CN108349155B - 用于图案化层沉积的系统、方法及计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

系统、方法和计算机可读介质，用于将流体类型的图案化层沉积向板表面提供为在布局中组织的层，其具有与板表面的板原点对齐的图案的部位。至少一个层包括限定板表面的几何图形布局的布局。

Description

用于图案化层沉积的系统、方法及计算机可读介质
技术领域
本发明涉及流体沉积领域，特别涉及用于图案化层沉积的系统、方法及计算机可读介质。
背景技术
各种生产工具已经被开发，用于将多种流体物质或液体化合物分配到板表面上，以生成三维(3D)结构、器官、植皮、滴定、化验或其它物理产品和/或进行化学和生物分析。板表面可包括平坦表面、具有井的几何图形的井板(well plate)、具有腔的非介质(即，非纸张)基底、介质基底(例如具有离散位置的纸张)、样品储存库栅格等。即使具有目前的生产工具，高通量研究和开发团队仍希望更快地测试产品并将产品推向市场。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于图案化层沉积的系统，包括：均包含流体类型的多个流体分配器；以及联接到控制界面的处理器，所述控制界面联接所述多个流体分配器，其中所述控制界面生成相互作用以生成视觉响应的一组层，其中所述处理器用于通过所述一组层中的协议指定的特定顺序将流体类型沉积到具有板原点和在几何图形布局中的第一组部位的板表面，每一层包括：顺序；流体类型和量；和具有点的图案的第二组部位的布局，点的图案与流体类型和量被沉积的所述板原点对齐，并且其中所述一组层中的至少一个层包括具有限定所述第一组部位的几何图形布局的所述第二组部位的布局。
本发明的又一个方面涉及一种非暂态计算机可读介质，包括在由处理器读取时使得所述处理器执行操作的指令，用于：使用用户界面生成一组图案化层，所述一组图案化层相互作用以生成视觉响应；以及根据协议通过沉积将在所述一组图案化层中指定的一组流体类型以特定顺序应用到具有第一组部位的几何图形布局的板表面；其中每个图案化层包括：顺序；流体类型和量；具有点的图案的第二组部位的布局，点的图案与流体类型将要被沉积的所述板表面的板原点对齐，并且其中所述一组图案化层中的至少一个层包括具有限定所述第一组部位的几何图形布局的所述第二组部位的布局。
本发明的再一个方面涉及利用流体分配器的图案化层沉积的方法，包括：向板表面应用第一流体类型和量作为具有带有第一图案的第一组部位的第一布局的第一层；以及向所述板表面应用第二流体类型和量作为具有带有第二图案的第二组部位的第二布局的第二层，其中所述第一层和所述第二层相互作用以生成视觉响应，其中在相应的第一组部位和第二组部位处的所述第一图案和所述第二图案中的每个与所述板表面的板原点对齐，并且所述第一布局和所述第二布局中的至少一个在所述板表面上限定第三组部位的几何图形布局。
附图说明
本公开通过参考下面的附图而被更好地理解。附图的元件没有必要相对于彼此成比例。相反，重点已经着重于清楚地例示要求保护的主题。此外，在几幅视图中，相似的附图标记标示相应的类似部件。
图1例示图案化层分配系统的示例的一些部件；
图2是整体集成式分配器的示例；
图3是具有八个分配器的示例盒或托架；
图4A是示例布局编辑器的屏幕截图；
图4B是示例布局选择界面的屏幕截图；
图4C是示例布局；
图4D是示例位图图案编辑器的屏幕截图；
图4E是示例选择图案屏幕的屏幕截图；
图4F是示例协议编辑器的屏幕截图；
图4G是示例选择图案界面的屏幕截图；
图5是共享共同的部位布局的一组层的示例协议；
图6是示例单元梯度(cell gradient)协议；
图7是示例板梯度(plate gradient)协议；
图8是协议选项的示例；
图9是层选项的示例；
图10A是计算机实施的图案化层分配系统的示例方块图；
图10B是示例编辑指令的方块图；
图10C是用于实施图案化层沉积的方法的示例沉积指令的方块图。
具体实施方式
图案化层分配系统在本文中公开，其准许基于预先定义的协议将流体物质分配成在多个有序的层中的多个部位处对齐的特别设计的精确图案，以允许之前不可能的用于限定重要的分散几何图形的简单而灵活的方式。进一步，公开的方法允许生成多个独特的3D材料结构以及执行药物和生物实验。因此，本文描述的计算机实施的方法、系统和软件程序产品准许具有多个对齐部位的板表面的多种布局以匹配共同的已有的表面，诸如微型板，以及允许生成用于改进的实验测试和/或生成3D结构、药物、滴定、化验或其它实验和产品结果的新的定制分配表面。利用此图案化层沉积系统，多个液体化合物可在板表面上被应用在有序的层中对齐图案的界限内，而不是传统上在单个位置处或者均匀散布在板表面上的区域上。
图1例示示例图案化层分配系统10的一些部件。图案化层分配系统10包括一组单独的分配器12，其以基本上线性、平行的方式结合和对齐。在其它示例中，单独的分配器12可对齐为阵列。分配器12可为模拟分配器，其经由可变的或时间闸控的压力、位移、喷嘴限制、阀门开度或流体吸引/排斥/偏转来调节传送的体积。分配器12也可为数字分配器，其能够将可变量的流体类型92传送在多个层54中作为图案化、大量的、小的、类似尺寸的、在指定位置处分配到板表面34上的微滴。
为了有助于容易理解、清楚和简洁，下面的定义可被用于本文中论述的图案化层分配系统的额外细节的论述，除非上下文另外要求或者该术语被明显不同地定义。下面的定义不意味着对各个术语的完全限定，而是相反地旨在帮助读者理解下面的论述。
协议—在协议50中组织为一组层54的流体和分配信息的集合，使每个层54沉积在所述组中，有时称为“运行”。
板表面—有时板表面34只称为“板”，并且是至少两个维度的分配区域，用于从图案化层分配系统接收流体。在一些示例中，其可被限定为井板，在该井板上具有井部位的几何图形。在其它示例中，其可为图案化层分配系统的分配机构可寻址的部位的任何几何图形限定区域。其可为平坦表面或具有变化深度的三维(3D)表面。
流体类型—大体上是水(H2O)或DMSO(二甲亚砜)基流体的液体分配化合物；但是，根据应用其它溶剂也是可能的。流体类型92可包含适用于滴定或化验以及其它实验的化学或生物流体。流体类型92也可在实验或产品运行中包括油墨、颜料、pH指示剂、缓冲剂、细胞组织、遗传物质、悬浮的微颗粒或纳米颗粒等。例如，在一些示例中，流体类型92可包括DMSO中的候选药物化合物、水细胞裂解产物、提取或放大的DNA、血液成分等，或者其组合。
部位(site)—流体类型92可被分配的板表面上的位置。对于描述具有井部位的几何图形的井板的板表面，部位32可为特定井几何图形的位置和形状。但是，部位32也可根据应用被定义为比特定井几何图形的形状更大、更小的形状或与其不同的形状。例如，井部位可为矩形，部位32可被定义为在特定井的矩形维度内或外的圆形或窄杆。
布局—布置在限定的板表面内的各个部位的说明。布局40可在所有的协议50之间共享，并且可从协议50单独储存。部位32可被单独或作为部位32的栅格增加到布局40。部位32可关于板表面34的布局或板原点44在部位32的中心点处或从部位32的角点锚固。每个布局40具有从自布局或板原点44的水平和竖直偏移限定的部位或部位栅格。如果部位32被布置成栅格，则部位32可使用行数和列数来称呼。布局40也包括用于部位栅格的水平和竖直间隔。在一些示例中，部位或部位栅格可包含多个标签，诸如用于利用图形用户界面(GUI)的选择或部位32的识别。
图案—一种二进制位图，诸如点或位点的栅格。图案47(示例图案47’在图1中在一个部位32处示出为一个示例)可被在所有的协议50之间共享，并且可被从协议50和层54单独储存。图案47可被限定为诸如通过行和列而具有特定尺寸。图案47可通过水平和竖直的点间隔限定，但是该间隔在一些示例中可基于分配成分的几何图形被限制。图案47可在GUI或其它界面中生成和编辑，或者可从其它生成和编辑源输入或另外接收。例如，图案47可从GIF、TIFF或JPEG文件输入，正如一些示例。在许多实例中，图案47可为一组点、线、矩形、圆、椭圆或其它几何形状。然而，在一些实例中，图案47可为更加复杂的形状或图形。
层—作为一组图案47在多个部位处分配的流体类型92。层54在一些示例中可以按严格的底部到顶部顺序分配，并且在其它示例中可以随机地放置或者基于算法放置。层54被增加到协议50以生成“运行”。当层54被增加到协议50，单个流体可被指定用于层54。然而，相同的流体类型92可被限定用于多个层54。未使用的部位32可被从布局40选出以应用单个图案47。部位可直接或通过标签在GUI界面中选出。图案47可根据部位限定位于部位32的中心或角点。如果图案47大于部位几何图形，则其可在其它部位32处重叠图案47。层54也指定待分配的流体体积。在一些实例中，部位32与一致的流体密度(每点)相同。在其它实例中，部位32是相同的，但是具有横过图案47的梯度流体密度。仍在其它实例中，梯度流体密度横过部位32应用，每个部位32在该部位内具有一致的流体密度。
梯度—基于位置的流体密度的变化。对于具有梯度流体密度的图案47，梯度可以横过图案47竖直或水平地应用，并且可以为从部位到部位的连续或阶梯函数。开始和结束密度可被在GUI界面中以类似的方式指定用于梯度的每个端部以为部位32选择一致的密度。当梯度被横过一组部位32应用时，每个部位32可例如利用部位之间的阶梯函数而具有单个流体密度。然而，复现的流体密度是可能的。
术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于区分一个成分(例如，一行)与另一个成分(例如，另一行)。需注意，这些术语可用于促进理解，但不意味着在所描述的成分上强加任何具体顺序。
返回参见图1，图案化层分配系统10可包括任何数量的分配器12。在一示例中，分配器12的数量是8。在其它示例中，分配器12的数量可以对应于标准板表面34的行、列、或者面积中的离散部位32的标准数量。离散部位32的标准数量可包括例如4、6、8、12、16、24、32、48、64、96、384和1536。合适的分配器12的示例包括喷射式分配器(例如，热喷射式分配器、压电喷射式分配器、压电-毛细喷射式分配器)、声学分配器(例如，EDCTM和LabcyleTM声学分配器)、基于注射器的分配器、以及用于抽吸和分配功能的吸头或吸量管(例如，GILSONTM吸头和吸量管、哈密顿(Hamilton)吸量管、Mosquito吸量管等)。
图案化层分配系统10的各个分配器12可被结合。如本文中所使用的，术语“结合”意指分配器12以一些方式联接在一起使得它们能被作为单个个体移动。在一示例中，分配器12可以通过将分配器部件组装在一起而结合(例如，多通道自动吸量管)。作为示例，分配器12本身是离散的、分离的个体(例如，如图1所示)，它们利用托架21组装在一起。在另一示例中，分配器12’(图2)可以被形成为整体式设备(例如，具有形成在其中的平行的流体通道和关联喷嘴或流体通道和关联喷嘴的阵列的喷射式芯片)。在又一示例中，分配器12可以是部分整体的、部分组装的(例如，多个流体通道和喷嘴可整体形成在模具中，并且可具有附接的流体通道延长部以增大流体通道的尺寸)。这种部分整体、部分组装的设备在图3中示出。值得注意，整体集成式多通道分配器(图2)或者部分整体且部分组装的多通道分配器(图3)在一些示例中也可组装为阵列。
在图1中所示的示例中，每个分配器12包括模具14。模具14的示例是具有嵌入在其上和/或其中的微机电系统(MEMS)结构的芯片。模具14可限定接收待从分配器12分配的所需流体/物质的流体通道16或者可与该流体通道16流体连通。模具14也被附接到流体通道延伸部18，其具有形成在其中的可从流体源接收流体的多个狭槽。流体通道延伸部18的其它示例不具有形成在其中的狭槽。流体通道延伸部18的内部与流体通道16流体连通，并实际上扩展流体通道16的尺寸。流体通过毛细作用或一些其它流体起动作用被从通道16传送到喷嘴20(图2，未在图1中示出)。
模具14的另一示例在图2中示出。更具体地，图2例示包括单个模具14的整体集成式分配器12’，其可由多个层54组成。单个模具14具有形成在其中的多个流体通道16，每个流体通道16对应于一个分配器12’。每个流体通道16也与其自己的喷嘴20关联。在本文中所公开的示例(例如，图1-3)中，喷嘴20被限定在模具14中，并且与流体通道16流体连通以分配流体/物质。需注意，当分配器12或整体集成式分配器12’不包括模具14(例如，吸头、吸量管等)时，喷嘴可形成在限定流体通道16的外壳中。喷嘴的数量可根据分配器12或分配器12’变化。一些分配器12或12’是单喷嘴分配器，而其它分配器12或12’是多喷嘴分配器。例如，注射器或塑料吸头分配器可具有单个喷嘴。再如，喷射式分配器每个流体通道16可具有从1个喷嘴到100个喷嘴。多喷嘴分配器12、12’的示例每个流体通道16具有22个喷嘴。
在图1-3中所示的示例中，流体可经由另一流体分配器(例如，吸量管)、流体源(例如，流体被吸入通道16的地方)、或者储液器(例如，其响应于来自处理器26的信号根据指令将流体/物质传送到流体通道16)引入到流体通道16中。
分配流体通道16可被用于将不同研究药物的体积增加为例如要在生物鉴定中测试的剂量。分配流体通道16也可被用于将相同流体从所有平行的通道分配，从而加快分配。流体通道16可以直线对齐并具有协同动作和协同分配致动，同时也彼此流体分离以实现单独的流体分配。
可被分配的流体的体积可以非常小/微小。如本文中所定义的，术语“非常小体积”和“微小体积”均是指流体的从大约10毫微微升(fL)或其部分至大约10微升(μL)的范围内的体积，并且在一些示例中，达到大约50μL流体。在一示例中，吸量管吸头用于分配从0.05μL至大约50μL的范围内的体积。在另一示例中，单个分配体积范围从1微微升(pL)至5μL，并且这些相对大的体积由大量的微微升微滴组成。仍在另一示例中，分配的液滴的单个体积范围从大约1pL至大约300pL。还在其它示例中，分配的体积范围可从大约1pL至大约100pL，并且通过从10个喷嘴注入1000滴，范围从大约10纳升(nL)至大约1μL的流体体积可被分配。当然，更多的液滴和喷嘴能被用于分配甚至更多的流体体积。
如图2中所示，每个整体集成式分配器12’包括与流体通道16关联的致动器22。在图1中所示的示例中，值得注意的是每个单独的分配器12在一些示例中可具有模具14，致动器22可操作地定位在其中。在本文中公开的示例的任意一个中，致动器22可与多个喷嘴20对齐，使得在致动时预定体积的微滴可从分配器12或者整体集成式分配器12’的流体通道16分配。吸量管或吸头型分配器的致动器22可为电致动流体排出机构，其将物质/流体推出喷嘴20。
图3描绘具有八个分配器12、12’的盒23(或者替代地称为托架21)，每个分配器12、12’包括具有附接的流体延伸部18和附接的寻址电路31(电引线和电触垫)的模具14(位于盒23下方，因而没有示出)。在这个示例中，每个模具14可为分离的分配器12的一部分(例如，类似于图1中所示的模具14)，或者单个模具14可限定多个流体通道16和整体集成式分配器12’。
返回参见图1，也参考图2和图3，图2的整体集成式分配器12’和图3的为盒23的一部分的分配器12或12’被可操作地连接到寻址电路31(例如，电引脚、焊盘、迹线等)，其被设计为也可操作地连接到用于控制寻址和分配的控制界面24的处理器26。如此，图2和图3的示例可被集成到图案化层分配系统10。在图2和图3两者中所示的示例中，寻址电路31被配置为使得每个分配器12’、12能被处理器26单独寻址。
每个分配器12(或者整体集成式分配器12’)可被连接到控制界面24，其至少包括处理器26、具有数据库25的存储设备28、以及包括指令104和用户界面30的计算机可读介质(CRM)29。值得注意的是，分配器12、12’可被永久地附接或可移除地附接到处理器26(例如，盒23和其分配器12被可移除地附接)。处理器26可包括硬件结构，用于从数据存储设备28检索可执行代码(即，计算机可读指令104)并执行该可执行代码。该可执行代码可在被处理器26执行时使得处理器26根据协议50至少实施或操作选择一些或全部分配器12、12’的功能，协议50包括具有对齐部位的布局40的一组层54，对齐部位具有用于限定重要分配几何图形的图案47。例如，指令104可包括沉积指令103，其在由处理器26执行时经由控制器27操作流体分配器12以将具有多个对齐部位32的一组层54沉积在板表面34上。在执行代码的过程中，处理器26可从数个其它硬件单元(例如，图形或其它用户界面30)接收输入并向该数个其它硬件单元提供输出。例如，指令104可包括编辑器指令102，其在由处理器26执行时使得处理器26提供GUI用户界面30，以允许用户生成和/或接收具有多个对齐部位32的一组层54。处理器26也可将致动动力传送到选择的分配器12、12’，并且可使在指定的协议50中规定的所需体积被分配。
数据存储设备28可存储数据，诸如布局40或协议50、液体化合物流体类型92和使用本文中公开的CRM 29产生的图案47(连同图案47的部位32)。在一示例中，数据存储设备28以数据库25的形式单独保存协议50和布局40，以在CRM 29被用户访问时方便检索。数据存储设备28可包括各种类型的存储器模块，包括易失和非易失存储器。作为示例，数据存储设备28可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和硬盘驱动器(HDD)存储器。也可以使用其它类型的存储器。在一些实例中，数据存储设备28中的不同类型的存储器可用于不同数据存储需要。例如，处理器26可从只读存储器(ROM)启动，在硬盘驱动器(HDD)存储器中保持非易失存储，并执行存储在随机存取存储器(RAM)中的程序代码。通常，数据存储设备28可为非暂态、有形的计算机可读存储介质或存储器。例如，数据存储设备28可为电子、磁、光、电磁、红外线或者半导体系统、装置或设备，或者其任意合适的组合。计算机可读存储介质或存储器的更加具体的示例可包括例如下面各项：便携式计算机软盘、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)、光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备、或者其任意合适的组合。
与寻址电路31配合的处理器26可操作地并且单独控制每个分配器12、12’使得预定体积的流体/物质可被分配到板表面34上的多个对齐部位32中或上。如果储液器被流体连接以将流体传送到与分配器12、12’关联的流体通道16，需注意与寻址电路31配合的处理器26也控制从储液器传送到流体通道16的流体/物质的量。然而，在许多示例中，流体通道16可经由系统10的用户手动填充。
寻址电路31可包括电互连构件、导电迹线、焊盘、电引脚和/或类似部件。寻址电路31例如将致动器22可操作地连接到处理器26使得处理器26控制整个图案化层分配系统10上的电子元件。寻址电路31可在一些实例中被容纳在电外壳33(图1)中，和/或被集成到模具14(图2)中，和/或被直接形成在盒23(图3)的表面上。图1中所示的图案化层分配系统10也可包括板表面34。如上文中所提及的，板表面34可为具有离散部位32(例如，腔)以接收物质的任意介质或非介质基底。图1还示出输送台35，其支撑板表面34，并且可被用于板表面34/分配器12、12’定位。值得注意，系统10包括控制器27，其被用于在用于将流体放置在板表面34上的三维寻址方案的每个步骤中定位板表面34和/或结合的分配器12、12’，板表面34包括X和Y板表面34维度及正交于板表面34的Z维度以允许构建3D结构的各层。在一些示例中，寻址方案可以是仅沿X轴线和Y轴线的二维，诸如当做药物实验时。
在本文中所公开的任意示例中，分配器12、12’可被以二维阵列布置，其包括在任意数量的行中的任意数量的分配器12、12’和在任意数量的列中的任意数量的分配器12、12’。作为示例，分配器12、12’的阵列可以是9×12阵列。分配器12、12’的二维阵列可被用于同时或几乎同时在板表面34的行和/或列的离散位置中分配物质。
在实施和使用图案化层分配系统10之前，具有一组流体类型92和具有图案化对齐部位32的一组有序的层54的所需协议50可使用控制界面24和用户界面30或通过使用可操作地连接到处理器26的另外的计算设备(未示出)生成，处理器26执行本文中公开的CRM 29的计算机可读指令。计算设备可以是能有线或无线连接到处理器26的任意设备，包括例如台式电脑、膝上型电脑、手机/智能电话、个人数字助理(PDAs)等。因此，计算设备提供界面，诸如图形用户界面(GUI)或者供用户交互并且利用CRM 29生成例如对应于具有图案化对齐部位32的布局40的一组有序的层54的至少一个协议50的其它界面。
可使用CRM 29产生并且在各种协议50中使用的布局40的示例参考图4A-4F和图5-7描述。例如，图4A是用以增加、修改或删除布局40的用于一个示例用户界面30的示例布局编辑器64的屏幕截图。布局40包括水平和竖直方向上的长度维度和板的布局校准原点44，原点44可为与分配器12、12’对齐的角原点。在该示例中，可从预先存在的布局40(参见图4B)选择，或者生成新的并通过单独或在栅格中增加诸如中心原点45和角原点46的对齐靶标来对其进行编辑。对齐靶标参考板原点44。
图4B是示出可用的各种可能布局40(包括图4A的变化布局)的示例布局选择界面65的屏幕截图。新的布局40可通过选择“增加布局”图标63利用图4A中的布局编辑器64生成。
图4C是布局40，其在该示例中具有跨越沿Y轴的三行和沿X轴的五列的部位32的阵列。每个部位32具有中心原点45和角原点46，其任意一个可被用于将部位32定位在距离板原点44的“x”距离和“y”距离处，其可为流体分配器12、12’的校准原点。通过将每个部位32对齐，或者通过其中心原点45或者其角原点46，点42的精确位置可被用于将液体准确地分配给部位32以生成图案47(示例梯度杆图案)。点42被布置为部位内的二进制位图或点42的栅格。虽然所示的示例示范了矩形栅格，但是其它用于部位32内和/或外的点的布局的形状和几何图形也是可能的。例如，点42的二进制位图可包括部位之间的水平和/或竖直间隔内的空间，以允许板表面34上的所有位置都被访问或者甚至重叠其它部位中的点，诸如示例重叠图案48所例示的，诸如可用于指示成对实验。例如，如果板表面34是井板表面，一层54可具有墨流体成分，并且井板的井外的区域也可被用墨标记。布局40可被在多层54中使用，并且可被从层54和协议50在数据库25中单独存储和访问。例如，布局40可被在用户界面30中编辑，并且其与各层54和协议50的使用自动更新。
图4D是用于图案47的示例位图图案编辑器66的屏幕截图。用户可选择“编辑尺寸”GUI按钮64来改变位图中的行数和列数以及设定行和列间隔及点42的高度和宽度。此外，被编辑的具体的位图图案47可被单独命名和存储在数据库25中以与多层54和/或至少一个协议50一起使用。
图4E是示例选择图案屏幕67的屏幕截图，其允许用户从数据库25选择现存的图案47或者通过选择“增加图案”图标来增加新的图案。
图4F是示例协议编辑器68的屏幕截图。如之前所注解的，协议50是层54的集合并且在编辑器中层54可利用滑动界面77选择。层54可根据需要增加和从数据库25移除。一旦层54被选择，用户就能从流体下拉菜单76选择哪个可用流体类型92与选择的层54一起使用。用户也可向数据库25增加或编辑流体。用户，一旦已选定具体层54，可选择各个部位32并使用“应用图案”按钮78应用图案47。
图4G是示例选择图案界面69的屏幕截图。在该GUI界面中，用户可从数据库25中的各种图案47的下拉式图片图标选择应用于之前选择的层54的一个。进一步，用户可使用下拉菜单79指定所需的流体浓度，如果梯度已经被选择其可包括开始和结束流体密度浓度。
图5是分别共享三行、三列的部位32A、32B、32C的共同布局40的一组层54A、54B、54C的示例协议50。部位32A-C中的每个可包括基于各个层54A-C的图案47。例如，布局40A在一些部位32A中具有“X”图案47A，布局40B在一些部位32B中具有大的一致的圆形图案47B，布局40C在一些部位32C中具有“笑脸”图案47C。不同层54A-C中的每个可被限定为包括要在相应层上的选择部位处分别分散成限定的图案47的具体流体化合物类型。层54A-C在一个示例中可按严格的从底部到顶部的顺序沉积，诸如首先沉积层54C，然后沉积层54B，再然后沉积层54A。在其它示例中，各层的排序可以是随机的、打乱的、或者其它希望分布以增加实验结果。进一步，层54A-C均相互按维度布置以使对齐的图案47精确对齐。
图5也示出包含协议50在井微型板中的一组样品化合物上的运行的实验的一些示例可能的结果。在该示例中，布局40反映微型板中井的位置，诸如井的三行三列设置。例如，第一结果51仅示出笑脸。如果为层54C沉积的所需液体化合物如所预期的与微型板中的井中的样品化合物反应并且层54B和54A中的液体化合物没有与该样品化合物反应，则该结果可能出现。如果无论为层54A和54C分散的液体化合物是否与样品化合物反应，为层54B沉积的液体化合物都与该样品化合物反应，则第二结果52可能出现。如果用于第一层54A和第三层54C的液体化合物而不是层54B的液体化合物与样品化合物反应，则第三结果53可能出现。在微型板的每个井内的样品化合物可包含不同的物质，并且任何指示的视觉结果可基于图案化层沉积。事实上，根据协议50，各层可相互作用，并且可很好识别的视觉响应可产生以允许测试结果的快速回顾和分析。
图6是示例单元梯度协议50A，其中协议50A指定两个层54D和54E。层54D和54E中的每个共享相同的布局40以确保部位32D和32E的对齐。层54D的部位32D具有第一梯度图案47D，其沿反向“X”方向增加对层54D沉积的流体化合物的X流体密度70A。“Y”方向的Y流体密度对于图案47D在该示例中保持恒定。层54E的部位32E具有第二梯度图案47E，其沿前向“X”方向增加对层54E沉积的流体化合物的流体密度70B。因此，层54D和54E具有相反的梯度流体密度，并且当对齐并沉积在彼此的顶部上时，视觉指示可出现在对层54D-E沉积的两个液体化合物的地方。例如，当由于沉积在层54D和54E中的液体化合物的各种流体密度的相互作用而存在尖锐过渡时，第一梯度结果61可能出现。当由于流体的相互作用而存在平滑过渡时，第二梯度结果62可能出现。
图7是示例板梯度协议50B，其中梯度协议50B指定两层54F和54G。层54F和54G中的每个共享相同的布局40以确保部位32F和32G的对齐。层54F具有第一板梯度流体密度70C，其沿反向“Y”方向对每个部位32F变化。也就是，每个部位32F具有固定流体密度，然而根据部位32F有多靠近“Y”轴线的原点，在部位32F中存在增加的流体密度。部位32F对于给定的“Y”轴位置在“X”轴方向上具有相同的流体密度。层54G类似于层54F但具有在反向“X”方向上出现的第二板梯度流体密度70D和在“Y”方向上的恒定流体密度，除了流体密度由部位32G的“X”位置决定之外。分别用于层54F和54G的图案47F和47G是统一的，除了待沉积的流体的量基于部位32F和32G板位置之外。因此，在该示例中，梯度流体密度从部位到部位变化，而不是如对图5说明的在部位内变化。
图8是协议选项80的示例。各种协议50可从存储在数据库25中的可用选项在用户界面30中生成。协议50是诸如层1 84、层2 85和层3 86的各层的集合。对于每一层可存在选择的各种选项。例如，图案化层分配系统10(图1)可具有供选择的几种可用流体81，尽管每一层可仅具有一种流体。此外，新的可用流体81可在其变得可用时增加到选项中。协议50也可具有至少一个流体分配选项82，诸如每滴的流体量、每点的滴数和正如一些示例的流体的沉积之间的延迟。此外，用户也可从能在数据库25中生成和存储的一组可用布局83选择至少一个可用布局40。
图9是用于图8的层84-86的层选项90的示例。各种选项包括选择部位91的布局40、用于层的图案限定93中的每个点的流体类型92和流体量96、以及用于图案47的对齐信息94。也就是说，每个图案47可从其中心原点45或角点46向布局或板原点44对齐(参见图4)。每个层84-86包括“顺序”95或者其将在层沉积的顺序在位于何处的指示。也就是说，其可以是第一层、最后一层或者中间的一层。在一些示例中，通配选项可被选择用于顺序95，以允许层的沉积或者计算的重新排序的随机化，从而进一步增加实验结果。例如，流体的沉积顺序可以影响化学或生物过程如何相互作用，并且其可能有利于知道是否存在有助于或有害于结果的特定组的排序。因此，层的特定顺序可被用户指定或者其可被通过图案化层分配系统10以编程方式选择。
图10A是被实施图案化层分配系统10的计算机的示例方块图100，系统10具有均包含流体类型92的多个流体分配器12、12’。处理器26被联接到包含指令104的计算机可读介质29并被进一步联接到控制界面24，其被进一步联接多个流体分配器12、12’。指令104使得处理器26将流体类型92通过特定顺序的一组层54中的协议50沉积到在几何图形布局中具有板原点44和第一组部位32的板表面34，每一层54包括顺序、流体类型92和量、以及具有点42的图案的第二组部位32的布局40，点42与流体类型92和量被沉积处的板原点44对齐。一组的层中的至少一层54包括具有限定第一组部位32的几何图形布局的第二组部位32的布局40。
图10A是被实施图案化层分配系统10以生成多层材料的计算机的示例方块图100。处理器26被联接到存储设备28。存储设备28包括指令104，其在由处理器26读取和执行时使得处理器26生成材料的多个图案化层54。指令104可包括用于接收一组层的编辑器指令102。接收一组的层可包括使用图形用户界面生成一组层54。每一层54包括顺序95，并指定流体类型92、一组部位32的布局40、用于每个部位32的点的相应的图案47(在部位32处，流体类型92将要利用包括每个部位32内的相应图案47的对齐的沉积指令103沉积)、以及用于点的每个相应图案47中的每个点的流体量96，其中用于每个点的流体量96在横过布局40内的相应图案47和相应图案47的部位32的位置中的至少一个的梯度流体密度70中变化。指令104也可包括以特定顺序沉积到板表面34的在一组层54中指定的一组流体类型92。
在另一示例中，非暂态计算机可读介质29包括指令104，其在由处理器26读取时使得处理器26利用用户界面30执行用于生成一组图案化层54的操作。指令104还允许处理器26根据协议50通过沉积将在一组图案化层54中指定的一组流体类型92以特定顺序应用到具有第一组部位32的几何图形布局的板表面34。每个图案化层54包括顺序、流体类型92和量、具有点42的图案的第二组部位32的布局40，点42与流体类型92要被沉积的板表面34的板原点44对齐。一组图案化层中的至少一个层54包括具有限定第一组部位32的几何图形布局的第二组部位32的布局40。
图10B是示例编辑指令102的方块图，用于操作作为用户界面30的GUI界面105以生成和接收具有多个对齐部位32的布局40的一组图案化层54的协议50。GUI界面可包括用于图案编辑器66、布局编辑器64、和/或协议编辑器68的指令104。GUI界面105可用于在协议编辑器68中生成一组层102。协议编辑器68允许选择多层54，并且对于选择的每一层54允许选择的层54选择一组部位32的布局40。进一步，对于选择的层54，图案47可被选择为被放置和对齐在布局40中的每个部位32处。图案编辑器66允许用户与GUI界面105视觉交互，并生成、删除、编辑或另外修改图案47。布局编辑器64允许具体布局40内的对齐部位32位置的放置以将部位并且相应地将图案47与板原点44(其也可对分配器12、12’校准)关于图案47的中心原点45或角原点46对齐。
图10C是用于通过流体分配器12、12’实施图案化层沉积方法的示例沉积指令103的方块图，流体分配器12、12’由联接到计算机可读介质29的处理器26控制，示例沉积指令103包括指令104，其在由处理器26执行时使得处理器26执行操作。所述操作包括方块106中的步骤：向板表面34应用第一流体类型92和量作为具有带有第一图案47的第一组部位32的第一布局40的第一层54。所述操作还包括方块108中的步骤：向板表面34应用第二流体类型92和量作为具有带有第二图案47的第二组部位32的第二布局40的第二层54，其中在相应的第一组部位32和第二组部位32处的第一图案47和第二图案47中的每个与板表面34的板原点44对齐，并且第一布局40和第二布局40中的至少一个在板表面34上限定第三组部位32的几何图形布局。
在一些示例中，梯度流体密度可横过第一组部位中的部位32变化。在其它示例中，梯度流体密度可横过板表面34变化但在第一组部位内的每个部位32内恒定。在一些实例中，板表面34可以是井微型板，并且第一布局40和第二布局40中的至少一个限定井微型板的几何图形。
此外，生成的材料的多个图案化并对齐的层可被用于实验结果或形成商品。例如，板表面34可为纸介质，并且各种层可包括药物流体类型，其在沉积时由于不同图案47的使用以距离分开或者在彼此的顶部上。进一步，一个层54可包括标记流体类型，诸如墨，用于在产品上标记有效期、产品名称或其它信息。当产品被消化时，沉积在板表面34上的药物流体类型可在胃里混合并执行其预期功能。此外，3D型产品可通过使用几个层54和选择流体类型来制作，诸如用具有金属、塑料或环氧材料的流体制作支架结构，然后将化学或生物材料沉积在支架结构上以生成3D器官、植皮等。
总之，根据协议50在多个层54中沉积精确对齐图案47的布局40允许用于在实验测试和3D结构的制造中限定复杂图案应用的重要几何图形的简单而灵活的方式。层54的布局40允许定制分配表面的生成，但是布局40也可被生成为匹配普通的预先存在的表面或支架结构。
虽然要求保护的主题已经被参考前面的示例具体示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在不偏离所附权利要求中的主题的预期理念和范围的情况下可对其做出许多变型。该说明书应被理解为包括本文中所描述的要素的所有新颖和非显而易见的组合，并且对于这些要素的任何新颖和非显而易见的组合权利要求可存在于该申请或稍后的申请中。前面的示例是例示性的，并且没有一个特征或要素对于可能在该申请或稍后的申请中要求保护的所有可能的组合而言是必要的。当权利要求叙述“一”或“第一”要素或其等价物时，这种权利要求应被理解为也包括多个这种要素的并入，既不要求也不排除两个或更多个这种要素。

Claims (14)

1.一种用于图案化层沉积的系统，包括：
均包含流体类型的多个流体分配器；以及
联接到控制界面的处理器，所述控制界面联接所述多个流体分配器，
其中所述控制界面生成相互作用以生成视觉响应的一组层，
其中所述处理器用于通过所述一组层中的协议指定的特定顺序将流体类型沉积到具有板原点和在几何图形布局中的第一组部位的板表面，每一层包括：
顺序；
流体类型和量；和
具有点的图案的第二组部位的布局，点的图案与流体类型和量被沉积的所述板原点对齐，并且
其中所述一组层中的至少一个层包括具有限定所述第一组部位的几何图形布局的所述第二组部位的布局。
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个点的图案关于在相应部位中的相应点的图案的中心和角点中的一个与所述板表面的板原点对齐。
3.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个点的图案重叠在另一部位处的至少另一点的图案。
4.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个层中的流体量以横过布局内的点的图案或点的图案的部位的位置的梯度流体密度变化。
5.一种非暂态计算机可读介质，包括在由处理器读取时使得所述处理器执行操作的指令，用于：
使用用户界面生成一组图案化层，所述一组图案化层相互作用以生成视觉响应；以及
根据协议通过沉积将在所述一组图案化层中指定的一组流体类型以特定顺序应用到具有第一组部位的几何图形布局的板表面；
其中每个图案化层包括：
顺序；
流体类型和量；
具有点的图案的第二组部位的布局，点的图案与流体类型将要被沉积的所述板表面的板原点对齐，并且
其中所述一组图案化层中的至少一个层包括具有限定所述第一组部位的几何图形布局的所述第二组部位的布局。
6.根据权利要求5所述的计算机可读介质，其中至少一个点的图案重叠在另一部位处的至少另一点的图案。
7.根据权利要求5所述的计算机可读介质，其中对于至少一个图案化层，流体类型和量包括以开始流体密度和结束流体密度限定的梯度流体密度，并且用于每个点的流体量以横过布局内的相应图案和相应图案的部位的位置中的至少一个的梯度流体密度变化。
8.根据权利要求5所述的计算机可读介质，其中所述板表面是井微型板，并且一组层中的一个限定所述第一组部位的几何图形，所述第一组部位的几何图形限定所述井微型板中的井。
9.根据权利要求5所述的计算机可读介质，其中所述指令进一步使得所述处理器执行所述操作，用于：
使用一组靶标编辑至少一个布局以关于所述板表面的板原点放置部位的组；
编辑协议，该协议包括为一组图案化层中的每个选择流体类型和量、以及相应图案；和
编辑至少一个相应图案的形状和尺寸。
10.利用流体分配器的图案化层沉积的方法，包括：
向板表面应用第一流体类型和量作为具有带有第一图案的第一组部位的第一布局的第一层；以及
向所述板表面应用第二流体类型和量作为具有带有第二图案的第二组部位的第二布局的第二层，其中所述第一层和所述第二层相互作用以生成视觉响应，其中在相应的第一组部位和第二组部位处的所述第一图案和所述第二图案中的每个与所述板表面的板原点对齐，并且所述第一布局和所述第二布局中的至少一个在所述板表面上限定第三组部位的几何图形布局。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一流体类型和所述第二流体类型中的至少一个的量包括横过所述第一组部位中的部位变化的梯度流体密度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一流体类型和所述第二流体类型中的至少一个的量包括横过所述板表面变化但在相应的所述第一组部位或第二组部位中的每个相应的部位内恒定的梯度流体密度。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述板表面是井微型板，并且所述第一布局和所述第二布局中的至少一个限定所述井微型板上的井的几何图形。
14.根据权利要求10所述的方法，其中每个图案关于相应部位中的图案的中心和角点中的一个与所述板表面的板原点对齐。
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