JP2020108913A - 微小物体を操作するためのマイクロアセンブラシステム - Google Patents

微小物体を操作するためのマイクロアセンブラシステム Download PDF

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Abstract

【課題】様々なデバイスの製造において、使用され得る微粒子等の微小物体の配列方法を提供する。【解決手段】マイクロアセンブラ１１０の表面上の微小物体１２０の配置を制御する方法及びシステム１００が開示される。制御パターンを使用して、マイクロアセンブラ１１０の電極に、マイクロアセンブラ１１０の表面上の１つ以上の微小物体１２０を操作、移動、位置付け、又は配向させるために使用され得る、誘電泳動（ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ、ＤＥＰ）力及び電気泳動（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ、ＥＰ）力を発生させることができる。制御パターンは、制御パターンのライブラリの一部であり得る。【選択図】図１

Description

本開示の実施は、表面上の１つ以上の微小物体の配置を制御することに関する。
微小物体は、様々なデバイスの製造及び構築において、様々な目的で使用され得る小さな物体又は粒子であり得る。例えば、微小物体は、１マイクロメートル〜５００マイクロメートルのサイズの範囲である物体であり得るが、他のサイズも可能であり得る。微小物体はまた、電荷コード化微小物体又は磁場パターンコード化微小物体でもあり得る。例えば、微小物体は、正電荷を有してもよく、又は特定のパターンで帯電していてもよい。
本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステムの実施形態を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの下面ビューを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラに適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のラボ実験結果のビューを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のラボ実験結果のビューを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のビューを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、図５Ａに示されるマイクロアセンブラ及び微小物体の一部を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のラボ実験結果の一部を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体のラボ実験結果の一部を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体のラボ実験結果の一部を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体のラボ実験結果の一部を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットの配置を制御する方法を示すフロー図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットの配置を制御する方法を示すフロー図である。 いくつかの実施形態による、本明細書に記載される操作のうちの１つ以上を実行し得る例示的なデバイスを示すブロック図である。 本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステムの実施形態を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のセットのラボ実験結果の一部のビューを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 いくつかの実施形態による、微小物体のセット内の複数の微小物体の検出を示す図である。 いくつかの実施形態による、ある期間にわたる、より小さい微小物体のセットに分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。 いくつかの実施形態による、ある期間にわたる、より小さい微小物体のセットに分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。 いくつかの実施形態による、微小物体のセットを示す図である。 いくつかの実施形態による、ある期間にわたる、より小さい微小物体のセットに分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。 いくつかの実施形態による、ラボ実験における微小物体のセットを示す図である。 いくつかの実施形態による、微小物体の小塊を示す図である。 いくつかの実施形態による、微小物体のセットを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、微小物体のセットを分割する方法を示すフロー図である。 いくつかの実施形態による、ラボ実験における微小物体のセットを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステムの実施形態を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な電圧波形を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの各電極がコンデンサとしてモデル化される静電容量モデルを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、微小物体を操作して、目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、微小物体を操作して、目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、微小物体を操作して、目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、複数の微小物体を操作して、複数の目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、複数の微小物体を操作して、複数の目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、複数の微小物体を操作して、複数の目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、印加された電圧パターンが、複数の微小物体を操作し分離して、複数の目標場所に到達し得る方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステムの一実施形態を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の決定及び配向の例示的な方法を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、制御構成要素の操作の例示的なモードを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、プランナーの異なるモードを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な微小物体及び例示的な目標場所を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な微小物体及び例示的な目標場所を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な微小物体及び例示的な目標場所を示す図である。 マイクロアセンブラの表面上の異なる種類の微小物体を示す図である。 微小物体がそれぞれの目標場所に移動された後の、図５０Ａの微小物体を示す図である。
上述のように、微小物体は、様々なデバイスの製造及び構築において、様々な目的で使用され得る小さな物体又は粒子であり得る。微小物体を適切な位置及び配向で配置することは、微小物体のサイズが小さいことに起因して困難であり得る。例えば、微小物体のセットを特定の形状又はパターンに形成することは、それらの小さいサイズに起因して困難であり得る。別の例では、微小物体の大きなプール又はリザーバから微小物体のセットを選択することも困難であり得る。
本明細書に記載される例、実施、及び実施形態は、フォトトランジスタの配列を使用して、微小物体をマイクロアセンブラの表面に沿って配置することを可能にする。フォトトランジスタは、光に曝露されると、正電圧、負電圧、及びＡＣ電圧のうちの１つ以上を切り替えて、誘電泳動（ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ、ＤＥＰ）力及び電気泳動（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ、ＥＰ）力のうちの１つ以上を発生させ得る、マイクロアセンブラの表面上のコンデンサを充電するために使用され得る。ＤＥＰ力及びＥＰ力は、機能的に同一又は別個の微小物体を含み得る、単一の微小物体又は微小物体の群を操作するために使用され得る。これにより、マイクロアセンブラが、微小物体をより正確にかつより迅速に操作することが可能になり得、微小物体を特定の場所、形状、又はパターンで配置又は配向させることが可能になり得る。光学画像によって形成され得る制御パターンは、電界（例えば、電極、トランジスタ、フォトトランジスタ、コンデンサなど）を発生させ得るフォトトランジスタ又は他のデバイスを制御するために使用され得る。制御パターンはまた、マイクロアセンブラの少なくとも一部の電圧パターンを示し得る。光学画像制御パターン又は電圧パターンを発生させるために発光デバイスを利用することにより、演算デバイスが、微小物体を形状又はパターンに自動的に形成又は配置することが可能になり得る。１つ以上の微小物体を手動で移動又は位置付けするために、使用者入力も使用され得る。マイクロアセンブラ表面、並びに微小物体の位置及び配向を観察するために、カメラが使用され得る。マイクロアセンブラ表面上の微小物体の位置及び配向を検出するために、他のデバイスが使用され得る。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体１２０の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステム１００の実施形態を示す概略図である。マイクロアセンブラシステム１００は、マイクロアセンブラ１１０、演算デバイス１５０、発光デバイス１６０、及びカメラ１７０を備える。マイクロアセンブラシステムは、微小物体１２０の移動、所定の箇所での保持、又は配置の制御（例えば、位置又は配向のうちの１つ以上の制御）のために使用され得る。他の実施形態では、電界、磁場、静電容量などを測定し得るデバイスが、カメラ１７０に加えて、又はカメラ１７０の代わりに使用され得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ（例えば、マルチコアプロセッサ、１つ以上の中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）など）を備える任意の好適な種類の演算デバイス又はマシンであり得る。例えば、演算デバイス１５０は、１つ以上のサーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、セットトップボックス、ゲームコンソール、パーソナルデジタルアシスタント（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ、ＰＤＡ）などであり得る。いくつかの例では、演算デバイスは、単一のマシンを備え得るか、又は複数の相互接続されたマシン（例えば、クラスタ内に構成される複数のサーバコンピュータ）を備え得る。別の実施形態では、発光デバイス１６０は、光パターンを放射又は送信し得るデバイスであり得る。光は、可視光（例えば、白色光）、コリメート光、又は非可視光（例えば、赤外（ｉｎｆｒａｒｅｄ、ＩＲ）光、紫外線（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、ＵＶ）光など）であり得る。例えば、発光デバイス１６０は、赤色ＬＥＤ又はレーザー、緑色ＬＥＤ又はレーザー、ＵＶ ＬＥＤ又はレーザー、ＩＲ ＬＥＤ又はレーザー、広帯域ハロゲン、蛍光又はハロゲンランプなどであり得る。パターニングデバイスは、デジタルプロジェクタ（ｄｉｇｉｔａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ、ＤＬＰ）又は液晶であり得る。
マイクロアセンブラ１１０は、基材層１１１、フォトトランジスタ１１２、コンデンサ１１３、及び誘電体層１１４を備える。基材層１１１は、フォトトランジスタ１１２が配置され得る材料の層であり得る。一実施形態では、基材層１１１は、ガラス基材であり得る。別の実施形態では、基材層１１１は、発光デバイスの波長範囲において透明又は半透明であり得る。
フォトトランジスタ１１２は、基材層１１１の上面上に位置し得る。コンデンサ１１３は、フォトトランジスタ１１２の上又は横に位置し得る。フォトトランジスタ１１２及びコンデンサ１１３は、誘電体層１１４内に位置し得る。誘電体層１１４は、電気絶縁体である材料で作製され得る。材料はまた、印加された電界によって分極され得る。微小物体１２０は、誘電体層１１４の上面上に位置又は堆積され得る。誘電体層１１４の上面はまた、マイクロアセンブラ１１０の表面でもあり得る。
一実施形態では、フォトトランジスタ１１２は、光（例えば、可視光、非可視光など）を使用して、電流を切り替え得る半導体デバイスなどのデバイスであり得る。フォトトランジスタ１１２はまた、フォトダイオード又は光伝導体とも称され得る。各フォトトランジスタ１１２は、コンデンサ１１３に結合され得る。フォトトランジスタ１１２によって切り替えられる電流は、コンデンサ１１３内に蓄えられ得る。コンデンサ１１３は、電界に電気エネルギーを蓄え得るデバイスであり得る。フォトトランジスタ１１２は、Ｍ×Ｎ行列又は配列内の基材上に配置されてもよく、ここで、Ｍ及びＮは２つの任意の数である。例えば、フォトトランジスタ１１２は、図２に示されるように二次元（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ、２Ｄ）配列を形成し得る。各フォトトランジスタ１１２（又は、１つのフォトトランジスタ１１２及び１つのコンデンサ１１３を含む各群）は、画素と称され得る。
一実施形態では、発光デバイス１６０は、フォトトランジスタ１１２のうちの１つ以上に光を照射し得る。上述のように、フォトトランジスタ１１２が光に曝露されると、フォトトランジスタ１１２は、コンデンサ１１３内に蓄えられる電流を切り替え得る。これにより、負電圧又は正電圧が、フォトトランジスタ１１２又はコンデンサ１１３のうちの１つ以上に印加され得る。また、（フォトトランジスタ１１２上に光を照射することによって）電流を切り替えることによって、フォトトランジスタ１１２又はコンデンサ１１３において、交流（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ、ＡＣ）電圧が作成又は印加され得る。フォトトランジスタ１１２によって切り替えられ、コンデンサ１１３上に蓄えられる負電圧、正電圧、及びＡＣ電圧のうちの１つ以上はまた、微小物体１２０に作用し得る誘電泳動（ＤＥＰ）力及び電気泳動（ＥＰ）力のうちの１つ以上を発生させ得る。微小物体１２０に及ぼされるＤＥＰ力及びＥＰ力は、微小物体１２０を、マイクロアセンブラ１１０の表面（例えば、マイクロアセンブラ１１０の上面、誘電体層１１４の表面）の周囲を移動させ得る。したがって、誘電泳動（ＤＥＰ）力及び電気泳動（ＥＰ）力は、以下でより詳細に論じられるように、微小物体１２０のマイクロアセンブラ１１０の表面上への配置を制御するために使用され得る。
一実施形態では、複数の微小物体１２０は、マイクロアセンブラ１１０の表面上に堆積され得る。例えば、数十、数百、数千、数万などの微小物体のリザーバが、マイクロアセンブラ１１０の表面上に堆積され得る。マイクロアセンブラ１１０の表面上の微小物体のセット１２０の配置は、フォトトランジスタ１１２及びコンデンサ１１３を使用して制御され得る。例えば、発光デバイス１６０は、光を放射又は送信して、フォトトランジスタ１１２の一部に落ちて、電流を切り替え得る。電流は、負電圧、正電圧、又はＡＣ電圧のうちの１つ以上をもたらし得る。フォトトランジスタ１１２によってコンデンサ１１３上に発生した負電圧、正電圧、及びＡＣ電圧は、微小物体のセット１２０を移動させるか、又は微小物体のセット１２０の位置若しくは配向のうちの１つ以上を変化させるために使用され得る、微小物体のセット１２０にＤＥＰ力又はＥＰ力を及ぼし得る。微小物体のセット１２０は、１つ以上の微小物体を含み得る。例えば、微小物体のセット１２０は、１つの微小物体１２０、１５個の微小物体１２０、１００個の微小物体１２０などを含み得る。微小物体のセットは、機能的に同一であっても異なっていてもよい。例えば、微小物体のセットは、１０個のシリカ球体及び１００個のガリウム砒素チップを含み得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセットを、参照構造体又は第２の微小物体セットのうちの１つ以上に対して、微小物体１１０の表面全域にわたって移動させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、以下でより詳細に論じられるように、マイクロアセンブラ１１０端部のうちの１つに対して、微小物体のセットを移動させ得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセットを集結させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、微小物体のセット１２０内の微小物体１２０を互いに接近させて、クラスタを形成し得る（例えば、微小物体１２０を一緒にパックする）。これにより、微小物体間の距離が減少し、その結果、微小物体のセット１２０によって占有される表面積（例えば、マイクロアセンブラ１１０の表面上の面積のサイズ）が減少し得る。別の実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセットを脱集結させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、微小物体のセット１２０内の微小物体１２０を互いに押し離して、微小物体１２０を拡散させ得る。これにより、微小物体間の距離が増大し、その結果、微小物体のセット１２０によって占有される表面積が増大し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセットの第２のセットの第２の配置を、微小物体のセットの配置を制御すると同時に、光伝導体の二次元の配列を使用して、マイクロアセンブラの表面上で制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、同時に複数の微小物体のセット１２０を移動させる、位置を変化させる、又は配向を変化させ得る。マイクロアセンブラ１１０は、発光デバイス１６０を使用して、複数の微小物体のセット１２０の配置を同時に制御して、異なるフォトトランジスタのセット１１２に光を照射し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブシステム１００）は、マイクロアセンブラ１１０の表面の表面に平行な二次元平面内の微小物体のセット内の各微小物体の位置又は配向のうちの１つ以上を制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、微小物体のセット１２０を、マイクロアセンブラ１１０の表面（例えば、マイクロアセンブラ１１０の表面上の位置、マイクロアセンブラ１１０の表面上方の位置など）に対して、Ｘ−Ｙ−Ｚ場所に（例えば、位置に）移動させ得る。別の例では、マイクロアセンブラ１１０は、微小物体１２０を、時計回り又は反時計回りに回転させ得る（例えば、微小物体の配向を変化させ得る）。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体セットの第１の微小物体の位置又は配向のうちの１つ以上を、マイクロアセンブラ１１０の表面に対して三次元に制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、微小物体１２０は、直方体形状（例えば、矩形プリズムの形状）を有し得る。マイクロアセンブラ１１０は、微小物体１２０を、異なる面上に移動又は反転させ得る。マイクロアセンブラ１１０はまた、マイクロアセンブラ１１０の２Ｄ表面から、単一の微小物体又は微小物体のセットを持ち上げ得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体１２０（例えば、微小物体１２０のリザーバ）を、マイクロアセンブラの表面上のランダムな場所に分散させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、発光デバイス１６０は、光をランダムフォトトランジスタ１１２に放射して、コンデンサ１１３上にランダム電圧パターンを生成し得る。これにより、フォトトランジスタ１１２及びコンデンサ１１３は、微小物体１２０をランダムな場所に移動させ得るＤＥＰ力又はＥＰ力を及ぼし得る。微小物体１２０をランダムな場所に分散させることにより、マイクロアセンブラ１１０が、マイクロアセンブラ１１０の表面全域にわたってより均等に微小物体１２０を分散させることが可能になり得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、１つ以上の微小物体のセット１２０を、マイクロアセンブラの表面上でパターンに形成することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、マイクロアセンブラ１１０は、第１の微小物体のセット１２０を文字「Ｈ」のシェーパに形成してもよく、第２の微小物体のセット１２０を文字「Ｉ」字状に形成してもよい。別の例では、マイクロアセンブラ１１０は、微小物体のセットを幾何学的形状（例えば、三角形、正方形、矩形、八角形など）に形成してもよい。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセット１２０内の微小物体１２０のサブセットを制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、２０個の微小物体１２０（例えば、微小物体のセット１２０）は、円形に形成され得る。次いで、２０個の微小物体のうちの４個（例えば、微小物体のセット１２０のサブセット）は、円形の中心に移動して、円形の中心に正方形の形状を形成し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１１０（又はマイクロアセンブラシステム１００）は、微小物体のセット１２０を、マイクロアセンブラ１１０の表面上の所定の箇所に保持することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。例えば、フォトトランジスタ１１２及びコンデンサ１１３は、微小物体のセット１２０が動くことを防止するＤＥＰ及びＥＰ力を、微小物体のセット１２０に及ぼし得る。微小物体のセット１２０は、参照構造体又は別の微小物体のセット１２０に対する位置で、所定の箇所に保持され得る。例えば、微小物体のセット１２０は、マイクロアセンブラ１１０の端部に対する位置で、所定の箇所に保持され得る。別の例では、微小物体のセット１２０は、別の微小物体のセット１２０から一定の距離にある場所で、所定の箇所に保持され得る。微小物体のセット１２０はまた、参照構造体又は別の微小物体のセット１２０に対する配向で、所定の箇所に保持され得る。例えば、微小物体のセット１２０は、微小物体のセット１２０の左端部が、マイクロアセンブラ１１０の左端部と平行になるように、所定の箇所に保持され得る。別の実施形態では、微小物体のセット１２０は、マイクロアセンブラ１１０以外の供給源によって発生する流体流動、電気浸透流動、振動、又はＤＥＰ力又はＥＰ力によって発生し得る剪断力及び抵抗力に耐えるのに十分な力で、所定の箇所に保持され得る。例えば、誘電体流体、油などの液体が、マイクロアセンブラ１１０の表面上に噴霧されて、微小物体１２０を洗浄し得る。微小物体のセット１２０は、マイクロアセンブラ１１０の表面全域にわたる油の流動によって引き起こされる剪断力及び抵抗力に耐えるのに十分な力で、所定の箇所に保持され得る。
上述のように、（フォトトランジスタ１１２上に光を放射して、ＤＥＰ力及びＥＰ力を発生させる）発光デバイス１６０は、演算デバイス１５０によって制御され得る。例えば、演算デバイス１５０は、フォトトランジスタ１１２の一部で、発光デバイス１６０に光を放射するように指示、又は放射を引き起こすことができる。一実施形態では、演算デバイス１５０は、制御データ１５１に基づいて、発光デバイス１６０に光を放射するように指示することができる。
一実施形態では、制御データ１５１は、マイクロアセンブラ１１０に適用され得る１つ以上の制御パターンを示し得る。制御パターンは、マイクロアセンブラ１１０の電圧パターンを示し得る。例えば、制御データ１５１は、どのフォトトランジスタ１１２が、発光デバイス１６０からの光を受光する必要があるかを示し得る制御パターンを示し得る。各制御パターンは、どのフォトトランジスタ１１２が発光デバイス１６０からの光を受光する必要があるか（又はその逆）を示し得る、Ｘ−Ｙ位置のセット及び配向角を含み得る。制御パターンは、単一のフォトトランジスタ画素１１２／１１３ほどの小さいサイズから、マイクロアセンブラ１１０のフルサイズまでの任意のサイズであり得る。発光デバイス１６０からの光を受光するためのフォトトランジスタ１１２は、以下でより詳細に論じられるように、１つ以上のパターンをマイクロアセンブラ１１０上に形成し得る。別の例では、制御パターンは、マイクロアセンブラ１１０のどの部分が電界を発生させる必要があるかを示し得る。マイクロアセンブラ１１０は、電極の配列を含んでもよく、制御パターンは、電極のどれが電界を発生させる必要があるかを示し得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、制御パターンに基づいて、フォトトランジスタ１１２に対して、発光デバイス１６０に光を放射するように指示、又は放射を引き起こすことができる。例えば、制御パターンが、マイクロアセンブラ１１０上のＸ−Ｙ場所にある特定のフォトトランジスタ１１２が、発光デバイス１６０からの光を受光する必要があることを示す場合、演算デバイスは、発光デバイス１６０に、Ｘ−Ｙ場所にある特定のフォトトランジスタ１１２に光を放射するように指示し得る。別の実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上の電極、トランジスタなどに、制御パターンに基づいて電界を発生させ得る。例えば、制御パターンは、特定の電極のＸ−Ｙ座標又は場所を示してもよく、演算デバイス１５０は、制御パターンに基づいて、１つ以上のスイッチを制御することによって、特定の電極を電圧源に接続してもよい。電極、トランジスタ、フォトトランジスタなどに、電界を発生させることにより、演算デバイス１５０は、制御パターンによって示される電圧パターンを発生させることが可能になり得る。
別の実施形態では、演算デバイス１５０は、複数の制御パターンに基づいて、フォトトランジスタ１１２に対して、同時に発光デバイス１６０に光を放射するように指示、又は放射を引き起こすことができる。例えば、それぞれが異なるサイズ、形状、位置、及び配向を有する、２個、４個、１０個、又はいくつかの他の適切な数の制御パターンが、同時に使用され得る。更なる実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上の電極、トランジスタなどに、複数の制御パターンに基づいて、同時に電界を発生させ得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、複数の制御パターンを順次反復し得る。反復の一部である制御パターンは、共通の位置及び配向を共有し得るが、異なるフォトトランジスタ１１２を示し得るか、又は異なる電極、トランジスタなどに電界を発生させ得る。例えば、制御データ１５１は、順序付けられた制御パターンの順序及びタイミングで、一連の制御パターンを示し得る（例えば、制御パターンを使用する長さ、異なる制御パターンを使用する間に待機する長さなど）。各制御パターンは、発光デバイス１５０からの光を受光する必要がある、異なるフォトトランジスタのセット又は群１１２を示し得る。制御データ１５１は、第１の制御パターンを使用して、第１のフォトトランジスタの群１１２において発光デバイス１６０に光を放射させることができ、第２の制御パターンを使用して、第２のフォトトランジスタの群１１２において発光デバイス１６０に光を放射させることができる。このプロセスは、動的（例えば、変更又は変化する）ＥＰ力及びＤＥＰ力を作成し得る。反復の一部である制御パターンは、異なる位置に適用され得るか、又は異なる配向を有し得る。例えば、第１の制御パターンは、第１の中心位置及び第１の配向を有してもよく、第２の制御パターンは、第２の中心位置（第１の中心位置からオフセットされ得る）及び第２の配向（第２の配向から回転し得る）を有してもよい。いくつかの実施形態では、演算デバイス１５０は、微小物体１２０の位置、場所、配向などを分析することなく、複数の制御パターンを反復し得る。例えば、演算デバイス１５０は、微小物体１２０の位置、場所、配向などに関する情報を受信しないか、又はフィードバックを発生させない場合があるが、制御パターン間の所定の順序及び所定のタイミングに基づいて、制御パターンを反復する場合がある（例えば、第１の制御パターンを５秒間使用し、次いで、次の制御パターンを１０秒間反復するなど）。これは、開ループと称され得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、微小物体１２０の位置、場所、若しくは配向を検出し得るカメラ１７０、又は他のデバイスから受信される映像及び画像のうちの１つ以上に基づいて、制御パターンのセットを発生又は特定し得る。例えば、カメラ１７０は、微小物体１２０の複数の画像（例えば、写真など）、並びにマイクロアセンブラ１１０の表面上のそれらの位置及び／又は配向を記録し得る。微小物体１２０の画像に基づいて、演算デバイス１５０は、微小物体のセット１２０が正しい位置、正しい配向、正しいパターンなどにあるかどうかを判定し得る。例えば、制御データ１５１は、微小物体のセット１２０が、マイクロアセンブラ１１０の左下角部に「Ｘ」形状を形成する必要があることを示し得る。演算デバイス１５０がカメラ１７０からの１つ以上の画像を分析し、１つ以上の微小物体が位置から外れている（例えば、「Ｘ」形状内にない）と判定する場合、演算デバイス１５０は、１つ以上の微小物体１２０が、それらが「Ｘ」形状内の適切な位置にあるように移動する必要があると判定し得る。演算デバイス１５０は、追加の制御パターンを発生させてもよく、又は１つ以上の微小物体１２０を適切な位置に移動させるために使用され得る他の（既存の）制御パターンを特定してもよい。演算デバイス１５０は、発光デバイス１６０に、特定のフォトトランジスタ１１２に光を放射するように指示してもよく、又は特定の電極、トランジスタなどに電界を発生させてもよい（すなわち、１つ以上の制御パターンを使用して、ＤＥＰ力及びＥＰ力を発生させ、１つ以上の微小物体１２０を移動させてもよい）。例えば、演算デバイス１５０は、１つ以上の微小物体１２０のマイクロアセンブラの表面全域にわたる経路を（自動的に）決定して、１つ以上の微小物体１２０を適切な位置に移動させ得る。演算デバイス１５０は、１つ以上の微小物体１２０を適切な位置に移動させるために、発光デバイス１６０がどのフォトトランジスタ１１２に放射する必要があるかを定義する、１つ以上の制御パターンを作成又は特定し得る。例えば、演算デバイス１５０は、微小物体を移動させるシーケンスにおいて、複数の制御パターンを使用し得る。別の例では、演算デバイス１５０は、１つの制御パターンを使用し得るが、制御パターンの中心位置又は配向を移動させ得る（例えば、マイクロアセンブラ１１０の異なる部分に同じ制御パターンを適用し得る）。１つ以上の微小物体１２０にＤＥＰ力及びＥＰ力を及ぼすために、経路に沿って又はその周囲に制御パターンを移動させることによって、演算デバイス１５０は、それらを経路に沿って適切な位置に移動させ得る。
一実施形態では、使用者は、（例えば、マウス又はタッチスクリーンなどの入力デバイスを介して、グラフィカルユーザーインターフェース（ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）などを介して）使用者入力を提供し得る。例えば、使用者は、どのフォトトランジスタ１１２が、発光デバイス１６０からの光を受光する必要があるかを示す１つ以上の制御パターンを提供するために、使用者入力を提供し得る。これにより、使用者が、１つ以上の制御パターンを入力若しくは提供することによって、又はどの既存の制御パターンが使用される必要があるかを示すことによって、１つ以上の微小物体１２０の位置及び配向を制御することが可能になり得る。
図２は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ１１０（図１に示される）の下面ビューを示す図である。上述のように、マイクロアセンブラ１１０は、透明又は半透明の基材層１１１を備え得る。フォトトランジスタ１１２は、マイクロアセンブラ１１０の下面を観察する場合、基材層１１１を通して可視であり得る。コンデンサ１１３は、マイクロアセンブラ１１０の下面を観察する場合、視認可能であっても、なくてもよい。上述のように、フォトトランジスタ１１２（及びコンデンサ１１３）は、誘電体層１１４内に位置し得る。上述のように、制御パターンは、どのフォトトランジスタ１１２が、発光デバイスからの光を受光する必要があるかを定義するために使用され得る。図２に示されるように、複数の制御パターン２０５は、破線領域又は形状内に囲まれているフォトトランジスタ１１２が、発光デバイスからの光を受光する必要があることを示し得る。制御パターン２０５のそれぞれは、上述のように、マイクロアセンブラ１１０の一部の電圧パターンを示し得る。制御パターン２０５（例えば、制御パターンのセット２０５）は、同時に使用され得る。例えば、制御パターン２０５のそれぞれは、異なるフォトトランジスタのセット１１２（又は異なる電極）に、同時に電界を発生させるために、同時に使用され得る。図２に示されるパターン２０５は、光を受光する必要があるフォトトランジスタ１１２（例えば、電界を発生させる必要があるフォトトランジスタ１１２）を示し得るが、制御パターンはまた、どのフォトトランジスタ１１２が光を受光すべきでないかも示し得る。例えば、制御パターンは、４×４平方のフォトトランジスタ１１２を含んでもよく、４×４平方のフォトトランジスタ１１２の左半分が光を受光する必要があり、４×４平方のフォトトランジスタ１１２の右半分は光を受光すべきでないことを示し得る。
図２（及び本開示の他の図）に示されるように、制御パターン２０６は、二次元ビットマップ（例えば、ビデオゲームなどのコンピュータグラフィックスで使用される二次元ビットマップ）に類似し得る。したがって、制御パターン２０６はまた、スプライト（例えば、コンピュータグラフィックスで使用される二次元ビットマップ）とも称され得る。スプライトと同様に、制御パターン２０６は、マイクロアセンブラ１１０全域にわたって適用され得る（例えば、マイクロアセンブラ１１０全域にわたって移動する）。例えば、Ｃ形状制御パターン２０６（例えば、スプライト）は、マイクロアセンブラ１１０の右側に向かって移動し得る。また、制御パターン２０６は、マイクロアセンブラ１１０全域にわたって移動してもよく、一方で、他の制御パターン（例えば、背景制御パターン）は静止したままである。例えば、背景制御パターンは、微小物体１２０のリザーバを所定の箇所に保持するために使用してもよく、一方で、Ｃ形状制御パターン２０６（例えば、スプライト）は、微小物体２０５をマイクロアセンブラ１１０の表面の周囲を移動させるために使用される。いくつかの実施形態では、マイクロアセンブラ１１０の周囲を移動し得る制御パターンはまた、局所制御パターンとも称され得る。
図１及び図２が、電極の配列からの電気力場を変調するフォトトランジスタベースのマイクロアセンブラハードウェアシステムを説明しているが、本発明はまた、力場が画素化される他の同様のハードウェアシステムにも関することを留意されたい。例えば、電極は仮想であってもよく、これは、パターン化されていない光導電層及び透明電極を利用する光電流体システムで使用されるように、光がオンである間のみ存在することを意味する（「Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｗｅｅｚｅｒｓ ｆｏｒ Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｌｌｓ ａｎｄ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」，ｂｙ Ｍｉｎｇ Ｃ．Ｗｕ，ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ ２００７．ＩＥＤＭ ２００７．ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｐｐ．８４７−８５０，２００７において示されるように）。別の例では、力発生画素は、アクティブマトリクス集積回路からなどの、電気アドレス電極からのものであり得る。アドレス可能な画素化された力場の他の例は、磁気力又は音響力に基づくことができる。力発生画素は、１つ以上の微小物体に及ぼされ得る力を発生させることができ得る構成要素又はデバイスを指し得る。
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）に適用され得る例示的な制御パターン３１０、３２０、及び３３０を示す図である。上述のように、制御パターンは、（フォトトランジスタの２Ｄ配列内の）どのフォトトランジスタが、発光デバイスからの光を受光する必要があるか、及びどのフォトトランジスタが、発光デバイスからの光を受光すべきでないかを示し得る。これにより、フォトトランジスタは、正電圧、負電圧、及びＡＣ電圧のうちの１つ以上を発生し得る。各制御パターン３１０、３２０、及び３３０は、正電圧又は負電圧が、マイクロアセンブラ内のフォトトランジスタによって発生するかどうかを示し得る。制御パターン３１０、３２０、及び３３０内のより暗い正方形又は領域は、正電圧が、より暗い正方形又は領域内のフォトトランジスタによって発生することを示し得る。制御パターン３１０、３２０、及び３３０内のより明るい正方形又は領域は、負電圧が、より明るい正方形又は領域内のフォトトランジスタによって発生することを示し得る。
上述のように、演算デバイスは、異なる制御パターンを異なる時間で反復して、発光デバイスを制御し得る。例えば、時間Ｔ１において、演算デバイスは、制御パターン３１０を使用して、異なるフォトトランジスタに光を放射するかどうかを判定して、制御パターン３１０に従って正電圧及び負電圧を発生させ得る。例えば、時間Ｔ２において、演算デバイスは、制御パターン３２０を使用して、異なるフォトトランジスタに光を放射するかどうかを判定して、制御パターン３２０に従って正電圧及び負電圧を発生させ得る。例えば、時間Ｔ３において、演算デバイスは、制御パターン３１０を使用して、異なるフォトトランジスタに光を放射するかどうかを判定して、制御パターン３３０に従って正電圧及び負電圧を発生させ得る。一実施形態では、制御パターン３１０、３２０、及び３３０は、マイクロアセンブラの表面全域にわたって、ランダムに微小物体を分散又は拡散させるために使用され得る。
図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のビューを示す図である。マイクロアセンブラのフォトトランジスタは、図４Ａに小さな正方形として示される。微小物体は、図４Ａに小さな円を使用して示される。上述のように、１つ以上の制御パターンは、マイクロアセンブラの表面全域にわたって、ランダムに微小物体を分散又は拡散させるために使用され得る。図４Ａは、微小物体が、マイクロアセンブラの表面全域にわたって、ランダムに分散又は拡散された後の微小物体の位置及び配向を示し得る。
図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のビューを示す図である。マイクロアセンブラのフォトトランジスタは、図４Ｂに小さな正方形として示される。微小物体は、図４Ｂに小さな円を使用して示される。上述のように、微小物体のセットは、マイクロアセンブラの表面上に位置付け又は配向され得る。微小物体のセットは、互いに対して、かつ参照構造体（例えば、マイクロアセンブラの端部）に対して位置付け又は配向され得る。図４Ｂは、チェッカーボードパターンに配置された微小物体のセットを示す。
図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体のビューを示す図である。マイクロアセンブラのフォトトランジスタは、図５Ａに小さな正方形として示される。微小物体は、図５Ａに小さな円を使用して示される。上述のように、微小物体のセットは、マイクロアセンブラの表面上に位置付け又は配向され得る。チェッカーボードパターンに配置された微小物体のセット。図５Ａに示されるように、フォトトランジスタは、チェッカーボードパターンを形成するために使用され得る群（例えば、Ｂ×Ｂフォトトランジスタのブロック）に分割され得る。正電圧は、マイクロアセンブラのより暗い領域に位置するフォトトランジスタ（例えば、より暗い正方形内に位置するフォトトランジスタ）によって発生してもよく、ＡＣ電圧は、マイクロアセンブラのより明るい領域に位置するフォトトランジスタ（例えば、より明るい正方形に位置するフォトトランジスタ）によって発生してもよい。
図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図５Ａに示されるマイクロアセンブラ及び微小物体の一部を示す図である。上述のように、正電圧は、マイクロアセンブラのより暗い領域に位置するフォトトランジスタ（例えば、より暗い正方形内に位置するフォトトランジスタ）によって発生してもよく、ＡＣ電圧は、マイクロアセンブラのより明るい領域に位置するフォトトランジスタ（例えば、より明るい又は白色の正方形に位置するフォトトランジスタ）によって発生してもよい。これにより、微小物体は、マイクロアセンブラのより明るい領域に向かって移動し得る。例えば、図５Ｂにより小さい円として表される微小物体は、正に帯電されてもよく、（正電圧を発生させている）マイクロアセンブラの暗い領域から、（ＡＣ電圧を発生し得る）マイクロアセンブラの白色又はより明るい領域に向かって（ＤＥＰ力又はＥＰ力によって）反発されてもよい。微小物体の移動は、図５Ｂに示される矢印によって示され得る。マイクロアセンブラの白色又はより明るい領域は、微小物体を、白色又はより明るい領域内の所定の箇所に保持し得る。マイクロアセンブラの白色又はより明るい領域は、ＡＣトラップと称され得る。
図６は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターン６１０〜６６０を示す図である。図６はまた、マイクロアセンブラの一部のビュー６１１〜６６１も示す。制御パターン６１０〜６６０の黒色領域（例えば、最も暗い領域）は、フォトトランジスタが電圧を発生させない領域を示し得る。制御パターン６１０〜６６０の灰色領域は、フォトトランジスタが正電圧を発生させる領域を示し得る。制御パターン６１０〜６６０の白色領域は、フォトトランジスタがＡＣ電圧を発生させる領域を示し得る。ビュー６１１〜６６１では、小さな正方形はフォトトランジスタであってもよく、小さな円は微小物体であってもよい。図６に示されるように、各領域は、フォトトランジスタの６×６配列を含む。
上述のように、異なる制御パターンは、異なる時間にマイクロアセンブラに適用され得る。制御パターン６１０は、時間Ｔ１においてマイクロアセンブラに適用されてもよく、制御パターン６２０は、時間Ｔ２においてマイクロアセンブラに適用されてもよく、制御パターン６３０は、時間Ｔ３においてマイクロアセンブラに適用されてもよく、制御パターン６４０は、時間Ｔ４においてマイクロアセンブラに適用されてもよく、制御パターン６５０は、時間Ｔ５においてマイクロアセンブラに適用されてもよく、制御パターン６６０は、時間Ｔ６においてマイクロアセンブラに適用されてもよい。
制御パターン６１０では、黒色及び灰色領域内のフォトトランジスタによって正電圧のみが発生するか又は電圧は発生しない。制御パターン６２０では、充電されなかった領域の部分は、ここでＡＣ電圧を発生させている。例えば、以前に充電されなかった各正方形領域の中心は、ここでＡＣ電圧を発生させている。制御パターン６４０〜６６０では、（制御パターン６１０において）充填されなかった領域の部分は、全領域が制御パターン６６０内にＡＣ電圧を発生させるまで、（各領域の中心から）サイズが増大する。ビュー６１１〜６２１は、ＡＣ電圧（例えば、制御パターン６１０〜６６０に示される白色領域）を発生させているマイクロアセンブラの領域に向かって移動する微小物体を示す。ビュー６３１〜６６１は、ＡＣ電圧を発生させる領域の、合体、グループ化、束化、パッキングなどを行う微小物体を示す。
図７は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び微小物体の一部を示す図である。微小物体は、マイクロアセンブラの表面上の暗い（例えば、黒色）四角形の形状（例えば、矩形、正方形など）として表される。小さい灰色の正方形のそれぞれは、マイクロアセンブラのフォトトランジスタを表す。図７に示されるように、微小物体の配向は変化し得る。微小物体は、０度から４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、３１５度、及び最後に３６０度まで反時計回りに回転する。
一実施形態では、微小物体はチップレットと称され得る。チップレットは、１つ以上の直線状の端部又は側面を含む微小物体であり得る。チップレットは、直線状の端部又は側面を有するため、チップレットは、以下でより詳細に論じられるように、それらの側面上で互いに整列し得る。例えば、第１の正方形形状のチップレットの右側又は端部は、第２の正方形形状のチップレットの左側又は端部と整列し得る（例えば、平行に位置付けられる）。
図８Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターン８１０を示す図である。マイクロアセンブラの一部は、フォトトランジスタの３×３配列を含み得る。斜め実線ハッシュ化領域は、斜め実線ハッシュ化領域に向かって微小物体を引く電荷を発生させるフォトトランジスタを含み得る。斜め点線ハッシュ化区域は、電荷を発生させないフォトトランジスタを含み得る。図８Ａに示されるように、微小物体は、影付き矢印によって示されるように、斜め実線ハッシュ化領域に向かって引かれ得る。制御パターン８１０は、微小物体を特定の方向に移動させるために使用され得る。制御パターン８１０の位置又は配向は、微小物体を異なる方向に移動させるために移動し得る。例えば、制御パターン８１０を左に移動させることにより、微小物体は、左に移動し得る。
図８Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターン８２０を示す図である。マイクロアセンブラの一部は、フォトトランジスタの３×３配列を含み得る。斜め実線ハッシュ化領域は、斜め実線ハッシュ化領域に向かって微小物体を引く電荷を発生させるフォトトランジスタを含み得る。斜め点線ハッシュ化区域は、電荷を発生させないフォトトランジスタを含み得る。交差ハッシュ化領域は、微小物体を交差ハッシュ化領域から押し離す電荷を発生させるフォトトランジスタを含み得る。図８Ｂに示されるように、微小物体は、影付き矢印によって示されるように、斜め実線ハッシュ化領域に向かって引かれてもよく、かつ交差ハッシュ化領域から押し離されてもよい。制御パターン８２０は、マイクロアセンブラの表面上の場所に固着し得る微小物体を移動（例えば、脱固着）させるために使用され得る。
図８Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターン８３０を示す図である。マイクロアセンブラの一部は、フォトトランジスタの３×３配列を含み得る。斜め点線ハッシュ化区域は、電荷を発生させないフォトトランジスタを含み得る。白色領域は、ＡＣ電圧を発生させるフォトトランジスタを含み得る。図８Ｃに示されるように、微小物体は、影付き矢印によって示されるように、白色領域内の所定の箇所に留まった。制御パターン８３０は、マイクロアセンブラの表面上の特定の場所に微小物体を保持又は維持するために使用され得る。
いくつかの実施形態では、図８Ａ〜図８Ｃに示される制御パターン８１０、８２０、及び８３０は、スプライト又は局所制御パターンと称され得る。スプライト又は局所制御パターンは、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０、図１３などに示されるマイクロアセンブラ１３１０など）の表面全域にわたって移動し得る、制御パターンであり得る。例えば、制御パターン８１０は、異なる電極／フォトトランジスタのセットに経時的に適用されてもよく、一方、電極／フォトトランジスタの各セットは、以前の電極／フォトトランジスタのセットからオフセットされる（例えば、１つ以上の行及び／又は列によってオフセットされる）。これにより、制御パターン８１０が、マイクロアセンブラ全域にわたって移動（例えば、適用）することがもたらされ得る。
図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体の一部を示す図である。図９Ａに示されるように、複数の微小物体（例えば、微小物体のリザーバ）は、マイクロアセンブラの部分の右側に位置する。
図９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体の一部を示す図である。図９Ｂに示されるように、複数の微小物体（例えば、微小物体のリザーバ）は、マイクロアセンブラの部分の右側に位置する。微小物体のセットは、制御パターンのセットを同時に使用して、マイクロアセンブラの部分の左側に向かって移動する。例えば、第１の制御パターンは、右側の微小物体を所定の箇所に保持するために（例えば、それらが動くことを防止するために）使用され得る。第２の制御パターン（又は制御パターンのセット）は、微小物体のセットを左側に向かって移動させるために使用され得る。図９Ｂに示されるように、微小物体のセットは「Ｘ」形状を形成する。また、図９Ｂに示されるように、「Ｘ」形状は、大きな実線正方形によって示されるように、微小物体を欠いている。例えば、１つの微小物体は、微小物体のセットが「Ｘ」形状を形成することを可能にするための適切な位置に存在しない。
図９Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ及び複数の微小物体の一部を示す図である。図９Ｃに示されるように、複数の微小物体（例えば、微小物体のリザーバ）は、マイクロアセンブラの部分の右側に位置する。微小物体のセットは、マイクロアセンブラの部分の左側に移動した。上述のように、微小物体のセットは「Ｘ」形状を形成し、１つの微小物体は、微小物体のセットが「Ｘ」形状を形成することを可能にするための適切な位置に存在しない。実線円によって示される微小物体は、上述のように、様々な制御パターンを使用して、（実線正方形及び矢印によって示される）「Ｘ」形状内の適切な位置に向かって移動し得る。例えば、演算デバイスは、１つ以上の制御パターンを反復して、実線円内の微小物体を、実線正方形によって示される場所に向かって移動させ得る。演算デバイスは、上述のように、右側の微小物体を所定の箇所に保持するために（例えば、それらが動くことを防止するために）使用され得る別の制御パターンと同時に、１つ以上の制御パターンを使用し得る。
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体の配置を制御する方法１０００を示すフロー図である。方法１０００は、ハードウェア（例えば、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、プロセッサ、処理デバイス、中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチコアプロセッサ、システムオンチップ（ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ｃｈｉｐ、ＳｏＣ）など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実施／実行する命令）、ファームウェア（例えば、マイクロコード）、又はこれらの組み合わせを備え得る処理ロジックによって実行され得る。いくつかの実施形態では、方法４００は、演算デバイス（例えば、図１に示される演算デバイス１５０）又は処理デバイス（例えば、図６に示される処理デバイス６０２）によって実行され得る。
方法１０００は、微小物体のセットがマイクロアセンブラの表面上に堆積されるブロック１００５において開始する。例えば、微小物体のリザーバは、上述のように、マイクロアセンブラの表面上に堆積され得る。ブロック１０１０において、方法１０００は、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットを、制御パターンのセット（例えば、図２に示されるか、又は他の図と併せて本明細書で論じられる制御パターン２０５）を使用して操作し得る。上述のように、制御パターンは、マイクロアセンブラの少なくとも一部（例えば、フォトトランジスタ、電極、トランジスタなどの二次元配列）の電圧パターンを示し得る。例えば、方法１０００は、上述のように、フォトトランジスタの一部で光を放射させて、正電圧、負電圧、及びＡＣ電圧のうちの１つ以上を発生させ得る。制御パターン（例えば、図２に示されるか、又は他の図と併せて本明細書で論じられる制御パターン２０５）によって示される又は定義される正電圧、負電圧、及びＡＣ電圧パターンは、上述のように、微小物体を集結、拡散、移動、配向、又は所定の箇所に保持するために使用され得る。図のブロック１００５及び１０１０は、複数回繰り返され得る。例えば、ブロック１００５及び１０１０は、マイクロアセンブラの表面上に堆積するための稼働微小物体が存在しなくなるまで繰り返され得る。
図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットの配置を制御する方法１１００を示すフロー図である。方法１１００は、ハードウェア（例えば、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、プロセッサ、処理デバイス、中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチコアプロセッサ、システムオンチップ（ＳｏＣ）など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実施／実行する命令）、ファームウェア（例えば、マイクロコード）、又はこれらの組み合わせを備え得る処理ロジックによって実行され得る。いくつかの実施形態では、方法４００は、演算デバイス（例えば、図１に示される演算デバイス１５０）又は処理デバイス（例えば、図６に示される処理デバイス６０２）によって実行され得る。
方法１１００は、ブロック１１０５において開始し、方法１１００は、微小物体のセットが適切な位置及び配向であるかどうかを判定する。例えば、方法１１００は、上述のように、カメラを使用して、微小物体のセットの画像又は映像を記録して、微小物体が適切な位置及び配向であるかどうかを判定し得る。別の例では、方法１１００は、１つ以上の微小物体が適切な位置又は配向でないことを示す使用者入力を受信し得る（例えば、方法１１００は、１つ以上の制御パターンを示す使用者入力を受信し得る）。微小物体のセットが適切な位置及び配向である場合、方法１１００は終了する。微小物体のセットが適切な位置又は配向でない場合、方法１１００はブロック１１１０に進み、ここで方法１１００は、上述のように、１つ以上の制御パターン（例えば、図２に示されるか、又は他の図と併せて本明細書で論じられる制御パターン２０５）を使用して、１つ以上の微小物体の位置又は配向を調整し得る。例えば、方法１１００は、図８Ａ〜図８Ｃに示される制御パターンを使用して、マイクロアセンブラの表面に沿って１つ以上の微小物体を移動させ得る。別の例では、方法１１００は、上述のように、１つ以上の制御パターンを発生させ、１つ以上の既存の制御パターンを特定するか、又は１つ以上の制御パターンを（使用者入力を介して）受信して、使用者入力に基づいて１つ以上の微小物体の位置若しくは配向を調整し得る。
図１２は、いくつかの実施形態による、本明細書に記載される操作のうちの１つ以上を実行し得る例示的なデバイス１２００を示すブロック図である。デバイス１２００は、ＬＡＮ、イントラネット、エクストラネット、及び／又はインターネット内の他のデバイスに接続され得る。デバイスは、クライアント−サーバネットワーク環境内のサーバマシンの容量、又はピアツーピアネットワーク環境内のクライアントの容量で作動し得る。デバイスは、電子デバイス又は演算デバイス（パーソナルコンピュータ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ、ＰＣ）、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン、セットトップボックス（ｓｅｔ−ｔｏｐ ｂｏｘ、ＳＴＢ）、サーバコンピュータなど）、ネットワークデバイス（ルータ、スイッチ、又はブリッジなど）、又はそのマシンによって取られるアクションを指定する（連続した又はその他の）命令のセットを実行することができる任意のマシンであり得る。更に、単一のデバイスのみが示されているが、「デバイス」という用語はまた、本明細書で論じられる方法を実行するための命令のセット（又は複数のセット）を個別に又は共同で実行するデバイスの任意の集合を含むように解釈されるものとする。
例示的なデバイス１２００としては、処理デバイス１２０２（例えば、汎用プロセッサ、ＰＬＤなど）、メインメモリ１２０４（例えば、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＤＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ））、スタティックメモリ１２０６（例えば、フラッシュメモリ及びデータ記憶デバイス１２１８）が挙げられ、これらはバス１２３０を介して互いに通信し得る。
処理デバイス１２０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などの１つ以上の汎用処理デバイスによって提供され得る。例示的な例では、処理デバイス１２０２は、複合命令セットコンピューティング（ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令ワード（ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｄ、ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は他の命令セットを実施するプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実施するプロセッサを含み得る。処理デバイス１２０２はまた、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｌｅｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１つ以上の専用処理デバイスを含み得る。処理デバイス１２０２は、本開示の１つ以上の態様に応じて、本明細書で論じられる操作及び工程を実行するために、本明細書に記載される操作を実行するように構成され得る。
デバイス１２００は、ネットワーク１２２０と通信し得るネットワークインターフェースデバイス１２０８を更に備え得る。デバイス１２００はまた、ビデオディスプレイユニット１２１０（例えば、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）又は陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ、ＣＲＴ））、英数字入力デバイス１２１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス１２１４（例えば、マウス）、及び音響信号発生デバイス１２１６（例えば、スピーカ）を備え得る。一実施形態では、ビデオ表示ユニット１２１０、英数字入力デバイス１２１２、及びカーソル制御デバイス１２１４は、単一の構成要素又はデバイス（例えば、ＬＣＤタッチスクリーン）に組み合わされ得る。
データ記憶デバイス１２１８は、本開示の１つ以上の態様による、１つ以上の命令セット、例えば、本明細書に記載される操作を実行するための命令を記録し得るコンピュータで読み取り可能な記憶媒体１２２８を備え得る。発光デバイスに光を放射させる又は命令するための、命令１２２６を実施する命令はまた、デバイス１２００、メインメモリ１２０４、及び処理デバイス１２０２、またコンピュータ可読記憶媒体も構成することによって、その実行中に、メインメモリ１２０４及び／又は処理デバイス１２０２内に完全に又は少なくとも部分的に存在し得る。命令は、ネットワークインターフェースデバイス１２０８を介してネットワーク１２２０にわたって、更に送信又は受信され得る。
コンピュータ可読記憶媒体１２２８は、例示的な例において、単一媒体であることが示されているが、「コンピュータ可読記憶媒体」という用語は、１つ以上の命令セットを記憶する単一媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むように解釈される必要がある。「コンピュータ可読記憶媒体」という用語はまた、マシンによって実行される命令のセットを記憶、コード化、又は運ぶことができ、本明細書に記載される方法をマシンに実行させることができる任意の媒体を含むものと解釈されるべきである。したがって、「コンピュータ可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含むが、これらに限定されないように解釈される。
図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体１２０の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステム１３００の実施形態を示す概略図である。マイクロアセンブシステム１３００は、マイクロアセンブラ１１０及び演算デバイス１５０を備える。マイクロアセンブラシステムは、微小物体１２０の移動、所定の箇所に保持、又は配置の制御（例えば、位置又は配向のうちの１つ以上の制御）のために使用され得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ（例えば、１つ以上のサーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、セットトップボックス、ゲームコンソール、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）など）を備える任意の好適な種類の演算デバイス又はマシンであり得る。いくつかの例では、演算デバイスは、単一のマシンを含んでもよく、又は複数の相互接続されたマシンを含んでもよい。
マイクロアセンブラ１３１０は、基材層１３１１、電極１３１２、及び誘電体層１３１４を備える。基材層１３１１は、電極１３１２が配置され得る材料の層であり得る。一実施形態では、基材層１３１１は、ガラス基材であり得る。別の実施形態では、基材層１３１１は、透明、半透明、不透明などであり得る。複数のスイッチ１３１５は、基材内に位置し得る。各スイッチ１３１５は、電極１３１２に結合（例えば、電気的に結合）される。スイッチ１３１５は、電極を電圧源から結合及び／又は脱結合するために使用され得る。これにより、電極１３１２が、電荷、電界、及び／又は磁場を発生させることが可能になり得る。いくつかの実施形態では、スイッチ１３１５は、複数の電極１３１２に結合され得る。スイッチ１３１５は、図１３に示されるが、他の構成要素、デバイス、回路などが、電極１３１２を電圧源に結合するため、かつ／又は電極１３１２を電圧源から脱結合するために使用され得る。
電極１３１２は、基材層１３１１の上面上に位置し得る。電極１３１２はまた、誘電体層１３１４内にも位置し得る。誘電体層１３１４は、電気絶縁体である材料で作製され得る。材料はまた、印加された電界によって分極され得る。微小物体１２０は、誘電体層１３１４の上面上に位置又は堆積され得る。誘電体層１３１４の上面はまた、マイクロアセンブラ１３１０の表面でもあり得る。
一実施形態では、電極１３１２は、電荷、電界、及び／又は磁場を発生させ得るデバイス、構成要素、ワイヤ、ピン、トレース、線などであり得る。電極１３１２は、Ｍ×Ｎ行列又は配列内の基材上に配置されてもよく、そこで、Ｍ及びＮは２つの任意の数である。例えば、電極１３１２は、図２に示されるように二次元（２Ｄ）配列を形成し得る。各電極１３１２は、画素と称され得る。
上述のように、電極１３１２が（スイッチ１３１５を介して）電圧源に結合される場合、電流は、電極１３１２を通って流動し得る。これにより、負電圧又は正電圧が、電極１３１２のうちの１つ以上に印加され得る。また、電極１３１２を電圧源に結合することにより、電極１３１２に交流電流（ＡＣ）電圧が、作成又は印加され得る。負電圧、正電圧、及びＡＣ電圧のうちの１つ以上は、微小物体１２０に作用し得るＤＥＰ力及びＥＰ力のうちの１つ以上を発生し得る。微小物体１２０に及ぼされるＤＥＰ力及びＥＰ力は、微小物体１２０を、マイクロアセンブラ１３１０の表面（例えば、マイクロアセンブラ１３１０の上面、誘電体層１３１４の表面）の周囲を移動させ得る。したがって、ＤＥＰ力及びＥＰ力は、上述のように、微小物体１２０のマイクロアセンブラ１３１０の表面上への配置を制御するために使用され得る。
一実施形態では、複数の微小物体１２０は、マイクロアセンブラ１３１０の表面上に堆積され得る。マイクロアセンブラ１３１０の表面上の微小物体のセット１２０の配置は、電極１３１２を使用して制御され得る。例えば、演算デバイス１５０は、スイッチ１３１５の一部を制御して、電極１３１２を電流に結合し得る。電流は、負電圧、正電圧、又はＡＣ電圧のうちの１つ以上をもたらし得る。電極１３１２によって発生する負電圧、正電圧、及びＡＣ電圧は、微小物体のセット１２０を移動させるか、又は微小物体のセット１２０の位置若しくは配向のうちの１つ以上を変化させるために使用され得る、微小物体のセット１２０にＤＥＰ力又はＥＰ力を及ぼし得る。微小物体のセット１２０は、上述のように、１つ以上の微小物体を含み得る。微小物体のセットは、機能的に同一であっても異なっていてもよい。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、微小物体のセットを、参照構造体又は第２の微小物体セットのうちの１つ以上に対して、微小物体１３１０の表面全域にわたって移動させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。別の実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体のセットを集結させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。更なる実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体のセットを脱集結させることによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体のセットの第２のセットの第２の配置を、微小物体のセットの配置を制御すると同時に、光伝導体の二次元の配列を使用して、マイクロアセンブラの表面上で制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。マイクロアセンブラ１３１０は、スイッチ１３１５を制御することによって、複数の微小物体のセット１２０の配置を同時に制御して、異なる電極のセット１３１２を電圧源に結合及び／又は脱結合し得る。別の実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブシステム１３００）は、上述のように、マイクロアセンブラ１３１０の表面の表面に平行な二次元平面内の微小物体のセット内の各微小物体の位置又は配向のうちの１つ以上を制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。更なる実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体セットの第１の微小物体の位置又は配向のうちの１つ以上を、マイクロアセンブラ１３１０の表面に対して三次元に制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体１２０（例えば、微小物体１２０のリザーバ）を、マイクロアセンブラの表面上のランダムな場所に分散することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。別の実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、１つ以上の微小物体のセット１２０を、マイクロアセンブラの表面上でパターンに形成することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。更なる実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体のセット１２０内の微小物体１２０のサブセットを制御することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。
一実施形態では、マイクロアセンブラ１３１０（又はマイクロアセンブラシステム１３００）は、上述のように、微小物体のセット１２０を、マイクロアセンブラ１３１０の表面上の所定の箇所に保持することによって、微小物体のセット１２０の配置を制御し得る。別の実施形態では、微小物体のセット１２０は、上述のように、マイクロアセンブラ１３１０以外の供給源によって発生する流体流動、電気浸透流動、振動、又はＤＥＰ力又はＥＰ力によって発生し得る剪断力及び抵抗力に耐えるのに十分な力で、所定の箇所に保持され得る。
上述のように、スイッチ１３１５は、演算デバイス１５０によって制御され得る。例えば、演算デバイス１５０は、１つ以上のスイッチ１３１５を起動又は閉じて、１つ以上の電極１３１２を電圧源に結合し得る。別の例では、演算デバイス１５０は、１つ以上のスイッチ１３１５を停止又は開放して、１つ以上の電極１３１２を電圧源から脱結合し得る。一実施形態では、演算デバイス１５０は、制御データ１５１に基づいて、スイッチ１３１５の制御を指示し得る。
一実施形態では、制御データ１５１は、マイクロアセンブラ１３１０に適用され得る１つ以上の制御パターンを示し得る。制御パターンは、マイクロアセンブラ１３１０の電圧パターンを示し得る。例えば、制御データ１５１は、どの電極１３１２が電圧源に結合される必要があるかを示し得る制御パターンを示し得る。各制御パターンは、どの電極１３１２が電圧源に結合される必要があるかを示し得るＸ−Ｙ位置のセット、及び配向角を含み得る。制御パターンは、単一の電極１３１２ほどの小さいサイズから、マイクロアセンブラ１３１０のフルサイズまでの任意のサイズであり得る。電圧源に結合される電極１３１２は、上述のように、マイクロアセンブラ１３１０上に１つ以上のパターンを形成し得る。別の例では、制御パターンは、マイクロアセンブラ１３１０のどの部分が電界を発生させる必要があるかを示し得る。例えば、制御パターンは、電極１３１２のどれが電界を発生させる必要があるかを示し得る。上述のように、制御パターンはまた、スプライトとも称され得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上の電極、トランジスタなどに、制御パターンに基づいて１つ以上の電界及び／又は１つ以上の磁場を発生させ得る。例えば、制御パターンは、特定の電極１３１２のＸ−Ｙ座標又は場所を示してもよく、演算デバイス１５０は、制御パターンに基づいて、１つ以上のスイッチ１３１５を制御することによって、特定の電極を電圧源に接続してもよい。電極１３１２に、電界を発生させることにより、演算デバイス１５０が、制御パターンによって示される電圧パターンを発生させることが可能になり得る。
別の実施形態では、演算デバイス１５０は、複数の制御パターンに基づいて、異なる電極のセット１３１２を同時に電圧源に結合し得る。例えば、それぞれが異なるサイズ、形状、位置、及び配向を有する、２個、４個、１０個、又はいくつかの他の適切な数の制御パターンが、同時に使用され得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、複数の制御パターンを順次反復し得る。反復の一部である制御パターンは、上述のように、共通の位置及び配向を共有し得るが、異なる電極１３１２を示し得るか、又は異なる電極１３２に電界を発生させ得る。各制御パターンは、電圧源に結合される必要がある電極１３１２の異なるセット又は群を示し得る。制御データ１５１は、第１の制御パターンを使用して、第１のスイッチのセット１３１５を制御して、第１の電極のセット１３１２を電圧源に結合してもよく、第２の制御パターンを使用して、第２のスイッチのセット１３１５を制御して、第２の電極のセット１３１２を電圧源などに結合してもよい。このプロセスは、動的（例えば、変更又は変化する）ＥＰ力及びＤＥＰ力を作成し得る。反復の一部である制御パターンは、異なる位置に適用され得るか、又は異なる配向を有し得る。いくつかの実施形態では、演算デバイス１５０は、上述のように、微小物体１２０の位置、場所、配向などを分析することなく、複数の制御パターンを反復し得る。これは、開ループと称され得る。
一実施形態では、使用者は、使用者入力を提供して、制御パターンを作成、定義、発生、修正、更新などを行い得る。これにより、使用者が、１つ以上の制御パターンを入力若しくは提供することによって、又はどの既存の制御パターンが使用される必要があるか（例えば、どの制御パターンが、どの順序で使用される必要があるか）を示すことによって、１つ以上の微小物体１２０の位置及び配向を制御することが可能になり得る。
図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部及び微小物体のセットのビュー１４００及び１４５０を示す図である。一実施形態では、図１４に示される微小物体は、チップレットであり得る。チップレットは、少なくとも１つの直線状端部又は側面を有する微小物体（例えば、三角形、正方形、矩形、半円、台形など）であり得る。微小物体は、マイクロアセンブラの表面上の暗い（例えば、黒色）四角形の形状（例えば、矩形、正方形など）として表される。より小さい灰色の正方形のそれぞれは、マイクロアセンブラの電極又はトランジスタを表す。
図１４に示されるように、微小物体の配向は変化し得る。例えば、ビュー１４００に示されるように、微小物体（例えば、チップレット）の端部は、互いに整列しなくてもよい（例えば、互いに平行でなくてもよい）。左下の微小物体は、マイクロアセンブラの表面のＸ軸（例えば、水平軸）及びＹ軸（例えば、垂直軸）と整列してもよく、左上、右上、及び右下の微小物体は、左下の微小物体の端部のうちの１つ以上と整列しなくてもよい。ビュー１４５０では、微小物体の端部のうちの１つ以上が互いに整列するように（例えば、平行又は実質的に平行）、左上、右上、及び右下の微小物体が回転、移動、位置付けられている。例えば、左下の微小物体の下端部が、左下の微小物体の上端部と平行になるように、左上の微小物体は回転した。別の例では、左下の微小物体の左端部が、左上の微小物体の右端部と平行になるように、右上の微小物体は回転した。更なる例では、左下の微小物体の左端部が、左下の微小物体の右端部と平行になるように、右下の微小物体は回転した。
図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、図１及び図２に示されるマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターン１５１０、１５２０、１５３０、及び１５４０を示す図である。マイクロアセンブラの一部は、電極又はトランジスタの行及び列を含み得る。斜め点線ハッシュ化領域は、正電圧を発生させる電極／トランジスタを含み得る。斜め実線ハッシュ化領域は、負電圧を発生させる電極／トランジスタを含み得る。白色領域は、電圧を発生させない電極／トランジスタを含み得る。微小物体は、斜め点線ハッシュ化領域と斜め実線ハッシュ化領域間の白色領域内に捕捉され得る。例えば、微小物体は、正電圧及び負電圧を時間的に変化させて、領域間にある電圧がない領域に捕捉され得る。
図１５に示されるように、微小物体（例えば、チップレット）は、制御パターン１５１０がマイクロアセンブラの部分に適用される場合、（微小物体から発生する矢印によって示されるように）時計回りに回転し得る。微小物体の左／右の端部は、制御パターン１５２０がマイクロアセンブラの部分に適用される場合、マイクロアセンブラの左／右の端部と整列し得る。微小物体は、制御パターン１５３０がマイクロアセンブラの部分に適用される場合、上方に移動し得る。微小物体の上／下の端部は、制御パターン１５４０がマイクロアセンブラの部分に適用される場合、マイクロアセンブラの上／下の端部と整列し得る。制御パターン１５１０〜１５４０は、閉ループ又は開ループ内のマイクロアセンブラの部分に適用され得る。例えば、制御パターン１５１０が適用され、続いて制御パターン１５２０、続いて制御パターン１５３０、続いて制御パターン１５４０、続いて制御パターン１５１０、などが適用され得る。
図１６は、微小物体のセット１６００内の複数の微小物体の検出を示す図である。微小物体のセット１６００は、第１の微小物体１６１０及び第２の微小物体１６２０を含む。図１６は、微小物体のセット１６００の１つ以上の幾何学的特性が、どのように演算デバイスによって決定され得るかを示し得る。演算デバイスは、互いに接触する（例えば、互いに触れている）、又は互いに閾値距離内にある、複数の（例えば、３つ以上の）微小物体を含む微小物体のセットを検出し得る。例えば、演算デバイスは、微小物体のセット１６００を検出し得る。
図１６に示されるように、楕円１６０５（例えば、幾何学的形状）は、微小物体のセット１６００について特定又は決定される。楕円１６０５は、楕円１６０５の境界が、第１の微小物体１６１０及び第２の微小物体１６２０を包含するように位置付けられ得る。例えば、楕円１６００は、第１の微小物体１６１０及び第２の微小物体１６２０の周囲に適合され得る。楕円は、主要アクセス１６０１及び短軸１６０２を含む。第１の微小物体１６１０及び第２の微小物体１６２０の位置は、楕円１６００に基づいて推定され得る。例えば、微小物体１６１０及び１６２０の中心は、主軸１６０１に沿っていると推定され得る。楕円１６０５の第１の焦点は、第１の微小物体１６１０の中心１６１１であり得る。楕円１６０５の第２の焦点は、第２の微小物体１６２０の中心１６２１であり得る。楕円１６０５の中心１６０６は、第１の微小物体１６１０と第２の微小物体１６２０との間に位置し得る。デカルト座標系を使用すると、中心１６０６は、座標（例えば、Ｘ−Ｙ座標）０、０を有し得る。中心１６１１は座標−Ｃ、０を有してもよく、ここで、−Ｃは、１６１１と１６０６間の水平距離である。中心１６２１は座標Ｃ、０を有してもよく、ここで、Ｃは、１６０６と１６２１間の水平距離である。
一実施形態では、微小物体のセット１６００、第１の微小物体１６１０、及び第２の微小物体１６２０の中心を特定することは、楕円（又は他の形状）内で均一又は均等間隔である楕円（又は他の形状）内の点を特定することを含み得る。例えば、正方形が４つの微小物体を包含するために使用される場合、正方形内の４つの均等間隔の点は、４つの微小物体の中心の推定場所を表し得る。他の実施形態では、楕円（又は他の形状）内の非決定的（例えば、ランダム又は擬似ランダムな）な点は、選択、特定、決定などが行われ得る。
一実施形態では、互いに接触している微小物体のセットは、分析され得る。微小物体のセット内の各微小物体と互いに接触し得る微小物体のセットは、微小物体のセット内の少なくとも１つの他の微小物体に触れているか、又は接触している。他の実施形態では、微小物体のセットは、互いに閾値距離内にある微小物体を含み得る。例えば、微小物体のセット内の各微小物体は、別の微小物体の閾値距離内にあり得る。微小物体のセットの１つ以上の幾何学的特性が決定され得る。例えば、形状（例えば、幾何学的形状、不規則形状など）は、形状が微小物体のセットを包囲するように特定され得る。微小物体のセット内の形状の中心（例えば、質量中心）、又は微小物体の中心が決定され得る。演算デバイスは、微小物体のセットを、以下でより詳細に論じられるように、１つ以上の幾何学的特性及び１つ以上の制御パターンに基づいて、微小物体の第１の微小物体のサブセット及び第２の微小物体のサブセットに分割し得る。
図１７は、いくつかの実施形態による、ある期間にわたって微小物体のより小さいセット（例えば、サブセット）に分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。上述のように、互いに接触している微小物体のセットが、分析され得る。１つ以上の幾何学的特性（例えば、幾何学的形状、微小物体のセット又は個々の微小物体の中心など）が、決定され得る。微小物体のセットは、追加のセット（例えば、微小物体のより小さいセット又はサブセット）に分割され得る。１つ以上の幾何学的特性を分析、特定、又は決定する操作、及び分割は、微小物体の全てがもはや互いに接触しなくなるまで（例えば、最初の微小物体のセット内からの微小物体は、任意の他の微小物体に接触しないか、又は触れない）、反復的に繰り返され得る。
一実施形態では、演算デバイスは、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の表面上に位置する微小物体のセットを分析し得る。例えば、演算デバイスは、微小物体のセット内の微小物体が互いに接触しているかどうかを判定するために、微小物体のセットの画像を解析し得る。互いに接触しているか又は触れている微小物体のセットは、小塊と称され得る。小塊を検出することは、小塊検出と称され得る。
図１７に示されるように、演算デバイスは、微小物体のセット１７１１を検出することができ、時間Ｔ１において、微小物体のセット１７１１が一般的な平行四辺形の形状を有すると判定することができる（例えば、微小物体のセット１７１１の幾何学的特性を決定することができる）。微小物体は、太字の円によって図１７に表される。１つ以上の制御パターンは、微小物体のセット１７１１の形状に基づいて、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に適用されて、微小物体のセット１７１１を複数の微小物体のセット（例えば、サブセット、より小さいセットなど）に分割し得る。例えば、制御パターンは、平行四辺形の境界の周囲の端部、角部、又は非決定的場所（例えば、ランダム、擬似ランダム場所）に位置する／位置付けられる電極に適用され得る。
時間Ｔ２において、微小物体のセット１７１１は、微小物体のセット１７２１、（１つの微小物体を含む）微小物体のセット１７２２、及び微小物体のセット１７２３に分割されている。演算デバイスは、微小物体のセット１７２１、微小物体のセット１７２３、及び微小物体のセット１７２３の幾何学的特性を決定し得る。例えば、演算デバイスは、微小物体のセット１７２１が一般的な楕円の形状を有し、微小物体のセット１７２３が一般的な円形の形状を有すると決定し得る。１つ以上の制御パターンは、上述のように、微小物体のセット１７２１及び微小物体のセット１７２３の幾何学的特性に基づいて、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に適用され得る。
時間Ｔ３において、微小物体のセット１７２１は、微小物体のセット１７３１、微小物体のセット１７３２、及び（１つの微小物体を含む）微小物体のセット１７３３に分割されている。微小物体のセット１７２３は、微小物体のセット１７３４、及び（１つの微小物体を含む）微小物体のセット１７３５に分割されている。演算デバイスは、微小物体のセット１７３１〜１７３５の幾何学的特性を決定し得る。例えば、演算デバイスは、微小物体のセット１７３１、１７３２、及び１７３４が一般的な楕円の形状を有すると決定し得る。１つ以上の制御パターンは、上述のように、微小物体のセット１７３１、１７３２、及び１７３４の幾何学的特性に基づいて、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に適用され得る。
時間Ｔ４において、微小物体のセット１７３１、１７３２、及び１７３４は、微小物体のセット１７４１〜１７４８に分割されている。微小物体のセット１７４１〜１７４８のそれぞれは、１つの微小物体を含む。
一実施形態では、演算デバイスは、小塊内の微小物体の正確な数（例えば、触れている微小物体の群又はセット）を決定しなくてもよい。演算デバイスはまた、小塊内の微小物体の正確な位置又は場所も決定しなくてもよい。代わりに、演算デバイスは、微小物体のセットを分析（例えば、微小物体のセットの画像を解析、磁場又は電界センサなどの他のセンサから受信したデータを分析）して、サイズがより大きい任意の小塊、次いで１つの微小物体が検出されるかどうかを判定し得る。小塊が検出される場合、演算デバイスは、微小物体の小塊（例えば、セット、群など）を分離するために、様々な閉ループ操作、機能などを実行し得る。微小物体のセットの分析が低減される（例えば、正確な数の微小物体及びそれらのそれぞれの位置を検出するのではなく、小塊のサイズが１つの微小物体よりも大きいことを検出する）ため、演算デバイスは、微小物体をより迅速かつ効率的に分析することが可能であり得る。また、複雑さの少ない、又は計算コストの低い画像処理操作、技術、アルゴリズム、機能などが使用され得る。これにより、演算デバイスは、より迅速に、より少ない計算又は処理電力を使用して、微小物体の小塊を分離し得る。
図１８は、いくつかの実施形態による、ある期間にわたって微小物体のより小さいセット（例えば、サブセット）に分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。上述のように、互いに接触している微小物体のセットが分析され得る。１つ以上の幾何学的特性（例えば、幾何学的形状、微小物体のセット又は個々の微小物体の中心など）が決定され得る。微小物体のセットは、追加のセット（例えば、微小物体のより小さいセット又はサブセット）に分割され得る。１つ以上の幾何学的特性を分析、特定、又は決定する操作、及び分割は、微小物体の全てがもはや互いに接触しなくなるまで（例えば、最初の微小物体のセット内からの微小物体は、任意の他の微小物体に接触しないか、又は触れない）、反復的に繰り返され得る。微小物体のセットは、小塊又は微小物体小塊と称され得る。
図１８に示されるように、演算デバイスは、微小物体のセット１８１０を分析し得る。微小物体は、太字の円によって図１８に表される。演算デバイスは、時間Ｔ１において、微小物体のセット１８１０（例えば、小塊）の中心１８１１（例えば、質量中心、重心）を決定し得る。微小物体のセット１８１０は、（時間Ｔ１における暗区域によって示される）不規則な形状によって包含され得る。時間Ｔ２において、演算デバイスは、微小物体のセット１８１０を分割又は切断するために使用され得る線、軌道などを決定し得る。線は、中心１８１１を通過し得る。演算デバイスは、微小物体のセット１８１０を、線を使用して、２つの追加のセット（例えば、サブセット、より小さいセットなど）に分割、分離、切断などを行い得る。例えば、演算デバイスは、第１の線に垂直である第２の軌道又は第２の線を特定することができ、また中心１８１１を通過し得る。演算デバイスは、第２の線上にある１つ以上の電極のセットを特定し得る。時間Ｔ３において、演算デバイスは、制御パターンを１つ以上の電極のセットに適用し得る。これにより、微小物体のセット１８１０は、２つの微小物体のセット１８３０及び１８３１に分割、分裂、切断などされ得る。上記操作は、時間Ｔ４において繰り返されて、微小物体のセット１８３０を、微小物体のセット１８４０及び１８４１に分割し、微小物体のセット１８３１を、微小物体のセット１８４２及び１８４３に分割し得る。幾何学的形状を特定する代わりに（例えば、微小物体のセット１８１０を幾何学的形状に適合させる）、演算デバイスは、各微小物体のセットの中心を使用してもよく、各微小物体のセットを分割するために使用され得る線（例えば、切断線）を特定してもよい。これはまた、速度を向上させ、微小物体のセットを分離するための計算／処理電力を低減させ得る。
図１９は、いくつかの実施形態による、微小物体のセットの境界１９００を示す図である。境界１９００は、互いに触れているか、又は互いの閾値距離内にある微小物体のセット（例えば、小塊）を包含し得る。境界１９００（及び境界１９００によって包含される微小物体のセット）は、中心１９０５を有し得る。一実施形態では、制御パターンは、境界（例えば、周辺に沿って）、及び／又は選択され得る境界からの閾値距離に沿った１つ以上の電極のセットに適用され得る。制御パターンは、非決定的に（例えば、ランダムに、疑似ランダムになど）電極のセットに適用され得る。別の例では、電極のセットは、中心と境界間の距離（例えば、中心から最も遠い選択電極）に基づいて特定され得る。図１９に示されるように、区域１９１１、１９１２、及び１９１３内に位置する電極（例えば、マイクロアセンブラの領域又は部分）が特定又は選択され得る。
図２０は、いくつかの実施形態による、ある期間にわたって微小物体のより小さいセット（例えば、サブセット）に分離される例示的な微小物体のセットを示す図である。上述のように、互いに接触している微小物体のセットが分析され得る。１つ以上の幾何学的特性（例えば、幾何学的形状、微小物体のセット又は個々の微小物体の中心など）が決定され得る。微小物体のセットは、追加のセット（例えば、微小物体のより小さいセット又はサブセット）に分割され得る。１つ以上の幾何学的特性を分析、特定、又は決定する操作、及び分割は、微小物体の全てがもはや互いに接触しなくなるまで（例えば、最初の微小物体のセット内からの微小物体は、任意の他の微小物体に接触しないか、又は触れない）、反復的に繰り返され得る。微小物体のセットは、小塊又は微小物体小塊と称され得る。
図２０に示されるように、２つの線又は軌道（例えば、切断線）は、微小物体のセット２０１０を分割するために使用され得る。時間Ｔ２において、微小物体２０１０のセットは、制御パターンを、微小物体のセット２０１０の周囲の３つの電極のセットに適用することにより、３つの矢印によって示される方向に移動し得る３つの微小物体のセット２０２０、２０２１、及び２０２２に分割され得る。時間Ｔ３において、微小物体のセット２０２０は、微小物体のセット２０３０及び２０３１に分割され得る。微小物体のセット２０２１は、微小物体のセット２０３２〜２０３４に分割され得る。微小物体のセット２０２２は、微小物体のセット２０３５及び２０３６に分割され得る。
図２１は、いくつかの実施形態による、微小物体のセット２１１０を示す図である。微小物体のセット２１１０は、０秒の時点において、互いに接触又は触れている２つの微小物体を含み得る。０．６秒の時点において、微小物体のセット２０１０は、それぞれ１つの微小物体の２つのセットであるセット２１２０及び２１２１に分離され得る。微小物体のセット２０１０は、本明細書に記載される例、実施形態、実施、機能、操作、動作などを使用して分離され得る。１．２秒〜６．０秒の時点において、セット２１２０及び２１２１は、上述のように、様々な制御パターンを使用して互いに更に離れ得る。
図２２は、いくつかの実施形態による、微小物体の小塊２３１０及び２３２０（例えば、微小物体のセット）を示す図である。時間Ｔ１において、演算デバイスは、微小物体２３１０の小塊を検出し得る。例えば、演算デバイスは、画像解析／処理を使用してもよいか、又は電界／磁場センサを使用してもよい。演算デバイスは、微小物体２３１０の小塊を包含する楕円形状を使用し得る。ブロックＴ１において、微小物体の小塊２３１０は、それぞれ１つの微小物体の２つのセットに分割され得る。時間Ｔ３において、演算デバイスは、微小物体２３２０の小塊を検出し得る。演算デバイスは、微小物体２３２０の小塊を包含する楕円形状を使用し得る。時間Ｔ４において、微小物体の小塊セット３２３０は、それぞれ１つの微小物体の２つのセットに分割され得る。時間Ｔ５において、微小物体は、上述のように、様々な制御パターンを使用して、異なる位置／場所に移動し得る。
図２３は、いくつかの実施形態による、微小物体のセット２１１０を示す図である。時間Ｔ１において、演算デバイスは、微小物体２４１０の小塊を検出し得る。例えば、演算デバイスは、画像解析／処理を使用してもよいか、又は電界／磁場センサを使用してもよい。演算デバイスは、微小物体２４１０の小塊を包含する楕円形状を使用し得る。時間Ｔ２において、微小物体の小塊２４２０は、微小物体の小塊２４４０及び単一の微小物体に分割され得る。微小物体の小塊２４１０は、微小物体のブロック２４３０及び単一の微小物体に分割され得る。時間Ｔ３において、微小物体の小塊２４４０は、２つの単一の微小物体のセットに分割され得る。時間Ｔ４において、微小物体の小塊２４３０は、２つの単一の微小物体のセットに分割され得る。
図２４は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体のセットを分割する方法２５００を示すフロー図である。方法２５００は、ハードウェア（例えば、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、プロセッサ、処理デバイス、中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチコアプロセッサ、システムオンチップ（ＳｏＣ）など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実施／実行する命令）、ファームウェア（例えば、マイクロコード）、又はこれらの組み合わせを備え得る処理ロジックによって実行され得る。いくつかの実施形態では、方法４００は、演算デバイス（例えば、図１に示される演算デバイス１５０）又は処理デバイス（例えば、図６に示される処理デバイス６０２）によって実行され得る。
方法２５００は、微小物体のセットが検出されるブロック２５０５で開始する。例えば、微小物体のセットは、カメラ及び画像解析を使用して検出され得る。別の例では、微小物体のセットは、電界又は磁場センサを使用して検出され得る。方法２５００は、互いに接触する（例えば、互いに触れている）、又は互いに閾値距離内にある、複数（例えば、３つ以上）の微小物体を決定することによって、微小物体のセットを検出し得る。ブロック２５１０において、方法２５００は、微小物体のセットの１つ以上の幾何学的特性を特定し得る。例えば、方法２５００は、微小物体のセットの境界又は周辺を特定し得る。別の例では、方法２５００は、微小物体のセットを包含し得る形状（例えば、幾何学的形状、不規則な形状など）を特定してもよく、又は微小物体のセットの境界／周辺を画定してもよい。方法２５００はまた、形状の端部及び点も特定し得る。
ブロック２５１５において、方法２５００は、１つ以上の幾何学的特性及び１つ以上の制御パターンに基づいて、微小物体のセットを分割し得る。例えば、方法２５００は、微小物体のセットの境界／周辺上にあるか、又は境界／周辺の閾値距離内にある１つ以上の電極を特定し得る。方法２５００はまた、１つ以上の電極のセットを特定してもよく、１つ以上の制御パターンを電極のセットに適用して、微小物体のセットを分割してもよい。一実施形態では、ブロック２５０５、２５１０、及び２５１５は、複数回繰り返され得る。例えば、ブロック２５０５、２５１０、及び２５１５は、微小物体のセットが全て、閾値距離離れた別個の微小物体に分割されるまで繰り返され得る。
一実施形態では、方法２５００は、１つ以上の電極のセットが、微小物体のセットの周囲の１つ以上の非決定的場所（例えば、ランダムな場所）に位置することを特定し得る。別の実施形態では、方法２５００は、微小物体のセットの幾何学的形状を特定し得る。方法２５００はまた、幾何学的形状の１つ以上の端部、又は形状の１つ以上の角部（例えば、点、頂点など）も特定し得る。方法２５００は、１つ以上の制御パターンを、端部／角部又はその周囲に位置する１つ以上の電極のセットに適用し得る。
一実施形態では、方法２５００は、微小物体のセットの中心（例えば、重心、質量中心など）を特定し得る。方法２５００は、中心を通過し得る線（例えば、軌道）を特定し得る。方法２５００は、線に基づいた１つ以上の電極のセットを特定し得る。例えば、方法２５００は、線上にある電極のセットを特定し得る。別の例では、方法２５００は、線に平行である第２の線に沿っている電極のセットを特定し得る。更なる例では、方法２５００は、線に平行である第２の線に沿っている電極のセットを特定し得る。
一実施形態では、方法２５００は、境界／周辺の点に垂直である線を特定する線を特定し得る。方法２５００は、線に沿った１つ以上の電極のセットを特定し得る。別の実施形態では、方法２５００は、境界に沿って均等間隔であるか、又は境界に沿って非決定的に分布している（例えば、ランダムに分布している）複数の電極を特定し得る。
一実施形態では、方法２５００は、微小物体のセットの境界／周辺内に位置する微小物体のセットを特定し得る。例えば、楕円が微小物体のセット（例えば、微小物体５０個のセット）を包含するために使用される場合、方法２５００は、楕円の焦点又はその周囲に位置する電極を特定し得る。
いくつかの実施形態では、ブロック２５０５、２５１０、及び２５１５は、閉ループ様式で反復的に繰り返され得る。例えば、ブロック２５１５の後、方法２５００は、（例えば、画像解析を介して）１つ以上の微小物体のセットを検出してもよく、検出される微小物体のセットのそれぞれに対してブロック２５１０及び２５１５を実行してもよい。微小物体のセットが追加のセット（例えば、より小さいセット又はサブセット）に分割されると、方法２５００は、追加のセットのそれぞれに対して繰り返さ得る。追加のセットのそれぞれについての方法２５００の繰り返しは、方法２５００の反復の間の微小物体のセットにおける差異を分析することなく（例えば、方法２５００の以前の反復からのフィードバックなしに、又は閉ループ方式で）、実行され得る。
図２５は、いくつかの実施形態による、微小物体のセットを示す図である。図２５は、微小物体のセットが、異なる時間Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、及びＴ７で微小物体のサブセット又はサブグループにどのように分割され得るかを示す。
図２６は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体１２０の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステム２６００の実施形態の概略図である。マイクロアセンブラシステム２６００は、マイクロアセンブラ２６１０及び演算デバイス１５０を備える。マイクロアセンブラシステムは、上述のように、微小物体１２０の移動、所定の箇所に保持、又は配置の制御（例えば、位置又は配向のうちの１つ以上の制御）のために使用され得る。
マイクロアセンブラ２６１０は、基材層２６１１、力発生画素２６１２（例えば、電極）、及び誘電体層２６１４を備える。基材層２６１１は、力発生画素２６１２が配置され得る材料の層であり得る。複数のスイッチ２６１５は、基材内に位置し得る。各スイッチ２６１５は、電極２６１２に結合（例えば、電気的に結合）される。力発生画素は、電極であり得る。スイッチ２６１５は、電極を電圧源から結合及び／又は脱結合するために使用され得る。マイクロアセンブラ２６１０、力生成画素２６１２、及びスイッチ２６１５は、図１及び図１３と併せて上記のマイクロアセンブラ、力生成画素、及びスイッチと同様に機能を実行、又は作動し得る。
一実施形態では、演算デバイス１５０は、１つ以上のプログラマブルプロセッサを備える任意の好適な種類の演算デバイス又はマシンであり得る。いくつかの例では、演算デバイスは、単一のマシンを備えてもよいか、又は複数の相互接続されたマシンを備えてもよい。演算デバイスは、コントローラ２６２０及び制御パターンライブラリ２６３０を備える。制御パターンライブラリ２６３０は、微小物体１２０を操作するために使用され得る制御パターンの集合、セット、グループなどであり得る。例えば、制御パターンライブラリ２６３０は、数十、数百、数千などの制御パターンを含み得る。
上述のように、制御パターンは、マイクロアセンブラ２６１０の力パターンを示し得る。一実施形態では、力パターンは、電圧パターンであり得る。各制御パターンは、どの電極２６１２が電圧源に結合される必要があるかを示し得るＸ−Ｙ位置のセット、及び配向角を含み得る。別の実施形態では、制御構成要素２６２０は、複数の制御パターンに基づいて、異なる電極のセット２６１２を同時に電圧源に結合し得る。例えば、それぞれが異なるサイズ、形状、位置、及び配向を有する、２個、４個、１０個、又はいくつかの他の適切な数の制御パターンが、同時に使用され得る。
一実施形態では、制御構成要素２６２０は、複数の制御パターンを順次反復し得る。このプロセスは、動的（例えば、変更又は変化する）電気泳動（ＥＰ）力及び誘電泳動（ＤＥＰ）力を作成し得る。反復の一部である制御パターンは、異なる位置に適用され得るか、又は異なる配向を有し得る。いくつかの実施形態では、制御構成要素２６２０は、上述のように、微小物体１２０の位置、場所、配向などを分析することなく、複数の制御パターンを反復し得る。これは、開ループ操作と称され得る。他の実施形態では、制御構成要素２６２０は、微小物体１２０の場所を分析してもよく、分析に基づいて（例えば、フィードバックに基づいて）使用される異なる制御パターンを特定し得る。これは、閉ループ操作と称され得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０内の制御パターンは、前の試験に基づいて発生する制御パターンであり得る。例えば、制御パターンは、特定の種類の微小物体（例えば、金属微小物体、誘電微小物体、円形微小物体、矩形微小物体など）と共に使用するために試験され得る。試験の結果に基づいて、演算デバイスは、制御パターンを自動的に発生させてもよいか、又は制御パターンは使用者によって定義されてもよい。別の実施形態では、制御パターンは、演算デバイスによって動的に又は自動的に発生し得る。例えば、演算デバイスは、目標への軌道に沿って最も速い運動を発生させ、次いでプログラム、アルゴリズム、関数などを作成して、これらの事前発生した制御パターンを複製する、制御パターンを発生し得る。制御構成要素２６２０は、このアルゴリズムを使用して、制御パターンを最適化することによってリアルタイムで制御パターンを作成して、目標への軌道に沿って最も速い運動を生成し、次いで、これらの事前発生した制御パターンのライブラリ（又はルックアップテーブル）を作成し得る。制御パターンライブラリ２６３０内にある制御パターンはまた、他の制御パターンも作成するために使用され得る。例えば、制御パターンライブラリ内の制御パターンは、別の制御パターンで使用され得る。
制御パターンは、微小物体を引くＥＰ力、微小物体を押すＥＰ力、又は微小物体を引いて押すＥＰ力を発生させ得る。制御パターンはまた、微小物体を引くＥＰ力とＤＥＰ力との組み合わせ、微小物体を押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、及び微小物体を引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせも発生させ得る。制御パターンはまた、微小物体を局所領域に引き寄せるＤＥＰ力も発生させることができ、この局所領域は、目標への軌道に沿って移動することができる。制御パターンは、微小物体を局所領域に引き寄せるＤＥＰ力を発生させることによって、又は微小物体を局所領域に引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力との組み合わせを発生させることによって、微小物体を所定の箇所に保持する固定制御パターンを含み得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０は、微小物体を引くＥＰ力、微小物体を押すＥＰ力、微小物体を引いて押すＥＰ力、微小物体を引くＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、微小物体を押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、及び微小物体を引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせを発生させることによって、目標ベクトルの方向性と平行かつ同じ方向性で微小物体を回転させる配向制御パターンを含み得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０は、微小物体を引くＥＰ力、微小物体を押すＥＰ力、微小物体を引いて押すＥＰ力、微小物体を引くＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、微小物体を押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、及び微小物体を引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせを発生させることによって、微小物体を揺り動かし、移動を促進する、脱固着制御パターンを含み得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０は、微小物体を引くＥＰ力、微小物体を局所領域に引き寄せるＤＥＰ力、微小物体を引くＥＰ力とＤＥＰ力との組み合わせ、並びに微小物体を引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力との組み合わせを発生させることにより、微小物体をマイクロアセンブラ２６１０の表面に引き戻すプルダウン制御パターンを含み得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０は、微小物体を押すＥＰ力、微小物体を引いて押すＥＰ力、微小物体を押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、微小物体を引いて押すＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせ、２Ｄ配列表面と対電極との間のＥＰ力、及び２Ｄ配列表面と対電極との間のＥＰ力とＤＥＰ力の組み合わせを発生させることにより、微小物体をマイクロアセンブラ２６１０の表面から押し離し、潜在的に微小物体を反転させる、押し上げ反転制御パターンを含み得る。
一実施形態では、制御パターンライブラリ２６３０は、マイクロアセンブラ２６１０の電極の配列（例えば、２Ｄ配列）に対して異なるサイズを有する制御パターンを含み得る。制御パターンライブラリ２６３０はまた、異なる極性を有する制御パターンも含み得る（例えば、正電圧又は負電圧の使用）。制御パターンライブラリ２６３０はまた、異なる周波数を有する制御パターンも含み得る。例えば、電圧の周波数は、３０ヘルツから７２０ヘルツ、又は１４４０ヘルツ、又は１００００ヘルツまでの範囲であり得る。
図２７は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な電圧波形を示す図である。図２７に示されるように、異なる種類の電圧パターン及び電圧波形が、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の電極に印加され得る。例えば、直流電圧（ｄｉｒｅｃｔ ｖｏｌｔａｇｅ、ＤＣ）は、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に提供され得る。直流電圧は、単一の極性（例えば、正）を有する電圧であり得る。別の例では、直流電圧は、変化する極性を有し得る。例えば、電圧は、正極性と負極性との間で交流又は振動し得る。更なる例では、交流電圧バイアス直流電圧が、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に提供され得る。別の例では、直流電圧バイアス交流電圧が、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に提供され得る。更なる例では、交流電圧が、マイクロアセンブラの１つ以上の電極に提供され得る。
一実施形態では、制御パターンは、電圧、極性、電圧又は電流のバイアスなどを示し得る。例えば、制御パターンは、１つ以上の期間（例えば、１つ以上の持続時間、１つ以上の時間など）、交流電圧がマイクロアセンブラの特定の電極に印加される必要があることを示し得る。別の例では、制御パターンは、ＤＣ電圧又はＡＣ電圧が印加される必要があるかどうかを示し得る。更なる例では、制御パターンは、印加され得る電圧のリフレッシュレートを示し得る。更に別の例では、制御パターンは、特定の電極が接地（例えば、アース接続）される必要があることを示し得る。
図２８は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平点線ハッシュ化領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターンの白色領域は、ＡＣ電圧が印加され得るマイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図２８に示される制御パターンは、１つ以上の微小物体を移動（例えば、並進）させるために使用され得る。
制御パターン２８０１は、電圧の極性（例えば、正、負など）及び微小物体の電荷（例えば、微小物体が正に帯電しているか、負に帯電しているか、帯電していないか、双極子が誘導されているかどうかなど）に応じて、微小物体を押す又は引くことができる４つの別個のＤＣ電圧パターンを示す。第１の制御パターンは、正電圧を第１の制御パターンの左側に印加してもよく、制御パターンの右側に電圧を印加しなくてもよい。第２の制御パターンは、正電圧を第２の制御パターンの左側に印加してもよく、負電圧を第２の制御パターンの右側に印加してもよい。第３の制御パターンは、正電圧を印加し得る。第４の制御パターンは、負電圧を印加し得る。制御パターン２８０２は、３０ヘルツ（Ｈｚ）の速度（例えば、リフレッシュレート）で１つ以上の電極に印加され得る、対称（例えば、同じサイズを有する部分を有する制御パターン）ＡＣ電圧パターン又はＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０３は、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、及び３６０Ｈｚなどの異なる速度で、１つ以上の電極に印加され得る対称ＡＣ電圧パターンを示す。
制御パターン２８０４は、経時的に変化し得る（例えば、異なる期間にわたって、１つ以上の電極に異なる時間印加され得る）ＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０４は、正電圧が経時的に右に向かって移動する部分（例えば、交差ハッシュ化バー）を示す。制御パターン２８０５は、経時的に変化し得るＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０５は、正電圧が経時的に右（又は左）に向かって移動し、負電圧（例えば、水平の点線ハッシュ化バー）が経時的に右（又は左）に向かって移動する部分（例えば、交差ハッシュ化バー）を示す。制御パターン２８０６は、経時的に変化し得る異なるサイズ部分を有するＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０６は、正電圧が経時的に右（又は左）に向かって移動し、負電圧（例えば、水平の点線ハッシュ化バー）が経時的に右（又は左）に向かって移動する部分（例えば、交差ハッシュ化バー）を示す。制御パターン２８０７は、経時的に変化し得る異なるサイズ部分を有するＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０７は、正電圧が経時的に右（又は左）に向かって移動し、負電圧（例えば、水平の点線ハッシュ化バー）が経時的に右（又は左）に向かって移動する部分（例えば、交差ハッシュ化バー）を示す。
制御パターン２８０８は、ＤＣ電圧パターンの同じ極性を用いて微小物体を反発すること、及び逆極性を有する粒子を水平の実線ハッシュ化領域に向かって引き寄せることによって、１つ以上の微小物体を揺り動かし得る（例えば、移動）ＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２８０９は、ＤＣ電圧パターンの同じ極性を用いて、水平の実線ハッシュ化領域に向かって微小物体を反発することによって、１つ以上の微小物体を揺り動かし得る（例えば、移動）ＤＣ電圧パターンを示す。
制御パターン２８１０は、１０Ｈｚ、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ、７２０Ｈｚ、１００００Ｈｚなどの速度で適用され得るＡＣ制御パターンを示す。制御パターン２８１０は、水平な実線ハッシュ化領域内に１つ以上の微小物体を保持し得るトラップであり得る。制御パターン２８１１は、ＡＣトラップ（例えば、白色領域）内に微小物体を保持又は捕捉し得るＤＣ制御パターンを示す。
図２９は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の斜め点線ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色又は水平点線ハッシュ化領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図２９に示される制御パターンは、１つ以上の微小物体を移動（例えば、並進）させるために使用され得る。
制御パターン２９０１は、例えば３０Ｈｚ、６０Ｈｚの速度（例えば、リフレッシュレート）で１つ以上の電極に印加され得る、対称なＡＣ電圧パターン又はＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン２９０１がＤＣ電圧パターンである場合、上部又は下部のいずれかは、連続的に使用され得る。制御パターン２９０１がＡＣ電圧パターンである場合、制御パターン２９０１は、左側及び右側への印加を交互に行い、ＡＣ電圧パターンを生成し得る。制御パターン２９０２は、６０Ｈｚの速度で印可され得るＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン２９０３は、１８０Ｈｚの速度で印可され得るＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン２９０４は、１２０Ｈｚの速度で印可され得るＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン２９０５は、３６０Ｈｚの速度で印可され得るＡＣ電圧パターンを示す。
制御パターン２９０１がＤＣバイアスを有するＡＣ電圧パターンである場合、左側又は右側のうちの１つは、他方よりも頻繁に印可され得る。
図３０は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平点線ハッシュ化領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図３０に示される制御パターンは、１つ以上の微小物体を回転させる（例えば、移動）ために使用され得る。
制御パターン３００１は、例えば３０Ｈｚ、６０Ｈｚの速度（例えば、リフレッシュレート）で１つ以上の電極に印加され得る、対称ＡＣ電圧パターン又はＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン３００２は、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、及び３６０Ｈｚなどの異なる速度で、１つ以上の電極に印加され得る対称ＡＣ電圧パターンを示す。微小物体は、異なる速度のために、制御パターン内の分割線（例えば、正領域と負領域間の分割線）に対して軸に沿って整列し得る。例えば、微小物体の中心軸は、中心軸が、制御パターン内の分割線と平行であるように整列し得る。
制御パターン３００３は、ＤＣ電圧パターン又はＡＣバイアスを有するＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン３００３は、微小物体を、分割線（例えば、正領域と負領域間の１つ以上の分割線）に対して整列させ得る。制御パターン３００４は、ＤＣ電圧パターン又はＡＣバイアスを有するＤＣ電圧パターンを示す。制御パターン３００４は、微小物体を、分割線（例えば、正領域と負領域間の１つ以上の分割線）に対して整列させ得る。制御パターン３００５は、微小物体を、分割線（例えば、正領域と負領域間の１つ以上の分割線）に対して整列させ得る、電圧パターンを示す。制御パターン３００６は、微小物体を、水平の実線ハッシュ化領域に対して整列させ得る、電圧パターンを示す。制御パターン３００７は、微小物体を、分割線（例えば、正及び水平の実線ハッシュ化領域間の１つ以上の分割線）に対して整列させ得る、電圧パターンを示す。
図３１は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図３１に示される制御パターンは、１つ以上の微小物体を回転させる（例えば、移動）ために使用され得る。
制御パターン３１０１は、正極性又は負極性の一定のＤＣ部分（例えば、バー）を有する非対称（例えば、異なるサイズ部分を有する制御パターン）ＡＣトラップを示す。一定のＤＣ部分は、微小物体と同じ極性を有し得る。一定のＤＣ部分のサイズは、回転する微小物体の長さと同じであり得る。制御パターン３１０１は、微小物体の角度に対して一定の角度オフセットで適用され得る。一定のＤＣ部分は、粒子を持ち上げ、一方、ＡＣトラップは、微小物体を所望の配向で回転させる。
制御パターン３１０２は、一定のＤＣ部分（例えば、上記に示された制御パターン３００６、３１０１）を有する回転ＡＣトラップを示す。制御パターン３１０２は、８つの個々の制御パターン（又はスプライト）１〜８を含み得る。制御パターン３１０２は、スプライト１〜８を介して順番に回転し得る。制御パターン３１０２は、回転する微小物体と同じ極性を有する一定のＤＣ部分（例えば、バー）を有し得る。一定のＤＣ部分は、微小物体を持ち上げるスプライト１〜８の中心に一定のＤＣ力を作成し、その一方で、スプライト１〜８の回転部分は、所望の配向まで微小物体をさっと動かす。
図３２は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平点線ハッシュ領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。白色領域は、ＡＣトラップであり得る。図３２に示される制御パターンは、マイクロアセンブラの区域又は領域内に１つ以上の微小物体を保持（例えば、捕捉、固定など）のために使用され得る。
制御パターン３２０１は、ＤＥＰ力を使用して、粒子を区域又は領域（例えば、１つ以上の電極に）に引き寄せ得るＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン３２０２は、ＤＥＰ力を使用して、粒子を区域又は領域（例えば、１つ以上の電極に）に引き寄せ得るＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン３２０３は、微小物体をＡＣトラップに押し込むＤＣバイアスを有するＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン３２０４は、微小物体をＡＣトラップに押し込むＤＣバイアスを有するＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン３２０５は、微小物体をＡＣトラップに押し込むＤＣバイアスを有するＡＣ電圧パターンを示す。制御パターン３２０６は、例えば、３０Ｈｚ、６０Ｈｚの速度（例えば、リフレッシュレート）を有するＤＣ電圧パターン（例えば、四重極パターン）を示す。制御パターン３２０６は、水平実線ハッシュ化領域内に微小物体を捕捉し得る。制御パターン３２０７は、例えば、３０Ｈｚ、６０Ｈｚの速度（例えば、リフレッシュレート）を有するＤＣ電圧パターン（例えば、異なるサイズの四重極パターン）を示す。制御パターン３２０７は、水平実線ハッシュ化領域内に微小物体を捕捉し得る。制御パターン３２０８は、複数のＡＣトラップを有するＤＣ電圧パターンを示して、「ＰＡＲＣ」という単語を綴るパターンで微小物体を組み立てて捕捉する。
図３３は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の垂直点線ハッシュ領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図３３に示される制御パターンは、マイクロアセンブラの区域又は領域内に１つ以上の微小物体を保持（例えば、捕捉、固定など）のために使用され得る。
制御パターン３３０１は、微小物体を所定の位置に保持するための電圧が印加されない領域を示し得る。制御パターン３３０２は、チェックボードパターンを形成するＤＣ電圧パターン又はＡＣ電圧パターンであり得る。制御パターン３３０２は、２つの制御パターン１及び２を含む。制御パターン３３０２は、スプライト１と２との間で交流してもよく、例えば、３０Ｈｚ、６０Ｈｚの速度（例えば、リフレッシュレート）で印可され得る。
制御パターン３３０３は、制御パターンが印可される速度を増加させるアニーリング制御パターンであり得る。制御パターン３３０３は、スプライト（例えば、制御パターン、電圧パターン）１〜６を含む。スプライト１は、１Ｈｚで開始し、３０Ｈｚまで増加させる速度で印可される、微小物体を揺り動かすためのオフセットＡＣ電圧パターンであり得る。中央の一定のＤＣ部分（例えば、バー）のサイズは、固定される微小物体のサイズであり得る。スプライト２〜６は、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、及び３６０Ｈｚのそれぞれの速度で、一定の間隔で印可され得る。これによって、微小物体は、その最終位置に設置され得る。
図３４は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の垂直実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。白色領域は、ＡＣトラップであり得る。図３４に示される制御パターンは、マイクロアセンブラの表面上の場所に固着し得る微小物体を移動（例えば、脱固着）させるために使用され得る。
制御パターン３４０１は、目標軌道に垂直に微小物体を移動させ得るＤＣ電圧パターンであり得る。制御パターン３４０１は、左から右に進む一連の４つのスプライト（例えば、制御パターン、電圧パターン）を含んで、場所に固着する微小物体を移動させる又は脱固着させ得る。制御パターン３４０２は、チェッカーボードパターンを形成するＤＣ電圧パターンであり得る。制御パターン３４０２は、２つのスプライトを含み、制御パターン３４０２は、２つのスプライト間で交流し得る。制御パターン３４０３は、５つのスプライトを含むＤＣ電圧パターンであり得る。５つのスプライトのそれぞれは、無作為化された正及び負の領域を有して、微小物体を移動させ得る。制御パターン３４０４は、微小物体を移動させるための、目標軌道に対して４５度の配向を有するＡＣ電圧パターンであり得る。
図３５は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電界が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。図３５に示される制御パターンは、マイクロアセンブラの表面上の場所に固着し得る微小物体を移動（例えば、脱固着）させるために使用され得る。
制御パターン３５０１は、マイクロアセンブラの表面上の領域又は場所に固着する微小物体を移動（例えば、脱固着）させるために使用され得る２０個のスプライト（例えば、制御パターン）を含み得る。制御パターン３５０１は、スプライト１〜２０を番号順に反復し得る。
図３６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平点線ハッシュ領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。白色領域は、ＡＣトラップであり得る。図３６Ａに示される制御パターンは、マイクロアセンブラの表面上の場所に固着し得る微小物体を移動させるために使用され得る。
制御パターン３６０１は、負電圧が印加される制御パターンであり得る。これは、正電荷を有する微小物体をマイクロアセンブラの表面に引き下げ得る。例えば、微小物体は、マイクロアセンブラの表面の上方の流体中に懸濁され得る。制御パターン３６０１は、微小物体を、流体を通ってマイクロアセンブラの表面まで下方に引き下げ得る。制御パターン３６０２はまた、微小物体をマイクロアセンブラの表面から上方に押すために使用され得る。例えば、微小物体が負電荷を有する場合、これにより、微小物体は、マイクロアセンブラの表面から反発され得る。制御パターン３６０２は、微小物体をマイクロアセンブラの表面に捕捉するＡＣトラップであり得る。
図３６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平点線ハッシュ領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。
制御パターン３６０３は、正電圧が印加される制御パターンであり得る。これは、正電荷を有する微小物体をマイクロアセンブラの表面から押し離し得る。制御パターン３６０４は、負電圧が印加される制御パターンであり得る。これは、負電荷を有する微小物体をマイクロアセンブラの表面から押し離し得る。
図３７は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体をマイクロアセンブラ表面で反転させるための、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の交差ハッシュ化領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の白色領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。
制御パターン３７０１は、微小物体の配向を変化させるために使用され得る制御パターンを示す。例えば、制御パターン３７０１は、第１の表面／側面上のマイクロアセンブラの表面上に位置する微小物体を、反対表面／側面に反転させるために使用され得る。制御パターン３７０２は、逆極性を有する微小物体の配向を変化させるために使用され得る制御パターンの異なる変形物を示す。
制御パターン３７０３は、微小物体の配向がどのように変化し得るか（例えば、微小物体が、どのように反対表面／側面に反転し得るか）を示す。制御パターン３７０３は、微小物体の長いアクセスと整列する制御パターン３７０３の長軸を有する微小物体の下の中心に位置付けられる。制御パターン３７０３は、微小物体を分極し得る一定期間、所定の箇所に留まるか、又は有効のままである。これにより、微小物体は、マイクロアセンブラの表面に垂直に傾斜し得る。次に、制御パターン（例えば、スプライト）は、垂直に（例えば、マイクロアセンブラの表面上に留まっている端部の反対方向に）移動する。これにより、微小物体は、反対表面／側面に反転する。
図３８は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ（例えば、上記に示されたマイクロアセンブラ１１０）の一部に適用され得る例示的な制御パターンを示す図である。制御パターン内の白色領域は、正電圧が印加され得る場合（例えば、正の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の斜め点線ハッシュ化領域は、負電圧が印加され得る場合（例えば、負の電界が発生する場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。制御パターン内の水平実線ハッシュ化領域は、電圧が印加され得ない場合（例えば、電圧が発生しない場合）、マイクロアセンブラの部分（例えば、１つ以上の電極）を示し得る。白色領域は、ＡＣトラップであり得る。
制御パターン３８０１〜３８０４は、マイクロアセンブラの場所で微小物体を回転させ、位置付けるために使用され得る。例えば、演算デバイスは、制御パターン３８０１〜３８０４を番号順に反復し得る。これは、微小物体の配置３８０５（例えば、微小物体の２×２配置）を作成するために使用されてもよく、微小物体は、互いの間に、例えば、１個、２個、４個、．．．の電極の予め画定された間隔を有する。
制御パターン３８１０は、４つのスプライト（例えば、制御パターン、電圧パターン）１〜４を含む。制御パターンは、正及び負の部分（例えば、バンド）が互い違いになり、微小物体が互いに反発し、互いに引き寄せられないように、逆極性を有する隣接する微小物体を分極し得る。
図３９は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラ３９０５の電極３９１０と微小物体３９１５との間の静電容量を示す図である。上述のように、演算デバイス（例えば、図２６に示される演算デバイス１５０の制御構成要素２６２０）は、制御パターンライブラリ（例えば、図２６に示される制御パターンライブラリ２６３０）に含まれ得る制御パターンを発生させ得る。一実施形態では、演算デバイス（例えば、制御構成要素）は、モデリング、及び最適化機能、操作、方法などに基づいて、制御パターンを自動的に発生させ得る。（演算デバイスによって自動的に発生し得る）制御パターンは、マイクロアセンブラ３９０５の電極３９１０に印可される電圧パターンを制御するために使用され得る。一実施形態では、制御パターンは、電極電圧の関数として微小物体の運動をモデリングすること、電圧パターンを最適化して、所望の方向に最も速い運動を生成することによって発生し得る。この最適化が実行された後、得られた制御パターンは、微小物体３９１５の位置及び所望の運動方向に基づいて説明及び発生し得る。
図３９は、微小物体３９１５と電極３９１０との間の相互作用の静電容量に基づくモデルを示す。微小物体３９１５は、それぞれの下にある電極３９１０を有するコンデンサを形成し得る。微小物体３９１５の電圧がＶである場合、下にある電極の電圧は、Ｖ１〜ＶＮである。微小物体３９１５と下にある電極３９１０との間の静電容量は、微小物体から電極までの距離の関数として計算され得る。微小物体の運動は、等式（１）を用いて表され得る。
式中、μ１及びμ２は、それぞれＸ−Ｙ平面及びＺ方向における摩擦係数である。力ｘ、Ｆｙ及びＦｚは、ｘ、ｙ、及びｚ方向における力を表す。これらの力を計算するために、微小物体の場の相互作用のための静電容量系モデルが使用され得る。このようなモデルの元で、微小物体３９１５は、図３９に示されるように、それぞれの下にある電極を有するコンデンサを形成する。力Ｆｘ、Ｆｙ及びＦｚは、以下の等式を使用して、微小物体の場の電位の負の勾配から計算され得る。
キルヒホフの回路の法則は、粒子上の電圧を電極上の電圧に、以下の等式のように関連付ける。
以下の等式で表されるように、代数演算により、力は、二次形式及び一次形式で、印加された電圧上で書き込まれ得る。
式中、
簡略化された力の表現により、以下のように、よりコンパクトな形態での運動の等式が書き込まれ得る。
式中、
この再公式化は、印加された電圧下での運動の等式の数学的構造上の洞察を提供することができ、電圧パターンの最適化を促進して、所望の方向に最も速い運動を生成することができる。
図４０Ａ〜図４０Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体４０１０がどのように操作されて、目標場所４００５（例えば、目標）に到達し得るかを示す。上記等式（１）〜（９）を参照すると、等式の二次項は、それらが一次項よりも小さくてもよいため、考慮されない場合がある。等式（３）、（５）、（６）、及び（８）の二次項を考慮しない場合、Ｎ電極の印加電圧Ｖに関連する単一の微小物体４０１０の運動を決定するための等式が以下の等式のように定義され得る。
目標位置（ｘ目標，ｙ目標）を指定すると、１つの最適な制御は、速度ベクトルの指定された方向（ｃｏｓ（θ），ｓｉｎ（θ））への予測を最大化することができ、式中、
最適化数式は、以下のように定義される場合があり、
式中、Ｖ最少及びＶ最大は、印加電圧の下限及び上限である。
図４０に示されるように、異なる電圧がマイクロアセンブラの電極に印加されて、微小物体４０１０を目標場所４００５に移動させ得る。点線の電極は、電圧Ｖ最大が印加される電極を示し、交差ハッシュ化電極は、電圧Ｖ最少が印加される電極を示す。図４０は、異なる段階Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３（例えば、異なる時間、異なる時点）における、微小物体４０１０の場所、並びに異なる電極に印加される電圧を示す。
図４１は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の微小物体４１１０がどのように操作されて、複数の目標場所４１０５（例えば、複数の目標）に到達し得るかを示す。上の式（１）〜（１２）を参照すると、位置ベクトル（ｘ１，ｙ１），．．．，（ｘｋ，ｙｋ）によって特徴付けられる微小物体、及び位置ベクトル（ｘ１，目標，ｙ１，目標），．．．，（ｘｋ，目標，ｙｋ，目標）によって特徴付けられる目標場所が存在すると仮定する場合、各微小物体に関する運動の等式は、以下のように定義され得る。
第１の微小物体が第１の目標場所に移動する、第２の微小物体が第２の目標場所に移動するなど、第Ｋの微小物体及び第Ｋの目標場所などを望む場合、速度を最大化することを望む各微小物体の方向は、以下のように定義され得る。
指定された方向への各微小物体の速度予測を最大化することは、以下の等式を使用して、指定された方向への各微小物体の速度予測の加重和を最大化することによって達成され得る。
式中、重量ｗｉは、各微小物体に関する最適化の優先度を反映し、重量が大きいほど優先度が高くなる。
図４１Ａ〜図４１Ｃは、１０個の目標場所４１０５（例えば、各微小物体４１１０に対して１つの目標場所４１０５）に向けられた１０個の微小物体４１１０を示す。１０個の微小物体４１１０は、円内に配置され、１０個の目標場所４１０５は、より小さい円内に配置される。１の重量は、等式（１５）の全てのｗｉに使用された。
図４１に示されるように、異なる電圧がマイクロアセンブラの電極に印加されて、微小物体４１１０を目標場所４１０５に移動させ得る。点線の電極は、電圧Ｖ最大が印加される電極を示し、交差ハッシュ化電極は、電圧Ｖ最少が印加される電極を示す。図４１は、異なる段階Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３（例えば、異なる時間、異なる時点）における、微小物体４１１０の場所、並びに異なる電極に印加される電圧を示す。
図４２は、本開示のいくつかの実施形態による、複数の微小物体４２１０がどのように操作されて、複数の目標場所４２０５（例えば、複数の目標）に到達し得るかを示す。複数の微小物体４２１０は、互いに近接する微小物体（例えば、密接に離間した微小物体）であり得る。微小物体４２１０は、目標場所４２０５に分離され得る。数式（１３）〜（１５）は、最適な経路に沿って微小物体５２１０を操作するために使用され得る制御パターンを決定するために使用され得る。数式（１３）〜（１５）はまた、微小物体４２１０を、それぞれの目標場所４２０５に移動させるために使用され得る制御パターンを決定するためにも使用され得る。一実施形態では、数式（１３）〜（１５）はまた、密接に離間した微小物体４２１０の異なるセットを操作するために使用され得る制御パターンを決定するためにも使用され得る。例えば、微小物体４２１０の複数の群が存在してもよく、微小物体４２１０の複数の群は、マイクロアセンブラの表面の密接に離間した部分に位置し得る。数式（１３）〜（１５）は、複数の微小物体の群４２１０のそれぞれを操作するために使用され得る制御パターンを決定するために使用され得る。
上述のように、マイクロアセンブラの表面上に密接に離間し得る微小物体４２１０の複数の群、セットなどが存在し得る。一実施形態では、演算デバイスは、１つの制御パターンのセットを使用して、群内の微小物体のセット４２１０の１つずつを移動させ得る。各制御パターンのセットは、上述のように、それぞれの微小物体ごとに別々に、数式（１２）に基づいて特定又は決定され得る。２つの制御パターンが重なる（例えば、２つの制御パターンが同じ力発生画素に適用され得る）場合、第１の制御パターンは一定期間重複領域において使用されてもよく、第２の制御パターンは一定期間その領域において使用されてもよい。重複領域の外側では、両方の制御パターンが通常のように適用され得る。マイクロアセンブラ（又はコントローラ／制御構成要素）は、重複領域において無作為化順序で、第１の制御パターンと第２の制御パターンとの間で切り替えてもよいか、又は第１の制御パターンと第２の制御パターンとの間で交流し得る。これにより、制御パターンの両方は、微小物体４２１０をそれらの目標場所に移動させながら、異なる時点で適用される。
図４３は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体１２０の配置を制御するためのマイクロアセンブラシステム４３００の実施形態を示す概略図である。
上述のように、マイクロアセンブラ４３１０は、微小物体１２０を操作する（例えば、微小物体１２０を移動させる、微小物体１２０を所定の箇所に保持する、微小物体を回転させる、など）ために使用され得る、空間的、時間的に変化する電圧パターンを示す様々な制御パターンを使用し得る。制御パターンは、選択され、手動で使用され得るか（例えば、移動／位置付け）、又は予め定義された（例えば、予めプログラムされた）シーケンスで使用され得るが、フィードバックを使用して微小物体１２０を制御することは有用であり得る。フィードバックは、１つ以上の微小物体１２０が、マイクロアセンブラ４３１０の表面上のどこに位置するかを示すデータであり得る。例えば、フィードバックデータは、電圧パターンが、マイクロアセンブラ４３１０の１つ以上の電極に印加された後の、マイクロアセンブラ４３１０の表面及び微小物体１２０の場所を示す画像（例えば、画像データ）であり得る。フィードバックに基づいて、使用される制御パターンを変化させ得る制御構成要素２６２０は、制御パターンが適用される場所の変化、制御パターンの配向の変化、などを行う。
一実施形態では、感知構成要素４３２１は、微小物体１２０の現在の状態を決定する。微小物体１２０の状態は、位置、配向、微小物体１２０の１つ以上の種類（例えば、微小物体１２０がビーズ、チップレット、金属、ガラス、微小物体の上下表面であるかどうかなど）を含み得る。感知構成要素４３２１は、カメラ４３７０（又は微小物体１２０の現在の状態を検出するために使用され得る何らかの他の種類のセンサ）と通信し得る。カメラ４３７０は、画像又は映像を記録することができ、画像を感知構成要素４３２１に提供することができる高解像度カメラであり得る。感知構成要素４３２１は、カメラ４３７０によって記録された画像又は映像を分析し得る。感知構成要素４３２１は、微小物体１２０の位置（例えば、場所）を決定することができ、微小物体１２０の配向を決定することができる。位置／配向は、１つの画像を分析すること（例えば、瞬時の検出）によって、又は複数の画像を分析することによって、かつ経時的に微小物体１２０の位置／配向を追跡することによって決定され得る。感知構成要素はまた、１つ以上の微小物体１２０の本質も決定し得る。例えば、感知構成要素４３２１は、微小物体１２０に識別子（例えば、英数字の文字列、数字など）を割り当てて、微小物体１２０の追跡を支援し得る。
一実施形態では、計画構成要素４３２２は、微小物体１２０のマイクロアセンブラ４３１０の表面からの移転を促進するために、移転システム（図には示されない）と通信し得る。例えば、計画構成要素４３２２は、移転システムと通信して、微小物体１２０をマイクロアセンブラ４３１０の上方及び／又は平行に位置し得る目標基材上に移転し得る。計画構成要素４３２２はまた、微小物体１２０を、微小物体の異なる群、セット、又はバッチに編成し得る。これにより、計画構成要素４３２２が、別個のバッチ又は群内の微小物体１２０を操作することが可能になり得、これは、目標場所又は目標内への微小物体の配置を促進することができ得る。計画構成要素４３２２はまた、以下でより詳細に論じられるように、制御構成要素２６２０がどのモードで作動するかも決定し得る。
一実施形態では、目標構成要素４３２３は、異なる微小物体１２０の目標場所を決定し得る。例えば、目標構成要素４３２３は、異なる微小物体１２０の目標場所を示す使用者入力を受信し得る。別の例では、目標構成要素４３２３は、構成ファイルに基づいて、感知構成要素４３２１による画像の解析に基づいて、又は予め定義された目標場所（例えば、以前に指定された場所）に基づいて、目標場所を決定し得る。目標構成要素４３２３はまた、微小物体１２０をそれらの最終目標場所に移動させながら使用され得る１つ以上の中間目標場所も決定し得る。
一実施形態では、フィードバック構成要素４３２４は、感知構成要素４３２１によって検出される微小物体の位置／配向に基づいて、どの制御パターンが使用される必要があるかを特定又は決定し得る。フィードバック構成要素４３２４はまた、制御パターンの位置決め及び配向も決定し得る。フィードバック構成要素４３２４はまた、制御パターンが、マイクロアセンブラ４３１０のどの電極に適用される必要があるかも決定し得る。上述のように、フィードバック構成要素４３２４は、制御パターンライブラリ２６３０に含まれるか、又は予め定義される制御パターンを使用し得る。
一実施形態では、作動構成要素４３２５は、制御パターンに基づいて、異なる電圧及び／又は電流を、マイクロアセンブラ４３１０の電極に印加し得る。例えば、作動構成要素４３２５は、スイッチを起動することによって、電極を電圧／電流源に結合し得る。別の例では、作動構成要素４３２５は、光源（例えば、レーザー）を制御し、光源を１つ以上のフォトトランジスタに向け得る。
図４４は、本開示のいくつかの実施形態による、マイクロアセンブラの表面上の微小物体４４１０を示す図である。上述のように、カメラは、マイクロアセンブラの表面（又は表面の一部）の画像又は映像を記録し得る。感知構成要素は、微小物体４４１０の場所及び／又は配向を検出し得る。様々なアルゴリズム、方法、機能、操作などは、微小物体４４１０の画像／映像を解析し、場所及び／又は配向を検出するために使用され得る。例えば、前景区分、背景減法、形態的フィルタリング、及び／又は前景の小塊選択は、微小物体を検出するために使用され得る。他の方法としては、入力としてフル画像フレームを取り、各微小物体のローカライズ及びサイズを出力する、ディープニューラルネットワークの使用が挙げられる。例えば、Ｋａｉｍｉｎｇ Ｈｅらによる論文「Ｍａｓｋ Ｒ−ＣＮＮ」は、画像内の特徴（例えば、微小物体）を特定するために、回旋ニューラルネットワーク（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＮＮ）がどのように使用され得るかを説明する。別の例では、Ｗｅｉ Ｌｉｕらによる論文「ＳＳＤ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｈｏｔ ＭｕｌｔｉＢｏｘ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ」内に提示される技法は、マイクロアセンブラの表面上の微小物体を特定又は検出するために使用され得る。代替のディープネットワーク出力は、（例えば、論文「Ｍａｓｋ Ｒ−ＣＮＮ」に示されるように）フル画素ラベル化区分マップを含んでもよく、そこで各画素ラベルは、微小物体及び／又はその微小物体の独自のＩＤの存在を示し得る。Ｋａｌｍａｎフィルタリング及び／又はＨｕｎｇａｒｉａｎマッチングアルゴリズムが、微小物体の小塊（例えば、１つ以上）を検出するために使用され得る。
様々なパラメータが、チップレットなどの微小物体に対応し得る小塊を検出するために使用され得る。これらのパラメータを設定するために、演算デバイスの制御構成要素は、以下の手法／方法を使用し得る。制御構成要素は、非常に敏感な小塊の区分をもたらし得るパラメータのセットを選択し得る。例えば、微小物体が実際に存在しない場合に、微小物体が検出されることを示し得る偽陽性が検出され得る。制御構成要素は、図４４に示されるように、小塊区分を実行し得る。例えば、制御構成要素は、入力フレームを分析し、入力フレーム上で前処理を実行し得る。次いで、制御構成要素は、候補の微小物体を特定するために、小塊検出及び楕円適合（例えば、形状適合）を実行し得る。次いで、制御構成要素は、候補の微小物体の配向又は回転を特定し得る。
小塊区分を実行した後、制御構成要素は、検出される各小塊を追跡し得る。例えば、制御構成要素は、各小塊の場所、各小塊の配向、各小塊のサイズ、各小塊の識別子などを示し得る。制御構成要素は、ピクセルの固定数によって（例えば、電極の固定数によって）、微小物体を移動させることができ、微小物体を分離することができる制御パターンを適用し得る。例えば、制御構成要素は、１００画素又は１００個の電極によって微小物体（例えば、小塊）を分離し得る制御パターンを適用し得る。閾値数未満の小塊が移動する場合、制御構成要素は、感度を低減し、小塊区分、追跡、及び制御パターンの適用を再実行し得る新しいパラメータのセットを選択し得る。閾値数超の小塊が移動する場合、制御構成要素は、閾値数未満の非移動性微小物体がもはや検出されなくなるまで、段階的（例えば、小さいステップ）に感知構成要素の感度を低減し得る。
図４５は、本開示のいくつかの実施形態による、微小物体の配向を決定する例示的な方法を示す図である。上述のように、カメラは、マイクロアセンブラの表面（又は表面の一部）の画像又は映像を記録し得る。様々なアルゴリズム、方法、機能、操作などは、微小物体の画像／映像を解析し、配向を決定するために、制御構成要素によって使用され得る。
一実施形態では、微小物体の対称性及び／又は非対称性は、微小物体の配向の決定を促進するために（例えば、微小物体の配向を決定するために使用される画像処理の複雑さを単純化又は軽減するために）使用され得る。微小物体の非対称性は、微小物体の特性、例えば、形状、反射率、透過率、色、質感、ラベルなどによって与えられ得る。制御構成要素は、楕円を適合させること、次いで、楕円の主軸によって説明される線によって回転させることによって、１８０度の回転までの微小物体の配向を決定し得る。
制御構成要素はまた、微小物体の先端における非対称性を使用して、微小物体（例えばチップレット）の可能な配向を決定し得る。微小物体の可能な配向を決定するために、様々な方法が使用され得る。第１の方法は、微小物体（例えば、小塊）の外周を幾何学的にコード化し得る。Ｆｒｅｅｍａｎ鎖コードは、コード化スキームで使用され得る。第１の方法は、微小物体の外周上のランダムな開始前景点を選択し、次いで、その８つの隣接する画素領域のそれぞれを、前景の画素に対して固定方向に検索し得る。前景の画素が見つかる場合、隣接部のインデックスされた場所が記憶され（例えば、０〜７の値）、配列に追加される。このプロセスは、新たに発見されたそれぞれの前景点から元の出発前景点に到達するまで繰り返される。コード化配列は、微小物体が指している方向を決定するために使用される。
第２の方法は、１８０度以内にあると決定された、微小物体のクロップされた画像の水平軸に沿った各列内の前景画素の数をカウントして、ヒストグラムを発生させ得る。ヒストグラム内の各ビンは、画像の各列内の前景画素の数をカウントする。微小物体の端部の非対称性は、微小物体が左を指しているか又は右を指しているかを判定するために使用され得る。これは、軸予測と称され得る。
第３の方法は、画像内の微小物体のサイズに再スケーリングされる、標準の微小物体画像テンプレート（例えば、微小物体の参照画像）を使用し得る。テンプレートが両方向（左及び右）に配向され、相関係数が計算されて方向を決定する。これは、テンプレートオーバーレイと称され得る。
一実施形態では、制御構成要素はまた、（画像内で）検出される微小物体が実際の微小物体であるか、又は画像アーチファクトであるかどうかを判定するために、信頼値も使用され得る。これは、偽陽性又は誤検出を除去する場合に有用であり得る。また、微小物体が実際の微小物体であるが、その画像が検出されていないことを示す信頼値を有する微小物体は、失った又は紛失した微小物体と称され得る。これにより、制御構成要素が、是正措置／手段（例えば、異なる制御パターンを適用）を講じて、微小物体の視認性を回復させる（例えば、微小物体をマイクロアセンブラ表面又は焦点面上に戻す）ことが可能になり得る。
図４６は、本開示のいくつかの実施形態による、制御構成要素の操作の例示的なモードを示す図である。操作モードは、制御モードと称され得る。上述のように、制御構成要素は、１つ以上の制御パターンを使用して、微小物体を操作し得る。制御構成要素は、異なるモードで作動し得る。一実施形態では、異なるモードは、非割り当て（例えば、割り当てられていない）モード、並進モード、回転モード、脱固着モード、プルダウンモード、固定モード、及び移転モードを含み得る。非割り当てモード（例えば、割り当てられていない制御モード）では、微小物体は、微小物体が制御構成要素によって制御され得ないように、目標場所に割り当てられない。並進モード（例えば、並進制御モード）では、微小物体は、追跡及び／又は分析されて、その現状の状態を決定し得る。例えば、微小物体は、その現在の位置、配向などを決定するために分析され得る。微小物体はまた、並進モードで並進（例えば、移動）し得る。回転モード（例えば、回転制御モード）では、微小物体の配向は、（例えば、カメラ又は何らかの他のセンサを介して）検出され得る。微小物体はまた、微小物体が所望の配向でない場合にも回転し得る。脱固着モード（例えば、脱固着制御モード）では、微小物体は、円滑に移動しなくてもよく、異なる動作（例えば、揺り動かし制御パターンの適用）が実行されて、微小物体の移動を促進してもよい。プルダウンモード（例えば、プルダウン制御）では、微小物体はセンサによって検出されなくなり（例えば、画像内では見えなくなる）、センサの焦点面（例えば、カメラの焦点面）に戻り得る。固定モード（例えば、固定制御モード）では、微小物体は、目標位置又は中間目標位置などにあってもよく、正しく配向されてもよく、所定の箇所に維持（例えば、保持、固定など）されてもよい。移転モード（例えば、移転制御モード）では、微小物体は、マイクロアセンブラから移転され得る。他の実施形態では、制御構成要素は、他のモードを使用して、様々な他の機能、操作、動作、タスクなどを実行し得る。
閉ループ制御下で、制御構成要素は、センサ（例えば、カメラ）から受信したフィードバックに基づいて、異なる制御パターンを特定、選択、及び／又は使用して、微小物体を操作し得る。制御パターンは、制御パターンライブラリからであってもよく、又は１つ以上の微小物体の状態及び／又は履歴に基づいて、動的に発生（例えば、飛行中に発生）してもよい。例えば、微小物体がその所望の目標位置に近い場合、並進制御モードから回転制御モードに切り替えられ得る。回転制御モードでは、異なる制御パターン及び異なるアルゴリズムは、目標に対して微小物体を位置付け及び配向させるために使用され得る。回転制御モードでは、異なる制御パターン及び異なるアルゴリズムは、目標に対して微小物体を配向させるために使用され得る。フィードバックは、制御構成要素が、図４６に示される制御モードのうちのいずれか１つにある間に、制御構成要素によって受信され得る。例えば、制御構成要素は、最適な制御パターンを決定して、微小物体をその割り当てられた目標に近づけるように移動させるために、制御構成要素が並進モードにある間に、カメラから画像を要求してもよく、又はカメラに微小物体の画像を記録させてもよい。制御構成要素は、最適な制御パターンを決定して、微小物体をその割り当てられた目標に対して配向させるために、制御構成要素が回転制御モードにある間に、カメラから画像を要求してもよく、又はカメラに微小物体の画像を記録させてもよい。
各制御モードでは、制御構成要素は、使用する制御パターン、並びに制御パターンの配置を決定し得る。制御モード及び制御パターンの選択は、微小物体の現在の状態、微小物体に関する状態の履歴、及び制御（例えば、ダイナミクス、遅延補償などを伴う制御スキームを実施するためなど）の履歴、微小物体の目標又は所望の状態（例えば、微小物体の目標場所及び／又は配向）のうちの１つ以上に依存し得る。各モードでは、異なる種類の制御パターンが可能である。例えば、回転モードでは、制御パターンは、微小物体が追跡する遅い回転、又は毎回正しい回転で微小物体にぶつかる迅速な回転で用いられ得る。並進モードにおける制御は、障害物回避を考慮し得る。追加の制御モードも可能である。例えば、微小物体が別個の上部及び下部を有し、これらの配向のうちの１つがアセンブリのために許容される場合、「フリップ」モードが、微小物体を反転させるために、制御パターンと共に用いられ得る。
一実施形態では、制御構成要素は、微小物体の現在の状態及び／又は制御構成要素の制御モードに基づいて、異なる制御パターンのセットを特定し得る。例えば、制御構成要素は、現在、回転モードであってもよく、微小物体を回転させるために第１の制御パターンのセットを適用してもよい。制御構成要素は、カメラなどのセンサから受信したデータに基づいて、微小物体が正しい配向で回転したこと（例えば、微小物体の状態が、補正された又は所望の状態にあること）を判定し得る。
マイクロアセンブラの画素化された性質により、制御パターンは、制御パターンの適用が、マイクロアセンブラの個別の要素（例えば、マイクロアセンブラの電極又は画素）と整列するように、制御構成要素によって調整され得る。これは、制御パターンのより良好な又はより最適な性能を可能にし得る。制御パターンを調整することは、マイクロアセンブラの要素（例えば、電極）に対応する解像度で、パターンを画素化することに類似し得る。調整は、制御パターンの所望の位置及び配向が決定された後に実行され得る。
図４７は、本開示のいくつかの実施形態による、プランナーの異なるモードを示す図である。一実施形態では、プランナーは、制御構成要素とは別個であり得る構成要素（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせ）であり得る。別の実施形態では、プランナーは、制御構成要素の一部であり得る。プランナーは、より高いレベルの操作又は機能を実行し得る。例えば、プランナーは、微小物体の移動／操作及び微小物体のマイクロアセンブラからの移転を調整し得る。例えば、プランナーは、制御構成要素を、微小物体を目標場所に移動させる原因となる又は指示することができ、移転装置（例えば、コンベアベルト、プラットフォーム、又は何らかの他のデバイス）を使用して、微小物体を移転装置上のマイクロアセンブラから移転装置上（例えば、移転装置上にあり得る受容基材上）に移転することができる。
同時に、アセンブリを移転と調整し、アセンブリを加速し、フィードバック及び開ループ（予めプログラムされたパターンシーケンス）を介して制御される複数の制御パターンスキームの操作を可能にするために、プランナーは、機能的な意味で制御構成要素プランナーの上方に位置してもよい。プランナーは、使用されるパターンのセット、並びに他の操作パラメータを示し得る高レベルの操作モード間で切り替えてもよい。制御パターンシーケンス及び制御パターン位置及び配向は、プランナーによって動的に変更され得る。
「アセンブリング」モードでは、微小物体は目標位置に移動してもよく、目的配向で配向してもよく、かつそこに固定されてもよい。「移動移転装置」モードでは、移転基材が位置付けられる間、粒子は固定され続ける。「移転」モードでは、特定の移転制御パターンは、移転を支援するために各粒子上に配置される。プランナーモードは、制御に使用されるパターンの種類、並びに制御又は目標割り当てのためのパラメータ、モード、又はアルゴリズムを制御し得る。一実施形態では、一部の微小物体は、プランナーが「移動移転装置」モード又は「移転」モードにある間、依然として目標位置へ移動又は並進し得る。例えば、第１の微小物体のセットは、第１の微小物体のセットが依然としてそれらの目標場所に移動しているため、固定されなくてもよく、又は移転されなくてもよい。第２の微小物体のセットは、既にそれらの目標場所にあってもよく、第２の微小物体のセットは、（「移動移転装置」モードにおいて）固定され、（「移転」モードにおいて）移転基材に移転してもよい。
図４８Ａ〜図４８Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な微小物体及び例示的な目標場所を示す図である。目標区域は円によって表されてもよく、微小物体は正方形によって表されてもよい。上述のように、制御構成要素は、制御パターンを使用して、微小物体を１つ以上の目標場所に移動又は向けてもよい。制御構成要素（例えば、制御構成要素の目標構成要素）は、目標場所（例えば、中間／ステージング目標場所、最終目標場所など）を決定するために、異なる目標割り当てアルゴリズムを使用し得る。制御構成要素は、１対１の様式（例えば、１つの目標場所に対する１つの微小物体）で、微小物体を目標場所に一致させ得る。制御構成要素はまた、特定の種類の微小物体が、異なる目標場所を対象とする必要があるかどうかを判定し得る。例えば、目標場所は、特定の種類の粒子（例えば、誘電体粒子、ガラス系／非晶質固体粒子、金属粒子、楕円形形状粒子、正方形形状粒子など）であり得る。
一実施形態では、制御構成要素はまた、微小物体の経路計画を考慮して、近い時点で、微小物体が経路を横断することを回避し得る。微小物体が失われるか又は固着する場合、目標場所は、他の微小物体に再割り当てされ得る。また、いくつかの微小物体が使用不可であると特定される場合（例えば、欠陥のある微小物体、又は正しく配向されない又は逆さまに反転される微小物体）、一部の目標場所は、「再利用」区域で発生し得る。使用不可能な微小物体は、再利用区域内の目標場所に移動してもよく、その結果、それらは、アセンブリ区域から移動してもよく、そこで他の微小物体がアセンブリされ、最終的にマイクロアセンブラから除去され得る。
制御構成要素はまた、異なるバッチ、群、又は目標場所及びステージング場所のセットを使用し得る。これは、微小物体をパターンに連続的にアセンブリするのに有用であり得る。例えば、これにより、マイクロアセンブラに供給され、パターンにアセンブリされ、マイクロアセンブラから連続的（例えば、非停止）に除去される、微小物体の供給を可能にし得る。目標場所は、セット又はバッチに導入されてもよく、各新しいバッチは、活性化されるか、又は何らかの予め定義されたポイント（例えば、目標場所の以前のバッチが、全て固定された微小物体で充填される場合、又は以前のバッチの粒子が移転した場合）で使用される。
上述のように、ステージング目標場所又は中間目標場所での、その最終的な目標場所への移動に割り当てられない微小物体を「ステージする」のに、それは有用であり得る。例えば、部分Ａに示されるものが、左から右にアセンブルされる（例えば、マイクロアセンブラからの移転が、右側で発生する）ように、目標パターンを考慮する。微小物体の配列の最も右側の列が移転されると、微小物体の次の列は、移転機構の下でそれ自体を位置付けするために右に移動する必要があり、そのため、これらの微小物体は準備され、最終目標場所の左のステージング目標場所で待機する。これらの微小物体が最終目標場所へと移動し始めると、次の微小物体のセットは、ステージング目標場所に割り当てられる必要があり、次いで最終目標場所などに割り当てられる必要がある。この例は、ステージング目標場所の２つのセットで図４８の部分Ｂに示される。
図４９は、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な微小物体及び例示的な目標場所を示す図である。目標区域は円によって表されてもよく、微小物体は正方形によって表されてもよい。上述のように、ステージング能力は、移転なしであっても、微小物体のアセンブリを加速及びスケールアップするのに役立ち得る。この場合、最終目標場所の線は、各段階でアセンブリパターンに追加され得る。このステージング手法は、１つ以上の開ループ繰り返し制御パターンと組み合わされて、入ってくる微小物体を分布させることができ、その結果、定常状態では、微小物体は、拡散され、最終アセンブリと並行して、マイクロアセンブラの一方の側面でのプールに配置され、移転はマイクロアセンブラの他方の端部で行われる。
例えば、図４９に示されるように、左の微小物体は、１つ以上の制御パターンを使用して制御されて、微小物体を中間ステージング区域（２つの左端の円の列）に分布させてもよく、最終的に最終目標場所（例えば、右端の円の列）に分布させてもよい。様々な操作が特定の順序で説明され得るが、他の実施形態において、操作の順序は変化し得る。特に、これらの操作は、本開示に示される順序で実行される必要はない。また、他の実施形態では、いくつかの操作が追加又は除去され得る。
図５０Ａは、マイクロアセンブラの表面上の異なる種類の微小物体を示す図である。異なる種類の微小物体は、不均質な微小物体と称され得る。緑色のドットは、サイズが１０μｍであるＡｇコーティングされたガラスビーズを表し得る。白色のドットは、サイズが１０μｍであるＡｌＯｘビーズを表し得る。異なる制御パターンのセットは、異なる種類の微小物体を操作するために使用され得る。例えば、第１の制御パターンのセットは、ＡｌＯｘビーズを操作するために使用されてもよく、第２の制御パターンのセットは、Ａｇコーティングされたガラスビーズを操作するために使用されてもよい。異なる制御パターンのセットは、同時に、又は順次使用され得る。
図５０Ｂは、微小物体がそれぞれの目標場所に移動した後の、図５０Ａの微小物体を示す図である。上述のように、２種類の微小物体が存在し得る。暗い灰色のドットは、サイズが１０μｍであるのＡｇコーティングされたガラスビーズを表し得る。明るい灰色のドットは、サイズが１０μｍであるのＡｌＯｘビーズを表し得る。微小物体をそれぞれの目標場所又は位置に移動させた後、固定制御パターンは、微小物体を所定の箇所に保持するために使用され得る。
前述の説明は、本開示のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的なシステム、構成要素、方法などの例などの多数の具体的な詳細を記載する。しかし、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細を伴わずに実行され得ることが、当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に不明瞭にすることを回避するために、周知の構成要素又は方法は詳細に説明されないか、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、記載される具体的な詳細は、単なる例示である。特定の実施形態は、これらの例示的な詳細から変化してもよく、依然として本開示の範囲内であると考えられる。
更に、いくつかの実施形態は、機械可読媒体が、２つ以上のコンピュータシステム上に記憶され、及び又はそれによって実行される、分散コンピューティング環境において実施され得る。また、コンピュータシステム間で転送される情報は、コンピュータシステムを接続する通信媒体を介して引かれるか、又は押されるかのいずれかであり得る。
特許請求される主題の実施形態は、本明細書に記載される様々な操作を含むが、これらに限定されない。これらの操作は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実行され得る。
本明細書における方法の操作は、特定の順序で示され説明されるが、各方法の操作の順序は、特定の操作が逆順序で実行され得るように、又は特定の操作が他の操作と少なくとも部分的に同時に実行され得るように変更され得る。別の実施形態では、別個の操作の命令又はサブ操作は、断続的又は交互の様式であり得る。
要約書に記載されているものを含む、本発明の例示された実施の上記説明は、網羅的であること、又は開示された正確な形態に発明を限定することを意図するものではない。本発明の具体的な実施及び例は、例示目的のために本明細書に記載されるが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で様々な等価な修正が可能である。本明細書で使用される「例」又は「例示的な」という語は、例、実例、又は例示としての役割を果たすことを意味する。「例」又は「例示的な」として本明細書で記載される任意の態様又は設計は、必ずしも他の態様又は設計に比べて好ましい又は有利であると解釈されない。むしろ、「例」又は「例示的な」という語の使用は、具体的な様式で概念を提示することが意図される。本出願で使用される場合、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく包括的な「又は」を意味することが意図される。すなわち、別段の指定がない限り、又は文脈から明らかでない限り、「Ｘは、Ａ又はＢを含む」は、自然な包括的な順列のうちのいずれかを意味することが意図される。すなわち、ＸはＡを含む、ＸはＢを含む、又はＸはＡ及びＢの両方を含む場合、「ＸはＡ又はＢを含む」は、前述の実例のいずれかの下で満たされる。また、本出願及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、一般に、別段の指定がない限り、又は文脈から単数形を対象とすることから明らかでない限り、「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである。更に、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施（ａｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」又は「一実施（ｏｎｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」を通しての用語の使用は、そのように記載されない限り、同じ実施形態又は実施を意味するとは意図されない。更に、本明細書で使用される場合、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語は、異なる要素を区別するための表示として意味され、必ずしもそれらの数値表記に従った順序の意味を有するとは限らない。

Claims (20)

  1. 方法であって、
    力発生画素の配列を含む、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットを検出することと、
    前記微小物体のセットの位置のセットを決定することと、
    前記微小物体のセットの１つ以上の種類を特定することと、
    前記微小物体のセットの前記位置のセット及び前記１つ以上の種類に基づいて、制御パターンライブラリから制御パターンのセットを特定することと、
    前記制御パターンのセットを使用して、前記微小物体のセットを操作することであって、前記制御パターンのセットの各制御パターンが、前記力発生画素の配列の一部の上に力パターンを示す、操作することと、を含む、方法。
  2. 前記微小物体のセットの配向のセットを決定することであって、前記制御パターンのセットが、前記微小物体のセットの前記配向のセットに基づいて更に特定される、決定すること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記微小物体のセットを操作することが、
    目標区域のセットを特定することと、
    前記微小物体のセットを前記目標区域のセットに関連付けることと、
    前記微小物体のセットを前記目標区域のセットに移動させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記制御パターンライブラリが、電気泳動力又は誘電泳動力のうちの１つ以上を、前記微小物体のセットに及ぼす、制御パターンを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記電気泳動力又は誘電泳動力のうちの１つ以上が、
    前記微小物体のセットを移動させること、
    前記微小物体のセットを区域内に保持すること、及び
    前記微小物体のセットを回転させること、及び
    前記微小物体のセットの配向のセットを変化させること、のうちの１つ以上に作用する、請求項４に記載の方法。
  6. 前記微小物体のセットの位置のセットを決定することが、
    前記微小物体のセットの画像を取得することと、
    前記微小物体のセットの前記位置のセットを決定する前記画像を解析することと、を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記微小物体のセットの前記位置のセットが、前記微小物体のセットの境界のセットを決定することによって決定される、請求項１に記載の方法。
  8. 前記微小物体のセットの第２の位置のセットを決定することと、
    前記微小物体のセットの前記第２の位置のセット及び前記１つ以上の種類に基づいて、前記制御パターンライブラリから第２の制御パターンのセットを特定することと、
    前記第２の制御パターンのセットを使用して、前記微小物体のセットを操作することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記制御パターンのセットが、
    演算デバイスによって自動的に発生する、
    使用者入力に基づく、かつ
    前記制御パターンのセットの前の試験に基づく、のうちの１つ以上である、請求項１に記載の方法。
  10. 前記制御パターンのセットが、異なる極性を有する電圧を示す、請求項１に記載の方法。
  11. 前記制御パターンのセットが、前記制御パターンのセットの第１の制御パターンに対する少なくとも１つのリフレッシュレートを示す、請求項１に記載の方法。
  12. 前記制御パターンのセットの各制御パターンが、それぞれの電圧パターンの中心位置及び配向を更に示す、請求項１に記載の方法。
  13. 前記マイクロアセンブラの前記表面上の前記微小物体のセットを操作することが、
    前記マイクロアセンブラの前記表面に対して、三次元で前記微小物体のセットの配向を制御すること、を含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記制御パターンのセットの異なる制御パターンが、異なる時間帯で使用される、請求項１に記載の方法。
  15. 装置であって、
    制御データを記憶するように構成されているメモリと、
    前記メモリに動作可能に結合された処理デバイスであって、
    力発生画素の配列を含む、マイクロアセンブラの表面上の微小物体のセットを検出することと、
    前記微小物体のセットの位置のセットを決定することと、
    前記微小物体のセットの１つ以上の種類を特定することと、
    前記微小物体のセットの前記位置のセット及び前記１つ以上の種類に基づいて、制御パターンライブラリから制御パターンのセットを特定することと、
    前記制御パターンのセットを使用して、前記微小物体のセットを操作することであって、前記制御パターンのセットの各制御パターンが、前記力発生画素の配列の一部の上に電圧パターンを示す、操作することと、を行うように構成されている、処理デバイスと、を含む、装置。
  16. 方法であって、
    複数の力発生画素を含む、マイクロアセンブラの表面上に位置する前記微小物体のセットの現在の状態を検出することと、
    前記微小物体のセットの前記現在の状態に基づいて、前記制御構成要素の次のモードを決定することであって、前記制御構成要素が現在モードである、決定することと、
    前記次のモードに基づいて、制御パターンのセットを特定することと、
    前記制御パターンのセットを使用して、前記微小物体のセットを操作することであって、前記制御パターンのセットの各制御パターンが、前記力発生画素の配列の一部の上に電圧パターンを示す、操作することと、を含む、方法。
  17. 前記制御構成要素の前記現在モードが、
    回転モード、
    脱固着モード、
    固定モード、
    並進モード、
    引き下げモード、
    移転モード、及び
    非割り当てモードのうちの１つ以上を含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記制御構成要素が前記現在モードである場合、第２の制御パターンのセットが前記微小物体のセットを操作するために使用される、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記次のモードが、前記微小物体のセットについて所望の状態に基づいて更に決定される、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記制御構成要素が前記並進モードである場合、前記微小物体の前記現在の状態が決定される、請求項１６に記載の方法。
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