利用微結構化表面檢測樣品中的所關注分析物的系統和方法

利用微結構化表面檢測樣品中的所關注分析物的系統和方法
【專利摘要】本發明提供了用于檢測樣品中所關注分析物的方法。所述方法可包括提供包含微結構化表面的容器，并將所述容器朝所述微結構化表面的方向進行離心以形成所述樣品的沉降物和上清液。在離心后，可以將所述容器倒置以使至少一部分所述樣品上清液從第二部分潷析出來，使得所述樣品的濃縮物（例如包含所述沉降物）保持在微結構化表面中。然后可解析所述微結構化表面中的所述濃縮物中是否有所述所關注分析物。在一些實施例中，所述第二部分的至少一部分可以基本上透明，使得可以從所述容器外側解析所述濃縮物，而無需在解析之前打開所述容器。
【專利說明】利用微結構化表面檢測樣品中的所關注分析物的系統和方
法
【技術領域】
[0001]本發明整體涉及用于檢測樣品中的所關注分析物(例如細菌)的方法，具體涉及相對大的樣品體積中的所關注分析物的快速檢測。
【背景技術】
[0002]測試含水樣品中微生物(如細菌、病毒、真菌、孢子等)和/或其他所關注分析物(如毒素、過敏原、激素等)的存在可能在眾多應用(包括食品和飲用水安全、傳染病診斷和環境監測)中很重要。例如，諸如由普通人群消耗的食品、飲料和/或公用水的可食用樣品可能含有或可獲得微生物或其他分析物，該微生物或其他分析物根據其所處環境而定可能會滋生或生長。這種生長可能導致病原生物體增殖，從而可能產生毒素或增加至感染性劑量。再例如，可對非食用樣品(如地下水、尿液等)進行多種分析方法以確定樣品中是否含有特定分析物。例如，可以測試地下水中的微生物或化學毒素，也可以測試尿液中的各種診斷指標以便做出診斷(如糖尿病、懷孕等)。

【發明內容】

[0003]本發明的一些方面提供用于檢測樣品中的所關注分析物的方法。該方法可包括提供適于容納樣品的容器，該容器包含微結構化表面。該方法還可包括將容器朝微結構化表面的方向離心以形成樣品的沉降物和上清液。該方法還可包括在將容器離心后，將容器倒置以使至少一部分樣品上清液從第二部分中潷析出來，使得樣品的濃縮物保持在微結構化表面中，該濃縮物包含沉降物；并解析微結構化表面中的濃縮物是否有所關注分析物。
[0004]本發明的一些方面可提供用于檢測樣品中的所關注分析物的方法。該方法可包括提供適于容納樣品的容器，該容器包括第一部分和適于聯接到第一部分的第二部分。第二部分可包括第一側面和第二側面，第一側面具有微結構化表面且面向容器內部，第二側面與第一側面相對且面向容器外側，其中第二部分的至少一部分基本上透明，使得由第二側面可以看到微結構化表面。該方法還可包括將容器朝容器第二部分的微結構化表面的方向離心。該方法還可包括在將容器離心后，將容器倒置以使至少一部分樣品上清液從微結構化表面潷析出來，使得樣品的濃縮物保持在容器第二部分的微結構化表面中，該濃縮物包含沉降物。該方法還可包括解析微結構化表面中的濃縮物是否有所關注分析物，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器第二部分的第二側面解析濃縮物。
[0005]通過考慮【具體實施方式】和附圖，本發明的其他特征和方面將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為根據本發明的一個實施例所述的樣品檢測系統的分解透視圖，該檢測系統可用于檢測樣品中所關注分析物的存在。
[0007]圖2A-2C為圖1的樣品檢測系統的側面立視圖，并且示出了根據本發明的一個實施例的樣品檢測方法。
[0008]圖3A-3E為圖1的樣品檢測系統的側面立視圖，并且示出了根據本發明的另一個實施例的分析物檢測。
[0009]圖4為某個時間點圖1和圖2A-3E的樣品檢測系統的一部分沿圖3C中的線4_4截取的放大示意性局部截面圖。
[0010]圖5為根據本發明的另一個實施例的樣品檢測系統的分解透視圖。
[0011]圖6A-6C為圖5的樣品檢測系統的側面立視圖，并且示出了根據本發明的一個實施例的樣品檢測方法。
[0012]圖7-15為根據本發明的多個實施例的微結構化表面的光學顯微照片。
[0013]圖16A為根據本發明的一個實施例的包含微結構化表面的基材的透視圖。
[0014]圖16B為圖16A的基材的俯視平面圖。
[0015]圖16C為圖16A和16B的基材沿圖16B中的線16C-16C截取的側截面圖。
[0016]圖16D為圖16A-16C的基材截取自圖16B中標記為16D的區域的特寫俯視平面圖。
[0017]圖16E為圖16A-16D的基材截取自圖16C中標記為16E的區域的特寫側截面圖。
[0018]圖16F為圖16A-16E的基材頂部表面的光學顯微照片，放大倍數為50X。
[0019]圖16G為圖16A-16F的基材的截面的光學顯微照片，放大倍數為50X。
[0020]圖16H為圖16A-16G的基材的截面的光學顯微照片，放大倍數為150X。
[0021]圖17A為根據本發明的另一個實施例的包含微結構化表面的基材的俯視平面圖。
[0022]圖17B為圖17A的基材沿圖17A中的線17B-17B截取的側剖視圖。
[0023]圖17C為圖17A和17B的基材截取自圖17A中標記為17C的區域的特寫俯視平面圖。
[0024]圖17D為圖17A-17C的基材截取自圖17B中標記為17D的區域的特寫側截面圖。
[0025]圖17E為圖17A-17D的基材截取自圖17B中標記為17E的區域的特寫側截面圖。
[0026]圖17F為圖17A-17E的基材頂部表面的光學顯微照片，放大倍數為50X。
[0027]圖17G為圖17A-17F的基材的截面的光學顯微照片，放大倍數為50X。
[0028]圖17H為圖17A-17G的基材的截面的光學顯微照片，放大倍數為150X。
[0029]圖18為用于形成根據本發明一個實施例的微結構化表面的模具的光學顯微照片。
[0030]圖19A為用于制備圖12的微結構化表面的模具的特寫俯視平面圖。
[0031]圖19B為圖19A的模具的特寫側面立視圖。
[0032]圖20A為用于制備圖13的微結構化表面的模具的特寫俯視平面圖。
[0033]圖20B為圖20A的模具的特寫側面立視圖。
[0034]圖21A為用于制備圖15的微結構化表面的模具的特寫俯視平面圖。
[0035]圖21B為圖21A的模具的特寫側面立視圖。
[0036]圖22k為用于制備圖16A-16H的微結構化表面的模具的特寫俯視平面圖。
[0037]圖22B為圖22A的模具的特寫側面立視圖。
【具體實施方式】
[0038]在詳細說明本發明的任何實施例之前，應當理解本發明在其應用中并不受限于在下文描述中提及的或下列附圖中所示的結構細節和部件布置。本發明可具有其他實施例，并且能夠以多種方式實踐或實施。另外還應理解，本文中所用的用語和術語的目的是為了進行說明，不應被認為是限制性的。本文中所用的“包括”、“包含”或“具有”以及它們的變化形式意在涵蓋其后所列舉的項目及其等同項目以及附加項目。除非另有規定或限制，術語“聯接到”及其變化形式具有廣泛意義并涵蓋直接和間接的聯接。應當理解，在不脫離本發明范圍的情況下，可采用其他實施例，并且可進行結構或邏輯上的改變。此外，諸如“頂部”、“底部”等術語僅用于描述其彼此關聯的元件，但不必描述裝置的具體取向，用于表明或暗示裝置的必需或要求的取向，或規定本文描述的發明在應用時應如何使用、安裝、陳列或設置。
[0039]在各種期望測試所關注分析物的樣品中，分析物可以低濃度存在于樣品中，這可能需要樣品濃縮為較小體積以達到所關注分析物的合適濃度，從而達到分析技術的檢測閾值。
[0040]在一些已有的系統和方法中，離心被用于具有足夠高的分析物濃度(例如，細菌濃度)的樣品，以在離心瓶的底部中形成可見的、堆積的“沉淀物”。然后，可通過潷析或抽吸去除離心處理所產生的上清液。可在潷析和抽吸中采用視覺檢測以確定待去除的上清液的合適體積，在上清液和沉淀物之間的界面處可能出現顯著的分析物損耗。此外，在具有特別低濃度的所關注分析物的樣品中，分析物在離心期間可移至離心瓶的底部，但不會形成可見的沉淀物并且不會緊緊地堆積。在這種情況下，分析物可在潷析或抽吸期間容易地移去，這可降低所關注分析物的總體收集效率，并且可降低樣品測試程序的精度。
[0041]結果，在一些已有的系統和方法中，采用過濾來濃縮低濃度的樣品。雖然過濾可增加樣品中所關注分析物的濃度，但從過濾器中回收濃縮樣品可能是困難的和/或耗時的。例如，在一些情況下，可能需要大洗脫體積，以從過濾器將濃縮的樣品反沖或洗滌出去，特別是對于可能需要大直徑的過濾器的大初始樣品體積而言。此外，樣品的各部分在過濾期間可能變得不可逆地被截留在過濾器中。使用均孔過濾器可以克服截留，然而，濾過均孔過濾器可能是緩慢的，并且均孔過濾器的孔可在過濾期間容易且很快地被堵塞。
[0042]本發明整體涉及用于檢測樣品中(具體地講是液體樣品中，并且更具體地講是稀的含水樣品中)的所關注分析物的存在或不存在(和/或對所關注分析物進行計數)。此外，本發明整體涉及用于快速檢測分析物的系統和方法。在一些實施例中，將分析物選擇用于檢測(例如)水樣中的大腸桿菌(Escherichia coli)或其他大腸菌群(例如,存在或不存在)。檢測水樣中的所關注微生物(或其他分析物)可能存在困難，因為這些微生物的濃度低。由于微生物濃度低，需要使微生物增長(或者需要提高分析物濃度)至可檢測水平，而這可能需要花費一定時間，因此現有系統和方法的檢測可能非常慢。
[0043]然而，本
【發明者】已經發明了用于大大縮短檢測樣品(例如水樣，并且更具體地講是稀的水樣)中的所關注分析物所需時間的系統和方法。具體地講，本發明的系統和方法可包括將樣品濃縮(如基于密度)至包含微結構化凹陷部或孔的微結構化表面中，其中各個微結構化凹陷部可作為小體積(如微升或納升級)的單獨“測試管”，使得樣品中的所關注分析物(如果存在)達到高濃度。所關注分析物濃度的提高可有利于并加快樣品中分析物的檢測，例如以檢測樣品中分析物的存在/不存在，和/或對其進行計數。存在于微結構中的高濃度、小體積樣品等分試樣還可有利于對所關注分析物進行計數。[0044]在一些實施例中，所關注分析物可以為所關注微生物自身；而在一些實施例中，分析物可以為活的所關注微生物的指示物。在一些實施例中，本發明可包括用于通過解析樣品是否有代表微生物的所關注分析物來確定樣品中所關注微生物的存在/不存在的系統和方法。
[0045]在一些實施例中，快速檢測可指不超過8小時的檢測；在一些實施例中，指不超過6小時的檢測；在一些實施例中，指不超過5小時的檢測；在一些實施例中，指不超過4小時的檢測；并且在一些實施例中，指不超過3小時的檢測。然而，檢測時間可取決于待檢測分析物的類型，因為某些微生物比其他微生物增長更快，因而將更快速地達到檢測閾值。本領域的技術人員將理解如何確定用于檢測所關注分析物(如微生物)的合適測定方法(例如包括合適的酶和酶底物)。然而，對于給定的所關注分析物，不論采用何種測定方法或選擇哪種分析物，本發明的系統和方法通常都會比使用標準培養技術(例如在微量滴定板(如96孔板)上基于增長的檢測)更快獲得結果。即，本發明的系統和方法檢測分析物可比標準培養技術(例如，其中每個孔含有100微升樣品)快至少50% ;在一些實施例中，快至少75% ;并且在一些實施例中，快至少90%。
[0046]這類要進行所關注分析物的分析的樣品可通過多種方式獲得。例如，在一些實施例中，待分析的樣品自身為液體樣品，例如稀液體樣品和/或稀含水樣品。在一些實施例中，樣品可包括用稀釋劑洗滌或沖洗所關注的源(例如，表面、傳染體等)所產生的液體。在一些實施例中，樣品可包括過濾或沉降所關注的源與合適的稀釋劑組合形成的液體組合物所產生的濾液。即，大的不溶性物質和/或密度比所關注分析物的密度低或高的物質，例如各種食品、傳染體等，可在第一過濾或沉降步驟中從液體組合物中去除，以形成要利用本發明的方法進行分析的樣品。
[0047]術語“源”可用來指期望測試分析物的食物或非食物。源可以為固體、液體、半固體、凝膠狀材料以及它們的組合。在一些實施例中，源可由基材(例如藥簽或擦拭物)提供，該基材用于(例如)從所關注的表面采集該源。在一些實施例中，液體組合物可包括基材，基材可被進一步分解(例如在攪拌或溶解過程中)，以提高源和任何所關注分析物的回收。所關注的表面可包括多種表面的至少一部分，包括但不限于壁(包括門)、地板、天花板、排水管、制冷系統、管道(如風道)、通風孔、馬桶座圈、手柄、門把手、扶手、床欄桿(如醫院中的床欄桿)、工作臺面、桌面、餐具表面(如盤、器皿等)、工作表面、設備表面、衣服等以及它們的組合。源的全部或一部分可用于獲得要利用本發明的方法進行分析的樣品。例如，“源”可以為水源或流過水管的水，并且相對較大體積的樣品可取自該來源以形成要利用本發明的系統和方法進行測試的樣品。因此，“樣品”也可來自任何上述的源。
[0048]術語“食物”通常用于表示固體、液體(例如，包括但不限于溶液、分散液、乳狀液、懸浮液等以及它們的組合)和/或半固體可食用組合物。食物的例子可包括但不限于肉類、家禽、蛋、魚、海鮮、蔬菜、水果、預加工食品(如湯、調味汁、糊)、谷物產品(如面粉、谷類食物、面包)、罐裝食物、奶、其他乳制品(如奶酪、酸奶、酸奶油)、脂肪、油類、甜點、調味品、香料、面食、飲料、水、動物飼料、飲用水、其他合適的可食用材料以及它們的組合。
[0049]術語“非食物”通常用于指不在“食物”定義之內且通常認為不可食用的所關注的源。非食物源的例子可包括但不限于臨床樣品、細胞溶解物、全血或血液的一部分(如血清)、其他體液或分泌物(如唾液、汗液、皮脂、尿液)、糞便、細胞、組織、器官、活組織檢查、植物材料、木材、污垢、沉降物、藥物、化妝品、膳食補充劑(如人參膠囊)、藥劑、傳染體、其他合適的非食用材料以及它們的組合。
[0050]術語“傳染體”通常用于指能夠攜帶和/或傳播傳染性生物體的無生命物體或基材。傳染體可包括但不限于布、拖把頭、毛巾、海綿、抹布、餐具、硬幣、紙幣、手機、衣物(包括鞋子)、門把手、女性用品、尿布等以及它們的部分或它們的組合。
[0051]術語“分析物”通常用于指要檢測(例如通過實驗室或現場檢測)的物質。可針對具體分析物的存在、數量和/或存活力對樣品進行測試。這種分析物可存在于源內(例如內部)或源之外(例如外表面上)。分析物的例子可包括但不限于微生物、生物分子、化學品(如殺蟲劑、抗生素)、金屬離子(如汞離子、重金屬離子)、含金屬離子的絡合物(如包含金屬離子和有機配體的絡合物)、酶、輔酶、酶底物、指示染料、染色劑、三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、腺苷酸激酶、螢光素酶、螢光素以及它們的組合。
[0052]可利用多種測試方法來識別或定量所關注分析物，包括但不限于微生物測定、生物化學測定(如免疫測定)或它們的組合。在一些實施例中，所關注分析物可以用基因、免疫、比色、熒光、發光等方法進行檢測；通過檢測從樣品中的活細胞釋放出來的酶進行檢測；通過檢測指示所關注分析物的光線進行檢測；通過由吸光度、反射率、熒光或它們的組合檢測光線來進行檢測；或通過以上方法的組合進行檢測。即，在一些實施例中，解析樣品(或樣品的濃縮物)包括通過光學方法解析樣品，其可以包括任何上述類型的光學解析方法或任何下文所述的方法。
[0053]可以使用的測試方法的具體例子包括但不限于抗原-抗體相互作用、分子傳感器(親和結合)、熱分析、顯微鏡法(例如，光學顯微鏡、突光顯微鏡、免疫突光顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM))、光譜法(例如，質譜、核磁共振(NMR)光譜、拉曼光譜、紅外(IR)光譜、X-射線光譜、衰減全反射光譜、傅里葉變換光譜、伽馬射線光譜等)、分光光度法(例如，吸光度、反射率、熒光、發光、比色檢測等)、電化學分析、遺傳學技術(例如，聚合酶鏈反應(PCR)、轉錄介導擴增(TMA)、雜交保護測定(HPA)、DNA或RNA分子識別測定等)、三磷酸腺苷(ATP)檢測測定、免疫測定(例如，酶聯免疫吸附測定(ELISA))、細胞毒性測定法、病毒空斑測定法、細胞病變效應評估技術、其他合適的分析物測試方法或它們的組
口 o
[0054]術語“微生物”通常用于指任何原核或真核微觀生物體，包括但不限于一種或多種細菌(如運動性細菌或植物性細菌、革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌)、病毒(如諾羅病毒(Norovirus)、諾瓦克病毒(Norwalk virus)、輪狀病毒(Rotavirus)、腺病毒(Adenovirus)、DNA病毒、RNA病毒、有包膜病毒、無包膜病毒、人免疫缺陷病毒(HIV)、人乳頭瘤病毒(Papillomavirus) (HPV)等)、細菌孢子或內生孢子、藻類、真菌(如酵母、絲狀真菌、真菌孢子)、朊病毒、支原體和原生動物。在一些情況下，特別要關注的微生物是病原性微生物，術語“病原體”用于指任何病原性微生物。病原體的例子可包括但不限于腸桿菌科(Enterobacteriaceae)成員、或微球菌科(Micrococaceae)成員、或葡萄球菌屬(Staphylococcus spp.)、鏈球菌屬(Streptococcus spp.)、假單胞菌屬(Pseudomonas spp.)、腸球菌屬(Enterococcus spp.)、沙門氏菌屬(Salmonella spp.)、軍團菌屬(Legionella spp.)、志賀氏菌屬(Shigella spp.)、耶爾森菌屬(Yersiniaspp.)、腸桿菌屬(Enterobacter spp.)、埃希桿菌屬(Escherichia spp.)、芽孢桿菌屬(Bacillus spp.)、李斯特菌屬(Listeria spp.)、彎曲菌屬(Campylobacter spp.)、不動桿菌屬(Acinetobacter spp.)、弧菌屬(Vibrio spp.)、梭菌屬(Clostridium spp.)以及棒狀桿菌屬(Corynebacterium spp.)。病原體的具體例子可包括但不限于大腸桿菌，其包括腸出血性大腸桿菌，如血清型0157:H7、0129:H11 ;銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa);臘狀芽抱桿菌(Bacillus cereus);炭疽芽抱桿菌(Bacillus anthracis)；腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis);腸沙門氏菌(Salmonella enterica)血清型鼠傷寒；單核細胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes);肉毒梭狀芽孢桿菌(Clostridium botulinum);產氣莢膜梭狀芽抱桿菌(Clostridium perfringens)；金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus);耐甲氧西林金黃色葡萄球菌；空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni);小腸結腸炎耶爾森菌(Yersinia enterocolitica);創傷弧菌(Vibrio vulnificus);艱難梭狀芽孢桿菌(Clostridium difficile);耐萬古霉素腸球菌(Enterococcus);腸桿菌屬[阪崎腸桿菌](Enterobacter [Cronobacter] sakazakii);以及大腸菌群。可能影響微生物生長的環境因素可包括是否存在養分、PH值、含水量、氧化-還原電位、抗微生物化合物、溫度、大氣氣體組成和生物結構或屏障。
[0055]術語“生物分子”通常用于指出現在生物體內或由生物體形成的分子或其衍生物。例如，生物分子可包括但不限于氨基酸、核酸、多肽、蛋白質、多核苷酸、脂質、磷脂、糖類、多糖中的至少一者以及它們的組合。生物分子的具體例子可包括但不限于代謝物(如葡萄球菌腸毒素)、變應原(如花生變應原、蛋變應原、花粉、塵螨、霉菌、毛屑或其中固有的蛋白質等)、激素、毒素(如芽孢桿菌屬腹瀉毒素、黃曲霉毒素、艱難梭狀芽孢桿菌毒素等)、RNA (如mRNA、總RNA、tRNA等)、DNA (如質粒DNA、植物DNA等)、標記蛋白、抗體、抗原、ATP以及它們的組合。
[0056]術語“可溶性物質”和“不溶性物質”通常用于指在某些條件下在給定介質內相對可溶解或不可溶解的物質。具體地講，在給定的一組條件下，“可溶性物質”是進入溶液并可以溶解在體系的溶劑(如稀釋劑)中的物質。“不溶性物質”是在給定的一組條件下，不會進入溶液內并不溶解在體系的溶劑中的物質。源或取自該源的樣品可包括可溶性物質和不溶性物質(如細胞碎片)。不溶性物質有時稱作顆粒、沉淀或碎片，并且可以包括源物質本身的部分(即來自源的內部或外部(如外表面))或攪拌過程產生的其他源殘余物或碎片。此外，包含源和稀釋劑的液體組合物可包括較為致密的物質(即，密度比混合物中的稀釋劑和其他物質高的物質)和不太致密的物質(即，密度比混合物中的稀釋劑和其他物質低的物質)。因此，可以選擇樣品的稀釋劑，使得所關注分析物比稀釋劑致密，并且可通過沉降(如離心)而被濃縮。
[0057]術語“稀釋劑”通常用來指添加至源材料以分散、溶解、懸浮、乳化、洗滌和/或沖洗該源的液體。稀釋劑可用來形成液體組合物，由該液體組合物可獲得要利用本發明的方法進行分析的樣品。在一些實施例中，稀釋劑是無菌液體。在一些實施例中，稀釋劑可包括各種添加劑，其包括但不限于表面活性劑或其他有助于分散、溶解、懸浮或乳化源以隨后對分析物進行測試的合適添加劑；流變劑；抗菌中和劑(例如，用于中和防腐劑或其他抗微生物劑)；包含營養物的富集或生長培養基(例如，用于促進所需微生物選擇性生長)和/或生長抑制劑(例如，用于抑制不需要的微生物生長)；PH緩沖劑；酶；指示劑分子(如pH或氧化/還原指示劑)；孢子萌發劑；用于中和消毒劑的試劑(例如，利用硫代硫酸鈉中和氯)；用于促進細菌復蘇的試劑(如丙酮酸鈉)；穩定劑(例如，用于穩定所關注分析物，其含有諸如氯化鈉、蔗糖等溶質)；或它們的組合。在一些實施例中，稀釋劑可包括無菌水(如無菌雙蒸餾水(ddH20));一種或多種用于選擇性溶解、分散、懸浮或乳化源的有機溶劑；含水有機溶劑；或它們的組合。在一些實施例中，稀釋劑為無菌緩沖液(如得自田納西州孟菲斯(MemphisTN)的Edge Biological的Butterfield氏緩沖液)。在一些實施例中，稀釋劑為選擇性或半選擇性營養制劑，使得稀釋劑可用于所需分析物(如細菌)的選擇性或半選擇性生長。在這些實施例中，可將稀釋劑與源一起溫育一段時間(例如在規定溫度下)，以促進所需分析物的這種生長和/或發育。
[0058]生長培養基的例子可以包括但不限于胰酶大豆肉湯(TSB)、緩沖蛋白胨水(BPW)、通用預富集肉湯(UPB)、李斯特菌富集肉湯(LEB)、乳糖肉湯、博爾頓肉湯、或本領域的普通技術人員已知的其他通用、非選擇性或略帶選擇性的培養基。生長培養基可包括支持一種以上的所需微生物(即所關注分析物)的生長的營養物質。
[0059]生長抑制劑的例子可以包括但不限于膽酸鹽、脫氧膽酸鈉、亞硒酸鈉、硫代硫酸鈉、硝酸鈉、氯化鋰、亞碲酸鉀、連四硫酸納、磺胺乙酰鈉、扁桃酸、連四硫酸半胱氨酸亞硒酸鹽、磺胺二甲嘧啶、亮綠、孔雀石綠草酸鹽、結晶紫、十四烷基硫酸鈉、磺胺嘧啶、阿米卡星、氨曲南、萘唳酮酸鈉鹽、n 丫唳黃、多粘菌素B、新生霉素、阿拉磷、有機和無機酸、噬菌體、二氯硝基苯胺孟加拉紅、氯霉素、氯四環素、一定濃度的氯化鈉、蔗糖和其他溶質以及它們的組
入
口 o
[0060]術語“攪拌”及其衍生形式一般用于描述使液體組合物運動的過程，例如使這種液體組合物的內容物混合或共混的過程。有多種攪拌方法可以使用，包括但不限于手動搖動、機械搖動、超聲振動、渦旋攪拌、手動攪拌、機械攪拌(如通過機械螺旋槳、磁力攪拌棒、或另夕卜的攪拌輔助工具如滾珠)、手動攪動、機械攪動、共混、捏合、以及它們的組合。
[0061]術語“過濾”通常用來指按粒度、電荷和/或功能來分離物質的過程。例如，過濾可包括將可溶性物質和溶劑(如稀釋劑)與不溶性物質分離，或過濾可包括將可溶性物質、溶劑和相對較小的不溶性物質與相對較大的不溶性物質分離。因此，可將液體組合物進行“預過濾”，以獲得要利用本發明的方法進行分析的樣品。可使用多種過濾方法，包括但不限于，將液體組合物(例如，包括所關注的源，從該源可獲得待濃縮的樣品)濾過過濾器、通過其他合適的過濾方法以及它們的組合。
[0062]“沉降”通常用來指按密度分離物質的過程，例如，通過讓液體組合物中較為致密的物質(即，密度比混合物中的稀釋劑和其他物質高的物質)沉降或下沉，和/或通過讓液體組合物中不太致密的物質(即，密度比混合物中的稀釋劑和其他物質低的物質)上升或漂浮。沉降可通過重力或通過離心進行。然后，通過從較為致密的物質抽吸不太致密的物質(即，不沉降的或漂浮的物質)和稀釋劑、潷析不太致密的物質和稀釋劑以及它們的組合，較為致密的物質可與不太致密的物質(和稀釋劑)分離開。除了預過濾步驟之外或者代替預過濾步驟的是，預沉降步驟可以用來獲得要利用本發明的樣品檢測系統和方法進行濃縮的樣品。
[0063]“過濾器”通常用來描述用于將液體組合物中的可溶性物質(或可溶性物質和相對較小的不溶性物質)和溶劑與不溶性物質(或相對較大的不溶性物質)分離和/或用于在樣品濃縮期間過濾樣品的裝置。過濾器的例子可包括但不限于織造網或非織造網(如絲網、布網、塑料網等)、織造或非織造聚合物網(如包含以均勻或不均勻工藝鋪設的聚合物纖維，其可被壓延)、表面過濾器、深度過濾器、膜(如陶瓷膜(如可以商品名ANOPORE購自新澤西州弗洛厄姆帕爾克的沃特曼有限公司(Whatman Inc.(Florham Park, NJ))的陶瓷氧化招膜過濾器)、聚碳酸酯膜(如可以商品名NUCLE0P0RE購自沃特曼有限公司(Whatman，Inc.)的徑跡刻蝕聚碳酸酯膜過濾器))、聚酯膜(如包含徑跡刻蝕聚酯等)、篩、玻璃棉、玻璃料、濾紙、泡沫等以及它們的組合。
[0064]在一些實施例中，過濾器可構造為根據(例如)尺寸、電荷和/或親和力從樣品中分離出所關注微生物。例如，在一些實施例中，過濾器可構造為截留所關注微生物，使得截留在過濾器上的濾渣中包含所關注微生物。
[0065]合適的過濾器的其他例子在下列共同待審的PCT專利公開中有描述:PCT專利公開N0.TO2011/156251 (Rajagopal等人)，其要求美國專利申請N0.61/352，229的優先權；PCT專利公開N0.W02011/156258 (Mach等人)，其要求美國專利申請N0.61/352，205的優先權；PCT專利公開N0.W02011/152967 (Zhou)，其要求美國專利申請N0.61/350，147和61/351，441的優先權；以及PCT專利公開N0.W02011/153085 (Zhou)，其要求美國專利申請N0.61/350, 154和61/351，447的優先權，這些專利全文均以引用方式并入本文。
[0066]在一些實施例中，術語“濾液”通常用來描述已從液體組合物中分離或移除不溶性物質(或至少相對較大的不溶性物質)之后剩下的液體。在一些實施例中，術語“上清液”通常用來描述已從液體組合物中分離或移除較為致密的物質之后剩下的液體。此類濾液和/或上清液可形成待用于本發明的樣品。可用于形成本發明中的樣品的預過濾系統和方法的例子在提交于2011年6月30日的共同待審的美國專利申請N0.61/503356中有描述，該專利全文以引用的方式并入本文。在一些實施例中，可將濾液和/或上清液溫育一段時間以使所關注微生物生長，所得的經過溫育的濾液和/或上清液可形成待用于本發明的樣品。在一些實施例中，可添加生長培養基以有助于所關注微生物生長。
[0067]在一些實施例中，術語“濾渣”通常用于描述將液體源(例如待測試的水)進行過濾以將不溶性物質與可溶性物質分開后剩余的固體。此類濾渣可進一步稀釋并任選地攪拌、生長(例如，通過添加生長培養基)和/或溫育以形成待用于本發明的樣品。濾渣可存在于過濾器的一個表面或側面上和/或可至少部分地滲透到過濾器深處中。因此，在一些實施例中，包含洗脫溶液、洗滌溶液等的稀釋劑可用于促進從過濾器除去濾渣。在一些實施例中，可優選表面過濾器(如，比深層過濾器優選)以促進和增強從過濾器除去濾渣。
[0068]在一些情況下，可通過改變過濾器位置以使得重力導致截留的生物體與過濾器分離進而從過濾器洗脫，使得截留的所關注分析物(如微生物)從過濾器上洗脫下來。在其他情況下，可通過手動搖動過濾器使截留的分析物與過濾器分離，從而將截留的分析物從過濾器上洗脫下來。在其他情況下，可通過對過濾器進行渦旋使截留的分析物與過濾器分離，從而將截留的分析物洗脫。在其他情況下，分析物可通過泡沫洗脫從過濾器上洗脫下來。
[0069]在一些實施例中，不論起始樣品的形態如何或它如何得來，可以對樣品進行攪拌、生長(例如，通過添加生長培養基)和/或溫育以形成待通過本發明的系統和方法進行分析的樣品。在一些實施例中，可以在處理過程的各個階段添加各種試劑，包括但不限于添加到初始樣品，添加到濾渣(例如，用稀釋劑)或用于形成待測試樣品的上清液，涂覆和/或干燥于用作樣品濃縮物檢測容器的微結構化凹陷部中，或它們的組合。[0070]在一些實施例中，術語“沉降物(sediment) ”通常用于描述當更致密的物質從液體組合物中分離出來或除去(例如通過離心)后從上清液中分離出來的“沉淀物(pellet) ”或固體。
[0071]術語“微結構”或“微結構化特征物”及其衍生詞通常用于指具有這樣的結構的構造物或者特征物，該結構是凸起的(如，壁)或者凹陷的(如，至少部分地由壁所限定的孔)可辨認幾何形狀。例如，微結構可包括形成來保持液體、固體、半固體、凝膠材料、其他合適的材料或它們的組合的微結構孔。微結構還可包括至少部分地限定微結構孔的壁或底部。此夕卜，微結構可包括存在于任何上述微結構上的凸起、凹陷部等。例如，微結構孔或壁可具有紋理,這種紋理也可被稱為微結構。
[0072]在一些實施例中，“微結構化”可以指在至少兩個可能的維度上不大于1000微米的特征物；在一些實施例中，不大于500微米；并且在一些實施例中，不大于200微米。然而，在本發明的一些實施例中，“微結構化特征物”可以為任何足以在正常重力下以任意取向保持一部分樣品(例如，將樣品朝包含微結構化特征物的微結構化表面的方向離心后得到的液體濃縮物)的特征物。因此，本發明的微結構化特征物可具有足夠的深度(例如，z維度)或z維度與x-y維度之比(S卩“縱橫比”)(或者反之亦然)，其提供足以保持具有給定表面張力的樣品(例如，包含樣品沉降物的濃縮液)的毛細作用力。可以調控微結構化特征物的表面能(例如，通過表面處理改性)以提高其保持特性，然而一般來講，本發明的微結構化特征物(如孔、凹陷部或下陷部)的縱橫比能提供必要的毛細作用力以保持所關注樣品。
[0073]在一些實施例中，縱橫比可為至少約0.1 ;在一些實施例中，為至少約0.25 ;在一些實施例中，為至少約0.5 ;在一些實施例中，為至少約I ;在一些實施例中，為至少約2 ;在一些實施例中，為至少約5 ;并且在一些實施例中，為至少約10。因為在一些實施例中，微結構化特征物(例如凹陷部)的x-y維度可以沿著其深度或z維度變化(例如，如果特征物具有一定的拔模斜度)，則縱橫比可以為z維度與“代表性”x-y維度之比。代表性x-y維度可以為頂部維度(即，凹陷部開口處的x-y維度)、底部維度(例如，凹陷部底部處的x-y維度)、中部維度(例如，一半深度位置處的x-y維度)、平均x-y維度(例如，沿深度的平均值)、其他合適的代表性維度等。
[0074]術語“微結構化表面”通常用來指包含微結構或微結構化特征物的表面。
[0075]術語“微復制(miCTor印licate) ”及其衍生詞通常用于指通過在模具中形成正的結構化表面特征物(例如，柱子、銷、突起等)的過程生成微結構化表面，該模具用于在材料中形成負的特征物(例如，凹陷部、孔、下陷部等)。
[0076]當術語“一級”用于指微結構時，通常用于指在同一表面上的任何微結構當中具有最大尺度的微結構。
[0077]當術語“二級”用于指微結構時，通常用于指相對于在同一表面上的一個或多個一級微結構具有較小尺度微結構的微結構。
[0078]短語“基本上透明”通常用于指如下物體或基材，其透射波長處于紫外到紅外光譜范圍(例如，從約200nm到約1400nm，“UV_IR”)中的選定波長處或選定波長范圍內的電磁輻射的至少50% ;在一些實施例中，透射UV-1R光譜中的選定波長(或范圍)的至少約75% ;并且在一些實施例中，透射UV-1R光譜中的選定波長(或范圍)的至少約90%。
[0079]短語“基本上不透明”通常用于指如下物體或基材，其透射波長處于紫外到紅外光譜范圍(例如，從約200nm到約1400nm，“UV_IR”沖的選定波長處或選定波長范圍內的電磁輻射的小于50% ;在一些實施例中，透射UV-1R光譜中的選定波長(或范圍)的小于25% ;并且在一些實施例中，透射UV-1R光譜中的選定波長(或范圍)的小于10%。
[0080]有關“基本上透明”和“基本上不透明”材料的各種詳細信息在PCT專利公開N0.W02011/063332中有描述，該專利全文以引用的方式并入本文。
[0081 ] 術語“疏水性”和“親水性”通常按本領域中的慣常理解使用。因此，“疏水性”材料對水或含水介質的親和力相對很小或沒有，而“親水性”材料對水或含水介質的親和力則相對較強。所需的疏水性和親水性水平可取決于樣品性質，但其應用于各種疏水性或親水性表面時可易于根據對液體樣品的簡單經驗觀察進行調整。
[0082]在一些實施例中，可使用接觸角測定(例如，靜態或動態測定)來表征表面的疏水性/親水性。此類表面特性可歸因于表面自身的材料組成,其可能與本體材料無關。即,在一些實施例中，即使形成結構體的本體材料具有較高的疏水性,其將要接觸樣品的表面也可以改性為親水性，以使得含水樣品(例如)對改性表面具有更高的親和力。示例性的靜態和動態接觸角測定方法在實例12和13中有描述。
[0083]在一些實施例中，用于形成本發明的微結構化表面的材料的靜態水表面接觸角(例如，可以在結構化表面上或同一材料的平滑非結構化表面上進行測定)可以為至少約50度；在一些實施例中，為至少約65度；在一些實施例中，為至少約75度；在一些實施例中，為至少約85度；在一些實施例中，為至少約95度；在一些實施例中，為至少約100度；并且在一些實施例中，為至少約130度。
[0084]在一些實施例中，用于形成本發明的微結構化表面的材料的動態前進表面接觸角(例如，可以在結構化表面上或同一材料的平滑非結構化表面上進行測定)可以為至少約50度；在一些實施例中，為至少約65度；在一些實施例中，為至少約75度；在一些實施例中，為至少約85度；在一些實施例中，為至少約95度；在一些實施例中，為至少約100度；并且在一些實施例中，為至少約130度。
[0085]在一些實施例中，用于形成本發明的微結構化表面的材料的動態后退表面接觸角(例如，可以在結構化表面上或同一材料的平滑非結構化表面上進行測定)可以為至少約25度；在一些實施例中，為至少約35度；在一些實施例中，為至少約45度；在一些實施例中，為至少約65度；在一些實施例中，為至少約75度；在一些實施例中，為至少約90度；并且在一些實施例中，為至少約100度。
[0086]圖1示出根據本發明的一個實施例的樣品檢測系統100。在一些實施例中，樣品檢測系統100可用于濃縮樣品以形成濃縮物(例如，在微結構化凹陷部136中，如下文所述)，還可用于解析濃縮物中是否有所關注分析物，即用于檢測所關注分析物的存在或不存在。
[0087]用于通過第一次離心步驟提高稀樣品的濃度然后通過第二次離心步驟使所得的濃縮物沉淀的濃縮系統和方法的各種細節和特征在PCT專利公開N0.W02010/080232 (Halverson)中有描述，該專利公開要求美國專利申請N0.61/139，144的優先權，這兩項專利全文均以引用方式并入本文中。使用預先過濾處理提高稀樣品的濃度的其他系統和方法在PCT專利公開N0.W02010/080236 (Halverson)中有描述，該專利公開要求美國專利申請N0.61/139，158的優先權，這兩項專利全文均以引用方式并入本文中。[0088]在一些實施例中，樣品檢測系統100可用于通過解析樣品中是否有微生物自身或代表微生物存在的所關注分析物，來確定樣品中的所關注微生物的存在或不存在。例如，在一些實施例中，微生物自身可以在樣品中被濃縮(例如，通過離心沉降到微結構中)，然后在微結構中進行檢測；在一些實施例中，代表微生物存在的分析物可以在樣品中被濃縮(例如，通過離心沉降到微結構中)，然后在微結構中進行檢測。例如，在一些實施例中，可以向樣品中添加底物(例如，X-gal糖底物，如實例16所述)，底物在被適當的酶裂解后將發生沉淀。此類沉淀的底物可以被濃縮(例如，通過離心與微生物/細胞一起沉降到微結構中)，并且比起以低濃度存在于大體積樣品中的底物可得到更迅速的檢測和/或定量。
[0089]分析物的各種例子如上文所述，其中包括指示染料。在一些實施例中，此類指示染料可包括沉淀染料和/或內化染料。就沉淀染料而言，染料通常為從細胞中擴散出來的小分子并且可能需要足夠的溫育時間才可達到可檢測濃度，即使其濃縮在微結構中也是如此。然而，就內化染料而言，細胞(即，微生物)自身即可被染料“標記”，并且只要細胞濃縮到微結構中即可進行檢測(例如，存在/不存在和/或定量)。
[0090]可使用本發明的系統和方法進行的檢測的另一個具體的例子，涉及使用化學發光法通過將樣品濃縮到微結構中并加入試劑以執行基于ATP的檢測來進行檢測微生物(例如，存在/不存在和/或定量)。試劑可以在離心前或離心后加入，或將試劑涂覆和/或干燥于微結構化凹陷部136中。在此類實施例中，試劑可包括裂解劑、螢光素(底物)和螢光素酶(酶)。裂解劑可用于打開細胞以釋放出ATP，螢光素酶需要ATP以引起螢光素產生化學發光。因此，包含所關注微生物的微結構化凹陷部136將被“標記”(例如，將會發光)，而不含微生物的凹陷部將不會被“標記”(例如，將呈暗色)，從而微生物可間接得到檢測。
[0091]如圖1所示，在一些實施例中，樣品檢測系統100可包括第一部分102和第二部分104。在一些實施例中，第一部分102和第二部分104可以可拆卸地或永久地聯接到一起以形成容器108。
[0092]通常，可使用圖1的樣品檢測系統100執行樣品檢測的方法如下:將樣品放置在第一部分102中，并且第一部分102可聯接到第二部分104以形成容器108。容器108可以朝第二部分104的方向離心以在第二部分104中形成樣品濃縮物，該樣品濃縮物保持在第二部分104中。然后可在濃縮物保持在第二部分104中時解析其中是否有所關注分析物。因此，在一些實施例中，“濃縮物”(即，樣品的較高濃度部分)還可以稱作“截留物”。在一些實施例中，可通過將第二部分104從第一部分102取下來解析濃縮物，任選地密封第二部分104的至少一部分，并從其開口端或封閉端解析第二部分104。作為另一種選擇，可通過如下方式解析濃縮物:倒置容器108以從第二部分104移除上清液，然后從其封閉端解析第二部分104中的濃縮物。
[0093]本發明的示例性樣品檢測方法將參照圖2A-2C和圖3A-3E在下文中進行更詳細的描述。
[0094]容器108可適于容納待分析的樣品，例如分析是否有一種或多種所關注分析物。樣品通常是液體樣品，在一些實施例中，為稀液體樣品(即，樣品中存在的任何所關注分析物以低濃度存在)；并且在一些實施例中，為稀的含水樣品。容器108的尺寸和形狀可根據需要進行設計以便適應待分析的樣品，第一部分102和第二部分104的形狀和構造是僅以舉例的方式示出。[0095]容器108的第一部分102在圖1中僅以舉例的方式示出為容器108的適于容納大部分樣品的部分(例如，“管”或“貯存器”)。此外，第二部分104僅以舉例的方式示出為容器108的頂蓋，其有效覆蓋或封閉第一部分102。然而，如圖5所示及下文更詳細的描述，在一些實施例中，第一部分102可以為容器108的頂蓋，而第二部分104可以為適于容納大部分樣品的部分。因此，短語“第二部分”在本文中通常是指容器108的用于保持至少一部分待檢測樣品的部分(例如，通過微結構，其在下文中有更詳細的描述)，而不論該部分為容器108的管還是頂蓋。因此，短語“第一部分”通常用于指容器108的另一部分，其與第二部分聯接以形成封閉容器。
[0096]如上文所述，第一部分102和第二部分104可以可拆卸地聯接到一起以形成容器108。僅以舉例的方式，第一部分102在圖1中示出為具有封閉端或底部112和開口端114的細長管，第二部分104示出為具有封閉端或底部116和開口端118的頂蓋。第二部分104的開口端118的尺寸被設計為接納第一部分102的至少一部分，并且具體地講，其接納第一部分102的開口端114，使得將第二部分104與第一部分102聯接在一起就封閉和/或覆蓋第一部分102的開口端114。再以舉例的方式，第二部分104包括內表面120，該內表面120包括一條或多條螺紋121，并且第一部分102包括外表面122，該外表面122包括一條或多條與開口端114相鄰的螺紋123。第二部分104的螺紋121被構造用于配合和接合第一部分102的螺紋123，使得第二部分104和第一部分102可以聯接到一起。在一些實施例中，第一部分102和第二部分104可聯接在一起以形成被密封而與周圍環境隔絕的容器108 (例如，使得容器108包括不透液密封件、不透氣密封件或它們的組合)。例如，在一些實施例中，第一部分102和第二部分104中的一者或兩者可包括一個或多個密封件(例如，0形環)。
[0097]僅以舉例的方式，第一部分102具有錐形封閉端112。再以舉例的方式，第一部分102具有凸緣130，該凸緣130從第一部分102的側壁延伸至與錐形封閉端112的終點相同的距離。凸緣130可以使第一部分102立置,從而有利于第一部分102的抓握、儲存和/或運輸。
[0098]第一部分102和第二部分104可由多種材料形成，包括但不限于聚合物材料、金屬(例如，鋁、不銹鋼等)、陶瓷、玻璃以及它們的組合。聚合物材料的例子可包括但不限于聚烯烴(如聚乙烯、聚丙烯及其組合等)、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、其他能夠形成獨立式和/或自支承容器的合適聚合物材料或它們的組合。第一部分102和第二部分104可由相同材料或不同材料形成。
[0099]第一部分102和第二部分104或其部分可以是基本上透明的、非透明的(S卩，基本上不透明的)或介于兩者之間(例如，半透明)，并可具有任何合適的尺寸，這些均取決于待分析的樣品的類型、數量和/或尺寸以及待收集和解析的濃縮物的類型、數量和/或尺寸。在一些實施例中，第一部分102可具有至少約lmL、至少約5mL、至少約10mL、至少約25mL、至少約50mL、至少約IOOmL或至少約250mL的容量。在一些實施例中，第二部分104可具有不大于約lmL、不大于約2mL、不大于約5mL或不大于約IOmL的容量。即，在一些實施例中，第一部分102的容量或體積可處于約ImL至約250mL的范圍內，并且在一些實施例中，可處于約ImL至約IOOmL的范圍內。
[0100]第一部分102和第二部分104的形狀、尺寸和聯接方式僅僅以舉例的方式如上所述和如圖1所示。然而，應當理解，第一部分102和第二部分104可以采用多種形狀和尺寸。另外，可采用多種聯接方式將第一部分102和第二部分104可拆卸地和/或永久地聯接在一起，其包括但不限于螺紋(如圖中所示)；夾具(例如，彈簧支承夾具、按扣型夾具等)；夾子(例如，彈簧支承夾等)；系帶(例如，扎線帶)；一個或多個磁鐵；條帶；膠粘劑；粘合劑；鉤環扣件；扣合接頭(例如，其中第二部分104用作掀蓋);壓合接頭(有時也稱作“摩擦配合接頭”或“干涉配合接頭”)；熱粘結(例如，對要聯接的一個或兩個組件加熱和/或施壓)；焊接(例如，聲波(如超聲)焊接)；其他合適的聯接方式；以及它們的組合。
[0101]在一些實施例中，如圖1所示，第一部分102可包括標記132，所述標記可用來方便向第一部分102添加所需的體積。
[0102]在一些實施例中，第二部分104可包括一個或多個適于保持待分析樣品的濃縮物的凹陷部136，每個凹陷部136朝向第二部分104的開口端118開口。每個凹陷部136可包括孔、下陷部、槽等中的至少一者以及它們的組合。在一些實施例中，一個或多個凹陷部136可包含向外突出的微結構之間的槽或空隙空間，例如在Ylitalo等人的美國專利N0.6, 386, 699中所描述的那些。在一些實施例中，一個或多個凹陷部136可包括表面改性(例如，親水/親油處理或涂覆)以方便保持所關注濃縮物。凹陷部136不必都具有相同的形狀或尺寸，在一些實施例中，第二部分104包括多個凹陷部136，范圍為從微結構化的到較大的，并且具有多種形狀和構造。在一些實施例中，一個或多個凹陷部136可直接形成于第二部分104的內表面120中；并且在一些實施例中，一個或多個凹陷部136可形成于聯接至第二部分104并可形成容器108的一部分的基材(或“插件(insert) ”或“鏡片(lens) ”)中。此類基材將參照圖16A-16H和圖17A-17H在下文進行更詳細的描述。
[0103]在一些實施例中，例如將結合圖4予以更詳細地描述，第二部分104的內表面120的至少一部分可包括微結構化表面138。在使用微結構化表面138的實施例中，一個或多個凹陷部136可以為微結構化凹陷部136，并且微結構化表面138可以包括各種微結構化特征物。
[0104]在一些實施例中，第二部分104可以被描述為在第二部分104的第一側面(其通常面對容器108的內部(或“內側”)和第一部分102的內部)包括凹陷部136 (例如，微結構化表面138)，并且通常包括內表面120或其一部分。特別是，第一側面140可包括第一主表面148 (參見，例如圖4)，其中可形成凹陷部136或微結構化表面138，此類凹陷部或“孔”可包括開口端，開口端朝向第二部分104的第一側面140以及朝向容器108的內部開口。第二部分104還可包括具有第二主表面149 (參見，例如圖4)的第二側面141，其通常分別與第一側面140和第一主表面148相對。第二主表面149的至少一部分可以限定凹陷部136(例如，微結構化凹陷部)的封閉端或底部146的至少一部分。第二側面141可以面向容器108的外側，例如，遠離第一部分102。因此，保持在第二部分104中的濃縮物可以從第一側面140或從第二側面141進行解析，例如在其中第二部分104的至少一部分(例如，封閉端或底部116和/或第二側面141)基本上透明的實施例中。
[0105]如上所述，在一些實施例中，第一部分102的體積(即，第一部分102的容量)可處于約ImL至約250mL的范圍內。因此，在一些實施例中，樣品的體積可以為至少約ImL ;在一些實施例中，為至少約IOmL ;并且在一些實施例中，為至少約100mL。在一些實施例中，樣品的體積為不大于約200mL ;在一些實施例中，不大于約IOOmL ;在一些實施例中，不大于約75mL;并且在一些實施例中，不大于約50mL。在一些實施例中，樣品的體積的范圍為約ImL至約 10OmT, n
[0106]在一些實施例中，第二部分104的體積和/或一個或多個凹陷部136的收集體積(即，用于保持一定體積濃縮物的容量)為至少約I微升(UL);在一些實施例中，為至少約5 ii L ;在一些實施例中，為至少約IOiiL ;并且在一些實施例中，為至少約25iiL。在一些實施例中，第二部分104的體積和/或一個或多個凹陷部136的收集體積不大于200 ii L ;在一些實施例中，不大于約100 V- L ;在一些實施例中，不大于約75 y L ;并且在一些實施例中，不大于約50ii L。在一些實施例中，第二部分104的體積和/或一個或多個凹陷部136的收集體積處于約I U L至約IOOii L的范圍內。在一些實施例中，這些體積可以用每單位面積的體積(例如，U L每cm2)表示，從而凹陷部136的收集體積可以與第二部分104的總尺寸無關。
[0107]在一些實施例中，第一部分102 (或容器108的“接納”部分)的體積與保持在第二部分104 (或容器108的“檢測部分”、“頂蓋”、“上蓋”或“頂蓋部分”)中的樣品濃縮物(或者截留物)的體積之比為至少約10:1 ;在一些實施例中，為至少約100:1 (102:1);在一些實施例中，為至少約1000:1 (103:1);在一些實施例中，為至少約10, 000:1 (104:1);并且在一些實施例中，為至少約100，000:1 (105:1)。在一些實施例中，第一部分102的體積與第二部分104中濃縮物的體積之比處于約10:1至約IO5:1的范圍內。在一些實施例中，如下文中結合圖5所述，接納部分也可以為檢測部分。這樣，上述比值也可以作為接納部分與頂蓋部分的體積比值。作為另一種選擇，在描述頂蓋部分與接納部分的體積比值時可使用上述比值的倒數。
[0108]在一些實施例中，濃度增加(S卩，保持在第二部分104中的所得的濃縮物的濃度(例如，較為致密的物質的濃度，例如所關注分析物的濃度)，除以初始樣品的濃度，表示為比值)可以為至少約10:1 ;在一些實施例中，為至少約100:1 (102:1);在一些實施例中，為至少約1000:1 (103:1);在一些實施例中，為至少約10, 000:1 (104:1);并且在一些實施例中，為至少約100, 000:1 (IO5Il)0在一些實施例中，濃度效率的范圍為約10:1至約IO5:1。
[0109]參照圖2A-2C，現在將繼續參照圖1的樣品檢測系統100描述樣品檢測方法150，為了簡單和清楚起見，去除了第一部分102的凸緣130。
[0110]如圖2A所示，樣品152可以放置于由第一部分102和第二部分104形成的容器108中，并且容器108可以沿朝向第二部分104的第一方向(或取向)D1倒置和離心。此離心處理可引起包含樣品152的更致密物質的濃縮物154 (參見圖4)移至第二部分104，具體地講移至第二部分104中形成的一個或多個凹陷部136中。“濃縮物”154通常可包括離心處理所形成的樣品沉降物，但也可包括樣品的至少一些上清液或稀釋劑，這將在下文參照圖4作詳細描述。
[0111]在圖2A所示的離心步驟中，在第二部分104中形成和保持濃縮物154所需的離心g力、持續時間和/或循環次數可根據樣品152的組成、所關注分析物等因素中的一者或多者而變化。在一些實施例中，濃縮所關注分析物所需的g力大小可取決于分析物的尺寸和密度、稀釋劑的密度和粘度以及第一部分102中樣品152的體積(即，第一部分102中樣品152的高度限定了分析物在規定g力作用下遷移到達第二部分104所需的距離)。沉降速度(V，單位為厘米每秒(cm/s))可用公式I近似得到:[0112]V=2ga2(P 1-P 2)/9 n (I)
[0113]其中g=單位為cm/s2的加速度(即，單位為gs*980cm/s2的g力)，P 1=單位為g/cm3的分析物密度，P 2=單位為g/cm3的樣品介質(如稀釋劑)的密度，n=單位為泊(g/cm/s)的粘度系數，a=單位為厘米的分析物半徑(假設為球形形狀)。在一些離心機中，g力可以由轉速(例如，單位為轉數每分鐘(RPM))和樣品離轉子中心的距離決定(即，在相同的轉速下，如果樣品位置遠離轉子，樣品所受的g力更大)。因此，為了收集樣品152中可能位于距第二部分104最遠處的所關注分析物，可計算轉子中心與設置在最靠近轉子處的樣品152高度之間的距離，以估計將需要多少g力來使所關注分析物在樣品中移動該最遠距離，使得所關注分析物的收集最大化。 [0114]可利用上述公式計算沉降速度，然后，可通過所關注分析物(如果存在)將需要行進的距離(如最大距離)除以該沉降速度來計算離心時間(即，持續時間)。作為另一種選擇，可將期望的時間和距離用來估計沉降速度，然后可利用公式I來計算所需的g力。
[0115]在一些實施例中，離心步驟中的g力可以為至少約500 *g (例如，在海平面高度的地面上為500*9.8m/s2);在一些實施例中，為至少約1000 ? g ;并且在一些實施例中，為至少約5000 * g。在一些實施例中，離心步驟中的g力可以不大于約100，000 ? g ;在一些實施例中，不大于約50,000 ? g ;并且在一些實施例中，不大于約10，000vg。
[0116]在一些實施例中，離心步驟的持續時間可以為至少約I分鐘；在一些實施例中，為至少約5分鐘；并且在一些實施例中，為至少約10分鐘。在一些實施例中，離心步驟的持續時間可以為不大于約120分鐘；在一些實施例中，不大于約60分鐘；并且在一些實施例中，不大于約20分鐘。
[0117]如圖2B所示，然后可以將容器108倒置，使得離心步驟所得到的上清液156從第二部分104潷析出來，而濃縮物154仍然保持在第二部分104中。術語“倒置”在本文中用來指改變取向，可包括各種角度的取向，而不限于改變取向達180度。第二部分104可適于在正常重力(例如，在標準重力下，即，在海平面處的地球重力加速度標準值，9.8m/s2)下保持濃縮物154。
[0118]本
【發明者】意外發現，在一些實施例中，倒置容器108的速度可影響濃縮物154在第二部分104 (尤其是在微結構化表面138)中的保持方式。例如，在一些實施例中，如果倒置速度過快，則部分樣品可能懸掛在微結構化表面的各個表面、邊緣或邊角(例如，銳邊或銳角)上。即，部分樣品(例如，含水樣品)可能以不合需要的方式以相對較大的液滴收集于凹陷部136上方，而非分成小體積、高濃度的等份樣品而位于凹陷部136中。任何以此類較大體積液滴存在的所關注分析物都可能至少部分地不能夠進行正確檢測(例如，在成像或光學解析過程中)，因為分析物(如果存在)在這些較大體積液滴中的濃度較低和/或因為較大體積液滴可能沒有適當定位以便檢測。此外，如果所關注分析物包括運動性微生物，此類覆蓋多個凹陷部136的“橋”或“液滴”可能使微生物發生遷移而非離散開，而離散開可有利于對微生物進行計數。
[0119]然而，如果容器108以合適的轉速和/或以合適的角度(單位為度)進行倒置，則濃縮物154可與上清液156的其余部分實現良好分離，使得濃縮物154基本上包含于凹陷部136中。“基本上包含于”通常可指濃縮物包含于凹陷部136中，在可能包含較大體積樣品152或濃縮物154的第一主表面148上未形成可見的(即，以肉眼或裸眼)橋或液滴。[0120]在一些實施例中，倒置速度可以不大于約20度/秒；在一些實施例中，不大于約10度/秒；并且在一些實施例中，不大于約4.3度/秒。此類數值可憑借經驗獲得，如實例14中所述，其中將容器從-30度(相對于水平方向)倒置到+30度，即倒置了 60度。換言之，在一些實施例中，倒置速度可以不大于約0.4rpm ;在一些實施例中，不大于約0.35rpm ;在一些實施例中，不大于約0.3rpm ;在一些實施例中，不大于約0.25rpm ;在一些實施例中，不大于約0.20rpm ;并且在一些實施例中，不大于約0.15rpm。在一些實施例中，倒置速度可以為0.3rpm ;在一些實施例中，倒置速度可以為0.2rpm ;并且在一些實施例中，倒置速度可以為 0.7rpm。
[0121]在一些實施例中，倒置步驟可包括將容器108倒置至少20度(例如，從-10度到+10度，或從0度到+20度等)；在一些實施例中，倒置至少45度；在一些實施例中，倒置至少60度；在一些實施例中，倒置至少90度；并且在一些實施例中，倒置至少180度。例如，在其中第二部分104取向為-90度(例如，相對于水平方向)的實施例中，如圖2A所示，容器108可能需要倒置至少90度(例如，倒置到0度)或更大角度才足以清除第二部分104 (和微結構化表面138)上的上清液156。
[0122]如圖2C所示，然后可以從容器108的外側或外部(即，從第二部分104的第二側面141和面向第二主表面149的方向，如大箭頭所表示)解析(如，光學解析)第二部分104中的濃縮物154。這樣，凹陷部136可以從其封閉端或底部146進行檢測。在此類實施例中，如上文所述，第二部分104或其至少一部分可以基本上透明，以便從第二側面141解析濃縮物154 (例如，通過光學方法)。另外，此類實施例可采用永久聯接在一起的第一部分102和第二部分104，因為檢測或解析步驟可以從容器108外側進行，使得無需為了解析步驟而將第二部分104與第一部分102分開。另外,在此類實施例中，如圖2C所不，上清液156可充當濕度貯存器以免濃縮物154在檢測過程可得以完成前大量蒸發。
[0123]對濃縮物154的解析可包括任何上述的用于檢測樣品中的所關注分析物的檢測方法，包括光學解析方法，如光學掃描、成像或任何上述的其他方法。例如，熒光檢測可包括朝向微結構化表面138中的濃縮物154導入第一頻率的電磁能量，并檢測微結構化表面138的濃縮物154發射的第二頻率的電磁能量。再以舉例的方式，比色檢測可包括在微結構化表面138中的濃縮物154處發射寬頻率范圍的電磁能量(S卩，寬頻譜光線)，并檢測微結構化表面中至少一部分濃縮物154的透射比和吸光度中的至少一者。
[0124]在一些實施例中，凹陷部或孔136 (如微結構化凹陷部)可包括由第二部分104的第二側面(或第二主表面)141的至少一部分形成的底部，并且該底部基本上透明，使得可以從第二部分104的第二側面141 (g卩，從容器108的外側)看到凹陷部136的內容物。在此類實施例中，凹陷部136的任何側壁都可以為基本上不透明的，從而防止孔之間產生串擾并提高檢測(尤其是光學檢測或解析)的效果。
[0125]在一些實施例中，第二部分104的至少一部分可包括基本上透明的光學窗口。光學窗口可以至少部分地與凹陷部136 (如微結構化表面138)共延(S卩，重疊)，使得從容器108的外部(尤其是從第二部分104的第二側面141)可以看到至少部分的凹陷部136 (及其內容物)。
[0126]盡管僅以舉例的方式示出第二部分104通常具有平坦的且平面的第一側面140和第二側面141，但并不一定如此。盡管平坦的且平面的側面可能有助于檢測，但第二部分104可具有任何合適的形狀或構造。
[0127]如圖2A-2C所示，在一些實施例中，容器108的第一部分102和第二部分104可以在離心步驟、倒置步驟和檢測或解析步驟中保持聯接在一起(例如，通過可拆卸地或永久地聯接)。然而，在一些實施例中，如參照下文的圖3A-3E所述，第二部分104可以在離心后和任選地在倒置過程中或倒置后從第一部分102移除(參見圖3C)。
[0128]繼續參照圖1的樣品檢測系統100，圖3A-3E示出了另一種樣品檢測方法250，為了簡單和清楚起見，去除了第一部分102的凸緣130。
[0129]與圖2A和2B所示的樣品檢測方法步驟類似，樣品檢測方法250可包括第一離心步驟(參見圖3A)和倒置步驟(參見圖3B)。離心步驟包括以朝向第二部分104的第一方向(或取向)D1進行離心以形成上清液156和包含樣品沉降物的濃縮物154。可使用上述公式I近似得到在第二部分104中形成和保持濃縮物154所需的離心g力、持續時間和/或循環次數。倒置步驟可包括至少部分地倒置容器108 (參見圖3B)。
[0130]因此，圖3A和3B所示的方法250的步驟可以基本上與圖2A和2B所示的方法150的那些步驟相同。然而，在方法250中，在倒置之后的步驟中(參見圖3C)，第一部分102和第二部分104可以分開。在一些實施例中，可將包含上清液156的第一部分102用于后續的處理步驟(例如,重復的離心步驟,例如圖2A中所示的離心步驟)，并且在一些實施例中，可將第一部分102和/或上清液156棄去。
[0131]因此，圖3D中僅顯示了第二部分104。注意，第二部分104已從其在圖3C中的取向發生倒置，使得凹陷部136 (例如，微結構化表面138)朝向上。并不一定必須如此，但這一取向可能有助于后續的檢測步驟。如圖3E所示，可任選地在凹陷部136上設置上蓋或密封件153以阻止濃縮物154的蒸發。此類密封件153可包括任何合適的密封件，并且可包括但不限于:任何基本上透明的薄膜或條帶，所述的基本上透明的薄膜或條帶包含被構造為粘附到濕表面的粘合劑，例如有機硅聚脲粘合劑，如美國專利N0.6，730，397所述，該專利以引用的方式并入本文；任何基本上透明的薄膜，所述的基本上透明的薄膜被構造為可以熱封到微結構化表面138上；其他合適的密封件；以及它們的組合。
[0132]如圖3E中的大箭頭所示，然后可以從第二部分104的第一側面140對濃縮物154進行解析，或從第二部分104的內部或面向內表面120或第一主表面148對其進行解析。在此類實施例中，第二部分104不一定包含任何基本上透明的部分，因為凹陷部136的開口端147將面向的方向為解析凹陷部136內的濃縮物154所取的方向。然而，應當理解，第二部分104或其一部分仍然可以為基本上透明的(如果需要)。
[0133]圖4示出了第二部分104沿圖3C中的線4-4截取的示意性截面圖，其中濃縮物154保持在第二部分104的凹陷部136中。如圖4所示，一個或多個凹陷部136(例如，形成微結構化表面138的微結構化凹陷部136)可以形成于第二部分104的內表面120或第一主表面148。在一些實施例中，如圖4所示，濃縮物154可包含不溶性物質158和液體160，其還可包含可溶性物質，并且特別是包含密度低于不溶性物質158的可溶性物質。濃縮物154，特別是其中的不溶性物質158 (如果存在)可包含(如果存在于樣品152中)所關注分析物(例如，所關注微生物或代表所關注微生物的分析物)。
[0134]圖2A-2C和圖3A-3E分別示出以及如上所述的樣品檢測方法150和250可提供對樣品152的濃縮物154(8卩，任何可能存在于樣品152中的所關注分析物)的有效收集，樣品152和/或濃縮物154的損失極少。例如，可通過在圖2A和3A所示的離心步驟中將第二部分104中的濃縮物154 (包含所關注分析物，如果存在)基本上“捕集”來實現有效收集。濃縮物154中所關注分析物的濃度通常比樣品152中可能存在的任何所關注分析物濃度要
高得多。
[0135]根據離心步驟中采用的離心參數和/或第二部分104中采用的凹陷部136的數量、形狀和尺寸，可確定保持在第二部分104中的濃縮物154的質量和/或體積。即，可根據待濃縮的樣品152和期望的所關注分析物來配置第二部分104 (和/或離心步驟)。在一些實施例中，因為第二部分104的凹陷部136的體積是恒定的，所以每次可用第二部分104來獲得預測的體積。在一些實施例中，可將更加濃縮的初始樣品152添加至容器108中，并且第二部分104的凹陷部136的恒定體積/尺寸可以用來獲得已知數量或量的一種或多種所關注分析物，例如，給定的所關注微生物的已知細胞群體。現在將更加詳細地說明第二部分104的凹陷部136。
[0136]返回圖4，一個或多個凹陷部136可形成于第二部分104的內表面120中和/或一個或多個凹陷部136可形成于可聯接到(例如，設置得緊靠)第二部分104的內表面120的至少一部分并設置在容器108內的基材(或插件或薄膜)中。在采用基材(或薄膜)的實施例中，基材的厚度可以為至少約25微米；在一些實施例中，為至少約100微米；并且在一些實施例中，為至少約400微米。在一些實施例中，基材的厚度可不超過約2000微米；在一些實施例中，可不超過約1000微米；并且在一些實施例中，可不超過約250微米。
[0137]在一些實施例中，基材可以為由各種合適的材料所形成的薄膜，所述材料包括但不限于聚烯烴，例如聚丙烯、聚乙烯或其共混物；烯烴共聚物(例如，與乙酸乙烯基酯的共聚物)；聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯；聚酰胺(尼龍-6和尼龍_6，6);聚氨酯；聚丁烯；聚乳酸；聚乙烯醇；聚苯硫醚；聚砜；聚碳酸酯；聚苯乙烯；液晶聚合物；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚丙烯腈；環狀聚烯烴；或它們的組合。在一些實施例中，薄膜可以包含選自以下的化合物:1-(3-甲基-正丁基氨基)_9，10-蒽二酮；1-(3_甲基-2- 丁基氨基)_9，10-蒽二酮；1-(2_庚基氨基)_9，10-蒽二酮；1，I, 3，3-四甲基丁基-9，10-蒽二酮；1，10-十亞甲基-雙-(-1-氨基-9，10-蒽二酮)；1，1-二甲基乙基氨基-9，10-蒽二酮；以及1-(正丁氧基丙基氨基)_9，10-蒽二酮。在一些實施例中，薄膜材料可以包括固化的聚合物。此類固化的聚合物都可以衍生自樹脂，所述樹脂選自:丙烯酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯酸基樹脂，其衍生自環氧化物、聚酯、聚醚和聚氨酯；烯鍵式不飽和化合物；具有至少一個丙烯酸酯側基的氨基塑料衍生物；衍生自異氰酸酯和多羥基化合物(或多胺)的聚氨酯(聚脲);具有至少一個丙烯酸酯側基的異氰酸酯衍生物；丙烯酸化環氧化物以外的環氧樹脂；以及它們的混合物和組合。
[0138]圖4示出了根據本發明的一個實施例的凹陷部136。在圖1和2所示的實施例中，可以為孔和/或槽的凹陷部136至少部分地由多個壁142所限定。在其中凹陷部136包括孔的實施例中，多個壁142可以包括多個相互交叉的壁142。
[0139]在一些實施例中，一個或多個凹陷部136為微結構化凹陷部136并且限定微結構化表面138。在此類實施例中，微結構化表面138可通過多種方法形成，包括多種微復制方法，其包括但不限于澆鑄、涂覆、模制和/或壓合技術以及其他合適的技術或其組合。例如，微結構化表面138的微結構化可通過下列方法中的至少一個形成:(1)利用具有微結構化圖案的模具澆鑄熔化的熱塑性塑料，(2)將流體涂覆到具有微結構圖案的模具上，使流體固化，移除得到的薄膜，和/或(3)使熱塑膜通過壓料輥從而對著具有微結構圖案的模具(例如，凸模具)進行擠壓(即，壓印)。可以使用本領域內的技術人員已知的許多技術中的任何一種來形成該模具，技術的選擇部分地取決于模具材料和所期望外形的特征。其他合適的技術包括蝕刻(如,化學蝕刻、機械蝕刻、反應離子刻蝕等、以及它們的組合)、燒蝕(例如,激光燒蝕等)、光刻法、立體光刻、顯微機械加工、滾花(如切滾或酸強化滾花)、刻痕、切削等，或它們的組合。
[0140]形成微結構表面138的替代方法包括熱塑性擠出法、可固化流體涂覆法，以及壓印熱塑層，該熱塑層也可固化。可找到有關基材或薄膜材料和多種形成微結構化表面138的工藝的額外信息，例如，在Halverson等人的PCT公開N0.W02007/070310和美國公開N0.US2007/0134784 ；Hanschen 等人的美國公開 N0.US2003/0235677 ；Graham 等人的 PCT 公開N0.W02004/000569 ；Ylitalo等人的美國專利N0.6，386，699 ；以及Johnston等人的美國公開 N0.US2002/0128578 和美國專利 N0.US6, 420，622、US6, 867，342 和 US7, 223，364 中可找到，這些專利均以弓I用方式并入本文。
[0141]通過微復制，可大規模制備微結構化表面138而在產品間無明顯差異，并且未使用相對復雜的加工技術。在一些實施例中，通過微復制制備的微結構化表面在制備中及制備后各特征物得到保真復制，產品間的差異不大于約50微米。在一些實施例中，微結構化表面138在制備中及制備后各特征物得到保真復制，產品間的差異不大于25微米。在一些實施例中，微結構化表面138具有各特征得到保真復制的表面特征物(即，物品、地方或其區域的表面特征物)，個體特征保真性以約50至0.05微米之間的分辨率得以保持，并且在一些實施例中以約25至I微米之間的分辨率得以保持。
[0142]凹陷部136適于保持圖2A和3A中所示的且如上所述的離心步驟所獲得的濃縮物154。圖4中所示的各個凹陷部136具有大致呈矩形的橫截面形狀并且由至少兩個壁142和一個底部或封閉端146形成，并且各個凹陷部136與其相鄰的凹陷部136通過壁142分開。各個凹陷部136還包括開口端或開口 147。應當理解，凹陷部136可以包括各種形狀，只要凹陷部136被限定在第二部分104的內表面120和/或適于連接到內表面120的基材中以便能夠保持濃縮物154。換句話講，各個凹陷部136的形狀和尺寸被設計成給濃縮物154提供容器或孔。
[0143]不管凹陷部136是否包括孔、下陷部、槽或它們的組合，合適的凹陷部形狀的例子可包括但不限于多種多面體形狀、平行六面體(例如，如圖4和7所示)、擬柱體、棱柱體等，以及它們的組合。例如，凹陷部136可以為多面體、圓錐體、截頭圓錐體、棱錐體、截頭棱錐體、球體、部分球體、半球體、橢球體、穹頂、圓柱體、立體角(例如，參見圖18，其示出了可用于形成立體角形凹陷部的模具)、其他合適的形狀以及它們的組合。此外，凹陷部136可具有多種截面形狀(包括如圖4所示的豎直截面、水平截面或它們的組合)，其包括但不限于:平行四邊形、帶圓角的平行四邊形、矩形、正方形、圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形、三角形、梯形、星形、其他多邊形(例如以下如圖8所示的六邊形)、其他合適的橫截面形狀中的至少一種以及它們的組合。
[0144]在一些實施例中，凹陷部136被成形為包括邊或角。這樣的邊或角可方便將濃縮物154保持在凹陷部136中并且可防止濃縮物154在正常重力下被從凹陷部136移出。例如，在其中濃縮物154具有高表面能或者其中濃縮物154所包括的分子被吸引到構成第二部分104的內表面120的材料或形成凹陷部136的基材的分子的實施例中，濃縮物154可優先地被吸引到凹陷部136的邊和/或角(即，在這些地方濃縮物154可保持與兩個或更多個表面接觸)而不是光滑的單個表面。
[0145]在圖4所示的實施例中，各凹陷部136的底部146是平坦的且平面的(S卩，具有面積)，并且與第一主表面148 (例如,第二部分104的內表面120的主表面和/或適于與內表面120聯接的基材的主表面)大致平行。然而，由于凹陷部136可采用其他形狀，因此底部146不必為平面，而是可以包括與第一主表面148具有最大間距的一個點或一條線。例如，在采用一個或多個半球狀凹陷部136的實施例中，此類凹陷部136的底部146可以包括半球上的與第一主表面148具有最大間距的點。此外，即使在采用平面底部146的實施例中，底部146也不必完全平坦，而是可以為至少部分地彎曲、平坦或它們的組合。此外，即使在采用平坦的平面底部146的實施例中，底部146也不必與主表面148平行，而是可取向成相對于主表面148成一角度(例如，非零角度)。
[0146]此外，在圖4所示的實施例中，各個凹陷部136均示出為具有不同的對稱線，并且底部146相對于凹陷部136的開口 147處于中心位置。然而，應當理解，凹陷部136不必包括任何對稱線，并且底部146 (不論底部146是否包括點、線或面)也不必相對于凹陷部136的開口 147處于中心位置。
[0147]圖4所示的各個凹陷部136僅以舉例的方式示出為具有相同尺寸和形狀；然而，應當理解，所有凹陷部136不必具有相同的尺寸或形狀。即，各個凹陷部136均可由大概相同的形狀和尺寸、相同或相似的形狀但不同的尺寸、不同的形狀但相似的尺寸、不同的形狀和尺寸或它們的組合所形成。例如，在一些實施例中，凹陷部136可包括交替尺寸的形狀相似的凹陷部136的圖案，或者包括凹陷部136的一些區域，其中同一區域內的凹陷部136的尺寸(或形狀)相同，但與相鄰區域的凹陷部136的尺寸(或形狀)不同，等等，以及它們的組合。
[0148]此外，圖4所示的凹陷部136僅以舉例的方式示出為規則地排列(例如，在其中凹陷部136包括孔的實施例中為格形陣列)。然而，應當理解，凹陷部136可包括多種規則排列或陣列、無規排列或它們的組合。在一些實施例中，凹陷部136在局部或較小范圍內無規排列，但該無規排列在較大范圍內有序出現或重復。作為另一種選擇，在一些實施例中，凹陷部136在較小范圍內有序排列，但該有序區域在較大范圍內無規排列。
[0149]此外，在圖4所示的實施例中，所有的壁142均具有相同的尺寸和形狀。然而，應當理解，壁可能具有多種其他形狀。例如，壁142的截面形狀不必是大致的矩形，而是可包括上述截面形狀中的任何一種。
[0150]壁142和凹陷部136可通過多種尺寸、維度、壁142或凹陷部136之間的距離、相對尺寸等來表征。壁142通常具有諸如厚度、高度、長度、寬度等之類的維度。凹陷部136通常具有諸如半徑、直徑、高度、寬度、長度等之類的維度的體積。通常，壁142和/或凹陷部136的尺寸、形狀和間隔被設計成在第二部分104為任意取向時將濃縮物154保持在凹陷部136中(如，通過毛細力)。
[0151]在一些實施例中，壁142的平均厚度為至少約I微米；在一些實施例中，至少約5微米；并且在一些實施例中，至少約10微米。在一些實施例中，壁142的平均厚度可不大于約50微米；在一些實施例中，不大于約30微米；在一些實施例中，不大于約20微米。[0152]壁142的形狀和/或尺寸可設計為使得壁142的頂部表面的面積最小，從而任何被收集在壁142的頂部表面上的物質可轉移到相鄰的凹陷部136中。例如，在一些實施例中，壁142可包括朝向頂部表面的漸縮部。在一些實施例中，頂部表面可包括凸面形狀。在一些實施例中，可以采用漸縮部和凸面形狀的組合。在一些實施例中，頂部表面并非呈弧形，而是平坦的；然而，限定凹陷部136的開口 147的頂部表面平滑，沒有或者幾乎沒有明顯的邊緣。
[0153]在一些實施例中，可選擇任何給定區域中的壁142和凹陷部136的構造，使得壁或凹陷部的平均間距P (即，分別為相鄰的壁142或凹陷部136之間的中心至中心距離)為至少約I微米；在一些實施例中，為至少約10微米；并且在一些實施例中，為至少約50微米。在一些實施例中，壁或凹陷部的平均間距P不大于約1000微米；在一些實施例中，不大于約800微米；在一些實施例中，不大于約600微米；在一些實施例中，不大于約500微米；在一些實施例中，不大于約200微米；在一些實施例中，不大于約150微米；并且在一些實施例中，不大于約100微米。在一些實施例中，間距P可處于50微米至850微米的范圍內。
[0154]在一些實施例中，凹陷部136可以在第一主表面148上比在其他表面上更致密地堆積在一起。凹陷部136的堆積密度越高(例如，用平均凹陷部密度或平均孔密度來表示)，通常給定面積的第二部分104的第一側面140可以容納更多的濃縮物154。另外，在一些實施例中，如果微結構化表面138在各個凹陷部136之間包括更多的“平臺區域(landarea) ”，有可能樣品中更致密的部分(例如，包含所關注分析物)可以被離心到平臺區域上，然后在倒置容器時可能往往隨上清液被帶走。因此，一般來講，優選在微結構化表面138上有較高的凹陷部密度，以便有較高的捕集可能性。
[0155]在一些實施例中，平均凹陷部密度為至少約20個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約30個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約70個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約100個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約150個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約200個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約500個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約800個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約900個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約1000個凹陷部/cm2 ;在一些實施例中，為至少約2000個凹陷部/cm2 ；并且在一些實施例中，為至少約3000個凹陷部/cm2。在一些實施例中，凹陷部密度可以為約825個凹陷部/cm2。
[0156]在一些實施例中，凹陷部136可通過第一主表面148的平面內X方向的維度(例如，長、寬、半徑、直徑、對角線等)來表征。短語“平面內”通常用于指x-y平面維度，且僅用于與深度或z方向的維度區分，但并不一定要求該維度完全在第一主表面148的平面內，而是可以包括位于與第一主表面148的平面大致平行的其他類似x-y平面的維度。在一些實施例中，平均凹陷部X-方向(或y_方向)的維度(例如，底部146的寬度)為至少約I微米；在一些實施例中，為至少約10微米；并且在一些實施例中，為至少約50微米。在一些實施例中，平均凹陷部X方向的維度為小于約1000微米；在一些實施例中，小于約500微米；并且在一些實施例中，小于約100微米。
[0157]在一些實施例中，平均凹陷部體積為至少約I皮升(pL);在一些實施例中，為至少約IOpL ;在一些實施例中，為至少約IOOpL ;并且在一些實施例中，為至少約IOOOpL(InL)。在一些實施例中，平均凹陷部體積為不大于約1，000，OOOpL (IiiL);在一些實施例中，不大于約100，OOOpL ;在一些實施例中，不大于約10，OOOpL0在一些實施例中，平均凹陷部體積處于 IOnKlO, OOOpL)至 IOOnL (100，OOOpL)的范圍內。
[0158]表征壁142和凹陷部136的另一種方式是以它們的縱橫比來描述。凹陷部136的“縱橫比”是指凹陷部136的深度與凹陷部136的寬度之比。壁142的“縱橫比”是指壁142的高度與壁142的寬度(或厚度)之比。凹陷部136和/或壁142的縱橫比可包括上述那些縱橫比。
[0159]在一些實施例中，平均壁縱橫比為至少約0.01 ;在一些實施例中，至少約0.05 ;并且在一些實施例中，至少約I。在一些實施例中，平均壁縱橫比不大于約15 ;在一些實施例中，不大于約10 ;并且在一些實施例中，不大于約8。
[0160]在一些實施例中，壁142的平均高度或凹陷部136的平均深度(即，凹陷部136的封閉端或底部146與凹陷部136的開口端或開口 147 (即第一主表面148的鄰近部分)之間的距離)為至少約5微米；在一些實施例中，至少約20微米；并且在一些實施例中，至少約30微米。在一些實施例中，壁142的平均高度或凹陷部136的平均深度可不大于約1000微米；在一些實施例中，不大于約250微米；在一些實施例中，不大于約100微米；并且在一些實施例中，不大于約50微米。在圖4所示的實施例中，壁高基本上與凹陷部深度相同；然而，應當理解并不一定如此。例如，在一些實施例中，凹陷部136包括凹進去甚至低于壁142的底端的部分，使得孔的深度大于壁的高度。然而，即使在這些實施例中，以上尺寸范圍也可適用。
[0161]在一些實施例中，與圖4所示的實施例不同，凹陷部136可具有一定的拔模斜度，使得各個壁142相對于各自的底部146以非零且非直角取向(參見，例如圖16E)。在一些實施例中，拔模斜度可用凹陷部136的壁142與豎直方向(即，與平坦底部146垂直或正交的線或面)之間的夾角表示，例如，如圖16E所示。在一些實施例中，拔模斜度可以為至少約5度；在一些實施例中，至少約10度；在一些實施例中，至少約12.5度；并且在一些實施例中，至少約15度。在一些實施例中，拔模斜度不大于約50度；在一些實施例中，不大于約30度；在一些實施例中，不大于約25度；并且在一些實施例中，不大于約20度。在一些實施例中，拔模斜度處于約10度至約12.5度的范圍內。
[0162]無論凹陷部136或壁142自身是否是微結構化的，第二部分104都可包括微結構化表面138，該微結構化表面138包括其他微結構化特征物，例如突起部、下陷部或凹陷部，或者它們的組合。至少一些微結構化特征物可以以納米級、微米級或宏觀級形成。每個微結構特征物可由兩個或更多個維度(如，一個或多個進入/離開第一主表面148的平面的維度以及一個或多個在第一主表面148的平面內的維度)限定。在一些實施例中，第一主表面148包括微結構化特征物的構造，使得每個特征物的至少兩個維度是微觀的。“特征物”可以包括在第一主表面148形成的任何上述微結構化特征物，包括壁142、凹陷部136或任何其他形成于第一主表面148上的微結構化特征物。
[0163]微結構化特征物可具有所需的特征尺寸(如，長度、寬度、深度、半徑、直徑或沿任何方向測量的其他維度)和密度(如，第一主表面148的單位面積的特征物數量)。可構造特征物，使得在全部三個方向上(如，x、y (在第一主表面148的平面內)和z (進入/離開第一主表面148的平面))的特征長度類似。作為另一種選擇，可構造特征物，使得在一個或多個方向上的特征長度比其他方向上的大。[0164]在一些實施例中，特征物在一個或多個維度上可具有不大于約500微米的最大特征長度。在一些實施例中，最大特征長度是50微米；并且在一些實施例中，最大特征長度是10微米。在一些實施例中，在一個或多個維度上的最小特征長度是I納米。在一些實施例中，最小特征長度是10納米，并且在一些實施例中，最小特征長度是100納米。此外，在一些實施例中，特征物密度為每平方毫米(mm2)至少100個特征物；在一些實施例中，每平方毫米(mm2)至少1，000個特征物；并且在一些實施例中，每平方毫米(mm2)至少10，000個特征物。
[0165]可米用本發明的系統和方法的微結構化表面的其他實施例將參照圖7-17H在下文中予以更詳細的描述。
[0166]圖5示出了根據本發明的另一個實施例的樣品檢測系統200。樣品檢測系統200具有許多與以上參照圖1所示實施例所描述的元件和特征物相同的元件和特征物。因此，與圖1所示實施例中的元件和特征物所對應的元件和特征物用200系列的相同的附圖標記示出。參考以上附圖1-4的描述，以更完整地描述圖5所示的實施例的特征物和元件(以及這些特征物和元件的替代形式)。
[0167]如圖5所示，在一些實施例中，樣品檢測系統200可包括第一部分202和第二部分204。在一些實施例中，第一部分202和第二部分204可以可拆卸地或永久地聯接到一起以形成容器208。
[0168]容器208可適于容納待分析的樣品，例如分析是否有一種或多種所關注分析物。樣品可以為任何上述的樣品。容器108的尺寸和形狀可根據需要設計成適應待分析的樣品，第一部分202和第二部分204的形狀和構造僅以舉例的方式示出。
[0169]容器208的第二部分204在圖5中僅以舉例的方式示出為容器208的適于容納大部分樣品的部分(例如，“管”或“貯存器”)。此外，第一部分202僅以舉例的方式示出為容器208的有效覆蓋或封閉第二部分204的頂蓋。
[0170]僅以舉例的方式，第二部分204在圖5中示出為具有封閉端或底部216和開口端218的細長的、基本上呈柱形的管，第一部分202示出為具有封閉端212和開口端214的頂蓋。第一部分202的開口端214的尺寸被設計為接納第二部分204的至少一部分，并且具體來講，其接納第二部分204的開口端218，使得第二部分204與第一部分202聯接在一起就封閉和/或覆蓋第二部分204的開口端218。再以舉例的方式，第一部分202和第二部分204被構造為通過扣合型接頭聯接在一起；然而，可使用任何上述聯接方式代替或補充扣合型接頭。此外，在一些實施例中，第一部分202和第二部分204中的一者或兩者可包括一個或多個密封件(如0形環)。
[0171]第一部分202和第二部分204可以由上文針對圖1-4所示實施例所述的任何材料形成。第一部分202和第二部分204可由相同材料或不同材料形成。此外，第一部分202和第二部分204可具有如上文針對圖1-4所示容器108所述的透明性和尺寸(例如，體積)范圍。
[0172]在一些實施例中，第二部分204可包括標記，所述標記可用來方便向第二部分204添加所需的體積。
[0173]在一些實施例中，第二部分204可包括一個或多個凹陷部236 (例如，與其封閉端或底部212相鄰或形成于其中)，其適于保持待分析樣品的濃縮物，各個凹陷部236朝向第二部分204的開口端218開口。凹陷部236可包括上文針對圖1_4所示實施例的凹陷部136所述的任何特征物。一個或多個凹陷部236可直接形成于形成第二部分204的材料中，或者一個或多個凹陷部236可形成于聯接至第二部分204并可形成容器208的一部分的基材(或“插件(insert) ”或“鏡片(lens)”)中。此類基材將參照圖16A-16H和圖17A-17H在下文進行更詳細的描述。
[0174]在一些實施例中，第二部分204的內表面220的至少一部分可以包括微結構化表面238。在采用微結構化表面238的實施例中，一個或多個凹陷部236可以為微結構化凹陷部236，并且微結構化表面238可以包括各種微結構化特征物。
[0175]與圖1-4所示的實施例一樣，在一些實施例中，第二部分204可以被描述為包括位于第二部分204的第一側面240 (并且具體地講位于底部216的第一側面240)中的凹陷部236 (例如，微結構化表面238)，其通常面向容器208的內部(或“內側”)和第一部分202的內部，并且通常包括內表面220或其一部分。具體地講，第一側面240可包括第一主表面248 (S卩，與圖4所示的第一主表面148類似)，其中可形成凹陷部236或微結構化表面238，此類凹陷部或“孔”可包括開口端，開口端朝向第二部分204的第一側面240以及朝向容器208的內部開口。第二部分204還可包括具有第二主表面249的第二側面241 (參見，例如圖4),其通常分別與第一側面240和第一主表面248相對。第二主表面249的至少一部分可以限定凹陷部236(例如，微結構化凹陷部)的封閉端或底部的至少一部分。第二側面241可以面向容器208的外部(或“外側”)，例如，遠離第一部分202。因此，保持在第二部分204中的濃縮物可以從第一側面240或從第二側面241進行解析，例如在其中第二部分204的至少一部分(例如，底部216和/或第二側面241)基本上透明的實施例中。
[0176]上文針對圖1-4所示樣品檢測系統100的第一部分102所述的任何體積、尺寸和形狀也可應用于圖5所示樣品檢測系統200的第二部分204。類似地，上文針對圖1-4所示樣品檢測系統100的第二部分104所述的任何體積、尺寸和形狀可應用于圖5所示樣品檢測系統200的第一部分202。類似地，上文針對樣品檢測系統100的凹陷部136所述的任何特征物也可應用于圖5所示樣品檢測系統200的凹陷部236，包括“收集體積”和各個體積的范圍。
[0177]在一些實施例中，第二部分204可以稱為容器108的“接納部分”和“檢測部分”，并且第一部分202可以稱為容器108的“頂蓋”、“上蓋”或“頂蓋部分”。容器208的第二部分204 (或“檢測部分”)相對于容器208的第一部分202 (或“頂蓋部分”)的體積范圍和體積比值可與上文針對容器108的接納部分102和頂蓋部分104所述的體積比值相同。這樣，可使用圖5所示的容器208獲得的濃度增加及其范圍可與使用圖1-4所示容器108獲得的濃度增加及其范圍相同。
[0178]參照圖6A-6C，現在將繼續參照圖5的樣品檢測系統200描述樣品檢測方法350。
[0179]如圖6A所不,樣品252可以設置在由第一部分202和第二部分204形成的容器208中。容器208 (無需首先倒置)可以朝向第二部分204的第一方向(或取向)D1進行離心。此離心處理可引起包含樣品252中更致密物質的濃縮物254移至第二部分204，具體地講移至第二部分204中形成的一個或多個凹陷部236 (例如，微結構化表面238)中。“濃縮物”254通常可包括離心處理所形成的樣品的沉降物，但也可包括樣品的至少一部分上清液或稀釋劑，如上文參照圖4所述。[0180]在圖6A所示的離心步驟中，在第二部分204中形成和保持濃縮物254所需的離心g力、持續時間和/或循環次數可根據樣品252的組成、所關注分析物等因素中的一者或多者而變化。
[0181]如圖6B所示，然后可以將容器208倒置，使得離心步驟所得到的上清液256從第二部分204中潷析出來，而濃縮物254則繼續保持在第二部分204中(并且具體地講保持在第二部分204的凹陷部236或微結構化表面238中)。第二部分204 (并且具體地講凹陷部236或微結構化表面238)可適于在正常重力作用(例如，在標準重力，即海平面的地球重力加速度的標準值9.8m/s2)下保持濃縮物254。S卩，濃縮物254可以保持在第二部分204中，直到施加足夠的g力(例如，沿基本上與第一方向或取向D1相對的第二方向或取向)以從第二部分204移出濃縮物254，而與第二部分204的取向無關。
[0182]如圖6C所示，然后可從容器208的外側(S卩，從第二部分204的第二側面241)解析第二部分204中的濃縮物254，如大箭頭所表示。在此類實施例中，第二部分204或其至少一部分可以基本上透明，以便能夠從第二側面241解析濃縮物254 (例如，通過光學方法)。另外，此類實施例可采用永久聯接在一起的第一部分202和第二部分204，因為檢測或解析步驟可以從容器208外側進行，使得無需為了解析步驟而將第二部分204與第一部分202分開。另外，在此類實施例中，如圖6C所示，上清液256可充當濕度貯存器以免濃縮物254在檢測過程可得以完成前大量蒸發。
[0183]上文針對圖2A-2C所述的使得能夠從第二部分204的第二側面241進行解析的各種方式也可應用于樣品檢測系統200。
[0184]圖7示出了根據本發明另一個實施例的示例性微結構化表面338，其采用一級和二級微結構特征物。微結構化表面338具有許多與以上參照圖4所示實施例所描述的元件和特征物相同的元件和特征物。因此，與圖7所示實施例中的元件和特征物相對應的元件和特征物用300系列的相同的附圖標記示出。參考以上附圖4的描述，以更完整地描述圖7所示實施例的特征物和元件(以及這些特征物和元件的替代形式)。
[0185]微結構化表面338包括第一主表面348，該第一主表面348至少部分地由多個一級相互交叉的壁342限定，并且具體地講由該多個一級相互交叉的壁342的上表面限定。主表面348也可稱作“一級微結構化表面”348。一級微結構化表面348包括多個一級凹陷部376 (8卩，在圖7中限定為孔)，每個凹陷部至少部分地由四個一級壁342、一個一級底部或封閉端346以及一個一級開口或開口端347限定。
[0186]微結構化表面338還包括第二水平或程度的微結構。具體地講，微結構化表面338包括二級主表面368，其還可稱作“二級微結構化表面”368。二級微結構化表面368至少部分地由多個二級相互交叉的壁372限定，并且具體地講由該多個二級相互交叉的壁372的上表面限定。在圖7所不的實施例中，多個二級壁372的上表面與主表面348之間間隔一定距離，使得二級壁372相對于微結構化表面338的主表面348凹陷。
[0187]二級微結構化表面368還由多個二級凹陷部366 (S卩，在圖7中限定為孔)所限定，每個凹陷部至少部分地由四個二級壁372、一個二級底部或封閉端376以及一個二級開口或開口端377限定。二級底部376與一級微結構化表面348之間間隔一定距離，并且與二級微結構化表面368之間間隔一定距離。在圖7所示的實施例中，各個一級底部346至少部分地由多個二級底部376限定，并且二級底部376設置為其與一級微結構化表面348的距離和一級底部346與一級微結構化表面348的距離相同。然而，應當理解，二級底部376不一定與一級底部246設置在相同的深度,相反地,二級底部376可以設置為與一級微結構化表面348相隔另外的距離并且可以與各個一級底部346也間隔一定距離。例如，在一些實施例中，一個或多個一級凹陷部336可包括一個或多個二級凹陷部366，該一個或多個二級凹陷部366設置成使得二級凹陷部366限定一級底部346和二級底部376之間的階梯構造。
[0188]濃縮物可以設置在微結構化凹陷部336、微結構化表面338的366中，并且具體地講設置在二級凹陷部366中。即，每個一級凹陷部336和每個二級凹陷部366均適于保持濃縮物。在如圖7所示的實施例中，二級壁372示出為比一級壁342低，然而，應當理解，二級壁372相反可以與一級壁342 —樣高(或尺寸相對于二級壁372更加相似)。在一些使用較低二級壁372的實施例中，可允許濃縮物溢出二級凹陷部366而仍然保持在微結構化表面338中。
[0189]僅以舉例的方式，圖7所示的實施例包括兩個水平或程度的微結構化。然而，附加程度的微結構化可進一步提高濃縮物在微結構化表面238中的保持。此類額外附加的微結構化可以包括附加的三級微結構、四級微結構等。每個附加水平的微結構化可以更加深入主表面348中(例如，由第二部分例如第二部分104、204或限定微結構化表面338的基材提供)，并且所形成的附加孔的底部與一級微結構化表面348的距離可以和一級底部346與一級微結構化表面348的距離相同、不同或其組合。
[0190]圖7的微結構化表面338示出了一級凹陷部336以及處于各個一級凹陷部336中的多個二級凹陷部366。然而，應當理解，可采用多種規則構造、不規則構造或組合構造。例如，在一些實施例中，不規則一級凹陷部336可包括二級凹陷部366，或者每隔一個一級凹陷部336可包括二級凹陷部366，或者微結構化表面338的一些區域可包括一級和二級凹陷部336和366，而微結構化表面338的一些區域僅僅包括一級凹陷部336，等等。
[0191]在圖7所示的實施例中，二級壁372相對于一級壁342以約45度的角度取向。然而，應當理解，二級壁372相對于一級壁342可以改為以多種其他角度(例如，0度、90度等)取向。此外，二級凹陷部366示出為具有與一級凹陷部336相同的形狀；然而，應當理解，上文針對圖7的凹陷部136描述的有關形狀、數量、取向、尺寸等的所有可替代方案都適用于圖7的微結構化表面338的一級凹陷部336和二級凹陷部366。
[0192]二級壁372和二級凹陷部366可具有尺寸范圍，且可由上文針對圖4所示壁142和凹陷部136給出的尺寸范圍來限定。此外，在一些實施例中，二級凹陷部366的平均深度或二級壁372的平均高度為至少約0.1微米；在一些實施例中，為至少約I微米；并且在一些實施例中，為至少約2微米。在一些實施例中，二級凹陷部366的平均深度或二級壁372的平均高度不大于約50微米；在一些實施例中，不大于約20微米；在一些實施例中，不大于約10微米；并且在一些實施例中，不大于約5微米。
[0193]二級壁372和二級孔366還可由與一級壁342和一級孔336比較得出的相對大小來限定。例如，在一些實施例中，二級壁的平均高度或二級孔的平均深度比一級壁的平均高度或一級孔的平均深度分別少至少約5微米。一級壁的平均高度和一級孔的平均深度以及一級壁342和一級凹陷部336的其他特性可假定為與上文針對圖4的壁142和凹陷部136所述的那些相同。此外，在一些實施例中，二級壁的平均高度或二級孔的平均深度比一級壁的平均高度或一級孔的平均深度分別少至少約20微米；在一些實施例中，分別少至少約50微米；并且在一些實施例中，分別少至少約70微米。
[0194]在一些實施例中，一級孔的平均體積與二級孔的平均體積之比為至少約5 ;在一些實施例中，為至少約30 ;在一些實施例中，為至少約50 ;并且在一些實施例中，為至少約150。在一些實施例中，一級孔的平均體積與二級孔的平均體積之比不大于約2，000, 000 ；在一些實施例中，不大于約1，000，000 ;在一些實施例中，不大于約150,000 ;并且在一些實施例中，不大于約500。
[0195]在圖7所示微結構化表面338的一個實施例中，一級凹陷部336 (其為孔的形式)和一級壁342包括約250微米的間距(即，分別地，相鄰的各一級壁342或各凹陷部336之間的中心至中心間距)。一級凹陷部336的形狀為平行六面體形，標稱深度為約67微米，并且一級壁342取向成與基材的縱向成45度的角度。一級壁相交處之間的一級壁高度為約67微米，并且在相交區域中的一級壁高度為約75微米。二級壁372的高度為約4微米，并且二級壁372和二級凹陷部366包括約25微米的間距(即，分別地，相鄰的各二級壁372或各凹陷部336之間的中心至中心間距)。二級壁372排列為使得其與基材的縱向平行或垂直(即，二級壁372與一級壁342排列成約45度角)。微結構化表面338及其制備方法的實施例的更多詳細信息在Halverson等人的PCT公開N0.W02007/070310中有描述，該專利公開以引用方式并入本文中。
[0196]圖8-15分別示出了根據本發明的另一個實施例的微結構化表面438、538、538、738、838、938、1038 和 1138。微結構化表面 438、538、538、738、838、938、1038 和 1138 具有許多與上文參照圖4所示實施例所述的元件和特征物相同的元件和特征物。因此，與圖4所示實施例的元件和特征物相對應的元件和特征物分別用400、500、600、700、800、900、1000和1100系列的相同的附圖標記給出。參考以上附圖4的描述，以更完整地描述圖8-15所示實施例的特征物和元件(以及這些特征物和元件的替代形式)。
[0197]如圖8所示，微結構化表面438包括多個形成于第一主表面448中的凹陷部436，其適于保持樣品的濃縮物，例如在第一離心步驟之后(參見，例如圖2A、3A和6A)。圖8所示的每個凹陷部436至少部分地由六個壁442、一個底部或封閉端446以及一個開口或開口端447限定。因此，每個凹陷部436的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部436的底部446的平面截取的橫截面)形狀為六邊形。在一些實施例中，凹陷部436不包括拔模斜度或者拔模斜度為0度。
[0198]在一些實施例中，微結構化表面438可以由蝕刻的母模形成，例如，通過使用玻璃板將印模材料壓到模具上至1_的大約最終厚度而形成。
[0199]在圖8所示的微結構化表面438的一個實施例中，凹陷部436的間距(即，分別地，相鄰的壁342或凹陷部336之間中心到中心的間距)可以為大約100微米，壁高(或凹陷部深度)為大約50微米，并且拔模斜度(即，從壁342與垂直方向之間進行測量)為大約10度。
[0200]如圖9所示，微結構化表面538包括多個形成于第一主表面548中的凹陷部536，其適于保持樣品的濃縮物，例如在第一離心步驟之后(參見，例如圖2A、3A和6A)。圖9所示的每個凹陷部536至少部分地由圓形側壁542、一個圓形底部或封閉端546以及一個圓形開口或開口端547限定，使得每個凹陷部536的形狀基本上為圓柱形。因此，每個凹陷部536的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部536的底部546的平面截取的橫截面)形狀為圓形。此外，凹陷部536采用六角形排列或以六角形堆積的陣列成形。
[0201]如上文結合圖4所述，微結構化表面438、538、638、738、838、939、1038和1138可通過多種工藝形成。僅以舉例的方式說明，在一些實施例中，圖9所示的微結構化表面538可通過蝕刻涂覆有光致抗蝕劑的硅片而形成。此類工藝的一個例子在“實例”中描述為制備微結構化表面MSl的工藝。
[0202]在一些實施例中，圖10-15所示的微結構化表面638、738、838、938、1038和1138可以代表可根據澆鑄工藝形成的微結構化表面的例子，所述澆鑄工藝包括將熔化的聚合物材料對著配備有凸模具的澆鑄輥進行澆鑄，所述凸模具具有所需微結構化表面的反轉(例如，“負”)圖案。此類工藝的一個例子在“實例”中作為制備微結構化表面MS2A-MS2F的工藝有更詳細的描述。在此類澆鑄工藝中，凸模具有必要具有一定的拔模斜度，以使得模具的每個突起朝向其末端或頂端漸縮，所述模具的末端或頂端進入熔化的聚合物材料中。因此，由該工藝形成的每個凹陷部從其開口端到其封閉端或底部通常會是漸縮的。如本文所用，短語“拔模斜度”可用于指用來制造凹陷部的模具，或指形成于微結構化表面的所得凹陷部中的角度。
[0203]如圖10所示，微結構化表面638包括多個形成于第一主表面648中的凹陷部636，其適于保持樣品的濃縮物。圖10所示的每個凹陷部636至少部分地由四個側壁642(例如，每個側壁642取向為基本上與相鄰側壁642垂直)、一個底部或封閉端646以及一個開口端647限定，使得每個凹陷部636的形狀基本上為平行六面體形(具體是在圖10中，為立方體或長方體)。術語“基本上”用于說明任何拔模斜度。然而，應當理解，每個凹陷部636的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部646和正方形(或矩形)開口端647以及錐形側壁642。因此，每個凹陷部636的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部636的底部646的任何平面截取的橫截面)形狀為正方形。如上所述，拔模斜度可有利于在制備微結構化表面638的過程中從形成微結構化表面638的材料移除凸模具。
[0204]此外,在圖10所不的實施例中，微結構化表面638還包括形成于第一主表面648中并從一個凹陷部636直線延伸至另一個凹陷部的徑跡665。在一些實施例中，這僅僅是澆鑄工藝中所使用的模具得到的產物(artifact),但在一些實施例中，徑跡665還可起到保持根據本發明的樣品的濃縮物的作用。
[0205]在一些實施例中(參見，例如圖9-10)，第一主表面(例如548和648)可以在各個凹陷部(例如536和636)之間包括較大部分的“平臺區域”;而在一些實施例中(參見圖8)，凹陷部(例如436)可以非常致密地排列或堆積在第一主表面(例如448)上，使得各個凹陷部之間存在的“平臺區域”非常少。一般來講，凹陷部的堆積密度將以“孔密度”或“凹陷部密度”來描述，如上文結合圖4所述。作為另一種選擇，這一概念可通過描述第一主表面上的“開放區域百分比”來反映，其通常是指第一主表面被凹陷部(或孔)占據的百分比，與平臺區域相對。
[0206]如圖11所示，微結構化表面738包括多個形成于第一主表面748中的凹陷部736，其適于保持樣品的濃縮物。圖11所示的每個凹陷部736至少部分地由六個側壁742、一個底部或封閉端746以及一個開口或開口端747限定，使得每個凹陷部736的形狀基本上為六邊形，至少在第一主表面748的水平上如此。因此，每個凹陷部736的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部736的底部746的平面截取的橫截面)形狀通常為六邊形。在一些實施例中，如圖11所示的實施例，微結構化表面738可通過具有形狀為圓形的突起頂端的模具形成，使得底部746為圓形。在一些實施例中，如圖11所示，凹陷部736可以(例如)朝向底部746漸縮。如上文所述，此類漸縮部通常被稱作“拔模斜度”，并且在形成(例如，澆鑄)微結構化表面738的過程中可用于從第一主表面748上除去模具。
[0207]如圖12所示，微結構化表面838包括多個形成于第一主表面848中的凹陷部836，其適于保持樣品的濃縮物。圖12所示的每個凹陷部836至少部分地由四個側壁842(例如，每個側壁842取向為基本上與相鄰側壁842垂直)、一個底部或封閉端846以及一個開口或開口端847限定，使得每個凹陷部836的形狀基本上為平行六面體形(具體在圖12中，為立方體或長方體)。術語“基本上”用于說明任何拔模斜度。然而，應當理解，每個凹陷部836的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部846和正方形(或矩形)開口端847以及錐形側壁842。因此，每個凹陷部836的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部836的底部846的平面截取的橫截面)形狀為正方形(或矩形)。此外，在圖12所示的實施例中，微結構化表面838還包括凸起區域、隆起或突起867，其形成于第一主表面848并圍繞每個凹陷部836。每個凸起區域867的形狀通常為圓形或半球形。在一些實施例中，這僅僅是由用于產生微結構化表面838(例如，在澆鑄工藝中)的模具得來的產物(artifact)。在一些實施例中，可優選使用不會在所得的微結構化表面138中形成此類產物的模具。
[0208]圖13所示的微結構化表面938與圖12所示的微結構化表面838基本上類似，不同的是凹陷部936在第一主表面948上的排列或堆積比在圖12中更為致密。即，每個凹陷部936形成于第一主表面948中并且至少部分地由四個側壁942、一個底部或封閉端946以及一個開口端947限定，使得每個凹陷部936的形狀基本上為平行六面體形。術語“基本上”同樣用于說明任何拔模斜度。然而，應當理解，每個凹陷部936的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部946和正方形(或矩形)開口端947以及錐形側壁942。因此，每個凹陷部936的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部936的底部946的平面截取的橫截面)形狀為正方形，并且每個凹陷部936被通常為圓形或半球形的凸起區域、隆起或突起967圍繞。
[0209]可用于形成圖12和13所示微結構化表面838和938的模具850和950 (例如，凸模具)的例子分別顯示在圖19A-19B和20A-20B中。如圖19A-19B和20A-20B所示，每個模具850和950分別可包括從模具表面或主表面880、980延伸出的多個突起、柱子或銷855、955，其各自分別對應于一個凹陷部836、936。如圖中所示，每個突起855、955的形狀通常為截頭棱錐形。如圖中所示，突起855、955包括凹陷部836、936的反轉或“負”形狀。每個突起855、955包括最終將形成并對應于凹陷部836、936的開口端847、947的底部857、957，以及最終將形成并對應于凹陷部836、936的底部或封閉端846、946的頂端859、959。
[0210]每個頂端859、959的寬度用“Xt”表示，并且其長度通常用字母“Yt”表示(參見圖19A和20A)。每個底部857、957的寬度(或長度)用“Xb.”表示。間距或相鄰的突起855、955之間中心到中心的距離用字母“P”表示(參見圖19A和20A)，并且突起855、955之間的距離用字母“d”表示(參見圖19B和20B)。每個突起855、955的總高度用“HT”表示，并且每個頂端859、959的高度用“Ht”表示(參見圖19B和20B)。總高度“HT”將通常分別對應于每個凹陷部836、936的深度。每個突起855、955的拔模斜度用角度a表示。
[0211]在一個示例性實施例中，圖12和13的凹陷部836和936分別由模具850和950形成，所述凹陷部的測量尺寸和/或計算尺寸在“實例”的表I中給出，在其中微結構化表面838和939分別稱為“MS2C”和“MS2D”。此外，模具850和950的示例性實施例的尺寸在“實例”的表2中給出。
[0212]如圖14所示，微結構化表面1038包括多個形成于第一主表面1048中的凹陷部1036，其適于保持樣品的濃縮物。圖14所示的每個凹陷部1036至少部分地由六個側壁1042、一個底部或封閉端1046以及一個開口或開口端1047限定，使得每個凹陷部1036的形狀基本上為六方形，至少在第一主表面1048的水平上如此。因此，每個凹陷部1036的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部1036的底部1046的平面截取的橫截面)形狀通常為六邊形。在一些實施例中，如圖14所示的實施例，微結構化表面1038可通過具有形狀為圓形的突起頂端的模具形成，使得底部1046為圓形。每個凹陷部1036包括一定的拔模斜度(例如，如在“實例”中對微結構化表面MS2E所報道)，使得每個凹陷部1036從其開口端1047到其封閉端或底部1046漸縮。此外，凹陷部1036呈六角形堆積，使得其中心到中心的距離(或間距)通常小于類似正方形堆積設計的間距，從而凹陷部密度高于類似正方形堆積設計的密度。
[0213]微結構化表面1038可以由類似于模具850、950的模具形成，不同的是突起將呈六角形堆積。例如，在一些實施例中，模具可以包括六角形堆積的突起，其間距P為350微米，頂端直徑(即，“特征尺寸”)為225微米，底部直徑為300-325微米，并且高度為250微米。
[0214]圖15所示的微結構化表面1138與圖12所示的微結構化表面838或圖13所示的微結構化表面938基本上類似，不同的是凹陷部1136在第一主表面1148上的排列或堆積比在圖12或13中更為致密。即，每個凹陷部1136形成于第一主表面1148中并且至少部分地由四個側壁1142、一個底部或封閉端1146以及一個開口端1147限定，使得每個凹陷部1136的形狀基本上為平行六面體形。同樣，術語“基本上”用于說明任何拔模斜度。然而，應當理解，每個凹陷部1136的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部1146和正方形(或矩形)開口端1147以及錐形側壁1142。因此，每個凹陷部1136的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部1136的底部1146的平面截取的橫截面)形狀為正方形。如圖15所示，每個凹陷部1136被正方形凹痕或凹槽包圍，其在一些實施例中為用于產生微結構化表面1138的模具的產物(artifact)(例如，在澆鑄工藝中)。
[0215]可用于形成圖15所示微結構化表面和1138的模具1150 (例如，凸模具)的一個例子在圖21A-21B中示出。如圖21A-21B所示，模具1150可包括從模具表面或主表面1180延伸出的多個突起或銷1155，其各自對應于一個凹陷部1136。如圖中所示，每個突起1155的形狀通常為截頭棱錐形。如圖中所示，突起1155包括凹陷部1136的反轉或“負”形狀。每個突起1155包括最終將形成并對應于凹陷部1136的開口端1147的底部1157，以及最終將形成并對應于凹陷部1136的底部或封閉端1146的頂端1159。
[0216]每個頂端1159的寬度用“Xt”表示，并且其長度通常用字母“Yt”表示(參見圖21A)。每個底部1157的寬度(或長度)用“Xb.”表示。間距或相鄰的突起1155之間的中心到中心的距離用字母“P”表示(參見圖21A)，并且突起1155之間的距離用字母“d”表示(參見圖21B)。每個突起1155的總高度用“HT”表示(參見圖21B)。總高度“HT”通常將對應于每個凹陷部1136的深度。每個突起1155的拔模斜度用角度a表示。
[0217]在一個示例性實施例中，凹陷部1136由模具1150形成，所述凹陷部的測量尺寸和/計算尺寸在“實例”的表I中給出，其中微結構化表面1138被稱為“MS2F”。此外，模具1150的一個示例性實施例的尺寸在“實例”的表2中給出。
[0218]圖16A-16H，特別是圖16A-16E，示出了可聯接到第二部分(例如，圖1_3的第二部分104或圖5-6C的第二部分204)的基材或插件1290，并且在其中可以形成微結構化表面1238。如圖16A所示，基材1290可包括外壁1291和凸緣1292，其可用于聯接到第二部分。第二部分可包括用于接合外壁1291和凸緣1292中的至少一者的嚙合脊或特征物。例如，在一些實施例中，基材1290可聯接到第二部分以形成容器(例如，圖1-3的容器108或圖5-6C的容器208)的頂蓋，其很類似于具有蓋子和罩子的梅森食品瓶，該罩子被構造成用于聯接到該瓶并使蓋子在該瓶的開口端上保持就位。這樣，在一些實施例中，基材1290可以被稱作第二部分或第二部分的至少一部分。這樣，本文中關于基材1290的任何描述也適用于本發明的“第二部分”。
[0219]基材1290還可包括在其中形成微結構化表面1238的第一側面1240以及與第一側面1240相對的第二側面1241，使得第一側面1240通常面向容器內部,而第二側面1241通常面向容器外部。
[0220]如上提到，在一些實施例中，基材1290的至少一部分(例如，與微結構化表面1238重疊或共延的部分)可以基本上透明，以便從第二側面1241查看、檢測和/或解析微結構化表面1238。具體地講，微結構化表面1238可包括一個或多個凹陷部1236，所述凹陷部形成于基材1290的第一主表面1248中，凹陷部1236適于保持樣品的濃縮物。在一些實施例中，凹陷部1236的至少一部分(例如，其底部1246)可以基本上透明，以便從第二側面1241查看、檢測和/或解析凹陷部1236中的內容物。
[0221]圖16A-16H所示的每個凹陷部1236至少部分地由四個側壁1242、一個底部或封閉端1246以及一個開口或開口端1247限定，使得每個凹陷部1236的形狀基本為平行六面體形。術語“基本上”用于說明任何拔模斜度a，如圖16E所示。S卩，如圖16D-16H所示，每個凹陷部1236的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部1246和正方形(或矩形)開口端1247以及從開口端1247到封閉端1246漸縮的錐形側壁1242。因此，每個凹陷部1236的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部1236的底部1246的平面截取的橫截面)形狀為正方形(或矩形)。此類錐形側壁1242可以為用于制備凹陷部1236的方法得到的產物(artifact)。在一些實施例中,微結構化表面1238可通過模制形成,這在“實例”中被描述為用于制備微結構化表面MS3A和MS3B的工藝。圖16A-16H所示的微結構化表面1238的一個例子在“實例”中被描述為“MS3A”。
[0222]圖16F-16H的光學顯微照片還示出，在一些實施例中，開口端1247可以為至少部分地平滑或圓化。此類平滑或圓化頂部邊緣或開口端1247可有助于在離心步驟之后充分地使上清液從保持在凹陷部1236中的濃縮物移除。即，在一些實施例中，如果開口端1247由過于急轉的邊緣或角度限定，那么在離心之后倒置容器時，液體樣品(如含水樣品)可能有在這些急轉的邊緣處斷開的傾向。此類頸縮或斷開現象可能引起部分液體樣品(如上清液)收集在第一主表面1248的小橋或洼處，而不是充分地保持在凹陷部1236中。此類跨接或頸縮可能成為問題，因為如果離心處理所形成大部分沉降物最終位于第一主表面1248上而非處在凹陷部1236內，那些部分可能就不易被檢測到。因此，凹陷部1236的開口端1247的平滑或圓化表面和邊緣可增強樣品沉降物在凹陷部1236中的保持，并且還可增強樣品中所關注分析物的檢測。如上文提到，可能影響橋、頸縮或洼處在凹陷部1236上方第一主表面1248上的形成的另一個因素是在離心步驟之后倒置包含微結構化表面1238的容器的速度。
[0223]在一些實施例中，這可以被描述為具有彎曲、弓形或弧形的上表面的凹陷部1236的側壁1242，并且第一主表面1248可以被描述為由彎曲、弓形或弧形的表面形成。在一些實施例中，側壁1242的弧形部分與側壁1242的其余部分(例如，其從拐點到底部1246之間可以為直線)之間的拐點1245 (參見圖16H)可以確定保持在凹陷部1236中的濃縮物的高度。拐點還可以稱為側壁1242的弧形部分的正切(或一階導數)變為平行于側壁1242的點。實例17描述了如何估計液體(濃縮物)保持在微結構化凹陷部的高度，以及如何確定液體高度與側壁的拐點相重合。因此，實例17闡述了本發明的微結構化表面中的凹陷部如何可被設計成使得在離心和倒置之后所需高度(如液體高度)的濃縮物(如液體)保持在凹陷部中。此高度還可對應于所關注分析物(如果存在)的所需體積以及所需濃度。因此，可以控制側壁的幾何形狀(如曲率半徑、拐點等)，以在每個凹陷部中獲得體積更少的濃縮物，從而在濃縮物中獲得更高濃度的所關注分析物(如果存在)，這可增強檢測。
[0224]在一些實施例中，微結構化凹陷部的高度可以按凹陷部的底部與相鄰側壁的頂部平面(正切)之間的垂直高度或距離來計算。在一些實施例中，側壁中的拐點(以及所得的凹陷部中濃縮物的水平或高度)可以出現在凹陷部高度的至少50%的位置處；在一些實施例中，在至少60%處；在一些實施例中，在至少70% ;并且在一些實施例中，在至少75%處。在一些實施例中，側壁中的拐點可以出現在不大于(高于)凹陷部高度95%的位置處；在一些實施例中，在不大于90%處；并且在一些實施例中，在不大于85%處。如實例17中所述,在一些實施例中，拐點可以發生在凹陷部高度的約70%處。
[0225]每個底部1246的寬度用字母“X”表示，其長度通常用字母“Y”表示(參見圖16D)。間距或相鄰凹陷部1236之間中心到中心的距離用字母“P”表示(參見圖16D)，并且每個凹陷部1236的垂直高度或深度用字母“H”表示(參見圖16E)。
[0226]如圖16C所示，在一些實施例中，基材1290的凸緣1292可包括與水平方向成3角的呈一定角度的頂部表面。此外，基材1290的總高度或厚度在圖16C中用表示，凸緣1292的高度或厚度在圖16C中用“T2”表示。此外，僅以舉例的方式，基材1290的形狀通常為圓形，并且外壁1291 (或包括外壁1291的基材1290的部分)的橫向尺寸(例如，圓形實施例中的直徑)在圖16C中示出。此外，凸緣1292 (或基材1290的包括凸緣1292的部分)的橫向尺寸(例如，圓形實施例中的直徑)“X2”也在圖16C中示出。
[0227]可用于形成圖16A-16H所示微結構化表面和1238的模具1250 (例如，凸模具)的一個例子在圖22A-22B中示出。如圖22A-22B所示，模具1250可包括從模具表面或主表面1280延伸出的多個突起或銷1255，其各自對應于一個凹陷部1236。如圖中所示，每個突起1255的形狀通常為截頭棱錐形。如圖中所示，突起1255包括凹陷部1236的反轉或“負”形狀。每個突起1255包括最終將形成并對應于凹陷部1236的開口端1247的底部1257，以及最終將形成并對應于凹陷部1236的底部或封閉端1246的頂端1259。
[0228]每個頂端1259的寬度用“Xt”表示，并且其長度通常用字母“Yt”表示(參見圖21A)。每個底部1257的寬度(或長度)用“Xb.”表示。間距或相鄰的突起1255之間的中心到中心距離用字母“P”表示(參見圖22A)，并且突起1255之間的距離用字母“d”表示(參見圖22B)。每個突起1255的總高度用“HT”表示(參見圖22B)。總高度“HT”通常對應于每個凹陷部1236的深度。每個突起1255的拔模斜度用角度a表示。
[0229]在一個示例性實施例中，凹陷部1236由模具1250形成,所述凹陷部的測量尺寸和/計算尺寸在“實例”的表I中給出，其中微結構化表面1238被稱為“MS3A”。此外，模具1150的一個示例性實施例的尺寸在“實例”的表2中給出。
[0230]模具850、950、1050和1150分別代表用于形成微結構化表面838、938、1038和1138的模具的具體例子。然而，在一些實施例中，突起855、955、1155、1255的頂端859、959、1059、1159的寬度(Xt)或長度(Yt)可不大于約100微米；在一些實施例中，不大于約90微米；并且在一些實施例中，不大于約75微米。
[0231]在一些實施例中，突起855、955、1155、1255的底部857、957、1157、1257的寬度或長度(Xb)可不大于約300微米；在一些實施例中，不大于約250微米；在一些實施例中，不大于約150微米；并且在一些實施例中，不大于約100微米。
[0232]在一些實施例中，突起855、955、1155、1255的間距或中心至中心距離(P)可不大于約1_ ;在一些實施例中，不大于約850微米；在一些實施例中，不大于約800微米；在一些實施例中，不大于約600微米；在一些實施例中，不大于約200微米；并且在一些實施例中，不大于約150微米。
[0233]在一些實施例中，突起855、955、1155、1255的底部857、957、1157、1257之間的距離可不大于約600微米；在一些實施例中，不大于約550微米；在一些實施例中，不大于約350微米；并且在一些實施例中，不大于約50微米。
[0234]在一些實施例中，突起855、955、1155、1255的總高度(Ht)可不大于約500微米；在一些實施例中，不大于約400微米；在一些實施例中，不大于約250微米；并且在一些實施例中，不大于約150微米。
[0235]在一些實施例中，突起855、955的頂端859、959的高度(Ht)可不大于約100微米；并且在一些實施例中，不大于約50微米。
[0236]在一些實施例中，突起855、955、1055、1155、1255的拔模斜度(a)可以為約5度；在一些實施例中，至少約10度；在一些實施例中，至少約12.5度；并且在一些實施例中，至少約15度。在一些實施例中，拔模斜度不大于約50度；在一些實施例中，不大于約30度；在一些實施例中，不大于約25度；并且在一些實施例中，不大于約20度。在一些實施例中，拔模斜度處于約10度至約12.5度的范圍內。
[0237]圖17A-17H，特別是圖17A-17E，示出了可聯接到第二部分(例如，圖1_3的第二部分104或圖5-6C的第二部分204)的基材或插件1390，并且在其中可以形成微結構化表面1338。基材1390具有多個與以上結合圖16A-16H所示實施例描述的元件和特征物相同的元件和特征物。因此，與圖16A-16H所示實施例的元件和特征物相對應的元件和特征物分另Ij用1300系列的相同的附圖標記給出。參考以上附圖16A-16H的描述，以更完整地描述圖17A-17H所示實施例的特征物和元件(以及這些特征物和元件的替代形式)。圖17A-17H所示基材1390與圖16A-16H所示基材1290的最顯著差別在于微結構化表面1338的凹陷部或孔、尺寸和密度與微結構化表面1238中的不同。即，微結構化表面1338的凹陷部密度遠高于微結構化表面1238的凹陷部密度。
[0238]如圖17A所示，基材1390可包括外壁1391和凸緣1392，其可用于聯接到第二部分。如結合基材1290所述，第二部分可包括用于接合外壁1391和凸緣1392中的至少一者的嚙合脊或特征物。
[0239]基材1390還可包括在其中形成微結構化表面1338的第一側面1340以及與第一側面1340相對的第二側面1341，使得第一側面1340通常面向容器內部,而第二側面1341通常面向容器外部。
[0240]如上提到，在一些實施例中，基材1390的至少一部分(例如，與微結構化表面1338重疊或共延的部分)可以基本上透明，以便從第二側面1341查看、檢測和/或解析微結構化表面1338。具體地講，微結構化表面1338可包括一個或多個凹陷部1336，所述凹陷部形成于基材1390的第一主表面1348中，凹陷部1336適于保持樣品的濃縮物。在一些實施例中，凹陷部1336的至少一部分(例如，其底部1346)可以基本上透明，以便從第二側面1341查看、檢測和/或解析凹陷部1336中的內容物。
[0241]圖17A-17H中所示的每個凹陷部1336至少部分地由四個側壁1342、一個底部或封閉端1346以及一個開口或開口端1347限定，使得每個凹陷部1336的形狀基本為平行六面體形。術語“基本上”用于說明任何拔模斜度a，如圖17D所示。S卩，如圖17D和17F-17H所示，每個凹陷部1336的三維形狀可能更接近正截頭棱錐，其具有正方形(或矩形)底部1346和正方形(或矩形)開口端1347以及從開口端1347到封閉端1346漸縮的錐形側壁1342。因此，每個凹陷部1336的水平橫截面(即，沿通常平行于每個凹陷部1336的底部1346的平面截取的橫截面)形狀為正方形(或矩形)。此類錐形側壁1342可以為用于制備凹陷部1336的方法得到的產物(artifact)。在一些實施例中，微結構化表面1338可通過模制形成，這在“實例”中被描述為用于制備微結構化表面MS3A和MS3B的工藝。圖17A-17H所示的微結構化表面1338的一個例子在“實例”中被描述為“MS3B”。
[0242]圖17F-17H的光學顯微照片還示出在一些實施例中，開口端1347可以為至少部分平滑或圓化，其可具有上文針對基材1290所述的優點。
[0243]每個底部1346的寬度用字母“X”表示，其長度通常用字母“Y”表示(參見圖17C)。間距或相鄰的凹陷部1336之間的中心到中心距離用字母“P”表示(參見圖17C)，每個凹陷部1336的垂直高度或深度用字母“H”表示(參見圖17D)。
[0244]如圖17E所示，在一些實施例中，基材1390的凸緣1392可包括與水平方向成3角的呈一定角度的頂部表面。此外，基材1390的總高度或厚度在圖17B中用表示，凸緣1392的高度或厚度在圖17B中用“T2”表示。此外，僅以舉例的方式，基材1390的形狀通常為圓形，并且外壁1391 (或基材1390的包括外壁1391的部分)的橫向尺寸(例如，圓形實施例中的直徑)在圖17B中示出。此外，凸緣1392 (或基材1390的包括凸緣1392的部分)的橫向尺寸(例如，圓形實施例中的直徑)“X2”也在圖17B中示出。
[0245]一種非常類似于圖22A和22B的模具1250的模具可用于形成微結構化表面1338，不同的是用于形成微結構化表面1338的模具包括排列或堆積為堆積密度高于模具1250的堆積密度的銷。
[0246]在一些實施例中，微結構化表面可包括倒置的(S卩，上下倒置和中空)的立體角形凹陷部，其可以(例如)利用熱固化的聚二甲基硅氧烷(PDMS ;可以以商品名s Y 1....( iA RD?184得自密歇根州米德蘭的道康寧公司(Dow Corning Corporation, Midland, MI))從凸模具進行復制。此類凸模具1450的一個例子可包括3M?DIAM0ND GRADE?棱柱回射片材(得自明尼蘇達州圣保羅的3M公司(3M Company, St.Paul, MN))的立體角側，其掃描電鏡照片如圖18所示。例如，在一些實施例中，可將模具1450放置容器(例如，培養皿)中，立體角朝上。用于形成微結構化表面的材料(例如，PDMS試劑)可以混合(如有必要)并傾注到模具1450上(例如，至大約Imm的厚度)以形成基材。可通過在封閉室中采用反復暴露于真空然后再暴露于大氣壓進行脫氣來去除氣泡。然后可任選地覆蓋容器，并可固化(例如，在80°C下2小時)微結構材料(例如PDMS)。固化之后，基材可以從模具1450中分離以形成包含微結構化表面的基材，所述微結構化表面包括角錐狀(即，三角形或三邊錐形)凹陷部。如圖18所示，在一些實施例中，模具的中心至中心的距離或“間距”(P)可以為0.42mm。然而，上文給定的P的其他范圍也可應用于模具1450。
[0247]圖4和7-17H表示可利用本發明的系統和方法從樣品中分離所關注分析物(如果存在)并檢測保持在微結構化表面中的所關注分析物的存在的多種微結構化表面的示例性實施例。微結構化表面 138、238、338、438、538、638、738、838、938、1038、1138、1238 和1338僅以舉例的方式示出，但是應當理解，在本發明的系統和方法中可以采用微結構化表面 138、238、338、438、538、638、738、838、938、1038、1138、1238 和 1338 的任何組合。除此之外或作為另一種選擇，任何其他本發明所公開的或者等同形式的微結構化表面都可用于第二部分104和204以保持可進行解析的所關注樣品的濃縮物。
[0248]在一些實施例中，本發明的微結構化表面(例如，任何上述微結構138、238、338、438、538、638、738、838、938、1038、1138、1238和1338、其他合適的微結構或其組合)在凹陷部之間(例如圖7所示的一級凹陷部336之間、圖7所示的二級凹陷部366之間、圖8所示的凹陷部436之間等)可包括“平臺區域”(例如，圖7所示微結構化表面338的一級側壁342或二級側壁372的頂部或圖8所示微結構化表面438的壁442的頂部等)。在一些實施例中，可以修改此類平臺區域以便于樣品(或其部分，例如更致密的物質)移至凹陷部中。例如，如上所述，在一些實施例中，平臺區域可以修改為尖的、凸面的、弧形的、彎曲的、弓形的、漸縮的(例如，遠離凹陷部的底部或底部漸縮)或其他形狀，以促進流體移至凹陷部中。除此之外或作為另一種選擇，此類平臺區域可以由疏水性強于形成凹陷部內部的表面的材料形成，或改性(例如，通過表面處理)為疏水性強于形成凹陷部內部的表面，使得含水樣品對凹陷部的親和力高于對平臺區域的親和力，從而抑制樣品液滴懸掛在平臺區域或其他不期望的微結構化表面部分上。美國專利N0.6，391，578描述了使用親水性液體保持區和疏水性平臺區域分配樣品的方法和裝置，該專利全文以引用的方式并入本文。
[0249]圖11-17H示出了用于以下“實例”部分的微結構化表面538、638、738、838、938、1038、1138、1238、1338。因此，在“實例”中測試的此類微結構的具體尺寸和詳細信息在以下“實例”部分的表I中示出。
[0250]然而，應當理解，在一些實施例中，尺寸、體積、角度、形狀、孔密度和構造可以不同于“實例”中所公開的數值，并且可落入上文給定的此類變量的范圍內。
[0251]上面描述并在附圖示出的實施例僅作為舉例呈現，并無意于作為對本發明的概念和原則的限制。這樣，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以對各元件及其構造和排列進行各種改變。
[0252]本文中引用的所有參考資料和專利公開明確地以全文引用方式并入本發明。
[0253]如下實施例旨在說明本發明而非進行限制。[0254]實施例
[0255]實施例1為用于檢測樣品中所關注分析物的方法，該方法包括:
[0256]提供適于容納樣品的容器,該容器包含微結構化表面；
[0257]將容器朝微結構化表面的方向進行離心以形成樣品的沉降物和上清液；
[0258]在對容器離心后，將容器倒置以使至少一部分樣品上清液從第二部分潷析出來，使得樣品濃縮物保持在微結構化表面中，該濃縮物包含沉降物；以及
[0259]解析微結構化表面中的濃縮物中是否有所關注分析物。
[0260]實施例2為實施例1所述的方法，其中容器包括第一部分以及適于聯接到第一部分的第二部分，其中第二部分包含微結構化表面，并且還包括:
[0261]倒置容器后，使容器的第二部分與容器的第一部分分開；以及
[0262]密封微結構化表面以防止蒸發。
[0263]實施例3為實施例1或2所述的方法，其中微結構化表面形成容器內表面的至少一部分，并且其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器內部解析濃縮物。
[0264]實施例4為實施例1或2所述的方法，其中微結構化表面形成容器內表面的至少一部分，并且其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器外部解析濃縮物。
[0265]實施例5為實施例4所述的方法，其中鄰近微結構化表面的容器的至少一部分基本上透明，從而便于從容器外部解析濃縮物。
[0266]實施例6為實施例1-5中任一項所述的方法，其中微結構化表面形成于在容器中并緊靠容器的內表面設置的插件中，使得微結構化表面面向容器內部并形成容器內表面的至少一部分。
[0267]實施例7為實施例6所述的方法，其中插件包含聚合物薄膜。
[0268]實施例8為實施例1-5中任一項所述的方法，其中微結構化表面形成于容器的內表面中。
[0269]實施例9為實施例1-5中任一項所述的方法，其中微結構化表面形成于基材中，該基材形成容器的至少一部分，使得微結構化表面面向容器內部并形成容器內表面的至少一部分。
[0270]實施例10為實施例9所述的方法，其中鄰近微結構化表面的基材的至少一部分為基本上透明的。
[0271]實施例11為實施例1-10中任一項所述的方法，其中容器包括第一部分以及適于聯接到第一部分的第二部分，其中微結構化表面形成于第二部分的第一側面中，在離心過程中第二部分的第一側面被定位為面向容器內部，并且其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器第二部分的第一側面進行解析。
[0272]實施例12為實施例1-10中任一項所述的方法，其中容器包括第一部分以及適于聯接到第一部分的第二部分，其中微結構化表面形成于第二部分的第一側面中，在離心過程中第二部分的第一側面被定位為面向第一部分，其中第二部分還包括與第一側面相對的第二側面，并且其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器第二部分的第二側面進行解析。
[0273]實施例13為實施例12所述的方法，其中鄰近微結構化表面的第二部分的至少一部分為基本上透明的。[0274]實施例14為實施例12或13所述的方法，其中微結構化表面包括多個微結構化凹陷部，每個凹陷部都具有底部，并且其中每個底部基本上透明，使得多個微結構化凹陷部的內容物可以從容器第二部分的第二側面看到。
[0275]實施例15為實施例14所述的方法，其中多個微結構化凹陷部中的至少一個包括側壁，并且其中側壁基本上不透明。
[0276]實施例16為用于檢測樣品中所關注分析物的方法，該方法包括:
[0277]提供適于容納樣品的容器，該容器包括第一部分以及適于聯接到第一部分的第二部分，該第二部分包括:
[0278]包含微結構化表面的第一側面，該第一側面面向容器內部，和
[0279]與第一側面相對且面向容器外側的第二側面，其中該第二部分的至少一部分基本上透明，使得從第二側面可以看到微結構化表面；
[0280]將容器朝容器第二部分的微結構化表面的方向進行離心；
[0281]將容器離心后，將容器倒置以使至少一部分樣品上清液從微結構化表面潷析出來，使得樣品濃縮物保持在容器第二部分的微結構化表面中，該濃縮物包含沉降物；以及
[0282]解析微結構化表面中的濃縮物中是否有所關注分析物，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括從容器第二部分的第二側面解析濃縮物。
[0283]實施例17為實施例16所述的方法，其中第二部分的第二側面包括基本上透明的
光學窗口。
[0284]實施例18為實施例17所述的方法，其中光學窗口與至少一部分的微結構化表面共延。
[0285]實施例19為實施例16-18中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個微結構化凹陷部，每個凹陷部都具有底部，并且其中每個底部基本上透明，使得多個微結構化凹陷部的內容物可以從容器第二部分的第二側面看到。
[0286]實施例20為實施例19所述的方法，其中多個微結構化凹陷部中的至少一個包括側壁，并且其中側壁基本上不透明。
[0287]實施例21為實施例16-20中任一項所述的方法，其中容器的第一部分與第二部分在離心步驟、倒置步驟和解析步驟中保持聯接在一起。
[0288]實施例22為實施例16-21中任一項所述的方法，其還包括在離心之后將容器的第
一部分與第二部分分離。
[0289]實施例23為實施例16-22中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物是在容器的第二部分保持與容器的第一部分聯接的情況下進行，從而上清液充當濕度貯存器。
[0290]實施例24為實施例1-23中任一項所述的方法，其中分析物選自:酶、輔酶、酶底物、指示劑染料、染色劑以及它們的組合。
[0291]實施例25為實施例1-24中任一項所述的方法，其中分析物被選擇用于檢測大腸桿菌或其他大腸菌群的存在或不存在。
[0292]實施例26為實施例1-25中任一項所述的方法，其中分析物包含用于檢測ATP的試劑。
[0293]實施例27為實施例1-26中任一項所述的方法,其中分析物包含用于檢測腺苷酸激酶的試劑。
[0294]實施例28為實施例1-27中任一項所述的方法，其中分析物包含螢光素酶或螢光素。
[0295]實施例29為實施例1-28中任一項所述的方法，其中上清液在解析步驟中保留在容器中以充當濕度貯存器。
[0296]實施例30為實施例1-29中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個微結構化凹陷部，并且其中濃縮物保持在多個微結構化凹陷部的至少一個中。
[0297]實施例31為實施例1-30中任一項所述的方法，其還包括在離心之前將容器進行溫育，以使樣品中的微生物(如果存在)生長。
[0298]實施例32為實施例1-31中任一項所述的方法，其還包括在離心之前對容器進行攪拌。
[0299]實施例33為實施例1-32中任一項所述的方法，其中倒置容器包括以不大于0.3rpm的旋轉速度將容器倒置。
[0300]實施例34為實施例1-32中任一項所述的方法，其中倒置容器包括以不大于0.2rpm的旋轉速度將容器倒置。
[0301]實施例35為實施例1-34中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括解析吸光度、透射比、熒光、化學發光及其組合中的至少一者。
[0302]實施例36為實施例1-35中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括光學解析微結構化表面中的濃縮物。
[0303]實施例37為實施例36所述的方法，其中光學解析包括解析微結構化表面中的濃縮物的熒光。
[0304]實施例38為實施例36或37所述的方法，其中光學解析包括:
[0305]朝微結構化表面中的濃縮物導入第一頻率的電磁能量，并且
[0306]檢測從微結構化表面中的濃縮物發射出的第二頻率的電磁能量。
[0307]實施例39為實施例38所述的方法，其中光學解析包括以比色法解析濃縮物。
[0308]實施例40為實施例36或39所述的方法，其中光學解析包括:
[0309]在微結構化表面中的濃縮物處發射寬頻率范圍的電磁能量，并且
[0310]檢測微結構化表面中的濃縮物的至少一部分的透射比和吸光度中的至少一者。
[0311]實施例41為實施例36-40中任一項所述的方法，其中光學解析微結構化表面中的濃縮物包括光學掃描微結構化表面。
[0312]實施例42為實施例36-41中任一項所述的方法，其中光學解析微結構化表面中的濃縮物包括對微結構化表面成像。
[0313]實施例43為實施例1-42中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括檢測指示所關注分析物的存在的光線。
[0314]實施例44為實施例1-43中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括通過吸光度、反射率或熒光檢測光線。
[0315]實施例45為實施例1-44中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括以免疫學方法檢測所關注分析物。
[0316]實施例46為實施例1-45中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括以遺傳學方法檢測所關注分析物。
[0317]實施例47為實施例1-46中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括檢測從樣品的活細胞中釋放出的酶。
[0318]實施例48為實施例1-47中任一項所述的方法，其中解析微結構化表面中的濃縮物包括以比色法、熒光法、發光法或它們的組合檢測所關注分析物。
[0319]實施例49為實施例1-48中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括每平方厘米至少約100個凹陷部的凹陷部密度。
[0320]實施例50為實施例1-49中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括每平方厘米至少約800個凹陷部的凹陷部密度。
[0321]實施例51為實施例1-50中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括每平方厘米至少約3000個凹陷部的凹陷部密度。
[0322]實施例52為實施例1-51中任一項所述的方法，其中微結構化表面的至少一部分包括至少65度的靜態水表面接觸角。
[0323]實施例53為實施例1-52中任一項所述的方法，其中微結構化表面的至少一部分包括至少95度的靜態水表面接觸角。
[0324]實施例54為實施例1-53中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個凹陷部，并且其中多個凹陷部中的至少一個為截頭棱錐形。
[0325]實施例55為實施例1-54中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個凹陷部，并且其中多個凹陷部中的每一個的體積均不大于I微升。
[0326]實施例56為實施例1-55中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個凹陷部，其中多個凹陷部限定了收集體積，并且其中收集體積不大于100微升。
[0327]實施例57為實施例1-56中任一項所述的方法，其中微結構化表面包括多個凹陷部，并且其中多個凹陷部中的至少一個包含試劑。
[0328]實施例58為實施例57所述的方法，其中試劑包括底物、酶、生長試劑、裂解試劑或它們的組合中的至少一者。
[0329]實施例59為實施例1-58中任一項所述的方法，其中所關注分析物在濃縮物中進行檢測的時間不大于8小時，如果該分析物存在于樣品中的話。
[0330]實施例60為實施例1-59中任一項所述的方法，其中所關注分析物在濃縮物中進行檢測的時間不大于3小時，如果該分析物存在于樣品中的話。
[0331]實施例61為實施例1-60中任一項所述的方法，其中所關注分析物包括大腸桿菌和大腸菌群中的至少一者。
[0332]下面工作實例和預測性實例旨在說明本發明而非進行限制。
[0333]實施
[0334]定義
[0335]? MS:微結構化表面
[0336]?微結構:微結構為形成于熱塑性或熱固性材料的表面中的孔。每個孔由二維(如橫截面)形狀(如，正方形、六邊形、圓形)表征，其包含頂部開口、一個或多個側壁以及底部。每個孔的體積以納升(nL)計，該體積由頂部和底部的面積以及深度限定，該面積按從一個邊緣穿過中心點到相對邊緣的距離(單位為微米(y m))計算，該深度為從孔的頂部到孔的底部的距離(單位為Pm)。
[0337]?拔模斜度a (角度)，單位為度:垂直于孔底部的線與孔的側壁之間形成的角度。
[0338]?密度:一平方厘米的表面中的孔的數量。
[0339]?間距:從一個孔的一點到相鄰孔的同一點之間的孔間距離(例如，中心到中心的距離)，單位為Pm。
[0340]?開始時間:在圖像中首次觀測到熒光的時間。微結構的圖像以固定間隔采集，例如I小時后、2小時后、3小時后等。“實例”中記錄的時間代表在圖像中首次觀測到熒光的時間。實際開始時間是顯示出熒光的圖像與上一個圖像之間的時間。
[0341]?頂蓋:帶螺紋的離心管上蓋，用于固定到離心管(其中頂蓋充當本發明的容器的“第二部分”，而離心管則充當其“第一部分”)。 [0342]?封蓋:平的離心管或離心瓶頂蓋，使用摩擦配合固定到離心管(其中封蓋形成本發明容器的“第二部分”的至少一部分，而離心管則充當其“第一部分”)。
[0343]材料與儀器
[0344]?獲自美國肯塔基州弗羅倫薩的Topas先進聚合材料有限公司(Topas AdvancedPolymers Gmbh; Florence KY)的聚合物:
[0345]? COCl -透明的環狀烯烴共聚物；Topas?8007X10
[0346]? C0C2 -透明的環狀烯烴共聚物，高阻濕性；Topas?8007S-04
[0347]? COP -透明的環狀烯烴聚合物；ZeOnOrTM1430R ;美國肯塔基州路易斯維爾的瑞翁化學公司(Zeon Chemicals L.P.;Louisville KY)
[0348]? PC - Lexan聚碳酸酯；HPS1R ;美國德克薩斯州休斯敦的沙特基礎工業公司(SABIC Americas Corp.;Houston TX)
[0349].PMMA-WFlOO聚(甲基丙烯酸甲酯)；日本東京的三菱麗陽株式會社(MitsubishiRayon Co Ltd, Tokyo, Japan)
[0350]* PP-聚丙烯5724 ;美國德克薩斯州休斯敦的道達爾石化集團(TotalPetrochemicals;Houston, TX)
[0351]? Colilert?培養基_ Colilert?大腸菌群/大腸桿菌試驗培養基；美國緬因州韋斯特布魯克的愛德士實驗室(IDEXX Laboratories, Inc.; Westbrook, ME)對于“實例”,該培養基如下制備:將來自Snap Pack的用于IOOmL樣品的培養基混合于IOOmL的無菌水中。
[0352]? Readycul培養基-Readycuir ColiformslOO大腸菌群/大腸桿菌試驗
培養基；美國新澤西州吉布斯敦的EMD化學公司(EMD Chemicals;Gibbstown, NJ)對于“實例”，該培養基如下制備:將來自Snap Pack的用于IOOmL樣品的培養基混合于IOOmL的無菌水中。
[0353]?離心管-50mL自立式離心管(部件號430921 )，帶頂蓋(CentriStar?離心管頂蓋)，離心管及其頂蓋均獲自美國紐約州康寧的康寧公司(Corning, Inc.;Corning, NY)
[0354]?多用途離心機-多用途離心機(型號5804)，帶搖擺斗轉頭(A_4_44)，離心機及其轉頭均由美國紐約州霍波格的艾本德公司(Eppendorf;Hauppauge NY)制造
[0355]?臺式離心機-臺式離心機(Allegra25R臺式冷凍離心機)，帶搖擺斗轉頭(TS-5.1-500)，離心機及其轉頭均獲自美國加利福尼亞州布雷亞的貝克曼庫爾特公司(Beckman Coulter, Inc., Brea, CA)[0356]?成像系統-照明/熒光立體顯微鏡(型號SteREO Lumar.V12)，使用照明光(照明成像儀)或熒光(熒光成像儀)；利用AxioCam MRc5照相機和AxioVisioM.6.3版程序捕集圖像，所有這些均獲自美國新澤西州索恩伍德的卡爾蔡司顯微成像公司(Carl ZeissMicroimaging, Inc., Thornwood NJ)。[0357]微結構的制備
[0358]1-澆鑄 PDMS(MSl)
[0359]圓柱形微突起陣列是通過在涂覆有光致抗蝕劑的硅片上形成圖案并進行濕化學蝕刻來制備。具有陣列(孔)的反轉結構的微結構化表面MSl是通過將蝕刻的硅片放置在IOOmmX 15mm的培養皿中(目錄號25384-302 ;美國賓夕法尼亞州西切斯特的VWRInternational 公司(VWR International, West Chester, PA))來制備。可熱固化的聚二甲基硅氧烷組合物是通過將聚二甲基硅氧烷(PDMS，以商品名SYLGARDB184獲自美國密歇根州米德蘭的道康寧公司(Dow Corning Corporation, Midland, MI))試劑按10:1的重量比進行混合，并將其倒到蝕刻的硅片上至厚度約I毫米來制備。通過將培養皿放在玻璃干燥器中并暴露在真空(600_ Hg)下，然后暴露于大氣壓，來從PDMS除去氣泡。重復這個過程三次。將培養皿從干燥器中取出，蓋上封蓋，并使PDMS在80°C固化2小時。
[0360]固化后，將表面形成有微腔陣列的PDMS與硅片分離。每個腔或孔的物理尺寸在表I中示出。PDMS復制結構的光學顯微照片(如圖9所示)是用照明成像儀在25倍的放大倍數下獲取。
[0361]2 -澆鑄聚丙烯薄臘(MS2A - MS2F)
[0362]將熔化的聚丙烯樹脂(DOW C700-35N聚丙烯樹脂DA，美國密歇根州奧本希爾斯的陶氏汽車系統事業部(Dow Automotive, Auburn Hills, MI)燒鑄到母模棍上以形成具有微結構化表面的薄膜。用于澆鑄具有微結構化表面的樹脂的一般程序在美國專利N0.6，617，002 (Wood)中有描述。使用另一不同的模具來模制表1中示出MS2A - MS2F每個表面。用于形成表面MS2C、MS2D和MS2F的模具上的微結構化表面的物理尺寸在表2中示出。澆鑄形成的具有微結構化表面的聚丙烯片材的厚度為約0.1至0.5mm。
[0363]包含復制結構MS2 - MS2F的聚丙烯片材的光學顯微照片是用照明成像儀在25倍的放大倍數下獲取，分別如圖10-15所示。片材上的構造物的物理尺寸在表1中示出:MS(微結構化表面);密度(孔密度，以每平方厘米特征物的數量表示);形狀(片材中的構造物的形狀)；間距(中心到中心的距離);頂部(橫過頂部的尺寸，單位為Pm);底部(橫過底部的尺寸，單位為Pm);深度(從孔的頂部到孔的底部的尺寸，單位為Pm);角度(拔模斜度，單位為度)；以及每個孔的體積，單位為納升(nL)。
[0364]3 -灃塑封蓋(MS3A 二 MS3B)
[0365]使用電火花加工(EDM)制備插件模具，該模具中包含用于注塑出封蓋的正方形柱子陣列，所述封蓋具有微結構化表面MS3A (圖16A-16H)和MS3B (圖17A-17H)，其物理尺寸在表1中不出。用于形成表面MS3A的模具上的微結構化表面的物理尺寸在表2中不出。對每個微結構，將插件模具組裝在模架中以產生在內表面上具有微結構的封蓋，其周邊有凸緣用于聯接到離心管的頂部。封蓋的非結構化側面為平坦的。對模具進行設計，使得用于模制該微結構化表面的插件模具與用于模制具有各種微結構化表面(例如，有不同的孔密度、結構物尺寸和形狀等)的封蓋的其他插件模具可互換。[0366]直徑為24mm、周邊帶有凸緣的封蓋是在KraussMaffei注塑機(型號K65-CX ;德國慕尼黑的克勞斯瑪菲技術公司(KraussMaffei technologies;Munich, Germany))中用各種樹脂C0C1、C0C2、COP、PP、PMMA和PC注塑出微結構化表面MS3A或MS3B。將用于每個封蓋的樹脂粒料進行熔化(COCl、C0C2和COP在232至238°C之間熔化，PP在204至215°C之間熔化，PC在285至288°C之間熔化，PMMA在215至227°C之間熔化)，然后在16000psi下進行注塑。模具溫度對PP保持為38 °C，對COCl、C0C2和PMMA保持為66 °C，對PC保持為71 °C，并且所有樹脂的注射時間均為0.78秒。每個封蓋單獨進行模制。微結構化表面(MS3A和MS3B)的物理特性在表1中示出。
[0367]表1-微結構化表面(MS)的物理尺寸
[0368]
【權利要求】
1.一種用于檢測樣品中所關注分析物的方法，所述方法包括: 提供適于容納所述樣品的容器，所述容器包含微結構化表面； 將所述容器朝微結構化表面的方向進行離心以形成所述樣品的沉降物和上清液； 在將所述容器離心后，將所述容器倒置以使至少一部分所述樣品上清液從第二部分潷析出來，使得所述樣品的濃縮物保持在所述微結構化表面中，所述濃縮物包含所述沉降物；以及 解析所述微結構化表面中的所述濃縮物中是否有所述所關注分析物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述容器包括第一部分以及適于聯接到所述第一部分的第二部分，其中所述第二部分包含所述微結構化表面，并且還包括: 倒置所述容器后，使所述容器的所述第二部分與所述容器的所述第一部分分開；以及 密封所述微結構化表面以防止蒸發。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述微結構化表面形成所述容器內表面的至少一部分，并且其中解析所述微結構化表面中的所述濃縮物包括從所述容器內部解析所述濃縮物。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述微結構化表面形成所述容器內表面的至少一部分，并且其中解析所述微結構化表面中的所述濃縮物包括從所述容器外部解析所述濃縮物。
5.根據權利要求4所述的方法，其中鄰近所述微結構化表面的所述容器的至少一部分基本上透明，從而便于從所`述容器外部解析所述濃縮物。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面形成于在所述容器中并緊靠所述容器的內表面設置的插件中，使得所述微結構化表面面向所述容器內部并形成所述容器內表面的至少一部分。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述插件包含聚合物薄膜。
8.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面形成于所述容器的內表面。
9.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面形成于基材中，所述基材形成所述容器的至少一部分，使得所述微結構化表面面向所述容器內部并形成所述容器內表面的至少一部分。
10.根據權利要求9所述的方法，其中鄰近所述微結構化表面的所述基材的至少一部分為基本上透明的。
11.根據權利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述容器包括第一部分以及適于聯接到所述第一部分的第二部分，其中所述微結構化表面形成于所述第二部分的第一側面，在離心過程中所述第二部分的所述第一側面被定位為面向所述容器的內部，并且其中解析所述微結構化表面中的所述濃縮物包括從所述容器的所述第二部分的所述第一側面進行解析。
12.根據權利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述容器包括第一部分以及適于聯接到所述第一部分的第二部分，其中所述微結構化表面形成于所述第二部分的第一側面，在離心過程中所述第二部分的所述第一側面被定位為面向所述第一部分，其中所述第二部分還包括與所述第一側面相對的第二側面，并且其中解析所述微結構化表面中的所述濃縮物包括從所述容器的所述第二部分的所述第二側面進行解析。
13.根據權利要求12所述的方法，其中鄰近所述微結構化表面的所述第二部分的至少一部分為基本上透明的。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其中所述微結構化表面包括多個微結構化凹陷部，每個凹陷部都具有底部，并且其中每個底部基本上透明，使得所述多個微結構化凹陷部的內容物可以從所述容器的所述第二部分的所述第二側面看到。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述多個微結構化凹陷部中的至少一個包括側壁，并且其中所述側壁基本上不透明。
16.一種用于檢測樣品中所關注分析物的方法，所述方法包括: 提供適于容納所述樣品的容器，所述容器包括第一部分以及適于聯接到所述第一部分的第二部分，所述第二部分包括: 包含微結構化表面的第一側面，所述第一側面面向所述容器內部，和 與所述第一側面相對且面向所述容器外側的第二側面，其中所述第二部分的至少一部分基本上透明，使得從所述第二側面可以看到所述微結構化表面； 將所述容器朝所述容器的所述第二部分的所述微結構化表面的方向進行離心； 將所述容器離心后，將所述容器倒置以使至少一部分所述樣品上清液從所述微結構化表面潷析出來，使得所述樣品的濃縮物保持在所述容器的所述第二部分的所述微結構化表面中，所述濃縮物包含所述沉降物；以及 解析所述微結構化表面中的所述濃縮物中是否有所述所關注分析物，其中解析所述微結構化表面中的所述濃縮物包括從所述容器的所述第二部分的所述第二側面解析所述濃縮物。
17.根據權利要求1-16中任一項所述的方法，其中倒置所述容器包括以不大于0.3rpm的旋轉速度倒置所述容器。
18.根據權利要求1-17中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面包括每平方厘米至少約100個凹陷部的凹陷部密度。
19.根據權利要求1-18中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面包括多個凹陷部，并且其中所述多個凹陷部中每一個的體積均不大于I微升。
20.根據權利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面包括多個凹陷部，其中所述多個凹陷部限定收集體積，并且其中所述收集體積不大于100微升。
21.根據權利要求1-19中任一項所述的方法，其中所述微結構化表面包括多個微結構化凹陷部，每個凹陷部都具有底部和側壁，并且其中每個側壁的上表面為弧形。
【文檔編號】G01N1/40GK103608658SQ201280029992
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月26日 優先權日:2011年6月30日
【發明者】K·J·哈爾弗森, R·拉亞戈帕爾, R·庫達瓦拉曼桑努莫爾西 申請人:3M創新有限公司