CN105916689A - 在亲水性或斑驳亲水性表面上的微滴操纵 - Google Patents
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Abstract
本文提供微滴致动器，所述微滴致动器包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；(b)多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动；以及(c)暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面，所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置时接触所述微滴。
Description
相关申请案
本申请基于目前正在审查的2013年8月30日提交的美国临时申请第61/872,154号；目前正在审查的2013年11月1日提交的美国临时申请第61/898,689号；目前正在审查的2013年12月4日提交的美国临时申请第61/911,616号；以及目前正在审查的2014年1月24日提交的美国临时申请第61/931,011号申请的优先权，这些申请均通过引用并入本文。
发明背景
微滴致动器通常包括配置为形成用于进行微滴操作的表面或间隙的一个或多个基板。所述一个或多个基板建立用于进行微滴操作的微滴操作表面或间隙，并且还可以包括布置为进行微滴操作的电极。微滴操作基板或在基板之间的间隙可以涂覆或填充与形成微滴的液体不混溶的填充流体。面向微滴操作间隙的基板表面通常是疏水性的。然而，某些基于表面的化学在亲水性表面上进行。因此，本领域需要用于在具有亲水性区域或表面的微滴致动器中进行化学分析的技术。
发明概要
定义
如本文所用，以下术语具有所指出的含义。
关于一个或多个电极的“激活”是指影响在微滴的存在下导致微滴操作的所述一个或多个电极的电气状态的改变。电极的激活可使用交流电(AC)或直流电(DC)来实现。可以使用任何合适的电压。例如，电极可使用大于约150V，或大于约200V，或大于约250V，或约275V到约1000V，或约300V的电压来激活。在使用AC信号的情况下，可采用任何合适的频率。例如，电极可使用具有约1Hz到约10MHz，或约10Hz到约60Hz，或约20Hz到约40Hz，或约30Hz的频率的AC信号来激活。
关于微滴致动器上的珠粒，“珠粒”是指能够与在微滴致动器上的或在微滴致动器附近的微滴相互作用的任何珠粒或颗粒。珠粒可以是多种形状中的任一种，例如球形、大体球形、卵形、圆盘形、立方体、无定形以及其它三维形状。例如，珠粒可能能够经历在微滴致动器上的微滴中的微滴操作，或者以允许微滴致动器上的微滴接触微滴致动器上的珠粒和/或脱离微滴致动器的方式相对于微滴致动器被配置。可以在微滴中、在微滴操作间隙中或在微滴操作表面上提供珠粒。珠粒可以被提供在储器中，所述储器在微滴操作间隙外部或被定位为远离微滴操作表面，并且所述储器可以与允许包含珠粒的微滴被带动至微滴操作间隙中或被带动为与微滴操作表面接触的流体路径相关联。珠粒可使用多种材料制成，包括例如树脂和聚合物。珠粒可以是任何合适的尺寸，包括例如微珠、微粒、纳米珠粒和纳米颗粒。在一些情况下，珠粒是磁性响应的；在其它情况下，珠粒不是显著磁性响应的。对于磁性响应的珠粒，磁性响应材料可以构成基本上整个珠粒、珠粒的一部分或珠粒的仅一种组分。珠粒的其余部分可尤其包含聚合物材料、涂层以及允许分析试剂附着的部分。合适的珠粒的实例包括流式细胞仪微珠、聚苯乙烯微粒和纳米颗粒、官能化的聚苯乙烯微粒和纳米颗粒、涂覆的聚苯乙烯微粒和纳米颗粒、二氧化硅微珠、荧光微球和纳米球、官能化的荧光微球和纳米球、涂覆的荧光微球和纳米球、染色的微粒和纳米颗粒、磁性微粒和纳米颗粒、超顺磁性微粒和纳米颗粒(例如颗粒，可从Invitrogen Group,Carlsbad,CA购得)、荧光微粒和纳米颗粒、涂覆的磁性微粒和纳米颗粒、铁磁性的微粒和纳米颗粒、涂覆的铁磁性微粒和纳米颗粒，以及在以下美国专利公开中描述的那些：Watkins等人，2005年11月24日公布的题为“Multiplex Flow Assays Preferably with Magnetic Particles as SolidPhase”的美国专利公开第20050260686号；Chandler，2003年7月17日公布的题为“Encapsulation of Discrete Quanta of FluorescentParticles”的美国专利公开第20030132538号；Chandler等人，2005年6月2日公布的题为“Multiplexed Analysis of Clinical SpecimensApparatus and Method”的美国专利公开第20050118574号；Chandler等人，2005年12月15日公布的题为“Microparticles with MultipleFluorescent Signals and Methods of Using Same”的美国专利公开第20050277197号；以及Chandler等人，2006年7月20日公布的题为“Magnetic Microspheres for use in Fluorescence-based Applications”的美国专利公开第20060159962号，对于它们的涉及珠粒与磁性响应材料和磁性响应珠粒的教导内容，上述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。珠粒可以与生物分子或能够结合到生物分子并且与生物分子形成复合物的其它物质预偶合。珠粒可以与抗体、蛋白质或抗原、DNA/RNA探针或对期望靶标具有亲和性的任何其它分子预偶合。用于固定磁性响应的珠粒和/或非磁性响应的珠粒和/或用于使用珠粒进行微滴操作流程的微滴致动器技术的实例在以下专利中描述：Pollack等人，2008年3月6日公布的题为“Droplet-Based Particle Sorting”的美国专利公开第20080053205号；2008年3月25日提交的题为“Multiplexing Bead Detection in a Single Droplet”的美国专利申请第61/039,183号；Pamula等人，2008年4月25日提交的题为“DropletActuator Devices and Droplet Operations Using Beads”的美国专利申请第61/047,789号；2008年8月5日提交的题为“Droplet Actuator Devicesand Methods for Manipulating Beads”的美国专利申请第61/086,183号；Eckhardt等人，2008年8月14日公布的题为“Droplet Actuator Devicesand Methods Employing Magnetic Beads”的国际专利公开第WO/2008/098236号；Grichko等人，2008年11月6日公布的题为“Bead-based Multiplexed Analytical Methods and Instrumentation”的国际专利公开第WO/2008/134153号；Eckhardt等人，2008年9月25日公布的“Bead Sorting on a Droplet Actuator”的国际专利公开第WO/2008/116221号；以及Eckhardt等人，2007年10月25日公布的题为“Droplet-based Biochemistry”的国际专利公开第WO/2007/120241号，上述专利的全部公开内容通过引用并入本文。珠粒的特征可以在本发明的多重方面中被采用。具有适合于多重方面的特征的珠粒以及检测和分析从此类珠粒发射的信号的方法的实例可以在以下专利中找到：Whitman等人，2008年12月11日公布的题为“Systems andMethods for Multiplex Analysis of PCR in Real Time”的美国专利公开第20080305481号；Roth，2008年6月26日公布的“Methods andSystems for Dynamic Range Expansion”的美国专利公开第20080151240号；Sorensen等人，2007年9月6日公布的题为“Methods,Products,and Kits for Identifying an Analyte in a Sample”的美国专利公开第20070207513号；Roth，2007年3月22日公布的题为“Methods andSystems for Image Data Processing”的美国专利公开第20070064990号；Chandler等人，2006年7月20日公布的题为“MagneticMicrospheres for use in Fluorescence-based Applications”的美国专利公开第20060159962号；Chandler等人，2005年12月15日公布的题为“Microparticles with Multiple Fluorescent Signals and Methods ofUsing Same”的美国专利公开第20050277197号；以及Chandler等人，2005年6月2日公布的题为“Multiplexed Analysis of ClinicalSpecimens Apparatus and Method”的美国专利公开第20050118574号，上述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
“微滴(Droplet)”是指在微滴致动器上的一定体积的液体。通常，微滴至少部分地被填充流体限制。例如，微滴可以被填充流体完全包围或者可以被填充流体以及微滴致动器的一个或多个表面限制。作为另一个实例，微滴可以被填充流体、微滴致动器的一个或多个表面和/或大气限制。作为又一个实例，微滴可以被填充流体和大气限制。例如，微滴可以是水性的或非水性的，或者可以是包含水性组分和非水性组分的混合物或乳液。微滴可以采取多种形状；非限制性的实例包括大体圆盘形、蛞蝓形、切去顶端的球体、椭圆体、球形、部分压缩的球体、半球形、卵形、圆柱形、此类形状的组合，以及在微滴操作例如合并或分开期间形成的或作为此类形状与微滴致动器的一个或多个表面的接触的结果而形成的各种形状。对于可能经历使用本发明的方法的微滴操作的微滴流体的实例，参见Eckhardt等人，2007年10月25日公布的题为“Droplet-Based Biochemistry”的国际专利公开第WO/2007/120241号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
在多种实施方案中，微滴可以包含生物样品，例如全血、淋巴液、血清、血浆、汗液、眼泪、唾液、痰、脑脊液、羊水、精液、阴道分泌物、浆液、滑液、心包液、腹膜液、胸膜液、渗出液、分泌液、囊液、胆汁、尿、胃液、肠液、排泄物样品、含有单个或多个细胞的液体、含有细胞器的液体、流态化的组织、流态化的有机体、含有多细胞有机体的液体、生物拭样和生物废液(biological washes)。此外，微滴可以包含试剂，例如水、去离子水、盐水溶液、酸性溶液、碱性溶液、洗涤剂溶液和/或缓冲液。微滴可包含核酸，例如DNA、基因组DNA、RNA、mRNA或其类似物；核苷酸，例如脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸或其类似物，例如具有终止子部分的类似物，例如描述于以下中的那些：Bentley等人，Nature 456:53-59(2008)；Gormley等人，2013年9月12日公布的题为“Improved Methods of Nucleic AcidSequencing”的国际专利公开第WO/2013/131962号；Barnes等人，2006年6月6日颁布的题为“Labelled Nucleotides”的美国专利第7,057,026号；Kozlov等人，2008年4月10日公布的题为“Compositions andMethods for Nucleotide Sequencing”的国际专利公开第WO/2008/042067号；Rigatti等人，2013年8月15日公布的题为“Targeted Enrichment and Amplification of Nucleic Acids on a Support”的国际专利公开第WO/2013/117595号；Hardin等人，2008年2月12日颁布的题为“Methods for Real-Time Single Molecule SequenceDetermination”的美国专利第7,329,492号；Hardin等人，2007年5月1日颁布的题为“Enzymatic Nucleic Acid Synthesis:Compositions andMethods for Altering Monomer Incorporation Fidelity”的美国专利第7,211,414号；Turner等人，2008年1月1日颁布的题为“Arrays ofOptical Confinements and Uses Thereof”的美国专利第7,315,019号；Xu等人，2008年7月29日颁布的题为“Fluorescent Nucleotide Analogsand Uses Therefor”的美国专利第7,405,281号；以及Rank等人，2008年5月8日公布的题为“Polymerase Enzymes and Reagents forEnhanced Nucleic Acid Sequencing”的美国专利公开第20080108082号，上述专利的全部公开内容通过引用并入本文；酶，例如聚合酶、连接酶、重组酶或转座酶；结合伴侣，例如抗体、表位、抗生蛋白链菌素、抗生物素蛋白、生物素、凝集素或碳水化合物；或其它生化活性分子。微滴内容物的其它实例包括诸如以下的试剂：用于生物化学流程例如核酸扩增流程、基于亲和性的分析流程、酶法分析流程、定序流程和/或用于分析生物流体的流程的试剂。微滴可包含一种或多种珠粒。
“微滴致动器”是指用于操纵微滴的装置。对于微滴致动器的实例，参见Pamula等人，2005年6月28日颁布的题为“Apparatus forManipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques”的美国专利第6,911,132号；Pamula等人，2006年8月31日公布的题为“Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a PrintedCircuit Board”的美国专利公开第20060194331号；Pollack等人，2007年10月25日公布的题为“Droplet-Based Biochemistry”的国际专利公开第WO/2007/120241号；Shenderov，2004年8月10日颁布的题为“Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for Using Same”的美国专利第6,773,566号；Shenderov，2003年5月20日颁布的题为“Actuators for Microfluidics Without Moving Parts”的美国专利第6,565,727号；Kim等人，2003年11月6日公布的题为“Electrowetting-driven Micropumping”的美国专利公开第20030205632号；Kim等人，2006年7月27日公布的题为“Method and Apparatus forPromoting the Complete Transfer of Liquid Drops from a Nozzle”的美国专利公开第20060164490号；Kim等人，2007年2月1日公布的题为“Small Object Moving on Printed Circuit Board”的美国专利公开第20070023292号；Shah等人，2009年11月19日公布的题为“Methodfor Using Magnetic Particles in Droplet Microfluidics”的美国专利公开第20090283407号；Kim等人，2010年4月22日公布的题为“Methodand Apparatus for Real-time Feedback Control of Electrical Manipulationof Droplets on Chip”的美国专利公开第20100096266号；Velev，2009年6月16日颁布的题为“Droplet Transportation Devices and MethodsHaving a Fluid Surface”的美国专利第7,547,380号；Sterling等人，2007年1月16日颁布的题为“Method,Apparatus and Article for MicrofluidicControl via Electrowetting,for Chemical,Biochemical and BiologicalAssays and the Like”的美国专利第7,163,612号；Becker等人，2010年1月5日颁布的题为“Method and Apparatus for ProgrammableFluidic Processing”的美国专利第7,641,779号；Becker等人，2005年12月20日颁布的题为“Method and Apparatus for Programmable FluidicProcessing”的美国专利第6,977,033号；Deere等人，2008年2月12日颁布的题为“System for Manipulation of a Body of Fluid”的美国专利第7,328,979号；Yamakawa等人，2006年2月23日公布的题为“Chemical Analysis Apparatus”的美国专利公开第20060039823号；Wu，2011年3月3日公布的题为“Digital Microfluidics Based Apparatusfor Heat-exchanging Chemical Processes”的美国专利公开第20110048951号；Fouillet等人，2009年7月30日公布的题为“ElectrodeAddressing Method”的美国专利公开第20090192044号；Fouillet等人，2006年5月30日颁布的题为“Device for Displacement of Small LiquidVolumes Along a Micro-catenary Line by Electrostatic Forces”的美国专利第7,052,244号；Marchand等人，2008年5月29日公布的题为“Droplet Microreactor”的美国专利公开第20080124252号；Adachi等人，2009年12月31日公布的题为“Liquid Transfer Device”的美国专利公开第20090321262号；Roux等人，2005年8月18日公布的题为“Device for Controlling the Displacement of a Drop Between Two orSeveral Solid Substrates”的美国专利公开第20050179746号；以及Dhindsa等人，“Virtual Electrowetting Channels:Electronic LiquidTransport with Continuous Channel Functionality”Lab Chip,10:832-836(2010)，上述文献的全部公开内容通过引用并入本文。某些微滴致动器将包括布置为微滴操作间隙位于其间的一个或多个基板以及与所述一个或多个基板相关联(例如层压在其上、附接到其上和/或嵌入在其中)并且布置为进行一种或多种微滴操作的电极。例如，某些微滴致动器将包括基部(或底部)基板、与基板相关联的微滴操作电极、在基板和/或电极顶上的一个或多个介电层、以及任选的在基板、介电层和/或形成微滴操作表面的电极顶上的一个或多个疏水性层。还可以设置顶部基板，其通过通常称为微滴操作间隙的间隙与微滴操作表面隔开。在上文引用的专利和申请中讨论了在顶部基板和/或底部基板上的各种电极布置，并且在本发明的说明书中讨论了某些新的电极布置。在微滴操作期间，优选的是，微滴保持与接地电极或参考电极连续接触或频繁接触。在间隙中，接地电极或参考电极可以与面向间隙的顶部基板、面向间隙的底部基板相关联。在电极被设置在两个基板上的情况下，用于使电极耦合到用于控制或监控电极的微滴致动器仪器上的电接触件可以与一个或两个板相关联。在一些情况下，一个基板上的电极被电耦合到另一个基板，以使仅一个基板与微滴致动器接触。在一个实施方案中，导电材料(例如环氧树脂，例如可从Master Bond公司，Hackensack,NJ购得的MASTER BONDTM聚合物系统EP79)提供在一个基板上的电极和另一个基板上的电路径之间的电连接，例如，顶部基板上的接地电极可以通过这样的导电材料耦合到底部基板上的电路径。在使用多个基板的情况下，可以在基板之间设置间隔物以确定其间的间隙高度并且限定在致动器上的分配储器。例如，间隔物的高度可以是至少约5μm、100μm、200μm、250μm、275μm或更大。或者或另外，间隔物的高度可以是至多约600μm、400μm、350μm、300μm或更小。例如，间隔物可以由从顶部基板或底部基板突出的突出物的层和/或在顶部基板和底部基板之间插入的材料形成。可以在一个或多个基板中设置一个或多个开口，用于形成液体可以通过其被递送到微滴操作间隙中的流体路径。在一些情况下，一个或多个开口可以对齐，以与一个或多个电极相互作用，例如，对齐以使流动通过开口的液体充分接近一个或多个微滴操作电极，以允许使用所述液体通过微滴操作电极实现微滴操作。在一些情况下，基部(或底部)基板和顶部基板可以被形成为一个整体组件。一个或多个参考电极可以被设置在基部(或底部)基板和/或顶部基板上和/或在间隙中。参考电极的布置的实例在上文所引用的专利和专利申请中提供。在多种实施方案中，微滴致动器对微滴的操纵可以是电极介导的，例如电润湿介导的或介电电泳介导的或库仑力介导的。可以用于本发明的微滴致动器的用于控制微滴操作的其它技术的实例包括使用引起流体动力射流压力的装置，例如基于以下原理操作的那些装置：机械原理(例如外部注射器泵、气动膜泵、振动膜泵、真空装置、离心力、压电/超声泵和声力)；电气或磁性原理(例如电渗流、电动泵、铁磁流体塞、电流体动力泵、使用磁力的吸引或排斥以及磁流体动力泵)；热力学原理(例如，气泡产生/相变引起的体积膨胀)；其它类型的表面润湿原理(例如电润湿和光电润湿，以及化学地、热地、结构地和放射性地引起的表面张力梯度)；重力；表面张力(例如，毛细管作用)；静电力(例如，电渗流)；离心流(基板被布置在压缩圆盘上并旋转)；磁力(例如，振荡离子引起流动)；磁流体动力学力；以及真空或压力差。在某些实施方案中，可以采用前述技术中的两种或更多种的组合，以在本发明的微滴致动器中执行微滴操作。类似地，前述技术中的一种或多种可以用于将液体递送到微滴操作间隙中，例如从另一个装置中的储器或从微滴致动器的外部储器(例如与微滴致动器的基板以及从储器到微滴操作间隙中的流体路径相关联的储器)。本发明的某些微滴致动器的微滴操作表面可以由疏水性材料制成，或者可以进行涂覆或处理以使它们是疏水性的。例如，在一些情况下，微滴操作表面的一些部分或全部可以用低表面能的材料或化学品衍生化，例如，通过沉积或使用原位合成，所述原位合成使用化合物例如在溶液中的多氟化合物或全氟化合物或者可聚合单体。实例包括AF(可从DuPont,Wilmington,DE购得)、氟树脂(cytop)材料家族的成员、疏水性和超疏水性涂层的家族中的涂层(可从Cytonix Corporation,Beltsville,MD购得)、硅烷涂层、氟硅烷涂层、疏水性膦酸酯衍生物(例如由Aculon公司出售的那些)，以及N0VECTM电子涂层(可从3M Company,St.Paul,MN购得)、用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的其它氟化单体，以及用于PECVD的有机硅氧烷(例如，SiOC)。在一些情况下，微滴操作表面可以包含厚度在约10nm到约1,000nm范围内的疏水性涂层。而且，在一些实施方案中，微滴致动器的顶部基板包含导电有机聚合物，然后用疏水性涂层涂覆有机聚合物或以其它方式进行处理以使微滴操作表面是疏水性的。例如，沉积到塑料基板上的导电有机聚合物可以是聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT:PSS)。导电有机聚合物和可选择的导电层的其它实例描述于Pollack等人，2011年1月6日公布的题为“Droplet ActuatorDevices and Methods”的国际专利公开第WO/2011/002957号中，所述国际专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。一个或两个基板可以使用印刷电路板(PCB)、玻璃、氧化铟锡(ITO)涂覆的玻璃和/或半导体材料作为基板来制造。当基板为ITO涂覆的玻璃时，ITO涂层的厚度优选为至少约20nm、50nm、75nm、100nm或更大。或者或另外，所述厚度可以是至多约200nm、150nm、125nm或更小。在一些情况下，顶部基板和/或底部基板包括用电介质例如聚酰亚胺电介质涂覆的PCB基板，所述PCB基板在一些情况下还可以进行涂覆或以其它方式进行处理以使微滴操作表面是疏水性的。当基板包括PCB时，以下材料是合适的材料的实例：MITSUITM BN-300(可从MITSUI Chemicals America公司,San Jose,CA购得)；ARLONTM 11N(可从Arlon公司,Santa Ana,CA购得)；N4000-6和N5000-30/32(可从Park Electrochemical Corp.,Melville,NY购得)；ISOLATM FR406(可从Isola Group,Chandler,AZ购得)，特别是IS620；氟聚合物家族(适合于荧光检测，因为其具有低的背景荧光)；聚酰亚胺家族；聚酯；聚萘二甲酸乙二酯；聚碳酸酯；聚醚醚酮；液晶聚合物；环烯烃共聚物(COC)；环烯烃聚合物(COP)；芳族聚酰胺；非纺织的芳族聚酰胺增强物(可从DuPont,Wilmington,DE购得)；牌纤维(可从DuPont,Wilmington,DE购得)；以及纸。多种材料也适合用作基板的电介质组件。实例包括：蒸气沉积的电介质，例如PARYLENETM C(特别是在玻璃上)、PARYLENETM N和PARYLENETM HT(用于高温，约300℃)(可从Parylene Coating Services公司,Katy,TX购得)；AF涂层；氟树脂；焊接掩模(soldermask)，例如液态光可成像的焊接掩模(例如在PCB上)，例如TAIYOTM PSR4000连续排列、TAIYOTM PSR和AUS连续排列(可从Taiyo America公司，Carson City,NV购得，用于涉及热控制的应用的良好的热特性)，以及PROBIMERTM 8165(用于涉及热控制的应用的良好的热特性，可从Huntsman AdvancedMaterials Americas公司,Los Angeles,CA购得)；干膜焊接掩模，例如在干膜焊接掩模连续排列中的那些(可从DuPont,Wilmington,DE购得)；膜电介质，例如聚酰亚胺膜(例如聚酰亚胺膜，可从DuPont,Wilmington,DE购得)、聚乙烯以及氟聚合物(例如FEP)、聚四氟乙烯；聚酯；聚萘二甲酸乙二酯；环烯烃共聚物(COC)；环烯烃聚合物(COP)；上文列出的任何其它PCB基板材料；黑色基质树脂(black matrix resin)；聚丙烯；以及黑色柔性电路材料，例如DuPontTM HXC和DuPontTM MBC(可从DuPont,Wilmington,DE购得)。可以针对使用在特定分析流程中所用的试剂的性能选择微滴运输电压和频率。可以改变设计参数，例如可以改变在致动器上的储器的数量和位置、独立电极连接件的数量、不同储器的尺寸(体积)、磁体/珠粒洗涤区域的位置、电极尺寸、电极间的节距以及间隙高度(在顶部基板和底部基板之间)，以用于与特定试剂、流程、微滴体积等一起使用。在一些情况下，本发明的基板可以用低表面能的材料或化学品衍生化，例如，使用沉积或原位合成，所述原位合成使用在溶液中的多氟化合物或全氟化合物或者可聚合单体。实例包括用于浸涂或喷涂的AF涂层和涂层、用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的其它氟化单体和用于PECVD的有机硅氧烷(例如，SiOC)。另外，在一些情况下，微滴操作表面的一些部分或全部可以被涂覆有用于减少背景噪声例如来自PCB基板的背景荧光的物质。例如，减少噪声的涂层可以包括黑色基质树脂，例如可从Toray industries公司,Japan购得的黑色基质树脂。微滴致动器的电极通常通过控制器或处理器来控制，所述控制器或处理器自身作为系统的一部分被设置，所述系统可以包括处理功能以及数据和软件存储及输入和输出能力。试剂可以被设置在微滴致动器上在微滴操作间隙中或在流体耦合到微滴操作间隙的储器中。试剂可以是液体形式，例如微滴，或者它们可以可重构的形式被设置在微滴操作间隙中或在流体耦合到微滴操作间隙的储器中。可重构的试剂通常可以与用于重构的液体组合。适于与本文所述的方法和设备一起使用的可重构的试剂的实例包括在Meathrel等人，2010年6月1日颁布的题为“Disintegratable Films for DiagnosticDevices”的美国专利第7,727,466号中描述的那些，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
“微滴操作”是指在微滴致动器上的微滴的任何操纵。例如，微滴操作可以包括：将微滴加载到微滴致动器中；分配来自源微滴的一个或多个微滴；将微滴分开、分离或分成两个或更多个微滴；将微滴从一个位置运输到任何方向上的另一位置；将两个或更多个微滴合并或组合为单个微滴；稀释微滴；混合微滴；搅拌微滴；使微滴变形；将微滴保持在合适的位置；培养微滴；加热微滴；蒸发微滴；冷却微滴；处置微滴；将微滴运送出微滴致动器；本文描述的其它微滴操作；和/或前述操作的任何组合。术语“合并(merge)”、“合并(merging)”、“组合(combine)”、“组合(combining)”及类似词语用于描述从两个或更多个微滴产生一个微滴。应当理解，当关于两个或更多个微滴使用这样的术语时，可以使用足以导致两个或更多个微滴组合成一个微滴的微滴操作的任何组合。例如，“合并微滴A与微滴B”可以通过运输微滴A以接触静止的微滴B、运输微滴B以接触静止的微滴A或运输微滴A和B以彼此接触来实现。术语“分开”、“分离”和“分成”并不意欲暗示关于所得微滴的体积(即，所得微滴的体积可以是相同的或不同的)或所得微滴的数量(所得微滴的数量可以是2个、3个、4个、5个或更多个)的任何特定结果。术语“混合”是指导致微滴内的一种或多种组分更均匀分布的微滴操作。“加载”微滴操作的实例包括微透析加载、压力辅助加载、机器人加载、被动加载和移液管加载。微滴操作可以是电极介导的。在一些情况下，通过使用表面上的亲水性区域和/或疏水性区域和/或通过物理障碍物来进一步促进微滴操作。对于微滴操作的实例，参见上文在“微滴致动器”的定义下引用的专利和专利申请。阻抗或电容传感或成像技术有时可以用于确定或确认微滴操作的结果。此类技术的实例描述于Sturmer等人，2010年8月5日公布的题为“Capacitance Detection in a Droplet Actuator”的美国专利公开第20100194408号中，所述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。一般而言，传感或成像技术可以用于确认微滴在特定电极处的存在或不存在。例如，在微滴分配操作后，所分配的微滴在目标电极处的存在确认了微滴分配操作是有效的。类似地，在分析流程中的适当步骤中，微滴在检测点(detection spot)处的存在可以确认之前的一组微滴操作已经成功地产生了用于检测的微滴。微滴运输时间可以是非常快的。例如，在多种实施方案中，微滴从一个电极到下一个电极的运输可以超过约1秒，或约0.1秒，或约0.01秒，或约0.001秒。在一个实施方案中，电极以AC模式操作，但是转换到DC模式用于成像。对于进行微滴操作有帮助的是，微滴印迹面积(footprint area)类似于电润湿面积；换言之，分别使用1个、2个和3个电极来有用地控制操作1x-、2x-、3x-微滴。如果微滴印迹大于在给定时间下可用于进行微滴操作的电极的数目，则微滴尺寸和电极数目之间的差通常应不大于1；换言之，使用1个电极来有用地控制2x微滴并且使用2个电极来有用地控制3x微滴。当微滴包含珠粒时，有用的是，微滴尺寸等于控制微滴例如运输微滴的电极的数目。
“填充流体”是指与微滴致动器的微滴操作基板相关联的流体，所述流体与微滴相(droplet phase)充分地不混溶，以使微滴相经历电极介导的微滴操作。例如，微滴致动器的微滴操作间隙通常填充有填充流体。例如，填充流体可以是或可以包含低粘度的油，例如硅油或十六烷填充流体。填充流体可以是或可以包含卤化油，例如氟化或全氟化油。填充流体可以填充微滴致动器的整个间隙或者可以涂覆微滴致动器的一个或多个表面。填充流体可以是传导性的或非传导性的。可以选择填充流体，以改善微滴操作和/或减少试剂或目标物质从微滴的损失、改善微滴(microdroplet)的形成、减少微滴之间的交叉污染、减少微滴致动器表面的污染、减少微滴致动器材料的降解等。例如，可以针对与微滴致动器材料的相容性来选择填充流体。作为实例，氟化填充流体可以有用地与氟化表面涂层一起使用。氟化填充流体可用于减少亲脂性化合物，例如伞形酮底物，例如6-十六烷酰基酰胺基-4-甲基伞形酮底物的损失(例如，用于Krabbe、Niemann-Pick或其它分析中)；其它伞形酮底物描述于Winger等人，2011年5月19日公布的题为“Enzymatic Assays Using Umbelliferone Substrates withCyclodextrins in Droplets of Oil”的美国专利公开第20110118132号中，所述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。合适的氟化油的实例包括Galden连续排列中的那些，例如Galden HT170(bp＝170℃，粘度＝1.8cSt，密度＝1.77)、Galden HT200(bp＝200℃，粘度＝2.4cSt，密度＝1.79)、Galden HT230(bp＝230℃，粘度＝4.4cSt，密度＝1.82)(全部来自Solvay Solexis)；Novec连续排列中的那些，例如Novec 7500(bp＝128℃，粘度＝0.8cSt，密度＝1.61)、Fluorinert FC-40(bp＝155℃，粘度＝1.8cSt，密度＝1.85)、Fluorinert FC-43(bp＝174℃，粘度＝2.5cSt，密度＝1.86)(均来自3M)。通常，全氟化填充流体的选择是基于运动粘度(优选<7cSt，但不是必需的)和沸点(对于用于基于DNA/RNA的应用(PCR等)，优选>150℃，但不是必需的)。例如，填充流体可以掺杂表面活性剂或其它添加剂。例如，可以选择添加剂，以改善微滴操作和/或减少试剂或目标物质从微滴的损失、微滴(microdroplet)的形成、微滴之间的交叉污染、微滴致动器表面的污染、微滴致动器材料的降解等。可以针对用特定分析流程中所用的试剂的性能以及与微滴致动器材料的有效相互作用或不与微滴致动器材料相互作用来选择包括表面活性剂掺杂的填充流体的组合物。适于与本文所述的方法和设备一起使用的填充流体和填充流体配制物的实例提供于以下专利中：Srinivasan等人，2010年6月3日公布的题为“Droplet Actuators,Modified Fluids and Methods”的国际专利公开第WO/2010/027894号；Srinivasan等人，2009年2月12日公布的题为“Use of Additives for Enhancing Droplet Operations”的国际专利公开第WO/2009/021173号；Sista等人，2009年1月15日公布的题为“Droplet Actuator Devices and Methods EmployingMagnetic Beads”的国际专利公开第WO/2008/098236号；以及Monroe等人，2008年11月20日公布的题为“Electrowetting Devices”的美国专利公开第20080283414号，所述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文，以及本文引用的其它专利和专利申请。在一些情况下，氟化油可掺杂氟化表面活性剂，例如，Zonyl FSO-100(Sigma-Aldrich)和/或其它。填充流体通常是液体。在一些实施方案中，可使用填充气体来代替液体。
关于磁性响应珠粒的“固定”是指珠粒基本上被限制在微滴致动器上的微滴中或填充流体中的合适位置。例如，在一个实施方案中，所固定的珠粒被充分限制在微滴中的合适位置，以允许执行微滴分开操作，从而获得具有基本上所有珠粒的一个微滴和基本上没有珠粒的一个微滴。
“磁性响应”是指响应于磁场。“磁性响应珠粒”包含磁性响应材料或由磁性响应材料构成。磁性响应材料的实例包括顺磁性材料、铁磁性材料、亚铁磁性材料和变磁性材料。合适的顺磁性材料的实例包括铁、镍和钴，以及金属氧化物，例如Fe3O4、BaFe12O19、CoO、NiO、Mn2O3、Cr2O3和CoMnP。
“聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺-共-丙烯腈)或PAZAM”(也称为PAZAM-PAN)是聚丙烯酰胺凝胶涂层的实例。在一些应用中，可将PAZAM和/或PAZAM-PAN改性为热响应的，由此形成热响应的聚丙烯酰胺凝胶。关于PAZAM的更多细节可以参考George等人，2013年3月4日提交的作为US 2014/0079923A1公布的题为“Polymer Coatings”的美国专利申请第13/784,368号找到，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
“储器”是指被配置用于容纳、储存或供应液体的包围物(enclosure)或部分包围物。本发明的微滴致动器系统可以包括在盒子上(on-cartridge)的储器和/或不在盒子上(off-cartridge)的储器。在盒子上的储器可以是(1)在致动器上的储器，其是在微滴操作间隙中或在微滴操作表面上的储器；(2)不在致动器上的储器，其是在微滴致动器盒子上但在微滴操作间隙外且不与微滴操作表面接触的储器；或(3)混合储器，其具有在致动器上的区域和不在致动器上的区域。不在致动器上的储器的实例是在顶部基板中的储器。不在致动器上的储器通常与布置用于使液体从不在致动器上的储器流动到微滴操作间隙中，例如流动到在致动器上的储器中的开口或流动路径流体连通。不在盒子上的储器可以是完全不是微滴致动器盒子的一部分，但使液体流动到微滴致动器盒子的某一部分的储器。例如，不在盒子上的储器可以是在操作期间微滴致动器盒子耦合到其上的系统或停靠站(docking station)的一部分。类似地，不在盒子上的储器可以是试剂储存容器或注射器，所述试剂储存容器或注射器用于迫使流体进入在盒子上的储器中或进入微滴操作间隙中。使用不在盒子上的储器的系统通常包括流体通路构件，由此液体可以从不在盒子上的储器转移到在盒子上的储器或微滴操作间隙中。
如在本文用于指微滴和/或微滴内的磁性响应珠粒的“运输到磁体的磁场中”、“朝向磁体运输”等意欲指运输到基本上能够吸引微滴中的磁性响应珠粒的磁场区域中。类似地，如在本文用于指微滴和/或微滴内的磁性响应珠粒的“远离磁体或磁场运输”、“运离磁体的磁场”等意欲指远离基本上能够吸引微滴中的磁性响应珠粒的磁场区域运输，无论微滴或磁性响应珠粒是否完全从磁场移除。应认识到，在本文所述的此类情况中的任何一种情况下，可将微滴朝向或远离磁场的期望区域运输，和/或可使磁场的期望区域朝向或远离微滴移动。对电极、微滴或磁性响应珠粒在磁场或类似物“内”或“中”的提及用来描述以下情况：其中电极以允许电极将微滴运输到磁场的期望区域中和/或远离磁场的期望区域运输微滴的方式被定位，或者微滴或磁性响应珠粒被定位在磁场的期望区域中，在每一种情况下，其中在期望区域中的磁场基本上能够吸引微滴中的任何磁性响应珠粒。类似地，对电极、微滴或磁性响应珠粒在磁场或类似物的“外部”或者“远离”磁场或类似物的提及用来描述以下情况：其中电极以允许电极远离磁场的某一区域运输微滴的方式被定位，或者微滴或磁性响应珠粒被定位为远离磁场的某一区域，在每一种情况下，其中在这样的区域中的磁场基本上不能吸引微滴中的任何磁性响应珠粒或者其中任何剩余的吸引力不能消除在该区域中进行的微滴操作的有效性。在本发明的多个方面中，系统、微滴致动器或系统的另一组件可以包括磁体，例如一个或多个永磁体(例如单个圆柱形或条形的磁体或此类磁体的阵列，例如Halbach阵列)，或电磁体，或电磁体的阵列，以形成用于与磁性响应珠粒或芯片上的其它组件相互作用的磁场。例如，此类相互作用可以包括在储存期间或在微滴操作期间的微滴中基本上固定或限制磁性响应珠粒的移动或流动，或者拉动磁性响应珠粒离开微滴。
关于洗涤珠粒(或其它底物)的“洗涤”是指减少与珠粒(或其它底物)接触或暴露于珠粒(或其它底物)的一种或多种物质的量和/或浓度，所述物质来自与珠粒(或其它底物)接触的微滴。所述物质的量和/或浓度的减少可以是部分的、基本上全部的或甚至全部的。所述物质可以是多种物质中的任何一种；实例包括用于进一步分析的目标物质，以及不想要的物质，例如样品的组分、污染物和/或过量的试剂。在一些实施方案中，洗涤操作开始于与磁性响应珠粒接触的初始微滴，其中该微滴包含初始量和初始浓度的物质。洗涤操作可以使用多种微滴操作来进行。洗涤操作可以获得包含磁性响应珠粒的微滴，其中所述微滴所具有的物质的总量和/或浓度小于物质的初始量和/或浓度。合适的洗涤技术的实例描述于Pamula等人，2008年10月21日颁布的题为“Droplet-Based Surface Modification and Washing”的美国专利第7,439,014号中，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”和“在....上”在整个说明书中用于指微滴致动器的组件的相对位置，例如微滴致动器的顶部基板和底部基板的相对位置。应认识到，微滴致动器是功能性的，而不管其空间定向。
当任何形式的液体(例如微滴或连续主体，无论移动的还是静止的)被描述为在电极、阵列、基质或表面“上”、“处”或“上方”时，此类液体可以与电极/阵列/基质/表面直接接触，或者可以与在液体和电极/阵列/基质/表面之间插入的一个或多个层或膜接触。在一个实例中，填充流体可以被认为是在此类液体和电极/阵列/基质/表面之间的膜。
当微滴被描述为“在微滴致动器上”或“加载在微滴致动器上”时，应理解，微滴以促进使用微滴致动器对微滴进行一种或多种微滴操作的方式被布置在微滴致动器上，微滴以促进微滴的属性或来自微滴的信号的传感的方式被布置在微滴致动器上，和/或微滴已经在微滴致动器上经历微滴操作。
附图说明
图1A和1B分别示出在其顶部基板上具有亲水性区域的微滴致动器的一部分的实例的平面图和剖视图；
图2、3、4、5、6A和6B显示配置图1A和1B的微滴致动器中的亲水性区域的其它实例；
图7A、7B、7C和7D示出图1A和1B的微滴致动器的侧视图以及使用微滴致动器将微滴暴露于亲水性区域的方法；
图8、9和10示出微滴致动器的顶部基板上的亲水性区域的再一些其它配置的平面图；
图11A、11B、11C和11D示出图1A和1B的微滴致动器的侧视图以及使用微滴致动器在亲水性区域交换流体的方法；
图12A和12B分别示出微滴致动器中的交替亲水性区域和疏水性区域的三维图案的实例的平面图和剖视图；
图13示出其中相对于一行较大的微滴操作电极设置一连续排列小的亲水性区域的电极布置的实例的俯视图；
图14示出其中相对于一行较大的微滴操作电极设置狭窄细长的亲水性区域的电极布置的实例的俯视图；
图15示出其中单个狭窄的亲水性区域跨越多行较大的微滴操作电极的电极布置的实例的俯视图；
图16示出其中多个亲水性区域片段分别跨越多行较大的微滴操作电极的电极布置的实例的俯视图；
图17A、17B、18A、18B、19A、19B、20A和20B显示用于使移位微滴在从亲水性区域移位时保持接近亲水性区域的机制的实例；
图21A和21B分别示出由金属形成的亲水性区域的实例的平面图和剖视图；
图22、23、24和25示出相对于微滴操作电极的印迹，图案化疏水性区域的实例的平面图；
图26A、26B和26C示出作为微滴操作电极的网格的电极布置的平面图，以及将水性液体远离亲水性区域移位的方法；
图27A和27B示出作为微滴操作电极的网格的电极布置的平面图，以及将水性微滴远离亲水性区域运输的方法；
图28A和28B示出图27A和27B的电极布置的平面图，以及向水性微滴中添加另外的液体以使其能够远离亲水性区域运输的方法；
图29A、29B和29C示出微滴致动器的一部分的侧视图，所述微滴致动器包括不同的间隙高度以产生泵送效果，从而从亲水性区域移除水性液体；
图30A和30B分别示出在顶部基板上包括亲水性区域的微滴致动器的一个区域的平面图和侧视图，并且显示在亲水性区域的下方运输微滴的难度；
图31A、31B和31C示出电极布置的俯视图，以及在不对小体积微滴施加微滴操作下使用大体积微滴移动小体积微滴的方法；
图32A和32B分别示出微滴致动器的俯视图和侧视图，所述微滴致动器包括安装在凹陷区域中的亲水性区域，所述凹陷区域用于帮助微滴到达亲水性区域上；
图33示出微滴致动器的侧视图以及用液体预填充亲水性区域的表面以便更容易地将微滴运输到亲水性表面上的实例；
图34示出微滴致动器的实施方案的侧视图，所述微滴致动器被设计为使用底部基板上的电极在顶部基板上产生微滴操作效果(或电润湿效果)；
图35A、35B、35C和35D示出微滴致动器的侧视图，所述微滴致动器在顶部基板上包括介电层以便使用底部基板上的电极赋予顶部基板电润湿效果，以帮助在亲水性区域的顶上运输微滴；
图36示出图35A、35B、35C和35D的微滴致动器的另一种配置的侧视图；
图37示出在其顶部基板上具有斑驳亲水性区域的微滴致动器的一部分的剖视图；
图38A和38B分别示出图37中所示的斑驳亲水性区域的一部分的实例的平面图和剖视图；
图39示出形成斑驳亲水性区域的方法的一个实例；
图40示出形成斑驳亲水性区域的方法的另一个实例；
图41、42和43显示用于使斑驳亲水性区域去润湿的技术；
图44A和44B分别示出图37中所示的斑驳亲水性区域的另一个实例的一部分的平面图和剖视图；
图45示出微滴致动器的底部基板上的斑驳亲水性区域的实例的侧视图；
图46示出在微滴致动器的底部基板上包括斑驳亲水性区域的微滴操作布置的实例的平面图，以及将微滴跨越斑驳亲水性区域运输的方法；
图47示出在其顶部基板上具有超疏水性区域的微滴致动器的一部分的剖视图；
图48示出形成超疏水性区域的方法的实例；
图49显示超疏水性区域的实例的图像，其中所述超疏水性区域通过增加斑驳亲水性区域的表面粗糙度而形成；
图50A和50B示出在使用时斑驳亲水性区域的剖面图；
图51示出微滴致动器的一部分的侧视图，所述微滴致动器使用柔性PCB和倒装芯片粘接来实现CMOS检测器和数字射流的单片集成；
图52示出使用CMOS检测器和数字射流的柔性PCB以及流动池集成的微滴致动器的一部分的侧视图；
图53示出微滴致动器的一部分的侧视图，其显示使用柔性PCB来实现CMOS检测器和数字射流的单片集成的另一个实例；并且
图54示出包括微滴致动器的微流体系统的实例的功能框图。
发明详述
本发明的实施方案提供用于利用微滴致动器中的亲水性区域进行基于表面的化学的技术。亲水性区域可以在基板上，在孔中，在珠粒上，在凝胶中等。亲水性区域可以具有斑驳亲水性表面。例如，在基板的表面上，表面的一个或多个亲水性特征(例如纳米孔)可以侧接疏水性(或超疏水性)填隙区域，以使表面具有总体斑驳亲水性特征。
例如，一个部分可以被捕获在或耦合到亲水性表面上，并且试剂可以与相同的表面接触以进行化学，例如旨在识别所捕获部分的化学或旨在构造所捕获部分以合成新的部分的化学。
在另一个实例中，可将核酸附着到微滴致动器中的亲水性表面以进行基于表面的测序化学。
在特定实施方案中，可将核酸附着到微滴致动器中的亲水性表面以进行基于表面的测序化学。核酸到亲水性表面的附着可以通过共价或非共价键发生。示例性的键描述于以下专利中：Pieken等人，2004年5月18日颁布的题为“Bioconjugation of Macromolecules”的美国专利第6,737,236号；Kozlov等人，2007年8月21日颁布的题为“Methodsof Attaching Biological Compounds to Solid Supports Using Triazine”的美国专利第7,259,258号；Sharpless等人，2008年5月20日颁布的题为“Copper-catalysed Ligation of Azides and Acetylenes”的美国专利第7,375,234号；Pieken等人，2008年9月23日颁布的题为“Methodfor Immobilizing Oligonucleotides Employing the CycloadditionBioconjugation Method”的美国专利第7,427,678号；以及Smith等人，2011年3月10日公布的题为“Modified Molecular Arrays”的美国专利公开第2011/0059865 A1号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。在一些实施方案中，核酸或其它反应组分可以附着到凝胶或其它半固体支撑物，所述支撑物又附着或粘合到亲水性表面或其它固体支撑物。当附着到亲水性表面时特别有用的其它试剂包括但不限于酶、受体、配体、蛋白质、生物活性化合物或者例如本文在微滴内容物的上下文中描述的其它试剂。
亲水性表面可在各种材料上存在。实例包括玻璃，或其它硅材料(例如，硅晶片材料)，以及金属(例如，金)。如例如Shen等人，2013年5月9日公布的题为“Integrated Sequencing Apparatuses andMethods of Use”的美国专利公开第2013/0116128 A1号中所述，亲水性表面可以进一步用凝胶涂覆(部分或全部)，所述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。可用的凝胶的其它实例包括但不限于具有以下结构的那些：胶体结构，例如琼脂糖；聚合物网状结构，例如明胶；或交联聚合物结构，例如聚丙烯酰胺。水凝胶是特别有用的，例如在以下专利中描述的那些：Smith等人，2011年3月10日公布的题为“Modified Molecular Arrays”的美国专利公开第2011/0059865A1号；以及以US 2014/0079923 A1公布的美国专利申请第13/784,368号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
另外，本发明提供用于利用微滴致动器中的斑驳亲水性区域进行基于表面的化学的技术，其中所述斑驳亲水性区域包含侧接表面的疏水性填隙区域或被其包围的亲水性特征(例如纳米孔)的布置。类似地，斑驳亲水性区域可以包含侧接表面的亲水性填隙区域或被其包围的疏水性特征(例如纳米点(nanospot))的布置。在一些实施方案中，DNA可存在于亲水性区域中(例如，接枝到亲水性纳米孔中)。
例如，一个部分可以被捕获在或耦合到斑驳亲水性表面上，并且试剂可以与相同的表面接触以进行化学，例如旨在检测或识别所捕获部分的化学或旨在构造所捕获部分以合成新的部分的化学。
在另一个实例中，可将核酸附着到微滴致动器中的斑驳亲水性表面以进行基于表面的测序化学。
此外，本发明提供用于利用微滴致动器中的超疏水性区域进行基于表面的化学的技术，其中所述超疏水性区域通过例如增加斑驳亲水性表面的一个或多个部分的表面粗糙度来形成。超疏水性表面可以形成斑驳亲水性表面的一部分，从而构成斑驳亲水性-超疏水性表面。例如，表面的亲水性纳米孔或其它特征可以由超疏水性的填隙表面区域隔开。
另外，本发明提供使用柔性印刷电路板(PCB)来实现CMOS检测器和数字射流的单片集成的微滴致动器。
4.1亲水性表面和数字射流
图1A示出在其顶部基板上具有亲水性区域的微滴致动器100的一个区域的平面图。图1B示出沿图1A的线A-A截取的微滴致动器100的剖视图。微滴致动器100包括由微滴操作间隙114隔开的底部基板110和顶部基板112。微滴操作间隙114含有填充流体116。填充流体116是例如低粘度的油，例如硅油或十六烷填充流体。底部基板110可以包含微滴操作电极118(例如，电润湿电极)的布置。顶部基板112可以包含接地参考平面或电极(未示出)。微滴操作在微滴操作表面上在微滴操作电极118顶上进行。
亲水性区域122被设置在顶部基板112上。在这个实例中，亲水性区域122基本上与一个微滴操作电极118对齐。显示微滴124在亲水性区域122处并且在一个微滴操作电极118顶上。在某些实施方案中，亲水性区域122可具有与其对应微滴操作电极118相同或类似的印迹(例如，正方形或矩形)，或者具有不同的印迹(例如，圆形或卵形)。此外，亲水性区域122的尺寸可以与其对应微滴操作电极118的尺寸大致相等或大于其对应微滴操作电极118的尺寸。亲水性区域122可以小于其对应微滴操作电极118。或者或另外，亲水性区域122可以被设置在底部基板110而不是顶部基板112上；其实例示于图5中。
如所示，亲水性区域122不需要与其对应微滴操作电极118对齐。例如，它可以覆盖两个或更多个微滴操作电极。在本说明书中的其它地方示出并讨论了各种其它实施方案，并且本领域技术人员鉴于本说明书会显而易见再一些其它布置。
在一个实例中，亲水性区域122由玻璃形成。玻璃可以是例如载玻片或显微镜盖玻片。玻璃可以粘合(例如，使用粘合剂)到顶部基板112的面向微滴操作间隙114的表面上。
在另一个实例中，亲水性区域122由任何其它硅材料(例如，硅晶片材料)形成，其中硅材料粘合到或沉积在顶部基板112的表面上。
在再一个实例中，亲水性区域122由金属(例如金，参见图16A和16B)形成，其中金属沉积在顶部基板112的表面上。
在又一个实例中，亲水性区域122是亲水性基板上的疏水性涂层中的窗口。在特定实施方案中，所述窗口留下部分或完全被涂覆的疏水性区域包围的未涂覆的亲水性区域。
亲水性区域122在顶部基板112上和在微滴操作间隙114中提供亲水性表面，其可用于在微滴致动器100中进行基于表面的化学。
图2、3、4、5、6A和6B显示配置图1A和1B的微滴致动器100中的亲水性区域122的其它实例。
图2显示布置成与顶部基板112的表面基本上齐平的亲水性区域122。
图3显示布置成从顶部基板112的表面突出并且延伸到微滴操作间隙114中的亲水性区域122。
图4显示远离微滴操作间隙114插入顶部基板112的表面中的凹陷区域中的亲水性区域122。
图5显示布置在微滴致动器100的底部基板110上的亲水性区域122。
图6A(平面图)和图6B(侧视图)显示横靠微滴，例如微滴124布置的亲水性区域122。例如，亲水性区域122被设置在微滴操作间隙114中的间隔物120或其它插入物上。这里，间隔物120被示为在微滴致动器100的边缘处；然而，应理解，亲水性区域可以经由位于微滴操作间隙114内的任何位置的间隔物或插入物来设置。
应理解，尽管附图示出亲水性区域122的单个实例，但多个亲水性区域可以设置在路径、交叉路径和/或阵列中。
图7A、7B、7C和7D示出图1A和1B的微滴致动器100的侧视图，以及使用微滴致动器100将水性微滴130暴露于亲水性区域122或使水性微滴130与亲水性区域122接触，并且重要的是，以允许水性微滴130远离亲水性区域122运输的方法。
例如，图7A显示通过微滴操作沿微滴操作电极118朝向亲水性区域122运输的水性微滴130。水性微滴130可以包含例如用于在亲水性区域122的表面处进行分析或分析步骤的样品和/或试剂。
水性微滴130可以包含例如用于在亲水性区域122的表面处进行DNA测序反应的样品和/或试剂。水性微滴130可以包含例如用于在亲水性区域122的表面处进行免疫测定反应的样品和/或试剂。水性微滴130可以包含例如用于洗涤亲水性区域122的洗涤缓冲液。
图7B显示与亲水性区域122接触的水性微滴130。在水性微滴130与亲水性区域122接触之后，水性微滴130被捕获或固定在亲水性区域122的位置处。在至少一些情况下，水性微滴130对亲水性区域122的吸引力足够强，使得水性微滴130不能完全使用微滴操作远离亲水性区域122移动。例如，电润湿力可能不足以克服水性微滴130对亲水性区域122的吸引力。作为另一个实例，在至少一些情况下，介电力(dielectric force)不足以克服水性微滴130对亲水性区域122的吸引力。各种其它微滴操作力可能不足以克服水性微滴130对亲水性区域122的吸引力。
图7B还显示使用微滴操作沿微滴操作电极118朝向水性微滴130运输的移位微滴132，水性微滴130被固定在亲水性区域122处。移位微滴132基本上不混溶于填充流体116和水性微滴130中。移位微滴132可以是例如与油，例如另一种油基本上不混溶的一定体积的有机化合物。移位微滴132可以是乳液。本领域已知的用于显微镜的浸油特别合适。此类浸油通常是包含例如以下成分的混合物：烷烃、二芳基烷烃、萘、联苯化合物、邻苯二甲酸苄丁酯、氯化石蜡、三环癸烷衍生物、三环癸烷、液体聚丁烯、芳族化合物、具有醚键的芳族化合物、液体聚烯烃、降冰片烯的单体到四聚体的氢化产物、与邻苯二甲酸酯和石蜡配混的液体二烯共聚物、与α-烯烃配混的液体二烯共聚物、液体烯烃聚合物、液体二烯聚合物、二芳基烷烃和烷基苯，以及上述物质的各种组合。具体实例是来自Cargille Laboratories(CedarGrove,NJ)的浸液1160。
在一些情况下，移位微滴132可以是油、油混合物或有机混合物，例如在浸润式显微镜中使用的那些。例如，移位微滴132包含浸油，例如可从Cargille Laboratories(Cedar Grove,NJ)购得的那些。浸油的其它实例描述于以下专利中：Fukunaga等人，2013年8月6日颁布的题为“Microscope Immersion Oil”的美国专利第8,502,002号；Motoyama，2001年4月24日颁布的题为“Liquid Immersion Oil”的美国专利第6,221,281号；Weippert，1998年10月6日颁布的题为“Immersion Oil”的美国专利第5,817,256号；Tanaka，1989年5月23日颁布的题为“Immersion Oil for Microscopy”的美国专利第4,832,855号；Tanaka，1988年12月6日颁布的题为“Immersion Oil CompositionHaving Low Fluorescence Emissions for Microscope”的美国专利第4,789,490号；Liva，1986年5月6日颁布的题为“Immersion Oil System”的美国专利第4,587,042号；Hirth等人，1985年12月17日颁布的题为“Optical Immersion Oil”的美国专利第4,559,147号；Sacher等人，1985年1月1日颁布的题为“Immersion Oil for FluorescenceMicroscopy”的美国专利第4,491,533号；Sacher，1984年8月14日颁布的题为“Immersion Oil for Microscopy and Related Applications”的美国专利第4,465,621号；以及Ushioda等人，1976年9月7日颁布的题为“Immersion Oil for Microscopy”的美国专利第3,979,301号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
在特定实施方案中，例如在水性微滴130不能使用电润湿微滴操作远离亲水性区域122运输的那些实施方案中，可以使用移位微滴132来将水性微滴130推离(使用由微滴操作电极118介导的微滴操作)亲水性区域122。例如，图7C和7D显示通过移位微滴132在亲水性区域122处移位的水性微滴130。以这种方式，水性微滴130通过移位微滴132从亲水性区域122移位。然后，水性微滴130可以经历由微滴操作电极118介导的电润湿微滴操作。随后，水性微滴130可以使用电润湿介导的微滴操作或其它电极介导的微滴操作或其它微滴操作远离亲水性区域122运输。
另外，代替使用作为一定体积的流体的移位微滴132，可以使用其它材料来将水性微滴130推离亲水性区域122。例如，可以类似方式使用气泡来将水性微滴130从亲水性区域122移位。
图8、9和10示出微滴致动器100的顶部基板112上的亲水性区域122的再一些其它配置的平面图。
图8显示微滴致动器100中的微滴操作电极118的网格或阵列。在这个实例中，亲水性区域122被确定尺寸和形状以覆盖多个(例如，四个)微滴操作电极118中的一部分。亲水性区域122并不限于是正方形的。在另一个实例中，亲水性区域122可以是圆形或圆盘形的。这种配置允许环绕微滴操作电极118的网格或阵列运输微滴(使用微滴操作)，而不损失与亲水性区域122的接触并且不完全将移位微滴132从亲水性区域122移位。下文参考图9显示使用亲水性区域122和微滴操作电极118的这种配置的实例。
图9显示图8的微滴操作电极118的网格或阵列以及亲水性区域122，其中移位微滴132被“停放”在亲水性区域122处并且水性微滴130不与亲水性区域122接触。
图10显示水性微滴130与基本上整个亲水性区域122相互作用而不完全将移位微滴132移位并且不固定在亲水性区域122处的方法。即，图10显示微滴操作电极118A、118B、118C和118D，它们是接近亲水性区域122的四个微滴操作电极118。
在第一步骤中，水性微滴130使用微滴操作运输到微滴操作电极118A，其将移位微滴132部分移位。在这个步骤中，水性微滴130与亲水性区域122的对应于微滴操作电极118A的部分接触。
在第二步骤中，水性微滴130使用微滴操作从微滴操作电极118A运输到微滴操作电极118B，其将移位微滴132部分移位。在这个步骤中，水性微滴130与亲水性区域122的对应于微滴操作电极118B的部分接触。
在第三步骤中，水性微滴130使用微滴操作从微滴操作电极118B运输到微滴操作电极118C，其将移位微滴132部分移位。在这个步骤中，水性微滴130与亲水性区域122的对应于微滴操作电极118C的部分接触。
在第四步骤中，水性微滴130使用微滴操作从微滴操作电极118C运输到微滴操作电极118D，其将移位微滴132部分移位。在这个步骤中，水性微滴130与亲水性区域122的对应于微滴操作电极118D的部分接触。
在这四个步骤完成时，水性微滴130已经与亲水性区域122的基本上整个表面接触并且相互作用而不固定在亲水性区域122处。因此，水性微滴130可以使用由电极118介导的微滴操作远离亲水性区域122运输。
图11A、11B、11C和11D示出图1A和1B的微滴致动器100的侧视图以及使用微滴致动器100在亲水性区域122交换流体的方法。可能不总是可以远离亲水性区域122运输或以其它方式移动整个水性微滴。因此，可能在亲水性区域122处留下捕获的微滴。在一个实例中，图11A显示捕获在亲水性区域122和其对应微滴操作电极118之间的一柱水性液体1110。在另一个实例中，图11B显示仅捕获在亲水性区域122的表面上的小体积的水性液体1110。
在亲水性区域122处交换流体的方法中，图11C显示洗涤微滴1112，其使用微滴操作运输到与捕获的水性液体的柱(或微滴)1110接触，从而形成更大的组合微滴1113。接下来并且现在参考图11D，洗涤组合微滴1113远离亲水性区域122运输，从而留下新捕获的水性液体的柱或微滴1110a。微滴1110a相对于微滴1110被稀释。因此，所述微滴操作已洗涤存在于微滴1110中的分析物或反应组分的区域122。可以重复参考图11C和11D所述的步骤，以进一步洗涤亲水性区域122或将试剂施加到亲水性区域122。
图12A和12B示出与本文所述的方法和设备一起使用的亲水性表面1201，其中所述表面具有交替的疏水性区域/亲水性区域。与本文所示的其它实施方案一样，亲水性表面1201可以位于微滴致动器的顶部基板或底部基板的面向间隙的表面上。亲水性表面1201在这里被示为在微滴操作电极1205的路径内。图12B示出一部分疏水性表面1201，其被放大以显示疏水性表面1201被图案化以包含亲水性区域1210和疏水性区域1215。
图13示出其中相对于一行较大的微滴操作电极118设置一连续排列小的亲水性区域1310的电极布置1300的一个实例的俯视图。在一个实例中，亲水性区域1310被设置在微滴致动器的顶部基板上，并且微滴操作电极118被设置在微滴致动器的底部基板上。在这个实例中，水性微滴130可以使用微滴操作沿所述一行较大的微滴操作电极118运输而不会被固定。即，在这个实例中，由于亲水性区域1310相对于微滴操作电极118面积较小，因此电润湿力能够克服水性微滴130对亲水性区域1310的吸引力。
图14示出其中相对于一行较大的微滴操作电极118设置狭窄细长的亲水性区域1410的电极布置1400的一个实例的俯视图。在一个实例中，狭窄细长的亲水性区域1410被设置在微滴致动器的顶部基板上，并且微滴操作电极118被设置在微滴致动器的底部基板上。在这个实例中，水性微滴130可以使用微滴操作沿所述一行较大的微滴操作电极118沿狭窄细长的亲水性区域1410的长运输而不会被固定。即，在这个实例中，由于亲水性区域1410相对于微滴操作电极118面积较小，因此电润湿力能够克服水性微滴130对亲水性区域1410的吸引力。
图15示出其中单个狭窄细长的亲水性区域1510跨越多行较大的微滴操作电极118的电极布置1500的一个实例的俯视图。作为实例，图15显示跨越三行或三道微滴操作电极118的亲水性区域1510。在一个实例中，亲水性区域1510被设置在微滴致动器的顶部基板上，并且微滴操作电极118被设置在微滴致动器的底部基板上。在这个实例中，水性微滴130可以使用微滴操作沿所述多行较大的微滴操作电极118跨越狭窄细长的亲水性区域1510的长运输而不会被固定。在另一个实例中，图16显示与图15的电极布置1500基本上相同的电极布置1600，所不同的是单个狭窄细长的亲水性区域1510被分割为多个狭窄的亲水性区域1610。
图13、14、15和16中所示的电极布置可以允许：(1)试剂和/或洗涤缓冲液的更有效的体积利用，(2)样品多重性，以及(3)电润湿力以克服水性微滴对亲水性区域的吸引力。
图17A、17B、18A、18B、19A、19B、20A和20B显示用于使移位微滴132在从亲水性区域122移位时保持接近亲水性区域122的机制的实例。
图17A和17B显示电极布置1700的平面图，所述电极布置1700相对于较大的微滴操作电极118包括小的亲水性区域122。小的亲水性区域122和较大的微滴操作电极118可以在相同或不同的基板上。此外，电极布置1700的微滴操作电极118可以在一行或一道其它微滴操作电极118的末端(未示出)。屏障1710相对于微滴操作电极118和亲水性区域122设置。例如，在移位微滴132从微滴操作电极118移位时，屏障1710用来保持移位微滴132。例如，图17A显示停放在亲水性区域122处的移位微滴132。图17B显示水性微滴130，其已使用微滴操作运输到微滴操作电极118和亲水性区域122，从而将移位微滴132远离微滴操作电极118移位到屏障1710的保留区1712中。当水性微滴130远离亲水性区域122运输时，移位微滴132将返回到微滴操作电极118。开口1714可以设置在屏障1710中，以允许填充流体流入和流出保持区1712。
图18A和18B显示电极布置1700的另一个实例，其中与屏障1710是固体的并且具有一个开口1714相反，屏障1710是多孔的(即，具有多个开口)。
图19A和19B显示电极布置1700的再一个实例，其中与在移位微滴132从微滴操作电极118移位时使用屏障1710来保持移位微滴132相反，设置亲水性突出部1714。即，亲水性突出部1714从移位微滴132的一侧延伸到保留区1712中。
再次，图19A显示停放在亲水性区域122处的移位微滴132。图19B显示水性微滴130，其已使用微滴操作运输到微滴操作电极118和亲水性区域122，从而将移位微滴132远离微滴操作电极118沿亲水性突出部1714移位到保留区1712中。亲水性突出部1714被设计为通过防止移位微滴132从微滴操作电极118漂移而使移位微滴132保持在保留区1712中。
图20A和20B显示电极布置1700的又一个实例。在这个实例中，电极布置1700与图19A和19B中所示的电极布置1700基本上相同，所不同的是亲水性突出部1714被分割而不是连续的。亲水性突出部1714的各段之间的间隙被设计为防止水性微滴130与移位微滴132一起漂移出来到达亲水性突出部1714上。
图21A示出由金属形成的亲水性区域的实例的平面图。例如，图21A显示包含金属亲水性区域2110的微滴致动器(未示出)的底部基板2100。图21B示出沿图21A的线A-A截取的底部基板2100的剖视图。在一个实例中，金属亲水性区域2110是形成于底部基板2100上的金垫，其为印刷电路板(PCB)。因此，金属亲水性区域2110可以使用标准PCB制造工艺来形成。就电而言，金属亲水性区域2110可保持开放或浮动，这意味着它未电连接到地或电压。
在制造PCB后，可剥离存在于形成金属亲水性区域2110的金垫上的任何涂层，以暴露金垫的裸表面。然后，使金属亲水性区域2110的表面为进行表面化学测序做准备。例如并且现在参考图21B，将金属亲水性区域2110的面向微滴操作间隙的表面硅烷化，以形成硅烷化层2112。硅烷化层2112的顶上是水凝胶层2114，其包含某些接枝引物2116。以这种方式，可以容易地在PCB上形成测序表面。
图22、23、24和25示出相对于微滴操作电极118的印迹，图案化疏水性区域的实例的平面图。图案化疏水性区域可以在微滴致动器的顶部基板、底部基板、或者顶部基板和底部基板二者上。例如，图22显示相对于一个微滴操作电极118的图案化疏水性区域2200。图案化疏水性区域2200是大幅小于微滴操作电极118的印迹的棋盘图案。相反，图23显示图案化疏水性区域2300，它也是棋盘图案，其与微滴操作电极118的印迹基本上同延。图24显示图案化疏水性区域2400，它是跨越两个微滴操作电极118的棋盘图案的实例。此外，图案化疏水性区域并不限于棋盘图案。图案化疏水性区域可以采取各种形状，例如图25中所示的那些。例如，图25显示五种不同图案2500—水平条图案、垂直条图案、十字形或阴影图案、同心圆图案和螺旋图案。
图26A、26B和26C显示微滴致动器100中的微滴操作电极118的网格或阵列，以及将水性液体131远离亲水性区域122移位的方法。在这个实例中，亲水性区域122是圆形或圆盘形的，并且被确定尺寸以覆盖多个(例如，四个)微滴操作电极118中的一部分。由于水性液体131对亲水性区域122的吸引力，一定体积的或一柱水性液体131可以被捕获在亲水性区域122处。水性液体131可以是例如样品液体、试剂和/或洗涤缓冲液。将水性液体131远离亲水性区域122移动的一种方法是通过移位。
例如，图26A显示移位微滴132，其是例如与水性液体131相同或不同的液体的水性微滴，其使用微滴操作朝向亲水性区域122的一侧运输。图26B显示与水性液体131在亲水性区域122处接触并合并的移位微滴132。这样做时，如图26C中所示，水性微滴130通过微滴操作从亲水性区域122的相对侧被拖拉，并使用微滴操作被运走。移位微滴132的原始体积现在被保持在亲水性区域122处并且变成水性液体131，从而取代了原来的水性液体131。
图27A和27B示出电极布置2700的平面图，所述电极布置2700是微滴操作电极118的网格。图27A和27B还显示相对于微滴操作电极118的亲水性区域122。在这个实例中，亲水性区域122可以在顶部基板112(未示出)上，并且微滴操作电极118是在底部基板110(未示出)上。亲水性区域122被确定尺寸以例如跨越4个微滴操作电极118。例如，亲水性区域122跨越微滴操作电极118的较大网格内的微滴操作电极118的2×2布置。
图27A显示具有一定体积的水性微滴130，其中该体积足以填充亲水性区域122下方的区域，而基本上不会涌入周围区域中。在这个实例中，可能难以使用微滴操作将水性微滴130远离亲水性区域122运输。然而，如果水性微滴130的体积足以填充亲水性区域122下方的区域并涌入周围区域中，则可使用微滴操作将水性微滴130远离亲水性区域122运输。这示于图27B中。因此，在一个实施方案中，将水性微滴130远离亲水性区域122运输的方法包括提供具有足够体积的微滴，以使其溢入邻接亲水性区域122的电润湿区域中。在一个实例中，这可以通过提供足够大的初始体积来实现。在另一个实例中，这可以通过增加水性微滴130的体积以帮助将其从亲水性区域122移除来实现，其实例示于下文图28A和28B中。
例如，图28A和28B显示如何将另外的液体(例如，液体132)添加到水性微滴130中以使其能够远离亲水性区域122运输。即，可将液体132沿微滴操作电极118的网格从任何方向运输到使其与位于亲水性区域122处的水性微滴130接触。
图29A、29B和29C示出微滴致动器100的一部分的侧视图，所述微滴致动器100包括不同的间隙高度以产生泵送效果，从而从亲水性区域122移除水性液体。现在参考图29A，亲水性区域122位于底部基板110的顶上；例如，位于两个微滴操作电极118的顶上。介电层2910被设置在所述两个微滴操作电极118和亲水性区域122之间，以确保它们之间的电绝缘。在顶部基板112的面向微滴操作间隙114的一侧，顶部基板112的拓扑结构或轮廓从间隙高度h1转变到间隙高度h2，然后转变到间隙高度h3。间隙高度h1是最小的间隙高度。即，间隙高度h2大于间隙高度h1。间隙高度h3更大于间隙高度h2。如图所示，顶部基板112的表面在间隙高度h1到间隙高度h2的转变处具有第一斜率，并且在间隙高度h2到间隙高度h3的转变处具有第二斜率。微滴致动器100的具有间隙高度h3的部分可以是例如废物储器。
亲水性区域122位于微滴致动器100的具有间隙高度h2的部分。在这个实例中，使用间隙高度的两次变化来产生泵送效果，以帮助将水性微滴130从亲水性区域122拖拉出来而进入例如废物储器中。例如，间隙高度的第一变化(即，微滴致动器100的从间隙高度h1转变到间隙高度h2的部分)被用于在亲水性区域122的表面处引起泵送效果，而不是将水性微滴130从亲水性区域122移除。间隙高度的第二变化(即，微滴致动器100的从间隙高度h2转变到间隙高度h3的部分)被用于引起泵送效果，以将水性微滴130从亲水性区域122拖拉出来而进入例如废物储器中，所述废物储器具有间隙高度h3。
在其它实施方案中并且现在参考图29B，亲水性区域122可以在微滴致动器100的具有间隙高度h2的部分处的顶部基板122上。在再一些其它实施方案中并且现在参考图29C，亲水性区域122可以在从间隙高度h1转变到间隙高度h2的倾斜区域处的顶部基板122上。在又一些其它实施方案中，亲水性区域122可以在图29B和图29C中所示的两个位置上。
图30A和30B分别示出在顶部基板112上包含亲水性区域122的微滴致动器100的一个区域的平面图和侧视图。在一个实例中，亲水性区域122由玻璃形成。玻璃可以是例如载玻片或显微镜盖玻片。尽管已经参考图1A到图25描述用于从亲水性区域122移除微滴的解决方案的实例，但图30A和30B显示在亲水性区域122的下方运输和运输到亲水性区域122上的困难。在这个实例中，亲水性区域122突出到微滴操作间隙114中，从而在微滴操作间隙114中产生阻碍。例如，图30B显示对接亲水性区域122的前沿并且可能抵靠亲水性区域122的前沿被捕获的微滴124。因此，可能难以使用微滴操作在亲水性区域122的下方运输微滴124和将微滴124运输到亲水性区域122上。因此，在下文的图31A到36中描述用于将微滴移动到亲水性区域122上的方法或设备。
图31A、31B和31C示出电极布置3100的俯视图，以及在不对小体积微滴施加微滴操作下使用大体积微滴移动小体积微滴的方法。例如，电极布置3100包括一组储器电极3110。储器电极3110是例如布置为网格图案的多个单独控制的电极。储器电极3110可以与例如在致动器上的储器(未示出)相关联。远离储器电极3110的一侧是微滴操作电极118的布置，其上可以分配微滴124。此外，亲水性区域122被设置在微滴操作电极118处。即，亲水性区域122的边缘邻接储器电极3110的边缘，从而产生微滴124必须跨越的疏水性-亲水性边界。
使用微滴操作，在致动器上的储器(未示出)内，微滴124从位于储器电极3110顶上的较大体积的液体125分离出来。然而，一旦微滴124从较大体积的液体125分离出来，微滴124就使用泵送作用，而不是通过使用微滴操作，沿储器电极3110跨越疏水性-亲水性边界并移动到微滴操作电极118上。例如，使用微滴操作，较大体积的液体125在整个储器电极3110上展开(如图所示)，然后一步一步地朝向亲水性区域122运输(如图31A、31B和31C中所示)。由于在液体125和微滴124之间存在填充流体(未示出)，因此，大体积液体125的运动移动填充流体，所述填充流体然后移动微滴124。即，可以使用大体积液体125在填充流体中产生泵送效果。
使用这种方法，微滴124可以在不对微滴124直接施加微滴操作下被运输到亲水性区域122上。相反，微滴操作以导致填充流体移动的方式被施加到附近的液体125。使用填充流体的移动来轻推微滴124跨越疏水性-亲水性边界并进入亲水性区域122中。一旦到达微滴操作电极118的顶上，微滴124就可以使用微滴操作进行操纵。
在其它实施方案中，泵送效果可以机械方式实现。例如，大体积的液体125可以用轻推微滴124的机械组件来代替。
在再一些其它实施方案中，对于小的亲水性小片(patch)，泵送效果可用于将微滴轻推到亲水性小片上，然后将微滴轻推离开亲水性小片。
在再一些其它实施方案中，泵送效果用于将几个微滴连续轻推到亲水性小片上，从而使微滴积聚在亲水性小片上。
在又一些其它实施方案中，浸油微滴可用于将水性微滴推到亲水性表面上。因此，浸油微滴可用于将微滴推到亲水性表面上和/或推离亲水性表面。
图32A和32B分别示出微滴致动器100的俯视图和侧视图，所述微滴致动器100包括安装在凹陷区域中的亲水性区域122，所述凹陷区域用于帮助微滴到达亲水性区域122上。尽管图4显示在顶部基板112中的凹陷区域，但在这个实例中，凹陷区域3210形成在底部基板110中。亲水性区域122被安装在凹陷区域3210中。凹陷区域3210和亲水性区域122被确定尺寸以在凹陷区域3210的内部容纳一定体积的液体125。即，多个微滴124可以使用微滴操作接连运输到凹陷区域3210中，以在亲水性区域122的顶上积聚更大体积的液体125。
图33示出微滴致动器100的侧视图以及用液体预填充亲水性区域122的表面以便更容易地将微滴运输到亲水性表面上的实例。在这个实例中，亲水性区域122位于底部基板110的顶上；例如，位于两个微滴操作电极118的顶上。介电层3310被设置在所述两个微滴操作电极118和亲水性区域122之间，以确保它们之间的电绝缘。此外，开口3312被设置在顶部基板112上。开口3312与亲水性区域122基本上对齐。开口3312用于允许外部液体源预填充或预润湿亲水性区域122的表面，以便更容易地将微滴运输到亲水性表面上。在一个实例中，可以使用移液管，例如移液管3320来用液体125预润湿亲水性区域122的表面。在另一个实例中，可以使用在顶部基板112中的流体储器来连续地或周期性地润湿亲水性区域122的表面。
图34示出微滴致动器100的实施方案的侧视图，所述微滴致动器100被设计为使用底部基板110上的电极在顶部基板112上产生微滴操作效果(或电润湿效果)。例如，为使用底部基板110上的微滴操作电极118在顶部基板112上产生电润湿效果，在顶部基板112上存在介电层。因此，图34显示在底部基板110上的微滴操作电极118，其中微滴操作电极118涂覆有疏水性层3410。顶部基板112包含接地参考平面或电极3412，然后是涂覆有疏水性层3416的介电层3414。尽管通常微滴致动器在底部基板上的微滴操作电极的顶上包括介电层，但在这个实施方案中，在底部基板上的微滴操作电极上不存在介电层。相反，介电层位于顶部基板上。
在包括亲水性表面、小片或区域例如亲水性区域122的微滴致动器中，使用底部基板上的电极赋予顶部基板电润湿效果的能力可用于帮助将微滴运输到亲水性表面上。即，如果两个基板均表现为亲水性的，则微滴更可能在它们之间流动。下文参考图35A、35B、35C、35D和36描述微滴致动器100的实例，所述微滴致动器100包括亲水性区域122并且被配置为使用底部基板110上的微滴操作电极118赋予顶部基板112电润湿效果。
图35A、35B、35C和35D示出微滴致动器100的侧视图，所述微滴致动器100在顶部基板112上包括介电层3414以便使用底部基板110上的电极赋予顶部基板112电润湿效果，以帮助在亲水性区域122的顶上运输微滴。
在这个实例中，在底部基板110上显示五个微滴操作电极118；即，微滴操作电极118a、118b、118c、118d和118e。此外，介电层3418被设置在微滴操作电极118的顶上。亲水性区域122被设置在底部基板110上的介电层3418的顶上。亲水性区域122跨越例如微滴操作电极118d和118e。另外，微滴操作电极3510被设置为接近亲水性区域122的边缘；即，如图所示，在微滴操作电极118b和118c的顶上。介电层3410确保微滴操作电极118和亲水性区域122之间以及微滴操作电极118和微滴操作电极3510之间的电绝缘。底部基板110的微滴操作电极118和微滴操作电极3510可以涂覆有疏水性层(未示出)，例如图34的疏水性层3410。
顶部基板112包含接地参考平面或电极3412和介电层3414。顶部基板112的介电层3414可以涂覆有疏水性层(未示出)，例如图34的疏水性层3416。在这个实例中，介电层3414仅设置在微滴操作电极3510和亲水性区域122的附近。即，如图所示，介电层3414跨越微滴操作电极3510和亲水性区域122。
在图35A、35B、35C和35D中，“关(OFF)”表示电极被设定为参考接地电压。“开(ON)”表示电极处于不同于参考接地电压的任何电压，从而导致在两个电极之间的电压势。在图35A、35B、35C和35D中所示和所述的整个方法中，接地参考平面或电极3412为关。
图35A、35B、35C和35D显示电极序列以帮助在亲水性区域122的顶上运输微滴，例如水性微滴130。例如并且现在参考图35A，微滴操作电极118a是开，微滴操作电极118b、118c、118d和118e是关，并且微滴操作电极3510是关。其结果是，水性微滴130位于微滴操作电极118a的顶上。
接下来，现在参考图35B，在微滴操作电极3510保持关时，微滴操作电极118b为开，并且微滴操作电极118a、118c、118d和118e是关。其结果是，水性微滴130移动到微滴操作电极118b。
接下来，现在参考图35C，在微滴操作电极3510保持关时，微滴操作电极118c为开，并且微滴操作电极118a、118b、118d和118e是关。其结果是，水性微滴130移动到邻近亲水性区域122的边缘的微滴操作电极118c。
接下来，现在参考图35D，微滴操作电极3510现在是开。此外，在微滴操作电极3510下方的两个微滴操作电极118b和118c均为开。这样做时，可赋予顶部基板112电润湿效果，所述电润湿效果可用于帮助将水性微滴130运输到亲水性区域122的表面上。
在图35A、35B、35C和35D中所示的微滴致动器100的其它实施方案中，不存在连续的接地参考平面或电极3412，所述微滴致动器100在顶部基板112上包含介电层3414，由此可使用底部基板110上的电极赋予顶部基板112电润湿效果。相反，微滴仅在运输之前和/或之后与地面接触。即，微滴与微滴操作电极118之间的地面接触，而在位于微滴操作电极118的顶上时不与地面接触。
在其它实施方案中，顶部基板112上的接地参考平面或电极3412被设置在介电层3414的微滴操作间隙114侧。在再一些其它实施方案中，地面被设置在底部基板110上。例如，地线网格被设置在底部基板110上介于微滴操作电极118之间或覆盖微滴操作电极118。在再一些其它实施方案中，地面位于顶部基板和底部基板之间；即，地面被设置在微滴操作间隙114中。
在图35A、35B、35C和35D中所示的微滴致动器100的又一些其它实施方案中，如图36中所示，微滴操作电极3510被省略。在这个实施方案中，为允许在顶部基板112上电润湿，接地参考平面或电极3412为开。
再次参考图1A到图36，根据例如Shen等人，2013年5月9日公布的题为“Integrated sequencing apparatuses and methods of use”的美国专利公开第20130116128号，某些检测器配置可以与本发明所公开的亲水性区域结合使用；所述公开的全部公开内容通过引用并入本文。
本文所述的设备和方法的特别有用的应用是核酸测序，例如合成测序(sequencing-by-synthesis，SBS)技术。简言之，SBS可以通过使目标核酸与一种或多种标记核苷酸、DNA聚合酶等接触来启动。可使一种或多种不同种类的目标核酸附着到本文所述的亲水性表面或其它固相基板，并且可使用本文所述的微滴操纵步骤将试剂递送到所述一种或多种目标核酸。例如，可使不同种类的目标核酸附着在所述表面或基板上的不同特征处。引物使用目标核酸作为模板延伸处的那些特征将纳入可检测的标记核苷酸。任选地，标记核苷酸可进一步包含在将核苷酸添加到引物后终止进一步引物延伸的可逆终止属性。例如，具有可逆终止子部分的核苷酸类似物可以添加到引物，以使后续延伸不能发生，直到递送去封闭剂以移除所述部分。因此，对于使用可逆终止的实施方案，可以将去封闭试剂递送到延伸引物所处的特征(在进行检测之前或之后)。可以将洗涤微滴在各个递送步骤之间递送到所述特征。然后，所述循环可以重复n次以将引物延伸n个核苷酸，从而检测长度n的序列。可以容易地适于与本发明的设备或方法一起使用的示例性的SBS程序、检测平台、检测器和试剂描述于例如以下文献中：Bentley等人，Nature 456:53-59(2008)；Gormley等人，2013年9月12日公布的题为“Improved Methods of Nucleic AcidSequencing”的国际专利公开第WO/2013/131962号；Kozlov等人，2008年4月10日公布的题为“Compositions and Methods for NucleotideSequencing”的国际专利公开第WO/2008/042067号；Rigatti等人，2013年8月15日公布的题为“Targeted Enrichment and Amplification ofNucleic Acids on a Support”的国际专利公开第WO/2013/117595号；Barnes等人，2006年6月6日颁布的题为“Labelled Nucleotides”的美国专利第7,057,026号；Hardin等人，2008年2月12日颁布的题为“Methods for Real-Time Single Molecule Sequence Determination”的美国专利第7,329,492号；Hardin等人，2007年5月1日颁布的题为“Enzymatic Nucleic Acid Synthesis:Compositions and Methods forAltering Monomer Incorporation Fidelity”的美国专利第7,211,414号；Turner等人，2008年1月1日颁布的题为“Arrays of OpticalConfinements and Uses Thereof”的美国专利第7,315,019号；Xu等人，2008年7月29日颁布的题为“Fluorescent Nucleotide Analogs and UsesTherefor”的美国专利第7,405,281号；以及Rank等人，2008年5月8日公布的题为“Polymerase Enzymes and Reagents for Enhanced NucleicAcid Sequencing”的美国专利公开第20080108082号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。
使用循环反应的其它测序程序也可以使用，例如焦磷酸测序。焦磷酸测序检测在特定核苷酸被掺入初始核酸链中时无机焦磷酸(PPi)的释放(Ronaghi等人，Analytical Biochemistry 242(1),84-9(1996)；Ronaghi,Genome Res.11(1),3-11(2001)；Ronaghi等人，Science281(5375),363(1998)；Nyren等人，2001年4月3日颁布的题为“Method of Sequencing DNA”的美国专利第6,210,891号；Nyren，2001年7月10日颁布的题为“Method of Sequencing DNA Based on theDetection of the Release of Pyrophosphate and Enzymatic NucleotideDegradation”的美国专利第6,258,568号；以及Rothberg等人，2001年8月14日颁布的题为“Method of Sequencing a Nucleic Acid”的美国专利第6,274,320号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。在焦磷酸测序中，释放的PPi可以通过使用ATP硫酸化酶转化为三磷酸腺苷(ATP)来检测，并且所得ATP可以通过荧光素酶产生的光子来检测。因此，所述测序反应可以通过发光检测系统进行监测。用于基于荧光的检测系统的激发辐射源对于焦磷酸测序程序是没有必要的。可用于将焦磷酸测序应用于本发明的阵列的有用检测器和程序描述于例如以下专利中：Eltoukhy等人，2012年3月5日公布的题为“Microdevices and Biosensor Cartridges for Biological or ChemicalAnalysis and Systems and Methods for the Same”的国际专利公开第WO/2012/058096号；Chee等人，2005年9月1日公布的题为“NucleicAcid Sequencing Using Microsphere Arrays”的美国专利公开第20050191698号；El Gamal等人，2009年9月29日颁布的题为“Biological Analysis Arrangement and Approach Therefor”的美国专利第7,595,883号；以及Rothberg等人，2007年7月17日颁布的题为“Method of Sequencing a Nucleic Acid”的美国专利第7,244,559号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
连接测序(sequencing-by-ligation)反应也可用，包括例如描述于以下文献中的那些：Shendure等人，Science 309:1728-1732(2005)；Brenner，1997年2月4日颁布的题为“DNA sequencing by stepwiseligation and cleavage”的美国专利第5,599,675号；以及Macevicz，1998年5月12日颁布的题为“DNA sequencing by parallel oligonucleotideextensions”的美国专利第5,750,341号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。一些实施方案可包括如例如以下文献中所述的杂交测序(sequencing-by-hybridization)程序：Bains等人，Journal ofTheoretical Biology 135(3),303-7(1988)；Drmanac等人，NatureBiotechnology 16,54-58(1998)；Fodor等人，Science 251(4995),767-773(1995)；以及Shengrong等人，2012年12月13日公布的题为“Patterned flow-cells useful for nucleic acid analysis”的国际专利公开第WO2012170936号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。在连接测序和杂交测序这两种程序中，存在于固体支撑物或亲水性表面上的核酸经受寡核苷酸递送和检测的重复循环。典型地，寡核苷酸经荧光标记，并且可以使用荧光检测器来检测，所述荧光检测器与本文或本文中所引用的参考文献中对于SBS程序所述的那些类似。
一些实施方案可以利用涉及DNA聚合酶活性的实时监测的方法。例如，核苷酸掺入可以通过具有荧光团的聚合酶和γ-磷酸标记核苷酸之间的荧光共振能量转移(FRET)相互作用或者用零模式波导(zeromode waveguide)来检测。用于基于FRET的测序的技术和试剂描述于例如以下文献中：Levene等人，Science 299,682-686(2003)；Lundquist等人，Opt.Lett.33,1026-1028(2008)；Korlach等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 105,1176-1181(2008)，其全部公开内容通过引用并入本文。
一些SBS实施方案包括检测在将核苷酸掺入延伸产物中时所释放的质子。例如，基于检测释放的质子的测序可以使用电检测器和可购自Ion Torrent(Guilford,CT,a Life Technologies subsidiary)的相关技术或者描述于以下专利中的测序方法和系统：Rothberg等人，2009年1月29日公布的题为“Methods and apparatus for measuring analytesusing large scale FET arrays”的美国专利公开第20090026082号；Rothberg等人，2009年5月21日公布的题为“Methods and apparatus formeasuring analytes using large scale FET arrays”的美国专利公开第20090127589号；Rothberg等人，2010年6月3日公布的题为“Methodsand Apparatus for Measuring Analytes”的美国专利公开第20100137143号；以及Rothberg等人，2010年11月11日公布的题为“Methods andApparatus for Detecting Molecular Interactions Using FET Arrays”的美国专利公开第20100282617号，所述专利公开的全部公开内容通过引用并入本文。
本发明的阵列的另一个有用的应用是基因表达分析。基因表达可以使用RNA测序技术，例如称为数字RNA测序的那些来检测或定量。RNA测序技术可以使用本领域已知的测序方法，例如上文所述的那些来进行。基因表达也可以使用通过与阵列直接杂交进行的杂交技术或使用多重分析来检测或定量，所述多重分析的产物在阵列上进行检测。这种阵列可以存在于本文所述的亲水性表面或其它固体支撑物上。阵列也可以用于测定来自一个或多个个体的基因组DNA样品的基因型。可以使用本发明的方法或设备进行的用于基于阵列的表达和基因分型分析的示例性方法描述于以下专利中：Oliphant等人，2009年9月1日颁布的题为“Multiplex Nucleic Acid Reactions”的美国专利第7,582,420号；Fan等人，2005年5月10日颁布的题为“MultiplexedDetection of Analytes”的美国专利第6,890,741号；Stuelpnagel等人，2005年7月5日颁布的题为“Compositions and Methods for RepetitiveUse of Genomic DNA”的美国专利第6,913,884号；Chee等人，2002年3月12日颁布的题为“Detection of Nucleic Acid AmplificationReactions Using Bead Arrays”的美国专利第6,355,431号；Gunderson等人，2005年3月10日公布的题为“Methods and Compositions forWhole Genome Amplification and Genotyping”的美国专利公开第20050053980号；Gunderson等人，2009年7月23日公布的题为“Detection of Nucleic Acid Reactions on Bead Arrays”的美国专利公开第2009/0186349 A1号；以及Chee等人，2005年8月18日公布的题为“Nucleic Acid Sequencing Using Microsphere Arrays”的美国专利公开第2005/0181440 A1号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
核酸可以附着到亲水性表面(或表面的亲水性区域)并扩增以形成集落或聚簇。集落或聚簇是一种类型的阵列特征。聚簇可以通过固相扩增方法来产生。例如，具有一个或多个待检测的模板序列的核酸可以附着到表面并使用桥式扩增进行扩增。有用的桥式扩增方法描述于例如以下专利中：Adessi等人，2006年10月3日颁布的题为“Methods of Nucleic Acid Amplification and Sequencing”的美国专利第7,115,400号；Adams等人，1997年6月24日颁布的题为“Method forPerforming Amplification of Nucleic Acid with Two Primers Bound to aSingle Solid Support”的美国专利第5,641,658号；Kawashima等人，2002年5月9日公布的题为“Method of Nucleic Acid Sequencing”的美国专利公开第2002/0055100 A1号；Mayer等人，2004年5月20日公布的题为“Isothermal Amplification of Nucleic Acids on a SolidSupport”的美国专利公开第2004/0096853 A1号；Mayer等人，2004年1月1日公布的题为“Methods for Detecting Genome-wide SequenceVariations Associated with a Phenotype”的美国专利公开第2004/0002090 A1号；Gormley等人，2007年6月7日公布的题为“Method of Preparing Libraries of Template Polynucleotides”的美国专利公开第20070128624号；Schroth等人，2008年1月10日公布的题为“Isothermal Methods for Creating Clonal Single Molecule Arrays”的美国专利公开第2008/0009420 A1号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。用于在表面上扩增核酸的另一种有用方法是如例如以下文献中所述的滚环扩增(RCA)：Lizardi等人，Nat.Genet.19:225-232(1998)以及Drmanac等人，2007年5月3日公布的题为“SingleMolecule Arrays for Genetic and Chemical Analysis”的美国专利公开第2007/0099208 A1号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。有用的另一种类型的阵列是由乳液PCR扩增技术产生的颗粒阵列。实例描述于以下文献中：Dressman等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA100:8817-8822(2003)；Jian-Bing等人，2012年8月30日公布的题为“Methods and Systems for Haplotype Determination”的国际专利公开第WO2012/116331号；Leamon等人，2005年6月16日公布的题为“Methods of Amplifying and Sequencing Nucleic Acids”的美国专利公开第2005/0130173 A1号；以及Holliger等人，2005年3月24日公布的题为“Emulsion Compositions”的美国专利公开第2005/0064460A1号，所述文献的全部公开内容通过引用并入本文。
阵列的几个应用已经在上文总体检测(ensemble detection)的上下文中予以例示说明，其中在每个特征处存在目标核酸的多个拷贝并一起进行检测。在替代实施方案中，单个核酸(无论是目标核酸或其扩增子)可以在每个特征处进行检测。例如，亲水性表面上的特征可以被配置为含有具有待检测的目标核苷酸序列的单个核酸分子。可以使用各种单分子检测技术中的任一种，包括例如上述总体检测技术的修改形式，以在增加的分辨率下或使用更灵敏的标记来检测位点。可以使用的单分子检测方法的其它实例描述于以下专利中：He等人，2011年12月22日公布的题为“Conformational Probes and Methods forSequencing Nucleic Acids”的美国专利公开第2011/0312529 A1号；Previte等人，2011年12月21日提交的题为“Apparatus and Methods forKinetic Analysis and Determination of Nucleic Acid Sequences”的美国专利申请第61/578,684号；以及Wouter Meuleman等人，2011年9月29日提交的题为“Continuous Extension and Deblocking in Reactionsfor Nucleic Acid Synthesis and Sequencing”的美国专利申请第61/540,714号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
4.2斑驳亲水性表面和数字射流
如上文图1A到36中所述，亲水性区域，例如亲水性区域122被设置在微滴致动器，例如微滴致动器100中用于进行基于表面的化学。此外，由于亲水性区域的亲水性，某些方法和技术已经针对帮助微滴到达亲水性区域上和/或离开亲水性区域进行描述。然而，本发明提供可替代亲水性区域的另一种类型的表面。具体地，基于表面的化学可以使用斑驳亲水性表面在微滴致动器中进行。如本文所用，当参考表面使用时，术语“斑驳亲水性”是指所述表面的一些部分是吸水的并且所述表面的其它部分是拒水的。表面斑驳的分划(scale)通常在1×104μm2的区域内发生(即，在这个区域内会存在至少一个吸水性部分和至少一个拒水性部分)。表面斑驳的分划可以更细，例如，以使在至少1×103μm2、100μm2、10μm2、1μm2、0.1μm2或更小的区域内存在至少一个吸水性部分和至少一个拒水性部分。斑驳的分划通常大于1nm2，并且在一些实施方案中可以大于10nm2、0.1μm2、1μm2或10μm2。斑驳可以形成规则图案(即，在一个或多个上文例示的区域内具有重复单元)或随机图案(即，在一个或多个上文例示的区域内没有重复单元)。表面的拒水性部分可以具有疏水特性，以使所述表面是斑驳亲水性-疏水性的；或者，表面的拒水性部分可以具有超疏水特性，以使所述表面是斑驳亲水性-超疏水性的。
斑驳亲水性表面可以存在于任何种类的基板上，包括例如玻璃、二氧化硅、金属或金属氧化物例如氧化钽。可以使用各种能够被硅烷化和官能化以附着水凝胶的基板中的任一种，其实例先前描述于美国专利申请第14/316,478号和美国专利申请公开第2014/0079923 A1中，每个专利都通过引用整体并入本文。
斑驳亲水性表面可代替亲水性区域用于本文例如参照图1A到36所述的方法和设备中。在至少一些实施方案中，与亲水性表面相比，使用斑驳亲水性表面的益处是微滴可以容易地运输到斑驳亲水性表面上和/或运离斑驳亲水性表面，同时还提供用于进行基于表面的化学的表面。当微滴在表面上的接触面积大于斑驳亲水性表面的吸水性部分和拒水性部分中的斑驳分划时，这个益处随之存在。因此，用于进行基于表面的化学的斑驳亲水性表面可以容易地“去润湿”。斑驳亲水性表面的实例的更多细节在下文参考图37到46来显示和描述。
图37示出微滴致动器100的一部分的剖视图，所述微滴致动器100在顶部基板112上具有斑驳亲水性-疏水性区域3700。即，斑驳亲水性-疏水性区域3700在顶部基板112上在微滴操作间隙114中提供斑驳亲水性-疏水性表面，其可用于在微滴致动器100中进行基于表面的化学。斑驳亲水性-疏水性区域3700包含由疏水性表面包围的亲水性纳米孔的布置，其中DNA可以接枝到亲水性纳米孔中。
例如，一个部分可以被捕获在或耦合到斑驳亲水性-疏水性区域3700的表面上，并且试剂可以与相同的表面接触以进行化学，例如旨在识别所捕获部分的化学或旨在构造所捕获部分以合成新的部分的化学。在另一个实例中，核酸可以附着到微滴致动器100中的斑驳亲水性-疏水性区域3700的表面以进行基于表面的测序化学。在特定实施方案中，所述部分或核酸可以被捕获或附着在斑驳亲水性-疏水性区域的亲水性部分(例如，在填充凝胶的纳米孔处)。斑驳亲水性-疏水性区域3700的实例的更多细节在下文参考图38A到46来显示和描述。
图37还显示在微滴操作间隙114中的微滴3705。在一个实例中，微滴3705可以包含用于在斑驳亲水性-疏水性区域3700的表面处进行DNA测序反应的样品和/或试剂。在另一个实例中，微滴3705可以包含用于在斑驳亲水性-疏水性区域3700的表面处进行免疫测定反应的样品和/或试剂。在再一个实例中，微滴3705可以包含用于洗涤斑驳亲水性-疏水性区域3700的洗涤缓冲液。
图38A和38B分别示出图37中所示的斑驳亲水性-疏水性区域3700的一部分的实例的平面图和剖视图。在这个实例中，斑驳亲水性-疏水性区域3700包含基板3710。基板3710可以是例如玻璃基板或CMOS基板。在一个实例中，基板3710是二氧化硅(SiO2)基板。斑驳亲水性-疏水性区域3700进一步包含多个图案化到基板3710中的纳米孔3712。纳米孔3712的内部涂覆有亲水性层3714，从而形成亲水性纳米孔3712。在纳米孔3712的外部的在基板3710的表面上的填隙区域涂覆有疏水性层3716。此外，接枝引物3718被设置在各纳米孔3712的内部。接枝引物3718是可用于例如在目标核酸的捕获、扩增或测序中的一种或多种期间与目标核酸相互作用的接枝引物。
在纳米孔3712的内部的亲水性层3714可以是适合于在微滴致动器中进行基于表面的化学的任何亲水性材料。在一个实例中，亲水性层3714是聚丙烯酰胺凝胶涂层，例如聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺)，也称为PAZAM，其可任选地通过降冰片烯(norbornene)(或者降冰片烯(norbornylene)或降莰烯(norcamphene))部分附着到孔。在另一个实例中，亲水性层3714包含聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺-共-丙烯腈)，也称为PAZAM-PAN。在一些实施方案中，可将PAZAM和/或PAZAM-PAN改性为热响应的，由此形成热响应的聚丙烯酰胺凝胶。关于PAZAM的更多细节可以参考George等人，2013年3月4日提交的题为“Polymer Coatings”的美国专利申请第13/784,368号找到，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。应理解，也可以使用其它水凝胶或亲水性材料。因此，本文关于PAZAM所述的实例可以扩展到其它水凝胶或亲水性材料。
疏水性层3716填充纳米孔3712之间的填隙区域。疏水性层3716可以是适合于在微滴致动器中进行基于表面的化学的任何疏水性材料。在一个实例中，疏水性层3716是氟辛基三氯硅烷(FOTS)，正式名称为(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)三氯硅烷。在另一个实例中，疏水性层3716是氟化光致抗蚀剂(即，疏水性氟聚合物)，例如ALX2010光致介电材料，其可从Asahi Glass有限公司(Tokyo,Japan，又名AGC)购得。有用的疏水性材料的其它实例包括但不限于氟癸基三氯硅烷(FDTS)、自组装单层膦酸酯(SAMP)、CytopTM、TeflonTM、类金刚石碳或环状烯烃共聚物(COC)。
每个纳米孔3712具有深度d和直径D。如图38A中所示，纳米孔3712可被布置为交错的行(例如，以六角形阵列)。在每一行中，纳米孔3712以间距p布置，其中在相邻的纳米孔3712之间存在至少s的间隔。在一个实例中，纳米孔3712具有约350nm的深度d、约400nm的直径D以及约700nm的间距p。在这个实例中，间隔s是约300nm。这是可以在玻璃基板3710上形成的纳米孔3712的一个实例。在另一个实例中，纳米孔3712具有约350nm的深度d、约500nm的直径D以及约2000nm的间距p。在这个实例中，间隔s是约1500nm。这是可以在CMOS基板3710上形成的纳米孔3712的一个实例。应理解，纳米孔可具有其它布置，例如正方形格子或放射形图案。可以使用能够使用纳米加工方法引入的任何配置。
可以选择纳米孔的最小或最大体积，以例如适应对于基板的下游用途所预期的通过量(例如多重性)、分辨率、分析物组合物或分析物反应性。例如，体积可以是至少1×10-3μm3、1×10-2μm3、0.1μm3、1μm3、10μm3、100μm3或更大。或者或另外，体积可以是至多1×104μm3、1×103μm3、100μm3、10μm3、1μm3、0.1μm3或更小。每个纳米孔开口在表面上所占据的面积可以基于与上文对于纳米孔体积所述的标准类似的标准来选择。例如，表面上的每个纳米孔开口的面积可以是至少1×10-3μm2、1×10-2μm2、0.1μm2、1μm2、10μm2、100μm2或更大。或者或另外，面积可以是至多1×103μm2、100μm2、10μm2、1μm2、0.1μm2、1×10-2μm2或更小。每个纳米孔的深度可以是至少0.01μm、0.1μm、1μm、10μm、100μm或更大。或者或另外，深度可以是至多1×103μm、100μm、10μm、1μm、0.1μm或更小。
纳米孔或其它特征的阵列可以就平均间距(即中心到中心的间隔)进行表征。由阵列形成的图案可以是规则的(例如，重复的)，以使基于平均间距的变异系数较小，或者图案可以是无规则的(例如，随机的)，在这种情况下，变异系数可能相对较大。在任一种情况下，平均间距可以是例如至少10nm、0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、100μm或更大。或者或另外，平均间距可以是例如至多100μm、10μm、5μm、1μm、0.5μm、0.1μm或更小。当然，纳米孔的特定图案的平均间距可以介于选自上述范围的一个下限值与一个上限值之间。
纳米孔的图案也可以就限定区域中纳米孔的密度(即，纳米孔的数量)进行表征。例如，纳米孔可以约200万个/mm2的密度存在。根据本文所述的制造方法，密度可以容易地调节到不同密度，包括例如至少100个/mm2、1,000个/mm2、10万个/mm2、100万个/mm2、200万个/mm2、500万个/mm2、1000万个/mm2、5000万个/mm2或更大的密度。或者或另外，密度可以调节到不超过5000万个/mm2、1000万个/mm2、500万个/mm2、200万个/mm2、100万个/mm2、10万个/mm2、1,000个/mm2、100个/mm2或更小。当然，基板上的纳米孔的密度可以介于选自上述范围的一个下限值与一个上限值之间。
这些实例说明，斑驳亲水性-疏水性区域3700的疏水性分数对斑驳亲水性-疏水性区域3700的亲水性分数可以变化。例如，斑驳亲水性-疏水性区域3700的疏水性分数可以为约1％到约99％，并且斑驳亲水性-疏水性区域3700的亲水性分数可以为约99％到约1％。
图39示出形成斑驳亲水性-疏水性区域3700的方法的实例。在这个实例中，形成斑驳亲水性-疏水性区域3700的方法可以包括但不限于以下步骤。
在步骤1中，将纳米孔图案化到基板3710的表面中。例如，提供SiO2基板3710，然后使用例如标准光刻方法进行掩蔽和蚀刻以形成纳米孔3712。
在步骤2中，在基板3710的表面上，包括纳米孔3712的内部形成亲水性层3714。例如，将基板3710旋涂硅烷和PAZAM。在其它情况下，可以通过气相沉积来沉积硅烷。PAZAM的厚度可以是例如约5nm到约1×103nm。在一些实施方案中，在培育以使其结合到硅烷后处于其脱水状态的PAZAM的厚度是约5nm(在洗掉任何未结合的PAZAM后)。最初沉积时的PAZAM的厚度可以大于100nm。在一些实施方案中，水合时的PAZAM的厚度在100-500nm范围内。
在步骤3中，移除在纳米孔3712的外部的在基板3710的表面上的亲水性层3714，以仅在纳米孔3712处留下亲水性层3714，由此形成亲水性纳米孔3712。取决于制造和使用条件，PAZAM可以填充孔或者其可以在孔的底部形成嵌条(slug)。PAZAM可以或可以不保形地涂覆所述孔。例如，在纳米孔3712的外部的基板3710的表面使用标准机械或化学-机械抛光方法进行抛光，以移除亲水性层3714并暴露在纳米孔3712的外部的基板3710的表面。在这个步骤中，剥离(liftoff)方法也是可行的，其中在阵列的填隙区域中存在牺牲性抗蚀剂，并且在将PAZAM分离到孔中后，用溶剂移除抗蚀剂，从而暴露在阵列的填隙区域中的裸基板。
在步骤4中，在亲水性纳米孔3712的外部的基板3710的表面上形成疏水性层3716。在一个实例中，使用标准化学气相沉积(CVD)方法在基板3710的表面上沉积一层FOTS。可以使用另外的氟硅烷来代替FOTS。FOTS的厚度可以是例如约1nm到约100nm。更薄或更厚的氟硅烷层也是可行的。
FOTS不破坏亲水性纳米孔3712的功能或亲水性。从而省去掩蔽亲水性纳米孔3712和/或从亲水性纳米孔3712移除FOTS的方法步骤。
在步骤5中，引物结合并接枝到位于纳米孔3712的内部的亲水性层3714，从而形成接枝引物3718。
在一些实施方案中，步骤4和5可以颠倒。即，接枝可以在沉积疏水性层3716(例如，FOTS)之前进行。
图40示出形成斑驳亲水性-疏水性区域3700的方法的另一个实例。在这个实例中，形成斑驳亲水性-疏水性区域3700的方法可以包括但不限于以下步骤。
在步骤1中，提供基板3710。例如，提供SiO2基板3710。也可以使用金属氧化物或金属氮化物的表面。
在步骤2中，在基板3710的表面上形成疏水性层3716。例如，将基板3710旋涂氟化光致抗蚀剂(即，疏水性氟聚合物)，例如来自AGC的ALX2010光致介电材料。氟化光致抗蚀剂的厚度可以是例如约5nm到约10μm。
在步骤3中，将纳米孔3712图案化到基板3710中。例如，将在基板3710上的疏水性层3716使用例如标准光刻方法进行掩蔽和蚀刻以形成纳米孔3712。在这个步骤结束时，疏水性层3716位于纳米孔3712的外部的基板3710的表面上。在步骤3中，另一个选择是图案化疏水性聚合物并暴露在孔的底部的底部基板。由此形成侧壁由疏水性聚合物形成并且孔的底部由亲水性玻璃形成的孔。这将消除对于将孔蚀刻到基板中的需要。其结果是，预期亲水性层仅存在于孔的底部。
在步骤4中，在纳米孔3712的内部形成亲水性层3714，从而形成亲水性纳米孔3712。例如，将基板3710旋涂硅烷和PAZAM。或者，可以在PAZAM旋涂之前气相沉积硅烷。PAZAM的厚度可以是例如约5nm到约1000nm。由于疏水性氟聚合物(即，疏水性层3716)排斥PAZAM，因此，PAZAM不会沉积在疏水性层3716的顶部上。然而，即使PAZAM例如通过吸附松散结合，其也可以通过超声处理或其它相对温和的处理而移除。
在步骤5中，引物结合并接枝到位于亲水性纳米孔3712的内部的亲水性层3714，从而形成接枝引物3718。
在用于数字射流装置中的SBS方法中，一些所用试剂可具有相当高的pH(例如，10.5-11)。在升高的温度下，这些高pH试剂往往蚀刻(攻击)玻璃，因此具有蚀刻掉意欲在其上进行SBS的表面(即目标核酸通过蚀刻被移除)的可能性。然而，图40中所述的方法通过使用氟化光致抗蚀剂(即，疏水性氟聚合物)，例如来自AGC的ALX2010光致介电材料用于疏水性层3716克服了这个问题。这种氟化光致抗蚀剂材料基本上不会被在一些SBS步骤期间使用的高pH试剂蚀刻掉。另一种选择是使用在高pH下也不会被蚀刻的介电材料例如氧化钽作为基础。
图41、42和43显示用于使斑驳亲水性-疏水性区域3700去润湿的技术。现在参考图41，图41是在底部基板110上包含微滴操作电极118的阵列的电极布置4100的平面图。在这个实例中，斑驳亲水性-疏水性区域3700在顶部基板112上，并且跨越微滴操作电极118的阵列的3×3部分。此外，微滴3705存在于斑驳亲水性-疏水性区域3700的区域中。
现在参考图42，相对于斑驳亲水性-疏水性区域3700，将微滴操作电极118的中心线激活，以通过微滴操作将微滴3705拉离斑驳亲水性-疏水性区域3700。然而，由于微滴3705的体积较大，因此，可能难以使用如图所示的单行微滴操作电极118将微滴3705拉离斑驳亲水性-疏水性区域3700。现在参考图43，代替使用图42中所示的单行微滴操作电极118，可以激活多行微滴操作电极118以通过微滴操作将微滴3705拉离斑驳亲水性-疏水性区域3700。这样做时，斑驳亲水性-疏水性区域3700可以有效地去润湿。
图44A和44B分别示出图37中所示的斑驳亲水性-疏水性区域3700的另一个实例的一部分的平面图和剖视图。在这个实例中，亲水性层3714和疏水性层3716的极性从图38A和38B的实例颠倒。即，与亲水性层3714相对于疏水性层3716的平面在孔中相反，亲水性层3714相对于疏水性层3716的平面在基座(pedestal)或立柱(post)上。例如，图37到43中所述的斑驳亲水性-疏水性区域3700的纳米孔3712用基座3720代替。基座3720的顶上是亲水性层3714和接枝引物3718，从而形成亲水性基座3720。
与亲水性纳米孔3712一样，每个亲水性基座3720具有高度h和直径D。亲水性基座3720可被布置为如图44A中所示的交错的行(例如，以六角形网格)或正方形格子。在每一行中，亲水性基座3720以间距p布置，其中在相邻的亲水性基座3720之间存在至少s的间隔。亲水性基座3720的高度h、直径D、间距p和间隔s可以与亲水性纳米孔3712的各个深度d、直径D、间距p和间隔s基本上相同。再次，斑驳亲水性-疏水性区域3700的疏水性分数对斑驳亲水性-疏水性区域3700的亲水性分数可以变化。
在这个实例中，形成包含亲水性基座3720的斑驳亲水性-疏水性区域3700的方法可以包括(但不一定限于)以下步骤。
在步骤1中，提供基板3710。例如，提供SiO2基板3710。它是结构化到SiO2基板中的基座/立柱的阵列的形式。这种结构化可以使用常规的光刻和干法蚀刻方法来进行，或者其也可以使用替代的图案化方法例如纳米压印光刻来形成。
在步骤2中，将疏水性硅烷或类似的疏水性材料涂覆到基板上。这种材料的厚度可以在1nm到大于1000nm的范围内。疏水性材料的厚度可大于或可不大于基座/立柱的高度。
在步骤3中，涂覆有疏水性材料的结构化基板经历机械或化学机械抛光步骤，所述抛光步骤会从基座/立柱的顶部，但不会从隔开基座/立柱的填隙区域移除疏水性材料。这种抛光会从立柱的顶部移除疏水性材料。
在步骤4中，通过旋涂或气相沉积来沉积偶合硅烷，例如降冰片烯硅烷的涂层，然后使用旋涂程序涂覆PAZAM膜。由于在阵列的填隙区域中和在基座/立柱的侧壁上存在步骤2中沉积的疏水性材料，此硅烷将选择性地结合到基座/立柱的顶部。由于硅烷选择性地涂覆基座/立柱的顶部，因此，PAZAM将选择性地结合到硅烷结合到暴露的SiO2的地方的基座/立柱的顶部。PAZAM与硅烷的结合可以潜在地通过附加使用热量和允许延长培育时间来增强。
在步骤5中，化学涂覆的基板可使用超声处理方法进行洗涤。在洗涤过程期间，涂覆疏水性材料的PAZAM将被洗掉，但是结合到与玻璃结合的硅烷的PAZAM将保留，从而产生由阵列的疏水性填隙区域包围的亲水性PAZAM的图案。
图45示出在微滴致动器100的底部基板110而不是顶部基板112上的斑驳亲水性-疏水性区域3700的实例的侧视图。在这个实例中，斑驳亲水性-疏水性区域3700在沿一行微滴操作电极118的凹陷区域4510中。在一个实例中，微滴操作间隙114具有约1mm的间隙高度，凹陷区域4510具有约3.75mm的宽度，并且凹陷区域4510具有约0.27mm的深度。在这个实例中，斑驳亲水性-疏水性区域3700可以例如与在微滴致动器100的底部基板110上和/或邻近微滴致动器100的底部基板110的CMOS检测器集成在一起。
图46示出在微滴致动器100的底部基板110上包含斑驳亲水性-疏水性区域3700的电极布置4600的实例的平面图，以及将微滴例如微滴3705跨越斑驳亲水性-疏水性区域3700运输的方法。如由这个实例所证实，斑驳亲水性区域可以一定方式侧接微滴操作电极，以使微滴在微滴操作电极被致动时跨越斑驳亲水性区域的表面移动。具体地，微滴通常大于侧接或者甚至包围斑驳亲水性区域的微滴操作电极。因此，由于微滴操作电极的相对低容量和微滴的过量体积，体积排阻会造成至少一部分微滴被挤到斑驳亲水性表面上。在图46的实例中，斑驳亲水性-疏水性区域3700是大致正方形的区域，其相对于一行微滴操作电极118以约45度定向。因此，一组大致三角形的微滴操作电极118包围着斑驳亲水性-疏水性区域3700，从而基本上符合斑驳亲水性-疏水性区域3700的定向。在一个实例中，图46中所示的斑驳亲水性-疏水性区域3700是按照图45中所示的实例实现。
在将微滴3705跨越斑驳亲水性-疏水性区域3700运输的这个实例方法中，微滴3705经由微滴操作以从微滴操作电极118A到微滴操作电极118H的方向运输，其中斑驳亲水性-疏水性区域3700在微滴操作电极118A和微滴操作电极118H之间的线上。
在步骤1中，微滴3705在被激活的微滴操作电极118A和118B的顶上。
在步骤2中，微滴操作电极118A和118B被停用，并且三角形微滴操作电极118C和118D被激活。这样做时，微滴3705被拉到三角形微滴操作电极118C和118D以及斑驳亲水性-疏水性区域3700的前沿上。
在步骤3中，微滴操作电极118C和118D被停用，并且三角形微滴操作电极118E和118F被激活。这样做时，微滴3705被拉到三角形微滴操作电极118E和118F以及斑驳亲水性-疏水性区域3700的后沿上。
在步骤4中，微滴操作电极118E和118F被停用，并且微滴操作电极118G和118H被激活。这样做时，微滴3705被拉到微滴操作电极118G和118H上并且远离斑驳亲水性-疏水性区域3700。
4.3超疏水性表面和数字射流
本发明提供可以在微滴致动器中进行基于表面的化学时使用的再一个表面。具体地，可以使用如下文参考图47、48和49所述的超疏水性表面。即，本发明提供用于利用微滴致动器中的超疏水性区域进行基于表面的化学的技术，其中所述超疏水性区域通过例如增加斑驳亲水性表面的表面粗糙度来形成。在特定实施方案中，斑驳亲水性-超疏水性表面将包含具有表面粗糙度的第一部分(即，超疏水性部分)和具有凝胶填充孔的第二部分(即，亲水性部分)。
图47示出微滴致动器100的一部分的剖视图，所述微滴致动器100在顶部基板112上具有斑驳亲水性-超疏水性区域4700。即，斑驳亲水性-超疏水性区域4700在顶部基板112上在微滴操作间隙114中提供超疏水性表面，其可用于在微滴致动器100中进行基于表面的化学。斑驳亲水性-超疏水性区域4700通过例如增加斑驳亲水性表面，例如参考图37到46所述的斑驳亲水性-疏水性区域3700的表面粗糙度来形成。应理解，在本文所述的示例性实施方案中，斑驳亲水性-超疏水性区域4700可以代替斑驳亲水性-疏水性区域3700而使用。下文描述几个非限制性示例。
例如，一个部分可以被捕获在或耦合到斑驳亲水性-超疏水性区域4700的表面上，并且试剂可以与相同的表面接触以进行化学，例如旨在识别所捕获部分的化学或旨在构造所捕获部分以合成新的部分的化学。在另一个实例中，核酸可以附着到微滴致动器100中的超疏水性区域4700的表面以进行基于表面的测序化学。斑驳亲水性-超疏水性区域4700的实例的更多细节在下文参考图48和49来显示和描述。
图48示出形成斑驳亲水性-超疏水性区域4700的方法的实例。在这个实例中，形成斑驳亲水性-超疏水性区域4700的方法可以包括但不限于以下步骤。
在步骤1中，提供已经在其中形成纳米孔3712的基板3710。在一个实例中，提供SiO2基板3710。基板3710可以通过本文所述或本领域已知的各种纳米加工方法中的任一种来制造。基板3710可以具有亲水性或疏水性表面。
在步骤2中，在具有纳米孔3712的基板3710上形成锡/金(Sn/Au)层。可代替Sn/Au层使用的其它材料包括但不限于金、碳纳米管、嵌段共聚物、金属纳米颗粒、量子点或涂覆有金属例如Cr的热解二氧化硅。例如，将锡/金层4710沉积在具有纳米孔3712的基板3710上。锡/金层4710的厚度可以是例如约2nm到约200nm。在一个实例中，锡/金层4710的厚度为约5nm。在另一个实例中，锡/金层4710的厚度为约7.5nm。在再一个实例中，锡/金层4710的厚度为约10nm。
在步骤3中，其上具有锡/金层4710的基板3710经历退火过程。这样做时，锡/金层4710熔化，并且锡/金微滴4715在基板3710的表面上形成然后硬化。在一个实例中，其上具有锡/金层4710的基板3710在400℃下在合成气体(forming gas)中退火30分钟。
在步骤4中，锡/金微滴4715作为掩模，同时基板3710经历蚀刻方法，以在每个锡/金微滴4715的下方形成纳米柱4720。在一个实例中，蚀刻方法是反应离子蚀刻(RIE)方法。
在步骤5中，锡/金微滴4715使用例如标准湿法蚀刻方法被蚀刻掉。这样做时，暴露纳米柱4720并给基板3710的表面提供粗糙度。任选地，粗糙化的基板3710经历参考图39描述的方法步骤2、3、4和5，以形成斑驳亲水性-超疏水性区域4700。应理解，粗糙化的基板3710可以用于其中这种超疏水性表面有用的其它应用。表面粗糙度还使得能够在具有柱4720的表面3710涂覆有亲水性分子例如氨基硅烷时制造超亲水性表面。通常，粗糙化的表面提供用于表面处理以产生超疏水性或超亲水性特性的通用表面。
基板3710的粗糙度可以通过两个因素来控制：(1)纳米柱4720的直径可以通过控制锡/金层4710的起始厚度来确定。即，锡/金层4710越厚，锡/金微滴4715的直径越大，并且因此纳米柱4720的直径越大，以及(2)纳米柱4720的高度可以通过控制蚀刻时间来确定。即，蚀刻时间越长，纳米柱4720越高。在一个实例中，纳米柱4720的直径可以高达大致等于纳米孔3712的直径。柱可以占据的体积在上文对于纳米孔的体积所述的范围内。每个柱在表面上所占据的面积(即，每个柱的印迹)、柱在表面上的密度和/或柱在表面上的间距可以在上文对于纳米孔所述的范围内。此外，柱的高度可以在上文对于纳米孔的深度所述的范围内。在一个实例中，纳米柱4720的高度可以高达约200nm。例如，3分钟的蚀刻时间可以提供高约50nm到约150nm的纳米柱4720。不同粗糙度的实例显示于下文图49中。
图49显示具有包含孔和介于孔之间的填隙表面的斑驳亲水性区域的示例性基板的图像。为了比较，图49显示形成为没有表面粗糙度的斑驳亲水性区域3700的图像4900。图49还显示具有小且紧密间隔的纳米柱4720的斑驳亲水性-超疏水性区域4700的实例的图像4910。图49还显示具有中等尺寸且中等间隔的纳米柱4720的斑驳亲水性-超疏水性区域4700的实例的图像4915。图49还显示具有大尺寸且大间隔的纳米柱4720的斑驳亲水性-超疏水性区域4700的实例的图像4920。
图50A和50B示出具有平滑的(疏水性的)填隙区域3700和/或粗糙的(即，超疏水性的)填隙区域4700的斑驳亲水性基板在使用时的剖面图。现在参考图50A，微滴3705通过微滴操作跨越基板的平滑表面3700和/或基板的粗糙表面4700运输。这样做时，微滴3705填充亲水性纳米孔3712以在微滴致动器100中进行基于表面的化学。现在参考图50B，当微滴3705远离平滑基板3700和/或粗糙基板4700运输时，疏水性层3716去润湿并且小微滴3707留在亲水性纳米孔3712的内部，其中小微滴3707来自原始微滴3705。
对于斑驳亲水性-疏水性表面(例如，区域3700)和斑驳亲水性-超疏水性表面(例如，区域4700)两者，某些因素可以影响去润湿行为，所述因素例如(1)液体的接触角，(2)液体的表面张力，以及(3)电润湿曲线。即，液体的接触角越高，表面的去润湿越容易，并且液体的表面张力越高，表面的去润湿越容易。
对于接触角，表1显示，与空白基板相比，例如去离子(DI)水在本发明所公开的斑驳亲水性表面和超疏水性表面上的接触角增加。
对于表面张力，向试剂液体中添加表面活性剂(例如，20)会降低表面张力并使得去润湿更困难。因此，表面活性剂的浓度的降低对于实现斑驳亲水性或超疏水性表面的期望的去润湿特性可能是有用的。即，期望选择既能实现稳健的电润湿又能实现充分的去润湿的表面活性剂的浓度和类型。
本发明在平滑基板3700和/或粗糙基板4700处提供基本上完全的液体交换或去润湿，同时唯一实质残留在亲水性纳米孔3712中。因此，现在再次参考图50A和50B，需要提供洗涤微滴以交换亲水性纳米孔3712中的小微滴3707。例如，亲水性纳米孔3712中的小微滴3707与路过的每一个微滴3705组合并在每次组合后变得越来越稀。在一些实施方案中，在斑驳亲水性-疏水性区域3700和/或斑驳亲水性-超疏水性区域4700处，可以存在约90％、或95％、或99％、或99.9％的液体交换或去润湿。
应理解，上文所述以及在微滴致动装置和方法的上下文中例示的基板也可以用于其它流体装置和方法中。例如，可以开发在其中流体作为整体流动而不是以微滴流动的条件下表面的疏水性/亲水性特性以及其对分析或制备方法(例如核酸的检测和/或合成)的益处。因此，本文所述的基板和相关方法可以用于标准的流体或微流体设备和方法中。作为更具体的实例，基板和表面特别可用于流动池和以下专利中所述的其它设备中：美国专利申请公开第2012/0316086 A1号；第2013/0085084 A1号；第2013/0096034 A1号；第2013/0116153 A1号；第2014/0079923 A1号；以及第2013/0338042 A1号；以及美国专利申请第13/787,396号，每个专利都通过引用并入本文。
4.4用于集成CMOS检测器和数字射流的柔性PCB
本发明提供用于CMOS检测器和数字射流的单片集成的柔性PCB。即，柔性PCB封装实现数字射流微滴操纵和CMOS检测电子器件的集成。使用柔性PCB的一个优点是其形状因数和以下事实：微滴操纵有源电极可以放置得尽可能地靠近CMOS检测器的有效区域。使用柔性PCB的另一个优点是它具有非常小的厚度(例如，约25μm到约125μm)，这使得数字射流平台和CMOS检测平台之间的屏障的高度非常小。该后端集成可以例如使用辊对辊制造工艺流程实现，所述辊对辊制造工艺流程具有低成本结构的前景(例如，每块箔约$1，所述箔覆盖除CMOS以外的所有组件)。使用柔性PCB用于CMOS检测器和数字射流的单片集成的实例在下文参考图51、52和53来显示和描述。
图51示出微滴致动器5100的一部分的侧视图，所述微滴致动器5100使用柔性PCB和倒装芯片粘接来实现CMOS检测器和数字射流的单片集成。微滴致动器5100包括作为底部基板的柔性PCB 5110和由微滴操作间隙5114隔开的顶部基板5112。微滴操作间隙5114可以含有填充流体(未示出)。柔性PCB 5110以机械、流体和电方式耦合到作为光学检测器的CMOS检测器5116。即，柔性PCB 5110包括布置在第一聚酰亚胺层5120和第二聚酰亚胺层5122之间的微滴操作电极5118(例如，电润湿电极)的布置。氟树脂层5124被设置在第二聚酰亚胺层5122的顶上。在微滴操作电极5118的顶上在微滴操作表面上进行微滴操作。此外，顶部基板5112可以包含接地参考平面或电极(未示出)。
另外，互连层5126，例如铜层被设置在柔性PCB 5110的第一聚酰亚胺层5120的下方，用于电连接到CMOS检测器5116。即，CMOS检测器5116包括接触垫5132。焊锡凸块5134被设置在接触垫5132的顶上。CMOS检测器5116的焊锡凸块5134使用倒装芯片粘接方法或低温环氧树脂粘接到柔性PCB 5110的互连层5126。
CMOS检测器5116还包括有源像素区域5130。柔性PCB 5110中的中断、间隙或开口与CMOS检测器5116的有源像素区域5130基本上对齐，这提供从有源像素区域5130直到顶部基板5112的视线路径。有源像素区域5130相对于微滴操作间隙5114的平面在凹陷区域中。即，有源像素区域5130距离微滴操作间隙5114的平面的距离为d。距离d可以是例如约150μm到约200μm。
柔性PCB 5110和CMOS检测器5116可以使用例如疏水性环氧树脂5136以机械方式耦合在一起。疏水性环氧树脂5136能够实现微滴操纵，并且也能够使电子器件从射流解耦合。保护层5138被设置在柔性PCB 5110上在互连层5126和疏水性环氧树脂5136的界面处。
图52示出使用CMOS检测器和数字射流的柔性PCB以及流动池集成的微滴致动器5200的一部分的侧视图。微滴致动器5200包括作为底部基板的柔性PCB 5210和由微滴操作间隙5214隔开的顶部基板5212。在这个实例中，微滴操作间隙5214含有试剂液体5216。顶部基板5212可以包含接地参考平面或电极(未示出)。柔性PCB 5210包括布置在第一聚酰亚胺层5220和第二聚酰亚胺层5222之间的互连层5218。
将CMOS检测器5230集成到第一聚酰亚胺层5220中，所述CMOS检测器5230是一种类型的可使用的光学检测器(也可以使用非光学检测器，例如上文对于测序方法所例示的那些来代替CMOS检测器)。CMOS检测器5230包括接触垫5232。接触垫5232被用来在CMOS检测器5230和柔性PCB 5210的互连层5218之间提供电连接。CMOS检测器5230包括滤波器5234。在滤波器5234的顶上是钝化层5236。在钝化层5236的顶上是聚丙烯酰胺凝胶涂层5238，其面向微滴操作间隙5214。在一个实例中，聚丙烯酰胺凝胶涂层5238是聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺)，也称为PAZAM。在另一个实例中，聚丙烯酰胺凝胶涂层5238是聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共-丙烯酰胺-共-丙烯腈)，也称为PAZAM-PAN。在一些实施方案中，可将PAZAM和/或PAZAM-PAN改性为热响应的，由此形成热响应的聚丙烯酰胺凝胶。关于PAZAM的更多细节可以参考George等人，2013年3月4日提交的题为“Polymer Coatings”的美国专利申请第13/784,368号找到，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
第二聚酰亚胺层5222中的中断、间隙或开口与CMOS检测器5230的聚丙烯酰胺凝胶涂层5238基本上对齐，这提供从CMOS检测器5230直到顶部基板5212的视线路径。CMOS检测器5230相对于微滴操作间隙5214的平面在凹陷区域中。在一个实例中，图52显示指向微滴致动器5200的CMOS检测器5230的发光二极管(LED)仪器。
在微滴致动器5200中，柔性PCB 5210被用来将流体通道延伸超过CMOS检测器5230。柔性PCB 5210的使用提供改善的流动均匀性和更容易的LED/流体/仪器集成。柔性PCB 5210的使用还消除了coupon PCB和其它封装步骤。
图53示出微滴致动器5300的一部分的侧视图，其显示使用柔性PCB来实现CMOS检测器和数字射流的单片集成的另一个实例。微滴致动器5300包括作为底部基板的柔性PCB 5310和由微滴操作间隙5314隔开的顶部基板5312。微滴操作间隙5314含有填充流体，例如硅油或十六烷填充流体。柔性PCB 5310按顺序包含第一聚酰亚胺层5316、第二聚酰亚胺层5318和第三聚酰亚胺层5320，其中第三聚酰亚胺层5320最接近微滴操作间隙5314。柔性PCB 5310包括布置在第二聚酰亚胺层5318和第三聚酰亚胺层5320之间的微滴操作电极5322(例如，电润湿电极)的布置。互连层5324，例如铜层被布置在第一聚酰亚胺层5316和第二聚酰亚胺层5318之间。氟树脂层5326被设置在第三聚酰亚胺层5320的顶上。此外，顶部基板5312可以包含涂覆有氟树脂层5332的接地参考平面或电极5330。接地参考平面或电极5330由例如透明的氧化铟锡(ITO)形成。在微滴操作电极5322的顶上在微滴操作表面上进行微滴操作。例如，显示微滴5350在微滴操作间隙5314中在微滴操作电极5322的顶上。
作为光学检测器的CMOS检测器5340被布置在微滴致动器5300的柔性PCB 5310的微滴操作电极5322之间。在每个CMOS检测器5340的顶上是聚丙烯酰胺凝胶涂层5342，例如PAZAM或PAZAM-PAN。
微滴致动器5300设有柔性嵌入的CMOS、晶片级PAZAM涂层、嵌入聚酰亚胺中的电连接(例如，铜线)、柔性嵌入的数字射流、嵌入聚酰亚胺之间的电极(例如，铜电极)以及在顶部基板上的透明ITO电极，以实现微滴操纵/成像。
4.5系统
图54示出包括微滴致动器5405的微流体系统5400的实例的功能框图。数字微流体技术在微滴致动器，例如微滴致动器5405中通过微滴的表面张力的电控制(电润湿)对离散的微滴进行微滴操作。微滴可能夹在微滴致动器5405的两个基板，即由微滴操作间隙隔开的底部基板和顶部基板之间。底部基板可以包含电可寻址的电极的布置。顶部基板可以包含由例如导电油墨或氧化铟锡(ITO)制成的参考电极平面。底部基板和顶部基板可以涂覆有疏水性材料。微滴操作在微滴操作间隙中进行。微滴周围的空间(即，底部基板和顶部基板之间的间隙)可以填充有不混溶的惰性流体，例如硅油，以防止微滴的蒸发和促进其在装置内的运输。其它微滴操作可以通过改变电压激活的模式来实现；实例包括微滴的合并、分开、混合和分配。
微滴致动器5405可被设计为装配到微流体系统5400的仪器卡座(deck)(未示出)上。仪器卡座可以保持微滴致动器5405并且容纳其它微滴致动器特征，例如但不限于一个或多个磁体以及一个或多个加热装置。例如，仪器卡座可以容纳一个或多个磁体5410，所述磁体5410可以是永磁体。任选地，仪器卡座可以容纳一个或多个电磁体5415。磁体5410和/或电磁体5415相对于微滴致动器5405被定位以固定磁响应珠粒。任选地，磁体5410和/或电磁体5415的位置可以通过电动机5420来控制。另外，仪器卡座可以容纳一个或多个加热装置5425，以控制微滴致动器5405的例如某些反应区和/或洗涤区内的温度。在一个实例中，加热装置5425可以是相对于微滴致动器5405被定位以对其提供热控制的加热棒。
微流体系统5400的控制器5430被电耦合到本文所述的设备的各种硬件组件，例如微滴致动器5405、电磁体5415、电动机5420和加热装置5425，以及检测器5435、阻抗传感系统5440，以及任何其它输入和/或输出装置(未示出)。控制器5430控制微流体系统5400的总体操作。控制器5430可以是例如通用计算机、专用计算机、个人计算机或其它可编程数据处理设备。控制器5430用以提供处理能力，例如存储、解释和/或执行软件指令，以及控制系统的总体操作。控制器5430可以被配置和编程为控制这些装置的数据和/或功率方面。例如，在一个方面中，对于微滴致动器5405，控制器5430通过激活/停用电极来控制微滴操纵。
在一个实例中，检测器5435可以是相对于微滴致动器5405被定位的成像系统。在一个实例中，成像系统可以包括一个或多个发光二极管(LED)(即，照明源)和数字图像捕获装置，例如电荷耦合装置(CCD)摄像机。检测可以使用适于所使用的特定试剂或标记的设备来进行。例如，可以使用光学检测器，例如荧光检测器、吸光度检测器、发光检测器等来检测适当的光学标记。设计用于基于阵列的检测的系统是特别有用的。例如，可以将用于与本文所述的方法一起使用的光学系统构造为包括如以下专利中所述的各种组件和组合件：Banerjee等人，2012年8月14日颁布的题为“Systems and Devices forSequence by Synthesis Analysis”的美国专利第8,241,573号；Feng等人，2008年2月12日颁布的题为“Confocal Imaging Methods andApparatus”的美国专利第7,329,860号；Feng等人，2011年10月18日颁布的题为“Compensator for Multiple Surface Imaging”的美国专利第8,039,817号；Feng等人，2009年11月5日公布的题为“Compensatorfor Multiple Surface Imaging”的美国专利公开第2009/0272914 A1号；以及Reed等人，2012年10月25日公布的题为“Systems,Methods,andApparatuses to Image a Sample for Biological or Chemical Analysis”的美国专利公开第2012/0270305 A1号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。此类检测系统特别可用于核酸测序的实施方案。
阻抗传感系统5440可以是用于检测微滴致动器5405的特定电极处的阻抗的任何电路。在一个实例中，阻抗传感系统5440可以是阻抗光谱仪。阻抗传感系统5440可以被用于监测任何电极，例如任何微滴操作电极(在其上具有或不具有微滴下)的电容性负载。对于合适的电容检测技术的实例，参见Stunner等人，2009年12月30日公布的题为“Capacitance Detection in a Droplet Actuator”的国际专利公开第WO/2008/101194号；以及Kale等人，2004年2月26日公布的题为“System and Method for Dispensing Liquids”的国际专利公开第WO/2002/080822号，所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。
微滴致动器5405可以包括破坏装置5445。破坏装置5445可以包括促进微滴致动器中的材料，例如组织、细胞和孢子的破坏(裂解)的任何装置。破坏装置5445可以是例如超声处理机构、加热机构、机械剪切机构、珠粒敲打机构、纳入微滴致动器5405中的物理特征、电场发生机构、armal循环机构以及它们的任何组合。破坏装置5445可以由控制器5430进行控制。
应了解，本发明的各个方面可以体现为方法、系统、计算机可读介质和/或计算机程序产品。本发明的方面可以采取以下形式：硬件实施方案、软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或者将软件方面和硬件方面组合的实施方案，所述组合的实施方案在本文中通常总体称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的方法可以采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述介质具有体现在介质中的计算机可用程序代码。
任何合适的计算机可用介质都可用于本发明的软件方面。计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质可以包括瞬时的和/或非瞬时的实施方案。计算机可读介质的更具体的实例(非排他性列表)可以包括以下项中的一些或全部：具有一个或多个电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、传输介质例如支持互联网或内联网的传输介质，或磁存储装置。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是其上打印程序的纸或另一合适的介质，因为程序可以例如经由纸或其它介质的光学扫描被电子地捕获，然后如果必要则被编译、解释或以合适的方式被处理，并且然后存储在计算机存储器中。在这个文件的上下文中，计算机可用或计算机可读介质可以是由指令执行系统、设备或装置或者结合指令执行系统、设备或装置来使用的可含有、存储、传递、传播或传送程序的任何介质。
用于执行本文所述的方法和设备的操作的程序代码可以用面向对象的编程语言例如Java、Smalltalk、C++或类似语言来编写。然而，用于执行本文所述的方法和设备的操作的程序代码还可以用常规的过程编程语言例如“C”编程语言或类似的编程语言来编写。程序代码可以通过处理器、专用集成电路(ASIC)或执行程序代码的其它组件来执行。程序代码可以被简称为存储在存储器(例如上文讨论的计算机可读介质)中的软件应用。程序代码可以使处理器(或任何处理器控制的装置)产生图形用户界面(“GUI”)。图形用户界面可以在显示装置上视觉地产生，但是图形用户界面还可以具有可听得见的特征。然而，程序代码可以在任何处理器控制的装置中操作，例如利用处理器和/或数字信号处理器的计算机、服务器、个人数字助理、电话、电视或任何处理器控制的装置。
程序代码可以本地和/或远程地执行。例如，程序代码可以完全地或部分地存储在处理器控制的装置的局部存储器中。然而，程序代码还可以被至少部分远程地存储、访问和下载到处理器控制的装置中。例如，用户的计算机可以完全执行程序代码或仅部分地执行程序代码。程序代码可以是独立的软件包，所述软件包至少部分地在用户的计算机上和/或部分地在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上来执行。在后一个方案中，远程计算机可以通过通信网络连接到用户的计算机上。
本文所述的方法和设备可以被应用，而不管网络环境。通信网络可以是在射频域和/或网际协议(IP)域中操作的电缆网络。然而，通信网络还可以包括分布式计算网络，例如互联网(有时或者称为“万维网”)、内联网、局域网(LAN)和/或广域网(WAN)。通信网络可以包括同轴电缆、铜线、光纤线和/或混杂-同轴线。通信网络甚至可以包括利用电磁谱的任何部分和任何信号发送标准的无线部分(例如标准的IEEE802家族、GSM/CDMA/TDMA或任何移动电话标准，和/或ISM波段)。通信网络甚至可以包括其中信号通过电线通信的电源线部分。本文所述的方法和设备可以被应用到任何的无线/有线通信网络中，而不管物理组件、物理配置或通信标准。
参考各种方法和方法步骤描述了本发明的某些方面。应理解，每一个方法步骤可以通过程序代码和/或机器指令来执行。程序代码和/或机器指令可以建立用于执行方法中所指定的功能/动作的手段。
程序代码还可以被存储在计算机可读存储器中，其可以指导处理器、计算机或其它可编程的数据处理设备以特定的方式起作用，以使存储在计算机可读存储器中的程序代码产生或改变制品，包括执行方法步骤的各个方面的指令手段(instruction means)。
程序代码还可以被加载到计算机或其它可编程的数据处理设备上，以促使进行一连续排列操作步骤来产生处理器/计算机执行的程序，以使程序代码提供用于执行在本发明的方法中指定的各种功能/动作的步骤。
下文描述已在附图中描述和/或示出的某些实施方案。然而，应理解，以下实施方案(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，可作出许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导，而不偏离其范围。本文所述的尺寸、材料类型、各种组件的定向以及各种组件的数量和位置意欲限定某些实施方案的参数，并且决不是限制性的，并且仅仅是示例性实施方案。本领域技术人员在阅读上文描述后会显而易见在权利要求的精神和范围内的许多其它实施方案和修改。因此，本发明的范围应当参考所附的权利要求以及这些权利要求所授权的等效内容的全部范围来确定。
在一个实施方案(例如，参见图1-36)中，提供微滴致动器，所述微滴致动器包括由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板。所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面。所述微滴致动器还包括多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少之一的电极。所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动。所述微滴致动器还包括暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置(参见例如图1B和图2-6B中的微滴124以及图7B中的微滴130的位置)时接触所述微滴。
在一个方面中，所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
在另一个方面中，所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
在另一个方面中(参见例如图1-5)，所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
在另一个方面中，所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
在另一个方面中，所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料。所述基板材料提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性表面上。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
在另一个方面中，所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括沉积在所述微滴操作间隙内的填充流体和所述微滴。
在另一个方面中，所述微滴在处于所述选定位置时与指定电极对齐(参见例如图1B和图2-6B中的微滴124以及图7B中的微滴130)，以使所述指定电极面向并且邻接所述微滴操作间隙内的所述微滴。例如，所述亲水性表面可以被定位为面向所述指定电极，所述微滴操作间隙位于其间。作为另一个实例，所述亲水性表面可以与所述指定电极耦合到相同基板。作为另一个实例(例如，参见图6A、6B)，所述亲水性表面可以布置在所述第一基板与所述第二基板之间。所述亲水性表面可以沿定位于所述第一基板与所述第二基板之间的间隔物延伸。
在另一个方面中，所述亲水性表面具有对应形状的印迹并且所述指定电极具有对应形状的印迹。例如，所述亲水性表面的所述印迹的面积可以大于或等于所述指定电极的所述印迹的面积。所述亲水性表面的所述印迹的面积可以小于所述指定电极的所述印迹的面积。
在另一个方面中，所述印迹的所述对应形状可以是类似的。或者，所述印迹的所述对应形状可以是不同的。
在另一个方面中，所述微滴操作间隙具有间隙高度。所述指定电极处的所述间隙高度可以不同于邻接所述指定电极的电极处的所述间隙高度，以使所述微滴在与所述指定电极对齐时的高度不同于在与所述邻接电极对齐时的高度。在一个实施方案中，所述指定电极处的所述间隙高度可以大于所述邻接电极处的所述间隙高度。在另一个实施方案中，所述指定电极处的所述间隙高度可以小于所述邻接电极处的所述间隙高度。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括具有所述亲水性表面的支撑元件(参见例如亲水性区域122)。例如，所述支撑元件可以包含硅材料或金属中的至少一种(参见例如图21A和21B)。
在另一个方面中，所述第一基板或所述第二基板包括所述支撑元件。
在另一个方面中，所述指定电极是所述多个电极的子集的一部分。所述亲水性表面可以在所述微滴由所述子集的任一个所述电极保持时与所述微滴接触。
在另一个方面中，所述亲水性表面与包括所述指定电极在内的多个电极对齐，以使所述多个电极中的每一个面向所述亲水性表面。
在另一个方面中，所述亲水性表面是暴露于所述微滴操作间隙的多个亲水性表面之一。所述多个电极可以沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径。所述电极可以配置为沿所述微滴操作路径移动所述微滴。所述亲水性表面可以被定位为平行于所述微滴操作路径延伸的连续排列。在一个方面中，所述连续排列中的每个所述亲水性表面的印迹被确定尺寸以容许所述微滴使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作沿所述微滴操作路径移动。
在另一个方面中，所述亲水性表面具有印迹并且在所述印迹内包括亲水性部分和疏水性部分。例如，所述印迹可以具有由所述亲水性部分形成的总亲水性区域和由所述疏水性部分形成的总疏水性区域。所述总亲水性区域与所述总疏水性区域的比率可以容许所述微滴使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作移动到所述亲水性表面上以及从所述亲水性表面移动。
在另一个方面中，所述亲水性部分和所述疏水性部分形成指定图案。所述指定图案可以是棋盘图案、平行条图案、阴影图案、螺旋图案或同心形状图案。
在另一个方面中，所述微滴操作间隙可以包括不与电极对齐的保留区。所述保留区可以被确定尺寸以容纳所述微滴。在一些实施方案中，所述亲水性表面可以沿所述微滴操作间隙连续延伸以与所述保留区对齐。在一些实施方案中，所述微滴致动器包括至少部分包围所述保留区的屏障。所述屏障可以是多孔的，以容许填充流体流入所述保留区中和从所述保留区流出。
在另一个方面中，所述第一基板具有变化的轮廓，以使在所述第一基板与所述第二基板之间测量的间隙高度变化。在一些实施方案中，所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径。所述第一基板的所述轮廓可以配置为使得所述间隙高度沿所述路径变化。所述微滴操作间隙沿所述微滴操作路径可以具有不同的第一、第二和第三间隙高度。在一个方面中，所述第一间隙高度可以小于所述第二间隙高度，并且所述第二间隙高度可以小于所述第三间隙高度。所述亲水性表面可以位于所述微滴操作路径的具有所述第二间隙高度的至少一部分内。
在另一个方面中，所述变化的轮廓配置为诱导泵送效果，所述泵送效果由通过所述微滴操作间隙的流量的变化造成。
在另一个方面中，所述亲水性表面位于沿所述第一基板或所述第二基板中的凹陷区域内。在一些实施方案中，所述凹陷区域和所述亲水性表面被确定尺寸以保持包含多个微滴的体积。
在另一个方面中，介电层定位于所述亲水性表面与所述电极之间。
在另一个方面中，所述亲水性表面沿所述第一基板或所述第二基板中的一个延伸。所述亲水性表面可以与沿和所述亲水性表面相对的另一基板的开口对齐。
在另一个方面中，所述第一基板包括各自沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极和介电层。所述介电层可以位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间。所述第二基板可以包括所述多个电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
在另一个方面中，所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于其间。
在另一个方面中，所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层。所述亲水性表面可以耦合到所述第二基板的所述介电层。
在另一个方面中，所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。
在另一个方面中，至少一些所述电极以及所述第一基板或所述第二基板中的至少一个是柔性印刷电路板的一部分。
在另一个方面中，耦合到所述第一基板或所述第二基板的光学检测器，所述亲水性表面与用于检测来自所述亲水性表面的光信号的所述光学检测器对齐。
在一个实施方案中，提供微滴致动器，所述微滴致动器包括基板和柔性印刷电路板(PCB)，所述柔性印刷电路板(PCB)耦合到所述基板并且在其间限定微滴操作间隙。所述柔性PCB包括多个电极，所述多个电极被确定尺寸、形状和相对于彼此的间隔以进行微滴沿所述微滴操作间隙的电润湿介导的操作。所述微滴致动器包括光学检测器，所述光学检测器耦合到所述柔性PCB并且定位为检测来自所述微滴操作间隙的光信号。
在一个方面中，所述光学检测器是互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器。在一些实施方案中，所述CMOS检测器嵌入所述柔性PCB内。
在另一个方面中，所述柔性PCB包括凹陷区域。所述光学检测器可以被定位在所述凹陷区域内。
在另一个方面中，所述光学检测器包括滤波器和钝化层。所述钝化层可以被定位在所述滤波器与所述微滴操作间隙之间。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括沿所述钝化层沉积的聚合物涂层。例如，所述聚合物涂层可以包含聚丙烯酰胺凝胶涂层。
在一个实施方案中，提供柔性印刷电路板(PCB)(参见例如图37-39)，所述柔性印刷电路板(PCB)包括第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层以及多个位于所述第一聚酰亚胺层与所述第二聚酰亚胺层之间的电极。所述电极可以被确定尺寸、形状和相对于彼此的间隔以进行微滴沿所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层中的一个的电润湿介导的操作。所述柔性PCB可以包括互连层，所述互连层耦合到所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层并且通过导电迹线电耦合到所述电极。所述互连层可以是例如具有电耦合到所述电极的导电路径(例如，迹线、通孔等)的在PCB中发现的另一层。所述导电路径可以使得所述控制器能够控制所述电极以提供所述电润湿介导的操作并移动所述微滴。所述互连层可以配置为电耦合到用于在所述电润湿介导的操作期间控制所述电极的外部系统。所述互连层可以直接耦合到所述外部系统或通过其它导电路径间接耦合。
在一个方面中，所述柔性PCB包括嵌入在所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层内的CMOS检测器，所述CMOS检测器被定位为检测沿所述柔性PCB的表面的光信号。
在一个实施方案中，提供一种方法，所述方法包括提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极。所述微滴操作间隙被限定在相对的疏水性表面之间。所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。所述方法还可以包括控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴沿所述疏水性表面通过所述微滴操作间隙运输到选定位置。当所述微滴处于选定位置时，所述微滴与所述亲水性表面接触。
在一个方面中，所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
在另一个方面中，所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
在另一个方面中，所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
在另一个方面中，所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板。所述第一基板和所述第二基板中的至少一个可以具有基板材料。所述基板材料可以提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板。所述第一基板和所述第二基板中的至少一个可以经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述方法包括控制所述电极以运输所述微滴，包括将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述方法包括控制所述电极以运输所述微滴，包括将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述方法包括控制所述电极以运输所述微滴，包括将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。在一些实施方案中，控制所述电极以运输所述微滴包括使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间。任选地，所述方法可以包括在所述微滴与所述亲水性表面接触时进行指定反应。
在另一个方面中，所述方法包括所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。任选地，所述方法包括控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。在一些实施方案中，所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
在另一个方面中，所述方法包括移动所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。任选地，所述第一微滴在所述不同位置时可以与所述亲水性表面的不同部分接触。在一些实施方案中，所述第一微滴在移位后仍与一部分所述亲水性表面接触。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴，并且所述方法还包括控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴。所述方法还可以包括将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
在另一个方面中，所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐。所述第二微滴的体积可以小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴。所述方法还可以包括将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于其间的填充流体由此产生泵送力。所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
在另一个方面中，所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
在另一个方面中，所述第二微滴具有储器体积。所述方法还可以包括将所述第二微滴分开以形成所述第一微滴并且然后用所述泵送力移动所述第一微滴。
在另一个方面中，所述电极形成电极的二维阵列。在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分地包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
在一个实施方案中，提供一种方法，所述方法包括提供微滴致动器，所述微滴致动器具有微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极。所述方法还包括控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置。所述方法还包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位，其中所述第一微滴和所述第二微滴包含不同物质。
在一个方面中，所述方法还包括在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
在另一个方面中，所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
在另一个方面中，所述方法还包括控制所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
在一个实施方案中，提供一种方法，所述方法包括提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极。所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。所述方法还包括控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置。所述方法还包括控制所述电极以移动第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴。所述方法还包括控制所述电极以将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
在一个方面中，所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐。所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
在一个实施方案中，提供一种方法，所述方法包括提供微滴致动器，所述微滴致动器具有微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极。所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。所述方法还包括控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置。所述方法还包括控制所述电极以将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于所述第二微滴和所述第一微滴之间的填充流体由此产生泵送力。所述泵送力可以将所述第一微滴从所述选定位置移位。
在一个方面中，所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
在另一个方面中，所述电极形成电极的二维阵列。在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
在一个实施方案中，提供一种微流体系统，所述微流体系统包括微滴致动器和配置为执行任一种本文所述的方法的控制器。
在一个实施方案中，提供微流体系统，所述微流体系统包括由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板。所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面。所述微流体系统还包括多个耦合到所述第一基板或所述第二基板中的至少一个的电极。所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴通过所述微滴操作间隙沿所述疏水性表面的移动。所述微流体系统还包括暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙中的选定位置时接触所述微滴。所述微流体系统还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述电极并且配置为控制所述电极以进行电润湿介导的微滴操作。
在一个方面中，所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
在另一个方面中，所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
在另一个方面中，所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
在另一个方面中，所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
在另一个方面中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个包含基板材料。所述基板材料提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
在另一个方面中，所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性表面上。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
在另一个方面中，所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴。所述控制器可以配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触。所述控制器还可以配置为控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。在一些实施方案中，所述控制器进一步配置为控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。任选地，所述亲水性表面被确定尺寸以使得所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
在另一个方面中，所述控制器配置为控制所述电极以用所述第二微滴重复地移位所述第一微滴，以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。任选地，所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性表面的不同部分接触。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴。所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触。所述控制器配置为控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴。所述控制器进一步配置为将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
在另一个方面中，所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐。所述第二微滴的体积可以小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
在另一个方面中，所述微滴是第一微滴。所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触。所述控制器配置为控制第二微滴以使所述第二微滴在所述微滴操作间隙内朝向所述第一微滴移动，由此在填充流体位于所述微滴操作间隙内时产生泵送力，所述泵送力移动所述第一微滴。任选地，所述第一微滴在未使用由所述电极产生的电润湿介导的力下移动。
在另一个方面中，所述第二微滴具有储器体积。所述控制器可以配置为将所述第一微滴与所述第二微滴分开并且移动所述第二微滴以产生所述泵送力。
在另一个方面中，所述电极形成电极的二维阵列。所述控制器配置为用所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
在一个实施方案中，提供微滴致动器，所述微滴致动器包括由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板。所述微滴致动器还包括耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极。所述微滴致动器还包括耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的介电层。所述介电层可以位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间。所述微滴致动器还可以包括多个耦合到所述第二基板的电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
在一个方面中，所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于其间。
在另一个方面中，所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层。所述微滴致动器还可以包括耦合到所述第二基板的所述介电层并且暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。任选地，所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。任选地，所述多个电极包括基板电极。所述介电层可以位于至少一个所述基板电极与所述间隙电极之间。所述间隙电极可以被确定尺寸以与多个所述基板电极对齐，所述第二基板的所述介电层位于其间。
在一个实施方案中，提供微滴致动器，所述微滴致动器包括由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板以及耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极。所述微滴致动器还包括耦合到所述第二基板的介电层。所述微滴致动器还包括多个电极，所述多个电极耦合到所述第二基板并且包括间隙电极和多个基板电极。所述介电层在所述间隙电极与所述多个基板电极之间延伸。所述间隙电极可以暴露于所述微滴操作间隙，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
在一个方面中，所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面。
在另一个方面中，所述间隙电极被确定尺寸以与多个所述基板电极对齐，所述第二基板的所述介电层位于其间。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括暴露于所述微滴操作间隙并且邻近所述间隙电极定位的亲水性表面。所述间隙电极可以配置为使用电润湿介导的微滴操作将微滴移动到所述亲水性表面上。
在另一个方面中，所述微滴致动器包括配置为激活所述多个电极以将微滴移动通过所述微滴操作间隙的控制器。
在特定实施方案中，本发明提供流体交换的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括(i)形成间隙的基板；(ii)一些或全部所述基板所具有的配置用于进行电润湿介导的微滴操作的电极；(iii)在至少一个所述基板的表面上并且面向所述间隙的亲水性区域；(b)使用所述电润湿电极将第一微滴运输到与所述亲水性区域接触，从而形成与所述亲水性区域接触的液体柱；(c)使用所述电润湿电极将第二微滴运输到与所述第一微滴接触以产生组合微滴；(d)将子微滴远离所述组合微滴运输，从而留下与所述亲水性区域接触的所述液体柱；以及(e)重复步骤(b)和(c)，以基本上交换与所述亲水性区域接触的液体。
所述流体交换方法可以在本文所述的设备上使用本文所述的各种方法中的任一种进行。例如，在特定实施方案中，所述亲水性表面可以包含核酸捕获部分。所述亲水性表面可以是图案化流动池的一部分。所述亲水性表面可以在玻璃上。所述亲水性表面可以在熔融二氧化硅上。所述亲水性表面可以在硅芯片上。所述亲水性表面可以包含水凝胶。所述亲水性表面可以包含孔或微孔或纳米孔。所述亲水性表面可以包含亲水性区域和疏水性区域。
所述亲水性表面可以包含穿插着疏水性区域的亲水性区域的规则图案。
本发明也提供移位液体柱的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括(i)形成间隙的基板；(ii)一些或全部所述基板所具有的配置用于进行电润湿介导的微滴操作的电极；(iii)在至少一个所述基板的表面上并且面向所述间隙的亲水性区域；(b)使用所述电润湿电极将第一微滴运输到与所述亲水性区域接触，从而形成与所述亲水性区域接触的液体柱；(c)使用所述电润湿电极将不与所述第一微滴混溶的第二微滴运输到与所述第一微滴接触以将所述液体柱从所述亲水性区域移位；以及(d)使用所述电润湿电极将所述第一微滴远离所述亲水性区域运输。
所述移位液体柱的方法可以在本文所述的设备上使用本文所述的各种方法中的任一种进行。例如，在特定实施方案中，所述亲水性表面可以包含核酸捕获部分。所述亲水性表面可以是图案化流动池的一部分。所述亲水性表面可以在玻璃上。所述亲水性表面可以在熔融二氧化硅上。所述亲水性表面可以在硅芯片上。所述亲水性表面可以包含水凝胶。所述亲水性表面可以包含孔或微孔或纳米孔。所述亲水性表面可以包含亲水性区域和疏水性区域。所述亲水性表面可以包含穿插着疏水性区域的亲水性区域的规则图案。
本发明进一步提供防止微滴捕陷的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括(i)形成间隙的基板；(ii)一些或全部所述基板所具有的配置用于进行电润湿介导的微滴操作的电极；(iii)在至少一个所述基板的表面上并且面向所述间隙的亲水性区域；(b)提供与所述亲水性区域接触的疏水性微滴；(c)使用所述电润湿电极在所述疏水性微滴存在下将水性微滴运输到与所述亲水性区域接触，从而允许所述水性微滴接触所述亲水性区域而不会被捕陷；以及(d)使用所述电润湿电极将所述水性微滴远离所述亲水性区域运输。
所述防止微滴捕陷的方法可以在本文所述的设备上使用本文所述的各种方法中的任一种进行。例如，在特定实施方案中，所述亲水性表面可以包含核酸捕获部分。所述亲水性表面可以是图案化流动池的一部分。所述亲水性表面可以在玻璃上。所述亲水性表面可以在熔融二氧化硅上。所述亲水性表面可以在硅芯片上。所述亲水性表面可以包含水凝胶。所述亲水性表面可以包含孔或微孔或纳米孔。所述亲水性表面可以包含亲水性区域和疏水性区域。所述亲水性表面可以包含穿插着疏水性区域的亲水性区域的规则图案。
以下编号项也陈述本发明的实施方案：
第1项.一种微滴致动器，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；(b)多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动；以及(c)暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面，所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置时接触所述微滴。
第2项.根据第1项所述的微滴致动器，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第3项.根据第1或2项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
第4项.根据第1到3项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第5项.根据第1到4项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第6项.根据第1到5项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第7项.根据第1到6项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第8项.根据第1到7项中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
第9项.根据第1到8项中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
第10项.根据第1到9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性表面上。
第11项.根据第1到9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
第12项.根据第1到9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。
第13项.根据第10到12项中任一项所述的微滴致动器，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
第14项.根据第1到13项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第15项.根据第1到14项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括沉积在所述微滴操作间隙内的填充流体和所述微滴。
第16项.根据第1到15项所述的微滴致动器，其中所述微滴在处于所述选定位置时与指定电极对齐，以使所述指定电极面向并且邻接所述微滴操作间隙内的所述微滴。
第17项.根据第16项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面被定位为面向所述指定电极，所述微滴操作间隙位于所述亲水性或斑驳亲水性表面和所述指定电极之间。
第18项.根据第16项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面与所述指定电极耦合到相同基板。
第19项.根据第16项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面布置在所述第一基板与所述第二基板之间。
第20项.根据第19项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面沿定位于所述第一基板与所述第二基板之间的间隔物延伸。
第21项.根据第16到20项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面具有对应形状的印迹并且所述指定电极具有对应形状的印迹。
第22项.根据第21项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面的所述印迹的面积大于或等于所述指定电极的所述印迹的面积。
第23项.根据第21项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面的所述印迹的面积小于所述指定电极的所述印迹的面积。
第24项.根据第21到23项中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是类似的。
第25项.根据第21到23项中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是不同的。
第26项.根据第16到25项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙具有间隙高度，所述指定电极处的间隙高度不同于邻接所述指定电极的电极处的间隙高度，以使所述微滴在与所述指定电极对齐时的高度不同于在与所述邻接电极对齐时的高度。
第27项.根据第26项所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度大于所述邻接电极处的所述间隙高度。
第28项.根据第26项所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度小于所述邻接电极处的所述间隙高度。
第29项.根据第1到28项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括支撑元件，所述支撑元件包含所述亲水性表面。
第30项.根据第29项所述的微滴致动器，其中所述支撑元件包含硅材料或金属中的至少一种。
第31项.根据第29项所述的微滴致动器，其中所述第一基板或所述第二基板包括所述支撑元件。
第32项.根据第16到31项中任一项所述的微滴致动器，其中所述指定电极是所述多个电极的子集的一部分，所述亲水性表面在所述微滴由所述子集的任一个所述电极保持时与所述微滴接触。
第33项.根据第16到31项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面与包括所述指定电极在内的多个电极对齐，以使所述多个电极中的每一个面向所述亲水性表面。
第34项.根据第1到33项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面是暴露于所述微滴操作间隙的多个亲水性表面之一。
第35项.根据第34项所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述电极配置为沿所述微滴操作路径移动所述微滴，所述亲水性表面被定位为平行于所述微滴操作路径延伸的连续排列。
第36项.根据第35项所述的微滴致动器，其中所述连续排列中的每个所述亲水性表面的印迹被确定尺寸以容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作而使得所述微滴沿所述微滴操作路径移动。
第37项.根据第1到36项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面具有印迹并且在所述印迹内包括亲水性部分和疏水性部分。
第38项.根据第37项所述的微滴致动器，其中所述印迹具有由所述亲水性部分形成的总亲水性区域和由所述疏水性部分形成的总疏水性区域，并且其中所述总亲水性区域与所述总疏水性区域的比率容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作，而使得所述微滴移动到所述斑驳亲水性表面上以及从所述斑驳亲水性表面移动。
第39项.根据第37或38项所述的微滴致动器，其中所述亲水性部分和所述疏水性部分形成指定图案，所述指定图案是棋盘图案、平行条图案、阴影图案、螺旋图案或同心形状图案。
第40项.根据第1到39项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙包括保留区，所述保留区不与电极对齐并且其尺寸能够容纳所述微滴。
第41项.根据第40项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面沿所述微滴操作间隙连续延伸以与所述保留区对齐。
第42项.根据第40或41项所述的微滴致动器，其进一步包括至少部分包围所述保留区的屏障。
第43项.根据第42项所述的微滴致动器，其中所述屏障是多孔的，以容许填充流体流入所述保留区中和从所述保留区流出。
第44项.根据第1到43项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板具有变化的轮廓，以使在所述第一基板与所述第二基板之间测量的间隙高度变化。
第45项.根据第44项所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述第一基板的所述轮廓配置为使得所述间隙高度沿所述路径变化，所述微滴操作间隙沿所述微滴操作路径具有不同的第一、第二和第三间隙高度。
第46项.根据第45项所述的微滴致动器，其中所述第一间隙高度小于所述第二间隙高度，并且所述第二间隙高度小于所述第三间隙高度，所述亲水性表面位于所述微滴操作路径的具有所述第二间隙高度的至少一部分内。
第47项.根据第44到46项中任一项所述的微滴致动器，其中所述变化的轮廓配置为诱导泵送效果，所述泵送效果由通过所述微滴操作间隙的流量的变化造成。
第48项.根据第1到47项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面位于沿所述第一基板或所述第二基板中的一个的凹陷区域内。
第49项.根据第48项所述的微滴致动器，其中所述凹陷区域和所述亲水性表面被确定尺寸以保持包含多个微滴的体积。
第50项.根据第1到49项中任一项所述的微滴致动器，其中介电层定位于所述亲水性表面与所述电极之间。
第51项.根据第1到50项中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性表面沿所述第一基板或所述第二基板中的一个延伸，所述亲水性表面与沿和所述亲水性表面相对的另一基板的开口对齐。
第52项.根据第1到51项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板包括各自沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极和介电层，所述介电层位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间，所述第二基板包括所述多个电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
第53项.根据第52项所述的微滴致动器，其中所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于所述接地参考平面与所述电极之间。
第54项.根据第53项所述的微滴致动器，其中所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层，所述亲水性表面耦合到所述第二基板的所述介电层。
第55项.根据第54项所述的微滴致动器，其中所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。
第56项.根据第1到55项中任一项所述的微滴致动器，其中至少一些所述电极以及所述第一基板或所述第二基板中的至少之一是柔性印刷电路板的一部分。
第57项.根据第1到56项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括耦合到所述第一基板或所述第二基板中的一个的光学检测器，所述亲水性表面与所述光学检测器对齐以用于检测来自所述亲水性表面的光信号。
第58项.一种微滴致动器，其包括：(a)基板；(b)柔性印刷电路板(PCB)，其耦合到所述基板并且在其间限定微滴操作间隙，所述柔性PCB包括多个电极，所述多个电极被确定尺寸、形状和相对于彼此的间隔以进行微滴沿所述微滴操作间隙的电润湿介导的操作；以及(c)光学检测器，其耦合到所述柔性PCB并且定位为检测来自所述微滴操作间隙的光信号。
第59项.根据第58项所述的微滴致动器，其中所述光学检测器是互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器。
第60项.根据第59项所述的微滴致动器，其中所述CMOS检测器嵌入所述柔性PCB内。
第61项.根据第58到60项中任一项所述的微滴致动器，其中所述柔性PCB包括凹陷区域，所述光学检测器被定位在所述凹陷区域内。
第62项.根据第58到61项中任一项所述的微滴致动器，其中所述光学检测器包括滤波器和钝化层，所述钝化层被定位在所述滤波器与所述微滴操作间隙之间。
第63项.根据第62项所述的微滴致动器，其进一步包括沿所述钝化层沉积的聚合物涂层。
第64项.根据第63项所述的微滴致动器，其中所述聚合物涂层包含聚丙烯酰胺凝胶涂层。
第65项.一种柔性印刷电路板(PCB)，其包括：(a)第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层；(b)多个位于所述第一聚酰亚胺层与所述第二聚酰亚胺层之间的电极，所述电极被确定尺寸、形状和相对于彼此的间隔以进行微滴沿所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层中的一个的电润湿介导的操作；(c)互连层，其耦合到所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层并且通过导电迹线电耦合到所述电极，所述互连层配置为电耦合到用于在所述电润湿介导的操作期间控制所述电极的外部系统。
第66项.根据第65项所述的柔性PCB，其进一步包括嵌入在所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层内的CMOS检测器，所述CMOS检测器被定位为检测沿所述柔性PCB的表面的光信号。
第67项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴操作间隙被限定在相对的疏水性表面之间，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面；以及(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴沿所述疏水性表面通过所述微滴操作间隙运输到选定位置，其中当所述微滴处于选定位置时所述微滴与所述亲水性表面接触。
第68项.根据第67项所述的方法，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第69项.根据第67或68项所述的方法，其中所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
第70项.根据第67到69项中任一项所述的方法，其中所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第71项.根据第67到70项中任一项所述的方法，其中所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第72项.根据第67到71项中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第73项.根据第67到71项中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第74项.根据第67到73项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
第75项.根据第67到74项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
第76项.根据第67到73项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。
第77项.根据第76项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间。
第78项.根据第77项所述的方法，其进一步包括在所述微滴与所述亲水性表面接触时进行指定反应。
第79项.根据第67到78项中任一项所述的方法，其中所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第80项.根据第67到79项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第81项.根据第80项所述的方法，其进一步包括控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
第82项.根据第80或81项中任一项所述的方法，其中所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
第83项.根据第80到82项中任一项所述的方法，其进一步包括移动所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
第84项.根据第83项所述的方法，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性表面的不同部分接触。
第85项.根据第80到82项中任一项所述的方法，其中所述第一微滴在移位后仍与一部分所述亲水性表面接触。
第86项.根据第67到79项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述方法进一步包括将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第87项.根据第86项所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第88项.根据第67到79项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于其间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第89项.根据第88项所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
第90项.根据第88或89项所述的方法，其中所述第二微滴具有储器体积，所述方法进一步包括将所述第二微滴分开以形成所述第一微滴并且然后通过所述泵送力移动所述第一微滴。
第91项.根据第88到90项中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
第92项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极；(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；(c)控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位，其中所述第一微滴和所述第二微滴包含不同物质。
第93项.根据第92项所述的方法，其进一步包括在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
第94项.根据第92或93项所述的方法，其中所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
第95项.根据第92到94项中任一项所述的方法，其进一步包括控制所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
第96项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面；(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；(c)控制所述电极以移动第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴；以及(d)控制所述电极以将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第97项.根据第96项所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第98项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面；(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；以及(c)控制所述电极以将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于其间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第99项.根据第98项所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
第100项.根据第98或99项中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
第101项.一种微流体系统，其包括微滴致动器和配置为执行根据第67到101项中任一项所述的方法的控制器。
第102项.一种微流体系统，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；(b)多个耦合到所述第一基板或所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴通过所述微滴操作间隙沿所述疏水性表面的移动；(c)暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面，所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙中的选定位置时接触所述微滴；以及(d)控制器，其可操作地耦合到所述电极并且配置为控制所述电极以进行电润湿介导的微滴操作。
第103项.根据第102项所述的微流体系统，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第104项.根据第102或103项所述的微流体系统，其中所述亲水性表面包含硅和玻璃中的至少一种。
第105项.根据第102到104项中任一项所述的微流体系统，其中所述亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第106项.根据第102到105项中任一项所述的微流体系统，其中所述亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第107项.根据第102到106项中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第108项.根据第102到107项中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第109项.根据第102到108项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性表面运输。
第110项.根据第102到109项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性表面运输。
第111项.根据第102到110项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性表面上。
第112项.根据第102到110项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
第113项.根据第102到110项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性表面上和运离所述亲水性表面。
第114项.根据第111到113项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
第115项.根据第102到114项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第116项.根据第102到115项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第117项.根据第116项所述的微流体系统，其中所述控制器进一步配置为控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
第118项.根据第116或117项所述的微流体系统，其中所述亲水性表面被确定尺寸以使得所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
第119项.根据第116到118项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以用所述第二微滴重复地移位所述第一微滴，以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
第120项.根据第119项所述的微流体系统，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性表面的不同部分接触。
第121项.根据第102到115项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述控制器进一步配置为将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第122项.根据第121项所述的微流体系统，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第123项.根据第102到115项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以使所述第二微滴在所述微滴操作间隙内朝向所述第一微滴移动，由此在填充流体位于所述微滴操作间隙内时产生泵送力，所述泵送力移动所述第一微滴。
第124项.根据第123项所述的微流体系统，其中所述第一微滴在未使用由所述电极产生的电润湿介导的力下移动。
第125项.根据第123或124项所述的微流体系统，其中所述第二微滴具有储器体积，所述控制器配置为将所述第一微滴与所述第二微滴分开并且移动所述第二微滴以产生所述泵送力。
第126项.根据第123到125项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极形成电极的二维阵列，所述控制器配置为用所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
第127项.一种微滴致动器，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板；(b)耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极；(c)耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的介电层，所述介电层位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间；以及(d)多个耦合到所述第二基板的电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
第128项.根据第127项所述的微滴致动器，其中所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于其间。
第129项.根据第127或128项所述的微滴致动器，其中所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层，所述微滴致动器进一步包括耦合到所述第二基板的所述介电层并且暴露于所述微滴操作间隙的亲水性表面。
第130项.根据第129项所述的微滴致动器，其中所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。
第131项.根据第129项所述的微滴致动器，其中所述多个电极包括基板电极，所述介电层位于至少一个所述基板电极与所述间隙电极之间。
第132项.根据第129项所述的微滴致动器，其中所述间隙电极被确定尺寸以与多个所述基板电极对齐，所述第二基板的所述介电层位于其间。
第133项.一种微滴致动器，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板；(b)耦合到所述第一基板并且沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极；(c)耦合到所述第二基板的介电层；以及(d)多个电极，其耦合到所述第二基板并且包括间隙电极和多个基板电极，所述介电层在所述间隙电极与所述多个基板电极之间延伸，所述间隙电极暴露于所述微滴操作间隙，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
第134项.根据第134项所述的微滴致动器，其中所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面。
第135项.根据第133或134项所述的微滴致动器，其中所述间隙电极被确定尺寸以与多个所述基板电极对齐，所述第二基板的所述介电层位于其间。
第136项.根据第133到135项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括暴露于所述微滴操作间隙并且邻近所述间隙电极定位的亲水性表面，所述间隙电极配置为使用电润湿介导的微滴操作将微滴移动到所述亲水性表面上。
第137项.根据第133到136项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括配置为激活所述多个电极以将微滴移动通过所述微滴操作间隙的控制器。
其它实施方案在以下各项中陈述：
第A-1项.一种微滴致动器，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；(b)多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动；以及(c)暴露于所述微滴操作间隙的斑驳亲水性表面，所述斑驳亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置时接触所述微滴。
第A-2项.根据第A-1项所述的微滴致动器，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第A-3项.根据第A-1或A-2项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
第A-4项.根据第A-1到A-3项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第A-5项.根据第A-1到A-4项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第A-6项.根据第A-1到A-5项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第A-7项.根据第A-1到A-6项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第A-8项.根据第A-1到A-7项中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述斑驳亲水性表面运输。
第A-9项.根据第A-1到A-8项中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述斑驳亲水性表面运输。
第A-10项.根据第A-1到A-9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述斑驳亲水性表面上。
第A-11项.根据第A-1到A-9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
第A-12项.根据第A-1到A-9项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述斑驳亲水性表面上和运离所述斑驳亲水性表面。
第A-13项.根据第A-10到A-12项中任一项所述的微滴致动器，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
第A-14项.根据第A-1到A-13项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第A-15项.根据第A-1到A-14项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括沉积在所述微滴操作间隙内的填充流体和所述微滴。
第A-16项.根据第A-1到A-15项所述的微滴致动器，其中所述微滴在处于所述选定位置时与指定电极对齐，以使所述指定电极面向并且邻接所述微滴操作间隙内的所述微滴。
第A-17项.根据第A-16项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面被定位为面向所述指定电极，所述微滴操作间隙位于其间。
第A-18项.根据第A-16项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面与所述指定电极耦合到相同基板。
第A-19项.根据第A-16项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面布置在所述第一基板与所述第二基板之间。
第A-20项.根据第A-19项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面沿定位于所述第一基板与所述第二基板之间的间隔物延伸。
第A-21项.根据第A-16到A-20项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面具有对应形状的印迹并且所述指定电极具有对应形状的印迹。
第A-22项.根据第A-21项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面的所述印迹的面积大于或等于所述指定电极的所述印迹的面积。
第A-23项.根据第A-21项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面的所述印迹的面积小于所述指定电极的所述印迹的面积。
第A-24项.根据第A-21到A-23项中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是类似的。
第A-25项.根据第A-21到A-23项中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是不同的。
第A-26项.根据第A-16到A-25项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙具有间隙高度，所述指定电极处的所述间隙高度不同于邻接所述指定电极的电极处的所述间隙高度，以使所述微滴在与所述指定电极对齐时的高度不同于在与所述邻接电极对齐时的高度。
第A-27项.根据第A-26项所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度大于所述邻接电极处的所述间隙高度。
第A-28项.根据第A-26项所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度小于所述邻接电极处的所述间隙高度。
第A-29项.根据第A-1到A-28项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括支撑元件，所述支撑元件包含所述斑驳亲水性表面。
第A-30项.根据第A-29项所述的微滴致动器，其中所述支撑元件包含硅材料或金属中的至少一种。
第A-31项.根据第A-29项所述的微滴致动器，其中所述第一基板或所述第二基板包括所述支撑元件。
第A-32项.根据第A-16到A-31项中任一项所述的微滴致动器，其中所述指定电极是所述多个电极的子集的一部分，所述斑驳亲水性表面在所述微滴由所述子集的任一个所述电极保持时与所述微滴接触。
第A-33项.根据第A-16到A-31项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面与包括所述指定电极在内的多个电极对齐，以使所述多个电极中的每一个面向所述斑驳亲水性表面。
第A-34项.根据第A-1到A-33项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面是暴露于所述微滴操作间隙的多个斑驳亲水性表面之一。
第A-35项.根据第A-34项所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述电极配置为沿所述微滴操作路径移动所述微滴，所述斑驳亲水性表面被定位为平行于所述微滴操作路径延伸的连续排列。
第A-36项.根据第A-35项所述的微滴致动器，其中所述连续排列中的每个所述斑驳亲水性表面的印迹被确定尺寸以容许所述微滴使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作沿所述微滴操作路径移动。
第A-37项.根据第A-1到A-36项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面在所述印迹内具有亲水性部分和超疏水性部分。
第A-38项.根据第A-37项所述的微滴致动器，其中所述印迹具有由所述亲水性部分形成的总斑驳亲水性区域和由所述超疏水性部分形成的总超疏水性区域，并且其中所述总亲水性区域与所述总超疏水性区域的比率容许所述微滴使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作移动到所述斑驳亲水性表面上以及从所述斑驳亲水性表面移动。
第A-39项.根据第A-37或A-38项所述的微滴致动器，其中所述亲水性部分和所述超疏水性部分形成指定图案，所述指定图案是棋盘图案、平行条图案、阴影图案、螺旋图案或同心形状图案。
第A-40项.根据第A-1到A-39项中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙包括不与电极对齐的保留区，所述保留区被确定尺寸以容纳所述微滴。
第A-41项.根据第A-40项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面沿所述微滴操作间隙连续延伸以与所述保留区对齐。
第A-42项.根据第A-40或A-41项所述的微滴致动器，其进一步包括至少部分包围所述保留区的屏障。
第A-43项.根据第A-42项所述的微滴致动器，其中所述屏障是多孔的，以容许填充流体流入所述保留区中和从所述保留区流出。
第A-44项.根据第A-1到A-43项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板具有变化的轮廓，以使在所述第一基板与所述第二基板之间测量的间隙高度变化。
第A-45项.根据第A-44项所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述第一基板的所述轮廓配置为使得所述间隙高度沿所述路径变化，所述微滴操作间隙沿所述微滴操作路径具有不同的第一、第二和第三间隙高度。
第A-46项.根据第A-45项所述的微滴致动器，其中所述第一间隙高度小于所述第二间隙高度，并且所述第二间隙高度小于所述第三间隙高度，所述斑驳亲水性表面位于所述微滴操作路径的具有所述第二间隙高度的至少一部分内。
第A-47项.根据第A-44到A-46项中任一项所述的微滴致动器，其中所述变化的轮廓配置为诱导泵送效果，所述泵送效果由通过所述微滴操作间隙的流量的变化造成。
第A-48项.根据第A-1到A-47项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面位于沿所述第一基板或所述第二基板中的一个的凹陷区域内。
第A-49项.根据第A-48项所述的微滴致动器，其中所述凹陷区域和所述斑驳亲水性表面被确定尺寸以保持包含多个微滴的体积。
第A-50项.根据第A-1到A-49项中任一项所述的微滴致动器，其中介电层定位于所述斑驳亲水性表面与所述电极之间。
第A-51项.根据第A-1到A-50项中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面沿所述第一基板或所述第二基板中的一个延伸，所述斑驳亲水性表面与沿和所述斑驳亲水性表面相对的另一基板的开口对齐。
第A-52项.根据第A-1到A-51项中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板包括各自沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极和介电层，所述介电层位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间，所述第二基板包括所述多个电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
第A-53项.根据第A-52项所述的微滴致动器，其中所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于其间。
第A-54项.根据第A-53项所述的微滴致动器，其中所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层，所述斑驳亲水性表面耦合到所述第二基板的所述介电层。
第A-55项.根据第A-54项所述的微滴致动器，其中所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。
第A-56项.根据第A-1到A-55项中任一项所述的微滴致动器，其中至少一些所述电极以及所述第一基板或所述第二基板中的至少一个是柔性印刷电路板的一部分。
第A-57项.根据第A-1到A-56项中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括耦合到所述第一基板或所述第二基板中的一个的光学检测器，所述斑驳亲水性表面与用于检测来自所述亲水性表面的光信号的所述光学检测器对齐。
第A-58项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴操作间隙被限定在相对的疏水性表面之间，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的斑驳亲水性表面；以及(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴沿所述疏水性表面通过所述微滴操作间隙运输到选定位置，其中当所述微滴处于选定位置时所述微滴与所述斑驳亲水性表面接触。
第A-59项.根据第A-58项所述的方法，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第A-60项.根据第A-58或A-59项所述的方法，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
第A-61项.根据第A-58到A-60项中任一项所述的方法，其中所述斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第A-62项.根据第A-58到A-61项中任一项所述的方法，其中所述斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第A-63项.根据第A-58到A-62项中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个具有基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第A-64项.根据第A-58到A-62项中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第A-65项.根据第A-58到A-64项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴朝向所述斑驳亲水性表面运输。
第A-66项.根据第A-58到A-65项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴远离所述斑驳亲水性表面运输。
第A-67项.根据第A-58到A-62项中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴运输到所述斑驳亲水性表面上和运离所述斑驳亲水性表面。
第A-68项.根据第A-67项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括使所述微滴与所述斑驳亲水性表面接触预定时间。
第A-69项.根据第A-68项所述的方法，其进一步包括在所述微滴与所述斑驳亲水性表面接触时进行指定反应。
第A-70项.根据第A-58到A-69项中任一项所述的方法，其中所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第A-71项.根据第A-58到A-70项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第A-72项.根据第A-71项所述的方法，其进一步包括控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
第A-73项.根据第A-70或A-72项中任一项所述的方法，其中所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
第A-74项.根据第A-70到A-73项中任一项所述的方法，其进一步包括移动所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
第A-75项.根据第A-74项所述的方法，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述斑驳亲水性表面的不同部分接触。
第A-76项.根据第A-70到A-73项中任一项所述的方法，其中所述第一微滴在移位后仍与一部分所述斑驳亲水性表面接触。
第A-77项.根据第A-58到A-70项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述方法进一步包括将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第A-78项.根据第A-77项所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第A-79项.根据第A-58到A-70项中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于其间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第A-80项.根据第A-79项所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
第A-81项.根据第A-79或A-80项所述的方法，其中所述第二微滴具有储器体积，所述方法进一步包括将所述第二微滴分开以形成所述第一微滴并且然后通过所述泵送力移动所述第一微滴。
第A-82项.根据第A-79到A-81项中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
第A-83项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的斑驳亲水性表面；(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；(c)控制所述电极以移动第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴；以及(d)控制所述电极以将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第A-84项.根据第A-83项所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第A-85项.一种方法，其包括：(a)提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的斑驳亲水性表面；(b)控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；以及(c)控制所述电极以将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于其间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第A-86项.根据第A-85项所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
第A-87项.根据第A-85或A-86项中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
第A-88项.一种微流体系统，其包括微滴致动器和配置为执行根据第A-58到A-87项中任一项所述的方法的控制器。
第A-89项.一种微流体系统，其包括：(a)由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；(b)多个耦合到所述第一基板或所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴通过所述微滴操作间隙沿所述疏水性表面的移动；(c)暴露于所述微滴操作间隙的斑驳亲水性表面，所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙中的选定位置时接触所述微滴；以及(d)控制器，其可操作地耦合到所述电极并且配置为控制所述电极以进行电润湿介导的微滴操作。
第A-90项.根据第A-89项所述的微流体系统，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
第A-91项.根据第A-89或A-90项所述的微流体系统，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
第A-92项.根据第A-89到A-91项中任一项所述的微流体系统，其中所述斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
第A-93项.根据第A-89到A-92项中任一项所述的微流体系统，其中所述斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
第A-94项.根据第A-89到A-93项中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
第A-95项.根据第A-89到A-94项中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少一个经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
第A-96项.根据第A-89到A-95项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述斑驳亲水性表面运输。
第A-97项.根据第A-89到A-96项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述斑驳亲水性表面运输。
第A-98项.根据第A-89到A-97项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述斑驳亲水性表面上。
第A-99项.根据第A-89到A-97项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
第A-100项.根据第A-89到A-97项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述斑驳亲水性表面上和运离所述斑驳亲水性表面。
第A-101项.根据第A-98到A-100项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
第A-102项.根据第A-89到A-101项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
第A-103项.根据第A-89到A-102项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
第A-104项.根据第A-103项所述的微流体系统，其中所述控制器进一步配置为控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
第A-105项.根据第A-103或A-104项所述的微流体系统，其中所述斑驳亲水性表面被确定尺寸以使得所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
第A-106项.根据第A-103到A-105项中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以用所述第二微滴重复地移位所述第一微滴，以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
第A-107项.根据第A-106项所述的微流体系统，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述斑驳亲水性表面的不同部分接触。
第A-108项.根据第A-89到A-102项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述控制器进一步配置为将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
第A-109项.根据第A-108项所述的微流体系统，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
第A-110项.根据第A-89到A-102项中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以使所述第二微滴在所述微滴操作间隙内朝向所述第一微滴移动，由此在填充流体位于所述微滴操作间隙内时产生泵送力，所述泵送力移动所述第一微滴。
第A-111项.根据第A-110项所述的微流体系统，其中所述第一微滴在未使用由所述电极产生的电润湿介导的力下移动。
第A-112项.根据第A-110或A-111项所述的微流体系统，其中所述第二微滴具有储器体积，所述控制器配置为将所述第一微滴与所述第二微滴分开并且移动所述第二微滴以产生所述泵送力。
第A-113项.根据第A-110到A-112项中任一项所述的微流体系统，其中所述电极形成电极的二维阵列，所述控制器配置为用所述第二微滴部分包围所述第一微滴，填充流体位于其间。
结束语
实施方案的上述详细描述参考了例示说明本发明的特定实施方案的附图。具有不同结构和操作的其它实施方案并不偏离本发明的范围。术语“本发明”或类似术语参考在本说明书中陈述的申请人的发明的许多可选择的方面或实施方案的某些特定实例来使用，并且其使用和其缺乏都不意欲限制申请人的发明的范围或权利要求的范围。仅为了读者的方便而将本说明书分成几个章节。标题不应当被解释为限制本发明的范围。定义意欲作为本发明的描述的一部分。应理解，可以改变本发明的各种细节，而不偏离本发明的范围。此外，上述描述仅出于例示说明的目的，而不是出于限制的目的。
Claims (113)
1.一种微滴致动器，其包括：
由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；
多个耦合到所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴在所述微滴操作间隙内沿所述疏水性表面的移动；以及
暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面，所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙内的选定位置时接触所述微滴。
2.根据权利要求1所述的微滴致动器，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的微滴致动器，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上。
11.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性或斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
12.根据权利要求1到9中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括控制器，所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的微滴致动器，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括沉积在所述微滴操作间隙内的填充流体和所述微滴。
16.根据权利要求1到15所述的微滴致动器，其中所述微滴在处于所述选定位置时与指定电极对齐，以使所述指定电极面向并且邻接所述微滴操作间隙内的所述微滴。
17.根据权利要求16所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为面向所述指定电极，所述微滴操作间隙位于所述亲水性或斑驳亲水性表面和所述指定电极之间。
18.根据权利要求16所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述指定电极耦合到相同基板。
19.根据权利要求16所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面布置在所述第一基板与所述第二基板之间。
20.根据权利要求19所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿定位于所述第一基板与所述第二基板之间的间隔物延伸。
21.根据权利要求16到20中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面具有对应形状的印迹并且所述指定电极具有对应形状的印迹。
22.根据权利要求21所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的所述印迹的面积大于或等于所述指定电极的所述印迹的面积。
23.根据权利要求21所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的所述印迹的面积小于所述指定电极的所述印迹的面积。
24.根据权利要求21到23中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是类似的。
25.根据权利要求21到23中任一项所述的微滴致动器，其中所述印迹的所述对应形状是不同的。
26.根据权利要求16到25中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙具有间隙高度，所述指定电极处的间隙高度不同于邻接所述指定电极的电极处的间隙高度，以使所述微滴在与所述指定电极对齐时的高度不同于在与所述邻接电极对齐时的高度。
27.根据权利要求26所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度大于所述邻接电极处的所述间隙高度。
28.根据权利要求26所述的微滴致动器，其中所述指定电极处的所述间隙高度小于所述邻接电极处的所述间隙高度。
29.根据权利要求1到28中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括支撑元件，所述支撑元件包含所述亲水性或斑驳亲水性表面。
30.根据权利要求29所述的微滴致动器，其中所述支撑元件包含硅材料或金属中的至少一种。
31.根据权利要求29所述的微滴致动器，其中所述第一基板或所述第二基板包括所述支撑元件。
32.根据权利要求16到31中任一项所述的微滴致动器，其中所述指定电极是所述多个电极的子集的一部分，所述亲水性或斑驳亲水性表面在所述微滴由所述子集的任一个所述电极保持时与所述微滴接触。
33.根据权利要求16到31中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面与包括所述指定电极在内的多个电极对齐，以使所述多个电极中的每一个面向所述斑驳亲水性表面。
34.根据权利要求1到33中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面是暴露于所述微滴操作间隙的多个斑驳亲水性表面之一。
35.根据权利要求34所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述电极配置为沿所述微滴操作路径移动所述微滴，所述亲水性或斑驳亲水性表面被定位为平行于所述微滴操作路径延伸的连续排列。
36.根据权利要求35所述的微滴致动器，其中所述连续排列中的每个所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹被确定尺寸以容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作而使得所述微滴沿所述微滴操作路径移动。
37.根据权利要求1到36中任一项所述的微滴致动器，其中所述斑驳亲水性表面在所述印迹内具有亲水性部分和超疏水性部分。
38.根据权利要求37所述的微滴致动器，其中所述印迹具有由所述亲水性部分形成的总斑驳亲水性区域和由所述超疏水性部分形成的总超疏水性区域，并且其中所述总亲水性区域与所述总超疏水性区域的比率容许通过使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作，而使得所述微滴移动到所述斑驳亲水性表面上以及从所述斑驳亲水性表面移动。
39.根据权利要求37或38所述的微滴致动器，其中所述亲水性部分和所述超疏水性部分形成指定图案，所述指定图案是棋盘图案、平行条图案、阴影图案、螺旋图案或同心形状图案。
40.根据权利要求1到39中任一项所述的微滴致动器，其中所述微滴操作间隙包括保留区，所述保留区不与电极对齐并且其尺寸能够容纳所述微滴。
41.根据权利要求40所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿所述微滴操作间隙连续延伸以与所述保留区对齐。
42.根据权利要求40或41所述的微滴致动器，其进一步包括至少部分包围所述保留区的屏障。
43.根据权利要求42所述的微滴致动器，其中所述屏障是多孔的，以容许填充流体流入所述保留区中和从所述保留区流出。
44.根据权利要求1到43中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板具有变化的轮廓，以使在所述第一基板与所述第二基板之间测量的间隙高度变化。
45.根据权利要求44所述的微滴致动器，其中所述多个电极沿所述微滴操作间隙形成微滴操作路径，所述第一基板的所述轮廓配置为使得所述间隙高度沿所述路径变化，所述微滴操作间隙沿所述微滴操作路径具有不同的第一、第二和第三间隙高度。
46.根据权利要求45所述的微滴致动器，其中所述第一间隙高度小于所述第二间隙高度，并且所述第二间隙高度小于所述第三间隙高度，所述亲水性或斑驳亲水性表面位于所述微滴操作路径的具有所述第二间隙高度的至少一部分内。
47.根据权利要求44到46中任一项所述的微滴致动器，其中所述变化的轮廓配置为诱导泵送效果，所述泵送效果由通过所述微滴操作间隙的流量的变化造成。
48.根据权利要求1到47中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面位于沿所述第一基板或所述第二基板中的的凹陷区域内。
49.根据权利要求48所述的微滴致动器，其中所述凹陷区域和所述亲水性或斑驳亲水性表面被确定尺寸以保持包含多个微滴的体积。
50.根据权利要求1到49中任一项所述的微滴致动器，其中介电层定位于所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述电极之间。
51.根据权利要求1到50中任一项所述的微滴致动器，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面沿所述第一基板或所述第二基板延伸，所述亲水性或斑驳亲水性表面与沿和所述亲水性或斑驳亲水性表面相对的另一基板的开口对齐。
52.根据权利要求1到51中任一项所述的微滴致动器，其中所述第一基板包括各自沿所述微滴操作间隙延伸的接地电极和介电层，所述介电层位于所述接地电极与所述微滴操作间隙之间，所述第二基板包括所述多个电极，其中所述多个电极配置为赋予所述第一基板电润湿效果。
53.根据权利要求52所述的微滴致动器，其中所述接地电极是沿所述第一基板连续延伸的接地参考平面，以使所述接地参考平面与所述电极相对，所述微滴操作间隙位于所述接地参考平面与所述电极之间。
54.根据权利要求53所述的微滴致动器，其中所述第二基板包括在所述电极与所述微滴操作间隙之间延伸的介电层，所述亲水性或斑驳亲水性表面耦合到所述第二基板的所述介电层。
55.根据权利要求54所述的微滴致动器，其中所述多个电极包括间隙电极，所述间隙电极耦合到所述第二基板的所述介电层并且位于所述第二基板的所述介电层与所述微滴操作间隙之间。
56.根据权利要求1到55中任一项所述的微滴致动器，其中至少一些所述电极以及所述第一基板或所述第二基板中的至少之一是柔性印刷电路板的一部分。
57.根据权利要求1到56中任一项所述的微滴致动器，其进一步包括耦合到所述第一基板或所述第二基板的光学检测器，所述亲水性或斑驳亲水性表面与所述光学检测器对齐以用于检测来自所述亲水性表面的光信号。
58.一种方法，其包括：
提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴操作间隙被限定在相对的疏水性表面之间，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面；
控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴沿所述疏水性表面通过所述微滴操作间隙运输到选定位置，其中当所述微滴处于选定位置时所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
60.根据权利要求58或59所述的方法，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
61.根据权利要求58到60中任一项所述的方法，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
62.根据权利要求58到61中任一项所述的方法，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
63.根据权利要求58到62中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少之一具有基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
64.根据权利要求58到62中任一项所述的方法，其中所述微滴致动器包括由所述微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
65.根据权利要求58到64中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
66.根据权利要求58到65中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
67.根据权利要求58到62中任一项所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括将所述微滴运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。
68.根据权利要求67所述的方法，其中控制所述电极以运输所述微滴包括使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间。
69.根据权利要求68所述的方法，其进一步包括在所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触时进行指定反应。
70.根据权利要求58到69中任一项所述的方法，其中所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
71.根据权利要求58到70中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
72.根据权利要求71所述的方法，其进一步包括控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
73.根据权利要求70或72中任一项所述的方法，其中所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
74.根据权利要求70到73中任一项所述的方法，其进一步包括移动所述第二微滴以与所述第一微滴重复地接合以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性或斑驳亲水性表面的不同部分接触。
76.根据权利要求70到73中任一项所述的方法，其中所述第一微滴在移位后仍与一部分所述亲水性或斑驳亲水性表面接触。
77.根据权利要求58到70中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述方法进一步包括将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
78.根据权利要求77所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
79.根据权利要求58到70中任一项所述的方法，其中所述微滴是第一微滴，所述方法进一步包括：将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于所述第二微滴和所述第一微滴之间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
80.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
81.根据权利要求79或80所述的方法，其中所述第二微滴具有储器体积，所述方法进一步包括将所述第二微滴分开以形成所述第一微滴并且然后通过所述泵送力移动所述第一微滴。
82.根据权利要求79到81中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分地包围所述第一微滴，填充流体位于所述所述第二微滴和所述第一微滴之间。
83.一种方法，其包括：
提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面；
控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；
控制所述电极以移动第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴；以及
控制所述电极以将所述组合微滴的至少一部分远离所述选定位置移动。
84.根据权利要求83所述的方法，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述至少一部分基本上等于所述第二微滴的体积。
85.一种方法，其包括：
提供微滴致动器，所述微滴致动器包括微滴操作间隙和多个沿所述微滴操作间隙定位的电极，所述微滴致动器具有暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面；
控制所述电极以使用电润湿介导的微滴操作将第一微滴通过所述微滴操作间隙移动到选定位置；
控制所述电极以将第二微滴朝向所述第一微滴移动，位于所述第一微滴和第二微滴之间的填充流体由此产生泵送力，所述泵送力将所述第一微滴从所述选定位置移位。
86.根据权利要求85所述的方法，其中所述第一微滴在未使用由所述电极进行的电润湿介导的微滴操作下移动。
87.根据权利要求85或86中任一项所述的方法，其中所述电极形成电极的二维阵列，在产生所述泵送力之前，所述第二微滴部分地包围所述第一微滴，填充流体位于所述第一微滴和所述第二微滴之间。
88.一种微流体系统，其包括微滴致动器和配置为执行根据权利要求58到87中任一项所述的方法的控制器。
89.一种微流体系统，其包括：
由微滴操作间隙隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板包括面向所述微滴操作间隙的各自疏水性表面；
多个耦合到所述第一基板或所述第二基板中的至少一个的电极，所述电极沿所述微滴操作间隙布置以控制微滴通过所述微滴操作间隙沿所述疏水性表面的移动；
暴露于所述微滴操作间隙的亲水性或斑驳亲水性表面，所述亲水性表面被定位为当所述微滴处于所述微滴操作间隙中的选定位置时接触所述微滴；以及
控制器，其可操作地耦合到所述电极并且配置为控制所述电极以进行电润湿介导的微滴操作。
90.根据权利要求89所述的微流体系统，其中所述疏水性表面包含四氟乙烯聚合物、氟聚合物和无定形氟聚合物中的至少一种。
91.根据权利要求89或90所述的微流体系统，其中所述斑驳亲水性表面包含粗糙表面，所述粗糙表面形成隔开多个纳米孔的填隙区域。
92.根据权利要求89到91中任一项所述的微流体系统，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面至少部分被至少一个所述疏水性表面包围。
93.根据权利要求89到92中任一项所述的微流体系统，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面的印迹由至少一个所述疏水性表面限定。
94.根据权利要求89到93中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一包含基板材料，所述基板材料提供对应疏水性表面。
95.根据权利要求89到94中任一项所述的微流体系统，其中所述第一基板和所述第二基板中的至少之一经涂覆或处理以提供对应疏水性表面。
96.根据权利要求89到95中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴朝向所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
97.根据权利要求89到96中任一项所述的微流体系统，其中所述电极被定位为将所述微滴远离所述亲水性或斑驳亲水性表面运输。
98.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从至少一个所述疏水性表面运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上。
99.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴从所述亲水性或斑驳亲水性表面运输到至少一个所述疏水性表面上。
100.根据权利要求89到97中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以将所述微滴运输到所述亲水性或斑驳亲水性表面上和运离所述亲水性或斑驳亲水性表面。
101.根据权利要求98到100中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以使所述微滴与所述亲水性或斑驳亲水性表面接触预定时间以进行指定反应。
102.根据权利要求89到101中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴操作间隙和所述电极配置为使得所述微滴在运输通过至少一部分所述微滴操作间隙时基本上为圆盘形。
103.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制所述电极以移动第二微滴以与所述第一微滴接合并将所述第一微滴从所述选定位置移位。
104.根据权利要求103所述的微流体系统，其中所述控制器进一步配置为控制所述电极以在将所述第一微滴移位后将所述第一微滴进一步远离所述选定位置移动。
105.根据权利要求103或104所述的微流体系统，其中所述亲水性或斑驳亲水性表面被确定尺寸以使得所述第一微滴不能仅使用对所述第一微滴的电润湿介导的微滴操作从所述选定位置移位。
106.根据权利要求103到105中任一项所述的微流体系统，其中所述控制器配置为控制所述电极以用所述第二微滴重复地移位所述第一微滴，以将所述第一微滴沿所述微滴操作间隙移动到不同位置。
107.根据权利要求106所述的微流体系统，其中所述第一微滴在所述不同位置时与所述亲水性或斑驳亲水性表面的不同部分接触。
108.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以与处于所述选定位置的所述第一微滴接合和组合并且形成组合微滴，所述控制器进一步配置为将至少一部分所述组合微滴远离所述选定位置移动。
109.根据权利要求108所述的微流体系统，其中所述第一微滴的体积使得所述第一微滴在处于所述选定位置时与多个电极对齐，所述第二微滴的体积小于所述第一微滴，其中所述组合微滴的远离所述选定位置移动的所述部分基本上等于所述第二微滴的体积。
110.根据权利要求89到102中任一项所述的微流体系统，其中所述微滴是第一微滴，所述控制器配置为控制所述电极以将所述第一微滴移动到所述选定位置，以使所述斑驳亲水性表面与所述第一微滴接触，所述控制器配置为控制第二微滴以使所述第二微滴在所述微滴操作间隙内朝向所述第一微滴移动，由此在填充流体位于所述微滴操作间隙内时产生泵送力，所述泵送力移动所述第一微滴。
111.根据权利要求110所述的微流体系统，其中所述第一微滴在未使用由所述电极产生的电润湿介导的力下移动。
112.根据权利要求110或111所述的微流体系统，其中所述第二微滴具有储器体积，所述控制器配置为将所述第一微滴与所述第二微滴分开并且移动所述第二微滴以产生所述泵送力。
113.根据权利要求110到112中任一项所述的微流体系统，其中所述电极形成电极的二维阵列，所述控制器配置为用所述第二微滴部分地包围所述第一微滴，填充流体位于所述第二微滴和所述第一微滴之间。
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Legal Events
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Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1227814 Country of ref document: HK |
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Application publication date: 20160831 |
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