JP2017517725A - デジタルマイクロ流体デバイスからの流体移送 - Google Patents

Abstract

デジタルマイクロ流体デバイスを利用して流体を処理し、液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから下流分析器に移送する方法およびシステムが、本明細書に説明される。本教示による方法およびシステムは、デジタルマイクロ流体デバイスからの流体の引き出しを可能にすることができ、いくつかの側面では、そこから液滴が下流分析器に移送され得る、直接インラインサンプル処理プラットフォームとして、デジタルマイクロ流体デバイスの統合を可能にすることができる。

Description

（関連出願）
本願は、米国仮特許出願第６１／９９１，０６２号（２０１４年５月９日出願）に対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が、参照により本明細書に援用される。

（技術分野）
本教示は、概して、流体の処理に関し、より具体的には、流体をデジタルマイクロ流体デバイスから移送する方法および装置に関する。

マイクロおよびマクロスケールにおける流体の使用は、インクジェット印刷、医療インプラント、質量分析計およびガスクロマトグラフィのためのサンプル調製、産業プロセス制御機器、ならびに生物学的アッセイおよび化学分析が、ガラス、プラスチック、またはシリコンのマイクロチップサイズのウエハ上で行われるラボオンチップ用途を含む多くの技術的分野における進歩を促している。一般に、マクロスケールの流体処理は、ミリリットル範囲内の体積を用いた作業を伴う一方、マイクロスケール流体処理は、マイクロリットル、ナノリットル、および／またはピコリットル範囲内の体積等、１ミリメートル未満の体積を用いた作業を伴う。

マイクロ流体の分野は、マイクロスケールにおいて流体を精密かつ効率的に移送、混合、および分析するために成長かつ開発された。マイクロ流体デバイス内で使用される一般的流体として、全血サンプル、細菌細胞懸濁液、タンパク質または抗体溶液、検体溶液、および緩衝剤が挙げられる。マイクロ流体デバイスは、単独で、または分子拡散係数、流体粘度、ｐＨ、化学結合係数、および酵素反応運動を含む、マイクロ流体もしくはそれらの組み合わせに関する種々の測定値を得るための分析機器と組み合わせて使用されることができる。マイクロ流体デバイスのための他の用途として、キャピラリー電気泳動、等電点電気泳動、免疫アッセイ、フローサイトメトリ、質量分析を介した分析のためのタンパク質のサンプル注入、ＰＣＲ増幅、ＤＮＡ分析、細胞操作、細胞分離、細胞パターニング、および化学勾配形成が挙げられる。

従来の、すなわち、「チャネルベース」のマイクロ流体システムは、流体リザーバと、ミクロン寸法のチャネルのネットワークとを含む。これらのシステムでは、流体を確実に融合、混合、分割、および分注する方法が、分析の性能のために重要である。サンプルを流体リザーバから１つ以上のチャネルを通して等分するための典型的方法およびデバイスとして、毛細管作用、弁、マイクロポンプ（例えば、注入ポンプ、電気浸透ポンプ）、およびマイクロピッペットが挙げられる。

典型的には、それを通した連続流動を含むチャネルを利用する従来のマイクロ流体技術と異なり、デジタルマイクロ流体技術（ＤＭＦ）は、電極アレイ上の流体液滴の電気操作を通して（例えば、エレクトロウェッティングまたは誘電泳動を介して）、単一の孤立した液滴の処理を可能にする。適切な電位が電極に印加されると、液滴は、混合、融合、分裂するように駆動され、および／または流体リザーバから分注され得る。１マイクロリットル未満の体積を伴うサンプルおよび試薬液滴は、したがって、電極アレイの作動順序によって画定される複数かつ再構成可能な経路内で移動させられることができる。実際、各液滴は、チャネル、ポンプ、弁、または機械的混合器のネットワークを必要とせず、個々に制御されることができる。さらに、種々のプロセスは、単純かつコンパクトな設計を用いて、同時に行われることができる。

従来のマイクロ流体デバイスのように、ＤＭＦは、低試薬消費および高速熱伝達を提供することができ、細胞ベースのアッセイ、酵素アッセイ、タンパク質プロファイリング、およびポリメラーゼ連鎖反応を含む、多様な用途に対して実証されている。しかしながら、ＤＭＦが、さらなる下流分析（例えば、ＬＣ、ＭＳ、またはＬＣ−ＭＳを介して）のためにフロントエンド流体処理システムとして利用される用途では、ＤＭＦシステムおよび下流分析器は、自動化されたシステムの中に統合することが困難であり得る。すなわち、手動のオフラインステップが、概して、ＤＭＦシステムのプレート間に挟まれた個々の液滴を下流分析器の中に移送するために使用される。そのような手動移送ステップは、吸収、汚染、およびサンプル損失につながり得る。

故に、ＤＭＦシステムによる処理の後に液滴を効率的に移送および／またはサンプリングすることができる方法およびシステムの必要性がある。

本出願人の本教示による装置、システム、および方法は、デジタルマイクロ流体デバイスからの流体の引き出しを可能にし、いくつかの側面では、そこから液滴が下流分析器（例えば、ＬＣまたはＭＳ）に移送され得る、直接インラインサンプル処理プラットフォームとして、デジタルマイクロ流体デバイスの統合を可能にすることができる。本発明の種々の側面は、流体サンプルをデジタルマイクロ流体デバイスから下流分析デバイスに移送することを参照して本明細書で論じられるが、本発明は、例えば、２つのプレート間に挟まれた流体体積を別のデバイスまたは開放表面に引き出すためのより広範な可用性を有することができる。

本出願人の教示の種々の側面によると、サンプルを処理する方法であって、サンプル液滴をデジタルマイクロ流体デバイスの上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、抽出液滴を上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔内に形成することと、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するように、サンプル液滴および抽出液滴を互いに接触させることとを含む方法が提供される。一例として、サンプル液滴および抽出液滴内の分子間の凝集力は、接触に応じて、サンプル液滴および抽出液滴を融合させるために効果的である。融合された液滴の少なくとも一部は、次いで、サンプリング孔を介して、デジタルマイクロ流体デバイスから除去されることができる（例えば、質量分析計、ＬＣカラム、キャピラリー電気泳動デバイス、またはフローサイトメータ等の別の分析デバイスへの移送のために）。

いくつかの側面では、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つは、サンプル液滴の移動を操作するように構成されている電極アレイを含むことができる。一例として、いくつかの側面では、本方法は、底部プレートに関連付けられた１つ以上の作動電極を作動させることによって、サンプル液滴をサンプリング孔に向かって移動させることを含むことができる。例えば、サンプル液滴は、サンプリング孔に隣接して配置されるように操作されることができる。関連側面では、複数の作動電極は、そこに印加される電圧がサンプル液滴を移動させるよう制御され得るように、底部プレート内に配置されることができる。故に、種々の側面によると、サンプル液滴は、サンプル液滴を該サンプリング孔内に形成される抽出液滴に向かって移動させることによって、抽出液滴と接触されることができる。代替として、または加えて、サンプル液滴と抽出液滴を接触させることは、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接する位置に移動させ、抽出液滴が該サンプル液滴に接触するような十分な体積を有する抽出液滴をサンプリング孔内に形成することを含むことができる。一例として、本方法は、抽出液滴がサンプリング孔に隣接して配置されるサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させることを含むことができる。例えば、抽出液滴の体積は、サンプル液滴の少なくとも一部が上部プレートと底部プレートとの間に延びるように、サンプリング孔を上回ることができる。

種々の側面によると、融合された液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから除去することは、サンプリング孔を介して、融合された液滴を吸引することを含むことができる。非限定的な例として、サンプリング針が、融合された液滴の中に延長されることができる。いくつかの側面では、自動サンプラが、融合された液滴を吸引するために利用されることができる。関連側面では、自動サンプラはまた、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するために利用されることができる。

いくつかの側面では、上部および底部プレートの各々は、サンプル液滴と接触する平面表面を備え、サンプリング孔が、平面表面と実質的に垂直な軸に沿って延びる。サンプリング孔は、例えば、上部プレートを通って延びることができる。

いくつかの側面では、サンプル液滴および抽出液滴は、実質的に同等体積を有することができる。種々の側面では、融合された液滴は、例えば、サンプリング孔を通して延び得る、十分に大きい体積を有することができる。

本出願人の教示の種々の側面によると、デジタルマイクロ流体デバイスを含むサンプルを処理するためのシステムが提供され、デジタルマイクロ流体デバイスは、対向する上部および底部プレートを備え、対向する上部および底部プレートは、それらの間にサンプル液滴を含むための空間を画定し、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つは、それを通って延びているサンプリング孔を有し、サンプリング孔は、空間と流体連通し、抽出液滴を受け取るように構成されている。デジタルマイクロ流体デバイスはまた、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つに関連付けられた複数の作動電極を含むことができ、複数の作動電極は、サンプルおよび抽出液滴が、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するよう互いに接触し得るように、サンプル液滴を操作するように構成される。本システムはまた、サンプリング孔を介して、融合された液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから抽出するように構成されている流体取り扱いシステムを含むことができる。いくつかの側面では、分析デバイス（例えば、質量分析計またはＬＣカラム）が、抽出される融合された液滴を流体取り扱いシステムから受け取るように構成されることができる。種々の側面では、本教示は、したがって、さらなる処理のために、デジタルマイクロ流体デバイスから下流分析デバイスへのサンプルのインライン（例えば、自動化された）移送を可能にすることができる。例えば、流体取り扱いシステムは、自動サンプラであることができる。いくつかの側面では、流体取り扱いシステムはまた、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するように構成されることができる。

種々の側面によると、複数の作動電極は、サンプル液滴を、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置される、抽出液滴と接触するよう移動させるように構成されることができる。

いくつかの側面では、流体取り扱いシステムはまた、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するように構成されることができる。関連側面では、例えば、複数の作動電極は、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接するよう移動させるように構成されることができ、流体取り扱いシステムは、抽出液滴が該サンプル液滴に接触するような十分な体積を有する抽出液滴をサンプリング孔内に形成するように構成されることができる。一例として、流体取り扱いシステムは、抽出液滴がサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させるように構成されることができる。

いくつかの側面では、本システムは、加えて、作動電極および／または流体取り扱いシステムを制御するように構成されるコントローラを含むことができる。一例として、コントローラは、複数の作動電極に結合され、デジタルマイクロ流体デバイス内のサンプル液滴を操作するように、１つ以上の電気信号を作動電極に印加するように構成されることができる。加えて、いくつかの側面では、本システムはまた、コントローラに動作可能に結合されている少なくとも１つのメモリを含むことができ、少なくとも１つのメモリは、コントローラによる実行のための少なくとも１つのサンプル処理プロトコルを記憶するように構成される。

本出願人の教示の種々の側面によると、流体を処理する方法であって、第１の液滴を上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、第２の液滴を上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔内に形成することと、該サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するように、第１および第２の液滴を互いに接触させることと、融合された液滴の少なくとも一部をサンプリング孔から除去することとを含む方法が提供される。いくつかの側面では、底部および上部プレートは、電場をその間の空間内に発生させるように構成されることができる。

本出願人の教示の種々の側面によると、サンプルを処理する方法であって、サンプル液滴を上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、上部および底部プレートのうちの他方に関連付けられた電極と対向する位置において、サンプリング針を上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔の中に延長することと、該位置において、電場を上部プレートと底部プレートとの間の空間内に発生させるように、電位をサンプリング針および電極のうちの少なくとも１つに印加することと、融合された液滴の少なくとも一部をサンプリング孔から除去することとを含む方法が提供される。いくつかの側面では、本方法はまた、電位を印加しながら、サンプル液滴を吸引することを含むことができる。代替として、または加えて、サンプリング針が、サンプル液滴を誘引するように、電極に対してバイアスされることができる。

本出願人の教示の種々の側面によると、サンプルを処理する方法であって、サンプル液滴をデジタルマイクロ流体デバイスの上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、プレートを通って延びているサンプリング孔を介して、液滴の少なくとも一部をデジタルマイクロ流体デバイスから除去することとを含む方法が提供される。

種々の側面によると、本方法はさらに、サンプリング孔を水溶液で事前充填し、抽出液滴をサンプリング孔内に形成することと、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するように、サンプル液滴および抽出液滴を互いに接触させることであって、融合された液滴の少なくとも一部は、サンプリング孔を介して、デジタルマイクロ流体デバイスから除去されることとを含むことができる。種々の側面によると、水溶液は、純粋な水溶液に限定される必要はなく、主に水であるが少量の有機溶媒を含むことができる混合物であることができるか、または任意の好適な混合物が、使用されることができる。

種々の側面によると、本方法はさらに、融合された液滴を分析デバイスに移送することを含むことができる。

いくつかの側面では、本方法はさらに、底部プレートに関連付けられた１つ以上の作動電極を作動させることによって、サンプル液滴をサンプリング孔に向かって移動させることを含むことができる。いくつかの側面では、サンプル液滴をサンプリング孔に向かって移動させることは、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接して配置されるように操作することを含むことができる。

いくつかの側面では、複数の作動電極は、底部プレート内に配置されることができ、複数の作動電極を作動させることは、サンプル液滴を移動させるように、異なる作動電極に印加される電圧を制御することを含むことができる。いくつかの側面では、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つは、サンプル液滴の移動を操作するように構成されている電極アレイを備えていることができる。

種々の側面では、本方法はさらに、抽出液滴がサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させることを含むことができる。

いくつかの側面では、融合された液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから除去することは、サンプリング孔を通してサンプリング針を融合された液滴の中に延長することによって、サンプリング孔を介して、融合された液滴を吸引することを含むことができる。

いくつかの側面では、自動サンプラが、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するために利用されることができる。

いくつかの側面では、サンプル液滴は、水と有機溶媒の混合物を備えていることができる。いくつかの側面では、サンプル液滴は、約７０％の水と約３０％のメタノールとの混合物を備えていることができる。いくつかの側面では、サンプル液滴は、界面活性剤を備えていることができる。

種々の側面によると、サンプルを処理するためのシステムであって、システムは、それらの間にサンプル液滴を含むための空間を画定する対向する上部および底部プレートであって、プレートは、サンプリング孔を有する、対向する上部および底部プレートを備えているデジタルマイクロ流体デバイスと、サンプリング孔を介して、液滴の少なくとも一部をデジタルマイクロ流体デバイスから抽出するように構成されている流体取り扱いシステムとを含む、システムが、提供される。

種々の側面によると、本システムはさらに、空間と流体連通するそれを通って延びているサンプリング孔を備えていることができ、サンプリング孔は、水溶液を備えている、抽出液滴を受け取るように構成されることができ、複数の作動電極が、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つに関連付けられることができ、複数の作動電極は、サンプル液滴および抽出液滴が、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するよう互いに接触するように、サンプル液滴を操作するように構成されることができ、融合された液滴の少なくとも一部は、サンプリング孔を介して、デジタルマイクロ流体デバイスから抽出されることができる。種々の側面によると、水溶液は、純粋な水溶液に限定される必要はなく、主に水であるが少量の有機溶媒を含むことができる混合物であることができるか、または任意の好適な混合物が、使用されることができる。

種々の側面によると、本システムはさらに、抽出される融合された液滴を流体取り扱いシステムから受け取るように構成されている分析デバイスを備えていることができる。種々の側面では、流体取り扱いシステムは、自動サンプラを備えていることができる。種々の側面では、流体取り扱いシステムはさらに、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するように構成されることができ、複数の作動電極は、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接するように移動させるように構成されることができ、流体取り扱いシステムは、該抽出液滴が該サンプル液滴に接触するような十分な体積を有する抽出液滴を該サンプリング孔内に形成するように構成されることができ、流体取り扱いシステムは、抽出液滴がサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させるように構成されることができる。

種々の側面によると、本システムはさらに、コントローラに動作可能に結合されている少なくとも１つのメモリを備えていることができ、少なくとも１つのメモリは、コントローラによる実行のための少なくとも１つのサンプル処理プロトコルを記憶するように構成されることができる。

種々の側面によると、流体を処理する方法であって、サンプル液滴を上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、上部および底部プレートのうちの他方に関連付けられた電極と対向する位置において、サンプリング針を上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔の中に延長することと、該位置において、電場を上部プレートと底部プレートとの間の空間内に発生させるように、電位をサンプリング針および電極のうちの少なくとも１つに印加することと、融合された液滴の少なくとも一部をサンプリング孔から除去することと、サンプル液滴を誘引するように、電位を印加し、サンプリング針を電極に対してバイアスしながら、サンプル液滴を吸引することとを含む方法が提供されることができる。

本出願人の教示のこれらおよび他の特徴が、本明細書に記載される。

当業者は、以下に説明される図面が例証目的のためにすぎないことを理解するであろう。図面は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定することを意図していない。便宜上、参照番号はまた、類似構成要素または特徴を示すために、図全体を通して繰り返され得る（オフセットの有無にかかわらず）。
図１は、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、例示的システムを描写する。 図２Ａは、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおいて使用するためのデジタルマイクロ流体デバイスの例示的底部プレートを描写する。 図２Ｂは、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、図１のシステムにおいて使用するためのデジタルマイクロ流体デバイスの例示的上部プレートを描写する。 図２Ｃは、概略図において、図２Ａおよび２Ｂの例示的デジタルマイクロ流体デバイスの側面図を描写する。 図３は、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから移送するための例示的方法を描写する。 図４Ａおよび４Ｂは、概略図において、本出願人の教示の種々の側面による、デジタルマイクロ流体デバイスのプレート間に挟まれた流体液滴を引き出すためのシステムの例示的実施形態を描写する。 図５は、本出願人の教示の種々の側面によるシステムを利用する、例示的マスクロマトグラムを描写する。 図６は、本出願人の教示の種々の側面によるシステムを利用する、例示的マスクロマトグラムを描写する。

明確にするために、以下の議論は、そうすることが便宜的または適切な場合は常に、ある具体的詳細を省略しながら、本出願人の教示の実施形態の種々の側面を例示するであろうことを理解されたい。例えば、代替実施形態における同一または類似特徴の議論は、幾分、簡略化され得る。周知のアイディアまたは概念はまた、簡潔にするために、あまりに詳細に論じられない場合がある。当業者は、本出願人の教示のいくつかの実施形態が、実施形態の完全理解を提供するためだけに本明細書に記載される、具体的に説明される詳細の一部を全ての実装に要求しない場合があることを認識するであろう。同様に、説明される実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく、共通の一般的知識に従って、改変または変形例を被り得ることは、明白であろう。以下の発明を実施するための形態は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定すると見なされるものではない。

種々の用語は、当技術分野におけるその慣例的意味と一貫して本明細書で使用される。典型的には、用語「約」は、本明細書で使用されるように、記載される値または値の範囲を記載される値の１／１０、例えば、±１０％だけ上回るまたは下回ることを意味する。例えば、約３０％の濃度値は、２７％〜３３％の濃度を意味することができる。用語「約」はまた、変動が従来技術によって実践される既知の値を包含しない限り、均等物であるとして当業者によって認識されるであろう変動を指す。用語「約」によって先行される各値または値の範囲はまた、記載される絶対値または値の範囲の実施形態を包含することが意図される。用語「約」によって修飾されるかどうかにかかわらず、請求項に列挙される定量的値は、列挙される値の均等物、例えば、当業者によって想起され得るが、均等物であると認識されるであろう、そのような値の数量の変動を含む。

本教示は、概して、マイクロ体積の流体を混合、分離、懸濁、濾過、もしくは別様に処理し、および／またはさらなる下流分析（例えば、液体クロマトグラフィならびに／もしくは質量分析を介して）のために、流体を調製するように構成される流体処理システムからの流体の移送に関する。いくつかの側面では、本出願人の本教示によるシステムおよび方法は、デジタルマイクロ流体デバイスからの流体の引き出しを可能にし、そこから液滴が下流分析器に移送され得る、直接インラインサンプル処理プラットフォームとして、デジタルマイクロ流体デバイスの統合を可能にすることができる。本明細書に説明されるデバイスは、一般に、ミリリットル範囲を下回る流体体積（例えば、マイクロリットル、ピコリットル、またはナノリットル）を処理するが、本教示に照らして、流体処理システムは、本明細書に説明される実施形態において使用するために好適な任意の流体体積を処理し得ることを理解されたい。

最初に、図１を参照すると、本教示の種々の側面による例示的システムが、図式的に示される。図１に示されるように、システム１００は、概して、液体サンプル（例えば、１つ以上の着目検体を含む流体液滴）を提供するように構成される第１の流体処理システム１１０と、第１の流体処理システムによって生成される液体サンプルをさらに処理および／または分析するように構成される第２の流体処理システム１１２（例えば、分析器）と、液体サンプルを第１の流体処理システム１１０から第２の流体処理システム１１４に流動的に結合し、および／または移送するための流体取り扱いシステム１１２とを備えている。

本教示に照らして、流体取り扱いシステムは、種々の構成を有することができるが、概して、サンプル（例えば、サンプル液滴）を第１の流体処理システム１１０から引き出し、および／またはサンプルを第１の流体処理システム１１０から第２の流体処理システム１１４に移送するように構成されることを理解されたい。流体取り扱いシステム１１２は、第１および第２の流体処理システム１１０、１１４が１つ以上の流体経路を介して結合されるように、例えば、１つ以上の流体結合要素を含むことができる。一例として、流体取り扱いシステム１１２は、サンプルを下流流体処理システム１１４に送達するための任意の数のチャネル、導管、弁、および／またはポンプ（例えば、注入ポンプ、電気浸透ポンプ等のマイクロポンプ）を備えていることができる。本教示はまた、ユーザが、例えば、ピペットを用いた吸引を介して、サンプルを第１の流体処理システム１１０から手動で引き出すことを可能にするが、本教示によるシステムは、流体取り扱いロボットを利用して、流体を引き出し、および／または移送することができることも理解されたい。非限定的な例として、コントローラの制御下、ピペット先端（例えば、マイクロピペット）または注入器を具備する液体取り扱いロボットが利用され、第１および第２の流体処理システム１１０、１１４間のサンプルの自動化された移送を提供し得る。例えば、Ｅｋｓｉｇｅｎｔ ＮａｎｏＬＣ−ＡＳ１自動サンプラおよびＥｋｓｉｇｅｎｔ ＮａｎｏＬＣ−ＡＳ２自動サンプラ等、サンプルを取り込むために好適であり、本教示に従って修正される任意の市販の自動サンプラが使用され、サンプルを引き出し、および／または移送し得る。さらに、以下に詳細に論じられるように、いくつかの側面では、流体取り扱いシステム１１２は、加えて、第１の流体処理システム１１０内に流体を分注する（例えば、抽出液滴を形成する）ように構成されることができる。

第２の流体処理システム１１４もまた、種々の構成を有することができるが、概して、例えば、流体取り扱いシステム１１２を介して、第１の流体処理システム１１０によって出力された処理済みサンプルを受け取り、および／またはサンプルを分析するように構成される。本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法は、当技術分野において公知であり、本教示に従って修正される任意の流体分析器とともに使用されることができるが、いくつかの例示的側面では、第２の流体処理システム１１２は、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラム、質量分析計（ＭＳ）、またはそれらの組み合わせ（例えば、ＬＣ−ＭＳ／ＭＳ）（全て非限定的な例）であることができる。本教示において使用するための他の例示的下流流体処理システムとして、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、フローサイトメトリデバイス等、またはそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの側面では、流体取り扱いシステム１１２は、サンプルを、さらなるサンプル取り扱いおよび／または分析のために、第１の流体処理システム１１０から、マイクロアレイプレートまたは別のマイクロ流体デバイス等の第２の流体処理システム１１４に移送することができる。

ここで図２Ａ−２Ｂおよび３を参照すると、本教示の種々の側面による例示的デジタルマイクロ流体デバイスの形態における、第１の流体処理システム１１０が、図式的に示される。例示的デジタルマイクロ流体デバイス１１０は、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法の実施形態に従って使用するための１つのみの可能な流体処理システムを表し、本教示に従って修正される他の構成および動作特性を有する流体処理システムも、代替として、本明細書に説明されるシステム、デバイス、および方法とともに使用されることができることを理解されたい。本教示に従う使用のための一例示的デジタルマイクロ流体デバイスの追加の詳細は、Ｗｈｅｅｌｅｒ、他の米国特許公開第２０１３０１４３３１２号に提供され、その教示は、参照することによって全体として組み込まれる。

ここで図２Ａおよび２Ｂを具体的に参照すると、例えば、デジタルマイクロ流体を使用する細胞培養ならびに細胞アッセイ等のサンプル調製および／または液滴ベースのアッセイのために使用され得る、マイクロ流体デバイス１１０が、描写される。デジタルマイクロ流体デバイス１１０は、互いから間隔を置かれた底部プレート１４０ａと、上部プレート１４０ｂとを備え、それらは、概して、以下に詳細に論じられるように、その中で１つ以上の流体液滴が操作され得る体積を画定する。

最初に、図２Ａに描写される底部プレート１４０ａを参照すると、デジタルマイクロ流体デバイス１１０の底部プレート１４０ａは、限定ではないが、試薬、緩衝剤、溶媒、磁気ビーズ、生物学的サンプル（例えば、細胞）、化学サンプル、色素、洗浄溶液、および本明細書に説明される本教示に従って動作可能である任意の他の流体を含む、種々の流体１２０ａ−ｃを含むように構成されるリザーバ電極１０５ａ−ｄを含むことができる。リザーバ電極１０５ｄは、例えば、マイクロ流体デバイス１１０によって生成される廃液を含むように利用されることができる。デジタルマイクロ流体デバイス１１０内で使用される流体は、デバイス１１０の外部の流体源（図示せず）によって含まれることができ、非限定的な例として、ピペット、ロボット分注器、マイクロプリンタ、およびマイクロスタンプを介して、そこに送達されることができることも理解されたい。一例として、リザーバ１０５ａ−ｃは、デジタルマイクロ流体デバイス１１０に結合することができるカートリッジ（図示せず）の一部であり得、カートリッジは、以下に詳細に論じられるように、作動電極のアレイの上方の疎水性／誘電表面と流動連通する。

当業者によって理解されるであろうように、流体１２０ａ−ｃは、電圧を電極１１５および／またはリザーバ電極１０５ａ−ｃに印加することによって、リザーバ電極１０５ａ−ｃに隣接する作動電極１１５の流体表面１３０上に分注されることができる。いくつかの側面では、例えば、流体１２０ａ−ｃの単一液滴が、流体表面１３０上に分注されることができる。いくつかの実施形態では、流体１２０ａ−ｃの単一液滴は、ピコリットル〜マイクロリットル範囲内の体積、例えば、約１５０ナノリットル（ｎＬ）の流体を有し得る。

前述のように、流体表面１３０は、複数の作動電極１１５（例えば、作動電極のアレイ）を含むことができる。図２Ａは、複数の作動電極１１５を描写するが、１つのみが、簡略化のために、図２Ａでは標識される。電圧が、したがって、マイクロ流体デバイス１１０内の流体１２０ａ−ｃを操作する（例えば、流体１２０ａ−ｃを流体表面１３０の方々に移動させる）ために、作動電極１１５に印加され得る。例えば、流体１２０ａ−ｃは、矢印１３５ａによって図式的に示されるように、電圧を電極アレイの１つ以上の電極１１５に印加することによって、１つの電極１１５ｃから別の電極１１５ｄに移動させられることができる。図２Ａに図式的に描写されるように、マイクロ流体デバイス１１０は、種々の電極１１５、およびそれらのシーケンスおよび／または組み合わせの作動を通して、流体１３５ｂを混合し、および／または流体１３５ｃを分裂／組み合わせるために効果的であり得る。

概して、流体表面１３０は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦまたはＣｙｔｏｐ（登録商標）等の疎水性絶縁体の層でコーティングされる、電極アレイ１０５ａ−ｃ、１１５を含むことができる。リザーバ電極１０５ａ−ｃは、複数の単位（例えば、複数の液滴）の流体１２０ａ−ｃを保持するように構成され得る一方、作動電極１１５の各々は、１〜３つの液滴等のより少ない単位の流体１２０ａ−ｃを保持するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、電気接触パッド（図示せず）が、電極１０５ａ−ｃ、１１５に接続され、電極１０５ａ−ｃ、１１５が、個々にアドレス指定または作動されることを可能にすることができる。電極１０５ａ−ｃ、１１５は、銅、金、白金、クロム、およびそれらの組み合わせを含む、種々の材料から形成されることができる。

図２Ａに示されるように、いくつかの側面では、マイクロ流体デバイス１１０は、加えて、コントローラ１２５を含むことができ、それは、リザーバ電極１０５ａ−ｃ、作動電極１１５、および／または印加電圧を電極に印加するための１つ以上の電力供給源（図示せず）等、マイクロ流体デバイス１１０の他の構成要素と電気通信する。いくつかの実施形態では、例えば、コントローラ１２５は、制御信号を電力供給源に提供し、流体表面１３０上の流体１２０ａ−ｃの運動を調整することができる。コントローラ１２５は、本教示に従って修正される、好適な集積回路等の公知の電気構成要素および公知のエンジニアリング方法を使用して実装されることができることが、当業者によって理解されるであろう。例えば、コントローラ１２５は、１つ以上のプロセッサ、メモリモジュール、マイクロ流体デバイス１１０の構成要素と通信するための通信モジュール、ならびに本教示を実装するためのソフトウェア命令を含むことができる。

ここで図２Ｂおよび２Ｃを参照すると、下側プレート１４０ａの例示的電極１１５ｃ、ｄは、基板層１７０上に配置されることができ、個々の信号が電極１１５ｃ、ｄに印加され得るように、誘電材料１６０（例えばパリレン−Ｃ）によって互いから分離されることができる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイス１００は、２つ以上の誘電層１６０を有することができる。前述のように、疎水性層１５５（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）等）が、誘電材料１６０の上部に形成されることができる。

上部プレート１４０ｂは、種々の構成を有することができるが、概して、底部プレート１４０ａの上方に配置され、底部および上部プレート１４０ａ、ｂ間に配置される流体液滴１９０に接触するように構成される下側表面１５０を備えている。図２Ｃのマイクロ流体デバイス１１０の横断面図に最良に示されるように、例示的上部プレート１４０ｂは、底部プレート１４０ｂと対面関係に配置され、底部プレート１４０ｂの疎水性層１５５から間隔を置かれた下側表面１５０を含むことができる。下側表面１５０および上側表面１５５は、実質的に平面であることができ、種々の距離（例えば、約１４０μｍ、約２８０μｍ）だけ分離されることができることを理解されたい。

図２Ｃに示されるように、上部プレート１４０ｂは、基板１７０と、底部プレート１４０ａの電極１１５に印加される作動電位と異なる電位（例えば、接地）にバイアスされ得る、基板１７０に関連付けられた複数の基準電極（または連続基準電極１４５）とを含むことができる。いくつかの側面では、上部プレート１４０ｂの最下層１５０は、例えば、基準電極１４５上にコーティングされ得る、疎水性材料１５０を備えていることができる。液体液滴１９０は、したがって、疎水性層１５０と１５５との間に配置される（例えば、挟まれる）ことができる。電極１１５、電圧源１８０、および連続基準電極１４５は、電場を一緒に形成することができ、電場は、コントローラ１２５によってデジタル的に操作され、例えば、液滴１９０の操作を制御することができる。

図２Ｂおよび２Ｃに示されるように、上部プレート１４０ｂは、加えて、例えば、対向する底部ならびに上部プレート１４０ａ、ｂによって画定された空間へのアクセスを提供するように、上部プレート１４０ｂの基板１７０、基準電極１４５、および疎水性層１５０を通って延びる、貫通孔１４６を含むことができる。貫通孔１４６は、電極１１５ｄの上に中心を置いて配置されるように描写されるが、貫通孔は、電極１１５に対して種々の位置において、上部プレート１４０ｂを通って延びることができることを理解されたい。一例として、貫通孔１４６は、電極１１５ｃ、ｄの実質的に上方であり、その間の位置において、上部プレート１４０ｂを通って延びることができる。さらに、貫通孔１４６は、底部および上部プレート１４０ａ、ｂの平面内側表面に垂直な軸に沿って延びるように描写されるが、貫通孔１４６は、本教示に従って、底部および上部プレート１４０ａ、ｂ間の空間へのアクセスを提供する任意の角度で、上部プレート１４０ｂを通って延びることができることも理解されたい。さらに、貫通孔１４６は、種々の方法を使用して形成される（例えば、上部プレート１４０ｂを通して穿孔される）ことができ、上部プレート１４０ｂ内に形成され得る、円形、卵形、正方形等の種々の形状を有することができることを理解されたい。加えて、いくつかの側面では、貫通孔１４６の内部は、以下に詳細に論じられるように、例えば、その中への流体液滴１９０の移動を促進するための親水性材料でコーティングされることができる。

しかしながら、上部プレート１４０ｂの基準電極１４５内の貫通孔１４６の結果（例えば、電場の歪みを介して）、例えば、電極１１５ｄ上に流体液滴１９０を完全に位置付けることが困難となり得る。したがって、例えば、マイクロ流体デバイス１１０の特性（例えば、プレート間間隔、電場の強度）および／または液滴１９０の特性（例えば、親水性／疎水性、界面活性剤の含有、溶媒）に応じて、貫通孔１４６を通して操作され得るサンプリング針またはピペットを用いて、マイクロ流体デバイス１１０から液滴１９０を移送することが困難となり得る。一例として、本出願人は、プレート間の間隔が比較的に大きい（例えば、２８０μｍ対１４０μｍ）とき、および／またはサンプルがメタノールまたは１つ以上の界面活性剤を含むとき、貫通孔１４６を介して液滴を引き出すことがより困難になり得ることを見出した。例えば、液滴１９０中の水に対するメタノールの比率が増加するにつれて、貫通孔１４６を介した液滴の引き出しを確実にすることがより困難になり得る。同様に、Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ、Ｔｗｅｅｎ２０、Ｂｒｉｊ３５、ＳＤＳ、またはＴｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（全て非限定的な例）等の液滴１９０中の界面活性剤の存在もまた、液滴が疎水性表面１５０、１５５から同じ分子間反発力を受けないので、電極１１５ｄへの移送を困難にし得る（図２Ｃに示されるように）。故に、多くの事例では、上部プレート内の貫通孔１４６を介した流体引き出しは、貫通孔１４６を介した液滴１９０の効率的移送を確実にするために、低濃度の有機溶媒および／または界面活性剤と小さいプレート間距離とを要求し得る。

しかしながら、ここで図３を参照すると、本教示によるシステムおよび方法は、デジタルマイクロ流体システム３１０の上部プレート３４０ｂ内に形成される貫通孔を介して、流体の効率的移送を可能にすることができる。液滴３９０は、概して、底部および上部プレート３４０ａ、ｂ間の水平平面内で前述の例示的マイクロ流体デバイス１１０上で操作されるが、上部プレート３４０ｂを通って延びているサンプリング孔３４６（例えば、貫通孔またはポート）が、使用され、サンプリング孔３４６内に配置される抽出液滴３９１を利用してサンプル液滴３９０を捕捉することによって、確実に、液滴を垂直に抽出することができる。一例として、サンプル液滴３９０（高濃度の有機溶媒または界面活性剤を含み、および／もしくは比較的に大きいプレート間距離をその間に有する底部プレートと上部プレートとの間に挟まれるものを含む）は、プレート３４０ａ、ｂ間に配置されるサンプル液滴３９０内の分子とサンプリング孔３４６内に配置される抽出液滴３９１との間の分子間引力により、サンプリング孔３４６を介して、除去されることができる。すなわち、サンプル液滴３９０と抽出液滴３９１との間の分子間力（例えば、凝集力）は、図３Ｂに示されるように、融合された液滴３９２をサンプリング孔３４６内に形成するように、２つの液滴内の流体を融合させるために効果的となることができる。融合された液滴３９２が、サンプリング孔３４６内に位置付けられた状態、サンプリング孔３４６の直下に位置付けられた状態、および／または上部プレート３４０ｂの表面の上方に延びた状態（図３Ｂにおけるように）では、サンプリング孔３４６の近傍の作動電場の中断にもかかわらず、融合された液滴３９２は、次いで、下流分析器への移送のために、サンプリング針３１２を介して、除去（例えば、吸引）されることができる。例えば、自動サンプラのサンプリング針３１２は、サンプリング孔３４６の上で平行移動させられ、その中に延長され、融合された液滴３９２を除去することができる。本明細書のその他で論じられるように、融合された液滴３９２は、自動サンプラによって、流体分析器（例えば、ＬＣまたはＭＳ）に送達されることができる。

本教示の種々の側面によると、サンプル液滴３９０および抽出液滴３９１は、種々の様式で融合されることができる。一例として、抽出液滴３９１は、サンプリング孔３４６内に少なくとも部分的に配置されることができ（例えば、抽出液滴３９１の体積の少なくとも一部が、底部および上部プレート３４０ａ、ｂ間の空間の中に延びる）、底部プレート３４０ａに関連付けられた作動電極は、サンプル液滴３９０をサンプリング孔３４６に向かわせるように作動されることができる。このように、貫通孔によって生じる電場内の歪みに起因して、サンプル液滴３９０をサンプリング孔３４６の真下に位置付けることは困難であり得るが、サンプル液滴は、サンプル液滴３９０が抽出液滴３９１と融合されるように、それと接触するように移動させられることができる。代替として、いくつかの側面では、サンプル液滴３９０は、抽出液滴３９１がサンプリング孔３４６の中に形成されるのに先立って、サンプリング孔３４６に隣接して位置付けられることができる。したがって、抽出液滴３９１がサンプリング孔３４６内に形成される（例えば、所定の体積を伴って、その中に分注される）と、抽出液滴３９１は、液滴が融合し、サンプリング孔３４６内に少なくとも部分的に配置されるように、静止したサンプル液滴３９０に接触することができる。抽出液滴の体積３９１は、サンプル液滴３９０との接触が捕捉を確実にするように生じるまで、増加されることができることも理解されたい。

サンプル液滴３９０および抽出液滴３９１は、同一または異なる体積を有することができ、実質的に同一または異なる溶媒を備えていることができる。例えば、サンプル液滴３９０は、水、メタノール、および／または界面活性剤（ならびにサンプル検体）を備えていることができる一方、抽出液滴３９１は、実質的に、水を備えていることができる。

本教示の一側面によると、本明細書のその他で論じられるように、融合された液滴３９２を引き出すための流体取り扱いシステムは、抽出液滴をサンプリング孔３４６内に分注するためにも利用されることができる。一例として、サンプル針３１２は、流体リザーバに流動的に結合され、抽出液滴３９１をサンプリング孔３４６内に注入するように構成されることができる（例えば、サンプル液滴３９０が、サンプリング孔３４６に隣接して等、抽出するための特定の部位に平行移動させられる前またはその後）。したがって、抽出液滴３９１は、サンプル液滴３９０がサンプリング孔３４６に向かって移動させられる直前に、手動で事前充填されるか（例えば、ユーザがピペットを用いて）、または自動サンプラ針３１２によって堆積され得る。

ここで図４を参照すると、第１の流体処理システムのプレート間に挟まれた流体液滴を引き出すための別の例示的方法およびシステムが、描写される。流体処理システム４１０は、例えば、図１に描写されるものに類似するが、代わりに、前述のように、サンプリング孔を通した流体の引き出しを妨げる表面張力を克服するために電位を利用するデジタルマイクロ流体デバイスであることができる。例えば、そこに電位が印加され得る流体取り扱いシステムの金属化先端４１２が、基準電極がないことによって生じるサンプリング孔４４６の近傍の電場内の歪みを低減させるように、上部プレート４４０ｂのサンプリング孔４４６の中に、および／またはそれを通して延長されることができる。図４Ａに示されるように、例えば、金属化針４１２は、サンプリング孔４４６の中に、および／またはそれを通して延長されることができ、金属化針は、流体液滴がサンプリング孔４４６の真下の底部プレート４４０ａ上のエリアに移動させられ得るように、そこに選択的に印加される電気信号を有することができる。いくつかの側面では、例えば、底部プレート４４０ａに対する誘引電位（例えば、接地または負の電位）が、サンプル液滴を針４１２に向かって駆動するように、針４１２に印加されることができる。代替として、図４Ｂに示されるように、正のバイアスが、電極４１５ｄに対して針４１２に印加されることができる（例えば、接地に対して正の電位）。本明細書のその他で論じられるように、針４１２および／または電極４１５ｄへの制御信号の印加は、したがって、サンプル流体液滴を操作するために使用されることができる。種々の側面では、図４Ａおよび４Ｂに描写されるシステムは、抽出液滴またはサンプル液滴とのその融合の必要性を排除し、それによって、サンプル希釈を低減させることができる。

本教示の種々の側面によると、サンプリング孔が、ＤＭＦデバイスのプレート上に提供されることができる。種々の側面では、サンプリング孔は、上部および底部プレートのうちの一方を通して提供されることができる。水溶液を含むサンプル液滴は、ＤＭＦデバイスの上部プレートと底部プレートとの間に配置されることができ、液滴がサンプリング孔を充填し得るように、サンプリング孔に向かって移動させるように作動されることができる。本教示の種々の側面によると、その相対的低表面張力に起因して、有機溶媒を含むサンプル液滴が空のサンプリング孔に進入することは、困難であり得る。この問題を解決するために、サンプリング孔は、最初に、水溶液で事前充填されることができ、有機サンプル液滴は、次いで、抽出液滴であり、サンプリング孔内に留まる事前充填された水性液滴と融合することができる。種々の側面では、水溶液は、純粋な水溶液に限定される必要はなく、主に水であるが少量の有機溶媒を含む混合物であることができるか、または任意の好適な混合物が、使用されることができる。種々の側面では、サンプル液滴は、水と有機溶媒の混合物を備えていることができる。種々の側面では、有機溶媒は、限定ではないが、メタノール、アセトニトリル、エタノール、およびプロパノールであることができる。種々の側面では、サンプル液滴は、約７０％の水と約３０％の有機溶媒の混合物を備えていることができる。種々の側面では、サンプル液滴は、約７０％の水と約３０％のメタノールとの混合物を備えていることができる。種々の側面では、サンプル液滴は、界面活性剤を備えている。

本出願人の教示の種々の側面によると、サンプルを処理する方法であって、サンプル液滴をデジタルマイクロ流体デバイスの上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、プレートを通って延びているサンプリング孔を介して、液滴の少なくとも一部をデジタルマイクロ流体デバイスから除去することとを含む方法が提供される。

種々の側面によると、本方法はさらに、サンプリング孔を水溶液で事前充填し、抽出液滴をサンプリング孔内に形成することと、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するように、サンプル液滴および抽出液滴を互いに接触させることであって、融合された液滴の少なくとも一部は、サンプリング孔を介して、デジタルマイクロ流体デバイスから除去される、こととを含むことができる。種々の側面によると、水溶液は、純粋な水溶液に限定される必要はなく、主に水であるが少量の有機溶媒を含む混合物であることができるか、または任意の好適な混合物が、使用されることができる。

種々の側面によると、本方法はさらに、融合された液滴を分析デバイスに移送することを含むことができる。

いくつかの側面では、本方法はさらに、底部プレートに関連付けられた１つ以上の作動電極を作動させることによって、サンプル液滴をサンプリング孔に向かって移動させることを含むことができる。いくつかの側面では、サンプル液滴をサンプリング孔に向かって移動させることは、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接して配置されるように操作することを含むことができる。

いくつかの側面では、複数の作動電極は、底部プレート内に配置されることができ、複数の作動電極を作動させることは、サンプル液滴を移動させるように、異なる作動電極に印加される電圧を制御することを含むことができる。いくつかの側面では、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つは、サンプル液滴の移動を操作するように構成されている電極アレイを備えていることができる。

種々の側面では、本方法はさらに、抽出液滴がサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させることを含むことができる。

いくつかの側面では、融合された液滴をデジタルマイクロ流体デバイスから除去することは、サンプリング孔を通してサンプリング針を融合された液滴の中に延長することによって、サンプリング孔を介して、融合された液滴を吸引することを含むことができる。

いくつかの側面では、自動サンプラは、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するために利用されることができる。

いくつかの側面では、サンプル液滴は、水と有機溶媒の混合物を備えていることができる。いくつかの側面では、サンプル液滴は、約７０％の水と約３０％のメタノールとの混合物を備えていることができる。いくつかの側面では、サンプル液滴は、界面活性剤を備えていることができる。

種々の側面によると、サンプルを処理するためのシステムであって、それらの間にサンプル液滴を含むための空間を画定する、対向する上部および底部プレートであって、サンプリング孔を有する、プレートと、サンプリング孔を介して、液滴の少なくとも一部をデジタルマイクロ流体デバイスから抽出するように構成され得る、流体取り扱いシステムとを備えている、デジタルマイクロ流体デバイスを含む、システムが、提供される。

種々の側面によると、本システムはさらに、空間と流体連通する、それを通って延びているサンプリング孔を備えていることができ、サンプリング孔は、水溶液を備えている抽出液滴を受け取るように構成されることができ、複数の作動電極は、上部および底部プレートのうちの少なくとも１つに関連付けられることができ、複数の作動電極は、サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置される融合された液滴を形成するようにサンプル液滴および抽出液滴が互いに接触するように、サンプル液滴を操作するように構成されることができ、融合された液滴の少なくとも一部は、サンプリング孔を介して、デジタルマイクロ流体デバイスから抽出されることができる。種々の側面によると、水溶液は、純粋な水溶液に限定される必要はなく、主に水であるが少量の有機溶媒を含むことができる混合物であることができるか、または任意の好適な混合物が、使用されることができる。

種々の側面によると、本システムはさらに、抽出される融合された液滴を流体取り扱いシステムから受け取るように構成されている分析デバイスを備えていることができる。種々の側面では、流体取り扱いシステムは、自動サンプラを備えていることができる。種々の側面では、流体取り扱いシステムはさらに、抽出液滴をサンプリング孔内に形成するように構成されることができ、複数の作動電極は、サンプル液滴をサンプリング孔に隣接するように移動させるように構成されることができ、流体取り扱いシステムは、該抽出液滴が該サンプル液滴に接触するような十分な体積を有する抽出液滴を該サンプリング孔内に形成するように構成されることができ、流体取り扱いシステムは、抽出液滴がサンプル液滴に接触するまで、抽出液滴の体積を増加させるように構成されることができる。

種々の側面によると、本システムはさらに、コントローラに動作可能に結合されている少なくとも１つのメモリを備えていることができ、少なくとも１つのメモリは、コントローラによる実行のための少なくとも１つのサンプル処理プロトコルを記憶するように構成されることができる。

種々の側面によると、流体を処理する方法であって、サンプル液滴を上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、上部および底部プレートのうちの他方に関連付けられた電極と対向する位置において、サンプリング針を上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔の中に延長することと、該位置において、電場を上部プレートと底部プレートとの間の空間内に発生させるように、電位をサンプリング針および電極のうちの少なくとも１つに印加することと、融合された液滴の少なくとも一部をサンプリング孔から除去することと、サンプル液滴を誘引するように、電位を印加し、サンプリング針を電極に対してバイアスしながら、サンプル液滴を吸引することとを含む方法が提供されることができる。

（実施例）
前述の教示が、ここで、本教示を実証するために提供され、限定するためではない、以下の実施例を使用して実証されるであろう。ここで図５を参照すると、例示的マスクロマトグラムが、描写されており、サンプルは、（図３に図式的に描写されるような）デジタルマイクロ流体デバイス内でインラインβガラクトシダーゼ消化を受け、デジタルマイクロ流体デバイスから移送され、ＬＣ−ＭＳ／ＭＳシステムの中に注入され、ＭＲＭ遷移を検出するために、ＬＣ−ＭＳ／ＭＳによる分析を受ける。

サンプリング孔内の抽出液滴の体積は、５μＬであり、１２．５ｆｍｏｌ／μＬβガラクトシダーゼ消化（Ｈ_２Ｏ／ＡＣＮ／ギ酸９８：２：０．１中）を含んでいた。Ｅｋｓｉｇｅｎｔ ＮａｎｏＬＣ−ＡＳ１自動サンプラが、抽出液滴を引き出し、分析のために、１μＬのサンプルをプロトタイプＤＭＦデバイスからナノ−ＬＣ−ＭＳ／ＭＳシステム（ＥｋｓｉｇｅｎｔｎｎａｎｏＬＣ １Ｄｐｌｕｓ−ＡＢ ＳＣＩＥＸ ＱＴＲＡＰ ５５００）に送達するために使用された。

本明細書に開示される結果は、デジタルマイクロ流体デバイスを用いて、吸収、汚染、および／またはサンプル損失につながり得る、ユーザ介入（例えば、下流分析器へのオフライン手動流体移送ステップ）を伴わずに、多重化された、高スループットの、および／または自動化されたサンプル処理／調製のための本教示の有用性を実証する。

ここで図６を参照すると、例示的マスクロマトグラムが、描写されており、ＤＭＦ−ＬＣ−ＭＳ／ＭＳシステムによる、ＱＡＯ−テストステロンを含むメタノール液滴およびＱＡＯ−テストステロン−ｄ３を含む水性液滴から融合された液滴の分析を示す。サンプリング孔は、ＤＭＦデバイス上で１０ｎｇ／ｍＬＱＡＯ−テストステロンを含む２−μＬメタノール液滴と融合するために、１０ｎｇ／ｍＬＱＡＯ−テストステロン−ｄ３を含む５−μＬ水性液滴で事前充填された。融合された液滴は、ＤＭＦ−ＬＣ−ＭＳ／ＭＳシステムを用いて分析された。図６に示されるように、ＱＡＯ−テストステロン−ｄ３対ＱＡＯ−テストステロンの強度比率は、約５：２であり、融合された液滴中の両成分の均一分布を示した。テストステロンの誘導体化は、ＬＣ−ＭＳ／ＭＳを介して分離可能な構造異性体につながり得、これは、２つの分離可能クロマトグラフピークとして観察された。

本発明の好ましい実施形態の前述の説明は、本発明の原理を図示するために提供され、本発明を図示される特定の実施形態に限定するためではない。本発明の範囲は、以下の請求項およびその均等物内に包含される実施形態の全てによって定義されることが意図される。

種々の前述の開示されたならびに他の特徴および機能またはその代替は、望ましくは、多くの他の異なるシステムもしくは用途に組み合わせられ得ることを理解されたい。また、その中の種々の現在予期される、または予期されない代替、修正、変形例、もしくは改良が、その後、当業者によって成され得、その代替、変形例、および改良もまた、以下の請求項によって包含されることが意図されることも理解されたい。

本明細書で使用される見出しは、編成目的のためだけのものであり、限定として解釈されるべきではない。本出願人の教示は、種々の実施形態と併せて説明されるが、本出願人の教示がそのような実施形態に限定されることを意図するものではない。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。

Claims (20)

1. サンプルを処理する方法であって、
   サンプル液滴をデジタルマイクロ流体デバイスの上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、
   前記プレートを通って延びているサンプリング孔を介して、前記液滴の少なくとも一部を前記デジタルマイクロ流体デバイスから除去することと
   を含む、方法。
2. 前記サンプリング孔を水溶液で事前充填し、抽出液滴を前記サンプリング孔内に形成することと、
   前記サンプル液滴と前記抽出液滴とを互いに接触させることにより、前記サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成することと
   をさらに含み、
   前記融合された液滴の少なくとも一部は、前記サンプリング孔を介して、前記デジタルマイクロ流体デバイスから除去される、請求項１に記載の方法。
3. 前記融合された液滴を分析デバイスに移送することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記底部プレートに関連付けられた１つ以上の作動電極を作動させることによって、前記サンプル液滴を前記サンプリング孔に向かって移動させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記サンプル液滴を前記サンプリング孔に向かって移動させることは、前記サンプル液滴を前記サンプリング孔に隣接して配置されるように操作することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 複数の作動電極が、前記底部プレート内に配置され、前記複数の作動電極を作動させることは、前記サンプル液滴を移動させるように、前記異なる作動電極に印加される電圧を制御することを含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記上部および底部プレートのうちの少なくとも１つは、前記サンプル液滴の移動を操作するように構成されている電極アレイを備えている、請求項１に記載の方法。
8. 前記抽出液滴が前記サンプル液滴に接触するまで、前記抽出液滴の体積を増加させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
9. 前記融合された液滴を前記デジタルマイクロ流体デバイスから除去することは、前記サンプリング孔を通してサンプリング針を前記融合された液滴の中に延長することによって、前記サンプリング孔を介して、前記融合された液滴を吸引することを含む、請求項２に記載の方法。
10. 自動サンプラが、前記抽出液滴を前記サンプリング孔内に形成するために利用される、請求項９に記載の方法。
11. 前記サンプル液滴は、水と有機溶媒の混合物を備えている、請求項２に記載の方法。
12. 前記サンプル液滴は、約７０％の水と約３０％のメタノールとの混合物を備えている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記サンプル液滴は、界面活性剤を備えている、請求項２に記載の方法。
14. サンプルを処理するためのシステムであって、前記システムは、
    デジタルマイクロ流体デバイスであって、前記デジタルマイクロ流体デバイスは、対向する上部および底部プレートであって、前記対向する上部および底部プレートは、それらの間にサンプル液滴を含むための空間を画定し、前記プレートは、サンプリング孔を有する、対向する上部および底部プレートを備えている、デジタルマイクロ流体デバイスと、
    前記サンプリング孔を介して、前記液滴の少なくとも一部を前記デジタルマイクロ流体デバイスから抽出するように構成されている流体取り扱いシステムと
    を備えている、システム。
15. それを通って延びているサンプリング孔であって、前記サンプリング孔は、前記空間と流体連通し、前記サンプリング孔は、水溶液を備えている抽出液滴を受け取るように構成されている、サンプリング孔と、
    前記上部および底部プレートのうちの少なくとも１つに関連付けられた複数の作動電極と
    をさらに備え、
    前記複数の作動電極は、前記サンプル液滴と前記抽出液滴とが互いに接触することにより、前記サンプリング孔内に少なくとも部分的に配置されている融合された液滴を形成するように、前記サンプル液滴を操作するように構成され、前記融合された液滴の少なくとも一部は、前記サンプリング孔を介して、前記デジタルマイクロ流体デバイスから抽出される、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記抽出される融合された液滴を前記流体取り扱いシステムから受け取るように構成されている分析デバイスをさらに備えている、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記流体取り扱いシステムは、自動サンプラを備えている、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記流体取り扱いシステムは、前記抽出液滴を前記サンプリング孔内に形成するようにさらに構成され、前記複数の作動電極は、前記サンプル液滴を前記サンプリング孔に隣接するように移動させるように構成され、前記流体取り扱いシステムは、前記抽出液滴が前記サンプル液滴に接触するような十分な体積を有する前記抽出液滴を前記サンプリング孔内に形成するように構成され、前記流体取り扱いシステムは、前記抽出液滴が前記サンプル液滴に接触するまで、前記抽出液滴の体積を増加させるように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
19. コントローラに動作可能に結合されている少なくとも１つのメモリをさらに備え、前記少なくとも１つのメモリは、前記コントローラによる実行のための少なくとも１つのサンプル処理プロトコルを記憶するように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
20. 流体を処理する方法であって、
    サンプル液滴を上部プレートと底部プレートとの間に配置することと、
    前記上部および底部プレートのうちの他方に関連付けられた電極と対向する位置において、サンプリング針を前記上部および底部プレートのうちの一方を通って延びているサンプリング孔の中に延長することと、
    電位を前記サンプリング針および前記電極のうちの少なくとも１つに印加し、前記位置において、電場を前記上部プレートと底部プレートとの間の空間内に発生させることと、
    前記融合された液滴の少なくとも一部を前記サンプリング孔から除去することと、
    前記電位を印加し、前記サンプリング針を前記電極に対してバイアスすることにより、前記サンプル液滴を誘引しながら、前記サンプル液滴を吸引することと
    を含む、方法。