優(yōu)先權(quán)申請的交叉引用

本申請要求以下早期申請的優(yōu)先權(quán)：2010年11月1日提交的美國臨時專利申請序列號61/409,106；2010年11月2日提交的美國臨時專利申請序列號61/409,473；以及2010年11月5日提交的美國臨時專利申請序列號61/410,769。以上每個臨時專利申請的全文通過引用并入本文用于所有的目的。

附加材料的交叉引用

本申請出于各種目的以全文引用的方式將下列材料包括在此：美國專利號7,041,481，授權(quán)于2006年5月9日；美國專利申請公開號2010/0173394 A1，公開日期為2010年7月8日；美國專利申請公開號2011/0217712 A1，公開日期為2011年9月8日；PCT專利申請?zhí)朩O 2011/120024，公開日期為2011年9月29日；和Joseph R.Lakowicz,Principles ofFluorescence Spectroscopy(2^ndEd.1999)。

引言

許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用都依賴于樣品的高通量分析。例如，在研究和臨床應(yīng)用中，使用靶特異性試劑的高通量遺傳測試可以提供核酸靶的準(zhǔn)確以及精確的定量，以用于藥物發(fā)現(xiàn)、生物標(biāo)記發(fā)現(xiàn)和臨床診斷等。

乳液很有希望用于改革高通量分析。乳化技術(shù)可以產(chǎn)生大量的含水液滴，這種含水液滴用作生化反應(yīng)的獨立反應(yīng)室。例如，含水樣品(例如，20微升)可以分割成液滴(例如，每一納升20,000個液滴)，以便于允許個體測試可以在每個液滴上進(jìn)行操作。

含水液滴可以懸浮在油上以生成油包水乳液(W/O)?？梢允褂帽砻婊钚詣﹣矸€(wěn)定乳液，以便于在加熱、冷卻、和運(yùn)輸期間降低液滴的聚結(jié)，從而實現(xiàn)待執(zhí)行的熱循環(huán)。因此，乳液已經(jīng)用于使用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)在液滴中進(jìn)行核酸靶分子的單拷貝的放大。在液滴中，數(shù)字分析可以通過對靶的單獨分子存在的檢測能力來實現(xiàn)。

在基于液滴的示例性的數(shù)字分析中，在靶的有限的稀釋度下，將樣品分割成一組液滴(即一些不含有靶分子的液滴)。如果將靶分子隨機(jī)地分配在液滴之間，依據(jù)液滴中靶的給定的平均濃度，在液滴中準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)0、1、2、3或更多的靶分子的概率是通過泊松分布進(jìn)行描述的。相反，液滴中(因此也在樣品中)靶分子的濃度可以通過液滴中分子的給定數(shù)目的發(fā)現(xiàn)概率來計算。

對非靶分子的發(fā)現(xiàn)概率以及一個或多個靶分子的發(fā)現(xiàn)概率的估計可以在數(shù)字分析中測量。在二進(jìn)制方法中，每個液滴可以通過測試以確定該液滴是否是陽性并且含有至少一個靶分子，或者確定該液滴是否是陰性并且不包含靶分子。液滴中沒有發(fā)現(xiàn)靶分子的概率可以近似為測試后是陰性液滴的比例(“陰性比例”)，至少發(fā)現(xiàn)一個靶分子的概率近似為測試后是陽性的液滴的比例(“陽性比例”)。然后，陽性比例或陰性比例可用于泊松算法以計算液滴中靶的濃度。在其它情況下，數(shù)字測定分析可以產(chǎn)生大于二進(jìn)制的數(shù)據(jù)。例如，該分析借助大于陰性(0)或陽性(＞0)(例如，0、1、或＞1分子；0、1、2，或＞2分子；或類似方式)的分辨率，可以測量有多少個靶分子存在于每個液滴中。

改革生物醫(yī)學(xué)分析的乳化前景需要用于形成乳液的有效系統(tǒng)。然而，可用系統(tǒng)可能不會有效地使用樣品——樣品的大部分可能不會加入到乳液中而是可能被浪費而不是被測試。另外，這種系統(tǒng)可能根本不是自動化的或者至少不能讓用戶在乳液形成期間是空閑的以便于從事其他的工作。在一些情況下，由于需要基本的技能以及為了成功地操作需要進(jìn)行訓(xùn)練，所以這些系統(tǒng)可能是不方便于用戶的。此外，該系統(tǒng)可能無法提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以盡量減少樣品的交叉污染。

需要用于形成乳液的一種更好的系統(tǒng)。

概述

本公開提供了一種用于形成乳液的系統(tǒng)，其包括方法、裝置和套件。該系統(tǒng)可包括儀器以及儀器容納的微流體芯片。該儀器可以向容納在芯片中的預(yù)期乳液相施加壓力，用于驅(qū)動芯片中乳液的形成和收集。在一些實施方案中，當(dāng)滿足預(yù)定條件的壓力變化由儀器檢測到時，儀器可停止向芯片施壓。該變化可以指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點。

本申請還包括以下內(nèi)容：

項目1.一種乳液形成的方法，包括：向保持預(yù)期的乳液相的微流體芯片施加壓力，以在所述芯片中驅(qū)動液滴的形成和乳液的收集；監(jiān)控壓力以尋求滿足預(yù)定條件的變化；以及當(dāng)檢測出所述變化時，停止所述壓力的施加。

項目2.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述芯片包括收集所述乳液的輸出容器，并且其中，所述壓力包括施加到所述輸出容器的負(fù)壓。

項目3.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述芯片包括保持所述預(yù)期的乳液相的輸入容器，并且其中，所述壓力包括施加到所述輸入容器的正壓。

項目4.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述芯片包括輸入容器和輸出容器，所述輸入容器保持所述預(yù)期的乳液相，所述輸出容器收集所述乳液，并且其中，所述壓力包括施加到至少所述輸入容器的子集的正壓和施加到所述輸出容器的負(fù)壓。

項目5.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述芯片提供用于保持所述預(yù)期的乳液相的輸入孔，和用于收集所述乳液的輸出孔。

項目6.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述壓力由氣相施加，所述氣相接觸完全由所述芯片包含的液體。

項目7.根據(jù)項目6所述的方法，其中所述氣相由空氣構(gòu)成。

項目8.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述壓力是使用儀器施加的第一壓力，所述儀器具有壓力傳感器，并且其中，所述壓力傳感器通過檢測對應(yīng)于所述第一壓力的第二壓力來監(jiān)控所述第一壓力。

項目9.根據(jù)項目8所述的方法，其中，所述儀器包括流體組件，所述流體組件具有歧管，所述歧管提供多個端口，所述第一壓力通過所述端口施加到所述芯片，其中，所述第二壓力在所述流體組件的流體地連接到所述端口的區(qū)域中檢測，并且其中，所述端口對流體流動提供阻力，所述阻力降低所述第一壓力相對于所述第二壓力的大小。

項目10.根據(jù)項目9所述的方法，其中，所述歧管包括主通道和從所述主通道分支出的多個側(cè)通道，其中，所述側(cè)通道形成所述端口，并且其中，與所述側(cè)通道的壓力相比，所述第二壓力更接近地對應(yīng)于所述主通道內(nèi)的壓力。

項目11.根據(jù)項目1所述的方法，其中，跟隨液體進(jìn)入所述芯片的一個或多個通道的空氣導(dǎo)致壓力的變化。

項目12.根據(jù)項目11所述的方法，其中，所述預(yù)期的乳液相由所述芯片的多個輸入孔保持，并且其中，只要所述輸入孔中的一個是空的，就會發(fā)生壓力的變化。

項目13.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述預(yù)期的乳液相由輸入容器保持，其中，所述壓力的施加驅(qū)動所述相通過所述芯片的通道，用于液滴的形成和作為乳液在所述芯片的輸出容器中的收集，并且其中，在空氣隨著液體從所述輸入容器中的一個或多個進(jìn)入到所述通道中的一個或多個之后，且在所述空氣已經(jīng)到達(dá)在所述輸出容器中收集的所有乳液之前，停止所述壓力的施加。

項目14.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述預(yù)期的乳液相包括多個樣品，并且其中，當(dāng)每個樣品的按體積計的至少約80％已經(jīng)被轉(zhuǎn)化成液滴時，停止所述壓力的施加。

項目15.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述壓力由與墊片相接合的流體組件施加，所述墊片限定多個孔口，并且其中，所述孔口提供所述芯片和所述流體組件之間的流體連通。

項目16.根據(jù)項目15所述的方法，還包括以下步驟：在施加所述壓力之前，將所述墊片連接到所述芯片。

項目17.根據(jù)項目15所述的方法，其中，所述芯片包括多個輸入孔和多個輸出孔，并且其中，所述墊片連接到所述芯片使得每個所述輸入孔和/或每個所述輸出孔至少部分地由所述墊片覆蓋。

項目18.根據(jù)項目17所述的方法，其中每個所述輸入孔和每個所述輸出孔僅部分地由所述墊片覆蓋。

項目19.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述壓力由儀器施加，所述方法還包括以下步驟：將所述芯片附接到卡盤；和在施加所述壓力之前將附接到所述卡盤的所述芯片設(shè)置在所述儀器的接收區(qū)域中。

項目20.根據(jù)項目19所述的方法，還包括以下步驟：將墊片附接到所述卡盤使得所述墊片的孔口與所述芯片的孔重疊。

項目21.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述壓力來自泵，并且其中，所述壓力被施加，同時所述泵與所述芯片流體地隔絕開，而不泵送流體，或與所述芯片流體地隔絕開且不泵送流體兩者。

項目22.根據(jù)項目1所述的方法，還包括以下步驟：在儲存器中建立負(fù)的或正的氣體壓力，其中，所述施加壓力的步驟包括以下步驟：(a)在所述儲存器和所述芯片之間產(chǎn)生流體連通；以及(b)維持所述流體連通，同時所建立的壓力驅(qū)動液滴的形成和在所述芯片中收集乳液，而沒有對通過泵所建立的壓力的改變。

項目23.根據(jù)項目22所述的方法，其中，所述儲存器是導(dǎo)管。

項目24.根據(jù)項目23所述的方法，其中，所述導(dǎo)管將壓力控制器流體地連接到閥。

項目25.根據(jù)項目1所述的方法，還包括：將所述芯片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中；將所述預(yù)期的乳液相分配到所述芯片的孔內(nèi)；以及向所述儀器輸入致動信號，其中，所述致動信號使得所述儀器向所述芯片施加壓力以在所述芯片中并行地驅(qū)動乳液的形成和收集，并當(dāng)已經(jīng)到達(dá)乳液形成的終點時，停止所述壓力的施加。

項目26.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述乳液收集在所述芯片的輸出容器中，所述方法還包括以下步驟：通過有選擇地從每個所述輸出容器中驅(qū)動乳液的連續(xù)相來濃縮所述乳液。

項目27.根據(jù)項目26所述的方法，其中，所述壓力是負(fù)壓，并且其中，所述濃縮的步驟通過向所述芯片施加正壓來進(jìn)行，或其中，所述壓力是正壓，并且其中，所述濃縮的步驟通過向所述芯片施加負(fù)壓來進(jìn)行。

項目28.根據(jù)項目26所述的方法，其中，執(zhí)行所述施加壓力的步驟持續(xù)第一時間長度，并且其中，所述濃縮的步驟通過施加壓力持續(xù)基于所述第一時間長度的第二時間長度來執(zhí)行。

項目29.根據(jù)項目28所述的方法，其中，所述第二時間長度與所述第一時間長度成比例。

項目30.根據(jù)項目1所述的方法，其中，所述芯片是第一微流體芯片，所述方法還包括：將所述第一微流體芯片和限定多個孔口的第一墊片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中，其中所述第一墊片連接到所述第一芯片；在停止所述壓力的施加的步驟之后，從所述接收區(qū)域中移除所述第一芯片與所述第一墊片；以及利用第二微流體芯片以及第二墊片重復(fù)設(shè)置、施加、停止和移除的步驟。

項目31.根據(jù)項目30所述的方法，其中，所述第一芯片與所述第一墊片是一次性的，并在從所述儀器的所述接收區(qū)域移除之后被丟棄。

項目32.一種乳液形成的方法，包括：向?qū)㈩A(yù)期的乳液相保持在輸入容器中的微流體芯片施加壓力，以驅(qū)動所述相通過所述芯片的通道，用于液滴的形成和作為乳液收集在所述芯片的輸出容器中；以及在空氣跟隨液體從所述輸入容器中的一個或多個進(jìn)入到所述通道中的一個或多個之后，且在所述空氣已經(jīng)到達(dá)收集在所述輸出容器中的所有乳液之前，停止所述壓力的施加。

項目33.根據(jù)項目32所述的方法，其中，所述壓力為由儀器施加的至少一個第一壓力，所述儀器包括具有壓力傳感器的流體組件，其中，所述壓力傳感器檢測所述流體組件中的第二壓力，并且其中，當(dāng)所述第二壓力表現(xiàn)出滿足預(yù)定條件的變化時，所述儀器停止施加所述第一壓力。

項目34.一種乳液形成的系統(tǒng)，包括：微流體芯片，其配置為保持預(yù)期的乳液相；和儀器，其包括具有壓力傳感器的流體組件，所述儀器被配置為使用所述流體組件向所述芯片施加壓力以驅(qū)動液滴的產(chǎn)生和乳液在所述芯片中的收集、使用所述壓力傳感器來監(jiān)控所述壓力以尋求指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點的變化，以及當(dāng)所述變化通過所述壓力傳感器被檢測出時，停止所述壓力的施加。

項目35.根據(jù)項目34所述的系統(tǒng)，還包括限定多個孔口的墊片，所述孔口被配置為在所述芯片和所述流體組件之間提供流體連通，使得所述壓力能夠通過所述流體組件來施加。

項目36.根據(jù)項目35所述的系統(tǒng)，其中，所述芯片具有多個孔，并且其中，所述墊片被配置為與所述芯片接合以使得所述墊片的不同的孔口與每個孔重疊。

項目37.根據(jù)項目34所述的系統(tǒng)，其中，所述芯片包括通過通道與輸出孔互相連接的輸入孔，其中，所述儀器被配置為在空氣跟隨液體從所述輸入孔中的一個或多個進(jìn)入通道中的一個或多個之后，且在所述空氣已經(jīng)到達(dá)在所述輸出孔中收集的所有乳液之前，停止所述壓力的施加。

項目38.根據(jù)項目34所述的系統(tǒng)，其中，所述儀器被配置為在保持所述乳液相的所述芯片通過所述儀器被接收之后，接收來自用戶的致動信號，并且其中，所述致動信號使得所述儀器在沒有任何進(jìn)一步的用戶輸入或參與的情況下施加所述壓力、監(jiān)控所述壓力，以及停止所述壓力的施加。

項目39.根據(jù)項目34所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組件包括用作所述壓力的來源的泵，并且其中，所述壓力由所述儀器施加，同時所述泵與所述芯片流體地隔絕開，而不泵送流體、或與所述芯片流體地隔絕開且不泵送流體兩者。

項目40.一種乳液形成的方法，包括：向保持樣品和至少一種連續(xù)相的微流體芯片施加壓力，以驅(qū)動液滴的形成和乳液在所述芯片中的收集；和當(dāng)每個所述樣品按體積計的至少80％已經(jīng)被轉(zhuǎn)化成液滴時，停止所述壓力的施加。

項目41.一種乳液形成的方法，包括：將預(yù)期的乳液相分配到微流體芯片的孔內(nèi)；將所述芯片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中；以及將致動信號輸入到所述儀器，其中，所述致動信號使得所述儀器向所述芯片施加壓力，以在所述芯片中并行地驅(qū)動乳液的形成和收集，并且當(dāng)已經(jīng)到達(dá)乳液形成的終點時停止壓力的施加。

項目42.根據(jù)項目41所述的方法，還包括以下步驟：在所述設(shè)置的步驟之前，將所述芯片連接到墊片。

項目43.根據(jù)項目41所述的方法，其中，所述芯片包括多個孔，并且其中，所述墊片連接到所述芯片以使得所述芯片的孔至少部分地由所述墊片覆蓋。

項目44.根據(jù)項目42所述的方法，還包括以下步驟：在所述設(shè)置的步驟之前，將所述芯片連接到卡盤，其中所述卡盤對于所述芯片用作支架。

項目45.根據(jù)項目44所述的方法，其中，所述卡盤接合所述墊片以將所述墊片附接到所述卡盤。

項目46.一種乳液形成的方法，包括：向保持預(yù)期的乳液相的微流體芯片施加壓力，以在所述芯片中驅(qū)動液滴的形成和乳液的收集；使用至少一個傳感器來監(jiān)控由所述芯片保持的液體的和/或與所述液體接觸的流體體積的狀況，以尋求指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點的變化；以及當(dāng)檢測出所述變化時，停止所述壓力的施加。

項目47.根據(jù)項目46所述的方法，其中，所述預(yù)期的乳液相包括一個或多個連續(xù)相的樣品和體積，其中，所述停止的步驟基于一個或多個來自傳感器的信號，所述傳感器監(jiān)控所述樣品中的一個或多個的、所述體積中的一個或多個的、與由所述芯片保持的液體接觸的流體的、或其組合的狀況。

項目48.根據(jù)項目46所述的方法，其中，所述芯片包括在盒內(nèi)，所述盒具有設(shè)置在所述芯片上的墊片，其中，使用儀器來執(zhí)行壓力施加，所述方法還包括以下步驟：在停止施加壓力之后，從所述儀器中移除作為單元的所述盒。

項目49.一種形成乳液的方法，包括：驅(qū)動第一相和不混溶的第二相通過液滴產(chǎn)生器并沿著將所述液滴產(chǎn)生器連接到容器的流動路徑向前，從而使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液被收集在所述容器中；以及通過有選擇地從所述容器反向地沿著所述流動路徑驅(qū)動所述第二相來減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)。

項目50.根據(jù)項目49所述的方法，其中，所述液滴產(chǎn)生器通過用于每個相應(yīng)相的至少一個入口通道和運(yùn)送所述乳液的出口通道的交叉來形成，并且其中，所述出口通道從所述液滴產(chǎn)生器延伸到所述容器的底部區(qū)域。

項目51.根據(jù)項目49所述的方法，其中，所述第一相是包括核酸的水相，其中，所述第二相是油相，并且其中，所述乳液每滴具有所述核酸的平均約兩個或更少的基因組當(dāng)量。

項目52.根據(jù)項目49所述的方法，其中所述驅(qū)動的步驟包括以下步驟：向所述容器施加負(fù)氣體壓力以便將所述第一相和所述第二相吸入到所述容器。

項目53.根據(jù)項目49所述的方法，其中，減小所述第二相的體積分?jǐn)?shù)的步驟包括以下步驟：向所述容器施加正氣體壓力以便從所述容器中推壓所述第二相。

項目54.根據(jù)項目49所述的方法，其中，所述第一相的液滴浮在所述第二相中，所述方法還包括以下步驟：在所述驅(qū)動的步驟之后，且在減小體積分?jǐn)?shù)的步驟之前，允許所述第二相的基本上無液滴的體積在所述液滴之下形成在所收集的乳液中。

項目55.根據(jù)項目49所述的方法，其中，執(zhí)行所述驅(qū)動的步驟持續(xù)第一時間長度，并且其中，執(zhí)行減小體積分?jǐn)?shù)的步驟持續(xù)基于所述第一時間長度的第二時間長度。

項目56.根據(jù)項目55所述的方法，其中，所述第二時間長度與所述第一時間長度成比例。

項目57.根據(jù)項目49所述的方法，還包括以下步驟：加載所述第一相到第一儲存器且加載所述第二相到第二儲存器，其中，所述驅(qū)動的步驟分別將所述第一相和所述第二相從所述第一儲存器和所述第二儲存器推動到所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，減小體積分?jǐn)?shù)的步驟包括以下步驟：驅(qū)動所述第二相的至少一部分到所述第一儲存器、所述第二儲存器，或所述第一儲存器和所述第二儲存器兩者。

項目58.根據(jù)項目57所述的方法，其中，所述容器和每個儲存器是孔。

項目59.根據(jù)項目49所述的方法，其中，所述驅(qū)動的步驟用微流體芯片并行地進(jìn)行，所述微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器和多個容器，該多個容器收集由各自的液滴產(chǎn)生器產(chǎn)生的乳液，并且其中，減小體積分?jǐn)?shù)的步驟并行地在每一種所收集的乳液上進(jìn)行。

項目60.根據(jù)項目49所述的方法，其中，所述驅(qū)動的步驟和減小體積分?jǐn)?shù)的步驟各自利用通過同一歧管傳送到所述芯片的壓力而進(jìn)行。

項目61.一種乳液形成的系統(tǒng)，包括：儀器，所述儀器包括具有壓力源的流體組件；和微流體芯片，所述微流體芯片包括液滴產(chǎn)生器、容器和各自的儲存器，所述儲存器被配置為用來保持第一相和不混溶的第二相，其中，所述儀器被配置為用來接收所述芯片，并從所述流體組件向所述芯片施加壓力以便將所述第一相和所述第二相驅(qū)動通過所述液滴產(chǎn)生器并驅(qū)動到所述容器，使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液通過所述液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中，并且所述儀器還被配置為通過有選擇地從所述容器驅(qū)動所述第二相并驅(qū)動進(jìn)入所述儲存器中的至少一個，來減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)。

項目62.根據(jù)項目61所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力源包括真空泵，并且其中，施加到所述芯片的所述壓力是負(fù)壓，該負(fù)壓施加到容器使得所述第一相和第二相被從所述儲存器抽吸到所述容器。

項目63.根據(jù)項目61所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力源包括第一泵和第二泵，其中，所述第一泵產(chǎn)生負(fù)壓，并且所述第二泵產(chǎn)生正壓，并且其中，所述負(fù)壓和所述正壓被連續(xù)地施加到所述芯片，其中所述正壓在施加所述負(fù)壓之前或之后被施加。

項目64.根據(jù)項目63所述的系統(tǒng)，其中，由所述第一泵產(chǎn)生的負(fù)壓使得所述乳液被形成和收集，并且其中，由所述第二泵產(chǎn)生的正壓使得所述第二相的體積分?jǐn)?shù)減小。

項目65.根據(jù)項目61所述的系統(tǒng)，其中，第一壓力被施加到所述芯片持續(xù)第一時間長度以形成并收集所述乳液，其中，第二壓力被施加到所述芯片持續(xù)第二時間長度以減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)，并且其中，所述儀器被配置為用來根據(jù)所述第一時間長度確定所述第二時間長度。

項目66.根據(jù)項目61所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述芯片上的墊片，其中，所述芯片包括多個液滴產(chǎn)生器和容器，該容器用來接收來自各自的液滴產(chǎn)生器的乳液，并且其中，所述流體組件包括歧管，所述歧管可操作地接合所述墊片以便在所述流體組件和所述芯片之間建立流體連通。

項目67.根據(jù)項目66所述的系統(tǒng)，其中，所述歧管具有多個端口，并且其中，當(dāng)所述歧管與所述墊片接合時，每個端口提供與所述容器中不同的一個的流體連通。

項目68.一種乳液形成的方法，包括：在儲存器中建立負(fù)的氣體壓力或正的氣體壓力；在所述儲存器和保持預(yù)期的乳液相的微流體芯片之間創(chuàng)建流體連通；和維持所述流體連通，同時所建立的壓力驅(qū)動液滴的形成和乳液在所述芯片中的收集，而沒有對通過泵所建立的壓力的改變。

項目69.根據(jù)項目68所述的方法，其中，所述儲存器是導(dǎo)管。

項目70.根據(jù)項目69所述的方法，其中，所述導(dǎo)管將壓力控制器連接到閥。

項目71.根據(jù)項目68所述的方法，其中，所述儲存器包括第一儲存器和第二儲存器，所述第一儲存器被流體地設(shè)置在壓力控制器和歧管之間，所述第二儲存器被流體地設(shè)置在泵和所述壓力控制器之間，并且其中，所述維持的步驟包括以下步驟：利用所述壓力控制器調(diào)節(jié)在所述第一儲存器和所述第二儲存器之間的流體連通。

項目72.一種乳液形成的方法，包括：將第一微流體芯片和限定多個孔口的第一墊片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中，其中所述第一墊片連接到所述第一芯片；使用儀器將壓力經(jīng)由所述孔口施加到所述第一微流體芯片，以在所述第一芯片中驅(qū)動液滴的形成與乳液的收集；從所述接收區(qū)域中移除所述第一芯片與所述第一墊片；以及利用第二微流體芯片以及第二墊片重復(fù)設(shè)置、施加和移除的步驟。

項目73.根據(jù)項目72所述的方法，其中，在所述第一芯片和所述第一墊片被設(shè)置在所述接收區(qū)域中之前，所述第一芯片和所述第一墊片彼此連接。

項目74.根據(jù)項目72所述的方法，還包括以下步驟：在所述移除的步驟之后，丟棄所述第一芯片和所述第一墊片。

項目75.根據(jù)項目72所述的方法，其中，所述第一芯片具有多個孔，并且其中，連接到所述第一芯片的所述第一墊片僅部分地覆蓋所述孔中的每一個。

項目76.根據(jù)項目75所述的方法，其中，所述第一芯片的每個孔被所述第一墊片的孔口所重疊。

項目77.根據(jù)項目72所述的方法，其中，所述第一芯片具有多個輸入孔和多個輸出孔，并且其中，每個輸入孔和/或每個輸出孔的直徑大于與該孔重疊的所述第一墊片的孔口的直徑。

項目78.根據(jù)項目77所述的方法，其中，每個輸入孔和/或每個輸出孔具有邊緣，并且其中，所述第一墊片被配置為用來與每個輸入孔和/或每個輸出孔的所述邊緣周向地形成密封。

項目79.根據(jù)項目72所述的方法，還包括以下步驟：將所述第一芯片附接到卡盤，所述卡盤保持所述第一芯片并將所述第一墊片連接到所述第一芯片。

項目80.一種形成乳液的設(shè)備，包括：微流體芯片，所述微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔以及多個輸出孔，所述多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，所述多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相產(chǎn)生的乳液；和墊片，所述墊片限定多個孔口，并被配置為設(shè)置在所述芯片上并且與所述芯片接合使得每個所述輸入孔和/或每個所述輸出孔僅部分地被所述墊片覆蓋。

項目81.一種形成乳液的設(shè)備，包括：微流體芯片，所述微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔以及多個輸出孔，所述多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，所述多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相產(chǎn)生的乳液；和穿孔的墊片，其限定孔口的陣列，并被配置為設(shè)置在所述芯片上并且與所述芯片接合使得每個孔被不同的孔口重疊。

項目82.根據(jù)項目81所述的設(shè)備，其中，每個孔的直徑大于與該孔重疊的所述孔口的直徑。

項目83.根據(jù)項目81所述的設(shè)備，其中，每個輸出孔都具有邊緣，并且其中，所述墊片被配置為用來與所述邊緣周向地形成密封。

項目84.一種用于形成乳液的設(shè)備，包括：微流體芯片，所述微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔以及多個輸出孔，所述多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，所述多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相產(chǎn)生的乳液；和墊片，所述墊片限定孔口的陣列，并被配置為設(shè)置在所述芯片上并且與所述芯片接合使得每個輸出孔、每個輸入孔、或每個輸出孔和每個輸入孔被不同的孔口重疊。

項目85.根據(jù)項目84所述的設(shè)備，其中，所述墊片被配置為僅覆蓋被重疊的每個孔的一部分。

項目86.根據(jù)項目85所述的設(shè)備，其中，所述墊片被配置為僅覆蓋被重疊的每個孔的周邊部分。

項目87.根據(jù)項目84所述的設(shè)備，其中，被重疊的每個孔的直徑大于與該孔重疊的所述孔口的直徑。

項目88.根據(jù)項目84所述的設(shè)備，其中，被孔口重疊的每個孔具有邊緣，并且其中，所述墊片被配置為與所述邊緣周向地形成密封。

項目89.根據(jù)項目84所述的設(shè)備，還包括接收和保持所述芯片的卡盤。

項目90.根據(jù)項目89所述的設(shè)備，其中，所述卡盤包括多個突起，并且其中，所述墊片限定孔隙，所述孔隙被配置為被接收在所述突起上以便將所述墊片附接到所述卡盤同時使所述孔口與所述孔重疊。

項目91.根據(jù)項目89所述的設(shè)備，其中，所述卡盤具有鎖定形態(tài)和解鎖形態(tài)，所述鎖定形態(tài)和所述解鎖形態(tài)分別限制和允許從所述卡盤中移除所述芯片。

項目92.根據(jù)項目89所述的設(shè)備，其中，所述卡盤包括導(dǎo)電接觸元件。

項目93.根據(jù)項目92所述的設(shè)備，其中，所述接觸元件設(shè)置在所述卡盤的底表面上。

項目94.根據(jù)項目89所述的設(shè)備，其中，所述卡盤的上表面區(qū)域包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置為用來反射光，并且其中，附接到所述卡盤的所述墊片阻擋由所述光學(xué)元件反射的光。

項目95.根據(jù)項目89所述的設(shè)備，其中，所述卡盤具有基本上比所述芯片大的覆蓋區(qū)，可任選地具有為所述芯片的覆蓋區(qū)面積至少兩倍的覆蓋區(qū)面積。

項目96.一種形成乳液的方法，包括：選擇(a)墊片以及(b)微流體芯片，所述墊片限定多個孔口，所述微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔和多個輸出孔，所述輸入孔被配置為保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)預(yù)期的乳液相；將所述墊片設(shè)置成與所述芯片接合，使得每個輸出孔、每個輸入孔、或每個輸出孔和每個輸入孔被所述墊片的孔口重疊；以及使所述墊片與包括泵的流體組件的端口接口接合，以向所述輸入孔、所述輸出孔、或所述輸入孔和所述輸出孔施加壓力，以便從所述輸入孔驅(qū)動所述乳液相通過所述液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到所述輸出孔，以用于作為乳液來收集。

項目97.根據(jù)項目96所述的方法，其中，所述端口接口是歧管。

項目98.根據(jù)項目96所述的方法，其中，每個被重疊的孔由不同的孔口重疊。

項目99.一種乳液形成的方法，包括：使用氣體施加壓力以便驅(qū)動第一相和不混溶的第二相通過液滴產(chǎn)生器，并沿著將所述液滴產(chǎn)生器連接到容器的流動路徑，使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液通過所述液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中；監(jiān)控所述壓力以尋求滿足預(yù)定條件的變化；以及如果發(fā)生所述變化，終止所述壓力的施加。

項目100.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟包括以下步驟：向所述容器施加負(fù)壓使得所述第一相和所述第二相通過所述負(fù)壓而被吸入到所述容器中。

項目101.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟驅(qū)動在各自的液滴產(chǎn)生器處的并行液滴的形成，和多種乳液在分離容器中的并行收集。

項目102.根據(jù)項目101所述的方法，其中，使用歧管來進(jìn)行所述施加壓力的步驟，所述歧管設(shè)置成與每個所述分離容器流體連通。

項目103.根據(jù)項目102所述的方法，其中，壓力的所述變化指示空氣流動通過液滴產(chǎn)生器并沿著流動路徑到達(dá)容器。

項目104.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述壓力是負(fù)壓，并且其中，所述變化包括所述負(fù)壓的大小的減小。

項目105.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述第一相和所述第二相從相應(yīng)的儲存器供應(yīng)給所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，所述相應(yīng)的儲存器中的至少一個是空的能夠產(chǎn)生所述變化。

項目106.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟驅(qū)動在相應(yīng)的液滴產(chǎn)生器處的并行液滴的形成，和多種乳液在分離容器中的并行收集，其中，第一相和第二相從多個儲存器中供應(yīng)給所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，壓力的所述變化指示所述儲存器中的任一個是空的。

項目107.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述第一相是水相，該水相含有核酸靶，并且其中，在所述乳液中，所述靶以不超過每一液滴約兩個拷貝數(shù)的平均濃度存在。

項目108.根據(jù)項目99所述的方法，其中，所述第一相是水相，該水相含有基因組DNA，并且其中，在所述乳液中，所述基因組DNA以不超過每一液滴約兩個基因組當(dāng)量的平均濃度存在。

項目109.一種用于乳液形成的系統(tǒng)，包括：儀器，所述儀器包括流體組件，所述流體組件具有壓力源和壓力傳感器，所述壓力傳感器監(jiān)控所述流體組件中的壓力；和盒，所述盒包括芯片，所述芯片提供液滴產(chǎn)生器、容器和相應(yīng)的儲存器，所述儲存器被配置為保持第一相和不混溶的第二相，其中，所述儀器被配置為接收所述盒，并利用氣體向所述芯片施加壓力以便將所述第一相和所述第二相驅(qū)動通過所述液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到所述容器，使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液通過所述液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中，并且所述儀器還被配置為監(jiān)控壓力以尋求滿足指示液體從儲存器中的損耗的預(yù)定條件的變化，并且，如果發(fā)生所述變化，則終止所述壓力的施加。

項目110.一種用于驅(qū)動預(yù)期的乳液相的乳化的裝置，所述預(yù)期的乳液相由盒保持，所述盒包括多個液滴產(chǎn)生器、輸入儲存器和容器，所述輸入儲存器用來保持用于所述液滴產(chǎn)生器的所述乳液相，所述容器用來收集乳液，所述裝置包括：用于所述盒的就座區(qū)域；流體組件，所述流體組件包括一個或多個端口；驅(qū)動組件，所述驅(qū)動組件可操作以提供所述端口和設(shè)置在所述就座區(qū)域中的所述盒的相對移動；用戶控件；以及處理器；其中，單個致動信號從所述用戶控件傳送到所述處理器導(dǎo)致(1)所述驅(qū)動組件在所述端口與所述盒之間創(chuàng)建流體連通，和(2)所述流體組件經(jīng)由在所述端口處的氣體壓力驅(qū)動所述預(yù)期的乳液相通過所述液滴產(chǎn)生器，并且驅(qū)動到所述容器，用于作為乳液的收集。

項目111.根據(jù)項目110所述的裝置，其中，所述流體組件包括真空泵，并且其中，所述流體組件通過經(jīng)由所述端口向所述盒施加負(fù)氣體壓力來將所述預(yù)期的乳液相驅(qū)動到所述液滴產(chǎn)生器。

項目112.根據(jù)項目110所述的裝置，其中，所述流體組件對于每個液滴產(chǎn)生器具有不同的端口。

項目113.根據(jù)項目112所述的裝置，其中，所述流體組件包括提供所述端口的歧管，并且其中，所述單個致動信號使得所述驅(qū)動組件將所述歧管移動成與所述盒接合。

項目114.根據(jù)項目113所述的裝置，其中，所述盒包括芯片和墊片，其中，所述芯片提供所述液滴產(chǎn)生器、所述儲存器以及所述容器，并且其中，所述墊片在每個所述容器、每個所述儲存器、或每個所述容器和每個所述儲存器的周邊處形成密封。

項目115.根據(jù)項目114所述的裝置，其中，所述墊片在每個所述容器的周邊處且與每個所述儲存器形成密封。

項目116.根據(jù)項目114所述的裝置，其中，所述墊片被穿孔以提供相應(yīng)的孔口，所述孔口使得每個所述容器、每個所述儲存器，或每個所述容器和每個所述儲存器通風(fēng)。

項目117.根據(jù)項目116所述的裝置，其中，每個孔口的直徑小于所述孔口使其通風(fēng)的所述容器或儲存器的直徑，使得所述墊片覆蓋每個容器、每個儲存器、或每個容器和每個儲存器的大部分。

項目118.根據(jù)項目110所述的裝置，還包括門，其中，所述就座區(qū)域被設(shè)置在腔室內(nèi)，所述腔室通過所述門部分地形成，并且其中，所述單個致動信號使得所述門關(guān)閉以便所述就座區(qū)域?qū)τ谟脩羰遣豢蛇M(jìn)入的。

項目119.根據(jù)項目110所述的裝置，其中，所述乳液相通過在所述端口處施加正的或負(fù)的氣體壓力而被驅(qū)動，其中，如果檢測到表示乳液形成的終點的預(yù)定條件，則所述單個致動信號也使得所述流體組件終止在端口處施加所述氣體壓力。

項目120.根據(jù)項目110所述的裝置，其中，所述單個致動信號由開關(guān)提供。

項目121.根據(jù)項目120所述的裝置，其中，所述開關(guān)通過按壓按鈕來操作。

項目122.根據(jù)項目110所述的裝置，還包括傳感器，所述傳感器被配置為檢測是否至少一部分所述盒設(shè)置在所述就座區(qū)域中，并且其中，如果所述傳感器檢測出所述盒沒有設(shè)置在所述就座區(qū)域中，則所述儀器就不執(zhí)行所述致動信號。

項目123.根據(jù)項目110所述的裝置，其中，所述盒包括微流體芯片和設(shè)置在所述芯片上的墊片，所述裝置還包括：傳感器，所述傳感器被配置為檢測所述墊片是否存在于所述就座區(qū)域內(nèi)，其中，如果所述傳感器檢測到所述墊片不存在，則所述儀器就不執(zhí)行所述致動信號。

項目124.一種用于乳液形成的系統(tǒng)，包括：儀器，所述儀器包括流體組件，所述流體組件能夠產(chǎn)生壓力；和盒，所述盒包括卡盤和微流體芯片，所述微流體芯片被配置為由所述卡盤接收和保持，所述芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個儲存器和多個容器，所述儲存器被配置為保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器提供預(yù)期的乳液相，其中，所述儀器被配置為接收所述盒和使用所述流體組件向所述芯片施加壓力，以驅(qū)動所述相通過所述液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到所述容器，用于作為乳液的收集。

附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的實例性乳液形成系統(tǒng)的視圖，該系統(tǒng)包括用作乳化引擎的儀器，其中該儀器處于閉合形態(tài)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖1中所示系統(tǒng)的另一個視圖，其中該儀器處于打開形態(tài)，這種打開形態(tài)露出了安置在該儀器的接收區(qū)域中的微流盒。

圖3是圖1和圖2所示的系統(tǒng)的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖2中所示的盒和接收區(qū)域的平面圖，其顯示了微流體芯片和盒的卡盤(cartridge)。

圖5是圖4中所示的盒和接收區(qū)域的平面圖，其中墊片附接至盒的卡盤且覆蓋芯片的孔。

圖6是圖4所示芯片的分解圖。

圖7是圖6中所示芯片的平面圖，其是大致上沿著圖6的線7-7進(jìn)行截取的。

圖8是圖6中所示芯片的截面圖，其是大致上沿著圖7的線8-8進(jìn)行截取的。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖6中所示的芯片的單個的乳液形成單元的略微示意性底面圖。

圖10是圖6中所示的芯片的上部構(gòu)件的底視圖，其是大致上沿著圖6的線10-10進(jìn)行截取的。

圖11是圖9中所示的單個乳液形成單元的較小示意性底視圖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的某些方面示出的圖4中所示的卡盤的平面圖，并附帶處于打開形態(tài)下的卡盤，在這種打開形態(tài)下允許芯片裝入到卡盤中并且可以從卡盤中取下。

圖13是圖12所示的卡盤的分解圖，大致上是從卡盤的上面到卡盤的側(cè)面進(jìn)行截取的。

圖14是圖2中所示儀器的接收區(qū)域的平面圖，和圖4截取的一樣，但是沒有盒。

圖15是圖5和圖14中所示的盒和接收區(qū)域的截面圖，其是大致上沿著圖5的線15-15進(jìn)行截取的。

圖16是圖1中所示系統(tǒng)的芯片以及流體組件的示意圖，并附帶與芯片流體連通的流體組件的歧管。

圖17是根據(jù)本發(fā)明的某些方面示出的依據(jù)圖1中所示系統(tǒng)的乳液的示例性形成和濃縮的大致示意性流程圖。

圖18是圖1和圖5所示系統(tǒng)的選定方面的平面圖，即，儀器的流體組件和驅(qū)動組件，以及置于儀器中的盒，并帶有可操作地接合盒的流體組件的歧管。

圖19是圖18中所示的儀器和盒的選定部分的局部平面圖。

圖20是圖19中所示歧管、芯片、以及墊片的截面圖，其是大致上沿著圖19的線20-20進(jìn)行截取的。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的某些方面而示出的圖1和圖2中所示系統(tǒng)的選定方面的側(cè)視圖，并附帶在縮回和升起形態(tài)下的歧管，其允許盒裝入到儀器中并且也可以從儀器中取下。

圖22是根據(jù)本發(fā)明的某些方面而示出的圖1和圖2中所示系統(tǒng)選定方面的側(cè)視圖，與圖21所截取的相同，但是帶有在伸出和放下形態(tài)下的歧管，其中，該歧管可操作地接合盒。

詳細(xì)描述

本公開提供了一種包括方法、裝置和套件的乳液形成系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括儀器以及儀器所容納的微流體芯片。該儀器可以向容納在芯片中的預(yù)期乳液相施加壓力，用于驅(qū)動芯片中乳液的形成和收集。在一些實施方案中，當(dāng)滿足預(yù)定條件的壓力變化由儀器檢測到時，儀器可停止向芯片施壓。該變化可以指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點。

提供乳液形成的示例性方法。在該方法中，壓力可以施加到容納預(yù)期乳液相的微流體芯片，來驅(qū)動芯片中液滴的形成和乳液的收集?？梢员O(jiān)視該壓力以尋找滿足預(yù)定條件的變化。當(dāng)檢測到所述變化時，可以停止施加壓力。

提供乳液形成的另一個示例性方法。在該方法中，可將壓力施加到將預(yù)期乳液相容納在輸入容器中的微流體芯片，以驅(qū)動這些相通過芯片的通道以用于液滴的形成和作為乳液收集在芯片的輸出容器中。在空氣已經(jīng)隨著液體從一個或多個輸入容器進(jìn)入一個或多個通道中后，且在大量的空氣進(jìn)入輸出容器之前，例如在空氣已經(jīng)到達(dá)輸出容器中收集的所有乳液之前，可以停止加壓。

提供乳液形成的又一種另外的示例性方法。在該方法中，可將壓力施加到容納樣品和至少一種連續(xù)相的微流體芯片，以驅(qū)動芯片中液滴的形成和乳液的收集。當(dāng)每個樣品至少約80％的體積已經(jīng)轉(zhuǎn)化成液滴時，可以停止加壓。

提供乳液形成的又一種示例性方法。在該方法中，預(yù)期乳液相可以分配到微流體芯片的孔中。該芯片可置于儀器的接受區(qū)域中。可以將致動信號輸入到該儀器。該致動信號可以引起儀器向該芯片施加壓力以并行地驅(qū)動芯片中乳液的形成和收集，并且當(dāng)已經(jīng)到達(dá)乳液形成的終點時，停止施壓。

提供乳液形成的再另一個示例性方法。在該方法中，壓力可以施加到容納預(yù)期乳液相的微流體芯片，來驅(qū)動芯片中液滴的形成以及乳液的收集。可以利用至少一個傳感器來進(jìn)行監(jiān)測。該傳感器可監(jiān)控該芯片容納的液體的狀況/或者是監(jiān)控與液體相接觸的流體體積的狀況，以尋求液滴生成已達(dá)到終點的變化。當(dāng)檢測到所述變化時，可以停止施加壓力。

提供又一個乳液形成的示例性方法。在該方法中，第一相和不混溶的第二相可以通過液滴產(chǎn)生器來驅(qū)動，并且向前沿著將液滴產(chǎn)生器與容器連接的流動路徑，使得置于第二相中的第一相液滴的乳液在容器中收集。乳液可以進(jìn)行濃縮。例如，在收集的乳液中第二相的體積分?jǐn)?shù)通過有選擇地驅(qū)動第二相從容器中反向沿著流動路徑可以降低。

提供乳液形成的又一種另外的示例性方法。在該方法中，在儲存器中，可以建立負(fù)氣壓或正氣壓。流體連通可以在儲存器和容納預(yù)期乳液相的微流體芯片之間創(chuàng)建。維持所述流體連通，同時所建立的壓力驅(qū)動液滴的形成和乳液在所述芯片中的收集，而沒有對通過泵所建立的壓力的改變。

提供乳液形成的另一個示例性方法。在該方法中，第一微流體芯片和限定了多個孔口的第一墊片可以設(shè)置在儀器的接收區(qū)域，其中，所述第一墊片連接到所述第一芯片?？梢岳脙x器經(jīng)由孔口將壓力施加到第一微流體芯片，以驅(qū)動第一芯片中液滴的形成和乳液的收集。第一芯片與第一墊片可以從接收區(qū)域中取出?？捎玫诙⒘黧w芯片以及第二墊片重復(fù)進(jìn)行放置、施加和取出，或第一芯片和/或第一墊片可重復(fù)使用。

提供乳液形成的示例性系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以包括經(jīng)配置適于容納預(yù)期乳液相的微流體芯片。該系統(tǒng)還可以包括包含流體組件的儀器，該流體組件具有壓力傳感器。該儀器可配置成通過流體組件將壓力施加到芯片，以驅(qū)動芯片中液滴的產(chǎn)生和乳液的收集。該儀器還可以配置成使用壓力傳感器來監(jiān)控壓力以尋求顯示液滴的產(chǎn)生已經(jīng)到達(dá)終點的變化，并且當(dāng)壓力傳感器檢測到所述變化時，停止施壓。

提供了一種用于同儀器一起使用的示例性套件。該套件可以包括以下的任意組合：一個或多個微流體芯片，一個或多個墊片，一個或多個容納芯片和/或墊片的卡盤，置于容器中并且足夠用于在芯片中形成很多的乳液的一定量的連續(xù)相，用于加入到含水樣品中以實現(xiàn)乳化和/或擴(kuò)增反應(yīng)的試劑，以及使用套件構(gòu)件和儀器以驅(qū)動芯片中乳液形成等等的說明書。

在此所述的乳液形成系統(tǒng)相比其它的形成乳液的方法具有實質(zhì)性的優(yōu)點。優(yōu)點可以包括(1)每個樣品更完全地?fù)饺氲饺橐褐?即更少的樣品浪費)，(2)在乳液收集之后通過連續(xù)相的反向流動濃縮各自乳液的能力，(3)裝載芯片后該儀器的單步驟啟動(4)通過全是一次性的芯片和墊片而進(jìn)行的樣本容納，(5)容納芯片和墊片的可拆卸的和可再次使用的卡盤，(6)能夠在某個范圍之內(nèi)或者在設(shè)置點附近監(jiān)測流量和/或壓力的能力，使其可以輸送單一分散的乳液和/或高度均勻的一定量的分散和連續(xù)相，或它們的任意組合等。

在下面章節(jié)將描述本發(fā)明的這些以及其它方面：(Ⅰ)帶有儀器和卡盤的示例性乳液形成系統(tǒng)的綜述，(Ⅱ)示例性的盒，(Ⅲ)示例性的微流體芯片，(Ⅳ)示例性卡盤，(Ⅴ)儀器中盒的示例性就座構(gòu)造，(Ⅵ)用于儀器的流體組件的示例性結(jié)構(gòu)和操作，(Ⅶ)用于儀器的驅(qū)動組件的示例性結(jié)構(gòu)和操作，和(Ⅷ)選定的實施方案。

Ⅰ.帶有儀器和盒的示例性乳液形成系統(tǒng)的綜述

這部分描述了包括儀器52和微流盒54的示例性的乳液形成系統(tǒng)50；參考圖1至圖3。

圖1和2示出了分別處于閉合和打開配置下的儀器52。該儀器可以描述為乳化引擎或裝置，其在盒54中驅(qū)動以下所述的任意組合，即流體流動、液滴產(chǎn)生、乳液形成、乳液收集、以及乳液濃縮等。該儀器可形成座部56(可互換地稱為座位區(qū)域，接收區(qū)域，或裝載位置)，該盒可以可操作地放置在座部56處以便于與該儀器相互作用。

圖3示出了系統(tǒng)50的儀器52和盒54的示意圖，該盒54與座部56接合。儀器52可以裝備有流體組件58和驅(qū)動組件60。流體組件58可以是任何機(jī)構(gòu)或任何一組的機(jī)構(gòu)，其可以尤其容納、釋放、引導(dǎo)、驅(qū)動、監(jiān)視、調(diào)節(jié)、控制和/或檢測流體，通常是氣體和/或液體，在儀器52和盒54中。驅(qū)動組件60可以是任何機(jī)構(gòu)或任何一組機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動儀器的一個或多個部分相對于另一個部分和/或相對于盒進(jìn)行相對移動(反之亦然)。在某些情況下，可以手動地將流體組件與盒進(jìn)行接合。

流體組件可以包括至少一個壓力源62，例如一個或多個泵64、66。每一壓力源可以是正壓和/或負(fù)壓(即，壓力分別大于或小于大氣壓力)源。例如，流體組件可包括經(jīng)配置成為向盒上施加負(fù)壓的源的真空泵64。可選地，或者另外，流體組件可以包括經(jīng)配置成為向盒上施加正壓的源的正壓泵66。在某些情況下，相同的泵(例如，可逆泵)可以是在不同的時間施加到盒上的正壓和負(fù)壓的源。在一些情況下，負(fù)壓和正壓可以在相同的時間施加到盒上(及特別施加到其芯片上)。合適的示例性的泵可包括隔膜泵、注射泵、旋轉(zhuǎn)式泵等。

流體通過任何適當(dāng)?shù)牧黧w容器68可以包含在流體組件中，例如通過一個或多個導(dǎo)管70(例如，管)，至少一個歧管72，一個或多個腔室，或其任意組合。在任何情況下，所述流體容器提供了盒接口結(jié)構(gòu)74(諸如歧管72)，該盒接口結(jié)構(gòu)74具有用于與盒流體連通的一個或多個端口76。換言之，源自壓力源的壓力可以經(jīng)接口結(jié)構(gòu)74的端口76施加到該盒上。

通過流體組件的流體的流動，可以由一個或多個閥78-84進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個閥可以是開/關(guān)閥78、80，或是連續(xù)可調(diào)節(jié)的閥。在某些情況下，該閥可以是連續(xù)可調(diào)節(jié)的閥82、84，其包含在壓力控制器86、88中，該壓力控制器86、88可以使壓力達(dá)到并且維持在設(shè)定點。該閥可以提供與泵、導(dǎo)管、端口和/或通氣口的任何合適數(shù)量的連接，例如二通、三通或四通閥等。

流體組件中的壓力可以通過一個或多個壓力傳感器90-94在任何適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行測量。壓力傳感器可包括終點壓力傳感器90，該終點壓力傳感器經(jīng)配置可以檢測與端口76相關(guān)并且由通過盒54的通道進(jìn)氣而導(dǎo)致的壓力變化。傳感器還可以或可選地包括分別組合到壓力控制器86、88中的壓力傳感器92、94。

如在100處的雙箭頭所示，驅(qū)動組件60經(jīng)配置可以驅(qū)動歧管72(和/或端口76)和盒54(和/或座部56)相對運(yùn)動。該驅(qū)動組件首先可以使得歧管(和/或端口)和盒一起彼此密封接合，以便于流體地連接(即在它們之間建立流體連接)歧管/端口和盒以用于乳液的形成。然后，驅(qū)動組件可以將歧管/端口和盒彼此分離，以打開密封的接合和終止流體連通。在任何情況下，該驅(qū)動組件可以并行地或連續(xù)地驅(qū)動歧管/端口、盒(和/或座部)或其組合的運(yùn)動。

驅(qū)動組件可以配備有一個或多個力產(chǎn)生設(shè)備，例如一個或多個電動機(jī)100、102。每個電動機(jī)可以是旋轉(zhuǎn)電動機(jī)或線性電動機(jī)等。在一些情況下，電動機(jī)100或其它力產(chǎn)生設(shè)備可以驅(qū)動(歧管/端口和/或盒/座部的)水平運(yùn)動，并且電機(jī)102或另一個力產(chǎn)生設(shè)備可以驅(qū)動(歧管/端口和/或盒/座部的)垂直運(yùn)動。在一些情況下，將歧管/端口和/或盒/座部僅僅彼此垂直地進(jìn)行驅(qū)動。

每個電動機(jī)經(jīng)由包括一個或多個連接機(jī)構(gòu)108、109的傳動系可以連接至對應(yīng)的托架104、106，該連接機(jī)構(gòu)可以包括一個或多個齒條、齒輪、滑輪、纜繩、導(dǎo)螺桿和/或類似物。每個托架可以承載和/或支撐流體組件58和/或儀器(見下文)的門的元件的任何適當(dāng)?shù)慕M合。例如，一個或多個托架上可以承載歧管72/端口76，并且/或者是一個或多個托架可以承載盒54(和座部56)。在一些情況下，兩個托架可以承載歧管72/端口76或者是兩個托架可以承載盒54(以及座部56)。在其它實例中，一個托架可以承載歧管72/端口76，并且另一個托架可以承載盒54(以及座部56)。

驅(qū)動組件60也可以配備有一個或多個傳感器110，例如，該傳感器可以是位置傳感器，例如旋轉(zhuǎn)或線性編碼器。位置傳感器可以測量一個或多個驅(qū)動組件的元件的位置和/或速度，例如電動機(jī)和/或托架等。

儀器52可以包括任何數(shù)量的附加傳感器，例如盒傳感器114、116和/或終點傳感器117。每個傳感器114、116、117可以與盒54、座部56和/或歧管72/端口76等相聯(lián)系。每個附加的傳感器可以是光學(xué)傳感器、電傳感器等。傳感器可以檢測盒本身的狀態(tài)，盒容納的液體，和/或與液體接觸的流體。例如，每個傳感器可檢測是否有盒的元件裝載在儀器上，是否有流體已經(jīng)正確地裝載到盒里，是否有乳液已經(jīng)形成，是否是盒的容器中的液體已經(jīng)耗盡等等。終點傳感器117的其它方面將在下面的章節(jié)VI進(jìn)行描述。

該儀器可包括處理器120，該處理器經(jīng)編程可以控制和協(xié)調(diào)其它儀器元件的操作。該處理器可以是或者包括電子設(shè)備或元件的任何適當(dāng)?shù)慕M合，所述的電子設(shè)備或元件可以以模擬和/或數(shù)字形式，發(fā)送和接收信號并且可以選擇性地處理數(shù)據(jù)。處理器可以與流體組件58，驅(qū)動組件60，傳感器114-117、和用戶接口122等通信。從而，處理器經(jīng)配置可以控制泵64、66，壓力控制器86、88，閥78、80，電動機(jī)100、102等的任何組合。

用戶接口122可包括用于接收來自用戶的輸入和/或向用戶傳送輸出的任何機(jī)構(gòu)或一組機(jī)構(gòu)。該接口可包括任何合適的一個或多個輸入設(shè)備，例如旋鈕、按鈕、操縱桿、鼠標(biāo)、游戲桿、鍵盤、觸摸屏、鍵盤、數(shù)據(jù)端口等等。該接口還可以或者可選擇地包括任何適當(dāng)?shù)囊粋€或多個輸出設(shè)備，例如一個或多個狀態(tài)燈、顯示器或屏幕、打印機(jī)、數(shù)據(jù)端口和/或類似物。

圖1示出了用戶接口122的示例性實施方案。用戶接口可具有單個輸入設(shè)備，即，設(shè)置在儀器外部的按鈕124，在這種情況下設(shè)置在門126上。按鈕124(或另一用戶控制)可以連接到通過按壓按鈕控制的開關(guān)128上。如圖1所示，當(dāng)該門關(guān)閉時，按下按鈕可以用信號通知處理器以通過驅(qū)動組件打開(和/或解鎖)該門。如圖2所示，當(dāng)該門開啟時，按下按鈕可以用信號通知處理器以通過驅(qū)動組件關(guān)閉(以及任選地鎖定)該門。在某些情況下，在無需進(jìn)一步的用戶輸入或參與時，該處理器可以通過驅(qū)動組件和流體組件來啟動和控制一系列的操作，這些操作可以引起盒中乳液的形成，并且可選擇地引起乳液的濃縮。

儀器52的用戶接口還可以包括一個或多個指示燈130-136，該指示燈可以將儀器的狀態(tài)發(fā)送給用戶。例如，指示燈130可以通過按鈕124看到。其它指示燈132-136可以通過儀器的主體或殼體138來支撐。指示燈可以發(fā)送這樣的狀態(tài)，例如(a)乳液形成進(jìn)行中(b)盒沒有安裝在儀器里(c)盒被安裝(d)墊片缺失，(e)門被鎖住等等。

圖1和圖2示出儀器52分別處于閉合形態(tài)和打開形態(tài)下。殼體138和門126可以一起形成腔室140，并且座部56可以設(shè)置在其中。門126的位置可以決定儀器的閉合或打開形態(tài)。例如，這里，門126縮回到腔室140內(nèi)部以允許接近座部56。換句話說，當(dāng)儀器打開以降低腔室140的尺寸時，該門可以平移地運(yùn)動，從而使得座部56是布置在該腔室的外部，而不是內(nèi)部。門126可以作為保護(hù)儀器內(nèi)部元件的屏障。這樣，儀器52的電子、流體和機(jī)械元件(例如，流體組件58、驅(qū)動組件60、處理器120等)基本上可以碰不到用戶，免受清潔劑例如漂白劑的作用，可以用于最小化芯片/實驗之間的交叉-污染的機(jī)會。在其它實例中，該門在打開和閉合的形態(tài)之間可以樞轉(zhuǎn)地移動，或者可以進(jìn)行樞轉(zhuǎn)地和平移地移動。

Ⅱ.示范性盒

這部分描述了與儀器52接口的示例性的微流盒54；參見圖4和圖5。

圖4和5示出了由儀器52的座部56支撐并與其接合的盒54。該盒可以是經(jīng)配置可以可操作地并且可拆裝地與儀器52接合的任何設(shè)備或組件。該盒經(jīng)配置可以方便地由儀器52容納，并且可以方便地從儀器52上拆除，并且可以與其它的盒換用。例如，用戶可以使用一組盒，每個盒可以互換地放置在座部56上，用于連續(xù)地借助盒來形成乳液。盒54可以包括卡盤150、微流體芯片152(見圖4)和墊片154(見圖5)。

卡盤150，也稱為芯片支架，經(jīng)配置可以支撐和放置芯片，且在某些情況下，可以將芯片可逆地鎖定到這種卡盤上。這種卡盤是可以重復(fù)使用的，因為，它沒有接觸到裝入微流體芯片152中以及在微流體芯片152中驅(qū)動的任何液體。(儀器也可以不接觸任何液體。)

該卡盤可以有任何合適的大小和形狀。例如，該卡盤可以有比芯片較大覆蓋區(qū)，例如比芯片更寬和/或更長，以方便用戶的握持。另外，或此外，卡盤可以從卡盤的底表面上提升芯片。因此，該卡盤可以(或者可以不)具有大于芯片的高度。該卡盤可以定形為與座部56匹配。例如，座部56可以是至少大體上與卡盤互補(bǔ)，例如包括至少大體上呈卡盤形的形成于儀器的腔室的底部158上的凹陷部156。凹陷部156可具有限制卡盤的水平運(yùn)動的角落壁部區(qū)域160。而且，該凹陷部可以具有一個或多個傾斜的壁部區(qū)域162，當(dāng)手動地將卡盤放入凹陷部和/或從凹陷部取出卡盤時，這種壁部區(qū)域有利于用戶抓住卡盤。在其它實例中，座部56可以從底部158向上凸出。在任何情況下，卡盤150和座部56經(jīng)配置使得該卡盤可以僅在一個方向進(jìn)行安裝，以避免通過儀器52將壓力施加到微流體芯片的錯誤的部分上(例如，錯誤排的孔)。在所示的實施例中，卡盤150大體為梯形形狀。

卡盤150也可以將墊片154連接到盒上(參見圖4和5)。例如，該卡盤可以形成多個凸起，例如鉤164或銷，它們經(jīng)配置可以容納在墊片的孔隙166中(見圖5)。

微流體芯片152可以形成多個孔168-172，這些孔用作預(yù)期乳液相的輸入容器以及用作收集的乳液的輸出容器(參見圖4)。會在下面的章節(jié)III對芯片進(jìn)行更詳細(xì)地描述。

圖5示出了連接到卡盤150上的墊片154。用于乳液形成的這種墊片只能使用一次(即，一次性的墊片)或可以使用不止一次(即，可重復(fù)使用的墊片)。墊片可以包括大致平坦的片174，該片是由適形的和/或彈性的材料形成的，例如彈性體(例如，硅酮橡膠)?？梢詫⒃撈某叽缭O(shè)計成可以覆蓋至少一部分芯片，例如至少部分地覆蓋任何合適數(shù)量的芯片的孔。至少部分地覆蓋這些孔可以限制意外的污染物引入到孔中和/或孔之間的交叉污染物。

這種片可以在該片的相對端和/或側(cè)面限定孔隙166，并且限定孔口176的陣列(互換地稱為通孔)，該孔口176經(jīng)設(shè)置可以與芯片152的孔168、孔170、和/或孔172相對應(yīng)(也見圖4)。例如，孔口176可以具有與孔相同的間隔，并且可以與任何數(shù)量的孔對準(zhǔn)(例如，同軸地)，使得每個孔168，每個孔170和/或每個孔172與不同的孔口重疊。每個孔口的直徑可以(或者可以不)小于重疊的孔的(內(nèi))直徑。因此，每個孔口可以僅與一個孔重疊，或者可以足夠大以重疊兩個或更多的孔(例如，重疊一行或一列的孔等等)。該孔口在乳液形成和/或乳液濃縮期間可用作通氣孔，并且/或者可以在儀器的端口與芯片的孔之間提供流體連通。當(dāng)墊片可操作地放置于芯片上并與芯片接合時，該墊片經(jīng)配置可以與芯片的任何一個孔形成周向密封，例如每個孔168、170和/或172。用于孔口176的示例性尺寸包括約為0.2、0.5、1、2、3、或5毫米等的直徑，或小于每個對應(yīng)孔的外徑或內(nèi)徑的大約一半的直徑。

該墊片可以是從芯片上分離的一塊，或者可以與芯片集成于一體。如果與其集成于一體，該墊片基本上可以永久性地連接至芯片的容器上，使得在不損壞芯片的情況下容器和墊片不能彼此分離(即，芯片具有包括墊片的整體結(jié)構(gòu))。該墊片可以與芯片的容器共同模制或者可以單獨地形成并永久地連接到該芯片上，例如采用粘合劑，通過粘接等。在某些情況下，該墊片可形成多個間隔的彈性材料的環(huán)帶，該環(huán)帶放置于和/或永久性地連接至芯片的所需容器的頂部表面上，例如每個輸出孔。每個環(huán)帶可以與芯片的容器共軸。

該墊片可以包括薄片或?qū)拥臑V紙。該濾紙可以放置于彈性片上，以及/或者可以夾在一對彈性片之間以包封濾紙等等。在任何情況下，該濾紙可重疊/覆蓋該片的每個孔口。該濾紙可具有選定的孔徑尺寸以減少顆粒吸入歧管和/或從周圍環(huán)境和/或歧管進(jìn)入芯片的容器。濾紙可以減少污染?？讖匠叽缈梢赃x定使得芯片和儀器中的空氣流動、通風(fēng)和/或壓力基本上不會受到影響或受到不利影響。該濾紙可以選擇為疏水性或親油/親水性的，以分別減少與親水性的/含水的或疏油/疏水性流體的污染，和/或減少親水性的/含水的或疏油/疏水性的流體進(jìn)入歧管中。

Ⅲ.示例性微流體芯片

這部分描述了示例性微流體芯片152，其可以用于盒54中以便于形成和收集一種或多種乳液；參見圖6-11。

本發(fā)明中的術(shù)語“芯片”描述了容納和操縱流體的任何設(shè)備，如預(yù)期的和實際的乳液相。該設(shè)備可以不(或可以)包括電氣和/或電子結(jié)構(gòu)。術(shù)語“微流體芯片”和“微流體設(shè)備”是可以互換的。術(shù)語“微流體”是指，該芯片/設(shè)備限定了至少一個具有小于1毫米特征尺寸(例如，直徑，寬度，和/或深度)的通道。除非明確指出，微流體芯片在大小，形狀或功能上沒有其它的限定。

圖6示出了芯片152的分解圖。用于乳液形成的這種芯片只能使用一次(即，一次性芯片)，或者可以使用不止一次(即，可重復(fù)使用的芯片)。該芯片可以由上部構(gòu)件180和下部或密封構(gòu)件182組成。例如通過粘接和/或使用粘接劑，上部構(gòu)件和下部構(gòu)件可以大致上不可逆地連接到彼此。換句話說，該芯片可以具有整體(單片)的結(jié)構(gòu)，這是指在不損壞芯片的情況下，例如通過切割，斷裂，撕裂，熔融，溶解等，該芯片不能分離成兩片或多片。上部構(gòu)件180可以形成底部區(qū)域或基座184以及多個從基座向上方伸出的管狀突出部186。每個管狀突出部可以形成孔168-170其中之一的橫向的側(cè)壁188。下部構(gòu)件182可以密封上部構(gòu)件180的底表面190，其中，下部構(gòu)件可以是或者可以不是材料或薄膜的基本上無特征的片。例如，下部構(gòu)件182可以形成孔168-172中的每個孔的底壁以及每個通道的底壁(見下文)。

圖7和圖8分別示出了芯片152的平面圖以及剖視面。該芯片可提供用于容納乳液相的多個容器192，例如，腔室、孔168-172等等。容器的子集，例如輸入孔168、170(也稱為入口孔)，可以提供輸入儲存器194、196以接收和容納預(yù)期乳液相以及將乳液相供給芯片的一個或多個液滴產(chǎn)生器198。容器192的另一個子集，如輸出孔172(也稱為出口孔)，可以提供輸出容器以從液滴產(chǎn)生器198接收和收集一種或多種乳液。

芯片152可以提供一個或多個乳液形成單元200，每個乳液形成單元包括液滴產(chǎn)生器198(見圖7)。單元200基本上可以是彼此相同的。乳液形成單元可以是彼此流體隔離的，使得各單元之間沒有乳液相的共享或混合，或者可以共用輸入儲存器(例如用于連續(xù)相)。在任何情況下，這些單元可以用于形成多種收集于輸出容器(例如，孔172)中相應(yīng)的單獨的乳液。

構(gòu)造成孔168-172的容器190可以具有任何合適的布置。這些孔可以是按照行和列來進(jìn)行布置。在某些情況下，每列(或行)可以是不同的乳液形成單元200的一部分。如代表生物分子篩選協(xié)會的美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)所公布的，孔可以是隔開的以對應(yīng)于微板的標(biāo)準(zhǔn)的孔到孔的間隔。例如，每行內(nèi)的孔可以具有約18、9、4.5、2.25，或1.125毫米等等的中心到中心的間隔。相同的乳液形成單元的孔(例如，一列的孔)可以具有或可以沒有對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的微板孔間隔的間隔。

孔168-172可具有任何合適的尺寸以及形狀。例如，在一行中的所有孔基本上可以彼此相同，并且具有相同的尺寸、形狀以及體積。不同行的孔以及/或者是相同列中的孔，可以具有不同的尺寸、形狀以及/或者體積。當(dāng)與適當(dāng)形成的墊片并置時，這些孔經(jīng)配置可以便于形成密封。具體地說，每個孔的頂部表面大致上可以是平面的。孔的頂部表面可以共面，以便于能夠與近似平面的墊片形成密封。在所述的實施例中，孔172是最大的，孔168是中等大小的，孔170是最小的。每個孔可以朝著芯片的基座202逐漸變細(xì)(見圖8)。行的孔和/或所有的孔可具有相同的高度，以便于形成芯片平坦的頂部表面204。該頂部表面可以與墊片154(例如，參見圖5)接合。

圖9示出了芯片152的單個乳液形成單元200的大概示意底視圖。輸入儲存器194，196(即，孔168、170)可以容納并提供預(yù)期乳液相，如油相206和含水樣品208。收集容器192(即，孔172)可以接收和收集來自油相206和樣品208并由液滴產(chǎn)生器198形成的乳液209。儲存器和收集容器可以經(jīng)由通道210-216進(jìn)行流體地互連，通道210-216在液滴產(chǎn)生器198處交叉互連。通道可以包括一條或一對油入口通道210、212，樣品入口通道214，以及乳液出口通道216。在一些實施例中，每條油入口通道210、212可從不同的輸入儲存器延伸。在一些實施方案中，乳液形成單元可以只包括一條油入口通道。適于芯片152的液滴產(chǎn)生器、通道、輸入儲存器和收集容器等等的示例性乳液相和其它示例性構(gòu)造，在上述交叉引用中所列的專利文獻(xiàn)中進(jìn)行描述，其在此通過引用并入，特別是美國專利申請公開號2010/0173394A1，公開日期為2010年7月8日；美國專利申請公開號2011/0217712A1，公開日期為2011年9月8日；以及PCT專利申請?zhí)朩O2011/120024，公開日期為2011年9月29日。

圖10和圖11示出了在不存在下部構(gòu)件182(也參見圖6)的情況下，乳液形成單元200(圖10)或芯片152的單元之一(圖11)的較小的示意性底視圖。每個單元200的通道210-216和液滴產(chǎn)生器198可主要形成于上部構(gòu)件180的底部表面190上，其中僅僅每個通道的底壁以及液滴產(chǎn)生器由下部構(gòu)件182形成。在其它實施方案中，通道中的一個或多個的至少一部分，和/或每個單元200的液滴產(chǎn)生器可以形成于下部構(gòu)件182的頂部表面中。

通道210-216可以具有不同的橫截面尺寸(即，直徑/寬度和/或深度)和/或長度，和/或可以沿著每條通道在尺寸上不同。橫截面的大小和長度經(jīng)過選擇之后，可以提供所需的流動阻力以及流經(jīng)液滴產(chǎn)生器198的所預(yù)期乳液相的比例，還可以形成所需尺寸的液滴，可以在液滴形成后提高液滴的穩(wěn)定性，可以在入口通道(例如，樣品入口通道214)中形成至少一個防氣閥218，或形成它們的任意組合等等。

在示例性的實施方案中，通道210-216形成通道網(wǎng)絡(luò)，該通道網(wǎng)絡(luò)對乳液形成單元的孔進(jìn)行互連。該通道網(wǎng)絡(luò)可以具有用于更大的流動阻力的較窄/較淺的區(qū)域220，以及用于液滴形成和穩(wěn)定的在區(qū)域220下游的更寬/更深的區(qū)域222。換言之，通道網(wǎng)絡(luò)的橫截面的尺寸可以向著該單元的收集容器增加。區(qū)域222開始于每條入口通道的液滴產(chǎn)生器198的上游，并且經(jīng)由出口通道216從液滴產(chǎn)生器延伸。每條通道在平行于通道深度軸線的方向上逐漸變細(xì)。例如，每條通道可朝著芯片的頂部(或底部)逐漸變細(xì)。在某些情況下，每條通道可具有梯形的橫截面形狀和/或可能具有大約相同的深度和寬度。在示例性的實施方案中，只是為了進(jìn)行說明，區(qū)域220的通道部分可以具有大約50-100或60-80微米的深度和寬度等等，區(qū)域222的通道部分可以具有大約80-150或90-120微米的寬度和深度等等，并且所產(chǎn)生的液滴可具有約0.1-10納升的體積等等。適于芯片的通道形狀和尺寸的其它方面在上述交叉引用中所列的專利文獻(xiàn)中進(jìn)行描述，其在此通過引用并入，特別是PCT專利申請?zhí)朩O 2011/120024，公開日期為2011年9月29日。

IV.示例性卡盤

本節(jié)介紹用于容納微流體芯片和墊片的盒54的示例性卡盤150；見圖12和13?？ūP的其他方面描述于上述章節(jié)II(例如，請參見圖4和圖5)。

圖12示出了在一個打開或接收形態(tài)下(與圖4比較)的卡盤150。打開的卡盤形成接收區(qū)域230，該接收區(qū)域230可以定尺寸以從卡盤之上接收芯片152。接收區(qū)域可以包括梁或中央部分234，所述梁或中央部分234支撐芯片以及帶有可調(diào)節(jié)間隔的一對保持器236、238。梁234(和/或保持器)可以限定一個或多個用于與儀器52(見章節(jié)V)的座部56匹配的開口239。該梁經(jīng)配置可以確保芯片到歧管的水平呈現(xiàn)，以用于制造固體均勻的密封，使得該密封橫跨與歧管接觸的所有容器。用于梁的示例性材料是不銹鋼。

卡盤可以配備有光學(xué)元件240，其可以是反射性的或者是其它光學(xué)可檢測的。光學(xué)元件可以在卡盤的表面上，例如向上，向下或橫向地面向表面。在示例性的實施方案中，光學(xué)元件設(shè)置在接收區(qū)域的底部242上。

卡盤還可以或可選地可以配備有接觸元件244(也參見圖13)，其可以是導(dǎo)電的。在示例性的實施方案中，導(dǎo)電元件244是設(shè)置在卡盤的下側(cè)，例如在梁234(和/或保持器236、238其中之一)的底部表面上。導(dǎo)電元件可用于檢測卡盤安置在接收區(qū)域內(nèi)部。

保持器236、238可形成用于芯片152和墊片154的保持結(jié)構(gòu)。例如，每個保持器可以提供能夠突出和重疊芯片152(例如，另請參見圖7和圖8)的基座202的區(qū)域的底切壁246、248。每個壁246、248可限定凹口250，該凹口250能夠接收一列設(shè)置在芯片的端部附近的孔168-172。另外，每個保持器可以提供一個或多個突起，如鉤164或銷，以用于接收墊片。

圖13示出卡盤150的分解視圖。梁234可以形成橫向軌道252，該橫向軌道252允許梁可滑動地與每個保持器236、238匹配。彈簧加載銷254、256可以在梁與保持器匹配后限制梁與保持器的分離。保持器236、238可以通過一個或多個偏置元件朝向圖12中的打開形態(tài)偏置，如促使保持器分離的彈簧258。保持器在閉合形態(tài)下可以利用形成于保持器的一側(cè)或兩側(cè)上的固定機(jī)構(gòu)260被迫使在一起并且彼此固定。例如，固定機(jī)構(gòu)可以包括在另一個保持器的槽264中接收的一個保持器的翼片262。每側(cè)上的固定機(jī)構(gòu)可以通過按壓相應(yīng)的按鈕266來釋放，按鈕266可操作地耦合到翼片262上。在一些實施方案中，卡盤可以通過在按鈕處擠壓卡盤來打開。按鈕可以在中心或偏離中心放置等等。

在一些實施方案中，卡盤可包括鉸接夾具，該鉸接夾具在卡盤的端部(或側(cè)面)將芯片固定到支撐梁上，同時使保持器壁沿著頂側(cè)和底側(cè)，也就是，在頂部和底部沒有按鈕或緊固件。該夾具可以制成帶有這樣的特征(例如，凹口250)，即該特征匹配卡盤中芯片的左右兩側(cè)上的孔的外表面的形狀，以獲得對運(yùn)動和夾緊效率的額外的限制。

V.儀器中盒的示例性就座構(gòu)造

本節(jié)介紹儀器中盒的示例性就座構(gòu)造，以及可檢測就座構(gòu)造的儀器的傳感器；見圖14和15。

圖14示出了在沒有盒54(比較圖4)的情況下儀器52的座部56。座部56可以包括平臺280，該平臺280提供一個或多個與卡盤150匹配的銷282。平臺280還可以提供盒傳感器114(也參見圖3)的電極284，以檢測座部56與卡盤的接觸。

圖15顯示了盒54和座部56的剖面圖，通過可以操作地置于儀器52中的盒截取的。儀器的殼體138可包括外部殼體部分286、基板288和內(nèi)部殼體部分290。內(nèi)部殼體部分可以至少部分地限定儀器(例如，見圖1和圖2)的腔室140，并且可以形成座部56的至少一部分。平臺280可以固定到殼體，例如可以使用緊固件292將其固定到基板288。

盒的卡盤150可以與平臺280匹配?？ūP可以限定凹部294，該凹部294接收平臺的主體，和/或平臺的銷282可以在卡盤的開口239中進(jìn)行接收。接觸元件244可以與電極284接合，其允許儀器檢測到卡盤通過與座部56接合被正確地安置在儀器中。

例如，通過盒上方歧管72的支撐，卡盤傳感器116(參照圖3)可以安置在盒的附近，以用于檢測卡盤的光學(xué)元件240。傳感器116可包括用入射光照射光學(xué)元件的光源，還包括檢測光學(xué)元件反射的光的光傳感器。芯片152可以具有足夠的透光性，以允許入射和反射光的通過。與此相反，在基本上不將入射光反射回光傳感器的情況下，墊片154可以足夠不透光以遮擋的入射光通過。因此，通過使用盒傳感器114、116，該儀器可確定卡盤是否裝入并置于儀器中，以及如果置于儀器中，該墊片是否存在。

VI.用于儀器的流體組件的示例性結(jié)構(gòu)和操作

本節(jié)介紹儀器52的流體組件58的示例性結(jié)構(gòu)以及盒54上用于形成和濃縮乳液的流體組件的示例性操作；見圖16至20。

圖16示出了經(jīng)由盒接口結(jié)構(gòu)74可操作地與芯片152接口的流體組件58的示意圖，盒接口結(jié)構(gòu)74即具有端口76的歧管72。每個端口可以流體地連接到芯片152的一個或多個孔172。借助流體組件的負(fù)壓部分300和正壓部分302，壓力可應(yīng)用到芯片。例如，通過負(fù)壓部分300，負(fù)壓可以首先進(jìn)行施加，以形成一組收集在孔172中的乳液。然后，通過正壓部分302來施加正壓，乳液可以進(jìn)行濃縮。在某些情況下，正壓可以施加到芯片上以驅(qū)動乳液形成。例如，正壓可以施加到輸入孔168、170以驅(qū)動液滴的生成和乳液的收集。在某些情況下，負(fù)壓和正壓兩者可以施加到芯片以驅(qū)動乳液的形成。例如，負(fù)壓可以施加到輸出孔172，并且同時正壓施加到輸入孔的至少一個子集(例如，孔168中的每個或孔170中的每個)。以這種方式，第一壓降可以形成于油輸入孔和輸出孔之間，并且第二壓降可以形成于樣品輸入孔和輸出孔之間。壓降的幅度可以進(jìn)行設(shè)置或調(diào)整，以達(dá)到用于油相或樣品的所需相對和/或絕對流速。

每個壓力部分300、302可包括相應(yīng)的泵64或66以及相應(yīng)的壓力控制器86或88。(在某些情況下，泵可以與兩個控制器一起使用，例如，與包括在泵和控制器之間的另一個閥一起使用。)泵可以作為用于壓力部分的負(fù)壓或正壓的來源，并且壓力控制器可以調(diào)整壓力部分的儲存器中或區(qū)域中的負(fù)壓或正壓的水平，以調(diào)整施加到芯片152上的壓力水平。然而，在一些實施方案中，當(dāng)壓力施加到芯片上時，該泵可以與芯片流體隔離和/或不泵送流體。換言之，泵可以用作壓力源以在儲存器中建立正壓或負(fù)壓，然后，在沒有泵的任何進(jìn)一步參與的情況下，來自儲存器的所建立的壓力可施加到芯片上。

每個壓力控制器可以包括相應(yīng)的閥82或84，相應(yīng)的壓力傳感器92或94，以及控制設(shè)備304或306(例如，一個比例(P)控制器，比例積分(PI)控制器，比例積分微分(PID)控制器，等等)。每個壓力控制器可以形成一個反饋回路。控制設(shè)備可以接收設(shè)定點壓力的值，并根據(jù)從傳感器接收到的信號可以操縱控制器的閥，以達(dá)到和保持設(shè)定點壓力。在流體地更接近芯片(或流體地更接近泵)而不是更接近控制器的閥的位置，壓力控制器的傳感器可以檢測到壓力。

每個壓力部分還可以包括：第一壓力儲存器，其流體地設(shè)置在泵和壓力控制器之間。第一儲存器可以是腔室和/或可以是在泵和它相應(yīng)的控制器之間提供流體連通的導(dǎo)管312或314。比起流體地設(shè)置在更靠近芯片的位置的導(dǎo)管316-322的任何組合，導(dǎo)管312、314或其它的第一儲存器可以(或者可以不)具有基本上較大的直徑和/或體積。例如，導(dǎo)管312、314其中之一或兩者的內(nèi)直徑或任何其它的第一儲存器的內(nèi)直徑可以是導(dǎo)管316-322中任意一個的內(nèi)直徑的至少約2、5或10倍，尤其是導(dǎo)管318、320。此外，或可選地，導(dǎo)管312、314其中之一或兩者的體積或任何其它第一儲存器的體積可以是導(dǎo)管316-322中任意組合的，尤其是導(dǎo)管318、320的體積的至少約10、20、50或100倍。

壓力部分還可以或可選地可以包括第二壓力儲存器，其流體地設(shè)置在壓力控制器和芯片之間。第二儲存器可以是腔室，和/或可以是在壓力控制器和閥78和/或80之間提供流體連通的導(dǎo)管316或322，閥78和/或80流體地設(shè)置在壓力控制器和芯片之間。如果第一和第二儲存器都存在于壓力部分，第一儲存器可以(或可以不)具有基本上比第二儲存器大的體積，例如是第二儲存器體積的至少約2、5、10、20、或50倍。反過來，比起流體地設(shè)置在更靠近芯片位置的導(dǎo)管318、320的任意組合，導(dǎo)管316、322或其它第二儲存器可以(或可以不)具有基本上較大的直徑和/或體積。例如，管道316、322其中之一或兩者的內(nèi)直徑或任何其它第二儲存器的內(nèi)直徑是流體地設(shè)置在更靠近芯片位置的導(dǎo)管的內(nèi)直徑的至少約2、5或10倍，尤其是對于導(dǎo)管318、320的內(nèi)直徑來講。此外，或者可選地，導(dǎo)管316、322其中之一或兩者的體積或任何其它的第二儲存器的體積可以具有流體地設(shè)置在導(dǎo)管之一與芯片之間的流體組件的體積的至少約10、20、50、或100倍，例如導(dǎo)管318、320所包圍的體積。

可隔離的壓力儲存器的使用允許儲存器裝填來自泵和/或更大的儲存器中的正壓或負(fù)壓。壓力可(例如，簡單地)存儲于儲存器中，與泵、芯片、和/或鄰近的儲存器分離。如果當(dāng)所存儲的壓力放置成與壓力部分的其它體積流體連通時存儲壓力的體積基本上沒有增加，則隨后可將存儲的壓力與其它的儲存器和/或芯片共享，而不會實質(zhì)上減弱所存儲的壓力的大小。

流體組件58可進(jìn)行如下操作以響應(yīng)于信號以便于形成乳液。真空泵64可以打開。導(dǎo)管312(即，第一存儲器)可以充注負(fù)壓，例如約-7psi(～-48kPa(千帕))的。泵64可以(或可以不)關(guān)閉。泵中的或泵附近的單向閥可以防止來自第一儲存器的負(fù)壓通過泵時的損失。負(fù)壓控制器86根據(jù)設(shè)置點可以在導(dǎo)管316(即，第二儲存器)中建立負(fù)壓，例如小于約-10psi(～-69千帕)的負(fù)壓(例如約-0.5到-4.5psi(～-3.4至-31.5千帕)。閥78、80中的一個或兩者可以進(jìn)行調(diào)整，以在導(dǎo)管316-320和歧管72之間提供流體連通，使得該負(fù)壓施加至孔172?？梢允褂梦磫拥谋檬┘迂?fù)壓，即，泵關(guān)閉(未泵送流體)和/或沒有流體地連接到芯片上。在與芯片創(chuàng)建流體連通后，壓力控制器可以繼續(xù)控制施加到芯片上的壓力，或壓力控制器也可以關(guān)斷和/或流體地分離。通過檢測流體組件中例如在歧管74中和/或在端口76附近的相應(yīng)壓力，終點傳感器90可以監(jiān)視施加到芯片的壓力，允許儀器決定何時終止負(fù)壓的施加。傳感器90檢測到的壓力可以等同于所施加的壓力，或可以不同于通過芯片和壓力傳感器之間的流體流動阻力而引起的壓力差所施加的壓力。要停止負(fù)壓的施加，閥78可以經(jīng)調(diào)整以將導(dǎo)管318、320和端口76從導(dǎo)管316上流體地分離，同時將導(dǎo)管和端口流體地連接到通氣孔324上。

所檢測到的壓力(例如，在歧管中)可以用來保持所施加壓力的預(yù)定義的壓力范圍(例如，+/-0.05、+/-0.075、+/-0.1、+/-0.25、+/-0.5psi等等)。在乳液生成點的壓力控制可以影響所形成的乳液的單分散性程度。壓力的更嚴(yán)格的控制可以給予較高的單分散性(更均勻的乳液液滴尺寸)。

正壓泵66隨后可以打開，并且導(dǎo)管314(即，第一儲存器)可以充注正壓，例如約5-8psi(～34至55千帕)。泵66可以(或可以不)關(guān)閉。泵中或泵附近的單向閥可以防止來自第一儲存器的正壓通過泵時的損失。正壓控制器88根據(jù)設(shè)置點可以在導(dǎo)管322(即，第二儲存器)中下游建立正壓，例如小于約10psi(～69千帕)的正壓(例如，約0.5至10psi(～3.4至69千帕))。閥80(和/或閥78)可以進(jìn)行調(diào)整，以在導(dǎo)管320、322和歧管72之間提供流體連通，使得正壓施加到孔172?？梢允褂梦磫拥谋檬┘诱龎?，即，泵關(guān)閉和/或不與芯片流體地連接。在與芯片創(chuàng)建流體連通后，壓力控制器可繼續(xù)控制施加到芯片上的壓力，或壓力控制器還可以關(guān)閉。要停止正壓的施加，閥80可以進(jìn)行調(diào)整，以將導(dǎo)管320和端口76從導(dǎo)管322流體地分離，同時將導(dǎo)管320和端口流體地連接到通氣孔324。

如上所述，壓力控制器兩側(cè)的導(dǎo)管(例如，導(dǎo)管312、314、316和/或322)可以用作儲存器，如以上描述的。每個儲存器可以具有的體積基本上大于導(dǎo)管318和/或320和歧管的通道的體積，使得儲存器可以在泵禁用后向芯片施加壓力，即，當(dāng)泵從下游導(dǎo)管隔離和/或關(guān)閉時。通過使用所儲存的負(fù)壓和/或正壓(例如，使用導(dǎo)管312和/或316和314和/或322中的正壓或負(fù)壓，儲存為氣體體積)將壓力施加到芯片上，而不是通過主動泵送，更均勻和可再生的壓力都可以進(jìn)行施加，這可以進(jìn)行更好的乳夜形成。

圖17示出了流程圖，該流程圖示出了使用乳液形成系統(tǒng)50而進(jìn)行的乳液的示例性的形成和濃縮。流程圖中所示的過程可以在任何適合的順序和組合下進(jìn)行。

微流體芯片152可以選定，由340表示。該芯片可與卡盤150組裝在一起，并且任選地鎖定到卡盤上。

預(yù)期乳液相206、208可以分別地分配給芯片的孔168和孔170，如342處的箭頭所示，用于產(chǎn)生芯片的相-加載的構(gòu)造344。相同的預(yù)期乳液相206(例如，預(yù)期連續(xù)相，如包括表面活性劑的油相)可能分配到芯片的孔168中的每個孔中，以及相同的或不同的預(yù)期相208(例如，預(yù)期分散的相，例如不同的含水樣品)可以分配到芯片的孔170的每個孔中。在一些實施方案中，含水樣品可以含有鹽，表面活性劑，和生物成分，如酶，蛋白質(zhì)，dNTP，和/或其它的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)成分等等。將相分配到孔168的每個孔中和/或分配到孔170的每個孔中可以并行地進(jìn)行(例如，使用多通道的移液管)或連續(xù)地進(jìn)行。在某些情況下，相對于樣品相208至少約兩倍的油相206的體積可以布置在孔中。在示范性實施方案中，僅僅是為了說明，約10-200微升油相206可以布置在孔168的每個孔中，并且約5-100微升的樣品相208可以布置在孔170的每個孔中。在任何情況下，孔172此時可以(或可以不)是空的。適于形成乳液的預(yù)期乳液相的其它方面描述于上述交叉引用中所列的專利文獻(xiàn)中，其在此通過引用并入，特別是美國專利申請公開號2011/0217712 A1，公開日為2011年9月8日。

負(fù)壓(“-P”)可以在孔172處施加到芯片，如346處的箭頭所示。墊片154可以布置在芯片上，歧管72與墊片接合，并且經(jīng)由儀器的流體組件的負(fù)壓部分300，在孔172處將負(fù)壓施加到芯片152。由相208組成并且設(shè)置在連續(xù)相206中的液滴350的乳液348可以在每個液滴產(chǎn)生器中產(chǎn)生并且在孔172的每個孔中收集，以產(chǎn)生相加工構(gòu)造352，在此期間，所有的孔168、170仍然包含足夠的流體用于進(jìn)一步的乳液形成。在連續(xù)相中，液滴350可以是可浮的(或可沉的)，從而可以上浮(或向下沉)并且在乳液的上部(或下部)區(qū)域堆積。在其他實施例中，施加到孔168、170的正壓可以驅(qū)動乳液的形成。

例如在構(gòu)造352中，當(dāng)乳液形成正在發(fā)生時，終點傳感器90可以監(jiān)測負(fù)壓部分300的壓力。終點傳感器的使用，使每個樣品的大多數(shù)(大于一半)轉(zhuǎn)換成乳液。傳感器90大體上監(jiān)測歧管中或歧管附近的壓力，以檢測壓力中的變化，該壓力中的變化顯示了來自一個或多個孔168、170中的液體(相206和/或208)的消耗(即輸入孔的其中之一是空的)。這種變化可滿足對應(yīng)壓力變化的預(yù)定條件，該壓力變化指示從孔(168或170)中進(jìn)氣，進(jìn)入一個或多個通道，通過液滴產(chǎn)生器、進(jìn)入和/或通過輸出孔(172)，進(jìn)入歧管，或它們的任意組合。例如，這種變化可以是真空水平上的下降，其以至少預(yù)定的速率或加速度，其任意組合等等，發(fā)生至少預(yù)定的時間量，到達(dá)至少預(yù)定的水平。在某些情況下，如果僅僅只有一個入口孔168、170是空的，壓力傳感器可以檢測指示進(jìn)氣的壓力變化。一般情況下，對孔進(jìn)行裝載使得樣品孔首先排空，這樣，其他一切不變，用最小體積的樣品裝載的樣品孔可以確定何時出現(xiàn)液滴生成的終點。

在一些實施方案中，可替代的或額外的終點傳感器117可以包括在儀器或盒中(見圖3)。終點傳感器可以檢測和/或監(jiān)測芯片中流體(液體和/或氣體)的狀態(tài)，和/或與芯片中的流體接觸的流體的狀態(tài)。在某些情況下，終點傳感器可以檢測置于芯片的一個或多個容器/孔中的流體的狀態(tài)，例如，芯片的樣品容器/孔。例如，終點傳感器可以檢測以下的狀況，至少一個或每個樣品容器/孔，至少一個或每個油容器/孔，至少一個或每個乳液容器/孔，或其任意組合。

終點傳感器可檢測置于芯片的一個或多個容器/孔中的流體的熱容量。當(dāng)液體存在于容器/孔中時，熱容量可以具有一個較高的值，當(dāng)液體由空氣替代時，也就是，當(dāng)容器/孔倒空它的液體時，熱容量隨后基本上可以發(fā)生變化。在某些情況下，終點傳感器可以包括多個熱絲傳感器，這些熱絲傳感器經(jīng)配置可以檢測芯片的每個樣品孔中，每個油孔中，和/或每個輸出孔中的流體的熱容量。

終點傳感器可以是檢測光學(xué)特性的光學(xué)傳感器，其中，當(dāng)達(dá)到終點時，光學(xué)特性發(fā)生改變。例如，光學(xué)傳感器可以在芯片的一個或多個輸入(和/或輸出)容器/孔中，檢測流體(液體和/或氣體)的折射率、熒光(例如，如果熒光團(tuán)存在于和/或加入到至少一種預(yù)期的乳液相中)吸光率、散射、反射率等等。當(dāng)流體在容器/孔中改變(例如，液體離開且氣體進(jìn)入，或反之亦然)時，光學(xué)特性發(fā)生改變，直到滿足預(yù)定條件的變化發(fā)生(例如，當(dāng)空氣代替輸入容器/孔中的液體時，折射率發(fā)生變化，當(dāng)預(yù)期乳液相中的熒光團(tuán)從輸入孔中清空時(或在輸出孔中堆積時)熒光強(qiáng)度降到預(yù)定水平，等等)。在某些情況下，終點傳感器可以包括光學(xué)檢測器，該光學(xué)檢測器經(jīng)配置可以監(jiān)測用于芯片的每個樣品孔，每個油孔和/或每個輸出孔的光學(xué)特性，以檢測滿足預(yù)定條件的一個或多個孔中的變化。

如354處的箭頭所示，以及構(gòu)造356中所示，在任何情況下，檢測到變化會使儀器終止向孔172上施加負(fù)壓?？盏目?70表示為358，并且示出了氣泡360向上通過乳液348。

壓力的施加可以在任何合適的終點上停止。在某些情況下，平均來說，當(dāng)每個樣品超過50％，或至少約60％、70％、80％、或90％已經(jīng)轉(zhuǎn)換為液滴時，可以停止施加壓力。在某些情況下，在空氣跟隨液體進(jìn)入到芯片的至少一個通道、通道網(wǎng)絡(luò)和/或液滴產(chǎn)生器中之后，但在空氣已經(jīng)跟隨液體進(jìn)入到芯片的所有輸出容器(例如孔172中的每個孔)中之前，可以停止施加壓力。

在某些情況下，如果所檢測到的壓力不在設(shè)定點壓力的預(yù)定范圍內(nèi)，儀器在乳液形成期間可以停止向芯片施加壓力。當(dāng)需要單分散的液滴時，這可以提供有用的重要的控制過程。

如364處的箭頭所示，在停止形成乳液后，在大氣壓力下，收集的乳液348可以留在靜止或包裝構(gòu)造362中。在此等待期間，液滴350經(jīng)允許可以在乳液的頂部將它們自己更緊密地壓緊在一起，以產(chǎn)生液滴的密集的排列366。在任何合適的時間段里，例如至少約為1、5、10、30或60秒等等，可以允許液滴上浮并且更加緊密地壓緊在一起。連續(xù)相的下部基本上沒有液滴的部分368可以產(chǎn)生于乳液的底部區(qū)域。在某些情況下，如果液滴的密度遠(yuǎn)大于連續(xù)相，液滴可以一起壓緊于容器的底部。

如370處的箭頭所示，以及構(gòu)造372中所示，正壓可以施加到孔172(或負(fù)壓施加到孔168、170)。在相反地沿著每個輸出孔172和輸入孔168、170之間的流動路徑的情況下，相對于相208和/或液滴350，正壓可以選擇性地驅(qū)動來自乳液348的連續(xù)相206。因此，相206的所除去的體積374、376可以收集在孔168和/或170中，并且乳液348可以變得更加濃稠(即，孔172中的液滴的體積分?jǐn)?shù)可以增加并且連續(xù)相的體積分?jǐn)?shù)可以降低。)在預(yù)設(shè)的時間長度內(nèi)，可以施加正壓?？蛇x地，依據(jù)負(fù)壓施加到孔172上的時間長度，在采用算法確定的時間長度內(nèi)，可以施加正壓。例如，在與乳液形成的持續(xù)時間成比例的時間長度內(nèi)，可以施加正壓。濃縮乳液的壓力在一個或多個定時的步驟中可以是恒定的(即，單一的壓力)或傾斜的(即，梯度壓力)。

圖18示出了系統(tǒng)50的選定方面的平面圖，其中，盒54置于儀器52中，并且歧管72可操作地與盒接合。外部殼體部分286用虛線輪廓示出。所有元件都連接到和/或由基板288支撐。

圖16的流體組件58的示例性實施方案在此處更詳細(xì)地示出。儀器的左側(cè)可以提供負(fù)壓部分300，右側(cè)可以提供正壓部分302，或反之亦然，等等。泵64、66可以安裝至儀器的后部附近，并且每個都可以流體地連接到導(dǎo)管312或314以及相應(yīng)的通氣孔390、392。該泵可以使用隔振裝置(例如，通過彈性墊片)進(jìn)行安裝。閥78、80可以安裝到驅(qū)動組件60的托架104，使得閥可以響應(yīng)于電動機(jī)100的操作而在儀器中向前和向后移動。導(dǎo)管316-322可以用圖16中所描述的方式連接到閥78、80和壓力控制器86、88。

驅(qū)動組件60可以分別地使用電動機(jī)100、102以驅(qū)動歧管72向前和向后以及向上和向下的運(yùn)動。電動機(jī)100可以平行于軌道或?qū)к?96(例如直線導(dǎo)軌)限定的水平行進(jìn)軸線394驅(qū)動歧管。托架104可以滑動地連接到導(dǎo)軌396，用于沿著軸線394的運(yùn)動，并且可以支撐閥78、80，歧管72,電動機(jī)102，導(dǎo)螺桿連接機(jī)構(gòu)109，垂直導(dǎo)軌400、402，儀器的門，終點壓力傳感器90，選定的電子設(shè)備，或它們的任意組合等等。電動機(jī)100可以通過齒條和小齒輪連接機(jī)構(gòu)108驅(qū)動托架104。電動機(jī)102可以通過導(dǎo)螺桿連接機(jī)構(gòu)109垂直地沿著軌道400、402驅(qū)動歧管72。

傳感器可以用于控制歧管的水平和/或垂直的位置。傳感器，例如光學(xué)標(biāo)記物(optical flag)，經(jīng)放置能夠控制水平運(yùn)動的位置。傳感器還可以用來控制z-位置或垂直的歧管位置。使用這些傳感器可便于將歧管對齊到芯片和/或孔。不這樣做可能會導(dǎo)致操作失敗，例如，由于墊片中的孔口和歧管中的端口之間的不良對齊引起的壓力泄漏。例如，垂直傳感器可以放置在軌道400、402其中之一的附近。

圖19示出了驅(qū)動組件60的垂直驅(qū)動部分的其它方面。電動機(jī)102可以可操作地連接到連接機(jī)構(gòu)109的導(dǎo)螺桿404。電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)可以推進(jìn)或縮回導(dǎo)螺桿404，這可以分別地降低或升高歧管72。連接機(jī)構(gòu)109的樞轉(zhuǎn)接頭406、408將螺桿404的凈水平運(yùn)動耦合到歧管的垂直運(yùn)動。軌道400、402可以構(gòu)造成容納于歧管72限定的相應(yīng)的孔洞410、412中的柱。歧管可沿著這些柱(即垂直地)滑動，但是可以限制其向著這些柱橫向地移動。

歧管72可以在歧管的頂部附近形成流體連接。例如，通過相應(yīng)的接頭414、416，歧管可以流體地連接到終點傳感器90和流體組件58的其它部分。

圖20示出了通過歧管通道430-436和端口76、一排墊片孔口176以及孔172截取的歧管72、芯片152、以及墊片154的剖面圖。歧管的主通道430可以具有多個分支點，這些分支點形成了側(cè)通道432，側(cè)通道432從主通道延伸以形成端口76。每個端口可以從與墊片154接觸的歧管的下部或底部表面438延伸到歧管中，以在圍繞每個端口76和孔口176形成周邊密封。反過來，墊片密封每個孔172的周圍。因此，主通道430可以流體地連接到每個孔172。

歧管可以提供形成端口76的任何合適的側(cè)通道。該歧管可以提供與孔172相同數(shù)量的側(cè)通道(和端口)，例如，本說明中所描述的8個。側(cè)通道基本上彼此相同，以通過每個側(cè)通道提供相同的壓降。在其它的實施方案中，歧管可以提供與孔168、170相同數(shù)量的側(cè)通道(或端口)，其中，側(cè)通道與相同的主通道連通，或相應(yīng)的流體分離主通道。在任何情況下，每個側(cè)通道可具有任何合適的直徑。在一些實例中，側(cè)通道具有的直徑可以基本上小于主通道和/或孔口176的直徑。例如，側(cè)通道具有的直徑可以小于主通道和/或孔口的直徑的至少約2、3、4、或5倍。當(dāng)負(fù)壓或正壓經(jīng)由歧管施加到孔172時，帶有較小直徑和足夠長度的每個側(cè)通道經(jīng)配置可以在主通道430和孔172之間創(chuàng)建可觀的壓降。

主通道經(jīng)由通道434、436也可以與傳感器端口440和壓力端口442連通。傳感器端口可以與接頭414(見圖19)接合，以實現(xiàn)主通道和壓力傳感器90之間的流體連通。壓力端口可以與接頭416(見圖19)接合，以實現(xiàn)負(fù)壓和/或正壓經(jīng)由端口76施加到芯片152。通過塞444主通道可以密封在其相對的端部。

在一些實施方案中，對于每種乳液，歧管可以允許乳液的形成獨立地啟動和停止。歧管在每個端口可以具有閥，使得對應(yīng)不同的液滴產(chǎn)生器的每個端口可以單獨地進(jìn)行控制。換言之，每個液滴產(chǎn)生器可以具有單獨地施加的壓力，而不是所有端口/液滴產(chǎn)生器同時施加的，或者是除了所有端口/液滴產(chǎn)生器同時施加的之外。每個端口/液滴產(chǎn)生器可以具有自己的傳感器，用于檢測指示液滴生成的終點的變化(壓力、光學(xué)等等)。因此，可以獨立地致動和獨立地感測每個液滴產(chǎn)生器。

VII.用于儀器的驅(qū)動組件的示例性結(jié)構(gòu)和操作

本節(jié)描述了儀器52的驅(qū)動組件60的示例性結(jié)構(gòu)和操作；參見圖21和22。

圖21示出了縮回形態(tài)(例如，參見圖2)下的歧管72和門126(虛線輪廓)，其中，儀器52是打開的，以用于加載和卸載盒54。歧管相對于其與墊片154預(yù)期的接合位置可以是升高的。

圖22示出了展開形態(tài)下的歧管72和門126，其中，儀器52是閉合的(用戶接觸不到盒54)并且歧管72處于一個較低的位置，并與墊片154接合。

驅(qū)動組件60的操作可以驅(qū)動歧管72和門126在圖21和圖22中所示的兩種形態(tài)下運(yùn)動。歧管72和門126可以由托架104支撐。因此，托架104在直線路徑上沿著軌道396的水平行進(jìn)，可以使歧管和門兩者在儀器中向前和向后移動。托架104的運(yùn)動可以由電動機(jī)100(例如，參見圖18)驅(qū)動。托架104和電動機(jī)100可以由齒條與小齒輪連接機(jī)構(gòu)108來鏈接，齒條與小齒輪連接機(jī)構(gòu)108可以是由接合齒輪(小齒輪)462的齒條460形成的。齒條460可以安裝到托架104，齒輪462可以通過電動機(jī)100的運(yùn)轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)動。在歧管已經(jīng)驅(qū)動到墊片154上方的位置后，可以操作電動機(jī)102來轉(zhuǎn)動連接機(jī)構(gòu)109的導(dǎo)螺桿404，以降低歧管72使其與墊片154接合。

VIII.選擇的實施方案

本節(jié)將本公開的選擇的實施方案描述成一系列編號的段落。這些實施方案不應(yīng)該限制本公開的整個范圍。

A.一種乳液形成方法，包括：(ⅰ)向容納預(yù)期乳液相的微流體芯片施加壓力，以驅(qū)動芯片中液滴的形成和乳液的收集；(ⅱ)監(jiān)測壓力以尋求滿足預(yù)定條件的變化；及(ⅲ)當(dāng)檢測到所述變化時，停止施加壓力。

B.根據(jù)段落A所述的方法，其中，芯片包括收集乳液的輸出容器和容納預(yù)期乳液相的輸入容器，其中，壓力包括施加到輸入容器的至少一個子集的正壓、施加到輸出容器的負(fù)壓，或施加到至少輸入容器的子集的正壓和施加到輸出容器的負(fù)壓兩者。

C.根據(jù)段落A或段落B所述的方法，其中，所述芯片提供用于保持預(yù)期的乳液相的輸入孔和用來收集所述乳液的輸出孔。

D.根據(jù)段落A到段落C中任一段所述的方法，其中，壓力由氣相施加，該氣相接觸完全由芯片包含的液體。

E.根據(jù)段落A到段落D中任一段所述的方法，其中，氣相由空氣構(gòu)成。

F.根據(jù)段落A到段落E中任一段所述的方法，其中，壓力是使用儀器施加的第一壓力，該儀器具有壓力傳感器，并且其中，所述壓力傳感器通過檢測對應(yīng)于所述第一壓力的第二壓力來監(jiān)控所述第一壓力。

G.根據(jù)段落F所述的方法，其中，所述儀器包括流體組件，該流體組件具有歧管，該歧管提供多個端口，所述第一壓力通過所述多個端口施加到芯片，其中，所述第二壓力在所述流體組件的流體地連接到所述端口的區(qū)域中檢測，并且其中，所述端口對流體流動提供阻力，該阻力降低第一壓力相對于第二壓力的大小。

H.根據(jù)段落G所述的方法，其中，所述歧管包括主通道和多個從主通道分支出的側(cè)通道，其中，所述側(cè)通道形成端口，并且其中，與側(cè)通道的壓力相比，第二壓力更接近地對應(yīng)于主通道內(nèi)的壓力。

I.根據(jù)段落A到段落H中任一段所述的方法，其中，隨著液體進(jìn)入芯片的一個或多個通道的空氣導(dǎo)致壓力的變化。

J.根據(jù)段落I所述的方法，其中，預(yù)期的乳液相由芯片的多個輸入孔保持，并且其中，只要一個所述輸入孔是空的，就會發(fā)生壓力的變化。

K.根據(jù)段落A到段落J中任一段所述的方法，其中，預(yù)期的乳液相由輸入容器保持，其中，施加壓力驅(qū)動所述相通過芯片的通道，用于液滴的形成和作為乳液收集在芯片的輸出容器中，并且其中，在空氣隨著液體從一個或多個輸入容器進(jìn)入到一個或多個所述通道之后，且在空氣已經(jīng)到達(dá)在輸出容器中收集的所有乳液之前，停止壓力的施加。

L.根據(jù)段落A到段落K中任一段所述的方法，其中，預(yù)期的乳液相包括多個樣品，并且其中，當(dāng)每個樣品的至少約80％(按體積計)已經(jīng)被轉(zhuǎn)化成液滴時，停止壓力的施加。

M.根據(jù)段落A到段落L中任一段所述的方法，其中，所述壓力由與墊片相接合的流體組件施加，所述墊片限定多個孔口，并且其中，所述孔口提供所述芯片和所述流體組件之間的流體連通。

N.根據(jù)段落M所述的方法，還包括以下步驟：在施加所述壓力之前，將所述墊片連接到所述芯片。

O.根據(jù)段落M所述的方法，其中，所述芯片包括多個輸入孔和多個輸出孔，并且其中，所述墊片連接到所述芯片使得每個所述輸入孔和/或每個所述輸出孔至少部分地由墊片覆蓋。

P.根據(jù)段落O所述的方法，其中每個所述輸入孔和每個所述輸出孔僅部分地由所述墊片覆蓋。

Q.根據(jù)段落A到段落P中任一段所述的方法，其中，所述壓力由儀器施加，所述方法還包括以下步驟：將所述芯片附接到卡盤；和在施加壓力之前將附接到所述卡盤的所述芯片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中。

R.根據(jù)段落Q所述的方法，還包括以下步驟：將墊片附接到所述卡盤使得所述墊片的孔口與芯片的孔重疊。

S.根據(jù)段落A到段落R中任一段所述的方法，其中，所述壓力來自泵，并且其中，所述壓力被施加，同時所述泵與所述芯片流體地隔離、不泵送流體、或與所述芯片流體地隔離且不泵送流體兩者。

T.根據(jù)段落A到段落S中任一段所述的方法，還包括以下步驟：在儲存器中建立負(fù)的或正的氣體壓力，其中，所述施加壓力的步驟包括：(1)在所述儲存器和所述芯片之間建立流體連通；以及(2)維持所述流體連通，同時所建立的壓力驅(qū)動液滴的形成和在所述芯片中收集乳液，而沒有對通過泵所建立的壓力的改變。

U.根據(jù)段落T所述的方法，其中，所述儲存器是導(dǎo)管。

V.根據(jù)段落U所述的方法，其中，所述導(dǎo)管將壓力控制器流體地連接到閥。

W.根據(jù)段落A到段落V中任一段所述的方法，還包括：(1)將所述芯片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中；(2)將所述預(yù)期的乳液相分配到所述芯片的孔內(nèi)；以及(3)向所述儀器輸入致動信號，其中，所述致動信號使得所述儀器向所述芯片施加壓力以在所述芯片中并行地驅(qū)動乳液的形成和收集，并當(dāng)已經(jīng)到達(dá)乳液形成的終點時，停止所述壓力的施加。

X.根據(jù)段落A到段落W中任一段所述的方法，其中，所述乳液收集在所述芯片的輸出容器中，所述方法還包括以下步驟：通過有選擇地從每個所述輸出容器中驅(qū)動乳液的連續(xù)相來濃縮所述乳液。

Y.根據(jù)段落X所述的方法，其中，所述壓力是負(fù)壓，并且其中，所述濃縮步驟通過向所述芯片施加正壓來進(jìn)行。

Z.根據(jù)段落X所述的方法，其中，執(zhí)行所述施加壓力的步驟持續(xù)第一時間長度，并且其中，所述濃縮的步驟通過施加壓力持續(xù)基于所述第一時間長度的第二時間長度來執(zhí)行。

A1.根據(jù)段落Z所述的方法，其中，所述第二時間長度與第一時間長度成比例。

B1.根據(jù)段落A到段落Z和段落A1中任一段所述的方法，其中，所述芯片是第一微流體芯片，所述方法還包括：(i)將所述第一微流體芯片和限定多個孔口的第一墊片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中，其中所述第一墊片連接到所述第一芯片；(ii)在停止施加所述第一壓力這一步驟之后，從接收區(qū)域中移除所述第一芯片與所述第一墊片；以及(iii)利用第二微流體芯片以及第二墊片重復(fù)設(shè)置、施加、停止和移除的步驟。

C1.根據(jù)段落B1所述的方法，其中，所述第一芯片與所述第一墊片是一次性的，并在從所述儀器的接收區(qū)域移除之后被丟棄。

D1.一種乳液形成的方法，包括：(i)向?qū)㈩A(yù)期的乳液相保持在輸入容器中的微流體芯片施加壓力，以驅(qū)動所述相通過所述芯片的通道，用于液滴的形成和作為乳液收集在所述芯片的輸出容器中；以及(ii)在空氣跟隨液體從所述輸入容器中的一個或多個進(jìn)入到所述通道中的一個或多個之后，且在所述空氣已經(jīng)到達(dá)收集在所述輸出容器中的所有乳液之前，停止所述壓力的施加。

E1.根據(jù)段落D1所述的方法，其中，所述壓力為至少一個由儀器施加的第一壓力，該儀器包括具有壓力傳感器的流體組件，其中，所述壓力傳感器檢測在所述流體組件中的第二壓力，并且其中，當(dāng)所述第二壓力表現(xiàn)出滿足預(yù)定條件的變化時，所述儀器停止施加所述第一壓力。

F1.一種乳液形成的系統(tǒng)，包括：(i)微流體芯片，其配置為保持預(yù)期的乳液相；和(ii)儀器，其包括具有壓力傳感器的流體組件，所述儀器被配置為使用流體組件向所述芯片施加壓力以驅(qū)動液滴的產(chǎn)生和乳液在所述芯片中的收集、使用所述壓力傳感器來監(jiān)控所述壓力以尋求指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點的變化，以及當(dāng)所述變化通過所述壓力傳感器被檢測出時，停止所述壓力的施加。

G1.根據(jù)段落F1所述的系統(tǒng)，還包括限定多個孔口的墊片，該孔口被配置為在所述芯片和所述流體組件之間提供流體連通以使得所述壓力可以通過流體組件來施加。

H1.根據(jù)段落G1所述的系統(tǒng)，其中，所述芯片具有多個孔，并且其中，所述墊片被配置為與所述芯片接合以使得所述墊片的不同的孔口與每個孔重疊。

I1.根據(jù)段落F1到段落H1中任一段所述的系統(tǒng)，其中，所述芯片包括通過通道與輸出孔互相連接的輸入孔，其中，所述儀器被配置為在空氣跟隨液體從所述輸入孔中的一個或多個進(jìn)入通道中的一個或多個之后，且在所述空氣已經(jīng)到達(dá)在所述輸出孔中收集的所有乳液之前，停止所述壓力的施加。

J1.根據(jù)段落F1到段落I1中任一段所述的系統(tǒng)，其中，所述儀器被配置為在保持所述乳液相的芯片通過所述儀器被接收之后，接收來自用戶的致動信號，并且其中，所述致動信號使得所述儀器在沒有任何進(jìn)一步的用戶輸入或參與的情況下施加所述壓力、監(jiān)控所述壓力，以及停止所述壓力的施加。

K1.根據(jù)段落F1到段落J1中任一段所述的系統(tǒng)，其中，所述流體組件包括用作所述壓力的來源的泵，并且其中，所述壓力由所述儀器施加，同時所述泵與所述芯片流體地隔離、不泵送流體、或與所述芯片流體地隔離且不泵送流體兩者。

L1.一種乳液形成的方法，包括：(i)向保持樣品和至少一種連續(xù)相的微流體芯片施加壓力，以驅(qū)動液滴的形成和乳液在芯片中的收集；和(ii)當(dāng)每個所述樣品按體積計的至少80％已經(jīng)被轉(zhuǎn)化成液滴時，停止所述壓力的施加。

M1.一種乳液形成的方法，包括：(i)將預(yù)期的乳液相分配到微流體芯片的孔內(nèi)；(ii)將所述芯片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中；以及(iii)將致動信號輸入到所述儀器中，其中，所述致動信號使得所述儀器向所述芯片施加壓力，以在所述芯片中并行地驅(qū)動乳液的形成和收集，并且當(dāng)已經(jīng)到達(dá)乳液形成的終點時停止壓力的施加。

N1.根據(jù)段落M1所述的方法，還包括以下步驟：在設(shè)置的步驟之前，將所述芯片連接到墊片。

O1.根據(jù)段落M1或段落N1的方法，其中，所述芯片包括多個孔，并且其中，所述墊片連接到所述芯片以使得所述芯片的孔至少部分地由所述墊片覆蓋。

P1.根據(jù)段落N1所述的方法，還包括以下步驟：在設(shè)置的步驟之前，將所述芯片連接到卡盤，其中所述卡盤對于所述芯片用作支架。

Q1.根據(jù)段落P1所述的方法，其中，所述卡盤接合所述墊片以將所述墊片附接到所述卡盤。

R1.一種乳液形成的方法，包括：(i)向保持預(yù)期的乳液相的微流體芯片施加壓力以在所述芯片中驅(qū)動液滴的形成和乳液的收集；(ii)使用至少一個傳感器來監(jiān)控由所述芯片保持的液體的和/或與所述液體接觸的流體體積的狀況，以尋求指示已經(jīng)到達(dá)液滴產(chǎn)生的終點的變化；以及(iii)當(dāng)檢測出所述變化時，停止所述壓力的施加。

S1.根據(jù)段落R1所述的方法，其中，所述預(yù)期的乳液相包括一個或多個連續(xù)相的樣品和體積，其中，所述停止的步驟基于一個或多個來自傳感器的信號，所述傳感器監(jiān)控所述樣品中的一個或多個的、所述體積中的一個或多個的、與由所述芯片保持的液體接觸的流體的、或其組合的狀況。

T1.根據(jù)段落R1或段落S1所述的方法，其中，所述芯片包括在盒內(nèi)，該盒具有設(shè)置在所述芯片上的墊片，其中，使用儀器來執(zhí)行壓力施加，所述方法還包括以下步驟：在停止施加壓力之后，從所述儀器中移除作為單元的所述盒。

U1.一種形成乳液的方法，包括：(i)驅(qū)動第一相和不混溶的第二相通過液滴產(chǎn)生器并沿著將所述液滴產(chǎn)生器連接到容器的流動路徑向前，從而使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液被收集在所述容器中，以及(ii)通過有選擇地從所述容器反向地沿著所述流動路徑驅(qū)動所述第二相來減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)。

V1.根據(jù)段落U1所述的方法，其中，所述液滴產(chǎn)生器通過用于每個相應(yīng)相的至少一個入口通道和運(yùn)送所述乳液的出口通道的交叉來形成，并且其中，所述出口通道從所述液滴產(chǎn)生器延伸到所述容器的底部區(qū)域。

W1.根據(jù)段落U1或段落V1所述的方法，其中，所述第一相是包括核酸的水相，其中，所述第二相是油相，并且其中，所述乳液每滴具有所述核酸的平均約兩個或更少的基因組當(dāng)量。

X1.根據(jù)段落U1到段落W1中任一段所述的方法，其中所述驅(qū)動的步驟包括以下步驟：向所述容器施加負(fù)氣體壓力以便將第一相和第二相吸入到所述容器。

Y1.根據(jù)段落U1到段落X1中任一段所述的方法，其中，所述減小所述第二相的體積分?jǐn)?shù)的步驟包括以下步驟：向容器施加正氣體壓力以便從容器中推壓所述第二相。

Z1.根據(jù)段落U1到段落Y1中任一段所述的方法，其中，所述第一相的液滴浮在所述第二相中，所述方法還包括以下步驟：在所述驅(qū)動的步驟之后，且在減小體積分?jǐn)?shù)的步驟之前，允許第二相的基本上無液滴的體積在所述液滴之下形成在所收集的乳液中。

A2.根據(jù)段落U1到段落Z1中任一段所述的方法，其中，執(zhí)行所述驅(qū)動的步驟持續(xù)第一時間長度，并且其中，執(zhí)行所述減小體積分?jǐn)?shù)的步驟持續(xù)根據(jù)第一時間長度的第二時間長度。

B2.根據(jù)段落A2所述的方法，其中，所述第二時間長度與第一時間長度成比例。

C2.根據(jù)段落U1到段落Z1、A2和B2中任一段所述的方法，還包括以下步驟：加載所述第一相到第一儲存器且加載所述第二相到第二儲存器，其中，所述驅(qū)動的步驟分別將所述第一相和所述第二相從所述第一儲存器和所述第二儲存器推動到所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，所述減小體積分?jǐn)?shù)的步驟包括以下步驟：驅(qū)動所述第二相的至少一部分到所述第一儲存器、所述第二儲存器，或所述第一儲存器和所述第二儲存器兩者。

D2.根據(jù)段落C2所述的方法，其中，所述容器和每個儲存器是孔。

E2.根據(jù)段落U1到段落Z1和段落A2到段落D2中任一段所述的方法，其中，所述驅(qū)動的步驟用微流體芯片并行地進(jìn)行，該微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器和多個容器，該容器收集由各自的液滴產(chǎn)生器產(chǎn)生的乳液，并且其中，所述減小體積分?jǐn)?shù)的步驟并行地在每一種所收集的乳液上進(jìn)行。

F2.根據(jù)段落E2所述的方法，其中，所述驅(qū)動的步驟和所述減小體積分?jǐn)?shù)的步驟各自利用通過同一歧管傳送到芯片的壓力進(jìn)行。

G2.一種乳液形成的系統(tǒng)，包括：(i)儀器，該儀器包括具有壓力源的流體組件；和(ii)微流體芯片，該微流體芯片包括液滴產(chǎn)生器、容器和各自的儲存器，該儲存器被配置為用來保持第一相和不混溶的第二相，其中，所述儀器被配置為用來接收所述芯片，并從所述流體組件向所述芯片施加壓力以便將所述第一和第二相驅(qū)動通過液滴產(chǎn)生器到容器內(nèi)，使得位于所述第二相中的第一相液滴的乳液通過液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中，并且所述儀器還被配置為通過有選擇地從所述容器驅(qū)動所述第二相并驅(qū)動進(jìn)入所述儲存器中的至少一個，來減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)。

H2.根據(jù)段落G2所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力源包括真空泵，并且其中，所述施加到芯片上的壓力是負(fù)壓，該負(fù)壓施加到容器使得所述第一相和第二相被從所述儲存器抽吸到所述容器。

I2.根據(jù)段落G2或段落H2所述的系統(tǒng)，其中，所述壓力源包括第一泵和第二泵，其中，所述第一泵產(chǎn)生負(fù)壓，并且所述第二泵產(chǎn)生正壓，并且其中，所述負(fù)壓和所述正壓被連續(xù)地施加到所述芯片，其中施加所述負(fù)壓之前或之后施加所述正壓。

J2.根據(jù)段落12所述的系統(tǒng)，其中，由第一泵產(chǎn)生的負(fù)壓使得所述乳液被形成和收集，并且其中，由第二泵產(chǎn)生的正壓使得所述第二相的體積分?jǐn)?shù)減小。

K2.根據(jù)段落G2到段落J2中任一段所述的系統(tǒng)，其中，第一壓力被施加到所述芯片持續(xù)第一時間長度以形成并收集所述乳液，其中，第二壓力被施加到所述芯片持續(xù)第二時間長度以減小所述第二相在所收集的乳液中的體積分?jǐn)?shù)，并且其中，所述儀器被配置為用來根據(jù)所述第一時間長度確定所述第二時間長度。

L2.根據(jù)段落G2到段落K2中任一段所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述芯片上的墊片，其中，所述芯片包括多個液滴產(chǎn)生器和容器，該容器用來接收來自各自的液滴產(chǎn)生器的乳液，并且其中，所述流體組件包括歧管，該歧管可操作地接合所述墊片以便在流體組件和所述芯片之間建立流體連通。

M2.根據(jù)段落L2所述的系統(tǒng)，其中，所述歧管具有多個端口，并且其中，當(dāng)所述歧管與所述墊片接合時，每個端口提供與所述容器中不同的一個的流體連通。

N2.一種乳液形成的方法，包括：(i)在儲存器中建立負(fù)的或正的氣體壓力；(ii)在所述儲存器和保持預(yù)期的乳液相的微流體芯片之間創(chuàng)建流體連通；和(ii)維持所述流體連通，同時所建立的壓力驅(qū)動液滴的形成和乳液在所述芯片中的收集，而沒有對通過泵所建立的壓力的改變。

O2.根據(jù)段落N2所述的方法，其中，所述儲存器是導(dǎo)管。

P2.根據(jù)段落O2所述的方法，其中，所述導(dǎo)管將壓力控制器連接到閥。

Q2.根據(jù)段落N2到段落P2中任一段所述的方法，其中，所述儲存器包括第一儲存器和第二儲存器，該第一儲存器被流體地設(shè)置在壓力控制器和歧管之間，該第二儲存器被流體地設(shè)置在泵和所述壓力控制器之間，并且其中，所述維持的步驟包括以下步驟：利用壓力控制器調(diào)節(jié)在所述第一儲存器和所述第二儲存器之間的流體連通。

R2.一種乳液形成的方法，包括：(i)將第一微流體芯片和限定多個孔口的第一墊片設(shè)置在儀器的接收區(qū)域中，其中所述第一墊片連接到所述第一芯片；(ii)使用儀器將壓力經(jīng)由所述孔口施加到所述第一微流體芯片，以在所述第一芯片中驅(qū)動液滴的形成與乳液的收集；(iii)從接收區(qū)域中移除所述第一芯片與所述第一墊片；以及(iv)利用第二微流體芯片以及第二墊片重復(fù)設(shè)置、施加和移除的步驟。

S2.根據(jù)段落R2所述的方法，其中，在所述第一芯片和所述第一墊片被設(shè)置在所述接收區(qū)域之前，所述第一芯片和所述第一墊片彼此連接。

T2.根據(jù)段落R2或段落S2所述的方法，還包括以下步驟：在所述移除步驟之后，丟棄所述第一芯片和所述第一墊片，或者丟棄所述第一芯片并且作為所述第二墊片再利用所述第一墊片。

U2.根據(jù)段落R2到段落T2中任一段所述的方法，其中，所述第一芯片具有多個孔，并且其中，連接到所述第一芯片的所述第一墊片僅部分地覆蓋每個孔。

V2.根據(jù)段落U2所述的方法，其中，所述第一芯片的每個孔被所述第一墊片的孔口所重疊。

W2.根據(jù)段落R2到段落V2中任一段所述的方法，其中，所述第一芯片具有多個輸入孔和多個輸出孔，并且其中，每個輸入孔和/或每個輸出孔的直徑大于與該孔重疊的所述第一墊片的孔口的直徑。

X2.根據(jù)段落W2所述的方法，其中，每個輸入孔和/或每個輸出孔具有邊緣，并且其中，所述第一墊片被配置為用來與每個輸入孔和/或每個輸出孔的邊緣周向地形成密封。

Y2.根據(jù)段落R2到段落X2中任一段所述的方法，還包括以下步驟：將所述第一芯片附接到卡盤，所述卡盤保持所述第一芯片并將所述第一墊片連接到所述第一芯片。

Z2.一種形成乳液的設(shè)備，包括：(i)微流體芯片，該微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔、多個輸出孔，該多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，該多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相中產(chǎn)生的乳液；和(ii)墊片，該墊片限定多個孔口并被配置為設(shè)置在所述芯片上，并且與所述芯片接合使得每個輸入孔和/或每個輸出孔僅部分被所述墊片覆蓋。

A3.一種形成乳液的設(shè)備，包括：(i)微流體芯片，該微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔、多個輸出孔，該多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，該多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相中產(chǎn)生的乳液；和(ii)墊片，該墊片限定孔口的陣列并被配置為設(shè)置在芯片上，并且與所述芯片接合使得每個孔被不同的孔口重疊。

B3.根據(jù)段落A3所述的設(shè)備，其中，每個孔的直徑大于與該孔重疊的所述孔口的直徑。

C3.根據(jù)段落A3或段落B3所述的設(shè)備，其中，每個輸出孔都具有邊緣，并且其中，所述墊片被配置為用來與所述邊緣周向地形成密封。

D3.一種形成乳液的設(shè)備，包括：(i)微流體芯片，該微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔、多個輸出孔，該多個輸入孔被配置為用來保持預(yù)期的乳液相和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)所述預(yù)期的乳液相，該多個輸出孔被配置為用來接收和收集由所述液滴產(chǎn)生器從所述乳液相中產(chǎn)生的乳液；和(ii)墊片，該墊片限定孔口的陣列并被配置為設(shè)置在芯片上，并且與所述芯片接合使得每個輸出孔、每個輸入孔、或每個輸出孔和每個輸入孔被不同的孔口重疊。

E3.根據(jù)段落D3所述的設(shè)備，其中，所述墊片被配置為僅覆蓋被重疊的每個孔的一部分。

F3.根據(jù)段落D3或段落E3所述的設(shè)備，其中，所述墊片被配置為僅覆蓋被重疊的每個孔的周邊部分。

G3.根據(jù)段落D3到段落F3中任一段所述的設(shè)備，其中，被重疊的每個孔的直徑大于與該孔重疊的所述孔口的直徑。

H3.根據(jù)段落D3到段落G3中任一段所述的設(shè)備，其中，被孔口重疊的每個孔具有邊緣，并且其中，所述墊片被配置為與所述邊緣周向地形成密封。

I3.根據(jù)段落D3到段落H3中任一段所述的設(shè)備，還包括接收和保持所述芯片的卡盤。

J3.根據(jù)段落I3所述的設(shè)備，其中，所述卡盤包括多個突起，并且其中，所述墊片限定孔隙，所述孔隙被配置為被接收在所述突起上以便將所述墊片附接到所述卡盤同使所述孔口與所述孔重疊。

K3.根據(jù)段落I3所述的設(shè)備，其中，所述卡盤具有鎖定形態(tài)和解鎖形態(tài)，所述鎖定形態(tài)和所述解鎖形態(tài)分別限制和允許從所述卡盤中移除所述芯片。

L3.根據(jù)段落I3所述的設(shè)備，其中，所述卡盤包括導(dǎo)電接觸元件。

M3.根據(jù)段落L3所述的設(shè)備，其中，所述接觸元件設(shè)置在所述卡盤的底表面。

N3.根據(jù)段落I3到段落M3中任一段所述的設(shè)備，其中，所述卡盤的上表面區(qū)域包括光學(xué)元件，該光學(xué)元件被配置為用來反射光，并且其中，附接到所述卡盤的所述墊片阻擋由所述光學(xué)元件反射的光。

O3.根據(jù)段落I3到段落N3中任一段所述的設(shè)備，其中，所述卡盤具有基本上比所述芯片大的覆蓋區(qū)，可任選地具有為所述芯片的覆蓋區(qū)面積至少兩倍的覆蓋區(qū)面積。

P3.一種形成乳液的方法，包括：(i)選擇墊片和微流體芯片，該墊片限定多個孔口，該微流體芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個輸入孔和多個輸出孔，該輸入孔被配置為保持和向所述液滴產(chǎn)生器供應(yīng)預(yù)期的乳液相；(ii)將所述墊片設(shè)置成與所述芯片接合使得每個輸出孔、每個輸入孔、或每個輸出孔和每個輸入孔被所述墊片的孔口重疊；以及(iii)將所述墊片與包括泵的流體組件的端口接口接合，以向所述輸入孔、所述輸出孔、或所述輸入孔和所述輸出孔施加壓力，以便從所述輸入孔驅(qū)動所述乳液相通過所述液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到所述輸出孔，用于作為乳液來收集。

Q3.根據(jù)段落P3所述的方法，其中，所述端口接口是歧管。

R3.根據(jù)段落P3或段落Q3所述的方法，其中，每個被重疊的孔被不同的孔口重疊。

S3.一種乳液形成的方法，包括：(i)使用氣體施加壓力以便驅(qū)動第一相和不混溶的第二相通過液滴產(chǎn)生器，并沿著將所述液滴產(chǎn)生器連接到容器的流動路徑，使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液通過液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中；(ii)監(jiān)控壓力以尋求滿足預(yù)定條件的變化；以及(iii)如果發(fā)生所述變化，終止所述壓力的施加。

T3.根據(jù)段落S3所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟包括以下步驟：向所述容器施加負(fù)壓使得所述第一相和所述第二相通過所述負(fù)壓而被吸入到所述容器。

U3.根據(jù)段落S3或段落T3所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟驅(qū)動在各自的液滴產(chǎn)生器處的并行液滴的形成，和多種乳液在分離容器中的并行收集。

V3.根據(jù)段落U3所述的方法，其中，使用歧管來進(jìn)行所述施加壓力的步驟，該歧管設(shè)置成與每個所述分離容器流體連通。

W3.根據(jù)段落V3所述的方法，其中，壓力的所述變化指示空氣流動通過液滴產(chǎn)生器并沿著流動路徑到達(dá)容器。

X3.根據(jù)段落S3到段落W3中任一段所述的方法，其中，所述壓力是負(fù)壓，并且其中，所述變化包括所述負(fù)壓的大小的減小。

Y3.根據(jù)段落S3到段落X3中任一段所述的方法，其中，所述第一相和所述第二相從相應(yīng)的儲存器供應(yīng)給所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，所述相應(yīng)的儲存器中的至少一個是空的能夠產(chǎn)生所述變化。

Z3.根據(jù)段落S3到段落Y3中任一段所述的方法，其中，所述施加壓力的步驟驅(qū)動在相應(yīng)的液滴產(chǎn)生器處的并行液滴的形成，和多種乳液在分離容器中的并行的收集，其中，第一相和第二相從多個儲存器中供應(yīng)給所述液滴產(chǎn)生器，并且其中，壓力的所述變化指示所述儲存器中的任一個是空的。

A4.根據(jù)段落S3到段落Z3中任一段所述的方法，其中，所述第一相是水相，該水相含有核酸靶，并且其中，在所述乳液中，所述靶以不超過每一液滴約兩個拷貝數(shù)(copy)的平均濃度存在。

B4.根據(jù)段落S3到段落Z3和段落A4中任一段所述的方法，其中，所述第一相是水相，該水相含有基因組DNA，并且其中，在所述乳液中，所述基因組DNA以不超過每一液滴約兩個基因組當(dāng)量的平均濃度存在。

C4.一種用于乳液形成的系統(tǒng)，包括：(i)儀器，該儀器包括流體組件，該流體組件具有壓力源和壓力傳感器，該壓力傳感器監(jiān)控了流體組件中的壓力；和(ii)盒，該盒包括芯片，該芯片提供液滴產(chǎn)生器、容器、和各自的儲存器，該儲存器被配置為用來保持第一相和不混溶的第二相，其中，所述儀器被配置為用來接收所述盒，并利用氣體向所述芯片施加壓力以便將所述第一和第二相驅(qū)動通過液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到容器，使得布置在所述第二相中的第一相液滴的乳液通過所述液滴產(chǎn)生器形成并收集在所述容器中，并且所述儀器還被配置為用來監(jiān)控壓力以尋求滿足指示液體從儲存器中的損耗的預(yù)定條件的變化，并且，如果發(fā)生所述變化，則終止所述壓力的施加。

D4.一種驅(qū)動預(yù)期的乳液相乳化的裝置，該預(yù)期的乳液相由盒保持，該盒包括多個液滴產(chǎn)生器、輸入儲存器和容器，該輸入儲存器用來保持用于所述液滴產(chǎn)生器的所述乳液相，該容器用來收集乳液，所述裝置包括：(i)用于所述盒的就座區(qū)域；(ii)流體組件，該流體組件包括一個或多個端口；(iii)驅(qū)動組件，該驅(qū)動組件可操作以提供所述端口和設(shè)置在所述就座區(qū)域的所述盒的相對移動；(iv)用戶控件；以及(v)處理器，其中，單個致動信號從所述用戶控件傳送到所述處理器導(dǎo)致(1)所述驅(qū)動組件在所述端口與所述盒之間創(chuàng)建流體連通，和(2)所述流體組件經(jīng)由在所述端口處的氣體壓力驅(qū)動所述預(yù)期的乳液相通過所述液滴產(chǎn)生器，并且驅(qū)動到所述容器，用于作為乳液的收集。

E4.根據(jù)段落D4所述的裝置，其中，所述流體組件包括真空泵，并且其中，所述流體組件通過經(jīng)由所述端口向所述盒施加負(fù)氣體壓力來將所述預(yù)期的乳液相驅(qū)動到所述液滴產(chǎn)生器。

F4.根據(jù)段落D4或段落E4所述的裝置，其中，所述流體組件對于每個液滴產(chǎn)生器具有不同的端口。

G4.根據(jù)段落F4所述的裝置，其中，所述流體組件包括提供所述端口的歧管，并且其中，所述單個致動信號使得所述驅(qū)動組件將所述歧管移動成與所述盒接合。

H4.根據(jù)段落G4所述的裝置，其中，所述盒包括芯片和墊片，其中，所述芯片提供所述液滴產(chǎn)生器、所述儲存器以及所述容器，并且其中，所述墊片在每個所述容器、每個所述儲存器、或每個所述容器和每個所述儲存器的周邊處形成密封。

I4.根據(jù)段落H4所述的裝置，其中，所述墊片在每個所述容器的周邊處且與每個所述儲存器形成密封。

J4.根據(jù)段落H4所述的裝置，其中，所述墊片被穿孔以提供相應(yīng)的孔口，所述孔口使得每個所述容器、每個所述儲存器，或每個所述容器和每個所述儲存器通風(fēng)。

K4.根據(jù)段落J4所述的裝置，其中，每個孔口的直徑小于所述孔口使其通風(fēng)的所述容器或儲存器的直徑，使得所述墊片覆蓋每個容器、每個儲存器、或每個容器和每個儲存器的大部分。

L4.根據(jù)段落D4到段落K4中任一段所述的裝置，還包括門，其中，所述就座區(qū)域被設(shè)置在腔室內(nèi)，該腔室通過所述門部分地形成，并且其中，所述單個致動信號使得所述門關(guān)閉以便所述就座區(qū)域?qū)τ谟脩羰遣豢蛇M(jìn)入的。

M4.根據(jù)段落D4到段落L4中任一段所述的裝置，其中，所述乳液相通過在所述端口處施加正的或負(fù)的氣體壓力而被驅(qū)動，其中，如果檢測到表示乳液形成的終點的預(yù)定條件，則所述單個致動信號也使得所述流體組件終止在端口處施加所述氣體壓力。

N4.根據(jù)段落D4到段落M4中任一段所述的裝置，其中，所述單個致動信號由開關(guān)提供。

O4.根據(jù)段落N4所述的裝置，其中，所述開關(guān)通過按壓按鈕來操作。

P4.根據(jù)段落D4到段落O4中任一段所述的裝置，還包括傳感器，該傳感器被配置為用來檢測是否至少一部分所述盒設(shè)置在所述就座區(qū)域中，并且其中，如果所述傳感器檢測出所述盒沒有設(shè)置在所述就座區(qū)域中，則所述儀器不執(zhí)行所述致動信號。

Q4.根據(jù)段落D4到段落P4中任一段所述的裝置，其中，所述盒包括微流體芯片和設(shè)置在所述芯片上的墊片，所述裝置還包括：傳感器，該傳感器被配置為用來檢測所述墊片是否存在于所述就座區(qū)域內(nèi)，其中，如果所述傳感器檢測到所述墊片不存在，則所述儀器不執(zhí)行所述致動信號。

R4.一種用于乳液形成的系統(tǒng)，包括：(i)儀器，該儀器包括流體組件，該流體組件能夠產(chǎn)生壓力；和(ii)盒，該盒包括卡盤和微流體芯片，該微流體芯片被配置為由所述卡盤接收和保持，所述芯片包括多個液滴產(chǎn)生器、多個儲存器和多個容器，該儲存器被配置為用來保持和向所述液滴產(chǎn)生器提供預(yù)期的乳液相，其中，所述儀器被配置為用來接收所述盒和使用所述流體組件向所述芯片施加壓力，以驅(qū)動所述相通過所述液滴產(chǎn)生器并且驅(qū)動到所述容器用于作為乳液的收集。

上述內(nèi)容可包括多個不同的具有獨立用途的發(fā)明。雖然這些發(fā)明中的每一個都以其較佳形式進(jìn)行了公開，但其在此所公開和展示的具體實施方案不應(yīng)視為具有限制意義，因為各種變化都是可能的。本發(fā)明的主題包括了由各種在此披露的元素、特征、功能和/或特性所組成的所有新穎而非顯而易見的組合和再組合方案。下列權(quán)利要求書詳細(xì)指出認(rèn)為新穎的和非顯而易見的某些組合及子組合。體現(xiàn)在特征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合中的發(fā)明可在要求優(yōu)先權(quán)的申請中從本申請或相關(guān)申請要求權(quán)利。這樣的權(quán)利要求不管是否指向不同的發(fā)明還是相同的發(fā)明，且不管對原有權(quán)利要求來說是否在更寬、更窄、相等或不同的范圍內(nèi)，也都被視為包括在本公開的發(fā)明的主題內(nèi)。

此外，用于標(biāo)識的元件的序數(shù)指示詞，諸如第一、第二或第三，用于在元件之間進(jìn)行區(qū)分，并非指示這樣的元件的特定位置或順序，除非另有具體說明。