检测样品中的靶核酸。数字反应测定(例如，数字PCR)不依赖于扩增和/或反应循环的数量来确定初始样品量，从而消除了对用不确定的指数数据来定量靶核酸的依赖并且提供了绝对定量。其他连续流乳液反应允许按需分析，并且需要较少的材料。
通常，数字测定需要将样品分成分区。在本文所论述的连续流乳液反应中，这些分区是液滴。在连续流乳液反应系统中，将要测定的样品可在乳液的分散相中。这些样品可连续地(即，一个接一个地)注入乳液的连续相中，并且流动通过分隔、反应和检测样品中的反应结果所必需的步骤。这种系统可导致样品之间的交叉污染。例如，连续相中的分散相的单独体积可能趋于聚结。当分隔液滴聚结成更大液滴时，数字测定的有效性会受到折损。作为另一实例，流动的分隔液滴的轴向分散可致使由第一样品形成的液滴变得与由第二样品形成的液滴散布在一起。此类散布可致使两个样品的数字测定结果无效。当在包含乳液的通道或管中单独样品注射在时间或空间上未充分分离时，可发生轴向分散。当乳液流中存在死区，从而使由第一样品形成的液滴在系统中的停留时间足够长以使得它们变得与由第二样品形成的液滴散布在一起时，也可发生轴向分散。作为另一实例，如果乳液中的对应于第一样品和第二样品的分散相的体积在分隔之前彼此接触，则它们可聚结。最终，当分散相体积的全部或部分与包含乳液的通道或管的表面强烈地相互作用，从而导致长久停留时间以及一个或多个后续样品对分散相体积的全部或部分的可能并入时，也可导致交叉污染，从而折损对一个或多个后续样品的测定的有效性。
本文提供了用于在乳液的分散相体积的连续流中进行反应的系统和方法，其中交叉污染得以最小化。在一些情况下，由于单独分散相体积的全部或部分与一个或多个其他分散相体积的合并而发生交叉污染。此类交叉污染可导致无效的测定结果、所不期望的反应结果或产物、或乳液中元素(例如，单细胞)的不完全分离或分隔。在一些情况下，感兴趣的反应是对包括单独分散相体积的生物化合物进行定量的测定，所述单独分散相体积表示检测和/或定量样品中的一种或多种期望化合物所需的分离生物样品和/或试剂。在一些情况下，测定是数字测定。在一些情况下，数字测定是用于定量样品中的一种或多种核酸的数字PCR测定。如本文所提供的其他系统和方法可准确地检测单独液滴。对单独液滴的准确检测可通过减少系统中的交叉污染而发生。交叉污染的减少可通过以下方式而发生：防止系统表面被分散相体积润湿，防止液滴粘在系统表面上或由于系统流中的死区而减慢，对已经暴露于生物或化学样品的表面进行除污，使单独液滴与流体分离，使流体中初始地由不同反应混合物、样品或测定混合物产生的液滴群组分离，或检测连续流中的单独液滴。本文进一步描述了允许使用空间和时间技术进行反应复用的系统和方法，其中复用是指对反应混合物、样品或测定混合物的同一体积进行多个反应或测定。本文所描述的系统和方法可不需要栓来实现单独液滴的期望反应结果、准确测定或准确检测。本文所描述的系统和方法可允许在乳液的连续流动的分散相体积中进行反应，而不要求那些体积具有与包含乳液的管或通道基本上相同的横截面。
本文描述了用于连续流乳液反应的系统和方法。在一些情况下，系统包括采样装置、注射器、反应器和检测器。在一些情况下，采样装置吸入要测定的反应混合物或样品。在一些情况下，要测定的反应混合物或样品在分散相中。在一些情况下，将包括要测定的反应混合物或样品的分散相称为第一分散相。可通过包括对第一分散相具有低亲和力或表面能并且对乳液的连续相具有更高亲和力或表面能的材料的管或通道吸入样品。第一分散相可包括水、PCR预混合物(缓冲液、盐、dNTP)、引物、探针和核酸分子(例如，DNA或RNA)的水相溶液。在一些情况下，第一分散相包括反应物、标记物和蛋白质的溶液。在一些情况下，第一分散相包括化学物质或用于化学合成的化学物质的纳米颗粒。
本文描述了用于连续流乳液反应的方法和系统，其中可对包括至少一种核酸的样品执行连续流乳液反应。在一些情况下，样品包括多种核酸。示例性核酸包括但不限于基因或基因片段的编码或非编码区、基因间DNA、外显子、内含子、信使RNA(mRNA)、转移RNA、核糖体RNA、短干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、微小RNA(miRNA)、核仁小RNA、核酶、互补DNA(cDNA)、以合成方式或通过扩增产生的DNA分子、基因组DNA、重组多核苷酸、分支多核苷酸、质粒、载体、任何序列的分离DNA、或任何序列的分离RNA。在一些情况下，样品包括DNA。在一些情况下，样品包括RNA。
如本文所描述的样品还可包括用于执行反应的一种或多种试剂。在一些情况下，反应是核酸扩增反应。例如，核酸扩增反应是聚合酶链反应(PCR)。非限制性扩增反应包括但不限于PCR、定量聚合酶链反应(qPCR)、自主序列复制、转录扩增系统、Q-β复制酶或滚环复制。在一些情况下，PCR包括液滴中的数字PCR。用于核酸扩增反应的示例性试剂包括但不限于酶(例如，聚合酶、转录酶)、缓冲液、dNTP、引物或探针。在一些情况下，样品包括嵌入染料、探针或分子信标。
在一些情况下，第一分散相包括油。在一些情况下，第一分散相是水包油乳液中的分散相。在一些情况下，分散相与连续相的连续或半连续流组合以形成流动的乳液。“乳液”可称为分散相在连续相中的两相混合物。在一些情况下，连续相是疏水的。在一些情况下，连续相包括疏水油。在一些情况下，疏水油是氟化油。在一些情况下，连续相是亲水的。在一些情况下，注射器或者一个或多个通道的表面是氟化的。在一些情况下，注射器或者一个或多个通道的表面是亲水的。
II.引入系统
本文所提供的系统和方法可包括引入系统和处理系统，其中引入系统和处理系统被配置成使得它们不连续地流体连接，但由引入系统从合适的一个分散相容器(例如，样品容器)或一系列分散相容器(例如，样品容器)吸取的分散相(例如，样品)可从引入系统移动到处理系统。这可以任何合适的方式实现。在某些实施方案中，注射器充当引入系统(在本文也称为采样器、自动采样器或类似用语)与处理系统之间的接口，其中注射器可在与引入系统流体连通的配置和与处理系统流体连通的配置之间循环。注射器可被配置成具有另外的配置，例如，允许清洁引入系统和注射器的一个或多个部分的配置。在某些实施方案中，注射器包括共用导管(在本文也称为注射室或注射回路)，其中共用导管可与引入系统流体连通或与处理系统流体连通，但无法与引入系统和处理系统两者同时流体连通。因此，可在分散相的注射之间(例如，在样品之间)处理引入系统和/或注射器，以便在分散相(例如，样品)的多轮引入之间减少或消除分散相(例如，样品)的痕量和/或使其无反应性。将了解，当“引入系统”被配置成流体连接到注射器时，所述系统可包括注射器，如从以下描述中的上下文中将清楚的。
因此，如本文所描述的用于连续流乳液反应的系统和方法包括采样装置或采样器(在本文也称为引入系统)。在一些情况下，采样装置用于将一个或多个样品引进系统中，如本文所描述。
本文描述了用于连续流乳液反应的系统和方法，其包括使用采样装置，其中采样装置包括分段容器(staging container)(例如，样品容器或多个样品容器)。分段容器可以是微孔板、PCR管条带或单个PCR管。在一些情况下，微孔板具有至少或约24个孔、48个孔、96个孔或384个孔。在一些情况下，微孔板具有至少或约12个孔、24个孔、36个孔、48个孔、60个孔、72个孔、96个孔、108个孔、120个孔、240个孔、384个孔、768个孔、1536个孔或超过1536个孔。在一些情况下，流体注射器通过将流体注射器的引入部分物理地移动到分段容器的包含特定样品的几何位置来从分段容器中选择特定样品。在一些情况下，流体注射器通过改变多端口阀的状态来从多级容器中选择特定样品，所述多端口阀与分段容器的至少两个几何区流体连通，所述至少两个几何区在每个几何区内包含不同样品。
在一些情况下，分段容器的每个孔包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL，60000nL或超过60000nL。在一些情况下，分段容器的每个孔包括至少10uL、20uL、50uL、100uL、200uL或超过200uL。
清洁例程。引入系统可包括引入管线(在本文也称为引入通道、引入导管、吸入导管或类似用语)，所述引入管线用于将样品从样品容器移动到注射器以及注射器的暴露于样品的部分(例如，共用导管)。引入管线可在样品之间经受清洁循环。
引入系统上的清洁循环的目的在于：1)从系统的引入部分清洗掉任何污染物，诸如可检测的(在扩增前后)材料；2)使未从系统清洗掉的任何材料无法被检测到；和/或3)在样品中的每一个之间注射隔离流体，使得来自一个样品的分区不与来自另一样品的分区搀和。实际上，这可包括多种顺序。这些顺序可包括清洗、变性和/或间隔中的一者或多者。可能的顺序包括：仅清洗；变性和清洗；清洗和间隔；变性、清洗和间隔。
在某些实施方案中，将经由引入管线从容器输送到注射器(当系统被配置来允许注射器与引入系统之间的流体连接时，通常被认为是引入管线的一部分)中的注射室(共用导管)的第一流体(诸如分散相，例如样品)的等分试样从注射器注入处理侧。在此步骤中，将第一流体的一定部分(例如，第一流体的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.5％)从引入管线移动到处理侧。在某些实施方案中，使至少第二流体(诸如清洗流体、变性流体、隔离流体或如本文所描述的任何其他合适的流体)移动通过引入管线的部分或全部。在此步骤之后，得以移除引入管线中的任何剩余第一流体的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.5％。在某些实施方案中，使第三流体(诸如清洗流体、变性流体、隔离流体或如本文所描述的任何其他合适的流体)移动通过引入管线的部分或全部。在此步骤之后，得以移除引入管线中的任何剩余第一流体的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.5％。可执行任何合适次数的此类步骤，其中在每个步骤之后，得以移除引入管线中的任何剩余第一流体的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％或99.5％。
清洗可通过喷出或喷出和优先化学相容性的混合来进行。在某些实施方案中，在引入点处产生吸力以将材料吸入引入管线中。引入管线可以是任何合适的引入管线，例如管或针。引入管线(例如，管)可由含氟聚合物(例如，PTFE、CTFE)、聚合物(例如，尼龙、聚乙烯等)、金属(例如，不锈钢、铝等)或任何其他合适的材料制成。在某些实施方案中，引入管线的与样品接触的表面对一种或多种清洗流体、变性流体和/或隔离流体(或其他流体，例如如下所描述的死体积流体)比对样品(例如，水相中的样品)具有更大亲和力。
在采样进程中，引入管线可能会留下污染材料，包括来自样品的可检测到的或可扩增的材料(例如，DNA、RNA、cDNA、蛋白质等)，或者可以更改或潜在地更改处理操作、从而实质地影响来自过程的结果(例如，来自一个或多个其他样品的结果)的方式影响处理侧上的一个或多个操作的任何其他材料。此材料可悬浮或溶解在水相中(例如，作为样品的部分或来自样品的水性残留物)，和/或可物理地或化学地结合到管的表面。如果此材料并入到系统的处理部分中的后续样品注射中，则可能会提供假的或有偏的结果。对于基于PCR的反应，可扩增材料的即使单个分子也可被检测到，因此重要的是在样品之间移除所有或基本上所有此类材料或使剩余的任何材料完全变性。变性是指材料不能或基本上不可能参与处理侧上的过程，例如反应；就PCR而言，这包括不能或基本上不可能被扩增或检测到或被扩增并检测到。
清洗目的是迫使不包含污染材料的材料(诸如可检测到的或潜在地可检测到的材料)通过引入系统，从而将任何污染物(诸如可检测到的或潜在地可检测到的材料)从引入系统中排出，使得不将任何污染物注入系统的处理部分。在一个基本要素中，清洗流体包括水。然而，清洗流体还可包括其他材料，例如氟化油或全氟化油、硅酮油、有机油、矿物油、酸/碱、去垢剂、其组合或任何其他合适的材料。
为了提高清洗的效率，清洗流体可包括以下流体，所述流体对引入管线的表面的构造材料比对水、水溶性化合物或可检测到的/潜在地可检测到的材料具有更高亲和力。在这些情况下，对清洗流体的更高亲和力作用来将任何样品流体或残余污染材料(例如，可检测到的/潜在地可检测到的材料)从引入管线中排出，使得不将任何样品流体或残余污染材料并入到后续样品中。在某些实施方案中，引入管线的表面包括含氟聚合物，并且清洗流体包括氟化油。如果引入管线的表面由疏水材料构成，则清洗流体也可包括疏水材料。另选地，当样品包括疏水材料时，清洗流体可包括亲水材料并且引入管线可包括亲水材料。清洗步骤可包括使多于一种清洗流体(诸如至少两种、三种或四种清洗流体)流动通过引入管线。
变性的目的是化学地或物理地更改任何污染材料诸如可检测到的或潜在地可检测到的(例如，在扩增反应后可检测到的)材料，使得任何污染材料不再是污染性的，例如，不再是可检测到的或潜在地可检测到的。通过在样品引入步骤之后利用变性流体，残余污染材料(例如，可检测到的或潜在地可检测到的材料)可不交叉污染未来的样品。取决于样品的性质，变性剂可包括任何合适的剂或剂的组合，例如，酸/碱、过氧化物、漂白剂、DNA修饰酶、插入剂等。在样品包括核酸(例如，将通过PCR扩增的核酸)的某些实施方案中，变性流体可以是可防止核酸分子扩增的任何流体。在一些情况下，除污流体包括水性溶液，所述水性溶液包括例如叠氮化物、次氯酸盐(例如，次氯酸钠)、无机酸诸如磷酸、强碱性溶液(例如，氢氧化钠)、过氧化物、RNA酶或DNA酶或其组合。在一些情况下，变性流体包括至少或约0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、4.0％、6.0％、8.0％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、24％、28％、32％、34％、36％、40％、44％、50％、60％、70％、80％、90％或超过90％的叠氮化物、次氯酸盐(例如，次氯酸钠)、无机酸诸如磷酸、强碱性溶液(例如，氢氧化钠)、过氧化物、RNA酶或DNA酶或其组合。
因此，就核酸而言，如本文所描述的用于在采样装置中使用的变性(除污)流体可包括改变核酸的化学和/或物理组成以使其可不再经历反应的至少一种化学组分。在一些情况下，反应是聚合酶链反应(PCR)。在一些情况下，流体注射器和/或注射装置的润湿表面暴露于至少一种化学组分。在一些情况下，减少或消除了来自先前注射的核酸分子的任何交叉污染。在一些情况下，变性(除污)流体包括水。在一些情况下，除污流体包括来自由次氯酸钠、磷酸、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶组成的组的至少一种化学组分。在一些情况下，至少一种化学组分的浓度为至少或约0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、4.0％、6.0％、8.0％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、24％、28％、32％、34％、36％、40％、44％、50％、60％、70％、80％、90％或超过90％。
间隔流体(在本文也称为隔离流体、分离流体和类似术语)的目的是在样品之间提供间断，使得来自流动通系统的一个样品的分区不与来自第二样品的分区散布在一起。在某些实施方案中，间隔流体包括水，并且不包括可检测到的或潜在地可检测到的材料。在某些实施方案中，间隔流体可包括或可不包括使在疏水连续相中流动的包括水的分区稳定的表面活性剂；合适的表面活性剂可例如如本文所描述。在某些实施方案中，间隔流体包括油，诸如硅酮油、有机油、矿物油或其组合，例如矿物油。在某些实施方案中，间隔流体包括与样品和连续相基本上不可混溶的材料；在某些实施方案中，间隔流体包括对引入系统或处理系统中的一个或多个导管的表面比对样品中的一个或多个具有更大亲和力的材料。间隔流体体积的物理大小防止来自在第一时间注入系统的处理部分的第一样品的分区与来自在第一时间之后的第二时间注射的第二样品的分区散布在一起；即使预计分区将发生一些轴向分散，但分散的尺度也将不如所注射间隔流体的体积的线性大小那么大，因此分区将不会散布。另外，由于间隔栓格外地大，使得它们占据处理侧上的流动导管的整个或基本上整个横截面直径，因此分区经过的可能性有限。虽然简单地使用水性间隔流体可起作用，但是如果分隔截留在流比总体流移动缓慢的区域(例如，死区、涡流等)中，则可能会出现问题。另外，在分区的竖直位置发生改变的流区域中，由于浮力而随大小变化的分区速度的相对差可导致轴向分散更严重。由于这些原因，使用包括与水不可混溶的材料的间隔流体是有利的。如果所述材料对构成流动导管的材料具有更高亲和力，则所述材料可排出缓慢移动区中的分区并迫使其移动通过系统。类似地，如果材料具有高粘度，则所述材料将趋于表现出低变形率，从而充当可将材料从导管壁排出并防止分区经过的强物理锋面。
添加样品材料的次序对于防止此系统中的交叉污染可以是重要的。系统的引入部段和处理部段可由注射器分离。注射器是系统的元件，其允许独立的引入及然后对来自所述引入的固定样品的处理。在本文所提供的某些系统和方法中，使用“共用导管”途径(在别处有描述)—这允许通过将管道的对齐部段(“共用导管”)从引入部段物理地移动成与处理部段对齐来使系统的引入部段和处理部段分离。在某些实施方案中，共用导管的表面包括对将要在系统的处理侧中产生的乳液的连续相具有更高亲和力的材料。因此，当将所述连续相添加到共用导管时，所述连续相将优先将任何分散相从系统中排出。这对于清洁系统以防止交叉污染可以是重要的。在某些实施方案中，共用导管表面包括疏水材料，连续相包括疏水组分，并且乳液的分散相包括亲水组分。
仅清洗：样品被吸入系统的引入部段并且至少部分地填充注射器的共用导管。注射器将共用导管移动成与系统的处理部段流体连通，并且样品离开共用导管流向例如分隔器。当注射器的与样品接触的元件与系统的引入部段重新对准时，清洗流体的等分试样被吸入系统中。等分试样足够大，以便将可能包含污染材料(诸如可检测到的或潜在地可检测到的材料)的任何残余样品流体从共用导管和引入系统完全排出。可从两种或更多种不同清洗流体中采样出两个或更多个等分试样。在某些实施方案中，清洗流体包括与要采样的材料相比对导管表面具有更大亲和力的材料，以便将任何残余样品材料从共用导管和引入系统中排出。在某些实施方案中，可将包括水的第一清洗流体添加到系统，以将残余样品排出到注射器废物区。接着可对包括与水相比对导管表面具有更高亲和力的疏水材料的第二清洗流体进行采样，从而排出任何残余水并且使系统准备好用于新的样品。在某些实施方案中，第二清洗流体包括油，诸如氟化油。
变性和清洗：这与仅清洗相同，只是增加了另外的一个或一系列步骤，其中先于一种或多种清洗流体将变性流体吸入系统中。例如，可将样品吸入注射器的共用导管中，接着将共用导管定位成与处理系统流体连通，并且通过至少一种连续相将样品排出。接着将共用导管定位成与引入系统流体连通，并且使包括漂白剂的水性溶液流动通过共用导管，以便使引入系统中的核酸不能扩增，之后用氟化油将包括漂白剂的水性溶液从共用导管和引入系统排出。
清洗和间隔：这与仅清洗相同，只是在样品注射的序列之间，将间隔流体注入处理系统。例如从填充有清洗流体的注射器开始，典型的序列可以是：样品引入到注射器中，注入处理系统，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区，间隔流体引入到注射器中，注入处理系统，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区。
变性、清洗和间隔：这与“清洗和间隔”相同，只是在序列的至少一部分中先于清洗流体注射变性流体。例如从填充有清洗流体的注射器开始，这种序列可以是：样品引入到注射器中，注入处理系统，变性流体引入到注射器中，排出到废物区，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区，间隔流体引入到注射器中，注入处理系统，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区。另选序列可以是例如：样品引入到注射器中，注入处理系统，变性流体引入到注射器中，排出到废物区，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区，间隔流体引入到注射器中，注入处理系统，变性流体进入注射器中，排出到废物区，清洗流体引入到注射器中，排出到废物区。
如果引入管线的入口区域包括过滤元件以排出或部分地排出高于某一大小(通常高于微流体系统的最小元件的关键尺寸的某一分数)的颗粒物质，则可将“反吹”步骤添加到采样序列中的任一个步骤。在这种步骤中，可使流体流反向以便例如将颗粒材料从引入通道的入口区域的表面逐出。此反吹步骤可添加在引入变性流体或清洗流体之后，但也可添加到过程中的任何步骤。所排出流体可被排出到废物接收器中。优选地，所排出流体将是低价值的。
在某些实施方案中，使用采样喷嘴注射变性流体、清洗流体和间隔流体，并且将其传递到系统的处理部段(就间隔流体而言)或废物区(就清洗流体和变性流体而言)。在某些实施方案中，从流体储器(诸如瓶子、袋子等)抽出变性流体、清洗流体和/或间隔流体，并且在相反方向上将其传递通过注射器和采样喷嘴，从而将其清理到现在已空的样品容器(诸如样品孔)中，或清理到指定用于废物的分离容器或孔中。
可能有必要淋洗样品喷嘴的外部以移除任何吸附的或粘附的液体。当利用粘结剂时，这尤其成问题。淋洗可用任何合适的方式进行，诸如通过擦拭、浸入更低粘度溶液中、或通过使用外部连续相细流用连续相淋洗尖端。
因此，在某些实施方案中，采样装置可包括分段容器、泵、除污流体储器、清洗储器和采样器引入口。分段容器可将至少一种要分析的样品保持在仪器上。泵可提供将样品流体从分段容器移动到注射器所需的动力。除污流体储器可包括用于在从一个或多个分段容器注射样品之间对系统进行除污的流体。清洗储器可包括用于分离反应流动路径中的每个样品的分散相。流体注射器可将样品、除污流体或分散相从分段容器转移到注射器。控制器可控制样品加载和注射期间事件的序列和时间。
因此，本文提供了用于连续流乳液反应的系统和方法，其中采样装置顺序地引进一个或多个样品以及一种或多种分散相。在序列开始时，流体注射器(在本文也称为引入系统、采样器和其他类似术语)的内部体积可包括除污(变性)流体、第二分散相、不包括核酸的水性溶液、变性核酸或其组合。流体注射器可从分段装置中选择样品。控制器可启动泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得由流体注射器将第一受控体积的样品加载到注射装置(在本文也称为注射器)中。一旦完成，控制器就可停止泵并且可引导流体注射器将除污流体从除污流体储器注入注射装置。控制器可开启泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得可由流体注射器将第二受控体积的除污流体加载到注射装置中。一旦完成，控制器就可停止泵并且可引导注射器将第二分散相从清洗流体储器注入注射器。控制器可开启泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得可由流体注射器将第二受控体积的分离流体和/或清洗流体加载到注射装置中。一旦完成，控制器就可停止泵并且系统可准备好从分段容器加载另一样品。
在一些情况下，序列有所变化。在序列开始时，流体注射器的内部体积可包括除污流体、第二分散相、不包括核酸的水性溶液、变性核酸或其组合。流体注射器可从分段装置中选择样品。控制器可启动泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得由流体注射器将第一受控体积的样品加载到注射装置中。一旦完成，控制器就可停止泵并且可引导注射器将第二分散相从清洗流体储器注入注射装置。控制器可开启泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得可由流体注射器将第二受控体积的除污流体加载到注射装置中。在一些情况下，防止除污流体和第一分散相搀和。一旦完成，控制器就可停止泵并且可引导注射器将第二分散相从清洗流体储器注入注射装置。控制器可开启泵，并且可控制泵浦速率和启动时间，使得由流体注射器将第二受控体积的除污流体加载到注射装置中。一旦完成，控制器就可停止泵并且系统可准备好从分段容器加载另一样品。在一些情况下，控制器停止泵并且引导注射器将第二分散相从清洗流体储器注入注射装置。在一些情况下，控制器再次开启泵，并且控制泵浦速率和启动时间，使得由流体注射器将第二受控体积的除污流体加载到注射装置中，之后从分段容器加载另一样品。
死体积流体。由于引入通道具有有限的大小并且包括通向注射器的路径，因此系统的总体积将必然大于注射器中注射的体积。如果引入通道的体积显著超出要采样的材料的体积或任一种清洁试剂的期望体积，则可能期望添加一个或多个“死体积流体”采样步骤。此流体占据系统在注射器的共用导管的体积之外(或甚至部分地包括所述体积)的死体积。在一个实施方案中，死体积流体为空气。使用空气作为死体积具有自由且不受限制的供应的优点，并且空气与样品的界面是可容易检测到的(参见下文)；另一方面，空气是可压缩的，因此更难以计量到系统中以确保注射器的准确加载。然而，由于空气-流体界面是可使用包括但不限于超声或光学方法的常规方法容易检测到的，因此可使用检测器来确保样品到共用导管中的放置。这些检测器可提供另外的功能，诸如在有限/无样品注射的情况下进行样品加载验证，以及用于定量加载到共用导管中的样品的体积的装置。由于流率和管尺寸是固定的并且因此所注射体积是样品通过空气检测器的传递时间的函数，因此可得出这一结论。
死体积流体可包括将要在系统的处理部分中产生的乳液的连续相中的材料。例如，死体积流体可以是氟化油、硅酮油、烃油、有机油或水性流体；在某些实施方案中，死体积流体包括氟化油。系统中可使用多于一种死体积流体。参见例如下文所描述的“冻糕”系统和方法。
死体积流体可以任何合适的方式添加到引入管线。在某些实施方案中，死体积流体包含在引入通道的采样头可进入的板上储器中。在将样品从样品容器抽入引入通道后，重新定位采样头，使得引入通道可将至少一种死体积流体从共用储器抽入引入通道。虽然此途径简单，但是死体积流体有受来自先前采样的样品容器的污染材料(诸如可检测到的或潜在地可检测到的材料)污染的风险，并且另外需要定期再填充。在某些实施方案中，这可通过具有多个死体积流体容器来防止；在极限情况下，针对每个样品容器存在一个死体积液体储器，这消除了交叉污染的可能性。在此实施方案中，可在预填充消耗品(例如，密封的微量滴定板)或用户填充的消耗品中提供死体积流体，并且将其放置在采样头可进入的位置。另选地或另外地，系统上可存在由中心死流体储器填充的一组可填充且可清洁储器。这些储器可使用重力进料器、泵系统或实现流体流动的任何合适的手段来填充。在一些情况下，所分配死体积流体的全部被抽入引入通道。在其他情况下，死体积流体的仅一部分被抽入引入通道，并且剩余部分通过死体积流体储器中的排放管移除。可设想实现此途径的阀、泵和排放管的多种配置。
在某些实施方案中，可通过附接到采样头的通道将死体积流体分配到储器中。这可以是与引入通道相同的通道或分离的通道；这些途径的实施方案在下文有进一步描述。在一些情况下，在每次引入样品之间用死体积流体填充一个或多个储器。例如，可存在专用死体积容器；在从至少一个样品容器(例如，微量滴定板的孔)中抽取样品之后，可将采样头的分配通道定位到死体积流体储器中，并且可将死体积流体抽入储器。可使用生成驱动力的任何合适的方法，例如，使用蠕动泵或注射泵来产生负压环境。在另一实例中，包含样品的微量滴定板的孔可用作死体积储器。在将样品抽入系统的引入部分中之后，可将第二通道定位在孔之上，并且可通过所述通道分配死体积流体。接着可将第一通道定位在孔之上，并且紧跟在样品之后抽入死体积流体。在另一实例中，将死体积流体分配到微量滴定板中的孔中，所述孔在丢弃之前可使用有限次数，但不同于容纳原始样品的孔。
在另一实施方案中，可通过通向引入通道但在注射器之前的分支通道供应死体积流体。在这种实施方案中，三通阀或类似装置可在样品引入通道与死体积流体通道之间选择以作为注射器的入口。在引入样品(潜在地之后是空气)并将其定位在注射器中或基本上定位在注射器中之后，可改变阀位置，使得从死体积流体储器引入其他流体。
在某些实施方案中，容纳死体积流体的储器是样品容器本身(例如，微量滴定板中的孔)，并且死体积流体通过重力、电磁力或任何其他合适的力与不可混溶的样品流体分离。在某些实施方案中，死体积流体和样品流体具有不同质量密度，并且重力允许死体积流体从样品流体中沉降出来。在某些实施方案中，死体积流体具有与样品流体相比更低的质量密度并且漂浮在死体积流体的顶部。将引入通道插入样品流体的位置中并且开始引入。随着流体被抽吸到引入通道中，样品容器中流体的顶部液面下降，直到由于完全注射初始地竖直位置处于或高于引入通道的入口的竖直位置的样品流体而转变到引入死体积流体。以此方式，可在不重新定位引入通道出口或不引进空气的情况下添加样品流体和死体积流体。在某些实施方案中，样品流体可具有与死体积流体相比更低的重力密度或更高的重力密度(但不相同)，使得当在重力下沉降时，其中一种流体停留在另一种流体顶部。定位引入通道入口，使得其位于或基本上位于样品流体内；将第一体积的样品流体抽入引入通道；接着定位引入通道入口，使得其位于或基本上位于死体积流体中；将第二体积的死体积流体抽入引入通道。以此方式，可紧接在样品流体之后注射死体积流体。
在以上一组实施方案中，可用任何合适的方式将死体积流体添加到包含样品流体的样品容器。例如，系统用户可在系统外部在样品容器中制备流体，例如，用户可用手将样品流体和死体积流体一起吸移到微量滴定板的孔中。另选地或另外地，液体处理机器人可执行任一种或两种流体的吸移。流体可以任何次序添加。在另一实例中，可由系统通过与引入通道不同的通道或通过引入通道本身将死体积流体分配到样品容器中。在前一种情况下，可通过适当的驱动力将死体积流体从死体积流体储器驱动通过供应通道并驱动到样品容器中。在后一种情况下，可通过利用在注射器前面或后面的阀控布置来在与简单地通过引入通道引入相反的流动方向上驱动死体积流体。
在这些实施方案中，通过重力分离流体对于系统的正常运行是重要的。虽然死体积流体和样品流体的不可混溶性将趋于使系统的明显相分离成为稳定平衡点，但可能会存在亚稳态，其中一个相的部分悬浮在另一相中。搅拌两相系统可有益于相分离。所添加第二流体的速度可产生足够的湍流以搅拌流体并且足以驱动分离。在某些实施方案中，可使用机械力来搅拌流体并且驱动分离；这可以是任何合适的力，例如，振动、离心、超声波或搅拌内部混合物中的流体的其他方法。在某些实施方案中，可垂直地移动、水平地移动或以这些运动的组合移动引入通道的入口，以便机械地搅动或搅拌样品容器内的流体并且促进相分离。
系统中可使用多于一种死体积流体。在一些实施方案中，第一死体积流体是隔离流体，并且第二死体积流体是连续相或空气。以样品部分地填充注射器的共用导管，接着以第一死体积流体部分地填充；以第二死体积流体部分地或完全地填充引入系统的剩余部分。采用此途径可允许同时将样品流体和后续隔离流体注入处理系统。在其他实施方案中，系统使用至少两种死体积流体，其中死体积流体中的一种包括空气。可以任何次序和任何数量的等分试样将空气和至少一种另外的死体积流体添加到引入系统。在一个实施方案中，在引入样品流体之后添加空气，之后添加第二死体积流体，之后再添加空气。在某些实施方案中，第二死体积流体包括油、氟化油、烃油、有机油或硅酮油。
因此，本文所提供的系统和方法可包括诸如图84所示的示例性系统。系统101包括：第一分散相103，所述第一分散相103包括样品，所述样品例如包括核酸分子和/或用于执行核酸扩增反应的试剂；和第二分散相105，所述第二分散相105包括防止或消除交叉污染的流体。将了解，在一些情况下，如本文所用的术语“分散相”可包括移入采样器和/或注射器的材料，诸如样品、清洗流体、除污(例如，变性)流体等；在一些情况下，此类物质并不在连续相中形成乳液。从上下文可清楚所述术语的用法。在一些情况下，第一分散相包括反应混合物或反应流体。在一些情况下，流体是除污流体(在本文也称为变性流体)、清洗流体、分离流体(在本文也称为隔离流体)或其组合。除污流体可以是防止发生反应的流体。清洗流体可以是排出第一分散系统的任何残余体积的任何流体。在一些情况下，清洗流体并不影响、干扰或混淆由检测器检测到的任何测量结果。分离流体(在本文也称为“隔离流体”)可以是在第一分散相的两次后续注射之间充当物理缓冲液的流体。在一些情况下，流体与第一分散相交替注射。包括样品的第一分散相103以及第二分散相105传递到采样装置(“采样器”)107，然后传递到注射器109。采样装置可作用来选择、输送和/或潜在地计量各种分散相的体积。注射器可分散相的体积插入或引进连续相中以在流动的乳液中形成分散相的体积。可将来自连续相储器111的连续相添加到注射器109。包括样品的第一分散相103以及第二分散相105从注射器109传递到反应器113和检测器115。反应器可例如通过热量、光或声能在各种体积的第一分散相上引起反应。
如本文所描述的样品可呈一种或多种分散相的体积。在一些情况下，分散相是水性的。在一些情况下，分散相包括超过约51％(按质量或摩尔浓度计)的水。在一些情况下，分散相包括至少或约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或超过95％的水。在一些情况下，试剂或靶分子包封在水性流体中。在一些情况下，将包封的试剂或靶分子与不可混溶的流体混合以形成乳液。在一些情况下，乳液是单乳液、双乳液或棒状乳液。在一些情况下，不可混溶的流体是油。示例性油是氟化油、硅酮油、烃油或矿物油。在一些情况下，不可混溶的流体包括油和一种或多种表面活性剂；表面活性剂可以是任何合适浓度的任何合适的表面活性剂，例如如本文所描述。在一些情况下，液滴(分区)与不可混溶的流体(连续相)的体积比为至少或约1:20、1:15、1:10、1:5或1:1。在一些情况下，液滴与不可混溶的流体的体积之比为约1:10。在一些情况下，液滴与不可混溶的流体的体积之比为约1:1，例如0.5:1至1.5:1。有时，试剂或靶分子(例如，DNA或RNA)包封在分散相的液滴中。
如本文所描述的系统和方法可包括多种分散相。图85示出包括三种分散相的系统201。第一分散相203包括样品，所述样品例如包括核酸分子和/或用于执行核酸扩增反应的试剂。对第一分散相203进行采样和注射，并且可将一部分排出到废物区。第二分散相205包括除污流体。对第二分散相205进行采样但不注射。当样品包括核酸时，除污流体可以是可防止核酸分子扩增的任何流体。在一些情况下，除污流体包括次氯酸钠、磷酸、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶或其组合。第三分散相207包括分离(隔离)流体。第三分散相可在第一分散相与第二分散相之间提供缓冲液。可对第三分散相进行采样和注射，并且可将一部分排出到废物区。在一些情况下，第三分散相包括水。在一些情况下，第三分散相包括不可混溶的流体。包括样品的第一分散相203、第二分散相205和第三分散相207传递到采样装置(“采样器”)209，然后传递到注射器211。可将来自连续相储器213的连续相添加到注射器211。包括样品的第一分散相203、第二分散相205和第三分散相207从注射器211传递到反应器215和检测器217。
图86示出包括四种分散相的系统301。第一分散相303包括样品，所述样品例如包括核酸分子和/或用于执行核酸扩增反应的试剂。第二分散相305包括除污流体。在一些情况下，注射第二分散相。在一些情况下，采样但不注射第二分散相。第三分散相307包括分离流体。第四分散相包括清洗流体309。分离流体可与第一、第二或第三分散相不可混溶。在一些情况下，在清洗流体之后注射分离流体。在一些情况下，在第二分散相之后注射分离流体。在一些情况下，在第二分散相之后和第三分散相之后注射分离流体。在一些情况下，在注射第一分散相之前注射分离流体。可以散布的量注射分离流体。包括样品的第一分散相303、第二分散相305、第三分散相307和第四分散相309传递到采样装置(“采样器”)309，然后传递到注射器313。可将来自连续相储器315的连续相添加到注射器313。包括样品的第一分散相303、第二分散相305、第三分散相307和第四分散相309从注射器313传递到反应器317和检测器319。
如本文所描述的系统和方法中所使用的分离(隔离)流体可在分散相之间使用。在一些情况下，分离流体与分散相不可混溶。在一些情况下，分离流体不在通道或管中形成栓。在一些情况下，分离流体包括不填充通道或管的横截面的大小。在一些情况下，分离流体包括单调的速度分布。在一些情况下，分离流体与分散相相比对通道或管的表面具有更大的亲和力或表面能。在一些情况下，分离流体与分散相相比对通道或管的表面具有更低亲和力。在一些情况下，分离流体包括油。在一些情况下，分离流体的移动呈层流。在一些情况下，速度前沿是弯曲的。
如本文所描述的系统和方法可包括多种分散相，其中所述多种分散相中的每种分散相与另一分散相不可混溶。在一些情况下，分散相可与另一分散相混溶。在一些情况下，由于分散相中的每一种的不可混溶性，多种分散相的连续注射并不导致交叉污染。
分散相的体积可以是至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，分散相的体积包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。在一些情况下，所注射分散相的体积是至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，分散相(诸如样品和/或隔离流体)被注入处理系统；所注射分散相的体积的范围为约0.1uL至100uL、或0.5uL至1000uL、或1uL至200uL、或1uL至100uL、或l uL至70uL、或l uL至50uL、或5uL至200uL、或10uL至200uL、或10uL至100uL，诸如0.1uL至100uL，例如0.5uL至80uL，诸如1uL至40uL。在一些情况下，所注射分散相的体积是至少或约至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。本文所描述的用于连续流乳液反应的系统和方法可包括被进一步划分成液滴的分散相的体积。在一些情况下，分散相包括样品测定或离散反应。在一些情况下，分散相的体积是分离的。在一些情况下，分散相的液滴(分区)是分离的。在一些情况下，例如在分散相(诸如样品)已经移动通过分隔器之后，分散相分区(例如，液滴)的体积是至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，分散相分区的体积包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。在一些情况下，分散相分区的体积的范围为约10pL至约2nL。
在一些实施方案中，本文提供了用于对流体采样器引入口进行除污和/或清洗的一系列采样器引入口浸液站。采样器入口浸液站可包括孔、阀、除污流体、分离流体或清洗流体的储器、控制器、以及除污流体和/或分离流体和/或清洗流体的储器和孔之间的流动路径。采样器引入口可进入孔，并且使阀部分地或完全地打开，以用除污流体或清洗流体部分地填充孔。除污流体或清洗流体可接触采样器引入口的外部部分和采样器引入口的内部部分。控制器可致使注射器将除污流体或清洗流体的一部分注入采样器引入口与注射器之间的流体路径。在一些情况下，孔是用于所容纳流体的开放式容器。在一些情况下，孔具有包括进入端口的盖，使得污染元素无法进入孔，但采样器引入口可进入。在一些情况下，控制器致使采样器引入口将除污流体或清洗流体的一部分抽吸到注射装置中。可注射的除污流体或清洗流体的量可包括至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，所抽吸的除污流体或清洗流体的量包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。在将一定体积的除污流体、分离流体或清洗流体抽吸到注射器中之后，控制器可致使采样器引入口停止将除污流体、分离流体或清洗流体抽吸到采样器引入口与注射器之间的路径中。在一些情况下，控制器使注射器停止将除污流体或清洗流体注入废物通道或流动路径。注射器可离开储器，从而致使阀关闭。在一些情况下，孔包括一定体积的除污流体和/或清洗流体。在一些情况下，孔包括至少或约0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，储器包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。在一些情况下，孔还包括排放管，以允许除污流体和/或清洗流体中的至少一些离开孔。在一些情况下，排放管还包括阀，所述阀在流体注射器不在阀中时打开，并且在流体注射器在阀中时关闭。在一些情况下，除污流体包括水。在一些情况下，除污流体包括次氯酸钠、磷酸、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶。在一些情况下，除污流体包括至少或约0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、4.0％、6.0％、8.0％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、24％、28％、32％、34％、36％、40％、44％、50％、60％、70％、80％、90％或超过90％的次氯酸钠、磷酸钠、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶或其组合。
因此，用于在本文所描述的系统和方法中使用的采样装置可包括第一分散相储器、第二分散相储器、在两个储器之间进行选择的阀、以及将各种储器连接到阀以及将阀连接到注射器的管。在一些情况下，在第一分散相储器与阀之间或在阀与注射器之间添加过滤器。泵可放置在注射器入口的上游或注射器废物管线的下游。在一些情况下，泵放置在注射器废物管线的下游。阀可允许第一分散相填充注射器，然后切换以仅允许第二分散相填充注射器。在一些情况下，采样装置包括被配置来快速断开连接的分散相的储器，所述分散相包括除污流体、清洗流体或分离流体。在一些情况下，采样装置包括被配置成用第二分散相冲洗的阀。可使用包括样品或测定物的分散相和/或包括除污流体、清洗流体或分离流体的分散相的多个储器。
多种分散相可被引进系统中。在一些情况下，分散相不同于包括样品的分散相。在一些情况下，多种分散相从共用储器提供，所述共用储器在注射包括样品的每种分散相之后被采样。储器可以是多种分散相的开放式容器。储器可配有带中心提升阀的盖。在一些情况下，当采样管和/或柳叶刀接触提升阀时，阀压下并且提供通向储器的内容物的通道。在一些情况下，采样管和/或柳叶刀浸入储器中。如果流体是除污流体，则柳叶刀/采样管的内外表面两者都可得到除污。储器可具有盖、中心提升阀、外部储器以及连接储器和外部储器的管。当压下时，中心提升阀可提供通向储器的内容物的通道，并且开放路径，从而将固定体积的流体从外部储器释放到储器中。外部储器可在每次注射时连续地补给储器。由于中心提升阀在关闭时可隔离外部储器和储器，因此中心提升阀可允许在注射之间更换和/或再填充外部储器。
在一些情况下，采样系统和储器系统结合使用。在一些情况下，在柳叶刀被向下致动时，中心提升阀被压下。在一些情况下，竖直止挡件停留在储器盖的顶表面上，并且第一弹簧允许中心管继续大体向下移动到储器中。在一些情况下，当完全伸出时，柳叶刀和采样管的内外表面两者浸入储器流体中，至少达到采样第一分散相时所浸入的液面。在一些情况下，采样系统利用泵将储器流体吸入采样管，然后采样系统首先收回管，然后收回柳叶刀。
障壁
在系统中，样品可具有小体积(<1mL，通常<50uL)，并且被放置到随时间(在一些情况下，超过30分钟，长达超过6小时或更长时间)进行采样的一组容器(在本文也称为分段部件或类似用语)(例如，微量滴定板的孔)中。这种小体积将易于蒸发。因此，用蒸气障壁密封这些样品可防止此类蒸发，并且在减少浓度测量误差的同时尽可能多地测试样品。另外，如果障壁在适当位置，则可防止围绕容器的周围环境中的异物进入容器并且潜在地污染样品。
一种此类蒸气障壁可以是放置在每个样品容器的顶部上方的膜。在某些实施方案中，此障壁包括粘合剂膜。膜可例如覆盖样品容器中的多于一个。在某些实施方案中，膜覆盖一组样品容器(例如，微量滴定板)中的所有样品容器。任何合适的材料可用于密封；潜在的构造材料是：金属膜，诸如包括铝、钢、铜或任何其他金属的膜；聚合物膜，诸如包括聚乙烯、丙烯酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、生物塑料、玻璃纸、乙酸纤维素、氟化聚合物(PTFE、PVDF、ECTFE、FEP、PFA)、尼龙、聚酰胺缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚甲基戊烯、聚烯烃、聚丙烯、聚砜、聚苯硫醚、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯]的膜；弹性体膜，诸如包括硅酮、橡胶、六氟丙烯、乙烯丙烯二烯三元共聚物、偏二氟乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯、六氟丙烯、全氟甲基乙烯基醚、丙烯腈、聚二甲基硅氧烷、氟硅酮、聚异戊二烯、聚异丁烯、聚氯丁二烯、氟弹性体、聚氨酯、表氯醇、全氟弹性体、聚硫化物、聚四氟乙烯、苯乙烯丁二烯、四氟乙烯、乙烯丙烯酸的膜；或其任意组合。与典型的实时PCR机器(其也使用膜来覆盖样品容器并且防止蒸发)中不同，膜无需是透明的或在44℃以上温度稳定的。膜可通过任何合适的方法放置在一个或多个容器上方，例如用手、通过辊、或通过使用热板密封器。对于此方法而言重要的可以是在采样之前刺穿密封件的系统。可使用任何合适的系统和方法；本文描述了示例性系统和方法。膜可预穿孔以便在相同位置处重复地破裂而不碎裂成小于引入通道的入口区域的有效入口大小的片段。膜替代地可包括可重新密封的聚合物材料，使得在采样之后，系统可再次防止蒸发和/或污染。假设期望多次测量单个样品，则这是有用的。这种途径的额外优点在于：其提供“擦拭”表面以移除粘附到采样尖端的流体和/或固体材料，从而减少了可能留在尖端上的样品材料的量，并且有助于防止交叉污染。
因此，包括反应样品的分散相储器(一组容器)可包括密封件，以减少或防止蒸发或者减少或防止污染。在一些情况下，密封件粘附到第一分散相储器的顶表面。在一些情况下，在不污染第一分散相储器的内容物的情况下破碎或移除密封件。在一些情况下，密封件能够抵抗高于约20℃至约40℃的温度。在一些情况下，密封件不能抵抗高于约20℃至约40℃的温度。在一些情况下，密封件是透明的。在一些情况下，密封件不是透明的。在一些情况下，密封件是不透明的。在一些情况下，储器纵横比被选择成使得构成密封件的材料在断裂时将不接触第一分散相储器的流体内容物的表面。在一些情况下，密封件包括具有足够强度以使得密封件在断裂或撕裂时将不破裂的材料。密封件可包括粘合带或膜。在一些情况下，密封件包括在密封件的一侧上具有粘合剂的金属。在一些情况下，密封件包括聚合物材料。示例性聚合物材料包括但不限于聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯或其组合。
如下所描述的附图示出采样器引入口，其中采样器引入口包括用于穿透密封件的尖锐硬性管(“柳叶刀”)以及采样管。在一些情况下，使用刀、针或在密封件的表面处形成楔子并且使密封件破裂的任何尖头装置。采样管可与柳叶刀基本上同心并且驻留在柳叶刀内部。柳叶刀组件可使用包括用于顺应性的第一弹簧和第二弹簧的双弹簧以及竖直止挡件来安装。在将柳叶刀朝向密封件致动时，柳叶刀可推动穿过密封件，直到竖直止挡件接触分段容器的表面(例如，微孔板或PCR条带或管，或被设计来保持这种板、PCR条带或PCR管的部件的元件)。竖直止挡件可防止柳叶刀进一步移动，但第一个弹簧允许采样管在柳叶刀内继续向外行进。采样管的入口被致动，直到到达第一分散相储器的内容物中的一定位置为止。在一些情况下，采样管继续移动，直到接触第一分散相储器的底部为止。在一些情况下，第二弹簧允许采样管继续沿着第一分散相储器的方向移动。在一些情况下，第二弹簧允许采样器引入口自定位在管的底部中。在一些情况下，第一弹簧和第二弹簧提供x-y顺应性以及z顺应性。
采样系统可防止内部采样管被密封件污染，因为在柳叶刀破裂密封件时，采样管基本上容纳在柳叶刀内。在一些情况下，柳叶刀推动密封材料，使得防止密封材料接触管表面。在一些情况下，采样管附接到柳叶刀。一旦已经从第一分散相储器或任何分散相储器中抽出样品，就可通过反转初始步骤来将采样管收回到柳叶刀内部，并且将组件收回。
另一此类蒸气障壁是流体层，所述流体层包括密度比要采样的流体低的流体。在某些实施方案中，此流体具有比要采样的流体低的蒸气压，但如果使用足够大体积的流体，则所述流体可具有与样品流体类似或更高的蒸气压。一个指标在于：蒸气压和所添加体积的组合使得整个蒸气障壁在将对流体进行采样之前的消逝时间内不会蒸发。此途径的优点在于：不需要用采样头刺穿或断裂蒸气障壁流体；这不仅减少了将蒸气障壁密封件的片段并入到正在采样的流体中的可能性，而且还允许一旦采样头离开孔正在采样的流体就“复位”。如果蒸气障壁流体具有比正在采样的流体高的粘度和/或与正在采样的流体对构成采样头的表面的材料具有更高亲和力，则蒸气障壁可起到将正在采样的流体从采样头“擦除”干净，从而将正在采样的流体留在容器(例如，微量滴定板孔)中。这有助于防止交叉污染。在某些实施方案中，由用户在将样品容器放置到可由采样头进入的区域中(即，放置在在仪器中)之前添加蒸气障壁流体。在某些实施方案中，仪器被配置来在用户将样品容器放置到可由采样头进入的区域中之后将蒸气障壁流体分配到样品容器中。此流体可通过将样品流体抽入系统的相同通道分配，或者可通过至少一个分离通道分配，例如，如以上针对用于分配死体积流体的系统所描述。
在某些实施方案中，使用膜密封件和蒸气障壁流体两者。在这种实施方案中，样品容器的内容物包括样品流体，并且样品容器由膜密封件密封。接着将容器定位在仪器中，并且在后续时间由采样头刺穿。仪器可接着通过分立通道添加蒸气障壁流体。这种途径消除了用户处理蒸气障壁流体的需要，但减少了在系统可添加蒸气障壁流体之前蒸发的样品流体的量。
在某些实施方案中，蒸气障壁流体和死体积流体两者同时在样品容器(例如，微量滴定板中的孔)中。如上所描述，这些流体可由系统或由用户(用手或通过液体处理机器人)或这些方式的任意组合来添加。
此实施方案在这里称为“冻糕”途径，因为不同相(例如，样品流体、死体积流体和蒸气障壁流体)将它们自身布置成具有清晰相界的竖向带条纹系统。在冻糕中，蒸气障壁流体自然地具有最低的质量密度；样品和死体积流体的质量密度与彼此相比可分别更大或更小(但不相同)。在一些情况下，死体积流体和蒸气障壁流体具有相同组合物。以下附图描述中更详细地描述了冻糕实施方案。
因此，采样装置可用于从密封板中的孔采样。采样装置可包括柳叶刀、采样管、第一弹簧、前止挡件、第二弹簧、致动机构和马达。采样装置可与使用密封件密封的样品接口连接。采样装置可竖直地定位在样品容器上方。致动机构可将马达的旋转运动转换成柳叶刀、采样管、第一弹簧、第二弹簧和前止挡件的线性竖直运动。为了对样品容器的内容物进行采样，马达和致动机构可一起开始将柳叶刀、采样管、第一弹簧、第二弹簧和前止挡件朝向样品容器上的密封件的外表面移动。在与密封件接触时，柳叶刀可刺穿密封件并迫使密封材料离开采样管的路径，使得采样管的外部不接触密封材料的未暴露于样品容器内部的部分。马达和致动机构可继续将组件向下移动，直到前止挡件接触样品容器或样品容器的保持器的顶表面为止。前止挡件可约束柳叶刀和第一个弹簧的进一步移动。马达和驱动机构的继续线性致动可致使采样管在柳叶刀内向下移动。采样管可继续向下移动，直到致动机构遇到第二止挡条件为止。在一些情况下，止挡条件是在一组给定旋转率下马达致动的总流逝时间。在一些情况下，止挡条件是由组件的一部分的竖直位置触发的限位开关。在一些情况下，限位开关包括光学断续器、机械开关、磁开关或其组合。在一些情况下，止挡条件是由采样管接触样品容器的底部所引起的运动阻力增大所致的马达电流增大。在一些情况下，马达是步进马达或伺服马达。在一些情况下，止挡条件是达到最小步进数。在一些情况下，将止挡条件设置成使得组件和样品容器底部的竖直位置将发生干涉，以便确保采样管在样品容器的底部处。在一些情况下，在样品管的下游部分中产生负压，使得将一定体积的流体从样品容器抽入采样管中。在一些情况下，使用泵来生成负压。在一些情况下，使用蠕动泵来生成负压。
用于在如本文所描述的采样装置中使用的第二弹簧可提供顺应性。在一些情况下，顺应性允许在采样管和样品容器底部的竖直位置之后遇到止挡条件的情况下不对马达或致动机构造成显著冲击。在一些情况下，第二弹簧允许灵活的竖直或水平定位。
分配
在可通过仪器添加蒸气障壁流体和死体积流体中的至少一者的实施方案中，采样头可携带允许此分配的元件。在某些实施方案中，引入通道本身允许分配蒸气障壁流体、死体积流体或两者。作为一个实例，采样系统可包括引入通道、注射器、可逆泵、选择阀、废物通道以及死体积流体或蒸气障壁流体中的任一者的储器。当分配流体时，选择阀被定位以便通过注射器将储器连接到引入通道。泵提供动力，以便通过引入通道的入口端从储器分配流体(这有效地使入口端成为出口)。当采样时，选择阀被定位以便通过注射器将引入通道连接到废物通道。当采样时，泵提供动力以通过引入通道的入口从样品容器将流体抽吸通过注射器并到达废物区。在某些实施方案中，泵是蠕动泵并且与注射器和采样阀对齐。在另一实施方案中，系统还包括注射泵、服务回路和第二选择阀，并且分配或注射首先涉及将流体抽入注射泵的服务回路，之后将流体推出注射泵的服务回路。在另外的实施方案中，系统包括又一选择阀和第二流体储器(尚未包括任何流体)。
在某些实施方案中，分配通道不同于引入通道。在某些实施方案中，此通道物理地附接到引入通道，使得定位注射器的引入通道有效地定位了分配通道。这样做省去了对独立定位机构的需要。在某些实施方案中，分配通道具有其自己的定位机构。在分配通道不同的实施方案中，流体的分配可通过任何合适的方法来实现。在某些实施方案中，系统包括泵、分配通道以及死体积流体或蒸气障壁流体的储器。通过致动泵以驱动流体通过分配通道的出口来实现分配。在某些实施方案中，系统包括选择阀和第二储器，并且可通过定位选择阀以将储器中的一个连接到分配通道的出口来实现对流体的选择。可使用任何合适的泵，诸如蠕动泵、隔膜泵、注射泵等。在某些实施方案中，泵是隔膜泵。在某些实施方案中，泵是注射泵，并且系统包括第二选择阀和服务回路，其中在经由注射泵分配流体之前，首先将流体抽入服务回路。
在一些实施方案中，在系统将流体分配到样品容器中之前，样品容器未密封。在其他实施方案中，样品容器上存在密封件，并且系统在将流体分配到系统中之前首先破裂密封件。
尖端
将样品带入系统中的系统和方法可以是重要的。样品头的引入通道的入口区域必须能够将样品流体、死体积流体或潜在地蒸气障壁流体和/或其他流体可靠地输送到系统中。由于系统包括微流体通道，因此重要的是将可部分地或完全地阻塞微流体通道的颗粒材料从引入通道排出。并非总是可以控制将要抽吸到引入通道中的流体的组成(尤其是就由用户提供的样品流体而言)，并且因此用于防止引入有问题的颗粒物质的系统和方法是重要的。另外，在样品容器上方具有基于膜的密封件的系统中，可提供在不污染样品或引进有问题的颗粒物质的情况下刺破或刺穿所述密封件的方法。最后，与系统的工作流体接触的采样头的元件的构造材料可使得它们不促进(并且优选地，它们阻止)系统中的交叉污染。
在某些实施方案中，引入通道的入口部分简单地是管。可使用任何合适的构造材料。示例性构造材料包括聚合物、含氟聚合物、玻璃、不锈钢、碳钢、铝、钛或其组合，或其他合适的材料。在管的材料包括对要采样的流体或污染材料诸如可检测到的(或潜在地可检测到的)材料)具有很大亲和力的材料的情况下，管可具有涂层或衬里，所述涂层或衬里包括对水相或污染材料诸如可检测到的(或潜在地可检测到的)材料没有很大亲和力的材料。在某些实施方案中，表面包括对疏水或亲氟物质具有更大亲和力的材料。在一个实例中，涂层是含氟聚合物。可通过选择小于将要排出的颗粒材料的最小代表尺寸的主通道尺寸来实现有对问题的颗粒材料的排出。例如，如果管具有圆形横截面，则应将其直径选择成使得其小于将要排出的颗粒物质的代表性直径。这种管可具有圆形、卵形、正方形或任何其他合适的横截面。在一个实例中，管是连续含氟聚合物管，其在入口区域与注射器之间改变直径，使得可实现颗粒排出，但是不过度约束流动。入口区域中的代表性直径通常在40微米至200微米的范围内，并且入口区域以外区域中的代表性直径通常在50微米至5mm的范围内。在另一实例中，管是坚硬金属或聚合物针的内部。针表面可涂覆有聚合物、含氟聚合物等，以防止水相或可检测到的(或潜在地可检测到的)材料的粘附。针直径可在其整个长度上变化，但在入口端处应足够小以排出不想要的颗粒物质。在一些实例中，入口端直径在40微米与110微米之间的范围内。在某些实施方案中，针是可移除且可更换的，使得假设针闭塞，则可更换针而无需更换系统。
在某些实施方案中，引入通道的入口端包括微机加工通道，所述微机加工通道的代表性尺寸足够小以使得最小的不想要的颗粒材料无法传递到引入通道中。在一个实例中，微机加工通道包括基板中的孔洞，并且基板可连接到包括引入通道的近侧部分的管或通道。在实例中，基板可断开连接并更换以允许进行维护(例如，如果微机加工通道结垢或被污染)。微机加工通道可由任何合适的材料(例如，与以上针对管所描述的材料相同的材料)制成。微机加工可通过任何合适的操作来进行，所述操作包括钻探、铣削和/或激光钻探。在某些实施方案中，引入通道的入口端可通过一种方法形成，所述方法包括：加热聚合物管；向管施加拉力以便减小管在一定区域中的横截面面积；以及在所述区域中切割管以形成引入通道的入口端。在某些实施方案中，引入通道的入口端可通过一种方法形成，所述方法包括：将期望横截面面积或轮廓的芯轴插入聚合物管的内部体积中；向聚合物管施加压缩力以便围绕芯轴将管在一定区域中的横截面面积减小到芯轴的(或几乎是芯轴的)横截面面积；以及在所述区域中切割管。在某些实施方案中，所述方法另外包括加热管。
在某些实施方案中，引入通道的入口端包括在公共接合部处相遇的一束管。束中的管中的每一个具有小于将有问题的颗粒材料从系统中排出所需的特征尺寸(例如，直径)的特征尺寸(例如，直径)。除了接合部之外，仪器的引入通道还包括将束中的所有管接合在一起的共用通道。
因此，在一些情况下，本发明的系统和方法提供过滤器。过滤器可用于移除可阻挡注射装置、液滴发生器、微流体通道、PCR反应器或检测装置中的流动的颗粒物质。在一些情况下，颗粒物质是以下所致的结果：生物样品的组成变化、样品制备期间细胞组分的不完全消化和/或裂解、由于用户过失或实验室环境条件所致的异物引进、制造公差的差异、和/或包括采样装置的单独部件中的清洁度、或任何其他源。在一些情况下，过滤器包括第一尺寸的单个通道，所述第一尺寸的值比颗粒物质的第二尺寸低。第一尺寸可具有使得防止包括第二尺寸的颗粒物质被过滤器阻挡的尺寸。在一些情况下，第一尺寸是水力直径、横截面面积或圆形直径。在一些情况下，第二尺寸是费雷特直径、马丁直径、纵横比、投影面积直径或动态直径。
在一些情况下，单个通道包括聚合物管。在一些情况下，聚合物管包括其长度的其中管直径已收缩的部分。例如，通过沿着管施加拉力来收缩管直径。在一些情况下，通过加热管并且沿着管施加拉力来收缩管直径。在一些情况下，最小管直径与总体管直径之比为至少或约0.2:1、0.25:1、0.5:1、0.7:1、0.75:1、1:1、1.25:1、1.5:1、1.75:1、2:1、2.25:1、2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1、3.75:1、4:1、4.25:1、4.5:1、4.75:1、5:1、5.25:1、5.5:1、5.75:1或6:1。最小管直径与整体管直径之比是为了防止管的紧缩或机械故障的比率。在一些情况下，收缩部段中的管长度与总管长度之比为至少或约0.2:1、0.25:1、0.5:1、0.7:1、0.75:1、1:1、1.25:1、1.5:1、1.75:1、2:1、2.25:1、2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1、3.75:1、4:1、4.25:1、4.5:1、4.75:1、5:1、5.25:1、5.5:1、5.75:1或6:1。
单个通道可包括不同大小的一个或多个管。例如，单个通道可包括第一大小量度的管，所述管具有沿着管位于某一点处的包括第二更小量度的约束部。在一些情况下，第一大小是水力直径或圆形直径。在一些情况下，第二大小量度是水力直径或圆形直径。约束部可通过外壳保持在系统中。在一些情况下，外壳中的一定体积的流体防止流体滞留。在一些情况下，约束部的形状是矩形、管状、椭圆形、圆形、圆润形、卵形。在一些情况下，约束部的形状是圆形。在一些情况下，约束部的形状是矩形。
因此，在一些情况下，在如本文所描述的系统和方法中使用过滤器。在这种布置中，减小聚合物输入管道的横截面面积，使得横截面面积小于被阻挡进入的颗粒物质。在一些情况下，输入管道(例如，聚合物输入管道)的横截面面积为至少或约1um至100um。在一些情况下，使用具有横截面面积减小的通道的微流体芯片。微流体芯片的通道可通过使通道穿过具有增大大小增益的收缩部而构造。在一些情况下，这种构造产生紧凑且易于成列放置的过滤器。
在一些情况下，使用多个通道来限制颗粒材料进入。多个通道可包括第一尺寸，其小于颗粒物质的第二尺寸。在一些情况下，第一尺寸阻挡颗粒物质。在一些情况下，第一尺寸允许流体传递。在一些情况下，使用包括具有第一尺寸的孔的多孔材料的过滤器以允许流体传递但阻挡颗粒物质。在一些情况下，采样管是被设计来在颗粒物质进入系统之前将其排出的管腔。在一些情况下，使用基于芯片的系统，其中中心通道分叉为多个通道以用于限制颗粒物质，所述多个通道接着再接合成主通道。
在某些实施方案中，如上所描述，引入通道的入口端具有足够刺穿膜密封件的刚度。在操作中，引入通道的入口端定位在密封件上方，施加力以推动尖端穿过密封件，并且尖端接着继续行进到样品中。在一些实施方案中，尖端在刺穿密封件之后停止移动，然后将流体诸如死体积流体、蒸气障壁流体或两者分配到样品容器(例如，微量滴定板中的孔)中。在某些实施方案中，采样头包括用于刺穿膜密封件的分离装置。可使用任何合适的装置，诸如针、小刀、柳叶刀或用于刺穿密封件的任何其他适当的装置。
注射器定位。由于多种原因，在一定实际程度上了解注射器腔室(即，共用导管)中的材料的组成可以是重要的。首先，期望最大化进入处理系统的样品的量。如果样品未完全在共用导管中，则当注射器被定位来注射样品时(例如，当注射器旋转时)，将排出一定量的样品。其次，重要的是防止空气进入处理系统。在处理系统的操作条件下，空气是可压缩气体。在采用加热或冷却的反应器(例如，无热循环器)中，空气可膨胀和/或收缩，这导致系统中的流动的周期性，从而影响例如PCR时序。另外，空气提供了流容，这影响分区生成。
因此，有利的是能够确定1)样品何时在注射器腔室(共用导管)中和/或2)空气何时可在注射器腔室(共用导管)中。这里描述实现这些目标的各种系统和方法。确定样品是否在注射器中的一组方式是使用注射系统中的流体的光学特性来确定将正在添加哪些流体。在某些实施方案中，样品流体的至少一种光学特性与死体积流体和/或蒸气障壁流体的至少一种光学特性足够不同，使得在定量光学特性时，可将样品流体与系统中的其他流体区分开。可将能够定量光学特性的检测器放置在注射器上游的第一距离处，并且可在此点处测量光学特性。注射器腔室(共用导管)与测量点之间的引入通道的体积是第一距离的已知函数，并且引入腔室(共用导管)的体积是已知的。在首先通过光学特性的测量值的改变指示样品流体的时间点，系统可将特定的另外体积抽吸到系统中，所述另外体积与注射器腔室(共用导管)的体积和测量点与注射器腔室(共用导管)之间的引入通道的体积之和相关。在样品的体积小于注射器腔室(共用导管)的体积并且用户期望将整个样品容纳在注射器腔室(共用导管)中的情况下，此体积将至少与样品流体的体积和测量点与注射器腔室(共用导管)之间的引入管线的体积之和一样大。在用户期望仅将样品流体注入系统的处理侧并且样品流体的体积大于注射器腔室(共用导管)的体积的情况下，所抽吸体积将至少与注射器腔室(共用导管)的体积和测量点与注射器腔室(共用导管)之间的引入通道的体积之和一样大。在用户期望避免在样品流体的上游注射流体(“尾随”)的情况下，所抽吸体积将小于样品流体和测量点与注射器腔室(共用导管)之间的引入通道的体积之和。
在某些实施方案中，流体的光学特性是折射率，并且通过穿过引入通道的电磁辐射源的出射角的改变来检测流体的改变。可使用任何合适的电磁辐射源，诸如发光二极管(LED)、激光器、白炽灯或其任意组合。在某些实施方案中，光学特性是在一定波长范围内的吸收率或散射反照率，并且通过从样品流体吸收或散射的电磁辐射的强度的改变来检测流体的改变(电磁辐射可在透射装备或反射装备中检测到)。在某些实施方案中，波长范围在红外光谱中。
在某些实施方案中，流体中的至少一种包括当由第二波长范围内的电磁辐射源激发时发射第一波长范围内的电磁辐射的组分。在此情况下，检测器包括电磁辐射源和光电检测元件。当被激发时，来自引入通道的电磁辐射的发射强度的改变指示穿过样品的流体的改变。在一个实例中，样品流体包括至少一种可激发组分(这些组分可与用于检测PCR产物的荧光分子相同或不同)，并且死体积流体或蒸气障壁流体不包括至少一种可激发组分。当在至少一种可激发组分的发射波长范围内检测到的电磁辐射的强度增加到高于最小值时，证实在引入通道中在测量点处存在样品流体。同样，当电磁辐射的强度降低到低于最小值时，证实在引入通道中在测量点处不存在样品流体。在其他实例中，至少一个可激发分子可在死体积流体中或在蒸气障壁流体中(或在两者中)，并且不存在高于最小值的强度指示存在不包含至少一种可激发组分的流体(优选地为样品流体)。在一个实施方案中，至少一种可激发组分包括荧光分子，例如如本文所描述。在另一实施方案中，至少一种可激发组分包括磷光体或量子点。
在某些实施方案中，流体中的多于一种包含至少一种可激发组分，例如发射波长范围基本上不重叠的至少一对可激发组分。在此实施方案中，可通过流体在至少一个电磁辐射源的辐射下发射的电磁辐射的波长来识别系统中的特定流体。如果样品容器中的样品的体积是未知的，则这将尤其有价值，因为可在样品经过测量点时通过测量在相关波长下的电磁辐射强度来标定样品的起点和终点。这在PCR系统中的实例是：将油溶性染料放入蒸气障壁流体或尾随样品流体的任何流体中，并且在样品流体中使用水溶性染料(或PCR探针本身)以检测样品。检测到在第一波长下的最小强度，其指示样品的开始，并且检测到在第二波长下的最小强度，其指示尾随流体的开始。
在某些实施方案中，流体中的多于一种包含至少一种可激发组分，其中至少一种第一流体包含至少一种可激发组分，所述至少一种可激发组分的发射波长范围与至少一种第二流体中的至少一种可激发组分的发射波长范围基本上重叠。在此实施方案中，可通过在具有共同发射波长范围的组分在发射波长范围下的信号强度来识别系统中的特定流体。为了使此成功，针对给定激发强度来自每种流体的量化发射强度应不同，使得可区分两种流体。
以下是将可变体积的样品接受到注射器中和/或检测/防止空气注入系统的方法的实例。在第一实例中，样品流体容器中仅存在样品流体。在样品流体引入之前，引入通道的入口端与注射器通道的出口之间的引入通道不包含样品流体(所述引入通道可包含死体积流体、蒸气障壁流体、空气或别的事物)。引入通道上的泵将样品流体从样品流体容器抽吸到引入流体通道中，直到检测器测量到足以指示样品流体的前缘的值为止。控制器引导泵继续将样品流体抽吸到系统中，直到样品流体的前缘是超出注射器腔室(共用导管)的出口的已知体积为止。如果控制器在测量点处未检测到足以指示从样品流体到空气的改变的光学特性的量的改变，则可注射样品流体。如果控制器已在测量点处检测到足以指示从样品流体到空气的改变的光学特性的量的改变，但在所述时间点之后抽吸到系统中的流体体积小于测量点与注射器通道之间的引入通道的体积加上超出样品被抽吸到的注射器通道的已知体积，则可在不注射空气的情况下注射样品。如果控制器已在测量点处检测到足以指示从样品流体到空气的改变的光学特性的量的改变，并且在所述时间点之后抽吸到系统中的流体体积大于或等于测量点与注射器通道之间的引入通道的体积，则所抽吸样品流体没有足够体积来填充注射器腔室(共用导管)并且可排出样品流体而不是将其注入系统的处理侧，由此防止例如空气进入处理侧。
在第二实例中，样品容器中存在样品流体和死体积流体两者，并且样品流体具有比死体积流体低的质量密度。定位引入通道的入口，使得其基本上在死体积流体中，并且致动泵，使得死体积流体开始填充引入通道。当样品容器中的流体液面降低，使得样品流体与死体积流体之间的界面与引入通道的入口处于同一高度时，样品流体将开始跟随死体积流体进入引入通道。当检测器测量到指示死体积流体与样品流体之间的界面的可量化特性(例如，电磁辐射强度)的改变时，泵接着继续抽吸体积等于检测器与注射器之间的引入通道的体积、注射器腔室(共用导管)的内部体积以及注射器的任何期望满溢之和的流体。如果检测器随后未指示样品流体与空气或死体积流体之间的相界面，或如果检测器随后指示样品流体与空气或死体积流体之间的相界面，但在检测到相界面之后抽吸到引入通道中的另外体积小于检测器与注射器入口之间的引入通道的体积，则注射器腔室(共用导管)中不包括空气，并且可将样品注入系统的处理侧。否则，将排出样品。
在第三实例中，样品容器中存在样品流体、死体积流体和第三不可混溶的流体(其可以是蒸气障壁流体或可仅仅是被设计来分离注入系统的处理侧的样品的等分试样的流体，例如隔离流体)。定位引入通道的入口端，使得其在死体积流体中或基本上在死体积流体中。接着致动泵，从而致使将死体积流体抽吸到引入通道中。当样品容器中的流体液面降低，使得样品流体与死体积流体之间的界面与引入通道的入口处于同一高度时，样品流体将开始跟随死体积流体进入引入通道。一旦将样品流体完全抽吸到系统中，就开始将第三不可混溶的流体抽吸到系统中。与上述类似，一旦检测器记录样品流体与死体积流体之间的界面，泵就继续将流体抽吸到系统中。如果在注射器腔室(共用导管)完全充满流体之前未检测到第二相界面，则注射器可将样品注入系统，并且注射将唯一地为样品。如果在注射器腔室(共用导管)完全充满流体之前检测到第二相界面，则泵可继续抽吸流体，其量等于检测器与注射器的入口之间的引入通道的体积。以此方式，引入通道将填充有样品流体和第三不可混溶的流体的混合物。
清洁站和例程 本文所提供的系统和方法的某些实施方案的重要方面是能够使用引入通道进行多次样品注射而不交叉污染系统的处理侧。这允许在系统中使用更高质量的部件(例如，更严格的公差、机加工的、而非注模的等)，因为那些部件的成本将分摊在多次样品流体注射上，并且消除了对将可移除的或一次性的消耗性元件并入系统中的要求，由于要求用户进行连接/断开连接(这会导致通道不对准、明显的界面或气泡，所有这些都会影响液滴形成和稳定性)并且要求一次性产品具有低成本(这导致更低的公差要求，从而影响液滴形成的质量和一致性)，因此这会产生较差的结果。本文所提供的多个方面有助于防止交叉污染。一组此类方面是用于在向系统的处理侧注射之间清洁系统的引入侧的系统和方法。
在一些实施方案中，引入系统中的通道的表面包括对清洁流体比对样品流体具有更高亲和力的材料，从而当清洁流体流动通过引入通道时允许清洁流体排出样品流体。如本文所使用的术语“清洁流体”包括移动通过引入系统(例如，包括注射器的引入系统)以移除引入路径中的任何样品或其他污染物和/或使其失活的任何流体；示例性清洁流体包括清洗流体和变性流体，以及在某些情况下的死体积流体和/或蒸气障壁流体，以及可移动通过引入侧(例如，不移动到处理侧中)的任何其他流体，如本文所描述。通过基本上排出至少注射器腔室(共用导管)中以及在某些情况下整个引入通道中的所有样品流体，当利用新样品流体时，清洁流体可防止注射来自先前样品的样品流体。在一些实施方案中，使用多种清洁流体。清洁流体可与样品流体不可混溶或与样品流体可混溶，但通常清洁流体中的至少一种与样品流体不可混溶。
这里描述了用于将至少一种清洁流体引进引入通道中的系统和方法。在某些实施方案中，在与样品容器分离的容器中供应至少一种清洁流体。为了获取清洁流体，定位引入通道的入口端，使得其基本上在至少一个清洁流体容器中的清洁流体中，并且致动泵，使得将清洁流体抽吸到引入通道中。在存在多种清洁流体的实施方案中，可在分离清洁流体容器中供应每种清洁流体，并且通过以下方式将清洁流体顺序地抽吸到系统中：按照将清洁流体抽吸到系统中的次序将引入通道的入口端定位成使得其基本上在清洁流体中的每一种中，并且针对每种清洁流体中的给定体积或时间致动泵。在一些实施方案中，可在清洁流体中的至少一种与样品流体之间或在单独清洁流体中的至少两种之间通过(至少一个)泵将空气抽吸到引入通道中。在另一实施方案中，在到系统中的所有流体吸入之间添加空气。可通过将引入通道的入口端定位成使得它不再基本上在液体体积内来获取空气。
清洁流体容器可采用任何合适的形式。在某些实施方案中，清洁流体容器中的至少一个是一次性容器。例如，清洁流体容器中的至少一个可以是微量滴定板的孔、PCR管、PCR管条带、圆锥形底管、打算在一组使用次数后丢弃的注模聚合物容器等。在此实施方案中，清洁流体容器中的至少一个可最初用聚合物或金属膜密封或用盖封闭，以使其更容易供应给最终用户。在用薄膜密封清洁流体容器的情况下，系统将能够破裂薄膜(如上所描述)。
在某些实施方案中，清洁流体容器中的至少一个是仪器上的固定储器，引入通道的入口端可定位在固定储器上方。作为一个实例，至少一个清洁流体容器可以是填充有清洁流体的开放式托盘。作为另一实例，清洁流体容器可以是具有用于引入通道的入口端的进入端口的部分地封闭的容器。进入端口可具有门或可逆密封件，以在引入通道的入口端未定位在清洁流体容器内部时封闭清洁流体容器。在一个实例中，门可简单地安装在弹簧加载的铰链上，所述门可由采样头(其由引入通道的入口端构成)推开，并且在采样头脱离时将自动关闭。在另一实例中，门可以是弹簧加载的提升阀或类似装置，其在被采样头压下时打开，但在采样头撤回时关闭。
可用多种方式将清洁流体提供到清洁流体容器。在某些实施方案中，用户在操作系统之前手动将体积足以处理系统中的至少一个样品流体体积的清洁流体添加到清洁流体储器中。在某些实施方案中，通过清洁流体供应通道从可由用户填充或更换的清洁流体储器向至少一个清洁流体容器供应清洁流体。在某些实施方案中，清洁流体通过重力从清洁流体储器流入清洁流体容器。在一个实例中，当通过重力加载到清洁流体容器中时，清洁流体储器被完全排空(在此实例中，清洁流体储器提供用于对清洁流体容器进行加载的便利装置)。在另一实例中，清洁流体容器的操作体积小于清洁流体储器的操作体积，并且系统包括用于控制清洁流体到清洁流体储器中的分配的机构。作为一个实例，清洁流体储器可对周围大气封闭并且具有固定总体积，使得在清洁流体储器排空液体时，清洁流体储器中的流体液面通过清洁流体容器中的清洁流体的表面上的周围大气压与清洁流体储器中的清洁流体的总静水压头和清洁流体储器中的任何空气压力的平衡来控制。在另一实例中，阀控制清洁流体从清洁流体储器到清洁流体容器中的分配。此阀可由系统上的控制器控制，所述控制器在至少一个清洁流体引入循环之后打开阀，以便将设定体积的流体分配到清洁流体储器中。可用任何合适的方式来测量流体的此设定体积，例如，通过清洁流体容器中的静水压力或清洁流体容器中的液面传感器(例如，浮阀)、电容水平等；通过打开阀持续与将清洁流体储器连接到清洁流体容器的通道中的校准流率相关的设定时间量；通过测量将清洁流体储器连接到清洁流体容器的通道中的流率以及随时间对所述流率进行积分以便确定何时已经分配给定体积；通过测量指示已经分配设定体积的清洁流体储器中的液面改变；或任何其他合适的方式。在另一实例中，阀系统被构造成每当致动阀时仅允许设定体积的流体进入清洁流体容器。在此实例中，每当致动阀时，灌注室就被填充清洁流体。在随后致动时，将灌注室分配到清洁流体容器中。
在某些实施方案中，清洁流体容纳在样品容器中。由于质量密度和可混溶性的差异，清洁流体在流体“冻糕”中形成分离层，并且可通过以下方式加载到引入通道中：改变引入通道的入口端的水平，使得入口端基本上在清洁流体层中；将流体抽吸到引入通道的入口端中，使得清洁流体与引入通道的入口端最初定位在其中的流体的界面的水平下降到与引入通道的入口端相同的水平；或这两种方式。在某些实施方案中，清洁流体也是死体积流体、蒸气障壁流体或两者。在此途径中，可用与以上所描述的“冻糕”途径相同的方式将清洁流体添加到系统。
在某些实施方案中，至少一个清洁流体容器包括至少一条清洁流体供应管线和一个清洁流体排放管。至少一种清洁流体通过至少一条清洁流体供应管线(它们可具有分离的或共用的供应管线)供应到清洁流体容器中。可按以上所描述的所有方法和顺序或任何其他合适的方法和顺序将清洁流体添加到引入通道的入口端。在完成时，可将清洁流体从至少一条排放管线排放(排放管可通向板上废物容器、外部废物存储容器或外部废物排放管)。在某些实施方案中，阀控制排放管何时打开。在某些实施方案中，排放管线包括泵，所述泵用于主动地将废物从清洁流体容器移动到其最终目的地。
在某些实施方案中，将至少一条清洁流体管线定位成使得流体射流离开至少一条清洁流体管线并且撞击在引入通道上，使得流体射流可将任何污染材料(诸如可检测到的或潜在地可检测到的组分)从引入通道洗掉或基本上洗掉并进入清洁流体储器。在某些实施方案中，将至少一条清洁流体管线定位成使得流体管线的出口浸没在清洁流体容器中的清洁流体中，并且驱动清洁流体中的至少一种通过清洁流体管线在清洁流体容器中的流体中引起涡旋，这有助于将污染材料(诸如可检测到的或潜在地可检测到的材料)从引入通道洗掉。
在某些实施方案中，通过采用逆流将清洁流体通过引入通道提供到系统。在这些实施方案中，引入通道包括例如入口端、注射器、泵、选择阀和至少一种清洁流体的供应装置。在将样品流体的等分试样注入注射器以及将注射器重新定位成使得包含样品流体的等分试样的注射器腔室(共用导管)再次与引入通道重新对准之后，将选择阀定位成使得至少一种清洁流体的供应装置、泵、注射器和引入通道的入口端全部对准。由泵生成力以驱动清洁流体流从清洁流体容器流动通过注射器，并且流出引入通道的入口端。在某些实施方案中，至少一种清洁流体与样品流体相比对引入通道的表面材料具有更高亲和力，因此清洁流体将样品流体从引入通道排出并且将所有或基本上所有样品流体驱出引入通道的入口端。可将清洁流体驱动到以上所描述的清洁流体容器中的任一个中。
图5—用于清洁引入导管的系统 图5示出用于清洁引入导管的系统。所述系统包括至少一个清洁流体容器501、吸入导管502(在本文也称为“引入导管”、“引入管线”和类似用语)和采样器组件503。清洁流体容器包括至少一种清洁流体。在某些实施方案中，清洁流体中的至少一种与系统中的分散相相比对吸入导管502的表面具有更高亲和力，从而允许其排出吸入导管502内的分散相。在某些实施方案中，至少一种清洁流体包括油，并且吸入导管502的表面包括疏水材料。在某些实施方案中，至少一种清洁流体包括水，并且吸入导管502的表面包括亲水材料。在某些实施方案中，清洁流体包括氟化油，并且吸入导管502的表面包括氟化聚合物。在某些实施方案中，清洁流体中的至少一种包括变性流体，诸如包括水和能够使可检测到的或潜在地可检测到的组分不可检测到的组分的变性流体。在某些实施方案中，可检测到的组分是核酸，并且变性组分包括如本文针对核酸所描述的任何合适的变性流体。在某些实施方案中，清洁流体中的至少一种包括降低可检测到的或潜在地可检测到的组分的浓度的稀释液。“稀释流体”是与至少一种分散相流体可混溶的清洗流体。在某些实施方案中，稀释流体包括水。在某些实施方案中，稀释流体包括油。在某些实施方案中，清洁流体包括与至少一种连续相和至少一种分散相不可混溶的分离(隔离)流体。在分散在至少一种连续相流体中时，分离流体将至少一种分散相流体的体积彼此分离。在某些实施方案中，吸入导管502包括管。在某些实施方案中，吸入导管包括聚合物管，诸如含氟聚合物管。清洁流体容器可以是任何合适的容器。在某些实施方案中，至少一个清洁流体容器501包括微量滴定板的孔、试管、孔、小杯或托盘。
采样器组件将吸入导管502定位到清洁流体容器501中。在某些实施方案中，此定位包括将吸入导管502上下移动到清洁流体容器501中。在某些实施方案中，此定位包括将清洁流体容器501上下移动到样品容器中。在一些实施方案中，此定位包括在垂直于或基本上垂直于吸入导管502的中心轴线的平面中移动吸入导管502，以便将吸入导管502定位成允许其进入清洁流体容器501。在一些实施方案中，此定位包括在垂直于或基本上垂直于吸入导管的中心轴线的平面中移动清洁流体容器501，以便将清洁流体容器501定位成允许吸入导管502进入清洁流体容器。
所述系统另外包括注射导管504、注射器/阀组件505、废物导管506、废物区507、动力源508和分析导管509。注射导管504与吸入导管502以及注射器/阀组件505流体连通。注射器/阀组件包括可以至少两种状态存在的导管。在第一状态下，导管与注射导管504和废物导管506流体连通。在第二状态下，导管与分析导管509流体连通。导管在任何时候至多在这些状态中的一种下。
在某些实施方案中，诸如图5a所示，一种用于清洁系统以避免至少一种分散相的体积之间发生交叉污染的方法包括：将吸入导管502定位在清洁流体容器501中，使得吸入导管502的入口浸没在清洁流体中。定位注射器/阀组件导管，使得注射导管504和废物导管506流体连通。致动动力源508以便产生吸力，以将清洁溶液抽吸到吸入导管502中、穿过注射器导管504以到达废物导管506并进入废物容器507。在某些实施方案中，至少一种清洁流体对构成吸入导管502、注射器导管504和注射器/阀组件505的内表面的材料比对系统中的任何分散相具有更高亲和力，从而允许至少一种清洁流体将分散相从导管的表面排出并排进废物容器507中。在一些实施方案中，使用多种清洁溶液和/或清洁溶液容器，其中在所述方法中所吸入的最终清洁溶液对构成吸入导管502、注射器导管504和注射器/阀组件505的内表面的材料具有更高亲和力，以便将分散相从导管的表面排出并排进废物容器507中并且避免交叉污染。动力源508可定位在系统中的任何点处，以便在吸入导管502中产生吸力。在一些实施方案中，动力源508定位在注射器/阀组件505与废物容器507之间，使得当注射器/阀被定位成将其导管放置成与分析导管509流体连通时，动力源508的润湿表面不接触将进入分析导管509的流体。在一些实施方案中，动力源508是泵。在另外的实施方案中，泵是蠕动泵、隔膜泵、离心泵、注射泵、正排量泵或往复泵。
在某些实施方案中，诸如图5b所示，系统包括清洗/清洁导管510和至少一个清洗/清洁流体储器511。注射器/阀组件505包括可以至少两种状态存在的导管。在第一状态下，导管与注射导管504和清洗/清洁导管510流体连通。在第二状态下，导管与分析导管509流体连通。导管在任何时间可在至多一种状态下。
一种用于清洁系统以使得至少一种分散相的体积不被交叉污染的方法包括：一起定位将吸入导管502与自动采样器组件503，使得离开吸入导管的流体将沉积在清洁流体容器507中；定位注射器/阀组件导管，使得注射导管504与清洗/清洁导管510流体连通；致动动力源508以便从清洗/清洁储器511将流体驱动通过清洗/清洁导管510、注射器/阀组件导管504、吸入导管502并进入清洁流体容器507。在一些实施方案中，至少一种清洁流体对构成吸入导管502、注射器导管504、注射器/阀组件505和清洗/清洁导管510的内表面的材料比对任何分散相具有更高亲和力，从而允许至少一种清洁流体将分散相从导管的表面排出并排进至少一个清洁流体容器507中。在某些实施方案中，使用多种清洁溶液和/或清洁溶液容器，其中在所述方法中所吸入的最终清洁溶液对构成吸入导管502、注射器导管504、注射器/阀组件505和清洗/清洁导管510的内表面的材料具有更高亲和力，以便将分散相从导管的表面排出并排进清洁流体容器507中，并且避免至少一种分散相的体积之间的交叉污染。
在某些实施方案中，清洁流体容器507包括排放管，使得可周期性地或连续地将通过吸入导管502沉积在清洁流体容器507中的清洁流体移除到废物区。在其他实施方案中，至少一个清洁流体容器507不包括排放管，并且系统包括吸入装置，所述吸入装置用于周期性地或连续地移除通过吸入导管502沉积在至少一个清洁流体容器507中的清洁流体。在其他实施方案中，清洁流体容器507不包括排放管，并且至少一个清洁流体容器507是一次性的，使得可通过丢弃至少一个清洁流体容器507来丢弃沉积在至少一个清洁流体容器507中的清洁流体。
图6示出用于引入第一体积的分散相并且随后引入清洁引入系统以使得其他体积的分散相不被第一体积的分散相交叉污染的另外的实施方案。系统另外包括分散相容器614，并且自动采样器组件603能够致使将构成所述系统的部件定位成使得吸入尖端602可从分散相容器614吸入流体或从清洁流体容器601吸入流体或者将流体分配到清洁流体容器601中。分散相容器可包含至少一种分散相。在某些实施方案中，分散相包括生物或化学样品、生物或化学反应混合物、生物或化学测定物或者化学或生物化学试剂。在某些实施方案中，分散相包括核酸、PCR试剂、报道分子、蛋白质、抗体、盐、甘油、表面活性剂或其组合。使用图6a的系统的方法包括：定位构成系统的部件，使得吸入尖端602可吸入分散相容器614中的一定体积的分散相；定位注射器/阀组件605导管，使得注射导管604与废物导管606流体连通；致动动力源608，使得第一体积的分散相流体被吸入并且至少部分地填充注射器/阀组件605导管的体积；定位注射器/阀组件605导管，使得其与分析导管609流体连通；致动分析流体源615，使得注射器/阀组件605导管中的分散相流体的实质上第一分数排出到分析导管中；定位注射器/阀605导管，使得其与注射器导管604和废物导管606流体连通；定位构成系统的部件，使得吸入导管602可从至少一个清洁流体储器601吸入一定体积的至少一种清洁流体；致动动力源608以吸入一定体积的至少一种清洁流体，使得至少一种清洁流体穿过吸入导管602、注射导管604、废物导管606并进入废物储器607，使得至少一种分散相的任何体积(例如，任何残余体积)的实质上第二分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605导管排出并且进入废物导管606或废物储器607，并且后续体积的分散相流体的交叉污染被第一体积的分散相流体交叉污染。在某些实施方案中，第一分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，第二分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，可从多个清洁流体容器吸入多种清洁流体。在某些实施方案中，从第一清洁流体容器601吸入第一清洁流体，并且从第二清洁流体容器吸入第二清洁流体。这可扩展到三个、四个或任何其他合适数量的更多对清洁流体和清洁流体储器。在某些实施方案中，从单个清洁流体容器吸入多于一种清洁流体。在另外的实施方案中，第一清洁流体具有与至少一种其他清洁流体不同的重力密度，并且清洁流体容纳在同一清洁流体容器中。通过以下方式实现不同清洁流体的吸入：调节构成系统的部件，使得吸入导管602的尖端可吸入相应清洁流体的流体；吸入流体以使得两种清洁流体之间的界面下降，使得吸入导管602的尖端从吸入第一清洁流体转移到吸入第二清洁流体；或其某一组合。
在某些实施方案中，注射器/阀组件605包括第一导管和第二导管。第一导管可以至少两种状态存在。在第一状态下，第一导管被定位成使得注射导管604与废物导管606流体连通。在第二状态下，第一导管被定位成使得第一导管与分析导管609流体连通。第二导管可以至少两种状态存在。在第一状态下，第二导管被定位成使得注射导管604与废物导管606流体连通。在第二状态下，第二导管被定位成使得第二导管与分析导管609流体连通。第一导管和第二导管在任何时间可分别以它们相应的第一状态和第二状态中的至多一者存在。另外，如果第一导管在第一状态下，则第二导管不在第一状态下；如果第一导管在第二状态下，则第二导管不在第二状态下；如果第二导管在第一状态下，则第一导管不在第一状态下；如果第二导管在第二状态下，则第一导管不在第二状态下。当第二导管在第二状态下时，第一导管可在第一状态下；当第二导管在第一状态下时，第一导管可在第二状态下；当第一导管在第二状态下时，第二导管可在第一状态下；并且当第一导管在第一状态下时，第二导管可在第二状态下。在一些实施方案中，导管在有限时间内可不在第一状态或第二状态下。在另外的实施方案中，当在状态之间转变时，导管在有限时间内不在任何状态下。
一种使用图6a的系统(其中注射器/阀组件605包括至少两个导管，其中当第一导管在第一状态下时，第二导管在第二状态下，并且当第二导管在第一状态下时，第一导管在第二状态下)的方法包括：定位系统的部件，使得吸入尖端602可吸入分散相容器614中的一定体积的分散相；定位注射器/阀组件605第一导管，使得注射导管604与废物导管606流体连通；致动动力源608，使得第一体积的分散相被吸入并且至少部分地填充注射器/阀组件605第一导管的体积；以及定位注射器/阀组件605第一导管，使得其与分析导管609流体连通。所述方法还包括：致动分析流体源615，使得注射器/阀组件605第一导管中的分散相流体的实质上第一分数排出到分析导管(处理侧导管)中；以及同时定位构成系统的部件，使得吸入导管(尖端)602可从至少一个清洁流体储器601吸入一定体积的至少一种清洁流体；致动动力源608以吸入一定体积的至少一种清洁流体，使得至少一种清洁流体穿过吸入导管602、注射导管604、废物导管606并且进入废物储器607，使得至少一种分散相的任何体积(例如，任何残余体积)的实质上第二分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605第二导管排出并且进入废物导管606或废物储器607，并且后续体积的分散相流体的交叉污染被第一体积的分散相流体交叉污染。所述方法还包括：定位注射器/阀组件605的第一导管，使得注射导管605和废物导管606流体连通；定位系统的部件，使得吸入导管602可从至少一个清洁流体储器吸入至少一种清洁流体；致动动力源608，使得至少一个体积的至少一种清洁流体被吸入所述吸入导管602、穿过注射导管604和注射器/阀组件605第一导管并进入废物导管606或废物储器607，使得分散相的任何剩余体积的实质上第三分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605第一导管排出，从而降低第一体积的分散相与其他体积的分散相之间发生交叉污染的可能性。在某些实施方案中，第一分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，第二分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，第三分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，可从多个清洁流体容器吸入多种清洁流体。在某些实施方案中，从第一清洁流体容器601吸入第一清洁流体，并且从第二清洁流体容器吸入第二清洁流体。这可扩展到三个、四个或任何合适数量的更多对清洁流体和清洁流体储器。在其他实施方案中，从单个清洁流体容器吸入多于一种清洁流体。在另外的实施方案中，第一清洁流体具有与至少一种其他清洁流体不同的重力密度，并且清洁流体容纳在同一清洁流体容器中。通过以下方式实现不同清洁流体的吸入：调节构成系统的部件，使得吸入导管602的尖端可吸入相应清洁流体的流体；吸入流体以使得两种清洁流体之间的界面下降，使得吸入导管602的尖端从吸入第一清洁流体转移到吸入第二清洁流体；或其某一组合。
在某些方法的实施方案中，可在一定体积的分散相或清洁流体之前或之后吸入空气。当吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605导管中的一个导管的体积超出可供用于吸入的分散相、至少一种清洁流体或其任意组合的体积时，这可能会有所帮助。在一些另外的实施方案中，系统包括传感器，所述传感器用于检测空气与一定体积的分散相或至少一种清洁流体或两者之间的边界。
使用图6b的系统的方法包括：定位系统的部件，使得吸入尖端602可吸入分散相容器614中的一定体积的分散相；定位注射器/阀组件605导管，使得注射导管604与清洗/清洁导管610流体连通；致动动力源608，使得第一体积的分散相流体被吸入并且至少部分地填充注射器/阀组件605导管的体积；定位注射器/阀组件605导管，使得其与分析导管609流体连通；致动分析流体源615，使得注射器/阀组件605导管中的分散相流体的第一分数被排出到分析导管中；定位注射器/阀605导管，使得其与注射器导管604和废物导管606流体连通；定位构成系统的部件，使得吸入导管602可将一定体积的至少一种清洁流体分配到至少一个清洁流体容器611中；致动动力源608以使一定体积的至少一种清洁流体从清洗/清洁储器流动，使得至少一种清洁流体穿过清洗/清洁导管610、注射导管604、吸入导管602并且进入清洁流体容器607，使得至少一种分散相的任何体积的第二分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605导管被排出并且排进清洁流体容器607，并且后续体积的分散相流体不被第一体积的分散相流体交叉污染。在某些实施方案中，第一分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，第二分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在某些实施方案中，可从多个清洗/清洁储器流出多种清洁流体。在一些实施方案中，可从第一清洗/清洁储器流出第一清洁流体，并且随后可从第二清洗/清洁储器流出第二清洁流体。这可扩展到任何合适的另外数量的清洗/清洁储器。
一种使用图6b的系统(其中注射器/阀组件605包括至少两个导管，其中当第一导管在第一状态下时，第二导管在第二状态下，并且当第二导管在第一状态下时，第一导管在第二状态下)的方法包括：定位构成系统的部件，使得吸入尖端602可吸入分散相容器614中的一定体积的分散相；定位注射器/阀组件605第一导管，使得注射导管604与清洗/清洁导管610流体连通；致动动力源608，使得第一体积的分散相被吸入并且至少部分地填充注射器/阀组件605第一导管的体积；以及定位注射器/阀组件605第一导管，使得其与分析导管609流体连通。所述方法还包括：致动分析流体源615，使得注射器/阀组件605第一导管中的分散相流体的第一分数被排出到分析导管中；以及同时定位系统的部件，使得吸入导管602可将一定体积的至少一种清洁流体分配到至少一个清洁流体储器601中；致动动力源608以使一定体积的至少一种清洁流体流动，使得至少一种清洁流体穿过清洗/清洁导管610、注射导管604、吸入导管602并且进入清洁流体容器601，使得至少一种分散相的任何体积的第二分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605第二导管被排出并排进清洁流体容器601中，并且减少或消除了第一体积的分散相流体对后续体积的分散相流体的交叉污染。所述方法还包括：定位注射器/阀组件605的第一导管，使得注射导管604和清洗/清洁导管610流体连通；定位构成系统的部件，使得吸入导管602可将至少一种清洁流体分配到至少一个清洁流体储器中；致动动力源608，使得至少一个体积的至少一种清洁流体流动到清洗/清洁导管606中、穿过注射导管604和注射器/阀组件605第一导管并且进入清洁流体储器601，使得分散相的任何剩余体积的第三分数从吸入导管602、注射导管604和注射器/阀组件605第一导管排出，从而降低第一体积的分散相与其他体积的分散相之间发生交叉污染的可能性。在某些实施方案中，第一分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在一些实施方案中，第二分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在一些实施方案中，第三分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在一些实施方案中，可从多个清洁流体容器吸入多种清洁流体。在一些实施方案中，从第一清洁流体容器601吸入第一清洁流体，并且从第二清洁流体容器吸入第二清洁流体。这可扩展到三个、四个或任意更多对清洁流体和清洁流体储器。
图7—包括废物站的用于注射样品的系统 图7示出图6b所示的系统的另外的实施方案。所述系统还包括洗涤导管712，并且自动采样器组件703包括与洗涤导管712流体连通的洗涤流体源以及用于驱动洗涤流体通过洗涤导管712的第二动力源。洗涤导管712被定位成使得洗涤导管712的内表面基本上围绕吸入导管701的外表面的至少一部分，但终止于吸入导管701的尖端上方的竖直位置。使用图7的系统防止交叉污染的方法的实施方案包括：一起定位吸入导管702与自动采样器组件703，使得离开吸入导管和洗涤导管712的流体沉积在至少一个清洁流体容器701中；定位注射器/阀组件705导管，使得注射导管704与清洗/清洁导管706流体连通；致动动力源708以将至少一种清洁流体从清洗/清洁容器709移动通过清洗清洁导管708、注射导管704和吸入导管702，使得清洁流体沉积在至少一个清洁流体容器701中。致动第二动力源以驱动洗涤流体通过洗涤流体导管712，并且将至少一种分散相的体积从吸入导管702的外表面排出并排进清洁流体容器701中。在一些实施方案中，洗涤流体与至少一种分散相相比对吸入导管702的外表面具有更高亲和力，使得洗涤流体可优先从吸入导管702的外表面驱动至少一种分散相。在一些实施方案中，洗涤流体包括疏水组分，吸入导管702的外表面包括疏水组分，并且至少一种分散相包括水。在一个实施方案中，洗涤流体是油，并且吸入导管702的外表面包括聚合物。在优选实施方案中，洗涤流体是氟化油，并且吸入管的外表面包括氟化聚合物。在其他实施方案中，洗涤流体包括亲水组分，吸入管702的外表面包括亲水组分，并且至少一种分散相包括疏水组分。
在一些实施方案中，所述方法另外包括：使洗涤流体流动通过洗涤流体导管712并且进入清洁流体容器701；重新定位吸入管702，使得吸入管702的尖端在清洁流体容器701中的至少一种清洁流体的表面的竖直上方；然后终止洗涤流体导管712到清洁流体容器701中的流动，使得洗涤流体继续流动，直到吸入管702的尖端与至少一种清洁流体不再流体连通为止。
使用图7的系统从至少一种分散相容器采样至少一种分散相以及清洁引入系统的方法包括：定位构成系统的部件，使得吸入尖端702可吸入分散相容器713中的一定体积的分散相；定位注射器/阀组件705导管，使得注射导管704与清洗/清洁导管710流体连通；致动动力源708，使得第一体积的分散相流体被吸入并且至少部分地填充注射器/阀组件705导管的体积；定位注射器/阀组件705导管，使得其与分析导管707流体连通；致动分析流体源715，使得将注射器/阀组件705导管中的分散相流体的实质上第一分数排出到分析导管中；定位注射器/阀705导管，使得其与注射器导管704和废物导管706流体连通；定位构成系统的部件，使得吸入导管702可将一定体积的至少一种清洁流体分配到至少一个清洁流体容器701中；致动动力源708以使一定体积的至少一种清洁流体从清洗/清洁储器流动，使得至少一种清洁流体穿过清洗/清洁导管710、注射导管704、吸入导管706并且进入清洁流体容器701，使得至少一种分散相的任何体积的第二分数从吸入导管702、注射导管704和注射器/阀组件705导管被排出并排进清洁流体容器701中；使洗涤流体流动通过洗涤流体712并且进入清洁流体容器701，使得洗涤流体将吸入导管702的外表面上的分配相流体排出并将其排进清洁流体容器701中，并且分散相流体的后续体积的交叉污染被第一体积的分散相流体交叉污染。在一些实施方案中，第一分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％、大于99.99％、大于99.999％或大于99.9999％。在一些实施方案中，第二分数大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于99％、大于99.9％，大于99.99％，大于99.999％或大于99.9999％。在一些实施方案中，可从多个清洗/清洁容器流出多种清洁流体。在一些实施方案中，可从第一清洗/清洁储器流出第一清洁流体，并且随后可从第二清洗/清洁储器流出第二清洁流体。这可任意地扩展到任何数量的清洗/清洁储器。使用包括至少两个导管的注射器/阀组件705和另外包括洗涤导管712的系统的方法类似于不另外包括洗涤导管712的方法，但另外还包括以下步骤：使洗涤流体流动通过洗涤导管712并且进入清洁流体容器701，使得洗涤流体将分散相流体从吸入管702的外表面排出。
图8—用于避免交叉污染的采样模式 图8示出用于容纳分散相体积(例如，样品)的系统以及用于在吸入分散相的连续体积时避免携带和交叉污染的方法。所述系统包括一组分散相容器801，所述一组分散相容器801包括可容纳至少一种分散相的至少两个分散相容器。当吸入分散相体积时，将吸入导管的尖端浸没在第一分散相容器中的至少一种分散相体积中。随后将吸入导管的尖端浸没在第二分散相容器中的第二体积的分散相中。在某些实施方案中，可在将吸入导管的尖端浸没在第一分散相体积中与将吸入导管的尖端浸没在第二分散相体积中之间清洁吸入导管的尖端，其中清洁发生在远离第一分散相容器和第二分散相容器的地点。一种用于避免将来自第一分散相流体容器的第一分散相流体携带到第二分散相流体容器中的第二分散相流体的方法(其中在远离第一分散相流体容器和第二分散相流体容器两者的位置处清洁吸入尖端)包括：从第一分散相容器吸入第一分散相；移动到远程位置以进行尖端清洁，其中所述移动不横越吸入导管尖端竖直地定位在第二分散相容器上方的任何位置；在远程位置清洁吸入导管尖端；以及定位吸入导管尖端，使得其竖直地定位在第二分散相容器上方，使得在定位中，如果吸入尖端已经浸没在分散相容器中的分散相中，则吸入导管尖端仅横越吸入导管的尖端在所述分散相容器上方的位置。在某些实施方案中，分散相容器是微量滴定板的孔，并且组801是微量滴定板。可使用任何合适的微量滴定板；在某些实施方案中，微量滴定板是24孔板、48孔板、96孔板、384孔板或1536孔板。图8示出对微量滴定板中的孔进行吸入的顺序次序，使得当定位以从分散相容器中吸入一定体积的分散相时，如果吸入导管的尖端已经浸没在分散相容器中的分散相流体中，则吸入导管的尖端仅曾经横越其在另一分散相容器的竖直上方的位置。
图9—吸入流体的实例 图9示出从包括流体容器901以及包括尖端的吸入导管902的系统吸入流体的实例。流体容器901的内部体积包括至少一种第一流体。当尖端浸没在至少一种第一流体中时，吸入导管902的内表面和外表面两者都暴露于至少一种流体。在吸入一些或全部流体中之后，第一流体的一部分可保留在吸入导管902的外表面上。所述系统包括第二流体容器903，并且随后在不洗涤吸入导管902的外表面的情况下吸入第二流体中的流体(如图9a中)可导致第二流体被第一流体交叉污染。相反，如果洗涤吸入导管902的外表面(如图9b中)，使得得以移除保留在吸入导管902外表面上的任何第一流体的一部分，并且降低了第二流体被至少一种第一流体交叉污染的可能性。在一些实施方案中，所移除第一流体的部分大于最初在吸入导管902外表面上的至少一种第一流体的70％、大于其80％、大于其90％、大于其95％、大于其98％、大于其99％、大于其99.9％、大于其99.99％或大于其99.999％。在某些实施方案中，使用至少一种洗涤流体洗涤吸入导管，其中洗涤流体与至少一种第一流体相比对构成吸入导管902外表面的材料具有更高亲和力。在某些实施方案中，吸入导管的外表面包括疏水聚合物，至少一种第一流体包括水，并且洗涤流体包括疏水组分。在某些实施方案中，吸入导管的表面包括含氟聚合物，至少一种第一流体包括水，并且洗涤流体包括氟化油。
图10—从具有盖的样品容器注射样品的实例 图10示出用于从样品容器吸入流体的系统，其中盖防止一个样品到另一个样品中的携带。所述系统包括：第一流体容器，所述第一流体容器的体积包括至少一种第一流体；盖1003；以及吸入导管1002，其中吸入导管1002可穿过盖，其方式为使得在吸入导管1002移动到第一流体容器的外部时，从吸入导管1002的外表面移除至少一种第一流体的相当大部分。在某些实施方案中，盖1003是聚合物密封件。在某些实施方案中，盖1003是硅酮密封件，并且吸入导管1002能够推动通过硅酮密封件，其中硅酮密封件擦拭吸入导管1002的外表面以移除第一流体。在一些实施方案中，从吸入导管移除的至少一种第一流体的部分大于在采样第一流体之后留在吸入导管上的第一流体的70％、大于其80％、大于其90％、大于其95％、大于其98％、大于其99％、大于其99.9％、大于其99.99％或99.999％。
图4—样品容器中的分层流体 图4示出用于向系统提供分散相流体和/或清洁流体的多个系统，其中所述流体共享共用容器，并且通过例如质量密度差异(例如，冻糕)而分离。所述系统包括流体容器401和至少一种流体402。在图4a中，系统仅包括第一流体402。在图4b中，系统另外包括第二流体403，所述第二流体403不同于第一流体并且具有比第一流体402低的质量密度。第一流体和第二流体可独立地是例如系统中的连续相流体或分散相流体。图4c示出系统包括两种流体的情况，但所述系统包括具有比流体402低的质量密度的第三流体404。图4d示出包括三种不同流体：第一流体402、第二流体403和第三流体404的系统。通过慎重选择流体，可将分散相流体和清洁流体顺序地添加到系统。
在某些实施方案中，第一流体402是第一分散相流体，其包括例如将要传递到处理系统以进行处理的分析物或其他组分，第二流体403是与第一分散相不可混溶的第二分散相流体，并且第三流体404是连续相流体。将第二流体403层叠在第一流体402顶部防止第一流体402蒸发，直到第二流体403已基本上蒸发或已移除为止。将第三流体404层叠在第一流体402下方升高第一流体402的竖直位置，从而降低从流体容器402的底部吸入大部分或全部第一流体402的难度。在某些实施方案中，第二流体403也是隔离流体，用于分离吸入到吸入导管中的第一流体的不同体积。在某些实施方案中，第三流体404是清洗流体，用于将第一流体的体积从吸入和引入系统排出，从而降低第一流体的不同体积之间的交叉污染的可能性。
在某些实施方案中，吸入导管的尖端的单个位置允许吸入一系列流体。例如，将吸入导管的尖端定位成使其浸没在第三流体404中然后开始吸入将首先将第三流体404抽吸到吸入导管中，从而竖直地降低第三流体404与第一流体402之间的界面，直到吸入尖端浸没在第一流体402中为止。进一步吸入将第一流体402吸入到吸入导管中，从而竖直地降低第一流体402与第二流体403之间的界面，直到吸入尖端浸没在第二流体403中为止。进一步吸入将第二流体吸入到吸入导管中。在某些实施方案中，系统和方法包括将吸入导管的尖端顺序地定位成使其顺序地浸没在至少两种流体中，从而允许对至少两种流体的吸入进行顺序排序。
图11—用于在样品容器中产生分层流体的系统和方法 图11示出用于分配流体以产生图4所示的竖直分层流体(冻糕)的系统和方法。所述系统包括流体容器1101、吸入导管1102、流体源1102和第一流体1104。在图11a所示的方法中，将吸入导管1102定位成使得吸入导管1102的尖端浸没在第一流体1104中。由流体源1103提供质量密度大于第一流体1104的质量密度的第二流体1105，使其流动通过吸入导管1102、通过吸入导管1102的尖端并且进入流体容器1101，在流体容器1101中，第二流体1105沉降到流体容器1101的底部。由流体源1103提供质量密度小于第一流体1104的质量密度的第三流体1106，使其流动通过吸入导管1102并通过吸入导管1102的尖端并且进入流体容器1101，在流体容器1101中，第三流体1106漂浮到第一流体1104顶部。
在图11b所示的方法中，将吸入导管1102定位成使得吸入导管1102的尖端浸没在第一流体1104中。首先由流体源1103提供第三流体1106，使其流动通过吸入导管1102、通过吸入导管1102的尖端并且进入流体容器1101，在流体容器1101中，第三流体1106漂浮到流体容器1101顶部。由流体源1103提供第二流体1105，使其流动通过吸入导管1102并通过吸入导管1102的尖端并且进入流体容器1101，在流体容器1101中，第二流体1105沉降到流体容器1101底部。
在某些实施方案中，限制第二流体1105和第三流体1106通过吸入导管1102的体积流量，使得在第一流体、第二流体与第三流体之间保持清晰限定的界面。在优选实施方案中，体积流量小于1000mL/min、小于100mL/min或小于10mL/min。
在某些实施方案中，流体源包括用于第二流体1105的第一储器、用于第三流体1106的第二储器、至少一个流体选择阀和动力源。至少一个流体选择阀致使当由动力源提供动力时，第二流体1105或第三流体1106中的一者流动或两者均不流动(而不是两者均流动)。在一些实施方案中，动力源是泵。
图12—用于利用采样入口感测流体的液面的系统 在本文所提供的系统和方法的某些实施方案中，期望确定吸入导管的尖端何时浸没在流体体积中。在某些实施方案中，这是为了确保吸入足够的体积，避免吸入超过最大体积的空气，或确保流体容器在吸入之前包含最小体积的流体。图12所示的系统包括吸入导管1201以及包括流体感测装置1203的吸入尖端1202。来自流体感测装置1204的信号指示吸入尖端1202是否浸没在流体中。流体感测装置可以是任何合适的装置；在某些实施方案中，流体感测装置是电阻传感器、电容传感器、热导传感器、热容传感器、核或颗粒辐射传感器或温度传感器，或其组合。
图13—用于避免样品污染的密封件的设计 在本文所提供的系统和方法的某些实施方案中，流体容器被密封以便避免流体内容物蒸发或环境污染或两者。为了吸入流体内容物，必须破坏密封件并且将吸入导管插入流体内容物体积中。在图13中，密封的流体容器系统包括流体容器1301、密封件1302和流体内容物1303。所述系统包括从密封件1302的内表面到流体内容物的顶表面的距离a和最大密封弦b。由于密封件1302的外表面暴露于周围环境，因此在破坏密封件1302并且吸入流体内容物之前，环境污染物可聚积在密封件1302的外表面上。如果距离a小于或等于距离b的一定倍数，则破裂密封件1302可导致密封件片段1304浸没在流体内容物1303中，从而潜在地使流体内容物1303受到来自密封件1302的外表面的环境污染物的污染(左)。如果距离a大于距离b的一定倍数，则破坏密封件1302将不导致密封件片段1304浸没在流体内容物中(右)。在最低程度，倍数必须为0.5。在这种实施方案中，必须完全地破坏密封件，使得没有密封件片段1304具有比任何其他密封件片段更长的片段。在优选实施方案中，倍数大于1，这保证没有密封片段1304将浸没在流体内容物1303中。
图14—密封系统 图14示出用于密封件和破裂密封件的系统。图14中的系统包括流体容器1401、密封件1402(其中密封件已经穿孔从而需要减小的破裂力)和流体内容物1403。由于密封件已经穿孔从而需要减小的破裂力，因此与没有穿孔时相比，吸入导管要求更低的刚度来破裂密封件(图14b)。在密封件不包括穿孔的实施方案中，系统可另外包括不同于吸入导管的密封件破裂器，用于提供破裂密封件所需的力和刚度。
图15—用于吸入样品和刺穿密封件的系统 图15示出用于吸入样品和刺穿密封件的各种系统。图15a中的系统包括吸入导管1501和刺穿/吸入组件1503，吸入导管1501包括尖端1502。吸入尖端1502具有足够的刚度以刺穿系统中使用的流体容器密封件，并且刺穿吸入组件1503允许竖直致动组件并且允许在尖端1502处产生吸力，以便将流体吸入到吸入导管1501中。图15b中的系统包括吸入导管1501，所述吸入导管1501包括尖端1502，其中尖端1502的刚度或机械鲁棒性不足以刺穿系统中使用的流体容器密封件。所述系统另外包括：吸入组件1503、刺穿尖端1504和刺穿组件1505，吸入组件1503允许竖直致动尖端1502并且允许在尖端1502处产生吸力以将流体吸入到吸入导管1501中，其中刺穿组件1505允许竖直致动刺穿尖端1504并且产生刺穿系统中的密封件所需的力。在采用图15b中的系统的方法的实施方案中，将刺穿尖端1504定位在系统中的密封件上方，并且由刺穿组件1505向下致动刺穿尖端1504以破裂密封件。一旦破坏密封件，刺穿组件1505就向上致动刺穿尖端1504，并且将尖端1502定位在流体容器上方。由吸入组件1503将尖端1502向下定位到流体容器中，并且由吸入组件1503将流体吸入到吸入导管1501中。当吸入完成时，由吸入组件1503向上致动尖端1502。
在某些实施方案中，刺穿尖端1504具有圆形、星形、正方形、圆锥形、锯齿形、金字塔形或矩形横截面。在某些实施方案中，穿刺尖端1504包括金属、聚合物或玻璃或其组合。在某些实施方案中，穿刺尖端1504的表面对系统中的至少一种连续相比对系统中的任何分散相具有更高亲和力。在某些实施方案中，穿刺尖端包括含氟聚合物。在某些实施方案中，尖端包括含氟聚合物。
图15c中的系统包括：吸入导管1501，所述吸入导管1501包括尖端1502；穿刺尖端1503，其中穿刺尖端基本上围绕吸入导管1501的一部分；以及吸入/穿刺组件1504，所述吸入/穿刺组件1504允许尖端1502和刺穿尖端1503独立地竖直运动并且允许在尖端1502处生成吸力以驱动将流体吸入到吸入导管1501中。一种用于破裂密封件并且从流体容器吸入流体的方法包括：将尖端1502定位在流体容器的密封件上方；向下致动穿刺尖端1503，使得其刺穿密封件但不浸没在流体容器的流体内容物中；向下致动尖端1502，使得其浸没在流体容器的流体内容物中；以及在尖端1502处生成吸力，以便将部分或全部的流体内容物吸入到吸入导管1501中。在某些实施方案中，穿刺尖端1503具有圆润形横截面，并且穿刺尖端1503和尖端1502是同轴的或基本上同轴的。
图16—用于过滤的吸入尖端的设计 图16示出用于避免将过大的颗粒材料吸入到系统中的吸入尖端系统。具有大特征尺寸的颗粒材料会堵塞系统中的流体导管。系统包括具有尖端1502的吸入导管1501，使得尖端1502具有比吸入导管1501的其他部分小的横截面面积。尖端1502具有主尺寸a。为了避免吸入有问题的颗粒材料，主尺寸a被选择成使得其为本系统中的最小导管的特征尺寸的分数。在某些实施方案中，主尺寸是直径、水力直径或其他合适的尺寸。在某些实施方案中，主特征尺寸是直径、水力直径或其他合适的尺寸。在一些实施方案中，a小于本系统中的最小导管的特征尺寸的95％、小于其90％、小于其85％、小于其80％、小于其70％、小于其50％、小于其35％或小于其20％。在一个实例中，最小导管是短轴为75um的矩形通道，并且a是选择为50um或更小的圆形直径。
在某些实施方案中，吸入导管1501包括包含聚合物的管。在某些实施方案中，通过以下方式制造尖端：加热吸入导管1501并且向吸入导管1501施加拉力，使得吸入导管1501的长度的一部分具有减小的横截面面积，并且随后在减小的横截面面积的区域中切割吸入导管1501以便产生尖端1501。在某些实施方案中，通过以下方式制造尖端：将固定直径的心轴插入吸入导管1501的内部体积中；向吸入导管1501施加压缩力以减少吸入导管1501的一定区域中的横截面面积，其中在所述区域的至少一部分中，横截面面积与心轴相同；移除心轴；以及切割吸入导管1501以产生尖端1502。在某些实施方案中，通过以下方式制造尖端：向吸入导管1501施加压缩力，直到吸入导管1501的一部分的横截面面积为零为止；在横截面面积为零的区域中切割吸入导管1501；以及在吸入导管150-1的其中切割吸入导管以形成尖端的面中产生孔洞，其中孔洞在尖端1502与吸入导管1502的内部体积的剩余部分之间提供流体连通。在某些实施方案中，通过以下方式产生孔洞：钻探、施加相干电磁辐射或线割。在某些实施方案中，通过以下方式制造尖端1502：在包括聚合物材料的片材上产生孔洞；以及将片材焊接到吸入导管1501的末端。
在某些实施方案中，尖端1502包括皮下注射针。在某些实施方案中，针的表面包括对至少一种连续相比对系统中的任何分散相具有更高亲和力的材料。
图17—用于吸入导管流体的方法 图17示出用于将样品吸入到引入系统中并且使用注射器将所述样品转移到处理系统以便不将空气注入系统的方法。在图17的左侧所示的实施方案中，检查抽吸到注射器中的一定体积的样品以确定所述体积的样品是否包括空气。检测方法可测量构成引入导管的内部体积的内容物的光学量、超声波量、热量或其他适当的量，如本文别处所描述。如果所述体积的样品不包括空气，则可通过将注射器定位成使得共用导管与处理系统流体连通来将所述体积的样品转移到处理系统。如果所述体积的样品包括空气，则可排出样品而不将其转移到处理系统中。在一些实施方案中，对样品进行重新采样以尝试在没有空气的情况下对其进行采样。在其他实施方案中，仅尝试一次对样品的引入。在一些实施方案中，用外部洗涤套环清洁吸入尖端以将污染物从尖端的外壁移除和/或在内部用清洁流体逆吹/注射以将污染物从尖端的内壁移除，如本文别处所描述。图17的右侧所示的实施方案是类似的，但不检查所述体积的样品是否包括空气。
图18—用于供应样品流体和清洁流体的系统 图18示出用于供应将要吸入的清洁流体和样品流体两者的系统。所述系统包括具有第一密封件1802的第一组流体容器1801和具有第二密封件1804的第二组流体容器1803。第一组流体容器包括用于在本系统中进行处理的分散相流体，并且第二组流体容器包括用于在本系统中进行处理的清洁流体。在图18所示的实施方案中，第一组流体容器1801和第二组流体容器1803是微量滴定板。微量滴定板可以是任何合适的大小。在某些实施方案中，板独立地是24孔、48孔、96孔、384孔或1536孔微量滴定板。
图19—用于供应清洁流体的系统和图20—用于供应清洁流体的自填充系统 图19和图20示出用于在本系统中提供清洁流体的系统。所述系统包括至少一个清洁流体储器2001，所述至少一个清洁流体储器2001包括端口2002和内部体积2003。穿过端口2002将吸入尖端2004定位到清洁流体储器2001中，在清洁流体储器2001中，吸入尖端2004推动表面2005并且压缩弹簧2006，从而打开阀2007，进而允许清洁流体穿过清洁流体入口2008进入清洁流体导管2009。将清洁流体入口2008竖直地定位成使得将允许进入清洁流体储器2001的清洁流体的体积限制到清洁流体储器2001中的清洁流体的表面的竖直位置等于清洁流体入口2008的竖直位置的体积。在某些实施方案中，可在阀2007打开时吸入第一体积的清洁流体，从而允许另外的清洁流体流动通过清洁流体入口2008。在某些实施方案中，第一体积为零。将吸入尖端2004竖直地定位成使得阀关闭，并且将清洁流体的一部分吸入到吸入导管尖端2004中。在某些实施方案中，将清洁流体储器2001中的所有清洁流体吸入到吸入导管尖端2004中。在某些实施方案中，通过吸入尖端2004的末端对表面2005的直接压力来致动阀。在其他实施方案中，通过与吸入尖端2004的外壁的附接件对表面2005的压力来致动阀。在某些实施方案中，系统另外包括盖2010，当吸入尖端2004未占据时清洁流体储器2001，盖2010可覆盖清洁流体储器2001，从而降低环境污染的可能性。在某些实施方案中，盖2010是自动致动的。在某些实施方案中，所述系统另外包括竖直定位在清洁流体入口2008上方并且与之流体连通的至少一个清洁流体储器。
可通过将滑架安装在位置致动器上来定位采样系统。参见例如图89。在一些情况下，将滑架线性地定位在包括样品的单个分散相储器(例如，PCR管)或包括样品的单个分散相储器的线性阵列(例如，PCR条带)上方。可将另外的分散相的储器定位在相同线性阵列中。可来回移动滑架并且将其定位在将要注射的分散相上方。可致动采样系统，使得采样管接触分散相储器的底部以进行注射。线性运动可使用导向螺丝/导向螺母组合来实现。在一些情况下，采样系统包括物理止挡件、止挡件传感器、限位开关或其他止挡机构。在一些情况下，采样系统以开环方式运行。在一些情况下，使用皮带和滑轮系统或线性致动器。
在一些情况下，滑架包括两个定位自由度。可包括样品的分散相的储器可布置在二维阵列(例如，微孔板)中，并且其他分散相的储器被定位成使得采样系统在对包括样品的分散相进行采样之间对另外的分散相进行采样。定位可通过一对导向螺丝/导向螺母、皮带和滑轮系统或线性致动器来实现。示例性皮带和滑轮系统包括但不限于H-bot滑轮、直接皮带驱动器或Core XY型滑轮。在一些情况下，采样装置包括过滤器。
图21—流体吸入器 图21示出用于吸入流体的系统。所述系统包括具有吸入尖端2100的吸入导管2010、密封件刺穿器2102、第一顺应弹簧2103、第二顺应弹簧2014和外壳2105。密封刺穿器2102具有在靠近吸入尖端2100的区域中同心地围绕吸入导管2101的圆锥形末端，并且包括机械止挡表面2106。为了吸入流体，将整个组件朝向流体容器的顶表面竖直地致动，直到机械止挡表面2106接触流体容器的上表面为止。如果流体容器包括密封件，则密封件刺穿器2102破裂密封件。在机械止挡表面2106接触流体容器的上表面时，中止密封刺穿器2102的竖直运动，但第一顺应弹簧2103提供顺应性以允许吸入导管2101继续竖直运动。在某些实施方案中，当吸入导管2101浸没在流体容器的流体内容物中时，停止竖直运动。在某些实施方案中，直到吸入导管2101接触流体容器的底表面才停止竖直运动。由于第二顺应弹簧2104的顺应性，在吸入导管2101不运动的情况下，外壳2105的竖直运动可继续。此类实施方案消除了以下要求：已知流体容器的底部的竖直位置以允许最大程度地吸入流体、避免对吸入导尖端造成机械损坏、或两者。
图22—用于吸入流体的系统 图22示出用于吸入流体的系统。所述系统包括至少一个流体容器2201、流体容器保持器2202、第一轴线滑架2203、第一轴线驱动器2204、第二轴线滑架2205、第二轴线驱动器2206、竖直致动器2207和吸入导管2208。流体容器2201容纳将要吸入的流体。在一些实施方案中，流体容器2201的流体内容物包括分散相，例如，如本文进一步描述的样品。第一轴线驱动器2204产生第一轴线滑架2203沿第一轴线的运动，并且第二轴线驱动器2206产生第二轴线滑架2205的运动。第二轴线滑架保持吸入导管2208，并且第一轴线驱动器2204和第二轴线驱动器2206的组合运动允许将吸入导管2208任意地定位在由第一轴线和第二轴线形成的平面上。在某些实施方案中，第一轴线驱动器和第二轴线驱动器是由马达转动的螺丝/螺母组合。在某些实施方案中，第一轴线驱动器和第二轴线驱动器通过皮带直接定位。在某些实施方案中，第一皮带的移动对第一轴线滑架2203进行定位，并且第二皮带的移动对第二轴线滑架2205进行定位。在某些实施方案中，两个皮带以H-bot布置进行布置，使得两个皮带的组合运动一起产生第一轴线滑架2203和第二轴线滑架2205的移动。马达可以是任何合适的马达；在某些实施方案中，马达是直流有刷马达、直流无刷马达或步进马达。马达以开环或闭环控制操作。在某些实施方案中，所述系统另外包括机械或机电止挡件，以防止将系统定位超出一组可允许边界。在某些实施方案中，所述系统另外包括限位开关，以指示滑架的第一轴线位置或第二轴线位置何时在可允许限度内。限位开关可以是任何合适的开关；在某些实施方案中，限位开关是机械开关、光学中断器或接近传感器。竖直致动器2207使吸入导管2208在竖直位置中移动，从而允许将其插入流体容器中以用于吸入流体。在某些实施方案中，竖直致动器包括线性致动器和旋转运动-平移系统。竖直致动器可以是任何合适的致动器；在某些实施方案中，竖直致动器包括止转棒轭、齿条和小齿轮、线性致动器或线性-皮带驱动器。
在某些实施方案中，所述系统另外包括空气引入口2209、出气口2210和用于在空气引入口与出气口之间产生气流的风扇2211。在某些实施方案中，风扇2211更靠近出气口2210而非进气口2209。在其他实施方案中，风扇2211更靠近进气口2209而非出气口2210。气流可用于从流体容器保持器2202的底侧移除热能。在某些实施方案中，所述系统还包括热电冷却器，使得可保持流体容器2201的温度低于最大温度，并且来自热电冷却器的热量可由气流移除。在一些实施方案中，最大温度小于27C、小于25C、小于21C、小于17C、小于15C、小于10C或小于5C。在流体容器2201中维持减小的温度可减慢或防止在流体吸入之前在流体容器2201的流体内容物中发生的所不想要的化学或物理反应。
图23—流体吸入器 图23示出用于吸入流体的系统，所述系统消除了精确地定位吸入尖端的需要，所述系统包括吸入导管2301、吸入尖端2302、机械反作用力表面2303、顺应弹簧2304以及外壳2305。将流体吸入器致动到流体容器中，直到吸入尖端2302接触流体容器的底表面为止。此时，通过在机械反作用力表面2303与外壳2305之间压缩顺应弹簧2304提供的顺应性允许外壳2305继续行进，而不向吸入尖端2302施加显著增加的力。在某些实施方案中，将吸入尖端2302定位在流体容器的底部对于尽可能多地吸入流体容器的流体内容物是重要的。此系统减少了准确地了解吸入尖端2302的竖直位置的需要，因为当顺应弹簧被压缩时可保证吸入尖端2302与流体容器的底表面接触。在某些实施方案中，所述系统另外包括力传感器，使得来自力传感器的信号指示弹簧的压缩何时增大，从而允许检测吸入尖端2302何时与流体容器的底部接触。在某些实施方案中，一旦在吸入之前已经定位在底表面，则随后将吸入尖端2302从流体容器的底部向上竖直地定位。
图24—用于吸入流体的系统 图24示出用于吸入流体的系统，所述系统包括至少一个流体容器2401、流体容器保持器2401、第一轴线滑架2403、第一轴线驱动器2404、第二轴线滑架2405、第二轴线驱动器2406、竖直致动器2407和吸入导管2408。流体容器2401容纳将要吸入的流体。在一些实施方案中，流体容器2401的流体内容物包括分散相，诸如样品，例如如本文所描述。第一轴线驱动器2404产生第一轴线滑架2403沿第一轴线的运动，并且第二轴线驱动器2406产生第二轴线滑架2405的运动。第二轴线滑架保持流体容器保持器2403，并且第一轴线驱动器2404和第二轴线驱动器2406的组合运动允许将流体容器保持器2402任意地定位在由第一轴线和第二轴线形成的平面上。在某些实施方案中，流体容器保持器可被定位成使得用户可将流体容器2401放置在流体容器保持器2402中。在某些实施方案中，第一轴线驱动器和第二轴线驱动器是由马达转动的螺丝/螺母组合。在某些实施方案中，第一轴线驱动器和第二轴线驱动器通过皮带直接定位。在某些实施方案中，第一皮带的移动对第一轴线滑架2403进行定位，并且第二皮带的移动对第二轴线滑架2405进行定位。在某些实施方案中，两个皮带以H-bot布置进行布置，使得两个皮带的组合运动一起产生第一轴线滑架2403和第二轴线滑架2405的移动。马达可以是任何合适的马达；在某些实施方案中，马达是直流有刷马达、直流无刷马达或步进马达。马达以开环或闭环控制操作。在某些实施方案中，所述系统另外包括机械或机电止挡件，以防止将系统定位超出一组可允许边界。在某些实施方案中，所述系统另外包括限位开关，以指示滑架的第一轴线位置或第二轴线位置何时在可允许限度内。可使用任何合适的限位开关；在某些实施方案中，限位开关是机械开关、光学中断器或接近传感器。第一竖直致动器2407使吸入导管2408在竖直位置中移动，从而允许将其插入流体容器中以用于吸入流体。在某些实施方案中，竖直致动器包括线性致动器和旋转运动-平移系统。可使用任何合适的竖直致动器。在某些实施方案中，竖直致动器包括止转棒轭、齿条和小齿轮、线性致动器或线性-皮带驱动器。
在某些实施方案中，系统包括第二竖直致动器2409(图25)。在某些实施方案中，系统包括密封件冲头2510，其由第二竖直致动器2509定位以使得密封件冲头可刺穿覆盖至少一个流体容器2501的密封件。在某些实施方案中，系统包括第二吸入导管2511，其由第二竖直致动器2509定位以使得第二吸入导管可从至少一个流体容器2501吸入流体内容物或将流体内容物分配到至少一个流体容器2501中。在某些实施方案中，系统包括密封件冲头2510和第二吸入导管2511。
在某些实施方案中，第二吸入导管可吸入已经由第一吸入导管2508分配到至少一个流体容器2501中的至少一种清洁流体内容物。在某些实施方案中，第二吸入导管将至少一种清洁流体吸入到清洁流体废物储器中。
在某些实施方案中，系统另外包括空气引入口2512、出气口2513和用于在空气引入口与出气口之间产生气流的风扇2514。在某些实施方案中，风扇2514更靠近出气口2513而非进气口2512。在某些实施方案中，风扇2514更靠近进气口2512而非出气口2513。气流可用于从流体容器保持器2502的底侧移除热能。在某些实施方案中，系统还包括热电冷却器，使得可保持流体容器2501的温度低于最大温度，并且来自热电冷却器的热量可由气流移除。在某些实施方案中，最大温度小于27C、小于25C、小于21C、小于17C、小于15C、小于10C或小于5C。在流体容器2501中维持减小的温度可减慢或防止在流体吸入之前在流体容器2501的流体内容物中发生的所不想要的化学或物理反应。
图26—用于保持流体容器的系统 图26示出用于保持样品容器的系统，所述系统包括至少一个流体容器2601、流体容器保持器2602、热电冷却器2603、散热器2604、气流组件2605以及风扇2606。流体容器保持器2602具有以下特征，这些特征使得至少一个流体容器2601可仅以一种方式插入流体容器保持器2602中，并且在流体容器保持器2602与至少一个流体容器2601之间维持热接触。流体容器可以是任何合适的流体容器；在某些实施方案中，流体容器是微量滴定板、管条带、独立试管或料筒。在某些实施方案中，流体容器是24孔板、48孔板、96孔板、384孔板或1536孔板。热电冷却器2603另外包括温度传感器和温度控制器，使得可将流体容器2601的温度维持在恒定温度范围内。可使用任何合适的控制方法；在某些实施方案中，温度控制器使用比例-积分方法、比例-积分-微分方法或开-关控制方法。将流体容器2601的温度维持在恒定温度范围内对于防止生物化学或化学反应或至少一个流体容器2601的流体内容物的物理改变可以是有益的。在某些实施方案中，温度范围的大小小于5C、小于3C、小于1C或小于0.1C，并且恒定温度在25C、20C、15C、10C或5C的温度范围内。散热器2604有助于将热量从热电冷却器2603转移走，并且风扇2604驱动空气通过气流组件以从散热器2604移除热量。
在某些实施方案中，热电冷却器2603可反向运行以将热量添加到至少一个流体容器2601的流体内容物，以将流体内容物的温度增加到升高的温度，以便产生至少一个流体容器2601的流体内容物的生物化学、化学或物理改变。在某些实施方案中，反应是细胞裂解、逆转录、核酸聚合、蛋白质变性或任何其他合适的反应。在某些实施方案中，升高的温度小于96C、小于90C、小于80C、小于70C、小于60C或小于50C。在某些实施方案中，实现多个升高的温度。
图27—用于清洁流体吸入器的系统 图27示出用于清洁流体吸入器的系统，所述系统包括主体2701、内部体积2702和端口2703。将第一流体吸入器插入端口2703中并使其暴露于至少一种清洁流体。在某些实施方案中，第一流体吸入器将至少一种清洁流体分配到内部体积2702中。在某些实施方案中，第二流体吸入器在插入第一流体吸入器之前将至少一种清洁流体分配到内部体积2702中，并且可通过使第一流体吸入器与至少一种清洁流体接触或由第一流体吸入器吸入至少一种清洁流体来清洁第一流体吸入器的外表面或内表面。在某些实施方案中，在移除第一流体吸入器之后，第三流体吸入器从内部体积2702中抽出至少一种清洁流体。在某些实施方案中，第二流体吸入器和第三流体吸入器是同一吸入器。在某些实施方案中，系统另外包括用于移除至少一种清洁流体的排放口2703。在某些实施方案中(图27a)，系统另外包括具有第一清洁流体入口2705的第一清洁流体通道2704，所述第一清洁流体通道2704将至少一种清洁流体分配到内部体积2702中。在某些实施方案中(图27b)，系统另外包括具有第二清洁流体入口2707的第二清洁流体通道2706。当第二清洁流体从第二清洁流体入口2707通过第二清洁流体通道2706流入内部体积2702时，它撞击在第一流体吸入器的尖端上，以便改善至少一种流体从第一流体吸入器的外表面的移除。
图28—用于提供样品和清洁流体的系统 图28示出一种用于提供样品和清洁流体的系统，所述系统包括至少一个样品容器2801和至少一个清洁流体容器2802。在某些实施方案中，至少一个样品容器是微量滴定板，并且至少一个清洁流体容器2802是开放式托盘。在某些实施方案中，微量滴定板是96孔板，并且系统包括两个清洁流体容器2802。
图1示出具有废物区的引入系统 图1示出用于对样品流体的一个或多个等分试样进行处理而不交叉污染样品流体的系统的实施方案。系统包括引入系统入口101、自动采样器组件102、注射器103、至少一个废物区104、过程连续流体源105和处理系统入口106。自动采样器组件102通过引入系统入口101将样品流体抽入注射器，并且对流体进行定位，使得过程连续流体源105可将样品流体排出到处理系统入口106中，如本文别处所描述。一旦重新定位成与引入系统流体连通，清洁流体就可被抽入引入系统入口101，从而将残余样品流体排出到废物区104中，其中清洁流体的组分、顺序和量如本文别处所描述。系统可另外包括用于对样品流体的等分试样进行细分的分隔器107、对样品流体的等分试样或分区上的至少一个反应进行调解的反应器108、或用于测量样品流体的等分试样或分区的至少一种性质的检测器109，或其任意组合，各自如本文所描述。
图2示出具有反吹的引入系统 图2示出图1中的系统的另一实施方案，所述系统包括样品入口201、自动采样器组件202、注射器203，并且其中废物区104被清洗流体源或清洁流体源210取代。系统可另外包括过程连续流体源205，并且可包括分隔器207、反应器208、检测器209和/或过程废物区204，如图1所描述。在清洁步骤期间，如本文别处所描述，清洗流体或清洁流体反冲通过注射器203并且离开引入系统入口201，并且进入废物容器，如本文别处所描述。
图3示出具有隔离流体分区的引入系统 图3示出系统的另一实施方案，其中在系统的处理侧上添加隔离流体源311。系统包括样品入口301、自动采样器组件302、注射器303和过程连续流体源305。系统可另外包括分隔器307、反应器308、检测器309和/或过程废物区304，如图1所描述。在一些实施方案中，如图所示，在分隔器307之后添加隔离流体源。在其他实施方案中，在注射器303之前或之后但在分隔器307之前添加隔离流体源。在一些实施方案中，隔离流体源可包括用于将隔离流体移动到处理系统中的泵。在一些实施方案中，在样品体积已经转移通过隔离流体源上游的处理系统元件之后致动泵，以便在样品体积之后添加隔离流体体积。在一些实施方案中，泵是计量泵、正排量泵、活塞泵、注射泵、隔膜泵或蠕动泵。
图29—用于提供流体试剂的系统 图29示出用于提供流体试剂的系统，所述系统包括刚性料筒2901、可塌缩袋2902、流体体积2903、流体递送导管2904、用于将流体递送导管2904连接到可塌缩袋2902的导管联接部2905、以及料筒接口2906。在通过流体递送导管2904从可塌缩袋递送流体时，可塌缩袋发生塌缩，从而消除了对流体递送导管2904进行排气而导致流体体积减少的需要。刚性料筒2901包封可塌缩袋2902，从而使得用户更容易处理。当刚性料筒2901联接到料筒接口2906时，导管联接部2905同时联接，并且当刚性料筒2901从料筒接口2906脱离联接时，导管联接部2905同时脱离联接，从而消除了用户对导管联接部2905进行直接联接和脱离联接(这可能难以在不将大量空气引进系统中的情况下进行)的需要。
导管联接部可以是任何合适的联接部；在某些实施方案中，导管联接部2905是螺纹连接器、鲁尔连接器、按压快速断开连接器或螺纹快速断开连接器。在某些实施方案中，导管联接部2905具有零或非常低的死体积。可塌缩袋可包括任何合适的材料。在某些实施方案中，流体递送导管2904可以是管。管可包括任何合适的材料。在某些实施方案中，流体递送导管2904可具有能够容纳最小体积的流体试剂的内部体积。如果每个处理步骤都需要完整体积的流体，则用户可能无法使用可塌缩袋2902中的所有流体，原因是在一个时间点处，可塌缩袋2902中剩余的流体体积不足以完成所有处理步骤。通过确定最小体积的大小以使得流体递送导管2904可容纳对于最少数量的处理步骤来说足够的流体，用户可最大化可塌缩袋中的流体的使用。在一些实施方案中，最小体积大于1mL、大于5mL、大于10mL或大于20mL。
图30图30示出另一个实施方案，其中刚性料筒包封多个可塌缩袋，每个可塌缩袋连接到流体导管。此实施方案允许用户通过单个可更换料筒安装多个试剂储器。图30示出用于供应试剂或收集废物的多容器料筒的实施方案。系统包括料筒3001以保持至少一个流体容器3002，所述至少一个流体容器3002具有流体容器管线3003以连接到主流体容器连接器3004。在一些实施方案中，流体容器3002包括柔性材料，使得流体容器3002的体积可随着流体的分配而减小，或随着流体的收集而增大。流体容器3002可由任何合适的材料构成。在一些实施方案中，流体容器包括聚合物或金属。流体容器管线3003可由任何合适的材料构成。在一些实施方案中，流体容器管线3003包括聚合物或金属。料筒3001可包括排放孔以允许空气随着至少一个主流体容器3002的体积的增大或减小而进入或离开料筒。主流体容器连接器3004接口连接到辅流体容器连接器3005，所述辅流体容器连接器3005与引入系统和/或处理系统上的一个或多个导管接口连接。在一些实施方案中，主流体容器连接器3004和辅流体容器连接器3005是快速断开连接器。在一些实施方案中，主流体容器连接器3004和辅流体容器连接器3005是干断连接器，以便在连接或断开连接料筒3001时最小化流体泄漏或损失。在一些实施方案中，流体容器3002另外包括一个或多个另外的出口或排放口，以允许排出流体或将流体添加到容器中。在一些实施方案中，料筒3001保持两个或更多个流体容器，每个流体容器具有流体容器管线、主流体连接器和辅流体连接器，使得用户在连接任一个流体连接器时可同时连接所有流体连接器。在一些实施方案中，流体容器包括预加载以用于在引入或处理系统中使用的试剂。在一些实施方案中，一个或多个流体容器用于收集废物。在一些其他实施方案中，一个或多个流体容器包括变性流体，所述变性流体用于使可在引入和/或处理系统的操作中添加到流体容器3002中的至少一种可检测到的或潜在地可检测到的组分变性。
因此，外部储器系统可用于如本文所描述的系统和方法。外部储器可包括聚合物袋、管状通道或鲁尔锁配件或如本文所描述的其他材料或部件。在一些情况下，聚合物袋是可塌缩聚合物袋。在一些情况下，可塌缩聚合物袋允许流体根据需要通过重力流入储器，而不将空气交换回到袋中。在一些情况下，将聚合物袋放置在硬边瓶内。硬边瓶在底部可具有螺纹接口，所述螺纹接口将用于聚合物袋的鲁尔配件保持在固定位置中。在一些情况下，将螺纹接口配合在储器上方将配合鲁尔配件保持在固定位置中。
图31(注射泵) 图31示出用于将流体泵送通过系统内的导管的系统的实施方案。所述系统包括马达3101，所述马达3101联接到导向螺丝3102，使得来自马达的旋转运动转变成导向螺丝的运动。导向螺母3103螺接在导向螺丝之上并且联接到活塞3104，所述活塞3104安装在钻孔或腔的内部。在导向螺丝旋转时，活塞沿着导向螺丝行进，在马达沿着一个方向自旋时朝向马达行进并且在马达沿着相反方向自旋时背离马达行进。随着活塞移动通过钻孔，活塞将流体抽入钻孔中或将流体推出钻孔。钻孔具有入口3106和出口3107端口，所述入口3106和出口3107端口可联接到管道或其他系统部件，诸如流体储器。钻孔的基板可由对注射泵内所包含的系统流体具有化学抗性的任何合适的材料构成。
在某些实施方案中，系统在入口端口处包括入口止回阀并且在出口端口处包括出口止回阀。这些止回阀被定向成使得当将活塞朝马达驱动时，入口止回阀将打开并且出口止回阀将关闭，使得流体将通过入口流入钻孔并且将不会从出口离开。在将活塞远离马达驱动时，入口止回阀将关闭并且出口止回阀将打开，从而允许推动流体。在某些实施方案中，注射泵的入口连接到试剂供应储器。在某些实施方案中，注射泵的入口端口连接到切换阀，所述切换阀也连接到多个试剂储器，使得切换阀可定位自身以允许将多个试剂储器中的一个馈送到注射泵中。
马达可以是任何合适的马达；在某些实施方案中，马达是步进马达，这种马达可被控制以使得其以微步进模式移动。在某些实施方案中，每个微步骤转化成流体排量，所述流体排量为由系统分隔器产生的分散相分区的大小的例如1％、2％、5％、10％、25％、50％、100％、200％。在某些实施方案中，齿轮箱联接在马达轴与导向螺丝之间。在某些实施方案中，马达是有刷直流马达或无刷直流马达或伺服马达。
在一些实施方案中，包括编码器作为组件的一部分，使得它可对马达轴的旋转提供反馈。编码器输出可用于帮助控制马达的旋转速度，从而对进出注射泵的流体流率提供控制。在某些实施方案中，不是通过正排量泵而是通过其中产生压头以将流体驱动到期望位置的气动系统将流体泵送通过系统。
另外的部件可包括以下中的一者或多者：用于归位或找到绝对位置的限位开关；用于存储绝对位置的记忆的编码器；消隙螺母；各种连接器样式；用于避免将空气抽入注射泵中的取向；o形环；用于防止旋转的标志；材料；多路阀，诸如三通阀。在某些实施方案中，泵被配置来提供非脉动流，使得流足够一致以驱动液滴形成，其中液滴大小的变化系数小于5％、4％、3％、2％、1％。
在某些实施方案中，系统内包含2个或更多个注射泵以驱动相同系统流体，使得如果任一泵发生故障，系统仍可分配所述系统流体。在某些实施方案中，可控制泵以使得一个泵在第二泵开始将相同流体分配到相同通道中时将停止分配，使得流体流动的中断时间不超过10ms、100ms、1s、5s、10s或20s。
图32(注射泵组) 在一些实施方案中，系统中包括至少2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个注射泵，例如以驱动不同系统流体并将其递送到系统的部件。注射泵的设计允许布置大量单独的泵而不会占用显著量的空间，占用显著量的空间将迫使总系统覆盖面积增加。
因此，本文描述了用于连续流乳液反应的系统和方法，其包括使用采样装置，其中采样装置包括泵。泵可用于提供驱动力以将流体从流体注射器、除污流体储器、清洗流体储器或其组合移动到注射装置中。参见例如图87至图88。泵可位于注射器的上游或下游。在一些情况下，泵是蠕动泵。在一些情况下，泵是可逆的。在一些情况下，泵包括流体通道，所述流体通道在泵的机械元件与系统的工作流体之间提供物理障壁。在一些情况下，泵马达由控制器致动以将设定体积的流体从流体注射器、流体储器、清洗流体储器或其组合移动到注射装置中。在一些情况下，泵马达是步进马达。在一些情况下，泵马达是具有旋转编码器的伺服马达。在一些情况下，控制器以开环模式操作。在一些情况下，控制器以闭环模式操作。
因此，如本文所描述的系统和方法可包括泵。泵可在流体注射器、除污流体储器和清洗储器的下游但在注射装置的上游。泵可在流体注射器、去污流体储器或清洗储器中产生吸力，从而从这些元件抽取流体并且在下游产生正压，从而将流体驱动到注射装置中。在一些情况下，泵在流体注射器、除污流体储器或清洗储器和注射装置的下游。泵可在整个采样装置和注射装置内产生吸力，以将流体抽吸穿过两个装置，从而沉积在废物储器中。
在一些情况下，采样装置包括冲洗储器。冲洗储器可包括与分散相不可混溶的流体，所述流体在微流体通道中形成分散相。在一些情况下，冲洗储器中所包含的流体包括与包括样品的分散可至少部分地混溶的材料。在一些情况下，冲洗液中所包含的流体包括水和PCR引物以及用于对包括样品的分散相中的核酸执行生物测定的荧光标记。在一些情况下，分散相不包括核酸，并且用作“无模板对照”。在一些情况下，冲洗液包括荧光标记物以指示样品之间的边界。
III.注射器
本文所提供的系统和方法可包括注射器，在本文也称为注射系统。在某些实施方案中，注射器用作引入系统(在本文也称为采样器、自动采样器或类似用语)与处理系统之间的接口，其中注射器可在与引入系统流体连通的配置和与处理系统流体连通的配置之间循环。注射器可被配置成具有另外的配置，例如允许清洁引入系统和注射器的一个或多个部分的配置。在某些实施方案中，注射器包括共用导管，在本文也称为注射室或注射回路，其中共用导管可与引入系统流体连通或与处理系统流体连通，但不可与引入系统和处理系统两者同时流体连通。因此，可在分散相的注射之间(例如，在样品之间)处理引入系统和/或注射器，以便在分散相(例如，样品)的多轮引入之间减少或消除分散相(例如，样品)的痕量。将了解，当“引入系统”被配置成流体连接到注射器时，所述系统可包括注射器，如从以下描述中的上下文将清楚的。
在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法可包括引入系统(诸如以上所描述的引入系统中的任一者)，其连接到注射器，其方式为使得在第一配置中，注射器与引入系统之间存在流体连通，并且在第二配置中，注射器与引入系统之间不存在流体连通。在另外的实施方案中，在第二配置中，注射器与处理系统流体连通。处理系统可包括分隔器，诸如如下所描述的分隔器。处理系统可包括反应器，诸如如下所描述的反应器。处理系统可包括检测器，诸如如下所描述的检测器。处理系统可包括脱离器，诸如如下所描述的脱离器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器和反应器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器、反应器和检测器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器、反应器、检测器和脱离器。在某些实施方案中，处理系统是用于在分区中执行数字处理的系统，诸如数字PCR系统。在某些实施方案中，注射器的与分散相(诸如，样品)接触的表面对至少第一连续相比对所述分散相具有更高亲和力；在某些实施方案中，注射器的与分散相(例如，样品)接触的表面包括含氟聚合物，并且至少第一连续相包括氟化油。
图33—基本注射器概念 图33示出注射器的实施方案。注射器包括共用导管3301、第一引入系统导管3302、第二引入系统导管3303、第一处理系统导管3304和第二处理系统导管3305。注射器可在至少两种状态下定位。在第一状态下，共用导管3301与第一引入系统导管3302和第二引入系统导管3303两者流体连通。在第二状态下，共用导管3301与第一处理系统导管3304和第二处理系统导管3305两者流体连通。在任何给定时间，注射器最多可以这些状态中的一种存在。注射器可以这些状态中的任一种存在，例如当注射器在第一状态与第二状态之间或在第二状态与第一状态之间改变时。因此，注射器决不可能定位成使得第一引入系统导管3302或第二引入系统导管3303与第一处理系统导管3304或第二处理系统导管3305中的任一者流体连通。总体上，共用导管3301、第一引入系统导管3302、第二引入系统导管3303、第一处理系统导管3304和第二处理系统导管3305可由任何合适的材料构造。在某些实施方案中，导管具有包括一种材料的表面，所述材料对系统中的至少一种连续相比对系统中的任何分散相具有更高亲和力，使得当至少一种连续相流动通过系统时，所述至少一种连续相会优先将分散相的体积从导管的表面排出。在某些实施方案中，系统中的导管的表面包括疏水材料，至少一种连续相包括疏水组分，并且至少一种分散相包括水相。在某些实施方案中，系统中的导管的表面包括含氟聚合物，至少一种连续相包括氟化油，并且分散相与氟化油相比对含氟聚合物表面具有更低亲和力。在这里和本文的别处，含氟聚合物可以是任何合适的含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、氯三氟乙烯(CTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)或其组合。在一些实施方案中，导管的表面包括亲水材料，至少一种连续相是亲水的，并且分散相是疏水的。在另一个实施方案中，分散相是油。
共用导管3301可以任何合适的方式构造。在某些实施方案中，共用导管3301包括管。在某些实施方案中，共用导管3301包括含氟聚合物管。在某些实施方案中，共用导管3301包括固体基板中的通道。在某些实施方案中，通道是微流体通道。在一些其他实施方案中，基板包括含氟聚合物材料。在一些实施方案中，共用导管3301包括固体基板中的通道和管两者。在一些实施方案中，选择共用导管3301的体积，以便将特定体积等分试样从引入系统递送到处理系统。此体积可以是任何合适的体积，诸如在0.1uL与500uL之间、或在0.1与200uL之间、或在0.5与200uL之间、或在1与200uL之间、或在2与200uL之间或在2与100uL之间、或在2与50uL之间、或在2与30uL之间、或在5与200uL之间、或在5与100uL之间、或在5与50uL之间、或在5与40uL之间、或在5与30uL之间、或在10与200uL之间、或在10与100uL之间、或在10与50uL之间、或在10与30uL之间的体积。
注射器系统的使用可允许分散相的特定体积从引入系统移动到处理系统。在某些实施方案中，一种用于将分散相的特定体积从引入系统移动到处理系统的方法包括：将注射器定位成使得共用导管3301与第一引入导管3302和第二引入导管3303流体连通；使分散相流动通过第一引入导管3302、进入共用导管3301、并且至少部分进入第二引入导管3303。接着将注射器定位成使得共用导管与第一处理导管3304和第二处理导管3305流体连通。使至少一种连续相流入第一处理导管3304，从而将分散相从共用导管3301排出并排进第二处理导管3305。接着，将基本上等于共用导管3301的体积减去至多在共用导管3301的表面附近的连续相薄膜的体积的分散相体积从引入侧转移到处理侧。在一些实施方案中，重复此过程以将多个分散相体积从系统的引入侧转移到系统的处理侧，诸如一系列至少2个、5个、10个、50个、100个、200个、500个或1000个分离分散相体积。
在某些实施方案中，共用导管3301对至少一种连续相比对分散相具有更高亲和力。例如，共用导管可具有是含氟聚合物的表面，并且连续相可包括氟化油。因此，当至少一种连续相穿过第一处理导管3304流入共用导管3301时，它优先将分散相从共用导管3301排进第二处理导管3305中。
在共用导管3301、第一引入导管3302、第一处理导管3304和第二引入导管3305对至少一种连续相比对将要从引入系统转移到处理系统的分散相具有更高亲和力的实施方案中，注射器还可用于将至少一种分散相的多个体积从引入系统转移到处理系统，诸如一系列至少2个、5个、10个、50个、100个、200个、500个或1000个分离分散相体积，而在一种或多种分散相的体积之间没有交叉污染，或基本上没有交叉污染。所述方法的某些实施方案包括：将共用导管3301定位成使得其与第一引入导管3302和第二引入导管3303流体连通；使分散相的第一体积流动通过第一引入导管3303，使得流入共用导管3301；将共用导管3301定位成使得其与第一处理导管3304和第二处理导管3305流体连通；使至少一种连续相通过第一处理导管3304流入共用导管3301中，使得至少一种连续相将分散相的第一体积从共用导管3301排进或基本上排进第二处理导管3304；将共用导管3301定位成使得其与第一引入导管3302和第二引入导管3303流体连通；使至少一种连续相流入第一引入导管3302并且通过共用导管3301，使得其将分散相的第一体积的残余体积排进或基本上排进第二引入导管3303；使分散相的第二体积通过第一引入导管3302流入共用导管3301中；将共用导管3301定位成使得其与第一处理导管3304和第二处理导管3305流体连通；以及使至少一种连续相流动通过第一处理导管3304，使得其将分散相的第二体积排进或基本上排进第二处理导管3305。在某些实施方案中，排进第二处理导管3305的分散相的第一体积或分散相的第二体积的分数为至少80％、至少90％、至少95％、至少98％、至少99％、至少99.9％、至少99.99％或至少99.999％。在某些实施方案中，排进第二引入导管3303的分散相的第一体积或分散相的第二体积的残余体积的分数为至少80％、至少90％、至少95％、至少98％、至少99％、至少99.9％、至少99.99％或至少99.999％。因此，从共用导管3301以及引入系统的暴露于分散相的第一体积的部分清洁掉或基本上清洁掉分散相的第一体积，使得在引入系统、共用导管3301或处理系统中分散相的第二体积将不被分散相的第一体积污染。在某些实施方案中，第一引入导管3302包括样品源和至少一种连续相源，并且第二引入导管3303包括废物区。在某些实施方案中，第一引入导管3302可被定位成与样品容器流体连通，并且第二引入导管3303包括动力源。在某些实施方案中，代替使至少一种连续相流入第一引入导管3302以将分散相的第一体积或第二体积的残余体积排进第二引入导管3303，可使至少一种连续相流入第二引入导管3303中、穿过共用导管3301以将残余分散相排进第一引入导管3302。在此类实施方案中，第二引入导管3303的至少一部分包括对至少一种连续相比对分散相具有更高亲和力的材料。在某些实施方案中，第二引入导管3303包括连续相源，并且第一引入导管包括样品源和废物区。在某些实施方案中，第一引入导管3302包括样品源和废物区。
在以上实施方案中，如果当使每个样品通过第一引入导管3302流入共用导管3301中时，则可将每个样品的固定体积从引入系统转移到处理系统，样品基本上填充共用导管3301(减去共用导管3301的表面处的至少一种连续相的薄层的体积)并且部分地进入第二引入导管3303，使得当共用导管3301被定位成与第一处理导管3304和第二处理导管3305流体连通时，共用导管3301的体积(减去共用导管3301的表面处的至少一种连续相的薄层的体积)在引入系统与处理系统之间转移。这在将在引入系统与处理系统之间转移样品的精确等分试样时可以是有用的。另选地，在一些实施方案中，在将共用导管3301定位成使得共用导管3301与第一处理导管3304和第二处理导管3305流体连通之前，可以分散相部分地填充共用导管3301，且以至少一种连续相填充共用导管3301的其余部分。这在重要的是在引入系统与处理系统之间转移每个样品体积的高分数的情况下可以是有用的。
以上方法可重复任何次数以将一种或多种分散相的多个等分试样从引入系统转移到处理系统。在以上实施方案中，可存在没有流动的时刻(例如，当共用导管301在状态之间转变时)。因此，可认为所述系统是使用非连续流在引入系统与处理系统之间转移分散相的等分试样。在某些实施方案中，在共用导管在状态之间转变时，流中存在至少0.01ms、0.05ms、0.1ms、0.5ms、1ms、2ms、5ms或10ms和/或不超过0.05ms、0.1ms、0.5ms、1ms、2ms、5ms、10ms或50ms的转变暂停。
图34—具有多个共用导管的注射器 图34示出其中存在多个共用导管的注射器的实施方案。所述系统包括第一共用导管3401和第二共用导管3402、第一引入系统导管3403、第二引入系统导管3404、第一处理系统导管3405和第二处理系统导管3406。每个共用导管具有至少两种状态。在第一共用导管3401的第一状态下，第一共用导管3401被配置成使得其与第一引入导管3403和第二引入导管3404流体连通。在第一引入导管3401的第二状态下，系统被配置成使得第一共用导管3401与第一处理导管3405和第二处理导管3406流体连通。在任何给定时间，第一共用导管3401可在其第一状态或第二状态中的至多一种状态下，并且第一共用导管3401可不在任何状态下(例如，当其在状态之间改变时)。同样，第二共用导管3402具有第一状态，其中第二共用导管3402被定位成使得第二共用导管3402与第一引入导管3403和第二引入导管3404流体连通，并且第二共用导管3402具有第二状态，其中第二共用导管3402与第一处理导管3405和第二过导管3406流体连通。在任何时间，第二共用导管3402可在其第一状态和第二状态中的至多一种状态下，并且第二共用导管3402可在第一状态或第二状态中的任一种下(例如，当其在状态之间改变时)。第一共用导管3401和第二共用导管3402可不同时在其相应第n状态下；例如，当第二共用导管3402在其第一状态下时，第一共用导管3401可不在其第一状态下，并且当第二共用导管3402在其第二状态下时，第一共用导管3401可不在其第二状态下。然而，其他状态并非互相排斥的。具体地，当第二共用导管3402在其第二状态下时，第一共用导管3401可在其第一状态下，并且当第一共用导管3402在其第一状态下时，第一共用导管3401可在其第二状态下。
在另外的实施方案中，每当第二共用导管3402在其第二状态下时，第一共用导管3401就在其第一状态下，并且每当第二共用导管3402在其第一状态下时，第一共用导管3401就在其第二状态下。用于将至少一种分散相的体积从引入系统有效地转移到处理系统的方法可包括：将第一共用导管3401定位成使得其在第一状态下(即，其与第一引入导管3403和第一引入导管3404流体连通)；接着第二共用导管3402将在其第二状态下。使分散相的第一体积流动通过第一引入导管3403并且进入第一共用导管3401，并且将第一共用导管定位成使得其在第二状态下(同时将第二共用导管3402定位成在其第一状态下)。使至少一种连续相流动通过第一处理导管3405并且进入第一共用导管3401，使得所述至少一种连续相将分散相的第一体积的全部或相当大分数从第一共用导管3401排出并排进第二处理导管3406中。在至少一种连续相流动通过第一处理导管3405时，使至少一种连续相流动通过第一引入导管3403、进入第二共用导管3402并且进入第二引入导管3404，从而将残余分散相排进或基本上排进第二引入导管3404；或者使至少一种连续相流动通过第二引入导管3404、进入第二共用导管3402并且进入第一引入导管3403，从而残余分散相排进或基本上排进第一引入导管3403。接着使分散相的第二体积流动通过第一引入导管3403或第二引入导管3404以进入第二共用导管3402。一旦将分散相的第一体积的相当大分数从第一共用导管3401排出并且使分散相的第二体积流入第二共用导管3402，就将注射器定位成使得第一共用导管3401在其第一状态下(同时将第二共用导管3402置于其第二状态下)。使至少一种连续相流动通过第一处理引入口3405并且进入第二共用导管3402，从而将分散相的第二体积或分散相的第二体积的第二相当大分数排进第二处理引入口3406。在将分散相的第二体积排进第二处理引入口3406时，使至少一种连续相流动通过第一引入导管3403并且进入第一共用导管3401，从而将分散相的残余第一体积排进第二引入导管3404，或者使至少一种连续相流动通过第二引入导管3404并且进入第一共用导管3401，从而将分散相的残余第一体积的排进第一引入导管3404。然后，第一共用导管3401就准备好用于引入分散相的后续体积而不会发生分散相体积的交叉污染。这些实施方案允许在将体积从第二共用导管转移到处理系统的同时清洁一个共用导管，从而减少在没有交叉污染的情况下分散相的单个体积从引入系统到处理系统所需的时间。
图35—多位置注射器 图35示出对于共用导管具有多于两种状态的注射器系统。所述系统包括共用导管3501、第一引入系统导管3502、第二引入系统导管3503、第一处理系统导管3504、第二处理系统导管3505、第一辅助系统导管3506和第二辅助系统导管3507。共用导管3501具有至少三种状态。在第一状态下，共用导管3501与第一引入系统导管3502和第二引入系统导管3503流体连通。在第二状态下，共用导管3501与第一处理系统导管3504和第二处理系统导管3505流体连通。在第三状态下，共用导管3501与第一辅助系统导管3506和第二辅助系统导管3507流体连通。系统在任何时间可在至多一种状态下。此概念可扩展到具有两个、三个、四个或任意数量的辅助系统的系统。
图36—旋转式单面注射器 图36示出包括旋转式表面密封件的注射器系统的实施方案。所述系统包括：包括第一管的第一共用导管3601、包括第二管的第二共用导管3602、第一引入导管3603、第二引入导管3604、第一处理导管3605和第二处理导管3606。所述系统另外包括第一基板3607，所述第一基板3607包括第一端口3608、第二端口3609、第三端口3610、第四端口3611、第五端口3612、第六端口3613、第七端口3614和第八端口3615。所述系统另外包括第二基板3616，所述第二基板3616包括第一通道3617、第二通道3618、第三通道3619和第四通道3620。第二基板3616具有至少两种状态，并且第二基板3616通过改变第一基板3607和第二基板3616的相对旋转取向而在状态之间移动。在第一状态下，第一通道3617与第一端口3508和第二端口3609流体连通，第二通道3618与第三端口3610和第四端口3611流体连通，第三通道3619与第五端口3612和第六端口3613流体连通，并且第四通道3620与第七端口3614和第八端口3615流体连通。在第二状态下，第一通道3617与第一端口3608和第六端口3613流体连通，第二通道3518与第四端口3511流体连通，第三通道3619与第三端口3610和第五端口3612流体连通，并且第四通道3620与第二端口3609和第八端口3615流体连通。第一引入导管3603与第一端口3608流体连通，第二引入导管3604与第四端口3611流体连通，第一处理导管3605与第五端口3612流体连通，并且第二处理导管3606与第八端口3615流体连通。第一共用导管3601另外包括与第二端口3609和第六端口3613流体连通的第一导管部分，并且第二共用导管3602另外包括与第三端口3610和第七端口3614流体连通的第二导管部分。因此，当第二基板3616在第一状态下时，第一共用导管3601与第一引入导管3603和第二引入导管3604流体连通，并且第二共用导管3602与第一处理导管3605和第二处理导管3606流体连通。当第二基板3616在第二状态下时，第一共用导管3601与第一处理导管3605和第二处理导管3606流体连通，并且第二共用导管3602与第一引入导管3603和第二引入导管3604流体连通。当第一基板3607和第二基板3616的相对位置使得第二基板3616不在任一状态下时，第一共用导管3601和第二共用导管3602不与引入系统或处理系统流体连通。
第一基板3607和第二基板3616可由任何合适的材料制成。在一些实施方案中，第一基板3607和/或第二基板3616的表面对在本系统中的至少一种连续相比对至少一种分散相具有更高亲和力。在一些实施方案中，第一基板3607和/或第二基板3616的表面包括氟化聚合物，并且至少一种连续相包括氟化油，如本文所描述。在一些实施方案中，第一基板3607相对于第二基板3616移动。在一些实施方案中，第二基板3616相对于第一基板3607移动。可通过任何合适的机构来实现运动。在某些实施方案中，通过使用马达来实现运动。可使用任何合适的马达，诸如步进马达、有刷直流马达或无刷直流马达。在某些实施方案中，马达是步进马达，并且使用开环控制通过对所移动步数进行计数来确定角位置。在某些实施方案中，马达具有用于确定角位置的编码器。在某些实施方案中，所述系统包括限位开关以检测角位置。
图37旋转式双面注射器 图37示出包括两个面的注射器系统。所述系统包括第一基板3701，所述第一基板3701包括至少一个共用导管3702。所述系统另外包括：第二基板3703，所述第二基板3703包括第一端口3704和第二端口3705；第三基板3706，所述第三基板3706包括第一端口3707和第二端口3708；第一引入导管3709和第二引入导管3710；以及第一处理导管3711和第二处理导管3712。第一引入导管3709与第二基板3703的第一端口3704流体连通，第二引入导管3710与第三基板3706的第一端口3707流体连通，第一处理导管3711与第二基板3704的第二端口3705流体连通，并且第二处理导管3712与第三基板3706的第二端口3708流体连通。共用导管3702可以至少两种状态存在。在第一状态下，共用导管3702与第二基板3703的第一端口3704和第三基板3706的第一端口3707流体连通，并且因此与引入系统流体连通。在第二状态下，共用导管3702与第二基板3703的第二端口3705和第三基板3706的第二端口3708流体连通，并且因此与处理系统流体连通。在任何时间，共用导管3702可以这些状态中的至多一种存在，但它可不以任一种状态存在，例如当在状态之间改变时。在一些实施方案中，共用导管3702是穿过固体基板的通道或钻孔。在一些实施方案中，共用导管3702和端口3704、3705、3706和3708被布置成使得第一基板3702与第二基板和第三基板(分别为3703和3706)的相对旋转位置的改变可将共用导管3702定位在所述状态中的任一者下。在一些实施方案中，第一基板3702旋转并且第二基板3703和第三基板3706保持在静态位置。如针对注射器的其他实施方案所描述，所述系统可具有状态相互排斥的多个共用导管。在一些实施方案中，多个共用导管由第一基板3702中的通道形成，这些通道的中心线位于共同圆弧上。可通过使用马达在基板3702(或基板3703或3706)中生成运动。在一些实施方案中，马达是有刷直流马达、步进马达、无刷直流马达。位置可通过任何适当的方法来指示。在一些实施方案中，使用步进计数、编码器、限位开关和/或光学中断器来确定位置。基板3702、3703和3706可由任何合适的材料制成。在一些实施方案中，如在本文的注射器的其他描述中，基板的与流体接触的表面对系统中的至少一种连续相比对分散相具有更高亲和力，以便允许优先排出分散相。在一些实施方案中，基板3702、3703或3706包括金属或聚合物。在一些优选实施方案中，基板3702、3703或3706包括含氟聚合物，并且至少一种连续相包括氟化油。在另外的实施方案中，基板3702、3703或3706包括CTFE和/或PTFE。
因此，采样装置可将分散相的体积引进注射器，所述分散相的体积接着流动到反应器和检测器。用于在如本文所描述的系统和方法中使用的注射器可包括零或低死体积阀。在一些情况下，零或低死体积阀包括一个或多个转子。在一些情况下，一种或分散相穿过转子并且通过注射器注射。在一些情况下，转子包括校准体积。在一些情况下，校准体积为至少或约0.001纳升(nL)、0.002nL、0.003nL、0.004nL、0.005nL、0.006nL、0.007nL、0.008nL、0.009nL、0.01nL、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.50nL、0.60nL、0.70nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL。在一些情况下，校准体积包括至少或约100nL、200nL、300nL、400nL、500nL、600nL、700nL、800nL、900nL、1000nL、2000nL、3000nL、4000nL、5000nL、6000nL、7000nL、8000nL、9000nL、10000nL、20000nL、30000nL、40000nL、50000nL、60000nL或超过60000nL。
在一些情况下，注射器将一种或多种分散相引进至反应器中用于后续反应的微流体通道或管。在一些情况下，将一种或多种分散相排出到不与反应器中用于后续反应的微流体通道或管流体连通的废流。在一些情况下，注射器引进一种或多种连续相。在一些情况下，一种或多种连续相包括油。
在本文所提供的系统和方法中有用的注射器的另外的实施方案在以引用方式并入本文的PCT公开号WO2018098438中有描述。
IV.处理系统
本文所提供的系统和方法可包括注射器，在本文也称为注射系统。在某些实施方案中，注射器充当引入系统(在本文也称为采样器、自动采样器或类似用语)与处理系统之间的接口，其中注射器可在与引入系统流体连通的配置和与处理系统流体连通的配置之间循环。注射器可被配置成具有另外的配置，例如允许清洁引入系统和注射器的一个或多个部分的配置。在某些实施方案中，注射器包括共用导管，在本文也称为注射室或注射回路，其中共用导管可与引入系统流体连通或与处理系统流体连通，但不能与引入系统和处理系统两者同时流体连通。因此，可在分散相的注射之间(例如，在样品之间)处理引入系统和/或注射器，以便在分散相(例如，样品)的多轮引入之间减少或消除分散相(例如，样品)的痕量。将了解，当“引入系统”被配置成流体连接到注射器时，所述系统可包括注射器，如从以下描述中的上下文将清楚的。
在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法可包括引入系统(诸如以上所描述的引入系统中的任一者)，其连接到注射器，其方式为使得在第一配置中，注射器与引入系统之间存在流体连通，并且在第二配置中，注射器与引入系统之间不存在流体连通。在另外的实施方案中，在第二配置中，注射器与处理系统流体连通。处理系统可包括分隔器，诸如如下所描述的分隔器。处理系统可包括反应器，诸如如下所描述的反应器。处理系统可包括检测器，诸如如下所描述的检测器。处理系统可包括脱离器，诸如如下所描述的脱离器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器和反应器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器、反应器和检测器。在某些实施方案中，处理系统包括分隔器、反应器、检测器和脱离器。在某些实施方案中，处理系统是用于在分区中执行数字处理的系统，诸如数字PCR系统。在某些实施方案中，注射器的与分散相(诸如，样品)接触的表面对至少第一连续相比对所述分散相具有更高亲和力；在某些实施方案中，注射器的与分散相(例如，样品)接触的表面包括含氟聚合物，并且至少第一连续相包括氟化油。
A.分隔器
本文所述的系统和方法可提供分隔器(在本文也称为液滴分隔器或液滴发生器)，其用于将分散相分成分区(在本文也称为液滴)。
在某些实施方案中，系统和方法包括使用引入系统和处理系统，所述处理系统包括分隔器，诸如如本文所描述的分隔器。引入系统可以是可与处理系统完全隔离的系统，诸如如上所描述的引入系统，例如包括引入系统并且在某些配置中包括注射器的引入系统，其中注射器可在与引入系统流体连接和与处理系统流体连接之间交替，例如其中注射器从不在引入系统与处理系统之间提供连续流体连接。此类引入系统在本文别处有更全面的描述。分隔器可以是任何合适的分隔器，例如被配置来将分散相诸如由注射器供应的分散相(在一些情况下，由连续相包围和/或通过隔离流体彼此分离的分散相的包)分隔成在连续相中的乳液中流动的多个分区，所述多个分区可以是任何合适数量的分区，例如如以下所描述，诸如1000个至100,000个分区，其中所述分区是任何合适体积的平均值，例如如以下所描述，诸如0.05nL至5nL。在某些实施方案中，分隔器是倒置y型分隔器，例如其中出口定位在与重力场平行的30度内并且穿过出口的流动与重力相反的分隔器，诸如本文所描述的那些。在某些实施方案中，分隔器是其中用于分散相的入口和用于连续相的入口以170度至190度的角度诸如180度的角度相遇(例如，同轴)的分隔器。
在某些实施方案中，分隔器的与分散相(例如，来自注射器的样品，以及从分隔器流出的分散相的分区)和/或与所有流体接触的表面对连续相比对分散相具有更大亲和力。因此，连续相优先润湿通道的壁，并且例如防止对液滴形成的壁效应或防止分散相的部分滞留在通道中。在某些实施方案中，通道(例如，用于分散相中的样品的入口通道、用于连续相中的分散相的分区的出口通道)的表面包括含氟聚合物，连续相包括氟化油或全氟化油，并且分散相包括水或水基混合物。在某些实施方案中，分隔器可由对连续相比对分散相具有更大亲和力的一个或多个材料块(例如，当连续相是例如氟化油时为一个或多个含氟聚合物块)构造；所述块可包括用于导管到所述块内的通道的连接部，其中连接部中的一个或多个最小化或消除对通过连接部的流动的中断。在某些实施方案中，分隔器包括第一入口通道和第二入口通道，其中第一入口通道和第二入口通道以150度至180度的角度(例如，以170度至180度的角度或180度的角度)相交。在一些情况下，入口通道取向成使得通道内的流动方向在与重力场正交的45度内、30度内、20度内或15度内。在某些实施方案中，分隔器包括在入口通道的相交部的出口通道，其中出口通道取向成平行于或几乎平行于周围重力场，例如，在平行的20度内、15度内、10度内或5度内；在一些情况下，通过出口通道的流动方向与重力场的方向相反。在某些实施方案中，在分隔器产生分散相在连续相中的乳液之后，将连续相的一部分从乳液移除；例如在液滴流动通过检测器之前，可将所移除连续相的部分或全部加回到系统中，以便在检测之前使液滴分离。
本文所描述的分隔器可结合到用于分散相内容物的化学、物理或生物处理的系统中。在使用如本文所描述的注射器的某些实施方案中，分散相不是连续地馈送到分隔器，而是在已经被夹带/分散在连续相中的包(例如，各自表示已经由采样系统采样的独立样品的包)中馈送；如本文所描述，包可由隔离流体分离。分散相的包可以是任何合适的体积，诸如0.1uL至100uL或1uL至80uL或5uL至50uL或10uL至30uL或15uL至25uL，或如本文所描述的任何其他体积。如果在包之间使用隔离流体，则隔离流体的体积也可以是任何合适的体积，诸如0.1uL至50uL、0.1uL至20uL、0.1uL至10uL、1uL至10uL、1uL至8uL或2uL至7uL或3uL至7uL，或如本文所描述的任何其他体积。因此，分散相可不连续地供应给分隔器，例如，作为一系列离散包，所述一系列离散包中的每一个对应于例如离散样品，并且不连续地生成分区(液滴)。这是使用注射器的某些实施方案的自然结果。因此，流将优选地是层流的，以避免所述分散相包的分裂或所产生液滴的多分散性。另外，在某些实施方案中，液滴分隔器不会极大地受到供应流变化(这可能是移动注射器分区的结果)的影响，这可例如允许在液滴形成期间将新样品或清洗流体加载到连续流中。因此，在注射循环中的某些时间，从注射器到分隔器的流动可中断。此外，在某些实施方案中，分隔器完全由对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料制造而成；例如，在某些实施方案中，分隔器可由含氟聚合物制造而成以用于与例如包括氟化油的连续相一起使用。
本文所描述的系统和方法的分隔器可以是可重复使用的，并且可例如在过程运行期间分隔分散相的多个包，诸如连续的各自表示不同样品的包，诸如一系列至少10个、20个、50个、100个、200个、300个、500个或1000个包和/或不超过20个、50个、100个、200个、300个、500个、1000个或10,000个包。
因此，本文描述了用于连续流乳液反应的系统，其中液滴发生器(分隔器)生成用于反应的液滴(分区)。用于液滴(分区)生成的方法包括但不限于孔口、t型接合部、流动聚焦接合部和v型接合部。在一些情况下，v型结是倒置v型接合部(在本文也称为倒置y型接合部)，其中在某些实施方案中，通道横截面在结之后而不是在结之前收缩。在一些情况下，液滴发生器包括含氟聚合物。在一些情况下，v型接合部不包括收缩部。在一些情况下，在两个通道以小于约90度的角度相遇的地方生成液滴。在一些情况下，角度为至少或约10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度或80度。在一些情况下，组合通道的通道直径减小。与通道直径没有减小的通道相比，通道直径可减小至少0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍或超过5倍。在一些情况下，两个通道中的第一通道包括分散相在第一连续相中的乳液。在一些情况下，两个通道中的第二通道包括连续相。在一些情况下，出口通道与初始通道正交并且竖直地取向。在一些情况下，将所生成液滴移出结点的力包括浮力效应。在一些情况下，液滴的大小不受乳液和第二连续相的相对流率影响。在一些情况下，液滴大小由出口通道的横截面面积来确定。
因此，在某些实施方案中，可在如本文所描述的系统和方法中使用V型接合部。在一些情况下，v型结是倒置v型接合部，在本文也称为倒置y型。在一些情况下，v型结包括两个通道。在一些情况下，两个通道中的每个通道的横截面是相同的。在一些情况下，两个通道中的每个通道的长度是相同的。在一些情况下，两个流动通道合并为单个通道。在一些情况下，与两个通道中的每个通道相比，单个通道包括减小的横截面。在一些情况下，与两个通道中的每个通道相比，单个通道的横截面减小为至少或约0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍、7.0倍、7.5倍、8.0倍、8.5倍、9.0倍、9.5倍或10倍。在一些情况下，单个通道的横截面减小到液滴的横截面。在一些情况下，液滴(例如，平均液滴大小)的直径为至少或约5微米(um)、10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um、120um、140um、160um、180um、200um或超过200um，和或直径不超过10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um、120um、140um、160um、180um、200um、300um、500um或1000um，诸如直径为1um至1000um或10um至500um、或50um至500um、或100um至400um、或100um至300um、或150um至250um。在一些情况下，液滴的直径为至少或约200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um、1000um或超过1000um。
在一些情况下，将液滴分离和光学级组合。液滴分离和光学级可在同一微流体芯片上。来自热循环仪的乳液流可进入芯片上的第一通道。连续相的流可进入芯片上的第二通道。在一些情况下，两个通道均收缩，然后在t型接合部处相遇。组合流以相同收缩大小流动通过扩展区域，所述扩展区域的一部分可包括光学级。收缩通道接着可扩大到更大直径，并且通过压配合连接部离开芯片。在一些情况下，第一通道和第二通道在于t型接合部中相遇之前并不收缩。在一些情况下，收缩在t型接合部的出口之外发生。在一些情况下，收缩小于液滴的特征大小，使得液滴在光学级中基本上填充通道。收缩通道的一部分可形成光学级。在一些情况下，通道接着扩大到更大大小，使得其基本上匹配出口管的横截面。在一些情况下，结是“v型接合部”。在一些情况下，流以基本上小于90度(例如至少或约10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度或80度)的角度组合。
在一些情况下，倒置v型接合部与管状光学级一起使用。在一些情况下，倒置v型接合部的出口是管状的并且继续以形成检测器的光学级。
液滴可使用液滴技术来分隔。在一些情况下，液滴技术是被动的或主动的。例如，被动技术包括被动流动和被动压力。示例性主动液滴技术包括但不限于基于机械原理的技术(例如，外部注射泵、气动隔膜泵、振动隔膜泵、真空装置、离心力、压电/超声波泵和声力)；电或磁原理(例如，电渗流、动电泵、铁磁塞、电水动力泵、利用磁力的吸引或排斥力和磁水动力泵)；热动力学原理(例如，气泡生成/相变引起的体积膨胀)；其他种类的表面润湿原理(例如，电润湿和光电润湿，化学、热、结构和放射性引起的表面张力梯度)；重力；表面张力(例如，毛细管作用)；静电力(例如，电渗流)；离心流(基板设置在光盘上并进行旋转)；磁力(例如，振荡离子引起流动)；磁水动力；以及真空或压力差。
液滴发生器可生成包括各种体积的液滴。在一些情况下，液滴的体积包括至少或约0.01纳升(nL)、0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.45nL、0.50nL、0.55nL、0.60nL、0.65nL、0.70nL、0.75nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或超过100nL和/或不超过0.02nL、0.03nL、0.04nL、0.05nL、0.06nL、0.07nL、0.08nL、0.09nL、0.10nL、0.20nL、0.30nL、0.40nL、0.45nL、0.50nL、0.55nL、0.60nL、0.65nL、0.70nL、0.75nL、0.80nL、0.90nL、1.0nL、2.0nL、3.0nL、4.0nL、5.0nL、10.0nL、20nL、30nL、40nL、50nL、60nL、70nL、80nL、90nL、100nL或200nL。在一些情况下，液滴的体积包括不超过0.75nL。在一些情况下，液滴的体积包括约0.01nL至约100nL、约0.05nL至约80nL、0.05nL至约50nL、0.05nL至25nL、0.05nL至10nL、0.05nL至5nL、约0.10nL至约60nL、约0.10nL至约40nL、约0.10nL至约20nL、约0.10nL至约10nL、约0.10nL至约5nL、约0.10nL至约1nL、约0.2nL至约40nL、约0.2nL至约20nL、约0.2nL至约10nL、约0.2nL至约1nL、约0.2nL至约0.8nL、约0.3nL至约30nL、0.3nL至约10nL、0.3nL至约1nL、0.3nL至约0.7nL、约0.4nL至约20nL、0.4nL至约10nL、0.4nL至约1nL、0.4nL至约0.6nL、约0.5nL约10nL、约0.6nL至约4nL或0.7nL至约2.0nL。在某些实施方案中，平均液滴体积为0.1nL至1nL。
在液滴由包含核酸的样品形成的一些情况下，将样品分隔成平均具有0.001至200、0.1至2、0.5至2.0、0.1至20、0.5至1.3或0.1至1个核酸分子的液滴。在一些情况下，一个或多个液滴不包括核酸分子。在一些情况下，一个或多个液滴包括单个核酸分子。在一些情况下，一个或多个液滴包括两个或更多个核酸分子。在一些情况下，核酸分子是DNA。在一些情况下，核酸分子是RNA。在一些情况下，核酸分子是单链的或双链的。
在一些情况下，通过本文所描述的方法中的任一种例如从单个样品(如上所描述的包)生成的液滴的数量为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、4000、6000、8000、10000、12000、14000、16000、18000、20000、25000、30000、40000、50000、100000、500000、1000000或超过1000000和或不超过2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、4000、6000、8000、10000、12000、14000、16000、18000、20000、25000、30000、40000、50000、100000、500000、1000000或10000000个液滴，例如，100至1,000,000或500至500,000或1000至100,000、或2000至50,000、或10,000至50,000、或15,000至30,000、或15,000至25,000个液滴。在一些情况下，液滴的数量为约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、4000、6000、8000、10000、12000、14000、16000、18000、20000、25000、30000、40000、50000、100000、500000、1000000或超过1000000个液滴。在一些情况下，每秒生成10、20、30、40、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、2000、4000、6000、8000、10000或超过10000个液滴。在一些情况下，每秒生成的范围为约10至10000、20至8000、30至7000、40至6000、50至5000、60至4000、70至3000、80至2000、100至1000个液滴。在一些情况下，以每小时至少或约500ul、750ul、1mL、1.5mL、2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL、4.5mL、5mL、5.5mL、6mL、6.5mL、7mL、7.5mL、8mL或超过8mL的速率生成液滴。
分隔器通常包括用于分散相(例如，由引入系统诸如由注射器供应的分散相在连续相中的程序化乳液)的第一入口通道、用于连续相的一个或多个第二入口通道以及出口通道，由分隔器连续形成的液滴的乳液通过出口通道连续传递到系统的其余部分。可使用入口和出口的任何合适的布置。在一些情况下，分隔器的与分散相接触的表面(例如，入口通道和出口通道)对连续相比对分散相具有更大亲和力，例如如果连续相包括氟化油，则所述表面为含氟聚合物。通道可在合适材料(诸如对连续相比对分散相具有更大亲和力的材料)的固体块中形成，并且在这些和其他情况下，分隔器中的所有通道对连续相比对分散相可具有更大亲和力；另外地或另选地，一个或多个通道的一部分或全部可通过将管道插入块中来形成。在此情况下，携带分散相的管道(例如，分散相入口和出口管道)对连续相比对分散相可具有更大亲和力。仅携带连续相的管道或通道(例如，连续相入口)不一定必须对连续相比对分散相具有更大亲和力(但出于构造方便或其他原因而可对连续相比对分散相具有更大亲和力)，只要所管道或通道由与连续相兼容的材料构造即可。
分散相可包含任何合适的材料，例如在某些实施方案中，分散相包括生物样品，诸如包括核酸的样品，例如在任何合适体积范围(诸如本文所描述的体积范围中的任一个)内的包中的样品。在某些实施方案中，分散相还可包括用于核酸扩增、检测的试剂和/或其他合适的试剂。
在本文所描述的系统和方法中可使用任何合适的分隔器。示例性分隔器包括但不限于以下所描述的倒置y型(也称为倒置v型)分隔器、T型接合部分隔器和流动聚焦分隔器。
倒置y型分隔器。在某些实施方案中，分隔器可被配置为“倒置Y型”，在本文也称为“v型”或“倒置v型”。倒置y型分隔器的优点在于：它可在广泛入口流率范围内产生相同或基本上相同大小的分区。在某些实施方案中，倒置y型分隔器的与分散相(例如，样品)接触的表面(例如，分散相入口和出口)对连续相比对分散相具有更大亲和力；在某些实施方案中，分隔器的所有表面对连续相比对分散相具有更大亲和力。
在某些实施方案中，本文描述了反应系统和方法，诸如数字PCR系统和方法，其中使用倒置y型分隔器来将样品分隔成多个分区，所述多个分区进行反应，例如热循环，并且被检测到。在这些系统和方法中，可使用如本文进一步描述的任何合适的倒置y型分区生成器。
倒置y型液滴分隔器包括平行于或接近平行于重力场的出口通道和与重力场相对正交地放置的两个入口通道。参见例如图38、图39和图40。在倒置y型分隔器中，两个入口通道以通道的轴线之间的2度与180度之间的角度(θ)相遇，例如以通道的轴线之间的10度与180度之间、或30度与180度之间、或50度与180度之间、或90度与180度之间、或110度与180度之间、或130度与180度之间、或150度与180度之间、或160度与180度之间、或170度与180度之间的角度相遇，例如以180度的角度相遇(例如，同轴或基本上同轴)。关于入口通道同轴的实施方案请参见例如图40。入口通道可取向在与出口通道正交的平面的上方或下方(例如，+/-60度、50度、45度、40度、35度、30度、25度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度或1度)(α)。第一入口通道和第二入口通道可取向成具有与周围重力场正交的基本分量(例如，流动轴线)，例如第一入口通道和/或第二入口通道可在与周围重力场正交的45度、40度、35度、30度、25度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度或1度内。参见例如图38和图39，其示出第一入口通道和第二入口通道的示例性布置。在第一入口通道中，第一连续相和分散相的混合物正在流动，其中连续相和分散相几乎是不可混溶的。以下情况时就是这种情况：例如，从注射器注射一系列样品，每种样品是由连续相包围或基本上由连续相包围的分散相，例如由油(例如，氟化油)包围的水相。因此，此连续相和分散相可构成程序化乳液，所述程序化乳液包含由连续相和/或封隔流体分离的离散样品栓(包)。在第二入口通道中，使与第一连续相可混溶的流体流动；例如，第二连续相。可使用任何合适的流体。在某些实施方案中，第一连续相具有与第二连续相相同的组成，例如油，诸如氟化油。在一些情况下，第一连续相和第二连续相包括油和表面活性剂，诸如本文所描述的类型和浓度的表面活性剂。在一些情况下，分散相包括水性溶液。第一连续相和第二连续相可由同一种油组成，但具有不同表面活性剂浓度。另外地或另选地，第一连续相中的表面活性剂组成和/或浓度可不同于第二连续相中的表面活性剂。出口通道在第一入口通道与第二入口通道的接合点处接收来自第一入口通道和第二入口通道的流，并且此出口通道可取向成平行于或几乎平行于周围重力场，例如在平行于周围重力场的45度、40度、30度、35度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度或1度内，诸如在30度内，例如在15度内，或在10度、5度或2度内。出口通道中的流体流与重力相反地移动。
不受理论的束缚，据认为在以这种方式对通道进行取向时，浮力可在液滴形成中起作用。浮力可以使连续相加速，从而导致在液滴后面形成颈部。随着颈部变得足够细，颈部最终由于Rayleigh-Plateau不稳定性而断裂。因此，出口通道的取向对于确保液滴形成而非分离的两相流(如通常在微流系统中的Y型接合部中所见)而言可以是重要的。如果出口通道取向成与重力正交或基本上正交(例如，在重力方向的30度内)，并且流体流与重力处于相同方向，则更重相可沉降到出口通道的底部，并且更轻相可在更重相上方流动，从而生成两相流，而不是将进口分散相分隔为液滴。例如，如果液滴分隔器出口平行于重力，则分隔器可能不会产生单分散液滴，而是会产生大的多分散液滴。
第一入口通道的特征尺寸可大于第二入口通道的特征尺寸，第二入口通道的特征尺寸可大于第一入口通道的特征尺寸，或两个特征尺寸可类似或相等。如本文所使用的术语“特征尺寸”(在本文也称为“关键尺寸”、“特征长度”和等效术语)包括基本上确定通道的横截面面积的任何尺寸；例如，特征尺寸可以是直径、水力直径或任何其他合适的尺寸。第一入口通道和/或第二入口通道因此可具有任何合适的特征尺寸。在某些实施方案中，第一入口通道和/或第二入口通道的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um或10um至600um、或20um至400um、或50um至300um、或100um至300um、或150um至250um。
出口通道的特征尺寸可小于或等于两个入口通道的特征尺寸，并且正是此尺寸控制所形成液滴的所得等效球形直径。出口通道的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um、10um至600um、20um至400um或20um至300um、或20um至200um、或50um至200um、或80um至150um、或80um至120um、或90um至110um、或约70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um或140um。除非另有说明，否则导管的尺寸是内部尺寸。同样，除非另有说明，否则导管可具有任何合适的横截面，诸如正方形、长方形、圆形等；在一些情况下，横截面可被描述为圆形，但应理解，可使用任何合适的横截面。在液滴形成之后，出口通道可能会或可能不会扩展到更大的特征尺寸。然而，液滴分隔器的出口通道在一定程度内应具有均一的特征尺寸(例如，直径)，所述长度为所述特征尺寸(例如，直径)的至少1.25倍，例如特征尺寸(例如，直径)的至少1.25倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍，和/或不超过特征尺寸(例如，直径)的1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、12或15倍，例如1.5倍与10倍之间或2倍与8倍之间，诸如3倍与7倍之间。例如，如果出口通道是圆形的且直径为100um，则通常它应在至少125um的长度内保持100um的直径。在此区域之外，在分隔器(例如，一块材料)内或在分隔器(例如，块)外的出口导管可改变为不同的特征尺寸(例如，直径)，例如扩大到更大特征尺寸(例如，直径)。另外，在一些实施方案中，在出口导管之后的某个点，所述出口导管的取向将变得垂直于或几乎垂直于重力场，例如当通向反应器和/或检测器时。这可帮助减少对分区的浮力影响，所述浮力影响可导致分区的所不期望的轴向分散或其他问题。
此途径的优点在于：液滴大小例如在从0.01uL/min至3000uL/min的流率下对于第一入口通道和第二入口通道中的相对流体流率(例如在至少2倍的范围内、或在至少5倍的范围内、或在至少10倍的范围内、或在至少100倍的范围内、或在至少1000倍的范围内)相对不敏感。平均液滴大小可在这些范围内变化例如不超过100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％。
在某些实施方案中，分隔器(例如，倒置y型分隔器)电接地。
图38和39示出倒置y型分隔器。倒置y型液滴分隔器包括基本上平行于重力场的出口通道3801、3901和相对正交于重力场放置的两个入口通道。在倒置y型分隔器中，两个小入口通道3802、3902和3803、3903以通道的轴线之间的2度与180度之间的角度(θ)相遇。入口通道可取向在与出口通道正交的平面的上方或下方(+-45度)(α)。第一入口通道3802、3902和第二入口通道3803、3903取向成具有与周围重力场正交的基本分量。通道可形成在基板3804、3904中。在第一入口通道3802、3902中，连续相和分散相的混合物正在流动，其中连续相和分散相几乎是不可混溶的。此连续相和分散相构成程序化乳液，所述程序化乳液包含由连续相分离的离散样品栓。在第二入口通道3803、3903中，使与连续相基本上可混溶的流体流动。在某些实施方案中，第一连续相具有与第二连续相相同的组成。在某些实施方案中，第一连续相和第二连续相包括油和表面活性剂。在某些实施方案中，分散相包括水性溶液。在某些实施方案中，第一相和第二相由同一种油组成，但具有变化的表面活性剂浓度。在某些实施方案中，第一连续相中的表面活性剂不同于第二连续相中的表面活性剂。出口通道3801、3901在第一入口通道3802、3902和第二入口通道3803、3903的接合点3805、3905处接收来自第一入口通道3802、3902和第二入口通道3803、3903的流，并且此出口通道3801、3901取向成基本上平行于周围重力场。出口通道3801、3901中的流体流与重力相反地移动。在以这种方式对通道进行取向时，浮力可在液滴形成中起作用。在液滴形成之后，出口通道3801、3901可能会或可能不会扩大到更大长度(25um至2000uM)。第一入口通道3801、3901的特征长度可大于第二入口通道3802、3902的特征长度，第二入口通道3802、3902的特征长度可大于第一入口通道3801、3901的特征长度，或两个特征长度可基本上类似。特征长度可以是直径、水力直径或基本上确定通道的横截面面积的任何长度尺度。(1um至1000um)出口通道3801、3901的特征长度小于或等于两个入口通道的特征长度，并且正是此长度控制所形成液滴的所得直径。(1um至1000um)此途径的优点在于：液滴大小对第一入口通道和第二入口通道中的相对流体流率相对不敏感。(0.01uL/min至3000uL/min)。
图44和图45示出倒置y型分隔器的实施方案，其中两个入口通道以180度相交，正交于重力场，并且以90度角与出口通道相交，其中出口通道取向成平行于重力场。在此实施方案中，第一入口通道的流体流与第二入口通道的流体流碰撞。在某些实施方案中，包括图44和图45所示的实施方案，通道中的一个、两个或所有三个包含在固体块中。任何形式的分隔器的通道连接到系统的其余部分。图44和图45还示出可使用将分隔器连接到系统的其余部分的管道的三种方式。图45示出其中管道附接有专用适配器的实施方案，其中分隔器的通道是块中的流体通道。图44a示出其中将管道部分地插入块中的实施方案，其中通道是连接到流体通道的管道通道；就图44b而言，管道一直插入块中，因此通道是管道通道。可使用三种方法的任意组合。因此，可通过钻探或铣削或类似操作、通过管道或其任意组合来形成与流体接触的通道。以下更详细地描述连接。在将管道一直插入块中的情况下，管道本身充当通道(入口和/或出口)。在所有情况下，在某些实施方案中，与流体诸如分散相接触的表面对连续相比对分散相具有更高亲和力。
因此，在某些实施方案中，通道几何形状可如上所描述。在某些实施方案中，第一入口通道和第二入口通道取向成彼此间隔180度，使得使用单个钻探或铣削路径来产生这些通道。出口通道通过与入口通道连接的钻探或铣削操作产生的。每个入口或出口通道可包括单次钻探的流体通道、单次钻探的管道通道或两者的组合。(A)流体通道。(B)连接到流体通道的管道通道。(C)管道通道。
在第一实施方案中，例如如图45所示，通道被产生为具有等于液滴形成的特征长度的内径。通道通过两个或更多个钻探操作产生。所述钻探操作中的第一钻探操作产生两个入口通道4502和4503。所述钻探操作中的第二钻探操作产生出口4501。第二钻探操作将第二通道连接到由第一钻探操作产生的第一通道，从而形成接合部4512。管道4505可用任何合适的方式(诸如通过使用螺母和套圈的压合配件)附接到液滴分隔器。在拧紧配件时，配件在分隔器与管道之间产生流体密封。
在第二实施方案中，例如如图44a所示，通道被产生为具有两个不同内径。第一内径等于液滴形成的特征长度。第二内径具有通过过盈配合连接管道的大小。钻探通道包括出口，所述出口具有内径等于液滴形成的特征长度的第一通道4401和内径等于或小于将要插入的管道4405的OD的第二通道4406。当插入弹性模量比块材料高的管道4405时，向管道施加足够的力，从而形成流体密封。钻探通道还包括具有不同内径的两个入口。对于第一入口，钻探通道包括具有能够输送第一流体的大小的内径的第一通道4402和具有等于或小于将要插入的管道4405的OD的内径的第二通道4407。对于第二入口，钻探通道包括具有能够输送第一流体的大小的内径的第一通道4403和具有等于或小于将要插入的管道4405的OD的内径的第二通道4408。第一入口通道4402和第二入口通道4403可具有相同或不同大小。出口通道4401的第一内径等于分区形成的特征长度。可使用一个或多个钻探操作来产生通道，所述钻探操作形成能够实现分区形成的接合部4412。在第三实施方案中，诸如图44b所示，通道被产生为具有等于或小于管道4405的OD的单个不同内径。通道由两个或更多个钻探操作产生。所述钻探操作中的第一钻探操作产生两个入口通道4410和4411。所述钻探操作中的第二钻探操作产生出口4409。第二钻探操作将第二通道连接到由第一钻探操作产生的第一通道，从而形成接合部。当插入弹性模量比块材料高的管道4405时，向管道施加足够的力，从而形成流体密封。将管插入基板4404的正中央形成接合部4413。管道的内径用作通道，并且分区形成的关键直径由出口管道的内径的关键直径确定。
在某些实施方案中，可使用管道连接方法的任意组合。
使块(例如，含氟聚合物块)中的液滴分隔器通道足够小以确保稳定的流体流动，从而降低样品滞留在通道中的可能性。
在优选实施方案中，管道ID和通道ID的大小匹配以确保稳定的流体流动，从而降低样品滞留在通道中的可能性。
倒置y型分隔器的液滴大小。用于控制在液滴分隔器中产生的液滴的大小的方法包括：控制出口通道的横截面面积，例如控制特征尺寸，在本文也称为“特征长度”或“关键尺寸”，诸如直径或水力直径。液滴的直径将类似于此特征(关键)尺寸，和/或液滴将具有类似于出口通道的横截面面积的平均横截面面积。这不同于孔口式液滴分隔器，在孔口式液滴分隔器中，所形成液滴通常将基本上大于孔口的特征尺寸，通常是特征尺寸的1.5倍大。此样式的液滴分隔器的优点在于：液滴大小对来自第一入口通道和第二入口通道的流率的可变性相对不敏感，因为出口通道的特征尺寸通常控制所产生液滴的直径。这不同于基于剪力的(例如，T型接合部或十字型接合部)或孔口液滴分隔器，其通常需要稳定的流率来产生单分散液滴。因此，采用此液滴分隔器的系统可能够使用不太昂贵的、不太复杂的或不太笨重的方式来提供必要的驱动力，以将流体引进第一入口通道和第二入口通道。当提及液滴直径时，液滴直径是指特征或等效球形直径(液滴作为球体悬浮在连续相中将采用的直径)。约束在通道内的液滴可能会伸长，并且具有短于此等效球形直径的与通道轴线正交的关键尺寸。因此，在一些实施方案中，本文所描述的系统和方法，例如数字PCR方法，从单个样品(例如，进入分隔器的入口通道中的分散相)提供多个分区(液滴)，诸如至少100个、1000个或10,000个分区，其中分隔器具有平均球形直径，诸如在10um至1000um、20um至800um、30um至700um、40um至500um、40um至400um、40um至300um、50um至200um、50um至150um或75um至125um范围内的平均球形直径，并且其中分区的球形直径的变化系数在至少10倍、或至少100倍或至少1000倍的入口通道中的流率范围内小于50％、40％、30％、20％、15％、12％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。
T型接合部分隔器。图41示出用于分隔液滴的另一系统(“T型接合部”液滴分隔器)。在T型接合部分隔器中，两个入口通道以通道的轴线之间的2度至90度之间的角度θ相遇，并且会聚成单个出口通道。在一些情况下，入口通道以90度至180度之间、或110度至180度之间、或130度至180度之间、或150度至180度之间、或160度至180度之间、或170度至180度之间的角度相遇，在一些情况下以180度的角度相遇(同轴)；图41的底部配置中示出入口通道同轴的布置。在第一入口通道中，连续相和分散相的混合物正在流动，其中连续相和分散相几乎是不可混溶的。在第二入口通道中，使与连续相基本上可混溶的流体流动。连续相、表面活性剂等可如针对倒置y型分隔器所描述。第一入口通道和第二入口通道可相对于周围重力场在任何合适的平面中取向，诸如具有垂直于周围重力场的基本分量。出口通道在第一入口通道和第二入口通道的接合点处接收来自第一入口通道和第二入口通道的流，并且此出口通道也以任何合适的方式取向，例如垂直于或基本上垂直于周围重力场。在一些情况下，样品流垂直于或几乎垂直于连续相的流(例如，角度为60度至90度、70度至90度、80度至90度或85度至90度)(参见例如图41中的顶部配置)，其中样品相平行于出口。在一些情况下，出口和连续相是平行的并且垂直于或几乎垂直于样品相(例如，角度为60度至90度、70度至90度、80度至90度或85度至90度)。这导致将液滴推离成更小分区(参见例如图41的中间配置)。在一些情况下，样品相和连续相彼此平行(参见例如图41的底部)，即，以180度或几乎180度相交，并且出口垂直于或几乎垂直于入口(例如，角度为60度至90度、70度至90度、80度至90度或85度至90度)。在此情况下，两个相迎面对撞。在液滴形成之后，出口通道可能会或可能不会扩大到更大长度。第一入口通道的特征尺寸可大于第二入口通道的特征尺寸，第二入口通道的特征尺寸可大于第一入口通道的特征尺寸，或两个特征尺寸可基本上类似。在某些实施方案中，第一入口通道和/或第二入口通道的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um或10um至600um、或20um至400um、或50um至300um、或100um至300um、或150um至250um。出口通道的特征尺寸小于、等于或大于两个入口通道的特征长度。在某些实施方案中，出口的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um或10um至600um、或20um至400um、或50um至300um、或100um至300um、或150um至250um。液滴大小由两个入口通道的相对流率和几何形状来确定。与本文所描述的其他分隔器一样，此分隔器可使用一个或多个固体块(例如，含氟聚合物块或对连续相比对分散相具有更大亲和力的类似块)作为起点来制造，或者可具有涂覆表面、或导管、或对连续相比对分散相传达更大亲和力的其他特征(具体地，在与分散相接触的通道中)。
流动聚焦液滴分隔器 图42示出用于分隔液滴的另一系统(“流动聚焦”液滴分隔器，在本文也称为十字型接合部分隔器)。两个连续相流导致将栓挤压成多个更小分区。在流动聚焦分隔器中，三个入口通道以通道的轴线之间的2度至90度之间的角度θ相遇，并且会聚成单个出口通道。在一些情况下，两个外部通道垂直于内部入口通道取向，如图42所示。在内部入口通道中，连续相和分散相的混合物正在流动，其中连续相和分散相几乎是不可混溶的。在外部入口通道中，使与连续相基本上可混溶的流体流动。连续相、表面活性剂等可如针对倒置y型液滴发生器所描述。所有通道可以任何合适的方式取向，例如具有垂直于周围重力场的基本分量。出口通道接收来自三个入口通道的流，并且此出口通道也以任何合适的方式取向，例如基本上垂直于周围重力场。在液滴形成之后，出口通道可能会或可能不会扩大到更大长度。内部通道的特征尺寸可大于外部入口通道的特征尺寸，外部入口通道的特征尺寸可大于内部通道的特征尺寸，或这些特征尺寸可基本上类似。在某些实施方案中，外部入口通道和/或内部入口通道中的一者或两者的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um或10um至600um、或20um至400um、或50um至300um、或100um至300um、或150um至250um。出口通道的特征长度小于、等于或大于两个入口通道的特征长度。在某些实施方案中，出口的特征尺寸(例如，在通道具有圆形横截面时为直径)可以是至少1um、10um、20um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um，和/或不超过10um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1000um，例如1um至1000um、10um至800um或10um至600um、或20um至400um、或50um至300um、或100um至300um、或150um至250um。液滴大小由两个入口通道的相对流率和几何形状来确定。与本文所描述的其他分隔器一样，此分隔器可使用一个或多个固体块(例如，含氟聚合物块或对连续相比对分散相具有更大亲和力的类似块)作为起点来制造，或可具有涂覆表面、或导管或对连续相比对分散相传达更大亲和力的其他特征。
表面活性剂 在一些实施方案中，连续相、分散相或两者包括用于使分散相中的连续相的包的大小稳定的表面活性剂。表面活性剂组成和浓度可如本文别处所描述，参见例如以上的“本文所提供的系统和实施方案中使用的材料”。在某些实施方案中，在分隔器的入口中流动的连续相(诸如氟化油)包括浓度为0.2％至2％，诸如0.5％至1.5％或0.8％至1.2％或如本文所描述的任何其他浓度的表面活性剂，诸如氟化表面活性剂。
分隔器到整个系统中的整合 分隔器通常整合到用于进行化学、物理或生物处理的更大系统中。本文所提供的系统和方法包括分隔器，所述分隔器由保持器包封和/或连接到整个系统，如本文所描述。可使用管、管子、微流体通道或供应流体的任何其他合适的系统和方法将连续相或连续相和分散相的混合物的供应提供到液滴分隔器的入口。可使用管、管子、微流体通道或输送流体的任何其他合适的系统和方法将连续相和所产生液滴的混合物连接到下游处理元件。在某些实施方案中，使用聚合物管道将流体供应到入口中的至少一个或从出口输送流体。在一些情况下，与分散相接触的管道或其他导管对连续相比对分散相具有更大亲和力。在一些情况下，此管道包括含氟聚合物。
将了解，尽管在本节中描述了用于连接到分隔器的连接，但系统的其他部分中(例如，在液滴分离器、检测器、注射器或任何其他合适的点处)的连接也可使用类似或相同的系统和方法，并且本节中的说明视情况适用于系统中的其他区域。
通常，以减少或消除死区和对系统中的流造成的其他潜在中断的方式形成连接。通常，当流在导管中移动时，与直径保持恒定的连接或其他效应相比，扩大导管的特征尺寸(例如，直径)的连接或其他效应不太可能产生死区；通常，不期望在特征尺寸(例如，直径)减小、尤其是在特征尺寸突然减小时的地方具有连接，因为这可导致死区或其他中断。在某些实施方案中，通过连接本身使导管在连接之前的横截面轮廓与导管在连接之后的横截面轮廓相匹配，其方式为使得两个横截面轮廓是相同或几乎相同的，并且在两个导管之间的接合部处没有或基本上没有断裂。导管(例如，管道)可以任何合适的方式(例如，通过过盈配合或压合配件)附接到液滴分隔器。参见例如图43。在第一种情况下(图43c)，在作为液滴分隔器的块中形成孔洞，例如将孔洞钻探到固体块(诸如对连续相比对分散相具有更大亲和力的块，例如用于与例如氟化铀一起使用的含氟聚合物块)中，所述孔洞的直径等于或稍微小于将要插入的管道的外径。当插入弹性模量高于块材料的管道时，向管道施加足够的力，从而形成流体密封。由于所探孔洞小于管，且管比块更具刚性，因此形成流体紧密密封。在某些实施方案中，当插入管道时，管道的横截面轮廓与块的横截面轮廓相同或几乎相同(例如，在块中具有圆形管道和圆形导管的情况下，当将管道插入块中时，管道的ID与块相同或几乎相同，例如，在块的5％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、0.01％、0.005％或0.001％内)。管道的末端紧贴块配合，使得在多种流率下以及管道和块中使用的多种组成下，不会产生流动中断或死点；在某些实施方案中，管道插入块中的末端被配置来在管道的整个圆周上贴紧块材料。通常，这可通过以下方式来实现：在管道中形成垂直于管道中的流动轴线的平滑切口，并且使管道的互补表面抵接在块中。在第二实例中(图43a)，使用压合配件和螺母在管道与块(例如如本文所描述的块，诸如含氟聚合物块)中的通道之间产生流体密封。可使用流体密封的任何合适的组合。图43还示出已经被制造成具有通道的分隔器块(例如如本文所描述的块，诸如含氟聚合物块)被容纳在保持器或外壳材料中以提供机械稳定性。此外壳材料可由提供期望机械稳定性并且能够进行操作(包括机加工、雕刻、蚀刻、烧蚀、压花、模制或印刷)以使其成形的任何合适的材料(例如金属，诸如铝或不锈钢)构成，以获得机械强度。图43b示出管道，所述管道使用提供额外稳定性的配件保持在适当位置，使得管道不会被抽出。图43b和图43d示出专用配件的使用。配件使用螺母和套圈将管抵靠聚合物块保持在适当位置。套圈向下卷曲在管上，同时还抵靠块提供压力。螺母应能够向下到达块中，因此外壳材料不能太大以致于螺母无法到达。优选的是管道直径与通道直径匹配以确保稳定的流体流动。
因此，如图43中，在第一实施方案中，流体导管4305通过使用螺母4314和套圈4315的压合配件连接到分隔器4304。当配件在管道的外表面与分隔器的内表面之间拧紧时，配件在分隔器与管道之间产生流体密封。管道4317的内部横截面直径可与分隔器4318中的导管的内部横截面直径相匹配，以确保穿过连接部的平滑流体流动。配件材料可由任何合适的材料制成，只要所述材料适合于所使用的连续相溶剂即可。在第二实施方案中，在基板4304中产生具有两个不同内径的通道。第一内径4318具有足以允许流体流动到分隔器接合部4319的大小，并且可与所连接的流体导管4317具有相等大小，以确保穿过连接部的平滑流动。第二内径4320具有通过过盈配合连接流体导管的大小。第二内径4320的直径等于或小于将要插入的流体导管的外径。当插入由弹性模量高于块材料的材料制成的流体导管4305时，向管道施加足够的力，从而形成流体密封。
可使用或可不使用支撑材料4316来安装液滴分隔器。安装材料可由能够进行机加工、雕刻、蚀刻、烧蚀、压花、模制或印刷的任何材料构成。安装材料可用于将分区附连在系统中的指定位置中并使其稳定。所述材料也可由导电材料制成，以帮助驱散在分隔器处累积的任何静电。所述材料也可用于使导管与分隔器的连接稳定。例如，当使用过盈配合连接时，在分隔器的内侧在分隔器的内表面与流体导管的外表面的界面处产生流体密封。然而，可能需要额外的支撑以进一步确保联合不受干扰，并且可使用连接到支撑安装件4316的螺母和套圈组件4314产生额外的支撑。
分隔器中的通道可通过使用管道和/或在固体块中钻探、铣削或以其他方式形成的通道来产生。合适的特征尺寸(例如，圆形通道的直径)在50um至2mm，诸如50um至1mm、或50um至500um、或100um至400um、或200um至2mm的范围内，或如本文在具体实施方案中所描述的任何其他范围或尺寸。当使用管道时，将管道充分地放置到块(例如，含氟聚合物块)中，以在接合部处充当流体通道。当使用所形成通道时，将管道放置成邻近于在含氟聚合物块中钻探的通道。对于入口通道和/或出口通道，可使用流体通道类型的任何合适的组合。
在某些实施方案中，将含氟聚合物管道插入含氟聚合物块中、邻近于所形成通道(例如，等于或小于管道ID的钻探或铣削通道)。可在两道操作中在含氟聚合物块中产生入口通道和出口通道。在第一道操作中，产生适应干涉或压缩中的任一者从而与管道形成流体密封的通道。在第二道操作中，产生液体通道。
含氟聚合物块中的液滴分隔器通道被制造成足够小以降低样品滞留在通道中的可能性。
供管道(或其他合适的导管)连接到入口通道的通道直径可采取任何尺寸。然而，通常优选的是避免在液滴分隔器入口通道中从较小直径转变到较大直径，因为这可潜在地导致分散相(例如，水性PCR反应)的进入列分裂、滞留、样品吸收或导致例如样品之间的交叉污染和/或由于样品部分的部分移除而导致的针对样品的读数不准确的其他问题。而且，由于压力下降的原因，在连接导管中非常小几乎没有益处。通常，这些入口导管的特征尺寸(例如，直径)可以是至少50um、75um、100um、125um、150um、200um、250um、300um、350um、400um或450um，和/或不超过75um、100um、125um、150um、200um、250um、300um、350um、400um、450um、500um、600um、700um或800um，例如介于75um与800um之间或介于125um与700um，诸如介于150um与500um之间。
与出口通道的连接通常遵循相同模式。在某些实施方案中，从分隔器通向系统的其余部分的导管可具有以下特征(关键)尺寸(例如，直径)，其为至少50um、75um、100um、125um、150um、200um、250um、300um、350um、400um或450um，和/或不超过75um、100um、125um、150um、200um、250um、300um、350um、400um、450um、500um、600um、700um或800um，例如介于75um与800um之间或介于125um与700um，诸如介于150um与500um之间。
因此，如本文所描述的系统和方法可包括减少死区污染。如本文所描述，“死区”是指流中的其中分散相或连续相的液滴具有低或零速度的区域或区。在一些情况下，所述系统包括多个微流体管、通道或模块，所述多个微流体管、通道或模块相互连接以为连续相、乳液和/或分散相提供流动路径。这些互连处可以是可能形成死区的位置。例如，互连处可以是在一个微流体管或模块与第二微流体管或模块之间存在不完美连接并且在不完美连接中可能形成死区的地方。因为从第一样品生成的第一分散相的第一部分可被截留在死区中足够长的时间以与从第二样品生成的第一分散相的一部分接触或散布在一起，死区可能会导致交叉污染。为了防止形成死区，可在系统中的一个或多个微流体通道或一个或多个管之间进行一个或多个连接。例如，在注射器、液滴发生器、反应器或检测器的微流体通道或管之间进行一个或多个连接。例如，可在微流体管与微流体通道(第一导管与第二导管)之间进行压配合连接。压配合连接可包括聚合物中通向微流体通道的凹陷区域。微流体通道(第一导管)的横截面可基本上匹配管(第二导管)的内部横截面。在一些情况下，微流体通道和微流体管包括不同横截面。在一些情况下，凹陷区域的内部横截面小于管的外部横截面。在一些情况下，凹陷区域的内部横截面与管的外部横截面相同。管可包括弹性模量比包含通道的聚合物低的材料。管的示例性材料包括但不限于硅、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、PDMS、陶瓷、金属和玻璃。通道的示例性聚合物包括但不限于苯乙烯弹性体、乙烯乙酸乙烯酯弹性体、聚烯烃弹性体、二烯弹性体、含氟聚合物(例如，PTFE、PVDF、PFA和FEP)或其组合。
本文提供了用于连续流乳液反应的系统和方法，其中通过防止形成死区来减少污染可包括形成密封。在一些情况下，由于管与聚合物之间的连接，形成了流体密封。在一些情况下，流体密封防止液滴的连续流动。
在一些情况下，放置管防止形成死区。例如，将管的末端抵靠凹陷部的末端放置防止形成死区和连续流。连续流也可以是通道的横截面和管的基本上相同的横截面的结果。
分隔器的制造。对于本文所描述的分隔器，例如倒置y型分隔器、T型分隔器或流动聚焦分隔器，可使用任何合适的制造方法；为方便起见，将针对倒置y型分隔器描述方法，但将了解，T型分隔器和其他设计可采用相同或相似的技术。
液滴分隔器可由任何合适的构造材料制成，包括玻璃、聚合物、金属、陶瓷或这些材料的任何混合物。可使用产生期望特征的任何合适的制造方法，例如从固体件移除材料或积聚材料以具有指定特征几何形状。制造技术包括但不限于直接机加工、雕刻、蚀刻、烧蚀、压花、模制、印刷。
本文提供了由例如固体材料块或由结合在一起以提供流体紧密密封的多个块制造分隔器的方法。在某些实施方案中，一个或多个块包括对将要在系统中使用的连续相比对分散相具有更大亲和力的材料—这提供了制造具有期望特性的分隔器而无需涂覆或以其他方式更改表面的容易且快速的方法，并且产生即使表面受磨损也将继续恰当地起作用的分隔器。
在一些情况下，可通过形成孔洞(例如，将孔洞钻探到固体块中)来形成合适的通道。例如，对于呈诸如图44所示的配置的倒置y型分隔器(其中入口通道以180度相遇)，或任何其他类型的分隔器(其中直径相同的导管以180度相遇)，单次钻探或类似操作可产生两个入口通道，并且第二钻探操作可产生出口通道；就如图39所示的分隔器而言，可能需要进行超过2次钻探操作。如果使用按压配件或压合配件，则可首先钻探用于容纳管道的更大的孔洞，接着可钻探将包括通道的更小直径的孔洞。可使用合适的机加工或其他操作来产生较大导管与较小导管的接合，所述较小导管将与插入较大直径导管中的管道牢固地对接。因此，在某些实施方案中，第一入口通道和第二入口通道取向成彼此间隔180度，使得使用单次钻探、铣削或其他类似路径来产生这些通道。出口通道是通过与入口通道连接的钻探、铣削或其他类似操作形成的。每个入口通道或出口通道可以是单次钻探的流体通道、单次钻探的管道通道或两者的组合。
然而，可使用其他制造程序。参见例如图46。图46a示出铣削和钻探的组合。钻探步骤形成出口。铣削步骤形成两个入口。它们可彼此成2度至180度(图中示出为90度)的角度。一旦制成两个件，就可通过任何合适的方法将它们接合，例如化学融合在一起或紧密地保持在一起以产生流体密封。第一种方法是优选的。图46b示出完全通过铣削产生的3件式组件。接着将3个件融合在一起。可钻探或铣削、接着接合任何合适数量的件，诸如至少2件、3件、4件或5件。在结合之后通道的表面化学成分应与连续相的化学成分一致。对于疏水连续相，材料应是疏水的；对于水性连续相，则材料是亲水的。例如，如果制造是从含氟聚合物材料开始的，则块可密封在一起，并且通道仍由含氟聚合物组成，因此简化了制造。如果使用破坏含氟聚合物表面的化学成分，则所述含氟聚合物表面可恢复为氟化的。在其中分隔器是由对连续相比对分散相具有更高亲合力的材料构成的块(例如，含氟聚合物块)的实施方案中，存在以下益处：如果所述表面随时间推移而降解/蚀刻，则新的含氟聚合物暴露出来，而不是损失含氟聚合物表面。这确保了分隔器的表面化学成分比涂覆有含氟聚合物的传统PDMS/玻璃液滴分隔器更具鲁棒性。
因此，虽然构造材料对于液滴形成未必重要，但是可能期望分隔器的表面包括对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料；由对两相具有基本上类似的亲和力或对分散相比对连续相具有更高亲和力的材料构成的液滴分隔器可在适当的表面上(例如，至少在将接触分散相的表面上)涂覆有包括对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料的膜。此膜可随时间推移而发生物化学学或物理降解，从而使下伏的表面暴露于乳液，并且中断液滴分隔或使分散相的一部分滞留。这会以负面方式影响液滴大小分布、稳定性和交叉污染。例如，液滴分隔器可由具有表面含氟聚合物涂层的玻璃构成，连续相包括氟化油，并且分散相包括水。此分隔器的涂层可随时间推移而磨损。如果相反，整个液滴分隔器由含氟聚合物制成，则表面的化学或物理降解将只会揭露出更多含氟聚合物，从而维持预期表面特性。因此，在所有其他元素相等的情况下，期望液滴分隔器具有包括对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料的厚层。在优选实施方案中，液滴分隔器通道本身包括这种材料。
液滴分隔器的与样品接触的表面可由与生物学测定物相容的材料构成。此类材料不干扰生物化学反应，对生物材料或生物化学试剂没有显著亲和力，和/或不实质上使液滴的乳液不稳定或干扰液滴形成。这些材料的一般种类包括热塑性塑料、硅酮、含氟聚合物。在某些实施方案中，这些材料包括含氟聚合物。
可供用于由含氟聚合物产生微流体装置的制造方法是有限的。一种方法是机加工含氟聚合物以形成第一入口通道和第二入口通道以及出口通道。在某些实施方案中，第一入口通道通过钻探、铣削或类似操作形成，第二入口通道通过钻探铣削或类似操作形成，并且出口通道通过钻探铣削或类似操作形成。在某些实施方案中，第一入口通道和第二入口通道取向成彼此间隔180度，使得可机加工单次钻探、铣削或类似路径以产生这些通道。在此实施方案中，钻探通道是液体通道。但在此尺度(<300um)进行机加工时，可形成的通道的长度可能会受到可用工具的长度的限制。在某些实施方案中，产生钻探通道中的一个或多个以支持与插入管道的流体紧密密封。在此情况下，插入管道形成液体通道。插入出口管道的特征尺寸(例如，直径)决定液滴直径。
在某些实施方案中，诸如图46a所示，可通过在基板4605(例如，含氟聚合物表面)上进行至少一个铣削或类似操作、在基板(例如，含氟聚合物表面)上进行至少一个压花或类似操作或其组合来形成第一入口通道4602和第二入口通道4603。可通过向材料4604(例如，包括含氟聚合物)中进行至少一个铣削、钻探或类似操作来形成出口通道4601，使得通道的表面是含氟聚合物。通过以下方式来形成液滴分隔器：将包含出口通道的材料融合到包含第一入口通道和第二入口通道的含氟聚合物表面，使得在第一入口通道4602和第二入口通道4603以及出口通道4601的外部形成流体密封。融合方法如本文所描述。在另一实施方案中(图46b)，由三个或更多个件产生分区。通过在第一基板4607(例如，包括含氟聚合物表面)中进行至少一个铣削操作、在例如含氟聚合物表面上进行至少一个压花操作或其组合来形成第一入口通道4602和第二入口通道4603。通过向第一材料4607(包括含氟聚合物)和第二材料4609中进行至少一个或多个铣削操作来形成出口通道，第一材料4607形成出口通道的一部分4608，第二材料4609形成出口通道的另一部分4610。通过以下方式来形成液滴分隔器：将包含出口通道的材料融合到包含第一入口通道和第二入口通道的含氟聚合物表面，使得在第一入口通道4602和第二入口通道4603以及出口通道4603的外部形成流体密封。此流体密封形成接合部4606，两种流体在接合部4606处相遇并且经由出口通道4601离开。用于融合的方法如本文所描述。
在融合两个或更多个件的实施方案中，可使用适合于融合材料的任何方法。用于将这些材料融合在一起的示例性方法包括熔焊、超声焊接、热焊接或化学结合。化学结合需要对含氟聚合物表面进行蚀刻以使其适合于化学结合剂。通道特征可在蚀刻之前或之后产生。在其中在蚀刻之前产生通道的第一种情况下，不再使将要结合的表面和通道两者氟化。在结合之后，可通过化学沉积再次使通道为氟化的。在其中在蚀刻之后铣削或以其他方式形成通道的第二种情况下，所述结合使通道材料恢复到其原始特性。在一些情况下，如果施加足够的力，则可将这些件物理地压接或夹紧在一起，以产生流体紧密密封。
具有导管的分隔器与系统的其余部分的连接可如本文所描述进行，例如通过压配合或压合配合或其他合适的方法，以提供不会在显著程度上(例如，在形成死区、旋涡、涡旋或其他中断的程度上)中断流体流动的连接。
在某些实施方案中，将含氟聚合物管道插入含氟聚合物块中、邻近于等于或小于管道ID的钻探或铣削通道。可在两道操作中在含氟聚合物块中产生入口通道和出口通道。在第一道操作中，产生适应干涉或压缩中的任一者从而与管道形成流体密封的通道。在第二道操作中，产生液体通道。
含氟聚合物块中的液滴分隔器通道被制造成足够小以确保稳定的流体流动，从而降低样品滞留在通道中的可能性。
在某些实施方案中，管道ID和通道ID是大小匹配的。
浓缩液滴(脱离)。在某些实施方案中，在于分隔器处形成分区之后，将连续相的一部分(例如油，诸如氟化油)从乳液中移除(脱离)，从而浓缩液滴。用于移除连续相并且在某些实施方案中将所移除连续相添加回系统的系统在本文称为脱离器。这对于减慢流体速度可以是有用的，因为在任何给定时间不会有过多液体移动通过系统。低流体速度可改善液滴稳定性并且降低不稳定液体流的影响，所述不稳定液体流会引起液滴断裂、交叉污染、样品之间的液滴经过等。在某些实施方案中，充分地移除一定量的连续相以使流体速度减慢在连续相移除之前的流体速度的至少0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％，和/或在连续相移除之前的流体速度的至多0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％。在某些实施方案中，所移除连续相的量为连续相(诸如本文所描述的连续相，例如油，例如氟化油)的至少0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％，和/或连续相的至多0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％，例如20％至80％，诸如30％至70％、或30％至99％、或80％至99.5％、或90％至99.5％。期望移除连续相，其方式为例如并不同时移除液滴，例如其方式为同时移除少于10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.8％、0.6％、0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％、0.05％、0.01％、0.005％、0.001％、0.0005％或0.0001％的液滴。在一些情况下，使用阻碍液滴与连续相一起移动的障碍物(诸如过滤器)以确保液滴不与连续相一起被移除。在一些情况下，可再使用所移除连续相中的一些或全部，例如，在检测之前分离液滴(参见下文)；在一个或多个再引进点处，还可存在第二障碍物(诸如过滤器)，以确保液滴不移动到连续相导管中。可使所移除连续相中的一些或全部返回到系统；例如，可使在分隔器之后并且在反应器(例如，热循环仪)之前移除的连续相在检测器的探询区域之前返回到系统以便分离分区；例如，可使所移除连续相的10％至100％、诸如50％至100％、例如80％至100％返回。
连续相的移除可以是主动的或被动的。如果移除是主动的，则可使用用于产生力以使液滴或连续相移动的任何合适的方法。图47a示出使用电气特征的主动移除，所述电气特征将液滴从一个通道推动或抽动到另一通道(介电泳排序)。如图47b所示，被动移动可使用流体阻力和/或浮力来促进向上液滴移动。用于减少分散相分区之间的连续相流体量的系统的实施方案。在图47a中，所述系统包括基板，所述基板包括主通道4701、第一出口通道4702和第二出口通道4703。两个出口通道在共同相交部连接到主通道。在此实施方案中，还存在产生非均匀电场4704的电极和所需的任何接地电极。疏松间隔的分区进入主通道4701，进入非均匀电场4704，并且通过介电泳力朝向第一出口通道4702移动。流动到第一出口通道4702和第二出口通道4703的连续相流体的相对量是基于两个通道之间的相对流率。通过第一出口通道4702离开的液滴比进入主通道4701的液滴更加紧实。图47b示出用于减少分散相分区之间的连续相流体量的系统的另一实施方案。所述系统包括基板，所述基板包括主通道4701、第一出口通道4702和第二出口通道4703。两个出口通道在共同相交部处连接到主通道。在此实施方案中，通道的平面取向平行于重力4705。在以此方式对基板进行取向时，重力4705和浮力可在液滴移动性中起作用。疏松间隔的分区进入主通道4701，朝向导管的顶部漂浮，并且朝向第一出口通道4702传递。由于液滴定位在通道的顶部并且第一出口通道4702存在于基板的顶部，因此液滴优先通过第一出口通道4702离开。流动到第一出口通道4702和第二出口通道4703的连续相流体的相对量是基于两个通道之间的相对流率。通过第一出口通道4702离开的液滴比进入主通道4701的液滴更加紧实。
连续相可在分隔器之后的任何合适的位置移除，并且可在1个、2个、3个或超过3个位置处移除。已经移除的连续相也可在移除点之前或之后或在移除点之前和之后的任何合适的点处重新引进，并且可在1个、2个、3个或超过3个位置处重新引进。在某些实施方案中，在液滴已经穿过检测器之后移除连续相。参见图48。接着可在一个或多个合适的位置处将所移除连续相的一些或全部重新引进至系统中；图48示出在检测器之前的某个点重新引进以便在分区进入检测区时分离分区的连续相(油)(参见以下对检测的描述)。所述系统包括T型连接器4802，所述T型连接器4802连接使紧密填集的分区流动的主导管4801、使另外的分离流体(诸如油)流动的第二导管4803、孔径显著小于分区直径的物理障壁4804以及出口导管4805。出口导管包括收缩区域4814。第一连续相和分散相的分区进入主导管4801，而与第一连续相可混溶的第二连续相通过第二导管4803进入。使用泵4813将另外的连续相流体从储器4812注入导管4803中。在离开T型连接器4802时，分散相分区的平均间隔(相邻分区之间的平均距离)比进入T型连接器时大。间隔的分区进入导管的收缩区域4814，并且进入探询区域4806，在探询区域4806中，对分区的参数进行探询。间隔的分区通过导管4807进入第二T型连接器4810。分区进入分支连接。连续相流体基于通过第一出口导管4811和第二出口导管4808的相对流率而流动通过这两个导管。由于4809生成的物理障壁，分区不能进入第一出口导管4811。由于分区不能进入第一出口导管4811并且优先朝向第二出口导管4808流动，因此分区比它们在收缩区域4814中时更加紧密地填集。进入第一T型连接器4802的另外的连续相流体在到达第二T型连接器4810时被再循环。
在某些实施方案中，在已经在分隔器处形成液滴之后但在它们移动通过反应器之前移除连续相。参见图49，其中在循环仪(例如热循环仪，诸如用于PCR)之前移除连续相。接着可将所移除连续相的一些或全部重新引进至系统中；图49示出在检测器之前的某个点重新引进以便在液滴进入检测区时分离液滴的连续相(油)(参见以下对检测的描述)。所述系统包括T型连接器4902、使疏松填集的分区流动的主导管4901、连续相流体可在其中流动的第一出口导管4903、孔径小于分区直径的物理障壁4904以及使紧密填集的分散相分区流动的第二出口导管4905。出口导管通向更大分区处理系统4914。在接合部处，连续相流体可基于相对流率而流动通过两个出口，但由于物理障壁4904，分区仅可朝向第二出口导管4905流动。因此，在经过第一T型连接器系统之后，原本疏松填集的分区更加紧密填集。在经过液滴处理系统4914之后，紧密填集的分散相分区进入第二T型连接器4910。第二T型连接器包括第一入口导管4911、孔径小于分区直径的物理障壁4909、以及通向导管收缩部4912的第二出口导管4908。离开第一T型连接器的另外的连续相流体通过第一入口导管4911进入第二T型连接器。进入第二T型连接器4910的主入口导管4907的紧密填集的液滴的平均间距在经过第一入口通道4911时增大。疏松填集的液滴进入第一出口导管4908，进入收缩区域4911。间隔的液滴进入探询区域4906，在探询区域4906中，对分区的一个或多个参数进行探询。
将了解，图48和图49中例示的实施方案可按任何合适的方式组合。
通过进行合适的修改以将例如过滤元件等考虑在内，如针对分隔器所描述的类似的构造和连接方法可用于脱离器。
在一些情况下，系统包括旋转销。旋转销可具有部分开放的腔。当系统从液滴发生器“收集”液滴时，液滴可向上或向下移动到腔中，在所述腔中，液滴被截留在腔的顶部或底部处。一旦收集了所有液滴，销就可旋转并且使腔暴露于装置的第二部分中的开放通道，其中另一连续流输入驱动液滴通过热循环仪和检测器。一旦所有液滴已经穿过通道，旋转销就可旋转回去，并且准备好接受包括液滴的新分散相。
B.反应器
本文所提供的系统和方法可包括使由分隔器形成的分区移动通过反应器。反应器可以是引发和/或调节分区中的一个或多个中的一个或多个期望反应的任何合适的反应器。因此，反应器可以是在分区从分隔器流出时向所述分区引进能量(例如，热能、电磁能、声能或其他合适的能量)的反应器。
在某些实施方案中，反应器包括热循环仪，例如用于使分区循环通过多个温度区以使PCR反应循环的热循环仪。可使用任何合适的配置，只要其作用来使分区暴露于有利于PCR循环的不同部分的温度区即可。通常，使用导管诸如管来允许分区流动。在某些实施方案中，导管与包括至少2个不同温度区的圆柱形或基本上圆柱形芯接触，例如围绕所述芯缠绕。温度区可允许热启动反应、热循环、退火、延伸、聚合或蛋白质变性。导管例如管道因此形成螺旋结构或基本上螺旋结构。
可能期望使沿着导管的部段(例如，至少在热循环仪中的导管的部段中)的浮力效应最小化。在某些实施方案中，导管的曲率半径和导管中的分区的流率在其中导管中的流动为层流或基本上层流的范围内。在某些实施方案中，导管的大部分或全部(例如，恰好从分隔器之后到检测器的导管的大部分或全部)可保持在正交于或或几乎正交于重力的平面中；将了解，某些部段(诸如围绕跑道热循环仪的线圈)必定、必然稍微偏离正交平面，但总体上将保持几乎正交于所述平面。因此，在某些实施方案中，导管(诸如恰好从分隔器之后到检测器的导管)被配置成使得导管没有任何部段或导管没有显著部段偏离正交于重力的平面超过30度、20度、15度、10度、7度、5度、4度、3度、2度或1度，其中角度是从导管中的流动轴线到正交于重力的平面测量的。将了解，导管的小部段(例如，导管的至多1％、2％、3％、4％、5％)可比此偏离正交平面更多，只要所述偏离不产生显著浮力或导致不期望后果的其他效应(例如，分区轴向扩散到一群分区可与另一群分区合并的程度)即可。
图76示出加热器-反应器导管。用于提供不同区的系统的实施方案，在这些区中，液滴可维持在特定温度下达设定时间(图76)。所述系统包括横穿维持在恒定温度下的一个或多个芯加热器元件的导管。芯加热器元件是保持在特定温度下的材料块。芯加热器元件的构造使得其具有至少120、200、500摄氏度的玻璃化转变或熔融温度。在优选实施方案中，芯加热器元件由具有高导热率(例如，超过50W/m K、100W/m K或200W/m K的导热率)的金属(例如，铝)的固体块构造。芯加热器元件的温度由电阻加热元件控制。当跨电阻加热元件施加电流时，电阻加热元件将热量传导到芯加热器元件中。电阻温度传感器用于测量芯加热器元件的温度。在一些实施方案中，将电阻温度传感器热灌封到芯加热器元件中，以提供对芯加热器元件温度的最准确测量。控制系统被应用来从电阻温度传感器读取温度，并且控制施加到电阻加热元件的电流量。控制系统被设计来将区的温度保持在2、1、0.5、0.1或小于0.1摄氏度的范围内。芯加热器元件被单独隔离以最小化元件之间的传导。加热器-反应器的被加热芯元件可以是平坦的或弯曲的，并且元件的数量可从单个元件变化到至少3个、4个、5个、10个、20个、100个元件。芯加热器元件的大小和数量用于确定穿过加热器反应器的导管的特定液滴保持在特定温度下的时间。在特定实施方案中，单个芯加热器元件是在外表面处具有流体导管的中空圆柱体。在此实例中，圆柱体的直径、导管的缠绕数以及导管中的流体速度有助于确定每个液滴在期望反应温度下所花费的时间。在使用单个芯加热器元件的某些实施方案中，系统被设计来处理分散相样品以进行等温反应。在其他实施方案中，多个芯加热器元件被组合成使得它们形成导管可围绕其缠绕的圆柱形形状。在使用多于一个芯加热器元件的实施方案中，系统可被设计来处理分散相样品以进行一个或多个等温反应或需要温度循环的反应。一些等温反应可能需要两个或更多个芯加热器元件。
在某些实施方案中，导管包括在组件的底部处进入的管道7601，在组件的底部处，导管通过保持系统7602保持在适当位置，保持系统7602夹持管道以将其固定在适当位置，但不改变管道的外径或内径超过1％、2％、5％或10％。接着导管缠绕在一个或多个芯加热器元件7603的外部。导管离开组件的顶部，在组件的顶部处，导管通过保持系统7604保持在适当位置，保持系统7604夹持管道以将其固定在适当位置，但不改变管道的外径或内径超过1％、2％、5％或10％。导管接着继续7605，直到连接到仪器中的下一子单元诸如检测器组件为止。在一些实施方案中，通过具有低导热率(例如，小于5W/m K、1W/m K、0.1W/m K或0.01W/m K的导热率)的结构元件7606和7607将加热器-反应器的芯加热器元件保持在适当位置。
在一些实施方案中，管道的横截面面积使得液滴必须成单行行进并且没有足够的空间供液滴经过彼此。导管的直径可更大、更小或等于流过通道的分区的等效球形横截面直径。在一些实施方案中，横截面面积允许两个液滴并排移动通过管道。在一些实施方案中，横截面面积允许超过两个液滴并排行进通过管道。在优选实施方案中，导管的直径大于流动通过导管的分散相分区的等效球形直径，但并未大到足以使超过三个完整等效球形直径的分散相分区同时流动通过导管的横截面。如果穿过加热器-反应器的导管与分隔器直接流体连通，则通过导管的流体流率等于离开分隔器的流率，并且速率在加热器-反应器中的整个导管中保持恒定。在一些实施方案中，在正常系统功能期间，连续相流动通过加热器。当第一分散相在分隔器中被分隔时，则其接着移动通过加热器-反应器的导管。在一些实施方案中，导管由挠性管道构造，所述挠性管道包括热塑性材料，诸如聚烯烃、聚氨酯、含氟聚合物或相似材料的共混物。在另一个实施方案中，导管包括对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料，诸如PTFE、PFA、FEP或其他相似材料。
来自加热器-反应器的辐射热能通过对流释放到更大系统。通过仪器的空气流能够从仪器移除热量，以帮助维持稳定的仪器操作温度。稳定的仪器操作温度低于加热器-反应器的温度，使得加热器-反应器可通过对流而冷却。在一些实施方案中，将绝缘材料施加到加热器-反应器的暴露表面以控制对流热传递的速率。绝缘材料包括具有低导热率(例如，小于5W/m K、1W/m K、0.1或0.01W/m K的导热率)的材料。
在一些实施方案中，多于一个导管可围绕同一被加热芯材料缠绕。这种实施方案提供了使第一分散相(分散相1)沿着一个导管(导管A)行进而后续分散相(分散相2)沿着第二导管(导管B)引导的机会。添加到处理侧的每种后续分散相。切换导管的能力可减少分散相注射之间的时间。
在一些实施方案中，超过两个导管围绕同一被加热芯材料缠绕。这种施方案提供了针对添加到处理侧的每种分散相切换导管路径的机会。
在其中两个或更多个导管围绕同一被加热芯材料缠绕的一些实施方案中，单独导管遵循螺旋路径。在一些实施方案中，导管的横截面几何形状是圆形、正方形、矩形、三角形、卵形或这些形状的某一组合。
在一些实施方案中，导管的曲率半径被最大化以防止施加在分区上的剪切力超出的界面张力，从而使分区表面稳定。在一些实施方案中，导管的竖直上升被最小化以减小浮力在单个分散相样品内使分区相对于彼此移动的能力。在一些实施方案中，流体速度有助于减小单个分散相样品内的分区相对于彼此的运动。
图77示出加热器-反应器导管 用于提供一个或多个不同区的加热器-反应器系统的实施方案，在这些区中，液滴可维持在特定温度下达一个或多个设定时间(图77)。所述系统包括导管，所述导管从分散相分隔器行进通过加热器-反应器并且到达检测器组件。在特定实施方案中，单个芯加热器元件是流体导管围绕其外表面缠绕的中空圆柱体。在一些实施方案中，导管的缠绕数可变化以改变分区在特定温度下所花费的时间量。圆柱体的直径也可调节以改变分区在加热器-反应器内的停留时间。在优选实施方案中，芯加热器元件具有凹槽(图77b)，所述凹槽捕获导管并且增加导管与芯加热器元件之间的接触表面积。在一些实施方案中，凹槽深度允许捕获导管的至少5％、10％、25％、50％、75％或100％。在一些实施方案中，凹槽比导管的直径深，使得导管被完全捕获并且位于芯加热器元件的外表面下方。
图78示出三温度区加热器-反应器 图78示出包含三个不同芯加热器元件的加热器-反应器的实施方案。芯加热器元件中的每一个被独立控制，使得其维持在特定温度下。在一些实施方案中，每个芯加热器元件的温度是不同的。在其他实施方案中，芯加热器元件中的两个或更多个维持在相同温度下。在一些实施方案中，芯加热器元件被组装成使得它们形成圆柱形形状。在一些实施方案中，导管围绕芯加热器元件缠绕，使得其围绕每个芯加热器元件形成至多单次360度缠绕。在一些实施方案中，导管围绕芯加热器元件缠绕，使得导管跨芯加热器元件中的每一个经过一次或多次。
图79示出四温度区加热器-反应器。图79示出包含四个不同芯加热器元件的加热器-反应器的实施方案。芯加热器元件中的每一个被独立控制，使得其维持在特定温度下。在一些实施方案中，每个芯加热器元件的温度是不同的。在其他元件中，芯加热器元件中的两个或更多个维持在相同温度下。在一些实施方案中，芯加热器元件被组装成使得它们形成圆柱形形状。在一些实施方案中，芯加热器元件是平坦的，并且导管以蛇形布置跨元件来回经过。在一些实施方案中，当芯加热器元件是平坦的时，它们垂直于重力场定位，使得浮力垂直于流体速度，以最小化浮力对导管内的分区的速度的影响。
图80示出离散四温度区加热器反应器，其示出加热器-反应器的另一实施方案，所述加热器-反应器包含布置在不同子组件中的四个不同芯加热器元件。芯加热器元件中的每一个被独立控制，使得其维持在特定温度下。在一些实施方案中，每个芯加热器元件的温度是不同的。在其他实施方案中，芯加热器元件中的两个或更多个维持在相同温度下。在一些实施方案中，芯加热器元件被组装成使得它们形成圆柱形形状。在一些实施方案中，芯加热器元件是平坦的，并且导管以蛇形布置跨元件来回经过。在一些实施方案中，芯加热器元件被组装成使得芯加热器元件的每个不同子组件可以是平坦的或圆柱形的。在一些实施方案中，包括阀以使得分区可穿过所有芯加热器元件子组件或仅穿过这些子组件的子集。
图81示出梯度加热器-反应器 图81示出可被包括作为加热器-反应器的一部分的芯加热器元件的示例性布局。芯加热器元件中的每一个被独立控制以维持温度曲线，所述温度曲线可以是不同温度或温度梯度。在一些实施方案中，一个或多个芯加热器元件可具有水平温度梯度，其中芯加热器元件的一部分被维持到最高期望温度，并且形成温度梯度，其中芯加热器元件的其余部分具有更低温度。在一些实施方案中，通过对芯的特定部分施加热量来控制此梯度。芯由具有导热性以能够形成受控梯度的材料设计。在一些实施方案中，一个或多个芯加热器元件可具有竖直温度梯度。在分散相样品的分区移动通过与一个或多个芯加热器元件热接触的导管时，它们被维持在与芯元件的梯度相匹配的温度下。这种实施方案使得分区的温度能够以受控的速率转变，这对于有效地执行特定反应可能是至关重要的。在一些实施方案中，在水平或竖直或两种取向上布置大量离散芯加热器元件，以产生针对分区保持的大量不同温度。
图82示出两步PCR加热器反应器。图82示出具有三个芯加热器元件的加热器-反应器的示例性布局。所述系统包括导管，所述导管从分散相分隔器行进通过加热器-反应器并且到达检测器组件。在特定实施方案中，单个芯加热器元件是流体导管围绕其外表面缠绕的中空圆柱体。在特定实施方案中，最低的芯加热器元件维持在95摄氏度的升高温度下，以充当PCR反应的初始变性循环。在此实例中，区2也保持在95摄氏度下以提供进一步的变性循环，并且区3保持在小于95摄氏度的温度下以提供PCR反应的退火和延伸循环。在此实例中，导管围绕区1缠绕至少一次，并且围绕区2和区3缠绕至少24次、28次、32次、36次或40次，以提供一定数量的热循环，以使分区在变性温度与退火/延伸温度之间转变。区2和区3的大小被设计来控制变性和退火/延伸循环的定时。
图83示出RT-PCR加热器-反应器。图83示出具有四个芯加热器元件的加热器-反应器的示例性布局。所述系统包括导管，所述导管从分散相分隔器行进通过加热器-反应器并且到达检测器组件。在特定实施方案中，单个芯加热器元件是流体导管围绕其外表面缠绕的中空圆柱体。在特定实施方案中，最低的芯加热器元件维持在针对逆转录反应优化的温度下。当导管竖直地移动时，与之接触的下一个芯加热器元件保持在95摄氏度的升高温度下，以充当用于PCR反应的初始变性循环。在此实例中，区2也保持在95摄氏度下以提供进一步的变性循环，并且区3保持在小于95摄氏度的温度下以提供用于PCR反应的退火和延伸循环。在此实例中，导管围绕区1缠绕至少一次，并且围绕区2和区3缠绕至少24次、28次、32次、36次或40次，以提供一定数量的热循环，以使分区在变性温度与退火/延伸温度之间转变。区2和区3的大小被设计来控制变性和退火/延伸循环的定时。
因此，在生成液滴之后，液滴可流动到反应器。在一些情况下，反应器是微流体通道或管穿过的引起反应的区域。所述区域可包括各种温度区。例如，对于聚合酶链反应(PCR)，所述区域包括在特定温度下的温度区，包括在温度区之间的管缠绕物。在一些情况下，所述区域包括至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或超过8个温度区。在一些情况下，所述区域包括约3个温度区。温度区可允许热启动反应、热循环、退火、延伸、聚合或蛋白质变性。在一些情况下，在每个温度区中执行一个或多个循环。在一些情况下，执行至少或约1个、5个、10个、15个、20个、25个、30个、35个、40个、45个、50个、55个、60个、65个、70个、75个、80个或超过80个循环。在一些情况下，执行约30个至约40个循环。在一些情况下，所述区域包括用于逆转录的温度区。在一些情况下，所述区域包括光撞击在微流体通道或管上以引发光反应的区域。在一些情况下，所述区域包括用于聚焦声能的区域。
在反应诸如扩增反应之后，液滴可流动到检测器。在一些情况下，检测器检测液滴大小。在一些情况下，检测器用于定量核酸或蛋白质。在一些情况下，检测器用于定量液滴中的一个反应或一组反应的一个或多个产物。在一些情况下，反应或一组反应的一种或多种产物的量可与构成液滴的物质的物理或化学特性相关。
C.检测器
本文提供了用于检测以连续流移动通过导管的连续相中的至少一种分散相的分区的一个或多个可检测特性的系统和方法。检测系统(在本文也称为检测器)可包括以下中的一者或多者：用于在检测之前分离分区的系统、分区流动通过以进行检测的变窄检测通道、用于约束到达光电检测器的电磁辐射量(约束光电检测器的视野)的光学约束器和/或锁相放大。系统和方法还可包括多个共面或接近共面的光电检测器、一个或多个硅光电倍增管的使用、包括用于检测的管的导管的使用和/或如本文所描述的其他方面。
检测器的最简单实施方案包括导管，分区例如在分散相在连续相中的分区的乳液中成单行流动通过导管，其中导管包括在那里发生检测的探询区域(也称为探询空间或光学级)和检测元件，所述检测元件用于在乳液流动通过探询区域时检测来自乳液(例如，来自分区)的信号。在荧光系统中，检测器还包括一个或多个激发源，以向探询区域提供电磁辐射(例如，光)。以下描述检测器的其他可能部件。
通常，检测器可在任何合适的连续流系统中使用。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法提供处理系统，其流体连接到检测器，诸如如本文所描述的检测器；例如，具有以下中的至少一者、两者、三者、四者、五者或全部的检测器：光学约束器、用于分离将要检测的分区(增加分区之间的平均距离)的分离系统、和/或导管的横截面面积小于或等于分区的平均等效球形横截面(诸如小于或等于分区的平均等效球形横截面的100％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％)的探询区域处的变窄导管；和/或利用锁相放大以例如用于检测来自单个分区的多个信号和/或改善来自单个分区的一个或多个信号的信噪比的检测器；和/或在探询区域处利用导管诸如管的检测器；和/或利用多个激发源和/或一个或多个检测元件的共面或几乎共面阵列的检测器，诸如探询区域中的导管是管或类似结构的检测器；和/或其接触分散相分区的部分的全部或基本上全部表面(例如，至少90％、95％、99％或99.9％的表面)对连续相比对分散相具有更大亲和力的检测器。处理系统可以是任何合适的处理系统，例如包括以下项的系统：用于例如从样品生成分区的分隔器，诸如本文所描述的分隔器中的任一种；或用于产生和/或调节分区的至少一部分中的反应的反应器，诸如本文所描述的反应器中的任一种，例如热循环仪，诸如用于PCR的热循环仪，例如如本文所描述的热循环仪；或其组合。
在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法提供处理系统和引入系统，其中处理系统流体连接到检测器，诸如如本文所描述的检测器，并且其引入系统将一个或多个样品提供到处理系统，其中引入系统和处理系统从不连续流体连通，诸如本文所描述的引入系统和处理系统中的任一者，例如由注射器接合的引入系统和处理系统，其中例如注射器可在与引入系统连接和与处理系统连接之间循环，但不在引入系统与处理系统之间提供连续连接。检测器可以是任何合适的检测器，诸如如本文所描述的检测器；例如，具有以下中的至少一者、两者、三者、四者、五者或全部的检测器：光学约束器、用于分离将要检测的分区(增加分区之间的平均距离)的分离系统、和/或导管的横截面面积小于或等于分区的平均等效球形横截面的探询区域处的变窄导管；和/或利用锁相放大的检测器；和/或在光学级处利用导管诸如管的检测器；和/或利用多个激发源和/或一个或多个检测元件的共面或几乎共面阵列的检测器，诸如探询区域中的导管是管或类似结构的检测器；和/或其接触分散相分区的部分的全部或基本上全部表面对连续相比对分散相具有更大亲和力的检测器。
移动通过导管的分区可以是任何大小，例如体积，如本文所描述，诸如0.01nL至100nL、0.05nL至50nL、0.1nL至10nL、0.1nL至5nL、0.1nL至3nL或0.1nL至2nL，或如本文别处所描述的任何其他合适的体积。一系列分区成单行流动通过导管。在某些实施方案中，分区以群组的形式到达检测器，例如，源自单个样品的一群分区；在一些情况下，分区群组通过例如隔离流体彼此分离；在某些实施方案中，隔离流体、一个或多个分区或两者具有可用于描绘分区群组之间的边界的一个或多个特性，诸如一个或多个光学特性。一群分区可包括任何合适数量的单独分区，例如10至10,000,000、10,000至2,000,000、100至1,000,000、200至500,000、500至500,000、1000至200,000、5000至200,000、10,000至200,000、10,000至40,000、20,000至200,000、25,000至45,000或如本文所描述的任何数量。
本文所提供的系统和方法可允许一次检测单个分区，其中很少有或没有来自相邻分区的信号重叠，例如其中从探询区域到达检测元件的来自分区的信号是来自探询区域中的单个分区的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％、99.5％或99.9％。
在某些实施方案中，诸如在数字测(例如，数字PCR)中，将分区计数为阳性(包含感兴趣组分，例如已扩增的核酸)或阴性(不包含感兴趣组分，例如不包含已扩增的核酸)。在某些实施方案中，流动通过检测器的分区(例如，一群分区诸如对应于样品的一群分区中的分区)中的至少60％、70％、80％、90％、92％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或99.9％可作为单独分区进行检测，例如具有足够的分辨率来被视为阳性或阴性。此分辨率可通过如本文所描述的系统和方法的方面来实现，所述方面诸如如本文所描述的检测器；例如具有以下中的一者、两者、三者、四者、五者或全部的检测器：光学约束器、用于分离将要检测的分区(增加分区之间的平均距离)的分离系统、和/或导管的横截面面积小于或等于分区的平均等效球形横截面的探询区域处的变窄导管；和/或利用锁相放大的检测器，诸如在具有多个激发源和至少一个检测元件的检测器中；和/或在探询区域处利用导管诸如管的检测器；和/或利用多个激发源和/或一个或多个检测元件的共面或几乎共面阵列的检测器；和/或检其接触分散相分区的部分的全部或基本上全部表面对连续相比对分散相具有更大亲和力的检测器。
本文所提供的系统和方法还可允许在单独分区流动通过检测器时确定其体积；这与分区的数量一起可例如允许计算例如一群分区诸如对应于单独样品的一群分区的总体积。这与其他信息(诸如群组中针对特定组分的特定标记给出阳性信号的分区数量)一起可允许准确地确定分区所源自的原始样品中的一种或多种组分的初始浓度。
为方便起见，将关于荧光系统(即，其中荧光团被一个波长范围下的电磁辐射激发并且发射被检测的第二波长范围下的电磁辐射的系统)来描述检测系统。然而，可使用任何合适的检测方法，并且将了解，本文所描述的系统和方法的许多方面适用于广泛范围类型的检测，例如化学发光、辐射、吸收率、散射、拉曼散射、电容、电流、电阻、热质量、图像捕获等。
本文所述的检测系统和方法通常适用于检测来自以连续流移动通过导管的分区的信号。分区的来源可以是任何合适的来源；通常，分区检测将关于反应(例如，用于PCR的热循环)之后的检测来描述，但将理解，可使用产生分区(其中至少一些具有或可具有可检测的特性)的任何合适的液滴来源。
可能期望在分区流动通过导管时一次检测来自单个分区的一个或多个信号，其中很少检测或检测不到来自相邻分区的信号。本文所提供的系统和方法可允许一次检测单个分区，其中很少有或没有来自相邻分区的信号重叠，例如其中从探询区域到达检测元件的来自分区的信号是来自探询区域中的单个分区的至少60％、70％、80％、90％、95％、99％、99.5％或99.9％。本文所提供的系统和方法可包括以下中的一者或多者，例如两者或更多者，诸如全部三者：1)在检测之前或检测期间增加分区的间隔(增加分区之间的平均距离)；2)在探询区域处使导管变窄；和/或3)用于约束到达检测元件诸如光电检测器的电磁辐射量的光学约束器。使用这些系统和方法中的一个或多个，可以检测到来自分离分区的信号，使得从单独分区检测到的信号至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或99.9％和/或不超过90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％或100％是归因于由所述分区产生的信号而不是来自相邻分区的信号。
在本文所提供的系统和方法的某些实施方案中，在分区到达发生分区检测的探询区域之前和/或与之同时，使用用于增加连续相中的分散相的分区之间的平均距离(即间隔)的系统。分区分离系统可通过任何合适的操作来增加分区的间隔(分区之间的平均距离)，例如通过将第二连续相添加到第一连续相中的分散相的分区的流(其中第二连续相可与第一连续相相同或不同)、通过使分区在连续相中流动通过的导管变窄、或通过其组合。分离系统将连续相中的分散相的分区之间的平均距离(间隔)“a”增加到值“b”，其中b>a。“a”和“b”可以是例如相邻分区的几何中心之间的距离，或其他合适的测量点。在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法增加分区的间隔(分区之间的平均距离)，使得b为a的至少102％、105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％或300％，和/或b为a的至多105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％、300％或400％，例如b可以是a的102％至400％，诸如102％至300％，或在一些情况下为102％至200％。另选地或另外地，可关于从一个分区的表面到相邻分区的表面的平均距离来描述分区的间隔。因此，可在到达探询区域之前分离分区，使得从一个分区的表面到相邻分区的表面的平均距离为分区的平均球形半径的20％至500％、20％至400％、30％至300％、50％至200％、75％至200％、50％至150％或75％至125％。可在到达探询区域之前分离分区，使得从一个分区的表面到相邻分区的表面的平均距离为20um至500um、或20um至400um、或30um至300um、或50um至200um、或75um至200um、或50um至150um、或75um至125um。
在某些实施方案中，在分区到达探询区域之前，例如恰好在液滴到达探询区域之前，将第二连续相添加到第一连续相中的分散相的分区的流。第一连续相和第二连续相的组成可以是相同的或不同的。在某些实施方案中，在分区的流已经穿过探询区域之后，从分区的流中移除连续相，并且将所移除连续相中的部分或全部重新引进至系统中，例如可将所移除连续相中的部分或全部用作分离系统中的第二连续相。另选地或另外地，在分隔器之后从分区的流中移除的连续相可用作用于分离分区(增加分区之间的平均距离)的第二连续相的来源。参见例如针对分隔器所论述的脱离，以进一步论述连续相的移除和重新引进。可向第一连续相中的分区的流添加足够的第二连续相，使得流动路径中的总连续相体积增加合适的量以实现期望的液滴间隔，例如增加至少2％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％和/或不超过5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、100％、120％、150％、170％、200％、250％或300％，诸如在10％至300％之间，例如10％至150％，在某些情况下为15％至125％。可向流动路径添加足够的第二连续相，使得分区之间的平均距离(例如，从一个分区的表面到相邻分区的表面所测量)为至少1um、2um、5um、10um、30um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um或300um和/或不超过2um、5um、10um、30um、50um、70um、80um、90um、100um、110um、120um、130um、150um、170um、200um、250um、300um、400um或500um，诸如30um至300um、或50um至250um或50um至150um。在分区之间的间隔(例如，如从一个分区的表面到相邻分区的表面所测量)以分区的平均球形直径来表达的情况下，间隔可例如为分区的平均球形直径的至少10％、20％、50％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、150％或200％和/或不超过20％、50％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、150％、200％、300％或500％。
在某些实施方案中，在导管的探询区域中检测分区，其中探询区域的横截面面积等于或小于穿过探询区域的分散相的分区的平均球形横截面面积。可使用任何合适的横截面面积减小量。在某些实施方案中，导管的横截面面积可以是分散相的分区的等效平均球形横截面面积的不超过20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％和/或至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％和/或至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％和/或至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％。例如，在探询区域中的导管的横截面面积可以是分散相的分区的等效平均球形横截面面积的10％至100％，诸如20％至100％，例如40％至60％。在探询区域之前的导管的直径可以是例如100um至400um(如果是圆形横截面)，并且在探询区域中的导管的直径可以是例如20um至120um(如果是圆形横截面)。
在本文所提供的系统和方法的某些实施方案中，光学约束器放置在从探询区域中的分区发射的电磁辐射的路径中，使得与原本可到达检测元件(即，没有约束器)相比，电磁辐射的仅一定分数到达检测元件，例如光电检测器。光学约束器可被配置和定位成使得从探询区域中的分区上游和下游的分区发出的电磁辐射到达检测元件的能力降低(即，被阻挡)；因此，光学约束器通常将定位在位于探询区域的中间或中间附近的点处，并且具有在给定流中的分区的可能间距、分区的体积、以及探询区域中的导管的横截面面积的情况下减少或消除来自除探询区域中的分区以外的来源的电磁辐射的宽度或其他合适的尺寸。在某些实施方案中，光学约束器具有的配置和位置例如在标准化条件(诸如分区中的以指示例如分区中的单个核酸的存在和扩增的浓度存在的荧光团的激发)下，将到达检测元件的电磁辐射减少至不超过在没有光学约束器的情况下将到达检测元件的电磁辐射的80％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、2％、1％、0.1％、0.01％、0.001％、0.0001％或0.00001％，和/或至少50％、40％、30％、20％、10％、5％、2％、1％、0.1％、0.01％、0.001％、0.0001％、0.00001％或0.000001％；在某些实施方案中，到达检测元件的电磁辐射量为原本将到达检测元件的电磁辐射的0.000001％至5％。基于分区可能在系统中经历的处理的类型和程度，其他合适的标准化方法将显而易见；通常，标准化是基于系统中的“一般”分区，所述“一般”分区包含将例如分区呈现为阳性信号的组分。在以上实例中，这将是PCR系统中的包含1个核酸的分区，所述核酸在PCR反应中扩增。在某些实施方案中，光学约束器被配置和定位成使得光学约束器单独地或与分离分区(增加分区之间的平均距离)和/或探询区域的变窄中的一者或两个结合地，到达检测元件的电磁辐射的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％是由分散相的单个分区中的至少一种组分发射，诸如60％至100％或80％至100％或90％至100％或95％至100％或98％至100％或99％至100％或99.5％至100％或99.9％至100％是由单个分区发射。在某些实施方案中，光学约束器被配置和定位成使得光学约束器单独地或与分离分区(增加分区之间的平均距离)和/或探询区域的变窄中的一者或两个结合地，当第一分区穿过探询区域时，归因于分区中的一种或多种组分的到达检测元件的电磁辐射的不超过0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％和/或至少0、0.001％、0.005％、0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％或40％(诸如不超过50％，例如不超过30％，诸如不超过25％)是来自探询区中除了所述分区以外的一个或多个分区。对于光学约束器可使用任何合适的形状，例如圆形(针孔)、狭缝、两个狭缝(正方形)以及如本文所描述的其他形状。光学约束器可放置在距探询区域任何合适的距离处，例如0.1至24英寸、或1至5英寸、或2至4英寸，诸如约3英寸。光学约束器可放置在距检测元件的表面任何合适的距离处，例如0.1至24英寸、或0.1至5英寸、或0.1至2英寸、或0.1至0.5英寸，例如约0.25英寸。光学约束器的面积将由其放置和到达检测元件的光的期望比例确定，诸如对于针孔(圆形)为对应于10um至1000um、诸如100um至250um直径的面积；例如，在光学约束器是针孔并且定位在距探询区域3英寸且距检测元件0.25英寸的实施方案中，光学约束器的直径为200um。构成光学约束器的材料的厚度优选地是薄的，例如，尽可能地薄。
在某些实施方案中，将锁相放大用作检测器系统和方法的一部分。锁相放大提供多个优点，如本文所详述；例如，锁相放大可允许利用仅单个检测元件来对由于来自多个激发源的电磁辐射而从单个分区发射的信号进行分离测量。在锁相放大中，通过载波周期函数对信号源(例如，激发源)进行调制。将所得信号与载波周期函数相乘并且在载波周期函数的多个周期上进行积分。由于背景噪声，在变换成频率空间时，通常会包含在宽频率范围下的分量，因此使用此方法仅允许在表示载波周期函数的傅里叶级数(与积分时间有关)中的最大相对幅值的频率附近的小带宽内接受所述噪声，而信号则集中在此频率范围或一组频率范围内。因此，此带宽之外的噪声被排除，并且信号与噪声水平的相对水平被大大地放大。在一些情况下，信噪比可提高超过六个数量级。
如适用于本发明的系统和方法，可通过以一组唯一频率同时调制每个激发源来实践锁相放大。示例性方法包括：在激发源的前面使用截光器，其中存在物理物体，所述物理物体基于特征的大小和旋转速率以指定频率阻挡然后传递电磁辐射；或通过快速接通/断开系统的电流或任何其他合适的方法使LED闪烁。
在某些实施方案中，使用单个光电检测器，并且周期函数是正弦的。由于这些系统中的噪声集中在更低频带中(例如，1/f噪声、电源噪声、干线电压噪声)，因此期望调制频率处于比噪声最多的光谱部分高得多的频率。在一些情况下，这将处于大于100kHz的频率。在其他情况下，这将处于大于1MHz的频率。对于每个通道，可通过将光电检测器处的结果信号乘以所述通道的调制频率并且在调制频率的至少一个周期内进行积分来实现锁相检测。可通过模拟方式(例如，使用信号乘法器电路，之后用低通滤波器)或利用数字算法(例如，使用模数转换器使信号数字化，之后进行数值积分、数值滤波算法或傅里叶变换/快速傅里叶变换操作和滤波)来实现此数学运算。通过选择足够小的低通滤波器带宽(例如，2kHz)，将仅保留以原始信号中的调制频率为中心的所述大小的带宽中所包含的噪声。这允许信噪比的显著增加。此外，如果以充分隔开的间隔(例如，对于带宽为1kHz的四通道系统为1MHz、1.1MHz、1.23MHz和1.32MHz)对单独激发源进行调制，则当针对调制频率中的一个解调信号时，将其余调制频率与噪声一起排除。通过并行解调这些信号，简单地通过添加以唯一频率调制的另外的激发源就可在单个光电检测器上对任意数量的通道进行复用。
因此，在某些实施方案中，使用锁相放大。这具有以下优点：简化光学布置、提高信噪比(潜在地允许使用成本更低的光电检测器)以及只需单个光电检测器。图65的描述中给出有关锁相放大的其他细节。在某些实施方案中，使用至少2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个和/或不超过3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、12个或15个激发源，例如2个至10个、诸如2个至7个、例如2个至6个激发源，且使用单个检测元件(例如，光电检测器)来检测响应于所有激发源而发射的电磁辐射，其中使用锁相放大。
在某些实施方案中，使用探询区域，其中探询区域包括导管，所述导管的壁围绕导管的圆周对于一个或多个感兴趣的电磁辐射波长(例如，一个或多个激发波长和一个或多个发射波长)具有相同或基本上相同的透射率。在某些实施方案中，导管是管，例如具有圆形或基本上圆形横截面的管。导管可包括任何合适的材料，例如对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料；在实施方案中，导管包括含氟聚合物，例如用于与氟化油连续相一起使用。
在探询区域处使用这种导管(例如，管)意味着可布置多个激发源、多个检测元件或两者，使得所有激发源和/或检测元件在同一平面内或几乎在同一平面内，其中所述平面正交于导管在穿过查询区域时的长轴。例如，所有激发源和/或检测元件可在正交于导管的长轴(即，正交于导管中的分区的流动方向)的平面的50度、40度、30度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度、1度、0.5度或0.1度内。在某些实施方案中，使用至少2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个和/或不超过3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、12个或15个激发源，例如2个至10个、诸如2个至7个、例如2个至6个激发源，所有激发源都在正交于导管的长轴的平面的50度、40度、30度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度、1度、0.5度或0.1度内；在某些实施方案中，除了多个激发源之外，至少一个检测元件也在激发源所在的正交于导管的长轴的平面的50度、40度、30度、20度、15度、10度、5度、4度、3度、2度、1度、0.5度或0.1度内。
在某些实施方案中，分区通过其在检测器中穿过的导管的表面对连续相比对分散相具有更大亲和力。例如，当连续相是例如氟化油时，表面可以是含氟聚合物。
因此，本文描述了用于检测单独液滴(分区)的各种系统和方法。可基于单独液滴(分区)的荧光来检测单独液滴(分区)。在一些情况下，在单独液滴(分区)进入光学级(探询区域)时，检测到相对于基线增大的信号。在一些情况下，通过光信号中的峰值来区分单独液滴(分区)。在一些情况下，在液滴(分区)生成之前将荧光分子添加到分散相中，以在液滴(分区)不在光学级(探询区域)的中心时，相对于基线光信号增大光信号。在一些情况下，将荧光分子添加到分散相而不添加淬灭分子。在一些情况下，荧光分子包括与用于测定或反应的荧光团类似的激发波长和/或发射波长。在一些情况下，荧光分子包括与用于测定或反应的荧光团不同的激发波长和/或发射波长。
在一些情况下，用于检测器的布置一次检测单个液滴(分区)。激发源可在基本上单个方向上透射电磁辐射(例如，光)。光可穿过滤波器，然后穿过透镜。透镜可将光聚焦到光学级上。液滴(分区)可穿过光学级。光学级中的荧光分子可发射光。在一些情况下，检测透镜、滤波器、光学约束器或其组合被放置成与激发源基本上对齐并且在光学级的相反侧上。在一些情况下，检测器被放置成越过光学约束器。光可从激发源传递，并且可由滤波器限制到单个波长。透镜可将光聚焦在液滴(分区)上，在液滴(分区)上发生发射。接着可通过第二透镜对发射进行准直，使得可在光学约束器的平面上产生光学级的图像。光学约束器可仅选择光的对应于光学级包括液滴(分区)的区域的部分。检测器接着可记录光的信号。在一些情况下，检测器基本上正交于激发源和液滴行进方向两者。示例性激发源包括但不限于LED、激光器或基本上被约束在小波长范围内的任何其他光源。检测器可以是光电二极管、PMT、SiPM或信号水平随光强度单调增大的任何其他光学检测器。在一些情况下，激发源安装在光管中。在一些情况下，使用具有整体透镜的光纤来将激发源定位在光学级之上。在一些情况下，选择激发滤波器，使得仅接近激发频率的光会穿过滤波器。在一些情况下，选择发射滤波器，使得仅接近发射频率的光会穿过滤波器。
在一些情况下，布置包括在基本上相同的路径上从光学级行进的发射光和激发光两者。所述系统可包括激发源、激发滤波器、二向色镜、光学级透镜、光学级、检测滤波器、检测透镜、检测光学约束器和检测器。激发源可发射基本上单个波长的光，所述光由激发滤波器基本上约束到所述波长。光可射向二向色镜，在二向色镜处，光朝向光学级透镜转弯大致90度，从而将光聚焦在光学级上。光可激发光学级中的液滴(分区)中的荧光分子，并且由那些分子发射的光往回穿过通过光学级透镜，在光学级透镜处，所述光被准直到二向色镜上。光可穿过二向色镜，穿过发射滤波器，所述滤波器基本地将光约束到由液滴(分区)中的荧光分子发射的波长，其中所述光接着穿过检测透镜，并且聚焦在包含光学约束器的平面上。光学约束器可将传递到检测器的光约束到仅对应于光学级中的单个液滴(分区)的那个部分。光在检测器上产生信号，所述信号随来自单个液滴(分区)中的荧光分子的发射强度而单调增大。在一些情况下，所述系统还在光学级之后包括镜子，以便收集来自光学级中的液滴(分区)的更多发射光。
检测器是感测分区中可检测的组分的存在和/或水平的检测器(在此关于荧光团描述)。因此，对于荧光系统，检测器是检测分区中荧光团的存在和/或水平的检测器，例如允许在数字测定中的“阳性”(例如，包含感兴趣分子)和“阴性”(例如，不包含感兴趣分子)之间进行辨别。接着可从关于分区全体的泊松统计确定原始样品中的所述分子的基础浓度。
荧光系统中的一个基本检测原理是激发分区中的荧光团，所述荧光团接着发射可用光电检测器测量的电磁辐射。在给定激发强度下发射的电磁辐射的强度与分区中的荧光团的浓度和状态成比例。荧光团可以任何合适的方式与感兴趣分子相关联。可将荧光团并入更大的分子系统中，使得给定激发强度下的发射强度可与分区中的另一化学实体的浓度相关。例如，如果使用核酸结合染料(例如，插入剂或双插入剂、小沟或大沟结合剂或外部结合剂)(例如，SYBR Green、EvaGreen)，则发射强度可与系统中插入有插入染料的核酸的总量相关。对于水解探针，其中荧光团在未水解状态下与淬灭剂紧密相关联，但在水解状态下远离淬灭剂，所发射强度可与从水解探针释放的染料的浓度相关联；当使用具有5’->3’核酸外切酶活性的聚合酶时，如果探针并入有与感兴趣核酸序列互补的寡核苷酸序列，则在核酸聚合期间可发生水解。另选地，添加荧光染料修饰的核苷酸(例如，具有四或五磷酸酯连接的荧光团的染料系统)可产生强度与核酸聚合总量成比例的荧光信号。未经修饰的核苷酸与经修饰的核苷酸的比例调整在每个反应容器中可达到的总的可能强度。
激发源通常可以是在发射以下波长范围的电磁辐射的任何事物，在所述波长范围内，荧光团可吸此能量以重新发射。由于来自激发源的背景电磁辐射以及自发荧光，这些系统中可能出现噪声。因此，通常优选的是将到达分区的电磁辐射尽可能实际地约束到将激发荧光团的波长。这可通过任何合适的方式来进行，例如，(1)使用主要在将激发感兴趣荧光团的波长下发射电磁辐射的电磁辐射源，(2)使用主要在包含感兴趣荧光团的分区的方向上发射电磁辐射的电磁辐射源，(3)使用耐火元件和/或反射表面将电磁辐射聚集到探询区域上，和/或(4)使用光学滤波器到约束到达包含感兴趣荧光团的分区的电磁辐射的波长，或这些方法的任意组合。对于(1)，电磁辐射源的实例是发光二极管(LED)；激光器，包括但不限于氦氖、氩离子、氪离子、氙离子、二氧化碳、掺钕晶体钇、钇铝石榴石、钛蓝宝石锁模、准分子、半导体二极管或染料基激光器；激发磷光体；激发量子点；或电弧放电灯。对于(2)，合适的电磁辐射源是激光器，所述激光将能量聚集成小束或锥形，而不是以半球形进行发射。(2)的其他选项可以是准直发光二极管(LED)、激发磷光体、激发量子点或电弧放电灯。对于(3)，耐火元件包括透镜；可使用任何合适的透镜，诸如消色差透镜/非球面透镜等，包括但不限于半复消色差透镜、复消色差透镜、弯月形透镜、半球形透镜、锥形透镜、杆形透镜、球形透镜和圆柱透镜。反射元件可包括抛物面镜、二向色镜或任何其他合适的反射元件，包括但不限于棱镜和分束器。对于(4)，滤波器优选地是仅使基本上接近激发源发射的电磁辐射的频率的狭窄频率范围通过的带通滤波器。可使用短通、长通、陷波、中性密度或偏振滤波器；也可使用二向色镜。
光电检测器提供随其表面上的电磁辐射的入射强度或功率单调地改变的信号。检测系统中的光电检测器的选择取决于入射强度或功率。对于具有高入射强度的布置，可使用相对不灵敏的检测器(例如，光电二极管)，其具有低成本的优点。对于具有中等强度的其他布置，可使用电荷耦合装置(CCD)检测器或硅光电倍增管。对于具有低入射强度的布置，通常将使用非常灵敏的装置(例如，光电倍增管或硅光电倍增管)以提高信噪比。在某些实施方案中，使用一个或多个硅光电倍增管。
在一些情况下，期望检测和/或测量每个分区中的多于一种组分的量(“复用”)。这可通过任何合适的技术来实现，例如：(1)使组分与每个荧光团相关联，分别激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，以及使用所述强度来计算与每个荧光团相关联的组分的量；(2)使组分中的一种以外的所有组分与每个荧光团相关联，以及并入与系统中的所有组分的总量成比例的荧光团，分别激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，使用所述强度来计算与每个荧光团相关联的组分的量，使用来自非特异性荧光团的强度来计算整个混合物的量，以及使用总量和除最终组分以外的每种组分的量来确定最终组分的量；(3)使两种或更多种组分与每个荧光团相关联(每个荧光团均生成特定荧光强度)，分别开激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，以及使用所述强度来检测在每个强度水平下与每个荧光团相关联的每种组分的量；(4)使组分与每个荧光团相关联，同时激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，以及使用所述强度来计算与每个荧光团相关联的组分的量；(5)使组分中的一种以外的所有组分与每个荧光团相关联，以及并入与系统中的所有组分的总量成比例的荧光团，同时激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，使用所述强度来计算与每个荧光团相关联的组分的量，使用来自非特异性荧光团的强度来计算整个混合物的量，以及使用总量和除最终组分以外的每种组分的量来确定最终组分的量；(6)使两种或更多种组分与每个荧光团相关联(每个荧光团均生成特定荧光强度)，同时激发每个荧光团，检测来自每个荧光团的所发射强度，以及使用所述强度来检测在每个强度水平下与每个荧光团相关联的每种组分的量。
可以任何合适的方式辨别来自不同荧光团的信号。在第一种方法中，可使用非光谱敏感的光电检测系统，并且激发源在任何给定时间都可被限制到主要激发系统中的仅一个荧光团的激发波长。虽然所期望荧光团的激发带可能重叠并且因此在此情况下可能激发多于一种荧光团，但是可通过一组标准校准对在光电检测器上检测到的强度进行校正。通过循环通过激发源，可在光电检测器处检测荧光团中的每一种，并且通过使每个激发源接通的时间与在光电检测器处的那些测量值相关，可计算与所述荧光团相关联的每种组分(或组分群组)的量。每个激发源可在去激活前一激活源之后立即激活，或可存在其中没有激活源接通的时段。每个激发源应至少在来自其相关联荧光团的信号稳定所需的时间内是活动的。可在此时间期间从光电检测器获得单个数据样品。另选地，可在此时间期间从光电检测器获得多个数据信号并且进行聚合。此途径的优点在于：它在光学上非常简单，并且只需要单个光电检测器。缺点在于：增益在所有波长上通常将是均一的，并且在针对给定采样频率的每个波长下的样品数将小于同时激发所有感兴趣波长时的样品数。
辨别来自不同荧光团的信号的第二种方法是同时激发一个或多个荧光团，在空间上分离从荧光团发射的电磁辐射，以及利用在空间上彼此不同的一个或多个光电检测元件来检测所分离电磁辐射的全部或子集(“光谱仪方法”)。在空间上分离电磁辐射的手段包括：例如通过衍射光栅(透射或反射)、镜、折射棱镜、选择性地一次移除一个波长范围的一系列二向色镜或其他合适的手段，按波长分辨所发射电磁辐射。所折射电磁辐射可由一个或多个光电检测器收集。在一个实例中，光电检测器是光电二极管或硅光电倍增器，它们在空间上彼此不同并且被定位以便拦截主要与每个荧光团相关联的波长。在另一情况下，线性电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器用作光电检测器，并且被定位来拦截荧光团中的一些或全部所发射的整个波长范围内的电磁辐射。在一些情况下，可能期望最小化光电检测元件的大小(例如，出于成本或紧凑性的考虑)，并且可使用光学聚集元件(例如，透镜、聚焦镜)来将电磁辐射的空间带聚集到每个光电检测元件上。
辨别来自不同荧光团的信号同时提高信噪比的第三种方法是使用锁相放大。参见上下文针对锁相放大进行的描述。
因此，用于在如本文所描述的系统和方法中使用的检测器可允许复用。在一些情况下，通过使用分离的信号通道，使用多个波长来检测分离的发射光谱。在一些情况下，由信号通道接收的信号在时间上是分离的。在一些情况下，信号通道由不同检测器生成。分离的通道可允许测量每个波长的不同强度水平。在一些情况下，每个通道的信号在时间或空间上变化。
用于在如本文所描述的系统和方法中使用的检测器可包括多个通道。在一些情况下，一个通道用于检测液滴大小。在一些情况下，用于检测液滴大小的通道包括所具有的强度不随液滴中的一个或多个反应的状态变化的荧光团。在一些情况下，检测器还包括用于测量化学反应的一个或多个通道。此类通道所具有的发射强度可取决于包括基础测定的化学或物理反应的状态。在一些情况下，使用一个或多个通道指示是否存在液滴(分区)。例如，如果一个或多个通道的一部分高于阈值，则存在液滴(分区)。在一些情况下，如果一个或多个通道的一部分低于阈值，则不存在液滴(分区)。
可在包括多个通道的系统中检测液滴(分区)。在一些情况下，通过测量从来自通道的信号上升到高于阈值的时间到来自通道的信号下降到低于阈值的时间来确定液滴(分区)的大小。在一些情况下，通过及时测量信号峰值在针对所述峰值的最大信号的分数处的宽度来确定分区的大小。在其他情况下，所述分数在0.25与0.35之间、0.45与0.55之间、0.2与0.8之间、0.65与0.85之间以及0.1与0.9之间。在一些情况下，检测到一个或多个测量值。在一些情况下，一个或多个测量值提高大小的分辨率。在一些情况下，检测到至少或约1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、24个、28个、32个、36个、40个、44个、50个、60个、70个、80个、100个、200个、1000个或超过1000个测量值。
因此，在某些实施方案中，检测器被配置用于复用。图93和图94中示出用于实现复用的系统的示例性图。图93示出时间复用。在一些情况下，使用多个激发源和/或一个控制器。在一些情况下，将激发滤波器和/或发射滤波器转换为多个带通滤波器。在一些情况下，多个带通滤波器基本上仅传递对应于系统中的激发波长或发射波长中的每一者的那些波长。控制器可控制激发源是接通还是断开。系统1921包括多个激发源1901、1903、激发滤波器1905、光学级1907、发射滤波器1909、光学约束器(例如，针孔或狭缝)1911、光电检测器1913和控制器1915。激发源1901、1903中的每一者产生一定波长范围内的光，其中激发源中的每一个的波长范围基本上不与激发源中的另一个的波长范围重叠，使得分散相中的至少一个荧光分子被激发源1901、1903中的每一个激发，并且分散相中的至少一个荧光分子不被那个激发源激发。控制器1915连接到激发源1901、1903，并且控制激发源1901、1903中的任一者在任何给定时间是否接通。通过将给定激发源活动的时间与光电检测器1913进行的测量的定时进行协调，可利用非波长特定检测器来检测仅来自特定荧光团的发射。如本文所描述的系统可包括荧光分子对激发改变起反应的时间尺度、激发强度改变的时间尺度以及用于在检测器上进行测量的可能短于液滴跨光学级移动所需的时间的时间尺度。激发源可包括LED、激光器、受激发磷光材料、量子点、任何其他电磁辐射(光)发射材料(对于所述材料，光在窄范围内发射)、或其任意组合。
在一些情况下，控制器接通第一激发源持续第一时间。在此时间期间，检测元件获得至少一个测量值。在一些情况下，检测器获得一个测量值。在一些情况下，检测器获得多个测量值。例如，检测器获得至少或约2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个或多于12个测量值。在一些情况下，检测器获得至少5个测量值。可对这些测量值求平均以得到噪声稳定的测量值。在一些情况下，排除在第一激发源接通的时间的开始时的测量值中的至少一个，并且聚合仅剩余的测量值。在一些情况下，不获得测量值的聚合值。在一些情况下，获得中间测量值。在第一时间段流逝之后，可去激活第一激发源并且激活第二激发源。检测器可获得第二组一个或多个测量值。在一些情况下，聚合第二组的一个或多个测量值。在一些情况下，不聚合一个或多个测量值。在第二时间段流逝之后，可去激活第二激发源。如果存在另外的激发源，则可依次激活和去激活这些激发源，其中每个激发源包括其自己的激活时间段。在所有源都已经接通过之后，控制器可循环回到第一激发源，并且重复所述过程。通常，每个激发源的时间段可能都不同。在一些情况下，每个激发源的时间段是相同的。在一些情况下，每个激发源的时间段为至少或约50微秒(ps)、75ps、100ps、200ps、300ps、400ps、500ps、600ps、700ps、800ps、900ps、1.0微秒(ms)、1.5ms、2.0ms、2.5ms、3.0ms、3.5ms、4.0ms、4.5ms、5.0ms、5.5ms、6.0ms、6.5ms、7.0ms、7.5ms、8.0ms、8.5ms、9.0ms、9.5ms、10ms、10.5ms、11ms、12ms、13ms、14ms、15ms、16ms、17ms、18ms、19ms、20ms或超过20ms。在一些情况下，时间段在约1ms至约10ms的范围内。在一些情况下，以至少或约1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、15kHz、20kHz、25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHz、55kHz、60kHz、65kHz、70kHz、75kHz、80kHz、85kHz、90kHz、100kHz、120kHz、140kHz、160kHz、180kHz、200kHz、220kHz、240kHz、280kHz、300kHz、320kHz、340kHz、360kHz、380kHz、400kHz、450kHz、500kHz、600kHz、700kHz、800kHz、900kHz、1000kHz、2000kHz、3000kHz、4000kHz或超过4000kHz执行检测采样。在一些情况下，在约1kHz至约2MHz的范围内执行检测采样。在一些情况下，在10kHz至约500kHz的范围内执行检测采样。在一些情况下，在20kHz至约250kHz的范围内执行检测采样。
在一些情况下，第一激发源激发一种分子，所述分子的发射强度与将要测量的任何靶分子或物质的浓度无关。激发源在测定强度测量源中的每一个之间接通。在一些情况下，当通道的强度高于某一阈值时，将在其他通道之间穿插地接通所述通道。当通道的强度低于某一阈值时，所述通道可接通并保持接通。在一些情况下，所述系统包括没有接通激发源的时间段，所述时间段与接通单个激发源的时间段散布在一起。在一些情况下，使用非波长相关的单个检测器。在一些情况下，使用多个通道。
图94示出用于空间复用的系统。在一些情况下，使用多个激发源和/或一个控制器。在一些情况下，将激发滤波器和/或发射滤波器转换为多个带通滤波器。在一些情况下，多个带通滤波器基本上仅传递对应于系统中的激发波长或发射波长中的每一者的那些波长。控制器可控制激发源是接通还是断开。在一些情况下，在检测约束器的后面添加波长分散元件和/或检测器阵列。系统1951包括一组激发源1971、1973、激发滤波器1975、光学级1977、发射滤波器1979、光学约束器(例如，针孔或狭缝)、波长相关分散器1983、以及在空间上布置在波长相关分散器1983的像平面上的非波长相关检测器1985、1987的阵列。分散器1983改变基本上以相同角度撞击在分散器1983上的入射光的射线离开分散器1983的角度。在一些情况下，出射角取决于撞击在分散器上的光的波长。包括多个波长的光源可成角度地分解。在一些情况下，针对每个波长产生具有中心角和围绕中心角的分散量度的角度分布。在位于距分散器1983的出射表面有限距离的任何平面处，产生图像，其中光在分散器1983的出射表面处的角分布被实现为空间分布。通过针对此平面选择大于某一最小值的距离，可将包括主波长的有限集的构成光的初始源分解为空间分布，其中任何空间范围内的小于某一固定数字的强度主要是由于主波长的有限集中的至多一个所致。通过将检测器阵列布置成使得每个检测器的收集表面主要与仅空间幅度中的一个相交，可从非波长相关检测器产生波长相关检测器。检测器可包括光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增管、任何其他光学换能器或其任意组合。在一些情况下，检测器包括光电倍增管(PMT)。在一些情况下，检测器包括硅光电倍增管(SiPM)或硅光电倍增管阵列。在一些情况下，检测器是电荷耦合装置(CCD)或CCD阵列。分散元件可以是光栅、棱镜或成角度地散射光的任何物体。在一些情况下，分散元件是光栅。光栅可以是透射的或反射的。在一些情况下，反射光栅包括以下检测器，所述检测器以用于与所分散光相交的角度布置。
本文公开了用于使用如本文所描述的系统进行复用的方法。例如，用于使用图94的系统进行复用的方法包括全部同时激活的激发源。可以至少或约100Hz、500Hz、1kHz、2kHz、5kHz、10kHz、15kHz、20kHz、25kHz、30kHz、35kHz、40kHz、45kHz、50kHz、55kHz、60kHz、65kHz、70kHz、75kHz、80kHz、85kHz、90kHz、100kHz、120kHz、140kHz、160kHz、180kHz、200kHz、250kHz、500kHz、1MHz或超过1MHz对检测器进行采样。
如本文所描述的用于连续流乳液的系统和方法包括样品的复用，其中使用用于分析复用样品的各种方法。在一些情况下，用于分析复用样品的方法涉及检测特定液滴(分区)。例如，每个波长通道具有随时间变化的一系列检测器强度数据。对于时间复用，可通过将每个检测器测量值与在获得测量值时活动的激发源配对来获得数据。接着可生成每个激发源随时间变化的强度数据的子集。对于空间复用，使用多个检测器可产生每个通道随时间变化的强度数据的分离子集。在液滴(分区)进入光学级时，强度信号可增大，直到液滴(分区)大致在由光学约束器成像的光学级的区域的中心处，之后信号减弱。可确定表示每个液滴(分区)的峰值强度的单个测量值。在一些情况下，使用寻峰算法来检测峰值。在这种算法中，可使用相对于相邻信号在强度上的增大来确定给定时间的信号是否是峰值。在一些情况下，将最小相对或绝对阈值应用于通过寻峰算法定位的峰值。在一些情况下，使用平滑算法。平滑算法可用于减少或消除数据中的局部波动。在一些情况下，在应用峰值算法之前使用平滑算法。在一些情况下，在应用峰值算法之后使用平滑算法。
在一些情况下，分析复用样品包括用于校准的方法。在一些情况下，用于分析复用样品的系统和方法包括测量每个通道处的峰值。在一些情况下，如果未检测到峰值，则使峰值与所测量峰值对齐。在一些情况下，校准包括检查在一个通道上记录液滴(分区)峰值的时间，以及确保每个其他通道在那个时间也有峰值。在一些情况下，每个通道在固定时间窗口内包括峰值。在一些情况下，在另一通道检测到峰值时确定固定时间窗口。
存在将分区引进至探询区域中的多种方式。分区(来自系统的将分区准备好用于检测的部分(例如，在PCR系统中为热循环仪))将在导管中流动。那个导管可以是任何合适的导管，例如，芯片中的微流体通道，圆形、椭圆形、矩形或其他横截面的管，或可包含分区的任何其他导管。导管应取向成使得激发能量可照射分区，并且可在光电检测器中检测到由荧光团发射的电磁辐射。导管可取向成使得激发能量和所发射电磁辐射共享共同路径(“轴上”)，或可取向成使得它们不共享共同路径。为了获得最高信噪比，优选的是激发电磁辐射和所发射电磁辐射不共享共同路径。为了实现这一点，构成分区正在穿过的导管的材料就照射或发射方向而言不会严重偏置。例如，当使用包括玻璃或聚合物的微流体芯片中的通道时，基本上不垂直于芯片表面的照射能量将使得所述能量的相对高分数反射远离芯片中的分区，而不是激发荧光团。同样，沿着在角度上基本上偏离芯片表面的法向矢量的方向从荧光团发射的能量将使得相当大分数反射或折射远离那些方向并且由构成芯片的材料吸收。为了最大化照射和检测效率，微流体芯片中包含的通道将优选地具有在轴上的照射或检测路径，或在其轴线之间具有小的偏离角。
相比之下，包括管(例如，其表面对连续相比对分散相具有更高亲和力的管，诸如当连续相是例如氟化油时，为含氟聚合物管)的导管在方位角上具有大致各向同性照射和发射频率，并且因此关于照射和发射方向是相对不可知的。在此情况下，可使用轴外解决方案，这例如减少从照射系统引进至检测系统中的杂散电磁辐射的量。激发源可被布置成使得激发的焦点在将要测量的分区正在经过的中心点上。在一个实施方案中，激发源与光电检测器并且与彼此共面或几乎共面，其中公共平面基本上正交于分区正在流动通过的管。在其他实施方案中，激发源中的至少一个偏离正交于分区导管的平面；这样做的目的是增加由于几何约束而可能有限的激发源的数量。在可能的情况下，优选实施方案是所有源与正交于分区管的平面共面或几乎共面的实施方案，因为这将使入射在管上的激发能量的反射/折射最小化。因此，在某些实施方案中，本文所提供的系统和方法包括以下检测器，所述检测器包括多个激发源，所述多个激发源位于正交于由激发源照射的导管(例如，管)的平面的40度、30度、20度、15度、10度、5度、2度或1度内。在某些实施方案中，一个或多个光电检测器也位于正交于导管的平面的40度、30度、20度、15度、10度、5度、2度或1度内。
检测导管的横截面可大于、等于或小于分区的等效平均球形横截面。因此，取决于分区的等效平均球形横截面，导管的横截面面积可以是任何合适的横截面。例如，对于平均直径为100um的分区，平均球形横截面面积将为～7850um2，并且取决于导管是大于、小于还是等于分区的平均等效球形横截面，可适当计算导管的横截面面积。探询区域中的导管的示例性横截面面积是10um2至1,000,000um2、10um2至100,000um2、100um2至100,000um2、100um2至50,000um2、100um2至40,000um2、500um2至50,000um2、500um2至40,000um2、1000um2至100,000um2、1000um2至50,000um2、1000um2至20,000um2、2000um2至20,000um2或2000um2至10,000um2。
在某些实施方案中，探询区域的横截面小于或等于分区域的等效平均球形横截面。这确保分区在导管的横截面内的位置不会影响强度测量，因为分区占据导管的整个横截面或基本上整个横截面；将了解，在导管的表面对连续相比对分散相具有更大亲和力的实施方案中，连续相的薄层将与导管的壁相关联，并且因此流动通过导管的分区的横截面将稍微小于导管的横截面。在某些实施方案中，导管的横截面小于分区的等效平均球形横截面的横截面。在这种情况下，分区在导管中变得细长，并且当采样频率是分区到达导管中的检测区域的中心点的频率的至少两倍高时，可对每个分区进行多次测量。通过使用高于某一最小强度的测量值的数量结合导管的横截面和导管中的液体体积流率，可计算出分区的大小。此信息继而可用于计算有关在分区内测量的组分的各种量(例如，分区体积、组分浓度、基于分区大小的基础分布的泊松校正等)和/或可用于接受分区或出于质量原因(例如，过大或过小)而排除分区。因此，在某些实施方案中，检测导管的横截面面积不超过流动通过检测导管的分散相的分区的等效平均球形横截面的20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％和/或至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。如果分区各自的体积包含在球体中，则所述分区的等效平均球形横截面是例如分区的平均横截面。
为了利用所述系统执行测定，重要的是测量每个感兴趣波长范围内的发射强度并且将其分配给每个分区。这样做的一种方式是收集从在探询区域中被照射的分区发射的电磁辐射的相对大分数，并且基于分别导管中在所述分区前面和后面的分区进行的先前和后续测量来对强度进行数学校正。这样做的另一种方式是约束到达一个或多个光电检测器的电磁辐射，使得基本上只有在给定时间从单个分区发射的电磁辐射到达一个或多个光电检测器。这种方式权衡了电磁辐射收集的效率(即，在光电检测器处测量的所发射电磁辐射的分数)以便减小来自正在测量的区分之外的分区的信号，并且有可能使数据分析更简单；这种方式还可实现以上所描述的分区测量技术。实现此目的的方法包括在包含分区的导管与一个或多个光电检测元件之间放置光学约束器(例如，狭缝或针孔)。光学约束器的大小将取决于其在光学路径中的位置，但是其目的是减小视野，例如，使得一个或多个光电检测器仅或基本上仅测量来自单个分区的电磁辐射。光学约束器的期望大小和位置将取决于例如分散相的分区在穿过检测区域时被连续相分离的程度(分离越大，光学约束器就可在不允许来自相邻分区的电磁辐射通过的情况下允许来自给定分区的电磁辐射越多地通过)、检测区域中的导管的窄度(导管足够窄以导致分区细长也实质上使一个分区的中心与其他中心分离，从而减少来自其他分区的电磁辐射的量)。
因此，本文提供了用于一次检测单个(分区)的系统和方法，其中所述检测可包括使用光学级。在一些情况下，通过约束光学级的激发尺寸和发射尺寸来测量单个液滴(分区)。在一些情况下，约束器是几何约束器。例如，几何约束器包括使用针孔、狭缝或表面中的开口的任何布置，其约束进入和离开光学级和/或撞击在光电检测元件上的光的几何和/或角度范围。在一些情况下，约束器仅允许检测到液滴(分区)。在收集所发射光之后，光学级的图像可投射到检测器前面的平面上。通过在所述平面中使用约束器诸如针孔或狭缝或其组合，可捕获图像的仅包括液滴(分区)的部分。在一些情况下，约束器位于检测器及其透镜之间的平面中。在一些情况下，约束器位于光学级的前面。在一些情况下，使用多个约束器。在一些情况下，使用至少或约1个、2个、3个、4个、5个、6个或超过6个约束器。在一些情况下，所发射光为至少或约0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2、1.25mm2、1.5mm2、1.75mm2、2.0mm2、2.5mm2、3.0mm2、3.5mm2、4.0mm2或超过4.0mm2。
因此，检测器还可包括针孔(例如，光学约束器)。在一些情况下，针孔减小激发光源的空间范围。在一些情况下，针孔允许激发光源在给定时间点仅照射光学级中的一个液滴(分区)。在一些情况下，针孔允许测量一个液滴(分区)。
图90中示出包括光学约束器的检测器的示例性图。检测器包括：光源(“激发”源)901，所述光源901用于照射移动通过光学级903的液滴(分区)；和光电检测器907，所述光电检测器907用于收集对应于荧光标记物的从液滴(分区)发射的光。图91示出图90的详细布置。检测器包括在光源(“激发”源)1001上的激发滤波器1003和在光学级1007与光电检测器1011之间的发射滤波器。用于激发源的滤波器可允许至少一个波长范围从中穿过。在一些情况下，穿过激发源的滤波器的至少一个波长对应于反应或测定中的至少一个荧光标记物的激发波长。在一些情况下，用于光电检测器的滤波器允许至少一个波长范围从中穿过。在一些情况下，穿过光电检测器的滤波器的至少一个波长对应于反应或测定中的至少一个荧光标记物的发射波长。在一些情况下，滤波器提高了信噪比。在一些情况下，通过仅传递对应于反应或测定的波长来提高信噪比。
图92中示出包括光学约束器(例如，针孔)的检测器的另一个示例性图。激发滤波器1101上的激发透镜1105和发射滤波器1111上的发射透镜1109允许光聚焦在针孔上的激发侧并且准直发射光，使得光基本上垂直于滤波器表面穿过滤波器。
由一个或多个光电检测器测量的信号(在锁相检测系统的情况下，一旦被解调)是与入射在光电检测器上的电磁辐射的强度或功率相关的值的时间序列。这些值随着分区穿过系统而上升和下降，其中每个分区在分区穿过导管的具有最高光学收集效率的部分时具有相对最大的强度值。对于许多测定，重要的是向每个分区分配每个波长(或波长范围)的单个值。因此，必须根据分区数量将时间序列数据变换为每个波长(或波长范围)中的信号数据。这可利用合适的寻峰算法来实现。寻峰可能由于数据中的噪声而是复杂的，这些噪声可表达为特定分区内的多个相对最大值和最小值。使数据平滑可降低寻峰的复杂性。可使用任何合适的数据平滑技术。示例性数据平滑技术包括利用平均核(例如，高斯、帽函数、脉冲、单位阶跃函数)的卷积(1-D、2-D、3-D)、移动平均值、与模型函数的基于回归的曲线拟合、频率空间变换或移除高频分量的滤波器(例如，Butterfield滤波器等)。
因此，如本文所描述的用于检测液滴(分区)的系统和方法可包括各种算法。在一些情况下，算法是寻峰算法。所述算法可应用于单个波长通道或多个波长通道的累加。在一些情况下，液滴(分区)的数量是已知的。在一些情况下，液滴的数量(分区)是已知的，因为平均液滴大小和总注射体积大小是已知的。通过对液滴(分区)进行计数，可通过到达液滴(分区)的某一最小数量的总液滴(分区)数量来描绘样品。在一些情况下，识别出具有偏差分布的样品。
在一些情况下，通过以下方式检测液滴(分区)群组：测量信号强度高于基线信号强度的不同峰值的数量；将峰值分配给单独液滴(分区)；以及对在一定时间段内观察到的液滴(分区)的总数进行计数。在一些情况下，通过了解体积流率和注射体积，液滴(分区)群组在检测到高于最小阈值的第一信号之后包括最小时间段。可通过查看高于最小阈值的第二信号来确定第二群液滴(分区)。
在包括注射器的系统中，可将离散样品包注入系统中并且将其单独地分隔为分区。能够将属于第一样品的分区与属于第二样品的分区辨别开可能是重要的。这可通过例如使用来自光电检测器的强度测量值来进行。例如，如果在将要定量的样品的注射之间添加间隔流体(例如，基于硅酮的油或矿物油)，则对间隔流体进行测量可提供有关第一样品结束并且第二样品开始的地方的信息。在某些实施方案中，间隔流体不包含能够被检测器中的照射源激发的荧光团，在所述间隔流体移动通过检测器时，光电检测器应测量到相对低的强度。连续低强度的时段指示第一样品与第二样品之间的边界。在某些实施方案中，将可被检测器中的照射源激发的至少一种染料添加到间隔流体中。如果此染料的发射频率和与用于系统中的分析物的探针有关的染料的发射频率重叠，则所述染料(或多种染料)的高强度的延长时段指示第一样品与第二样品之间的边界。如果间隔流体不能在连续相中形成接近水性分区的大小的稳定分区，则此延长时段应比表示分区的增大的强度的时段长得多。另选地，如果间隔流体中的荧光团的发射带与水相中的其他染料的发射范围基本上不重叠(在波长上)，则对此波长带内的信号的检测将足以确定已到达样品边界。通过选择荧光团的组合(或不存在任何可激发荧光团)，可用间隔流体来标记样品。例如，如果有两种间隔流体可供用于注射，一种没有荧光团且一种有荧光团，则存在可用于将到达检测器的样品辨别开的三种标记组合。通过交替使用这些间隔流体，如果在连续序列中检测到两个等效标记，则可检测到注射问题。如果有三种间隔流体可供用于注射，一种各自具有不同荧光团(或可能低有一种没有荧光团)，则如果可在每种样品之间可注射多于一种间隔流体，则有七个标记可供使用。另选地或另外地，可在每个包之间使用恰好一种间隔流体。由于每个包前后将存在间隔流体，因此来自两个包的数据都可用于对样品加条码。例如，如果与4色检测器一起使用4种染料，则可以两重强度对256个样品加条码并且以三重强度对6561个样品加条码。如果与3色检测器一起使用3种染料，则可以两重强度对64种样品加条码并且以三重强度对726个样品加条码。另选地或另外地，染料的体积(转换为在检测器处的高信号的长度)可提供另外的离散状态，从而扩大唯一状态的数量。由于仅需要一种间隔流体，因此使用来自两个包的数据可提高样品注射速度。合适的染料和间隔流体可容纳在例如消耗性板中，例如容纳在第二板保持器中，并且系统可被设计为例如包括或不包括第二板保持器。
因此，如本文所描述的系统和方法可用于检测液滴(分区)群组。在一些情况下，液滴(分区)群组表示分散相(例如，样品测定物)的不同注射。在一些情况下，第一群液滴(分区)通过注射顺序与第二群液滴(分区)区分开。例如，可在分散相之间将清洗流体(隔离流体)注入微流体路径或通道中。在一些情况下，清洗流体(隔离流体)不包括测定或反应的荧光标记物。由于在第一群液滴(分区)与第二群液滴(分区)之间注射的清洗流体(隔离流体)在指定波长范围内并不发射超过阈值水平的光信号，因此可将第一群液滴(分区)可与第二群液滴(分区)区分开。
在一些情况下，使用被激发和/或发射与分散相中的荧光标记物不同波长的光的荧光标记物来检测液滴(分区)群组。荧光标记物可与连续相可混溶，但与分散相不可混溶。在一些情况下，检测到与由分散相中的荧光团标记发射的波长处于不同波长下的荧光波长指示没有分散相液滴(分区)穿过检测器。在一些情况下，将荧光标记物添加到分散相之间的清洗流体和/或分离(隔离)流体中。在一些情况下，荧光标记物与清洗流体和/或分离流体可混溶，并且与分散相不可混溶。在一些情况下，荧光标记物用于检测分散相中的物质的浓度。
在一些情况下，使用在与分散相类似的波长下发射的荧光标记物检测液滴(分区)群组。在一些情况下，使用发射波长与分散相的波长类似的荧光标记物来确定分散相中的物质的浓度。例如，将荧光标记物以一定浓度添加到清洗流体和/或分离流体中，所述浓度产生比分散相的液滴(分区)的光信号高的光信号。在一些情况下，荧光标记物的光信号是分散相的液滴(分区)的光信号的至少或约0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍、7.0倍、7.5倍、8.0倍、8.5倍、9.0倍、9.5倍或10倍高。在一些情况下，基于光信号的差异将液滴(分区)与清洗流体和/或分离流体区分开。在一些情况下，在分散相之间检测到清洗流体和/或分离流体的多个光信号。
到达检测器的分区可在进入探询区域时进行测量。由于流体约束部，这些分区可能非常靠近在一起。在此情形中，信号将不会遵循从基线直到分区的峰值的移动，因为在获得测量值的几乎整个时间内，分区将在系统中的焦点处。相反，分区之间将仅存在小的间断，其中信号将减小。在此情形下，信号减小的幅值将指示所述分区是“阳性”分区还是“阴性”分区，并且可使用寻找信号中的“谷”或对信号的取反进行运算的寻峰方法。
另选地，可能期望通过向系统添加连续相和/或通过使分区流动通过的导管变窄来分离分区。这可用多种方式在检测器前方执行。在某些实施方案中，另一导管可接合主流导管并且围绕分区添加流体(例如，连续相)，以分离分区。在某些实施方案中，这些导管是微流体装置的一部分。可使用适当的方法(例如，铣削或其他合适的方法)从第一基板上机加工出导管，并且将第一基板接合到包含至少一个入口端口和至少一个出口端口的第二基板。第一基板和第二基板可由多种材料中的一种或多种构成，所述材料包括但不限于玻璃、硅或者一种或多种聚合物。在某些实施方案中，聚合物包括含氟聚合物，并且连续相包括氟化油。在另一实施方案中，第一基板或第二基板(或两者)由涂覆有包括含氟聚合物的涂层的玻璃构成。接合第一基板和第二基板以使得不发生泄漏的一种方法是形成化学键。在第一基板和第二基板是含氟聚合物的情况下，键合方法可包括以下步骤：从含氟聚合物的表面移除至少一些氟，从而允许形成化学键。将第一基板和第二基板接合在一起的另一种方法包括：对第一基板或第二基板的表面进行机加工，使得仅第一基板或第二基板的小浮凸可供用于接触相对基板。可通过施加机械力以将第一基板和第二基板连接在一起来产生防漏密封，所述机械力在第一基板与第二基板之间的界面处产生压力。产生防漏密封的另一种方法是使用弹性密封材料(例如，o形环)来在第一基板与第二基板之间产生密封。虽然此密封可能不允许第一基板与第二基板之间的完美接触，但是如果基板之间的有效空间足够小并且基板对分散相(即，分区)比对连续相具有更低亲和力，则分散相基本上将不能流动通过基板之间的空间并且使导管“短路”。
在某些实施方案中，微流体装置中的导管可机加工到单个基板中。这样的一个实例是将圆柱形或基本上圆柱形横截面的共面导管钻入基板中。这些导管可以t型或十字型布置或以任何其他合适的几何关系相遇。在某些实施方案中，出口导管可不与至少一个入口导管共面。
在某些实施方案中，通过以下方式来收集添加到系统中的连续相(例如，分区间隔油)：在分区形成之后移除(例如，虹吸)过量油，以及恰好在检测之前重新引进所述分区油以用于间隔目的。参见本文别处的描述。可使用任何合适的方法来移除和/或重新引进连续相。在某些实施方案中，将带有小孔的基板并排放置在分区分裂接合部之后。这些板上基本上足够小，以使得分区不会进入油虹吸管线并且沿着导管继续到例如反应器诸如热循环器。接着将所述连续相(例如，油)虹吸管线重新引进至分离系统，以在要检测的每个分区之间提供分离。分区之间的分离连续相(例如，油)的此排空和重新引进降低反应(例如，热循环)期间的分区速度，从而增加分区的稳定性并且减少反应器(例如，热循环仪)中所需的管道长度。
另外地或另选地，可在检测之前引进连续相(例如，分隔油)，接着恰好在检测之后将所述连续相移除(例如，虹吸)。此移除(例如虹吸)的连续相(例如，油)可运输到废物区和/或再循环到隔离连续相(例如，油)容器中以用于连续分区分离。
因此，在一些情况下，可使用微流体芯片来分离液滴。液滴(分区)接着可离开微流体芯片并且进入充当光学级的微流体管。可进行微流体芯片与微流体管或通道之间的连接，或微流体芯片与光学级管之间的连接，使得液滴几乎不存在死流区域。在一些情况下，在具有t型接合部或v型接合部的芯片上分离液滴(分区)(关于v型接合部实施方案，请参见下文)。在一些情况下，收缩区域从管道接口到芯片是连续的。在一些情况下，管形成光学级。因此，在一些情况下，液滴(分区)在穿过光学级时在轴向上彼此分离。在一些情况下，通过在每个液滴(分区)之间添加连续相来分离液滴(分区)。在一些情况下，连续相包括表面活性剂。在一些情况下，连续相不包括表面活性剂。示例性表面活性剂包括但不限于碳氟化合物、碳氢化合物、硅酮或油。
另外地或另选地，通过减小导管尺寸来实现分区分离；仅此一项就可实现更大分区分离，或可与添加分离流体(例如，连续相)的系统结合使用。由于导管尺寸减小导致体积减小，并且在每个分区之间存在极少量的间隙连续相(例如，油)，因此体积减小导致封闭导管中的分区至分区距离的增加。在某些实施方案中，这些导管被构造在光学透明的基板中。在某些实施方案中，分区进入收缩导管、进入分区成像室(所述分区成像室的尺寸被设定成精确地或基本上精确地配合一个分区)，接着在第二收缩导管中离开室。这允许光学系统探询单个分区，同时最大化成像室前后的每个连续分区之间的间距。参见例如图65。此分区成像腔室可用任何合适的材料制造，例如在涂覆有亲氟表面化学成分的玻璃基板中制造。
到达检测器的分区可在进入探询区域时进行测量。由于流体约束部，这些分区可能非常靠近在一起。在此情形中，信号将不会遵循从基线直到分区的峰值的移动，因为在获得测量值的几乎整个时间内，分区将在系统中的焦点处。实际上，分区之间将仅存在小的断裂，其中信号将减小。在此情形下，信号减小的幅值将指示所述分区是“阳性”分区还是“阴性”分区，并且可使用寻找信号中的“谷”或对信号的取反进行运算的寻峰方法。
因此，本文所提供的系统和方法可实现在检测之前分离在连续相中流动的分散相的分区，其中在分离之前，连续相中的分散相的分区之间的平均距离为a，并且在分离之后，分区之间的平均距离为b，其中b>a。关于可测量a和b的一种方式，例如作为分区的几何中心之间的距离(诸如球心之间的距离)，请参见例如图51。将了解，在某些情况下，分区在从分离前的面积变成分离后的面积时更改几何形状；例如，在某些实施方案中，通过使分区流动通过的导管变窄到等于或小于分区的平均横截面面积的横截面面积来实现分离，并且分区可将几何形状从球形更改为长形。在这种情况下，可将a或b确定为在两个分区都是球形的情况下的距离，使得例如分区的伸长本身并不增加量度，而是分区之间的实际间隔增加了量度。在某些实施方案中，b为a的至少102％、105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％或300％，和/或b为a的至多105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％、300％或400％。
图52(基于t型接合部的分离器)。图52中示出用于分离流动的分散相分区的系统的实施方案。所述系统包括基板5201，所述基板5201包括主通道5202、主通道的入口5203和主通道的出口5204、分支通道5206、以及分支通道的入口5207，其中分支通道与基板内的主通道相交。第一连续相和分散相的分区通过入口5203进入，而第二连续相在入口5207处添加。在某些实施方案中，第一连续相和第二连续相具有相同组成。在某些实施方案中，第一连续相包括油和表面活性剂，而第二连续相包括不超过5％、4％、3％、2％、1.5％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.5％或0.2％的表面活性剂，例如不超过2％的表面活性剂，诸如不超过1％的表面活性剂；这样做可例如节省表面活性剂的成本。本文别处更详细地描述了连续相、油和表面活性剂。基板5201可以是可在其中制造小通道的任何合适的材料。基板5201的表面，特别是接触分散相流的表面，可包括对连续相比对分散相具有更高亲和力的材料。在某些实施方案中，第一连续相和第二连续相包括氟化油，并且基板5201的表面，特别是接触与分散相流的表面，包括氟聚合物。可使用任何合适的方法来制造系统；在一些情况下，可使用与针对分隔器所论述的那些方法类似或相同的方法。在某些实施方案中，通过以下方式来形成主通道或分支通道中的至少一者：在基板的至少一个平面表面上形成浮凸特征，以及将所述表面连接到基板的第二平面表面以产生封闭通道或一组通道。产生浮凸的合适方式包括但不限于端铣、激光加工、蚀刻、光刻。在某些实施方案中，通过在基板的整体中产生孔洞特征来形成主通道或分支通道中的至少一者。孔洞特征可通过任何合适的方法来产生，诸如钻探，例如机械钻探、激光钻探等。
在主通道和分支通道5205的接合部处，第二连续相的流补充第一连续相和分散相分区的流。主通道或分支通道中的至少一者的横截面面积可大于、小于或等于流动通过通道的分区的等效球形横截面面积。例如，在具有圆形横截面的通道中，主通道或分支通道中的至少一者的直径可大于、小于或等于流动通过通道的分区的等效球形截面直径。在某些实施方案中，主通道在接合部5205处的横截面面积大于流动通过主通道的分散相分区的等效球形横截面面积(例如，主通道的直径大于分区的平均球形直径，如果通道的横截面是圆形的或几乎圆形的)，从而允许将第二连续相一次添加到多于一个分区之间的空间中。
分散相分区、第一连续相和第二连续相的组合流在主通道出口5204处离开基板，所述组合流在主通道出口5204处进入管5208。管穿过探询区域5209，在探询区域5209中，对分散相分区的至少一种特性进行检测。管对第一波长范围和第二波长范围内的电磁辐射是至少部分地透明的，使得在第一波长范围内的入射在管上的电磁辐射可穿过管并且例如激发定位在探询区域5209内的分散相分区中的报道分子，其中在第二波长范围内的由分子发射的电磁辐射可从管传递出去以便被检测。在一些实施方案中，管材料允许在第一波长范围内的电磁波的至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％从中穿过，并且允许在第二波长范围内的电磁辐射的至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％从中穿过。管可由满足所描述的半透明要求的任何合适的材料构造。在某些实施方案中，管的表面包括对第一连续相、第二连续相或两者比对分散相具有更高亲和力的材料。在某些实施方案中，管的探询区域的横截面面积等于或小于分散相分区的横截面面积，使得分散相分区成单行并且堵塞通道的全部或基本上全部横截面面积；在其中通道对连续相比对分散相具有更大亲和力的实施方案中，连续相的薄层与壁接触，使得分区堵塞通道除连续相膜层之外的全部。这减少来自多于单个分散相分区的光学贡献。
如本文所描述的系统和方法可允许估计液滴(分区)大小。在一些情况下，用于估计液滴(分区)大小的系统和方法包括检测由单个液滴(分区)发射的光。在一些情况下，用于估计液滴(分区)大小的系统和方法涉及光学级的通道的横截面，其中光学级的通道小于液滴(分区)的横截面。在一些情况下，由于光学级的通道的横截面小于液滴(分区)的横截面，因此液滴(分区)基本上填满光学级中的通道。
可在液滴(分区)穿过光学通道时估计其长度。例如，当液滴(分区)进入光学级并且由检测器检测时，检测器的信号将上升到高于最小阈值，并且将保持高于最小阈值，直到液滴(分区)从光学级传递出去并且不再由检测器检测为止。一旦液滴(分区)从光学级传递出去、不再由检测器检测，信号可下降。从信号高于最小阈值和信号下降的时间量可与液滴(分区)的长度相关。在一些情况下，应用校正。在一些情况下，校正归因于通道中的流速。在一些情况下，基于液滴(分区)穿过光学级时液滴(分区)的长度或经过时间来应用校正。在一些情况下，使用所述时间来确定液滴(分区)大小。例如，将液滴(分区)穿过光学级的时间乘以体积流率来确定液滴(分区)大小。在确定液滴(分区)大小时，可应用其他校正值。在一些情况下，应用层流校正。
使用如本文所描述的系统和方法测量的示例性液滴(分区)体积包括但不限于至少或约5微米(um)、10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um、120um、140um、160um、180um、200um或超过200um。在一些情况下，液滴(分区)大小为至少或约200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um、1000um、或超过1000um。
液滴(分区)流动通道与微流体通道或管之间的连接可导致很少有或没有死体积。示例性连接是如本文所描述的压配合或压合连接。液滴(分区)流动通道可在与连续相通道的t型接合部处变窄到光学级直径。变窄的液滴流动通道延伸到t型接合部之外以为实现光学激发和检测系统提供足够的空间。t型接合部之后的液滴(分区)之间的距离大于进入t型接合部之前的液滴之间的距离。
图53—芯片上探询区域 图53示出分散相分区分离器和探询区域的另一实施方案。实施方案包括基板5301、包括入口5303和出口5304的主通道5302、包括入口5306的分支通道5305以及探询区域5307。第一连续相和分散相的分区通过入口5303进入主通道5302，并且第二连续相进入分支通道5306。主通道和分支通道在接合部5308处相遇，其中添加第二连续相会增加通道中的分散相的分区之间的平均间距。分散相分区行进通过探询区域5307，在探询区域5307中，对分散相分区的特性进行检测。在一些实施方案中，第一波长的光的电磁辐射在探询区域5307中撞击在主通道5302上，并且激发分散相分区中的分子，从而发射第二电磁辐射波长的电磁辐射。在一些实施方案中，探询区域的材料和/或几何形状允许在第一波长范围内的入射电磁辐射的至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％从中穿过，并且允许在第二波长范围内的所发射电磁辐射的至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％从中穿过。在某些实施方案中，主通道5302的探询区域5307的横截面面积等于或小于分散相分区的横截面面积，使得分散相分区成单行并且堵塞通道的全部或基本上全部横截面面积；在其中通道对连续相比对分散相具有更大亲和力的实施方案中，连续相的薄层与壁接触，使得分区堵塞通道除薄的连续相膜层之外的全部。这减少来自多于单个分散相分区的光学贡献。另外，所具有的等效球形横截面面积基本上等于或大于主通道5302在探询区域5307中的横截面面积的分区由于分散相在通道内的位置而降低所检测到的光信号的可变性。所具有的等效球形横截面面积大于或等于主通道在探询区域5307中的横截面面积的分区将发生变形，以便沿着通道纵向分布。通过测量从分散相分区进入探询区域5307时到其离开探询区5307时对分散相分区的光学特性进行测量以及将其与关于分散相分区流的其他信息相结合，可计算出分散相分区的大小特性。在某些实施方案中，主通道在接合部5308处的横截面面积大于分散相分区的等效球形横截面面积(例如，主通道的直径大于分区的平均球形直径，如果通道的横截面是圆形的或几乎圆形的)，从而允许将第二连续相同时添加到多于一对分散相分区之间。在某些实施方案中，在接合部5308之后在进入探询区域5307之前，主通道5307减小横截面面积(例如减小直径，如果通道具有圆形或接近圆形的横截面)，以便将主通道5302在探询区域5307中的的横截面面积减小到等于或小于分散相分区的等效球形横截面面积的值。在某些实施方案中，主通道5302在接合部5308中的横截面面积小于或等于分散相分区的等效横截面面积，并且在整个探询区域5307内保持如此。第一连续相、第二连续相和分散相的分区在出口5304处离开主通道5302。主通道5304在光学级之外的横截面面积可增加到超过主通道5302在探询区域5307中的横截面面积，以例如促进流体连接。主通道5302或分支通道5306的横截面轮廓可以是任何合适的横截面轮廓。在一些实施方案中，一个或多个通道具有矩形、半圆形或圆形横截面轮廓。
在某些实施方案中，第一连续相和第二连续相具有相同组成。第一连续相、第二连续相或两者可包括氟化油。在某些实施方案中，第一连续相另外包括表面活性剂以使第一连续相中的分散相分区稳定。在某些实施方案中，第一连续相包括油和表面活性剂，而第二连续相包括不超过5％、4％、3％、2％、1.5％、1.2％、1.1％、1.0％、0.9％、0.8％、0.7％、0.5％或0.2％，例如不超过2％、诸如1％的表面活性剂；这样做可例如节省表面活性剂的成本。本文别处更详细地描述了连续相、油和表面活性剂。在一些实施方案中，基板5301的表面，特别是接触分散相流的表面，包括对连续相中的至少一种比对分散相具有更高亲和力的材料，从而降低分散相将润湿基板5301的表面的可能性。在优选实施方案中，整个基板5301包括对连续相中的至少一种比对分散相具有更高亲和力的材料。在某些实施方案中，基板5301的表面或整个基板5301包括含氟聚合物。通道5301和5306可通过任何合适的方法形成在基板中，如本文别处所描述。
因此，在一些情况下，将液滴(区分)分离和光学级组合起来。液滴(区分)分离和光学级可在同一微流体芯片上。来自系统的其余部分(例如反应器，诸如热循环仪)的乳液流可进入芯片上的第一通道。连续相的流可进入芯片上的第二通道。在一些情况下，两个通道均收缩，然后在t型接合部处相遇。组合流流动通过处于相同收缩大小的延长区域，所述延长区域的一部分可包括光学级。收缩通道接着可扩大到更大直径，并且通过例如压配合连接离开芯片。在一些情况下，第一通道和第二通道在于t型接合部处相遇之前不收缩。在一些情况下，收缩在t型接合部的出口之外发生。在一些情况下，收缩小于液滴的特征大小，使得液滴在光学级(区分)中基本上填满通道。收缩通道的一部分可形成光学级。在一些情况下，通道接着扩大到更大大小，使得其基本上匹配出口管的横截面。在一些情况下，结是“v型接合部”。在一些情况下，流以基本上小于90度、例如至少或约10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度或80度的角度组合。
在一些情况下，倒置v型接合部与管状光学级一起使用。在一些情况下，倒置v型接合部的出口是管状的，并且继续以形成检测器的光学级。
图54—碰撞式分离器 图54示出用于增加分散相的分区之间的间距的通道的系统。所述系统包括：用于包括第一连续相和至少一种分散相的分区的流的第一入口通道5401、用于包括第二连续相的流的第二入口通道5402、以及其中第一入口通道5401和第二入口通道5402的组合流离开的出口通道5403。第一入口通道5401和第二入口通道5402在接合部5404处相遇，在所述接合部5404处，它们相应的流组合成通道5403的流。通道5401和5402可具有偏离不大于45度的角度的轴线；在某些实施方案中，通道5401和5402是同轴的或基本上同轴的。在接合部5404处，将第二连续相添加在第一分散相的分区之间，使得分散相的分区之间的间距平均增加。第一入口通道5401和第二入口通道5402的横截面面积可相同或基本上相同，这是与可例如简化制造的布置。例如，可通过单组机加工操作在基板中产生通道。在某些实施方案中，第一入口通道5401恰好在接合区域5404前方的一点处的横截面面积可例如等于或小于分散相分区的等效球形横截面面积，使得分散相分区成单行或基本上成单行进入接合区域5404。在这种实施方案中，可以更可控的方式将第二连续相添加在第一分散相的分区之间，从而使第一分散相的分区之间的间距更加均一。在某些实施方案中，出口通道5043的横截面面积等于或小于分散相分区的等效横截面面积，以便在任何时间仅允许单个分区进入出口通道5403。这可使分散相分区之间的间距更加均一。在超过接合部5404的某一距离处，出口通道5403的横截面面积可增大到大于分散相分区的等效横截面面积的大小。在一些实施方案中，此距离可以是出口通道5403在接合部5404处的横截面面积的等效圆形直径的至少1倍、2倍、3倍、4倍、5倍或10倍，和/或不超过2倍、3倍、4倍、5倍、10倍或15倍。
图54所示的实施方案可通过任何合适的方法来构造。在某些实施方案中，第一入口通道5401、第二入口通道5402和出口通道5403可包括管道。在某些实施方案中，第一入口通道5401和第二入口通道5402可在基板中形成，并且出口通道5403可包括连接到基板中的孔洞的管，所述孔洞使与第一入口通道5401和第二入口通道5402在接合部5404处相交。在某些实施方案中，第一入口通道5401、第二入口通道5402和出口通道5403全部在基板中形成。可使用用于在基板中形成通道的任何合适的方法或方法的组合，包括但不限于机械钻探、端铣、激光钻探、线割、化学蚀刻、光刻。在优选实施方案中，管道和/或基板的表面，特别是接触分散相流的表面，包括对连续相中的至少一种比对分散相的分区具有更高亲和力的材料，以便例如防止分散相润湿管和/或基板的表面，这可能导致分散相分区的交叉污染或聚结。
图55—具有片外检测的Y式分离器 图55示出用于增加分散相分区之间的平均间距的另一布置，其中分离发生在基板的通道中，并且探询区域在管中。所述布置包括具有入口5502的第一入口通道5501、具有入口5504的第二入口通道5503、出口通道5505、第一入口通道5501和第二入口通道5503相遇并在出口通道5505中离开的接合部5506、出口管5507、探询区域5508，以及在其中形成第一入口通道5501、第二入口通道5503和出口通道5505形成的基板5509。第一连续相和至少一种分散相的分区通过入口5502进入第一入口通道5501，并且第二连续相在入口5504中进入第二入口通道5503。第一入口通道5501和第二入口通道5503中的流在接合部5506处组合，其中添加第二连续相以便增加分散相的分区的平均间距。第一入口通道5501和第二入口通道5503在接合部5506处相遇的角度可变化。在某些实施方案中，第一入口通道5501和第二入口通道5503可以它们相应的轴线之间的相对小的角度相遇，如图54中，诸如小于90度、80度、70度、60度或50度的角度。在某些实施方案中，第一入口通道5501和第二入口通道5502可相遇以使得它们几乎或完全正交，如图52中。在某些实施方案中，在接合部5506处，出口通道5505的横截面面积可等于或小于分散相的分区的等效横截面面积，并且直到探询区域5508，出口通道5505的横截面面积保持等于或小于分散相的分区的等效横截面面积，使得分散相的分区在被投射到管5507的横截面上时基本上不会发生位置变化。在其他实施方案中，在接合部5506处，出口通道5505的横截面面积大于分散相的分区的等效横截面面积，但出口通道5505的横截面面积随后在进入管5507之前减小到等于或小于分散相的分区的等效横截面面积的值。在此类实施方案中，可围绕分散相的多于一个分区同时添加第二连续相，但分散相的分区在探询区域5508处仍将基本上占据管5507的整个横截面，从而减小具有相同组成的分散相分区的光信号的变异。此类实施方案可通过仅在探询区域5508附近约束横截面面积来降低通过出口通道5505的压降。在某些实施方案中，在接合部5506处，出口通道5505具有的横截面面积为分散相分区的等效球形横截面面积的至少1倍、1.05倍、1.1倍、1.15倍、1.25倍、1.5倍和/或不超过1.05倍、1.1倍、1.15倍、1.25倍、1.5倍或1.75倍，或这些值之间的任何值。在这些实施方案中，在过渡到管5507之前的某一点处，出口通道5505减小到不超过分散相的等效横截面面积的1倍、0.95倍、0.9倍、0.85倍、0.8倍、0.75倍、0.7倍、0.6倍、0.5倍或0.4倍和/或至少0.95倍、0.9倍、0.85倍、0.8倍、0.75倍、0.7倍、0.6倍、0.5倍、0.4倍或0.3倍。在一些实施方案中，在管5507和出口通道5505相遇的点处，管5507的横截面面积等于或大于出口通道5505的直径，以便减少分散相的分区在从出口通道5505传递到管5507时发生的分裂。虽然在通道与管相遇的点处，管5507的横截面面积可大于出口通道5505的横截面面积，但是优选的是限制横截面面积的差异程度，以便限制在管5507中形成再循环区和死区，这可加宽分散相分区在系统中的停留时间分布。在一些实施方案中，在出口通道5505与管5507相遇的点处，管5507的横截面面积是出口通道5505的横截面面积的至少0％、1％、2％、5％、10％、15％、25％、50％或100％和/或不超过1％、2％、5％、10％、15％、25％、50％、100％或150％大。
第一入口通道5501、第二入口通道5503和出口通道5505在基板5509中形成。通道可通过任何合适的方法或方法的组合来形成，包括但不限于机械钻探、端铣、激光钻探、线割、化学蚀刻、光刻。在优选实施方案中，基板5509的表面，特别是与分散相接触的表面，包括对至少一种连续相比对至少一种分散相具有更高亲和力的材料，以便防止至少一种分散相润湿基板5509的表面。在某些实施方案中，基板5509的超过50％、60％、70％、80％、90％、95％、98％或99％包括对至少一种连续相比对至少一种分散相具有更高亲和力的材料。在此类实施方案中，表面的磨损具有减小的暴露对至少一种分散相比对至少一种连续相具有更高亲和力的材料的风险。在一些实施方案中，至少一种连续相包括氟化油，至少一种分散相包括水，并且基板5509的表面包括含氟聚合物。在某些实施方案中，第一连续相和第二连续相两者包括氟化油。
因此，在一些情况下，可包括离开热循环仪的流动的乳液的第一通道在基于v型的接合部处与包括另外的连续相的第二通道相遇。在接合部的一部分处，组合流动通道的横截面可基本上减小到小于系统中的液滴(分区)的典型横截面的横截面。在一些情况下，组合流动通道以90度角度减小。在一些情况下，组合流动通道以30度、45度、60度、90度、120度、150度、180度或360度的角度小。连续相可直接并入来自热循环仪的流中。
图51—管中管分离器 图51示出用于增加分散相的分区之间的平均间距的另一系统。所述系统包括具有入口5102的第一入口导管5101和具有入口5104的第二入口导管5103，其中第一入口导管5101被第二入口导管5103部分地或完全地包围。第一连续相和至少一种分散相的分区在入口5102处进入第一入口导管5101，并且第二连续相在入口5104处进入第二入口导管5103。第一连续相和分散相的分区在接合区域5105处离开第一入口导管，在接合区域5105处它们与第二连续相结合，以便将连续相中的分散相的分区之间的平均间距‘a’增加到值‘b’，其中b>a。“a”和“b”可以是例如相邻分区的几何中心之间的距离，或其他合适的测量点。在某些实施方案中，b为a的至少102％、105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％或300％，和/或b为a的至多105％、110％、125％、150％、175％、200％、225％、300％或400％。另外地或另选地，分区的间隔可以是从一个分区到相邻分区的任何合适的距离，如本文别处所描述。系统还包括出口导管5106和出口5107。出口导管5106可包括用于测量至少一种分散相的分区的光学特性的探询区域。在一些实施方案中，在探询区域处，出口导管5105的横截面面积等于或小于分散相的分区的等效球形横截面面积，使得分散相的分区堵塞或基本上堵塞出口导管的整个横截面面积。
在某些实施方案中，第一入口导管5101和第二入口导管5103是管状的，其中第一入口导管5101与第二入口导管5103基本上同轴。到入口5102和5104的连接可以任何适当的方式进行，诸如针对分隔器所描述的那些方式。第一入口导管5101的直径可被设定大小，使得至少一种分散相的分区在接合部5105处成单行或基本上成单行。在某些实施方案中，第一入口导管5101在接合部5105处的横截面面积不超过至少一种分散相的分区的等效球形横截面面积的80％、90％、95％、100％、105％、110％或120％、125％、150％或175％和/或至少70％、80％、90％、95％、100％、105％、110％或120％、125％或150％。
在其他实施方案中，第一入口导管5101、第二入口导管5103和出口导管5106是形成到基板中的通道。在某些实施方案中，入口5102和5104与到基板的接口流体连通，所述接口正交于或基本上正交于在第一入口导管5101与第二入口导管5103的接合部处第一入口导管5101和第二入口导管5103中的流动方向。在某些实施方案中，出口导管5106与第一入口导管5101和第二入口导管5103共面或基本上共面。在其他实施方案中，出口导管5106的流动轴线正交于或基本上正交于第一入口导管5101的流动轴线和第二入口导管5103的流动轴线。在此类实施方案中，优选的是出口导管5103的流动方向相对于重力取向以使用浮力来改善所实现的至少一种分散相的分区的分离。例如，如果至少一种分散相的质量密度低于第一连续相和第二连续相的质量密度，则可将流动方向取向在减小重力场强度的方向上，使得至少一种分散相和连续相的分区的相对速度增加。导管可通过任何合适的方法在基板中形成(如本文别处所描述)以用于与基板一起使用。在某些实施方案中，出口导管5106包括探询区域。在其他实施方案中，另一导管在出口5107处接口连接到出口导管5106，并且所述导管包括用于检测至少一种分散相的分区的至少一个光学特性的探询区域。
第一入口导管5101、第二入口导管5103和出口导管5105可由任何合适的材料构造。在一些实施方案中，第一入口导管5101、第二入口导管5103和出口导管5105的表面，特别是遇到分散相流的表面，包括对至少一种连续相比对至少一种分散相具有更高亲和力的材料，以便降低至少一种分散相润湿表面的可能性。连续相可以是如本文所描述的任何连续相；在某些实施方案中，连续相包括氟化油，在一些情况下包含表面活性剂，诸如含氟表面活性剂；氟化油和含氟表面活性剂如本文别处所描述。
因此，用于添加连续相以分离每个液滴(分区)的示例性系统可包括例如从反应器进入接合部处的微流体通道或管，在所述接合部处微流体通道或管变得与更大的微流体管或通道基本上同心。可在较大的微流体管或通道与较小的微流体管或通道之间的环形空间中添加连续相。在接合部中的一点处，内部微流体管或通道终止，并且所述通道中的乳液流接合在更大微流体管或通道中流动的另外的连续相。超过接合部的会聚部分可使液滴(分区)流动通道的内径减小到光学级所需的直径。
图56—收缩管分离器 图56示出不需要添加一定体积的第二连续相的用于增加第一连续相的流中的分散相的分区之间的间隔的系统。所述系统包括导管5601，所述导管5601包括入口5602、出口5603以及其中导管的横截面面积小于在入口5602或出口5603处的区域5604。至少一种连续相和至少一种分散相的分区在入口5602处进入导管。在区域5604中，横截面面积减小到小于至少一种分散相分区的等效球形横截面面积，从而使它们在填满或基本上填满导管的横截面面积时在纵向上挤压。在至少一种分散相的分区挤压时，它们将包括至少一种连续相的流体排入至少一种分散相的分区之间的区域中，从而增加至少一种分散相的分区之间的距离(如沿着导管主轴线所测量)。在区域5604中，导管的横截面面积可不超过分散相的分区的等效球形横截面面积的20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％和/或至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。这以可计算的方式和程度增加分区的间隔和分区的总体长度两者。
在某些实施方案中，导管5601包括一定长度的管道的内部体积。在这些实施方案中，导管5601可通过任何合适的方法形成在管道中。在其他实施方案中，导管5602可在基板中形成为通道。图57的顶部和底部示出一些此类实施方案。图57的顶部示出其中导管5701形成在矩形基板中的实施方案。图57底部示出其中导管5701形成为整体(在此图中被描绘为圆柱形整体)的实施方案。通道可通过任何合适的方法形成，包括机械钻探、激光钻探、表面铣削、端铣削、蚀刻、光刻。在某些实施方案中，导管5701的表面包括对至少一种连续相比对至少一种分散相具有更高亲和力的材料，使得至少一种分散相将润湿导管5701的表面的可能性降低。
图58—典型的探询区域 图58示出一种用于探询在具有至少一种连续相的乳液中流动的分散相中的分区的至少一个光学特性的系统。所述系统包括导管5801、入口5802、出口5803和探询区域5804。在某些实施方案中，导管5801在探询区域5804中的横截面面积小于导管5801在入口5801或出口5803处的横截面面积。例如，导管5801在探询区域5804中的横截面面积可等于或小于分散相的分区的等效球形横截面面积，使得分散相的分区填满或基本上填满导管5801的横截面面积。这减小由于分散相的分区在投射到探询区域5804中的导管5801的横截面面积上时的位置变化所致的分散相的分区的光学特性的测量值的可变性。将了解，如针对图56所描述，这种变窄使分区伸长(如果导管的横截面面积小于分区的横截面面积)并且增加分区之间的间隔(由于相同体积的连续相必须适合更小的导管，因此长度必须增加)。在某些实施方案中，在区域5804中，导管的横截面面积可不超过分散相的分区的等效球形横截面面积的20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％和/或至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。所述系统另外包括至少一个激发源5805、一个激发透镜5806、一个光电检测元件5807和一个发射透镜5808。激发透镜5804具有第一焦距并且被定位成使得由激发源5805发射的第一波长的电磁辐射在探询区域5804中的一点处聚焦或基本上聚焦在导管5801的中心上。发射透镜5804具有第二焦距并且被定位为使得构成分散相的分区的第一组分发射的第二波长的电磁辐射在沿着光电检测元件5807的方向传递时被准直。至少一种连续相和分散相的分区流入入口5802，并且传递到探询区域5804中。由激发源5805发射的第一波长的电磁辐射聚焦在探询区域5804上，在探询区域5804处，所述电磁辐射可激发流动通过探询区域的分散相的分区中的一个或多个的至少一种组分。此至少一种组分接着发射第二波长的电磁辐射，所述电磁辐射穿过发射透镜5808，在发射透镜5808处，所述电磁辐射被准直朝向检测元件5807。撞击在激发透镜5806上的准直电磁辐射具有平行于准直方向的第一轴线，并且离开发射透镜5808的准直电磁辐射具有平行于准直方向的第二轴线。通常，第一轴线和第二轴线可具有任何相对角度。在某些实施方案中，第一轴线和第二轴线形成正交或基本上正交的角度，使得相对于第一轴线和第二轴线不正交或基本上不正交的实施方案减少了由激发源5805发射的入射在检测元件上的电磁辐射。因此，在某些实施方案中，第一轴线与第二轴线之间的角度在45度与135度之间、在60度与120度之间、在75度与105度之间、在85度与95度之间或在89度与91度之间。
在某些实施方案中，导管5801包括管的内部体积。此类实施方案具有以下优点：在垂直于导管5801的中心轴线的平面上的任何位置处，撞击在管的外表面上的电磁辐射垂直于管的外表面，从而减少了电磁辐射从管的外表面的反射。在其他实施方案中，导管5801包括基板中的通道。
图59—具有相对激发/检测的管状探询区域 图59示出图58所示的系统的另一实施方案。所述系统包括导管5901、入口5902、出口5903、探询区域5904、激发源5905、激发滤波器5906、激发透镜5907、发射透镜5908、发射滤波器5909、光学约束器5910和检测元件5911。激发源5905发射第一波长范围A内的电磁辐射。在某些实施方案中，激发源5905包括用于准直第一波长范围A内的电磁辐射的光学元件。电磁辐射穿过激发滤波器5906，在激发滤波器5906处，第二波长范围A'之外的电磁辐射的强度减小。在优选实施方案中，第二波长范围A'与分散相的分区中的一个或多个的至少一种组分被激发以便发射第三波长范围B内的电磁辐射的波长重合或基本上重合。在穿过激发滤波器5906之后，电磁辐射穿过激发透镜5907，在激发透镜5907处，电磁辐射在探询区域5904中聚焦在导管5901上，并且可激发探询区域5904中的分散相的分区中的一个或多个的至少一种组分，使得所述组分发射第三波长范围B内的电磁辐射并且使其传递到发射透镜5907中，在所述发射透镜5907处，所述电磁辐射被准直到发射滤波器5909上。发射滤波器5909被选择成使得其减少在第四波长范围B'之外的第三波长范围B内的电磁辐射的辐射功率。在某些实施方案中，第四波长范围B'是第三波长范围B的子集。光学约束器5910位于发射滤波器5909与检测元件5911之间，使得其约束检测元件的视野，使得到达检测元件的电磁辐射被限制或基本上被限制到由分散相的单个分区中的至少一种组分发射的电磁辐射。这以实际的方式允许在任何特定时间测量分散相的仅一个分区的光学特性。在某些实施方案中，到达检测元件的电磁辐射的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％是由分散相的单个分区中的至少一种组分发射。在某些实施方案中，当第一分区穿过探询区时，归因于分区中的一种或多种组分的到达检测元件的电磁辐射的不超过0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％和/或至少0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％或40％是来自探询区中除所述分区以外的一个或多个分区。对于光学约束器，可使用任何合适的几何形状。在某些实施方案中，光学约束器是针孔，即，圆形孔口。针孔可以是任何合适的大小，例如，具有小于1000um、750um、500um、250um、150um、100um、80um或50um和/或至少750um、500um、250um、150um、100um、80um、50um或25um的直径。在其他实施方案中，光学约束器5910是缝隙或星形形状。在一些实施方案中，发射滤波器5909另外包括用于将电磁辐射聚焦到光学约束器5910上的系统。
图60—具有路径内激发/检测的管状探询区域 图60示出用于测量分散相的分区的至少一个光学特性的系统，其中激发电磁辐射和发射电磁辐射共享公共光学路径。所述系统包括导管6001，所述导管6001包括入口6002、出口6003和探询区域6004。在某些实施方案中，探询区域6004的横截面面积相对于入口6002和/或出口6003减小，使得其值等于或小于分散相的分区的等效球形横截面面积。在此类实施方案中，分散相的分区在探询区域6004中填满或基本上填满导管6001的横截面，从而小由于分散相的分区在导管6001的横截面中的位置变化所致的分散相的分区的光学特性的测量值的可变性。至少一种连续相和至少一种分散相的分区在入口6002处进入导管6001，并且流向出口6003。在某些实施方案中，至少一种分散相的分区成单行进入入口6002。在某些实施方案中，至少一种分散相的分区沿着导管6001的轴线通过一定体积的至少一种连续相分离。
所述系统另外包括激发源6005、激发准直器6006、激发滤波器6007、转向镜6008、探询区域透镜6009、发射滤波器6011、光学约束器6012、检测元件6013和收集管6014。所述系统可用于如下检测至少一种分散相的分区的至少一个光学特性。由激发源6005发射波长在第一波长范围A内的电磁辐射并且由激发准直器6006对其进行准直。在某些实施方案中，准直器是透镜。在其他实施方案中，准直器是抛物面反射镜。第一波长范围A内的电磁辐射穿过激发滤波器6007，其减少第二波长范围A'之外的电磁辐射的功率。在某些实施方案中，第二波长范围A'是第一波长范围A的子集。在某些实施方案中，第二波长范围A'与第三波长范围A”重合或基本上重合，使得第三波长范围A”激发至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的组分，随后使所述组分发射第四波长范围B内的电磁辐射。由激发滤波器6007透射的第二波长范围A'内的电磁辐射接着入射在转向镜6008上，在转向镜6008处，所述电磁辐射以角度α被重定向远离垂直于激发滤波器6007的表面的轴线。在某些实施方案中，角度α介于85度与95度之间。转向镜可以是任何合适的镜，例如二向色镜。从转向镜反射的波长范围A'内的电磁辐射穿过探询区域透镜6009，在所述探询区域透镜6009处，所述电磁辐射聚焦在探询区域上。在某些实施方案中，探询区域透镜6009的焦距被选择并且将透镜6009被定位成使得波长范围A'内的电磁辐射在探询区域6004中聚焦或基本上聚焦在导管6001的中心上。波长范围A'内的电磁辐射激发至少一种分散相的一个或多个分区中所包含的组分，从而使所述组分发射第四波长范围B内的电磁辐射。第四波长范围B内的电磁辐射由探询区域透镜6009准直并且接着入射在转向镜6008上，并且基本上由转向镜6008透射。第四波长范围B内的电磁辐射接着入射在发射滤波器6011上，其减少第五波长范围B'之外的辐射功率。在一些实施方案中，第五波长范围B'与第四波长范围B的全部或相当大部分重合，以便使透射功率最大化。发射滤波器6011还可包括聚焦光学器件，所述聚焦光学器件将第五波长范围B'内的电磁辐射聚集在光学约束器6012上。光学约束器6012被设定大小和定位成使得检测元件6013的视野基本上被约束到来自至少一种分散相的至多仅单个分区的电磁辐射。在某些实施方案中，到达检测元件的电磁辐射的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％是由分散相的单个分区中的至少一种组分发射。在某些实施方案中，当第一分区穿过探询区时，归因于分区中的一种或多种组分的到达检测元件的电磁辐射的不超过0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％和/或至少0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％或40％是来自探询区中除所述分区以外的一个或多个分区。因此，几乎无需对分区强度进行校正以将构成在所述分散相分区之前或之后的发射到达检测元件的多个电磁辐射的多个分散相分区的至少一种发射组分考虑在内。
在一些实施方案中，导管6001包括管的内部体积，所述管包括在第三波长范围A”和第四波长范围B内至少部分地透射的材料。在某些实施方案中，管包括在第三波长范围A”和第四波长范围B内至少部分地透射的材料，诸如对于波长范围A”的电磁辐射的透射率为至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％，并且对于波长范围B的电磁辐射的透射率为至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％。在某些实施方案中，管透射入射在其上的电磁辐射的至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少75％、至少85％、至少90％或至少95％。在其他实施方案中，导管6001包括基板中的通道。在一些实施方案中，基板包括在第三波长范围A”和第四波长范围B内至少部分地透射的材料，诸如对波长范围A”的电磁辐射的透射率为至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％，并且对波长范围B的电磁辐射的透射率为至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、99％或100％。在某些实施方案中，基板透射入在其上的电磁辐射的至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少75％、至少85％、至少90％或至少95％。
图61—具有相对激发/检测的片上探询区域 图61示出用于检测在通道中流动的分散相的分区的光学特性的系统。所述系统包括基板6101、流动通道6102、入口6103、出口6104、激发源6105、激发透镜6106、发射透镜6107、检测元件6108和探询区域6109。流动通道6102形成在基板6101中。至少一种连续相和至少一种分散相的分区在入口6103处进入流动通道6102，并且流向出口6104。在一些实施方案中，流动通道6102在探询区域6109中变窄，使得流动通道6102在探询区域6109中的横截面面积小于或等于分散相的分区的等效球形横截面面积。
激发源6105在激发透镜6106的方向上发射基本上准直的第一波长范围A内的电磁辐射。激发透镜6106将第一波长范围A内的电磁辐射聚焦在流动通道6102的探询区域6104上，在探询区域6104处，所述电磁辐射激发至少一种分散相的分区中的至少一个的至少一种组分，从而使所述至少一种组分发射第二波长范围B内的电磁辐射。基板6101具有波长范围A内的第一透射率和第二波长范围B内的第二透射率，使得基板6101透射每个波长范围内的入射电磁辐射的相当大分数。在一些实施方案中，基板6101透射第一波长范围A内的入射电磁辐射的至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％，第二波长范围B内的入射电磁辐射的至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％，或其任意组合。在第二波长范围B内发射的电磁辐射透射穿过基板6101，从基板6101处，所述电磁辐射入射在发射透镜6107上并且在第一轴线中被准直。
图62—使用光学约束器将可接受电磁辐射限制到单个分区 图62示出在发射滤波器与发射滤波器之间不包括光学约束器的用于测量至少一种分散相的分区的光学特性的系统，并且图62b示出在发射滤波器之间包括光学约束器的用于测量至少一种分散相的分区的光学特性的系统。在图62a所示的系统中，探询区域的视野不限于或基本上不限于单个分区。因此，检测元件处的光学测量值在任何一个时间定量至少一种分散相的多于单个分区的能量，并且信号(如随附的强度对时间曲线图所示)具有可能难以与背景信号区分开的表示至少一种分散相的单个分区的中心部分的峰值。相比之下，图62b所示的系统包括光学约束器，所述光学约束器限制到达检测元件的电磁辐射的分数，使得在任何一个时间从分区发射并且到达检测元件的全部或相当大分数的能量仅来自至少一种分散相的单个分区。在一些实施方案中，此分数大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于98％或大于99％。在某些实施方案中，到达检测元件的电磁辐射的至少30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％和/或不超过30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、97％、98％、99％或100％是由分散相的单个分区中的至少一种组分发射。在某些实施方案中，当第一分区穿过探询区时，归因于分区中的一种或多种组分的到达检测元件的电磁辐射的不超过0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、40％或50％和/或至少0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％或40％是来自探询区域中除所述分区以外的一个或多个分区。在随附图62b的强度对时间曲线图中，峰值与谷值之间的幅度差比图62a所示的无光学约束器的系统中相对大。这是由于来自最靠近探询区域中的系统焦点的至少一种分散相的分区的上游或下游的至少一种分散相的分区对总体强度信号的贡献减少。光学约束器可采取任何合适的形状，只要它将入射在检测元件上的电磁辐射的分数减小到原本应到达检测元件的能量的一部分；例如，它可减少入射在检测元件上的并非由最靠近探询区域的焦点的至少一种分散相的分区的组分发射的电磁辐射的分数。在一些实施方案中，光学约束器是圆形的。在某些实施方案中，光学约束器的大小为10um至500um(圆形光学约束器的直径)，例如30um至400um，诸如50um至350um，在某些实施方案中为150um至250um。其他大小和定位如本文别处所描述。在其他实施方案中，光学约束器的形状像矩形缝隙、三角形、星形、五边形、六边形、正方形、七边形、八边形或任何其他n边多边形。
图63—阳性信号分区检测 图63示出在以下时随时间变化的光电检测器信号：至少一种分散相的分区穿过探询区域并且被间隔开以使得在至少一种分散相的分区之间存在一定体积的连续相，并且至少一种分散相的第一分区的表面中没有点与探询区域中的至少一种分散相的任何其他分区的表面相接触。在分散相的分区进入探询区域并且至少一种分散相的分区中中的一个或多个中所包含的组分被第一波长范围内的电磁辐射激发时，在光电检测器处测量的信号(例如，电压)由于由至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的组分发射的第二波长内的电磁辐射而增大。信号上升，直到至少一种分散相的分区在探询区域中居中为止，此后信号下降，直到至少一种分散相的分区不再在探询区域中为止。信号中的每个峰值对应于至少一种分散相的单个分区。信号的幅值对应于至少一种分散相的分区中的受激组分的特性。在某些实施方案中，信号随光学染料浓度的增加而增加，诸如本文别处所描述。在某些实施方案中，光学染料的浓度可与至少一种分散相中的第二组分的浓度有关。第二组分可以是任何合适的组分，例如核酸、蛋白质、分子、原子物质、固体颗粒物质或离子。在一些情况下，只期望确定第二组分的浓度在一组离散的值箱中的哪一个中，并且因此可将信号分类为“高”、“低”或任何系列的离散值。在一些情况下，测定是数字测定，其中可通过根据针对分散相的分区中的一个或多个中所包含的第二组分所测量的“高”和“低”浓度的数量估计统计分布来确定第二组分的浓度。在某些实施方案中，测定是数字聚合酶链反应，并且第二组分是核酸。
图64—阴性信号分区检测 图64示出在以下时随时间变化的光电检测器信号：至少一种分散相的分区穿过探询区域并且未被间隔开以使得至少一种分散相的第一分区的表面中没有点与探询区域中的至少一种分散相的任何其他分区的表面相接触。在这种情况下，光电检测器处的信号可包括在给定时间来自至少一种分散相的多于一个分区的电磁辐射贡献，并且信号在信号峰值之间不会下降到基线。每个相对峰值仍对应于至少一种分散相的单个分区在系统中居中的点，并且可对所述分区的信号强度进行测量。在某些实施方案中，通过考虑表示第一分区的第一峰值之后和之前的分区的峰值处的信号的值来对表示第一分区的第一峰值的信号进行校正。在某些实施方案中，将第一峰值的强度减小第一系数乘以在时间上仅紧接在第一峰值之前的峰值的信号的值，并且将其减小第二系数乘以紧接在第一峰值之后的峰值的信号的值。在某些实施方案中，第一系数和第二系数与光学约束器相对于探询区域的大小和位置成比例。在另一个实施方案中，第一系数和第二系数具有相同值。
图65a—管状布置中的多激发源；图65b图65示出用于测量在至少一种连续相中流动的至少一种分散相的一个或多个分区的光学特性的系统，其中所述流在管状导管中。所述系统包括具有外表面6501和内表面6502的管状导管。第一激发源6503发射第一波长范围A内的电磁辐射，所述电磁辐射被第一激发准直透镜6504准直到第一激发滤波器6505上，其基本上减少透射穿过滤波器的波长范围A'以外的辐射功率。在一些实施方案中，由过滤器透射的波长范围A'以外的入射辐射功率的分数小于10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7或10-8。第一激发聚焦透镜6506将波长范围A'内的辐射功率聚焦到管状导管中或附近的焦点上。管状导管具有由一种材料构造的壁，所述材料至少部分地透射由第一聚焦透镜聚焦的波长范围A'内的辐射功率，并且在外表面6501与内表面6502之间具有一定距离，使得总辐射功率减少量是小的。在一些实施方案中，从外表面6501到内表面6502的总辐射功率减少量小于75％、65％、55％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、1％、0.1％或0.01％和/或至少65％、55％、50％、40％、30％、20％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％、0.001％或0％。在一些实施方案中，聚焦透镜6506被定位成使得波长范围A'内的准直电磁辐射具有垂直于或基本上垂直于外表面6501的第一轴线，这可使波长范围A'内的电磁辐射从外表面6501的反射最小化。波长范围A'内的电磁辐射激发至少一种分散相的分区中的一个或多个中的至少一种组分，从而使至少一种组分发射波长范围B内的电磁辐射。所述系统包括孔口6516，所述孔口6516将系统区域的视野在垂直于导管的流动轴线的平面中限制到角度α。这样做可排除由第一激发源6503发射并且由第一激发滤波器6505滤波的到达发射准直透镜6515以及透镜6515之外的任何后续光电检测元件的波长范围A'内的电磁辐射中的一些、大部分或基本上全部。
在某些实施方案中，孔口6516折叠成使得其增大(例如，最大化)激发源可用的角度范围，而不允许来自激发源的相当大量的电磁辐射穿过孔口，如图65b所示。所述系统另外包括检测元件。检测元件可以是任何合适的元件。在某些实施方案中，检测元件是光电二极管、硅光电倍增管(SiPM)、雪崩光电二极管、互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器、电荷耦合装置(CCD)相机或光电倍增管(PMT)中的一者。检测元件可被定位以便测量穿过孔口6516的电磁辐射的强度或功率。在某些实施方案中，检测元件被定位以便测量穿过准直透镜6515的电磁辐射的强度或功率。在另外的实施方案中，所述系统另外包括发射滤波器、发射聚焦透镜和发射光学约束器中的一者或多者。发射滤波器被配置来基本上减少在至少一个波长范围B'之外传递的电磁辐射。在优选实施方案中，波长范围B'与波长范围B重合或基本上重合。发射聚焦透镜将电磁辐射聚焦到发射光学约束器上，从而约束视野，例如，约束视野以使得到达检测元件的电磁辐射主要源自至少一种分散相的单个分区。
在某些实施方案中，所述系统还包括：第二激发源6507，所述第二激发源6507发射波长范围C内的电磁辐射；第二激发准直透镜6508；第二激发滤波器6509，所述第二激发滤波器6509减少在波长范围C’以外的穿过过滤器透射的辐射功率；以及第二激发聚焦透镜6510，所述第二激发聚焦透镜6510将波长范围C'内的电磁辐射聚焦在流动通过导管的至少一种分散相的分区上。波长范围C'内的电磁辐射可激发至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的至少一种组分以发射波长范围D内的电磁辐射。在另外的实施方案中，所述系统包括：第三激发源6511，所述第三激发源6511发射波长范围E内的电磁辐射；第三激发准直透镜6512；第三激发滤波器6513，所述第三激发滤波器6513减少在波长范围E'以外的穿过滤波器透射的辐射功率；以及第三激发聚焦透镜6514，所述第三激发聚焦透镜6514将波长范围E'内的电磁辐射聚焦在流动通过导管的至少一种分散相的分区上。波长范围E'内的电磁辐射可激发至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的至少一种组分以发射波长范围F内的电磁辐射。通常，实施方案可扩展到包括四组、五组、六组、七组、八组或更多组激发源、激发准直透镜、激发滤波器和激发聚焦透镜，它们使流动通过导管的至少一种分散相的分区暴露于每个激发组特有的波长范围内的电磁辐射，所述电磁辐射可激发至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的至少一种组分。每个激发波长范围对应于至少一种分散相的分区中的一个或多个中所包含的组分，使得每种组分在由每个激发波长激发时所发射的辐射功率对应于分散相的分区中的组分的特性。在某些实施方案中，特性是分散相的分区中的每种组分的摩尔浓度或质量浓度。在某些实施方案中，分散相的分区中的每种组分的特性可与分散相的分区中的另一特性有关。在一个实例中，由激发波长范围内的电磁辐射激发的组分是荧光染料，由荧光染料发射的辐射功率可在量上与它们的摩尔浓度有关，并且每种荧光染料的摩尔浓度或多种荧光染料的摩尔浓度的组合可与系统的至少再一种组分的摩尔浓度或质量浓度有关。在某些实施方案中，这种组分可以是核酸、蛋白质、分子、原子物质、固体颗粒物质或离子物质。通过将激发波长范围与分散相的分区的至少一种组分相关联，使用至少两个激发波长范围可允许测量分散相的分区中的一个或多个中所包含的组分的至少两个特性。
在一些实施方案中，光电检测元件产生与整个波长范围Z上的入射能量成比例的信号，其中波长范围Z与波长范围B'、D'、F'或更多(这取决于激发源的数量)波长范围中的至少两个至少部分地重合。在此类情况下，对至少一种分散相的分区中的至少两种组分的复用测量可能需要用于对单个光电检测元件处的信号进行去卷积的方法。在某些实施方案中，激发源在活动状态与非活动状态之间循环，使得在任何给定时间，最多一个激发源是活动的。通过以至少等于1/(n*t)的速率循环通过激发源，其中n为激发源的数量并且t为至少一种分散相的单个分区穿过检测元件的视野所需的时间，可在检测元件处针对可与至少一个激发源相关联的至少一种分散相的分区的每种组分进行至少一次测量。在优选实施方案中，循环频率是1/(n*t*g)，其中g是等于在每个激发源的持续时间内平均要进行的测量次数的系数，其中g大于或等于至4。在一些优选实施方案中，g大于4、5、6、8、10、20或100。g的限制与光电检测元件和至少一种分散相的分区中的至少一种激发组分两者的响应时间有关。图66中示出这种关系的示意性表示。
在某些实施方案中，使用锁相放大来对来自被由至少两个激发滤波器透射的至少两个波长的电磁辐射激发的至少一种组分(例如，至少两种组分)的信号进行去卷积，增加检测元件的信噪比，或两者。第一激发源6503以第一周期函数调制，这转变成由第一周期函数对第一激发滤波器6505所通过的电磁辐射的调制以及波长范围B内的由至少一种分散相的分区的第一组分发射的电磁辐射的调制响应。当表示为傅里叶级数时，第一周期函数将具有对应于傅里叶级数中的每个频率项的系数的无限集。在某些实施方案中，系数的有限子集中的每一个的相对幅值是不在系数的有限子集中的任何其他系数的最小倍数大。在某些实施方案中，最小倍数大于10、大于100、大于1000、大于10,000、大于100,000或大于1,000,000。为了改善分析，期望有限子集具有有限数量的系数。在一些实施方案中，系数的数量少于1000、少于100、少于10、少于5、少于2或1。在某些实施方案中，第一周期函数是正弦的，并且有限子集中的系数的数量为1。由于正弦函数的正交性和傅里叶级数的数学完整性，在第一周期函数的多个周期内对第一周期函数和由检测元件测量的信号的乘积的积分将导致与第一周期函数的傅里叶级数表示的系数不在有限子集中的项相对应的信号分量的更低测量幅值以及第一周期函数的傅里叶级数表示的系数在有限子集中的项的相对放大。如果在有限子集中的、由检测元件测量的信号的与波长范围B内的电磁辐射无关的分量的傅里叶级数表示的系数的相对幅值相对地不大于不在有限子集中的、由检测元件测量的信号的与波长范围B内的电磁辐射无关的分量的傅里叶级数表示的系数，则由检测元件测量的信号的与波长范围B内的电磁辐射有关的分量将优先被放大到由检测元件测量的信号的与波长范围B内的电磁辐射无关的分量。因此，可通过此方法放大可与分散相的分区的至少一种组分的特性有关的由检测元件测量的信号，以使其信噪比是相对于未应用此方法时测量的信号的一定倍数。在某些实施方案中，倍数大于2、大于5、大于10、大于100、大于1000、大于105或大于106。
在某些实施方案中，第一周期函数被选择成使得其优先避免以下由检测元件测量的信号的与波长范围B内的电磁辐射无关的分量的傅里叶级数表示的项，所述项的系数相对于波长范围B内的其他系数相对更大。例如，在许多电子系统中，噪声具有在较低频率下具有较高系数频率的功率谱。在某些实施方案中，这些是小于10Hz、小于100Hz、小于1kHz、小于10kHz、小于20kHz或小于100kHz的频率。通过将第一周期函数选择成使得表示这些频率的第一周期函数的傅里叶级数表示的项的系数不在有限子集中，可在积分测量中优先排除此低频率电子噪声。例如，第一周期函数可以是具有1MHz频率的正弦函数，并且表示大于100kHz频率的、与波长范围B内的电磁辐射无关的、由检测元件测量的信号的傅里叶级数表示的项不在有限子集中。
在应用从由检测元件测量的信号获得放大信号的方法时，通常必须在第一周期函数的多个周期内对由检测元件测量的信号进行积分。通常，所实现信噪比随着由检测元件测量的信号在其内被积分的周期数的增加而增大。然而，增加周期数会增大用于放大信号响应的时间常数(或等效地，会减小可对放大信号进行采样的有效速率)。在至少一种分散相的分区移动通过探询区域时，由检测元件测量的信号先上升再下降。如果要区分单独分区，则当第一分散相的单独分区在探询区域中时，检测元件必须对信号进行最小次数的测量。此最小次数最少为1。在一些实施方案中，最小次数为至少3、至少5、至少7、至少8、至少10或至少20。在优选实施方案中，最小次数为至少10、至少20、至少50或至少100。此最小次数的测量实际上彼此结合地限制了由检测元件测量的信号在其内被积分的周期数以及分散相的分区移动通过探询区域的速率。为了在维持在第一分散相的每个单独分区在探询区域中时检测元件对信号进行的最小测量次数的同时增加分散相的分区移动通过探询区域的速率，必须减小由检测元件测量的信号在其内被积分的周期数，从而相对地减小有效的信噪比。相反，为了在维持检测元件对信号的最小测量次数的同时增大信噪比，必须减小分散相的分区移动通过探询区域的速率。在一个实施方案中，分散相的分区移动通过探询区域的速率为每分钟至少10,000个分区，并且检测元件对信号进行测量的速率为每分钟至少40,000次。
所述方法还允许同时测量至少一种分散相的分区的多种组分的特性，其中至少一种分散相的分区的多种组分的特性可与由至少一种分散相的分区的多种组分因为被由多个激发源发射的多个波长范围内的电磁辐射照射而发射的多个波长范围内的电磁辐射有关，每个激发源由不同周期函数在时间上进行调制。
图65所示的平面布置允许围绕单个探询区域定位多个激发源，其中离开每个激发准直透镜的准直电磁辐射的方向垂直于或基本上垂直于外壁6501。这有效地允许针对单个探询区域实现高水平的测量复用，从而降低成本，并且允许在至少一种分散相的每个分区穿过单个探询区域时对所述分区进行多次测量。
在某些实施方案中，激发源可以是电磁辐射发射二极管、有机电磁辐射发射二极管、电磁辐射发射二极管的阵列、激光器或其任意组合。一些激发源诸如电磁辐射发射二极管具有非常低的成本。其他光源诸如激光器具有更高的成本，但实际上具有更小的发射波长范围。
图67—具有衍射光栅/CCD的管状光谱仪布置 图67示出在图65中表示的系统的另外的实施方案，所述系统允许通过在空间上分辨穿过孔口6716的电磁辐射的光谱含量而进行复用。透镜6715对穿过孔口6716的电磁辐射进行准直。所述系统还包括发射滤波器6718，所述发射滤波器6718减少穿过孔口6716的波长范围H之外的电磁辐射。所述系统还包括衍射光栅6717；穿过孔口的电磁辐射入射在衍射光栅6717上，衍射光栅6717根据电磁辐射的波长的单调函数在一定角度范围内分散电磁辐射。从衍射光栅6717的表面以角度α投射的立体角将对向由衍射光栅6717分散的电磁辐射的一部分，其中所述部分表示整个波长范围H的分数。所述分数的幅值与立体角的大小单调相关，其中更大的立体角覆盖整个波长范围H的更大分数。所述系统包括对向覆盖波长范围H'的第一立体角的至少一个检测元件6718。波长范围H'被选择成使得波长范围H'内的电磁辐射主要是通过激发至少一种分散相的分区的单种组分产生的。在一些实施方案中，波长范围H'内的电磁辐射的至少50％、至少60％、至少70％、至少75％、至少80％、至少90％或至少95％主要是通过激发至少一种分散相的分区的单种组分产生的。可扩展所述概念，使得系统可包括对向截断第二波长范围H”的第二立体角的第二检测元件，在一些情况下，包括对向截断第三波长范围H’”的第三立体角的第三检测元件，依此类推，其中每个波长范围包含主要通过激发至少一种分散相的分区的单种组分产生的电磁辐射。可使用任何合适的检测元件或检测元件的组合。在某些实施方案中，检测元件可以是电荷耦合装置(CCD)阵列、一组光电倍增管、一组光电二极管、一组雪崩光电二极管、一组硅光电倍增管或其任意组合。
图67a示出衍射光栅6517是透射性的实施方案，并且图67b示出衍射光栅是反射性的实施方案。图67c示出以下系统，所述系统还包括光学约束器6719，使得入射在衍射光栅6717上的电磁辐射主要是通过由至少一种分散相的单个分区中的至少一种分散相的分区的组分发射产生的。在一个实施方案中，分数大于50％、大于60％、大于70％、大于80％、大于90％、大于95％、大于98％或大于99％。
图68—具有SiPM检测器的管状光谱仪 图68示出另外的实施方案，其另外包括将电磁辐射聚焦在至少一个检测元件6818上的至少一个聚焦透镜6820。在图68a中，衍射光栅6817是反射性的，并且在图68b中，衍射光栅是透射性的。
图69示出图65中的用于复用的系统的另一个实施方案。所述系统另外包括至少一个转向镜6917。转向镜优选地反射穿过孔口6916的电磁辐射的波长范围的子集V，其中子集V表示主要由至少一种分散相的分区的仅单种组分发射的电磁辐射。第一检测元件6920测量子集V内的电磁辐射的强度或功率，而第二检测元件6927测量不在子集V内的电磁辐射的强度或功率。所述系统可另外包括一个或多个另外的转向镜，每个转向镜优选地反射穿过孔口6916并且与主要由至少一种分散相的分区的单种组分发射的电磁辐射对应的电磁辐射的不同子集。在某些实施方案中，转向镜是二向色镜。在某些实施方案中，所述系统包括发射滤波器6921，所述发射滤波器6921减少在波长范围Z之外的穿过孔口6916的电磁辐射的功率或强度，其中Z与由至少一种分散相的分区的组分发射的电磁辐射的波长基本上重合。
图70—偏离激发源 图70示出用于管状探询区域的激发系统的实施方案，其中一个或多个激发源偏离垂直于探询区域的中心轴线的平面。所述系统包括导管7001，所述导管7001包括入口7002和出口7003以及探询区域7004。至少一种分散相的分区从入口7002通过探询区域7004流向出口。导管7001包括垂直于导管在探询区域中的横截面的轴线以及与导管的横截面共面并且垂直于所述轴线的平面。以与平面共面的方式放置的激发源将使激发辐射能从导管7001外表面的反射最小化，但对于可放置在此平面中的激发源的数量可能存在空间限制。在所示实施方案中，至少一个激发源7005被放置成使得辐射能穿过激发准直器7006、激发滤波器7007和聚焦透镜7008，激发滤波器7007用于将穿过滤波器的辐射能的波长约束到与用于激发分区的至少一种组分的波长范围基本上重合的子集，聚焦透镜7008用于将光聚焦在探询区域上，其中聚焦透镜7008以偏离垂直于轴线的平面的角度α聚焦光。这样做可允许减轻空间拥挤并且围绕探询区域装配更多激发源，但以因反射而造成另外的辐射能损失为代价。在一些实施方案中，α小于30度、小于20度、小于15度或小于10度。
图66—时间调制模式(一次接通一个LED) 图66示出时间调制的代表性图，其示出当激发通道2关闭时激发通道1是接通的，并且当激发通道2接通时激发通道1是关闭的。
图71—分区中的锁相检测 图71示出激发具有分离周期函数的两个辐射能源的实例，每个辐射能源具有在其傅里叶级数表示中的项的至少部分地非重叠子集，所述项的系数是在其相应傅里叶级数表示中的所有其他项的系数的一定倍数大。所得时域信号(其中总信号为来自每个调制激发源和随机噪声的贡献的叠加)示出当变换到频域时围绕每个调制源的相应傅里叶级数展开的主要项的不同峰值。选择对应于每个调制激发源的频率的每个子集以及执行回到所述子集的时域的逆变换，可获得主要对应于每个调制激发源的贡献的一组放大时域信号。
图72—空白样品辨别 图72示出与样品之间的边界的辨别相关联的代表性信号。在图72的顶部，包括多个分区的第一样品在第一时间范围内穿过探询区域，从而生成与由第一样品中的至少一种分散相的分区中的至少一种组分进行的发射对应的一个或多个信号通道的信号强度的高峰值和低峰值。第一样品之后是隔离流体，所述隔离流体不包括当暴露于来自激发源的电磁辐射时发射相对高强度的电磁辐射的组分，并且在检测元件处测量的信号强度在第二时间段内非常低。最后，包括多个分区的第二样品在第三时间范围内穿过探询区域，从而生成与由第二样品中的至少一种分散相的分区中的至少一种组分进行的发射对应的一个或多个信号通道的信号强度的高峰值和低峰值。第一时间段在第二时间段之前，第二时间段在第三时间段之前，并且在第二时间段的大分数内强度低于阈值的第二时间段的长度指示样品之间的边界。在某些实施方案中，大分数为第二时间间隔中的时间的至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少98％、至少99％、至少99.9％或99.99％。在某些实施方案中，第二时间间隔的长度为至少1秒、至少5秒、至少10秒、至少30秒、至少60秒或至少120秒。图72的底部示出另一实施方案，其中隔离流体包括可由至少一个激发源激发的至少一种组分。在第二时间间隔中，检测通道中的至少一个的信号在第二时间间隔的大分数内增大到高于阈值的值。在某些实施方案中，大分数为第二时间间隔中的时间的至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少98％、至少99％、至少99.9％或99.99％。在某些实施方案中，隔离流体的至少一种组分被激发的波长范围与至少一种分散相的分区的至少一种组分被激发的至少一个波长范围重合。在其他实施方案中，隔离流体的至少一种组分被激发的波长范围不与至少一种分散相的分区的至少一种组分被激发的至少一个波长范围重合。激发范围的确重叠的布置允许出于多个目的使用检测通道中的一个。
图73—管上的光纤激发 图73示出用于向分区提供辐射能的系统。所述系统包括导管7301，所述导管7301包括入口7302和出口7303以及探询区域7304。所述系统还包括第一激发源7305，所述第一激发源7305包括聚焦元件7306和光纤7307。第一激发源提供第一波长范围内的辐射能以激发在探询区域7304中流动的至少一种分散相的分区的一种或多种组分。聚焦元件7306将辐射能聚焦到光纤7307中，从而可聚焦到探询区域7304上。在一些实施方案中，所述系统另外包括：第二激发源7308，所述第二激发源7308包括第二聚焦元件7309和第二光纤7310；以及光组合器7311，所述光组合器7311将辐射能组合成光纤输出7312以将组合的来自第一光源和第二光源的辐射能提供到探询区域7304上。所述系统可包括三个、四个或更多个激发源，其中来自激发源的所有辐射能通过光纤输出7312提供到探询区域7304。在一些实施方案中，聚焦元件包括透镜。所述系统可另外包括发射准直器7313、发射滤波器7314、发射聚焦器7315、光学约束器7316和检测元件7317。在由一个或多个激发源提供的一个或多个波长范围激发之后从探询区域中的分区发射的能量由发射准直器7313准直，并且被约束到优先地与由发射滤波器7314激发的分区中的一种或多种组分的相对最大发射的波长重合的波长的子集。离开发射滤波器7314的辐射能聚焦在光学约束器7316的孔口上，通过所述孔口传递基本上来自单个分区的辐射能。穿过光学约束器7316的辐射能入射在检测元件7317上，在检测元件7317处对辐射能的特性进行检测。在一些实施方案中，特性是辐射强度或辐射功率。在一些实施方案中，光组合器7311另外包括激发滤波器，以将穿过光纤输出7312的波长范围限制到与将激发穿过探询区域的分区中的一种或多种组分的波长基本上重合的那些波长范围。在一些实施方案中，一个或多个激发源可以是激光器或发光二极管。
图74—双检测器样品边界检测 图74示出用于检测样品边界的系统。所述系统包括导管7101、入口7102、出口7103、第一探询区域7104、第二探询区域7105、第一电磁辐射检测器7406和第二电磁辐射检测器7407。至少一种连续相和至少一种分散相的分区在入口7102处进入导管7101，流动通过第一探询区域7104、第二探询区域7105，并且从出口7103出去。第一电磁辐射检测器7406检测至少一种分散相的分区的指示两个样品之间的边界的光学特性。第二电磁辐射检测器7407测量至少一种分散相的分区的与至少一种分散相的分区的至少一种组分的特性有关的至少一个另外的光学特性。在某些实施方案中，第一电磁辐射检测器7406被定位来测量通过至少一种分散相的分区对电磁辐射的吸收率。在这些实施方案中的某些实施方案中，隔离流体包括优先地吸收一定波长范围内的电磁辐射的组分，并且由检测器7406测量的电磁辐射的减小指示样品边界。在某些另外的实施方案中，波长范围是红外线。在某些实施方案中，样品包括优先地吸收一定波长范围内的电磁辐射的组分，并且由检测器7406测量的电磁辐射的增大指示样品边界。在其他实施方案中，电磁辐射检测器7406包括激发源和发射检测器，并且激发源激发至少一种分散相的分区中的组分以发射一定波长范围内的电磁辐射。在另外的实施方案中，隔离流体包括被由激发源发射的电磁辐射激发的组分，并且由电磁辐射检测器7406测量的电磁辐射的增大指示样品之间的边界。在其他实施方案中，样品包括被由激发源发射的电磁辐射激发的至少一种组分，并且其中由检测器7406测量的电磁辐射的强度或功率低于阈值的最小时间段指示样品之间的边界。
图50和图75星形检测器 图50示出可能用于对来自分区的光信号进行锁相放大的检测器布置。如图所示，所述实施方案包括围绕中心管布置的多达四个激发源但仅单个检测源。这示出锁相检测的关键优点，即，单个检测元件可测量来自分散相的分区中的多种受激组分的发射。如本文别处所描述，其他实施方案可包括围绕管状探询区域布置的任何数量的激发源和/或检测元件。图75示出用于使用一个或多个检测器检测来自分区的辐射能的发射的系统。所述系统包括探询管7501、第一激发源7502和检测元件7503。如本文别处所描述，第一激发源可包括准直元件、滤波器和/或聚焦元件，以用于将第一波长范围A的辐射能聚焦在探询管7501中的分区上，以便激发分区中的一种或多种组分发射第二波长范围A'内的能量。检测元件7503可另外包括光学约束器、准直元件、滤波器和/或聚焦元件，以用于收集来自探询管7501中的单个分区的第二波长范围A'内的辐射能并且测量分区中的至少一种组分的光学特性。在一些实施方案中，第一激发源7502与垂直于探询管7501中的流动轴线的平面基本上共面。在一些实施方案中，锁相放大用于改善信噪比。在一些实施方案中，根据需要，系统可包括第二激发源7504、第三激发源7505和/或第四激发源7506或更多激发源。在一些实施方案中，如本文所描述，锁相放大可用于测量由至少两个激发源激发的辐射能的发射。如本文别处所描述，检测元件7503可以是任何合适的测量元件。在一些实施方案中，检测元件7503包括光电倍增管、硅光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、电荷耦合装置或电荷耦合装置的阵列。
光学级(探询区域)可用于测量流动通过如本文所描述的系统的液滴。在一些情况下，液滴流动通过基本上平行于针孔的平面并且在两个透镜的公共光学焦点附近的管。管的内径可允许液滴的自由流动球形直径具有更大内径。在一些情况下，光学级是微流体芯片上的微通道。在一些情况下，微通道的其中微通道的尺寸小于微滴的球形直径的区域是用于激发透镜和发射透镜的区域。光学级可包括对连续相比对分散相具有更大亲和力的材料。
V.定义
除非另外定义，否则本文所使用的所有技术术语具有的含义与此系统和方法所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。
如本文所使用，术语“包括”及其语法等效物指明所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
除非明确陈述或从上下文可明显看出，否则如本文所使用，术语“约”是指数量或数量范围应被理解为意味着所陈述数量和数量+/-其10％，或比针对范围所列值的所列下限低10％以及比所列上限高10％。因此，除非上下文另外清楚指出，否则如本文所使用，单数形式“一个(a/an)”和“所述”包括多个指示物。
如本文所使用，术语“扩增(amplifying和amplification)”可互换使用，并且通常是指产生核酸的一个或多个复本。
如本文所使用，术语“核酸”和“核酸分子”可互换使用并且通常是指任何长度的聚合形式核苷酸，无论是脱氧核糖核苷酸(dNTP)还是核糖核苷酸(rNTP)或其类似物。核酸可具有任何三维结构，并且可执行任何已知或未知的功能。核酸的非限制性实例包括脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)、肽核酸(PNA)、基因或基因片段的编码或非编码区、从连锁分析定义的基因座、外显子、内含子、信使RNA(mRNA)、转移RNA、核糖体RNA、短干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、微小RNA(miRNA)、核酶、cDNA、重组核酸、分支核酸、质粒、载体、任何序列的分离DNA、任何序列的分离RNA、核酸探针和引物。核酸可包括一个或多个修饰的核苷酸(诸如甲基化核苷酸)和核苷酸类似物，例如像锁核酸(LNA)、氟化核酸(FNA)、桥连核酸和硫代核苷酸。如果存在的话，则可在核酸组装之前或之后对核苷酸结构进行修饰。核酸的核苷酸序列可被非核苷酸组分例如像连接子或其他类型的间隔子中断。可在聚合之后，诸如通过与可检测物质缀合或结合来进一步修饰多核苷酸。在一些情况下，核酸可以是在一些实施方案中可用于扩增另一种核酸分子的引物。
如本文所使用，术语“引物”通常是指能够与模板核酸分子杂交并且能够经由模板核酸分子以模板指导的方式延伸的核酸分子。
如本文所使用，术语“靶核酸”和“靶核酸分子”可互换使用，并且通常是指核酸分子的起始群体中具有靶序列的核酸分子，期望确定所述核酸分子的存在、数量和/或核苷酸序列或者这些中的一个或多个的改变。在一些情况下，靶核酸分子可以是双链的。在一些情况下，靶核酸分子可以是单链的。通常，术语“靶核酸链”是指单链靶核酸分子。通常，术语“靶核酸序列”是指靶核酸链上的核酸序列。靶核酸分子或靶核酸序列可以是基因、调控序列、基因组DNA、cDNA、RNA的一部分，所述RNA包括mRNA、miRNA、rRNA或其他RNA。靶核酸序列或靶核酸分子可以是来自样品或次级靶诸如扩增反应的产物的靶核酸序列或靶核酸分子。
如本文所使用，术语“样品”包括将要在处理系统中处理的分散相的任何体积。样品可包括或可不包括更大体积的子体积。样品可包含化学或生物组分，所述化学或生物组分将要进行以下操作中的一者或多者：归类、排序、分析、针对一个或多个定性或定量特性进行测定、反应、分离或经受温度、压力、相、状态、电势、pH或任何其他感兴趣特性的物理改变。样品可包括将要分散在包括疏水材料(例如，油)的连续相中的亲水材料(例如，水)，或可包括将要分散在包括亲水材料(例如，水)的连续相中的疏水材料(例如，油)。样品可另外包括生物化学或化学试剂、催化剂、辅因子、助溶剂、缓冲液、盐、酶、染料、报道系统或将有助于在处理系统中对样品进行一个或多个期望处理的任何其他组分。
如本文所用，术语“分区”包括分散在连续相中的分散相的体积的任何子集。分区可以是多至分散相的原始体积的体积的任何体积。如本文所用，术语“液滴”被视为意指分区。
如本文所用，术语“分散相”包括当在处理系统中的导管中流动以与连续相接触时将由连续相的流体几乎完全或基本上完全包围的任何流体。因此，分散相是指甚至在实际上分散在连续相中之前的流体，因为称为分散相的流体体积中的一些或全部当在处理系统中时变成由连续相包围。如本发明的系统和方法中所定义，分散相可包括样品和/或隔离流体。分散相可在一个或多个体积或分区中。分散相包括与连续相几乎完全或完全不可混溶的流体。
如本文所用，术语“连续相”包括以下任何流体，当在处理系统中的导管中流动时，所述流体几乎或基本上完全包围分散相的流体，使得分散相的流体被夹带在连续相流中。因此，连续相是指甚至在实际上与分散相流体接触之前的流体，因为称为连续相的流体体积中的一些或全部当在处理系统中时几乎完全或完全包围分散相的体积。
VI.编号实施方案
编号实施方案1包括一种用于产生连续流乳液的系统，所述系统包括(i)引入系统，所述引入系统用于从一系列样品容器中顺序地输送多个分离样品或样品的部分；(ii)处理系统，其中所述处理系统包括分隔器以在连续相中从所述样品中的每一个生成多个分区；以及(iii)注射器，所述注射器定位在所述引入系统与所述处理系统之间，其中所述注射器被配置成与所述引入系统流体连通，或与所述处理系统流体连通，但并不与所述引入系统和所述处理系统两者同时流体连通。编号实施方案2包括如编号实施方案1所述的系统，并且还包括(iii)反应器，所述反应器与所述分隔器流体连接以引发或调节所述分区中的一个或多个中的一个或多个反应。编号实施方案3包括如编号实施方案1至2所述的系统，其中所述反应器被配置成使得所有分区流动通过所述反应器。编号实施方案4包括如编号实施方案1至3所述的系统，其中所述反应器向所述分区供应电磁辐射、加热、冷却、声能或颗粒辐射或其组合。编号实施方案5包括如编号实施方案1至4所述的系统，其中所述反应器包括在设定温度下的至少一个热区。编号实施方案6包括如编号实施方案1至5所述的系统，其中所述反应器包括至少两个热区，其中每个热区在不同温度下。编号实施方案7包括如编号实施方案1至6所述的系统，其中所述反应器包括与所述分隔器流体连接的导管，分区流动通过所述导管，其中所述导管反复地接触所述至少两个不同热区。编号实施方案8包括如编号实施方案1至7所述的系统，其中所述导管作为螺旋围绕中心芯布置，其中所述中心芯包括至少在两个不同温度下的两个不同热区，并且其中所述导管围绕所述芯缠绕以便在所述至少两个不同热区处接触所述芯。编号实施方案9包括如编号实施方案1至8所述的系统，其还包括(iv)检测器，所述检测器与所述反应器流体连接以检测所述分区中的一个或多个的特性。编号实施方案10包括如编号实施方案1至9所述的系统，其中所述引入系统被配置成在样品之间清洁而不与所述处理系统接触。编号实施方案11包括如编号实施方案1至10所述的系统，其中所述引入系统被配置成流体连接到以下中的至少一者：(a)清洗流体储器；(b)变性流体储器；和/或(c)隔离流体储器。编号实施方案12包括如编号实施方案1至11所述的系统，其中所述检测器包括以下中的至少一者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案13包括如编号实施方案1至12所述的系统，其中所述检测器包括以下中的至少两者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案14包括如编号实施方案1至13所述的系统，其中所述检测器包括以下中的至少三者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案15包括如编号实施方案1至14所述的系统，其中所述引入系统包括采样器，其中所述采样器被配置来从样品容器中移除样品或样品的部分并且将所述样品或样品的部分输送到所述注射器，并且所述注射器被配置来将所述样品或样品的部分的固定体积注入与所述处理系统流体连接的导管中。编号实施方案16包括如编号实施方案1至15所述的系统，其中所述引入系统被配置来将包括第一流体的样品提供到所述处理系统，并且所述处理系统被配置来在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品或所述样品的部分接触的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％表面对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。编号实施方案17包括一种方法，其包括：(i)将包括第一分散相的第一样品从第一样品容器输送到引入系统中；(ii)使所述第一样品从所述引入系统流动到与所述注射系统流体连接但不与处理系统流体连接的注射器；(iii)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述处理系统流体连接但不与所述引入系统流体连接；(iv)使所述第一样品从所述注射器流入所述处理系统中；(v)在连续相中将所述第一样品分隔成所述第一分散相的多个分区；(vi)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述注射系统流体连接但不与所述处理系统流体连接；(vii)将包括第二分散相的第二样品从第一第二容器输送到所述引入系统和所述注射器中；(viii)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述处理系统流体连接但不与所述引入系统流体连接；(ix)使所述第二样品从所述注射器流入所述处理系统中；以及(x)在所述连续相中将所述第二样品分隔成所述第二分散相的多个分区。编号实施方案18包括如编号实施方案17所述的方法，其包括清洁所述引入系统，这包括以下中的至少一者：(a)从所述引入系统中清洗剩余样品；和/或(b)使所述引入系统中的剩余样品变性。编号实施方案19包括如编号实施方案17至18所述的方法，其中清洁所述引入系统包括以下中的两者：(a)从所述引入系统中清洗剩余样品；以及(b)使所述引入系统中的剩余样品变性。编号实施方案20包括如编号实施方案17至19所述的方法，其还包括将隔离流体从隔离流体储器输送到所述引入系统中，以及使所述隔离流体流入所述处理系统中，其中所述隔离流体在所述第一样品与所述第二样品之间流入所述处理系统中。编号实施方案21包括如编号实施方案17至20所述的方法，其还包括使所述第一样品和所述第二样品的所述分区在反应器中流动，以引发和/或调节所述分区中的一个或多个中的一个或多个反应。编号实施方案22包括如编号实施方案17至21所述的方法，其还包括使所述分区流动通过与所述反应器流体连接的检测器以检测所述分区中的一个或多个。编号实施方案23包括如编号实施方案17至22所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少一者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案24包括如编号实施方案17至23所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少两者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案25包括如编号实施方案17至24所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少三者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案26包括如编号实施方案17至25所述的方法，其还包括在所述分区的至少一部分中执行反应。编号实施方案27包括如编号实施方案17至26所述的方法，所述分区的所述部分包括每分区至少一个核酸，并且所述反应是聚合酶链反应(PCR)。编号实施方案28包括如编号实施方案17至27所述的方法，其中所述样品包括第一流体，并且所述处理系统在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品或所述样品的部分接触的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％表面对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。编号实施方案29包括一种用于进行包括组分的连续流乳液反应的系统，所述系统包括(i)引入系统，所述引入系统用于从一系列样品容器中顺序地输送多个分离样品或样品的部分；(ii)处理系统，其中所述处理系统包括反应器，所述反应器用于引发或调节所述样品或所述样品的部分中的反应；以及(iii)注射器，所述注射器定位在所述引入系统与所述处理系统之间，其中所述注射器被配置成与所述引入系统流体连通，或与所述处理系统流体连通，但并不与所述引入系统和所述处理系统两者同时流体连通。编号实施方案30包括如编号实施方案29所述的系统，其中所述反应器向所述样品的一个或多个部分供应电磁辐射、加热、冷却、声能、颗粒辐射或其组合。编号实施方案31包括如编号实施方案29至30所述的系统，其还包括(iv)检测器，所述检测器与所述反应器流体连接以检测所述样品的所述一个或多个部分的特性。编号实施方案32包括如编号实施方案29至31所述的系统，其中所述检测器包括编号实施方案23中的至少一者，编号实施方案23包括如编号实施方案17至22所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少一者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案33包括如编号实施方案29至32所述的系统，其中所述检测器包括编号实施方案23中的至少两者，编号实施方案23包括如编号实施方案17至22所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少一者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案34包括如编号实施方案29至33所述的系统，其中所述检测器包括编号实施方案23中的至少三者，编号实施方案23包括如编号实施方案17至22所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少一者：(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的所述电磁辐射的10％；(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。编号实施方案35包括如编号实施方案29至34所述的系统，其中所述引入系统被配置成在所述注射器被配置成与所述引入系统流体连通时在样品之间清洁。编号实施方案36包括如编号实施方案29至35所述的系统，其中所述引入系统被配置成与以下中的至少一者瞬时地流体连接：(a)清洗流体储器；(b)变性流体储器；和/或(c)隔离流体储器。编号实施方案37包括如编号实施方案29至36所述的系统，其中所述注射器被配置来注射固定体积。编号实施方案38包括如编号实施方案29至37所述的系统，其中所述注射器被配置成与所述引入系统流体连接以接收样品或样品的部分，或与所述处理系统流体连接以将样品或样品的部分移动到所述处理系统中，但并不同时进行两者。编号实施方案39包括如编号实施方案29至38所述的系统，其还包括分隔器，所述分隔器在上游侧与所述引入系统流体连接并且在下游侧与所述反应器流体连接，以用于将所述样品或样品的部分分隔成多个分区，所述多个分区将流动通过所述反应器。编号实施方案40包括如编号实施方案29至39所述的系统，其中所述引入系统被配置来将包括第一流体的样品提供到所述处理系统，并且所述处理系统被配置来在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品或所述样品的部分接触的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％表面对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。编号实施方案41包括一种系统，其包括(i)引入系统，所述引入系统用于从一系列样品容器中移除一系列样品，所述引入系统流体连接到(ii)注射器，所述注射器用于将来自所述采样器的所述样品的至少一部分注入处理系统中，其中所述一系列样品容器中的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个包括障壁，所述障壁用于使每个样品容器与环境分离，所述引入系统被配置来清洁所述引入系统的引入导管的与样品接触的外表面，所述系统的与包括第一流体的样品接触的至少90％的表面对所述第一流体比对所述表面接触的第二流体具有更低亲和力，所述引入系统被配置来在样品之间清洁，所述系统被配置来在所述一系列样品中的样品之间添加间隔流体，所述系统中的导管被配置来允许层流，或所述系统中的位于分隔器与分区分离系统之间或位于分隔器与检测器之间的导管取向成使得所述导管中的流动在与重力正交的20度内，或其组合。编号实施方案42包括如编号实施方案41所述的系统，其中所述注射器被配置成在清洁阶段期间与所述处理系统隔离。编号实施方案43包括如编号实施方案41至42所述的系统，其还包括包括清洗流体的储器，所述储器可操作地连接到所述引入系统、所述注射器或所述引入系统和所述注射器两者。编号实施方案44包括一种系统，其包括检测器，所述检测器用于检测一系列流动分区中的一个或多个分区，所述检测器包括：(i)导管，所述导管被配置来使所述分区成单行在所述导管内流动，所述导管包括其中检测分区的探询区域；(ii)检测元件，所述检测元件用于检测由所述探询区域中的所述分区(如果存在的话)发射的电磁辐射；(iii)光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分。编号实施方案45包括如编号实施方案44所述的系统，其中电磁辐射的由于所述光学约束器而能够检测到的所述部分小于在没有所述光学约束器的情况下将检测到的量的10％。编号实施方案46包括如编号实施方案44至45所述的系统，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的90％。编号实施方案47包括如编号实施方案44至46所述的系统，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的50％。编号实施方案48包括如编号实施方案44至47所述的系统，其还包括(iv)激发源，所述激发源用于向所述导管的所述探询区域供应电磁辐射。编号实施方案49包括如编号实施方案44至48所述的系统，其包括多个激发源，所述激发源中的每一个向所述探询区域供应电磁辐射。编号实施方案50包括如编号实施方案44至49所述的系统，其中所述一个或多个激发源包括锁相放大器。编号实施方案51包括如编号实施方案44至50所述的系统，其还包括分隔器，所述分隔器与所述检测器流体连接，其中所述分隔器被配置来在连续相中从样品生成分散相的分区。编号实施方案52包括如编号实施方案44至51所述的系统，其还包括反应器，所述反应器用于引发或调节所述分区中的反应。编号实施方案53包括如编号实施方案44至52所述的系统，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器包括用于聚合酶链反应(PCR)反应的热循环仪。编号实施方案54包括如编号实施方案44至53所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。编号实施方案55包括如编号实施方案44至54所述的系统，其还包括分区分离系统，所述分区分离系统被配置来在所述检测器的所述探询区域之前向分区流中添加分离流体。编号实施方案56包括如编号实施方案44至55所述的系统，其还包括引入系统，所述引入系统能够与样品容器以及注射器，所述注射器能够与所述引入系统流体连接或与所述分隔器流体连接以将样品供应到所述分隔器。编号实施方案57包括如编号实施方案44至56所述的系统，其中所述注射器被配置来注射固定体积。编号实施方案58包括一种用于检测连续地流动通过导管的探询区域的分区的方法，所述方法包括通过以下方式来在单个分区流动通过所述探询区域时检测所述单个分区中的至少一种可检测组分：通过检测元件检测从所述可检测组分发射的电磁辐射，其中光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分。编号实施方案59包括如编号实施方案58所述的方法，其中电磁辐射的由于所述光学约束器而能够检测到的所述部分小于在没有所述光学约束器的情况下将检测到的量的10％。编号实施方案60包括如编号实施方案58至59所述的方法，其中所述导管的所述探询区域被配置成具有等于或小于所述分区的平均横截面面积的100％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、例如小于90％、诸如小于50％的横截面面积。编号实施方案61包括如编号实施方案58至60所述的方法，其还包括从激发源向所述探询区域供应电磁辐射。编号实施方案62包括如编号实施方案58至61所述的方法，其还包括对来自所述激发源的所述电磁辐射执行锁相放大。编号实施方案63包括如编号实施方案58至62所述的方法，其包括将来自多个激发源的电磁辐射供应到所述探询区域，以及对所述多个激发源执行锁相放大。编号实施方案64包括如编号实施方案58至63所述的方法，其还包括将样品分隔成所述分区。编号实施方案65包括如编号实施方案58至64所述的方法，其中所述分隔产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。编号实施方案66包括如编号实施方案58至65所述的方法，其还包括在反应器中引发或调节所述分区中的一个或多个反应。编号实施方案67包括如编号实施方案58至66所述的方法，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器提供热循环以对所述核酸执行PCR。编号实施方案68包括如编号实施方案58至67所述的方法，其还包括在所述分区到达所述探询区域之前向所述分区流添加分离流体。编号实施方案69包括一种系统，其包括检测器，所述检测器用于检测一系列流动分区中的一个或多个分区，所述检测器包括：(i)导管，所述导管被配置来使所述分区成单行在所述导管内流动，所述导管包括探询区域；(ii)一个或多个激发源，所述一个或多个激发源用于向所述探询区域供应电磁辐射，其中如果使用多个激发源，则所述激发源中的每一个供应不同波长的电磁辐射，其中所述不同波长激发所述分区中的一个或多个不同分子(如果存在的话)；(iii)检测元件，所述检测元件用于检测由所述分子(如果存在的话)响应于来自所述一个或多个激发源的所述电磁辐射而发射的电磁辐射；其中所述一个或多个激发源被配置来提供锁相放大。编号实施方案70包括如编号实施方案69所述的系统，其包括至少2个、3个、4个、5个或6个诸如至少3个不同激发源，从而供应2个、3个、4个、5个或6个诸如至少3个不同波长的电磁辐射。编号实施方案71包括如编号实施方案69至70所述的系统，其中所述检测元件包括雪崩光电二极管。编号实施方案72包括如编号实施方案69至71所述的系统，其还包括(iv)光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分，诸如小于所述电磁辐射的10％。编号实施方案73包括如编号实施方案69至72所述的系统，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％，诸如小于90％，例如小于50％。编号实施方案74包括如编号实施方案69至73所述的系统，其还包括分隔器，所述分隔器与所述检测器流体连接，其中所述分隔器被配置来在连续相中从样品生成分散相的分区。编号实施方案75包括如编号实施方案69至74所述的系统，其还包括反应器，所述反应器用于引发或调节所述分区中的反应。编号实施方案76包括如编号实施方案69至75所述的系统，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器包括用于聚合酶链反应(PCR)反应的热循环仪。编号实施方案77包括如编号实施方案69至76所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。编号实施方案78包括如编号实施方案69至77所述的系统，其还包括分区分离系统，所述分区分离系统被配置来在所述检测器的所述探询区域之前向所述分区流添加分离流体。编号实施方案79包括如编号实施方案69至78所述的系统，其还包括引入系统，所述引入系统与至少一个样品容器和注射器流体连接，其中所述注射器被配置来重新定位以将样品的至少部分移动到所述分隔器。编号实施方案80包括如编号实施方案69至79所述的系统，其中所述注射器被配置来注射固定体积。编号实施方案81包括一种用于检测流动通过导管的分区中的分子的方法，其包括：(i)使所述分区成单行流动通过所述导管中的探询区域；(ii)从一个或多个激发源向所述探询区域供应电磁辐射，其中如果使用多个激发源，则所述激发源中的每一个供应不同波长的电磁辐射，其中所述不同波长激发所述分区中的一个或多个不同分子(如果存在的话)；以及(iii)利用检测元件检测由所述分子(如果存在的话)响应于来自所述激发源中的一个或多个的所述电磁辐射而发射的电磁辐射，其中所述一个或多个激发源提供锁相放大。编号实施方案82包括如编号实施方案81所述的方法，其包括供应来自至少2个、3个、4个、5个、6个诸如至少3个不同激发源的电磁辐射，从而供应2个、3个、4个、5个、6个诸如至少3个不同波长的电磁辐射。编号实施方案83包括如编号实施方案81至82所述的方法，其中光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分，例如小于10％，诸如小于5％。编号实施方案84包括如编号实施方案81至83所述的方法，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％，诸如小于90％，例如小于50％。编号实施方案85包括如编号实施方案81至84所述的方法，其还包括在连续相中将样品分隔成所述分散相的分区。编号实施方案86包括如编号实施方案81至85所述的方法，其中所述分区的所述平均体积为0.05nL至50nL。编号实施方案87包括如编号实施方案81至86所述的方法，其包括在反应器中引发或调节所述分区中的一个或多个反应。编号实施方案88包括如编号实施方案81至87所述的方法，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器使所述分区热循环以执行聚合酶链反应(PCR)反应。编号实施方案89包括如编号实施方案81至88所述的方法，其还包括在所述检测器的所述探询区域之前向所述分区流添加分离流体。编号实施方案90包括如编号实施方案81至89所述的方法，其还包括经由注射器从引入系统向所述分隔器供应样品，所述注射器能够与包含所述样品的样品容器流体联接，或与所述分隔器流体联接，但并不与所述样品容器和所述分隔器同时流体联接。编号实施方案91包括如编号实施方案81至90所述的方法，其还包括清洁所述引入系统。编号实施方案92包括一种系统，其检测器，所述检测器包括用于检测一系列流动分区中的一个或多个分区，所述检测器包括(i)导管，所述导管被配置来使所述分区成单行在所述导管内流动，所述导管包括探询区域，其中所述探询区域被配置成具有等于或小于所述分区的平均横截面面积的100％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％，诸如等于或小于90％，例如等于或小于50％的横截面面积；(ii)检测元件，所述检测元件用于检测由所述探询区域中的所述分区(如果存在的话)发射的电磁辐射。编号实施方案93包括如编号实施方案92所述的系统，其还包括(iii)光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分，诸如小于所述电磁辐射的10％。编号实施方案94包括如编号实施方案92至93所述的系统，其还包括(iv)激发源，所述激发源用于向所述导管的所述探询区域供应电磁辐射。编号实施方案95包括如编号实施方案92至94所述的系统，其包括多个激发源，所述激发源中的每一个向所述探询区域供应电磁辐射。编号实施方案96包括如编号实施方案92至95所述的系统，其中所述一个或多个激发源包括锁相放大器。编号实施方案97包括如编号实施方案92至96所述的系统，其还包括分隔器，所述分隔器与所述检测器流体连接，其中所述分隔器被配置来在连续相中从样品生成分散相的分区。编号实施方案98包括如编号实施方案92至97所述的系统，其还包括反应器，所述反应器用于引发或调节所述分区中的反应。编号实施方案99包括如编号实施方案92至98所述的系统，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器包括用于聚合酶链反应(PCR)反应的热循环仪。编号实施方案100包括如编号实施方案92至99所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。编号实施方案101包括如编号实施方案92至100所述的系统，其还包括分区分离系统，所述分区分离系统被配置来在所述检测器的所述探询区域之前向所述分区流添加分离流体。编号实施方案102包括如编号实施方案92至101所述的系统，其还包括引入系统，所述引入系统与样品容器和注射器流体连接，所述注射器能够重新定位来连接到所述分隔器以将样品供应到所述分隔器。编号实施方案103包括如编号实施方案92至102所述的系统，其中所述引入系统被配置来在样品之间清洁。编号实施方案104包括一种系统，其包括检测器，所述检测器用于检测一系列流动分区中的一个或多个分区，所述检测器包括：(i)导管，所述导管被配置来使所述分区成单行在所述导管内流动，所述导管包括探询区域；(ii)多个激发源，所述多个激发源用于供应电磁辐射以激发所述导管中的分区内的分子(如果存在的话)，其中所述多个激发源中的每一个供应不同波长的电磁辐射；(iii)检测元件，所述检测元件用于检测由所述分子(如果存在的话)响应于来自激发源中的一个的电磁辐射而发射的电磁辐射；其中所述激发源和所述发射检测器跟与所述分区通过所述探询区域的流动方向垂直的平面相距小于40°、30°、20°、15°、10°、5°、2°或1°、诸如小于5度、例如小于2度定位。编号实施方案105包括如编号实施方案104所述的系统，其中所述导管是管。编号实施方案106包括如编号实施方案104至105所述的系统，其中所述探询区域被配置成具有等于或小于所述分区的平均横截面面积的100％、95％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、诸如等于或小于90％、诸如小于10％的横截面面积。编号实施方案107包括如编号实施方案104至106所述的系统，其中所述多个激发源包括至少2个、3个、4个、5个、6个例如至少3个不同激发源。编号实施方案108包括如编号实施方案104至107所述的系统，其中所述激发源包括锁相放大器。编号实施方案109包括如编号实施方案104至108所述的系统，其包括多个发射检测器，其中所述激发源和所述发射检测器跟与所述分区通过所述导管的流动方向垂直的平面相距小于40°、30°、20°、15°、10°、5°定位。编号实施方案110包括如编号实施方案104至109所述的系统，其中所述检测元件包括雪崩光电二极管。编号实施方案111包括如编号实施方案104至110所述的系统，其还包括(iv)光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分，诸如小于所述电磁辐射的10％、例如小于1％。编号实施方案112包括如编号实施方案104至111所述的系统，其还包括分隔器，所述分隔器与所述检测器流体连接，其中所述分隔器被配置来在连续相中从样品生成分散相的分区。编号实施方案113包括如编号实施方案104至112所述的系统，其还包括反应器，所述反应器用于引发或调节所述分区中的反应。编号实施方案114包括如编号实施方案104至113所述的系统，其中所述分区中的至少一部分包括单个核酸分子，并且所述反应器包括用于聚合酶链反应(PCR)反应的热循环仪。编号实施方案115包括如编号实施方案104至114所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。编号实施方案116包括如编号实施方案104至115所述的系统，其还包括分区分离系统，所述分区分离系统被配置来在所述检测器的所述探询区域之前向所述分区流添加分离流体。编号实施方案117包括如编号实施方案104至116所述的系统，其还包括引入系统，所述引入系统与样品容器和注射器流体连接，其中所述注射器能够重新定位来与所述分隔器流体连接以用于将样品供应到所述分隔器。编号实施方案118包括如编号实施方案104至117所述的系统，其中所述注射器被配置来注射固定体积。编号实施方案119包括一种用于产生在连续相中包括分散相的分区的连续流乳液的系统，所述系统包括(i)分隔器，所述分隔器用于从样品生成分区，其中所述分隔器包括(a)可操作地连接到所述样品的源的第一入口，其中所述样品包括第一流体的第一分散相，以及可操作地连接到所述样品源以使所述样品流动通过所述第一入口的第一力发生器；(b)可操作地连接到连续相的源的第二入口，以及可操作地连接到所述连续相源以使所述连续相流体流动通过所述第二入口的第二力发生器；以及(c)出口；其中所述第一入口和所述第二入口被定位成以与180°不超过30°、20°、15°、10°、5°、4°、3°、2°、1°的角度、例如与180度不超过5度的角度、诸如与180度不超过1度的角度相交，并且所述出口定位在所述两个入口的相交处并且以在与所述入口的90°的20°、15°、10°、5°、4°、3°、2°、1°内的角度、例如在90度的20度内的角度、例如在90度的10度内的角度定位。编号实施方案120包括如编号实施方案119所述的系统，其还包括：(ii)引入系统，所述引入系统用于从样品源提供所述样品；与注射器流体连接，其中所述注射器被配置来与所述引入系统流体连接，或与所述分隔器流体连接，但并不与所述引入系统和所述分隔器两者同时流体连接。编号实施方案121包括如编号实施方案119至120所述的系统，其中所述分隔器的与所述样品接触的表面对连续相比对所述第一流体具有更高亲和力。编号实施方案122包括一种设备，其包括分隔器，所述分隔器用于将样品分隔成多个分区，所述分隔器包括：(i)运送包括所述样品的分散相的第一入口通道；(ii)运送连续相流的第二入口通道；以及(iii)第三出口通道，其中(a)所述第一入口通道和所述第二入口通道的轴线取向在与周围重力场正交的30°、25°、20°、18°、15°、13°、10°、8°、5°、2°或1°内，诸如在30度内，(b)所述第一入口通道和所述第二入口通道在所述第三出口通道处相交，并且(c)所述第三出口通道的轴线在与所述周围重力场平行的30°、25°、20°、18°、15°、13°、10°、8°、5°、2°、1°内，诸如在30°内，并且所述第三通道中的流动方向与所述重力场相反；其中所述第一入口通道和所述出口通道的表面对所述连续相比对所述分散相具有更大亲和力。编号实施方案123包括如编号实施方案122所述的设备，其还包括：(iv)引入系统，所述引入系统用于从样品源提供所述样品；与注射器流体连接，其中所述注射器被配置来与所述引入系统流体连接，或与所述分隔器流体连接，但并不与所述引入系统和所述分隔器两者同时流体连接。编号实施方案124包括如编号实施方案122至123所述的设备，其中所述分隔器的与所述样品接触的表面对连续相比对所述第一流体具有更高亲和力。编号实施方案125包括一种用于扩增核酸的系统，其包括：(i)引入系统，所述引入系统用于对包括核酸的样品进行采样，所述引入系统可操作地连接到分隔器中的第一入口通道；(ii)所述分隔器，其中所述分隔器包括所述第一入口通道、运送连续相流的第二入口通道和第三出口通道，其中(a)所述第一入口通道和所述第二入口通道的轴线取向在与周围重力场正交的30°、25°、20°、18°、15°、13°、10°、8°、5°、2°或1°，例如在30°内；(b)所述第一入口通道和所述第二入口通道在所述第三出口通道处相交；并且(c)所述第三出口通道的轴线取向在与所述周围重力场平行的30°、25°、20°、18°、15°、13°、10°、8°、5°、2°或1°，例如在30°内，并且所述第三通道中的流动方向与所述重力场相反；以及(iii)热循环仪，所述热循环仪与所述分隔器可操作地连接以使所述核酸热循环。编号实施方案126包括如编号实施方案125所述的系统，其中所述第一入口通道和所述第二入口通道以150°与180°之间的角度相交。编号实施方案127包括一种用于进行连续流乳液处理的系统，其包括部件，所述部件包括：(i)引入系统，所述引入系统用于将样品供应到处理系统，其中所述处理系统包括分隔器；(ii)分隔器，所述分隔器用于将所述样品划分成分区；(iii)反应器；以及(iv)检测器；其中所述引入系统能够与注射器流体连接，其中所述注射器被配置来与所述引入系统流体连接，或与所述分隔器流体连接，但并不与所述引入系统和所述分隔器两者同时流体连接，并且其中所述引入系统被配置来将包括第一流体的样品提供到所述系统，并且所述系统被配置来在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品接触的表面的至少80％、90％、95％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、例如至少90％、诸如至少99％对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。编号实施方案128包括如编号实施方案127所述的系统，其中所述第一流体和所述第二流体是不可混溶的。编号实施方案129包括如编号实施方案127至128所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生包括所述第一流体的样品在所述第二流体中的乳液。编号实施方案130包括如编号实施方案127至129所述的系统，其中所述分隔器被配置来产生平均体积在0.05nL与50nL之间的分区。编号实施方案131包括如编号实施方案127至130所述的系统，其中所述第一流体包括分散相，并且所述第二流体包括连续相。编号实施方案132包括一种用于进行连续流乳液反应的系统，其包括：采样装置，所述采样装置包括：第一分散相储器；第二分散相储器；第三分散相储器；任选地，第四分散相储器；以及采样器引入口，其中所述采样器引入口包括被配置来刺穿所述第一分散相储器的密封件的第一管和位于所述第一管内的第二管；注射器；液滴发生器；反应器；以及检测器，其中所述检测器包括光学级，并且其中所述光学级包括光学约束器。编号实施方案133包括如编号实施方案132所述的系统，其中所述第一分散相储器包括反应样品。编号实施方案134包括如编号实施方案132至133所述的系统，其中所述反应样品包括核酸分子、缓冲液、引物、探针、预混液、dNTP、酶或其任意组合。编号实施方案135包括如编号实施方案132至134所述的系统，其中所述核酸分子包括RNA或DNA。编号实施方案136包括如编号实施方案132至135所述的系统，其中所述第二分散相储器包括除污流体。编号实施方案137包括如编号实施方案132至136所述的系统，其中所述除污流体包括次氯酸钠、磷酸、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶。编号实施方案138包括如编号实施方案132至137所述的系统，其中所述第三分散相储器包括清洗流体。编号实施方案139包括如编号实施方案132至138所述的系统，其中所述清洗流体包括水。编号实施方案140包括如编号实施方案132至139所述的系统，其中所述第四分散相储器包括分离流体。编号实施方案141包括如编号实施方案132至140所述的系统，其中所述分离流体包括油。编号实施方案142包括如编号实施方案132至141所述的系统，其中所述采样装置还包括分段容器。编号实施方案143包括如编号实施方案132至142的系统，其中所述分段容器包括要分析的样品。编号实施方案144包括如编号实施方案132至143所述的系统，其中所述分段容器是微孔板、PCR管条带或单个PCR管。编号实施方案145包括如编号实施方案132至144所述的系统，其中所述采样装置还包括泵。编号实施方案146包括如编号实施方案132至145所述的系统，其中所述泵是蠕动泵。编号实施方案147包括如编号实施方案132至146所述的系统，其中所述采样器引入口还包括被配置来定位所述第一管和所述第二管的双弹簧。编号实施方案148包括如编号实施方案132至147所述的系统，其中所述采样器引入口的所述第一管包括尖的末端。编号实施方案149包括如编号实施方案132至148所述的系统，其中所述采样器引入口的所述第一管是柳叶刀、刀或针。编号实施方案150包括如编号实施方案132至149所述的系统，其中所述第二管被配置来注射所述样品。编号实施方案151包括如编号实施方案132至150所述的系统，其中所述采样器引入口是零死体积注射器。编号实施方案152包括如编号实施方案132至151所述的系统，其中所述采样器引入口包括一个或多个旋转器。编号实施方案153包括如编号实施方案132至152所述的系统，其中所述一个或多个旋转器从所述第一分散相、所述第二分散相、所述第三分散相、所述第四分散相或其组合注射流体。编号实施方案154包括如编号实施方案132至153所述的系统，其中所述注射器是零死体积注射器。编号实施方案155包括如编号实施方案132至154所述的系统，其中所述反应器是热循环仪。编号实施方案156包括如编号实施方案132至155所述的系统，其中所述光学约束器是针孔或狭缝。编号实施方案157包括如编号实施方案132至156所述的系统，其中所述注射器、所述液滴发生器、所述反应器或所述检测器包括微流体通道或管。编号实施方案158包括如编号实施方案132至157所述的系统，其中所述微流体通道或所述管包括一个或多个连接。编号实施方案159包括一种用于进行连续流乳液反应的方法，其包括：将第一分散相注入流动路径，其中所述流动路径连接到反应器和一个或多个检测器；对第二分散相进行采样；将所述第二分散相注入废物通道；将第三分散相注入所述流动路径；任选地，将第四分散相注入所述流动路径；从所述第一分散相、所述第三分散相和任选的所述第四分散相生成液滴；在所述反应器中执行扩增反应；以及通过所述一个或多个检测器检测步骤(g)中的所述扩增反应的产物。编号实施方案160包括如编号实施方案159所述的方法，其中第一分散相包括反应样品。编号实施方案161包括如编号实施方案159至160所述的方法，其中所述反应样品包括核酸分子、缓冲液、引物、探针、预混液、dNTP、酶或其任意组合。编号实施方案162包括如编号实施方案159至161所述的方法，其中所述核酸分子包括RNA或DNA。编号实施方案163包括如编号实施方案159至162所述的方法，其中所述第二分散相包括除污流体。编号实施方案164包括如编号实施方案159至163所述的方法，其中所述除污流体包括次氯酸钠、磷酸、氢氧化钠、RNA酶或DNA酶。编号实施方案165包括如编号实施方案159至164所述的方法，其中所述第三分散相包括清洗流体。编号实施方案166包括如编号实施方案159至165所述的方法，其中所述清洗流体包括水。编号实施方案167包括如编号实施方案159至166所述的方法，其中所述第四分散相包括分离流体。编号实施方案168包括如编号实施方案159至167所述的方法，其中所述分离流体包括油。编号实施方案169包括如编号实施方案159至168所述的方法，其中所述液滴发生器包括孔口、t型接合部、流动聚焦接合部或v型接合部。编号实施方案170包括如编号实施方案159至169所述的方法，其中所述液滴包括约0.10nL至约1.0nL。编号实施方案171包括如编号实施方案159至170所述的方法，所述液滴包括不超过约0.75nL。编号实施方案172包括如编号实施方案159至171所述的方法，其中所述反应器是热循环仪。编号实施方案173包括如编号实施方案159至172所述的方法，其中所述检测器包括光学约束器。编号实施方案174包括如编号实施方案159至173所述的方法，其中所述光学约束器是针孔或狭缝。编号实施方案175包括如编号实施方案159至174所述的方法，其中所述一个或多个检测器包括一个或多个通道。编号实施方案176包括如编号实施方案159至175所述的方法，其中所述一个或多个通道被配置来检测一个或多个波长。编号实施方案177包括如编号实施方案159至176所述的方法，其中所述一个或多个检测器在空间上布置。编号实施方案178包括如编号实施方案159至177所述的方法，其还包括在步骤(g)之后引进连续相。编号实施方案179包括如编号实施方案159至178所述的方法，其中通道在引进连续相之后变窄。编号实施方案180包括如编号实施方案159至179所述的方法，其中所生成的不包括核酸的所述液滴中的扩增频率为至多10％。编号实施方案181包括如编号实施方案159至180所述的方法，其中假扩增率为约1:1000个液滴。编号实施方案182包括如编号实施方案159至181所述的方法，其中由所述第三分散相和所述第四分散相生成的所述液滴中的扩增频率为至多10％。编号实施方案183包括一种设备，其包括采样器引入口，所述采样器引入口包括：第一管，所述第一管被配置来刺穿密封件；第二管，所述第二管位于所述第一管内；以及双弹簧。编号实施方案184包括如编号实施方案183所述的设备，其中所述第一管包括尖的末端。编号实施方案185包括如编号实施方案183至184所述的设备，其中所述采样器引入口的所述第一管是柳叶刀、刀或针。编号实施方案186包括如编号实施方案183至185所述的设备，其中所述采样器引入口是零死体积注射器。编号实施方案187包括如编号实施方案183至186所述的设备，其中所述双弹簧包括第一弹簧和第二弹簧。编号实施方案188包括如编号实施方案183至187所述的设备，其中所述双弹簧提供沿x、y或z方向的移动。

Claims (26)

1.一种用于生产连续流乳液的系统，其包括
(i)引入系统，所述引入系统用于从一系列样品容器中顺序地输送多个分离样品或样品的部分；
(ii)处理系统，其中所述处理系统包括分隔器以在连续相中从所述样品中的每一个生成多个分区；以及
(iii)注射器，所述注射器定位在所述引入系统与所述处理系统之间，其中所述注射器被配置成与所述引入系统流体连通，或与所述处理系统流体连通，但并不与所述引入系统和所述处理系统两者同时流体连通。
2.如权利要求1所述的系统，其还包括反应器，所述反应器与所述分隔器流体连接以引发或调节所述分区中的一个或多个中的一个或多个反应。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述反应器包括与所述分隔器流体连接的导管，分区流动通过所述导管，其中所述反应器包括至少两个不同热区，并且其中所述导管反复地接触所述至少两个不同热区。
4.如权利要求2所述的系统，其还包括检测器，所述检测器与所述反应器流体连接以检测所述分区中的一个或多个的特性。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述检测器包括以下中的至少一者
(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的电磁辐射的10％；
(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；
(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；
(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述检测器包括以下中的至少两者
(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的电磁辐射的10％；
(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；
(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；
(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述引入系统被配置来将包括第一流体的样品提供到所述处理系统，并且所述处理系统被配置来在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品或所述样品的部分接触的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％表面对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。
8.一种方法，其包括
(i)将包括第一分散相的第一样品从第一样品容器输送到引入系统中；
(ii)使所述第一样品从所述引入系统流动到与注射系统流体连接但不与处理系统流体连接的注射器；
(iii)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述处理系统流体连接但不与所述引入系统流体连接；
(iv)使所述第一样品从所述注射器流入所述处理系统中；
(v)在连续相中将所述第一样品分隔成所述第一分散相的多个分区；
(vi)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述注射系统流体连接但不与所述处理系统流体连接；
(vii)将包括第二分散相的第二样品从第一第二容器输送到所述引入系统和所述注射器中；
(viii)重新定位所述注射器，使得所述注射器与所述处理系统流体连接但不与所述引入系统流体连接；
(ix)使所述第二样品从所述注射器流入所述处理系统中；以及
(x)在所述连续相中将所述第二样品分隔成所述第二分散相的多个分区。
9.如权利要求8所述的方法，其还包括使所述分区流动通过与所述反应器流体连接的检测器以检测所述分区中的一个或多个。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少一者
(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的电磁辐射的10％；
(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；
(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；
(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述检测器包括以下中的至少两者
(a)光学约束器，所述光学约束器将从所述检测器中检测分区的探询区域到达所述检测器中的检测元件的电磁辐射的量限制到小于在没有所述光学约束器的情况下将到达所述检测元件的电磁辐射的10％；
(b)探询区域，所述探询区域包括导管，其中分区成单行流动通过所述导管，并且其中所述导管的横截面面积小于所述分区的平均球形横截面面积的90％；
(c)激发源，所述激发源用于将电磁辐射提供到所述探询区域和用于提供所述激发源的锁相放大的系统；
(d)系统，所述系统用于在所述检测器的所述探询区域之前分离分区。
12.如权利要求8所述的方法，其还包括在所述分区的至少一部分中执行反应。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述分区的所述部分包括每分区至少一个核酸，并且所述反应是聚合酶链反应(PCR)。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述样品包括第一流体，并且所述处理系统在所述第一流体之后将第二流体提供到所述系统，并且其中所述系统的所有部件的与所述样品或所述样品的部分接触的至少80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％表面对所述第二流体比对所述第一流体具有更大亲和力。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一流体包括第一或第二分散相，并且所述第二流体包括连续相。
16.一种系统，其包括用于检测一系列流动分区中的一个或多个分区的检测器，所述检测器包括
(i)导管，所述导管被配置来使所述分区成单行在所述导管内流动，所述导管包括其中检测分区的探询区域；
(ii)检测元件，所述检测元件用于检测所述探询区域中的由所述分区发射的电磁辐射，如果存在的话；以及
(iii)光学约束器，所述光学约束器被配置并定位在所述探询区域与所述检测元件之间，使得实际上仅检测到来自所述探询区域的所述电磁辐射的能够由所述检测元件检测到的部分。
17.如权利要求16所述的系统，其中电磁辐射的由于所述光学约束器而能够检测到的所述部分小于在没有所述光学约束器的情况下将检测到的量的10％。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的90％。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述探询区域的横截面面积等于或小于所述分区的平均球形横截面面积的50％。
20.如权利要求16所述的系统，其还包括(iv)用于向所述探询区域供应电磁辐射的激发源。
21.如权利要求20所述的系统，其包括多个激发源，所述激发源中的每一个向所述探询区域供应电磁辐射。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述一个或多个激发源包括锁相放大器。
23.如权利要求16所述的系统，其还包括与所述检测器流体连接的分隔器，其中所述分隔器被配置来在连续相中从样品生成分散相的分区，其中所述分隔器被配置来产生平均体积为0.05nL至50nL的分区。
24.如权利要求16所述的系统，其还包括分区分离系统，所述分区分离系统被配置来在所述检测器的所述探询区域之前向分区流中添加分离流体。
25.如权利要求16所述的系统，其还包括用于产生所述分区的分隔器。
26.如权利要求25所述的系统，其还包括
(i)引入系统，所述引入系统用于从一系列样品容器中顺序地输送多个分离样品或样品的部分；
(ii)处理系统，其中所述处理系统包括所述分隔器以在连续相中从所述样品中的每一个生成多个分区；以及
(iii)注射器，所述注射器定位在所述引入系统与所述处理系统之间，其中所述注射器被配置成与所述引入系统流体连通，或与所述处理系统流体连通，但并不与所述引入系统和所述处理系统两者同时流体连通。
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