[发明专利]对微流体装置的液体流顺序的控制

说明书

技术领域

本发明涉及液体处理，尤其但不排他地涉及通过在诸如“磁盘实验室”（lab on a disk）装置的微流体装置中的气体截留（gas entrapment）对液体进行定序。

背景技术

液体定序是旋转分析系统中的重要功能。标准系统利用有源元件（active elements）打开阀门以便执行进入预定区域的连续液体流。在WO2010084190中对这种主动阀门实施的一个实例进行了描述。然而，优选的是消除对有源元件的使用以便使旋转分析系统的制造和使用简单化。

在专利申请WO2008106782描述了一个实例，在不使用有源元件的情况下执行液体定序的一种方法包括使用顺次的毛细管虹吸。然而，对于要在旋转定序中增加的每种新的液体而言，由于这种方法暗示在旋转协定（rotation protocol）中增加一种新的流体结构和一次停止，因此这种方法导致显著的复杂性。

因此，在没有有源元件并且当待定序的液体数量增加时不需要引入数量增加的结构和操作功能的情况下，在旋转分析系统中设置简化的液体定序将是有利的。

发明内容

在独立权利要求中陈述了本发明的多个方面。进一步地，在从属权利要求中陈述了附加特征。

在一些实施例中，设有用于处理液体的装置。该装置围绕旋转轴可旋转以驱动在该装置内部的液体流。该装置包括第一液体保持结构和第二液体保持结构，用于将液体供给到第一液体保持结构和第二液体保持结构的上游液体处理结构以及用于容纳来自第一液体保持结构的液体的下游液体处理结构。导管将第二腔室的出口连接至第一腔室的入口。导管包括从出口径向向内延伸到顶点（crest）并且从该顶点径向向外延伸到入口的弯曲部部分。这能够使气体截留（traped）在来自第一液体保持结构和第二液体保持结构的各自液体之间的弯曲部部分中，以使得液体保持在第二液体保持结构中直至通过第一液体保持结构排出截留气体，然后液体通过第一液体保持结构从第二液体保持结构流到下游液体处理结构。

非直觉地，发明人认识到，在无有源元件并且无复杂的结构或旋转协定特征的情况下，通过将气体截留在部分液体处理结构中，能够以有效的方式对液体流进行定序。从而设置了用于每种已定序的液体的具有适当形状的导管的简化结构，而且这还允许在该装置以恒定的旋转频率旋转的同时对液体定序。由于旋转的恒定速率能够使信噪比得以改进，后者在下游液体处理结构包括依据光学技术的光学检测结构（例如，样本中的抗原和固化在检测结构中的抗体之间的结合检测）的系统中是有利的。

在一些实施例中，该装置可以设置成利用不少于第二液体保持结构和导管（两者被填充到导管的径向最内点）的体积的阈值量的液体来填充第二液体保持结构。从而，当已经通过第一液体保持结构排放截留气体时，离心力倾向于将在邻近第二液体保持结构的导管前部中的液体至少推动到径向最内点（与第二液体保持结构中的液面的极限情况一致），以使得在来自毛细管力的小的额外贡献的情况下，在旋转频率期间确保虹吸作用。

如果液体量超出上述阈值，那么试图消除第二液体保持结构和导管中的任何液压头（liquid head）的离心力将倾向于推动来自第二液体保持结构液体横过导管的径向最内点和第二液体保持结构中的液面的径向向外处，以便在没有来自毛细管力的协助的情况下确保虹吸作用。

另一方面，液体量可以使得将导管和第二液体保持结构填充至较低水平面，然而，在该水平面处导管中的毛细管力足以使液体通过导管的径向最内点，以使该装置以小于截止频率（cut-off frequency）的旋转频率旋转时，能够确保虹吸作用。在这种情况下，通过毛细管力克服与相应的液压头相关的离心力。在一个具体实例中，截止频率可以是每秒30转。

在一些实施例中，该装置可以包括连接第一液体保持结构和第二液体保持结构以平衡在其间的压力的排放导管（vent conduit）。在不需要与用于每个液体保持结构的排放回路连接的情况下，这在两个液体保持结构之间提供了简单直接的压力平衡连接。