JP2014137371A - 免疫アッセイのための洗浄方法を含む、効率的希釈方法 - Google Patents

免疫アッセイのための洗浄方法を含む、効率的希釈方法 Download PDF

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Abstract

【課題】微少流体操作のためのより優れた方法を提供する。
【解決手段】小滴操作装置を用いる小滴操作方法であって、第１の小滴を第２の小滴に近づけるために、小滴操作装置の部品を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程と、上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記小滴操作装置の上記部品をさらに制御する工程とを含んでいる、小滴操作方法。各上記電極は、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように制御される。上記方法は、微粒子懸濁の粒子を上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動させるように行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は、医学的分子診断に関し、特には、生物化学的アッセイ、たとえば抗体臨床分析（免疫アッセイ）に関する。本発明はまた、特に、離散小滴システム、たとえば、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）アッセイに適用可能である。
免疫アッセイは、生体サンプル（たとえば血液または尿）内のターゲットを、当該ターゲットに特有な抗体を用いて検出するための、よく確立された技術である。ターゲットの例は、心臓発作の発生を示すトロポニン、または、感染を示すものであるＣ反応性タンパク質、などの心臓マーカーを含む。共通の様式は、そのような反応装置または容器の壁である表面に結合されることが必要な「酵素結合免疫吸着法」または「サンドイッチＥＬＩＳＡ」である。そのような表面として、ポリマーが被覆されたビーズを用いることが、知られている（たとえばＤｅｃｋｅｒによる１９７９年９月２６日に公開された英国特許出願第２０１６６８７号）。
図１は、典型的な免疫アッセイの工程を示す。図１は、特に、そのようなアッセイに用いるための、サンプルの小滴と試薬との一連の組み合わせを図示する。図１は、第１の小滴２が結合されたビーズ４を含む第１の抗体６を示す。第２の小滴２は、ターゲット８を含む。第１の小滴と第２の小滴とが混合されると、ターゲットは、ビーズ−抗体複合体１０に結合する。次の工程（図１ｂ）では、蛍光物に共役された第２の抗体１２を含むさらなる第３の小滴２が導入される。これは次に、第１の抗体に結合済みのこれらのターゲットに結合して、ビーズ、第１の抗体、ターゲット、および第２の抗体の複合体を形成する。図１は、洗浄として知られる、このアッセイにおける主要な工程を図示する。洗浄の目的は、誤った正信号を与えかねない非結合の第２の抗体１２を取り除き、結合抗体複合体１４のみを残すことである。その意味では、この工程は、アッセイの正確性を保証するために不可欠である。小滴は、洗浄バッファー１６と混合される。ビーズ４は、次に、適切な手段によって非結合抗体から分離され、結合した第２の抗体１２のみを残す。適切な波長１８の光が第２の抗体に入射されると、蛍光が発し、かつ、検知可能なより長い波長２０が放出される（図１ｄ）。そのような光の強度は、結合した第２の抗体の濃度に等しく、それゆえ元のターゲットの濃度に等しい。
微少流体技術は、しばしばマイクロリットル未満の分量を扱う、小スケールにおける液体の操作および正確な制御に関する急速に拡大している分野である。これを、研究および生産の両方において、また健康管理診断（ラボオンチップ）への適用のために、化学的または生化学的なアッセイおよび合成に適用することへの関心が高まっている。後者の場合、そのような装置が自然に小さいことから、伝統的な実験室ベースの試験に比べて、より少ない臨床サンプルを用いて、必要な時点で高速に試験することができる。
誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）は、電場を印加することによって、液体の分離した小滴を操作するための周知の技術である。それゆえ、これはラボオンチップ用の微少流体技術のための候補技術である。当該技術の基本原理への手引きは、「Digital microfluidics: is a true lab-on-a-chip possible?」（R, B. Fair, Microfluid Ｎanofluid (2007) 3:245-281）に見いだすことができる。
図１ｃに示す分離を行う共通の手段は、たとえばフェライトコアを有する常磁性または強磁性のビーズを使用することである。この場合、磁場の存在下において固定されうる。磁場は、たとえば、電磁石または永久磁石（たとえばネオジム）によって与えられうる。ビーズは、磁場勾配の方向に移動し、それゆえ、磁場密度および勾配を増強させるように形作られた磁石は、有利になりうる。いったん固定されると、非結合の抗体を含む小滴は、ビーズから取り除かれうる。反対に、磁石、そしてそれゆえビーズが移動する間、小滴が固定されうる。この過程を図２に示す。図２ａでは、結合抗体複合体１４および非結合の第２の抗体は、磁石２２の存在下でバッファー１６に結合する。これらは、結合抗体を元の小滴（図２ｂ）のみに残すために、分離される。小滴は、様々な手段によって、たとえばＥＷＯＤシステムによって制御されうる。しかしながら、そのような手法では、抗体小滴およびバッファーを単に混ぜるだけで、洗浄が不十分になるので、非結合抗体の希釈率を低くする結果になりがちである。したがって、図２の過程は、十分に希釈するために、洗浄を多く繰り返す必要があるので、アッセイ時間および試薬使用を増加させてしまう。磁石およびＥＷＯＤを使用のシステムは、２００７年１０月１９日に公開されたPamulaらの米国特許出願公開第２００７／０２４１０６８号に開示されている。しかしながらPamulaらは、如何にして高効率の洗浄を実現するかについては、記述していない。
Beebeらは、固定したチャンバー形式でのビーズ方式洗浄について開示している（One step purification of nucleic acid for gene expression and analysis via Immiscible Filtration Assisted by Surface Tension、Beebe et al, Lab Chip 2011,11,1747 (2011)）が、いかなる形態の小滴制御についても記述していない。
Campbellらは、２０１２年２月９日に公開された米国特許出願公開２０１２／００３４６８４号に、使い捨てカートリッジ方式の、ビーズに基づく免疫アッセイの使用を開示しているが、洗浄方法の詳細については記述していない。
英国特許出願第２０１６６８７号 米国特許出願公開第２００７／０２４１０６８号 米国特許出願公開第２０１２／００３４６８４号
R, B. Fair, Digital microfluidics: is a true lab-on-a-chip possible? Microfluid Ｎanofluid (2007) 3:245-281 Beebe et. al., One step purification of nucleic acid for gene expression and analysis via Immiscible Filtration Assisted by Surface Tension、Beebe et al, Lab Chip 2011,11,1747 (2011)
発明の目的は、微少流体操作のためのより優れた方法およびシステムを提供することである。特に、本発明の目的は、たとえばＥＷＯＤ装置などの微少流体技術装置における、複数小滴間の小滴交換のためのより優れた小滴制御を提供することである。そのような操作は、効率的希釈を提供するために用いることができる。免疫アッセイの場合、発明の目的は、効率的ビーズ洗浄のより優れた手段を有することを含む。
発明の一局面は、効率的希釈を提供する液体操作方法である。免疫アッセイの場合、この方法は、効率的ビーズ洗浄を提供する。
このような方法は、２つの小滴間の接触領域を制御するために小滴形状を制御することによって、２つの小滴間の液体混合度の制御を補助する。
例示的な実施形態では、このような方法は、２つの小滴間の接触領域を最小限にするために小滴形状を制御することによって、２つの小滴間の液体混合度を最小限にすることを補助する。
それゆえ、発明の一局面は、小滴操作装置を用いる小滴操作方法である。小滴操作方法の実施形態は、第１の小滴を第２の小滴に近づけるために、小滴操作装置の部品を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程と、上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記小滴操作装置の上記部品をさらに制御する工程とを含んでいる。
本発明の他の局面は、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）である。ＥＷＯＤ装置の実施形態は、稼働時に第１の小滴を形成する形状を有する第１形成電極と、稼働時に第２の小滴を形成する形状を有する第２形成電極と、稼働時に、接触凝縮領域において上記第１の小滴を上記第２の小滴に繋げる架橋（ブリッジ）電極とを備え、上記電極は、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように制御される。
発明の他の局面は、小滴操作装置である。上記小滴操作装置の実施形態は、複数の電極部品、および、上記第１の小滴を上記第２の小滴の近傍に運ぶために、上記複数の電極を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記複数の電極部品を制御する工程と、上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記小滴操作装置の上記部品をさらに制御する工程とを行うために、上記複数の電極部品を稼働させかつ非稼働にする制御回路を備えている。
発明の利点は次の通りである。
・高希釈率を有する高効率的洗浄を提供する簡素な方法。これは、誤って信号が大きくなることを回避する、アッセイの正確性の上での重要なパラメータである。
・洗浄工程がより少ないことにより、アッセイ時間を低減し、かつ、複雑さを低減する。これは、ポイントオブケアへの適用には重要な要求である。
・任意の液体制御機構、たとえば、ＥＷＯＤ、ＳＡＷ、マイクロバルブ、および同様のものへの適用。
・任意のビーズ制御機構への適用。
前述のおよび関連する目的の達成のために、発明は、以下に十分に記述されかつ特に請求項に示される特徴を備える。以下の記述および添付図面によって、発明の特定の例示的な実施形態が詳細に明らかになる。これらの実施形態は、しかしながら、発明の原理が適用される様々なやり方のうちの少数を示すに過ぎない。発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、図面とともに考慮するとき、以下に示す発明の詳細な記述から明らかになる。
添付図面では、同じ参照番号は同じ部分または特徴を示す。
図１は、典型的な免疫アッセイの従来工程を示す。 図２は、典型的な免疫アッセイの従来の洗浄段階を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る例示的な洗浄方法を示す。 図４は、本発明の実施形態に係る第２の例示的な洗浄方法を示す。 図５は、例示的なＡＭ−ＥＷＯＤ装置を模式的な視点で示す。 図６は、図５のＡＭ−ＥＷＯＤ装置のいくつかのアレイ部品の断面部分を示す。 図７は、図５のＡＭ−ＥＷＯＤ装置の薄膜素子の例示的な配置を示す。 図８は、図５のＡＭ−ＥＷＯＤ装置に用いられる例示的なアレイ部品回路を示す。 図９は、洗浄方法を行うＡＭ−ＥＷＯＤ装置における稼働部品の構成を図示する本発明の第３の例示的な実施形態を示す。 図１０は、洗浄方法を行うＡＭ−ＥＷＯＤ装置における稼働部品の他の構成を図示する本発明の第４の実施形態を示す。 図１１は、洗浄方法を行うＡＭ−ＥＷＯＤ装置における稼働部品の他の構成を図示する本発明の第５の実施形態を示す。 図１２は、洗浄方法を行うＡＭ−ＥＷＯＤ装置における稼働部品の他の構成を図示する本発明の第５の実施形態を示す。
図３は、ＥＷＯＤ装置における例示的な洗浄方法の実装を説明する本発明の第１の実施形態を示す。図３ａは、小滴２が、ガラス基板３０とガラス基板３２との間にスペーサ３４とともに挟まれている、そのようなＥＷＯＤ装置の断面側面図を示す（スペーサは、通常、１２０μｍの厚さである）。小滴間の空間には、充填油３６（たとえばドデカン）があってもよい。たとえば電極（たとえばインジウム錫酸化物から形成される）、誘電体層（たとえば窒化シリコン）、および疎水性層（たとえばポリテトラフルオロエチレン）を含むさらなる層が、ガラス基板の内側表面に存在してもよい（図１には示さない）。ＥＷＯＤ装置は、小滴が移動するか、または、小滴が特定の形状を取るように、機能する。
図３の残りは、装置を見下ろす上面図を示し、かつ、装置内の小滴２の形状および相対的位置を説明する。図３ｂは、図１ｃの開始箇所に比べた状態を示す。左側には、微粒子懸濁を含む第１の小滴２がある。例示的な実施形態では、微粒子懸濁は、上述したように、自由な抗体１２とともに結合抗体複合体１４を含む粒子を含み、右側には、洗浄バッファー１６（たとえば「ＨＥＰＥＳ」：４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタンスルホン酸）のみを含む第２の小滴１６がある。特に、図３の様々な部分の影付き部品は、抗体複合体１４の本体を含む微粒子懸濁を含む小滴部品の代表である。
一般に、図３の一連の図は、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）装置などの小滴操作装置を用いる小滴操作方法を図示する。方法は、第１の小滴を第２の小滴に近づけるために、ＥＷＯＤ装置の部品を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記ＥＷＯＤ装置の上記部品を制御する工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを接触凝縮領域に接触するまで移動させるために、上記ＥＷＯＤ装置の上記部品をさらに制御する工程とを含んでいる。上記小滴操作装置の上記部品は、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の上記接触領域および上記混合度を制御するように制御され、特に、上記小滴間の上記接触領域を最小化しかつ上記小滴間の上記混合度を最小化するために制御される。例示的な実施形態では、上記ＥＷＯＤ装置は、上記小滴のうち少なくとも一つの形状を、三角形、六角形、または他の適切な多角形の断面などの非円形の断面を有するように改変するために制御される。そのように改変された形状は、上記凝縮領域の近傍にある第１の断面領域と、上記凝縮領域の近傍はない第２の断面領域とを有し、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の上記凝縮領域を最小化するために、第１の断面領域は、第２の断面領域よりも小さく、これによって、小滴間の液体の混合度の最小化が促進される。
図３ｃは、ＥＷＯＤ装置が駆動され、そして小滴が実質的に三角形の断面部を有するようになる状態を示す。図３ｃでは、両方の部品の形状が改変される。上に参照したように、効率的洗浄を提供するための重要な要件は、抗体複合体１４を、自由な非結合抗体１２から分離することである。図３の工程では、非結合抗体１２を含む液体の第１の小滴から第２の小滴への移動を最小化しつつ、微粒子懸濁の粒子が、ビーズを含む第１の小滴２から第２の小滴１６に移る。図３の工程では、小滴の三角形の形状のおかげで、洗浄がより効率的に行われる。特に、三角形の形状によって、小滴間の「架橋」１５ａの第１の断面部の大きさを最小限にすることができ、これによって、液体の移動量を制限しつつ微粒子懸濁の粒子を移動させることができる。架橋の近傍から離れた第２の断面領域１５ｂは、それゆえ、架橋の近傍における断面領域よりも大きい。三角形の形状では、接触凝縮領域４０は、そのような第１の断面領域に隣接する第１の小滴および第２の小滴の三角形の形状の頂点間の接触領域である。
上に参照したように、第１の小滴２から第２の小滴１６への液体の流れを最小化することが望ましい。抗体を含む「汚れた」小滴２から「綺麗な」小滴１６への液体の流れを最小化するさらなる手段は、ビーズを含む小滴が工程中に動かないことを保証することであり、これによって、２つ小滴間の循環電流が制限される。したがって、図３ｄに示すように、バッファー小滴１６が、ビーズを含む小滴２に向かって、矢印で示す方向において移動するとき、ビーズを含む小滴２は静止状態を維持する。磁石３８（たとえば永久ネオジム磁石）は、装置の外側、たとえば上部ガラス基板３２の隣に配置される。磁石は、第１の小滴の近傍に位置し、これによって、図３ｅに特定されるように、磁石ビーズ複合体１４が小さい凝縮４０に集まる。それから、図３ｄにおいて磁石に関連づけて矢印で示すように、このビーズ凝縮が第１の小滴から第２の小滴に移動することができるように磁石が移動することができる。図３ｆは、この移動が完了した状態を示す−第１の小滴は今、非結合抗体１２のみを含み、かつ、第２の小滴は今、非結合抗体をできるだけ少なく含みつつ結合抗体複合体１４のみを含む。図３ｇは、小滴が分離した最終段階を示す。再び、ビーズを含む小滴が静止状態を維持し（今は第２の小滴）、そして「汚れた」小滴（今は第１の小滴）が、第１の小滴との接触から離れるように、矢印で示す方向に移動する。
上記の工程は、非結合抗体１２の所望の希釈を達成するために必要なだけ、繰り返してもよい。これは、検出すべきターゲットの濃度とアッセイの所望の感度とに依存する。典型的な全希釈率は１０６であればよい。たとえば、この手順を一回行えば１００の希釈率を得ることができるのなら、この手順を三回行えば、１０６の希釈率を得ることができる。いくかの実装では、たとえば操作を簡単にするために、または、異なる混合制御手段を提供するために、すべての小滴を同じ形状にすることが有益である。そのような例は図３ｈに示され、これは、図３ｄの処理工程によって達成される構成の代わりである（異なる構成に対応するために変形される他のすべての処理工程）。
図４は、第２の例示的な洗浄方法を示す。図３と同様に、図４は、第２の例示的な洗浄方法に適用された小滴を上から見下ろした図を示す。図４は、他の小滴形状、実質的には六角形であり、これは、複数の洗浄手順が必要でありかつビーズ複合体１４が一連の小滴間を移動しなければならないときに有利である。この例では、２つ洗浄手順を示す。図４ａは、非結合抗体および結合抗体を含む第１の小滴２の開始位置を左側に図示し、洗浄バッファー小滴１６ａおよび１６ｂである第２および第３の小滴を中央および右側に図示する。図４ａ〜ｅは、図３に類似する工程を図示する。
再び注記するが、ビーズを含む小滴２は、小滴間の液体の流れを最小化するために静止状態を維持する。図４ｂは、ＥＷＯＤ装置（図４ａを参照）が駆動され、そして小滴が実質的に六角形断面部を有するようになる状態を示す。前の実施形態のように、抗体複合体１４とともにあるビーズが、非結合抗体１２を含む液体の第１の小滴から第２の小滴への移動を最小化する一方で、ビーズを含む第１の小滴２から第２の小滴、バッファー小滴１６ａに移動する。図４の処理では、小滴の六角形の形状のおかげで、洗浄がより効率的に行われる。特に、六角形の形状によって、六角形短辺２４に基づく小滴間の「架橋」の大きさを最小限にすることができ、これによって、液体の移動量を制限しつつ微粒子懸濁の粒子を移動させることができる。それゆえ、接触凝縮領域は、第１の小滴および第２の小滴の六角形の形状の短辺間の接触領域である。
前の実施形態と同様に、抗体を含む「汚れた」小滴２から「綺麗な」小滴１６ａへの液体の流れを最小化するさらに手段は、ビーズを含む小滴が処理中に移動しないことを保証することであり、これによって、２つ小滴間の循環電流が制限される。小滴の移動は、縦線に対する形状の遷移で示す。図４ｃに示すように、バッファー小滴１６が矢印で示す方向において移動するとき、ビーズを含む小滴２は静止状態を維持する。磁石３８が再びＥＷＯＤ装置の外に配置され、これによって、図４ｄに特定されるように、磁石ビーズ複合体１４が小さい凝縮４０に集まる。それから、図４ｄにおいて磁石に関連づけて矢印で示すように、このビーズ凝縮が第１の小滴から第２の小滴に移動することができるように磁石が移動することができる。図４ｅは、この移動が完了した状態を示す−第１の小滴は今、非結合抗体１２のみを含み、かつ、第２の小滴は今、非結合抗体をできるだけ少なく含みつつ結合抗体複合体１４のみを含む。再び、ビーズを含む小滴が静止状態を維持し（今は第２の小滴）、そして「汚れた」小滴（今は第１の小滴）が、矢印で示す方向において離れる。
図４ｆ〜ｈは、図４ｃ〜ｅに対して上に記述した洗浄手順から続く、第２の小滴の洗浄手順を図示する。特に、図４ｆに示すように、第３の小滴、バッファー小滴１６ｂが、今ビーズを含む第２の小滴１６ａに向かって移動する間、第２の小滴１６ａは静止状態を維持する。
磁石３８が再びＥＷＯＤ装置の外に配置され、これによって、図４ｇに特定されるように、磁石ビーズ複合体１４が第２の小さい凝縮４２に集まる。それから、図４ｇにおいて磁石に関連づけて矢印で示すように、このビーズ凝縮が第３の小滴から第４の小滴に移動することができるように磁石が移動することができる。図４ｈは、この移動が完了しかつ第２の小滴と第３の小滴とが分離した状態を示す−第１の小滴および第２の小滴は今、非結合抗体１２のみを含み、かつ、第３の小滴は今、非結合抗体をできるだけ少なく含みつつ結合抗体複合体１４のみを含む。再び、ビーズを含む小滴が静止状態を維持し（今は第３の小滴）、そして「汚れた」小滴（今は第１の小滴および第２の小滴）が、矢印で示す方向において離れる。
この手順は、非結合抗体１２の所望の希釈を達成するために必要なだけ洗浄処理を繰り返すことを含むように拡張してもよい。図４ｉは、アッセイにはもはや必要のない「汚れた」小滴２および１６ａを組み合わせて共通の「廃棄物」貯蔵小滴にする随意の工程を図示する。これは、装置の不使用部分に移動されるか、または、何らかの他の貯蔵部に移動されるか、または、装置から、装置内の開放機能空間に全体的に排出される。
発明が上述した小滴の断面形状には限定されないことが理解されるべきである。発明は、２つの小滴間の接触点を最小化しかつ２つ小滴間の液体の混合を最小化するように設計される任意の小滴形状を含む。小滴形状が、凝縮領域の近傍にある第１の断面領域と、凝縮領域の近傍にない第２の断面形状と有し、かつ、小滴間の接触凝縮領域を最小化するために第１の寸法が第２の方向よりも小さい任意の形状が適している。そのような形状特性によって、小滴間の液体の混合度の最小化が促進される。
「アクティブマトリックスＥＷＯＤ」または「ＡＭ−ＥＷＯＤ」と呼ばれる既知のＥＷＯＤ装置（Hadwenらによる２０１１年５月８日に発行された米国特許第８１７３０００号）では、２Ｄアレイ電極中の任意の電極の稼働を任意に制御することができる２Ｄアレイ電極が提供される。図５は、上に薄膜電子回路が配置された低部基板１７２を有するＡＭ−ＥＷＯＤ装置の例を示す。薄膜電子回路１７４は、アレイ部品電極、たとえば１３８を駆動するようになっている。複数のアレイ部品電極１３８は、Ｍ×Ｎの部品を有する部品アレイ１４２に構成されている。ＭおよびＮは、Ｍ×Ｎが２以上である任意の自然数であればよい。極性液体である液体小滴２が、基板１７２と上部基板１３６との間に囲まれている。とはいえ、複数の液体小滴２が存在できることが推奨される。
図６は、図５のＡＭ−ＥＷＯＤ装置において用いられる、断面における一対の例示的なアレイ部品を示す。下部基板１７２の最も上の層（薄膜電子回路層１７４の一部と考えてもよい）は、複数の電極１３８（たとえば図６の１３８Ａおよび１３８Ｂ）が実現されるようにパターン化される。これらは、ノードＥＷ駆動部品と名付けられる。ＥＷ駆動部品という用語は、特定のアレイ部品に関する電極１３８と、またこの電極１３８に直接接続されている電気回路との両方を参照することをフォローするものに取り入れられても良い。
図７に、基板１７２上にある薄膜電子回路の例示的な構成を示す。電極アレイ１４２の各部品は、対応する電極１３８の電極ポテンシャルを制御するためのアレイ部品回路８４を含む。統合された行ドライバ１７６および列ドライバ１７８回路もまた、制御信号をアレイ部品回路８４に供給するために薄膜電子回路１７４に実装される。
シリアルインタフェース１８０もまた、シリアル入力データストリームを処理しかつ必要な電圧を電極アレイ１４２に書き込むために提供されることができる。電圧供給インタフェース１８３は、対応する供給電圧、ここに記載される上部基板駆動電圧など、を供給する。アレイ基板１７２と、外部駆動電子回路、電力供給部などとの間の対応するワイヤ１８２の数は、巨大な大きさのアレイに対しても、比較的小さくすることができる。
アレイ部品回路１８４は、電極アレイ１４２における各アレイ部品位置における液体小滴２の存在および大きさを検出する手段をたとえば含むセンサ機能を随意に有してもよい。薄膜電子回路１７４は、したがって、各アレイ部品からセンサデータを読み出し、かつ当該データをシリアルインタフェース１８０を通じて与えられかつ一つまたはそれ以上の接続線１８２によって装置から出力される一つまたはそれ以上のシリアル出力信号にまとめる列検出回路１８６を含んでもよい。
図８に、例示的なアレイ部品回路１８４の構成部品を示す。ＡＭ−ＥＷＯＤ装置の残りは、先に記述した標準構成のものであり、電極１２８を有する上部基板１３６を含む。
図８の例では、各例示的なアレイ部品回路１８４は、
・メモリ部品２００
・第１のアナログスイッチ２０６
・第２のアナログスイッチ２０８
・スイッチトランジスタ２１０
を含んでいる。
アレイ部品は、
・センサ回路２１６
を随意に含むことができる。
アレイ部品回路１８４は、以下のように接続される。
アレイの同じ列におけるすべての部品に共通であればよい入力ＤＡＴＡは、メモリ部品２００のＤＡＴＡ入力に接続される。アレイの同じ行におけるすべての部品に共通であればよい入力ＥＮＡＢＬＥは、メモリ部品２００の入力ＥＮＡＢＬＥに接続される。メモリ部品２００の出力ＯＵＴは、第１のアナログスイッチ２０６のｎ型トランジスタのゲートと、第２のアナログスイッチ２０８のｐ型トランジスタのゲートとに接続される。メモリ部品２００の出力ＯＵＴＢは、第１のアナログスイッチ２０６のｐ型トランジスタのゲートと、第２のアナログスイッチ２０８のｎ型トランジスタのゲートとに接続される。供給電圧波形Ｖ１は、第１のアナログスイッチ２０６の入力に接続され、供給電圧波形Ｖ２は、第２のアナログスイッチ２０８の入力に接続される。Ｖ１およびＶ２は、アレイ内のすべての部品に共通であればよい。第１のアナログスイッチ２０６の出力は、第２のアナログスイッチ２０８の出力に接続され、これは、スイッチトランジスタ２１０のソースに接続される。アレイの同じ行におけるすべての部品に接続されればよい入力ＳＥＮは、スイッチトランジスタ２１０のゲートに接続される。スイッチトランジスタ２１０のドレインは、電極１３８に接続される。出力ＳＥＮＳＥを有するセンサ回路２１６もまた、電極１３８に接続されてもよい。
メモリ部品２００は、データ電圧を保持できる標準手段の電子回路、たとえばダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）セルまたはスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）セルであればよい。
電極１３８と上部基板１２８との間にある電荷は、液体小滴２がアレイの位置に存在するか否かの関数であり、ほぼ、図８に示すキャパシタとして表されることができる。駆動信号Ｖ２もまた、アレイ内のすべての部品に共通すればよい上部基板電極１２８に接続されればよい。所望のアレイ部品における稼働電圧は、電極１３８と上部基板電極１２８との間のポテンシャルの差異として定義されればよい。
センサ回路１２６は、アレイ部品の位置に存在する液体小滴２に関する存在または特性を検出することができる標準手段の電子回路であればよい。センサ回路の構成例は、Hadwenらによる２０１２年１月１２日に公開された米国特許公開第２０１２／０００７６０８号に記述されている。
図９は、そのようなＡＭ−ＥＷＯＤ装置を用いて、前述した小滴形状が達成される手段を図示する発明の第３の実施形態を示す。図９ａは、ＡＭ−ＥＷＯＤ装置のそのようなアレイ５０の部分を図示するグリッドを示す。黒５２に着色された部品は、アレイにおいて稼働しているＥＷＯＤ部品であり、その他は非稼働のままである。これらの２つの領域は、図４ｂの例にたとえば図示される（第３は示さない）実質的に六角形の小滴の２つに対応する。小滴形状は、この領域に存在する液体部品が図４に示す幅広い六角形の形状を有するので、実質的な六角形として参照される。しかしながら、小滴の表面張力のため、電極とは完全には同じ形状にはならない、すなわち、外周は正確な「段階的形状」パターンにはならず、むしろ、図４に図示した六角形へより類似した滑らかな曲線に平均化する。図９ｂに、第２の稼働パターンを示す。パターンが図９ａから図９ｂに変化するとき、右側の小滴は、図４ｃに対応する左側の小滴に接触するように移動する。そのような一連の稼働パターンの変化は、図４の手順の全てを実現するために拡張するか、またはより長いことが理解されることができる。稼働パターン変更の手順の同様な動作によって、様々に適した小滴形状、構成、および移動を達成してもよいことが評価される。
図１０は、小滴形状を達成する他の手段を示す発明の第４の実施形態を図示する。図９に比べて、図１０は、必要な小滴の全形状を稼働時に生成する、単一の電極が固定形状を有する、より簡素な電極アレイを表す。電極の数および複雑さが低下しているため、各電極への直接の接続が可能になり、それゆえ、ＥＷＯＤ稼働のための適切な電圧が各電極に直接印加される。たとえば、第１の形成電極６０は、稼働時に第１の小滴を形成する、図４ｂの左側の小滴２に対応する固定形状を有すればよく、トラック６６は、外部電力供給への接続を提供する。第２の形成電極６２は、提供されてもよく、そして、稼働時に第２の小滴を形成する、図４ｂの中央の小滴１６に対応する固定形状を有すればよい。追加の電極は、追加の小滴を同様に形成するように提供されればよい（たとえば、図４ｂの右側の小滴１６ｂ）。
図１０の構成が、完全な２Ｄアレイの融通性を有していないので、図９の方法に対して、図１０に基づき操作された小滴は、単に互いに向かって移動することはできない。むしろ、２つのそのような形成電極６０および６２に位置した小滴は、追加の架橋電極６４を稼働することによって、狭い連結部に集まるようになることができる。ビーズは、上述したように移動することができ、架橋電極６４は、それから小滴が分離できるように非稼働になる。図１０は、三つの小滴を操作する三つの形成電極の例を図示する。しかし、再び、これは、必要なだけ多くの電極および対応する小滴に拡張することができる。
ＥＷＯＤ装置のいくつかの状況では、電極が非稼働になっても、表面張力は、小滴がその領域から完全には離れないようになりうる。図１０の例では、いくつかの場合に架橋電極６４が非稼働になっても、小滴間の連結は簡単には壊れない。このポテンシャル不具合に対処するため、図１１は、いくつかの電極形状が、さらに細分化される点において図１０とは異なる発明の第５の実施形態を図示する。たとえば、図１１の六角形状電極６０は、今、複数の形成電極部、たとえばそれぞれ個別に制御できる第１の形成電極部７０および第２の形成電極部７４に分割される。架橋電極６４は、同様に、たとえば第１の架橋電極部７４および第１の架橋電極部７６などの複数の架橋電極部に分割される。電極部７０および７４は、同一の領域、したがって同量の小滴を占めるように構成される。それらは、両方とも、主要な第１の形成電極部７２よりも幾分か小さい。同様のことが、アレイ内の同等の対にとっても言える。図４ｂに対応する初期状態では、たとえば、形成電極部７０および７２は、六角形の小滴を形成するために、それぞれ第３の形成電極部７８、第４の形成電極部８０、および第５の形成電極部８２とともに稼働される。結合段階では、形成電極部７０は非稼働になり、一方、架橋電極部７４は、稼働される。これにより、小滴間に架橋が形成される。最終の分割段階では、これは逆になる。すなわち、形成電極部７０が稼働され、一方、架橋電極部７４は非稼働になる。また、同様に、形成電極部８２は稼働され、一方、架橋電極部７６は非稼働になる。特に、形成電極部７０および８２の稼働によって、主要な小滴が互いに離れるように後方に引かれ、かつ、小滴間の架橋が壊れることを手助けする。この方式で、様々な形成電極部および架橋電極部を順に稼働させたり非稼働にしたりすることによって、小滴の形状および移動が両方とも制御され、液体が、第１の小滴から第２の小滴に移動することができる。
図１２は、異なる形状の追加の混合電極８４および８６が存在する点において図１１とは異なる発明の第６の実施形態を図示する。たとえば、これらの混合電極８４および８６は、形成電極部７４および７６の周囲に合致するように設計されている。これらの四つの電極部品を適切な順に稼働させたり非稼働にしたりすることによって、複数の小滴のうちの少なくとも一つの液体が移動することができる。たとえば、小滴は、後方および前方に直線移動したり、または、回転運動したりすることができる（たとえば、７０および７２、次に７４および８６の順で、上記部を稼働することによって）。そのような移動は、免疫アッセイの他の工程に必要な混合またはビーズ再分散を達成するために有益である（図１を参照）。
上述の実施形態は、初期の抗体を運ぶビーズを操作するために磁場を用いるものとして説明されている。しかしながら、本発明は、ビーズ操作のための任意の適切な手段、たとえば誘電泳動に適用することができる。誘電泳動（ＤＥＰ）は、変動する電場に誘電体粒子をさらすことによって、当該誘電体粒子に力が働くことができる現象である。この力は、たとえば、ポリマービーズに働くことができる。さらに、共通に割り当てられたＵＳ出願番号１３／２３２，２９８に記述されているように、小滴制御のためのＥＷＯＤ機能とビーズ制御のためのＤＥＰ機能とを有する装置を提供することができる。これは、液体小滴を横切って与えられた駆動信号が、ＥＷＯＤによって小滴を駆動するＤＣまたは低周波数ＡＣ電圧、あるいは、ＤＥＰによって小滴を駆動するための高周波数ＡＣ電圧になるように選択されることができるアクティブマトリックス駆動アレイおよび駆動方法を提供する。
上述した実施形態は、小滴移動の制御にＥＷＯＤを用いるものとして記述されている。しかしながら、発明は、小滴操作のための任意の適切な手段に適用できる。たとえば、弾性表面波（ＳＡＷ）は、小滴微少流体技術を可能にする他の潜在技術であり、ピエゾ電気結晶体上の電極に印加された高周波数電圧が、液体の操作に用いることができるＳＡＷを励起する技術である。
免疫アッセイを行うための工程例が、図１を関して上述された。しかしながら、これに対する多くの変形例が知られており、かつ、その分野次第で有利になり得る。一つの重要な例は、第２の抗体１２が、蛍光体ではなく、酵素、たとえばアルカリホスファターゼにも結合することである。ビーズ−抗体−酵素複合体１４を含む小滴は、次に、さらなる試薬を含む小滴と混合される。この試薬は、酵素に作用したとき、その光学特性が酵素（それゆえターゲット）濃度に比例して変化するようなものが選択される。そのような試薬は、元の工程に類似した様式で蛍光することができる。たとえば「ＢＢＴＰ」（２’−［２−ベンゾチアゾイル］−６’−ヒドロキシベンゾチアゾルリン酸）は、アルカリホスファターゼの存在下で４４０ｎｍの光によって励起されると、５５５ｎｍ周辺の周波数で発光する。他には、試薬は、比色分析法、すなわち、酵素に応答していくつかの波長で透光性を変化させること、を提供する。さらに他には、試薬は、化学発光法、すなわち、酵素の存在下で光を発光すること、を提供する。たとえば、ＣＤＰ−Ｓｔａｒ（１，２−ジオキセン）基板（インヴィトロジェン）は、アルカリホスファターゼの存在下で発光する。
したがって、発明は、抗体を用いるものに限らず、任意のアッセイに適用できることが理解されるべきである。さらには、発明は、ポリマービーズとは異なる固体粒子、たとえばガラスビーズまたは血液細胞などの生物細胞を含む小滴システムに適用できる。
上述した議論は、いくつかの粒子移動を含む用途をカバーするが、発明が、希釈率の効率的な制御を必要とする任意の用途に適用できることが理解されるべきである。たとえば、解析の精度を向上させるために、一連の増加した正確に既知の希釈を、元のサンプルから生成することは、有利である（同じサンプルの複数の分離した測定を提供することによって）。他には、サンプルの異なる濃度は、異なる形態の解析を行うことに有益である。たとえば、元のサンプルは、比色分析法に用いることができ、一方、正確に希釈したものは、蛍光測定（飽和または自己消失を避けるために、より低い濃度が必要になりうる）に用いることができる。
上記に基づき、発明の一局面は、小滴操作装置を用いる小滴操作方法である。上記小滴操作方法の例示的な実施形態は、第１の小滴を第２の小滴に近づけるために、小滴操作装置の部品を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程と、
上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記小滴操作装置の上記部品をさらに制御する工程とを含んでいる。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記小滴操作装置の上記部品は、上記小滴のうち少なくとも一つの形状を非円形断面を有するように改変するために制御される。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、改変された上記形状は、上記凝縮領域の近傍にある第１の断面領域と、上記凝縮領域の近傍にない第２の断面領域とを有し、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触の上記凝縮領域を最小化するために、上記第１の断面領域は、上記第２の断面領域よりも小さい。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記小滴操作装置の上記部品は、上記接触凝縮領域を最小化しかつ上記小滴間の上記混合度を最小化するために制御される。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記第１の小滴および上記第２の小滴の改変された上記形状は三角形であり、上記凝縮領域は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記三角形の上記形状の頂点間の接触領域である。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記形状は六角形であり、上記接触凝縮領域は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記六角形の上記形状の短辺間の接触領域である。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、ビーズは、磁場（たとえば永久磁石）によって制御される。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、ビーズは、電場（たとえば誘電泳動（ＤＥＰ））によって制御される。
例示的な実施形態では、小滴は、ＥＷＯＤシステムによって制御される。
例示的な実施形態では、小滴は、弾性表面波（ＳＡＷ）によって制御される。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記第１の小滴は、微粒子懸濁を含み、上記微粒子懸濁の粒子は、上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動する。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記第１の小滴が静止状態の間、上記第２の小滴が上記第１の小滴に接触するように移動する。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記微粒子懸濁の粒子が上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動した後、上記第２の小滴と接触しなくなるように上記第１の小滴を移動させるように、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程をさらに含んでいる。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記懸濁粒子は、抗体複合体粒子を備えている。
上記小滴操作方法の例示的な実施形態では、上記小滴操作装置は、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）装置である。
本発明の他の局面は、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）である。ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態は、稼働時に第１の小滴を形成する形状を有する第１形成電極と、稼働時に第２の小滴を形成する形状を有する第２形成電極と、稼働時に、接触凝縮領域において上記第１の小滴を上記第２の小滴に繋げる架橋電極とを備え、上記電極は、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように制御される。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、各形成電極は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記形状を改変するために独立して制御されることができる複数の形成電極部を備えている。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、上記架橋電極は、複数の架橋電極部を備えており、上記形成電極部および上記架橋電極部は、第１の小滴と第２の小滴との間において粒子を移動させるために、順に稼働しかつ非稼働となる。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、上記第１形成電極の上記形成電極部のうち少なくとも一つ、または、上記第２形成電極の上記形成電極部のうち少なくとも一つは、上記架橋電極部のうち少なくとも一つと同じ領域を有する。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、各上記形成電極は、六角形の形状を有する。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、上記第１形成電極の上記形状は、上記第２形成電極の上記形状とは異なる。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、上記ＥＷＯＤ装置は、複数の混合電極をさらに備え、上記形成電極および混合電極は、上記第１の小滴または上記第２の小滴のうち少なくとも一つの液体を移動させるように、順に稼働しかつ非稼働になる。
上記ＥＷＯＤ装置の例示的な実施形態では、上記第１の小滴は微粒子懸濁を含み、上記ＥＷＯＤ装置は、微粒子懸濁の粒子を上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動させる磁場を形成する磁石をさらに備えている。
発明の他の局面は、小滴操作装置である。上記小滴操作装置の例示的な実施形態は、複数の電極部品、および、上記第１の小滴を上記第２の小滴の近傍に運ぶために、上記複数の電極を稼働させる工程と、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記複数の電極部品を制御する工程と、上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記複数の電極部品をさらに制御する工程とを行うために、上記複数の電極部品を稼働させかつ非稼働にする制御回路を備えている。
記述された方法および装置は、ポイントオブケア（ＰＯＣ）診断、病気検知、および生物学的サンプルが合成などの、数多くの小滴微少流体的用途に用いることができる。特に、記述された方法および装置は、様々なアクティブマトリックスＥＷＯＤ微少流体プラットフォームと組み合わせれば有益である。
２ 第１の小滴
４ ビーズ
６ 第１の（初期の）抗体６
８ 対象
１０ 第１の抗体ビーズ複合体
１２ 第２の（２番目の）非結合−抗体蛍光体
１４ 初期の抗体−ビーズ−２番目の抗体複合体
１５ａ 第１の断面領域
１５ｂ 第２の断面領域
１６／１６ａ／１６ｂ 第２の小滴またはバッファー小滴
１７ 共通の排出物貯蔵小滴
１８ 入射光
２０ 放射光
２２ 磁石
２４ 六角形短辺
３０ 底面ガラス基板
３２ 上部ガラス基板
３４ スペーサ
３６ 油
３８ 磁石
４０ ビーズの第１の凝縮
４２ ビーズの第２の凝縮
５０ 電極部品のアレイ
５２ 稼働された電極部品
６０ 第１の形成電極
６２ 第２の形成電極
６４ 架橋電極
６６ 接続トラック
７０ 第１の形成電極部
７２ 第１の形成電極部
７４ 第１の架橋電極部
７６ 第２の架橋電極部
７８ 第３の形成電極部
８０ 第４の形成電極部
８２ 第５の形成電極部
８４ 第１の混合電極
８６ 第２の混合電極
１２８ 電極層
１３２ スペーサ
１３６ 上部ガラス基板
１３８ 電極部品
１４２ 電極アレイ
１７２ 底部基盤
１７４ 薄膜エレクトロニクス
１７６ 行ドライバ回路
１７８ 列ドライバ回路
１８０ シリアルインタフェース
１８２ 接続線
１８３ 電圧供給インタフェース
１８４ アレイ部品回路
１８６ 列検出回路
２００ メモリ部品
２０６ 第１のアナログスイッチ
２０８ 第２のアナログスイッチ
２１０ スイッチトランジスタ
２１６ センサ回路

Claims (20)

  1. 小滴操作装置を用いる小滴操作方法であって、
    第１の小滴を第２の小滴に近づけるために、上記小滴操作装置の部品を稼働させる工程と、
    上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程と、
    上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記小滴操作装置の上記部品をさらに制御する工程とを含んでいる、小滴操作方法。
  2. 上記小滴操作装置の上記部品は、上記小滴のうち少なくとも一つの形状を非円形断面を有するように改変するために制御される請求項１に記載の小滴操作方法。
  3. 改変された上記形状は、上記凝縮領域の近傍にある第１の断面領域と、上記凝縮領域の近傍にない第２の断面領域とを有し、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の上記接触凝縮領域を最小化するために、上記第１の断面領域は上記第２の断面領域よりも小さい請求項２に記載の小滴操作方法。
  4. 上記小滴操作装置の上記部品は、上記接触領域を最小化しかつ上記小滴間の上記混合度を最小化するために制御される請求項３に記載の小滴操作方法。
  5. 上記第１の小滴および上記第２の小滴の改変された上記形状は三角形であり、上記凝縮領域は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記三角形の上記形状の頂点間の接触領域である請求項４に記載の小滴操作方法。
  6. 上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記形状は六角形であり、上記接触凝縮領域は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記六角形の上記形状の短辺間の接触領域である請求項４に記載の小滴操作方法。
  7. 上記第１の小滴は、微粒子懸濁を含み、上記微粒子懸濁の粒子は、上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動される請求項１〜６のいずれか１項に記載の小滴操作方法。
  8. 上記第１の小滴が静止状態の間、上記第２の小滴が上記第１の小滴に接触するように移動する請求項７に記載の小滴操作方法。
  9. 上記微粒子懸濁の粒子が上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動した後、上記第２の小滴と接触しなくなるように上記第１の小滴を移動させるように、上記小滴操作装置の上記部品を制御する工程をさらに含んでいる請求項８に記載の小滴操作方法。
  10. 上記微粒子懸濁は、抗体複合体粒子を備えている請求項７〜９のいずれか１項に記載の小滴操作方法。
  11. 上記小滴操作装置は、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）装置である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の小滴操作方法。
  12. 稼働時に第１の小滴を形成する形状を有する第１形成電極と、
    稼働時に第２の小滴を形成する形状を有する第２形成電極と、
    稼働時に、接触凝縮領域において上記第１の小滴を上記第２の小滴に繋げる架橋電極とを備え、
    上記電極は、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように制御される、誘電体上のエレクトロウェッティング（ＥＷＯＤ）装置。
  13. 各形成電極は、上記第１の小滴および上記第２の小滴の上記形状を改変するために独立して制御されることができる複数の形成電極部を備えている請求項１２に記載のＥＷＯＤ装置。
  14. 上記架橋電極は、複数の架橋電極部を備えており、
    上記形成電極部および上記架橋電極部は、第１の小滴と第２の小滴との間において粒子を移動させるために、順に稼働しかつ非稼働となる請求項１３に記載のＥＷＯＤ装置。
  15. 上記第１形成電極の上記形成電極部のうち少なくとも一つ、または、上記第２形成電極の上記形成電極部のうち少なくとも一つは、上記架橋電極部のうち少なくとも一つと同じ領域を有する請求項１４に記載のＥＷＯＤ装置。
  16. 各上記形成電極は、六角形の形状を有する請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のＥＷＯＤ装置。
  17. 上記第１形成電極の上記形状は、上記第２形成電極の上記形状とは異なる請求項１２に記載のＥＷＯＤ装置。
  18. 複数の混合電極をさらに備え、
    上記形成電極および混合電極は、上記第１の小滴または上記第２の小滴のうち少なくとも一つの液体を移動させるように、順に稼働しかつ非稼働になる請求項１２に記載のＥＷＯＤ装置。
  19. 上記第１の小滴は微粒子懸濁を含み、
    微粒子懸濁の粒子を上記第１の小滴から上記第２の小滴に移動させる磁場を形成する磁石をさらに備えている請求項１２〜１８のいずれか１項に記載のＥＷＯＤ装置。
  20. 複数の電極部品、および、
    上記第１の小滴を上記第２の小滴の近傍に運ぶために、上記複数の電極を稼働させる工程と、
    上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つの形状を改変するために、上記複数の電極部品を制御する工程と、
    上記小滴が、上記第１の小滴と上記第２の小滴との間の接触領域および上記液体の混合度を制御するように凝縮領域に接触するまで、上記第１の小滴および上記第２の小滴のうち少なくとも一つを移動させるために、上記複数の電極部品をさらに制御する工程とを行うために、上記複数の電極部品を稼働させかつ非稼働にする制御回路を備えている小滴操作装置。
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