CN114025880A - 用于压力控制流体释放的组件及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于流体的无接触压力控制释放的组件，该组件包括不可压缩隔室、流体接触并且封闭在不可压缩隔室内的至少两种流体，该两种流体中的一种是可压缩的，以及用于流体流动的一个通道。

Description

用于压力控制流体释放的组件及其方法

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片盖，用于芯片中无接触和精确的液滴沉积。根据本发明的装置特别适合于用于生成用于核酸扩增和分析的水性液滴的微流控芯片。

背景技术

微流控过程通常采用乳液，乳液含有被不混溶的连续液相包围的分散液相的液滴。液滴可以用作化学或生物反应的反应容器、用作储存容器，和/或用作分离和分隔分子(比如化学或生物元素)的方法。通过在液滴的表面上使用恰当的化学品(比如表面活性剂)，液滴可以变得“稳定”，这意味着当它们彼此接触时，基本上防止了它们的混合和合并。这种稳定性允许人们创建由不同化学或生物组分构成的液滴群或液滴库，这些液滴可以储存在大致相同体积的空间中，而不会在一个液滴和另一个液滴的组分之间和/或之中发生混合或污染。

这种微流控过程和设备从例如美国专利US9133009中已知，该专利涉及一种用于在微流控回路中形成液滴的装置，特别是尺寸在几百纳米到几百微米范围内的微液滴和纳米液滴。根据该发明，本发明的设备包括：腔室，该腔室含有第一流体，并且由在至少一个给定方向上相对于彼此分开的两个相对壁限定；以及微通道，该微通道含有第二流体并且通向所述腔室的相对于给定方向在上游的区域，微通道进入腔室的出口构成第二流体的流动部段的扩大部分，并且该扩大部分导致在第一流体内形成第二流体的液滴。通过该过程获得的微液滴适于用在高温下，但是在达到沸点之前会暴露于蒸发现象。

事实上，在高温过程中，例如在用于生成用于核酸扩增和分析的水滴的PCR(聚合酶链反应)中，连续相易发生蒸发现象，从而导致反应容器的体积的很大一部分损失。

该问题的解决方案可以在专利EP1711590中找到，该专利公开了一种用于处理生物样本的设备，该设备包括用于处理容纳在腔室中的至少一个载体构件上的至少一个生物样本的器件，其表征为，能够容纳流体的至少一个贮存器布置在腔室内的表面上，该表面邻近和/或面向至少一个生物样本的大部分。优选地，该设备包括底部构件和帽，底部构件布置成支撑至少一个载体构件，该载体构件承载至少一个生物样本，帽包括至少一个流体贮存器。装满水的贮存器为腔室提供湿度，并且阻止样本干燥。腔室内的饱和大气防止样本的蒸发。然而，在饱和大气室中通过热过程操纵芯片进行分析可能具有挑战性。

现有技术中已知各种装置来处理微流控芯片中的液体。欧洲专利申请EP2514528公开了一种装置，该装置通过微流控芯片的通道将注射器中含有的流体与小瓶中含有的另一种流体混合，注射器和小瓶联接在该微流控芯片上。

美国专利申请US2017/0014826公开了一种微流控芯片，该微流控芯片设计成用于溶解溶液中材料。液体被引入含有冻干物质的小型贮存器中。然而，在该装置中处理流体时，贮存器和液体源之间直接接触。

美国专利申请US2012/0027648公开了一种将容器与微流控芯片连接的接口盖，允许将液体从容器泵入芯片中。

此外，通常被称为“巴斯德移液管”的装置已知可以通过含有空气的可变形腔室施加压力来输送液体。在这些装置中，操作者或机械控制器按压腔室。

然而，这些装置中没有一个适合于以本文公开的非接触方式在芯片上释放流体液滴。

与现有技术相比，本文公开的组件在防止蒸发方面具有显著的优点。优点可能包括：

避免在微流控芯片内形成空气气泡，

避免微流控芯片可能经受的热处理或压力循环期间的蒸发现象，

启用可以自动化和/或并行化的新过程，和/或，

允许无接触和精确的方法来避免在控制器和液体之间以及在控制器和液体的贮存器(不可压缩隔室)之间没有接触的情况下蒸发分配给定量的液体。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于流体的无接触压力控制释放的组件，包括：

不可压缩隔室，

流体接触并且封闭在不可压缩隔室内的至少两种流体，两种流体中的一种是气体，其中待释放的流体具有高于可压缩流体的密度，

用于流体流动的一个通道，所述通道在所述不可压缩隔室外部延伸，所述通道在不可压缩隔室侧上与待释放的流体接触，并且所述通道在另一侧上具有自由端。

在优选实施例中，它还涉及一种用于无接触压力控制释放的组件，其中不可压缩隔室是宏观流体贮存器，其截面S1单位为m²，并且邦德数

严格大于1，其中：

Δρ是可压缩流体和待释放的流体之间的密度差，单位为kg/m³，

g是重力加速度，其值为9.80665m/s²，

σ是可压缩流体和待释放的流体之间的表面张力，单位为N/m。

在另一个实施例中，不可压缩隔室是宏观流体贮存器，其具有大于10mm²的截面S1。实际上，对于通常的流体，密度和表面张力使得大于10mm²的截面S1对应于大于1的邦德数(Bond number)。

在优选实施例中，通道是微流控通道，该通道不能允许同时双向流动，其中截面S2单位为m²，并且邦德数

严格低于1，其中Δρ、g和σ与上述相同。

在另一个实施例中，通道是微流控通道，其具有小于1mm²的截面S2。实际上，对于通常的流体，密度和表面张力使得小于1mm²的截面S2对应于小于1的邦德数。

理想情况下，本发明涉及一种用于无接触压力控制释放的组件，其中可压缩流体是空气。为简单起见，对于本发明来说，使用空气是具有可压缩气体的最实用的选择。使用另一种气体将意味着将该气体注入本发明的隔室内的更复杂的过程，但是如果需要惰性气体，这可能是令人感兴趣的。

在另一个替代方案中，本发明涉及一种用于无接触压力控制释放的组件，其中待释放的流体是液体，并且优选该液体是油。这是非常有用的，因为它降低了成本。此外，就粘度而言，油是最佳的，允许输送带有通道几何限定的良好控制体积的液滴。在实施例中，液体或油是非挥发性的，在这里这意味着在1atm的压力下沸点大于80℃。在1atm的压力下的沸点优选大于100℃，更优选大于150℃，甚至更优选大于150℃。尤其优选在1atm的压力下具有大于200℃或250℃的沸点的液体或油。这种具有避免蒸发的能力的液体或油允许在高温条件下操作几个小时。

在优选实施例中，根据本发明的用于无接触压力控制释放的组件使得，通过将带有基部和侧壁外表面的盖装配到包括用于流体流动的通道和侧壁内表面的流体接收容器上，来获得不可压缩隔室，使得盖侧壁外表面和流体接收容器侧壁内表面形成流体紧密密封。由于这种方法，根据本发明的组件容易获得，而不是通过通道注入流体以在压力下进一步释放。

在优选实施例中，根据本发明的用于无接触压力控制释放的组件使得，盖的基部具有平坦的外表面，以便在水平表面上稳定，从而容易填充待释放的流体。

本发明还包括一种用于流体的无接触压力控制释放的装置，该装置包括组件的至少一个阵列，这些组件通过连接器件彼此联结。这允许对相同分析物或不同分析物多次使用本发明。通过在一个单个压力循环中填充所有接收容器，可以节省时间。

在优选实施例中，根据本发明的用于流体的无接触压力控制释放的装置包括组件的多个平行阵列，组件的平行阵列通过至少一个连接桥彼此联结。这增加了可以分析的样本数量。

优选地，该装置在通道上具有密封件，以防止流体在压力控制之前离开。因此，根据本发明的装置可以单独供应，仅用于液体分配目的，而没有任何待分配的流体泄漏的风险。

本发明还涉及一种设备，该设备包括根据本发明的组件或根据本发明的装置，该设备进一步包括压力控制器，该压力控制器被实施为向封闭在不可压缩隔室中的可压缩流体提供压力，以便通过通道将流体从流体接收容器释放到阱(比如装载阱)中。

本发明的另一个目的是提供用于形成本发明的组件的方法，该方法包括以下步骤：

用待释放的流体填充包括基部和侧壁外表面的盖，

将所述盖与接收容器装配，该接收容器包括用于流体流动的通道和侧壁内表面，使得盖侧壁外表面和流体接收容器侧壁内表面形成流体紧密密封。

在优选实施例中，根据本发明的方法进一步包括以下步骤：

将获得的组件设置到包括压力控制器的设备中，在该配置中，盖位于接收容器的顶部上，

实施压力循环，以便将流体从流体接收容器释放到阱(比如装载阱)中。

优选地，根据本发明的用于流体的无接触压力控制释放的方法还包括以下步骤，其中压力循环包括从大气压力增加至少20mbar至最大2bar的压力，以便气体进入到不可压缩隔室中，随后气体膨胀时压力降低回到初始大气压力，并且将流体从流体接收容器释放到阱(比如装载阱)中。

或者，压力循环可以是相反的，即：从大气压力降低至少20mbar至最大2bar的压力，以便将流体从流体接收容器抽吸到阱，随后压力增加回到初始大气压力。

定义

在本发明中，以下术语具有以下含义：

术语“扩增子”指代扩增反应的产物。扩增子可以是单链或双链的，或其组合。扩增子对应于核酸靶的任何合适片段或整个长度。

用于本发明的流体的术语“可压缩的”应参考不可压缩的流体来理解。在本发明中，不可压缩流体由低于10^-6Pa^-1的等温可压缩性(相对体积变化)定义。

术语“扩增”指代一种反应，在该反应中，随着时间推移，复制重复发生，以形成模板分子的至少一个片段的多个拷贝。随着扩增的进行，扩增可以生成拷贝数的指数增加或线性增加。典型的扩增会使拷贝数和/或信号增加1000倍以上。本文公开的用于基于液滴检验的示例性扩增反应可以包括聚合酶链反应(PCR)或连接酶链式反应，其中的每一种都由热循环驱动。基于液滴的检验也可以或可替代地使用可以等温执行的其他扩增反应，比如分支探针DNA检验、级联滚环扩增(级联-RCA)、解旋酶依赖性扩增、环介导等温扩增(LAMP)、基于核酸的扩增(NASBA)、切刻酶扩增反应(NEAR)、PAN-AC、Q-β复制酶扩增、滚环扩增(RCA)、自持序列复制、链置换扩增等。扩增可以利用线性模板或圆形模板。扩增可以用任何合适的试剂执行。扩增可以在扩增混合物中执行，或者检验其发生，该扩增混合物是能够在组合物中生成核酸靶分子(如果存在的话)的多个拷贝的任何组合物。“扩增混合物”可以包括至少一种引物或引物对、至少一种探针、至少一种复制酶(例如，至少一种聚合酶，比如至少一种DNA和/或RNA聚合酶)和脱氧核苷酸(和/或核苷酸)三磷酸(dNTPs和/或NTPs)等的任何组合。

术语“微流控通道”是指不可能具有同时竖直双向流动的通道，例如，空气可以向上流动，而油向下流动。当邦德数

严格小于1时，会实现这种情况。

术语“分析物”指代在检验中被分析的样本的组分或潜在组分。“分析物”是检验中关注的特定对象，其中“样本”是关注的一般对象。分析物可以是例如核酸、蛋白质、肽、酶、细胞、细菌、孢子、病毒、细胞器、大分子组件、候选药物、脂质、碳水化合物、代谢物或其任何组合等。可以在样本和/或其分区中检验分析物的存在、活性和/或其他特性。分析物的存在可以涉及样本或其一个或更多个分区中的分析物的绝对或相对数量、浓度、二元评估(例如，存在或不存在)等。在一些示例中，可以对样本进行分区，使得分析物的拷贝不存在于所有分区中，比如以约0.0001至10000、0.001至1000、0.01至100、0.1至10或每分区一个拷贝的平均浓度存在于分区中。

术语“检验”指代用于表征样本的程序和/或反应，以及从程序和/或反应中获得的任何信号、值、数据和/或结果。示例性的基于液滴的检验是使用含水检验混合物的生化检验。更具体地，基于液滴的检验可以是酶检验和/或结合检验等。例如，酶检验可以确定单个液滴是否含有用于酶的底物分子(例如，核酸靶)的拷贝和/或酶分子的拷贝。基于这些检验结果，可以估计样本中底物和/或酶的浓度和/或拷贝数。

术语“通道”指代用于流体行进的细长通道。通道通常包括流体进入通道的至少一个入口和流体离开通道的至少一个出口。入口和出口的功能可以互换(即，通常在不同的时间，流体可以仅在一个方向上或在相反方向上流过通道)。通道可以包括限定并且封闭入口和出口之间的通道的壁。例如，通道可以由平面结构(例如，芯片)中或平面结构上的管(例如，毛细管)或其组合形成。通道可以分支，也可以不分支。通道可以是线性的或非线性的。示例性非线性通道包括沿着平面流动路径延伸的通道(例如，蛇形通道)、沿着非平面流动路径的通道(例如，提供螺旋流动路径的螺旋通道)。本文公开的任何通道可以是微流控通道，其是具有小于约一毫米的特征横向尺寸(例如，通道的平均直径)的通道。通道还可以包括一个或更多个通风机构或死端，以允许流体进入/离开，而不需要开放的出口。通风机构的示例包括但不限于疏水通风开口或使用多孔材料来构成通道的一部分或堵塞出口(如果存在的话)。死端的示例包括但不限于储气罐。

术语“连续相”，也称为“载体相”、“载体”和/或“背景相”，指代液体或半液体材料，不混溶的材料(比如分散相)分散到其中，例如以形成乳液。

用于在微流控系统中使用的连续相的示例是本领域中的技术人员熟知的，并且包括但不限于油，比如氟化油、硅油、烃油等。

合适的氟化油的示例包括但不限于全氟-己烷、全氟-环己烷、全氟-十氢萘、全氟-全氢苯基、聚六氟环氧丙烷(比如带有羧基端基的聚六氟环氧丙烷)、全氟聚三亚甲基醚、聚全氟烯化氧、氟化胺(比如N-双(全氟丁基)-N-三氟甲基胺、三(全氟戊基)胺、全氟辛烷胺和全氟-1-氧杂环辛烷胺的混合物或全氟三丙胺)、氟化醚(比如甲基九氟丁基醚和甲基九氟异丁基醚的混合物)、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、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]-呋喃、及其混合物。

在一些实施例中，连续相可以进一步包括表面活性剂，特别是氟化表面活性剂(即，包括至少一个氟原子)。合适的表面活性剂的示例包括但不限于全氟辛醇、1H，1H，2H，2H-全氟-1-辛醇、全氟-癸醇、1H，1H，2H，2H-全氟-1-癸醇、全氟-十四烷酸、全氟-十四烷低聚乙二醇、全氟聚醚、全氟聚醚-聚乙二醇、全氟聚醚-聚乙二醇-全氟聚醚、全氟聚醚-二吗啉磷酸酯、聚六氟丙烯氧化物羧酸盐、聚六氟丙烯氧化物-聚乙二醇-聚六氟丙烯氧化物、聚六氟丙烯氧化物-聚醚-聚六氟丙烯氧化物、聚六氟丙烯氧化物-聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇-聚六氟丙烯氧化物、及其混合物。其他示例性表面活性剂包括但不限于Span80(Sigma)、Span80/Tween-20(Sigma)、Span80/Triton X-100(Sigma)、Abil EM90(Degussa)、Abil we09(Degussa)、聚甘油聚蓖麻油酸酯PGPR90(Danisco)、Tween-85、749流体(DowCorning)、Krytox 157FSL(Dupont)的羧酸铵盐、Krytox 157FSM(Dupont)的羧酸铵盐和Krytox 157FSM(Dupont)的羧酸铵盐。

生成用于流通检验的PCR稳定乳液的示例性油配方是市场上可获得的，并且为本领域技术人员所熟知。这种配方的示例包括以下混合物：Dow Corning5225C配方助剂(十甲基环戊二硅氧烷中的10％活性成分)、20％w/w、2％w/w最终浓度活性成分；Dow Corning749流体(十甲基环戊二硅氧烷中的50％活性成分)、5％w/w、2.5％w/w活性成分；和聚(二甲基硅氧烷)Dow Corning

流体，粘度5.0cSt(25℃)，75％w/w。生成用于批量检验的PCR稳定乳液的示例性油配方是市场上可获得的，并且为本领域技术人员所熟知。这种配方的示例包括以下混合物：Dow Corning 5225C配方助剂(十甲基环戊二硅氧烷中的10％活性成分)、20％w/w、2％w/w最终浓度活性成分；Dow Corning 749流体(十甲基环戊二硅氧烷中的50％活性成分)、60％w/w、30％w/w活性成分；聚(二甲基硅氧烷)Dow Corning

流体，粘度5.0cSt(25℃)，20％w/w。

在一些实施例中，连续相/空气界面的表面张力(在室温和大气压下)大于约1mN·m^-1、约2mN·m^-1、约5mN·m^-1、约10mN·m^-1、约20mN·m^-1、约30mN·m^-1、约40mN·m^-1、约50mN·m^-1、约75mN·m^-1、约100mN·m^-1、约250mN·m^-1、约500mN·m^-1。在一些实施例中，连续相/空气界面处的表面张力(在室温和大气压下)范围从约1mN·m^-1至约100mN·m^-1，优选从约1mN·m^-1至约50mN·m^-1，更优选从约1mN·m^-1至约25mN·m^-1，甚至更优选从约5mN·m^-1至约20mN·m^-1。

术语“数字PCR”或“dPCR”指代在样本的部分上执行的PCR检验，以基于多少样本部分支持靶的扩增，来确定样本中核酸靶的存在/不存在、浓度和/或拷贝数。数字PCR可以(也可以不)作为终点PCR来执行。数字PCR可以(也可以不)作为每个分区的实时PCR来执行。PCR理论上导致样本中核酸序列(分析物)的指数扩增。通过测量达到扩增的阈值水平所需的扩增循环的次数(如在实时PCR中)，理论上可以计算出核酸的起始浓度。然而，在实践中，有许多因素使PCR过程为非指数型，比如不同的扩增效率、起始核酸的低拷贝数以及与背景污染核酸的竞争。数字PCR通常对这些因素不敏感，因为它不依赖于PCR过程是指数型的这样一种假设。在数字PCR中，单独的核酸分子从初始样本中分离出分区，然后扩增到可检测的水平。然后，每个分区提供关于每个分区内每个单独核酸分子存在或不存在的数字信息。当使用该技术测量到足够多的分区时，可以整合数字信息，以对样本中核酸靶(分析物)的起始浓度进行统计性地相关测量。数字PCR的概念可以扩展到除核酸之外的其他类型的分析物。具体而言，信号扩增反应可以用于准许检测单个液滴中分析物的分子的单一拷贝，以准许对其他分析物的液滴信号进行数据分析(例如，使用基于泊松统计的算法)。准许检测液滴中其他类型分析物的单一拷贝的示例性信号扩增反应包括酶反应。

术语“液滴”指代由不混溶流体(比如连续相)封装的通常带有球形形状的小体积的液体(比如分散相)。液滴的体积和/或液滴群的平均体积可以例如小于约1μL(并且因此被称为“微液滴”)、小于约1nL或小于约1pL。液滴(或液滴群)具有的直径(或平均直径)可以小于约1000μm、约100μm、约10μm；或者范围从约10μm到约1000μm。液滴可以是球形或非球形的。液滴可以是简单液滴或复合液滴(即封装至少一个液滴的液滴)。乳液的液滴在连续相中可以具有任何均匀或不均匀的分布。如果不均匀，液滴的浓度可以变化，以在连续相中提供一个或更多个较高液滴密度的区域和一个或更多个较低液滴密度的区域。例如，液滴可以在连续相中下沉或漂浮，可以沿着通道或在储存室中聚集成一个或多个包，可以朝向液流的中心或周边聚焦，等等。在本发明的一些实施例中，液滴具有的直径(或平均直径)范围从约10μm至约150μm，优选从约25μm至约125μm，更优选从约50μm至约100μm，甚至更优选从约65μm至约80μm。在本发明的一些实施例中，液滴具有的直径(或平均直径)约为10μm±5μm、20μm±5μm、30μm±5μm、40μm±5μm、50μm±5μm、60μm±5μm、70μm±5μm、80μm±5μm、90μm±5μm、100μm±5μm、110μm±5μm、120μm±5μm、130μm±5μm、140μm±5μm、150μm±5μm。

在本发明的一些实施例中，液滴具有的直径(或平均直径)约为72μm±5μm。液滴的直径也可以用数学方法定义为其体积的函数，公式如下：

在本发明的一些实施例中，液滴具有的体积(或平均体积)范围从约1pL至约1nL，优选从约50pL至约750pL，更优选从约100pL至约500pL，甚至更优选从约150pL至约250pL。在本发明的一些实施例中，液滴具有的体积(或平均体积)为1pL、10pL、25pL、50pL、75pL、100pL、125pL、150pL、175pL、200pL、225pL、250pL、275pL、300pL、400pL、500pL、600pL、700pL、800pL、900pL、1nL。在本发明的一些实施例中，液滴具有的体积(或平均体积)为220pL±20pL。

本领域中的技术人员将容易理解，这种直径和/或体积易于有相当大的误差幅度。

术语“乳液”指代包括至少一个液体液滴(特别是液体液滴群)的组合物，该组合物置于不混溶的载体流体中，该载体流体也是液体。载体流体，也称为背景流体，形成“连续相”。液滴由至少一种液滴流体(通常是样本)形成，也称为前景流体，其是形成“分散相”的液体。

分散相与连续相不混溶，这意味着分散相和连续相不能混合以获得均匀性。在一些实施方案中，分散相的密度比连续相的密度小至少约1％，优选小至少约5％、约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约75％、约100％、约150％、约200％。液滴通过连续相彼此隔离，并且由连续相封装(即，封闭或包围)。本文公开的任何乳液可以是单分散的，也就是说，是由至少通常大小均匀的液滴群组成，或者可以是多分散的，即由各种大小的液滴群组成。如果是单分散的，则乳液的液滴可以例如以小于平均液滴体积的约正或负100％、50％、20％、10％、5％、2％或1％的标准偏差在体积上变化。从孔口或从液滴发生器生成的液滴可以是单分散的或多分散的。乳液可以具有任何合适的组合物。乳液可以由每相中主要的液体化合物或液体化合物的类型来表征。乳液中主要的液体化合物可能是水和油。例如，本文公开的任何乳液可以是油包水(W/O)乳液(即，连续油相中的水滴)。任何其它合适的组分可以存在于任何乳液相(分散的和/或连续的)中，比如至少一种表面活性剂、试剂、样本(即，其分区)、其他添加剂、标签、颗粒或其任何组合。当标准乳液处于填充状态(例如，每个液滴靠近相邻的液滴)时，当加热时(例如，加热到温度高于60℃)会变得不稳定，因为加热通常会降低界面张力，这会导致液滴聚结。因此，标准填充的乳液在高温反应(比如PCR)期间不能维持其完整性，除非乳液液滴保持彼此不接触，或使用添加剂(例如，其他油基、表面活性剂等)改变稳定条件(例如，界面张力、粘度、空间位阻等)。例如，液滴可以布置成单列，并且沿着通道彼此隔开，以准许热循环，从而执行PCR。然而，遵循这种方法，使用标准乳液不准许液滴的高密度，从而显著限制了基于液滴的检验的通过量。本文公开的任何乳液可以是热稳定的乳液。

“热稳定乳液”是指当加热到至少50℃时能够抵抗聚结的任何乳液。热稳定乳液可以是PCR稳定乳液，它是在PCR的整个热循环过程中能够抵抗聚结的乳液(例如，以准许执行数字PCR)。因此，当加热到至少80℃或90℃等时，PCR稳定乳液可以抵抗聚结。由于热稳定性，与标准乳液相比，PCR稳定乳液能够在热循环期间不聚结的液滴中执行PCR检验。因此，用PCR稳定乳液进行的数字PCR检验可能比用标准乳液进行的定量要高得多。例如通过恰当选择载体流体和表面活性剂等，可以将乳液配制成PCR稳定的乳液。

术语“终点PCR”指代基于PCR的分析，其中扩增子的形成是在热循环完成后测量的。

术语“界面”，当指代连续相和分散相之间、连续相和空气相(简称为空气)之间或分散相和空气相之间的界面时，描述了在两个相邻的不混溶或部分不混溶的相之间形成共同边界的表面。

术语“微流控通道”指代设置在基板内或基板上的受限通道，其中通道的至少一个横截面尺寸范围从约0.1μm到约1mm。特别地，本文使用的术语“精密微流控通道”指代在其最小尺寸范围(从约0.1μm到约200μm)上具有±5％的精度水平的微流控通道。

术语“微流控芯片”指代含有微流控通道的基板，其中在微流控芯片的微流控通道内体积被处理低至皮升(pL)。存在多种方法和材料，并且本领域中的技术人员将会知道并且理解用于构造微流控通道及其网络这些方法和材料。例如，微流控通道可以使用简单的管件来构造，但是可以进一步涉及将包括蚀刻开放通道的一个厚板的表面密封到第二平坦厚板上。可以形成微流控通道的材料包括硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和塑料(比如聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃聚合物[COP]、环烯烃共聚物[COC]、聚丙烯等)。相同的材料也可以用于第二密封厚板。用于两块厚板的材料的兼容组合取决于将它们密封在一起所采用的方法。微流控通道可以根据需要被包在光学透明材料中，以允许根据需要对样本进行光学激发(导致例如荧光)或照明(导致例如选择性吸收)，并且允许对微流控芯片中来自样品的光的光谱特性进行光学检测。表现出高光学清晰度和低自发荧光的这种光学透明材料的优选示例包括但不限于硼硅酸盐玻璃(例如，SCHOTT

玻璃[Schott NorthAmerica，Elmsford NY])和环烯烃聚合物(COP)(例如，

[Zeon Chemicals LP，Louisville KY])。

术语“微流控网络”指代用于操纵流体的组件，通常通过在组件的隔室之间转移流体和/或通过驱动流体沿着和/或通过由组件限定的一个或更多个流动路径流动。

微流控网络可以包括任何合适的结构，比如一个或更多个通道、腔室、阱、贮存器、阀、泵、热控制装置(例如，加热器/冷却器)、传感器(例如，用于测量温度、压力、流量等)或其组合等。微流控网络可以使用简单的管件来构造，但是可以进一步涉及将包括如上定义的蚀刻开放结构的一个厚板的表面密封到第二平坦厚板上。

术语“核酸”指代DNA或RNA，无论它是扩增的产物、合成产生的、RNA的逆转录的产物还是天然存在的。通常，核酸是单链或双链分子，并且由天然存在的核苷酸组成。双链核酸分子可以具有3’或5’突出部分，因此不需要或假设在其整个长度上完全为双链。此外，术语核酸可以由非天然存在的核苷酸和/或对天然存在的核苷酸的修饰物组成。本文列出的示例包括但不限于，5’或3’核苷酸的磷酸化，以分别允许连接或防止核酸外切酶降解/聚合酶延伸；用于共价和近共价附接的氨基、硫醇、炔烃或生物素基修饰物；荧光剂和淬灭剂；核苷酸之间的硫代磷酸酯、甲基膦酸酯、磷酰胺酸盐和磷酸酯键，以防止降解；甲基化；以及修饰的碱基，比如脱氧肌苷、5-溴代dU、脱氧尿苷、2-氨基嘌呤、双脱氧胞苷、5-甲基dC、锁定核酸(LNA的)、异-dC和-dG碱基、2’-O-甲基RNA碱基和氟修饰的碱基。

术语“核苷酸”除了指代天然存在的核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸单体之外，在本文中应理解为指代其相关的结构变体，包括衍生物和类似物，它们在功能上等同于使用核苷酸的特定上下文(例如，与互补碱基的杂交)，除非上下文另有明确指示。

术语“油”指代与水不混溶并且具有低极性的任何液体化合物或液体化合物的混合物。在一些实施例中，油还可以具有高含量的碳、氢、氟、硅、氧或其任何组合等。油的合适示例包括但不限于硅油、矿物油、碳氟油、植物油或其组合等。

术语“可操作地联接”在本文用于描述作为根据本说明书的系统的一部分的两个或更多个单独仪器之间的连接。如果两个或更多个单独的仪器被布置成使得两个或更多个方法由两个或更多个单独的仪器执行，并且所述两个或更多个方法表现为一个单一的工作流程，则两个或更多个单独的仪器“可操作地联接”。此外，将两个或更多个单独的仪器完全集成在第三个集成仪器中也是可能的。另一种可能性是将上述单独仪器的不同关键特征集成在专用集成装置(例如，含有用于微流控液滴生成、PCR扩增和液滴读出的区域的单个微流控芯片)中。

术语“分区”指代总体积的分离部分。该分区可以是从形成总体积的样本(比如制备好的样本)生成的样本分区。从总体积生成的分区可以在尺寸上基本一致，或者可以具有不同的尺寸(例如，两个或更多个离散的、一致尺寸的分区集)。示例性分区是“液滴”。分区的大小也可以根据预定的尺寸分布或根据随机的尺寸分布而变化。

术语“PCR”或“聚合酶链反应”指代一种核酸扩增检验，其依赖于加热和冷却的交替循环(即热循环)以实现连续几轮的复制。PCR可以通过在两个或更多个温度设定点(比如较高的熔化(变性)温度和较低的退火/延伸温度)之间或者在三个或更多个温度设定点(比如较高的熔化温度、较低的退火温度和中间延伸温度)之间的热循环等来执行。PCR可以用热稳定的聚合酶执行，比如Taq DNA聚合酶(例如野生型酶、Stoffel片段、FastStart聚合酶等)、Pfu DNA聚合酶、S-Tbr聚合酶、Tth聚合酶、Vent聚合酶或其组合等。PCR通常在连续的循环中使产物扩增子的数量产生指数型增长。任何合适的PCR方法或方法的组合可以用于本文公开的基于液滴的检验，比如等位基因特异性PCR、组装PCR、不对称PCR、数字PCR、终点PCR、热启动PCR、原位PCR、序列间特异性PCR、反向PCR、线性后指数PCR、连接介导PCR、甲基化特异性PCR、微引物PCR、多重连接依赖性探针扩增、多重PCR、嵌套PCR、重叠延伸PCR、聚合酶循环组装、定性PCR、定量PCR、实时PCR、RT-PCR、单细胞PCR、固相PCR、热不对称交错PCR、触地PCR或通用快步PCR等。

术语“定性PCR”指代基于PCR的分析，其确定样本中是否存在靶，通常不需要对靶的存在进行任何实质性量化。在示例性实施例中，定性的数字PCR可以通过确定液滴包是否含有至少预定百分比的阳性液滴(阳性样本)或不包括阳性液滴(阴性样本)来执行。

术语“定量PCR”、“qPCR”、“实时定量聚合酶链反应”或“动力学聚合酶链反应”指代基于PCR的分析，其确定样本中靶的浓度和/或拷贝数。该技术使用PCR同时扩增和定量靶核酸，其中量化是借助于嵌入荧光染料或序列特异性探针进行的，该嵌入荧光染料或序列特异性探针含有仅在与靶核酸杂交后才可检测到的荧光报告分子。

术语“反应”指代化学反应、结合相互作用、表型变化或其组合，其通常提供指示反应发生和/或发生程度的可检测信号(例如荧光信号)。示例性反应是酶反应，其涉及底物到产物的酶催化转化。任何合适的酶反应都可以在本文公开的基于液滴的检验中执行。例如，这些反应可以由激酶、核酸酶、核苷酸环化酶、核苷酸连接酶、核苷酸磷酸二酯酶、聚合酶(DNA或RNA)、异戊二烯基转移酶、焦磷酸酶、报告酶(例如碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶、氯霉素乙酰转移酶、葡萄糖醛酸酶、辣根过氧化物酶、荧光素酶等)、逆转录酶、拓扑异构酶等催化。

术语“试剂”指代与样本结合以便对样本执行特定检验的一种化合物、一组化合物和/或组合物。试剂可以是靶特异性试剂，其是赋予在检验中检测特定靶或分析物的特异性的任何试剂组合物。试剂可选地可以包括化学反应物和/或用于检验的结合配偶体。例如，试剂可以包括至少一种核酸、蛋白质(例如酶)、细胞、病毒、细胞器、大分子组件、潜在药物、脂质、碳水化合物、无机物或其任何组合，并且可以是水性组合物等。

在示例性实施例中，试剂可以是扩增试剂，其可以包括用于扩增核酸靶的至少一个引物或至少一对引物、用于能够检测扩增的至少一个探针和/或染料、聚合酶、核苷酸(dNTPs和/或NTPs)、二价镁离子、氯化钾、缓冲液，或其任何组合，等等。

术语“实时PCR”指代基于PCR的分析，其中扩增子的形成是在反应期间测量的，比如在反应的最终热循环之前的一个或更多个热循环完成之后。实时PCR通常基于靶扩增的动力学来提供靶的量化。

术语“复制”指代形成核酸或其片段的拷贝(即，直接拷贝和/或互补拷贝)的过程。复制通常涉及酶，比如聚合酶和/或连接酶等。复制的核酸和/或片段是用于复制的模板(和/或靶)。

术语“报告物”指代一种化合物或一组化合物，其报告一种状况，比如反应的程度。示例性报道物包括至少一种染料，比如荧光染料或能量转移对，和/或至少一种寡核苷酸。

用于核酸扩增检验的示例性报告物可以包括探针和/或嵌入染料(例如，SYBRGreen、溴化乙锭等)。

术语“逆转录PCR”或“RT-PCR”指代利用由RNA的逆转录产生的互补DNA模板进行的PCR检验。RT-PCR准许通过(1)形成RNA的互补DNA拷贝，比如用逆转录酶，以及(2)使用互补DNA作为模板进行PCR扩增，来分析RNA样本。在一些实施例中，相同的酶(比如Tth聚合酶)可以用于逆转录和PCR。

术语“样本”指代来自任何合适来源的关注的化合物、组合物和/或混合物。样本是分析样本的一个方面(比如与样本中可能存在的至少一种分析物相关的方面)的检验的一般关注对象。样本可以在收集时在其自然状态和/或改变状态下进行分析，例如，在储存、保存、提取、裂解、稀释、浓缩、纯化、过滤、与一种或更多种试剂混合、预扩增(例如，通过在PCR之前对样本执行有限的PCR循环(例如，<15次)来实现靶富集)、在PCR之前去除扩增子(例如，用尿嘧啶-d-糖基化酶(UDG)处理)以消除由先前生成的扩增子带来的任何残留污染(即扩增子可被UDG消化，因为它是用dUTP而不是dTTP生成的))、分区，或其任何组合，等等。临床样本可以包括鼻咽清洗液、血液、血浆、无细胞血浆、血沉棕黄层、唾液、尿液、粪便、痰液、粘液、伤口拭子、组织活检、牛奶、流体吸出物、拭子(例如鼻咽拭子)和/或组织等。环境样本可能包括水、土壤、气溶胶和/或空气等。研究样本可以包括培养细胞、原代细胞、细菌、孢子、病毒、小型生物体、上面列出的任何临床样本等。附加样本可能包括食品、武器部件、生物防御样本，以检验生物威胁剂、可疑污染物等。可以收集样本用于诊断目的(例如，临床分析物(比如传染剂)的定量测量)或用于监测目的(例如，确定关注的环境分析物(比如生物威胁剂)已经超过预定阈值)。

在一些实施例中，样本可以包括一种或若干种试剂，比如例如扩增混合物。

在一些实施例中，一滴样本具有的直径范围从约1mm至约5mm，优选从约1mm至约4.5mm，更优选从约1mm至约4mm，甚至更优选从约1mm至约3.5mm，甚至更优选从约2mm至约3mm。在一些实施例中，一滴样品具有的直径约为1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm或更大。在一些实施例中，一滴样本具有的直径约为2.5mm±0.2mm。

在一些实施例中，一滴样品具有的体积范围从约1μL至约75μL，优选从约1μL至约50μL，更优选从约1μL至约40μL，甚至更优选从约1μL至约20μL，甚至更优选从约5μL至约10μL。在一些实施例中，一滴样本具有的体积约为1μL、2μL、3μL、4μL、5μL、6μL、7μL、8μL、9μL、10μL、11μL、12μL、13μL、14μL、15μL、20μL、25μL、30μL、35μL、40μL、45μL、50μL、55μL、60μL、65μL、70μL、75μL或更大。在一些实施例中，一滴样本具有的体积约为8μL±2μL。

术语“表面活性剂”指代能够改变两相之间表面张力的表面活性剂。表面活性剂，也可以或可替代地被描述为洗涤剂和/或润湿剂，结合了亲水部分和疏水部分，它们共同赋予表面活性剂双重亲水亲油特性。本文公开的乳液和/或其任何相可以包括至少一种亲水性表面活性剂、至少一种亲油性表面活性剂或其组合。替代地或另外地，本文公开的乳液和/或其任何相可以包括至少一种非离子(和/或离子)洗涤剂。此外，本文公开的乳液和/或其任何相可以包括含有聚乙二醇、聚丙二醇或Tween 20等的表面活性剂。

附图说明

图1是根据本发明的组件的示意图。

图2是用于根据本发明的组件的实施例的盖的阵列的透视图。

图3是根据本发明的组件的阵列的剖视图。

图4是根据本发明的组件的阵列的透视剖视图。

图5是平行流体接收容器的阵列的俯视图。

图6是平行流体接收容器的阵列的俯视图，其中一个阵列是根据本发明的组件。

图7是平行装载阱的阵列的俯视图。

图8是根据本发明的组件的透视图，该组件与微流控芯片可操作地联接。

图9是沿着图8的线AA的透视剖面图，为了清楚起见，示出了微流控芯片的顶部上的装载阱。

图10示出了根据本发明实施例的过程步骤。

图11示出了根据本发明实施例的用于流体释放的过程步骤。

图12示出了根据本发明另一实施例的用于流体释放的过程步骤。

具体实施方式

当结合附图阅读时，将更好地理解以下详细描述。出于说明的目的，在优选实施例中示出了该组件。然而，应当理解，本申请不限于所示的精确布置、结构、特征、实施例和方面。附图不是按比例绘制的，并且不旨在将权利要求的范围限制于所描绘的实施例。因此，应当理解的是，在所附权利要求中提到的特征后面跟随有附图标记的情况下，包括这些标记仅仅是出于增强权利要求的可理解性的目的，并且决不限制权利要求的范围。

如图1所示，该发明涉及一种用于流体3的无接触压力控制释放的组件A，该组件包括不可压缩的流体隔室1。

该隔室实际上是不可压缩的，并且被配置为容纳流体。

所谓不可压缩，它意味着其体积在1atm(标准大气压)的外部压力变化下不会改变，该体积大于通过表面20a输送的一滴流体3的体积。换句话说，当外部压力增加1atm时，与通过表面20a输送的一滴流体3的体积相比，隔室的机械变形可以忽略不计。此后，它将被指定为不可压缩隔室。流体接触的至少两种流体3和4被封闭在不可压缩隔室1内，两种流体中的一种：4，是气体，并且其中待释放的流体3具有高于气体4的密度。所述不可压缩隔室1连接到用于流体流动的一个通道20。通道20在一侧20a上在所述不可压缩隔室外部延伸，并且在另一侧20b处具有自由端。

用这种组件，不可压缩隔室内的压力可以通过外部压力来调节，而无需经由通道连接到压力源。事实上，环境气体可以通过通道和流体3被引入不可压缩隔室中，从而增加不可压缩隔室内的压力。相反，如果外部压力降低，不可压缩隔室中含有的气体4可能膨胀，从而迫使流体3流出不可压缩隔室。最后，来自组件的流体3的输送由环境气体压力控制，而无需任何带有不可压缩隔室的连接器，并且流体3输送(只是滴落)到不可压缩隔室下方的任何装置或芯片上，而无需特定的连接器。这种操作模式被称为是非接触的。

通道20不能允许同时双向流动。该通道具有单位为m²的截面S2，并且邦德数

严格小于1，其中：

Δρ是气体4和待释放的流体3之间的密度差，单位为kg/m³，

g是重力加速度，其值为9.80665m/s²，

σ是气体4和待释放的流体3之间的表面张力，单位为N/m。

在这种配置中，以受控方式释放的流体3不会仅在重力作用下流过通道20。流体3被截留在隔室1内，气体4在顶部上。

通道20的截面S2当然优选地是恒定的，然而，如果不是这样的情况并且截面演变为锥形，则应取通道20的最低截面。优选地，通道20具有中空的圆柱形形状。要考虑的截面S2是内部截面，流体将在压力下以受控方式流过该截面。通常，通道20的截面S2小于1mm²。

至于不可压缩隔室1，它具有矩形形状，但是也可以具有任何其他形状，只要隔室本身是不可压缩的。不可压缩隔室1是宏观流体贮存器，其截面S1单位为m²，并且邦德数

严格大于1，其中：

Δρ是气体4和待释放的流体3之间的密度差，单位为kg/m³，

g是重力加速度，其值为9.80665m/s²，

σ是气体4和待释放的流体3之间的表面张力，单位为N/m。

不可压缩隔室1的截面S1当然优选地是恒定的，然而，如果不是这样的情况并且截面演变为锥形或双耳形，则应取不可压缩隔室1的最低截面。优选地，不可压缩隔室1具有中空的圆柱形形状。要考虑的截面S1是内部截面，流体将流过该截面。通常，不可压缩隔室1的截面S1大于10mm²。

在实施例中，待释放的流体3是溶液，即它不含有任何分散的固体颗粒。

在实施例中，待释放的流体3是非挥发性的，在这里这意味着在1atm的压力下沸点大于80℃。在1atm的压力下的沸点优选大于100℃，更优选大于150℃，甚至更优选大于150℃。尤其优选在1atm的压力下具有大于200℃或250℃的沸点的流体3。

特别地，流体3是单一纯液体，比如全氟-己烷、全氟-环己烷、全氟-十氢萘、全氟-全氢苯基、聚六氟环氧丙烷(比如带有羧基端基的聚六氟环氧丙烷)、全氟聚三亚甲基醚、聚全氟烯化氧、氟化胺(比如N-双(全氟丁基)-N-三氟甲基胺、三(全氟戊基)胺、全氟辛烷胺和全氟-1-氧杂环辛烷胺的混合物或全氟三丙胺)、氟化醚(比如甲基九氟丁基醚和甲基九氟异丁基醚的混合物)、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、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]-呋喃。在该实施例中，组件适合于在任何装置上释放流体，并且防止所述装置中已经含有的液体蒸发。

由于这种设计，以非接触的方式获得了精确的压力控制的流体释放，在根据本发明的组件中没有任何移动零件的情况下，并且在待操纵的流体和可应用该流体的过程的人类控制器之间没有任何接触的情况下，分配已知液体量。

该组件适合于在任何种类的芯片中释放流体，特别是油和非挥发性油，准确控制释放的流体体积和/或在过程期间准确控制流体释放步骤。

此外，液体分配可以并行实施，以在芯片的若干位置上同时输送流体，如下所述。

例如，这种组件可以用于PCR，在这种情况下，待释放的流体3可以是油，并且气体4优选是空气。在这种情况下，通道20在一侧上与油接触，并且在另一侧上与空气接触，其中用于微流控芯片的阱112可以定位在该另一侧处。

图2是用于根据本发明的组件的实施例的盖C的阵列的透视图。由于两个环形塑料连接器13相对于盖C的阵列的对准方向放置在每一侧上，每个盖C相互连接。盖C优选为聚合物材料。它具有优选带有平坦表面的基部11，以便允许盖C的阵列被倒置放置在基部11上的稳定位置。这种稳定位置将准许通过简单地将待释放的流体3倒入盖C的内部中空部分来填充该待释放的流体。这种平坦基部11的另一个优点是，如果稳定器件需要支撑以避免在加热期间的组件变形，例如在使用机械联接到根据本发明的组件的微芯片进行特定类型的PCR的热循环期间，则用作根据本发明的组件的机械稳定的支撑。

盖C优选具有圆柱形形状，但它也可以具有锥形形状。

在优选实施例中，盖C的壁12具有弹性行为，以便有助于以流体紧密密封的方式与另一个零件(比如流体接收容器2)联接，如图3所描绘。

图3描绘了根据本发明的组件的阵列的剖视图，其中盖C机械联接到流体接收容器2。示出了组件的两个阵列，组件A的多个平行阵列通过一个纵向桥71彼此联结。纵向桥71垂直于组件A的纵向对准延伸，从而连结两个平行阵列，以有助于操纵多个组件。例如，如果必须分析或处理不同的分析物以进行PCR，并且必须在阱112上释放流体，则这是有用的。

在作为优选实施例的图3中，不可压缩隔室1是通过将带有其基部11和侧壁外表面12的盖C装配到包括其基部21、用于流体流动的通道20和侧壁内表面22的流体接收容器2上而获得的。进行装配，使得盖侧壁外表面12和流体接收容器侧壁内表面22形成流体紧密密封，经由壁表面彼此接触。通道20在一侧上与待释放的流体3接触，并且在另一侧上与装载阱112的体积中的空气接触。

图4是图3的简单透视图，用于更好地理解根据本发明的组件A的双阵列。

图5着重于流体接收容器2及其用于流体流动的通道20。

它表示了流体接收容器2的两个平行阵列。通道20优选位于流体接收容器2的圆柱形基部的中心位置。它不得面向装载阱出口111。事实上，由于装载阱112可能含有待分析的液滴，因此必须避免在装载阱出口111中直接释放流体，除非我们希望待释放的流体直接进入微流控芯片微通道的分布区域(参见图9)。

在图5中，人们还可以区分两个连接桥71和72，在本文中它们是垂直于组件A的平行对准阵列延伸的纵向桥。每个桥都具有垂直于纵向延伸桥平面的突出部。这种突出部呈现的中心部段比末端小，以提高连接的灵活性。事实上，当根据本发明的组件经受热循环或高压时，可能会发生变形，并且连接桥必须能够适应这种变形。

图6描绘了流体接收容器2的两个平行阵列，其中一个阵列与根据本发明的盖的相应阵列联接。

在图7中，人们可以看到单独装载阱112的阵列及其相关联的装载阱出口111。每个装载阱出口111相对于流体接收容器通道20的输出偏移。这避免了将流体3直接释放到微流控芯片微通道中。这里要提醒的是，在根据本发明的优选实施例中，待释放的流体不是待分析的流体。如果是这种情况，竖直对准的通道20和装载阱出口111将是优选实施例。

在图8中描绘了微流控芯片M及其网络6。根据本发明的组件的阵列设置在微流控芯片M的顶部上，以便在必要时释放流体3。

图9是沿着图8的线AA的透视剖面图，为了清楚起见，示出了微流控芯片M的顶部上的装载阱112。还示出了储气罐5。基本上，装载阱112被配置成减少待装载在微流控芯片M中的一滴样本(液滴)的死体积。通常，在双相微流控芯片中，首先装载连续相并且至少部分地填充微流控网络。例如，在存在储气罐5的情况下，在将一滴分散相(通常是待分析的样本)放置在连续相/空气界面处的装载阱112中之前，微流控芯片M仅部分填充有连续相，并且储气罐5整体填充有空气。需要将待分析的样本移动到装载阱112内的限定位置并且将其截留在所述限定位置，以将待分析的样本可再现地装载到微流控网络中，同时减少装载时样本的死体积。

储气罐5可操作地联接到液滴室，在该液滴室中，微流控通道6通向待处理/分析的样本。

我们现将描述根据本发明的方法，其中油是待释放的流体，气体是气体，并且一层油将被分配到装载阱112的体积中，其中液滴将被处理/分析。

例如；液滴(未示出)被放置在装载阱112中，并且用连续相覆盖，该连续相在这里与要释放的油相同。油接触装载阱的底壁部分，同时使连续相/空气界面变形。这种变形增加了连续相/空气接触面积，形成弯月面。由于表面张力，系统最终朝着降低所述连续相/空气接触面积的方向演变。

这种现象将液滴(未示出)向装载阱112的较高深度的位置移动，并且将其截留，该较高深度的位置是装载阱出口。该液滴随后将通过外部压力的施加注入装载阱出口，然后注入芯片。例如，为了防止在随后的热循环期间由于PCR过程可能发生的任何蒸发现象，必须在装载阱中沉积一薄层非挥发性的油。这是通过组件A完成的。

因此，为此，本发明还涉及一种用于形成根据本发明的组件A的方法，包括以下连续步骤：

用待释放的流体3填充包括基部11和侧壁外表面12的盖C，

将所述盖C与接收容器2装配，该接收容器包括用于流体流动的通道20和侧壁内表面22，使得盖侧壁外表面12和流体接收容器侧壁内表面22形成流体紧密密封。

这种方法在图10中有详细描述，其中，从顶部到底部，首先将要释放的流体3倒入盖子C内。人们可以注意到，由于所述基部11的平坦表面，盖C在其基础11上面朝下放置在基部上。

然后，互补的流体接收容器2联接到盖C，使得盖侧壁外表面12和流体接收容器侧壁内表面22形成如图3所示的流体紧密密封，从而将待释放的流体3与气体4一起截留在不可压缩隔室1内。

在另一优选实施例中，包括待分析/处理的液滴的根据本发明的组件的阵列被放入包括压力控制器的设备中，在该构造中，盖C位于接收容器2的顶部上。然后实施压力循环，以便将流体3从流体接收容器2释放到装载阱112，同时将液滴注入到装载阱出口。最后，一层流体3沉积在装载阱中，并且防止注入液滴的蒸发。

作为循环的第一个示例，人们可以参考图11，其中：初始压力定义为Pinit。在配置A中，油不下降，因为通道20不允许同时双向流动(空气流入，液体流出)，这也是由于隔室1的体积是不可压缩的。在配置B中，压力增加，并且隔室1是不可压缩的，来自装载阱112的一些环境气体通过通道20注入到隔室1中。

一旦注入的气体进入隔室1，它就会变成气泡，并且由于重力而上升。

在随后的压力降低回到初始压力Pinit(配置C)期间，可压缩体积4(气体)膨胀，并且隔室1不可压缩，待释放的流体3(即油)，通过通道20被喷射出隔室1，向下到达装载阱112。

循环的第一个示例可以重复若干次。特别地，可以根据流体3的粘度和表面张力，根据通道20和不可压缩隔室1的尺寸来设计循环，以便释放一滴流体3。然后，重复确定的循环，允许输送给定数量的液滴，例如两滴、三滴、四滴或五滴，这取决于流体3释放于其中的装载阱112的大小。

作为循环的第二个示例，压力首先将降低，然后压力增加到初始压力Pinit，而不是压力增加，然后压力降低到初始压力Pinit的循环。

参考图12，在配置A处，油不下降，因为通道20不允许同时双向流动(空气流入，液体流出)，这也是由于隔室1的体积是不可压缩的。在配置B中，压力降低，可压缩气体体积4膨胀，并且由于隔室1不可压缩也不可延展，待释放的流体(即油)通过通道20被喷射出隔室1，向下到达装载阱112。

在随后的压力增加回到初始压力Pinit(配置C)期间，气泡流过通道20。由于隔室1不可压缩也不可延展，一些来自装载器112的环境气体通过通道20被吸入隔室1。一旦注入的气体进入隔室1，它就会变成气泡，并且由于重力而上升。

循环的第二个示例可以重复若干次。特别地，可以根据流体3的粘度和表面张力，根据通道20和不可压缩隔室1的尺寸来设计循环，以便释放一滴流体3。然后，重复确定的循环，允许输送给定数量的液滴，例如两滴、三滴、四滴或五滴，这取决于流体3释放于其中的装载阱112的大小。

在这两个循环中，在装载阱表面上形成一层油覆盖它，以便防止随后的蒸发现象。

如所演示的，根据本发明的无接触压力控制流体释放的方法具有与热循环器一起工作的强大优势，不管该循环是否首先需要压力增加或压力降低。这在选择用于压力循环以释放流体3的设备方面提供了显著的灵活性。

虽然已经描述和示出了各种实施例，但是详细描述不应被解释为限制于此。本领域中的技术人员可以对实施例进行各种修改，而不脱离由权利要求限定的本公开的真实精神和范围。

附图标记

1-不可压缩隔室

11-盖基部

12-盖侧壁

13-连接器件

2-流体接收容器

20-通道

21-流体接收容器基部

22-流体接收容器侧壁

3-待释放的流体

4-可压缩流体

5-储气罐

6-微流控芯片网络

111-装载阱出口

112-阱

71、72-连接桥

M-微流控芯片。

Claims (15)

1.一种用于流体(3)的无接触压力控制释放的组件(A)，包括：

被配置成容纳流体的不可压缩隔室(1)，

流体接触并且封闭在所述不可压缩隔室(1)内的至少两种流体(3，4)，两种流体中的一种(4)是气体，其中，待释放的流体(3)具有高于所述流体(4)的密度，以及

用于流体流动的一个通道(20)，所述通道(20)在所述不可压缩隔室(1)外部延伸，所述通道(20)在不可压缩隔室侧(20a)上与待释放的流体(3)接触，并且所述通道(20)在另一侧(20b)上具有自由端。

2.根据权利要求1所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，所述不可压缩隔室(1)是宏观流体贮存器，其具有单位为m²的截面S1并且具有严格大于1的邦德数

其中：

Δρ是气体(4)和待释放的流体之间的密度差，单位为kg/m³，

g是重力加速度，其值为9.80665m/s²，

σ是气体(4)和待释放的流体(3)之间的表面张力，单位为N/m。

3.根据权利要求1或2所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，所述通道(20)是微流控通道，所述微流控通道在具有单位为m²的截面S2和严格小于1的邦德数

的情形下不能允许同时双向流动，其中：

Δρ是气体(4)和待释放的流体(3)之间的密度差，单位为kg/m³，

g是重力加速度，其值为9.80665m/s²，

σ是气体(4)和待释放的流体(3)之间的表面张力，单位为N/m。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，所述流体(4)是空气。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，待释放的流体(3)是液体，优选是油。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，通过将带有基部(11)和侧壁外表面(12)的盖(C)装配到包括用于流体流动的通道(20)和侧壁内表面(22)的流体接收容器(2)，来获得所述不可压缩隔室(1)，使得所述盖侧壁外表面(12)和所述流体接收容器侧壁内表面(22)形成流体紧密密封。

7.根据权利要求6所述的用于无接触压力控制释放的组件(A)，其中，所述盖(C)的基部(11)具有平坦的外表面，以便在水平表面上稳定，用于容易填充待释放的流体(3)。

8.一种用于流体的无接触压力控制释放的装置，包括权利要求1至7中任一项所述的组件(A)的至少一个阵列，所述组件通过连接器件(13)彼此联结。

9.根据权利要求8所述的用于流体的无接触压力控制释放的装置，包括组件(A)的多个平行阵列，所述组件(A)的平行阵列通过至少一个连接桥(71，72)彼此联结。

10.根据权利要求8或9所述的用于流体的无接触压力控制释放的装置，进一步包括所述通道20上的密封件，以防止所述流体(3)在压力控制之前离开。

11.一种包括根据权利要求1至7中任一项所述的组件或根据权利要求8或9中任一项所述的装置的设备，进一步包括压力控制器，所述压力控制器被实施为向封闭在所述不可压缩隔室(1)中的流体(4)提供压力，以便通过所述通道(20)将所述流体(3)从所述流体接收容器(2)释放到阱(112)中。

12.一种用于形成根据权利要求6至7中任一项所述的组件(A)的方法，包括以下步骤：

用待释放的流体(3)填充包括基部(11)和侧壁外表面(12)的盖(C)，

将所述盖(C)与接收容器(2)装配在一起，所述接收容器包括用于流体流动的通道(20)和侧壁内表面(22)，使得所述盖侧壁外表面(12)和所述流体接收容器侧壁内表面(22)形成流体紧密密封。

13.根据权利要求12所述的用于流体(3)的无接触压力控制释放的方法，进一步包括以下步骤：

在所述盖(C)位于所述接收容器(2)的顶部上的构造中，将从权利要求12获得的组件(A)设置到包括压力控制器的设备中，

实施压力循环，以便将所述流体(3)从所述流体接收容器(2)释放到阱(112)中。

14.根据权利要求13所述的用于流体(3)的无接触压力控制释放的方法，其中，所述压力循环包括从大气压力增加至少20mbar的压力，使得气体进入到所述不可压缩隔室(1)中，随后气体(4)膨胀，压力降低回到初始大气压力，并且将所述流体(3)从所述流体接收容器(2)释放到阱(112)中。

15.根据权利要求13所述的用于流体(3)的无接触压力控制释放的方法，其中，所述压力循环包括从大气压力降低至少20mbar的压力，使得所述流体(3)从所述流体接收容器(2)被抽吸到阱(112)中，随后压力增加回到初始大气压力。

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