JP2016539343A - 親水性または斑状親水性表面上の液滴の操作 - Google Patents

親水性または斑状親水性表面上の液滴の操作 Download PDF

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Abstract

（ａ）液滴操作間隙によって分離される、第１および第２の基板であって、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板および第２の基板のうちの少なくとも１つに結合される、複数の電極であって、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙内の疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、（ｃ）液滴操作間隙に暴露される、親水性または斑状親水性表面であって、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる、親水性または斑状親水性表面とを含む、液滴アクチュエータが、本明細書で提供される。

Description

本願は、現在係属中の２０１３年８月３０日に出願された米国仮出願第６１／８７２，１５４号、現在係属中の２０１３年１１月１日に出願された米国仮出願第６１／８９８，６８９号、現在係属中の２０１３年１２月４日に出願された米国仮出願第６１／９１１，６１６号、現在係属中の２０１４年１月２４日に出願された米国仮出願第６１／９３１，０１１号の利益を主張するものであり、これらの各々は、参照により本明細書中に援用される。
液滴アクチュエータは、典型的には、液滴操作を行うための表面または間隙を形成するように構成される、１つまたはそれを上回る基板を含む。１つまたはそれを上回る基板は、液滴操作を行うための液滴操作表面または間隙を確立し、また、液滴操作を行うように配列された電極を含んでもよい。液滴操作基板または基板間の間隙は、液滴を形成する液体と非混合性である充填流体でコーティングまたは充填されてもよい。液滴操作間隙に面する基板の表面は、典型的には、疎水性である。しかしながら、ある表面に基づく化学作用は、親水性表面上で行われる。結果として、親水性領域または親水性表面を有する液滴アクチュエータで化学アッセイを行うための技法の必要性が当技術分野で存在する。
（定義）
本明細書で使用されるように、以下の用語は、示される意味を有する。
１つまたはそれを上回る電極に関して「活性化する」とは、液滴の存在下で液滴操作をもたらす、１つまたはそれを上回る電極の電気的状態の変化に影響を及ぼすことを意味する。電極の活性化は、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）を使用して達成することができる。任意の好適な電圧が、使用されてもよい。例えば、電極は、約１５０Ｖを上回る、または約２００Ｖを上回る、または約２５０Ｖを上回る、または約２７５Ｖ〜約１０００Ｖ、または約３００Ｖである電圧を使用して、活性化されてもよい。交流信号が使用される場合、任意の好適な周波数が採用されてもよい。例えば、電極は、約１Ｈｚ〜約１０ＭＨｚ、または約１０Ｈｚ〜約６０Ｈｚ、または約２０Ｈｚ〜約４０Ｈｚ、または約３０Ｈｚの周波数を有する交流信号を使用して、活性化されてもよい。
液滴アクチュエータ上のビーズに関する「ビーズ」は、液滴アクチュエータ上の、またはそれに近接する液滴と相互作用することが可能である、任意のビーズまたは粒子を意味する。ビーズは、球状、略球状、卵形、円盤形、立方体、不定形、および他の３次元形状等の多様な形状のうちのいずれかであってもよい。ビーズは、例えば、液滴アクチュエータ上の液滴内で液滴操作を受けることが可能であり、または別様に、液滴アクチュエータ上の液滴が、液滴アクチュエータ上のビーズと接触させられ、および／または液滴アクチュエータから外されることを可能にする様式で、液滴アクチュエータに関して構成されてもよい。ビーズは、液滴中、液滴操作間隙中、または液滴操作表面上に提供されてもよい。ビーズは、液滴操作間隙の外部にあるか、または液滴操作表面から離れて位置するリザーバ内に提供されてもよく、リザーバは、ビーズを含む液滴が液滴操作間隙内に運ばれるか、または液滴操作表面と接触させられることを可能にする流路と関連付けられてもよい。ビーズは、例えば、樹脂およびポリマーを含む、多種多様な材料を使用して製造されてもよい。ビーズは、例えば、マイクロビーズ、マイクロ粒子、ナノビーズ、およびナノ粒子を含む任意の好適なサイズであってもよい。いくつかの場合では、ビーズは磁気応答性であり、他の場合では、ビーズは有意に磁気応答性ではない。磁気応答性ビーズでは、磁気応答性材料が、ビーズの実質的に全体、ビーズの一部分、またはビーズの一成分のみを構成していてもよい。ビーズの残りの部分は、とりわけ、ポリマー材料と、コーティングと、アッセイ試薬の付着を可能にする部分とを含んでいてもよい。好適なビーズの実施例は、フローサイトメトリーマイクロビーズ、ポリスチレンマイクロ粒子およびナノ粒子、官能化ポリスチレンマイクロ粒子およびナノ粒子、コーティングポリスチレンマイクロ粒子およびナノ粒子、シリカマイクロビーズ、蛍光マイクロスフェアおよびナノスフェア、機能化蛍光マイクロスフェアおよびナノスフェア、コーティング蛍光マイクロスフェアおよびナノスフェア、着色マイクロ粒子およびナノ粒子、磁気マイクロ粒子およびナノ粒子、超常磁性マイクロ粒子およびナノ粒子（例えば、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ Ｇｒｏｕｐ（Ｃａｒｌｓｂａｄ，ＣＡ）から入手可能なＤＹＮＡＢＥＡＤＳ(R)粒子）、蛍光マイクロ粒子およびナノ粒子、コーティング磁気マイクロ粒子およびナノ粒子、強磁性マイクロ粒子およびナノ粒子、コーティング強磁性マイクロ粒子およびナノ粒子、ならびにＷａｔｋｉｎｓらの２００５年１１月２４日に公開された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ｆｌｏｗ Ａｓｓａｙｓ Ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ ｗｉｔｈ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｓ Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ」と題される米国特許公開第２００５０２６０６８６号、Ｃｈａｎｄｌｅｒの２００３年７月１７日に公開された「Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｑｕａｎｔａ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」と題される米国特許公開第２００３０１３２５３８号、Ｃｈａｎｄｌｅｒらの２００５年６月２日に公開された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題される米国特許公開第２００５０１１８５７４号、Ｃｈａｎｄｌｅｒらの２００５年１２月１５日に公開された「Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題される米国特許公開第２００５０２７７１９７号、およびＣｈａｎｄｌｅｒらの２００６年７月２０日に公開された「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ−ｂａｓｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される米国特許公開第２００６０１５９９６２号に記載のビーズを含み、ビーズ、ならびに磁気応答性材料およびビーズに関するこれらの教示に対する参照により、これらの全開示が本明細書に組み込まれる。ビーズは、生体分子、または生体分子に結合し、生体分子と錯体を形成することができる他の物質と予備結合されてもよい。ビーズは、抗体、タンパク質もしくは抗原、ＤＮＡ／ＲＮＡプローブ、または所望の標的への親和性を伴う任意の他の分子と予備結合されてもよい。磁気応答性ビーズおよび／または非磁気応答性ビーズを固定する、および／またはビーズを使用して液滴操作プロトコルを行うための液滴アクチュエータ技法の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｏｌｌａｃｋらの２００８年３月６日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ−Ｂａｓｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｏｒｔｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００８００５３２０５号、２００８年３月２５日に出願された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｂｅａｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｄｒｏｐｌｅｔ」と題される米国特許出願第６１／０３９，１８３号、Ｐａｍｕｌａらの２００８年４月２５日に出願された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｂｅａｄｓ」と題される米国特許出願第６１／０４７，７８９号、２００８年８月５日に出願された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ Ｂｅａｄｓ」と題される米国特許出願第６１／０８６，１８３号、Ｅｃｋｈａｒｄｔらの２００８年８月１４日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅａｄｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／０９８２３６号、Ｇｒｉｃｈｋｏらの２００８年１１月６日に公開された「Ｂｅａｄ−ｂａｓｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／１３４１５３号、Ｅｃｋｈａｒｄｔらの２００８年９月２５日に公開された国際特許公開第ＷＯ／２００８／１１６２２１号「Ｂｅａｄ Ｓｏｒｔｉｎｇ ｏｎ ａ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ」、およびＥｃｋｈａｒｄｔらの２００７年１０月２５日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ−ｂａｓｅｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００７／１２０２４１号に記載されている。ビーズの特性は、本開示の多重化の側面において採用されてもよい。多重化に好適な特性を有するビーズ、ならびにそのようなビーズから放出される信号を検出および分析する方法の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｗｈｉｔｍａｎらの２００８年１２月１１日に公開された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＰＣＲ ｉｎ Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ」と題される米国特許公開第２００８０３０５４８１号、Ｒｏｔｈの２００８年６月２６日に公開された米国特許公開第２００８０１５１２４０号「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ」、Ｓｏｒｅｎｓｅｎらの２００７年９月６日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｄ Ｋｉｔｓ ｆｏｒ Ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」と題される米国特許公開第２００７０２０７５１３号、Ｒｏｔｈの２００７年３月２２日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００７００６４９９０号、Ｃｈａｎｄｌｅｒらの２００６年７月２０日に公開された「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ−ｂａｓｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される米国特許公開第２００６０１５９９６２号、Ｃｈａｎｄｌｅｒらの２００５年１２月１５日に公開された「Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題される米国特許公開第２００５０２７７１９７号、およびＣｈａｎｄｌｅｒらの２００５年６月２日に公開された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題される米国特許公開第２００５０１１８５７４号で見出され得る。「液滴」は、液滴アクチュエータ上のある量の液体を意味する。典型的には、液滴は、充填流体によって少なくとも部分的に境界される。例えば、液滴は、充填流体によって完全に包囲されてもよく、または充填流体および液滴アクチュエータの１つまたはそれを上回る表面によって境界されてもよい。別の実施例として、液滴は、充填流体、液滴アクチュエータの１つまたはそれを上回る表面、および／または大気によって境界されてもよい。さらに別の実施例として、液滴は、充填流体および大気によって境界されてもよい。液滴は、例えば、水性または非水性であり得、もしくは水性成分および非水性成分を含む、混合物またはエマルジョンであってもよい。液滴は、多種多様な形状を成してもよく、非限定的実施例は、略円盤形、ナメクジ形、切頭球体、楕円体、球状、部分的に圧縮された球体、半球状、卵形、円筒形、そのような形状の組み合わせ、および混成または分割等の液滴操作中に形成されるか、もしくは液滴アクチュエータの１つまたはそれを上回る表面とのそのような形状の接触の結果として形成される、種々の形状を含む。本開示のアプローチを使用した液滴操作を受け得る液滴流体の実施例については、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｅｃｋｈａｒｄｔらの２００７年１０月２５日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ−Ｂａｓｅｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００７／１２０２４１号を参照されたい。
種々の実施形態では、液滴は、全血、リンパ液、血清、血漿、汗、涙、唾液、痰、脳脊髄液、羊水、精液、膣排泄物、漿液、滑液、心膜液、腹水、胸膜液、浸出液、滲出液、嚢胞液、胆汁、尿、胃液、腸液、糞試料、単一細胞または複数細胞を含有する液体、細胞小器官を含有する液体、流動組織、流動有機体、多細胞生物を含有する液体、生物学的スワブ、および生物学的洗浄剤等の生体試料を含んでいてもよい。また、液滴は、水、脱イオン水、食塩水、酸性溶液、塩基性溶液、清浄液、および／または緩衝液等の試薬を含んでいてもよい。液滴は、ＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、またはそれらの類似体等の核酸、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、または全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂｅｎｔｌｅｙ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ４５６：５３−５９（２００８）と、Ｇｏｒｍｌｅｙらの２０１３年９月１２日に公開された「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｔｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１３／１３１９６２号、Ｂａｒｎｅｓらの２００６年６月６日に発行された「Ｌａｂｅｌｌｅｄ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ」と題される米国特許第７，０５７，０２６号、Ｋｏｚｌｏｖらの２００８年４月１０日に公開された「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／０４２０６７号、Ｒｉｇａｔｔｉらの２０１３年８月１５日に公開された「Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ ｏｎ ａ Ｓｕｐｐｏｒｔ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１３／１１７５９５号、Ｈａｒｄｉｎらの２００８年２月１２日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」と題される米国特許第７，３２９，４９２号、Ｈａｒｄｉｎらの２００７年５月１日に発行された「Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｌｔｅｒｉｎｇ Ｍｏｎｏｍｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ」と題される米国特許第７，２１１，４１４号、Ｔｕｒｎｅｒらの２００８年１月１日に発行された「Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」と題される米国特許第７，３１５，０１９号、Ｘｕらの２００８年７月２９日に発行された「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａｎａｌｏｇｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」と題される米国特許第７，４０５，２８１号、およびＲａｎｋｅｔらの２００８年５月８日に公開された「Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｅｎｚｙｍｅｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００８０１０８０８２号に記載される終結因子部分等の終結因子部分を有する類似体等のそれらの類似体等のヌクレオチド、ポリメラーゼ、リガーゼ、リコンビナーゼ、またはトランスポサーゼ等の酵素、抗体、エピトープ、ストレプトアビジン、アビジン、ビオチン、レクチン、または炭水化物等の結合パートナー、もしくは他の生化学的活性分子を含むことができる。液滴内容物の他の実施例は、核酸増幅プロトコル、親和性に基づくアッセイプロトコル、酵素アッセイプロトコル、シークエンシングプロトコル、および／または生物学的流体の分析のためのプロトコル等の生化学的プロトコルのための試薬等の試薬を含む。液滴は、１つまたはそれを上回るビーズを含んでもよい。
「液滴アクチュエータ」は、液滴を操作するためのデバイスを意味する。液滴アクチュエータの実施例については、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐａｍｕｌａらの２００５年６月２８日に発行された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ−Ｂａｓｅｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」と題される米国特許第６，９１１，１３２号、Ｐａｍｕｌａらの２００６年８月３１日に公開された「Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｎ ａ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ」と題される米国特許公開第２００６０１９４３３１号、Ｐｏｌｌａｃｋらの２００７年１０月２５日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ−Ｂａｓｅｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００７／１２０２４１号、Ｓｈｅｎｄｅｒｏｖの２００４年８月１０日に発行された「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と題される米国特許第６，７７３，５６６号、Ｓｈｅｎｄｅｒｏｖの２００３年５月２０日に発行された「Ａｃｔｕａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ Ｗｉｔｈｏｕｔ Ｍｏｖｉｎｇ Ｐａｒｔｓ」と題される米国特許第６，５６５，７２７号、Ｋｉｍらの２００３年１１月６日に公開された「Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ−ｄｒｉｖｅｎ Ｍｉｃｒｏｐｕｍｐｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００３０２０５６３２号、Ｋｉｍらの２００６年７月２７日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｒｏｐｓ ｆｒｏｍ ａ Ｎｏｚｚｌｅ」と題される米国特許公開第２００６０１６４４９０号、Ｋｉｍらの２００７年２月１日に公開された「Ｓｍａｌｌ Ｏｂｊｅｃｔ Ｍｏｖｉｎｇ ｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ」と題される米国特許公開第２００７００２３２９２号、Ｓｈａｈらの２００９年１１月１９日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ」と題される米国特許公開第２００９０２８３４０７号、Ｋｉｍらの２０１０年４月２２日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｎ Ｃｈｉｐ」と題される米国特許公開第２０１０００９６２６６号、Ｖｅｌｅｖの２００９年６月１６日に発行された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｆｌｕｉｄ Ｓｕｒｆａｃｅ」と題される米国特許第７，５４７，３８０号、Ｓｔｅｒｌｉｎｇらの２００７年１月１６日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ，Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｖｉａ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ，ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｓｓａｙｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｌｉｋｅ」と題される米国特許第７，１６３，６１２号、Ｂｅｃｋｅｒらの２０１０年１月５日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題される米国特許第７，６４１，７７９号、Ｂｅｃｋｅｒらの２００５年１２月２０日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」と題される米国特許第６，９７７，０３３号、Ｄｅｃｒｅらの２００８年２月１２日に発行された「Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｂｏｄｙ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ」と題される米国特許第７，３２８，９７９号、Ｙａｍａｋａｗａらの２００６年２月２３日に公開された「Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題される米国特許公開第２００６００３９８２３号、Ｗｕの２０１１年３月３日に公開された「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ Ｂａｓｅｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｈｅａｔ−ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題される米国特許公開第２０１１００４８９５１号、Ｆｏｕｉｌｌｅｔらの２００９年７月３０日に公開された「Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ」と題される米国特許公開第２００９０１９２０４４号、Ｆｏｕｉｌｌｅｔらの２００６年５月３０日に発行された「Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｌｉｑｕｉｄ Ｖｏｌｕｍｅｓ Ａｌｏｎｇ ａ Ｍｉｃｒｏ−ｃａｔｅｎａｒｙ Ｌｉｎｅ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｏｒｃｅｓ」と題される米国特許第７，０５２，２４４号、Ｍａｒｃｈａｎｄらの２００８年５月２９日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」と題される米国特許公開第２００８０１２４２５２号、Ａｄａｃｈｉらの２００９年１２月３１日に公開された「Ｌｉｑｕｉｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ」と題される米国特許公開第２００９０３２１２６２号、Ｒｏｕｘらの２００５年８月１８日に公開された「Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｄｒｏｐ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｔｗｏ ｏｒ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」と題される米国特許公開第２００５０１７９７４６号、Ｄｈｉｎｄｓａ ｅｔ ａｌ．，“Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ，”Ｌａｂ Ｃｈｉｐ，１０：８３２−８３６（２０１０）を参照されたい。ある液滴アクチュエータは、その間に液滴操作間隙を伴って配列される１つまたはそれを上回る基板と、１つまたはそれを上回る基板と関連付けられ（例えば、基板上で層状である、基板に取り付けられる、および／または基板に埋め込まれる）、１つまたはそれを上回る液滴操作を行うように配列される電極とを含むであろう。例えば、ある液滴アクチュエータは、基部（または底部）基板と、基板と関連付けられる液滴操作電極と、基板および／または電極の上の１つまたはそれを上回る誘電体層と、任意に、液滴操作表面を形成する、基板、誘電体層、および／または電極の上の１つまたはそれを上回る疎水性層とを含むであろう。一般的に液滴操作間隙と称される間隙によって液滴操作表面から分離される、頂部基板も提供されてもよい。頂部および／または底部基板上の種々の電極の配列が、上述の特許および出願で議論され、ある新規の電極配列が、本開示の説明で議論される。液滴操作の間、液滴が、接地または基準電極と連続的または頻繁に接触したままであることが好ましい。接地または基準電極は、間隙内で、間隙に面する頂部基板、間隙に面する底部基板と関連付けられてもよい。両方の基板上に電極が提供される場合、電極を制御または監視するための液滴アクチュエータ機器に電極を連結するための電気的接触は、一方または両方の基板と関連付けられてもよい。いくつかの場合では、１つの基板のみが液滴アクチュエータと接触するように、一方の基板上の電極は、他方の基板に電気的に連結される。一実施形態では、導電性材料（例えば、Ｍａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄ，Ｉｎｃ．（Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪ）から入手可能なＭＡＳＴＥＲＢＯＮＤＴＭ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ＥＰ７９等のエポキシ）が、一方の基板上の電極と、他方の基板上の電気路との間の電気的接続を提供し、例えば、頂部基板上の接地電極が、そのような導電性材料によって底部基板上の電気路に連結されてもよい。複数の基板が使用される場合、基板間の間隙の高さを決定し、アクチュエータ上分配リザーバを画定するように、スペーサが基板間に提供されてもよい。スペーサ高さは、例えば、少なくとも約５μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、２７５μｍ、またはそれを上回ってもよい。代替として、または加えて、スペーサ高さは、最大でも約６００μｍ、４００μｍ、３５０μｍ、３００μｍ、またはそれを下回ってもよい。スペーサは、例えば、頂部基板または底部基板を形成する突起層、および／または頂部基板と底部基板との間に挿入された材料で形成されてもよい。それを通して液体が液滴操作間隙の中へ送達され得る流体通路を形成するために、１つまたはそれを上回る開口部が、１つまたはそれを上回る基板内に提供されてもよい。１つまたはそれを上回る開口部は、場合によっては、１つまたはそれを上回る電極との相互作用のために整列され、例えば、開口部を通って流れた液体が、１つまたはそれを上回る液滴操作電極と十分に近接して、液体を使用した液滴操作電極によって液体操作が果たされることを可能にするように整列されてもよい。基部（または底部）基板および頂部基板は、場合によっては、１つの一体的構成要素として形成されてもよい。１つまたはそれを上回る基準電極が、基部（もしくは底部）および／または頂部基板上、および／または間隙内に提供されてもよい。基準電極配列の実施例は、上述の特許および特許出願で提供される。種々の実施形態では、液滴アクチュエータによる液滴の操作は、電極媒介、例えばエレクトロウェッティング媒介、または誘電泳動媒介、またはクーロン力媒介であってもよい。本開示の液滴アクチュエータで使用され得る、液滴操作を制御するための他の技法の実施例は、機械的原理（例えば、外部シリンジポンプ、空気圧膜ポンプ、振動膜ポンプ、真空デバイス、遠心力、圧電ポンプ／超音波ポンプ、および音響力）と、電気的または磁気的原理（例えば、電気浸透流、動電学的ポンプ、強磁性流体プラグ、電磁流体力学ポンプ、磁力を使用した引力または斥力、および電磁流体力学ポンプ）と、熱力学的原理（例えば、気泡発生／相変化誘発型体積膨張）と、他の種類の表面ウェッティング原理（例えば、エレクトロウェッティングおよび光学エレクトロウェッティング、ならびに化学的、熱的、構造的、および放射性誘発型表面張力勾配）と、重力と、表面張力（例えば、毛細管作用）と、静電力（例えば、電気浸透流）と、遠心流（コンパクトディスク上に配置され、回転させられる基板）と、磁力（例えば、振動するイオンが流動を引き起こす）と、電磁流体力学的力と、真空差または圧力差とに基づき動作するもの等の、流体力学的な流体圧を誘発するデバイスを使用することを含む。ある実施形態では、前述の技法のうちの２つまたはそれを上回るものの組み合わせが、本開示の液滴アクチュエータにおける液滴操作を行うために採用されてもよい。同様に、前述のうちの１つまたはそれを上回るものが、例えば、別のデバイスのリザーバから、または液滴アクチュエータの外部リザーバ（例えば、液滴アクチュエータ基板およびリザーバから液滴操作間隙内への流路と関連付けられるリザーバ）から、液体を液滴操作間隙内に送達するために使用されてもよい。本開示のある液滴アクチュエータの液滴操作表面は、疎水性材料から作製されてもよく、またはそれらを疎水性にするようにコーティングまたは処理されてもよい。例えば、場合によっては、液滴操作表面の一部分または全体が、例えば、溶液中のポリまたはパーフッ素化化合物等の化合物もしくは重合性単量体を使用する、堆積によって、または原位置合成を使用することによって、低表面エネルギー材料または化学作用で誘導体化されてもよい。
実施例は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標） ＡＦ（ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）、ｃｙｔｏｐ族の材料の構成要素、疎水性コーティングおよび超疎水性コーティングのＦＬＵＯＲＯＰＥＬ(R)族内のコーティング（Ｃｙｔｏｎｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｅｌｔｓｖｉｌｌｅ，ＭＤ）から入手可能）、シランコーティング、フルオロシランコーティング、疎水性ホスホネート誘導体（例えば、Ａｃｕｌｏｎ，Ｉｎｃによって販売されているもの）、およびＮＯＶＥＣＴＭ電子コーティング（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）用の他のフッ素化単量体、およびＰＥＣＶＤ用の有機シロキサン（例えば、ＳｉＯＣ）を含む。場合によっては、液滴操作表面は、約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲の厚さを有する疎水性コーティングを含んでもよい。また、いくつかの実施形態では、液滴アクチュエータの頂部基板は、導電性有機ポリマーを含み、これは次いで、疎水性コーティングでコーティングされるか、または液滴操作表面を疎水性にするように別様に処理される。例えば、プラスチック基板上に堆積される導電性有機ポリマーは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）であってもよい。導電性有機ポリマーおよび代替的な導電層の他の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｏｌｌａｃｋらの２０１１年1月６日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１１／００２９５７号に記載されている。一方または両方の基板が、印刷回路板（ＰＣＢ）、ガラス、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）コーティングガラス、および／または半導体材料を基板として使用して製作されてもよい。基板がＩＴＯコーティングガラスであるとき、ＩＴＯコーティングは、好ましくは、少なくとも約２０ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、またはそれを上回る厚さである。代替として、または加えて、厚さは、最大でも約２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、またはそれを下回り得る。場合によっては、頂部基板および／または底部基板は、ポリイミド誘電体等の誘電体でコーティングされるＰＣＢ基板を含み、これはまた、場合によっては、液滴操作表面を疎水性にするようにコーティングされるか、または別様に処理されてもよい。基板がＰＣＢを含むとき、以下の材料、すなわち、ＭＩＴＳＵＩＴＭＢＮ−３００（ＭＩＴＳＵＩ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ ＣＡ）から入手可能）、ＡＲＬＯＮＴＭ１１Ｎ（Ａｒｌｏｎ，Ｉｎｃ（Ｓａｎｔａ Ａｎａ，ＣＡ）から入手可能）、ＮＥＬＣＯ(R)Ｎ４０００−６およびＮ５０００−３０／３２（Ｐａｒｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．（Ｍｅｌｖｉｌｌｅ，ＮＹ）から入手可能）と、ＩＳＯＬＡＴＭＦＲ４０６（Ｉｓｏｌａ Ｇｒｏｕｐ（Ｃｈａｎｄｌｅｒ，ＡＺ）から入手可能）、特にＩＳ６２０、フッ素重合体族（低バックグラウンド蛍光を有するため蛍光検出に好適）、ポリイミド族、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、アラミド、ＴＨＥＲＭＯＵＮＴ(R)不織アラミド補強材（ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）、ＮＯＭＥＸ(R)ブランド繊維（ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）、および紙が、好適な材料の実施例である。種々の材料もまた、基板の誘電体成分としての使用に好適である。実施例は、ＰＡＲＹＬＥＮＥＴＭＣ（特にガラス上）、ＰＡＲＹＬＥＮＥＴＭＮ、およびＰＡＲＹＬＥＮＥＴＭＨＴ（高温用、約３００℃）（Ｐａｒｙｌｅｎｅ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｋａｔｙ，ＴＸ）から入手可能）等の蒸着誘電体、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦコーティング、ｃｙｔｏｐ、ＴＡＩＹＯＴＭＰＳＲ４０００シリーズ、ＴＡＩＹＯＴＭＰＳＲおよびＡＵＳシリーズ（Ｔａｉｙｏ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｃａｒｓｏｎ Ｃｉｔｙ，ＮＶ）から入手可能）のような（例えば、ＰＣＢ上の）液体光画像形成性はんだマスク（熱制御を伴う用途にとって良好な熱特性）、ならびにＰＲＯＢＩＭＥＲＴＭ８１６５（熱制御を伴う用途にとって良好な熱特性）（Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｉｎｃ．（Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ，ＣＡ）から入手可能）等のはんだマスク、ＶＡＣＲＥＬ(R)乾燥フィルムはんだマスク系（ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）のもの等の乾燥フィルムはんだマスク、ポリイミドフィルム（例えば、ＫＡＰＴＯＮ(R)ポリイミドフィルム、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）、ポリエチレン、およびフッ素重合体（例えば、ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン等のフィルム誘電体、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、上で列挙した任意の他のＰＣＢ基板材料、ブラックマトリクス樹脂、ポリプロピレン、ＤｕＰｏｎｔＴＭＰｙｒａｌｕｘ(R)ＨＸＣおよびＤｕＰｏｎｔＴＭＫａｐｔｏｎ(R)ＭＢＣ（ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能）等のブラックフレキシブル回路材料を含む。液滴輸送の電圧および周波数は、特定のアッセイプロトコルで使用される試薬を用いた実施のために選択されてもよい。設計パラメータは多様であり得、例えば、アクチュエータ上リザーバの数および配置、独立した電極接続の数、異なるリザーバのサイズ（容積）、磁石／ビーズ洗浄ゾーンの配置、電極サイズ、電極間ピッチ、および（頂部基板と底部基板との間の）間隙高さは、特定の試薬、プロトコル、液滴体積等とともに使用するために多様であり得る。場合によっては、本開示の基板は、例えば、溶液中のポリまたはパーフッ素化化合物もしくは重合性単量体を使用した、堆積または原位置合成を使用して、低表面エネルギー材料または化学作用で誘導体化されてもよい。実施例は、浸漬または噴霧コーティング用のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦコーティングおよびＦＬＵＯＲＯＰＥＬ(R)コーティング、プラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）用の他のフッ素化単量体、およびＰＥＣＶＤ用の有機シロキサン（例えば、ＳｉＯＣ）を含む。加えて、場合によっては、液滴操作表面のある部分または全体が、ＰＣＢ基板からのバックグラウンド蛍光等のバックグラウンドのノイズを低減するための物質でコーティングされてもよい。例えば、ノイズ低減コーティングは、Ｔｏｒａｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｊａｐａｎから入手可能なブラックマトリクス樹脂等のブラックマトリクス樹脂を含んでもよい。液滴アクチュエータの電極は、典型的には、それ自体が、処理機能、ならびにデータおよびソフトウェア記憶能力と、入力および出力能力とを含み得る、システムの一部として提供される、コントローラまたはプロセッサによって制御される。試薬は、液滴操作間隙内の液滴アクチュエータ上に、または液滴操作間隙に流体的に連結されるリザーバ内に提供されてもよい。試薬は、液体形態、例えば、液滴であってもよく、または、液滴操作間隙内、もしくは液滴操作間隙に流体的に連結されるリザーバ内に再構成可能な形態で提供されてもよい。再構成可能な試薬は、典型的には、再構成のために液体と組み合わせられてもよい。本明細書に記載される方法および装置とともに使用するために好適な再構成可能な試薬の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｍｅａｔｈｒｅｌらの２０１０年６月１日に発行された「Ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔａｂｌｅ Ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される米国特許第７，７２７，４６６号に記載されるものを含む。
「液滴操作」は、液滴アクチュエータ上の液滴の任意の操作を意味する。液滴操作は、例えば、液滴アクチュエータへの液滴の装填、液滴源からの１つまたはそれを上回る液滴の分配、２つまたはそれを上回る液滴への１つの液滴の分割、分離、または分断、ある場所から別の場所への任意の方向での液滴の輸送、単一の液滴への２つまたはそれを上回る液滴の混成または組み合わせ、液滴の希釈、液滴の混合、液滴の撹拌、液滴の変形、定位置での液滴の保持、液滴のインキュベーション、液滴の加熱、液滴の気化、液滴の冷却、液滴の処分、液滴の液滴アクチュエータ外への輸送、本明細書に記載される他の液滴操作、および／または前述の任意の組み合わせを含む。「混成する」、「混成」、「組み合わせる」、「組み合わせ」という用語、および同等物は、２つまたはそれを上回る液滴からの１つの液滴の作成を表すために使用される。２つまたはそれを上回る液滴に関してそのような用語が使用されるとき、１つの液滴への２つまたはそれを上回る液滴の組み合わせをもたらすために十分である、液滴操作の任意の組み合わせが使用され得ることを理解されたい。例えば、「液滴Ａと液滴Ｂとの混成」は、液滴Ａを静止した液滴Ｂと接触するように輸送すること、液滴Ｂを静止した液滴Ａと接触するように輸送すること、または液滴ＡおよびＢを相互に接触するように輸送することによって達成することができる。「分割」、「分離」、および「分断」という用語は、結果として得られる液滴の体積（すなわち、結果として得られる液滴の体積が同一または異なり得る）または結果として得られる液滴の数（結果として得られる液滴の数は、２、３、４、５、またはそれを上回ってもよい）に関する任意の特定の結果を示唆することを目的としていない。「混合」という用語は、液滴内の１つまたはそれを上回る成分のより均一な分布をもたらす液滴操作を指す。「装填」液滴操作の実施例は、微小透析装填、圧力補助装填、ロボット装填、受動装填、およびピペット装填を含む。液滴操作は、電極媒介されてもよい。場合によっては、液滴操作は、表面上の親水性および／または疎水性領域の使用によって、および／または物理的障害によって、さらに促進される。液滴操作の実施例については、「液滴アクチュエータ」の定義の下で、上記に引用された特許および特許出願を参照されたい。液滴操作の結果を判定または確認するために、インピーダンスまたは静電容量感知技法、もしくは画像化技法が、時として使用されてもよい。そのような技法の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｓｔｕｒｍｅｒらの２０１０年８月５日に公開された「Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ」と題される米国特許公開第２０１００１９４４０８号に記載されている。一般的に言えば、感知技法または画像化技法は、特定の電極における液滴の存在または非存在を確認するために使用されてもよい。例えば、液滴分配操作後の目的電極における分配された液滴の存在は、その液滴分配操作が有効であったことを確認する。同様に、アッセイプロトコルの適切なステップでの検出スポットでの液滴の存在は、以前の一連の液滴操作が検出用の液滴の生成に成功したことを確認し得る。液滴輸送時間は、かなり速くあり得る。例えば、種々の実施形態では、１つの電極から隣の電極までの液滴の輸送は、約１秒、または約０．１秒、または約０．０１秒、または約０．００１秒を超えてもよい。一実施形態では、電極は交流モードで操作されるが、画像化のために直流モードに切り替えられる。液滴の占有領域の面積がエレクトロウェッティング面積に類似するための液滴操作を行うことが有益であり、換言すると、１倍、２倍、３倍の液滴が、それぞれ、１、２、および３個の電極を使用して操作され、有用に制御される。液滴の占有領域が所与の時間において液滴操作を行うために利用可能な電極の数を上回る場合、液滴のサイズと電極の数との間の差は、典型的には、１を上回るべきではなく、換言すると、２倍の液滴は、１個の電極を使用して有用に制御され、３倍の液滴は、２個の電極を使用して有用に制御される。液滴がビーズを含むとき、液滴の大きさが、液滴を制御する、例えば、液滴を輸送する電極の数に等しいことが有用である。
「充填流体」は、液滴アクチュエータの液滴操作基板と関連付けられる流体を意味し、その流体は、液滴相に電極媒介液滴操作を受けさせるために、液滴相と十分に非混合性である。例えば、液滴アクチュエータの液滴操作間隙は、典型的には、充填流体で充填される。充填流体は、例えば、シリコーンオイルまたはヘキサデカン充填流体等の低粘度オイルであってもよく、またはそれを含んでもよい。充填流体は、フッ素化またはパーフッ素化オイル等のハロゲン化オイルであってもよく、またはそれを含んでもよい。充填流体は、液滴アクチュエータの間隙全体を充填してもよく、または液滴アクチュエータの１つまたはそれを上回る表面をコーティングしてもよい。充填流体は、導電性または非導電性であり得る。充填流体は、液滴操作を向上させる、および／または液滴からの試薬もしくは標的物質の損失を低減させる、微小液滴の形成を向上させる、液滴間の相互汚染を低減させ、液滴アクチュエータ表面の汚染を低減させる、液滴アクチュエータ材料の劣化等を低減させるために選択されてもよい。例えば、充填流体は、液滴アクチュエータ材料との適合性のために選択されてもよい。実施例として、フッ素化充填流体が、フッ素化表面コーティングとともに有用に採用されてもよい。フッ素化充填流体は、（例えば、Ｋｒａｂｂｅ、Ｎｉｅｍａｎｎ−Ｐｉｃｋ、または他のアッセイで使用するための）６−ヘキサデカノイルアミド−４−メチルウンベリフェロン基板のようなウンベリフェロン基板等の親油性化合物の損失を低減させるために有用であり、他のウンベリフェロン基板は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｗｉｎｇｅｒらの２０１１年５月１９日に公開された「Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ａｓｓａｙｓ Ｕｓｉｎｇ Ｕｍｂｅｌｌｉｆｅｒｏｎｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ Ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎｓ ｉｎ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｆ Ｏｉｌ」と題される米国特許公開第２０１１０１１８１３２号に記載されている。好適なフッ素化オイルの実施例は、Ｇａｌｄｅｎ ＨＴ１７０（ｂｐ＝１７０℃、粘度＝１．８ｃＳｔ、密度＝１．７７）、Ｇａｌｄｅｎ ＨＴ２００（ｂｐ＝２００Ｃ、粘度＝２．４ｃＳｔ、ｄ＝１．７９）、Ｇａｌｄｅｎ ＨＴ２３０（ｂｐ＝２３０Ｃ、粘度＝４．４ｃＳｔ、ｄ＝１．８２）（全てＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓから）等のＧａｌｄｅｎ系のもの、Ｎｏｖｅｃ ７５００（ｂｐ＝１２８Ｃ、粘度＝０．８ｃＳｔ、ｄ＝１．６１）等のＮｏｖｅｃ系のもの、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ Ｆｃ−４０（ｂｐ＝１５５℃、粘度＝１．８ｃＳｔ、ｄ＝１．８５）、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ Ｆｃ−４３（ｂｐ＝１７４℃、粘度＝２．５ｃＳｔ、ｄ＝１．８６）（両方とも３Ｍから）を含む。一般に、パーフッ素化充填流体の選択は、動粘度（７ｃＳｔ未満が好ましいが、必要とされるわけではない）および沸点（ＤＮＡ／ＲＮＡに基づく用途（ＰＣＲ等）での使用のために、１５０℃を上回ることが好ましいが、必要とされるわけではない）に基づく。充填流体は、例えば、界面活性剤または他の添加剤でドープされてもよい。例えば、添加剤は、液滴操作を向上させ、および／または液滴からの試薬もしくは標的物質の損失、微小液滴の形成、液滴間の相互汚染、液滴アクチュエータ表面の汚染、液滴アクチュエータ材料の劣化等を低減させるために選択されてもよい。界面活性剤のドーピングを含む充填流体の組成は、特定のアッセイプロトコルで使用される試薬を用いた実施、および液滴アクチュエータ材料との効果的な相互作用または非相互作用のために選択してもよい。本明細書に記載される方法および装置とともに使用するために好適な充填流体および充填流体配合物の実施例は、Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎらの２０１０年６月３日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｆｌｕｉｄｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１０／０２７８９４号、Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎらの２００９年２月１２日に公開された「Ｕｓｅ ｏｆ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００９／０２１１７３号、Ｓｉｓｔａらの２００９年１月１５日に公開された「Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂｅａｄｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／０９８２３６号、およびＭｏｎｒｏｅらの２００８年１１月２０日に公開された「Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題される米国特許公開第２００８０２８３４１４号で提供され、これらの全開示は、本明細書に引用される他の特許および特許出願と同様に、参照することにより本明細書に組み込まれる。フッ素化オイルは、場合によっては、フッ素化界面活性剤、例えば、Ｚｏｎｙｌ ＦＳＯ−１００（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）および／またはその他でドープされてもよい。充填流体は、典型的には、液体である。いくつかの実施形態では、充填ガスを液体の代わりに使用することができる。
「固定する」は、磁気応答性ビーズに関して、ビーズが液滴アクチュエータ上の液滴中または充填流体中の定位置に実質的に拘束されることを意味する。例えば、一実施形態では、固定されたビーズは、液滴分割操作の実行を可能にするために液滴中の定位置に十分に拘束されて、実質的に全てのビーズを伴う１つの液滴と、実質的にビーズを欠く１つの液滴とを生じる。
「磁気応答性」は、磁場に対して応答性であることを意味する。「磁気応答性ビーズ」は、磁気応答性材料を含むか、または磁気応答性材料から構成される。磁気応答性材料の実施例は、常磁性材料、強磁性材料、フェリ磁性材料、およびメタ磁性材料を含む。好適な常磁性材料の実施例は、鉄、ニッケル、およびコバルト、ならびにＦｅ３Ｏ４、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、およびＣｏＭｎＰ等の金属酸化物を含む。
「ポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−コ−アクリルアミド−コ−アクリロニトリル）またはＰＡＺＡＭ」（ＰＡＺＡＭ−ＰＡＮとしても知られる）は、ポリアクリルアミドゲルコーティングの実施例である。いくつかの用途では、ＰＡＺＡＭおよび／またはＰＡＺＡＭ−ＰＡＮは、熱応答性であるように修飾され、それによって、熱応答性ポリアクリルアミドゲルを形成することができる。ＰＡＺＡＭについてのさらなる詳細は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｇｅｏｒｇｅらの米国第２０１４／００７９９２３ Ａ１号として公開された、米国特許出願第１３／７８４，３６８号を参照して見出すことができる。
「リザーバ」は液体を保つ、貯蔵する、または供給するために構成されるエンクロージャまたは部分エンクロージャを意味する。本開示の液滴アクチュエータシステムは、カートリッジ上リザーバおよび／またはカートリッジ外リザーバを含んでもよい。カートリッジ上リザーバは、（１）液滴操作間隙内または液滴操作表面上のリザーバである、アクチュエータ上リザーバ、（２）液滴アクチュエータカートリッジ上にあるが、液滴操作間隙の外側にあり、液滴操作表面と接触しないリザーバである、アクチュエータ外リザーバ、または（３）アクチュエータ上領域およびアクチュエータ外領域を有する、ハイブリッドリザーバであってもよい。アクチュエータ外リザーバの実施例は、頂部基板内のリザーバである。アクチュエータ外リザーバは、典型的には、アクチュエータ外リザーバからアクチュエータ上リザーバ内等の液滴操作間隙内に液体を流動させるために配列される、開口部または流路と流体連通している。カートリッジ外リザーバは、液滴アクチュエータカートリッジの一部ですらないが、液滴アクチュエータカートリッジのある部分に液体を流動させる、リザーバであってもよい。例えば、カートリッジ外リザーバは、液滴アクチュエータカートリッジが動作中に連結されるシステムまたはドッキングステーションの一部であってもよい。同様に、カートリッジ外リザーバは、カートリッジ上リザーバ内または液滴操作間隙内に流体を押動するために使用される、試薬貯蔵容器またはシリンジであってもよい。カートリッジ外リザーバを用いるシステムは、典型的には、流体通過手段を含み、それによって、液体が、カートリッジ外リザーバからカートリッジ上リザーバ内または液滴操作間隙内へ移送されてもよい。
液滴および／または液滴内の磁気応答性ビーズを指すために本明細書で使用されるような、「磁石の磁場内への輸送」、「磁石へ向かう輸送」、および同等物は、液滴中の磁気応答性ビーズを実質的に誘引することができる磁場領域内への輸送を指すことを目的としている。同様に、液滴および／または液滴内の磁気応答性ビーズを指すために本明細書で使用されるような、「磁石または磁場から離れる輸送」、「磁石の磁場外への輸送」、および同等物は、液滴または磁気応答性ビーズが磁場から完全に除去されるかどうかにかかわらず、液滴中の磁気応答性ビーズを実質的に誘引することができる磁場領域から離れる輸送を指すことを目的としている。本明細書に記載されるそのような場合のいずれにおいても、液滴は、磁場の所望の領域へ向けて、またはそこから離して輸送され得る、および／または磁場の所望の領域は、液滴へ向けて、または液滴から離して移動させられ得ることが理解されるであろう。磁場「内」または「中」にある、電極、液滴、または磁気応答性ビーズ、もしくは同等物への言及は、電極が、磁場の所望の領域内へ、および／またはそこから離して液滴を輸送することを可能にする様式で、電極が位置付けられる、もしくは液滴または磁気応答性ビーズが、磁場の所望の領域中に位置付けられる状況を表すことを目的としており、いずれの場合も、所望の領域中の磁場は、液滴中のいかなる磁気応答性ビーズも実質的に誘引することが可能である。同様に、磁場「の外側にある」または磁場「から離れている」、電極、液滴、または磁気応答性ビーズ、もしくは同等物への言及は、電極が磁場のある領域から離して液滴を輸送することを可能にする様式で、電極が位置付けられる、もしくは液滴または磁気応答性ビーズが、磁場のある領域から離れて位置付けられる状況を表すことを目的としており、いずれの場合も、そのような領域中の磁場は、液滴中のいかなる磁気応答性ビーズも実質的に誘引することができないか、あるいはいかなる残存する引力も、領域中で行われる液滴操作の有効性を排除しない。本開示の種々の側面では、システム、液滴アクチュエータ、またはシステムの別の構成要素が、磁気応答性ビーズまたはチップ上の他の構成要素と相互作用するための磁場を形成するように、１つまたはそれを上回る永久磁石（例えば、単一の円筒または棒磁石、もしくはＨａｌｂａｃｈアレイ等のそのような磁石のアレイ）、または電磁石もしくは電磁石のアレイ等の磁石を含んでもよい。そのような相互作用は、例えば、貯蔵中、または液滴操作中の液滴内で、磁気応答性ビーズの移動または流動を実質的に固定または拘束すること、もしくは液滴外へ磁気応答性ビーズを引き出すことを含んでもよい。
「洗浄」は、ビーズ（または他の基板）の洗浄に関して、ビーズ（または他の基板）と接触している液滴から、ビーズ（または他の基板）と接触している、あるいはビーズ（または他の基板）に暴露される１つまたはそれを上回る物質の量および／または濃度を低減させることを意味する。物質の量および／または濃度の低減は、部分的、実質的に完全、またはさらに完全であり得る。物質は、多種多様な物質のうちのいずれかであってもよく、実施例は、さらなる分析のための標的物質、ならびに試料の成分、汚染物質、および／または過剰な試薬等の不要な物質を含む。いくつかの実施形態では、洗浄操作は、磁気応答性ビーズに接触している開始液滴から始まり、ここで、液滴は、物質の初期量および初期濃度を含む。洗浄操作は、種々の液滴操作を使用して進んでもよい。洗浄操作は、磁気応答性ビーズを含む液滴を生じてもよく、ここで、液滴は、物質の初期量および／または初期濃度未満である、物質の合計量および／または濃度を有する。好適な洗浄技法の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐａｍｕｌａらの２００８年１０月２１日に発行された「Ｄｒｏｐｌｅｔ−Ｂａｓｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｗａｓｈｉｎｇ」と題される米国特許第７，４３９，０１４号に記載されている。
「頂部」、「底部」、「覆う」、「下に」、および「上に」という用語は、液滴アクチュエータの頂部および底部基板の相対位置等の液滴アクチュエータの構成要素の相対位置に関する説明の全体を通して使用される。液滴アクチュエータは、空間内のその配向にかかわらず機能的であることが理解されるであろう。
任意の形態の液体（例えば、動いていようと静止していようと、液滴または連続体）が、電極、アレイ、マトリクス、または表面「上にある」、「にある」、または「を覆っている」と表されるとき、そのような液体は、電極／アレイ／マトリクス／表面と直接接触し得るか、または液体と電極／アレイ／マトリクス／表面との間に間置される１つまたはそれを上回る層もしくはフィルムと接触し得るかのいずれである。一実施例では、充填流体は、そのような液体と電極／アレイ／マトリクス／表面との間のフィルムと見なすことができる。
液滴が液滴アクチュエータ「上にある」または「上に装填されている」と表されるとき、１つまたはそれを上回る液滴操作を液滴に行うことために液滴アクチュエータを使用することを促進する様式で、液滴が液滴アクチュエータ上に配列されている、液滴の特性もしくは液滴からの信号の感知を促進する様式で、液滴が液滴アクチュエータ上に配列されている、および／または液滴が液滴アクチュエータ上で液滴操作を受けたことを理解されたい。

図１Ａおよび１Ｂは、それぞれ、その頂部基板上に親水性領域を有する、液滴アクチュエータの一部分の実施例の平面図および断面図を図示する。 図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ内の親水性領域を構成する他の実施例を示す。 図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ内の親水性領域を構成する他の実施例を示す。 図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ内の親水性領域を構成する他の実施例を示す。 図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ内の親水性領域を構成する他の実施例を示す。 図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ内の親水性領域を構成する他の実施例を示す。 図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、液滴を親水性領域に暴露するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、液滴を親水性領域に暴露するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、液滴を親水性領域に暴露するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、液滴を親水性領域に暴露するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図８、９、および１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上の親水性領域のさらに他の構成の平面図を図示する。 図８、９、および１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上の親水性領域のさらに他の構成の平面図を図示する。 図８、９、および１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上の親水性領域のさらに他の構成の平面図を図示する。 図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、親水性領域において流体を交換するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、親水性領域において流体を交換するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、親水性領域において流体を交換するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータの側面図と、親水性領域において流体を交換するために液滴アクチュエータを使用するプロセスとを図示する。 図１２Ａおよび１２Ｂは、それぞれ、液滴アクチュエータ内の交互の親水性領域および疎水性領域の３Ｄパターンの実施例の平面図および断面図を図示する。 図１３は、一連の小さい親水性領域が、より大きい液滴操作電極の列に関連して提供される、電極配列の実施例の上面図を図示する。 図１４は、狭く細長い親水性領域が、より大きい液滴操作電極の列に関連して提供される、電極配列の実施例の上面図を図示する。 図１５は、単一の狭い親水性領域が、より大きい液滴操作電極の複数の列を横断する、電極配列の実施例の上面図を図示する。 図１６は、親水性領域の複数の区画が、それぞれ、より大きい液滴操作電極の複数の列を横断する、電極配列の実施例の上面図を図示する。 図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、および２０Ｂは、そこから変位させられたときに親水性領域に近接している変位液滴を保持するための機構の実施例を示す。 図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、および２０Ｂは、そこから変位させられたときに親水性領域に近接している変位液滴を保持するための機構の実施例を示す。 図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、および２０Ｂは、そこから変位させられたときに親水性領域に近接している変位液滴を保持するための機構の実施例を示す。 図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、および２０Ｂは、そこから変位させられたときに親水性領域に近接している変位液滴を保持するための機構の実施例を示す。 図２１Ａおよび２１Ｂは、それぞれ、金属で形成される親水性領域の実施例の平面図および断面図を図示する。 図２２、２３、２４および２５は、液滴操作電極の占有領域に関連するパターン化された疎水性領域の実施例の平面図を図示する。 図２２、２３、２４および２５は、液滴操作電極の占有領域に関連するパターン化された疎水性領域の実施例の平面図を図示する。 図２２、２３、２４および２５は、液滴操作電極の占有領域に関連するパターン化された疎水性領域の実施例の平面図を図示する。 図２２、２３、２４および２５は、液滴操作電極の占有領域に関連するパターン化された疎水性領域の実施例の平面図を図示する。 図２６Ａ、２６Ｂ、および２６Ｃは、液滴操作電極のグリッドである電極配列の平面図と、親水性領域から離して水性液体を変位させるプロセスとを図示する。 図２６Ａ、２６Ｂ、および２６Ｃは、液滴操作電極のグリッドである電極配列の平面図と、親水性領域から離して水性液体を変位させるプロセスとを図示する。 図２６Ａ、２６Ｂ、および２６Ｃは、液滴操作電極のグリッドである電極配列の平面図と、親水性領域から離して水性液体を変位させるプロセスとを図示する。 図２７Ａおよび２７Ｂは、液滴操作電極のグリッドである電極配列の平面図と、親水性領域から離れて水性液滴を輸送する方法とを図示する。 図２８Ａおよび２８Ｂは、図２７Ａおよび２７Ｂの電極配列の平面図と、水性液滴が親水性領域から離して輸送されることを可能にするために、水性液滴に付加的な液体を添加するプロセスとを図示する。 図２９Ａ、２９Ｂ、および２９Ｃは、親水性領域から水性液体を除去するためのポンピング効果を生成するように、変動する間隙高さを含む、液滴アクチュエータの一部分の側面図を図示する。 図３０Ａおよび３０Ｂは、それぞれ、親水性領域の下に液滴を輸送することの困難を示す、頂部基板上に親水性領域を含む液滴アクチュエータのある領域の平面図および側面図を図示する。 図３１Ａ、３１Ｂ、および３１Ｃは、電極配列の上面図と、少量の液滴に液滴操作を適用することなく少量の液滴を移動させるために大量の液滴を使用するプロセスとを図示する。 図３２Ａおよび３２Ｂは、それぞれ、液滴を親水性領域上へと誘導するために陥凹領域内に設置された親水性領域を含む、液滴アクチュエータの上面図および側面図を図示する。 図３３は、液滴アクチュエータの側面図と、液滴を親水性表面上へ輸送することをより容易にするために、親水性領域の表面を液体で事前充填する実施例とを図示する。 図３４は、底部基板上の電極を使用して頂部基板上で液滴操作効果（またはエレクトロウェッティング効果）を生成するように設計されている、液滴アクチュエータの実施形態の側面図を図示する。 図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄは、親水性領域の上に液滴を輸送することを支援するために底部基板上の電極を使用して、頂部基板上でエレクトロウェッティング効果を付与するように、頂部基板上に誘電体層を含む、液滴アクチュエータの側面図を図示する。 図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄは、親水性領域の上に液滴を輸送することを支援するために底部基板上の電極を使用して、頂部基板上でエレクトロウェッティング効果を付与するように、頂部基板上に誘電体層を含む、液滴アクチュエータの側面図を図示する。 図３６は、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄの液滴アクチュエータの別の構成の側面図を図示する。 図３７は、その頂部基板上に斑状親水性領域を有する、液滴アクチュエータの一部分の断面図を図示する。 図３８Ａおよび３８Ｂは、それぞれ、図３７に図示される斑状親水性領域の一部分の実施例の平面図および断面図を図示する。 図３９は、斑状親水性領域を形成するプロセスの実施例を図示する。 図４０は、斑状親水性領域を形成するプロセスの別の実施例を図示する。 図４１、４２、および４３は、斑状親水性領域をディウェッティングするための技法を示す。 図４１、４２、および４３は、斑状親水性領域をディウェッティングするための技法を示す。 図４１、４２、および４３は、斑状親水性領域をディウェッティングするための技法を示す。 図４４Ａおよび４４Ｂは、それぞれ、図３７に図示される斑状親水性領域の別の実施例の一部分の平面図および断面図を図示する。 図４５は、液滴アクチュエータの底部基板上の斑状親水性領域の実施例の側面図を図示する。 図４６は、液滴アクチュエータの底部基板上に斑状親水性領域を含む液滴操作配列の実施例の平面図と、斑状親水性領域を横断して液滴を輸送するプロセスとを図示する。 図４７は、その頂部基板上に超疎水性領域を有する、液滴アクチュエータの一部分の断面図を図示する。 図４８は、超疎水性領域を形成するプロセスの実施例を図示する。 図４９は、超疎水性領域が、斑状親水性領域に表面粗度を追加することによって形成される、超疎水性領域の実施例の画像を示す。 図５０Ａおよび５０Ｂは、使用時の斑状親水性領域の断面図を図示する。 図５１は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためにフレキシブルＰＣＢおよびフリップチップ接合を使用する、液滴アクチュエータの一部分の側面図を図示する。 図５２は、フレキシブルＰＣＢならびにＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のフローセル集積化を使用する、液滴アクチュエータの一部分の側面図を図示する。 図５３は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためにフレキシブルＰＣＢを使用する別の実施例を示す、液滴アクチュエータの一部分の側面図を図示する。 図５４は、液滴アクチュエータを含むマイクロ流体システムの実施例の機能ブロック図を図示する。
本発明の実施形態は、表面に基づく化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の親水性領域を利用するための技法を提供する。親水性領域は、基板上、ウェル中、ビーズ上、ゲル中等にあり得る。親水性領域は、斑状親水性表面を有することができる。例えば、表面の１つまたはそれを上回る親水性特徴（例えば、ナノウェル）には、表面が全体的な斑状親水性特性を有するように、基板の表面上の疎水性（または超疎水性）介在領域を両側に配置することができる。
例えば、ある部分が、親水性表面上で捕捉され、またはそれに結合されてもよく、試薬が、捕捉された部分を識別することを目的とする化学作用、または新しい部分を合成するように捕捉された部分を基礎とすることを目的とする化学作用等の化学作用を行うように、同一の表面と接触させられてもよい。
別の実施例では、核酸が、表面に基づくシークエンシング化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の親水性表面に付着させられてもよい。
特定の実施形態では、核酸が、表面に基づくシークエンシング化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の親水性表面に付着させられてもよい。親水性表面への核酸の付着は、共有結合または非共有結合を介して生じることができる。例示的な結合は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｐｉｅｋｅｎらの２００４年５月１８日に発行された「Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」と題される米国特許第６，７３７，２３６号、Ｋｏｚｌｏｖらの２００７年８月２１日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ａｔｔａｃｈｉｎｇ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｔｏ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｐｐｏｒｔｓ Ｕｓｉｎｇ Ｔｒｉａｚｉｎｅ」と題される米国特許第７，２５９，２５８号、Ｓｈａｒｐｌｅｓｓらの２００８年５月２０日に発行された「Ｃｏｐｐｅｒ−ｃａｔａｌｙｓｅｄ Ｌｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｚｉｄｅｓ ａｎｄ Ａｃｅｔｙｌｅｎｅｓ」と題される米国特許第７，３７５，２３４号、Ｐｉｅｋｅｎらの２００８年９月２３日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ」と題される米国特許第７，４２７，６７８号、およびＳｍｉｔｈらの２０１１年３月１０日に発行された「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２０１１／００５９８６５ Ａ１号に記載されている。いくつかの実施形態では、核酸または他の反応成分は、順に、親水性表面または他の固体支持体に付着または接着させられる、ゲルまたは他の半固体支持に付着させることができる。親水性表面に付着させられたときに特に有用であり得る、他の試薬は、酵素、受容体、リガンド、タンパク質、生物活性化合物、または例えば、液滴の内容物の文脈において本明細書に記載される他の試薬を含むが、これらに限定されない。
親水性表面は、種々の材料上に生じることができる。実施例は、ガラスまたは他のシリコン材料（例えば、シリコンウエハ材料）および金属（例えば、金）を含む。親水性表面は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる。Ｓｈｅｎらの２０１３年５月９日に公開された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｅ」と題される米国特許公開第２０１３／０１１６１２８ Ａ１号に記載されるように、ゲルでさらに（部分的または完全に）コーティングすることができる。有用であるゲルのさらなる実施例は、アガロース等のコロイド構造、ゼラチン等のポリマーメッシュ構造、またはポリアクリルアミド等の架橋ポリマー構造を有するものを含むが、これらに限定されない。全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｓｍｉｔｈらの２０１１年３月１０日に公開された「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２０１１／００５９８６５ Ａ１号、および米国第２０１４／００７９９２３ Ａ１号として公開された米国特許出願第１３／７８４，３６８号に記載されるもの等ハイドロゲルが、特に有用である。加えて、本開示は、表面に基づく化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の斑状親水性領域を利用するための技法を提供し、斑状親水性領域は、表面の疎水性介在領域が両側に配置されるか、またはそれらによって包囲される、親水性特徴（例えば、ナノウェル）の配列を備える。同様に、斑状親水性領域は、表面の親水性介在領域が両側に配置されるか、それらによって包囲される、疎水性特徴（例えば、ナノスポット）の配列を備えることができる。いくつかの実施形態では、ＤＮＡが、親水性領域に存在し得る（例えば、親水性ナノウェル内へグラフトされる）。
例えば、ある部分が、斑状親水性表面上で捕捉され、またはそれに結合されてもよく、試薬が、捕捉された部分を検出または識別することを目的とする化学作用、または新しい部分を合成するように捕捉された部分を基礎とすることを目的とする化学作用等の化学作用を行うように、同一の表面と接触させられてもよい。
別の実施例では、核酸が、表面に基づくシークエンシング化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の斑状親水性表面に付着させらせてもよい。
さらに、本開示は、表面に基づく化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の超疎水性領域を利用するための技法を提供し、超疎水性領域は、例えば、斑状親水性表面の１つまたはそれを上回る部分上の表面粗度によって形成される。超疎水性表面は、斑状親水性表面の一部を形成し、それによって、斑状親水性・超疎水性表面を構成することができる。例えば、表面の親水性ナノウェルまたは他の特徴を、超疎水性である介在表面領域によって分離することができる。
加えて、本開示は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためにフレキシブル印刷回路板（ＰＣＢ）を使用する、液滴アクチュエータを提供する。
４．１ 親水性表面およびデジタル流体素子
図１Ａは、その頂部基板上に親水性領域を有する、液滴アクチュエータ１００のある領域の平面図を図示する。図１Ｂは、図１Ａの線Ａ−Ａに沿って得られた液滴アクチュエータ１００の断面図を図示する。液滴アクチュエータ１００は、液滴操作間隙１１４によって分離される、底部基板１１０および頂部基板１１２を含む。液滴操作間隙１１４は、充填流体１１６を含有する。充填流体１１６は、例えば、シリコーンオイルまたはヘキサデカン充填流体等の低粘度オイルである。底部基板１１０は、液滴操作電極１１８（例えば、エレクトロウェッティング電極）の配列を含んでもよい。頂部基板１１２は、接地基準面または電極（図示せず）を含んでもよい。液滴操作は、液滴操作表面上の液滴操作電極１１８の上で行われる。
親水性領域１２２は、頂部基板１１２上に提供される。本実施例では、親水性領域１２２は、液滴操作電極１１８のうちの１つと実質的に整列される。液滴１２４が、親水性領域１２２において、かつ液滴操作電極１１８のうちの１つの上に示されている。親水性領域１２２は、ある実施形態では、その対応する液滴操作電極１１８と同一または類似の占有領域（例えば、正方形または長方形）もしくは異なる占有領域（例えば、円形または楕円形）を有してもよい。さらに、親水性領域１２２は、その対応する液滴操作電極１１８とほぼ同一のサイズであるか、それよりも大きくあり得る。親水性領域１２２は、その対応する液滴操作電極１１８よりも小さくあり得る。代替として、または加えて、親水性領域１２２は、頂部基板１１２の代わりに底部基板１１０上に提供することができ、この実施例は図５に示される。
親水性領域１２２は、図示されるようにその対応する液滴操作電極１１８と整列する必要はない。例えば、これは、２つまたはそれを上回る液滴操作電極と重複してもよい。種々の他の実施形態が、本明細書内の他所で図示および議論され、さらに他の配列が、本明細書を考慮して当業者に明白となるであろう。
一実施例では、親水性領域１２２は、ガラスで形成される。ガラスは、例えば、スライドガラスまたは顕微鏡カバースリップであり得る。ガラスは、液滴操作間隙１１４に面する頂部基板１１２の表面に（例えば、接着剤を使用して）接着させることができる。
別の実施例では、親水性領域１２２は、任意の他のシリコン材料（例えば、シリコンウエハ材料）で形成され、シリコン材料は、頂部基板１１２の表面上に接着させられるか、またはその上に堆積させられる。
さらに別の実施形態では、親水性領域１２２は、金属（例えば、金、図１６Ａおよび１６Ｂ参照）で形成され、金属は、頂部基板１１２の表面上に堆積させられる。
さらに別の実施形態では、親水性領域１２２は、親水性基板上の疎水性コーティングの窓である。特定の実施形態では、窓は、コーティングされた疎水性領域によって部分的または完全に包囲される、コーティングされていない親水性領域を残す。
親水性領域１２２は、液滴アクチュエータ１００において表面に基づく化学作用を行うために使用することができる、親水性表面を頂部基板１１２上および液滴操作間隙１１４内に提供する。図２、３、４、５、６Ａ、および６Ｂは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ１００内の親水性領域１２２を構成する他の実施例を示す。
図２は、頂部基板１１２の表面と実質的に同一平面に配列される親水性領域１２２を示す。
図３は、頂部基板１１２の表面から突出し、液滴操作間隙１１４の中へ延在して配列る親水性領域１２２を示す。
図４は、液滴操作間隙１１４から離れて頂部基板１１２の表面内の陥凹領域に挿し込まれる親水性領域１２２を示す。
図５は、液滴アクチュエータ１００の底部基板１１０上に配列される親水性領域１２２を示す。
図６Ａ（平面図）および６Ｂ（側面図）は、液滴１２４等の液滴に並んで配列される親水性領域１２２を示す。例えば、親水性領域１２２は、スペーサ１２０または液滴操作間隙１１４内の他の挿入物上に提供される。ここではスペーサ１２０が、液滴アクチュエータ１００の縁に図示されているが、親水性領域は、液滴操作間隙１１４内の任意の場所に位置付けられるスペーサまたは挿入物を介して提供され得ることが理解されるであろう。
図は、親水性領域１２２の単一の事例を図示するが、複数の親水性領域が、経路、交差路、および／またはアレイ内に提供され得ることが理解されるであろう。
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および７Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ１００の側面図と、水性液滴１３０を親水性領域１２２に暴露するか、または親水性領域１２２と接触させるため、および重要なことには、水性液滴１３０が親水性領域１２２から離して輸送されることを可能にするために、液滴アクチュエータ１００を使用するプロセスとを図示する。
例えば、図７Ａは、液滴操作を介して、液滴操作電極１１８に沿って、かつ親水性領域１２２に向けて輸送されている水性液滴１３０を示す。水性液滴１３０は、例えば、親水性領域１２２の表面でアッセイまたはアッセイステップを行うための試料および／または試薬を含んでもよい。
水性液滴１３０は、例えば、親水性領域１２２の表面でＤＮＡシークエンシング反応を行うための試料および／または試薬を含んでもよい。例えば、水性液滴１３０は、親水性領域１２２の表面で免疫アッセイ反応を行うための試料および／または試薬を含んでもよい。水性液滴１３０は、例えば、親水性領域１２２を洗浄するための洗浄緩衝液を含んでもよい。
図７Ｂは、親水性領域１２２と接触している水性液滴１３０を示す。いったん水性液滴１３０が親水性領域１２２と接触すると、水性液滴１３０は、親水性領域１２２の場所に閉じ込められるか、または固定化される。少なくともいくつかの状況では、親水性領域１２２への水性液滴１３０の誘引は、液滴操作を使用して、水性液滴１３０を親水性領域１２２から離して完全に移動させることができないほどに十分に強力である。例えば、エレクトロウェッティング力は、親水性領域１２２への水性液滴１３０の誘引を克服するために十分ではない場合がある。別の実施例として、少なくともいくつかの状況では、誘電力は、親水性領域１２２への水性液滴１３０の誘引を克服するために十分ではない。種々の他の液滴操作力は、親水性領域１２２への水性液滴１３０の誘引を克服するために十分ではない場合がある。
図７Ｂはまた、液滴操作を使用して、液滴操作電極１１８に沿って、かつ親水性領域１２２に固定された水性液滴１３０に向けて輸送されている、変位液滴１３２も示す。変位液滴１３２は、充填流体１１６および水性液滴１３０の両方で実質的に非混合性である。変位液滴１３２は、例えば、別のオイル等のオイルと実質的に非混合性である、ある量の有機化合物であり得る。変位液滴１３２は、エマルジョンであり得る。顕微鏡検査で使用するための当技術分野で公知である液浸オイルが、特に好適である。そのような液浸オイルは、多くの場合、アルカン、ジアリールアルカン、ナフタレン、ジフェニル化合物、フタル酸ベンジルブチル、塩素化パラフィン、トリシクロデカン誘導体、トリシクロデカン、液体ポリブテン、芳香族化合物、エーテル結合を有する芳香族化合物、液体ポリオレフィン、ノルボルネンのテトラメータへのモノマーの水素化物、フタル酸塩およびパラフィンと化合した液体ジエン共重合体、α−オレフィン、液体オレフィンポリマー、液体ジエンポリマー、ジアリールアルカン、およびアルキルベンゼンと化合した液体ジエン共重合体、ならびに前述の種々の組み合わせ等の成分を含む、混合物である。具体的実施例は、Ｃａｒｇｉｌｌｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｃｅｄａｒ Ｇｒｏｖｅ，ＮＪ）からの液浸液１１６０である。
場合によっては、変位液滴１３２は、液浸顕微鏡検査で使用されるもの等のオイル、オイル混合物、または有機混合物であり得る。例えば、変位液滴１３２は、Ｃａｒｇｉｌｌｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｃｅｄａｒ Ｇｒｏｖｅ，ＮＪ）から入手可能なもの等の液浸オイルを含む。液浸オイルの他の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｆｕｋｕｎａｇａらの２０１３年８月６日に発行された「Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ」と題される米国特許第８，５０２，００２号、Ｍｏｔｏｙａｍａの２００１年４月２４日に発行された、「Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ」と題される米国特許第６，２２１，２８１号、Ｗｅｉｐｐｅｒｔの１９９８年１０月６日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ」と題される米国特許第５，８１７，２５６号、Ｔａｎａｋａの１９８９年５月２３日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」と題される米国特許第４，８３２，８５５号、Ｔａｎａｋａの１９８８年１２月６日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｈａｖｉｎｇ Ｌｏｗ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」と題される米国特許第４，７８９，４９０号、Ｌｉｖａの１９８６年５月６日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ Ｓｙｓｔｅｍ」と題される米国特許第４，５８７，０４２号、Ｈｉｒｔｈらの１９８５年１２月１７日に発行された「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ」と題される米国特許第４，５５９，１４７号、Ｓａｃｈｅｒらの１９８５年１月１日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ ｆｏｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」と題される米国特許第４，４９１，５３３号、Ｓａｃｈｅｒの１９８４年８月１４日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題される米国特許第４，４６５，６２１号、およびＵｓｈｉｏｄａらの１９７６年９月７日に発行された「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｏｉｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」と題される米国特許第３，９７９，３０１号に記載されている。
エレクトロウェッティング液滴操作を使用して、水性液滴１３０を親水性領域１２２から離して輸送することができない実施形態等の特定の実施形態では、（液滴操作電極１１８によって媒介される液滴操作を使用して）親水性領域１２２から水性液滴１３０を押しのけるために、変位液滴１３２を使用することができる。例えば、図７Ｃおよび７Ｄは、親水性領域１２２で変位液滴１３２によって変位させられている水性液滴１３０を示す。このようにして、水性液滴１３０は、変位液滴１３２によって親水性領域１２２から変位させられる。次いで、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８によって媒介されるエレクトロウェッティング液滴操作を受けてもよい。後に、エレクトロウェッティング媒介液滴操作または他の電極媒介液滴操作、もしくは他の液滴操作を使用して、水性液滴１３０を親水性領域１２２から離して輸送することができる。
加えて、ある量の流体である変位液滴１３２を使用する代わりに、親水性領域１２２から水性液滴１３０を押しのけるために、他の材料を使用することができる。例えば、親水性領域１２２から水性液滴１３０を変位させるために類似様式で気泡を使用することができる。
図８、９、および１０は、液滴アクチュエータ１００の頂部基板１１２上の親水性領域１２２のさらに他の構成の平面図を図示する。
図８は、液滴アクチュエータ１００内の液滴操作電極１１８のグリッドまたはアレイを示す。本実施例では、親水性領域１２２は、複数（例えば、４個）の液滴操作電極１１８の一部分と重複するように定寸および成形される。親水性領域１２２は、正方形であることに限定されない。別の実施例では、親水性領域１２２は、円形または円盤形であり得る。本構成は、親水性領域１２２との接触を失うことなく、かつ親水性領域１２２から変位液滴１３２を完全に変位させることなく、（液滴操作を使用して）液滴操作電極１１８のグリッドまたはアレイの周囲で液滴を輸送することを可能にする。親水性領域１２２および液滴操作電極１１８の本構成を使用する実施例は、下記の図９を参照して本明細書で示される。
図９は、変位液滴１３２が親水性領域１２２に「一時的に置かれ」、水性液滴１３０が親水性領域１２２と接触していない、図８の液滴操作電極１１８のグリッドまたはアレイおよび親水性領域１２２を示す。
図１０は、変位液滴１３２を完全に変位させることなく、かつ親水性領域１２２で固定されることなく親水性領域１２２の実質的に全体と相互作用する、水性液滴１３０のプロセスを示す。すなわち、図１０は、親水性領域１２２に近接する４つの液滴操作電極１１８である、液滴操作電極１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、および１１８Ｄを示す。
第１のステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８Ａに輸送され、これは、変位液滴１３２を部分的に変位させる。本ステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８Ａに対応する親水性領域１２２の部分と接触している。
第２のステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８Ａから液滴操作電極１１８Ｂに輸送され、これは、変位液滴１３２を部分的に変位させる。本ステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８Ｂに対応する親水性領域１２２の部分と接触している。
第３のステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８Ｂから液滴操作電極１１８Ｃに輸送され、これは、変位液滴１３２を部分的に変位させる。本ステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８Ｃに対応する親水性領域１２２の部分と接触している。
第４のステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８Ｃから液滴操作電極１１８Ｄに輸送され、これは、変位液滴１３２を部分的に変位させる。このステップでは、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８Ｄに対応する親水性領域１２２の部分と接触している。
これら４つのステップの完了時には、水性液滴１３０は、親水性領域１２２に固定されることなく、親水性領域１２２の実質的に表面全体と接触して相互作用している。したがって、電極１１８によって媒介される液滴操作を使用して、水性液滴１３０を親水性領域１２２から離して輸送することができる。
図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、および１１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの液滴アクチュエータ１００の側面図と、親水性領域１２２において流体を交換するために液滴アクチュエータ１００を使用するプロセスとを図示する。必ずしも、水性液滴の全体を親水性領域１２２から離して輸送するか、または別様に移動させることが可能でない場合がある。結果として、親水性領域１２２に残された、閉じ込められた液滴が存在してもよい。一実施例では、図１１Ａは、親水性領域１２２とその対応する液滴操作電極１１８との間に閉じ込められた水性液体１１１０の柱を図示する。別の実施例では、図１１Ｂは、親水性領域１２２の表面上のみに閉じ込められた、少量の水性液体１１１０を示す。
親水性領域１２２の流体を交換するプロセスにおいて、図１１Ｃは、液滴操作を使用して水性液体１１１０の閉じ込められた柱（または液滴）と接触するように輸送され、それによって、より大きい複合液滴１１１３を形成する、洗浄液滴１１１２を示す。次に、かつここで図１１Ｄを参照すると、洗浄複合液滴１１１３は、水性液体１１１０ａの新しい閉じ込められた柱または液滴を残して、親水性領域１２２から離して輸送される。液滴１１１０ａは、液滴１１１０に対して希釈されるであろう。したがって、液滴操作は、液滴１１１０中に存在した被分析物または反応成分の領域１２２を洗浄した。図１１Ｃおよび１１Ｄを参照して記載されるステップは、親水性領域１２２をさらに洗浄するため、または親水性領域１２２に試薬を適用するために、繰り返すことができる。
図１２Ａおよび１２Ｂは、本明細書に記載される方法および装置とともに使用するための親水性表面１２０１を図示し、表面は、交互の疎水性／親水性領域を有する。本明細書に図示される他の実施形態と同様に、親水性表面１２０１は、液滴アクチュエータの頂部または底部基板の間隙に面する表面上に位置付けられてもよい。親水性表面１２０１は、ここでは、液滴操作電極１２０５の経路内に示されている。図１２Ｂは、疎水性表面１２０１が親水性領域１２１０および疎水性領域１２１５を含むようにパターン化されていることを示すために拡大された、疎水性表面１２０１の一部分を図示する。
図１３は、一連の小さい親水性領域１３１０が、より大きい液滴操作電極１１８の列に関連して提供される、電極配列１３００の実施例の上面図を図示する。一実施例では、親水性領域１３１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上に提供され、液滴操作電極１１８は、液滴アクチュエータの底部基板上に提供される。本実施例では、固定されることなく、液滴操作を使用して、より大きい液滴操作電極１１８の列に沿って水性液滴１３０を輸送することができる。すなわち、本実施例では、液滴操作電極１１８に対して親水性領域１３１０の面積が小さいため、エレクトロウェッティング力が、親水性領域１３１０への水性液滴１３０の誘引を克服することができる。
図１４は、狭く細長い親水性領域１４１０が、より大きい液滴操作電極１１８の列に対して提供される、電極配列１４００の実施例の上面図を図示する。一実施例では、狭く細長い親水性領域１４１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上に提供され、液滴操作電極１１８は、液滴アクチュエータの底部基板上に提供される。本実施例では、固定されることなく、液滴操作を使用して、より大きい液滴操作電極１１８の列に沿って、かつ狭く細長い親水性領域１４１０の長さに沿って、水性液滴１３０を輸送することができる。すなわち、本実施例では、液滴操作電極１１８に対して親水性領域１４１０の面積が小さいため、エレクトロウェッティング力が、親水性領域１４１０への水性液滴１３０の誘引を克服することができる。
図１５は、単一の狭く細長い親水性領域１５１０が、より大きい液滴操作電極１１８の複数の列を横断する、電極配列１５００の実施例の上面図を図示する。一例として、図１５は、液滴操作電極１１８の３つの列またはレーンを横断する親水性領域１５１０を示す。一実施例では、親水性領域１５１０は、液滴アクチュエータの頂部基板上に提供され、液滴操作電極１１８は、液滴アクチュエータの底部基板上に提供される。本実施例では、固定されることなく、液滴操作を使用して、より大きい液滴操作電極１１８の列に沿って、かつ狭く細長い親水性領域１５１０の長さを横切って、水性液滴１３０を輸送することができる。別の実施例では、図１６は、単一の狭く細長い親水性領域１５１０が複数の狭い親水性領域１６１０に区画化されることを除いて、図１５の電極配列１５００と実質的に同一である電極配列１６００を示す。
図１３、１４、１５、および１６に図示される電極配列は、（１）試薬および／または洗浄緩衝液のより効率的な体積利用、（２）試料多重化、および（３）親水性領域への水性液滴の誘引を克服するエレクトロウェッティング力を可能にし得る。
図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、および２０Ｂは、そこから変位させられたときに親水性領域１２２に近接している変位液滴１３２を保持するための機構の実施例を示す。
図１７Ａおよび１７Ｂは、より大きい液滴操作電極１１８に関連して小さい親水性領域１２２を含む、電極配列１７００の平面図を示す。小さい親水性領域１２２およびより大きい液滴操作電極１１８は、同一または異なる基板上にあり得る。さらに、電極配列１７００の液滴操作電極１１８は、他の液滴操作電極１１８（図示せず）の列またはレーンの端にあってもよい。障壁１７１０が、液滴操作電極１１８および親水性領域１２２に関連して提供される。障壁１７１０は、例えば、液滴操作電極１１８から変位させられたときに変位液滴１３２を保持するために使用される。例えば、図１７Ａは、親水性領域１２２に一時的に置かれた変位液滴１３２を示す。図１７Ｂは、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８および親水性領域１２２に輸送され、それによって、液滴操作電極１１８から離して、障壁１７１０の保持ゾーン１７１２の中へ変位液滴１３２を変位させる、水性液滴１３０を示す。水性液滴１３０が親水性領域１２２から離して輸送されるとき、変位液滴１３２は、液滴操作電極１１８へ戻るであろう。充填流体が保持ゾーン１７１２に流入し、そこから流出することを可能にする、開口部１７１４が、障壁１７１０内に提供されてもよい。
図１８Ａおよび１８Ｂは、固体であり、かつ１つの開口部１７１４を有する障壁１７１０の代わりに、障壁１７１０が多孔質である（すなわち、複数の開口部を有する）、電極配列１７００の別の実施例を示す。
図１９Ａおよび１９Ｂは、液滴操作電極１１８から変位させられたときに変位液滴１３２を保持するために障壁１７１０を使用する代わりに、親水性突出１７１４が提供される、電極配列１７００のさらに別の実施例を示す。すなわち、親水性突出１７１４は、変位液滴１３２の一側面から保持ゾーン１７１２の中へ延在する。
再度、図１９Ａは、親水性領域１２２に一時的に置かれた変位液滴１３２を示す。図１９Ｂは、液滴操作を使用して液滴操作電極１１８および親水性領域１２２に輸送され、それによって、液滴操作電極１１８から離れ、親水性突出１７１４に沿って、保持ゾーン１７１２の中へと変位液滴１３２を変位させる、水性液滴１３０を示す。親水性突出１７１４は、変位液滴１３２が液滴操作電極１１８から偏流することを防止することによって、保持ゾーン１７１２内で変位液滴１３２を保持するように設計されている。
図２０Ａおよび２０Ｂは、電極配列１７００のさらに別の実施例を示す。本実施例では、電極配列１７００は、親水性突出１７１４が連続的である代わりに区画化されることを除いて、図１９Ａおよび１９Ｂに示される電極配列１７００と実質的に同一である。親水性突出１７１４の区画間の間隙は、水性液滴１３０が、変位液滴１３２とともに親水性突出１７１４上に流れ出ることを防止するように設計されている。
図２１Ａは、金属で形成される親水性領域の実施例の平面図を図示する。例えば、図２１Ａは、金属親水性領域２１１０を含む液滴アクチュエータ（図示せず）の底部基板２１００を示す。図２１Ｂは、図２１Ａの線Ａ−Ａに沿って得られた底部基板２１００の断面図を図示する。一実施例では、金属親水性領域２１１０は、印刷回路板（ＰＣＢ）である底部基板２１００上に形成される金パッドである。したがって、金属親水性領域２１１０は、標準的なＰＣＢ加工プロセスを使用して形成することができる。電気的に、金属親水性領域２１１０は、開放または浮動したままでもよく、これは、電気的に接地または電圧に接続されていないことを意味する。
いったんＰＣＢが加工されると、金属親水性領域２１１０を形成する金パッド上に存在する任意のコーティングは、金パッドのベア表面を暴露するように除去することができる。次いで、金属親水性領域２１１０の表面が、シークエンシングのための表面化学作用のために調製される。例えば、かつここで図２１Ｂを参照すると、液滴操作間隙に面する金属親水性領域２１１０の表面は、シラン化層２１１２を形成するようにシラン処理される。シラン化層２１１２の上には、あるグラフトプライマー２１１６を含む、ハイドロゲル層２１１４がある。このようにして、シークエンシング表面を、ＰＣＢ上で容易に形成することができる。
図２２、２３、２４、および２５は、液滴操作電極１１８の占有領域に関連する、パターン化された疎水性領域の実施例の平面図を図示する。パターン化された疎水性領域は、液滴アクチュエータの頂部基板上、底部基板上、または頂部基板および底部基板の両方の上にあり得る。例えば、図２２は、１つの液滴操作電極１１８に関連するパターン化された疎水性領域２２００を示す。パターン化された疎水性領域２２００は、液滴操作電極１１８の占有領域よりも実質的に小さいチェッカーボードパターンである。対照的に、図２３は、液滴操作電極１１８の占有領域と実質的に同延である、同様にチェッカーボードパターンである、パターン化された疎水性領域２３００を示す。図２４は、２つの液滴操作電極１１８に及ぶチェッカーボードパターンの実施例である、パターン化された疎水性領域２４００を示す。さらに、パターン化された疎水性領域は、チェッカーボードパターンに限定されない。パターン化された疎水性領域は、図２５に示されるもの等の種々の形状を帯びることができる。例えば、図２５は、５つの異なるパターン２５００、すなわち、横棒のパターン、縦棒のパターン、十字または斜線パターン、同心円のパターン、および螺旋パターンを示す。
図２６Ａ、２６Ｂ、および２６Ｃは、液滴アクチュエータ１００内の液滴操作電極１１８のグリッドまたはアレイと、親水性領域１２２から離して水性液体１３１を変位させるプロセスとを示す。本実施例では、親水性領域１２２は、円形または円盤形であり、複数（例えば、４個）の液滴操作電極１１８の一部分と重複するように定寸される。水性液体１３１のある体積または柱は、親水性領域１２２への水性液体１３１の誘引のため、親水性領域１２２に閉じ込められてもよい。水性液体１３１は、例えば、試料液、試薬、および／または洗浄緩衝液であり得る。親水性領域１２２から離して水性液体１３１を移動させる１つの方法は、変位によるものである。
例えば、図２６Ａは、例えば、液滴操作を使用して親水性領域１２２の一側面に向けて輸送されている、水性液体１３１と同一または異なる液体の水性液滴である、変位液滴１３２を示す。図２６Ｂは、親水性領域１２２において水性液体１３１と接触し混成する、変位液滴１３２を示す。そうすることで、図２６Ｃに図示されるように、水性液滴１３０が、液滴操作を介して親水性領域１２２の反対側から引かれ、液滴操作を使用して運び去られる。ここで、変位液滴１３２の元の体積が親水性領域１２２で保持され、水性液体１３１になり、元の水性液体１３１に取って代わる。
図２７Ａおよび２７Ｂは、液滴操作電極１１８のグリッドである、電極配列２７００の平面図を図示する。図２７Ａおよび２７Ｂはまた、液滴操作電極１１８に関連する親水性領域１２２も図示する。本実施例では、親水性領域１２２は、頂部基板１１２（図示せず）上にあり得、液滴操作電極１１８は、底部基板１１０（図示せず）上にある。親水性領域１２２は、例えば、４つの液滴操作電極１１８に及ぶように定寸される。例えば、親水性領域１２２は、液滴操作電極１１８のより大きいグリッド内の液滴操作電極１１８の２×２の配列に及ぶ。
図２７Ａは、ある体積を有する水性液滴１３０を示し、この体積は、周囲の領域の中へ実質的に越流することなく、親水性領域１２２の下の区域を充填するために十分である。本実施例では、液滴操作を使用して、親水性領域１２２から離して水性液滴１３０を輸送することが困難であり得る。しかしながら、水性液滴１３０の体積が、親水性領域１２２の下の区域を充填するとともに、周囲の領域の中へ越流するために十分である場合、液滴操作を使用して、親水性領域１２２から離して水性液滴１３０を輸送することが可能になる。これは、図２７Ｂに示されている。したがって、一実施形態では、親水性領域１２２から離して水性液滴１３０を輸送する方法は、親水性領域１２２に隣接するエレクトロウェッティング領域の中へ越流させるために十分な体積を液滴に提供することを含む。一実施例では、これは、十分に大きな開始体積を提供することによって、達成することができる。別の実施例では、これは、親水性領域１２２から水性液滴１３０を除去することを補助するように体積を水性液滴１３０に追加することによって、達成することができ、この実施例は、下記の図２８Ａおよび２８Ｂにおいて本明細書で示されている。
例えば、図２８Ａおよび２８Ｂは、親水性領域１２２から離して輸送されることを可能にするために、どのようにして付加的な液体（例えば、液体１３２）を水性液滴１３０に追加できるかを示す。すなわち、液体１３２は、液滴操作電極１１８のグリッドに沿った任意の方向から、親水性領域１２２にある水性液滴１３０と接触するように輸送することができる。
図２９Ａ、２９Ｂ、および２９Ｃは、親水性領域１２２から水性液体を除去するためのポンピング効果を生成するように、変動する間隙高さを含む、液滴アクチュエータ１００の一部分の側面図を図示する。ここで図２９Ａを参照すると、親水性領域１２２は、底部基板１１０の上、例えば、２つの液滴操作電極１１８の上にある。誘電体層２９１０は、それらの間の電気的分離を確実にするように、２つの液滴操作電極１１８と親水性領域１２２との間に提供される。液滴操作間隙１１４に面する頂部基板１１２の側面上で、頂部基板１１２の局所構造または輪郭は、間隙高さｈ１から間隙高さｈ２へ、次いで間隙高さｈ３へと遷移する。間隙高さｈ１は、最小の間隙高さである。すなわち、間隙高さｈ２は、間隙高さｈ１を上回る。間隙高さｈ３はさらに、間隙高さｈ２を上回る。頂部基板１１２の表面は、示されるように、間隙高さｈ１から間隙高さｈ２への遷移における第１の傾斜と、間隙高さｈ２から間隙高さｈ３への遷移における第２の傾斜とを有する。間隙高さｈ３を有する液滴アクチュエータ１００の部分は、例えば、廃棄物リザーバであり得る。
親水性領域１２２は、間隙高さｈ２を有する液滴アクチュエータ１００の部分に位置する。本実施例では、間隙高さの２つの変化は、水性液滴１３０を親水性領域１２２から引き離し、例えば、廃棄物リザーバ内へ引き込むことを支援するポンピング効果を生成するために使用される。例えば、間隙高さの第１の変化（すなわち、間隙高さｈ１から間隙高さｈ２へと遷移する液滴アクチュエータ１００の部分）は、親水性領域１２２から除去するためよりもむしろ、親水性領域１２２の表面でポンピング効果を誘発するために使用される。間隙高さの第２の変化（すなわち、間隙高さｈ２から間隙高さｈ３へと遷移する液滴アクチュエータ１００の部分）は、水性液滴１３０を親水性領域１２２から引き離し、例えば、間隙高さｈ３を有する廃棄物リザーバ内へ引き込むためのポンピング効果を誘発するために使用される。
他の実施形態では、かつここで図２９Ｂを参照すると、親水性領域１２２は、間隙高さｈ２を有する液滴アクチュエータ１００の部分において頂部基板１２２上にあり得る。さらに他の実施形態では、かつここで図２９Ｃを参照すると、親水性領域１２２は、間隙高さｈ１から間隙高さｈ２へと遷移する傾斜領域において頂部基板１２２上にあり得る。なおも他の実施形態では、親水性領域１２２は、図２９Ｂおよび図２９Ｃに示される両方の場所にあり得る。
図３０Ａおよび３０Ｂは、それぞれ、頂部基板１１２上に親水性領域１２２を含む、液滴アクチュエータ１００のある領域の平面図および側面図を図示する。一実施例では、親水性領域１２２は、ガラスで形成される。例えば、ガラスは、スライドガラスまたは顕微鏡カバースリップであり得る。親水性領域１２２から液滴を除去するための解決策の実施例が、図１Ａ−図２５を参照して記載されている一方で、図３０Ａおよび３０Ｂは、親水性領域１２２の下および親水性領域１２２上への輸送の困難を示す。本実施例では、親水性領域１２２は、液滴操作間隙１１４の中へ突出し、それによって、液滴操作間隙１１４内に障害物を作成する。例えば、図３０Ｂは、親水性領域１２２の前縁に突き当たり、おそらくそれに対して閉じ込められた液滴１２４を示す。結果として、液滴操作を使用して親水性領域１２２の下および親水性領域１２２上に液滴１２４を輸送することは困難であり得る。したがって、液滴を親水性領域１２２上へ移動させるための方法または装置が、下記の図３１Ａ−３６において本明細書に記載される。
図３１Ａ、３１Ｂ、および３１Ｃは、電極配列３１００の上面図と、少量の液滴に液滴操作を適用することなく少量の液滴を移動させるために大量の液滴を使用するプロセスとを図示する。例えば、電極配列３１００は、リザーバ電極３１１０のセットを含む。リザーバ電極３１１０は、例えば、グリッドパターンで配列される、複数の個々に制御される電極である。リザーバ電極３１１０は、例えば、アクチュエータ上リザーバ（図示せず）と関連付けられてもよい。リザーバ電極３１１０の一側面から離れて導かれているのは、液滴１２４を分配することができる液滴操作電極１１８の配列である。さらに、親水性領域１２２が、液滴操作電極１１８において提供される。すなわち、親水性領域１２２の縁は、リザーバ電極３１１０の縁に接し、それによって、液滴１２４が越えなければならない疎水性・親水性境界を作成する。
液滴操作を使用して、アクチュエータ上リザーバ（図示せず）内で、液滴１２４が、リザーバ電極３１１０の上にあるより大量の液体１２５から分割される。しかしながら、いったん液滴１２４がより大量の液体１２５から分割されると、液滴１２４は、次いで、液滴操作の使用によってではなく、ポンピング作用を使用して、リザーバ電極３１１０に沿って、疎水性・親水性境界を横断し、液滴操作電極１１８上へ移動させられる。例えば、液滴操作を使用して、大量の液体１２５は、示されるように、リザーバ電極３１１０を横断して拡散され、次いで、図３１Ａ、３１Ｂ、および３１Ｃに示されるように、段階的に親水性領域１２２に向けて輸送される。液体１２５と液滴１２４との間に充填流体（図示せず）が存在するため、大量の液体１２５の動きが充填流体を移動させ、次いで、充填流体が液滴１２４を移動させる。すなわち、大量の液体１２５を使用して、充填流体においてポンピング効果を生成することができる。この方法を使用して、液滴１２４に液滴操作を直接適用することなく、液滴１２４を親水性領域１２２上へ輸送することができる。代わりに、液滴操作は、充填流体で移動を引き起こす様式で、近くの液体１２５に適用されている。充填流体の移動は、疎水性・親水性境界を横断して親水性領域１２２の中へ液滴１２４を軽く押すために使用される。いったん液滴操作電極１１８の上に来ると、液滴操作を使用して液滴１２４を操作することができる。
他の実施形態では、ポンピング効果を機械的に達成することができる。例えば、大量の大液体１２５は、液滴１２４を前方へ軽く押す機械的構成要素を用いて置換することができる。
さらに他の実施形態では、小さな親水性パッチについては、液滴を親水性パッチ上へと軽く押し、次いで液滴を親水性パッチから軽く押し出すために、ポンピング効果を使用することができる。
さらに他の実施形態では、いくつかの液滴を親水性パッチ上へと連続的に軽く押し、それによって、液滴を親水性パッチ上に蓄積させるために、ポンピング効果を使用することができる。
なおも他の実施形態では、親水性表面上へと水性液滴を押すために、液浸オイル液滴を使用することができる。したがって、親水性表面上へ、および／またはそこから外へ液滴を押すために、液浸オイル液滴を使用することができる。
図３２Ａおよび３２Ｂは、それぞれ、液滴を親水性領域１２２上へと誘導するために陥凹領域に設置された親水性領域１２２を含む、液滴アクチュエータ１００の上面図および側面図を図示する。図４が、頂部基板１１２内の陥凹領域を示す一方で、本実施例では、陥凹領域３２１０は、底部基板１１０に形成される。親水性領域１２２は、陥凹領域３２１０に設置される。陥凹領域３２１０および親水性領域１２２は、陥凹領域３２１０の内側である量の液体１２５を保つように定寸される。すなわち、親水性領域１２２の上で大量の液体１２５を蓄積させるように、液滴操作を使用して、複数の液滴１２４を陥凹領域３２１０内へ連続して輸送することができる。
図３３は、液滴アクチュエータ１００の側面図と、液滴を親水性表面上へ輸送することをより容易にするために、親水性領域１２２の表面を液体で事前充填する実施例とを図示する。本実施例では、親水性領域１２２は、底部基板１１０の上に、例えば、２つの液滴操作電極１１８の上にある。誘電体層３３１０が、それらの間の電気的分離を確実にするように、２つの液滴操作電極１１８と親水性領域１２２との間に提供される。さらに、開口部３３１２が、頂部基板１１２内に提供される。開口部３３１２は、親水性領域１２２と実質的に整列される。開口部３３１２は、液滴を親水性表面上へ輸送することをより容易にするために、外部液体源が親水性領域１２２の表面を事前充填または事前湿潤することを可能にするために使用される。一実施例では、親水性領域１２２の表面を液体１２５で事前湿潤するために、ピペット３３２０等のピペットを使用することができる。別の実施例では、親水性領域１２２の表面を継続的または周期的に湿潤するために、頂部基板１１２の流体リザーバを使用することができる。
図３４は、底部基板１１０上の電極を使用して頂部基板１１２上で液滴操作効果（またはエレクトロウェッティング効果）を生成するように設計されている、液滴アクチュエータ１００の実施形態の側面図を図示する。例えば、底部基板１１０上の液滴操作電極１１８を使用して頂部基板１１２上でエレクトロウェッティング効果を生成するために、誘電体層が頂部基板１１２上に存在する。したがって、図３４は、底部基板１１０上の液滴操作電極１１８を示し、液滴操作電極１１８は、疎水性層３４１０でコーティングされる。頂部基板１１２は、接地基準面または電極３４１２、次いで、疎水性層３４１６でコーティングされる誘電体層３４１４を含む。液滴アクチュエータが、典型的には、底部基板上の液滴操作電極の上に誘電体層を含む一方で、本実施形態では、底部基板上の液滴操作電極上に誘電体層は存在しない。代わりに、誘電体層は、頂部基板上にある。
親水性領域１２２等の親水性表面、パッチ、または領域を含む液滴アクチュエータでは、底部基板上の電極を使用して頂部基板上でエレクトロウェッティング効果を付与する能力が、液滴を親水性表面上へ輸送することを支援するために有用であり得る。すなわち、両方の基板が親水性の様式で挙動している場合、液滴は、これらの間で流動する可能性がより高くあり得る。親水性領域１２２を含み、底部基板１１０上の液滴操作電極１１８を使用して頂部基板１１２上にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される液滴アクチュエータ１００の実施例は、図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、および３６を参照して下記で本明細書に記載される。
図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄは、親水性領域１２２の上に液滴を輸送することを支援するために底部基板１１０上の電極を使用して、頂部基板１１２上でエレクトロウェッティング効果を付与するように、頂部基板１１２上に誘電体層３４１４を含む、液滴アクチュエータ１００の側面図を図示する。
本実施例では、５つの液滴操作電極１１８、すなわち、液滴操作電極１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ、および１１８ｅが、底部基板１１０上に示されている。さらに、誘電体層３４１８が、液滴操作電極１１８の上に提供される。親水性領域１２２が、底部基板１１０上の誘電体層３４１８の上に提供される。親水性領域１２２は、例えば、液滴操作電極１１８ｄおよび１１８ｅに及ぶ。加えて、液滴操作電極３５１０が、親水性領域１２２の縁の近く、すなわち、示されるように、液滴操作電極１１８ｂおよび１１８ｃの上に提供される。誘電体層３４１０は、液滴操作電極１１８と親水性領域１２２との間、および液滴操作電極１１８と液滴操作電極３５１０との間の電気的分離を確実にする。底部基板１１０の液滴操作電極１１８および液滴操作電極３５１０は、図３４の疎水性層３４１０等の疎水性層でコーティングされてもよいが、これは、示されていない。
頂部基板１１２は、接地基準面または電極３４１２と、誘電体層３４１４とを含む。頂部基板１１２の誘電体層３４１４は、図３４の疎水性層３４１６等の疎水性層でコーティングされてもよいが、これは、示されていない。本実施例では、誘電体層３４１４は、液滴操作電極３５１０および親水性領域１２２の近傍にのみ提供される。すなわち、誘電体層３４１４は、示されるように、液滴操作電極３５１０および親水性領域１２２に及ぶ。
図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄでは、「オフ」とは、電極が基準接地電圧に設定されることを意味する。「オン」とは、電極が、２つの電極間の電位につながる、接地基準電圧とは異なる任意の電圧にあることを意味する。図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄに図示および記載されるプロセスの全体を通して、接地基準面または電極３４１２は、オフである。
図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄは、親水性領域１２２の上に水性液滴１３０等の液滴を輸送することを支援する電極配列を示す。例えば、かつここで図３５Ａを参照すると、液滴操作電極１１８ａは、オンであり、液滴操作電極１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ、および１１８ｅは、オフであり、液滴操作電極３５１０は、オフである。結果として、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８ａの上に着座する。
次に、かつここで図３５Ｂを参照すると、液滴操作電極３５１０がオフのままの状態で、液滴操作電極１１８ｂは、オンであり、液滴操作電極１１８ａ、１１８ｃ、１１８ｄ、および１１８ｅは、オフである。結果として、水性液滴１３０は、液滴操作電極１１８ｂへ移動する。
次に、かつここで図３５Ｃを参照すると、液滴操作電極３５１０がオフのままの状態で、液滴操作電極１１８ｃは、オンであり、液滴操作電極１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｄ、および１１８ｅは、オフである。結果として、水性液滴１３０は、親水性領域１２２の縁の近くにある液滴操作電極１１８ｃへ移動する。
次に、かつここで図３５Ｄを参照すると、液滴操作電極３５１０は、ここではオンである。さらに、液滴操作電極３５１０の下の液滴操作電極１１８ｂおよび１１８ｃの両方が、オンである。そうすることで、水性液滴１３０を親水性領域１２２の表面上へ輸送することを支援するために有用であり得る、エレクトロウェッティング効果が、頂部基板１１２上に付与される。
頂部基板１１２上に誘電体層３４１４を含み、それによって、底部基板１１０上の電極を使用してエレクトロウェッティング効果を頂部基板１１２に付与することができる、図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄに示される液滴アクチュエータ１００の他の実施形態では、連続接地基準面または電極３４１２は存在しない。代わりに、液滴は、輸送前および／または輸送後にのみ、接地している。すなわち、液滴は、液滴操作電極１１８の間では接地するが、液滴操作電極１１８の上にあるときは接地しない。
他の実施形態では、頂部基板１１２上の接地基準面または電極３４１２は、誘電体層３４１４の液滴操作間隙１１４側の上に提供される。さらに他の実施形態では、接地は、底部基板１１０上に提供される。例えば、接地ワイヤのグリッドが、液滴操作電極１１８の間にあるか、またはそれらに重複する底部基板１１０上に提供される。さらに他の実施形態では、接地は、頂部基板と底部基板との間に位置付けられ、すなわち、接地は、液滴操作間隙１１４内に提供される。
図３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、および３５Ｄに示される液滴アクチュエータ１００のなおも他の実施形態では、図３６に図示されるように、液滴操作電極３５１０は省略される。本実施形態では、頂部基板１１２上のエレクトロウェッティングを可能にするために、接地基準面または電極３４１２がオンである。
再度、図１Ａ−図３６を参照すると、本開示の親水性領域と併せて、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｓｈｅｎらの２０１３年５月９日に公開された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｕｓｅ」と題される米国特許公開第２０１３０１１６１２８号による、ある検出器構成を使用することができる。
本明細書に記載される装置および方法の特に有用な用途は、合成によるシークエンシング（ＳＢＳ）技法等の核酸のシークエンシングである。簡潔には、ＳＢＳは、標的核酸を、１つまたはそれを上回る標識ヌクレオチド、ＤＮＡポリメラーゼ等と接触させることによって開始することができる。１つまたはそれを上回る異なる種の標的核酸を、本明細書に記載される親水性表面または他の固相基板に付着させることができ、試薬を、本明細書に記載される液滴操作ステップを使用して１つまたはそれを上回る標的核酸に送達することができる。例えば、異なる種の標的核酸を、表面または基板上の異なる特徴に付着させることができる。標的核酸を鋳型として使用して、プライマーが伸長される、これらの特徴は、検出することができる標識ヌクレオチドを組み込むであろう。随意に、標識ヌクレオチドは、いったんヌクレオチドがプライマーに追加されると、さらなるプライマー伸長を終結させる、可逆的終結特性をさらに含むことができる。例えば、可逆的終結因子部分を有するヌクレオチド類似体は、その部分を除去するために脱保護剤が送達されるまで後続の伸長が発生できないように、プライマーに追加することができる。したがって、可逆的終結を使用する実施形態については、脱保護試薬を、（検出が発生する前または後に）伸長されるプライマーが位置する特徴に送達することができる。洗浄液滴を、種々の送達ステップの間に、特徴に送達することができる。次いで、ｎ個のヌクレオチドによりプライマーを伸長し、それによって、長さｎの配列を検出するように、このサイクルをｎ回繰り返すことができる。本開示の装置または方法とともに使用するために容易に適合することができる、例示的なＳＢＳ手順、検出プラットフォーム、検出器、および試薬は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂｅｎｔｌｅｙ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ４５６：５３−５９（２００８）、Ｇｏｒｍｌｅｙらの２０１３年９月１２日に公開された「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１３／１３１９６２号、Ｋｏｚｌｏｖらの２００８年４月１０日に公開された「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／０４２０６７号、Ｒｉｇａｔｔｉらの２０１３年８月１５日に公開された「Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ ｏｎ ａ Ｓｕｐｐｏｒｔ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１３／１１７５９５号、Ｂａｒｎｅｓらの２００６年６月６日に発行された「Ｌａｂｅｌｌｅｄ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ」と題される米国特許第７，０５７，０２６号、Ｈａｒｄｉｎらの２００８年２月１２日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」と題される米国特許第７，３２９，４９２号、Ｈａｒｄｉｎらの２００７年５月１日に発行された「Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｌｔｅｒｉｎｇ Ｍｏｎｏｍｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ」と題される米国特許第７，２１１，４１４号、Ｔｕｒｎｅｒらの２００８年１月１日に発行された「Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ」と題される米国特許第７，３１５，０１９号、Ｘｕらの２００８年７月２９日に発行された「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａｎａｌｏｇｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」と題される米国特許第７，４０５，２８１号、およびＲａｎｋｅｔらの２００８年５月８日に公開された「Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｅｎｚｙｍｅｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００８０１０８０８２号に記載されている。
パイロシークエンシング等の周期的反応を使用する他のシークエンシング手順を使用することができる。パイロシークエンシングは、特定のヌクレオチドが発生期の核酸鎖に組み込まれるため、無機ピロリン酸塩（ＰＰｉ）の放出を検出する（全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｒｏｎａｇｈｉ，ｅｔ ａｌ．，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２４２（１），８４−９（１９９６）、Ｒｏｎａｇｈｉ，Ｇｅｎｏｍｅ Ｒｅｓ．１１（１），３−１１（２００１）、Ｒｏｎａｇｈｉ ｅｔ ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８１（５３７５），３６３（１９９８）、Ｎｙｒｅｎらの２００１年４月３日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ＤＮＡ」と題される米国特許第６，２１０，８９１号、Ｎｙｒｅｎの２００１年７月１０日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ＤＮＡ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ Ｐｙｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ」と題される米国特許第６，２５８，５６８号、およびＲｏｔｈｂｅｒｇらの２００１年８月１４日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ」と題される米国特許第６，２７４，３２０号）。パイロシークエンシングでは、ＡＴＰスルフリラーゼによってアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）に変換されることによって、放出されたＰＰｉを検出することができ、結果として得られるＡＴＰは、ルシフェラーゼが産生する光子によって検出することができる。したがって、シークエンシング反応は、発光検出システムを介して監視することができる。蛍光に基づく検出システムに使用される励起放射源は、パイロシークエンシング手順には必要ない。本開示のアレイにパイロシークエンシングを適用するために使用することができる有用な検出器および手順は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｅｌｔｏｕｋｈｙらの２０１２年３月５日に公開された「Ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ ｆｏｒ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２０１２／０５８０９６号、Ｃｈｅｅらの２００５年９月１日に公開された「Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００５０１９１６９８号、Ｅｌ Ｇａｍａｌらの２００９年９月２９日に発行された「Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」と題される米国特許第７，５９５，８８３号、およびＲｏｔｈｂｅｒｇらの２００７年７月１７日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ａ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ」と題される米国特許第７，２４４，５５９号に記載されている。
例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｓｈｅｎｄｕｒｅ ｅｔ ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０９：１７２８−１７３２（２００５）と、Ｂｒｅｎｎｅｒの１９９７年２月４日に発行された「ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂｙ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｌｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｌｅａｖａｇｅ」と題される米国特許第５，５９９，６７５号、およびＭａｃｅｖｉｃｚの１９９８年５月１２日に発行された「ＤＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｂｙ ｐａｒａｌｌｅｌ ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ」と題される米国特許第５，７５０，３４１号に記載されるものを含む、ライゲーションによるシークエンシング反応も有用である。いくつかの実施形態は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂａｉｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ １３５（３），３０３−７（１９８８）、Ｄｒｍａｎａｃ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １６，５４−５８（１９９８）と、Ｆｏｄｏｒ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５１（４９９５），７６７−７７３（１９９５）、およびＳｈｅｎｇｒｏｎｇらの２０１２年１２月１３日に公開された「Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｆｌｏｗ−ｃｅｌｌｓ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ２０１２１７０９３６号に記載されるようなハイブリダイゼーションによるシークエンシング手順を含むことができる。ライゲーションによるシークエンシング手順およびハイブリダイゼーションによるシークエンシングの両方の手順で、固体支持体または親水性表面上に存在する核酸は、オリゴヌクレオチド送達および検出の反復サイクルを受ける。典型的には、オリゴヌクレオチドは、蛍光標識され、本明細書または本明細書で引用される参考文献内のＳＢＳ手順に関して記載されるものに類似する蛍光検出器を使用して検出することができる。
いくつかの実施形態は、ＤＮＡポリメラーゼ活性のリアルタイム監視を伴う方法を利用することができる。例えば、フルオロフォア担持ポリメラーゼとγ−リン酸塩標識ヌクレオチドとの間の蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）相互作用を通して、またはゼロモード導波管を用いて、ヌクレオチドの組み込みを検出することができる。ＦＲＥＴに基づくシークエンシングのための技法および試薬は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｌｅｖｅｎｅ ｅｔ ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９９，６８２−６８６（２００３）と、Ｌｕｎｄｑｕｉｓｔ ｅｔ ａｌ．Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．３３，１０２６−１０２８（２００８）と、Ｋｏｒｌａｃｈ ｅｔ ａｌ．Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ １０５，１１７６−１１８１（２００８）とに記載されている。
いくつかのＳＢＳの実施形態は、ヌクレオチドを伸長産物に組み込むと放出されるプロトンの検出を含む。例えば、放出されたプロトンの検出に基づくシークエンシングは、Ｉｏｎ Ｔｏｒｒｅｎｔ（Ｇｕｉｌｆｏｒｄ，ＣＴ）（Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓの子会社）から市販されている電気的検出器および関連技法、または全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｒｏｔｈｂｅｒｇらの２００９年１月２９日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎａｌｙｔｅｓ ｕｓｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ＦＥＴ ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００９００２６０８２号、Ｒｏｔｈｂｅｒｇらの２００９年５月２１日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎａｌｙｔｅｓ ｕｓｉｎｇ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ＦＥＴ ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００９０１２７５８９号、Ｒｏｔｈｂｅｒｇらの２０１０年６月３日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｎａｌｙｔｅｓ」と題される米国特許公開第２０１００１３７１４３号、およびＲｏｔｈｂｅｒｇらの２０１０年１１月１１日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ ＦＥＴ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２０１００２８２６１７号に記載される、シークエンシング方法およびシステムを使用することができる。
本開示のアレイの別の有用な用途は、遺伝子発現分析である。遺伝子発現は、デジタルＲＮＡシークエンシングと称されるもの等のＲＮＡシークエンシング技法を使用して検出または定量化することができる。ＲＮＡシークエンシング技法は、上記に記載されるもの等の当技術分野で公知であるシークエンシング手法を使用して実行することができる。遺伝子発現はまた、アレイへの直接ハイブリダイゼーションによって実行されるハイブリダイゼーション技法を使用して、またはその産物がアレイ上で検出される、多重鎖アッセイを使用して、検出または定量化することもできる。そのようなアレイは、本明細書に記載される親水性表面または他の固体支持体に存在し得る。アレイはまた、１つまたはそれを上回る個体に由来するゲノムＤＮＡ試料の遺伝子型を判定するために使用することもできる。本開示の方法または装置を使用して実行することができる、アレイに基づく発現および遺伝子型決定分析の例示的な方法は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｏｌｉｐｈａｎｔらの２００９年９月１日に発行された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ」と題される米国特許第７，５８２，４２０号、Ｆａｎらの２００５年５月１０日に発行された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｅｓ」と題される米国特許６，８９０，７４１号、Ｓｔｕｅｌｐｎａｇｅｌらの２００５年７月５日に発行された「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ」と題される米国特許第６，９１３，８８４号、Ｃｈｅｅらの２００２年３月１２日に発行された「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｂｅａｄ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許第６，３５５，４３１号、Ｇｕｎｄｅｒｓｏｎらの２００５年３月１０日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｗｈｏｌｅ Ｇｅｎｏｍｅ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｎｏｔｙｐｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００５００５３９８０号、Ｇｕｎｄｅｒｓｏｎらの２００９年７月２３日に公開された「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｂｅａｄ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００９／０１８６３４９ Ａ１号、およびＣｈｅｅらの２００５年８月１８日に公開された「Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００５／０１８１４４０ Ａ１号に記載されている。
コロニーまたはクラスタを形成するように、核酸を親水性表面（または表面の親水性領域）に付着させ、増幅させることができる。コロニーまたはクラスタは、一種のアレイ特徴である。クラスタは、固相増幅方法によって作成することができる。例えば、検出される１つまたはそれを上回る鋳型配列を有する核酸を、表面に付着させ、架橋増幅を使用して増幅させることができる。有用な架橋増幅方法は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ａｄｅｓｓｉらの２００６年１０月３日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される米国特許第７，１１５，４００号、Ａｄａｍｓらの１９９７年６月２４日に発行された「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ ｗｉｔｈ Ｔｗｏ Ｐｒｉｍｅｒｓ Ｂｏｕｎｄ ｔｏ ａ Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ」と題される米国特許第５，６４１，６５８号、Ｋａｗａｓｈｉｍａらの２００２年５月９日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００２／００５５１００ Ａ１号、Ｍａｙｅｒらの２００４年５月２０日に公開された「Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ ｏｎ ａ Ｓｏｌｉｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ」と題される米国特許公開第２００４／００９６８５３ Ａ１号、Ｍａｙｅｒらの２００４年１月１日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｇｅｎｏｍｅ−ｗｉｄｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ Ｐｈｅｎｏｔｙｐｅ」と題される米国特許公開第２００４／０００２０９０ Ａ１号、Ｇｏｒｍｌｅｙらの２００７年６月７日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ ｏｆ Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ」と題される米国特許公開第２００７０１２８６２４号、Ｓｃｈｒｏｔｈらの２００８年１月１０日に公開された「Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｃｒｅａｔｉｎｇ Ｃｌｏｎａｌ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ａｒｒａｙｓ」と題される米国特許公開第２００８／０００９４２０ Ａ１号に記載されている。表面上で核酸を増幅させるための別の有用な方法は、例えば、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｌｉｚａｒｄｉ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｇｅｎｅｔ．１９：２２５−２３２（１９９８）、およびＤｒｍａｎａｃらの２００７年５月３日に公開された「Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ Ｇｅｎｅｔｉｃ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される米国特許公開第２００７／００９９２０８ Ａ１号に記載されるようなローリングサークル増幅（ＲＣＡ）である。有用である別の種類のアレイは、エマルジョンＰＣＲ増幅技法から産生される粒子のアレイである。実施例は、全開示が参照するにより本明細書に組み込まれる、Ｄｒｅｓｓｍａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ １００：８８１７−８８２２（２００３）、Ｊｉａｎ−Ｂｉｎｇらの２０１２年８月３０日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｈａｐｌｏｔｙｐｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」と題される国際特許公開第ＷＯ２０１２／１１６３３１号、Ｌｅａｍｏｎｅｔらの２００５年６月１６日に公開された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ」と題される米国特許公開第２００５／０１３０１７３ Ａ１号、およびＨｏｌｌｉｇｅｒらの２００５年３月２４日に公開された「Ｅｍｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ」と題される米国特許公開第２００５／００６４４６０ Ａ１号に記載されている。
アレイのいくつかの用途は、標的核酸の複数のコピーが各特徴に存在し、かつともに検出される、集合的検出の文脈において上記で例証されている。代替的な実施形態では、標的核酸であろうとそのアンプリコンであろうと、単一の核酸を各特徴で検出することができる。例えば、親水性表面上の特徴は、検出される標的ヌクレオチド配列を有する単一の核酸分子を含有するように構成することができる。例えば、向上した分解能で、またはより感受性の高い標識を使用して、部位を検出するために、上記に記載される集合的検出技法の修正を含む、種々の単一分子検出技法のうちのいずれかを使用することができる。使用することができる単一分子検出方法の他の実施例は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｈｅらの２０１１年１２月２２日に公開された「Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｂｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ」と題される米国特許公開第２０１１／０３１２５２９ Ａ１号、Ｐｒｅｖｉｔｅらの２０１１年１２月２１日に出願された「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ」と題される米国特許出願第６１／５７８，６８４号、およびＷｏｕｔｅｒ Ｍｅｕｌｅｍａｎの２０１１年９月２９日に出願された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｂｌｏｃｋｉｎｇ ｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ」と題される米国特許出願第６１／５４０，７１４号に記載されている。
４．２ 斑状親水性表面およびデジタル流体素子
図１Ａ−３６で上記のように、親水性領域１２２等の親水性領域が、表面に基づく化学作用を行うために、液滴アクチュエータ１００内等の液滴アクチュエータ内に提供される。さらに、親水性領域の親水性質のため、ある方法および技法が、親水性領域上へ、および／またはそこから外へ液滴を誘導するために記載されている。しかしながら、本開示は、親水性領域に取って代わることができる別の種類の表面を提供する。具体的には、表面に基づく化学作用は、斑状親水性表面を使用して液滴アクチュエータにおいて行うことができる。本明細書で使用されるように、「斑状親水性」という用語は、表面に関して使用されるとき、表面の部分が水誘引性であり、表面の他の部分が水反発性であることを意味する。表面斑状化の規模は、概して、１×１０４μｍ２の面積内で生じるであろう（すなわち、この面積内に少なくとも１つの誘引性部分および少なくとも１つの反発性部分が存在するであろう）。表面斑状化の規模は、例えば、少なくとも１つの誘引性部分および少なくとも１つの反発性部分が、少なくとも１×１０３μｍ２、１００μｍ２、１０μｍ２、１μｍ２、０．１μｍ２、またはそれより小さい面積内に存在するように、より細かくあり得る。斑状化の規模は、概して、１ｎｍ２よりも大きく、いくつかの実施形態では、１０ｎｍ２、０．１μｍ２、１μｍ２、または１０μｍ２よりも大きくあり得る。斑状化は、規則的なパターン（すなわち、上記に例示された面積のうちの１つまたはそれを上回る面積内で反復単位を有する）または無作為なパターン（すなわち、上記に例示された面積のうちの１つまたはそれを上回る面積内で反復単位が存在しない）を形成することができる。反発性である表面の部分は、表面が斑状親水性・疎水性であるように、疎水性特徴を有することができ、または反発性である表面の部分は、表面が斑状親水性・超疎水性であるように、超疎水性特徴を有することができる。
斑状親水性表面は、例えば、ガラス、シリカ、金属、またはタンタル酸化物等の金属酸化物を含む、種々の基板のいずれかの上で生じることができる。ハイドロゲルを付着させるためにシラン処理および官能化されることが可能である種々の基板のうちのいずれかを使用することができ、その実施例は、それぞれが参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１４／３１６，４７８号または米国特許出願公開第２０１４／００７９９２３ Ａ１号において、本明細書で以前に記載されている。
例えば、図１Ａ−３６に関して本明細書に記載される方法および装置で、親水性領域の代わりに、斑状親水性表面を使用することができる。親水性表面と比較して斑状親水性表面を使用する利点は、少なくともいくつかの実施形態では、依然として表面に基づく化学作用を行うための表面を提供しながら、斑状親水性表面上へ、および／またはそこから外に液滴を容易に輸送できることである。この利点は、液滴が、斑状親水性表面の誘引性および反発性部分内で斑状化の規模よりも大きい接触区域を表面上に有するときに、結果として生じる。したがって、表面に基づく化学作用を行うための斑状親水性表面は、容易に「ディウェッティング」することができる。斑状親水性表面の実施例のさらなる詳細は、図３７−４６を参照して以下で示され、記載される。
図３７は、頂部基板１１２上に斑状親水性・疎水性領域３７００を有する、液滴アクチュエータ１００の一部分の断面図を図示する。すなわち、斑状親水性・疎水性領域３７００は、液滴アクチュエータ１００において表面に基づく化学作用を行うために使用することができる、斑状親水性・疎水性表面を頂部基板１１２上および液滴操作間隙１１４内で提供する。斑状親水性−疎水性領域３７００は、疎水性表面によって包囲される親水性ナノウェルの配列を備え、ＤＮＡを、親水性ナノウェルにグラフトすることができる。例えば、ある部分が、斑状親水性・疎水性領域３７００の表面上で捕捉され、またはそれに結合されてもよく、試薬が、捕捉された部分を識別することを目的とする化学作用、または新しい部分を合成するように捕捉された部分を基礎とすることを目的とする化学作用等の化学作用を行うように、同一の表面と接触させられてもよい。 別の実施例では、核酸が、表面に基づくシークエンシング化学作用を行うために、液滴アクチュエータ１００内の斑状親水性・疎水性領域３７００の表面に付着させられてもよい。特定の実施形態では、部分または核酸は、斑状親水性・疎水性の親水性部分で（例えば、ゲル充填ナノウェルで）捕捉され、または付着させられてもよい。斑状親水性・疎水性領域３７００の実施例のさらなる詳細は、図３８Ａ−４６を参照して以下に示され、記載される。
図３７はまた、液滴操作間隙１１４内の液滴３７０５を示す。一実施例では、液滴３７０５は、斑状親水性・疎水性領域３７００の表面でＤＮＡシークエンシング反応を行うための試料および／または試薬を含んでもよい。別の実施例では、液滴３７０５は、斑状親水性・疎水性領域３７００の表面で免疫アッセイ反応を行うための試料および／または試薬を含んでもよい。さらに別の実施例では、液滴３７０５は、斑状親水性・疎水性領域３７００を洗浄するための洗浄緩衝液を含んでもよい。
図３８Ａおよび３８Ｂは、それぞれ、図３７に図示される斑状親水性・疎水性領域３７００の一部分の実施例の平面図および断面図を図示する。本実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００は、基板３７１０を備える。基板３７１０は、例えば、ガラス基板またはＣＭＯＳ基板であり得る。一実施例では、基板３７１０は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板である。斑状親水性・疎水性領域３７００は、基板３７１０にパターン化される複数のナノウェル３７１２をさらに備える。ナノウェル３７１２の内側は、親水性層３７１４でコーティングされ、それによって、親水性ナノウェル３７１２を形成する。ナノウェル３７１２の外側である基板３７１０の表面上の介在領域は、疎水性層３７１６でコーティングされる。さらに、グラフトされたプライマー３７１８が、ナノウェル３７１２のそれぞれの内側に提供される。グラフトされたプライマー３７１８は、例えば、標的核酸の捕捉、増幅、またはシークエンシングのうちの１つまたはそれを上回るものの間に、標的核酸と相互作用するために使用することができる、グラフトされたプライマーである。
ナノウェル３７１２の内側の親水性層３７１４は、液滴アクチュエータにおいて表面に基づく化学作用を行うために好適な任意の親水性材料であり得る。一実施例では、親水性層３７１４は、随意に、ノルボルネン（またはノルボルニレンもしくはノルカンフェン）部分を介してウェルに付着させることができる、ＰＡＺＡＭとしても知られるポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−コ−アクリルアミド）等のポリアクリルアミドゲルコーティングである。別の実施例では、親水性層３７１４は、ＰＡＺＡＭ−ＰＡＮとしても知られるポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−コ−アクリルアミド−コ−アクリロニトリル）を含む。いくつかの実施形態では、ＰＡＺＡＭおよび／またはＰＡＺＡＭ−ＰＡＮは、熱応答性であるように修飾され、それによって、熱応答性ポリアクリルアミドゲルを形成することができる。ＰＡＺＡＭについてのさらなる詳細は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｇｅｏｒｇｅらの２０１３年３月４日に出願された「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ」と題される米国特許出願第１３／７８４，３６８号を参照して見出すことができる。他のハイドロゲルまたは親水性材料も使用できることが理解されるであろう。したがって、ＰＡＺＡＭに関して本明細書に記載される実施例は、他のハイドロゲルまたは親水性材料にも拡張することができる。
疎水性層３７１６は、ナノウェル３７１２の間の介在領域を充填する。疎水性層３７１６は、液滴アクチュエータにおいて表面に基づく化学作用を行うために好適な任意の疎水性材料であり得る。一実施例では、疎水性層３７１６は、正式には（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシランとして知られる、フルオロ−オクチル−トリクロロ−シラン（ＦＯＴＳ）である。別の実施例では、疎水性層３７１６は、ＡＧＣとしても知られるＡｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能なＡＬＸ２０１０フォト誘電体等のフッ素化フォトレジスト（すなわち、疎水性フルオロポリマー）である。有用な疎水性材料の付加的な実施例は、フルオロ−デシル−トリクロロ−シラン（ＦＤＴＳ）、自己組織化単分子層ホスホン酸塩（ＳＡＭＰ）、ＣｙｔｏｐＴＭ、ＴｅｆｌｏｎＴＭ、ダイアモンド様炭素、または環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）を含むが、これらに限定されない。
各ナノウェル３７１２は、深さｄおよび直径Ｄを有する。ナノウェル３７１２は、図３８Ａに示されるように、互い違いの行で（例えば、六角形アレイで）配列することができる。各行において、ナノウェル３７１２は、ピッチｐで配列され、隣接するナノウェル３７１２との間には少なくともｓの間隔が存在する。一実施例では、ナノウェル３７１２は、約３５０ｎｍの深さｄ、約４００ｎｍの直径Ｄ、および約７００ｎｍのピッチｐを有する。本実施例では、間隔は、約３００ｎｍである。これは、ガラス基板３７１０上に形成することができるナノウェル３７１２の一実施例である。別の実施例では、ナノウェル３７１２は、約３５０ｎｍの深さｄ、約５００ｎｍの直径Ｄ、および約２０００ｎｍのピッチｐを有する。本実施例では、間隔sは、約１５００ｎｍである。これは、ＣＭＯＳ基板３７１０上に形成することができるナノウェル３７１２の一実施例である。ナノウェルは、他の配列、例えば、正方格子または放射パターンを有し得ることが理解されるであろう。ナノファブリケーション手法を使用して導入することができる、任意の構成を使用することができる。
ナノウェルの最小または最大容積は、例えば、基板の下流使用に予期まれる処理量（例えば、多重度）、分解能、被分析物組成、または被分析物反応性に適応するように選択することができる。例えば、容積は、少なくとも１×１０−３μｍ３、１×１０−２μｍ３、０．１μｍ３、１μｍ３、１０μｍ３、１００μｍ３、またはそれを上回り得る。代替として、または加えて、容積は、最大でも１×１０４μｍ３、１×１０μｍ３、１００μｍ３、１０μｍ３、１μｍ３、０．１μｍ３、またはそれを下回り得る。表面上で各ナノウェル開口部によって占有される面積は、ナノウェルの容積に関して上記に記載されるものに類似する基準に基づいて選択することができる。例えば、表面上の各ナノウェル開口部の面積は、少なくとも１×１０−３μｍ２、１×１０−２μｍ２、０．１μｍ２、１μｍ２、１０μｍ２、１００μｍ２、またはそれを上回り得る。代替として、または加えて、面積は、最大でも１×１０３μｍ２、１００μｍ２、１０μｍ２、１μｍ２、０．１μｍ２、１×１０−２μｍ２、またはそれを下回り得る。各ナノウェルの深さは、少なくとも０．０１μｍ、０．１μｍ、１μｍ、１０μｍ、１００μｍ、またはそれを上回ることができる。代替として、または加えて、深さは、最大でも１×１０３μｍ、１００μｍ、１０μｍ、１μｍ、０．１μｍ、またはそれを下回り得る。
ナノウェルまたは他の特徴のアレイは、平均ピッチ（すなわち、中心から中心までの間隔）に関して特性化することができる。アレイによって形成されるパターンは、平均ピッチの周辺の変動係数が小さくなるように規則的（例えば、繰り返す）であり得、またはパターンは、不規則的（例えば、無作為）であり得、この場合、変動係数は、比較的大きくあり得る。いずれの場合においても、平均ピッチは、例えば、少なくとも１０ｎｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、１００μｍ、またはそれを上回り得る。代替として、または加えて、平均ピッチは、例えば、最大でも１００μｍ、１０μｍ、５μｍ、１μｍ、０．５μｍ、０．１μｍ、またはそれを下回り得る。当然ながら、ナノウェルの特定のパターンのための平均ピッチは、上記の範囲から選択される低い方の値のうちの１つと、高い方の値のうちの１つとの間にあり得る。
ナノウェルのパターンはまた、定義される面積におけるナノウェルの密度（すなわち、ナノウェルの数）に関して特性化することもできる。例えば、ナノウェルは、１ｍｍ２毎に略２００万の密度で存在してもよい。本明細書に記載される製造方法に従って、密度は、例えば、少なくとも１ｍｍ２毎に１００、１ｍｍ２毎に１，０００、１ｍｍ２毎に１０万、１ｍｍ２毎に１００万、１ｍｍ２毎に２００万、１ｍｍ２毎に５００万、１ｍｍ２毎に１０００万、１ｍｍ２毎に５０００万、またはそれを上回る密度を含む、異なる密度に容易に調整することができる。代替として、または加えて、密度は、わずか１ｍｍ２毎に５０００万、１ｍｍ２毎に１０００万、１ｍｍ２毎に５００万、１ｍｍ２毎に２００万、１ｍｍ２毎に１００万、１ｍｍ２毎に１０万、１ｍｍ２毎に１，０００、１ｍｍ２毎に１００、またはそれを下回るように調整することができる。当然ながら、基板上のナノウェルの密度は、上記の範囲から選択される低い方の値のうちの１つと、高い方の値のうちの１つとの間にあり得る。
これらの実施例は、疎水性である斑状親水性・疎水性領域３７００の割合が、親水性である斑状親水性・疎水性領域３７００の割合と対比して、変動し得ることを例証する。例えば、疎水性である斑状親水性−疎水性領域３７００の割合は、約１％〜約９９％であり得、親水性である斑状親水性−疎水性領域３７００の割合は、約９９％〜約１％であり得る。
図３９は、斑状親水性・疎水性領域３７００を形成するプロセスの実施例を図示する。本実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００を形成するプロセスは、以下のステップを含み得るが、これらに限定されない。
ステップ１において、ナノウェルが、基板３７１０の表面にパターン化される。例えば、ＳｉＯ２基板３７１０が提供され、次いで、ナノウェル３７１２を形成するように、例えば、標準的なフォトリソグラフィープロセスを使用して、マスクおよびエッチングされる。
ステップ２において、親水性層３７１４が、ナノウェル３７１２の内側を含む、基板３７１０の表面を覆って形成される。例えば、基板３７１０は、シランおよびＰＡＺＡＭでスピンコーティングされる。他の場合では、シランは、気相堆積を通して堆積させることができる。ＰＡＺＡＭの厚さは、例えば、約５ｎｍ〜約１×１０３ｎｍであり得る。いくつかの実施形態では、その無水状態におけるＰＡＺＡＭの厚さは、それがシランに結合することを可能にするインキュベーションに続いて、あらゆる非結合ＰＡＺＡＭを洗い流した後に、約５ｎｍである。最初に堆積させられたときのＰＡＺＡＭの厚さは、１００ｎｍを上回り得る。いくつかの実施形態では、水和したときのＰＡＺＡＭは、１００〜５００ｎｍの範囲内の厚さを有する。
ステップ３において、ナノウェル３７１２のみに親水性層３７１４を残して、ナノウェル３７１２の外側である基板３７１０の表面上の親水性層３７１４が除去され、それによって、親水性ナノウェル３７１２を形成する。製造および使用の条件に応じて、ＰＡＺＡＭは、ウェルを充填してもよく、またはウェルの底にスラグを形成してもよい。ＰＺＡＭは、ウェルを共形的にコーティングする場合もあり、層ではない場合もある。例えば、ナノウェル３７１２の外側の基板３７１０の表面は、親水性層３７１４を除去し、ナノウェル３７１２の外側である基板３７１０の表面を暴露するために、標準的な機械的または化学機械的研磨プロセスを使用して、研磨される。犠牲レジストがアレイの介在部に生じ、ＰＡＺＡＭをウェルに隔離した後、レジストが溶媒により除去され、アレイの介在領域中のベア基板を暴露する、リフトオフプロセスも、このステップで可能である。
ステップ４において、疎水性層３７１６が、親水性ナノウェル３７１２の外側である基板３７１０の表面上に形成される。一実施例では、標準的な化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスを使用して、ＦＯＴＳの層が、基板３７１０の表面上に堆積させられる。別のフルオロシランを、ＦＯＴＳの代わりに使用することができる。ＦＯＴＳの厚さは、例えば、約１ｎｍ〜約１００ｎｍであり得る。より薄いまたはより厚いフルオロシランの層も可能である。ＦＯＴＳは、親水性ナノウェル３７１２の機能性または親水特性を妨害しない。それによって、親水性ナノウェル３７１２をマスクする、および／または親水性ナノウェル３７１２からＦＯＴＳを除去するプロセスステップを省く。
ステップ５において、プライマーが、ナノウェル３７１２の内側の親水性層３７１４に結合およびグラフトされ、それによって、グラフトされたプライマー３７１８を形成する。
いくつかの実施形態では、ステップ４および５を逆転させることができる。すなわち、グラフトは、疎水性層３７１６（例えば、ＦＯＴＳ）を堆積させる前に行うことができる。
図４０は、斑状親水性・疎水性領域３７００を形成するプロセスの別の実施例を図示する。本実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００を形成するプロセスは、以下のステップを含み得るが、これらに限定されない。
ステップ１において、基板３７１０が提供される。例えば、ＳｉＯ２基板３７１０が提供される。金属酸化物および窒化物表面も使用することができる。
ステップ２において、疎水性層３７１６が、基板３７１０の表面を覆って形成される。例えば、基板３７１０は、ＡＧＣからのＡＬＸ２０１０フォト誘電体等のフッ素化フォトレジスト（すなわち、疎水性フッ素重合体）でスピンコーティングされる。フッ素化フォトレジストの厚さは、例えば、約５ｎｍ〜約１０μｍであり得る。
ステップ３において、ナノウェル３７１２が、基板３７１０にパターン化される。例えば、基板３７１０上の疎水性層３７１６は、ナノウェル３７１２を形成するように、例えば、標準的なフォトリソグラフィープロセスを使用して、マスクおよびエッチングされる。このステップの完了時には、疎水性層３７１６が、ナノウェル３７１２の外側である基板３７１０の表面上にある。ステップ３における別の選択肢は、疎水性ポリマーをパターン化し、ウェルの底部で底部基板を暴露することである。次いで、ウェルは、疎水性ポリマーで作製された側壁、およびウェルの底部に親水性ガラスを伴って形成される。これは、ウェルを基板にエッチングする必要性を排除するであろう。結果として、親水性層は、ウェルの底部にのみ生じることが予期される。
ステップ４において、親水性層３７１４が、ナノウェル３７１２の内側に形成され、それによって、親水性ナノウェル３７１２を形成する。例えば、基板３７１０は、シランおよびＰＡＺＡＭでスピンコーティングされる。代替として、シランは、ＰＡＺＡＭのスピンコーティングに先立って、気相堆積させることができる。ＰＡＺＡＭの厚さは、例えば、約５ｎｍ〜約１０００ｎｍであり得る。ＰＡＺＡＭが疎水性フッ素重合体（すなわち、疎水性層３７１６）によって反発されるため、ＰＡＺＡＭは、疎水性層３７１６の上には堆積しない。しかしながら、ＰＡＺＡＭが、例えば、吸着を通して緩く結合されたとしても、それは、超音波処理または他の比較的軽度の処理によって除去することができる。
ステップ５において、プライマーは、親水性ナノウェル３７１２の内側の親水性層３７１４に結合およびグラフトされ、それによって、グラフトされたプライマー３７１８を形成する。
デジタル流体デバイスで使用されるＳＢＳプロセスにおいて、使用される試薬のうちのいくつかは、非常に高いｐＨ（例えば、１０．５〜１１）を有し得る。これらの高ｐＨ試薬は、高温では、ガラスをエッチング（攻撃）する傾向があり、したがって、ＳＢＳが生じることを目的としている表面をエッチングにより除去する可能性を有する（すなわち、標的核酸がエッチングにより除去される）。しかしながら、図４０に記載されるプロセスは、ＡＧＣからのＡＬＸ２０１０フォト誘電体等のフッ素化フォトレジスト（すなわち、疎水性フッ素重合体）を疎水性層３７１６に使用することによって、この問題を克服する。このフッ素化フォトレジスト材料は、いくつかのＳＢＳステップ中に使用される高ｐＨ試薬によって、実質的にエッチングにより除去されないであろう。別の選択肢は、同様に高ｐＨでエッチングされない基礎として、タンタル酸化物等の誘電体材料を使用することである。
図４１、４２、および４３は、斑状親水性・疎水性領域３７００をディウェッティングするための技法を示す。ここで図４１を参照すると、これは、底部基板１１０上に液滴操作電極１１８のアレイを含む、電極配列４１００の平面図である。本実施例では、斑状親水性−疎水性領域３７００は、頂部基板１１２上にあり、液滴操作電極１１８のアレイの３×３の部分に及ぶ。さらに、液滴３７０５が、斑状親水性・疎水性領域３７００の区域内に存在する。
ここで図４２を参照すると、斑状親水性・疎水性領域３７００に関して、液滴操作電極１１８の中央の列が、液滴操作を介して液滴３７０５を斑状親水性・疎水性領域３７００から引き離すように活性化される。しかしながら、大量の液滴３７０５により、示されるように、液滴操作電極１１８の単一の列を使用して、液滴３７０５を斑状親水性・疎水性領域３７００から引き離すことが困難であり得る。ここで図４３を参照すると、図４２に示される液滴操作電極１１８の単一の列を使用する代わりに、液滴操作を介して液滴３７０５を斑状親水性−疎水性領域３７００から引き離すように、液滴操作電極１１８の複数の列を活性化することができる。そうすることで、斑状親水性・疎水性領域３７００を、効果的にディウェッティングすることができる。
図４４Ａおよび４４Ｂは、それぞれ、図３７に示される斑状親水性・疎水性領域３７００の別の実施例の一部分の平面図および断面図を図示する。本実施例では、親水性層３７１４および疎水性層３７１６の極性は、図３８Ａおよび３８Ｂの実施例とは逆である。すなわち、親水性層３７１４が疎水性層３７１６の平面に対してウェル内にあるよりもむしろ、親水性層３７１４は、疎水性層３７１６の平面に対して台座または柱上にある。例えば、図３７−４３に記載される斑状親水性・疎水性領域３７００のナノウェル２７１２は、台座３７２０と置換される。台座３７２０の上に、親水性層３７１４およびグラフトされたプライマー３７１８があり、それによって、親水性台座３７２０を形成する。
親水性ナノウェル３７１２と同様に、各親水性台座３７２０は、高さｈおよび直径Ｄを有する。親水性台座３７２０は、図４４Ａに示されるように、互い違いの行（例えば、六角格子）または正方格子で配列することができる。各行において、親水性台座３７２０は、ピッチｐで配列され、隣接する親水性台座３７２０との間には少なくともｓの間隔が存在する。親水性台座３７２０の高さｈ、直径Ｄ、ピッチｐ、および間隔ｓは、実質的に、親水性ナノウェル３７１２のそれぞれの深さｄ、直径Ｄ、ピッチｐ、および間隔ｓと実質的に同一であり得る。再度、疎水性である斑状親水性・疎水性領域３７００の割合は、親水性である斑状親水性・疎水性領域３７００の割合と対比して、変動し得る。
本実施例では、親水性台座３７２０を備える斑状親水性・疎水性領域３７００を形成するプロセスは、以下のステップを含んでもよいが、必ずしもこれらに限定されなくてもよい。
ステップ１において、基板３７１０が提供される。例えば、ＳｉＯ２基板３７１０が提供される。それは、ＳｉＯ２基板に構造化された台座／柱のアレイの形態である。この構造化は、従来的なリソグラフィーおよびドライエッチングプロセスを使用して実施することができ、またはナノインプリントリソグラフィ等のパターン化への代替的なアプローチを使用して形成することができる。
ステップ２において、疎水性シランまたは類似の疎水性材料が、基板上にコーティングされる。この材料の厚さは、１ｎｍ〜１０００ｎｍを上回る範囲に及ぶことができる。疎水性材料の厚さは、台座／柱の高さを上回る場合もあり、そうではない場合もある。
ステップ３において、疎水性材料でコーティングされた構造化基板は、疎水性材料を台座／柱の頂部から除去するであろうが、台座／柱を分離する介在領域からは除去しないであろう、機械的または化学機械的研磨ステップを受ける。この研磨は、疎水性材料を柱の頂部から除去するであろう。
ステップ４において、ノルボルネンシラン等のカップリングシランのコーティングが、スピンコーティングまたは気相堆積のいずれかによって堆積させられ、次いで、ＰＡＺＡＭのフィルムが、スピンコーティング手順を使用してコーティングされる。このシランは、ステップ２においてアレイの介在領域内および台座／柱の側壁上に堆積させられた疎水性材料の存在により、台座／柱の頂部に選択的に結合するであろう。シランが台座／柱の頂部を選択的にコーティングするため、ＰＡＺＡＭは、シランが暴露されたＳｉＯ２に結合する、台座／柱の頂部に選択的に結合するであろう。シランへのＰＡＺＡＭの結合は、付加的な熱の使用を通して潜在的に強化されてもよく、長期的なインキュベーション時間が経過することを可能にする。
ステップ５において、化学的にコーティングされた基板は、潜在的に超音波処理法を使用して洗浄される。洗浄プロセス中に、疎水性材料をコーティングするＰＡＺＡＭは、洗い流されるであろうが、ガラスに結合されるシランに結合されるＰＡＺＡＭは、残存して、アレイの疎水性介在領域によって包囲された親水性ＰＡＺＡＭのパターンをもたらすであろう。
図４５は、頂部基板１１２上の代わりに、液滴アクチュエータ１００の底部基板１１０上の斑状親水性・疎水性領域３７００の実施例の側面図を図示する。本実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００は、液滴操作電極１１８の列に沿った陥凹領域４５１０内にある。一実施例では、液滴操作間隙１１４は、約１ｍｍの間隙高さを有し、陥凹領域４５１０は、約３．７５ｍｍの幅を有し、陥凹領域４５１０は、約０．２７ｍｍの深さを有する。本実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００は、例えば、液滴アクチュエータ１００の底部基板１１０上および／またはその付近でＣＭＯＳ検出器と統合することができる。
図４６は、液滴アクチュエータ１００の底部基板１１０上に斑状親水性・疎水性領域３７００を含む、電極配列４６００の実施例の平面図と、斑状親水性・疎水性領域３７００を横断して液滴３７０５等の液滴を輸送するプロセスとを図示する。本実施例によって実証されるように、斑状親水性領域は、液滴操作電極が作動させられるときに、斑状親水性領域の表面を横切って液滴を移動させる方法で、液滴操作電極を両側に配置することができる。具体的には、液滴は、概して、斑状親水性領域の両側に配置するか、またはさらにそれを包囲する、液滴操作電極よりも大きい。したがって、体積排除は、液滴操作電極の比較的低い容量および液滴の過剰な量により、液滴の少なくとも一部分を斑状親水性表面上に圧搾させる。図４６の実施例では、斑状親水性・疎水性領域３７００は、液滴操作電極１１８の列に対して約４５度で配向される、実質的に正方形の領域である。したがって、実質的に三角形の液滴操作電極１１８のセットが、斑状親水性・疎水性領域３７００を包囲し、それによって、斑状親水性・疎水性領域３７００の配向に実質的に適合する。一実施例では、図４６に示される斑状親水性・疎水性領域３７００は、図４５に示される実施例に従って実装される。
斑状親水性−疎水性領域３７００を横断して液滴３７０５を輸送する本例示的プロセスでは、液滴３７０５は、液滴操作を介して、液滴操作電極１１８Ａから液滴操作電極１１８Ｈの方向に輸送され、斑状親水性・疎水性領域３７００は、液滴操作電極１１８Ａと１１８Ｈとの間の列内にある。
ステップ１において、液滴３７０５は、活性化される液滴操作電極１１８Ａおよび１１８Ｂの上にある。
ステップ２において、液滴操作電極１１８Ａおよび１１８Ｂが、不活性化され、三角形の液滴操作電極１１８Ｃおよび１１８Ｄが、活性化される。そうすることで、液滴３７０５は、三角形の液滴操作電極１１８Ｃおよび１１８Ｄ上、ならびに斑状親水性・疎水性領域３７００の前縁上へと引かれる。
ステップ３において、液滴操作電極１１８Ｃおよび１１８Ｄが、不活性化され、三角形の液滴操作電極１１８Ｅおよび１１８Ｆが、活性化される。そうすることで、液滴３７０５は、三角形の液滴操作電極１１８Ｅおよび１１８Ｆ上、ならびに斑状親水性・疎水性領域３７００の後縁上へと引かれる。
ステップ４において、液滴操作電極１１８Ｅおよび１１８Ｆが、不活性化され、液滴操作電極１１８Ｇおよび１１８Ｈが、活性化される。そうすることで、液滴３７０５は、液滴操作電極１１８Ｇおよび１１８Ｈ上へ、ならびに斑状親水性・疎水性領域３７００から離れて引かれる。
４．３ 超疎水性表面およびデジタル流体素子
本開示は、液滴アクチュエータにおいて表面に基づく化学作用を行うときに使用することができる、さらに別の表面を提供する。具体的には、図４７、４８、および４９を参照して以下に記載されるように、超疎水性表面を使用することができる。すなわち、本開示は、表面に基づく化学作用を行うために、液滴アクチュエータ内の超疎水性領域を利用するための技法を提供し、超疎水性領域は、例えば、斑状親水性表面に表面粗度を追加することによって形成される。特定の実施形態では、斑状親水性・超疎水性表面は、表面粗度を有する第１の部分（すなわち、超疎水性部分）と、ゲル充填ウェルを有する第２の部分（すなわち、親水性部分）とを含むであろう。
図４７は、頂部基板１１２上に斑状親水性・超疎水性領域４７００を有する、液滴アクチュエータ１００の一部分の断面図を図示する。すなわち、斑状親水性・超疎水性領域４７００は、液滴アクチュエータ１００において表面に基づく化学作用を行うために使用することができる、超疎水性表面を頂部基板１１２上および液滴操作間隙１１４内に提供する。斑状親水性・超疎水性領域４７００は、例えば、図３７−４６を参照して記載される斑状親水性・疎水性領域３７００等の斑状親水性表面に表面粗度を追加することによって、形成される。本明細書に記載される例示的な実施形態では、斑状親水性・疎水性領域３７００の代わりに、斑状親水性・超疎水性領域４７００を使用できることが理解されるであろう。いくつかの非限定的例証が、以下に記載される。
例えば、ある部分が、斑状親水性・超疎水性領域４７００の表面上で捕捉され、またはそこに結合されてもよく、試薬が、同じ表面と接触して、捕捉された部分を識別することを目的とする化学作用、または新しい部分を合成するように捕捉された部分を基礎とすることを目的とする化学作用等の化学作用を行うように、同一の表面と接触させられてもよい。別の実施例では、核酸が、表面に基づくシークエンシング化学作用を行うために、液滴アクチュエータ１００内の超疎水性領域４７００の表面に付着させられてもよい。斑状親水性・超疎水性領域４７００の実施例のさらなる詳細は、図４８および４９を参照して以下に示され、記載される。
図４８は、斑状親水性・超疎水性領域４７００を形成するプロセスの実施例を図示する。本実施例では、斑状親水性・超疎水性領域４７００を形成するプロセスは、以下のステップを含み得るが、これらに限定されない。
ステップ１において、その中にナノウェル３７１２が既に形成されている基板３７１０が、提供される。一実施例では、ＳｉＯ２基板３７１０が提供される。基板３７１０は、本明細書に記載されるか、または当技術分野で公知である、種々のナノファブリケーション方法のうちのいずれかによって作製されていてもよい。基板３７１０は、親水性または疎水性の表面を有することができる。
ステップ２において、錫／金（Ｓｎ／Ａｕ）の層が、ナノウェル３７１２を有する基板３７１０上に形成される。Ｓｎ／Ａｕ層の代わりに使用することができる他の材料は、金、カーボンナノチューブ、ブロック共重合体、金属ナノ粒子、量子ドット、またはＣｒ等の金属でコーティングされたヒュームドシリカを含むが、これらに限定されない。例えば、錫／金層４７１０が、ナノウェル３７１２を有する基板３７１０上に堆積させられる。錫／金層４７１０の厚さは、例えば、約２ｎｍ〜約２００ｎｍであり得る。一実施例では、錫／金層４７１０は、約５ｎｍである。別の実施例では、錫／金層４７１０の厚さは、約７．５ｎｍである。さらに別の実施例では、錫／金層４７１０の厚さは、約１０ｎｍである。
ステップ３において、その上に錫／金層４７１０を有する基板３７１０は、アニーリングプロセスを受ける。そうすることで、錫／金層４７１０が溶融し、錫／金の液滴４７１５が形成され、次いで、基板３７１０の表面上で硬化する。一実施例では、その上に錫／金層４７１０を有する基板３７１０は、フォーミングガス中で４００℃にて３０分間アニーリングされる。
ステップ４において、錫／液滴４７１５は、基板３７１０が各錫／金液滴４７１５の下にナノピラー４７２０を形成するようにエッチングプロセスを受けている間に、マスクとしての機能を果たす。一実施例では、エッチングプロセスは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスである。
ステップ５において、錫／金液滴４７１５は、例えば、標準的なウェットエッチングプロセスを使用して、エッチングにより除去される。そうすることで、ナノピラー４７２０が暴露され、基板３７１０の表面に粗度を提供する。随意に、粗基板３７１０は、斑状親水性・超疎水性領域４７００を形成するように、図３９を参照して記載されるプロセスステップ２、３、４、および５を受ける。粗基板３７１０は、この超疎水性表面が有用である他の用途に使用できることが理解されるであろう。表面粗度はまた、ピラー４７２０伴う表面３７１０がアミノシラン等の親水性分子でコーティングされるときに、超親水性表面の製造も可能にする。概して、粗面は、超疎水性または超親水性のいずれかの特性を生成する表面処理のための多用途表面を提供する。
基板３７１０の粗度の程度は、２つの要因によって制御することができる。すなわち、（１）ナノピラー４７２０の直径は、錫／金層４７１０の開始厚さを制御することによって判定することができる。すなわち、錫／金層４７１０が厚いほど、錫／金液滴４７１５の直径が大きくなり、したがって、ナノピラー４７２０の直径が大きくなり、（２）ナノピラー４７２０の高さは、エッチング時間を制御することによって判定することができる。すなわち、エッチング時間が長いほど、ナノピラー４７２０は高くなる。一実施例では、ナノピラー４７２０の直径は、最大でナノウェル３７１２の直径とほぼ同一であり得る。ピラーは、ナノウェルの容積に関して本明細書で以前に記載された範囲内である容積を占有することができる。表面上で各ピラーによって占有される面積（すなわち、各ピラーの占有領域）、表面上のピラーの密度、および／または表面上のピラーのピッチは、ナノウェルに関して本明細書で以前に記載された範囲内であり得る。さらに、ピラーの高さは、ナノウェルの深さに関して上記に記載される範囲内にあり得る。一実施例では、ナノピラー４７２０の高さは、最大で約２００ｎｍであり得る。例えば、３分間のエッチング時間は、約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍの高さであるナノピラー４７２０を提供することができる。異なる粗度の実施例が、図４９で以下に示される。
図４９は、ウェルおよびウェル間の介在表面を含む、斑状親水性領域を有する例示的な基板の画像を示す。比較のために、図４９は、表面粗度を伴わずに形成された斑状親水性領域３７００の画像４９００を示す。図４９はまた、小型で緊密に離間したナノピラー４７２０を有する、斑状親水性・超疎水性領域４７００の実施例の画像４９１０も示す。図４９はまた、中型サイズで中等度に離間したナノピラー４７２０を有する、斑状親水性・超疎水性領域４７００の実施例の画像４９１５も示す。図４９はまた、大型サイズで広く離間したナノピラー４７２０を有する、斑状親水性・超疎水性領域４７００の実施例の画像４９２０も示す。
図５０Ａおよび５０Ｂは、平滑な（疎水性）介在領域３７００および／または粗い（すなわち、超疎水性）介在領域４７００を有する、斑状親水性基板の使用時の断面図を図示する。ここで図５０Ａを参照すると、液滴３７０５が、液滴操作を介して、基板３７００の平滑面および／または基板４７００の粗面を横断して輸送される。そうすることで、液滴３７０５は、液滴アクチュエータ１００において表面に基づく化学作用を行うために、親水性ナノウェル３７１２を充填する。ここで図５０Ｂを参照すると、液滴３７０５が、平滑基板３７００および／または粗基板４７００から離して輸送されるとき、疎水性層３７１６がディウェッティングし、小液滴３７０７が親水性ナノウェル３７１２の内側に残され、小液滴３７０７は、元の液滴３７０５に由来する。
斑状親水性・疎水性表面（例えば、領域３７００）および斑状親水性・超疎水性表面（例えば、領域４７００）の両方に関して、ある要因、すなわち、（１）液体の接触角、（２）液体の表面張力、および（３）エレクトロウェッティング曲線等の要因が、ディウェッティング挙動に影響を及ぼし得る。すなわち、液体の接触角が高いほど、表面をディウェッティングすることがより容易であり、液体の表面張力が高いほど、表面をディウェッティングすることがより容易である。
接触角に関して、表１は、例えば、脱イオン水（ＤＩ）水の接触角が、未加工の基板と比較して、本開示の斑状親水性表面および超疎水性表面上では増加することを示す。
表面張力に関して、界面活性剤（例えば、ＴＷＥＥＮ(R)２０）を試薬液に添加することにより、表面張力が低減され、よりディウェッティングしにくくする。結果として、界面活性剤の濃度の低下は、斑状親水性または超疎水性表面の所望のディウェッティング特性を達成するために有用であり得る。すなわち、堅調なエレクトロウェッティングおよび十分なディウェッティングの両方を可能にする、界面活性剤の濃度および種類を選択する所望が存在し得る。
本開示が、平滑基板３７００および／または粗基板４７００で実質的に完全な液体の交換またはディウェッティングを提供する一方で、残される唯一の実質的な残留物は、親水性ナノウェル３７１２内にある。したがって、ここで再度、図５０Ａおよび５０Ｂを参照すると、親水性ナノウェル３７１２内の小液滴３７０７を交換するように洗浄液滴を提供する必要性が存在し得る。例えば、親水性ナノウェル３７１２内の小液滴３７０７は、通過する全ての液滴３７０５と結合し、通過毎にさらにいっそう希釈される。いくつかの実施形態では、斑状親水性・疎水性領域３７００には、および／または斑状親水性・超疎水性領域４７００には、約９０％、または９５％、または９９％、または９９．９％の液体交換またはディウェッティングが存在し得る。
上記に記載され、液滴アクチュエーションデバイスおよび方法の文脈において例示される基板はまた、他の流体デバイスおよび方法でも使用できることが理解されるであろう。例えば、表面の疎水性／親水性特性ならびに分析または調製方法（例えば、核酸の検出および／もしくは合成）にとってのそのれらの利益は、流体が液滴とは対照的に多量に流動する条件で活用することができる。したがって、本明細書に記載される基板および関連方法は、標準的な流体またはマイクロ流体装置および方法で採用することができる。より具体的な実施例として、基板および表面は、それぞれが参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１２／０３１６０８６ Ａ１号、同第２０１３／００８５０８４ Ａ１号、同第２０１３／００９６０３４ Ａ１号、同第２０１３／０１１６１５３ Ａ１号、同第２０１４／００７９９２３ Ａ１号、および同第２０１３／０３３８０４２ Ａ１号、ならびに米国特許出願第１３／７８７，３９６号に記載される、フローセルおよび他の装置で特に有用である。
４．４ ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子を集積化するためのフレキシブルＰＣＢ
本開示は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためのフレキシブルＰＣＢを提供する。すなわち、フレキシブルＰＣＢのパッケージ化が、デジタル流体液滴操作およびＣＭＯＳ検出電子機器の集積化を可能にする。フレキシブルＰＣＢを使用することの１つの利点は、その形状因子であり、液滴操作活性電極をＣＭＯＳ検出器の活性区域に可能な限り近接して配置することができるという事実である。フレキシブルＰＣＢを使用することの別の利点は、それが、デジタル流体プラットフォームとＣＭＯＳ検出プラットフォームとの間で最小限の高さの障壁が可能にする、非常に小さな厚さ（例えば、約２５μｍ〜約１２５μｍ）を有することである。このバックエンド集積化は、例えば、低費用構造（例えば、ＣＭＯＳ以外の全ての構成要素を覆う箔につき約＄１）の見込みを有するロールツーロールの製造プロセスを使用して、達成することができる。ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためにフレキシブルＰＣＢを使用する実施例は、図５１、５２、および５３を参照して以下に示され、記載される。
図５１は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のために、フレキシブルＰＣＢおよびフリップチップ接合を使用する、液滴アクチュエータ５１００の一部分の側面図を図示する。液滴アクチュエータ５１００は、液滴操作間隙５１１４によって分離される、底部基板であるフレキシブルＰＣＢ５１１０と、頂部基板５１１２とを含む。液滴操作間隙５１１４は、充填流体（図示せず）を含有することができる。フレキシブルＰＣＢ５１１０は、光学検出器であるＣＭＯＳ検出器５１１６に機械的、流体的、および電気的に連結される。すなわち、フレキシブルＰＣＢ５１１０は、第１のポリイミド層５１２０と第２のポリイミド層５１２２との間に配置される、液滴操作電極５１１８（例えば、エレクトロウェッティング電極）の配列を含む。ｃｙｔｏｐ層５１２４が、第２のポリイミド層５１２２の上に提供される。液滴操作が、液滴操作表面上の液滴操作電極５１１８の上で行われる。さらに、頂部基板５１１２は、接地基準面または電極（図示せず）を含んでもよい。
加えて、銅層等の相互接続層５１２６が、ＣＭＯＳ検出器５１１６に電気的に接続するために、フレキシブルＰＣＢ５１１０の第１のポリイミド層５１２０の下に提供される。すなわち、ＣＭＯＳ検出器５１１６は、接触パッド５１３２を含む。はんだバンプ５１３４が、接触パッド５１３２の上に提供される。ＣＭＯＳ検出器５１１６のはんだバンプ５１３４は、フリップチップ接合方法または低温エポキシを使用して、フレキシブルＰＣＢ５１１０の相互接続層５１２６に結合される。
ＣＭＯＳ検出器５１１６はまた、アクティブピクセル領域５１３０も含む。フレキシブルＰＣＢ５１１０内の中断、間隙、または開口部は、ＣＭＯＳ検出器５１１６のアクティブピクセル領域５１３０と実質的に整列し、これが、アクティブピクセル領域５１３０から頂部基板５１１２までの見通し経路を提供する。アクティブピクセル領域５１３０は、液滴操作間隙５１１４の平面に対する陥凹領域内にある。すなわち、アクティブピクセル領域５１３０は、液滴操作間隙５１１４の平面から、距離ｄで離れている。距離ｄは、例えば、約１５０μｍ〜約２００μｍであり得る。
フレキシブルＰＣＢ５１１０およびＣＭＯＳ検出器５１１６は、例えば、疎水性エポキシ５１３６を使用して、機械的にともに連結させることができる。疎水性エポキシ５１３６は、液滴操作を可能にし、また、流体素子から電子機器を脱連結させる。保護層５１３８が、相互接続層５１２６および疎水性エポキシ５１３６の界面において、フレキシブルＰＣＢ５１１０上に提供される。
図５２は、フレキシブルＰＣＢならびにＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のフローセル集積化を使用する、液滴アクチュエータ５２００の一部分の側面図を図示する。液滴アクチュエータ５２００は、液滴操作間隙５２１４によって分離される、底部基板であるフレキシブルＰＣＢ５２１０と、頂部基板５２１２とを含む。本実施例では、液滴操作間隙５２１４は、試薬液５２１６を含有する。頂部基板５２１２は、接地基準面または電極（図示せず）を含んでもよい。フレキシブルＰＣＢ５２１０は、第１のポリイミド層５２２０と第２のポリイミド層５２２２との間に配置される相互接続層５２１８を含む。
使用することができる一種の光学検出器である、ＣＭＯＳ検出器５２３０は、第１のポリイミド層５２２０に集積化される（シークエンシング方法に関して本明細書で以前に例示されたもの等の非光学検出器も、ＣＭＯＳ検出器の代わりに使用することができる）。ＣＭＯＳ検出器５２３０は、接触パッド５２３２を含む。接触パッド５２３２は、ＣＭＯＳ検出器５２３０とフレキシブルＰＣＢ５２１０の相互接続層５２１８との間の電気接続を提供するために使用される。ＣＭＯＳ検出器５２３０は、フィルタ５２３４を含む。フィルタ５２３４の上には、不動態化層５２３６がある。不動態化層５２３６の上には、液滴操作間隙５２１４に面しているポリアクリルアミドゲルコーティング５２３８がある。一実施例では、ポリアクリルアミドゲルコーティング５２３８は、ＰＡＺＡＭとしても知られるポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−コ−アクリルアミド）である。別の実施例では、ポリアクリルアミドゲルコーティング５２３８は、ＰＡＺＡＭ−ＰＡＮとしても知られるポリ（Ｎ−（５−アジドアセトアミジルペンチル）アクリルアミド−コ−アクリルアミド−コ−アクリロニトリル）である。いくつかの実施形態では、ＰＡＺＡＭおよび／またはＰＡＺＡＭ−ＰＡＮは、熱応答性であるように修飾され、それによって、熱応答性ポリアクリルアミドゲルを形成することができる。ＰＡＺＡＭについてのさらなる詳細は、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｇｅｏｒｇｅらの２０１３年３月４日に出願された「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ」と題される米国特許出願第１３／７８４，３６８号を参照して見出すことができる。
第２のポリイミド層５２２２内の中断、間隙、または開口部は、ＣＭＯＳ検出器５２３０のポリアクリルアミドゲルコーティング５２３８と実質に整列し、これが、ＣＭＯＳ検出器５２３０から頂部基板５２１２までの見通し経路を提供する。ＣＭＯＳ検出器５２３０は、液滴操作間隙５２１４の平面に対する陥凹領域内にある。一実施例では、図５２は、液滴アクチュエータ５２００のＣＭＯＳ検出器５２３０に指向された発光ダイオード（ＬＥＤ）機器を図示する。
液滴アクチュエータ５２００において、フレキシブルＰＣＢ５２１０は、ＣＭＯＳ検出器５２３０を越えて流体チャネルを延在させるために使用される。フレキシブルＰＣＢ５２１０の使用は、流動の一様性の向上およびより容易なＬＥＤ／流体素子／機器の集積化を提供する。フレキシブルＰＣＢ５２１０の使用はまた、クーポンＰＣＢおよび他のパッケージ化ステップを排除する。
図５３は、ＣＭＯＳ検出器およびデジタル流体素子のモノリシック集積化のためにフレキシブルＰＣＢを使用する別の実施例を示す、液滴アクチュエータ５３００の一部分の側面図を図示する。液滴アクチュエータ５３００は、液滴操作間隙５３１４によって分離される、底部基板であるフレキシブルＰＣＢ５３１０と、頂部基板５３１２とを含む。液滴操作間隙５３１４は、シリコーン油またはヘキサデカン充填流体等の充填流体を含有する。フレキシブルＰＣＢ５３１０は、第１のポリイミド層５３１６、第２のポリイミド層５３１８、および第３のポリイミド層５３２０を順番に備え、第３のポリイミド層５３２０は、液滴操作間隙５３１４に最も近い。フレキシブルＰＣＢ５３１０は、第２のポリイミド層５３１８と第３の層５３２０との間に配置される液滴操作電極５３２２（例えば、エレクトロウェッティング電極）の配列を含む。銅層等の相互接続層５３２４は、第１のポリイミド層５３１６と第２のポリイミド層５３１８との間に配置される。ｃｙｔｏｐ層５３２６が、第３のポリイミド層５３２０の上に提供される。さらに、頂部基板５３１２は、ｃｙｔｏｐ層５３３２でコーティングされる接地基準面または電極５３３０を含んでもよい。例えば、透過性酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の接地基準面または電極５３３０が形成される。液滴操作は、液滴操作表面上の液滴操作電極５３２２の上で行われる。例えば、液滴５３５０が、液滴操作間隙５３１４内および液滴操作電極５３２２の上に示されている。
光学検出器であるＣＭＯＳ検出器５３４０は、液滴アクチュエータ５３００のフレキシブルＰＣＢ５３１０の液滴操作電極５３２２の間に配列される。ＣＭＯＳ検出器５３４０のそれぞれの上には、ＰＡＺＡＭまたはＰＡＺＡＭ−ＰＡＮ等のポリアクリルアミドゲルコーティング５３４２がある。
液滴アクチュエータ５３００は、液滴操作／画像化を可能にするように、フレックス埋込型ＣＭＯＳ、ウエハレベルＰＡＺＡＭコーティング、ポリイミドに埋め込まれた電気的接続（例えば、銅線）、フレックス埋込型デジタル流体素子、ポリイミドの間に埋め込まれた電極（例えば、銅電極）、および頂部基板上の透過性ＩＴＯ電極を特色とする。
４．５ システム
図５４は、液滴アクチュエータ５４０５を含むマイクロ流体システム５４００の実施例の機能ブロック図を図示する。デジタルマイクロ流体技術は、離散液滴の表面張力の電気的制御（エレクトロウェッティング）によって、液滴アクチュエータ５４０５等の液滴アクチュエータ内でそれらの液滴に液滴操作を行う。液滴は、液滴アクチュエータ５４０５の２つの基板、すなわち、液滴操作間隙によって分離される底部基板と頂部基板との間に挟持されてもよい。底部基板は、電気的にアドレス指定可能な電極の配列を含んでもよい。頂部基板は、例えば、導電性インクまたは酸化インジウム錫（ＩＴＯ）から作製された基準電極面を含んでもよい。底部基板および頂部基板は、疎水性材料でコーティングされてもよい。液滴操作は、液滴操作間隙内で行われる。液滴の周囲の空間（すなわち、底部基板と頂部基板との間の間隙）は、液滴の蒸発を防止し、デバイス内の液滴の輸送を促進するために、シリコーン油等の非混合性不活性流体で充填されてもよい。他の液滴操作が、電圧活性化のパターンを変動させることによって達成されてもよく、実施例は、液滴の混成、分割、混合、および分配を含む。
液滴アクチュエータ５４０５は、マイクロ流体システム５４００の機器デッキ（図示せず）上に適合するように設計されてもよい。機器デッキは、液滴アクチュエータ５４０５を担持し、限定されないが、１つまたはそれを上回る磁石および１つまたはそれを上回る加熱デバイス等の他の液滴アクチュエータ特徴を収容してもよい。例えば、機器デッキは、永久磁石であり得る、１つまたはそれを上回る磁石５４１０を収容してもよい。随意に、機器デッキは、１つまたはそれを上回る電磁石５４１５を収容してもよい。磁石５４１０および／または電磁石５４１５は、磁気応答性ビーズの固定化のために液滴アクチュエータ５４０５に関連して位置付けられる。随意に、磁石５４１０および／または電磁石５４１５の位置は、モータ５４２０によって制御されてもよい。加えて、機器デッキは、例えば、液滴アクチュエータ５４０５のある反応および／または洗浄ゾーン内の温度を制御するための１つまたはそれを上回る加熱デバイス５４２５を収容してもよい。一実施例では、加熱デバイス５４２５は、液滴アクチュエータ５４０５の熱制御を提供するために、それに対して位置付けられるヒータバーであってもよい。
マイクロ流体システム５４００のコントローラ５４３０は、液滴アクチュエータ５４０５、電磁石５４１５、モータ５４２０、および加熱デバイス５４２５等の本明細書に記載される装置の種々のハードウェア構成要素、ならびに検出器５４３５、インピーダンス検知システム５４４０、および任意の他の入力および／出力デバイス（図示せず）に電気的に連結される。コントローラ５４３０は、マイクロ流体システム５４００の全体的な操作を制御する。コントローラ５４３０は、例えば、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、パーソナルコンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置であってもよい。コントローラ５４３０は、ソフトウェア命令を記憶する、解釈する、および／または実行する等の処理能力、ならびにシステムの全体的な操作の制御を提供する働きをする。コントローラ５４３０は、これらのデバイスのデータおよび／または電力の側面を制御するように構成およびプログラムされてもよい。例えば、一側面では、液滴アクチュエータ５４０５に関して、コントローラ５４３０は、電極を活性化／不活性化することによって、液滴操作を制御する。
一実施例では、検出器５４３５は、液滴アクチュエータ５４０５に関連して位置付けられる画像化システムであってもよい。一実施例では、画像化システムは、１つまたはそれを上回る発光ダイオード（ＬＥＤ）（すなわち、照明光源）と電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ等のデジタル画像捕捉デバイスとを含んでもよい。検出は、使用中の特定の試薬または標識に適した装置を使用して実行することができる。適切な光学標識を検出するために、例えば、蛍光検出器、吸光度検出器、発光検出器、または同等物等の光学検出器を使用することができる。アレイに基づく検出のために設計されたシステムが、特に有用である。例えば、本明細書に記載される方法とともに使用するための光学システムは、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｂａｎｅｒｊｅｅらの２０１２年８月１４日に発行された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｂｙ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される米国特許第８，２４１，５７３号、Ｆｅｎｇらの２００８年２月１２日に発行された「Ｃｏｎｆｏｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題される米国特許第７，３２９，８６０号、Ｆｅｎｇらの２０１１年１０月１８日に発行された「Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ」と題される米国特許第８，０３９，８１７号、Ｆｅｎｇらの２００９年１１月５日に公開された「Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ」と題される米国特許公開第２００９／０２７２９１４ Ａ１号、およびＲｅｅｄらの２０１２年１０月２５日に公開された「Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ ｔｏ Ｉｍａｇｅ ａ Ｓａｍｐｌｅ ｆｏｒ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される米国特許公開第２０１２／０２７０３０５ Ａ１号に記載される種々の構成要素およびアセンブリを含むように構築されてもよい。そのような検出システムは、核酸シークエンシングの実施形態に特に有用である。
インピーダンス検知システム５４４０は、液滴アクチュエータ５４０５の特定の電極でインピーダンスを検出するための任意の回路であってもよい。一実施例では、インピーダンス検知システム５４４０は、インピーダンス分光計であってもよい。インピーダンス検知システム５４４０は、その上に液滴を伴う、または伴わない、任意の液滴操作電極等の任意の電極の容量負荷を監視するために使用されてもよい。好適な容量検出技法の実施例については、全開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、Ｓｔｕｒｍｅｒらの２００９年１２月３０日に公開された「Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００８／１０１１９４号、およびＫａｌｅらの２００４年２月２６日に公開された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ Ｌｉｑｕｉｄｓ」と題される国際特許公開第ＷＯ／２００２／０８０８２２号を参照されたい。
液滴アクチュエータ５４０５は、破砕デバイス５４４５を含んでもよい。破砕デバイス５４４５は、液滴アクチュエータにおいて組織、細胞、および芽胞等の物質の破砕（溶解）を促進する任意のデバイスを含んでもよい。破砕デバイス５４４５は、例えば、超音波処理機構、加熱機構、機械的剪断機構、ビーズ打撃機構、液滴アクチュエータ５４０５に組み込まれる物理的特徴、電場発生機構、ａｒｍａｌサイクリング機構、これらの任意の組み合わせであってもよい。破砕デバイス５４４５は、コントローラ５４３０によって制御されてもよい。
本開示の種々の側面は、方法、システム、コンピュータ可読媒体、および／またはコンピュータプログラム製品として具現化され得ることが理解されるであろう。本開示の側面は、概して、全て本明細書で「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」と称され得る、ハードウェアの実施形態、ソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等）、またはソフトウェアおよびハードウェアの側面を組み合わせる実施形態の形態を成してもよい。さらに、本開示の方法は、媒体で具現化されるコンピュータ使用可能プログラムコードを有する、コンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態を成してもよい。
任意の好適なコンピュータ使用可能媒体が、本開示のソフトウェアの側面に利用されてもよい。コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、例えば、限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または半導体システム、装置、デバイス、または伝搬媒体であってもよい。コンピュータ可読媒体は、一過性および／または非一過性の実施形態を含んでもよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な実施例（非包括的リスト）は、１本またはそれを上回るワイヤを有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶デバイス、インターネットまたはイントラネットをサポートするもの等の伝送媒体、もしくは磁気記憶デバイスのうちのいくつかまたは全てを含むであろう。例えば、紙または他の媒体の光学的スキャンを介してプログラムを電子的に捕捉し、次いで、必要に応じて、コンパイルし、解釈し、または別様に好適な様式で処理し、次いで、コンピュータメモリに記憶することができるため、コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷される紙または別の好適な媒体ですらあり得ることに留意されたい。本明細書の文脈では、コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによる、またはそれらと関連した使用のためのプログラムを含有する、記憶する、伝達する、伝搬する、または輸送することができる、任意の媒体であってもよい。
本明細書に記載される方法および装置の操作を実行するためのプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋、または同等物等のオブジェクト指向プログラム言語で書かれてもよい。しかしながら、本明細書に記載される方法および装置の操作を実行するためのプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラム言語または類似プログラム言語等の従来の手続き型プログラム言語で書かれてもよい。プログラムコードは、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラムコードを実行する他の構成要素によって実行されてもよい。プログラムコードは、単純に、メモリ（上記で議論されるコンピュータ可読媒体等）に記憶されるソフトウェアアプリケーションと称されてもよい。プログラムコードは、プロセッサ（または任意のプロセッサ制御型デバイス）に、グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）を生成させてもよい。グラフィカルユーザインターフェースは、表示デバイス上に視覚的に生成されてもよいが、ユーザインターフェースはまた、可聴特徴を有してもよい。プログラムコードは、しかしながら、コンピュータ、サーバ、携帯情報端末、電話機、テレビ、もしくはプロセッサおよび／またはデジタル信号プロセッサを利用する任意のプロセッサ制御型デバイス等の任意のプロセッサ制御デバイスで動作してもよい。
プログラムコードは、ローカルおよび／または遠隔で実行されてもよい。プログラムコードは、例えば、プロセッサ制御型デバイスのローカルメモリに完全または部分的に記憶されてもよい。しかしながら、プログラムコードはまた、少なくとも部分的に遠隔で記憶され、アクセスされ、プロセッサ制御デバイスにダウンロードされてもよい。ユーザのコンピュータは、例えば、プログラムコードを完全に実行してもよく、またはプログラムコードを部分的に実行してもよい。プログラムコードは、少なくとも部分的にユーザのコンピュータ上にある、および／またはリモートコンピュータ上で部分的に実行されるか、または完全にリモートコンピュータもしくはサーバ上にある、独立型ソフトウェアパッケージであってもよい。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、通信ネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよい。
本明細書に記載される方法および装置は、ネットワーク環境にかかわらず適用されてもよい。通信ネットワークは、高周波ドメインおよび／またはインターネットプロトコル（ＩＰ）ドメイン内動作するケーブルネットワークであってもよい。しかしながら、通信ネットワークはまた、インターネット（代替として「ワールドワイドウェブ」として知られることもある）、イントラネット、ローカルエリカネットワーク（ＬＡＮ）、および／または広域ネットワーク（ＷＡＮ）等の分散型コンピューティングネットワークを含んでもよい。通信ネットワークは、同軸ケーブル、銅線、光ファイバ線、および／またはハイブリッド同軸線を含んでもよい。通信ネットワークは、電磁スペクトルの任意の部分および任意の信号伝達規格（ＩＥＥＥ８０２系の規格、ＧＳＭ（登録商標）／ＣＤＭＡ／ＴＤＭＡもしくは任意のセルラー規格、および／またはＩＳＭ帯域）を利用する無線部分さえも含んでもよい。通信ネットワークは、信号が電気配線を介して伝達される、電力線部分さえも含んでもよい。本明細書に記載される方法および装置は、物理的構成部分、物理的構成、または通信規格にかかわらず、任意の無線／有線通信ネットワークに適用されてもよい。
本開示のある側面が、種々の方法および方法ステップを参照して記載される。プログラムコードおよび／または機械命令によって、各方法ステップを実装できることが理解されるであろう。プログラムコードおよび／または機械命令は、方法で特定される機能／行為を実装するための手段を作成してもよい。プログラムコードはまた、コンピュータ可読メモリに記憶されたプログラムコードが、方法ステップの種々の側面を実装する命令手段を含む製品を生成または変換するように、プロセッサ、コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置に特定の様式で機能するように指示することができるコンピュータ可読メモリに記憶されてもよい。
プログラムコードはまた、プログラムコードが本開示の方法で特定される種々の機能／行為を実践するためのステップを提供するように、一連の操作ステップを行わせてプロセッサ／コンピュータ実装プロセスを生成するために、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置上にロードされてもよい。
以下は、図面に記載および／または図示されている、ある実施形態を説明する。しかしながら、以下の実施形態（および／またはそれらの側面）は、相互と組み合わせて使用され得るが理解される。加えて、その範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適合するように、多数の修正が本発明の教示に行われてもよい。本明細書に記載される種々の構成要素の寸法、材料の種類、配向、ならびに種々の構成要素の数および位置は、ある実施形態のパラメータを定義することを目的としており、決して限定的ではなく、かつ例示的実施形態にすぎない。特許請求の精神および範囲内の多数の他の実施形態および修正が、上記の説明を検討すると当業者に明白となるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の権利が与えられる均等物の全範囲と併せて参照して判定されるべきである。
一実施形態（例えば、図１−３６参照）では、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含む、液滴アクチュエータが提供される。第１および第２の基板は、液滴操作間隙に面する、それぞれの疎水性表面を含む。液滴アクチュエータはまた、第１の基板および第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される、複数の電極を含む。電極は、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙内の疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する。液滴アクチュエータはまた、液滴操作間隙に暴露される親水性表面も含む。親水性表面は、液滴が液滴操作間隙内の選択位置（例えば、図１Ｂおよび図２−６Ｂの液滴１２４、ならびに図７Ｂの液滴１３０の位置）にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる。
一側面では、疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面（例えば、図１−５を参照されたい）では、親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって部分的に包囲される。
別の側面では、親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される。
別の側面では、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含む。基板材料は、対応する疎水性表面を提供する。
別の側面では、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される。
別の側面では、電極は、親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる。
別の側面では、電極は、親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる。
別の側面では、液滴アクチュエータは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される、コントローラを含む。
別の側面では、液滴アクチュエータは、電極を制御して、親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ液滴を輸送するように構成される、コントローラを含む。
別の側面では、液滴アクチュエータは、電極を制御して、親水性表面へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される、コントローラを含む。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つように構成される。
別の側面では、液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される。
別の側面では、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙内に堆積させられる、充填流体および液滴を含む。
別の側面では、液滴は、指定の電極が液滴操作間隙内の液滴に面し、かつそれに隣接するように、選択位置にあるとき、指定の電極と整列される（例えば、図１Ｂおよび２−６Ｂの液滴１２４、ならびに図７Ｂの液滴１３０を参照）。例えば、親水性表面は、液滴操作間隙を間にして指定の電極に面するように位置付けられてもよい。別の実施例として、親水性表面は、指定の電極と同一の基板に連結されてもよい。別の実施例として（例えば、図６Ａ、６Ｂ参照）、親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に配列されてもよい。親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に位置付けられるスペーサに沿って延在してもよい。
別の側面では、親水性表面は、対応する形状を伴う占有領域を有し、指定の電極は、対応する形状を伴う占有領域を有する。例えば、親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積を上回るまたはそれに等しい面積を有してもよい。親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積よりも小さい面積を有してもよい。
別の側面では、占有領域の対応する形状は、類似し得る。代替として、占有領域の対応する形状は、異なり得る。
別の側面では、液滴操作間隙は、間隙高さを有する。指定の電極における間隙高さは、液滴が指定の電極と整列されるときと、指定の電極に隣接する電極と整列されるときとで異なる高さを有するように、隣接する電極における間隙高さと異なり得る。一実施形態では、指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを上回り得る。別の実施形態では、指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを下回り得る。
別の側面では、液滴アクチュエータは、親水性表面を有する支持要素（例えば、親水性領域１２２参照）を含む。例えば、支持要素は、シリコン材料または金属のうちの少なくとも１つをんでもよい（例えば、図２１Ａおよび２１Ｂ参照）。
別の側面では、第１の基板または第２の基板は、支持要素を含む。別の側面では、指定の電極は、複数の電極のサブセットの一部である。親水性表面は、液滴がサブセットの電極のうちのいずれか１つによって保たれるとき、液滴と接触してもよい。
別の側面では、親水性表面は、指定の電極を含む複数の電極のそれぞれが親水性表面に面するように、複数の電極と整列される。
別の側面では、親水性表面は、液滴操作間隙に暴露される複数の親水性表面の間にある。複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成してもよい。電極は、液滴操作通路に沿って液滴を移動させるように構成されてもよい。親水性表面は、液滴操作通路と平行に延在する一連で位置付けられてもよい。一側面では、一連の中の親水性表面のそれぞれは、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して液滴操作通路に沿って移動することを可能にするように定寸される占有領域を有する。
別の側面では、親水性表面は、占有領域を有し、占有領域内に親水性部分および疎水性部分を含む。例えば、占有領域は、親水性部分によって形成される総親水性面積と、疎水性部分によって形成される総疎水性面積とを有してもよい。総親水性面積の総疎水性面積に対する比率は、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して親水性表面上に、およびそこから移動させられること可能にしてもよい。
別の側面では、親水性部分および疎水性部分は、指定のパターンを形成する。指定のパターンは、チェッカーボードパターン、平行棒パターン、斜線パターン、螺旋パターン、または同心形状のパターンであってもよい。
別の側面では、液滴操作間隙は、電極と整列されない保持ゾーンを含んでもよい。保持ゾーンは、液滴を受容するように定寸されてもよい。いくつかの実施形態では、親水性表面は、保持ゾーンと整列するように液滴操作間隙に沿って連続的に延在してもよい。いくつかの実施形態では、液滴アクチュエータは、保持ゾーンを少なくとも部分的に包囲する障壁を含む。障壁は、充填流体が保持ゾーン内に流入し、そこから流出することを可能にするように多孔質であり得る。
別の側面では、第１の基板は、第１の基板と第２の基板との間で測定される間隙高さが変化するように、変動する輪郭を有する。いくつかの実施形態では、複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成する。第１の基板の輪郭は、間隙高さが通路に沿って変化するように構成されてもよい。液滴操作間隙は、液滴操作通路に沿って第１、第２、および第３の間隙高さを有してもよい。一側面では、第１の間隙高さは、第２の間隙高さを下回り得、第２の間隙高さは、第３の間隙高さを下回り得る。親水性表面は、第２の間隙高さを有する液滴操作通路の少なくとも一部分内に位置してもよい。
別の側面では、変動する輪郭は、液滴操作間隙を通る流量の変化によって引き起こされるポンピング効果を誘発するように構成される。
別の側面では、親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿う陥凹領域内に位置する。いくつかの実施形態では、陥凹領域および親水性表面は、複数の液滴を含む容積を保つように定寸される。
別の側面では、誘電体層は、親水性表面と電極との間に位置付けられる。
別の側面では、親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿って延在する。親水性表面は、親水性表面の反対側の他方の基板に沿う開口部と整列されてもよい。
別の側面では、第１の基板は、液滴操作間隙に沿ってそれぞれ延在する接地電極および誘電体層を含む。誘電体層は、接地電極と液滴操作間隙との間に位置してもよい。第２の基板は、複数の電極を含んでもよく、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウウェッティング効果を付与するように構成される。
別の側面では、接地電極は、接地基準面が液滴操作間隙を間にして電極と対向するように第１の基板に沿って連続的に延在する、接地基準面である。
別の側面では、第２の基板は、電極と液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含む。親水性表面は、第２の基板の誘電体層に連結されてもよい。
別の側面では、複数の電極は、第２の基板の誘電体層に連結され、第２の基板の誘電体層と液滴操作間隙との間に位置する間隙電極を含む。別の側面では、電極のうちの少なくともいくつか、および第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つは、フレキシブル印刷回路板の一部である。
別の側面では、光学検出器が、第１の基板または第２の基板のうちの１つに連結され、親水性表面が、親水性表面からの光信号を検出するための光学検出器と整列される。
一実施形態では、基板と、基板に連結され、その間に液滴操作間隙を画定する、フレキシブル印刷回路基板（ＰＣＢ）とを含む、液滴アクチュエータが提供される。フレキシブルＰＣＢは、液滴操作間隙に沿って液滴のエレクトロウェッティング媒介操作を行うように、相互に対して定寸、成形、かつ離間される、複数の電極を含む。液滴アクチュエータは、フレキシブルＰＣＢに連結され、液滴操作間隙から光信号を検出するように位置付けられる、光学検出器を含む。
一側面では、光学検出器は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器である。いくつかの実施形態では、ＣＭＯＳ検出器は、フレキシブルＰＣＢ内に埋め込まれる。
別の側面では、フレキシブルＰＣＢは、陥凹領域を含む。光学検出器は、陥凹領域内に位置付けられてもよい。
別の側面では、光学検出器は、フィルタおよび不動態化層を含む。不動態化層は、フィルタと液滴操作間隙との間に位置付けられてもよい。
別の側面では、液滴アクチュエータは、不動態化層に沿って堆積させられるポリマーコーティングを含む。例えば、ポリマーコーティングは、ポリアクリルアミドゲルコーティングを含んでもよい。
一実施形態では、第１および第２のポリイミド層と、第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との間に位置する複数の電極とを含む、フレキシブル印刷回路基板（ＰＣＢ）（例えば、図３７−３９参照）が提供される。電極は、第１および第２のポリイミド層のうちの１つに沿って液滴のエレクトロウェッティング媒介操作を行うように、相互に対して定寸、成形、および離間されてもよい。フレキシブルＰＣＢは、第１および第２のポリイミド層に連結され、導電性トレースを通して電極に電気的に連結される相互接続層を含んでもよい。相互接続層は、例えば、電極に電気的に連結する導電性経路（例えば、トレース、ビア、および同等物）を有するＰＣＢで見出される別の層であってもよい。導電性経路は、コントローラが、電極を制御して、エレクトロウェッティング媒介操作を提供し、液滴を移動させることを可能にしてもよい。相互接続層は、エレクトロウェッティング媒介操作中に電極を制御するための外部システムに電気的に連結されるように構成されてもよい。相互接続層は、外部システムに直接連結されてもよく、または他の導電性経路を通して間接的に連結されてもよい。
一側面では、フレキシブルＰＣＢは、第１および第２のポリイミド層内に埋め込まれるＣＭＯＳ検出器を含み、ＣＭＯＳ検出器は、フレキシブルＰＣＢの表面に沿って光信号を検出するように位置付けられる。
一実施形態では、液滴操作間隙と、液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極とを含む、液滴アクチュエータを提供するステップを含む、方法が提供される。液滴操作間隙は、対向する疎水性表面の間で画定される。液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する。本方法はまた、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、疎水性表面に沿う液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に輸送するように、電極を制御するステップを含んでもよい。液滴は、液滴が選択位置にあるとき、親水性表面と接触する。
一側面では、疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される。
別の側面では、親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される。
別の側面では、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含む。第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を有してもよい。基板材料は、対応する疎水性表面を提供してもよい。
別の側面では、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含む。第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理されてもよい。別の側面では、本方法は、親水性表面に向けて液滴を輸送するステップを含む、液滴を輸送するように電極を制御するステップを含む。
別の側面では、本方法は、親水性表面から離して液滴を輸送するステップを含む、液滴を輸送するように電極を制御するステップを含む。
別の側面では、本方法は、親水性表面へ、およびそこから液滴を輸送するステップを含む、液滴を輸送するように電極を制御するステップを含む。いくつかの実施形態では、液滴を輸送するように電極を制御するステップは、所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つステップを含む。随意に、本方法は、液滴が親水性表面と接触している間に指定の反応を実行するステップを含んでもよい。
別の側面では、本方法は、液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるときに、実質的に円盤形である液滴を含む。
別の側面では、液滴は、第１の液滴であり、本方法はさらに、第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように電極を制御するステップを含む。随意に、本方法は、第１の液滴が変位された後に、第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように、電極を制御するステップを含む。いくつかの実施形態では、第１の液滴は、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができない場合がある。
別の側面では、本方法は、第１の液滴を繰り返し引き込んで、液滴操作間隙に沿った異なる位置に第１の液滴を移動させるように、第２の液滴を移動させるステップを含む。随意に、第１の液滴は、異なる位置にあるとき、親水性表面の異なる部分と接触してもよい。いくつかの実施形態では、第１の液滴は、変位された後に、親水性表面の一部分と接触したままである。
別の側面では、液滴は、第１の液滴であり、本方法はまた、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、第２の液滴を制御するステップも含む。本方法はまた、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるステップを含んでもよい。
別の側面では、第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるとき複数の電極と整列するような体積を有する。第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有してもよく、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい。別の側面では、液滴は、第１の液滴である。本方法はまた、第２の液滴を、充填流体を間にして第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するステップを含んでもよい。ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させる。
別の側面では、第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる。
別の側面では、第２の液滴は、リザーバ容積を有する。本方法はまた、第１の液滴を形成するように第２の液滴を分割し、次いで、ポンピング力により第１の液滴を移動させるステップを含んでもよい。
別の側面では、電極は、電極の２次元アレイを形成する。第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する。
一実施形態では、液滴操作間隙と、液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極とを有する、液滴アクチュエータを提供するステップを含む、方法が提供される。本方法はまた、電極を制御して、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるステップを含む。本方法はまた、第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように電極を制御するステップを含み、第１および第２の液滴は、異なる物質を含む。
一側面では、本方法はまた、第１の液滴が変位された後に、第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるステップを含む。
別の側面では、第１の液滴は、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができない。
別の側面では、本方法はまた、第１の液滴を繰り返し引き込んで、液滴操作間隙に沿った異なる位置に第１の液滴を移動させるように、第２の液滴を制御するステップも含む。
一実施形態では、液滴操作間隙と、液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極とを含む、液滴アクチュエータを提供するステップを含む、方法が提供される。液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する。本方法はまた、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップを含む。本方法はまた、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、電極を制御するステップを含む。本方法はまた、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるように、電極を制御するステップも含む。
一側面では、第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有する。第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい。
一実施形態では、液滴操作間隙と、液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極とを有する、液滴アクチュエータを提供するステップを含む、方法が提供される。液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する。本方法はまた、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップも含む。本方法はまた、第２の液滴を、充填流体を間にして第１の液滴に向けて移動させるように、電極を制御し、それによって、ポンピング力を生成するステップも含む。ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させてもよい。
一側面では、第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる。
別の側面では、電極は、電極の２次元アレイを形成する。第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する。
一実施形態では、液滴アクチュエータと、本明細書に記載される方法のうちのいずれか１つを実施するように構成されるコントローラとを含む、マイクロ流体システムが提供される。
一実施形態では、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含む、マイクロ流体システムが提供される。第１および第２の基板は、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む。マイクロ流体システムはまた、第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される、複数の電極を含む。電極は、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙を通る疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する。マイクロ流体システムはまた、液滴操作間隙に暴露される親水性表面も含む。親水性表面は、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる。マイクロ流体システムはまた、電極に操作可能に連結され、電極を制御してエレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うように構成される、コントローラも含む。
一側面では、疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む。
別の側面では、親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される。
別の側面では、親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される。
別の側面では、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含む。基板材料は、対応する疎水性表面を提供する。
別の側面では、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される。
別の側面では、電極は、親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる。
別の側面では、電極は、親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して、親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つへ液滴を輸送するように構成される。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して、親水性表面へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つように構成される。別の側面では、液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される。
別の側面では、液滴は、第１の液滴である。コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成されてもよい。コントローラはまた、電極を制御して第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるようにように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、コントローラはさらに、第１の液滴が変位された後に、電極を制御して第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように構成される。随意に、親水性表面は、第１の液滴が、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができないように定寸される。
別の側面では、コントローラは、電極を制御して第２の液滴とともに第１の液滴を繰り返し変位させて、第１の液滴を液滴操作間隙に沿う異なる位置に移動させるように構成される。随意に、第１の液滴は、異なる位置にあるとき、親水性表面の異なる部分と接触する。
別の側面では、液滴は、第１の液滴である。コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成される。コントローラは、第２の液滴を制御して、選択位置の第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように構成される。コントローラはさらに、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるように構成される。
別の側面では、第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有する。第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し得、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい。
別の側面では、液滴は、第１の液滴である。コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成される。コントローラは、充填流体が液滴操作間隙内に位置するとき、第２の液滴を制御して、液滴操作間隙内の第２の液滴を第１の液滴に向けて移動させて、それによって、ポンピング力を生成するように構成され、ポンピング力は、第１の液滴を移動させる。随意に、第１の液滴は、電極によって生成されるエレクトロウェッティング媒介力を使用することなく移動させられる。別の側面では、第２の液滴は、リザーバ容積を有する。コントローラは、第２の液滴から第１の液滴を分割し、かつ第２の液滴を移動させてポンピング力を生成するように構成されてもよい。
別の側面では、電極は、電極の２次元アレイを形成する。コントローラは、第１の液滴を、第２の液滴とともに、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲するように構成される。
一実施形態では、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含む、液滴アクチュエータが提供される。液滴アクチュエータはまた、第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する、接地電極も含む。液滴アクチュエータはまた、第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する、誘電体層も含む。誘電体層は、接地電極と液滴操作間隙との間に位置してもよい。液滴アクチュエータはまた、第２の基板に連結される複数の電極を含んでもよく、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される。
一側面では、接地電極は、接地基準面が液滴操作間隙を間にして電極と対向するように第１の基板に沿って連続的に延在する、接地基準面である。
別の側面では、第２の基板は、電極と液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含む。液滴アクチュエータはまた、第２の基板の誘電体層に連結され、液滴操作間隙に暴露される、親水性表面を含み得る。随意に、複数の電極は、第２の基板の誘電体層に連結され、第２の基板の誘電体層と液滴操作間隙との間に位置する間隙電極を含む。随意に、複数の電極は、基板電極を含む。誘電体層は、基板電極のうちの少なくとも１つと間隙電極との間に位置してもよい。間隙電極は、第２の基板の誘電体層を間にして、複数の基板電極と整列するように定寸されてもよい。
一実施形態では、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板と、第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する接地電極とを含む、液滴アクチュエータが提供される。液滴アクチュエータはまた、第２の基板に連結される誘電体層も含む。液滴アクチュエータはまた、第２の基板に連結され、間隙電極と、複数の基板電極とを含む、複数の電極も含む。誘電体層は、間隙電極と複数の基板電極との間で延在する。間隙電極は、液滴操作間隙に暴露されてもよく、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される。
一側面では、接地電極は、第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である。
別の側面では、間隙電極は、第２の基板の誘電体層を間にして、複数の基板電極と整列するように定寸される。
別の側面では、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露され、間隙電極に近接して位置する、親水性表面を含む。間隙電極は、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、親水性表面へ液滴を移動させるように構成されてもよい。
別の側面では、液滴アクチュエータは、複数の電極を活性化して、液滴操作間隙を通して液滴を移動させるように構成される、コントローラを含む。
特定の実施形態では、本開示は、（ａ）（ｉ）間隙を形成する基板と、（ｉｉ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うために構成される電極を有する、基板のうちのいくつかまたは全てと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの基板の表面上にあり、かつ間隙に面する、親水性領域とを含む、液滴アクチュエータを提供するステップと、（ｂ）親水性領域と接触するように第１の液滴を輸送するために、エレクトロウェッティング電極を使用し、それによって、親水性領域と接触する液柱を形成するステップと、（ｃ）第１の液滴と接触するように第２の液滴を輸送し、組み合わされた液滴を生じるように、エレクトロウェッティング電極を使用するステップと、（ｄ）液柱を親水性領域と接触したままにして、組み合わされた液滴から離して副次的液滴を輸送するステップと、（ｅ）親水性領域と接触している液体を実質的に交換するように、ステップ（ｂ）および（ｃ）を繰り返すステップとを含む、流体交換の方法を提供する。
液体交換の方法は、本明細書に記載される装置において、本明細書に記載される種々の方法のうちのいずれかを使用して、実施することができる。例えば、特定の実施形態では、親水性表面は、核酸捕捉部分を含むことができる。親水性表面は、パターン化されたフローセルの一部であり得る。親水性表面は、ガラス上にあり得る。親水性表面は、溶融シリカ上にあり得る。親水性表面は、シリコンチップ上にあり得る。親水性表面は、ハイドロゲルを含むことができる。親水性表面は、ウェルまたはマイクロウェルもしくはナノウェルを含むことができる。親水性表面は、親水性領域および疎水性領域を含むことができる。親水性表面は、疎水性領域に点在する親水性領域の規則的なパターンを含むことができる。
また、（ａ）（ｉ）間隙を形成する基板と、（ｉｉ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うために構成される電極を有する、基板のうちのいくつかまたは全てと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの基板の表面上にあり、かつ間隙に面する、親水性領域とを含む、液滴アクチュエータを提供するステップと、（ｂ）親水性領域と接触するように第１の液滴を輸送するために、エレクトロウェッティング電極を使用し、それによって、親水性領域と接触する液柱を形成するステップと、（ｃ）第１の液滴と接触するように第１の液滴と非混合性である第２の液滴を輸送して、親水性領域から液柱を変位させるために、エレクトロウェッティング電極を使用するステップと、（ｄ）親水性領域から離して第１の液滴を輸送するために、エレクトロウェッティング電極を使用するステップとを含む、液柱を変位させる方法も、本開示によって提供される。
液柱を変位させる方法は、本明細書に記載される装置において、本明細書に記載される種々の方法のうちのいずれかを使用して、実施することができる。例えば、特定の実施形態では、親水性表面は、核酸捕捉部分を含むことができる。親水性表面は、パターン化されたフローセルの一部であり得る。親水性表面は、ガラス上にあり得る。親水性表面は、溶融シリカ上にあり得る。親水性表面は、シリコンチップ上にあり得る。親水性表面は、ハイドロゲルを含むことができる。親水性表面は、ウェルまたはマイクロウェルもしくはナノウェルを含むことができる。親水性表面は、親水性領域および疎水性領域を含むことができる。親水性表面は、疎水性領域に点在する親水性領域の規則的なパターンを含むことができる。
本開示はさらに、（ａ）（ｉ）間隙を形成する基板と、（ｉｉ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うために構成される電極を有する、基板のうちのいくつかまたは全てと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの基板の表面上にあり、かつ間隙に面する、親水性領域とを含む、液滴アクチュエータを提供するステップと、（ｂ）親水性領域と接触している疎水性液滴を提供するステップと、（ｃ）疎水性液滴の存在下で、親水性領域と接触するように水性液滴を輸送するために、エレクトロウェッティング電極を使用し、水性液滴が、閉じ込められることなく水性領域に接触することを可能にするステップと、（ｄ）親水性領域から離して水性液滴を輸送するために、エレクトロウェッティング電極を使用するステップとを含む、液滴閉じ込めを防止する方法を提供する。
液滴閉じ込めを防止する方法は、本明細書に記載される装置において、本明細書に記載される種々の方法のうちのいずれかを使用して、実施することができる。例えば、特定の実施形態では、親水性表面は、核酸捕捉部分を含むことができる。親水性表面は、パターン化されたフローセルの一部であり得る。親水性表面は、ガラス上にあり得る。親水性表面は、溶融シリカ上にあり得る。親水性表面は、シリコンチップ上にあり得る。親水性表面は、ハイドロゲルを含むことができる。親水性表面は、ウェルまたはマイクロウェルもしくはナノウェルを含むことができる。親水性表面は、親水性領域および疎水性領域を含むことができる。親水性表面は、疎水性領域に点在する親水性領域の規則的なパターンを含むことができる。
以下の番号付けされた付記もまた、本発明の実施形態を記載する。
付記１．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板および第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙内の疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、（ｃ）液滴操作間隙に暴露される親水性表面であって、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる、親水性表面と、を備える、液滴アクチュエータ。
付記２．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記１に記載の液滴アクチュエータ。
付記３．親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む、付記１または付記２に記載の液滴アクチュエータ。
付記４．親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記１〜３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５．親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記１〜４のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記６．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記１〜５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記７．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記１〜６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記８．電極は、親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる、付記１〜７のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記９．電極は、親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる、付記１〜８のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１０．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される、付記１〜９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１１．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ液滴を輸送するように構成される、付記１〜９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１２．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される、付記１〜９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１３．コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つように構成される、付記１０〜１２のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１４．液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、付記１〜１３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１５．液滴操作間隙内に堆積させられる、充填流体および液滴をさらに備える、付記１〜１４のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１６．液滴は、指定の電極が液滴操作間隙内の液滴に面し、かつそれに隣接するように、選択位置にあるとき、指定の電極と整列される、付記１〜１５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１７．親水性表面は、液滴操作間隙を間にして指定の電極に面するように位置付けられる、付記１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記１８．親水性表面は、指定の電極と同一の基板に連結される、付記１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記１９．親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に配列される、付記１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記２０．親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に位置付けられるスペーサに沿って延在する、付記１９に記載の液滴アクチュエータ。
付記２１．親水性表面は、対応する形状を有する占有領域を有し、指定の電極は、対応する形状を有する占有領域を有する、付記１６〜２０のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記２２．親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積を上回るまたはそれに等しい面積を有する、付記２１に記載の液滴アクチュエータ。
付記２３．親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積よりも小さい面積を有する、付記２１に記載の液滴アクチュエータ。
付記２４．占有領域の対応する形状は、類似する、付記２１〜２３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記２５．占有領域の対応する形状は、異なる、付記２１〜２３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記２６．液滴操作間隙は、間隙高さを有し、指定の電極における間隙高さは、液滴が、指定の電極と整列されるときと、指定の電極に隣接する電極と整列されるときとで異なる高さを有するように、隣接する電極における間隙高さと異なる、付記１６〜２５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記２７．指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを上回る、付記２６に記載の液滴アクチュエータ。
付記２８．指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを下回る、付記２６に記載の液滴アクチュエータ。
付記２９．親水性表面を含む支持要素をさらに備える、付記１〜２８のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記３０．支持要素は、シリコン材料または金属のうちの少なくとも１つを含む、付記２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記３１．第１の基板または第２の基板は、支持要素を含む、付記２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記３２．指定の電極は、複数の電極のサブセットの一部であり、親水性表面は、液滴がサブセットの電極のうちのいずれか１つによって保たれるとき、液滴と接触する、付記１６〜３１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記３３．親水性表面は、指定の電極を含む複数の電極のそれぞれが親水性表面に面するように、複数の電極と整列される、付記１６〜３１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記３４．親水性表面は、液滴操作間隙に暴露される複数の親水性表面の間にある、付記１〜３３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記３５．複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、電極は、液滴操作通路に沿って液滴を移動させるように構成され、親水性表面は、液滴操作通路と平行に延在する一連で位置付けられる、付記３４に記載の液滴アクチュエータ。
付記３６．一連の中の親水性表面のそれぞれは、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して液滴操作通路に沿って移動することを可能にするように定寸される占有領域を有する、付記３５に記載の液滴アクチュエータ。
付記３７．親水性表面は、占有領域を有し、占有領域内に親水性部分および疎水性部分を含む、付記１〜３６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記３８．占有領域は、親水性部分によって形成される総親水性面積と、疎水性部分によって形成される総疎水性面積とを有し、総親水性面積の総疎水性面積に対する比率は、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して親水性表面上に、およびそこから移動させられることを可能にする、付記３７に記載の液滴アクチュエータ。
付記３９．親水性部分および疎水性部分は、指定のパターンを形成し、指定のパターンは、チェッカーボードパターン、平行棒パターン、斜線パターン、螺旋パターン、または同心形状のパターンである、付記３７または付記３８に記載の液滴アクチュエータ。
付記４０．液滴操作間隙は、電極と整列されない保持ゾーンを含み、保持ゾーンは、液滴を受容するように定寸される、付記１〜３９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記４１．親水性表面は、保持ゾーンと整列するように液滴操作間隙に沿って連続的に延在する、４０に記載の液滴アクチュエータ。
付記４２．保持ゾーンを少なくとも部分的に包囲する障壁をさらに備える、付記４０または付記４１に記載の液滴アクチュエータ。
付記４３．障壁は、充填流体が保持ゾーン内に流入し、そこから流出することを可能にするように多孔質である、付記４２に記載の液滴アクチュエータ。
付記４４．第１の基板は、第１の基板と第２の基板との間で測定される間隙高さが変化するように、変動する輪郭を有する、付記１〜４３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記４５．複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、第１の基板の輪郭は、間隙高さが通路に沿って変化するように構成され、液滴操作間隙は、液滴操作通路に沿って異なる第１、第２、および第３の間隙高さを有する、付記４４に記載の液滴アクチュエータ。
付記４６．第１の間隙高さは、第２の間隙高さを下回り、第２の間隙高さは、第３の間隙高さを下回り、親水性表面は、第２の間隙高さを有する液滴操作通路の少なくとも一部分内に位置する、付記４５に記載の液滴アクチュエータ。
付記４７．変動する輪郭は、液滴操作間隙を通る流量における変化によって引き起こされるポンピング効果を誘発するように構成される、付記４４〜４６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記４８．親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿う陥凹領域内に位置する、付記１〜４７のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記４９．陥凹領域および親水性表面は、複数の液滴を含む容積を保つように定寸される、付記４８に記載の液滴アクチュエータ。
付記５０．誘電体層は、親水性表面と電極との間に位置付けられる、付記１〜４９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５１．親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿って延在し、親水性表面は、親水性表面の反対側の他方の基板に沿う開口部と整列される、付記１〜５０のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５２．第１の基板は、液滴操作間隙に沿ってそれぞれ延在する接地電極および誘電体層を含み、誘電体層は、接地電極と液滴操作間隙との間に位置し、第２の基板は、複数の電極を含み、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される、付記１〜５１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５３．接地電極は、接地基準面が液滴操作間隙を間にして電極と対向するように、第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である、付記５２に記載の液滴アクチュエータ。
付記５４．第２の基板は、電極と液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含み、親水性表面は、第２の基板の誘電体層に連結される、付記５３に記載の液滴アクチュエータ。
付記５５．複数の電極は、第２の基板の誘電体層に連結され、第２の基板の誘電体層と液滴操作間隙との間に位置する間隙電極を含む、付記５４に記載の液滴アクチュエータ。
付記５６．電極のうちの少なくともいくつか、および第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つは、フレキシブル印刷回路板の一部である、付記１〜５５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５７．第１の基板または第２の基板のうちの１つに連結される光学検出器をさらに備え、親水性表面は、親水性表面からの光信号を検出するための光学検出器と整列される付記１〜５６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記５８．（ａ）基板と、（ｂ）基板に連結され、基板との間で液滴操作間隙を画定する、フレキシブル印刷回路板（ＰＣＢ）であって、液滴操作間隙に沿って液滴のエレクトロウェッティング媒介操作を行うように、相互に対して定寸、成形、および離間される複数の電極を含む、フレキシブルＰＣＢと、（ｃ）フレキシブルＰＣＢに連結され、液滴操作間隙からの光信号を検出するように位置付けられる、光学検出器と、を備える、液滴アクチュエータ。
付記５９．光学検出器は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器である、付記５８に記載の液滴アクチュエータ。
付記６０．ＣＭＯＳ検出器は、フレキシブルＰＣＢ内に埋め込まれる、付記５９に記載の液滴アクチュエータ。
付記６１．フレキシブルＰＣＢは、陥凹領域を含み、光学検出器は、陥凹領域内に位置付けられる、付記５８〜６０のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記６２．光学検出器は、フィルタと、不動態化層とを含み、不動態化層は、フィルタと液滴操作間隙との間に位置付けられる、付記５８〜６１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記６３．不動態化層に沿って堆積させられるポリマーコーティングをさらに備える、付記６２に記載の液滴アクチュエータ。
付記６４．ポリマーコーティングは、ポリアクリルアミドゲルコーティングを含む、付記６３に記載の液滴アクチュエータ。
付記６５．（ａ）第１および第２のポリイミド層と、（ｂ）第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との間に位置する複数の電極であって、第１および第２のポリイミド層のうちの１つに沿って液滴のエレクトロウェッティング媒介操作を行うように、相互に対して定寸、成形、および離間される、電極と、（ｃ）第１および第２のポリイミド層に連結され、導電性トレースを通じて電極に電気的に連結される相互接続層であって、エレクトロウェッティング媒介操作中に電極を制御するための外部システムに電気的に連結されるように構成される、相互接続層と、を備える、フレキシブル印刷回路板（ＰＣＢ）。
付記６６．第１および第２のポリイミド層内に埋め込まれるＣＭＯＳ検出器をさらに備え、ＣＭＯＳ検出器は、フレキシブルＰＣＢの表面に沿って光信号を検出するように位置付けられる、付記６５のフレキシブルＰＣＢ。
付記６７．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴操作間隙は、対向する疎水性表面の間で画定され、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴を疎水性表面に沿う液滴操作間隙を通して選択位置に輸送するように、電極を制御するステップであって、液滴は、液滴が選択位置にあるとき、親水性表面に接触する、ステップと、を含む、方法。
付記６８．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記６７に記載の方法。
付記６９．親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む、付記６７または付記６８に記載の方法。
付記７０．親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記６７〜６９のいずれか１つに記載の方法。
付記７１．親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記６７〜７０のいずれか１つに記載の方法。
付記７２．液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を有し、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記６７〜７１のいずれか１つに記載の方法。
付記７３．液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記６７〜７１のいずれか１つに記載の方法。
付記７４．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、親水性表面に向けて液滴を輸送するステップを含む、付記６７〜７３のいずれか１つに記載の方法。
付記７５．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、親水性表面から離して液滴を輸送するステップを含む、付記６７〜７４のいずれか１つに記載の方法。
付記７６．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するステップを含む、付記６７〜７３のいずれか１つに記載の方法。
付記７７．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つステップを含む、付記７６のいずれか１つに記載の方法。
付記７８．液滴が親水性表面と接触している間に指定の反応を実行するステップをさらに含む、付記７７のいずれか１つに記載の方法。
付記７９．液滴は、液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形である、付記６７〜７８のいずれか１つに記載の方法。
付記８０．液滴は、第１の液滴であり、方法はさらに、第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように電極を制御するステップを含む、付記６７〜７９のいずれか１つに記載の方法。
付記８１．第１の液滴が変位された後に、第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように、電極を制御するステップをさらに含む、付記８０に記載の方法。
付記８２．第１の液滴は、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができない、付記８０または付記８１のいずれか１つに記載の方法。
付記８３．第１の液滴を繰り返し引き込んで、液滴操作間隙に沿った異なる位置に第１の液滴を移動させるように、第２の液滴を移動させるステップをさらに含む、付記８０〜８２のいずれか１つに記載の方法。
付記８４．第１の液滴は、異なる位置にあるとき、親水性表面の異なる部分と接触する、付記８３に記載の方法。
付記８５．第１の液滴は、変位された後に、親水性表面の一部分と接触したままである、付記８０〜８２のいずれか１つに記載の方法。
付記８６．液滴は第１の液滴であり、方法は、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、第２の液滴を制御するステップをさらに含み、方法はさらに、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるステップを含む、付記６７〜７９のいずれか１つに記載の方法。
付記８７．第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記８６に記載の方法。
付記８８．液滴は、第１の液滴であり、方法はさらに、第２の液滴を、充填流体を間にして第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するステップを含み、ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させる、付記６７〜７９のいずれか１つに記載の方法。
付記８９．第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、付記８８に記載の方法。
付記９０．第２の液滴は、リザーバ容積を有し、方法は、第１の液滴を形成するように第２の液滴を分割し、次いで、ポンピング力を通して第１の液滴を移動させるステップを含む、付記８８または付記８９に記載の方法。
付記９１．電極は、電極の２次元アレイを形成し、第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、付記８８〜９０のいずれか１つに記載の方法。
付記９２．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップと、（ｃ）第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように、電極を制御するステップであって、第１および第２の液滴は、異なる物質を含む、ステップと、を含む、方法。
付記９３．第１の液滴が変位された後に、第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるステップをさらに含む、付記９２に記載の方法。
付記９４．第１の液滴は、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができない、付記９２または付記９３に記載の方法。
付記９５．第１の液滴を繰り返し引き込んで、液滴操作間隙に沿った異なる位置に第１の液滴を移動させるように、第２の液滴を制御するステップをさらに含む、付記９２〜９４のいずれか１つに記載の方法。
付記９６．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップと、（ｃ）第２の液滴を移動させて、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、電極を制御するステップと、（ｄ）組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるように、電極を制御するステップと、を含む、方法。
付記９７．第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるとき複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記９６に記載の方法。
付記９８．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップと、（ｃ）充填流体を間にして第１の液滴に向けて第２の液滴を移動させるように、電極を制御し、それによって、ポンピング力を生成するステップであって、ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させる、ステップと、を含む、方法。
付記９９．第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、付記９８に記載の方法。
付記１００．電極は、電極の２次元アレイを形成し、第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、付記９８または付記９９のいずれか１つに記載の方法。
付記１０１．液滴アクチュエータと、付記６７〜１０１に記載の方法のうちのいずれか１つを実施するように構成されるコントローラとを含む、マイクロ流体システム。
付記１０２．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙を通る疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、（ｃ）液滴操作間隙に暴露される親水性表面であって、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる、親水性表面と、（ｄ）電極に操作可能に連結され、電極を制御してエレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うように構成される、コントローラと、を備える、マイクロ流体システム。
付記１０３．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記１０２に記載のマイクロ流体システム。
付記１０４．親水性表面は、シリコンおよびガラスのうちの少なくとも１つを含む、付記１０２または付記１０３に記載のマイクロ流体システム。
付記１０５．親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記１０２〜１０４のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１０６．親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記１０２〜１０５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１０７．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記１０２〜１０６のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１０８．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記１０２〜１０７のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１０９．電極は、親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる、付記１０２〜１０８のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１０．電極は、親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる、付記１０２〜１０９のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１１．コントローラは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される、付記１０２〜１１０のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１２．コントローラは、電極を制御して、親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ液滴を輸送するように構成される、付記１０２〜１１０のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１３．コントローラは、電極を制御して、親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される、付記１０２〜１１０のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１４．コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を親水性表面と接触させて保つように構成される、付記１１１〜１１３のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１５．液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、付記１０２〜１１４のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１６．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成され、コントローラは、電極を制御して第２の液滴を動かして、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように構成される、付記１０２〜１１５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１１７．コントローラはさらに、第１の液滴が変位された後に、電極を制御して第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように構成される、付記１１６に記載のマイクロ流体システム。
付記１１８．親水性表面は、第１の液滴が、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができないように定寸される、付記１１６または付記１１７に記載のマイクロ流体システム。
付記１１９．コントローラは、電極を制御して第２の液滴とともに第１の液滴を繰り返し変位させて、第１の液滴を液滴操作間隙に沿う異なる位置に移動させるように構成される、付記１１６〜１１８のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１２０．第１の液滴は、異なる位置にあるとき、親水性表面の異なる部分と接触する、付記１１９に記載のマイクロ流体システム。
付記１２１．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成され、コントローラは、第２の液滴を制御して、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わさり、組み合わされた液滴を形成するように構成され、コントローラはさらに、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して動かすように構成される、付記１０２〜１１５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１２２．第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記１２１に記載のマイクロ流体システム。
付記１２３．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成され、コントローラは、充填流体が液滴操作間隙内に位置するとき、第２の液滴を制御して、液滴操作間隙内の第２の液滴を第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するように構成され、ポンピング力は、第１の液滴を移動させる、付記１０２〜１１５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１２４．第１の液滴は、電極によって生成されるエレクトロウェッティング媒介力を使用することなく移動させられる、付記１２３に記載のマイクロ流体システム。
付記１２５．第２の液滴は、リザーバ容積を有し、コントローラは、第２の液滴から第１の液滴を分割し、かつ第２の液滴を移動させてポンピング力を生成するように構成される、付記１２３または付記１２４に記載のマイクロ流体システム。
付記１２６．電極は、電極の２次元アレイを形成し、コントローラは、第１の液滴を、第２の液滴とともに、それらの間に位置する充填流体とともに部分的に包囲するように構成される、付記１２３〜１２５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記１２７．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する接地電極と、（ｃ）第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する誘電体層であって、接地電極と液滴操作間隙との間に位置する、誘電体層と、（ｄ）第２の基板に連結される複数の電極であって、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される、複数の電極と、を備える、液滴アクチュエータ。
付記１２８．接地電極は、接地基準面が、液滴操作間隙を間にして電極と対向するように、第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である、付記１２７に記載の液滴アクチュエータ。
付記１２９．第２の基板は、電極と液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含み、液滴アクチュエータは、第２の基板の誘電体層に連結され、液滴操作間隙に暴露される親水性表面をさらに備える、付記１２７または付記１２８に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３０．複数の電極は、第２の基板の誘電体層に連結され、第２の基板の誘電体層と液滴操作間隙との間に位置する、間隙電極を含む、付記１２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３１．複数の電極は、基板電極を含み、誘電体層は、基板電極のうちの少なくとも１つと間隙電極との間に位置する、付記１２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３２．間隙電極は、第２の基板の誘電体層を間にして、複数の基板電極と整列するように定寸される、付記１２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３３．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板に連結され、液滴操作間隙に沿って延在する接地電極と、（ｃ）第２の基板に連結される誘電体層と、（ｄ）第２の基板に連結され、間隙電極および複数の基板電極を含む、複数の電極であって、誘電体層は、間隙電極と複数の基板電極との間で延在し、間隙電極は、液滴操作間隙に暴露され、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される、複数の電極と、を備える、液滴アクチュエータ。
付記１３４．接地電極は、第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である、付記１３４に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３５．間隙電極は、第２の基板の誘電体層を間にして、複数の基板電極と整列するように定寸される、付記１３３または付記１３４に記載の液滴アクチュエータ。
付記１３６．液滴操作間隙に暴露され、間隙電極に近接して位置する親水性表面をさらに備え、間隙電極は、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、親水性表面上へ液滴を移動させるように構成される、付記１３３〜１３５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記１３７．複数の電極を活性化して、液滴操作間隙を通して液滴を移動させるように構成される、コントローラをさらに備える、付記１３３〜１３６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
さらなる実施形態が、以下の付記に記載される。
付記Ａ−１．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板および第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙内の疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、（ｃ）液滴操作間隙に暴露される斑状親水性表面であって、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる、斑状親水性表面と、を備える、液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記Ａ−１に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３．斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、付記Ａ−１または付記Ａ−２に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４．斑状親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記Ａ−１〜Ａ−３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５．斑状親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記Ａ−１〜Ａ−４のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−６．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記Ａ−１〜Ａ−５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−７．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記Ａ−１〜Ａ−６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−８．電極は、斑状親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる、付記Ａ−１〜Ａ−７のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−９．電極は、斑状親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる、付記Ａ−１〜Ａ−８のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１０．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから斑状親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−１〜Ａ−９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１１．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、斑状親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−１〜Ａ−９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１２．コントローラをさらに備え、コントローラは、電極を制御して、斑状親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−１〜Ａ−９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１３．コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を斑状親水性表面と接触させて保つように構成される、付記Ａ−１０〜Ａ−１２のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１４．液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、付記Ａ−１〜Ａ−１３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１５．液滴操作間隙内に堆積させられる、充填流体および液滴をさらに備える、付記Ａ−１〜Ａ−１４のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１６．液滴は、指定の電極が液滴操作間隙内の液滴に面し、かつそれに隣接するように、選択位置にあるとき、指定の電極と整列される、付記Ａ−１〜Ａ−１５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１７．斑状親水性表面は、液滴操作間隙を間にして指定の電極に面するように位置付けられる、付記Ａ−１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１８．斑状親水性表面は、指定の電極と同一の基板に連結される、付記Ａ−１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−１９．斑状親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に配列される、付記Ａ−１６に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２０．斑状親水性表面は、第１の基板と第２の基板との間に位置付けられるスペーサに沿って延在する、付記Ａ−１９に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２１．斑状親水性表面は、対応する形状を伴う占有領域を有し、指定の電極は、対応する形状を伴う占有領域を有する、付記Ａ−１６〜Ａ−２０のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２２．斑状親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積を上回るまたはそれに等しい面積を有する、付記Ａ−２１に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２３．斑状親水性表面の占有領域は、指定の電極の占有領域の面積よりも小さい面積を有する、付記Ａ−２１に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２４．占有領域の対応する形状は、類似する、付記Ａ−２１〜Ａ−２３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２５．占有領域の対応する形状は、異なる、付記Ａ−２１〜Ａ−２３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２６．液滴操作間隙は、間隙高さを有し、指定の電極における間隙高さは、液滴が、指定の電極と整列されるときと、指定の電極に隣接する電極と整列されるときとで異なる高さを有するように、隣接する電極における間隙高さと異なる、付記Ａ−１６〜Ａ−２５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２７．指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを上回る、付記Ａ−２６に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２８．指定の電極における間隙高さは、隣接する電極における間隙高さを下回る、付記Ａ−２６に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−２９．斑状親水性表面を含む支持要素をさらに備える、付記Ａ−１〜Ａ−２８のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３０．支持要素は、シリコン材料または金属のうちの少なくとも１つを含む、付記Ａ−２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３１．第１の基板または第２の基板は、支持要素を含む、付記Ａ−２９に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３２．指定の電極は、複数の電極のサブセットの一部であり、斑状親水性表面は、液滴がサブセットの電極のうちのいずれか１つによって保たれるとき、液滴と接触する、付記Ａ−１６〜Ａ−３１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３３．斑状親水性表面は、指定の電極を含む複数の電極のそれぞれが斑状親水性表面に面するように、複数の電極と整列される、付記Ａ−１６〜Ａ−３１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３４．斑状親水性表面は、液滴操作間隙に暴露される複数の斑状親水性表面の間にある、付記Ａ−１〜Ａ−３３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３５．複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、電極は、液滴操作通路に沿って液滴を移動させるように構成され、斑状親水性表面は、液滴操作通路と平行に延在する一連で位置付けられる、付記Ａ−３４に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３６．一連の中の斑状親水性表面のそれぞれは、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して液滴操作通路に沿って移動することを可能にするように定寸される占有領域を有する、付記Ａ−３５に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３７．斑状親水性表面は、占有領域内に親水性部分および超疎水性部分を有する、付記Ａ−１〜Ａ−３６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３８．占有領域は、親水性部分によって形成される総斑状親水性面積と、超疎水性部分によって形成される総超疎水性面積とを有し、総親水性面積の総超疎水性面積に対する比率は、液滴が電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して斑状親水性表面上に、およびそこから移動させられることを可能にする、付記Ａ−３７に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−３９．親水性部分および超疎水性部分は、指定のパターンを形成し、指定のパターンは、チェッカーボードパターン、平行棒パターン、斜線パターン、螺旋パターン、または同心形状のパターンである、付記Ａ−３７または付記Ａ−３８に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４０．液滴操作間隙は、電極と整列されない保持ゾーンを含み、保持ゾーンは、液滴を受容するように定寸される、付記Ａ−１〜Ａ−３９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４１．斑状親水性表面は、保持ゾーンと整列するように液滴操作間隙に沿って連続的に延在する、付記４０に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４２．保持ゾーンを少なくとも部分的に包囲する障壁をさらに備える、付記Ａ−４０または付記Ａ−４１に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４３．障壁は、充填流体が保持ゾーン内に流入し、そこから流出することを可能にするように多孔質である、付記Ａ−４２に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４４．第１の基板は、第１の基板と第２の基板との間で測定される間隙高さが変化するように、変動する輪郭を有する、付記Ａ−１〜Ａ−４３のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４５．複数の電極は、液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、第１の基板の輪郭は、間隙高さが通路に沿って変化するように構成され、液滴操作間隙は、液滴操作通路に沿って異なる第１、第２、および第３の間隙高さを有する、付記Ａ−４４に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４６．第１の間隙高さは、第２の間隙高さを下回り、第２の間隙高さは、第３の間隙高さを下回り、斑状親水性表面は、第２の間隙高さを有する液滴操作通路の少なくとも一部分内に位置する、付記Ａ−４５に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４７．変動する輪郭は、液滴操作間隙を通る流量の変化によって引き起こされるポンピング効果を誘発するように構成される、付記Ａ−４４〜Ａ−４６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４８．斑状親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿う陥凹領域内に位置する、付記Ａ−１〜Ａ−４７のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−４９．陥凹領域および斑状親水性表面は、複数の液滴を含む容積を保つように定寸される、付記Ａ−４８に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５０．誘電体層は、斑状親水性表面と電極との間に位置付けられる、付記Ａ−１〜Ａ−４９のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５１．斑状親水性表面は、第１の基板または第２の基板のうちの１つに沿って延在し、斑状親水性表面は、斑状親水性表面の反対側の他方の基板に沿う開口部と整列される、付記Ａ−１〜Ａ−５０のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５２．第１の基板は、液滴操作間隙に沿ってそれぞれ延在する接地電極および誘電体層を含み、誘電体層は、接地電極と液滴操作間隙との間に位置し、第２の基板は、複数の電極を含み、複数の電極は、第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される、付記Ａ−１〜Ａ−５１のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５３．接地電極は、接地基準面が液滴操作間隙を間にして電極と対向するように、第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である、付記Ａ−５２に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５４．第２の基板は、電極と液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含み、斑状親水性表面は、第２の基板の誘電体層に連結される、付記Ａ−５３に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５５．複数の電極は、第２の基板の誘電体層に連結され、第２の基板の誘電体層と液滴操作間隙との間に位置する間隙電極を含む、付記Ａ−５４に記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５６．電極のうちの少なくともいくつか、および第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つは、フレキシブル印刷回路板の一部である、付記Ａ−１〜Ａ−５５のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５７．第１の基板または第２の基板のうちの１つに連結される光学検出器をさらに備え、斑状親水性表面は、親水性表面からの光信号を検出するための光学検出器と整列される、付記Ａ−１〜５６のいずれか１つに記載の液滴アクチュエータ。
付記Ａ−５８．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴操作間隙は、対向する疎水性表面の間で画定され、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される斑状親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）電極を制御して、エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴を疎水性表面に沿う液滴操作間隙を通して選択位置に輸送するステップであって、液滴は、液滴が選択位置にあるとき、斑状親水性表面に接触する、ステップと、を含む、方法。
付記Ａ−５９．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記Ａ−５８に記載の方法。
付記Ａ−６０．斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、付記Ａ−５８または付記Ａ−５９に記載の方法。
付記Ａ−６１．斑状親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記Ａ−５８〜Ａ−６０のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６２．斑状親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記Ａ−５８〜Ａ−６１のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６３．液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を有し、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記Ａ−５８〜Ａ−６２のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６４．液滴アクチュエータは、液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記Ａ−５８〜Ａ−６２のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６５．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、斑状親水性表面に向けて液滴を輸送するステップを含む、付記Ａ−５８〜Ａ−６４のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６６．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、斑状親水性表面から離して液滴を輸送するステップを含む、付記Ａ−５８〜Ａ−６５のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６７．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、斑状親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するステップを含む、付記Ａ−５８〜Ａ−６２のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−６８．液滴を輸送するように電極を制御するステップは、所定の期間にわたって液滴を斑状親水性表面と接触させて保つステップを含む、付記Ａ−６７に記載の方法。
付記Ａ−６９．液滴が斑状親水性表面と接触している間に指定の反応を実行するステップをさらに含む、付記Ａ−６８に記載の方法。
付記Ａ−７０．液滴は、液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形である、付記Ａ−５８〜Ａ−６９のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７１．液滴は、第１の液滴であり、方法はさらに、第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように電極を制御するステップを含む、付記Ａ−５８〜Ａ−７０のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７２．第１の液滴が変位された後に、第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように、電極を制御するステップをさらに含む、付記Ａ−７１に記載の方法。
付記Ａ−７３．第１の液滴は、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができない、付記Ａ−７０または付記Ａ−７２のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７４．第１の液滴を繰り返し引き込んで、液滴操作間隙に沿った異なる位置に第１の液滴を移動させるように、第２の液滴を移動させるステップをさらに含む、付記Ａ−７０〜Ａ−７３のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７５．第１の液滴は、異なる位置にあるとき、斑状親水性表面の異なる部分と接触する、付記Ａ−７４に記載の方法。
付記Ａ−７６．第１の液滴は、変位された後に、斑状親水性表面の一部分と接触したままである、付記Ａ−７０〜Ａ−７３のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７７．液滴は、第１の液滴であり、方法は、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、第２の液滴を制御するステップをさらに含み、方法はさらに、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるステップを含む、付記Ａ−５８〜Ａ−７０のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−７８．第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記Ａ−７７に記載の方法。
付記Ａ−７９．液滴は、第１の液滴であり、方法は、第２の液滴を、充填流体を間にして第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するステップをさらに含み、ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させる、付記Ａ−５８〜Ａ−７０のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−８０．第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、付記Ａ−７９に記載の方法。
付記Ａ−８１．第２の液滴は、リザーバ容積を有し、方法はさらに、第１の液滴を形成するように第２の液滴を分割し、次いで、ポンピング力を通して第１の液滴を移動させるステップを含む、付記Ａ−７９または付記Ａ−８０に記載の方法。
付記Ａ−８２．電極は、電極の２次元アレイを形成し、第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、付記Ａ−７９〜Ａ−８１のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−８３．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される斑状親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップと、（ｃ）第２の液滴を移動させて、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、電極を制御するステップと、（ｄ）組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるように、電極を制御するステップと、を含む方法。
付記Ａ−８４．第１の液滴は、第１の液滴が選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して動かされる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記Ａ−８３に記載の方法。
付記Ａ−８５．（ａ）液滴操作間隙および液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、液滴アクチュエータは、液滴操作間隙に暴露される斑状親水性表面を有する、ステップと、（ｂ）エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるように、電極を制御するステップと、（ｃ）充填流体を間にして第１の液滴に向けて第２の液滴を移動させるように、電極を制御し、それによって、ポンピング力を生成するステップであって、ポンピング力は、選択位置から第１の液滴を変位させる、ステップと、を含む、方法。
付記Ａ−８６．第１の液滴は、電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、付記Ａ−８５に記載の方法。
付記Ａ−８７．電極は、電極の２次元アレイを形成し、第２の液滴は、ポンピング力を生成する前に、第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、付記Ａ−８５または付記Ａ−８６のいずれか１つに記載の方法。
付記Ａ−８８．液滴アクチュエータと、付記Ａ−５８〜Ａ−８７に記載の方法のうちのいずれか１つを実施するように構成されるコントローラとを含む、マイクロ流体システム。
付記Ａ−８９．（ａ）液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、（ｂ）第１の基板または第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、液滴操作間隙に沿って配列されて、液滴操作間隙を通る疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、（ｃ）液滴操作間隙に暴露される斑状親水性表面であって、液滴が液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、液滴に接触するように位置付けられる、親水性表面と、（ｄ）電極に操作可能に連結され、電極を制御してエレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うように構成される、コントローラと、を備える、マイクロ流体システム。
付記Ａ−９０．疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、付記Ａ−８９に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９１．斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、付記Ａ−８９または付記Ａ−９０に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９２．斑状親水性表面は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、付記Ａ−８９〜Ａ−９１のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９３．斑状親水性表面の占有領域は、疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、付記Ａ−８９〜Ａ−９２のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９４．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、付記Ａ−８９〜Ａ−９３のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９５．第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、付記Ａ−８９〜Ａ−９４のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９６．電極は、斑状親水性表面に向けて液滴を輸送するように位置付けられる、付記Ａ−８９〜Ａ−９５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９７．電極は、斑状親水性表面から離して液滴を輸送するように位置付けられる、付記Ａ−８９〜Ａ−９６のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９８．コントローラは、電極を制御して、疎水性表面のうちの少なくとも１つから斑状親水性表面上へ液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−９７のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−９９．コントローラは、電極を制御して、斑状親水性表面から疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−９７のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１００．コントローラは、電極を制御して、斑状親水性表面上へ、およびそこから液滴を輸送するように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−９７のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０１．コントローラは、電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって液滴を斑状親水性表面と接触させて保つように構成される、付記Ａ−９８〜Ａ−１００のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０２．液滴操作間隙および電極は、液滴が液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−１０１のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０３．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、斑状親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ動かすように構成され、それによって、コントローラは、電極を制御して第２の液滴を移動させて、第１の液滴を引き込み、第１の液滴を選択位置から変位させるように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−１０２のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０４．コントローラはさらに、第１の液滴が変位された後に、電極を制御して第１の液滴を選択位置からさらに離して移動させるように構成される、付記Ａ−１０３に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０５．斑状親水性表面は、第１の液滴が、第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、選択位置から変位させることができないように定寸される、付記Ａ−１０３または付記Ａ−１０４に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０６．コントローラは、電極を制御して第２の液滴とともに第１の液滴を繰り返し変位させて、第１の液滴を液滴操作間隙に沿う異なる位置に移動させるように構成される、付記Ａ−１０３〜Ａ−１０５のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０７．第１の液滴は、異なる位置にあるとき、斑状親水性表面の異なる部分と接触する、付記Ａ−１０６に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０８．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、斑状親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成され、コントローラは、第２の液滴を制御して、選択位置で第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように構成され、コントローラはさらに、組み合わされた液滴の少なくとも一部分を選択位置から離して移動させるように構成される、付記Ａ−８９〜Ａ−１０２のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１０９．第１の液滴は、選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、第２の液滴は、第１の液滴よりも小さい体積を有し、選択位置から離して移動させられる組み合わされた液滴の一部分は、第２の液滴の体積と実質的に等しい、付記Ａ−１０８に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１１０．液滴は、第１の液滴であり、コントローラは、斑状親水性表面が第１の液滴と接触するように、電極を制御して、第１の液滴を選択位置へ移動させるように構成され、コントローラは、充填流体が液滴操作間隙内に位置するとき、第２の液滴を制御して、液滴操作間隙内の第２の液滴を第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するように構成され、ポンピング力は、第１の液滴を移動させる、付記Ａ−８９〜Ａ−１０２のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１１１．第１の液滴は、電極によって生成されるエレクトロウェッティング媒介力を使用することなく移動させられる、付記Ａ−１１０に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１１２．第２の液滴は、リザーバ容積を有し、コントローラは、第２の液滴から第１の液滴を分割し、かつ第２の液滴を移動させてポンピング力を生成するように構成される、付記Ａ−１１０または付記Ａ−１１１に記載のマイクロ流体システム。
付記Ａ−１１３．電極は、電極の２次元アレイを形成し、コントローラは、第１の液滴を、第２の液滴とともに、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲するように構成される、付記Ａ−１１０〜Ａ−１１２のいずれか１つに記載のマイクロ流体システム。
（結語）
前述の実施形態の詳細な説明は、本発明の具体的実施形態を図示する添付の図面を参照する。異なる構造および操作を有する他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱しない。「本発明」という用語または同等物は、本明細書に記載される本出願人の発明の多くの代替的な側面または実施形態のある具体的実施例を参照して使用され、その使用も非存在も、本出願人の発明の範囲または特許請求の範囲を限定することを目的としていない。本明細書は、読者の便宜上のためだけに、節に分割されている。見出しは、本発明の範囲の限定として解釈されるべきではない。定義は、本発明の説明の一部として意図される。本発明の種々の詳細は、本発明の範囲から逸脱することなく変更され得ることが理解されるであろう。さらに、前述の説明は、限定の目的ではなく、例証の目的のためにすぎない。

Claims (113)

  1. 液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、前記液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、
    前記第１の基板および前記第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、前記液滴操作間隙に沿って配列されて、前記液滴操作間隙内の前記疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、
    前記液滴操作間隙に暴露される親水性または斑状親水性表面であって、前記液滴が前記液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、前記液滴に接触するように位置付けられる、親水性または斑状親水性表面と、
    を備える、液滴アクチュエータ。
  2. 前記疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の液滴アクチュエータ。
  3. 前記斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、請求項１または請求項２に記載の液滴アクチュエータ。
  4. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  5. 前記親水性または斑状親水性表面の占有領域は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  6. 前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、前記基板材料は、前記対応する疎水性表面を提供する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  7. 前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、前記対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  8. 前記電極は、前記親水性または斑状親水性表面に向けて前記液滴を輸送するように位置付けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  9. 前記電極は、前記親水性または斑状親水性表面から離して前記液滴を輸送するように位置付けられる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  10. コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記電極を制御して、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つから前記親水性または斑状親水性表面上へ前記液滴を輸送するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  11. コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記電極を制御して、前記親水性または斑状親水性表面から前記疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ前記液滴を輸送するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  12. コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記電極を制御して、前記親水性または斑状親水性表面上へ、およびそこから前記液滴を輸送するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  13. 前記コントローラは、前記電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって前記液滴を前記親水性または斑状親水性表面と接触させて保つように構成される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  14. 前記液滴操作間隙および前記電極は、前記液滴が前記液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  15. 前記液滴操作間隙内に堆積させられる、充填流体および前記液滴をさらに備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  16. 前記液滴は、指定の電極が前記液滴操作間隙内の前記液滴に面し、かつそれに隣接するように、前記選択位置にあるとき、前記指定の電極と整列される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  17. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記液滴操作間隙を間にして前記指定の電極に面するように位置付けられる、請求項１６に記載の液滴アクチュエータ。
  18. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記指定の電極と同一の基板に連結される、請求項１６に記載の液滴アクチュエータ。
  19. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配列される、請求項１６に記載の液滴アクチュエータ。
  20. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置付けられるスペーサに沿って延在する、請求項１９に記載の液滴アクチュエータ。
  21. 親水性または斑状親水性表面は、対応する形状を伴う占有領域を有し、前記指定の電極は、対応する形状を伴う占有領域を有する、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  22. 前記親水性または斑状親水性表面の前記占有領域は、前記指定の電極の前記占有領域の面積を上回るまたはそれに等しい面積を有する、請求項２１に記載の液滴アクチュエータ。
  23. 前記親水性または斑状親水性表面の前記占有領域は、前記指定の電極の前記占有領域の面積よりも小さい面積を有する、請求項２１に記載の液滴アクチュエータ。
  24. 前記占有領域の前記対応する形状は、類似する、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  25. 前記占有領域の前記対応する形状は、異なる、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  26. 前記液滴操作間隙は、間隙高さを有し、前記指定の電極における前記間隙高さは、前記液滴が、前記指定の電極と整列されるときと、前記指定の電極に隣接する電極と整列されるときとで異なる高さを有するように、前記隣接する電極における前記間隙高さと異なる、請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  27. 前記指定の電極における前記間隙高さは、前記隣接する電極における前記間隙高さを上回る、請求項２６に記載の液滴アクチュエータ。
  28. 前記指定の電極における前記間隙高さは、前記隣接する電極における前記間隙高さを下回る、請求項２６に記載の液滴アクチュエータ。
  29. 前記親水性または斑状親水性表面を含む支持要素をさらに備える、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  30. 前記支持要素は、シリコン材料または金属のうちの少なくとも１つを含む、請求項２９に記載の液滴アクチュエータ。
  31. 前記第１の基板または前記第２の基板は、前記支持要素を含む、請求項２９に記載の液滴アクチュエータ。
  32. 前記指定の電極は、前記複数の電極のサブセットの一部であり、前記親水性または斑状親水性表面は、前記液滴が前記サブセットの前記電極のうちのいずれか１つによって保たれるとき、前記液滴と接触する、請求項１６〜３１のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  33. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記指定の電極を含む複数の電極のそれぞれが前記斑状親水性表面に面するように、前記複数の電極と整列される、請求項１６〜３１のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  34. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記液滴操作間隙に暴露される複数の斑状親水性表面の間にある、請求項１〜３３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  35. 前記複数の電極は、前記液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、前記電極は、前記液滴操作通路に沿って前記液滴を移動させるように構成され、前記親水性または斑状親水性表面は、前記液滴操作通路と平行に延在する一連で位置付けられる、請求項３４に記載の液滴アクチュエータ。
  36. 前記一連の中の前記親水性または斑状親水性表面のそれぞれは、前記液滴が前記電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して前記液滴操作通路に沿って移動することを可能にするように定寸される占有領域を有する、請求項３５に記載の液滴アクチュエータ。
  37. 前記斑状親水性表面は、前記占有領域内に親水性部分および超疎水性部分を有する、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  38. 前記占有領域は、前記親水性部分によって形成される総斑状親水性面積と、前記超疎水性部分によって形成される総超疎水性面積とを有し、総親水性面積の総超疎水性面積に対する比率は、前記液滴が前記電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して前記斑状親水性表面上に、およびそこから移動させられることを可能にする、請求項３７に記載の液滴アクチュエータ。
  39. 前記親水性部分および前記超疎水性部分は、指定のパターンを形成し、前記指定のパターンは、チェッカーボードパターン、平行棒パターン、斜線パターン、螺旋パターン、または同心形状のパターンである、請求項３７または請求項３８に記載の液滴アクチュエータ。
  40. 前記液滴操作間隙は、電極と整列されない保持ゾーンを含み、前記保持ゾーンは、前記液滴を受容するように定寸される、請求項１〜３９のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  41. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記保持ゾーンと整列するように前記液滴操作間隙に沿って連続的に延在する、４０に記載の液滴アクチュエータ。
  42. 前記保持ゾーンを少なくとも部分的に包囲する障壁をさらに備える、請求項４０または請求項４１に記載の液滴アクチュエータ。
  43. 前記障壁は、充填流体が前記保持ゾーンに流入し、そこから流出することを可能にするように多孔質である、請求項４２に記載の液滴アクチュエータ。
  44. 前記第１の基板は、前記第１の基板と前記第２の基板との間で測定される間隙高さが変化するように、変動する輪郭を有する、請求項１〜４３のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  45. 前記複数の電極は、前記液滴操作間隙に沿う液滴操作通路を形成し、前記第１の基板の前記輪郭は、前記間隙高さが前記通路に沿って変化するように構成され、前記液滴操作間隙は、前記液滴操作通路に沿って異なる第１、第２、および第３の間隙高さを有する、請求項４４に記載の液滴アクチュエータ。
  46. 前記第１の間隙高さは、前記第２の間隙高さを下回り、前記第２の間隙高さは、前記第３の間隙高さを下回り、前記親水性または斑状親水性表面は、前記第２の間隙高さを有する前記液滴操作通路の少なくとも一部分内に位置する、請求項４５に記載の液滴アクチュエータ。
  47. 前記変動する輪郭は、前記液滴操作間隙を通る流量の変化によって引き起こされるポンピング効果を誘発するように構成される、請求項４４〜４６のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  48. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記第１の基板または前記第２の基板のうちの１つに沿う陥凹領域内に位置する、請求項１〜４７のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  49. 前記陥凹領域および前記親水性または斑状親水性表面は、複数の液滴を含む容積を保つように定寸される、請求項４８に記載の液滴アクチュエータ。
  50. 誘電体層は、前記親水性または斑状親水性表面と前記電極との間に位置付けられる、請求項１〜４９のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  51. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記第１の基板または前記第２の基板のうちの１つに沿って延在し、前記親水性または斑状親水性表面は、前記親水性または斑状親水性表面の反対側の他方の基板に沿う開口部と整列される、請求項１〜５０のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  52. 前記第１の基板は、前記液滴操作間隙に沿ってそれぞれ延在する接地電極および誘電体層を含み、前記誘電体層は、前記接地電極と前記液滴操作間隙との間に位置し、前記第２の基板は、前記複数の電極を含み、前記複数の電極は、前記第１の基板にエレクトロウェッティング効果を付与するように構成される、請求項１〜５１のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  53. 前記接地電極は、接地基準面が前記液滴操作間隙を間にして前記電極と対向するように、前記第１の基板に沿って連続的に延在する接地基準面である、請求項５２に記載の液滴アクチュエータ。
  54. 前記第２の基板は、前記電極と前記液滴操作間隙との間で延在する誘電体層を含み、前記親水性または斑状親水性表面は、前記第２の基板の前記誘電体層に連結される、請求項５３に記載の液滴アクチュエータ。
  55. 前記複数の電極は、前記第２の基板の前記誘電体層に連結され、前記第２の基板の前記誘電体層と前記液滴操作間隙との間に位置する間隙電極を含む、請求項５４に記載の液滴アクチュエータ。
  56. 前記電極のうちの少なくともいくつか、および前記第１の基板または前記第２の基板のうちの少なくとも１つは、フレキシブル印刷回路板の一部である、請求項１〜５５のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  57. 前記第１の基板または前記第２の基板のうちの１つに連結される光学検出器をさらに備え、前記親水性または斑状親水性表面は、前記親水性表面からの光信号を検出するための前記光学検出器と整列される、請求項１〜５６のいずれか１項に記載の液滴アクチュエータ。
  58. 液滴操作間隙および前記液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、前記液滴操作間隙は、対向する疎水性表面の間で画定され、前記液滴アクチュエータは、前記液滴操作間隙に暴露される親水性または斑状親水性表面を有する、ステップと、
    エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、前記疎水性表面に沿う前記液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に輸送するように、前記電極を制御するステップであって、前記液滴は、前記液滴が選択位置にあるとき、前記親水性または斑状親水性表面に接触する、ステップと、
    を含む、方法。
  59. 前記疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、請求項５８または請求項５９に記載の方法。
  61. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、請求項５８〜６０のいずれか１項に記載の方法。
  62. 前記親水性または斑状親水性表面の占有領域は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、請求項５８〜６１のいずれか１項に記載の方法。
  63. 前記液滴アクチュエータは、前記液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を有し、前記基板材料は、前記対応する疎水性表面を提供する、請求項５８〜６２のいずれか１項に記載の方法。
  64. 前記液滴アクチュエータは、前記液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板を含み、前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、前記対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、請求項５８〜６２のいずれか１項に記載の方法。
  65. 前記液滴を輸送するように前記電極を制御するステップは、前記親水性または斑状親水性表面に向けて前記液滴を輸送するステップを含む、請求項５８〜６４のいずれか１項に記載の方法。
  66. 前記液滴を輸送するように前記電極を制御するステップは、前記親水性または斑状親水性表面から離して前記液滴を輸送するステップを含む、請求項５８〜６５のいずれか１項に記載の方法。
  67. 前記液滴を輸送するように前記電極を制御するステップは、前記親水性または斑状親水性表面上へ、およびそこから前記液滴を輸送するステップを含む、請求項５８〜６２のいずれか１項に記載の方法。
  68. 前記液滴を輸送するように前記電極を制御するステップは、所定の期間にわたって前記液滴を前記親水性または斑状親水性表面と接触させて保つステップを含む、請求項６７に記載の方法。
  69. 前記液滴が前記親水性または斑状親水性表面と接触している間に指定の反応を実行するステップをさらに含む、請求項６８に記載の方法。
  70. 前記液滴は、前記液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形である、請求項５８〜６９のいずれか１項に記載の方法。
  71. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記方法はさらに、第２の液滴を移動させて、前記第１の液滴を引き込み、前記第１の液滴を前記選択位置から変位させるように前記電極を制御するステップを含む、請求項５８〜７０のいずれか１項に記載の方法。
  72. 前記第１の液滴が変位された後に、前記第１の液滴を前記選択位置からさらに離して移動させるように、前記電極を制御するステップをさらに含む、請求項７１に記載の方法。
  73. 前記第１の液滴は、前記第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、前記選択位置から変位させることができない、請求項７０または請求項７２のいずれか１項に記載の方法。
  74. 前記第１の液滴を繰り返し引き込んで、前記液滴操作間隙に沿った異なる位置に前記第１の液滴を移動させるように、前記第２の液滴を移動させるステップをさらに含む、請求項７０〜７３のいずれか１項に記載の方法。
  75. 前記第１の液滴は、前記異なる位置にあるとき、前記親水性または斑状親水性表面の異なる部分と接触する、請求項７４に記載の方法。
  76. 前記第１の液滴は、変位された後に、前記親水性または斑状親水性表面の一部分と接触したままである、請求項７０〜７３のいずれか１項に記載の方法。
  77. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記方法は、前記選択位置で前記第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、第２の液滴を制御するステップをさらに含み、前記方法はさらに、前記組み合わされた液滴の少なくとも一部分を前記選択位置から離して移動させるステップを含む、請求項５８〜７０のいずれか１項に記載の方法。
  78. 前記第１の液滴は、前記第１の液滴が前記選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、前記第２の液滴は、前記第１の液滴よりも小さい体積を有し、前記選択位置から離して移動させられる前記組み合わされた液滴の前記一部分は、前記第２の液滴の体積と実質的に等しい、請求項７７に記載の方法。
  79. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記方法はさらに、第２の液滴を、充填流体を間にして前記第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するステップを含み、前記ポンピング力は、前記選択位置から前記第１の液滴を変位させる、請求項５８〜７０のいずれか１項に記載の方法。
  80. 前記第１の液滴は、前記電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、請求項７９に記載の方法。
  81. 前記第２の液滴は、リザーバ体積を有し、前記方法はさらに、前記第１の液滴を形成するように前記第２の液滴を分割し、次いで、前記ポンピング力を通して前記第１の液滴を移動させるステップを含む、請求項７９または請求項８０に記載の方法。
  82. 前記電極は、電極の２次元アレイを形成し、前記第２の液滴は、前記ポンピング力を生成する前に、前記第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、請求項７９〜８１のいずれか１項に記載の方法。
  83. 液滴操作間隙および前記液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、前記液滴アクチュエータは、前記液滴操作間隙に暴露される親水性または斑状親水性表面を有する、ステップと、
    エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、前記液滴操作間隙を通して液滴を選択位置に移動させるように、前記電極を制御するステップと、
    第２の液滴を移動させて、前記選択位置で前記第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように、前記電極を制御するステップと、
    前記組み合わされた液滴の少なくとも一部分を前記選択位置から離して移動させるように、前記電極を制御するステップと、
    を含む、方法。
  84. 前記第１の液滴は、前記第１の液滴が前記選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、前記第２の液滴は、前記第１の液滴よりも小さい体積を有し、前記選択位置から離して移動させられる前記組み合わされた液滴の前記一部分は、前記第２の液滴の体積と実質的に等しい、請求項８３に記載の方法。
  85. 液滴操作間隙および前記液滴操作間隙に沿って位置付けられる複数の電極を含む、液滴アクチュエータを提供するステップであって、前記液滴アクチュエータは、前記液滴操作間隙に暴露される親水性または斑状親水性表面を有する、ステップと、
    エレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用して、前記液滴操作間隙を通して第１の液滴を選択位置に移動させるように、前記電極を制御するステップと、
    充填流体を間にして前記第１の液滴に向けて第２の液滴を移動させるように、前記電極を制御し、それによって、ポンピング力を生成するステップであって、前記ポンピング力は、前記選択位置から前記第１の液滴を変位させる、ステップと、
    を含む、方法。
  86. 前記第１の液滴は、前記電極によって行われるエレクトロウェッティング媒介液滴操作を使用することなく移動させられる、請求項８５に記載の方法。
  87. 前記電極は、電極の２次元アレイを形成し、前記第２の液滴は、前記ポンピング力を生成する前に、前記第１の液滴を、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲する、請求項８５または請求項８６のいずれか１項に記載の方法。
  88. 液滴アクチュエータと、請求項５８〜８７に記載の方法のうちのいずれか１つを実施するように構成されるコントローラとを含む、マイクロ流体システム。
  89. 液滴操作間隙によって分離される第１および第２の基板であって、前記液滴操作間隙に面するそれぞれの疎水性表面を含む、第１および第２の基板と、
    前記第１の基板または前記第２の基板のうちの少なくとも１つに連結される複数の電極であって、前記液滴操作間隙に沿って配列されて、前記液滴操作間隙を通る前記疎水性表面に沿う液滴の移動を制御する、電極と、
    前記液滴操作間隙に暴露される親水性または斑状親水性表面であって、前記液滴が前記液滴操作間隙内の選択位置にあるとき、前記液滴に接触するように位置付けられる、親水性表面と、
    前記電極に操作可能に連結され、前記電極を制御してエレクトロウェッティング媒介液滴操作を行うように構成される、コントローラと、
    を備える、マイクロ流体システム。
  90. 前記疎水性表面は、テトラフルオロエチレンポリマー、フルオロポリマー、および非晶質フルオロポリマーのうちの少なくとも１つを含む、請求項８９に記載のマイクロ流体システム。
  91. 前記斑状親水性表面は、複数のナノウェルを分離する介在領域を形成する粗面を含む、請求項８９または請求項９０に記載のマイクロ流体システム。
  92. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に包囲される、請求項８９〜９１のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  93. 前記親水性または斑状親水性表面の占有領域は、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つによって画定される、請求項８９〜９２のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  94. 前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、基板材料を含み、前記基板材料は、対応する疎水性表面を提供する、請求項８９〜９３のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  95. 前記第１および第２の基板のうちの少なくとも１つは、前記対応する疎水性表面を提供するようにコーティングまたは処理される、請求項８９〜９４のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  96. 前記電極は、前記親水性または斑状親水性表面に向けて前記液滴を輸送するように位置付けられる、請求項８９〜９５のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  97. 前記電極は、前記親水性または斑状親水性表面から離して前記液滴を輸送するように位置付けられる、請求項８９〜９６のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  98. 前記コントローラは、前記電極を制御して、前記疎水性表面のうちの少なくとも１つから前記親水性または斑状親水性表面上へ前記液滴を輸送するように構成される、請求項８９〜９７のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  99. 前記コントローラは、前記電極を制御して、前記親水性または斑状親水性表面から前記疎水性表面のうちの少なくとも１つの上へ前記液滴を輸送するように構成される、請求項８９〜９７のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  100. 前記コントローラは、前記電極を制御して、前記親水性または斑状親水性表面上へ、およびそこから前記液滴を輸送するように構成される、請求項８９〜９７のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  101. 前記コントローラは、前記電極を制御して、指定の反応を実行するように所定の期間にわたって前記液滴を前記親水性または斑状親水性表面と接触させて保つように構成される、請求項９８〜１００のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  102. 前記液滴操作間隙および前記電極は、前記液滴が前記液滴操作間隙の少なくとも一部分を通って輸送されるとき、実質的に円盤形であるように構成される、請求項８９〜１０１のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  103. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記コントローラは、前記斑状親水性表面が前記第１の液滴と接触するように、前記電極を制御して、前記第１の液滴を前記選択位置へ移動させるように構成され、前記コントローラは、前記電極を制御して第２の液滴を移動させて、前記第１の液滴を引き込み、前記第１の液滴を前記選択位置から変位させるように構成される、請求項８９〜１０２のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  104. 前記コントローラはさらに、前記第１の液滴が変位された後に、前記電極を制御して前記第１の液滴を前記選択位置からさらに離して移動させるように構成される、請求項１０３に記載のマイクロ流体システム。
  105. 前記親水性または斑状親水性表面は、前記第１の液滴が、前記第１の液滴へのエレクトロウェッティング媒介液滴操作のみを使用して、前記選択位置から変位させることができないように定寸される、請求項１０３または請求項１０４に記載のマイクロ流体システム。
  106. 前記コントローラは、前記電極を制御して前記第２の液滴とともに前記第１の液滴を繰り返し変位させて、前記第１の液滴を前記液滴操作間隙に沿う異なる位置に移動させるように構成される、請求項１０３〜１０５のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  107. 前記第１の液滴は、前記異なる位置にあるとき、前記親水性または斑状親水性表面の異なる部分と接触する、請求項１０６に記載のマイクロ流体システム。
  108. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記コントローラは、前記斑状親水性表面が前記第１の液滴と接触するように、前記電極を制御して前記第１の液滴を前記選択位置へ移動させるように構成され、前記コントローラは、第２の液滴を制御して、前記選択位置で前記第１の液滴を引き込み、それと組み合わせ、組み合わされた液滴を形成するように構成され、前記コントローラはさらに、前記組み合わされた液滴の少なくとも一部分を前記選択位置から離して移動させるように構成される、請求項８９〜１０２のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  109. 前記第１の液滴は、前記選択位置にあるときに複数の電極と整列するような体積を有し、前記第２の液滴は、前記第１の液滴よりも小さい体積を有し、前記選択位置から離して移動させられる前記組み合わされた液滴の前記一部分は、前記第２の液滴の体積と実質的に等しい、請求項１０８に記載のマイクロ流体システム。
  110. 前記液滴は、第１の液滴であり、前記コントローラは、前記斑状親水性表面が前記第１の液滴と接触するように、前記電極を制御して、前記第１の液滴を前記選択位置へ移動させるように構成され、前記コントローラは、充填流体が前記液滴操作間隙内に位置するとき、第２の液滴を制御して、前記液滴操作間隙内の前記第２の液滴を前記第１の液滴に向けて移動させ、それによって、ポンピング力を生成するように構成され、前記ポンピング力は、前記第１の液滴を移動させる、請求項８９〜１０２のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
  111. 前記第１の液滴は、前記電極によって生成されるエレクトロウェッティング媒介力を使用することなく移動させられる、請求項１１０に記載のマイクロ流体システム。
  112. 前記第２の液滴は、リザーバ体積を有し、前記コントローラは、前記第２の液滴から前記第１の液滴を分割し、かつ前記第２の液滴を移動させて前記ポンピング力を生成するように構成される、請求項１１０または請求項１１１に記載のマイクロ流体システム。
  113. 前記電極は、電極の２次元アレイを形成し、前記コントローラは、前記第１の液滴を、前記第２の液滴とともに、それらの間に位置する充填流体で部分的に包囲するように構成される、請求項１１０〜１１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体システム。
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