專利名稱：改進(jìn)吸光度檢測(cè)的微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置、配置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)改進(jìn)對(duì)微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴進(jìn)行的吸光度檢測(cè)的微 滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置、配置和方法。
背景技術(shù)：
微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)被用來(lái)進(jìn)行各種微滴操作。典型的微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一 基板，該基板與一些用來(lái)在基板的微滴操作表面上進(jìn)行微滴操作的電極關(guān) 聯(lián)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)還可包括一第二基板，與微滴操作表面大體上平行設(shè) 置，形成一個(gè)間隙，孩"離操作在該間隙內(nèi)進(jìn)4亍。該間隙內(nèi)充滿填充液，該填 充液不會(huì)與微滴導(dǎo)丸行機(jī)構(gòu)上進(jìn)行微滴搡作所Y吏用的流體相溶混。在一些應(yīng) 用中，有必要對(duì)微滴或其他流體的吸光度進(jìn)4亍抬r測(cè)，并且在一些情況下，該 流體位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。本技術(shù)領(lǐng)域有必要對(duì)微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置進(jìn)行改 進(jìn)并提供實(shí)際這一目的的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種確定微滴吸光度的裝置。該裝置可以是微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu) 裝置。本發(fā)明還涉及該裝置的制造和使用方法。
本發(fā)明可利用微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)。微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)可包括兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所 述基板間形成一間隙。位于該間隙內(nèi)的微滴具有由這兩塊基板的表面確定 的微滴高度。可設(shè)置一光源，發(fā)射穿透微滴的光線?？稍O(shè)置一傳感器，感 測(cè)由微滴發(fā)出的光線。采用這種方式，建立起一個(gè)由光源經(jīng)過(guò)微滴到達(dá)傳 感器的光路。在操作中，本發(fā)明的方法涉及將光線由光源經(jīng)微滴引向傳感器；由傳感器感測(cè)光能；以及根據(jù)感測(cè)到的光能確定微滴的光學(xué)性質(zhì)。
在一些實(shí)施例中，穿透微滴的光路大于微滴高度。光路可以是，例如，基 本上與基板表面平行。在一些情況下，穿透微滴的光路可以是基本上垂直 于微滴高度。在另一些情況下，穿透微滴的光路可以與確定微滴高度的表 面之一呈一基本上為銳角的角度。
在各個(gè)實(shí)施例中，光源與傳感器偏離微滴的中心垂直軸線。光源和傳 感器可以同時(shí)設(shè)置于孩i滴^丸行機(jī)構(gòu)的一側(cè)，也可以設(shè)置于其相向兩側(cè)。在 一此實(shí)施例中，穿透微滴的光路至少大于微滴高度的2倍、3倍、4倍、5 倍、6倍、7倍、8倍、9倍、IO倍或更多倍。
在某些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)基板包含凹陷區(qū)域，使位于凹陷區(qū)域的 微滴的高度大于位于非凹陷區(qū)域的微滴的高度。在另一些情況下， 一個(gè)或 多個(gè)基板包含一孔洞，與該孔洞接觸的微滴能夠進(jìn)入該孔洞，使位于孔洞 內(nèi)的《敖滴具有高于位于間隙內(nèi)的微滴的高度。
可進(jìn)行微滴操作以便將微滴的高度延光路的方向拉長(zhǎng)或增加。在某此 情況下，可通過(guò)電極實(shí)現(xiàn)微滴操作。微滴可位于基板上的孔洞內(nèi)，從而增 加微滴的高度或長(zhǎng)度。
可在一塊或多塊基板內(nèi)提供一個(gè)或多個(gè)電極，并將其設(shè)置為能夠進(jìn)行 一個(gè)或多個(gè)微滴操作，拉長(zhǎng)微滴以便增加光路穿透微滴的距離。
可在光源和微滴之間和/或微滴與傳感器之間加入各種光學(xué)元件。可以 使用衍射材料將光線由光源經(jīng)過(guò)微滴引向傳感器。例如，可以引導(dǎo)光路在 進(jìn)入微滴之前或之后穿過(guò)衍射材料。舉例而言，可以使用棱柱或波導(dǎo)管作 為衍射材料。
在另 一些實(shí)施例中，光路可由兩塊基板或其中一塊基板的表面反射。在 一些情況下， 一塊或多塊基板可包含低于微滴折射率的材料。
在一些實(shí)施例中，待檢測(cè)的微滴內(nèi)可包含小珠。微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠 表現(xiàn)小珠的光學(xué)性質(zhì)。在另一些實(shí)施例中，微滴可包含生物細(xì)胞，并且該 微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)該生物細(xì)胞的光學(xué)性質(zhì)。
在另 一些實(shí)施例中，待檢測(cè)的微滴可以部分地或完全地被填充液包繞。在 一些情況中，該填充液具有與微滴不同的光折射特性。例如，可以選擇這樣 的填充液入射到填充液的某些波長(zhǎng)的光線不會(huì)到達(dá)傳感器。再例如，有 用波長(zhǎng)的光線可穿過(guò)孩i滴到達(dá)傳感器，但不能穿過(guò)填充液到達(dá)傳感器。
本發(fā)明的各實(shí)施例將在下面的詳細(xì)描述、定義、權(quán)利要求和附圖中得 以展現(xiàn)。
定義
以下在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)具有如下含義。"啟動(dòng)"指一個(gè)或多個(gè)電極結(jié)構(gòu)使一個(gè)或多個(gè)電極的電氣狀態(tài)發(fā)生變 化，并且導(dǎo)致一個(gè)微滴操作的產(chǎn)生。
"小珠"，對(duì)于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的小珠而言，指任何能夠與微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu) 之上或其鄰近的微滴相互作用的珠?；蝾w粒。小珠可以具有各種形狀，例 如球形、大體上球形、卵形、碟形、方形和其他三維形狀。例如，小珠能 夠被運(yùn)送至一微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴內(nèi)部，或是針對(duì)微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)小珠 進(jìn)行設(shè)置，使微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴能夠在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)之上或之外與小 珠接觸。小珠可以利用很多種材料制成，包括，例如，樹(shù)脂和聚脂。小珠 可以具有任何適宜的尺寸，包括，例如，樣1米級(jí)珠粒、微米級(jí)顆粒、納米 級(jí)珠米和納米級(jí)顆粒。在一些情況下，小珠具有磁響應(yīng)特性。對(duì)于磁響應(yīng) 小珠來(lái)說(shuō)，磁響應(yīng)材料可以構(gòu)成小珠的全部或是僅為小珠的一個(gè)元件。小 珠中剩余的部分可包括，聚合材料、涂層、用來(lái)附著測(cè)定試劑的部分以及
其他部分。適宜的磁響應(yīng)小珠的實(shí)例見(jiàn)2005年11月24日公開(kāi)的公開(kāi)號(hào)為 2005-0260686的美國(guó)專利申請(qǐng)，其發(fā)明名稱為"更適宜利用固相磁粒進(jìn)行 的復(fù)流測(cè)定'，(Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase)。該發(fā)明申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容作為參考并入本 申請(qǐng)，因?yàn)樵摪l(fā)明申請(qǐng)揭示了關(guān)于磁響應(yīng)材料和磁響應(yīng)小珠方面的內(nèi)容。小 珠可包含一群或多群附著于其上的生物細(xì)胞群。在一些情況下，這些生物 細(xì)胞基本上是純一的一個(gè)種群。在另一些情況下，這些生物細(xì)胞包括不同 的細(xì)胞群，例如，相互作用的不同細(xì)胞群。
"樣i滴"指孩i滴扭J亍才幾構(gòu)上具有一定體積的液體，它至少部分地;故填充 液約束。例如，；欽滴可以完全被填充液包繞或是纟皮填充液和孩i滴執(zhí)行才幾構(gòu) 的一個(gè)或多個(gè)表面約束。微滴的形狀可以是多種多樣的，非限定的例子大致 包括碟形、鼻弟蟲(chóng)形、截頭形、橢圓形、球形、部分被壓扁的形狀、半 球形、卵形、圓柱形、以及微滴操作期間形成的各種形狀，例如融合或分 離或是該形狀與微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 一個(gè)或多個(gè)表面接觸時(shí)產(chǎn)生的形狀。
"微滴操作"指任何對(duì)微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴進(jìn)行的操縱。例如，微滴 操作可包括將微滴加載到微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上、由源微滴分出一個(gè)或多個(gè)微 滴、將一個(gè)微滴分離、隔開(kāi)或分割為兩個(gè)或更多的^:滴、將一個(gè)微滴由一 個(gè)位置在運(yùn)送至任意方向上的另一位置、將兩個(gè)或更多微滴融合或結(jié)合為 一個(gè)孩i滴、稀釋一個(gè)微滴、混合一個(gè)微滴、攪拌一個(gè)微滴、將一微滴變形、將 一個(gè)微滴保持在某一位置上、培養(yǎng)一個(gè)微滴、加熱一個(gè)微滴、蒸發(fā)一個(gè)微 滴、冷卻一個(gè)微滴、處理掉一個(gè)微滴、將一個(gè)微滴運(yùn)送至微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)之 外、其他本說(shuō)明書(shū)中描述的微滴操作；以及/或者上述操作的組合。類似于 "融合"、"結(jié)合"的用語(yǔ)用來(lái)描述由兩個(gè)或更多微滴產(chǎn)生一個(gè)微滴的過(guò)程。應(yīng) 該理解，當(dāng)使用類似的用語(yǔ)描述兩個(gè)或更多的微滴時(shí)，可以使用任何能夠使兩個(gè)或更多微滴結(jié)合到一個(gè)微滴中的微滴搡作的組合。例如，可以通過(guò)
以下操作實(shí)現(xiàn)"將微滴A與微滴B融合"將微滴A運(yùn)送到靜止的微滴B處并與之接觸、將微滴B運(yùn)送到靜止的微滴A處并與之接觸、或運(yùn)送農(nóng)i滴A和B ^f吏兩者互相4妾觸。用語(yǔ)"分離"、"隔開(kāi)"和"分割"不用來(lái)專指才喿作后產(chǎn)生的微滴的某特定尺寸(即，操作產(chǎn)生的微滴的尺寸與原微滴的尺寸相同或不同均可)或是產(chǎn)生的微滴的某特定數(shù)量(操作產(chǎn)生的微滴的數(shù)量可以是2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)或更多)。用語(yǔ)"混合"在這里是指能夠使微滴內(nèi)多種成分更為均勻地分部的微滴操作。"加載"微滴操作的實(shí)例包括微量滲片斤力n載、壓力輔助加載、才幾才成人加載、 一皮動(dòng)力。載和移液力口載。
用語(yǔ)"頂部"和"底部"在整個(gè)說(shuō)明書(shū)僅僅是為了方便起見(jiàn)指微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頂部基板和底部基板，因?yàn)槲⒌尾僮鳈C(jī)構(gòu)的功能與其空間位置無(wú).關(guān)。
當(dāng)本說(shuō)明書(shū)中出現(xiàn)將某一特定元件，例如一個(gè)層、 一個(gè)區(qū)域或一個(gè)基板置于另一元件"之上"的描述時(shí)，該元件可以是直接位于另一元件之上，或者可以同時(shí)存在多個(gè)介入元件(例如， 一個(gè)或多個(gè)涂層、層、夾層、電^l或觸點(diǎn))。還應(yīng)理解，用語(yǔ)"置于...之上"和"形成于...之上"可以互換使用，都是用來(lái)描述某給定元件相對(duì)于另一元件是如何定位或放置的。因此，用語(yǔ)"置于...之上"和"形成于...之上"并非用來(lái)限定某種特殊的材料運(yùn)送方法、放置方法或制造方法。
當(dāng)任何形式的液體(例如， 一個(gè)微滴或一個(gè)連續(xù)體，不論其是運(yùn)動(dòng)中的或是靜止的)被描述為位于一電極、陣列、矩陣或表面"之上"、"處，，或"上方"時(shí)，是指該液體既可能與該電極/陣列/矩陣/表面接觸，也可能與插設(shè)于該液體和電極/陣列/矩陣/表面之間的層或膜接觸。
當(dāng)一個(gè)微滴被描述為"位于"或"加載于" 一微滴操作機(jī)構(gòu)"之上"時(shí)，應(yīng)該理解為該微滴以有助于利用微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)該微滴進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的方式被布置在該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)之上，該微滴以有助于感測(cè)來(lái)自微滴的信號(hào)或其性質(zhì)的方式被布置在該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)之上，并且/或者該微滴已經(jīng)在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始了微滴操作。


圖1是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了光線水平傳輸?shù)脑O(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖2A和圖2B是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了光源和檢測(cè)器位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)相向雙側(cè)且在垂直方向上偏離的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖3是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了反射區(qū)域在一塊基板上得以利用的設(shè)置結(jié)構(gòu)。圖4A-圖4C是一種吸光度檢測(cè)裝置或配置的各種設(shè)置結(jié)構(gòu)，展示了反射區(qū)域在兩塊基板上得以利用的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖5是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了其中微滴具有高于基板內(nèi)表面的折射率。
圖6是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了光線的光路長(zhǎng)度因?yàn)榇嬖诎枷莼蜷g隙而增加。
圖7是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了在基板上提供一開(kāi)孔從而增加光線的光路長(zhǎng)度。
圖8是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置的俯視圖，展示了在基板上提供透明區(qū)域使光線得以通過(guò)的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖9A和圖9B是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了微滴被拉長(zhǎng)以便為檢測(cè)提供延長(zhǎng)的光路的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖10A-圖10C是本發(fā)明的一種吸光度;f企測(cè)裝置或配置，展示了使用光學(xué)元件進(jìn)行光線傳輸?shù)脑O(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖11是本發(fā)明的一種吸光度檢測(cè)裝置或配置，展示了使用染料或添加劑吸收相關(guān)光線的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以與光源及檢測(cè)器連接和/或設(shè)置。來(lái)自光源的光線可穿過(guò)微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴到達(dá)檢測(cè)器。由微滴發(fā)出的光能量特征被檢測(cè)并分析。例如，可以利用貝爾定律根據(jù)入射光和檢測(cè)到的光密度計(jì)算出溶液的濃度。然而，對(duì)于小于1厘米的路徑長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，對(duì)檢測(cè)到的光線的測(cè)量中的微小不準(zhǔn)確性的影響被放大。敏感度十分重要，希望信號(hào)變化能夠大于溶液噪音數(shù)倍。在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，小于1厘米的路徑長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定條件和設(shè)備放置下被頻繁地觀察到。例如，微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大約是幾百微米。相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種裝置、裝置的配置、和/或方法，其中的路徑長(zhǎng)度相對(duì)于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴的高度得到了增加。本發(fā)明提供一種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用來(lái)提高微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴或流體的吸光度檢測(cè)。
在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，微滴位于光源和檢測(cè)器之間，光源位于底部，樣品位于中部，檢測(cè)器位于頂部。然而，在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，這種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中的路徑長(zhǎng)度可能為數(shù)百微米，而如上所述，這一長(zhǎng)度不是理想的長(zhǎng)度。圖1-圖ll展示了本發(fā)明對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
圖1展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。圖l展示出頂部基板100與底部基板102被間隙105隔開(kāi)。間隙105中含有微滴101。間隙105典型的間隙高度為大約100 - 200 nm。在另一些情況中，間隙高度可在幾微米至幾毫米的范圍內(nèi)。微滴101具有一水平直徑，典型值為大約500-1000 ym。在另一些情況中，水平間隙可在幾^Mt至幾毫米的范圍內(nèi)。在圖中所示的實(shí)施例中，由光源103經(jīng)過(guò)孩￡滴101至4企測(cè)器或傳感器104的光線的路徑長(zhǎng)度相對(duì)于間隙高度有所增加。光線不是穿過(guò)微滴101較短的垂直尺寸，取而代之的是光線穿過(guò)較長(zhǎng)的水平直徑。較長(zhǎng)的水平直徑是石萊形微滴101的縱橫比決定的，微滴高度由間隙高度確定。該圖中所示的光源103和檢測(cè)器104的水平設(shè)置可以使一個(gè)樣么滴的路徑長(zhǎng)度與典型的孩吏滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的垂直設(shè)置相比增加大約4. 5X或5X。水平微滴長(zhǎng)度在某些情況下還可以延長(zhǎng)，例如，通過(guò)迫使微滴101進(jìn)入較狹窄的間隙和/或通過(guò)迫佳_孩吏滴101位于橫向阻擋物之間，和/或迫〗吏纟敬滴101進(jìn)入一毛細(xì)管等方式實(shí)現(xiàn)。
圖2A展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。頂部基板200與底部基板202被間隙209隔開(kāi)。間隙209中含有微滴201。光源204和檢測(cè)器或傳感器203位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上相向的兩側(cè)。而且兩者是偏離的，即，他們不在同一垂直軸線上。在一些情況中，他們可以位于同一穿過(guò)孩b'離201中部的垂直軸線的相向兩側(cè)。在一些實(shí)施例中，他們之間的偏離距離使穿過(guò)微滴201的光線路徑長(zhǎng)度基本上得到最大值。因此光線基本上是沿對(duì)角線方向穿過(guò)^f斂滴201。對(duì)角的路徑長(zhǎng)度大于以高度的路徑長(zhǎng)度。在一些情況下光線通過(guò)樣史滴的5^徑長(zhǎng)度的范圍大約在500 - 1000iam。
圖2B展示了圖2A所示的實(shí)施例。典型的光源遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微滴的尺寸?？商峁┮还鈱W(xué)孔洞或遮罩確保傳感器203感測(cè)到的所有由光源204發(fā)出光線都是穿過(guò)了微滴201。換句話說(shuō)，這種設(shè)置最大限度地減少或基本上消除了由光源204發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)微滴201以外的其他鴻4圣到達(dá)傳感器203?？梢詫⒐庠?04遮蔽、可以將微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基板遮蔽、或是使用較小直徑的光纖將光線引向微滴。在圖中所示的實(shí)施例中，由電極206提供遮蔽。電才及206上"^殳有開(kāi)孔205。開(kāi)孔205將光線引入孩i滴201。圖2B的上部為顯示有開(kāi)孔205的電極206的俯視圖。開(kāi)孔205在一些情況中可以位于孩"離201的外緣附近。圖2B的下部為微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。由光源204發(fā)出的光線穿過(guò)電極206上的開(kāi)孔205，穿過(guò)微滴，到達(dá)傳感器。
圖3展示了本發(fā)明的一吸光度^^測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。頂部表面300可包括反射區(qū)域301或者，在一些情況中，整個(gè)頂部表面都是反射結(jié)構(gòu)。光源303和沖企測(cè)器或傳感器304位于樣t滴301的同一側(cè)。在一些情況中他們可以基本位于微滴301同一側(cè)的同一平面內(nèi)。頂部基板300包括一反射區(qū)域301并且通過(guò)間隙305與底部基板302隔開(kāi)。或者，反射區(qū)域301可以位于底部表面。間隙305內(nèi)可包含樣t滴301。光源303與傳感器304位于樣史滴301同一側(cè)，并且在一些情況下可與傳感器304位于同一平面內(nèi)。反射區(qū)域301可利用反射材料和/或涂覆例如鋁、金、反射鉻或其他任何反射涂層的反射材料實(shí)現(xiàn)反射。由光源303發(fā)出的光線被反射區(qū)域301反射，有效地使穿過(guò)微滴的光路長(zhǎng)度加倍。反射區(qū)域301可以基本上具有100%反射率或僅反射選定帶寬的光線。 '
圖4A展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。兩個(gè)頂部基板400和底部基板402都分別具有反射區(qū)域410和412。光源403和4全測(cè)器或傳感器404位于微滴401同一側(cè)。反射表面412上留有足夠的開(kāi)孔使光線能夠由其一區(qū)域進(jìn)入微滴并在其另 一區(qū)域離開(kāi)微滴。較好的是將進(jìn)入點(diǎn)和離開(kāi)點(diǎn)的距離最大化。反射表面410基本上將微滴覆蓋，以便盡量減少通過(guò)頂部基板的光線損失。由光源403傳輸?shù)墓饩€通過(guò)底部基板402進(jìn)入微滴401。通過(guò)微滴401的光線被反射表面401和412反射，并離開(kāi)微滴401到達(dá)傳感器404。在本實(shí)例中，頂部基板和底部基板可以顛倒。
圖4B展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。兩個(gè)頂部基板405和底部基板406都分別具有反射區(qū)域410和412。光源403和4企測(cè)器或傳感器404位于微滴401相向一側(cè)。反射表面412上留有足夠的開(kāi)孔使光線能夠由其一區(qū)域進(jìn)入微滴。反射表面410上留有足夠的開(kāi)孔使光線能夠由其一區(qū)域進(jìn)入微滴。較好的是將進(jìn)入點(diǎn)和離開(kāi)點(diǎn)的距離最大化。由光源403傳輸?shù)墓饩€通過(guò)底部基板406進(jìn)入微滴401。通過(guò)微滴401的光線被反射表面401和412反射，并通過(guò)頂部基板405離開(kāi)微滴401到達(dá)傳感器404。在本實(shí)例中，頂部基板和底部基板可以顛倒。
圖4C展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。底部表面402至少可部分地透光并且/或者包括至少部分透光的區(qū)域使光線能夠進(jìn)出微滴401。頂部表面400可以是透光或不透光的。在一些實(shí)施例中，例如圖中所示的實(shí)施例中，頂部基板400和底部基板402之間的距離相對(duì)于微滴和電極(如有)的尺寸和性質(zhì)設(shè)定，使微滴401能夠具有圓拱或半球的形狀。采用這種方式，由光源403發(fā)出的光線穿過(guò)底部基板402進(jìn)入微滴401的一個(gè)區(qū)域并經(jīng)歷一個(gè)全內(nèi)反射(TIR)，沿微滴弧度的內(nèi)表面反射，并由微滴401的另一區(qū)域離開(kāi)，穿過(guò)底部基板402到達(dá);^測(cè)器或傳感器404。在這種情況下，微滴的折射率必需大于周圍介質(zhì)的折射率，以便產(chǎn)生全內(nèi)反射，從而得到加長(zhǎng)的光線路徑長(zhǎng)度。盡管圖4C展示的實(shí)施例中的微滴形狀被變?yōu)閷?duì)稱的形狀以支持全內(nèi)反射，應(yīng)該明白該微滴也可以^皮改變?yōu)榉菍?duì)稱的形狀。例如，在農(nóng)i滴受電濕潤(rùn)(electrowetting)控制的情況下，孩i滴的一側(cè)可以具有銳角的接觸角(濕潤(rùn))而另一側(cè)可以是鈍角(非濕潤(rùn))。在這一設(shè)置結(jié)構(gòu)中，光源403和檢測(cè)器404可以呈直角。例如，該光源可以位于微滴的底部一側(cè)，而傳感器可位于孩i滴的另一側(cè)。
圖5展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，由光源503發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)微滴501到達(dá)傳感器504。微滴501與頂部基板500和底部基板502內(nèi)表面相比具有較高的折射率，并且/或者與填充液相比具有較高的折射率。微滴501利用全內(nèi)反射現(xiàn)象相當(dāng)于波導(dǎo)，使路徑長(zhǎng)度增長(zhǎng)。微滴的折射率n2充分地大于頂部和底部表面的折射率nl，以及填充液n3的折射率，使微滴起到波導(dǎo)的作用。也就是說(shuō)n2>{n3，nl}。
在本實(shí)施例的一方面，微滴501的長(zhǎng)度被大大增加(例如，增加到10至20個(gè)微滴長(zhǎng)度)，并且光線由光源503傳輸，經(jīng)過(guò)作為波導(dǎo)的微滴501傳輸至傳感器504。
在本實(shí)施例的另 一方面，可向樣炎滴內(nèi)加入多個(gè)微滴，例如大約1至30個(gè)微滴或大約10至20個(gè)微滴，以便改變檢測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍。如果微滴過(guò)于密集或需要降低吸收率，例如，可利用微滴操作加入稀釋液、緩沖液或反應(yīng)混合物，使微滴與一個(gè)或多個(gè)微滴融合。增大的微滴有助于獲得可辯別的信號(hào)。微滴的增大還可實(shí)時(shí)發(fā)生。例如，如果實(shí)時(shí)輸出信號(hào)被測(cè)量，并且確定增大的微滴會(huì)改善輸出信號(hào)，那么就會(huì)加入更多的微滴以得到足夠的輸出信號(hào)。另一方面，如果需要增加^b滴的吸收率，那么利用預(yù)濃縮法將吸收物種的產(chǎn)出的重點(diǎn)在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上集中到少量微滴上。
盡管圖5展示了非限定性實(shí)施例，在該實(shí)施例中光源503位于微滴501一側(cè)，但是光線可以由頂部、底部或以任何角度傳輸。如果光線由頂部或底部傳輸，傳輸角度應(yīng)低于臨界角，以便使光線能夠通過(guò)波導(dǎo)。
可以使用較低折射率的材料涂覆頂部基板500或底部基板502,例如，或者頂部基板500和底部基板502可由低折射率材料制成。聚四氟乙烯(Teflon)和氟化塑料光纖(Cytop)是可使用于本發(fā)明的適合的低折射率材料的例子。還可以選擇具有低于微滴折射率的填充液。
圖1-圖5中所示的實(shí)施例的重點(diǎn)在于光源和檢測(cè)器的定位，和/或改變頂部或底部表面的折射率。下面的實(shí)施例的重點(diǎn)將》文在^:滴尺寸的改變或各個(gè)實(shí)施例的組合，其中，微滴的尺寸和光源的定位、檢測(cè)器的定位、和/或頂部和底部表面的折射率都會(huì)改變。
圖6展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。由于在微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的凹陷或間隙的不同高度，由光源607發(fā)出的光線在經(jīng)過(guò)微滴AB到達(dá)檢測(cè)器或傳感器608時(shí)的光線路徑長(zhǎng)度在垂直方向上被加長(zhǎng)了。微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有第一間隙604，其具有一定高度(例如大約lOO)nm)，以及第二間隙605，其具有更高的高度(例如大約500(am)。微滴A和B首先被置于高度較低的間隙604中。具有足夠體積的一個(gè)或多個(gè)微滴一皮運(yùn)送到間隙605中。在圖中所示的實(shí)例中，利用微滴操作在間隙605中將微滴A和B融合，得到相對(duì)于初使微滴具有增加的微滴高度的微滴AB。光源607和檢測(cè)器608分別位于具有較高高度的間隙605之下和之上。由光源607發(fā)出的光線在經(jīng)過(guò)微滴AB到達(dá)檢測(cè)器或傳感器608時(shí)的光線路徑長(zhǎng)度在垂直方向上一皮力卩長(zhǎng)了 。
圖7展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例
中，光線由光源705經(jīng)過(guò)開(kāi)孔706中的微滴703到達(dá)4企測(cè)器或傳感器704 的光線路徑長(zhǎng)度相對(duì)于間隙709確立的微滴高度而言得到了加長(zhǎng)。圖7上 部為一側(cè)視圖，展示了頂部基板700與底部基板702被間隙709隔開(kāi)。間 隙709可包含樣i滴701。頂部基板700包括一開(kāi)孔706。開(kāi)孔706可具有與 微滴701尺寸大小相當(dāng)或更大的容積。開(kāi)孔706可以是一個(gè)毛細(xì)管。底部 基板702可以包括位于開(kāi)孔706之下與光源705到傳感器704的光路成一 條直線的透明區(qū)域。圖7下部為該實(shí)施例的俯視圖，展示了頂部基板700 中的開(kāi)孔706。盡管此處開(kāi)孔706位于頂部基板，應(yīng)該理解該開(kāi)孔也可以位 于底部基板甚至是^f敫滴執(zhí)行^4勾的側(cè)壁或其他結(jié)構(gòu)上。
微滴701位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。微滴701可以置于開(kāi)孔706處并進(jìn)入 開(kāi)孔706，例如，通過(guò)毛細(xì)作用、靜電作用、機(jī)械力或其他手4爻。開(kāi)孔706 的直徑與間隙709的高度和微滴701的尺寸相關(guān)，使微滴701能夠被動(dòng)進(jìn) 入開(kāi)孔706。如果圖中的D小于H，微滴704就會(huì)被動(dòng)進(jìn)入開(kāi)孔706 (注意附 圖未按比例繪制)。由光源705發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)開(kāi)孔706內(nèi)微滴703到達(dá)傳 感器704。
圖8展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)(俯視圖)。在該 實(shí)施例中，在基板800上提供透明區(qū)域801，使基本上所有到達(dá)傳感器(圖中 未示出)的光線都是經(jīng)過(guò)微滴802傳輸?shù)?。電極803采用不透明材料制成， 例如鋁、鉻、銅或其他用來(lái)形成電極的材料?；蛘?，可在電極上或是與電 極關(guān)聯(lián)的基板上涂覆不透明材料。該不透明材料可以與電極803處于同一 表面上，或是位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)之下。還有，如圖所示，不透明區(qū)域可按 需要延伸到電極803以外的基板區(qū)域，完全阻擋光線使之不能穿透透明區(qū) 域801。透明區(qū)域801的尺寸被設(shè)計(jì)適合于由光源(圖中未示出)傳輸需要量 的光線。透明區(qū)域801可包括一個(gè)或多個(gè)透明區(qū)域，并且可以是一個(gè)透明 區(qū)域陣列。透明區(qū)域801可包含衍射光柵或其他光學(xué)元件。電極自身可以 是衍射光柵。衍射光學(xué)元件或其他光學(xué)元件例如透鏡可在透明區(qū)域801中 在金屬或第一導(dǎo)電層中圖案化。透明區(qū)域801可以是半透明或包括或由濾 鏡構(gòu)成，傳輸所需波長(zhǎng)的光線。類似地，不透明區(qū)域可以是半不透明或包 括一濾鏡，將所需的波長(zhǎng)的光線排斥在外。這種衍射光學(xué)元件還有助于其 他形式的光學(xué)才全測(cè)，例如在熒光和發(fā)光^r測(cè)中，也可以設(shè)置光學(xué)濾鏡。
圖9A展示了本發(fā)明的一吸光度;f企測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例 中，單一的微滴901被拉長(zhǎng)，以便提供加長(zhǎng)的檢測(cè)用光線路徑?？赏ㄟ^(guò)加 入多個(gè)微滴或減少單位電極尺寸的方法拉長(zhǎng)一個(gè)微滴。在圖中，每個(gè)電極 910都由多個(gè)小電極911構(gòu)成。通過(guò)依次啟動(dòng)這些小電極，微滴901可被拉長(zhǎng)，形成拉長(zhǎng)的微滴902。從而由光源903發(fā)出的經(jīng)過(guò)微滴902到達(dá)^r測(cè)器 或傳感器904的光線的路徑長(zhǎng)度被加長(zhǎng)了。可以啟動(dòng)不同的電極橫向拉長(zhǎng) 微滴。在本實(shí)施例中，光源903和檢測(cè)器904相對(duì)于微滴橫向設(shè)置。當(dāng)然， 還可垂直地進(jìn)行類似的設(shè)置，佳」微滴在垂直方向上拉長(zhǎng)，或在任何空間方 向上拉長(zhǎng)。
圖9B展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。如圖所示，微 滴905在電場(chǎng)存在的情況下被拉長(zhǎng)，形成一個(gè)拉長(zhǎng)的微滴907。 /人而由光源 903發(fā)出的經(jīng)過(guò)微滴907到達(dá)檢測(cè)器或傳感器904的光線的路徑長(zhǎng)度被加長(zhǎng) 了。光源903和傳感器904沿微滴拉長(zhǎng)的方向水平放置。加長(zhǎng)的或線形的 電極906提供使微滴大致與電極906同形的電場(chǎng)，從而形成拉長(zhǎng)的孩i滴907。
圖10A展示了本發(fā)明的一吸光度^r測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例 中，光源1005和4企測(cè)器或傳感器1006位于樣i滴執(zhí)行坤幾構(gòu)的同一側(cè)，并且可 以基本上位于同一平面內(nèi)，^f旦位于與微滴1003不同的平面上。頂部基4反1000 與底部基板1002由間隙1010隔開(kāi)。微滴1003可位于間隙1010中。由光 源1005發(fā)出的光線一皮棱鏡1001a引導(dǎo)穿過(guò)樣b'商1003。由微滴1003穿出的 光線被棱鏡100}b引向傳感器1006。在本配置結(jié)構(gòu)中可以使用光學(xué)元件引 導(dǎo)光線，例如鏡子。還有，光源和傳感器可位于相對(duì)于微滴的任何空間朝 向，只要用來(lái)引導(dǎo)光線的光學(xué)元件能夠沿一定方向引導(dǎo)光線穿過(guò)微滴，并 且該方相對(duì)于其他光線可能穿過(guò)微滴的方向而言具有較長(zhǎng)的光線路徑即 可。
圖10B展示了本發(fā)明的一吸光度4企測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例 中，利用光纖1004a將光源1005發(fā)出的光線引向微滴1003，并利用光纖 1004b將光線由微滴1003引向檢測(cè)器或傳感器1006。
圖IOC展示了光纖1004與微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同設(shè)置方式。例如，微滴 執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以具有用來(lái)將微滴1003置于其內(nèi)的延伸部。光纖可以設(shè)置于該 延伸部的兩側(cè)。
圖ll展示了本發(fā)明的一吸光度檢測(cè)裝置或其配置結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例 中，填充液1105包括用來(lái)吸收相關(guān)光線的染料或添加劑。由光源1104發(fā) 出的光線穿過(guò)^f鼓滴1102到達(dá)^r測(cè)器或傳感器1100。這些光線中未穿過(guò)^f鼓滴 1102的部分^皮填充液1105吸收或反射。該實(shí)施例特別適用于光源1104和/ 或檢測(cè)器1100的尺寸大于微滴1102的尺寸的情況。環(huán)繞微滴1102的周圍 區(qū)域可以;陂填充液1105遮蔽。填充液1105可包含染料或反色濾4竟，填充 液1105可以是不透明的，并且/或者填充液1105可以具有一定折射率，將 光線由傳感器IIO反射掉并且不穿過(guò)微滴1102。
在相關(guān)的實(shí)施例中，填充液可以是一種油，例如硅油，加入了油溶性 顆粒以便將微滴發(fā)出的光(例如，熒光微滴)散射，從而使微滴發(fā)出的光線不會(huì)進(jìn)入其他孩b滴。
該實(shí)施例中可使用多種染料?？梢允褂肒eystone Aniline公司生產(chǎn)的 油溶性染料(還有熒光染料)?？梢允褂煤谏玖?，例如碳黑。還可以使用 Gelest公司的上色硅油，例如，DMS-T21BLU和DMS-T21RED。
其他適宜的染料的例子包括Sandoplast紅BB、品紅、蘇丹紅I、蘇 丹紅II、蘇丹紅III、蘇丹紅IV、油紅0、尼羅紅。
在一實(shí)施例中，油溶性染料還用作表面活性劑。
1. 光源和檢測(cè)器
在上述實(shí)施例中，任何單色光源都可使用濾鏡。按照微滴中測(cè)得的染 料的波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧的LED十分有用。激光也會(huì)十分有用。檢測(cè)器或傳感器 可以是硅、光電二極管、多個(gè)光電二極管、光電二極管陣列、單獨(dú)的傳感 器或額外的CCD、雪崩光電二極管、PMT(光電倍增管)、光子計(jì)數(shù)PMT、或 其他任何低噪音檢測(cè)器。光源、檢測(cè)器及設(shè)置方式的例子見(jiàn)2006年12月 11曰才是交的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2006/47486,發(fā)明名稱為"Droplet-Based Biochemistry"的國(guó)際專利申請(qǐng)。該專利文獻(xiàn)的/>開(kāi)內(nèi)容作為參考并入本 申請(qǐng)?？梢岳斫獗M管該公開(kāi)內(nèi)容主要側(cè)重于微滴吸光度的檢測(cè)，還有許多 配置都適合于提高對(duì)微滴的熒光和/或發(fā)光檢測(cè)。
2. 微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)
舉例來(lái)說(shuō)，適合本發(fā)明使用的微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)見(jiàn)2005年6月28日授予 Pamula等人的美國(guó)專利6， 911， 132,名稱為"Apparatus for Manipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques"; 2006年1月30曰遞交 的美國(guó)專利申i貪11/343,284，名稱為"Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a Printed Circuit Board"; 2004年8月10 日4受一又的美國(guó)專利6， 773， 566，名稱、為"Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for Using Same"和2000年1月24日授權(quán) 的美國(guó)專利6， 565， 727，名稱為"Actuators for Microfluidics Wi thout Moving Parts",這兩項(xiàng)專利均被授予Shenderov等人；以及Pollack等人 于2006年12月11日提交的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2006/47486，發(fā)明名稱為 "Droplet-Based Biochemistry"。這些專利文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容作為參考并入 本申i青。間隙高yl4交好為10， s mm - 1， scm,更好為100， s jum - 10， s mm，最好為100， s jum - 1， s mm。電4及尺寸4交好為10， s)im,更好為 100， sjum，最好在10mm - 1000， s jim的范圍內(nèi)。
3. 流體
對(duì)于本發(fā)明可用的流體樣本參見(jiàn)"2.孩t滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)"中列出的專利文 獻(xiàn)，特別是2006年12月11日提交的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2006/47486,發(fā)明名 稱為"基于擺i滴的生物化學(xué)"(Droplet-Based Biochemistry)。在一些實(shí)施例中，該流體包括生物樣品，例如全血、淋巴液、血清、血漿、汗液、淚 液、唾液、痰液、腦脊髓液、羊水、精液、陰道分泌物、漿液、滑液、心 包液、.腹膜液、胸膜液、滲出液、滲出物、嚢液、膽汁、尿液、胃液、腸 液、排泄物樣品、液化組織、液化有機(jī)體、生物棉簽、生物沖洗液。
4.填充液
間隙通常一皮填充液填充。例如，這種填充液可以是一種〗氐粘度油，例 如硅油；或是一種氣體，例如空氣或惰性氣體。填充液的其他例子見(jiàn)2006 年12月11日提交的國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2006/47486,發(fā)明名稱為"基于微滴 的生物化學(xué)，，(Droplet-Based Biochemistry),該國(guó)際申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi) 容作為參考并入本申請(qǐng)。
結(jié)束語(yǔ)
以上結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，附圖中展示了本發(fā)明的 一 些 特定實(shí)施例。其他一些具有不同結(jié)構(gòu)和操作方式的實(shí)施例也在本發(fā)明的范 圍之內(nèi)。
本說(shuō)明書(shū)僅為了閱讀方便而分為若干章節(jié)。這些章節(jié)標(biāo)題不對(duì)本發(fā)明 的范圍構(gòu)成限制。
應(yīng)該理解本發(fā)明的一些細(xì)節(jié)可以變化而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，以 上的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是為了展示本發(fā)明，不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，本發(fā)明由后 附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種確定微滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)提供一微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i)兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙；及(ii)一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述微滴高度由所述兩個(gè)基板的表面確定；(b)提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴并基本上與所述基板的表面平行的光路，其中穿過(guò)所述微滴的光路大于所述微滴高度；(c)引導(dǎo)由所述光源發(fā)出的光線穿過(guò)所述微滴并到達(dá)所述傳感器；(d)由所述傳感器感測(cè)光能量；以及(e)根據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述微滴的光學(xué)性質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的光 路小于l厘米。
3. —種確定微滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a) 提供一孩i滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙；及(ii) 一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述微滴高 度由所述兩個(gè)基板的表面確定；(b) 提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出 光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴的光路，其中穿過(guò)所述微滴的 光路大于所述微滴高度；(c) 執(zhí)行微滴操作，沿穿透所述微滴的所述光路的方向?qū)⑺鑫⒌卫L(zhǎng)；(d) 引導(dǎo)由所述光源發(fā)出的光線穿過(guò)所述《鼓滴并到達(dá)所述傳感器；(e) 由所述傳感器感測(cè)光能量；以及(f) 才艮據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述^b'離的光學(xué)性質(zhì)。、
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的光 路小于l厘米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟將 所述微滴定位于基板的孔洞內(nèi)，從而增加所述孩i滴高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟利 用電極沿著由所述光路確定的微滴中心垂直軸線將所述微滴拉長(zhǎng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的光 路基本上垂直于所述微滴高度和/或所述基板的表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的光 路與確定所述微滴高度的表面之一呈一基本上為銳角的角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟執(zhí) 行一微滴操作并且/或者將另 一微滴加入所述微滴中，從而增加所述微滴的尚度。
10. 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括設(shè)置于所述間隙中的所述光 源光路內(nèi)的微滴，其特征在于其中(a) 所述微滴包含小珠；以及(b) 所述微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)出所述小珠的光學(xué)性質(zhì)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括設(shè)置于所述間隙中的所述光 源光路內(nèi)的孩i滴，其特征在于其中(a) 所述微滴包含生物細(xì)胞；以及(b) 所述微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)出所述生物細(xì)胞的光學(xué)性質(zhì)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括(a) 所述間隙中的所述光源光路內(nèi)的微滴；以及(b) 包繞在所述微滴周圍的填充液。
13. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的微滴包含小 珠，并且所述微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)出所述小珠的光學(xué)性質(zhì)。
14. #4居權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的微滴包含生 物細(xì)胞，并且所述微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)出所述生物細(xì)胞的光學(xué)性質(zhì)。
15. 4艮據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟提 供所述微滴于一填充液中，該填充液具有與所述微滴不同的折光特性，使 入到所述填充液上的光線不會(huì)到達(dá)傳感器。
16. 4艮據(jù)權(quán)利要求3所述的確定微滴吸光度的方法，該方法還包括以 下步驟提供所述微滴于一填充液中，該填充液具有與所述微滴不同的光 折射特性，使入射光線不會(huì)穿過(guò)所述填充液到達(dá)所述傳感器。
17. —種確定微滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a) 提供一微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙；及(ii) 一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述微滴高 度由所述兩個(gè)基板的表面確定；(b) 提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出 光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴的光路，其中穿過(guò)所述微滴的 光路大于所述微滴高度，其中所述光源和所述傳感器偏離所述微滴的中心 垂直軸線并且所述光源和所述傳感器設(shè)置于所述微滴執(zhí)行機(jī)辨相對(duì)的兩 側(cè)；(c) 引導(dǎo)由所述光源發(fā)出的光線穿過(guò)所述微滴并到達(dá)所述傳感器；(d) 由傳感器感測(cè)光能量；以及(e) 根據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述微滴的光學(xué)性質(zhì)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟提 供相對(duì)于所述農(nóng)i滴中心垂直線相互偏離的所述光源和所述傳感器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路至少大于所述微滴高度的兩倍。
21. —種確定^t滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a) 提供一^b'離執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙；及(ii) 一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述微滴高 度由所述兩個(gè)基板的表面確定；(b) 提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出 光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴的光路，其中穿過(guò)所述微滴的 光路大于所述微滴高度；述傳感器； 、 、'；、、、'* 、 、， ''(d) 由傳感器感測(cè)光能量；以及(e) 根據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述微滴的光學(xué)性質(zhì)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于其中所述的引導(dǎo)光路步 驟還包括在^I導(dǎo)光路穿過(guò)所述微滴之前先51導(dǎo)光路穿過(guò)衍射材料。
24. 根據(jù)權(quán)利要求n所述的方法，其特征在于其中所述的引導(dǎo)光路步 驟還包括在？ 1導(dǎo)光路穿過(guò)所述微滴之前先？ 1導(dǎo)光路穿過(guò)包含衍射材料的光 學(xué)孔洞。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于其中所述的引導(dǎo)光路步 驟還包括利用光學(xué)元件引導(dǎo)光路。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于其中所述的引導(dǎo)光路步 驟還包括利用包含f;f射材料的光纖引導(dǎo)光路。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括用來(lái)將光線由所 述光源引入所述微滴的光纖和/或用來(lái)接收來(lái)自所述微滴的光線的包含衍 射材料的光纖。
28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括一個(gè)或多個(gè)包含衍射材料并置于所述光源和所述微滴之間的光學(xué)元件和/或置于所述微滴 和所述傳感器之間的光學(xué)元件。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于其中所述的引導(dǎo)光^^步 驟還包括引導(dǎo)光路使其由所述一個(gè)或所述兩個(gè)基板的表面反射。
30. —種確定^:滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a) 提供一微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙；及(ii) 一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述微滴高 度由所述兩個(gè)基板的表面確定，其中，所述微滴在一遠(yuǎn)離所述基板的位置 上與一試劑混合；(b) 提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出 光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴的光路，其中穿過(guò)微滴的光路 大于所述微滴高度；(c) 引導(dǎo)由所述光源發(fā)出的光線穿過(guò)所述^:滴并到達(dá)所述傳感器；(d) 由傳感器感測(cè)光能量；以及(e) 根據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述微滴的光學(xué)性質(zhì)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
32. —種確定樣i滴吸光度的方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a) 提供一微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括(i) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基^反間形成一間隙；及(ii) 一位于所述間隙內(nèi)并具有一微滴高度的微滴，所述高度由 所述兩個(gè)基板的表面確定，其中，所述基板中的一個(gè)或多個(gè)包含具有低于 所述微滴的折射率的材料；(b) 提供一發(fā)出穿透所述微滴的光線的光源和一感測(cè)由所述微滴發(fā)出 光線的傳感器，從而建立一條穿過(guò)所述微滴的光路，其中穿過(guò)微滴的光路 大于所述微滴高度；(c) 引導(dǎo)由所述光源發(fā)出的光線穿過(guò)所述^f敖滴并到達(dá)所述傳感器；(d) 由傳感器感測(cè)光能量；以及(e) 根據(jù)感測(cè)到的光能量確定所述微滴的光學(xué)性質(zhì)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
34. —種^f敬滴沖丸行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a)兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基斧反或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極，位于所述間隙內(nèi)的所 述微滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高度；(b) —光源，用于發(fā)射光線穿過(guò)所述微滴；以及(c) 一傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線； 其中所述的光源和所述傳感器被設(shè)置為能夠產(chǎn)生一穿過(guò)所述微滴的光路，所述穿過(guò)微滴的光路大于所述微滴高度并且穿過(guò)微滴的所述光路基本 上與所述基板的表面平行。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的穿過(guò)微滴的光路小于1 厘米。
36. —種微滴執(zhí)4亍機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極，位于所述間隙內(nèi)的微 滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高度；(b) —光源，用于發(fā)射光線穿過(guò)所述^b'商；以及(c) 一傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線；其中所述的光源和所述傳感器被設(shè)置為能夠產(chǎn)生一 穿過(guò)所述微滴的光 路，所述穿過(guò)微滴的光路大于所述微滴高度并且其中的一個(gè)或多個(gè)電極用 來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作，將所述微滴拉長(zhǎng)從而增加由所述光路穿過(guò)所 述微滴的距離。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于其中所述的光源和所述 傳感器被設(shè)置為使穿過(guò)所述微滴的所述光路基本上垂直于所述微滴高度。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于其中所述的光源和所述 傳感器被設(shè)置為使穿過(guò)所述微滴的所述光路與確定所述微滴高度的表面之 一呈一基本上為銳角的角度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于其中所述的光源和所述 傳感器被設(shè)置為使穿過(guò)所述微滴的所述光路至少大于所述微滴高度的兩 倍。
41. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于其包括位于所述間隙內(nèi) 處于光源的光路內(nèi)的微滴，該微滴包含小珠，并且所述樣b'離的光學(xué)性質(zhì)能 夠表現(xiàn)出所述小珠的光學(xué)性質(zhì)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的微滴操作機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于其包括位 于所述間隙內(nèi)處于光源的光3各內(nèi)的孩么滴，該孩i滴包含生物細(xì)胞，并且所述 微滴的光學(xué)性質(zhì)能夠表現(xiàn)出所述生物細(xì)胞的光學(xué)性質(zhì)。
43. ' —種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a)兩個(gè)隔開(kāi)的基一反，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極，位于所述間隙內(nèi)的微滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高度；(b) —光源，用于發(fā)射光線穿過(guò)所述微滴；以及(c) 一傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線； 其中所述的光源和所述傳感器被設(shè)置為能夠產(chǎn)生一穿過(guò)所述微滴的光路，所述穿過(guò)微滴的光路大于所述微滴高度并且所述光源和所述傳感器偏 離所述微滴的中心垂直軸線，并且所述光源和所述傳感器被設(shè)置于所述微 滴執(zhí)4于4幾構(gòu)上相向的兩側(cè)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光^^j、于1厘米。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于其中所述的光源和所述 傳感器被設(shè)置為相對(duì)于所述微滴的中心垂直軸線互相偏離。
46. —種微滴操作機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括 '(a) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極，位于所述間隙內(nèi)的微 滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的樣"離高度；(b) —光源，用于發(fā)射光線；(c) 一衍射材料，用來(lái)引導(dǎo)所述光線穿過(guò)所述微滴；以及(d) —傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線；其中所述的光源和所述傳感器被設(shè)置為能夠產(chǎn)生 一 穿過(guò)所述微滴的光 路，所述穿過(guò)微滴的光路大于所述微滴高度。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
48. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于其中所述的衍射材料包 含設(shè)置于所述光源和微滴之間的用于傳送穿過(guò)所述微滴的光線的光學(xué)孔 洞。
49. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于其中所述的衍射材料位 于所述光源和所述孩"離之間。
50. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于其中所述的衍射材料包 含用來(lái)將由所述微滴中發(fā)出的光線反射回所述微滴的反射表面。
51. —種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極，位于所述間隙內(nèi)的微 滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高度并且其中一個(gè)或兩個(gè)基板包 含具有低于所述微滴的折射率的材料；(b) —光源，用于發(fā)射光線穿過(guò)所述微滴；以及(c) 一傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線；其中所述的光源和所述傳感器被設(shè)置為能夠產(chǎn)生 一穿過(guò)所述^b'離的光路，所述穿過(guò)微滴的光路大于所述微滴高度。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于1厘米。
53. —種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，包括兩個(gè)隔開(kāi)的基;fel,所述基板間形成一間 隙，所述兩個(gè)基板或其中一個(gè)包括用來(lái)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴搡作的電極，其 特征在于其中(a) 位于所述間隙內(nèi)的微滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高度(b) —個(gè)或多個(gè)所述基^反包含一凹陷區(qū)域， -使位于該凹陷區(qū)域內(nèi)的樣吏 滴具有高于位于非凹陷區(qū)域的微滴的微滴高度。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的微滴操作機(jī)構(gòu)，其特征在于其還包括(a) —光源，用于發(fā)射基本上垂直地穿過(guò)所述^f敖滴的光線；以及(b) —傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線。
55. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于l厘米。
56. —種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a) 兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括用來(lái)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴才喿作的電極，其中(i) 位于所述間隙內(nèi)的微滴具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微滴高 度；及(ii) 一個(gè)或多個(gè)所述基板包含一孔洞，與該孔洞接觸的微滴會(huì)進(jìn)入該 孔洞，從而為該微滴提供高于位于間隙間的微滴的微滴高度。(b) —光源，用于發(fā)射基本上垂直地穿過(guò)所述微滴的光線；(c) 一傳感器，用來(lái)感測(cè)由所述微滴發(fā)出的光線。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于其中所述的穿過(guò)微滴的 光路小于1厘米。
58. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于其中所述的填充液阻止 由光源發(fā)出的部分或全部光線，所述部分或全部光線具有目標(biāo)波長(zhǎng)且在沒(méi) 有穿過(guò)所述微滴的情況下就穿過(guò)所述填充液，被所述填充液阻擋的所述光 線不會(huì)被傳感器感測(cè)到。
59. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其特征在于其中所述的填充液包含 一種染泮+。
60. —種微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于包括(a)兩個(gè)隔開(kāi)的基板，所述基板間形成一間隙，所述兩個(gè)基板或其中 一個(gè)包括配置用于進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)微滴操作的電極；(b) —位于所述間隙內(nèi)的微滴，具有由所述兩個(gè)基板的表面確定的微 滴高度；以及(C) 一填充液，包含一種能夠減少或消除預(yù)定范圍內(nèi)光線的傳輸?shù)奶?力口劑。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60所述的微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于其中所述 的添加劑包含一種顆粒和/或一種染料。
62. 根據(jù)權(quán)利要求60所述的微滴操作機(jī)構(gòu)裝置，其特征在于其中所述 的添加劑包含一種染料，該染料還作為表面活性劑使用。
全文摘要
本發(fā)明提供改進(jìn)吸光度檢測(cè)的裝置、結(jié)構(gòu)配置和方法。例如，通過(guò)提供穿過(guò)微滴的加長(zhǎng)的光路來(lái)提供用來(lái)確定微滴的吸光度的方法和裝置，例如，位于微滴執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的微滴。
文檔編號(hào)G01N21/00GK101652652SQ200880006895
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者王祺紅, 瓦姆西·K·帕姆拉, 維吉·斯里尼瓦桑, 邁克爾·G·波來(lái)克 申請(qǐng)人:先進(jìn)流體邏輯公司