TW201728894A - 微流體分析系統、執行分析的微流體匣及方法 - Google Patents

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Abstract

一種包括一微流體匣及一相關聯的微流體操作者系統之微流體分析系統。該微流體匣包含一基礎部分，其具有一具有凹處的第一面；及一固定至該基礎部分的箔，其用以覆蓋該凹處及提供一微流體匣箔面。該具有凹處的基礎部分與該箔形成一流動通道及一彼此呈流體連通的槽。該微流體匣包含一進入至該反應部分之流動通道上游的注入開口。該操作者系統包括一活塞、一溫度調節元件及一致動器，其可進行定位以將該微流體匣之箔面定位成與該操作系統接觸且該反應部分極接近溫度調節元件，同時該致動器係與該槽部分相關聯以壓低覆蓋該槽部分的箔及該活塞係在上游閥部分處與該流動通道相關聯以壓低該箔而關閉至該反應部分的流動通道上游。

Description

微流體分析系統、執行分析的微流體匣及方法 工藝範圍
本發明係關於一種執行分析的系統及方法，特別是，執行諸如生化分析之具溫度敏感性的分析。本發明亦包含一種合適於該分析的微流體匣。
技藝背景
已從先述技藝中知曉複數種用以定量或定性決定在液體樣品中之標的組分之方法及裝置。這些先述技藝方法有許多包含複雜或耗時的步驟，諸如洗滌步驟。已不斷地進行發展新及經改良的方法有許多年，特別是，使用光學標記及讀取系統的方法。
用以執行包括光學標記及讀取系統之此等方法的微流體偵測方法及分析已被廣泛地使用。當執行生化分析時，經常需要在分析期間控制溫度及/或控制流動。
US 2011272610A揭示出一種包括聚合物致動器 的微閥結構及實驗室晶片(lab-on-a-chip)模組。該微閥結構可包括一佈置在基礎部分上的可撓結構及嵌入該可撓結構中之聚合物致動器。此時，該可撓結構具有一界定出微通道的閥部分及該聚合物致動器係藉由該可撓結構與該微通道分開。此外，形成該聚合物致動器，以便藉由控制該閥部分之位移來改變該微通道的寬度。
US 2012298233A揭示出一種用以操控流體的微流體構件，其包括一第一基礎部分、一第二基礎部分、及一由彈性材料配置且安排在該第一基礎部分與第二基礎部分間之第三基礎部分。在該第一基礎部分面對該第三基礎部分的面上配置至少一個第一凹處，其形成一第一控制艙。在該第二基礎部分面對該第三基礎部分的面上配置至少一個第二凹處，其形成一流體通道。在該第一基礎部分中形成一與該第一控制艙空間分開的第二控制艙及一將該第一控制艙連接至該第二控制艙的控制通道。該第二控制艙的至少一邊側壁係使用彈性材料配置而可由致動器進行變形，使得該第二控制艙之內部體積減少。
US 2015247845揭示出一種可例如使用在磁性分析的微流體裝置。該微流體裝置包含一基礎部分，其具有一用於流動通道的溝槽；及一覆蓋該流動通道的箔，該流動通道包含一透明窗口及一用於吸入液體樣品的注入口，該微流體裝置包含一可撓壁部分，其係該流動通道或與該流動通道呈流體連接之槽部分的部分，其中該可撓壁部分可被移動以便將空氣壓出該流動通道，在此之後，該可撓壁將返回其初 始位置。
雖然在已知的微流體匣中可調整樣品之溫度，已經發現該溫度調整非常緩慢。
發明之揭示
本發明的目標為提供一種執行分析之系統及方法，和一種合適於快速且準確地調整包括在其中的樣品溫度之微流體匣。
在本發明的具體實例中，其目標為提供一種包含具有反應部分的微流體匣之微流體分析系統，其可使用具有高準確性之想要的溫度培育在該反應部分中的樣品。
在本發明的具體實例中，其目標為提供一種包含具有反應部分的微流體匣之微流體分析系統，其中可根據預定的溫度計劃讓在該反應部分中的樣品接受溫度調節。
在本發明的具體實例中，其目標為提供一種能夠以高準確性進行快速且準確分析之微流體分析系統。
在本發明的具體實例中，其目標為提供一種具製造成本效益且可使用在本發明之分析中的微流體匣。
在本發明的具體實例中，其目標為提供一種不需要耗時的洗滌步驟且可以高準確性及相當快速例如在數分鐘內執行標的之決定的方法。
這些目標已經由如在申請專利範圍及下列說明中所定義的本發明及具體實例達成。
本發明已顯示出提供一種全新用以執行定量或定性熱敏感分析的方法，諸如決定在液體中的標的組分，特別是，該決定包括溫度敏感性分析，諸如生化分析。
再者，已發現可以快速且簡單的方法獲得非常好並準確的結果。
本發明之微流體分析系統包含一微流體匣及一相關聯的微流體操作者系統。通常來說，想要該微流體匣係可棄換式微流體匣，及該微流體操作者系統可再三地與具有相同設計及尺寸的微流體匣或與具有不同形狀及尺寸之微流體匣一起使用。該微流體操作者系統選擇性可調整，使得其可使用不同尺寸或形狀的微流體匣。
該微流體匣包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分，及其中在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分的箔，其用以覆蓋該凹處及提供一微流體匣箔面，其中該面係該箔面離該基礎部分那面。
有利的是，該基礎部分係堅硬的。
該箔可藉由任何方法諸如藉由焊接或膠合固定至該基礎部分。將該箔固定至該基礎部分，使得該凹處與該箔形成一流動通道及一槽。該流動通道具有一長度且包含一反應部分及一上游端及一下游端。在具體實例中，該上游端係在該反應部分的一邊上及該下游端係在該反應部分的相反邊上。應瞭解的是，該流動通道可具有二或更多個反應部分。再者，不排除該流動通道具分枝。
該槽係與至該反應部分的流動通道下游呈流體 連通。該微流體匣包含一對至該反應部分的流動通道上游開放之注入口。
該操作者系統包含一活塞、一溫度調節元件及一致動器，其可進行定位以將該微流體匣的箔面定位成與該操作系統接觸且該反應部分極接近該溫度調節元件，同時該致動器係與該槽部分相關聯以壓低覆蓋該槽部分的箔，及該活塞係在上游閥部分處與該流動通道相關聯以壓低該箔而關閉至該反應部分的流動通道上游。
已經發現本發明之微流體分析系統在該微流體匣的反應部分內提供非常有效的樣品溫度調節。該箔相當薄，此意謂著透過該箔的熱傳遞相當快速。再者，該槽及上游閥部分之安排造成可提高在該反應部分內的壓力，使得覆蓋該反應部分的箔不偏移進該基礎部分的凹處中。已發現在該反應部分內沒有提供壓力時，該箔趨向於稍微被吸入該基礎部分的凹處中，即，覆蓋該反應部分的箔偏移進該凹處中。當該反應部分係填充液體時，此效應甚至可變得較大，此意謂著該箔之覆蓋該反應部分處的箔面將不再與該溫度調節元件親密接觸，此意謂著熱調節變慢且不準確。本發明保證在該箔面與該溫度調節元件間有親密接觸。因此，包括在該反應部分中的樣品可獲得非常高及準確的溫度調整。
用語”上游”及”下游”應該解釋為相對於該流動通道及進入該流動通道中的樣品初始流。
用語”實質上”於此應該採用包含普通產物變化及容差的意義。
通常使用用語”約”來包括在測量中的不確定性。當以範圍使用時，用語”約”於此應該採用在該範圍內包括於測量中的不確定性之意義。
用語”液體樣品”或”樣品”或”測試液體”意謂著包括樣品的任何液體，包括包含固體部分的液體樣品，諸如分散液及懸浮液。該樣品包含在執行該方法那時的液體。
除非其它方面有具體指定或由上下文需要，否則遍及本說明或申請專利範圍，單一包括複數。
”方法”亦由用語”測試”或”分析”指出。
該反應部分形成一用於想要的反應之反應艙。原則上，該反應可係任何反應，諸如例如在標的與捕捉探針間形成鍵結，如在下列中有進一步描述。
在具體實例中，已發現當執行溫度調節時，優良的是，至少將該反應部分相對於水平面保持在傾斜位置。該樣品於該反應部分中的溫度調節可導致形成小氣泡，此會惡化該光學讀取。已發現此問題可藉由將該微流體匣保持成至少該反應部分相對於水平面保持在傾斜位置而完全或部分減輕。咸信藉由將該反應部分保持在傾斜位置造成此形成的氣泡團聚及/或可讓該氣泡被運輸出該反應部分例如進入該槽部分中。
在具體實例中，該操作者系統係適應於當該微流體匣係保持極接近該溫度調節元件時，將其保持成至少該反應部分呈傾斜。
在具體實例中，至少該反應部分的中心軸係相對 於水平面呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
水平面係定義為與重力垂直的平面。
通常來說，想要該微流體匣的基礎部分係實質上平面，即，該基礎部分的第一及第二相反面係實質上平行及係在該基礎部分之平面中。
在具體實例中，該操作者系統係適應於將該微流體匣保持成該基礎部分相對於水平面係呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
該基礎部分較佳為一對至少一種選自於下列的波長呈透明之材料：紅外光(約700奈米至約1000微米)、可見光(約400奈米至約700奈米)、UV光(約400奈米至約10奈米)及X射線光(約10奈米至約0.01奈米)。有利的是，該基礎部分係一對約200奈米至約1600奈米之至少一種波長呈實質上透明的材料，及較佳為在約380奈米至約750奈米的較寬可見光範圍內之波長。
可使用於該基礎部分的材料之實施例包含選自於玻璃及聚合物的材料，較佳為選自於下列之聚合物：環狀烯烴共聚物(COC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚二甲基-矽氧烷(PDMS)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基戊烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碸、聚四-氟乙烯(PTFE)、聚胺基甲酸酯(PU)、聚氯化乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯醯基共聚物、 聚異戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚異丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚矽氧類、環氧樹脂、聚醚嵌段醯胺、聚酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、賽璐珞、醋酸酯纖維素、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯乙烯基醇(EVAL)、含氟塑膠、聚縮醛(POM)、聚丙烯酸酯類(丙烯酸)、聚丙烯腈(PAN)、聚醯胺(PA)、聚醯胺-醯亞胺(PAI)、聚芳基醚酮(PAEK)、聚丁二烯(PBD)、聚丁烯(PB)、聚對酞酸丁二酯(PBT)、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚對酞酸伸環己基二伸甲基酯(PCT)、聚酮(PK)、聚酯/聚乙烯/聚乙烯、聚醚酮醚(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醚碸(PES)、聚乙烯氯化物(PEC)、聚醯亞胺(PI)、聚乳酸(PLA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚氧化伸苯基(PPO)、聚硫化伸苯基(PPS)、聚酞醯胺(PPA)、及其混合物。亦可將上述提到的材料使用於該箔。
有利的是，該基礎部分在25℃下係堅硬的。有利的是，該基礎部分係藉由射出成型或藉由雷射在基材上雕刻而製造。該基礎部分係以該箔覆蓋，其中有利的是，該箔係黏結至該基礎部分而形成該流動通道及槽。
較佳的是，該箔係對至少一種波長呈透明，較佳為如上對該基礎部分所述般。
有利的是，該箔相當薄，諸如具有厚度少於約1毫米，較佳為約0.5毫米或較薄，諸如約100奈米或較薄。
應瞭解的是，該微流體匣可具有二或更多個流動管道流體連接至共同或各別槽。
原則上，可將該注入開口安排至該反應部分的上 游及至該上游閥部分的上游之任何地方。在具體實例中，進入該流動通道的注入開口係安排在該上游端處，較佳的是，該注入開口係由穿過該基礎部分的孔口提供。
在具體實例中，進入該流動通道的注入開口係安排在該微流體匣之邊緣處。
有利的是，該注入開口係由穿過該基礎部分的孔口提供，其中該孔口足夠大而能讓測試液體滴施加至該微流體匣。透過提供足夠大的孔口，使得在該孔口周圍之基礎部分的邊緣與覆蓋該孔口的箔對該樣品滴提供足夠大的空腔而減低樣品溢出的風險。
原則上，該微流體匣的流動通道可具有任何形狀、長度及尺寸。
在下列中，該通道及槽的寬度係以上俯視觀點從箔面觀看的寬度及該通道/槽的高度係與該寬度垂直。該通道的長度係該通道的中心長度及該寬度係垂直於該通道進行決定。該槽的寬度係垂直於該通道之中心長度進行決定，其中該中心長度係決定為從在該流動通道與該槽間之流體連接及至該槽的最遠點之直中線。
在具體實例中，以上俯視觀點從箔面觀看，與該注入口立即毗連的流動通道具有一小於該注入開口寬度的寬度，較佳寬度為約10微米至約500微米，諸如約25微米至約200微米。
該流動通道的寬度可相同或不同。
有利的是，該流動通道及特別是該反應部分之高 度係小於寬度。因此，保證有效的光學讀取。亦想要該流動通道的體積相當低，因此保證分析所需要的樣品體積相當小。在具體實例中，該流動通道具有高度約1微米至約100微米。
該槽的高度可等於該流動通道的高度，或其可有利地較大，諸如大至少約25%，諸如大至少約50%，諸如大至少約100%。在具體實例中，該槽具有高度約20微米至約2毫米，諸如約200微米至約1毫米。
在具體實例中，以上俯視觀點從箔面觀看，該槽所具有之寬度大於該流動部分的最大寬度。
有利的是，該槽所具有的體積係該流動通道之總體積的至少0.5倍，諸如至少約該流動通道的總體積，諸如該流動通道的體積之約1.5至約100倍，諸如該流動通道的總體積約2至約10倍。因此，該槽及相關聯的致動器可以非常高準確性來調節該樣品在該流動通道中之流動。
但是，該流動通道的閥部分可係該流動通道之普通部分以保證有效的閥功能，想要當該活塞在該流動通道的閥部分處將箔壓進該流動通道中時，該流動通道之閥部分被塑形而形成以該箔緊密封閉的構造。在具體實例中，該流動通道於閥部分處具有一經圓磨的壁，即，沒有銳利邊緣。
在具體實例中，該流動通道的閥部分包含一具有與該活塞之活塞頭呈互補形狀的閥座，其中在該閥閉合後，該活塞頭係於該流動通道之閥部分處將該箔壓進該流動通道中。
在具體實例中，該活塞頭被塑形成於該流動通道的閥部分處與該凹處嚙合以有效關閉該流動通道。
在具體實例中，該流動通道之閥部分於該基礎部分的第一表面處包含一具有脊狀結構之閥座，其中該脊狀結構係在該凹處中從該基礎部分的第一表面突出及與該凹處的至少一部分相交。因此，可獲得非常緊密的閥封閉。有利的是，該脊狀結構在與該流動通道實質上垂直的方向上延伸以保證在該閥部分處沿著該凹處的整個寬度之密封性。
在具體實例中，該閥座包含一密封物，其使用夾在其之間的中間箔對著活塞進行密封。有利的是，該活塞的閥座與活塞頭二者皆包含一彈性體密封材料，以對著夾在其之間的箔有效地進行密封及保證該活塞頭不損傷該箔。
該閥部分可具有與毗連的流動通道相同之寬度。
為了保證有效的閥功能，該流動部分的閥部分可具有一比該流動通道的最小寬度大之寬度。
藉由保證該閥部分的寬度不非常窄，該活塞及活塞頭不需要非常纖細，因此活塞及特別是活塞頭可更耐用。
為了保證可將覆蓋該反應部分的箔壓成平坦或稍微離開該凹處的喇叭狀(偏移)，有利的是，將該微流體匣形成當該上游閥部分被關閉時，與該槽部分相關聯的致動器可施加一壓力，相對於沒有此致動器已經具有的壓力，此將提高在該反應部分中的壓力。在具體實例中，該流動通道從該上游閥部分開始並無任何穿過該基礎部分或箔下游的孔口，因此保證當該上游閥部分關閉且與該槽部分相關聯的致動器 在該槽部分處對著該箔加壓時，流體無法從該流動通道下游漏至該上游閥部分。
有利的是，當該上游閥部分係由該活塞關閉時，從該上游閥部分開始的流動通道下游與該槽構成一封閉體積。因此，施加至該反應部分的壓力可獲得有效控制且可對覆蓋該反應部分的箔進行操控以便相對於該凹處具有想要的形式。
在具體實例中，該流動通道包含一下游閥部分及該操作者系統包含一用於該下游閥部分的相關聯活塞。如上對上游閥部分所描述般，該下游閥部分及上游閥部分可有利地如該上游閥部分般被塑形。應瞭解該下游閥部分及上游閥部分不需要相同，但是在具體實例中，其可彼此不同。為了簡化，該下游閥部分及上游閥部分可實質上相同。
可例如藉由在該致動器已加壓於該槽處的箔而提供想要的壓力後關閉該下游閥部分及上游閥部分來施用該下游閥部分及上游閥部分，以保證在該反應部分中有固定壓力。因此，可將在該反應部分中的壓力保持非常穩定一段想要的時間。
在具體實例中，該反應部分可係該流動通道的一部分，其寬度係類似於該流動通道之毗連部分。但是，為了保證大的讀取面積，想要將該反應部分製成比剩餘的流動通道寬。
在具體實例中，以上俯視觀點從箔面觀看，該反應部分具有一比立即毗連該注入口的通道大之寬度，較佳為 該反應部分具有一大於該立即上游及/或下游流動通道之寬度。較佳的是，該反應部分具有平均寬度約2毫米至約5公分，諸如約5毫米至約2公分。
有利的是，以上俯視觀點從箔面觀看，該反應部分具有讀取面積(長度乘以平均寬度)至少約40平方毫米，諸如至少約40平方毫米，諸如至少約60平方毫米，諸如至少約100平方毫米。
該分析可有利地包括光學讀取。
在具體實例中，該反應部分包含用於標的之捕捉探針。
該標的可係能進行定量或定性決定且可直接或經由連結劑分子被該捕捉探針捕捉之任何標的。此捕捉探針-標的配對係在技藝中熟知及包括例如抗體-抗原及等等。
用語”標的”意謂著一或多種特定型式的分子或組分。用語”二或更多或數種標的”意謂著二或更多或數種不同型式之標的組分。
在下列中，為了簡化，用語”標的”主要以單數使用，但是除非其它方面有具體指定，否則亦應該包括該用語”標的”之複數版本。
用語”標的”及”標的組分”可互換使用。
該標的可係能在結合分析中決定之任何種類的標的。熟練人士可以簡單方式使用知識從其它型式之結合分析來選擇合適的標的組分及相應的捕捉探針。
在具體實例中，該標的係一生物分子，諸如單一 有機分子或有機分子結構，例如有機生物體。因為在例如保健工業及食品工業之工業中，對快速、相對低成本及非常準確之分析系統有高需求，本發明的分析系統及方法對該技藝提供大貢獻。本發明之分析系統及方法高度合適於使用在生物分子的定量及/或定性決定，特別是因為本發明之方法具非常快速及高度可信賴二者。
在本發明的具體實例中，該標的可係例如分子或諸如微生物的有機生物體之突變體變種。
在具體實例中，該標的係或包含微生物，諸如細菌、病毒或真菌病原體之至少一種，例如E-coli大腸桿菌、檸檬酸桿菌(Citrobacter spp.)、產氣單孢菌(Aeromonas spp.)、巴斯德桿菌(Pasteurella spp.)、非血清群DI沙門氏菌(Salmonella)、曲狀桿菌屬(Camphylobacter)、葡萄球菌(Staphylococcus spp)及其組合。
在具體實例中，該標的係或包含細胞，諸如血液細胞、幹細胞或腫瘤細胞。
在具體實例中，該標的係或包含蛋白質、核苷酸、碳水化合物或脂質，特別是酵素、抗原或抗體。
在具體實例中，該標的係或包含”不全抗原”。不全抗原係一種小分子，其僅有當接附至諸如蛋白質的大載體時可引出免疫反應，該載體可係自身不會引出免疫反應者。該不全抗原可係例如類固醇、荷爾蒙、抗生素或無機構成物。
熟練人士將了解該標的可係能提供出捕捉探針之任何種類的組分。
標的及相應的捕捉探針係在技藝中熟知。同樣熟知的是，將此捕捉探針固定在表面上。
在具體實例中，該捕捉探針係對該標的特定。
若有二或更多種標的時，可有數組捕捉探針；或可有一種型式的捕捉探針，其係一種用於全部標的組分之捕捉探針。
在有二或更多種標的組分之具體實例中，該捕捉探針係對二或更多種標的組分特定，例如，類似但不相同的標的組分之群組。
在本發明的具體實例中，該捕捉探針係對包含一或多種標的組分之組分的群組特定。
在具體實例中，該捕捉探針係例如用於蛋白質之結合位置，因此可決定該蛋白質含量。在具體實例中，該捕捉探針係用於預選擇的蛋白質型式或群組之結合位置。
在具體實例中，該捕捉探針係用於不全抗原之結合位置，諸如小有機分子，例如類固醇荷爾蒙、抗生素或甚至其它來源之其它不全抗原分子。
該捕捉探針較佳為固定至在該流動通道的反應部分內之表面。
該捕捉探針可固定至該箔及/或至該基礎部分的第一面。在具體實例中，最好該捕捉探針係固定至在該反應部分中之基礎部分的第一面。
在該反應部分內的基礎部分及/或箔有利地包含至少一個光學元件。較佳的是，該光學元件係建構成重定向 及較佳為調準從螢光團發射出的光。
在具體實例中，該光學元件較佳為建構成重定向及較佳為調準從鄰近該基礎部分的第一面之螢光團及/或從鄰近在該反應部分內的箔之螢光團所發射出的光。較佳的是，措辭”鄰近”意謂著在10奈米或較短的距離內，諸如在2奈米或較短的距離內，諸如在1奈米或較短的距離內，諸如在0.1奈米或較短的距離內。
通常來說，較簡單為提供具有光學元件的基礎部分而非提供具有光學元件的箔；此外，最好該光學元件形成該基礎部分的部分。在下列中，本發明的具體實例描述出該光學元件係作為該基礎部分之部分，但是應瞭解該光學元件可任擇地形成該箔的部分。再者，應瞭解在該反應部分內的基礎部分及/或箔可具有數個光學元件。在具體實例中，在該反應部分內的基礎部分及/或箔包含至少約4個光學元件，諸如至少約10個光學元件，諸如至少約20個光學元件，諸如至少約50個光學元件。
較佳的是，該光學元件包含一用於標的之捕捉探針，其係固定至在該反應部分內之基礎部分的第一面或該箔。
有利的是，該光學元件可在該基礎部分的模塑期間製得，及有利的是，其包含一鏡片結構及/或一超臨界角螢光結構(SAF結構)，該SAF結構較佳為具有一頂端表面。該鏡片結構及/或SAF結構具有重定向從該反應部分內之螢光團所發射出的光之功能，如此可以簡單的方式讀取發射光。有利的是，該光學元件係調準該發射光，其作用為放大可被讀 取的訊號。
較佳的是，該光學元件具SAF結構。
SAF結構在技藝中熟知及例如在US 2016011112、US 2013236982A及/或US 2007262265中有描述。
在具體實例中，於先述技藝文件US 2016011112、US 2013236982A及/或US 2007262265之任一篇中描述出使用SAF結構作為光學元件，其差異為該光學元件係併入如於本文所描述的微流體匣之反應部分中。
有利的是，該SAF結構係該基礎部分之整合部分及較佳為與剩餘基礎部分相同的材料，較佳為藉由射出成型製造，其中該SAF結構係在形成該反應部分的凹處部分中形成。
在任擇性具體實例中，該SAF結構係部分埋入或裝配到該剩餘的基礎部分部分上。在具體實例中，較簡單為使用與該剩餘的基礎部分部分之材料不同的材料來提供該SAF結構，諸如具有較高折射率的材料。但是，通常想要該SAF結構係與該剩餘基礎部分相同的材料。
較佳的是，該SAF結構面離其突出處具有一頂端表面，即，若該SAF結構係該基礎部分的部分時，該頂端表面係面向該箔。有利的是，將該捕捉探針固定至該頂端表面。若有數個SAF結構時，各別的SAF結構之頂端表面可具有相同或不同經固定的捕捉探針。
有利的是，可在將該箔固定至基礎部分前進行該捕捉探針之固定。
有利的是，該SAF結構包含一朝向該箔突出的截錐體形狀，且其頂端表面係面對該箔。該捕捉探針較佳為固定至該頂端表面。
在大於超臨界角的角度內(θc)，光在或接近二種不同折射環境的界面處之螢光性發射(亦稱為發光發射)會將大部分的光各向異性地發射進該較高折射性媒質(n2)中(參見圖7)。有利的是，將該SAF結構塑形成能以高收集效率來收集大部分發射進該較高折射性物質中的螢光。
該SAF結構之折射率比在該反應部分中的流體高，其中該流體可係氣體，諸如空氣。若已經在該捕捉探針已捕捉標的後從該反應部分抽出該樣品時，可將新鮮的樣品或諸如水之另一種流體引進該反應部分中。
在大於臨界角之角度下傳播的發光發射稱為超臨界角光。典型來說，該超臨界角光係在例如約61.5度至約80度之角範圍內傳播。將察知發光訊號可依該激發而具有許多不同形式。
為了保證從鄰近頂端表面之例如由該捕捉探針直接或間接(以連結劑分子或其它中間分子)捕捉的螢光團所發射出之光有最理想的調準性，該頂端表面之直徑及該突出的SAF結構之高度有利地彼此進行調適。有利的是，該表面具有面積至少約0.01平方毫米，諸如約0.02平方毫米至約1平方毫米，諸如約0.03平方毫米至約0.8平方毫米，諸如約0.05平方毫米至約0.5平方毫米。
該頂端表面較佳為具有一圓，較佳為具有直徑約 0.01毫米至約1毫米之圓形邊緣。
如所提到，在任擇性具體實例中，該SAF結構係裝配到該箔上及朝向該結構之第一面突出。
有利的是，該SAF結構具有一截錐體形狀，其係從該基礎部分突出且在朝向其頂端表面之突出方向上具有變窄的直徑，如此該邊對與該頂端表面垂直之中心線形成一角度，該角度稱為截錐體角度。
該SAF結構可例如具有一選自於下列的截錐體形狀：方形截錐體形狀、五角形截錐體、三角形截錐體(經削剪的三角錐體)或圓錐台。
有利的是，該SAF結構具有圓錐台(有時亦指為平截頭錐體(conical frustum))形狀。
為了保證想要的調準性，該截錐體角度係小於超臨界角。有利的是，該SAF結構具有至少約50度的截錐體角度，諸如約55度至約75度，諸如約58度，至約70度，諸如約59°至約65度，諸如約60度至約61度，較佳為約60°。
有利的是，該SAF結構具有一足夠大且能重定向從已固定到該SAF結構之頂端表面上的螢光團所發射出的光之突出高度。較佳的是，該光係經調準及透射過該基礎部分及從該基礎部分的第二面發射出，於此由光學讀取器讀取。
較佳的是，該SAF結構具有至少約0.03毫米的突出高度，諸如至少約0.1毫米；較佳的是，該SAF結構具有一係該SAF結構的頂端表面之最大直徑的約1倍至約3倍之突出高度。
該SAF結構的高度係決定為從該頂端表面至其根部之距離，其中該根部係與該基礎部分的剩餘部分(或該箔，其中該SAF結構形成該箔的部分)連接或整合。
該SAF結構(及較佳為整個基礎部分)之折射率係高於1.33的水折射率。有利的是，該SAF結構之折射率係至少約1.4，諸如約1.45至約1.65的折射率。在較佳具體實例中，該SAF結構係具有折射率約1.59之聚苯乙烯。
該溫度調節器可例如包含Peltier元件、薄箔加熱元件及/或其它電阻加熱元件。
有利的是，該溫度調節器元件係一熱電元件，諸如Peltier元件；較佳的是，該熱電元件可使用所選擇的時間組態來操作冷卻及加熱二者。
在具體實例中，該操作者系統可包含一用以傳送激發光的發射器及一用以讀出光學訊號的讀取器。
該讀取器及發射器可係例如一共同單元。例如，當該微流體匣係定位成以其箔面與該操作系統接觸用以調節在該反應部分中的樣品溫度時，該發射器/讀取器係定位在該微流體匣的第二面邊上。
原則上，該光學讀取器係可檢測所討論的波長之任何種類的光偵測器，即，具有預計從該光學偵測位置例如發射或反射或通過該光學偵測位置獲得之波長的光線。
有利的是，該光學讀取器係一種多重波長讀取器。
在具體實例中，該讀取器包含光電二極體陣列及 /或光電倍增管。合適的偵測器可例如從Hamamatsu Cooperation，Bridgewater，US或從Atmel Corporation，San Jose，US獲得。
在具體實例中，該光學讀取器係數位影像讀取器，較佳為呈電荷耦合元件(CCD)讀取器形式。
有利的是，該CCD讀取器係彩色讀取器，諸如3CCD讀取器或彩色濾光片馬賽克CCD讀取器。
3CCD讀取器係一包含將影像分離成紅色、綠色及藍色組分之雙色分束稜鏡(dichroic beam splitter prism)的CCD讀取器。
彩色濾光片馬賽克CCD讀取器係一包含彩色濾光片的CCD讀取器，諸如Bayer遮罩、RGBW遮罩(紅色、綠色、藍色、白色濾光片陣列)、或CYGM遮罩(青綠色、黃色、綠色、品紅色濾光片陣列)。
有利的是，該光學讀取器係一光譜計，該光譜計較佳為配置成使用包含至少二種不同光束的帶寬進行操作。
光譜計亦經常稱為光譜儀及係使用來度量諸如在特定帶寬上的光強度或偏極化性質。
較佳的是，將該光譜計配置成決定在包含可見光的帶寬內之光強度。
在具體實例中，將該光譜計配置成決定在包含至少二種不同光束的帶寬內之光強度。
在具體實例中，該光學讀取器係一光纖光譜計，其包含複數根經安排以接收從螢光團發射出的光線之光學纖 維。
有利的是，該用以激發螢光團的發射器可係二極體基底之發射器。
在具體實例中，該操作者系統包含一電腦系統，其係配置用以控制至少一種選自於活塞、溫度調節元件及致動器的操作者元件之操作。該電腦系統較佳為包含一儲存用以控制該操作者元件之操作的軟體之記憶體。該電腦系統可例如根據經由一介面負載至該電腦系統之編碼及/或在微流體匣上所讀取的編碼(例如，條碼)進行程式化來執行想要的分析程序。
有利的是，該電腦進行程式化以進行一分析程序，其包括將樣品裝填進反應部分中、讓其接受加熱及/或冷卻、朝該反應部分傳送激發光、讀取從該反應部分內的選擇性螢光團所發射出之訊號。該分析程序可包含在朝該反應部分傳送激發光前從該反應部分抽出樣品，讀取從該反應部分內的選擇性螢光團所發射出之訊號。選擇性，在朝該反應部分傳送激發光前，將諸如水的另一種流體引進該反應部分中，讀取從該反應部分內之選擇性螢光團所發射出的訊號。
在具體實例中，該分析程序包括啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，啟動該啟動器以至少部分釋放覆蓋該槽部分的箔，啟動該活塞以關閉該上游閥部分，及啟動該溫度調節元件以根據預定的溫度計劃來調節在該反應部分中的樣品之溫度。
有利的是，對該電腦進行程式化以操作該操作者 元件來進行一或多種下列所描述的分析。
在具體實例中，該微流體分析系統進一步包含一光源(發射器)，其係配置用以激發在該反應部分中的螢光團。較佳的是，該光源係經配置用以激發在SAF結構處所捕捉的螢光團。該捕捉可係直接或間接。例如，該標的可包含該螢光團，或該螢光團可選擇性經由連結劑分子被該標的捕捉。
螢光團係在技藝中熟知及係在定量及定性分析技術中廣泛使用。
螢光團(亦稱為螢光染料或螢光發色團或發光分子)係一種可藉由吸收光能量進行激發及再發射出具特定波長能量的分子。該發射能量之波長、量及在發射前的時間係依螢光團及其化學環境二者而定，因為該分子在其激發狀態下可與週圍分子交互作用。
該激發能量可係非常窄或較寬的帶能量，或其可係超過截止準位的全部能量。該發射能量及波長通常比激發能量更特定，及其通常係較長的波長或較低的能量。該激發能量範圍係從紫外光至可見光譜，及該發射能量可從可見光連續至近紅外線區域。
通常來說，為了較簡易地定性或定量決定該標的組分，想要選擇具有相當特定的發射波長及能量之螢光團。特別想要的是，該發射波長係相當特定，即，較佳為應該在決定方法中具有一足夠窄且可與其它發射區別之波長帶。
用語”相當特定的波長”意謂著該波長可與在該測試中之其它發射波長區別。
特別在有數個不同螢光團及選擇性數個標的組分之狀況中，最好該螢光團具有相當特定的發射波長，如此來自各別螢光團的發射可彼此區別。
該螢光團可係任何型式的螢光團。在具體實例中，該螢光團係量子點或芳香族探針及/或綴合探針(conjugated probes)，諸如螢光黃、苯的衍生物、金屬-硫族化合物螢光團或其組合。
在US 7498177中描述出量子點的實施例及可從Life Technologies Europe BV獲得量子點。這些量子點包括多於150種具有跨越寬波長範圍的發射波長之不同產品組態，例如，具有各別發射波長如下之量子點：525、545、565、585、605、625、655及IR 705及800奈米。
該量子點的實施例亦包括可從Ocean NanoTech，Springdale，Arkansas 72764獲得之量子點，包括多於40種具有跨越奈米的發射波長及具有官能化的PEG外核心或其它生物學相容塗層之不同產品組態，例如，其具有各別發射波長：530、550、580、590、600、610、620及630奈米。來自Ocean NanoTech的量子點包括具有不同官能基例如胺、COOH、苯基硼酸(PBA)的量子點；和具有兩親聚合物與PEG塗層的量子點。可從Ocean NanoTech獲得的其它量子點實施例有具有單一核心的量子點，例如，在甲苯中提供且僅含十八烷基胺塗層或含有兩親聚合物與PEG塗層。
在具體實例中，該微流體分析系統進一步包含一用以讀取發射光的光學讀取器，其中該光較佳為來自螢光 團，更佳的是，配置該讀取器來讀取經由上述SAF結構的發射光。
本發明亦包含一包含一反應部分與一或多個如上所述的SAF結構之微流體匣。
本發明亦包含一微流體匣，其包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分，其在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分的箔，其用以覆蓋該凹處及提供一微流體匣箔面，其中該基礎部分與該凹處及該箔形成一流動通道及一槽。該流動通道具有一長度及包含一反應部分及一上游端及一下游端。該槽係與至該槽的流動通道下游呈流體連通及該微流體匣包含一進入至該反應部分的流動通道上游之注入開口。該流動通道在該注入開口與該反應部分間包含一上游閥部分。該流動通道的閥部分包含一閥座。較佳的是，該閥座在該基礎部分的第一表面處包含一脊狀結構。有利的是，該脊狀結構係在該凹處中從該基礎部分的第一表面突出及與該凹處的至少一部分相交。
該微流體匣可有利地如上所述。
本發明亦包含一種使用如上所述的微流體分析系統執行分析之方法。該方法包含：將該微流體匣施用到該操作者系統上，使得該反應部分極接近該溫度調節元件，同時該致動器係與該槽部分相關聯以壓低覆蓋該槽部分的箔，及該活塞係在上游閥部分處與該流動通道相關聯以壓低該箔而關閉至該反應部分之流動通道上游； 啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，因此將流體(例如，氣體)壓出該槽；在該流動通道的注入口處施加一樣品；啟動該啟動器以至少部分釋放覆蓋該槽部分的箔，因此吸入該樣品，較佳的是，使得該樣品至少部分填充該反應部分；啟動該活塞以關閉該上游閥部分；啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，因此在該反應部分中施加一壓力，其係高於沒有壓低該箔時所擁有的壓力；及啟動該溫度調節元件以根據預定的溫度計劃來調節在該反應部分中的樣品溫度。
該溫度計劃可係例如將溫度保持固定例如在37℃下一預定時間、加熱至最高溫度、接著進行冷卻以冷卻至低溫、及之後增加溫度等等。
有利的是，當該微流體匣保持極接近該溫度調節元件時，該操作者系統將其保持成至少該反應部分呈傾斜。
如上所述，已發現可從該反應部分的讀取區域完全或部分移除選擇性形成的氣泡，因此保證該氣泡不會惡化該讀取。
在具體實例中，該反應部分之至少中心軸相對於水平面呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
在具體實例中，該微流體匣的基礎部分係實質上 平面及該微流體匣係施用到該操作者系統上，如此該操作者系統將該基礎部分保持在相對於水平面呈傾斜的位置，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。在具體實例中，培育在該反應部分中的樣品一段預定時間，於此讓其根據溫度計劃接受該溫度調節。
有利的是，該培育時間相當短，諸如少於30分鐘，例如，2-10分鐘。
該流動通道可包含一下游閥部分及該操作者系統可如上所述般包含一用於下游閥部分的相關聯活塞。在此具體實例中，該方法有利地包括啟動該相關聯活塞以關閉該下游閥部分，其中該下游閥部分較佳為在該反應部分中施加壓力後關閉。因此，因為並無流體可因此漏出該反應部分，可非常穩定地維持已施加至該反應部分的壓力。雖然可控制該致動器以便以相當高的準確性施加特定壓力，但是操作該致動器來保持該壓力隨著時間穩定更難。藉由關閉該下游閥部分及相關聯的活塞，可使得以高準確性保持想要的壓力較簡單。
若該反應部分包括用於包含螢光團或與其相關的標的之捕捉探針時，該方法有利地包含定量或定性地決定存在於該樣品中之標的，其中該方法包括朝向該微流體匣的反應部分發射激發光及讀出選擇性發射訊號。
措辭”該標的係與螢光團相關聯”意謂著該螢光團係適應於直接或經由連結劑分子間接結合至該標的。
如上所述，該微流體匣較佳為包含一光學元件，更佳為SAF結構。
若該捕捉探針係固定至該SAF結構的頂端部分時，在激發及讀出前不需要移除該選擇性包含螢光團而未由捕捉探針捕捉之樣品，因為僅有鄰近(被捕捉探針捕捉)的螢光團將發射光，其將顯著地以大於該臨界角之角度傳播進該SAF結構中。在該樣品中自由流動的其它螢光團將實質上均勻地在全部方向上發射光，藉此其將敷散開。因此，使用者或讀取器可決定何者係背景雜訊(例如諸如，敷散開的發射光)及何者係實際訊號。但是，對某些分析來說，可想要在發射激發光及讀出前從該反應部分抽出樣品。
在該捕捉探針被固定至該流動通道之反應部分內的表面之具體實例中，該方法有利地包括啟動該活塞以打開該上游閥部分及選擇性下游閥部分，及啟動該啟動器以將該樣品吸出該反應部分，較佳為將該樣品部分或完全吸入該槽中。較佳的是，在朝該反應部分發射激發光及讀出前，將該樣品吸出該反應部分。
在具體實例中，在朝該反應部分發射激發光及讀出前，將諸如水的另一種流體進料進該反應部分中。
在具體實例中，該捕捉探針係固定至在該反應部分內的基礎部分或箔之光學元件，及該光學元件較佳為建構成重定向及較佳為調準從綴合至如上所述的捕捉探針之螢光團所發射出的光。
該激發光較佳為從該微流體匣邊朝向該光學元 件發射，其中該光學元件係該微流體匣之一部分，即，該光學元件形成該基礎部分的部分，該激發光係朝向該微流體匣之基礎部分邊發射，即，如此該激發光係撞擊到該基礎部分之第二表面上。
若該光學元件係SAF結構時，該激發光較佳為朝向該SAF結構發射且傳播方向係與該SAF結構之頂端表面實質上垂直，較佳為如此該激發光傳播通過該SAF結構以激發由該捕捉探針所捕捉的螢光團。
本發明的全部特徵及如上所述包括範圍及較佳範圍之本發明的具體實例可在本發明之範圍內以多種方式結合，除非有不結合此等特徵的特定理由。
1‧‧‧流動管道
2‧‧‧反應部分
2a‧‧‧區域
3‧‧‧槽
4‧‧‧注入口
5‧‧‧上游閥部分
6‧‧‧螢光團
11‧‧‧流動通道
12‧‧‧反應部分
12a‧‧‧基礎部分邊
13‧‧‧槽
14‧‧‧注入口
15‧‧‧上游閥部分
16‧‧‧基礎部分
16a‧‧‧第一面
16b‧‧‧第二相對面
17‧‧‧箔
21‧‧‧流動通道
22‧‧‧反應部分
22a‧‧‧回收凹洼
23‧‧‧槽
24‧‧‧注入開口
25‧‧‧上游閥部分
26‧‧‧基礎部分
27‧‧‧箔
27a‧‧‧箔
27a’‧‧‧箔
28‧‧‧支撐框架
28a‧‧‧溫度調節元件
29a‧‧‧致動器
29b‧‧‧活塞
30‧‧‧微流體匣
31‧‧‧流動通道
32‧‧‧反應部分
33‧‧‧槽
34‧‧‧注入口
35‧‧‧上游閥部分
35a‧‧‧下游閥部分
40‧‧‧微流體操作者系統
41‧‧‧流動通道
42‧‧‧反應部分，捕捉探針
42a‧‧‧空腔
42b‧‧‧標的探針
43‧‧‧槽
44‧‧‧注入口
45‧‧‧上游閥部分
46‧‧‧基礎部分
47‧‧‧箔
47a‧‧‧箔
47a’‧‧‧箔
48‧‧‧支撐框架
48a‧‧‧溫度調節元件
49a‧‧‧致動器
49b‧‧‧活塞
51‧‧‧頂端表面
52a‧‧‧螢光團
56‧‧‧基礎部分
62‧‧‧反應部分
62a‧‧‧捕捉探針，螢光團
66‧‧‧基礎部分，底部部分
66a‧‧‧凸緣
66b‧‧‧邊壁
67‧‧‧箔
70‧‧‧箱子
71‧‧‧發射器纖維捆
72‧‧‧長度部分
73‧‧‧發射器輸出端
74‧‧‧套筒
75‧‧‧讀取器輸入端
76‧‧‧讀取器纖維捆
77‧‧‧連結器
78‧‧‧波導管
79‧‧‧光
F‧‧‧基礎
H‧‧‧水平面
PB‧‧‧平面
RC‧‧‧中心軸
α‧‧‧截錐體角度
θc‧‧‧超臨界角
n2‧‧‧高折射性媒質
h‧‧‧突出高度
tD‧‧‧頂端表面直徑
bD‧‧‧底部直徑
本發明之上述及/或額外目標、特徵及優點將藉由下列本發明之具體實例的闡明性及非限制性說明進一步闡明，伴隨著參照附加圖形。
圖1係根據本發明的具體實例之微流體匣的圖式上俯視圖。
圖2係根據本發明的具體實例之微流體匣的圖式上俯視圖。
圖3a、3b、3c及3d係該微流體分析系統之操作具體實例的圖式闡明。
圖3e與圖3d相應，其中至少該反應部分係相對於水平面呈傾斜。
圖4係根據本發明的具體實例之微流體匣的透視圖。
圖5係一包含微流體操作者系統及複數個微流體匣的微流體分析系統之透視圖。
圖6a、6b及6c係該微流體分析系統之操作具體實例的圖式闡明，其中該反應部分包含標的探針。
圖7係SAF結構的透視圖及截面圖。
圖8係另一種SAF結構的截面圖。
圖9係一微流體匣的截面圖，其中該基礎部分係塑形成具有SAF似的結構。
圖10係一形成發射器-讀取器組合的發射器及讀取器單元之圖式側視圖。
圖11闡明該發射器及讀取器單元之發射及接收面。
圖12闡明一合適於本發明的具體實例之微流體分析系統的微流體操作者系統。
該等圖形係圖式及為了清楚經簡化。遍及該等圖形，相同參考數字係使用於相同或相應部分。
於此之後，將從所提供的描述明瞭本發明之進一步可行性範圍。但是，應瞭解所提供的描述及特定實施例雖然指示出本發明的較佳具體實例，其僅係闡明，因為將由熟習該項技術者從此描述及實施例明瞭在本發明的精神及範圍內之多種改變及改質。
圖1之微流體匣包含5個在箔與基礎部分間形成 之流動管道1。該微流體匣係從箔邊觀看。每個微流體匣在反應部分2的任一邊上包含一上游端及一下游端。可看見該反應部分2係比其餘的流動通道1部分寬。每個通道係與槽3呈流體連通。在所顯示出的具體實例中，每個通道具有自己的槽3。在變化上，可有二或更多個通道與一共同槽呈流體連通。該微流體匣具有一流動管道1的共同注入口4。每個流動通道亦包含一上游閥部分5，其可由如上所述的微流體操作者系統之相關聯活塞關閉。該流動管道可包含施加在該通道中的螢光團6，其中該螢光團6係適應於與標的進行反應，其中該標的可由經安排例如固定在該反應部分2中之捕捉探針捕捉。有利的是，包含該反應部分的微流體匣之區域2a係與該微流體操作者系統的溫度調節元件相關聯用以調整在例如如上所述的反應部分2中之樣品溫度。
該箔係可撓及在使用中，該槽係由該微流體操作者系統的致動器壓低，在注入口中施加樣品及該致動器釋放該箔，藉此將該樣品吸入通道中。例如，在第一釋放步驟中，該致動器可僅部分釋放，如此將樣品吸入流動通道1之包含螢光團的部分中，及可允許樣品於此某一預定時間以懸掛該螢光團6。之後，可進一步(例如，完全)釋放該致動器以將樣品抽入該反應部分2中。例如，如上所述般讓該樣品接受溫度調節。之後，可光學偵測該經選擇性捕捉之含有螢光團的標的。選擇性在該光學偵測前，將該樣品移出該反應部分及移進該槽中。
圖2的微流體匣包含在箔17與基礎部分16間形 成之單一流動通道11及槽13。該基礎部分16具有第一面16a及第二相對面16b及在該第一面中包含一凹處，及該箔17係固定至該基礎部分用以覆蓋該凹處。該箔面係該箔17面離該基礎部分16的面。
該流動通道從其注入口14至槽13具有一長度及包含一反應部分12及一上游端及一下游端，其中該槽13係與至該反應部分的流動通道11下游呈流體連通。
該基礎部分16在該反應部分12處較薄以保證從該基礎部分邊12a有最理想的激發及讀取。
該流動通道15亦包含一上游閥部分15，其可由如上所述的微流體操作者系統之相關聯活塞關閉。該上游閥部分15具有一閥座，其包含一密封物，用以當由該活塞的活塞頭壓低時對著該箔進行密封。
圖3a、3b、3c及3d顯示出該微流體分析系統的操作具體實例。
該微流體分析系統包含一微流體匣及一相關聯的微流體操作者系統。該微流體匣包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分26，其在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分26的箔27，其用以覆蓋該凹處。該具有凹處與箔27的基礎部分26形成一流動通道21及一槽23。該微流體匣包含一注入開口24，其係由在如上所述的基礎部分26中之孔口形成。
藉由提供足夠大的孔口，使得在該孔口周圍中的基礎部分之邊緣與覆蓋該孔口的箔17提供一足夠大能用於樣 品滴的空腔，而減低樣品溢出之風險。
該流動通道21包含一上游閥部分25及一反應部分22。
該操作者系統包含一支撐框架28、一活塞29b、一溫度調節元件28a及一致動器29a，其可進行定位以將該微流體匣之箔面定位成與該操作系統接觸且該反應部分22極接近該溫度調節元件28a，同時該致動器29a係與該槽部分23相關聯以壓低覆蓋該槽部分23的箔27，及該活塞29b係在該上游閥部分25處與該流動通道21相關聯以壓低該箔27而關閉至該反應部分22之流動通道21上游。
在圖3a中，該微流體匣係定位成與該微流體操作者系統接觸。如所看見，該反應部分22係定位成極接近該溫度調節元件28a，該致動器29a係與該槽部分23相關聯以壓低覆蓋該槽部分23之箔27，及該活塞29b係在該上游閥部分25處與該流動通道21相關聯以壓低該箔27而關閉至該反應部分22的流動通道21上游。
如可觀察到，覆蓋該反應部分的箔27a具有朝向該基礎部分偏移的趨勢而減少該反應部分之體積。當該反應部分包含流體時，已顯示出此效應係增加，除非如於本文中所描述般施加一壓力。
如在該致動器28a處以箭號指示出，該致動器係經啟動以壓低覆蓋該槽23的箔27，因此將空氣經由注入口24壓出該流動通道21。之後，如在圖3b中所顯示，將樣品滴施加至注入口24及釋放該致動器，藉此將該樣品吸入該流 動通道21及反應部分22中。在圖3c及3d中未顯示出樣品，但是應該解釋為該樣品係在該微流體匣中。
在圖3c中，該活塞29b係經啟動以關閉該上游閥部分25。之後，啟動該致動器29a以壓低覆蓋該槽23的箔27，因此稍微提高在該反應部分中的壓力，如此覆蓋該反應部分22之箔27a’不再朝向該基礎部分26壓低，反而是從該基礎部分26偏移開，即，其稍微呈喇叭狀。
圖3d顯示出該致動器29a，如其係壓低覆蓋該槽23的箔27。
該微流體匣包含一回收凹洼22a，其可使用來從該反應部分22移除樣品。可在回收凹洼22a處使用具有針的注射器來刺穿該薄壁進入該反應部分22中。
圖3e與圖3d相應，其中該操作者系統包含一基礎F以保證至少該反應部分係相對於水平面呈傾斜。可看見該反應中心的中心軸RC係相對於水平面H呈傾斜，及該基礎部分的平面PB亦相對於水平面H呈傾斜。由於該傾斜定位，任何例如因溫度調節造成在該反應艙中形成的氣泡將漂移至該槽部分，因此，此氣泡將不會惡化該光學讀取。
在圖4中的微流體匣包含在該箔與基礎部分間形成之流動通道31及槽43。該微流體匣包含一至該流動通道31的注入口34。該流動通道31具有一上游閥部分35、一反應部分32及一下游閥部分35a。
在圖5中，複數個顯示於圖4的微流體匣30與微流體操作者系統40一起形成一微流體分析系統。可看見將 一片微流體匣30插入該微流體操作者系統40的狹縫中。
圖6a、6b及6c闡明該微流體分析系統的操作具體實例，其中該反應部分包含選擇性固定至如上所述的SAF結構之標的探針42b。
該微流體分析系統包含一微流體匣及一相關聯的微流體操作者系統。該微流體匣包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分46，其在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分46的箔47，其用以覆蓋該凹處。該具有凹處的基礎部分46與箔47形成一流動通道41及一槽43。該微流體匣包含一注入開口24，其係由在如上所述的基礎部分46中之孔口形成。
該流動通道41包含一上游閥部分45及一反應部分42。
該反應部分42包含固定至該基礎部分46的捕捉探針42，其較佳為固定到該SAF結構之頂端表面上。
該操作者系統包含一支撐框架48、一活塞49b、一溫度調節元件48a及一致動器49a，其可進行定位以將該微流體匣的箔面定位成與該操作系統接觸且該反應部分42極接近該溫度調節元件48a，同時該致動器49a係與該槽部分43相關聯以壓低覆蓋該槽部分43的箔47，及該活塞49b係在該上游閥部分45處與該流動通道41相關聯以壓低該箔47而關閉至該反應部分42的流動通道41上游。
該基礎部分46在該反應部分42處較薄，因此形成一進入該基礎部分46中的空腔42a以保證在該空腔42a處 從該基礎部分邊有最理想的激發及讀取。
在圖6a中，該微流體匣係定位成與該微流體操作者系統接觸且該反應部分41係定位成極接近該溫度調節元件28a。
如可觀察到，覆蓋該反應部分42的箔47a係稍微偏移進該基礎部分46的凹處中。
如在該致動器48a處以箭號指示出，啟動該致動器以壓低覆蓋該槽43的箔47，因此將空氣經由注入口24壓出該流動通道41。將樣品滴施加至注入口44及釋放該致動器，藉此將樣品吸入該流動通道41及反應部分42中。在圖3c中未顯示出樣品，但是應該解釋為該樣品係在該微流體匣中。
在圖6b中，啟動該活塞49b以關閉該上游閥部分45。之後，啟動該致動器49a以壓低覆蓋該槽43的箔47，因此稍微提高在該反應部分中的壓力，如此覆蓋該反應部分42的箔47a’不再偏移進該基礎部分46之凹處中，反而偏離該基礎部分26，即，其稍微呈喇叭狀。
顯示在圖7中的SAF結構具有一平截頭錐體形狀，其具有一頂端表面51及一截錐體角度α。該截錐體角度α係小於超臨界角(θc)。
對在頂端表面51處的螢光團來說，大部分的螢光係發射進該高折射性媒質(n2)中，即，以臨界角的方向進入該SAF結構中。
顯示在圖8中的SAF結構具有一平截頭錐體形 狀，其具有一包含經固定的捕捉探針之頂端表面，其已捕捉一具有螢光團52a或與其連接之標的。該SAF結構具有一突出高度h、一頂端表面直徑tD及一底部直徑bD。該SAF結構係該基礎部分56在該反應部分處的部分，其中該基礎部分56係相當薄，如例如顯示在圖6a、6b及6c中。該螢光團52a係由從該基礎部分邊發射出的激發光激發，如在圖8中指示出。該經激發的螢光團以大於超臨界角(θc)的角度各向異地將光發射進該具有折射率比在該反應部分中的樣品、空氣或水高之SAF結構中。該發射光係如光環，其經調準及可由讀取器讀取。
圖9顯示出該微流體匣之變化。該微流體匣係以穿過該流動通道的反應部分62之截面觀看。
在此具體實例中，該基礎部分66具有一直角梯形截面，其形成一SAF結構。該基礎部分66具有一包含經固定的捕捉探針62a之頂端表面，其中該探針已捕捉一具有或已連接至螢光團62a之標的。該底部部分66亦包含固定至該箔67用以形成包括該反應部分62的流動通道之凸緣66a。
該直角梯形SAF結構具有一突出高度h、一頂端表面直徑tD及一底部直徑bD。
由於該直角梯形SAF結構，該螢光團62a可由在該直角梯形SAF結構的中心部分中發射出之激發光激發，如以E1指示出。任擇或同步地，該螢光團62a可由朝向該直角梯形SAF結構的邊壁66b發射出的激發光間接激發，如以E2指示出。然後，該發射的激發光係由邊壁66b朝向該螢光團 反射。可讀取來自螢光團62a的訊號，如以R指示出如為二條平行線。
顯示在圖10中的發射器-讀取器組合包含一箱子70，其包含複數個未顯示出但具有用以激發該螢光團的各別波長之各別中心波長的二極體。該發射器-讀取器組合進一步包含一發射器纖維捆71，其包含複數根與各別二極體呈光連接的光纖，其用以將光引導向未顯示出但由在微流體匣的反應部分中之捕捉探針所捕捉的螢光團。該發射器纖維捆71具有一與該光纖之發射出光79的發射器輸出端73毗連之長度部分72。
在該長度部分72中，該發射器捆71係與讀取器纖維捆76合併，如此該長度部分係一共同發射器-讀取器長度部分72。該共同發射器-讀取器長度部分62係由套筒74結合在一起。該讀取器纖維捆76包含複數根光纖且具有讀取器輸入端75，其經安排以接收來自螢光團的光訊號79。該讀取器纖維捆76係固定至連結器77，於此經由例如呈另一纖維捆形式的波導管78與未顯示出之讀取單元例如光譜儀相關聯。
有利的是，該發射器輸出端73及讀取器輸入端75係以預定圖案進行安排。有利的是，該預定圖案係經選擇以便獲得高激發速率及高讀取速率。有利的是，該發射器輸出端73係由該讀取器輸入端75包圍以保證該螢光團的最理想激發及從該螢光團發射出的光之讀出。
圖11闡明發射器及讀取器單元的發射及接收面，例如，呈想要的預定圖案安排之發射器輸出端73及讀取 器輸入端75，其中該發射器輸出端73係安排在中心部分及該讀取器輸入端75包圍該發射器輸出端73。
圖12闡明合適於本發明的具體實例之微流體分析系統的微流體操作者系統。該微流體操作者系統較佳為包含一用以插入該微流體匣的狹縫，及包含上述較佳與用以激發螢光團的發射器及用以讀取從該螢光團發射出的訊號之讀取器組合的操作系統。
該等圖係圖式及為了清楚而經簡化。遍及本文，相同參考數字係使用於相同或相應部分。
1‧‧‧流動管道
2‧‧‧反應部分
2a‧‧‧區域
3‧‧‧槽
4‧‧‧注入口
5‧‧‧上游閥部分
6‧‧‧螢光團

Claims (71)

  1. 一種包含一微流體匣及一相關聯的微流體操作者系統之微流體分析系統，該微流體匣包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分，其在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分的箔，其用以覆蓋該凹處及形成該微流體匣的箔面，其中該具有凹處的基礎部分與該箔形成一流動通道及一槽，該流動通道具有一長度及包含一反應部分及一上游端及一下游端，其中該槽係與至該反應部分的流動通道下游呈流體連通及該微流體匣包含一進入至該反應部分的流動通道上游之注入開口；該操作者系統包含一活塞、一溫度調節元件及一致動器，其係進行定位以讓該微流體匣的箔面適應於定位成與該操作系統接觸且該反應部分極接近該溫度調節元件，同時該致動器係與該槽部分相關聯以壓低覆蓋該槽部分的箔，及該活塞係於上游閥部分與該流動通道相關聯以壓低該箔而關閉至該反應部分的流動通道上游。
  2. 如請求項1之微流體分析系統，其中該操作者系統係適應於當該微流體匣係保持極接近該溫度調節元件時，將該微流體匣保持成至少該反應部分呈傾斜，較佳為該反應部分的至少中心軸係相對於水平面呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
  3. 如請求項1或2之微流體分析系統，其中該微流體匣的基礎部分係實質上平面，該操作者系統係適應於將該微流體匣保持成該基礎部分係相對於水平面呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
  4. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中進入該流動通道中的注入開口係安排在該上游端處，較佳為該注入開口係由穿過該基礎部分的孔口提供。
  5. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中以上俯視觀點從該箔面觀看，與該注入口立即毗連的流動通道具有一小於該注入開口寬度的寬度，較佳寬度為約10微米至約500微米，諸如約25微米至約200微米。
  6. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中以上俯視觀點從箔面觀看，該槽具有一大於該流動部分的最大寬度之寬度。
  7. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該槽具有一體積，其係該流動通道的總體積之至少0.5倍，諸如至少約該流動通道的總體積，諸如該流動通道的體積之約1.5至約100倍，諸如該流動通道的總體積之約2至約10倍。
  8. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該流動通道的閥部分包含一閥座，該閥座較佳為在該基礎部分的第一表面處包含一脊狀結構，其中該脊狀結構係在該凹處中從該基礎部分的第一表面突出及與該凹處的至少一部分相交。
  9. 如請求項8之微流體分析系統，其中該脊狀結構係在與該流動通道實質上垂直的方向上延伸。
  10. 如請求項8或9之微流體分析系統，其中該閥座包含一密封物，其用以當由該活塞的活塞頭壓低時對著該箔進行密封。
  11. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該流動部分的閥部分具有一寬度，其係大於該流動通道的最小寬度之寬度。
  12. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該活塞包含一活塞頭，該活塞頭於該流動通道的閥部分處被塑形成與該凹處嚙合以關閉該流動通道。
  13. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該流動通道從該上游閥部分開始係無任何孔口穿過該基礎部分及/或該箔下游。
  14. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中當該上游閥部分係由該活塞關閉時，從該上游閥部分開始的流動通道下游與該槽構成一封閉體積。
  15. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該流動通道包含一下游閥部分及該操作者系統包含一用於該下游閥部分之相關聯活塞，較佳為該下游閥部分係如該上游閥部分般進行塑形。
  16. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中以上俯視觀點從箔面觀看，該反應部分具有一大於與該注入口立即毗連的通道之寬度，較佳為該反應部分具有一大於該立即上游及/或下游流動通道的寬度，更佳為該反應部分具有平均寬度約2毫米至約5公分，諸如約5毫米至約2公分。
  17. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該反應部分包含一用於標的之捕捉探針，該捕捉探針較佳為固定至在該流動通道的反應部分內之表面。
  18. 如請求項17之微流體分析系統，其中該捕捉探針係固定至該箔及/或該基礎部分的第一面。
  19. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中在該反應部分內的基礎部分包含至少一個光學元件，該光學元件 較佳為建構成重定向及較佳為調準從鄰近該基礎部分的第一面之螢光團所發射出的光，較佳為該光學元件包含已固定至該基礎部分的第一面之用於標的之捕捉探針。
  20. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中在該反應部分內的箔包含至少一個光學元件，該光學元件較佳為建構成重定向及較佳為調準從鄰近在該反應部分內的箔之螢光團所發射出的光，較佳為該光學元件包含已固定至該反應部分內的箔之用於標的之捕捉探針。
  21. 如請求項19或20之微流體分析系統，其中該光學元件包含一鏡片結構及/或一超臨界角螢光結構(SAF結構)，該SAF結構較佳為具有一頂端表面。
  22. 如請求項21之微流體分析系統，其中該SAF結構係該基礎部分的整合部分及較佳為具有與該剩餘基礎部分相同的材料。
  23. 如請求項21之微流體分析系統，其中該SAF結構係部分埋入或裝配到該基礎部分的剩餘部分上，該SAF結構係與該剩餘的基礎部分相同材料或不同材料，諸如具有折射率比該剩餘基礎部分的材料高之材料。
  24. 如請求項21-23之任一項的微流體分析系統，其中該 SAF結構包含一截錐體形狀，其朝向該箔突出且以其頂端表面面對該箔，該捕捉探針較佳為固定至該頂端表面，該頂端表面較佳為具有面積至少約0.01平方毫米，諸如約0.02平方毫米至約1平方毫米，諸如約0.03平方毫米至約0.8平方毫米，諸如約0.05平方毫米至約0.5平方毫米。
  25. 如請求項21之微流體分析系統，其中該SAF結構係裝配到該箔上及朝向該結構的第一面突出，該SAF結構係與該結構相同材料或不同材料，諸如具有折射率比該結構的材料高之材料。
  26. 如請求項25之微流體分析系統，其中該SAF結構包含一截錐體形狀，其係朝向該結構的第一面突出且其頂端表面面對該箔，該捕捉探針較佳為固定至該頂端表面，該頂端表面較佳為具有面積至少約0.01平方毫米，諸如約0.02平方毫米至約1平方毫米，諸如約0.03平方毫米至約0.8平方毫米，諸如約0.05平方毫米至約0.5平方毫米。
  27. 如請求項21-26之任一項的微流體分析系統，其中該SAF結構包含一選自於下列的截錐體形狀：方形截錐體形狀、五角形截錐體、三角形截錐體(經削剪的三角錐體)或圓錐台，較佳為該截錐體形狀係圓錐台。
  28. 如請求項27之微流體分析系統，其中該SAF結構具有 一至少約50度的截錐體角度，諸如約55度至約75度，諸如約58度至約70度，諸如約59度至約65度，諸如約60度至約61度，較佳為約60度。
  29. 如請求項21-28之任一項的微流體分析系統，其中該SAF結構具有一突出高度，其足夠大而能重定向從已固定到該SAF結構之頂端表面上的螢光團所發射出的光，較佳為該SAF結構具有至少約0.03毫米的突出高度，諸如至少約0.1毫米，較佳為該SAF結構所具有的突出高度係該SAF結構之頂端表面的最大直徑之約1倍至約3倍。
  30. 如請求項21-29之任一項的微流體分析系統，其中該SAF結構具有折射率高於1.33，諸如折射率至少約1.4，諸如折射率約1.45至約1.65。
  31. 如請求項19-30之任一項的微流體分析系統，其中該反應部分包含複數個該光學元件，諸如SAF結構。
  32. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該溫度調節器元件係一熱電元件，諸如Peltier元件，較佳為該熱電元件係可操作以便在所選擇的時間組態下進行冷卻及加熱二者。
  33. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該操 作者系統包含一電腦系統，其經配置用以控制至少一個選自於該活塞、該溫度調節元件及該致動器之操作者元件的操作，該電腦系統較佳為包含一儲存用以控制該等操作者元件之操作的軟體之記憶體。
  34. 如請求項33之微流體分析系統，其中該電腦係進行程式化以進行一分析程序，該分析程序較佳為包括啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，啟動該啟動器以至少部分釋放覆蓋該槽部分的箔，啟動該活塞以關閉該上游閥部分，及啟動該溫度調節元件以根據預定的溫度計劃來調節在該反應部分中之樣品溫度。
  35. 如請求項33或34之微流體分析系統，其中該電腦係進行程式化以操作該等操作者元件用以進行一或多種如在請求項63-71之任一項中所定義的方法。
  36. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該微流體分析系統進一步包含一光源，其經配置用以激發在該反應部分中的螢光團，該光源係經較佳配置用以激發在SAF結構處所捕捉的螢光團。
  37. 如前述請求項之任一項的微流體分析系統，其中該微流體分析系統進一步包含一用以讀取發射光的光學讀取器，其中該光較佳為來自螢光團，更佳為該讀取器係經配置用以 讀取經由SAF結構的發射光。
  38. 一種微流體匣，其包含一具有第一面及第二相對面的基礎部分，其在該第一面中具有一凹處；及一固定至該基礎部分的箔，其用以覆蓋該凹處及提供一微流體匣箔面，其中該具有凹處的基礎部分與該箔形成一流動通道及一槽，該流動通道具有一長度及包含一反應部分及相對於該反應端一上游端及一下游端，其中該槽係與至該槽的流動通道下游呈流體連通及該微流體匣包含一進入至該反應部分之流動通道上游的注入開口，其中該流動通道在該注入開口與該反應部分間包含一上游閥部分，該流動通道的閥部分包含一閥座，該閥座較佳為在該基礎部分的第一表面處包含一脊狀結構，其中該脊狀結構係在該凹處中從該基礎部分之第一表面突出及與該凹處的至少一部分相交。
  39. 如請求項38之微流體匣，其中進入該流動通道中的注入開口係安排在該上游端處，較佳為該注入開口係由穿過該基礎部分之孔口提供。
  40. 如請求項38或39之微流體匣，其中以上俯視觀點從箔面觀看，與該注入口立即毗連的流動通道具有一小於該注入開口寬度的寬度，較佳寬度為約10微米至約500微米，諸如約25微米至約200微米。
  41. 如前述請求項38-40之任一項的微流體匣，其中以上俯視觀點從箔面觀看，該槽具有一大於該流動部分的最大寬度之寬度，較佳為該槽具有一體積，其係該流動通道的總體積之至少0.5倍，諸如該體積係至少約該流動通道的總體積，諸如該流動通道之體積的約1.5至約100倍，諸如該流動通道的總體積之約2至約10倍。
  42. 如前述請求項38-41之任一項的微流體匣，其中該脊狀結構係在與該流動通道實質上垂直的方向上延伸。
  43. 如前述請求項38-42之任一項的微流體匣，其中該閥座包含一密封物，其用以對著該活塞進行密封，較佳為用以對著該活塞的活塞頭進行密封。
  44. 如前述請求項38-43之任一項的微流體匣，其中該流動部分的閥部分具有一寬度，其係大於與該注入口立即毗連的流動通道之寬度。
  45. 如前述請求項38-44之任一項的微流體匣，其中該流動通道從上游閥部分開始係無任何孔口穿過該基礎部分或該箔下游。
  46. 如前述請求項38-45之任一項的微流體匣，其中當該上游閥部分係經關閉時，從該上游閥部分開始的流動通道下 游與該槽構成一封閉體積。
  47. 如前述請求項38-46之任一項的微流體匣，其中該流動通道包含一包含閥座的下游閥部分。
  48. 如前述請求項38-47之任一項的微流體匣，其中以上俯視觀點從箔面觀看，當該反應部分具有一大於與該注入口立即毗連的通道之寬度時，較佳為該反應部分具有一大於該立即上游及/或下游流動通道的寬度，更佳為該反應部分具有平均寬度約2毫米至約5公分，諸如約5毫米至約2公分。
  49. 如前述請求項38-48之任一項的微流體匣，其中該反應部分包含一用於標的之捕捉探針，該捕捉探針較佳為固定至在該流動通道的反應部分內之表面，較佳為該捕捉探針係固定至該箔及/或至該該基礎部分之第一面。
  50. 如前述請求項38-49之任一項的微流體匣，其中在該反應部分內的基礎部分包含至少一個光學元件，該光學元件較佳為建構成重定向及較佳為調準從鄰近該基礎部分之第一面的螢光團所發射出的光，較佳為該光學元件包含已固定至該基礎部分的第一面之用於標的之捕捉探針。
  51. 如前述請求項38-49之任一項的微流體匣，其中在該反應部分內的箔包含至少一個光學元件，該光學元件較佳為 建構成重定向及較佳為調準從鄰近在該反應部分內的箔之螢光團所發射出的光，較佳為該光學元件包含已固定至在該反應部分內的箔之用於標的之捕捉探針。
  52. 如請求項50或51之微流體匣，其中該光學元件包含一鏡片結構及/或一超臨界角螢光結構(SAF結構)，該SAF結構較佳為具有一頂端表面。
  53. 如請求項52之微流體匣，其中該SAF結構係該基礎部分的整合部分及較佳為具有與該剩餘基礎部分相同的材料。
  54. 如請求項52之微流體匣，其中該SAF結構係部分埋入或裝配到該基礎部分之剩餘部分上，該SAF結構係與該剩餘基礎部分相同材料或不同材料，諸如具有折射率比該剩餘基礎部分之材料高的材料。
  55. 如前述請求項52-54之任一項的微流體匣，其中該SAF結構包含一朝向該箔突出且其頂端表面面對該箔之截錐體形狀，該捕捉探針較佳為固定至該頂端表面，該頂端表面較佳為具有面積至少約0.01平方毫米，諸如約0.02平方毫米至約1平方毫米，諸如約0.03平方毫米至約0.8平方毫米，諸如約0.05平方毫米至約0.5平方毫米。
  56. 如請求項52之微流體匣，其中該SAF結構係裝配到該 箔上及朝向該結構的第一面突出，該SAF結構係與該結構相同材料或不同材料，諸如具有折射率高於該結構的材料之材料。
  57. 如請求項56之微流體匣，其中該SAF結構包含一截錐體形狀，其朝向該結構的第一面突出且其頂端表面面對該箔，該捕捉探針較佳為固定至該頂端表面，該頂端表面較佳為具有面積至少約0.01平方毫米，諸如約0.02平方毫米至約1平方毫米，諸如約0.03平方毫米至約0.8平方毫米，諸如約0.05平方毫米至約0.5平方毫米。
  58. 如前述請求項52-57之任一項的微流體匣，其中該SAF結構包含一選自於下列的截錐體形狀：方形截錐體形狀、五角形截錐體、三角形截錐體(經削剪的三角錐體)或圓錐台，較佳為該截錐體形狀係圓錐台。
  59. 如請求項58之微流體匣，其中該SAF結構具有一至少約50度的截錐體角度，諸如約55度至約75度，諸如約58度至約70度，諸如約59度至約65度，諸如約60度至約61度，較佳為約60度。
  60. 如前述請求項52-59之任一項的微流體匣，其中該SAF結構具有一至少約0.03毫米的突出高度，諸如至少約0.1毫米，較佳為該SAF結構所具有的突出高度係該SAF結構的頂 端表面之最大直徑的約1倍至約3倍。
  61. 如前述請求項52-60之任一項的微流體匣，其中該SAF結構具有折射率高於1.33(水的折射率)，諸如折射率至少約1.4，諸如折射率約1.45至約1.65。
  62. 如前述請求項52-60之任一項的微流體匣，其中該反應部分包含複數個SAP結構。
  63. 一種使用如請求項1-37之任一項的微流體分析系統執行分析的方法，該方法包含：將該微流體匣施用到該操作者系統上使得該反應部分極接近該溫度調節元件，同時該致動器係與該槽部分相關聯以壓低覆蓋該槽部分的箔，及該活塞係在該上游閥部分處與該流動通道相關聯以壓低該箔而關閉至該反應部分的流動通道上游；啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，因此將流體(例如，氣體)壓出該槽；在該流動通道的注入口處施加一樣品；啟動該啟動器以至少部分釋放覆蓋該槽部分的箔，因此吸入該樣品，較佳為使得該樣品至少部分填充該反應部分；啟動該活塞以關閉該上游閥部分；啟動該啟動器以壓低覆蓋該槽部分的箔，因此在該反應部分中施加一壓力，其係高於沒有壓低該箔時的壓力；及 啟動該溫度調節元件以根據預定的溫度計劃來調節在該反應部分中之樣品溫度。
  64. 如請求項63之執行分析的方法，其中當該反應部分係保持極接近該溫度調節元件時，該操作者系統將該微流體匣保持成至少該反應部分呈傾斜，較佳為該反應部分的至少中心軸係相對於水平面呈傾斜，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
  65. 如請求項63或64之執行分析的方法，其中該微流體匣的基礎部分係實質上平面及該微流體匣係施用到該操作者系統上，如此該操作者系統將該基礎部分相對於水平面保持在傾斜位置，諸如具有傾斜角至少約3度，諸如至少約5度，諸如約10至約45度，諸如約15至約30度。
  66. 如請求項63-65之任一項的執行分析之方法，其中培育在該反應部分中的樣品一段預定時間，於此期間，根據該溫度計劃讓其接受溫度調節。
  67. 如請求項63-66之任一項的執行分析之方法，其中該流動通道包含一下游閥部分及該操作者系統包含一用於該下游閥部分之相關聯活塞，及該方法包括啟動該相關聯活塞以關閉該下游閥部分，該下游閥部分較佳為在該反應部分中施 加該壓力後進行關閉。
  68. 如請求項63-67之任一項的執行分析之方法，其中該反應部分包含一用於包含螢光團或與其相關聯的標的之捕捉探針，該方法包含定量或定性決定存在於該樣品中之標的，其中該方法包含朝向該微流體匣的反應部分發射出激發光及讀出選擇性發射的訊號。
  69. 如請求項68之執行分析的方法，其中該捕捉探針係固定至在該流動通道的反應部分內之表面，其中該方法包含啟動該活塞以打開該上游閥部分及選擇性下游閥部分，及啟動該啟動器以將該樣品吸出該反應部分，較佳為將樣品部分或完全吸入該槽中，較佳為在朝向該反應部分發射該激發光前將該樣品吸出該反應部分。
  70. 如請求項69之執行分析的方法，其中該捕捉探針係固定至在該反應部分內之基礎部分或箔的光學元件，該光學元件較佳為建構成重定向及較佳為調準從綴合至該捕捉探針之螢光團所發射出的光。
  71. 如請求項70之執行分析的方法，其中該光學元件包含一鏡片結構及/或一超臨界角螢光結構(SAF結構)，該SAF結構如為一頂端表面及該捕捉探針係固定至該頂端表面。
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