CN1354691A - 试样蒸发控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方法和装置,其中用一种微流体装置对少量流体进行操作并测定出各种化学和物理现象。该装置主要是区域内的少量流体有一开口与大气相通,这里,将试样加到这个蒸发的区中。将该区与液体介质保持接触,该液体介质用来补充区内的液体并保持区中混合物组分基本不变。测定过程中,通过流入区域的液流来严格控制区域内组分的扩散。

Description

试样蒸发控制方法及装置

介绍

技术领域

本发明涉及对含有挥发性液体的小体积进行操作的方法及装置。

背景

流体装置包括位于固体基片上的很小的毛细通道，这里的通道通常形成管网形式，通道上通有各种的开孔。由于管网和各个通道的体积很小，因此有许多优点。体积小所要求的试剂和试样在获得同样的检测水平下用量就少。此外，由于体积小，反应速度就非常快。管网能更为有效地将组分从一点移动另一点，并且伴随更少的组分损失。还有采用不同的操作能实现不同的组分的分合，并且各个部分可用于不同的目的。

微流体装置可用在各种分析中，这些分析包括备选化合物结合性的测定、酶活性的测定、新陈代谢过程的测定。这样可测定出备选化合物对指示过程的作用。如果想对不同备选化合物的作用进行对比，则必须知道影响到测定结果的备选化合物和其它组分的量。溶液在大多数情况下都含有水，除非测定过程非常迅速，否则水分会很快蒸发掉。如果在含水溶液或其它溶液传输所涉及的操作步骤中，溶液暴露于大气的时间没有限制，也常常会导致一定的蒸发，特别是在连续添加的过程中，上一添加过程中的溶剂会在下一添加过程中以及添加过程之间蒸发。此外培养过程也会有蒸发，甚至在容器被盖上的时候，也不可避免。当采用高通筛网时，由于在微流体装置的许多地方会带上非常少量的不同溶液，问题会进一步恶化。采用异物来减少蒸发会带来污染问题、需要反复清洗的问题以及其它不利问题。

现有技术中也尝试过不同的方法，如将液体冷却以减少蒸发量、在试样的表面加入低挥发性液体、改变环境湿度、在试样沉淀后加入几滴溶剂以保持试样体积等，然而所有这些方法常常是无效的，并会给要传送到反应容器的小体积流体的使用带来非常严重问题。因此在处理微流体装置特别是连有化合物高通筛网时、以及在进行诊断分析或其它检测步骤时，就需要一种改进的、对纳升量级的体积进行操作的方法。

现有技术的简要描述

在美国专利文献US5,576,197和US5,282,543中分别公开了采用蜡和其它柔性材料来阻止蒸发的内容。美国专利文献US5,885,470、US5,858,195、US5,750,015、US5,599,432和US5,126,022中公开了微流体装置，专利文献WO98/33052和W099/34920中公开了蒸发控制方法。

发明概述

本发明是一种在用微流体装置进行测定的过程中，对部分液体在试验过程蒸发的小体积进行操作的方法和装置。微流体装置包括一个部分封闭的腔，腔中的区域用来容纳很小量的试验组分，该组分通常是一种含有反应组分的溶液。区域边界为弯月面，弯月面的位置受区域特性的影响，该区域可具有非浸润边界，上述边界也可为可浸润的或通过加入一种去垢剂而成为可浸润的。试验过程中，区域内的液体因蒸发而损失，区域与装有补充液的通道进行流体交换。通道内的液体补充区域内的液体，并且通道内的液体还可用作试验所需的第二种组分或所需多种组分的供给源。试验过程中，弯月面的位置在许多实施例中是相对固定的，而在另一些实施例中，弯月面的位置则随液体进出毛细通道而移动。组分与通道液体在紧靠着区域的入口相接触，这样区域内任何因蒸发而损失的溶剂可得到补充，或者将组分置于液体产生蒸发的某一位置，蒸发剩下的物质溶解在从形成区域的溶液和毛细通道内的溶液保持接触的毛细通道排出的液体中。反应体积基本都保持在由区域中大部分相关组分所限定的区域中，这包括了在弯月面和在区域和通道之间液体交换区之间的区域。

附图的简要描述

图1为本发明微流体装置局部透视图；

图2A、2B、2C为本发明微流体装置单元在装置使用不同阶段的断面示意图，该单元具有两个通道和一个中心腔；

图3为装置的平面示意图，该装置带有多个单元，每个单元由总管供应流体；

图4为另一种用一平台将两个通道块连接起来的微流体装置的局部透视图；

图5A、5B和5C为本发明中采用两个通道的装置在不同使用阶段时的透视示意图；

图6A为本发明装置的平面示意图，图6B为沿B-B的断面图，图6C为沿C-C的断面图；

图7A为本发明管网的平面示意图，图7B为图7A中部分管网的断面图；

图8A为本发明管网的平面示意图，图8B为图8A中部分管网的断面图；

图9为本发明装置中单元组件的平面示意图，其中沿着每一行的装置单元都布置有共用通道；

图10为带有一个共用分析池通道和共用库的装置单元组件的平面示意图；

图11为带有多个单元的装置组件的平面示意图，其中每一个单元都具有多个共享一个共用库的分析池，分析池在96-孔微滤板的对应点上；

图12为各个单元的平面示意图和其中的一个单元的分解图，图中的单元包括一个连着动电系统的分析系统的组合；

图13为分析系统和动电系统的另一种组合的实施例的平面示意图，该图带有其中的一个单元的分解图；

图14为卡的平面示意图，该卡中分析系统和动电系统的组合带有三种不同的通道布置；

图15为单元的平面示意图，该单元指出了电极位置和检测点位置；

图16为本发明装置的荧光校准曲线；

图17为碱性磷酸酶分析在不同时刻的电泳图；

图18为碱性磷酸酶在不同浓度下作用的校准曲线；

图19为采用不同浓度的抑制剂时碱性磷酸酶的电泳图；

图20为采用图19的数据进行碱性磷酸酶分析的校准曲线；

图21示出了在1mm分析池中，碱性磷酸酶反应时的荧光图像，从时间＝0到时间＝67分钟每隔一分钟获取一幅图象。从图可以看出，荧光信号随着反应的进行而增加。此外，大部分荧光集中在分析池中，荧光剂没有明显的扩散。

具体实施例的描述

本发明是对在微流体装置中进行反应的方法和装置的改进，上述的方法和装置能有效地操作含有蒸发性溶剂的小体积溶液。反应组分通常情况下分一次或多次加到区域中，作为选择，通道内的液体可与区域内液体进行交换。通道内的液体可有一种或多种组分，也可将反应所需的全部组分都加到区域中。本发明所提供的微流体装置至少包括一个单元，该单元具有一个部分封闭的腔，该腔至少包括一部分区域并且与毛细通道相连，这样该区域在向其中加入物质的过程中与大气相通，在每一次操作后，或者所有的操作完成后可将腔密封。该装置具有微结构，这些微结构包括了大部分的通道、库和池，当然也可包括其它的微结构如隔层(barriers)、盐桥、通道内的突起等。毛细通道内的液体被传递到区域中，以补充蒸发损失的液体并在通道内形成流向区域的液流。开口使得在区域中加入溶质和溶液更为方便，这里，液体在溶液传递到区域的过程中以及之后可蒸发到大气中。尽管在加入过程中，可以采用更高的温度，但加入过程通常是在低于、等于或在提升了的环境温度和环境压力下进行。

该区域具有一个边界、一个由腔表面浸润/非浸润边界形成的弯月面、沿腔壁区域端部或系统压头方向的突变。控制弯月面的高度从而在液体加到区域特别是分析池中后，由于蒸发以及流体流入毛细通道，弯月面可恢复到平衡位置。这里，将区域与库相连并与库平行，压头的选择应避免将弯月面明显推过边界。腔体表面的浸润/非浸润边界可位于腔体的其中一端，通常弯月面就形成在该边界处。边界处，弯月面通常为上凸形。对于可浸润边界，边界通常在区域的端部，这里的边界由于壁为亲水壁(对于极性介质)因而是可浸润的，或者当壁为疏水壁(对于极性介质)时，通过加入去垢剂使边界变成可浸润的。对于可浸润边界，弯月面通常为下凹形。这种方法可使反应形成的产物留在易于检测的小体积内。

对纳级体积的、包含挥发性溶剂的反应混合物的分析，在反应混合物暴露于大气时，分析可持续更长的时间。使用的反应体积一般大于10nl，通常约为50nl到2μl之间，更多是高于500nl，这里将一种或多种组分加到含有反应体的反应区中，组分及其产物基本留在上述区域中。上述组分以溶液形式加入，体积从约10pl到300nl，多数情况是从10到200nl，并且优选不超过约100nl。反应混合物边界形成弯月面，弯月面下面就是溶液。加入物可直接加到弯月面上或穿过弯月面，弯月面可由池壁或通道壁环绕形成。这里我们特别感兴趣的是蛋白质的结合分析，这种分析需测试备选化合物并测定出备选化合物与蛋白质的结合水平。分析规程(assay protocol)包括具有暴露于空气的弯月面的反应混合物，这里备选化合物可位于以弯月面为边界的反应混合物液体中或者被加到反应混合物中。然后根据测定的需要将至少一种其它反应组分加到反应混合物中，例如，酶的底物(substrate)、用于结合蛋白质的竞争性标记化合物等。根据标记以及规程的不同，标记可在反应混合物中检测出来。

就功能而言，该区域被规定为包括至少约50％的相关的一种组分(interest of a component)，通常加到区域中的那些组分至少约50％，优选为至少60％，进一步优选为至少约80％并且可高到95％或100％。该区域体积总是很小，并且提供可测信号的相关处理之处通常是检测出信号的区域。该区域最好为容易读到的地方从而使测定的信号最大化，所以该区域可接近为圆柱形。该区域如下所述可用固体和液体隔层限定而不必包围的很大，此外还要与大气相通，至少在操作开始时与大气相通。

该区域可有一部分位于非浸润/浸润交界面或边界处、位于腔壁方向突变处，其可包括腔的一端或在方向突变处，如具有隔架的伸出部，或者延伸到腔体的端部或伸出腔体端部。(可浸润是指表由一层液体覆盖并且在毛细管中液体因表面张力而被吸到毛细管中。对于非浸润边界，在极性溶剂特别是含水溶剂的情况下，表面为亲水性，而非浸润表面则表现为疏水性，这里溶剂为非极性的，如碳水化合物，在浸润和非浸润时，反之亦然。)这种交界面可在腔体中的某部位、在毛细管的边上，这里毛细管的外部为非浸润的，或者交界面位于区域内的液体由于表面张力或液体与非浸润区之间的接触角的作用而不能移到另一个区域中的其它结构处。

这里所提到的微流体装置是指装置中毛细通道的横截面面积小于约5mm²，一般小于约1mm²通常小于约0.5mm²，更为经常的是小于约0.1mm²，经常是小到0.005mm²或更小，大多情况下至少约为0.025mm²，更多情况下至少约为0.01mm²。此外，装置还具有一个区域，相关反应就发生在该区域中。当区域为部分封闭时，可形成一体积，该含有相关液体的区域体积小于约5μl，通常小于约1μl，并且常常是小于约0.5μl，甚至可小到约50nl或更小，通常情况至少约为10nl。在非浸润边界，反应体积包括弯月面以下及非浸润边界以上的体积，这里弯月面可伸出非浸润边界。反应体积还可包括弯月面下毛细通道内的体积和从弯月面下的区域延伸一小段距离的体积。当腔体部分封闭时，其体积基本上可大于区域的体积，通常不超出10倍，更为经常的是不超出5倍。当该区域被部分封闭时，如池，其横截面面积可小于通道的横截面面积，但通常情况下都是大于通道的横截面面积，至少为两倍，方便的话至少约5倍，更为方便的话可超过20倍。区域的边界不为非浸润边界的地方，部分封闭的区域通常就是封闭腔的体积并且可包括部分封闭腔下面一部分通道区。

毛细通道可以是圆的、矩形的、截头圆锥形的、去头锥体的、通常情况为以上翻过来的形状、或其它形状，优选为规则形状。特别感兴趣的是在基片如塑料卡片上形成毛细通道以及将膜粘在基体上封闭通道时的情况。在这种情况，通道不是圆的，会有一深度和宽度。此外，宽度和/或深度可沿着通道长度而变化。这时所述的宽度和/或深度是指平均宽度，尽管相对于平均值其偏差通常不超过100％，但更多是不超过50％。

对于非圆形通道，毛细通道的深度一般在约10μl到2mm之间，通常在约25μm到1mm之间，更多情况在约25μm到500μm之间，优选为小于约250μm，至少约为10μm，通常至少约为20μm，特别是在毛细通道用作区域底面的地方。对于圆形毛细管，直径一般在10μm到2mm之间，更多情况是在20μm到2mm之间。装置可有一条或多条毛细通道与区域进行液体交换，这里通道可在同一平面或不同平面上，这样可以在两个或多个不同交界面上形成液体接触。为了方便，不必透过组成装置的材料来测定信号。

通过使通道管网中部分或全部通道相互连接，可使使用更为灵活。对于本发明，通道和毛细管显然可互换使用，这里毛细管(包括通道，除非从上下文可明显确定通道是指横截面大于毛细管的管道，或沿其长度方向具有开口的管道)是指其中液体的运动是液体由表面张力作用而被吸到毛细管的一端。而通道则是采用泵原理将试剂同时或连续地从一个或多个区中传送并移出去。一种情况是采用小型泵、隔板和闸门等将液体导向指定区域。一种情况是通过连续地移送通道内的液体，即可将不同的试剂导入上述区域，这就能对反应、反应的逐级性能、从区域中排除试剂等进行修正。通过调整通道内液体的温度，还可调整区域内液体的温度。这样就可实现对区域内的混合物的加热或冷却。

该区域中有可能引入一个或一些微粒如珠粒、胶粒、细胞、细胞器、微粒体等。体积小可增强微粒的信号，可使检测或测定所需的微粒减少。对于细胞，可提供一个或多个，通常为了统计具有明显的结果需要50个以上，一般少于1000个，通常少于500个。细胞分配到区域中后，会粘附到区域的表面成为池壁或通道壁等。池的小体积允许细胞在池中成长，这里可将库作为营养源。在我们所关注的特定事件如基因组的突变处，可将单个细胞置于池中以分析特定事件的发生。例如，如果我们关心的是在一种公知的、适于野生型酶(the wild typeenzyme)的抑制剂作用下将一种酶诱变为的抗抑制，可用底物和抑制剂对每一个含有单个细胞的池进行分析，产物的形成即意味着酶被成功的突变了。此外，可对细胞进行加工以形成信息基因(reporter gene)如一种能与其底物产生可检测产物的酶、以及荧光蛋白等，这样操作要么将该信息基因打开要么将该信息基因关闭。这类分析在转录因子以及其它细胞途径(cellular pathways)的研究中具有广泛的用途。

在下面的实施例中，毛细通道的壁上开有一孔并形成一个池，这里至少在毛细管壁厚的高度方向上为部分封闭。该池相对于毛细管上一参考点可以是在任何角度上，例如，当毛细管位于固体基片中时，特别是凹槽或沟位于板中并有一个盖子盖在板上的情况，可将开口开在盖上或是板的侧面或者基片上相对于板的一面，或者两者之间的任何角度上。然而，在大多数情况下，操作中开口都在毛细管上并垂直于毛细管。本实施例中，壁为非圆形，池位于将基片通道封闭的盖中。该池可根据盖的厚度而变化，角度可任意选择。因此，盖的厚度约为0.05到2mm之间，池的高度也与之相同。作为选择，也可在基片上熔出或形成一个管或环，从而可获得任意长度的部分封闭腔。部分封闭腔用作容器时，其横截面面积至少约为通道横截面面积的一半，经常是约等于并且最好是大于通道的横截面面积。在包括至少一部分池、并且作为选择还包括池下面一部分通道的区域中，液体的量由部分封闭区域的壁的特性部分控制，这里没有壁或部分壁相对于区域内的液体是非浸润的。(这里“非浸润的”是指如果没有外力驱动，区域内的液体不会移到非浸润的区域中。实质上，液体和壁之间的接触角抑制了部分封闭腔中液体的上升。反过来，“可浸润的”是指在没有反向外力的情况下，液体粘湿壁面并在毛细管中上升。)在部分封闭腔为可浸润的地方，该区域将根据区域和库之间的流体静压力将该腔体环绕。

本实施例中，区域内的蒸发显然会使液体从通道转移到区域中以保持弯月面高度。通道内的液体，当然，由库来补充，库的体积一般要大于通道体积和区域内液体的体积。以下因素可使区域内的蒸发进一步增强：区域内液体与库内液体之间的温度差、空气流速差、湿度差等，这里区域的条件相对于库应为能使区域内的蒸发加强的条件。温度在加入的过程中可等于、低于或高于环境温度，一般在约10℃到约65℃之间，大多情况在约20℃到约50℃之间，只要蒸发速率不大到影响液体的补充就可以。

在另一些实施例中，一种情况是区域内的液体与通道内的液体之间可以是不连续的，这里可将来自通道的液体与区域内的液体接触。在这种情况下，区域基本为敞开的并只有一个底面，或者基本为封闭的，通道通过区域底面或侧面的开口与区域相通。一种情况是区域附近有一通道，通道内的液体可被快递到区域中，并且作为选择可被抽吸到区域中以减少，但并不完全杜绝，在下面操作过程中产生的蒸发。

所用规程根据操作特性的不同而不同。

在某一操作规程中，将液体(通常为溶液)加到区域中，并且在一进入区域时就立即与来自毛细通道的液体接触。液体可加入区域中，这里通道液体可位于区域底层、或是两个通道之间的液滴、或在旁侧通道中，这里通道可与区域垂直或水平。溶液可保存在区域中或在反应过程中抽吸到毛细通道中。反应充分后，产物可根据试验进行处理，并且如果合适可对信号进行测定。例如，区域体积约为200nl，毛细通道横截面面积为450×100μm，区域内液体被吸到毛细管中约4-5mm，此时假定区域内所有的反应混合物都吸到通道中了。

在下一例规程中，溶质或溶液可加到区域的表面，同时忽略溶剂的蒸发。(一提到溶液，就应将其理解为任何两种组分的液体混合物如液体混合物或者一种溶质和一种溶剂。在某些情况下，还包括扩散如胶体的扩散，这可从上下文中理解得出。)然后将反应混合物所需液体从通道送入以溶解液体或固体的剩余物从而形成反应混合物。使反应混合溶液与通道内液体保持接触从而可补充任何蒸发了的溶剂，或者将反应混合溶液抽吸到通道中从而基本阻止蒸发的发生。反应充分后，产物可根据试验进行处理，并且如果合适对信号进行测定。

蒸发有助于保持反应混合物所确定的区域。不考虑小分子的扩散，操作过程中进入区域的液流可阻止小分子进入通道而离开该区域造成的损失。正是基于这一考虑，区域从弯月面到区域端在设计上优选具有一个相对很短的垂直通道。此外，根据部分封闭腔的高度，可加入不同的溶液，这里溶液在部分封闭腔中混合并且弯月面随着蒸发以及液体移入通道而恢复到原先的高度，区域底处的液体也随着移回到通道中。

在进行反应的过程中，至少有一种反应组分是通过开口加到区域中的，如前所述，为了方便，至少有一种反应组分在通道的溶液中。通常，加到区域中的组分的分子量比反应组分的分子量大，一般情况超出2kD，多为超出5kD，并可超出10kD。为活性而过筛的有机小分子能够很容易地加到区域中，并且其分子量在150-2500Dal之间，该有机小分子也可加到库中。通过一步或多步加入过程可将一种或多种组分加到区域中。为了减少加入的次数，可将组分的混合物加入。由于区域内的溶液(区域溶液)和通道内的溶液(通道溶液)之间的接触，通道溶液内的组分将扩散到区域溶液中以平衡两种溶液之间通道内组分的浓度，由于通道的横截面很小，池内的毛细张力和/或蒸发作用可将区域保持在确定范围内。加入过程完成后，可测定所要求的反应是否发生。

多个加入过程可同时完成也可先后完成，这里加入过程之间的时间间隔可非常短，短到同时加入，或者相对很长如30秒或更长，这里可将中间反应混合物培养、处理，如加热，或者将中间反应混合物抽吸到通道中以阻止蒸发。一般情况下，加到区域内的溶液体积小于0.005ml，多数小于约1μl并且更多情况是小于约0.5μl，通常至少约10pl，更多是至少约1nl，常常是至少约10nl，这取决于将液体精确传送到区域的能力。

加入过程可采用压电装置如喷墨装置、针、开口针、移液管、毛细管动电注入装置等。输送装置优选为那些不要求与微结构中的溶液或本发明装置中的溶液接触的装置。特定的转移方式取决于被转移的量、被转移成分的特性、成分被转移的速度、成分配送的精度等。

通常，通道内的溶液为缓冲溶液，这里缓冲液中可含有其它离子，其克氏浓度不超过约200mM，更多不超过约100mM，大多小于约75mM，通常大于约5mM，更为通常的是大于约10mM。所用缓冲液包括磷酸盐、碳酸盐、硼酸盐、MOPS、HEPES、Tris(三氨基甲烷盐酸)、tricine(三甲基甘氨酸)等，缓冲液通常根据反应的特点来选择。采用毛细管动电效应的地方，通道内缓冲液的选择要适用于毛细管动电效应，并可在操作完成后改性或者可传送到动电系统并在那里改性。加入组分的浓度可根据溶液体积而做较大变化。浓度变化可从约1fM到0.1M，通常在约1pM到0.01M之间，浓度和体积取决于可测信号的检测水平以及生成信号的方式。由于加到区域内的体积与通道和库所组成的系统中溶液的体积相比很小，区域和通道交界面面积很小，蒸发性流体阻止了区域内组分从区域中扩散出去，从而在加入的溶液和通道内液体之间形成有限的平衡。

通道内的缓冲溶液最好与加入的溶液中的缓冲溶液相同，这里不同之处可在组分和任何非水溶剂。尽管加入溶液的配比会由于蒸发而增加，但是除了通道内溶液的补充外，如果使加入溶液的克氏浓度高于通道内溶液的浓度，可使流体向区域的流动增强。在组分特别是测试化合物作为一种非含水溶液被加入的地方，库和通道内最好含有测试化合物，而不是将溶液加到区域的开口。这可避免测试化合物在缓冲溶液溶解的问题，这里测试化合物仅适于溶解在水中。这样，非水溶剂在库中取得平衡，并且将测试化合物速溶于缓冲液中阻止了测试化合物的分离。

本发明装置能够进行试样稀释，例如试样所含溶剂可能会干扰所进行试验，这时可在库溶液引入库之前或紧跟在其之后，将试样溶液加到库中。前一种情况必须要等待测试试样化合物在单元中平衡，后一种情况可阻止试样溶液的运动直到其被库溶液稀释后再将含有溶液的试样分配到整个单元。气动装置、可移式隔层、阀门等可用来控制试样及试样溶液的移动。本操作可通过将试样和稀释液加入一个中心稀释容器来完成。稀释容器与通道内的液体有一个交界面用来补充蒸发了的液体。

毛细通道从稀释容器一直通向一个区域或多个通常是许多区域中，这里被稀释的试样通过毛细作用迁移到各个区域中。如果合适，气动装置，包括静压头，可用来导引液体的流动。来自稀释容器的流体与区域内的其它液体混合。这样，可将很少量的试剂或备选化合物配送到多个区域中用于后续试验，而不必一开始就对小体积进行操作。同样的机构可用来将昂贵的试剂配送到多个区域中。在这种情况下，不必对试剂进行稀释，这里试剂可直接加到中心容器中。然后将试剂从容器配送到不同的区域中。毛细通道最好比较短，通常小于1cm，更多时候为小于约0.5cm并且大于约0.1mm。容器的体积通常至少为100nl，更多时候至少约300nl并且小于约1ml，更多情况小于约0.5ml，这取决于传递到每一个区域的溶液量以及区域的数量。通过采用向多个区域进行配送的中心容器，可减少小体积传递中的错误，并向多个区域提供基本等量的溶液，这可用来对每一个区域内的结果进行直接对比。

还可采用一种或多种垂直的毛细通道，该毛细通道包括一个端点区，端点区的横截面面积大于毛细通道的横截面面积，该毛细通道可在端点区和通道之间的交界面上面或交界面处包括一个非浸润区。将毛细管置于库中以补充端点区内区域损失的液体。当向端点区中加入新的液体时，开始弯月面会升高。随着蒸发作用以及弯月面的向下运动，含有活性组分的溶液位置会降到最小，区域内的体积也保持最小。端点区可以是圆柱形、圆锥形等。一般来说，毛细通道为圆形，这样端点区至少约为毛细通道直径的1.2倍，多数至少约为1.5倍，最高为20倍。

在本发明的第一个应用中，将组分混合，混合物在加入时由于与通道内的溶液相接触因此其体积基本上不会由于蒸发而减少，这里区域内溶液和通道内溶液之间的交界面相对较小，其横截面面积通常小于约5mm²，多数小于约2mm²，但其至少为约10μm²，多数至少为约50μm²。

加到区域内，特别是在一种或多种组分不易再分配到挥发性溶剂如水的地方的溶液在正常情况下包括挥发性溶剂，还可包括非挥发性溶液。各种非挥性溶剂包括有二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、有机液盐、如更高烃基(＞6)的铵盐、聚醚、特别是聚二醇类(亚烷基包括2-3个碳原子)如二甲基溶纤剂等，这里的挥发性与水的蒸气压有关，这里非水溶剂的蒸气压在环境条件下一般小于水的一半。溶液可如上所述引入区域中，这里该方法最好能保证溶液在传递量上保持一致。作为选择，如上所述，可从中心容器将溶液通过毛细通道分配到多个区域中。

根据规程，用来确定反应体积的区域可包含在一段范围中如空间或间隙、两毛细通道之间、平台上、圆柱体内、毛细通道的一部分、容器如池、口、通道或腔体等。该区域可包含在一个足够深的容器中在容器下面和/或接近容器的地方用作一个接收器和/或一部分通道。该区域的作用是给加入的溶液组分和通道溶液之间提供一个在反应过程中进行液体交换的地方。区域具有一个开口可使加入的溶液进入该区域，并在区域液体和通道内的液体之间形成液体交换，产生蒸发。通道要有一个液源来注满通道，这通常为一个库，正常情况是在液体加到区域之前先将库注满，该液体通常是缓冲液，包括动电缓冲液、含有有关组分的缓冲液、和/或试剂或添加剂等反应所需的各种液体。流体通常为含水液体，其至少含20％体积的水，通常至少含50％体积的水，当然也可完全用水作溶剂。如果将所有的组分都加到区域中，通道的液体内就不再需要试剂或有关化合物等组分了，通常，在通道溶液中加入至少一种组分，特别是当这种组分相对不太昂贵时会更为有效，将上述组分加到非水溶剂中或者以方便的形式添加。

在下面的实施例中，通道用作区域的底层或者区域自己有一个底层，这里毛细通道出口紧靠着底面，通常一段空间严格限定的范围向上延伸到通道出口外围以上。该范围的壁延伸到毛细通道壁的顶上。该区域可全部或部分包含在一个容器之中，该容器具有一个下端面通常为一底面以及壁的靠近部分最好为可浸润的，但并非必须，至少一部分壁主要是远离通道交界面的那部分壁为非浸润的，这样含水介质主要限定在容器的下端部分。

根据容器壁或部分封闭腔的需要，该壁可改变以提供不同的特性。非浸润壁通过涂上一层合适的亲水组分能做成可浸润的，这种组分包括聚合物如聚丙烯酸酯、具有羟基一或氨基取代基、疏水聚合物的水解产物，该疏水聚合物具有的功能团在水解后形成极性官能团、蛋白质、聚糖、聚环氧烷基氧化物等，用臭氧或其它氧化剂对表面进行氧化，通过引入羟基、羧基、或氨基团等使表面具有各种功能。为了将浸润面变成非浸润面，可涂上一层高碳氢化合物或碳氢化合物的衍生物如油脂、蜡、脂、油等，涂一层疏水聚合物如聚乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯等。

试验中，有关组分通常是以溶液的形式加到区域中的，这里没有溶剂蒸发或溶剂的全部、部分可在操作中蒸发掉。作为选择，可将有关组分以粉末、胶体或其它形式加入。组分的获得可采取不同的方法，包括具有大量不同组分的机器人装置、共用组分的配送装置等。有时，两种或多种组分在加到区域之前可进行组合并培养。有时，溶液可从微量滴定板孔(microtiter plate wells)获得，这里入口和区域应位于将孔的内容物接收到区域内的地方。微量滴定板通常有96×n²个孔，这里n＝1-4。在这种情况下，可用针、表面接触传递、电场、惯性力、压电作用力、电渗作用力或压差来将孔内的液体传递到本发明装置的区域中。一般来讲，来自微量滴定板孔的液体体积非常小，在如前所述的范围内。

如果被传递的体积很小，蒸发通常会进行地很快，这样会在区域内留下一干的溶液组分的沉积物。用来输送液体的体积可选择足够小，并且区域尺寸和区域底足够大，这样溶液会粘在区域底部，不会明显地进到甚至是碰到通道入口，这里加入溶液的蒸发是可接受的。所选参数优选为能阻止溶液蒸发到干化。

在一个的实施例中，微流体装置包括一个由塑料、玻璃、硅、或其它常规的材料制成的板或基片，其可为亲水的、疏水的或两者的组合。装置通常有一个各种通道构成的管网以及形成在基片中的容器，并且可适当地盖上一个由同种材料或不同材料做成的盖子。盖上或基片上有开口，开口用作容器。微流体管网有许多不同的构成方法，文献中都已有描述。这里可使用一个共用液源，该共用液源包括一个总管，总管上有许多支管，支管将液体提供给许多共用通道，这与单元建筑管道中用的立管很像。

通道表面可以是完全亲水的、完全疏水的或一部分是亲水的或疏水的。例如，在一盖子和一条形成通道的沟的地方，沟可为疏水的而封上沟的盖可为亲水的。显然，沿着通道只要有一部分表面为亲水的，就能产生毛细作用并将液体补充到区域中。

区域可包括在一个部分封闭腔和毛细通道中，作为选择可与其它微结构相连，该区域叫做一个单元。当本发明装置与微量板一起使用时，每一个与微滤器孔相连的单元都有一个区域，该区域包括至少一个通道入口，通常为两个相对的通道入口。根据规程和输送流体的方法，可采用电渗力，这里需要有一对独立的电极来移动液体，或者有一个共用的电极和多个反向电极，电极与单元相接触。在一实施例中，每一单元都带有单独一对电极，操作通常会限定在具有单个区域的各个单元中，而不是将组分移到不同的地点并进行额外的操作，尽管单独一对电极可用来，如美国专利文献US5,750,015中所述，提供一个移动的波形电场。这样，基片可用来提供动电通道和放置电极或放置其它漆上的、粘上的或其它方式放在基片上的电极。

然而，装置还能提供分层的通道，这里将附加的通道连在单元通道上对于单元通道平面是正常的。然后用一个附加的微流体管网来连接各个单元并对组分进行附加的操作。当与微量板一起使用时，所提供的微流体管网上的区域应与微量板对齐。

相关组分可全部或部分溶解或扩散并留在区域中。毛细通道内的液体可在区域中或从毛细管排到指定的区域中，这里区域内的液体和毛细通道内的液体分保持连续。可采用不同的方法将液体从通道泵送到区域中，这些方法包括电动的、气动的、机械的、声的、毛细管的、热力等的方法。虽然将液体移入和移出毛细管的方式并不关键，但是采用电渗或气动原理来泵送会有许多优点，这里通过改变电场的方向或采用不同的压差可将小体积液体移向不同的方向。如果采用电渗原理泵送，需要一个带区的通道，这里区壁上要加上电荷或者溶液中含有可溶的带电聚合物如氨基右旋糖苷，这样液体中离子与壁上积聚的电荷相反。电场中，靠近壁的离子会移向带有反向电荷的电极，同时将液体一起带过去，从而为装置提供液泵。这样可以非常准确地将液体从通道推到毛细管外指定的区域，然后将区域内的液体抽回到通道中。用来移送液体的泵，不受电场的影响，可将溶液中的动电分离降到最低。采用这种方法，就可通过电场来移动包含组分的、指定体积的液体，其也可反向作用。作为选择，也可用气动装置来移动液体。

在所需体积的液体引入区域时，为了能使测定自动进行，不依赖于将液体泵送到区域的参数如电压、时间、温度等，可加上一个检测系统。一系统中采用离子介质，该介质能够方便地引入到与区域相连的通道中，并且介质中有一个检测电极与电源相连或接地。当采用动电效应来泵送时，流体中会形成一个电场。当区域中的流体与离子介质接触时，检测电极形成电路，离子介质可被检测出来并停止进一步泵送或者电场接地并停止泵送。也可简单地在区域中加上一个电极，当其与来自通道的液体接触时，作用与上相同。除了电检测系统，还可使用光检测系统来检测液体伸入区域的程度。特定的检测模式在某种程度上取决于所选择的、将流体送入和送出区域的模式。

如果需要，可将区域封闭，从而阻止反应过程中的蒸发，这里如果可行，可向溶液中加入溶剂化聚合物或者其它方法。聚合物还有一个优点是可减少区域内的组分扩散到通道溶液中。这里可用的聚合物包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、这类聚合物的醚和酯、聚丙烯酰胺、右旋糖苷、改性的右旋糖苷或其它水溶性聚合物。一般情况下，这类聚合物的溶液重量浓度小于约5wt.％，优选为小于约1wt.％。

如果溶剂在溶解到通道液体之前就基本蒸发完了，那么在这种情况下从通道排出的液体可有来浓缩区域中来自池中的组分。

在流体从通道快递进来而形成区域的地方，区域中的流体，在将流体从通道引入区域的很短时间内，由于通道内的流体库的存在，在体积上不会有明显地减少。区域内的流体可被快速抽回到封闭的通道中，抽回的量基本上与从通道引入区域的量相等，无论加到区域中的流体是什么流体，都不会在先就已经被蒸发掉。区域溶液能以指定体积抽回到通道中，现在可将流体一个指定体积作为通道内的区域，由于其中的扩散相对较慢，所以其组分也基本保持不变。此外，由于通道出口会有一定程度的蒸发，液体会在通道中流向区域，这同时可减少组分离开区域的量。此外，通过采用微流体系统和动电效应系统，区域可被移到微流体管网的任何位置，并且可对该区域进行各种操作，如加入试剂、分离组分、加热、冷却等等，除了加入组分以外，其它操作都不会使组分有明显地变化。

在另一模式中，采用相对布置的毛细通道以提供连续的液流柱，并以此作为操纵不同组分的一个部分。在本实施例中，从一个通道伸向相对通道的液流在单元运行的过程中穿过区域液体。在一个或多个不同时刻，液柱会产生中断，特别是可能会在区域中断开。开始可将液体置于一个或两个毛细通道和/或区域中。这里有许多区域，区域之间不是由壁分开，而是在许多通道的出口之间形成间隙。在这种情况下，相对的毛细通道出口应彼此靠得很近，距离一般不超过约5mm，通常不超过约2mm，优选不超过约1mm。采用这种方式，一个块中可有多个相对布置的毛细通道，块由一条间隙分开，液体可从一个或两个毛细通道排出跨过间隙形成连续的液柱。

通道在间隙处的开口面积最方便的是在10²到5×10⁵μ²。间隙中液体的体积通常约为1到10³nl之间。相对通道之间的液滴用作溶液加入的区域。如前所述，可采用不同的方法来将溶液加到间隙的液体中。一般来讲，每一次向单个间隙液或区域加入的溶液都不超过约500nl，更多时候不超过约250nl。如果合适，每次向间隙液或区域加入溶液后，可将间隙中的溶液抽入通道中培养，然后测定信号，或者从通道排出后测定信号这样不会有装置组分的干扰。相对的通道可布置在包括有多个通道的块中，这里相对的通道可如图3和图5所述排列在一个平面上，这里的腔体替换成间隙。然后从一列装置将溶液加到每一个间隙以传递小体积液体，并且总管可如述采用不同的主通道为不同行的单元提供不同的溶液。这样，所提供的装置可具有20个或更多个单元，甚至可高可到2000个或更多。

区域尺寸受入口、出口和通道的尺寸、加到区域内溶液的体积、通道内液体的量等的影响，其中加入溶液的组分扩散到该通道中，还受封闭区域的壁的特性(区的浸润性和非浸润性)、蒸发速率的影响，其中蒸发速率与湿度、区域深度和区域上的空气流动、反应时间、温度、通道溶液的组成、特别是溶液的速度等有关。一般情况下，这些参数的选择应能在反应过程中使加到区域中的试样组分在区域中稀释到约0.1到10∶1。培养时间从大约1分钟到24小时，通常不超过约12小时。反应时间通常至少需要1分钟，多数至少约为5分钟并且不超过约6小时，更多为不超过约2小时。环境条件要能满足需要，其中温度低于约60℃，更多时不超过约40℃。在某些情况下，如果具有热力循环，温度可高到95℃，通常不超过85℃，并且在45℃和95℃之间循环。可用激光、放电、电阻式加热器、红外线、热传递、传导、磁热器等来实现加热功能。

在许多测定中所用到的相关组分包括分子重量约为100Dal到5kDal更多时候不超过约2.5kDal的有机小分子、低聚肽、低聚核苷酸、以及低聚糖、蛋白质、糖、核酸、微粒体、细胞膜、细胞、细胞器、组织等，这里组分可用作配体、受体、酶、底物、辅助因子、功能性核酸序列如促进剂和增强剂、转录因子等。相关反应包括结合反应，其可涉及酶、受体、转录因子、核酸、凝集素等，这里还涉及抑制、激活、信号变导、拮抗剂以及化学反应等。本发明装置具有各种规程和不同的结构。

本发明装置的一个例子是采用微量板，微量板中具有准备分析的溶液，但缺少一种或多种分析所必须的组分。溶液在构成上能测定出结合事件、两组成部分之间的交互作用、特定组成的出现等。孔中的溶液涉及一种准备进行测试化合物、化合物中包括了一种测试或对照化合物的混合物等。正常情况下，不同的孔中组分不同。孔中可涉及非均质结合，这里一种测定组分粘在孔的表面并留在孔中。例如在一特定的结合分析中，受体就可能粘在孔的表面，使测试化合物和标记的类似物之间竞争与受体结合。混合物在孔中培养后，被传送到微流体装置区域和测定的标记物中。如果标记物为酶，区域中的液体可包括该酶的底物，这里底物的产物可提供可测信号。作为选择，标记物可以是一种荧光剂，这里会在区域内读取到荧光。在这两种情况下，测定可在标记物没有粘上的情况下进行。

这里还有一个在区域中进行非均相分析的机会。通过采用一种非扩散性结合体如化合物、细胞、组织等，备选化合物和对照化合物对此竞争，这里结合体限定在一定数量，即可测定出备选化合物的活性。这里“限定”是指结合体的数量不足以结合超过约75％通常约50％的备选化合物和对照化合物的分子总合。测定中，将备选或测试化合物和对照化合物加到区域中，结合化合物在区域中结合到任何与区域相关的表面，包括壁，该壁包括区域腔壁和通道壁、颗粒等。

例如，可在围着区域的区上涂上一层实体如细胞、化合物等，这里实体粘在区上。然后将通道注满溶液以及加到区域中的备选化合物和对照化合物。备选化合物和对照化合物之间竞争结合体上可获得的结合点。充分反应后，可移动区域内的液体。系统允许向反应混合物中加入很小体积的液体，这里可由区域的尺寸来控制小体积液体的稀释。在竞争结合反应过程中，竞争性化合物基本留在区中，对照化合物的排放以及区的冲洗通过移动通道内的液体柱能够轻易地实现，并且还能很容易地检测出通道内的信号。

通过将分析系统与动电系统耦合起来，这里组分可被分离，就可在出现可测的结合化合物时将备选混合物加到池中来结合粘接受体。然后将各种备选化合物和对照化合物传送到动电分离系统，测定是否有备选化合物替换了对照化合物。如果有，那么至少有一种备选化合物对受体具有足够的亲合性，可将备选化合物分成许多谱带，可用如质谱仪这样的设备对各谱带进行分析。通过了解各个化合物的活动性，可计算出对段进行分离和鉴定的时间。

为了增加与区域相通的表面面积，可在通道和区域交界面之间采用一种可浸润的多孔膜。该膜具有多种功能如留住区域中的微粒、提供粘接实体的表面、用作过滤器等。可将微粒引入区域中并采用各种方法保持位置不变，这些方法包括通过与壁共价或非共价粘接、设置运行障碍件如突起、横栏、磁性微粒等。

除了非均相系统，即系统是要求粘接到表面并分离的系统，还可采用均相分析规程。均相分析的例子包括EMIT、FRET、LOCI、SLFIA、通道分析、荧光保护分析、荧光极化分析、采用整个细胞的信息基因分析、微粒标记物等，这里要用到酶、微粒、荧光剂、化学发光剂标记物。在这些分析中，由于结合事件改变了观测信号的水平，因此不要求进行分离。除了结合化合物的粘接步骤以及分离步骤之外，我们需采用同样的方式来进行该规程，与分析中要求分离一样，这里通道内液体可提供一种或多种在信号测定中所需要的试剂和/或提供一个方便的位点来检测信号。

在某些情况下，可能想监视被测化合物对酶活性的作用。在这种情况下，可将被测化合物和酶加到含有通道溶液的区域中，该溶液用来提供底物。反应充分后，即可测定出酶在有被测化合物时的活性。

其它相关的分析涉及被测化合物对其它两种化合物之间关系的作用，这两种化合物通常是组成混合物的蛋白质。这些关系包括转录因子、细胞表面受体与其它蛋白质如G-蛋白的关系、蛋白质与核酸如DNA结合的关系、凝集素与糖、亚单位的关系等。这些分析可采用与非均相系统分析基本相同的方式进行，这里混合物的组成之一粘到区域的面上。然而，在这种情况下这时并非采用标记了的混合物成分，通道内的液体可用于对混合物成分的分析。首先，在池中或区域中，将备选化合物和混合物中的两种成分混合。混合物形成的量和未混合成分的量与备选化合物对混合物的作用有关，一旦混合进行了足够时间，就可在每一个区域中进行测定。通过在分析中给所有的区域使用一种共用的液体，就可进行一些不连续的操作。例如，由于被测定的混合物成分对所有的分析测定都通用，因此可采用特定的混合物成分的抗体来捕获区域中通道部分的混合物成分。然后用缓冲液冲洗所有的通道，接着再加入一种含有标记了的特定抗体的第二溶液，该抗体会粘接在通道中捕获的、混合物的组分上。由于具有荧光标记物，因此能测出荧光。如果不想捕获混合物的成分，可采用几种均相分析并测定出区域中混合物的水平。

也可用细胞或化合物粘在区域的表面。这些细胞或化合物具有许多功能，如局部缓冲、在区域中形成试剂与试剂之间的交互作用、与来自区域的试剂交互作用、形成可检测信号等。例如，采用含有缓冲试剂的聚合物来控制溶液的酸碱性。产物在区域中形成的地方能粘在细胞膜受体上并转导出信号来表示可测定的产物，该产物的形成可通过细胞产生的信号来监视。公知有许多化合物能粘在表面膜受体上并转换出信号如类固醇、激素、白细胞介素、生长因子等及其类似物。通过在区域中反应生成活性配体，配体向细胞的扩散会导致信号的生成。通过采用一个与转换信号相应的调整区如促进器和/或增进器，这里信号的表达形成可检测产物，如绿色荧光蛋白、一种对检测产物进行催化的酶等，即可监视配体产生的速率。在过滤出化合物的地方，该化合物可激活或抑制配体的形成，可检测信号的产生指示着备选化合物的活性。

采用合适的对照，就可从微量滴定板孔中或其它反应组分源中取出等份混合物，这样就可从一份混合物获得多个测定结果。在某些情况下，采用与测定通道排出的液体体积同样的检测系统来控制传递到区域的体积是可行的。作为选择，可在区域中设置检测系统，同时还可采用其它的监视方法。然后用一个第一微流体装置进行单个操作，移去装置取而代之以一个新的第二微流体装置等等。当处理稀有试剂如测试化合物时，操作中测试化合物的损失应降到最低，并且对于该测试化合物应能获得多个测定结果。可将微量滴定板孔中的测试化合物从孔通道区域中的开口移到含有反应介质的区域中，反应充分后，通过开口读取信号。

至于当对信号的测量是指开口出现于通道液体上时，其允许测定点出现蒸发，这里开口内以及作为选择开口下的地方用作区域。该区域可用作分析池、试剂接收池、反应容器等。区域内相关溶液的边上是液体，这样附近的流体可用作补充液体的库。这使得流体向区域流动，区域内溶质保持不变，这样在测定过程中产生信号的组分不会从区域扩散出去。通过设置一个与液体交换面积最小的区域相连区，扩散在补充液体时降到最少。例如，在一过道穿过通道壁的情况下，其用作至少一部分区域，毛细通道的横截面应选择成阻止来自过道下面的扩散，即小于过道的横截面。由于信号的变化基本上大于信号发生部分扩散导致的信号减少，因此来自区域的组分在扩散速率的减少可允许对速率进行精确地测定。

一般来讲，会有两个相互作用的实体，这里将两个实体的全部或部分加到池中，其它的实体由来自毛细管的介质提供。这里的部分仅指一种实体或两种实体的一部分，两种实体剩下的量来自毛细管。由于我们不希望两种实体在区域反应之前的操作中发生反应，因此，至少一种实体在马上要反应时加到区域中。然而在某些情况下，操作无法在没有温升或没有光线的条件下进行，这时实体可在加入前化合或在加入的同时化合。

本发明装置具有广泛的应用。在其中一个应用中，区域位于毛细通道的端部，这时可从通道将一滴含有一种或多种组分或试剂的溶液引入区域中，在此之前、之后或同时将测试化合物引到区域中，这里我们的兴趣在于被测组分与液体混合物中试剂的结合性。然后将区域中的流体抽入通道中，以减少蒸发。将混合物培养一预定的时间，通过测试组分与试剂结合产生的可测信号，可测定出组分与其目标物的结合性。例如，一种由蛋白目标物和一种公知配体组成的混合物试剂，这里蛋白质上接有淬灭剂，配体接有荧光剂，配体的释放会产生荧光信号。由于被测组分结合到目标蛋白质上并替换接合的荧光配体，因此，通过测定荧光的增加，就可测出测试组分与目标蛋白质粘接的亲合性。

作为选择，分析也可采用由间隙隔开的相对通道，该间隙具有底板。间隙中，将不同的酶等位基因结合在底板上每一相对通道之间的位置上。然后使化合物溶液穿过因间隙而形成的开口并且在与通道内液体接触的同时对混合物进行培养。经过足够的时间后，将底物溶液从其它通道导入间隙并与来自相对通道的液体相会，在这种情况下，应将底物连续地从其它通道供应过来。通过检测间隙中的产物即可测定出酶的转化速率，这里转化速率为常数或随着时间而增加。该速率与化合物的抑制作用及其粘接的亲合性有关。对于不同的等位基因，可采用单个的源或总管向各个通道提供底物溶液，这里可用电渗力将底物溶液泵送出通道。本发明装置能够快速测定化合物对不同等位基因的作用。除了不同的等位基因，可在不同的通道中设定不同的酶和不同的底物以及相关的化合反应或不相关的实体。

另一方法中，可将连续的液柱和相对的通道以及通道之间的间隙设定成区域。将酶的混合物以及备选化合物和对照化合物准备好后同时或连续加到区域中，培养充分后，将池中的液体引入区域。通道中应是合适的底物缓冲溶液。溶液与缓冲溶液混合并开始蒸发。蒸发的结果是产物因液体从通道流入区域替换蒸发损失的液体而严格限定在区域中。通过可测产物的形成，可测定出化合物对酶的作用。

在另一方法中，我们将溶液通过开孔、池或其它封闭通道中的过道传递到区域中并允许溶剂蒸发。溶液会在通道的表面形成一个液滴，并且溶液的组分会留在表面上形成一个小点。组分可以是细胞以及用于细胞表面受体的备选化合物。细胞会粘在表面上。然后将液体从通道快送到区域中或从注满的库中将流体导入区域中，这里引入到区域的通道液体具有配体共轭体如荧光共轭体。这里给以充足的时间让荧光共轭体结合到任何可得的受体结合点上，然后将液体从区域抽到通道中并读取荧光。如果必须要对液体读取数据，可将不同的液体通过开孔或从库引入到区域中。通过区域中荧光的减少即可测定出备选化合物的结合性。这里的池是通道壁中的一个开口，除了将液体抽到通道中之外，所进行的步骤基本相同。

显然这里可进行的操作非常多，如采用不同的诊断分析试剂、不同的目标物以不同的规程等，因此不可能对其进行穷举，这里只举一些例子来说明本发明方法。

本发明装置可用来对区域进行加热和冷却。通过改变通道的温度可为区域提供一个巨大的热沉或热源。通过设置一个对通道内流体加热或冷却的装置，可以改变区域温度，即通过通道来控制区域的温度。为了使温度的变化更为迅速，我们可对区域单独进行加热和/或冷却，这里一旦区域内的热源停止变化，区域的温度将很快与通道平衡。例如，在热力循环中，可采用微波加热、RF加热、激光加热等，这里将电磁加热源集中在区域上，从而主要是改变区域的温度。在涉及热力循环的过程中，如聚合酶链反应等，我们可将区域的温度快速提高到85℃-95℃，同时保持通道温度大约在35-50℃。一旦DNA变性完成，这通常不超过约2或3分钟，多数时间更短，去掉热源后区域内液体的温度很快与通道内的液体平衡。选择合适的通道液体温度，可以控制循环过程中的温度曲线到不同的循环温度保持要求的时间。

如桥式扩增一样，溶液中或液珠上可能会出现扩增，参见如美国专利文献US5,641,658。通过在通道中设置DNA源，所有的区域中都会含有同样的DNA，如果在不同的通道中提供不同的DNA，不同的区域会有不同的DNA。为了方便，通道还可提供dNTP和引物或者将dNTP和引物以及其它组分如ddNTP一起加到区域中。将DNA聚合酶通过区域开口加到区域中，即可启动反应并循环到使DNA扩增。在热力循环完成后，扩增了的DNA可用于序列测定、特定序列的识别、使用探针中，还可识别出可溶性核蛋白(snps)或扩增了的DNA的其它特性。各种规程都可用于识别探针和靶DNA之间形成的复合体，其出现在区域中或作为区域外的分析结果。

本系统还可与其它许多辅助系统一起使用以增强系统的灵活性和各种操作。一种组合是与动电系统，这里区域为通道的一部分，通道中具有电场。通过在通道相对端点处设置库或将区域作为一个库并在区域中加上电场，带电微粒可从区域移到通道中。作为选择，可采用电渗泵将区域中的液体移到另一点。通过在动电单元中采用交叉通道，区域组分可被移到交叉点并且将指定的体积注入一个第二通道，这里指定的体积可用于不同的操作。可通过电泳分离对指定体积进行分析，这里区域操作的结果是有两个或多个可检测微粒在电泳中表现出不同的运动性。我们可沿着第二通道布置检测器以识别可检测微粒并且对可检测微粒进行量化。由于要对开始和最后的试剂进行量化，因此原料需要平衡。

在一实施例中，分析系统包括疏水区域或池，其与一个或多个亲水库通过亲水通道相连，这里区域或通道，通常是通道与旁侧毛细通道相通从而与动电系统相连，即提供电泳和/或电渗。两系统可连在同一基片上并且与基片基本处在同一平面，这里通道的尺寸可与其功能不相配。这样，动电系统的毛细管可与分析系统的毛细管相同或比分析系统的毛细管小，动电系统库可等于、大于或小于分析系统库。区域内用于动电系统分析的相关组分通常带电，这样，它们可通过电场从分析区域运送到动电系统，这里可对组分进一步处理如分成各个谱带、纯化用于进一步分析如质谱仪等。为了方便，旁侧通道可与一分析通道相连，其长度取决于分析的特性，短可短到1mm，长可长到50cm，通常在2mm到10cm之间。动电系统通道终止于库中，通常指废物库或缓冲库。动电系统应理解为其配置适于任何特定步骤的要求。区域组分可移到旁侧通道与分析通道的交叉点，这里终止于废物库的废物通道可直接从旁侧通道穿过或相对于旁侧通道有一偏移以形成双T型结构。在任意一种情况下，组分都要借助于电极在区域和废物库之间提供的电场而移入并穿过分析通道。一旦分析通道中达到所要求的组分组成，该组成为常数并与区域中的液体具有相同的组成，就可改变电场从而沿着分析通道形成最强的电场，由此，通道内的分析介质从交叉点注入分析废物库。通过在分析通道中提供一种介质如筛分介质，分析混合物可被分成各个组分。在组分提供可检测信号如荧光信号、电化学信号等的地方，可沿着分析通道在一合适位置设置一个检测器，从而在组分通过检测器时检测这些组分。

在许多情况下，我们可能希望对分析混合物的构成进行分离。在底物和酶分析或化学分析的产物都提供同种信号如荧光但有不同的运动性的地方，底物和产物通过电泳效应很容易测定出来。在区域中进行多个反应的地方，我们的兴趣在于检测出多个可能发生的事件。例如，采用多个带有电泳标签(即标记，其在电泳中具有不同的运动性)的试剂，这里区域内处理的结果是在目标部分出现时释放电泳标签。在试样中有多个目标部分的地方，检测出通过分离释放的电泳标签而出现的目标部分可使过程的进行大大简化。由于整个过程可自动进行，基本没有分析组分的加入、分析的处理、分析组分移入动电系统并分离、试样间的扩散等步骤，可实现对试样和对照化合物的直接对比，组分处理降到最低并能获得更高的精度。

单元可有电极与每一个单元相连，也可没有。电极通过卡的表面漆上的电导线与库中的溶液接触或者也可使用“钉床”，这里多个电极从板的表面伸出，每个电极与一个单元相连并具有各自的控制电压，并且每个电极都引入库中或区域中。整个系统可由计算机控制，这样所有的步骤或部分步骤可自动进行。这些步骤包括系统的漂洗、组分的加入、条件的控制如温度、培养时间、分析组分的移动和动电分析、检测以及结果分析。系统的组合可用于均相和非均相免疫分析、化学分析、化合物如药、杀虫剂等的高通滤网、核酸分析如序列的识别、排序、可溶性核蛋白(snps)的识别、突变等和其它分析。

可将区域与其它装置组合来进行分离、分析等。这些装置包括小型化的HPLC柱、气相色谱装置的连接器、质谱仪、分光光度计、荧光计等。通过气动力将区域内的液体移到通道中并通过通道将液体导到其它装置，通道内的液体可从区域移到分析点处。我们可在区域采用负压将试样从各个区域抽出，其会将液体从区域抽到分析装置中。通道和区域内液体的上面仅需要一个很小的压差，通道内的液体就能将区域内的液体赶到另一处。

对于装置，可用基片、板、块或膜，通常被称为卡或片在很小的集成装置上形成巨大的通道管网，该卡或片在一个方向的尺寸大约在5mm到10cm之间，另一方向的尺寸约在5mm到50cm之间，通常不超过约20cm，优选不超过约10cm，这里厚度可重要也可不重要，。在许多情况下，微结构如通道和库可在一个基片中形成并且如果合适该微结构用一盖或其它基片封闭。装置的厚度取决于多个因素，一般约为0.2mm到5mm之间，更多情况大约从0.5mm到2mm。层的厚度将部分决定口的高度和通道的尺寸特别是通道的高度。根据结构和规程的不同，可没有开孔，区域与环境之间的开口可在间隙上或部分在通道上或两者的结合。盖的一部分或基层的深度可小到1μm并且通常小于约3mm，一般约在100μm到2.5mm之间。在有口或池和通道结合的地方，口或池的高度最好至少约为0.1mm，可为2.5mm或更多，通常小于约1mm。如果空间允许，单元越多越好，最好至少约12个，更多情况至少约有36个，可高到2000个或更多。

当通道有口时，这里的口包括至少一部分区域，片通常是由至少两层构成——基层和盖层，基层包括下洼或凹处，其可用作通道、腔、电极触或接点、以及作为选择下洼和凹处的口，盖层封闭下洼和凹处并且作为选择可为下洼和凹处提供开口。还可有其它的层碾压在基片上，如传热层、支撑层、套层，这里膜可用作基片和盖等。基片可为柔性的、刚性的、通常不为弹性的，并且由不同材料组成如硅、煅烧的硅石、玻璃、塑料如丙烯酸酶、聚莰烷、聚乙烯、聚二烷基硅氧烷、聚碳酸酯、聚酯等。

图1所示为装置的部分透视图。装置10包括一个第一层基片12，其厚度应能满足装置10的操作特性。基座14与基片12密封连接。单元16包含在基片内，每一个单元都包括一个库18，一个接触电极20沿着表面导线22延伸到库18中。接触电极20和表面导线22可以是导线、导电漆或者其它导电装置。表面导线22连在控制电源上并根据预定的方案(regiment)提供所需电势。库18有一个开口24与大气相通，开口24可用来将原料引入库18中或从库18除去。室26有一个开口28，室26在功能上与库18不同，其尺寸与库18通常也不同。大多数情况，室26的横截面小于库的横截面，一般至少约10％，通常至少约小25％，但都不超过90％，而且室26的横截面要大于毛细管36的横截面。尽管室26内也可有一个电极来监视室内流体的出现和或流体的量，但通常室26内并没有电接点。此外还可采用如库18内的电接点一样的方式，轻易地为装置加上其它导线。可用一个光学检测器来检测库18内液体的出现或液体的量，该光学检测器在图中没有示出。库30与库18基本相同，都具有与表面导线34电气连接的接触电极32。库30为可选，但当装置需要具有更多功能时，每个单元可加上库30，而不是仅有一个室和一个库。水平通道36使库18、库30和室26之间流体相连。最后，电极38穿过基片12延伸到水平通道36中并通过表面导线40连接到控制装置上。

根据装置使用方式的不同，不同部分的表面在浸润性及带电性上也可不同。如室26的内壁42的上口可涂上一层疏水材料以防止含水介质溢过内壁。室26下面36内的区域44最好是可浸润的，从而使引入室内的含水溶液将表面打湿。根据所采用的动电形式是电泳还是电渗力(EOF)的不同，通道的表面也有所不同。尽管含水介质中采用带电水溶聚合物时，这里电荷为随机分配，可以使用中性表面，但对于电泳，材料表面最好为中性，而对于EOF，材料表面最好带电。带电表面可采用硅酸盐如玻璃、带电涂层、共价键接或粘接在表面上来实现，也可通过化学方法引入带电核类改变中性表面的方法来实现。中性物质包括许多聚合物，所有的加聚物和缩聚物特别是丙烯酸脂，虽然可以使用聚苯乙烯、聚烯烃等。不同的区域可具有不同的电荷和不同的功能特性。如结构件的一端口可带电以产生EOF而另一端口是中性的，这里，带电的端口是一根使流体在EOF流的推动下产生运动的导管。操作中，库18和库30中至少一个库中以及通道36至少一个口中有流体，室26中也可有流体，这里单元中应形成连续流或非连续流。

图2A、2B、2C是装置中一个单元横截面的示意图。单元200a有一基片202a和盖a204，基片202a上具有单元的不同结构。该单元包括通道206a，该通道连着一根总管以接收所有单元的共用介质。每一个单元有两个池208a和210a，这两个池或其中任意一个池可用作流体引入池。两组电极212a和214a位于通道206a中，这里电极可漆在盖204a上，而室216a则与通道206a相通。室216a下面的面218a即盖204a的面对非浸润液体具有疏水性。图中所示的单元还没有引入任何液体。

在图2B中，液体220b被引入池208b和210b。该配置中，液体220b为同种液体，但是规程不同，液体也可是不同的液体。来自池208b和210b的液体220b由于毛细作用进入通道206b，由于室216b中毛细作用的消失而停止于室216b。然后将试样加入室216b并将面218b浸湿，这里试样足够小，以至不会接触到通道206b的入口222b和224b。根据加入室216b内溶剂的性质以及溶剂所需停留的时间间隔，溶剂的全部或部分将会蒸发，这样当溶剂完全蒸发时，就只剩下没有溶剂的液体或固体物质。

图2C中，室216c中的原料与液体220c相接触。液体220c通过两对电极212c和214c或其中一对电极利用EOF来移动液体220c从而将液体220c输送到室216c。如图2C所示，通道206c中充满液体220c从而形成连续液流。然而这里并不需要形成连续的液流，如果需要，液流也可是非连续的，其中流体仅由一组电极驱动向前，在与室216c另一侧通道206c内的流体接触后停下来。在后一种情况下，可将液体从室抽到通道206c的封闭口从而防止溶液的蒸发。

图3所示为装置的平面示意图，其中装置包括多个单元并采用一个共用集管将液体输送到各个池中。该装置不同于图2中描述的装置，其具有一个共用的液体源，不允许为不同的单元配送不同的液体。装置300包括基片302和盖304，基片302支撑在盖304上。装置具有一个共用的入口306和分支通道310。每一个分支通道310连着多个旁侧通道312，从而将液体供给室316。每一个旁侧通道312上都配有一对电极314从而通过EOF将液体泵送进室316中和泵送出室316。引到入口306中的液体通过毛细作用穿过通道308、310和312以充满集管，但不进到室316中。可采用任何方便的装置将不同的试样加到每一个室316中，试样可被进一步处理。通常，含水试样蒸发地较快。通过将数对电极314连在与每一个室316相连的两个旁侧通道312中的一个旁侧通道上，可将集管中很少量的液体泵送到室316中以稀释试样，然后将液体快速抽回到旁侧通道中作为一个指定体来进行任何形式的培养并防止进一步的蒸发。通道中与指定体接触的流体可用来补充从旁侧通道312进到室316的过程中由于入口的出现而蒸发掉的任何溶剂。这样，由于溶剂不能流入到指定体中而且指定体中的组分不能进一步扩散出去，指定体的组成将保持基本不变。在试样组分和液体组分之间反应充分后，可从通道内的指定体中读取数据，或者将指定体泵送到室316中来读取数据，从而避免通过盖304读取组分。如果想要在室316中读取多个数据或只读取一个数据时，可将指定体引入室316并与另一边的旁侧通道312中的液体接触。这种接触可通过将液体从另一边的旁侧通道312泵送到室316中或通过从含有指定体的通道加入足量的流体从而在室的底板上连成一桥来实现与对面旁侧通道312中的流体相连。

室中试样与两个旁侧通道接触后即可补充从室中溶液蒸发掉的液体。由于所需组分的扩散并不明显，这样该区域内所需组分的损失为最小，并且从室中溶液获取的信号在相当长的一段时间内，特别是在通常测量所需的时间框架内，一般小于大约6h，大多数情况小于3h的时间范围内基本保持不变。由于所处理的体积量很小，通常小于约500nl，所以组分任何一个明显的变化都会影响到被观测的信号。比如，在研究配合基与受体之间结合力的过程中，配合基和/或受体浓度的变化都会对观测信号产生影响。在确定速率的研究中，如果溶液各个组分的浓度在分析中都在变化，那么问题就会更大。因此，允许在被分析混合物的区域中存在蒸发，而该区域与一溶液相接触，该溶液除了一种或几种组分通常不超过4种，更多情况不超过3种组分不同外，其它组分基本相同，这就会有许多优点。处理更为容易，组分在被分析混合物与通道中的液体之间具有一个浓度梯度，组分的扩散会显得更慢一些，溶液中的数据也可在装置的组成没有干扰的条件下读取。一般来讲，除了引入到指定体中样本的区别组分以外，通道内的液体与指定体的液体基本相同。反应过程中，区域内试样的稀释比一般在0.1-10∶1之间。

图4所示为另一实施例。该实施例不同于前面由壁隔开各个室的结构，其在多个毛细通道之间有一个平台，平台上各个通道之间的每一个面最好为可浸润的并由非浸润区分开。装置400有一个第一通道包含块402、平台404、作为选择还可有一个第二通道包含块408，其中平台404在其端部406处为开口，第一、第二通道块用平台404连在一起。尽管如果在在平台上小液滴的两侧都设有液体源会有许多优点，但所有的操作都可通过一个通道包含块完成，因此第二通道包含块并非必须。每一个通道包含块402和408都分别有许多通道410和412。每一个通道410和412都分别终止于非浸润块面414和416，并具有开口418和420与平台流通。每一个通道410和412都有一个孔422和424。电极426和428分别装在通道开孔附近。为了方便，通道出口418和420之间的平台面430为可浸润的，其与下一个可浸润的区域之间由非浸润带432隔开。第二电极434和436伸到通道中，并分别与电极426和428联合起来控制通道内液体的流动。

块402和408之间的距离可根据规程、试样的尺寸、用来进行反应的指定体的尺寸、液体的表面张力、流体的接触角等来决定。表面张力越高，间距越小。通常，间距至少约为0.05mm，且不超过2mm，多数情况不超过1mm。间距会影响到反应混合物的体积和试样的体积，在不接触通道出口的条件下，该体积可以调小。一般来讲，试样体积不超过约300nl，多数情况不超过约100nl，最小的体积量由转移试样的能力来决定。平台上的间距要与微量板相一致，这样试样可在每一个疏水点从各自的微滤器接收过来。试样可通过与测定所需的一些但并非全部试剂组合来而预先准备好。剩下的用于测定的试剂应留在通道内的液体中，或在两个相对通道之间分开。

如下为测定的过程中一个示例性规程：预先准备好的试样中包括有关的化合物和测定过程所需的一些而并非全部试剂；当试样中包含了测定过程所需的所有试剂时，此时装置仅用来保持液体介质，可通过保留试样混合物中一种必须的试剂来阻止反应过早发生，该试剂可由一边或两边通道的液体提供；将试样置于可浸润的位置430上，同时蒸发出现；将毛细管410和412的壁加上合适的电荷或者介质中含有合适的添加剂来形成EOF泵送；将足量的液体通过孔422加到毛细通道410中，通过泵送将液体从通道出口418送出一滴足量的液体来捕获试样，试样在液滴中溶解形成指定体，这可根据通道410壁上的电菏，通过在电极426和434之间提供合适的极性来实现；然后并非必须但最好将指定体通过出口418抽回到通道410中，从而基本阻止蒸发；这时，如前所述如果有也不会产生明显的扩散，因此指定体内保留基本相同的组分；将指定体抽回到通道410中可通过反转液滴快送时所用电极426和434的极性来实现；将指定体在通道内保存足够的时间使反应发生；当通道内的反应完成后，指定体可根据反应产生的信号被检测；作为选择，为了避免块402组分的干扰，指定体可快送到面430上直接检测；如果需要，可将流体引入到通道412中，其量应足以流到出口420；通道412内的流体可采用通道410内流体同样的方式快送并抽回。

在某些情况下，可能希望在通道410内培养指定体，培养后将指定体快送到平台404的位置430上。这时通过机械作用，引入物理格栅等方法将指定体与通道内流体分离，这个过程允许溶剂蒸发。通道内含有测定过程所需试剂的液体被快送出去并与位置430上的分析混合物接触，分析混合物溶解在液体中形成第二个指定体，指定体被读取数据后抽到通道412中培养。如前所述，指定体可在通道412内也可快送到位置430上并在此处检测。

显然，根据规程的不同，所用装置的精密程度也不同。采用两个可独立操作的通道块可完成更为复杂、精密的操作规程。

图5所示为本发明一个简单结构中两个通道的使用情况。尽管图中所示只有两个通道，但是这两个通道显然仅是具有多个通道的装置的一个示例，这里采用块或板、通道形成在块或板中，并且主通道用来将液体运载并移出通道。块中每一个通道都对应于与之相对或与之偏移的、位于另一个块中的一个通道。通道出口中心的距离不超过5mm，这里相关通道之间的距离总是小于其到相对块中的其它通道的距离。所图5A所示，第一通道510位于第二通道512的对面，通道510和512上分别有出口514和516，通道510中封有液体518。在图5B，将液体518的一个小液滴520排到通道出口514和516之间的间隙中，可采用EOF、气动或机械泵送的方法来移动液体。微型吸液管524用来将少量的液体输送到液滴520上以形成反应混合物。将液体加到液滴520后，通道510中的液体518被泵送过间隙522并进入通道512，这里，含有反应混合物的液滴520留在通道512中。如果愿意，可将通道512预先装满液体，这样通道中将充满一连续的液柱，从而防止液滴520出现蒸发。如图所示，由于液体和通道内大气的接触面有限，因此仅有少量的蒸发出现。反应混合物培养后，即可测出反应是否发生，这里反应会提供一个可测信号。当反应混合物在通道中时，即可进行测定，或者当反应混合物快送出去再进行测定，这时信号的读取将不受通道组成材料的干扰。作为选择，也可将液滴520移到间隙522中，用吸液管524将间隙522中的全部或部分液体隔离开来，再对反应混合物进行分析。

在图6A、6B、6C中，装置600有三个库602、604、606，其中库602和604通过辅助通道608相连并通过辅助通道608与主通道610相连。在主通道610与辅助通道608相接的终点的相对一侧终点处是库606。主通道610上有多个开口612沿着主通道610等距排列，并穿过上层614。主通道610底面由下层616封闭。图中所示主通道610的宽度大于开口612的直径，也可反过来，通道比口的尺寸小，通道的宽度控制了口与通道之间交界面的尺寸。当通道的宽度小于开口的宽度时，开口中液滴的一部分可被下层支撑而不与通道内的液体接触。此外缩小通道的尺寸对于开口中可比的蒸发水平可增加液体的线速度。该装置在使用中将含水介质引入库中以充满通道，将开口壁做成非浸润的，这样含水介质不能升到壁上但可形成一个小凸面。将溶液加到每一个开口中，使反应在每一个开口位置上进行。装置优选为通道只有一个开口，但可有许多主通道，每一个主通道都带有一个开口。

显然，库中的液位可等于、高于或低于凸面的液位，优选方式为高于凸面的液位，这是考虑到池中表面张力应足以支撑该凸面的结果。因此，在运行中，不考虑区域中的蒸发，只要区域中的液体保持在基本固定的位置，库中的液位就无送紧要了。

图7A和图7B是对区域内组分进行分析的一个具有动电性能单元的平面和横截面示意图，其具有将试剂组分从一个库分配到多个区域的中心配送功能。单元700包括一个中心库702，其用来接收一种或多种试剂溶液并作为配送中心，通过通道706将溶液配送到多个区域腔704。中心库702中溶液很容易地就保持在一个高于区域腔内液位的位置。在这种情况下，先将试剂溶液加到干的中心库中并将该溶液保持在中心库中，然后加入缓冲液或稀释液，溶液就从中心库释放到通道中以及各个区域中，溶液从中心库702穿过通道706进入区域腔704。当区域腔704中出现液体时，溶液将与液体在区域腔704中混合并形成反应混合物。区域腔704包括一个上层区708，反应混合物710进入其中后形成弯月面712，液体从弯月面712中蒸发出去。区域腔704通过通道716与缓冲库718相通，经通道720与废物库722相通。这样缓冲库718、通道716、区域腔704、通道720直到废物库722就形成一个动电通道，借此，带电组分因动电效应而移动，带电的和不带电的组分则随着电渗力作用而移动。通道720与通道724交叉，通道724可用作分析通道。比如，可用一个过滤聚合物来分离不同活动性能的组分如蛋白质和蛋白质联合体以及不同长度的DNA等。分析通道724将缓冲库726与废物库728相连。每一个库都有一个电极，其中缓冲库718的电极是730，备用废物库722的电极是732，缓冲库726的电极是736，备用废物库728的电极是738。

装置具有一个上端板740和一个下端板742。下端板742具有通道716和通道720，其分别将缓冲库718和废物库722与区域腔704连通，这里通道将来自通道716和通道720的液体供给弯月面712下部的溶液。图7B中的库和直径的尺寸为示意性的，实际应用中，区域腔的直径在正常情况下不大于通常是小于库的直径。这时，将区域708做成非浸润的叉口746，就会形成一个上凸的弯月面712，液体在其中所上升的高度将受到限制。

装置并非一定要由两块板构成，但采用两块板将更为方便。每块板上都可独立地形成合适的通道。上端板740上所形成的区域和库的开口要与下端板742上微型结构的对应部分一致，但上端板740上的通道可独立于下端板742上的微型结构。这样，由通道构成的管网和库可在下端板上形成，而这些通道和库的入口则由上端板提供。

运行中，下端板内的通道可充满缓冲液，其中不同的通道可有不同的缓冲液。缓冲液可根据运行的种类而包括一种或多种试剂和/或试样。如果希望进行酶的分析，这里的酶是一种非常昂贵的试剂，可由中心库702来提供该酶。可用缓冲液和酶培养基充满通道，通道中的液体将升到区域腔704中并形成弯月面712并形成反应混合物。如果想测试化合物对酶活性的作用，则可将不同的测试化合物加到每个区域中。然后将酶溶液加到中心库702中，借此，酶溶液将通过由作用经通道706移到区域腔704。很多方法都可用来防止液体从区域腔704移到通道706中，这些方法包括在加入酶溶液前保持中心库702的密封、在通道706和中心库702之间的交界面处设一个可被加到中心库702中的溶液溶解的障碍物等。当酶进到区域腔704中时，酶化反应发生并开始形成产物。经过足够的时间后，开始进行动电分析。激励缓冲库718中的电极730和废物库722中的电极732，使带电核素从区域腔704中的液体迁向废物库722。当酶化产物到达通道720和通道724之间的叉口746时通过电极736和738将指定体积的产物注入分析通道724中。然后将产物与反应混合物中的其它组分分离并读取数据。这里产物可发出荧光，可用PMT或CCD或其它检测装置来读取数据。

采用类似的方法，还可进行DNA排序。这里将DNA试样放到中心库中，将dNTPs和做了标记的ddNTPs放在缓冲溶液中，将不同的引物放入不同的区域中。然后将聚合酶加到不同的带有热力循环的区域中并开始扩张。当排序完成后，开始进行电泳分析，这里，DNA片段可导入叉口746中，通道中含有过滤缓冲液以便将不同长度的片段进行分离。

图8为一不同的布置，其中部分封闭的区域只有一个通道连接和一个中心库来补充多个区域中挥发性液体的损失。平视图中的装置800有三个单元802，通常还可有更多的单元，这里单元的分布应使单元802分布密度较高。尽管在商业装置中会有更多的容器与库806相连，但这里为了清楚起见，所示每一个单元只有四个容器804。库806通过通道808与容器804相连。库806正常情况下充满一种适当的流体810从而提供液体来补充容器804内液体805的蒸发损失。库810内液体的液位高度可提供一个压头，该压头应足以驱动液体805通过容器804内的非浸润区816并形成弯月面814。比如，如果想用含水介质，则容器804内的区域816必须是非浸润的。其结果是含水介质在容器804中上升到非浸润区816，并形成凸起的弯月面814。弯月面814的表面张力可阻止容器804中的液体上升并溢出容器804内壁的可浸润部分。这样，随着容器804中的液体805的蒸发，库806内液体会不断地补充液体805，从而保持容器804内流体体积基本不变。此外，通道808内液体的运动是朝着容器804的方向，这样可减少液体805内溶质向着通道808的方向扩散。

在对液体805进行操作中，可使用极少量的反应体，如果不考虑容器804是否盖上，该反应体在反应过程保持体积不变。此外添加溶质的过程中，由于容器开口于大气，挥发性溶剂不可避免产生蒸发并通过通道内的流体来补充，以保持液体805的体积基本不变。

图9所示为一行多个单元阵列的示意图，其中单元具有共用的通道和库。装置900在设计上为96孔微滤板配有相同的配送区。板902在单元906之间具有库904。每一个单元906包括区域腔908和平行的配送通道910，其中配送通道910可通过库连通道供给流体，供给通道914将配送通道与区域腔908相连。测定可通过在所有的通道中充满适当的液体缓冲剂来实现，其中弯月面在区域腔908中形成。若将装置固定在一个微量板的下面，其中孔底为玻璃制圆盘，那么孔应与区域腔908的位置一致。通过按压孔体，孔中的液体配送到区域腔908中并与每一个区域腔908中弯月面内的液体混合。然后对反应混合物进行培养并通过检测询问每一个区域腔908而测定出结果。

图10为具有共用通道和库的微流体装置中多个单元阵列的另一实施例的示意图。装置a100在设计上为96孔板配有相同的配送区a102。内部单元a104对称地分布在库a106的两侧，库a106通过平行通道a108与垂直通道a110相通。区域a102，其位于装置内部(不在装置的外周或沿着外侧通道布置)，沿着配送通道a112等距布置。a112的横截面面积等于或小于平行通道a108和/或垂直通道a110的面积。每一个区a102在其两侧都通过段a114与垂直通道a110相通。这样每一个区都对称地位于两个不同库a106之间，并由这两个不同的库a106供给流体。外侧区域a116的位置有所不同，除了拐角库a120仅与一个配送通道a112相连之外，端点库a118连着两条配送通道a112。此外，顶库和底库a122并非为两条配送通道a112而仅为一条配送通道a112来输送流体。这种结构的装置a100比较节省空间同时又有更大的灵活性。由于每一个区都可从不同的库接收流体，每一个库可为四个不同的区输送流体，因此将不同的组分装入所选两个配送通道a112之间的库中，可提供更多种的反应组分。该结构还可进一步为每一个区提供基本相同的流体运动并使液压相等，这样所有的库在开始反应前可平衡到同一高度。采用外力或通过毛细作用将库和通道充满。如果要在不同行的库中引入不同的组分，则在开始时可用一种共用的缓冲液来充满装置，然后将不同的组分加到不同的库中，这里扩散和液体的流动可将组分载到区域中。

图11为采用不同结构的多个单元阵列的示意图。该阵列中，装置a150如前述结构也具有96微量板的足印。该装置有6个单元a164。不同于其它装置，其显著不同在于区a152并没有两个通道向其输送流体而只有一条输送通道a154。配送通道a156连着两条输送通道a154，其中每一条输送通道a154都为两个区a152提供液体，这样一条配送通道a156可负责四个区a152。配送通道a156对称地位于库a158的两边，这样库a158通过主管a160和叉管a162将流体输送给16个区a152。

每一个单元a164中，区a152都是对称布置的，这样从库a158穿过主管a160、叉管a162、配送通道a156和输送通道a154的通道长度基本相同。对于每一个区a152，库a158中的压头以及流体沿着流路穿过通道到达区a152的流阻也基本相同。这样，区域之间状态的不同仅在于加到各个区域的组分不同。此外，如果将其中一个区作为控制区，那么对每一个单元a164，其它区域将与控制区具有基本相同的状态，这可用来对控制区和试样的结果作更为精确的对比。

图12为装置a200的平面示意图。装置a200具有动电效应控制蒸发的优点。单元a202的区具有与96微量板相同的足印。每一个单元a202具有一个区域a204，其通过连接通道a206与库a208相通。单元a202的这部分与前面所述的蒸发控制单元具有相同的目的和使用方式。本实施例中，区域a204下面或与区域a204相连的连接通道a206在一T型口处与旁侧通道a210相连。旁侧通道a210通过在T型叉口a212与分析通道a214相连而将区域a204与动电效应网相连。当所示配置为双T型结构时，这里废物通道a216在叉口a218与分析通道a214相通，则可采用一个叉口使两个通道a210和a216相会于分析通道a214的同一点。废物通道a216终止于废物库a220中，分析通道a214的一端终止于缓冲库a222，另一端终止于废物库a224。运行中，两个废物库a220和a224中、缓冲库a222以及区域a204和库a208中至少一个都有电极。

运行过程中，反应必须首先在区域中进行。将所有的通道充满同一种缓冲液或者仅仅先充满库a208和连接通道a206，阻止任何显量液体进入分析通道a214。首先，充满分析通道a214、废物库a220和废物库a224以及缓冲库a222，然后利用动电网和反应区系统之间合适的压差来防止液体的进入。作为选择，在将动电效应网盖住的同时，可将一个库a208抽真空，从而通过连接通道a206拉住另一个库a208的液体。这种特定的、可区别反应区系统中的和动电效应网中液体的方式并非必须，也可采用其它任何方便的方法。

在库内加入合适的液体后，区域a204内形成弯月面，然后可向区域中加入一种或多种组分形成反应。比如，准备一个备选培养基的库，其中区域a204起初包含的是酶。将备选培养基加到区域中并对反应混合物进行培养，这时，所有或部分的备选培养基将参与反应形成产物。反应剂和产物中的一个或两个优选为两个具有不同的机动性。反应完成后，将电极放入不同的合适库和区域中。起初先激励反应区系统内如区域a204和废物库a220的电极，带有电荷的培养基和产物将从反应区域a204穿过旁侧通道a210和分析通道a214的开口，在T型叉口a212和a218之间进入废物通道a216。来自区域a204的原料在T型叉口a212和a218之间的区域内形成一原料段。当该区域内组成稳定时，通过激励缓冲库a222和废物库a224内的电极来改变电场。根据培养基和产物的不同，来决定是否给分析通道提供过滤介质。然后将培养基和产物从分析通道a214移向废物库a224并根据它们的流动性能分离成一段一段的。将检测器沿着分析通道a214布置以检测各段通过检测器时的通道。在培养基和/或产物内加上荧光标记或电化学分子标记，就能很容易地检测出培养基或产物在量上的减少或增加，从而分别测定出备选化合物的反应结果、酶的活性等等。

图13同样是96孔格式内反应区系统和动电效应系统组合的一个示例。装置a300有多个单元a302，其中反应区单元包括反应区a304、库a306和连接通道a308，连接通道a308在反应区a304的两侧将库a306与反应区a304相连。本实施例中只有一个库a306在反应区a304两侧将液体补充到反应区a304中。旁侧通道a310与反应区相连从而将反应区系统与电动效应系统接通。旁侧通道a310以反应区a304作为接点与连接通道a308相连，并在叉口a314与分析通道a312相连从而与废物通道a316接通。与双T型配置不同，该配置中旁侧通道a310直接从废物通道a316穿过，从而通过旁侧通道a310、叉口a314以及废物通道a316将反应区a304与废物库a318接通。通过在库a306和废物库a318中装入电极，反应区a304内的组分通过如前所述的流路导向废物库a318。当来自反应区a304的组分变得基本稳定时，激励缓冲库a320和分析通道废物库a322内的电极将叉口a314处的组分导入分析通道a312中来进行如前所述的组分分离。

这种反应区系统和动电效应系统的组合系统在进行大量不同操作时非常有用。

以下例子仅出于说明的目的，不作为对发明的限定。

                       试验结果

下面所进行的试验基本采用图6中描述的装置。对于不同的试验，装置形式保持不变，只改变装置构件的尺寸。

该装置包括一个下端板和一个上端板。上端板中有一主通道，主通道一端与副通道T型相接，副通道两端分别终止于一个库中。主通道的另一端也终止于一个库中。上端板上有5个开口沿着主通道等距排列，每一个库在上端板上都有开口并且通道和库由一个基座或下端板围成。

上端板高约1mm，下端板高也约为1mm。引液口直径为1mm、高约900到950μm，通道基本沿着上端板剩下的长度上布置。通道宽为0.2mm到3.0mm，通道与口或池之间的交界面可变，交界面的面积由口或通道中的一个来确定。库的直径约为2mm。通道用2N氢氧化钠处理5分钟，处理中采用真空泵以确保基液延伸穿过通道和库。口或池显然没有被处理过，因此通道和库的表面为浸润表面而口的表面为非浸润表面。每一项研究都要使用一个或多个口。每一实验通常是在预湿装置之后，将10μl浓度为2μMr二磷酸荧光素加入到50mM的Tris缓冲液(pH＝10.0)中，再将缓冲液加到每一个库的入口并充满装置。

在第一项研究中，通道宽为1-2mm，将10-30nl的酶(碱性磷酸酶)加入到一个口中并用CCD相机监测口内的荧光60分钟。口内的荧光主要局限在口的区域内并随着时间而增加，直到形成一个圆形的荧光斑，用CCD相机很容易就能呈现出图像来。

下一项研究中，通道的宽度约为300μm，将30nl浓度为1nM或0.1nM的酶加到所有四个口中，用CCD相机监测荧光30分钟。荧光主要局限在口中，并产生圆形的荧光斑。荧光信号显然与引入口中的酶浓度有关。通道内观察到的荧光要弱于观察到的斑点。

再下一项研究中，通道的宽度约为2mm，将30nl浓度为0.1nM的酶加到口中，能观察到荧光每隔5分钟就有所增加。所观测到的、逐步增加的荧光信号基本局限在口中，通道内的荧光量基本小于前面的试验。在通道宽为1mm时，将酶加到两个口的情况重复进行该项研究，信号同样基本局限在口中，通道内仅有微弱的荧光。

再下一项研究是对酶抑制剂的作用进行研究，其中通道的宽度为1mm。将大约30nl的磷酸吡哆醛(250μM或25μM)加到口中，然后再加入30nl且0.1nM的酶，并将所有的口封闭以减少蒸发。用CCD相机来观测荧光的变化。荧光基本限定在口中，荧光信号与引入口中的抑制剂的深度有关。加入250μM抑制剂的口在30分钟时依旧暗淡无光，而只加入25μM抑制剂的口则显然只被适度地抑制。

在下面一系列研究中，用聚丙烯腈基片来制作直径为2mm且可浸润的旁侧库和直径为1mm且非浸润的中间腔，连接通道的深为100μ、宽为300-500μ。亲水表面的处理可如下进行：将中间腔用Scotch^带密封；用4N的NaOH通过两个库中的一个将通道注满，并通过真空抽吸作用来冲洗通道；处理过程重复多次，每次都要将基本溶液在装置中呆上0.5个小时以上；然后用去离子水漂洗几次。缓冲液一加入库中，就会通过毛细作用流过通道。装置的容量为10μl。

测定过程中，一种规程是将中间腔密封后将缓冲液加到一个或两个库中并充满通道。这时库中的液位应该平衡。接着，平稳地把住装置，将中间腔的密封去掉。用一个Nanoplotter^(德国的GeSim公司制造)将反应剂分到中间腔中，体积在40到100nl之间。根据分配过程的特点和复杂程度，分配的时间从1分钟到10分钟不等。

信号检测系统采用离子激光源、带有4倍物镜的Nikon显微镜、CCD相机和图像帧捕捉软件Rainbow PVCR。在最佳吸收波段上激发荧光，通过CCD相机来收集发出的荧光，再用软件Rainbow PVCR进行捕捉。然后利用ImagePro Plus软件对图像进行分析，对荧光强度进行量化。

中间腔的扩散率可按如下步骤进行研究：将含30％DMSO(二甲基亚砜)的100nl且50μM的5-羧基荧光素配送到试样口(中间腔)中，将库和通道充满pH值为9.0的10μl浓度为50mM的Tris缓冲液。采用上述信号检测系统在波段480±nm处激发荧光，发射出的荧光为530±20nm，将荧光信号记录成时间的函数。在试样口区域荧光强度保持在原始强度的80-90％的时间超过1个小时，通道内远离试样口的荧光信号与背景接近。如下表所示，荧光剂通过通道的扩散损失并不明显。时间，分            0        5         15        30        60相对于开口距离A_340μM            1        1.0399    1.03      1.04      0.86B_450μM       1        0.94       1.02      1.07       0.97D_1600μM      1        0.966      0.98      0.93       0.83

在下一项研究中，用碱性磷酸酶和具有荧光产物的酶作用物对酶进行动力分析。用AutoPhos缓冲液(美国加利福尼亚州圣路易斯-奥比斯波城的JBL Scientific公司制造)对通道进行漂洗，然后充满10μl浓度为1mM的Autophos酶作用物，接着将50nl的碱性磷酸酶在不同浓度下配送到试样口中。其中的浓度经2倍稀释后在31.25微微微摩尔到62.5毫微微摩尔，如前所述在不同的时间点记录荧光信号。下表所示为记录结果。

                    酶动力分析结果浓度，nM      1000      250       125        31.25       0时间12分钟        13390.8   2913.84   1497.68    821.08      020分钟        20692.4   4698.56   2323.8     1055.88     030分钟        28981.6   7579      2892.68    1798.84     0

由上述结果可知，反应速率与第1级反应中酶的浓度成线性关系。

下面的研究用来对系统的竞争性抑制分析进行评估，将4硝基苯基磷酸(PNPP)(Sigma Chemical Co.，St.Louis，MO)用作碱性磷酸酶的非荧光底物与AutoPhos底物竞争。用AutoPhos缓冲液漂洗通道，并将通道充满1mM的AutoPhos酶底物。将100nl的PNPP以0到10mM之间的不同浓度引入试样口，并在反应的不同时间点测定荧光信号。发现荧光信号随着抑制剂浓度的增加而减少，结果如下。

                          酶抑制分析抑制剂浓   0.001   0.0025   0.005   0.01   0.02   0.3125   0.625   1.25   5     10度，mM荧光剂信   4.5     4.0      4.0     3.5    2.6    2.0      1.6     1.6    1.6   1.5号x103

在另一系列的研究中，用荧光共振能量传递来进行结合分析，其步骤如下：将通道漂洗后，用25μl标有若丹明的抗生蛋白链菌素和100nl标有荧光素的生物素配送到试样口并充满通道；抗原浓度稀释2倍后在0到100μM之间；信号检测系统除了发射的检测波长为600±20nm不同外其它与前述一样。能量的传递随着抗原的增加而增加；保持生物素-荧光剂的浓度为25μM，改变标记抗生蛋白链菌素的量再重复进行。当若丹明-抗生蛋白链菌素的浓度大于约2μM时，仅由若丹明-抗生蛋白链菌素带来的背景FRET信号基本可忽略不计。下表为这两项研究的结果。

                      抗原受体结合分析标有荧光素的     100        50        25        10         5         0抗原浓度，mMFRET信号         2956       2327      1639      869        370       0

在下一项研究中，通道被漂洗后充满25mM的荧光素-抗原，将100nl标有若丹明的受体配送到试样口中，标有若丹明的受体采用不同的浓度，而激励波长与发出的波长则如前述不变。下表为FRET信号随着标有若丹明的受体的浓度变化而变化的情况，表中还给出了仅由若丹明-受体引起的背景信号。标有若丹     0      0.25      0.5     1.5     3.5     5      6       8       12明的受体浓度，mMFRET信号     2192   3663      2264    3254    7619    10604  10882   11952   11552背景信号     1923   1430      2336    1312    556     211    516     759     1005

下一项研究将考察抑制剂对观测信号的作用。将荧光素-生物素的浓度保持在50μM，若丹明-抗生蛋白链菌素的浓度保持在25μM。将100nl不同浓度的用来结合抑制剂的生物素加到试样口中，然后在600±20nm波长处读取信号。能量的传递随着结合抑制剂的增加而减少。

再下一项研究中，将用从0到5μM不同浓度的生物素以及100nl的标有若丹明的抗生蛋白链菌素(625nM)充满通道，接着将100nl浓度为1.0μM的荧光素-生物素加到试样口中，培养60分钟后，在波长520±20nm处检测信号，结果在抑制部分中显示出来。下表为检测的结果。

                    抗原-受体结合抑制的分析抑制剂的      0    0        30        60        180      240      500      600       1000      5000浓度，nM抑制部分      0    0.0177   0.0385    0.0310    0.050    0.0514   0.224    0.3664    0.950     1.0

下一系列研究要对本发明装置进行许多不同的分析，包括蛋白酶分析、碱性磷酸酶分析、配体-受体结合分析、溶解同质时间的荧光分析、荧光极化分析。首先在有活盖和没有活盖这两种情况下分别对装置荧光信号随着时间的稳定性进行评估。所用装置与前述装置在各项参数上基本相同，但所用试剂和操作规程如下：

试剂：

5-羧基-荧光素(Molecular Probe，Eugene，OR)

浓度为50mM的Tris缓冲液(pH＝9.0)

规程：

将700nl缓冲液配送到分析池中，接着将3.2μl的缓冲液配送到每一个旁侧池中，并通过Nanoplotter(GeSim Corp.，德国制造)将100nl浓度为50·M的荧光素加到分析池中，然后分别在0、30和60分钟时用Fmax^微量板读取器(Molecular Device)来获取荧光素的读数。在装置上加一个活盖再重复进行一次。

结果如下表。

表：荧光信号随着时间的变化关系

RFU	0分钟	30分钟	60分钟	60分钟带盖
					均值	65.14	60.82	54.57	51.096

C.V.	6.89％	8.79％	10.72％	10.42％
					池的数量	27	27	27	27

下面的研究是对一系列不同的酶进行分析。第一个是采用L型组织蛋白酶作为例子对蛋白酶进行分析，选择该分析是为了展示96-孔微滤板(96 well microtiter plates)内常规100μl反应和本发明33-孔装置200nl反应之间的关系。蛋白酶的分析是一种基于FRET的分析。该分析采用内部停止式荧光团低聚肽底物，该底物上包括L型组织蛋白酶的裂解点。将人体肝L型组织蛋白酶与产生荧光的底物进行培养，并使其在精氨酸-缬氨酸键处裂解，荧光强度随着时间而增加。荧光强度的增加与底物水解程度呈线性关系。基于FRET的蛋白酶分析有助于鉴别出不同蛋白酶如HIV蛋白酶或肾素蛋白酶等蛋白酶的新的抑制体。试剂：人体肝组织L型蛋白酶(Cat #219402，Calbiochem-NovabiochemCorp.，La Jolla，CA92039)。生物酶缓冲液：100MM的NaOAc，1.5mM的DTT(pH5.5)。

L型组织蛋白酶底物：FITC-LC-Glu-Lys-Ala-Arg-Val-Leu-Ala-Glu-Ala-Ala-Lys(ε-DABCYL)-OH(Cat#ABSS-2，AnaSpec Inc.，San Jose，CA95131)。底物溶解于无水DMSO(二甲亚砜)后浓度为800μM，并由上述缓冲液进一步稀释。将七种不同的L型组织蛋白酶抑制剂(Calbiochem corp.制造)溶解于无水DMSO中，浓度为1mM，并用上述缓冲液进一步稀释。

L型组织蛋白酶的分析采用33-区域卡。卡上有三行每行11个反应池。试样池的直径为1mm，库的直径为1.5mm。连接试样池和库的通道宽为450μin(微英寸)深为100μin(微英寸)长为3.5mm(总长为7mm)。蒸发控制池的深度为1mm。该装置压上一层Rohm膜，该膜经等离子处理。底物采用的塑料为V825。所有的蛋白酶分析都在经等离子处理的压膜的卡上进行，除非其它特定情况。将这些卡放在持卡器上。该持卡器在设计上要使用户在荧光板读取器(Fmax，Molecular Devices)下读取96孔微滤板格式时具有最佳的视觉效果。

操作规程如下：

将卡放在持卡器上，将吸移管的管头抵在试样池的底板上并将700nl的L型组织蛋白酶底物加到试样池中，液体向库流去，注意避免形成气泡；然后将3.2μl的底物加到库中；用Fmax板读取器在激励波长485nm/发射波长535nm处记录下荧光强度以确定出分析背景的荧光素信号；将收集的信号值设定到2.65，每一个试样池的积分时间为20msec(毫秒)，板的扫描速率设定在最高即刻度1到10中的10；将50或100nl的反应剂用Nanoplotter(GeSim Corp.，德国制造)经试样口配送出去。

除了L型组织底物浓度为40μM、将50nl浓度为46.8mg/ml的L型组织蛋白酶配送到每一个试样池中并且将混合物在室温下培养1个小时之外，采用上述同样的规程，用两块板测定出变化系数。

卡1和卡2的信号分别为24.5±2.3(n＝31)和26.4±4.2(n＝31)。因此卡1和卡2的c.v.分为9.2％和15.9％。对变化的单向分析可知从卡1和卡2获得的信号之间没有明显的区别(p＝0.038，a＝0.05)。两块板的整体分析信号是25.5±3.5(n＝62)，C.V.为15.9％。

在下一项研究中，对本发明板和96孔微滤板这两块板进行同一分析所得的结果进行对比。将700nl浓度为40μM的底物加到试样池中，将3.2μl浓度为40μM的底物加到库中，并充满通道；测出分析背景的信号；然后用Nanoplotter将50nl的L型组织蛋白酶以四种不同的浓度配送到不同的试样池中；对四种不同浓度和一个反向控制点进行6次平行测定，其中反向控制点没有蛋白酶。下表给出了蛋白酶在五种不同量时荧光信号的平均偏差值和标准偏差值。反应中，荧光信号随着蛋白酶浓度的不断增加而变化，其关系为RFU＝4.522x[蛋白酶]+1.4并且R²等于0.99。

表：卡内L型组织蛋白酶在不同数量时的荧光信号

L型组织蛋白酶，ng	平均RFU(n＝6)	标准偏差RFU
			0	2.246611	0.533557

0.47	3.477907	0.746098
			1.17	6.03478	0.882803
4.68	27.39389	1.707562
			11.70	52.56761	6.542091
卡的背景	0.760415	0.442258

微量板(microtiter well plate)的操作规程如下：采用黑聚苯乙烯U-底96-孔微滤板(Dynex)；将78μl L型组织蛋白酶缓冲液加到池中接着加入10μl不同浓度的L型组织蛋白酶，最后再加入浓度为200μM的底物；对不同浓度的蛋白酶包括反向控制点进行3次平行测定；在测定荧光信号前将反应培养1个小时。下表给出了蛋白酶在不同浓度时荧光信号的平均偏差值和标准偏差值。

表：96-孔板内L型组织蛋白酶在不同数量时的荧光信号

L型组织蛋白酶，ng	平均RFU(n＝3)	标准偏差RFU
			0	1.6234	0.1047
40	2.6897	0.1563
			342	38.8344	2.1132
585	54.7233	3.8047

反应中，荧光信号随着蛋白酶浓度的不断增加而变化，其关系为RFU＝0.0951x[蛋白酶]+1.6并且R²等于0.98。本发明板和96-孔板的结果是可比的。

为了估算出试剂的减少量，从上述信号与酶之间的关系曲线推导出每一次分析所需要的试剂量。将96-孔板和本发明板的分析信号与分析背景比值设定成一样，96-孔板和本发明板之间所需要的酶的比如下： $\frac{M_{96\mathrm{well}}}{M_{\mathrm{OASIS}}}=\frac{\mathrm{Slop}{e}_{\mathrm{OASIS}}}{\mathrm{Slop}{e}_{96\mathrm{well}}}*\frac{\mathrm{In}{t}_{96\mathrm{well}}}{{\mathrm{Int}}_{\mathrm{OASIS}}}=106$ (OASIS指本发明装置。)换句话说，当分析的反应体积从96-孔板的100μl减到本发明板的250nl时，主要的试剂蛋白酶用量减少106倍。

下一项研究是测定出抑制剂对蛋白酶分析的作用效果。对每一种抑制剂都采用5种不同的浓度(从0.1μl到1000μl对数增长)，每一种浓度都平行重复6次，没有加入抑制剂的反向控制点重复三次。对于每一种抑制剂的分析，一组试验用一块卡。对于每一项试验，都是先将卡放在持卡器上；将700nl浓度为20μM的底物加到试样池中，接着在每一个库内加上3.2μl的底物，并充满通道；测出分析的背景信号；将50nl的抑制剂配送到试样池中，接着再配送50nl23.4ng的L型组织蛋白酶；将该卡在室温下培养半个小时并盖上黑色的活盖以避免光线直射；测定出荧光信号。数据分析将分析的背景信号从抑制剂在每一个不同浓度下的反应信号中抽出来，控制信号部分就是反应信号与控制信号的比值。信号的减少或控制信号部分的变小就说明L型组织蛋白酶的抑制。结果如下表。

表：控制信号部分与卡中抑制剂浓度关系

原始强度部分[抑制剂]，·M	抑制剂1	抑制剂2	抑制剂3	抑制剂4	抑制剂5	抑制剂6	抑制剂7
								0.001	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
0.01	0.92	0.98	0.89	0.89	0.57	0.64	0.56
								0.1	0.77	0.79	0.47	0.46	0.55	0.32	0.35
1	0.56	0.33	0.13	0.056	0.30	-0.002	0.097
								10	0	0.14	0	0	0	0	0

为了对比，抑制分析在96-孔微滤板处于的可比条件下进行。每一种抑制剂都采用5种不同的浓度(从0.1μM到1000μM对数增长)，每一种浓度以及一个没有加入抑制剂的反向控制点都平行重复3次。每一个反应池中，都先加入75μl的L型组织蛋白酶缓冲液，接着再加入10μl蛋白酶(40ng)和5μl的抑制剂，最后加入10μl浓度为200μM的底物。反应同样培养半个小时，数据分析同上。结果如下表表：原始的反应信号分数和96-孔微滤板反应中抑制剂浓度

原始强度部分[抑制剂]，·M	抑制剂1	抑制剂2	抑制剂3	抑制剂4	抑制剂5	抑制剂6	抑制剂7
								0.0005	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
0.005	0.96	0.90	1.01	0.94	0.58	0.021	0.49
								0.05	0.92	0.76	0.92	0.88	0.13	0.036	0.32
0.5	0.17	0.29	0.093	0.10	0.049	0.0076	0.038
								5	0.033	0.32	0.052	0.062	0.031	0.0030	0.036

该结果显示，除了卡分析中所用的蛋白酶的量相差悬殊之外，96-孔板和卡之间的性能相当。

上面的图表显示的是卡与96-孔板两者之间在性能上的关系。蛋白酶对底物裂解的抑制作用可从荧光信号的减少反应出来。从r值为0.96可以看出96-孔板和卡系统之间的关系是令人满意的。从原始的结果出发，参考96-孔板的结果，如果第一阶段过滤上去掉的值是控制信号的80％，那么会有3个假阴性和不超过10个假阳性。

下面是对另一个水解酶的分析，其中采用碱性磷酸酶作为酶，试剂和规程如下。

试剂：

碱性磷酸酶(Sigma，St.Louis，MI)

AutoPhos缓冲液(JBL Scientific，Inc.，San Louis Obispo，CA)

1mM的MgCl₂

4-硝基苯基磷酸盐(PNPP)(Sigma Chemical，St.Louis，MI)

规程：

将通道用AutoPhos缓冲液漂洗后注满10μl浓度为1mM的AutoPhos底物，再将50nl的碱性磷酸酶配送到试样口中；将试样口中的生物酶的量从31.25微微微摩尔2倍2倍地增加到62.5毫微微摩尔；在96-孔微滤板内准备好不同浓度的酶溶液；在波长480nm±20nm处激励荧光，在波长520nm±20nm处收集发射的荧光；在不同的时间点0、5、10、15直到35分钟将信号记录下来。

结果如下表。从中可以看出荧光信号在12、20、30分钟处与酶浓度之间是线性关系，同第1级反应一致。

表：荧光信号与酶的浓度和反应时间的关系

[酶]，mM时间，分钟	1000	250	125	31.25
					12	13390.8	2913.8	1497.7	821.1
20	20692.4	4698.6	2323.8	0
					30	28981.6	7579.0	2892.7	1798.8

此外，对于每一个酶的浓度，在有足量酶底物的情况下，速率与时间呈线性关系。

在大分子如酶的培养过程中，碱性磷酸酶的反应-扩散测定的时间过程

步骤：

开灯，获取卡空时的图像；将5·1浓度为1mM的AutoPhos加到每一个库中；将400nl浓度为1mM的AutoPhos加到分析池中；关灯获取卡的图像，开灯再获得图像；将200nl浓度为2μ/ml的酶加到分析池中，开灯后每分钟获取图像一次。结果如图21所示。

          (此外空白为有意所留)

下一项为竞争性抑制分析，步骤如下：将4-硝基苯基(PNPP)用作非荧光底物来与AutoPhos底物竞争碱性磷酸酶；通道经AutoPhos缓冲液漂洗后注满浓度为1mM的AutoPhos底物；将100nl的PNPP以0到60mM的不同浓度进行配送；在不同的反应时间测定荧光信号；荧光信号与不同浓度的抑制剂之间的关系如下表。

表：荧光信号与抑制剂浓度之间的关系

[抑制剂]，mM	0.001	0.0025	0.005	0.01	0.02	0.3125	0.625	1.25	5	10	60
												RFU	4527	4000	4000	3500	2600	2000	1600	1600	1600	1500	750

下面通过荧光共振能量传递(FRET)来进行受体-配体的结合分析。试剂与规程如下。

试剂：

标有荧光素的生物素(Molecular Probe，Eugene，OR)

标有若丹明的抗生蛋白链菌素(Molecular Probe，Eugene，OR)

D(+)-生物素(Molecular Probe，Eugene，OR)

50mM浓度的Tris缓冲液(PH＝9.0)

结合等温线

规程：

将通道漂洗后注满25μM标有若丹明的受体，将100nl标有荧光素的抗原配送分析池中；标有荧光素的抗原浓度分为0、5、10、25、50直到100μM；在波长480nm±20nm处激励荧光，在波长600nm±20nm处收集发射光。下表所示为标有荧光素的抗原在不同浓度下，荧光共振能量传递(FRET)的信号值。能量传递的增加与抗原-受体结合性的增加有关。

表：FRET信号与标有荧光素的抗原之间的关系

[荧光素-抗原]，M	0	5	10	25	50	100
							FRET信号	0	370	869	1639	2327	2956

在下一项研究中，将通道漂洗后注满25μM标有荧光素的抗原，接着将100nl标有若丹明的受体配送到试样口中；标有若丹明的受体浓度分为0、0.25、0.5、1.0、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10和12μM；在波长480nm±20nm处激励荧光，在波长600nm±20nm处收集发射光。下表所示为标有若丹明的受体在不同浓度下，荧光共振能量传递(FRET)的信号值。仅由若丹明-受体带来的背景FRET信号可忽略不计。

表：标有若丹明的受体在不同浓度下FRET的信号值

[若丹明-受体]，μM	0	0.25	0.5	1.5	3.5	5	6	8	12
										FRET信号	2192	3663	2264	3254	7619	10604	10882	11952	11552
背景的FRET值号	1923	1430	2336	1312	556	211	516	759	1005

下面采用上述试剂和规程，对抑制作用进行分析。规程为，将通道分别注满0、30、60、180、240、500、600、1000、5000μM的生物素，接着将100nl标有若丹明的受体配送到试样口中；将100nl浓度为1.0μM的标有荧光素的抗原配送到试样口中后，将反应混合物培养60分钟；在波长480nm±20nm处激发荧光，在波长520nm±20nm处读取发射光。当抑制剂浓度增加时，荧光强度增加，意味着抑制增强。将荧光信号的增加与抑制剂浓度的关系转换成抑制的百分比，结果如下表所示。

表：抑制剂在不同深度下的抑制作用

[抑制剂]，nM	0	30	60	180	240	500	600	1000	5000
										抑制百分比	0	3.85	3.10	5.00	5.14	22.4	36.64	95.0	100.0

下面是HTRF-FRET分析。在TRF中，用一激光脉冲激发物质，延迟一段时间(通常为50μs)后接收发射光。这样可去掉大部分在开始爆发阶段来自背景的荧光(其寿命在10ns的量级上)。TRF的均相分析基于荧光共振的能量传递(FRET)。供体荧光团为铕的穴状化合物(铕离子困在三-双吡啶结构中)，在激励波长为380nm发射波长为620nm处具有很长的寿命(约为毫秒级)。受体荧光团是一种稳定的别藻蓝素XL665。当XL665由于生化分子间的交互作用靠近铕的穴状化合物时，可发出长寿的波长为665nm的信号。受体XL665的发射光为短寿的。本FRET组在9.5nm处的能量传递高达50％，并且在FRET组的记录中该能量传递的距离是最长的。

卡采用白色的丙烯酸卡其表面压上经等离子处理的Rohm膜。试剂与规程如下。

试剂：

生物素-K，生物素标有铕的穴状化合物(“Biot-K”，CIS生物国际)

调理缓冲液：0.1M的磷酸盐，pH为7

SA-XL，标有XL665的抗生蛋白链菌素(Allophycocyanin，CIS生物国际)

调理缓冲液：0.1M的磷酸盐，pH为7

TR-FRET缓冲液：50mM的TRIS，100nM的KF，0.1％的BSA，pH为8。

先将铕的穴状化合物的浓度标准曲线准备好，将标有铕的穴状化合物的生物素稀释到如下表如示的不同浓度，将500nl不同浓度的生物素-K加到分析池中，每一种浓度都重复进行三次。设备的设定如前面的FRET分析一样。测试铕的穴状化合物的浓度范围以确定出FRET分析所要求的生物素-K的浓度。供体信号的平均和标准偏差显示在表中，受体信号相对于背景忽略不计。供体信号与铕的穴状化合物浓度呈线性关系。选择浓度为400pg/反应池的生物素-K来进一步的分析。

表：生物素-K的浓度与供体的发射信号

生物素K，pg	平均	标准
			0	70584.5	20952.3
25	84582.67	26065.5
			50	72946.33	2105.7
100	125456	13859.1
			150	252819.3	18653.7
200	243819.3	17990.6
			300	614849.3	102782.6
400	6625 12.7	160733.5
			500	889204.5	308942.7
1000	1666774	33679.5
			2000	2716030	354542.6

TR-FRET信号：

在下一项分析中，先将通道注满5μl的TR-FRET缓冲液；然后将生物素-K加到分析池中，接着再加入500nl不同浓度的SA-XL；每一浓度点重复进行6次；用一个由LJL BioSystems生产的HTS分析仪对信号进行检测；检测结果为生物素-K的结合性随着SA-XL665浓度的增加更加剧烈，结果能量传递随着增加。因此随着指示能量传递的受体浓度的增加，供体的发射光减少，而受体的发射光随着能量的滞留而增加。由于受到所能获得的生物素-K的限制，能量传递的水平在更高浓度时下降。

表：受体浓度与FRET信号

	SA-XL665.ng	0	0.1	1	5	10	50
								供体	平均	243819.3	186521	156683.8	132737.6	131324.8	122187.7
	标准	17990.59	55422.59	61107.69	45203.64	43235.92	26462.03
								受体	平均	21721.89	34277	74506.4	99773	91039.4	84773

标准

3916.839

7590.534

28612.11

46441.94

18667.63

23051.49

下一个分析是荧光极化分析。

荧光极化(FP)是一项监视平衡态下均相环境中分子间交互作用的技术。FP技术所基于原理为，当用合适波长的平面极化光激发分子时，在经过特定发射时间后，通常为几个纳秒，同一平面内会产生荧光。在这期间，分子会随机地跌落到原来的激发平面。如果分子跌落快于荧光寿命，荧光的极化会消失，然而，如果分子跌落慢于荧光寿命，所观测的荧光将保持明显的极化。一般来讲，分子跌落的速率与同一温度和粘性下分子的体积成正比。小分子跌落地快，大分子跌落地慢。当小荧光分子束缚在一个大分子上时，其跌落速率会慢下来。因此，通过测量荧光的极化程度，就可测定出某一点结合的均衡性和结合的竞争性。以下为所采用的试剂和规程。

试剂：

PTK检测混合物(在磷酸盐缓冲盐水中含有抗-磷酪氨酸抗体，荧光磷缩氨酸示踪剂，NP40，叠氮化钠，pH值为7.4)

PTK竞争剂(100μM的磷缩氨酸水溶液，经DEPC处理)

PTK标准曲线稀释缓冲液(磷酸盐缓冲盐水，pH值为7.4)

规程：

在同一缓冲液中将竞争剂稀释到以下浓度：100μM、10μM、1μM、0.1μM、0.05μl；将1μl的检测混合物加到分析池中，接着再将3.2μl的检测混合物加到库中；将500nl的竞争剂溶液加到分析池中；每一个浓度点重复进行6次；将分析混合物在室温下培养5分钟，用LJLBioSystems公司生产的HTS分析微板读取器测定极化程度，结果如下。荧光极化度可表示为： 其中s为来自激发平面的信号，p为从垂直平面到激发平面的信号。荧光极化度可在0到1000之间变化，数据越高表示极化程度越高。如表所示，当一个标有荧光示踪剂的磷缩氨酸小分子(荧光-磷缩氨酸示踪剂)结合到磷酪氨酸抗体大分子上时极化信号很高。由于未标记的磷缩氨酸的浓度增加了磷酪氨酸抗体在同一结合点的竞争，越来越多的荧光-磷缩氨酸示踪剂保持未粘上的状态，自由悬浮于溶液中，信号的极化消失。IC₅₀竞争的测定结果为0.5·M，这与文献所述的0.4·M-0.6·M一致。

表：竞争剂的浓度与极化信号

竞争剂μM	100	10	1	0.1	0.05
						mP	112.1649	136.3539	243.4099	276.376	333.9214

下面的分析在分析池中进行，这里将分析池中的溶液传输到毛细管动电系统作进一步处理。图14所示为毛细管动电卡即CE卡的布置。从中可以看出，CE^2卡有三种不同图案。每一种图案都包括两部分：蒸发控制分析系统和注入/分离毛细管动电系统。

所示装置为符号图，其中库位于线的端点，线表示通道。比如参见图7，线表示其中的通道和库。装置a400具有毛细通道a402，库位于毛细通道a402的端点，如图15中所示的端点a502和a504，分析池位于交叉口a404处，如图15中所示的分析池a506。旁侧通道将毛细通道a402与毛细管动电系统相连，毛细管动电系统包括分析通道a408和废物通道a410。a412不同于装置a400，a412上的旁侧通道a406与废物通道偏开一点距离，这样沿着分析通道a408，在旁侧通道a406和废物通道a410之间有一个区域，其用来确定分析通道a408中检测的分析组分的滞留尺寸。装置a420不同于装置a400，装置a420沿着旁侧通道a406布置有静压控制通道a422和a424，从而使分析系统在进行长时间培养的过程中，能更好地控制静压。图15中，装置a500类似于装置a400具有与旁侧通道a406类似的分析系统a508。交叉口a512的作用是将分析组分注到分析通道中的注射口或注射点。HV1-4是指组分从分析池a506传递到毛细管动电系统过程中电极的电压，其用来将流体运送到交叉口a512并注入到分析通道a514中。

分析池系统包括一个带有两个缓冲库(直径为2mm)的宽通道(450μm宽、50μm深)和通道中部的蒸发控制池(直径为1mm)。CE^2装置的第二部分即注入/分离部分包括注入通道和分离通道，两者的尺寸为120μm、宽50μm深。注入通道直接连在蒸发控制池上。如图15所示，有些图案没有偏离(只是简单地交叉)，而其它图案都有一个250μm的偏差(双T型注射口)。第三种图案具有两个以上的旁侧通道从而在进行长时间培养过程中可用来控制集通道管内的液体静力流。通过在卡上压上一层膜(经等离子处理的Rohm或MT40)从而将通道封闭起来。

试验步聚如下：用一个带子将分析池盖上；将5μ1的缓冲液加到库中；将500nl的荧光素或分析混合物吸移到分析池中；对于碱性磷酸酶分析，将酶和带有或不带有抑制剂的底物在试管中混合后，将500nl的分析混合物吸移到分析池中；在距离注射口7mm处进行检测。每一个测定中的特定条件如图中所示。

下表为分析过程所用电压

	电极1	电极2	电极3	电极4
					注射	220	500	155	0
分离	0	280	1000	280

为了对分析池内信号的维护进行分析，将500nl的荧光素加到分析池中，并且整修卡用96孔板盖上75分钟，然后将荧光素移到叉口处，连续地注射分离15分钟。经连续注射后可获得7-13％的CV。图16显示了用卡时的荧光素校准曲线。从中可知，在浓度为250-100nM范围内校准曲线为线性。

图17所示为不同培养时刻时碱性磷酸酶的活性。如电泳图所示，两个峰值(第一个峰值为荧光素单磷酸盐，第二个为荧光素)相互分开。此外，培养的时间越长，FDP(底物为荧光素双磷酸盐)转化为FMP(荧光素单磷酸盐)的量就越多，直到最后成为荧光素。图18所示为采用卡时，碱性磷酸酶的线性校准曲线。对于抑制作用的研究，将PNPP以不同的浓度加到分析混合物中，其中PNPP为碱性磷酸酶的非荧光底物并与FDP进行竞争，而FDP是一种酶的荧光底物。图19所示为不同分析混合物的电泳图，这些混合物内含1.3mU/ml的碱性磷酸酶、3.33μl的FDP以及如图所示不同浓度的PNPP。从图中可以看出，PNPP浓度的增加会导致FDP碱性磷酸酶活性的下降。图20所示为PNPP浓度的线性校准曲线。

下面的举例用来说明本发明用于细胞色素P450酶反应的装置和方法。

试剂：RECO System CYP3A4纯化的人重组(Purified，Recombinant Human)(PanveraCat No.P2305)。RECO System CYP1A2纯化的人重组(Panvera Cat No.P2304)。RECO System CYP2C9纯化的人重组(Panvera Cat No.P2362)。7-苄氧基喹啉(BQ)(Gentest Cat No.B720)。3-氰基-7白乙氧基香豆素(CEC)(Gentest Cat No.UC-455)。用于1A2的底物。7-甲氧基-4-(三氟甲基)-香豆素(MFC)(Gentest Cat No.B740)。乙腈。B-尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐，简写形式(NADPH)(Sigma CatNo.201-3)。Pluronic F68(Sigma Cat No.P1300)。

卡：

所用卡(每一单元包括两个库、一个中心池和一个连接库和池的通道，如图1所示的微型结构的配置)由黑色聚乙烯塑模成型，并由超声波焊上经等离子处理的膜LCF3001。该卡所用的图案为共用通道上有两个蒸发控制池，在两个蒸发控制池的中间有一个分析池。该图案中分析池的直径为1mm，向下逐渐变细，底部直径为0.9mm；库的直径为2mm，向下逐渐变细，底部直径为1.9mm。

规程：

试剂溶液如下进行准备。

将7-乙氧基-3-氰基香豆素(CEC)溶解成浓度为20mM的溶液

将8.61mg的7-乙氧基-3-氰基香豆素加到2.0mL的乙腈中，颠倒溶解后保存在-20℃的温度下

将7-甲氧基-4-三氟甲基香豆素(MFC)溶解成浓度为25mM的溶液

将12.21mg的7-甲氧基-4-三氟甲基香豆素加到2.0mL的乙腈中，颠倒溶解后保存在-20℃的温度下

将苄氧基喹啉(BQ)溶解成浓度为20mM的溶液

将4.706mg的苄氧基喹啉加到1.0mL的乙腈中，颠倒溶解后保存在-20℃的温度下

将NADPH溶解成浓度为10mM的溶液

将2.87mg的NADPH加到344μl去离子水中，颠倒溶解后保存在-20℃的温度下

将呋拉茶碱(Furafylline)溶解成浓度为2.5mM的溶液

将1.3mg的呋拉茶碱(Furafylline)加到2.0mL的乙腈中，颠倒溶解。注意溶液保存在-20℃的温度下可能会产生沉淀，但在热水中经声波处理后会再次溶解

5％的Pluronic F68

将5.0mg的Pluronic F68加到100mL的去离子水中，摇动溶解。

实例：细胞色素P450 1A2(Cyp450 1A2)的酶分析

A. Cyp450 1A2的酶活性：

步骤：

1.为Cyp450 1A2酶准备好浓度为20mM的CEC底物。

2.用水制备新鲜的10mM的NADPH溶液。

3.制备用来注满通道的缓冲混合物：

20μl               水

20μl               5％的Pluronic F68

20μl               5×CYP3A4缓冲液

20μl               20mM的CEC

20μl               10mM的NADPH

100μl              总体积(足够做10次反应)

1.将卡放在持卡器上。

2.将5μl的缓冲混合液加到通道两侧的池中，由于溶液中含有Pluronic F68，中间分析池中混合液升到池顶。

3.将不同浓度的CYP450 1A2酶加到(中间的)分析池中。

4.用96孔板盖好，在37℃培养35分钟。

5.用Molecular Devices Fmax板形读取仪读取RFU值，F-max设定值为：过滤器组390/460；间隔20毫秒；速度为10。

结果：

表：CYP450 1A2酶浓度与反应信号

[CYP450 1A2]，nM	0	8	16	32	64	100	133
								RFU(均值)	7.0	10.7	13.2	13.9	16.5	21.7	24.5
RFU(标准值)	1.5	1.8	1.3	1.0	0.6	3.1	4.2

荧光信号随着CYP450 1A2酶浓度的增加呈线性增长。

B：CYP450 1A2的抑制分析：

规程：

1.为CYP450 1A2准备好浓度为500·M的CEC底物。

2.用水制备新鲜的10mM的NADPH溶液。

3.将呋拉茶碱稀释到2500、1250、250、125、25、12.5、2.5、0·M等不同浓度。

4.为每一份呋拉茶碱稀释液制备缓冲混合液：

水                                 14.85μl

5％的Pluronic F68                  9μl

500μM的CEC                        0.9μl

CYP1A2缓冲液(5份)                  9μl

10mM的NADPH                        11.25μl

呋拉茶碱(从0到2.5mM)               1.8μl

总体积                             45μl(足够做4次反应)

5.将卡放在持卡器上。

6.将5μl的缓冲混合液加到通道两侧的池中，由于溶液中含有Pluronic F68，中间分析池中混合液升到池顶。用水将CYP1A2酶稀释到2∶1。

7.将稀释了的酶加到(中间的)分析池中。

8.用96孔板盖好。

9.在37℃培养35分钟。

10.用Molecular Devices Fmax板形读取仪读取RFU值，F-max设定值为：过滤器组390/460；间隔20毫秒；速度为10。

结果：

表：抑制百分比与抑制剂的浓度

[抑制剂]，μM	133	66.5	13.3	6.65	1.33	0.665	0.133
								抑制百分比	78.0	77.0	75.0	72.0	64.0	31.0	2.0

从上述结果可以看出：本发明装置和方法可用来对小体积进行有效地操纵，并能在多种情况如化学反应、结合、酶反应等情况下进行测定。本发明能灵活采用多种操作规程，即一种装置适于多种规程。此外，本发明装置还能与其它装置如微量板组合使用，这里本发明装置要与孔对齐，这样，操作试样能够更为容易地进行，相关化合物的记录结果具有更好的可信度。

这里所提到的每一篇文献、参考书或专利申请都以引用方式并入本文，就像它们在说明书中逐字出现一样。

为了清楚地理解本发明，前述说明采用示例和举例的形式进行，但是对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的教导，在不背离权利要求书的精神或范围的情况，可能对本发明做出适当的变更和修改。

Claims (38)

1.一种用挥发性溶剂以小体积进行操作的方法，所述方法包括：

将用于所述操作的一种组分加到暴露于大气的液体区域中，其中所述的挥发性溶剂会蒸发，其中所述液体区域与补充介质通过毛细通道相接触；

由此，在所述操作过程中，溶剂不断蒸发，并且被来自所述毛细通道的所述补充介质补充。

2.如权利要求1的一种方法，其中所述毛细通道连接在所述补充介质的库上。

3.如权利要求1的一种方法，其中所述液体区位于池中，该池穿过所述毛细通道的壁，所述池壁上至少任选一部分为非浸润的，并且所述的毛细通道连着两个库。

4.如权利要求1的一种方法，其中所述液体区与所述毛细通道端部相通。

5.如权利要求1的一种方法，其中所述毛细通道至少部分亲水。

6.如权利要求1的一种方法，其中所述液体区内液体的总量不超过约5μl。

7.如权利要求1的一种方法，其中在所述操作后，将所述液体区内至少一种组分通过毛细通道传递到动电系统。

8.如权利要求1的一种方法，其中所述操作为酶分析。

9.如权利要求1的一种方法，其中所述操作为配体—受体的结合分析。

10.如权利要求1的一种方法，其中所述操作为受体基因检测。

11.一种在小体积中进行测定的方法，其中所述测定包括至少两个实体之间的交互作用，所述方法包括：

将所述至少两种实体的至少一部分加到一液体区域中，该液体区域中包含一种暴露于大气并会蒸发的液体，所述液体区与补充介质在毛细通道中接触，并且液体区具有位置基本固定的弯月面，其中所述液体区含所述操作所需的任何剩余的实体或将额外的实体加到所述液体区域中；和

检测出所述液体区中至少两种实体之间的交互作用。

12.如权利要求11所述的一种方法，其中所述至少两种实体包括一种酶、一种能产生可检测产物的酶的底物和一种化合物，该化合物用来检测其对所述酶活性的作用。

13.如权利要求11所述的一种方法，其中所述至少两种实体包括一种配体、一种配体受体和一种化合物，该化合物用来检测其对所述配体和所述配体受体结合的作用。

14.如权利要求11所述的一种方法，其中所述液体区域至少部分在池中，该池穿过毛细通道的壁，所述毛细通道为水平的，并且将两个库与所述库中间的所述池相连。

15.如权利要求11所述的一种方法，其中所述化合物被加到非含水溶液的库中并且均匀地分布在所述库和所述毛细通道之间。

16.如权利要求11所述的一种方法，其中所述区域至少部分在池中，该池的直径小于约2mm，并且所述毛细通道横截面的面积比所述池的横截面面积约小一半。

17.如权利要求11所述的一种方法，其中所述区域小于约500nl并且加入小于约300nl的溶液。

18.一种在小体积中进行测定的方法，其中所述测定包括至少两个实体之间的交互作用，所述方法包括：

将所述至少两种实体的至少一部分加到池的液体区中，并且作为选择将测定所需的其它实体也加到该液体区中，该池中包含的一种液体暴露于大气并会蒸发，所述池可与毛细通道内的一种补充介质进行液体交换，在所述池内的所述液体在所述测定过程中具有一位置基本固定的弯月面，其中所述液体含所述测定需要的任何剩余的实体；和

检测所述液体区中所述至少两种实体之间的交互作用。

19.一种在小体积中进行测定的方法，其中所述测定包括至少两个实体之间的交互作用，所述方法包括：

将所述至少两种实体的至少一部分以及测定所需的其它任何实体加到液体区域中，该液体区暴露于两毛细通道端点之间的大气，形成一个不封闭的桥，该液体区与所述毛细通道内的一种补充液接触，其中所述区域内的液体会蒸发并且所述液体区含所述操作需要的任何剩余的实体；

将所述测定体积培养足够的时间从而产生所述的交互作用；和

检测所述液体区中所述至少两种实体之间的交互作用。

20.一种微流体装置包括：

一固体基片包括多个微结构，该微结构包括库、毛细通道和池，每一个池都通过一条毛细通道连接在至少一个库上，其中所述毛细通道和库为至少部分可浸润，其中所述池的横截面面积不超过所述库的横截面面积并且大于所述毛细通道的横截面面积。

21.如权利要求20的一种装置，其中所述基片由塑料构成。

22.如权利要求20的一种装置，其中所述装置包括一个具有所述通道和库的基片以及一个封闭所述通道和包括所述池的盖，所述盖包括一个可浸润面盖在所述通道上，所述可浸润微结构由含水溶液浸润。

23.如权利要求20的一种装置，进一步包括一个动电毛细通道与所述池流体相通。

24.一种微流体装置包括：

一固体基片包括多个微结构，该微结构包括库、毛细通道和池，其中所述库中至少有一部分与共用集管相连，所述每一个池都连着一条毛细通道，该毛细通道将所述池连到至少一个库上，其中所述毛细通道和库为至少部分可浸润，其中所述池的横截面和面积不超过所述库的横截面面积并且不小于所述毛细通道的横截面面积。

25.如权利要求24所述的一种微流体结构，其中所述通道与1至2个库相连，且该库的横截面面积至少是所述池的1.2倍。

26.如权利要求24所述的一种微流体结构，进一步包括一个动电系统，该动电系统将所述池作为所述动电系统的一部分，在所述动电系统的一条通道的一端有一库用来接受电极。

27.如权利要求24所述的一种微流体结构，其中所述微流体装置包括一个与多个池相连的中心库。

28.一种微流体装置包括：

带有相对开孔的两个相对的毛细通道以及在所述开孔之间的一个开口空区，每一个通道连着一个库；和用来将液体从通道移到通道之间空区的装置。

29.如权利要求28的一种微流体装置，在所述毛细通道之间进一步包括一个平台，并且该平台与所述毛细通道流通。

30.如权利要求28的一种微流体装置，至少具有一行所述两两相对的多个通道，每一个通道连接着一个库；还包括将液体从所述每一个毛细通道移到所述毛细通道之间空区的装置，其中所述毛细通道至少为部分可浸润，而所述通道的横截面面积不大于所述库的横截面面积。

31.一种将溶质限定在一液体体积很小区中的方法，该液体体积的部分由非浸润边界限定以形成弯月面，所述液体体积与所述很小的、限定到一毛细通道的区相接触，所述方法包括：

将所述溶质加到所述很小的区中，同时所述小区中的液体蒸发，并且所述毛细管中的液体流入所述的小区中以保持所述的弯月面和所述小区中的所述溶质。

32.如权利要求31的一种方法，其中所述溶质以溶液的形式加入，其中所述弯月面在所述加入后，与所述非浸润边界相平衡。

33.一种进行测定的方法，该方法中一种第一实体与一种第二实体之间的结合会引起可检测信号的变化，且该方法是在一种介质中进行的，该介质在所述测定的条件下会蒸发，所述方法包括：

将体积不超过约300nl的用于所述测定的组分加到一个区内的液体中，与毛细通道内的所述液体交换后形成体积不超过约500nl的反应混合物，其中所述液体中加入了所述测定所需的其它组分，或者所述液体已包含所述测定所需的其它组分；

其中在所述加入过程出现蒸发现象；

将所述反应混合物培养足够的时间使结合发生；和

在所述反应混合物中检测所述可检测信号。

34.如权利要求33的一种方法，其中所述第一和第二实体为一种酶和一种备选化合物。

35.如权利要求33的一种方法，其中所述第一和第二实体为一种蛋白质和一种备选化合物。

36.一种微流体装置包括：

一包括多个微结构的固体基片，其中的微结构包括库、毛细通道和池，每一个池都通过一条毛细通道连在至少一个库上，其中所述毛细通道和库至少为部分可浸润，其中所述池的横截面面积不超过所述库的横截面面积并且不小于所述毛细通道与所述池的交界面面积，所述池可与所述毛细通道进行液体交换，一个旁侧通道将所述池连在一个毛细管动电系统上，该动电系统包括一个与所述旁侧通道相连的分析通道并在其端部具有库。

37.一种微流体装置包括：

一固体基片，该基片包括一条连接着两个体积小于约5·l的库的通道和一个盖板，该盖板将所述通道盖上并且盖板上具有所述库的开口和位于所述库之间的池，所述库与所述通道流体相通；

所述池的横截面面积不大于所述通道；和

所述盖在所述通道的上面为亲水面。

38.如权利要求37的一种微流体装置，其中所述固体基片为疏水性的。

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