JP2021524803A - エレクトロウェッティングデバイスにおける液滴界面 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年5月24日に提出された米国仮特許出願第US62/675,943号の米国特許法第119条(e)に基づく利益を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
または約15:1〜約5:1であり得、
または約12:1〜約8:1であり得る。いくつかの実施形態では、溶解信号は、制御システムが電極のアレイに接続された作動および感知機能を隔離またはオフにする期間の途中に溶解電極に印加され得る。いくつかの実施形態では、短パルスは、ITO電極、疎水性層への損傷を制限するか、または水電解によって作製される気泡を抑制することができる。
図1は、特定の実施形態に従って、液滴界面を形成し、その上で実験を実行するための装置30を示す。いくつかの実施形態では、装置30は、リーダー32およびリーダー32に挿入され得るカートリッジ33を含む。いくつかの実施形態では、カートリッジ33は、エレクトロウェッティングデバイスの例であるAM−EWODデバイス34を含有する。AM−EWODデバイス34は、特定の実施形態に従って図2に示され、以下でさらに説明される。
図2および3は、特定の実施形態に従って、AM−EWODデバイス34を示す。
図7は、特定の実施形態に従って、導電性材料の層58がパターン化されて、センサ電極100、導電性トラック101、およびしたがって、第2の基板54上に堆積され、それによって支持されるさらなる電極102を形成する方法を示す。
いくつかの実施形態では、アレイ素子回路72はまた、電極48(例えば、作動電極)と電気的に連通する液滴センサ回路90を含有し得る。いくつかの実施形態では、液滴センサ回路90は、各電極48(例えば、作動電極)の場所における液滴1の有無を検出するための感知能力を提供する。このようにして、いくつかの実施形態では、アレイ素子回路72は、液滴1の操作中にアレイ素子51の場所での液滴1の有無を感知する機能も実行し得る。しかしながら、電極48(例えば、作動電極)と液滴1との間に電気絶縁材料の層62を含む絶縁層61が存在するため、いくつかの実施形態では、液滴界面または液滴界面で発生するプロセスを研究するのに好適な電気的測定値を取得することが困難または不便な場合がある。
いくつかの実施形態では、制御システム37は、AM−EWODデバイス34を制御して、以下のように液滴1の対の間に1つ以上の液滴界面2を有する液滴1のシステムを形成するように構成される。
上記では、特定の実施形態に従って、2つの液滴1のシステム間の単一の液滴界面2の形成が説明されている。いくつかの実施形態では、同様の方法を使用して、3つ以上の液滴1のシステムにおいて、液滴のそれぞれの対の間に複数の液滴界面2が形成され得る。いくつかの実施形態では、液滴界面2は、液滴1を連続的または同時に接触させることにより、順次形成され得る。一例として、図13は、順次形成される2つの液滴界面2を有する3つの液滴1のシステムを形成する例を示し、図14は、同時に形成される2つの液滴界面2を有する3つの液滴1のシステムを形成する例を示す。これらの例の各々では、液滴界面2は、上記の方法を使用して形成される。
●感知/シーケンシングと連結されたライブラリー調製/PCRを実行する能力;シーケンスするのに使用しやすいライブラリー(自動化、ウォークアウェイ)
●低汚染リスク
●ライブラリーまたはシーケンシングのための区画化されたサンプルの使用
●サンプル/反応の異なる位置のサンプリング、例えば、ゲル/メッシュ/拡散バリアを通る長さ、細胞サンプル上の位置、および/または濃度/熱/密度勾配を許可する。
溶解は、細胞またはウイルス粒子が分解されて、ウイルスRNA、タンパク質、酵素、脂質、細胞DNAなどの内容物を放出するプロセスである。溶解した細胞の内容物は、溶解物と呼ばれる。化学的溶解、液体均質化などの機械的破裂、高周波音波、凍結/解凍サイクル、手動粉砕、およびエレクトロポレーションなどの様々な既知の溶解方法が使用され得る。
いくつかの実施形態では、装置は、生細胞を一時的にエレクトロポレーションするようにさらに構成することができ、細胞膜の透過性を高めるために電場を細胞に印加して、例えば、化学物質、薬物、またはポリヌクレオチドを細胞に導入することを可能にし、細胞をトランスフェクトするために使用することができる技術である。エレクトロポレーションにより細胞をトランスフェクトする方法は、例えば、Curr Protoc Mol Biol.2003年5月;章:ユニット−9.3.doi:10.1002/0471142727.mb0903s62に開示されている。いくつかの実施形態では、細胞に導入される物質と共にエレクトロポレーションされる1つ以上の関心対象の細胞を含有する液滴は、電場に供することができる。いくつかの実施形態では、細胞をエレクトロポレーションするために、100Vの領域であり得る高DC電圧が、電極対の間を瞬間的に通過し得る。いくつかの実施形態では、エレクトロポレーションは、より低いDC電圧レベルまたはAC電圧でさえ達成することもできる。いくつかの実施形態では、電極対は、測定電極であり得る。いくつかの実施形態では、エレクトロポレーションの前に、1つ以上の細胞は、最初に誘電泳動によって作動電極にあり得る。
上記のように、いくつかの実施形態では、装置は、液滴1のシステムに液滴界面2を形成し、それらの液滴界面2で実験を実行するのに好適である。いくつかの実施形態では、液滴界面センサシステム110の出力に応答して、制御システム37が液滴1の形成されたシステムを変更することにより、特定の利点が得られる。したがって、いくつかの実施形態では、液滴1のシステムは、以前に実行された実験からのフィードバックを使用して、実験の進行中の性能を変更するように変更され得る。これは、実験が適応的に実行し得るため、強力な実験ツールを提供する。
●膜貫通細孔の自動挿入
●液滴1のシステムの、細孔または二次細孔の不要な挿入への適合
●反応/サンプル条件に基づく制御
●液滴界面分離の推進
●より多くのサンプルまたは試薬の送達
●異なるサンプルの送達
●液滴へのより多くのメディエーターの送達
●別の場所にサンプルを取得する、かつ/またはそれを回収する、かつ/またはそれを元のサンプル体積に戻すための液滴1の分離
●反応条件の変化(例えば、温度、添加剤、クエンチ/活性化)
●代替測定値(例えば、吸光度)の取得
●サンプルを元の体積に戻す
●分析したサンプル(またはその一部)に対する新しい反応の性能
●多数の細孔タイプの制御および多数の膜の各々のバランス
●多数の膜と同じサンプルと相互作用する細孔を有する膜配列の形成
●十分な情報が得られ、それにより、全体的な実験スループットが増加するまでの実験のみの性能。
●サンプルのキューイング/プーリング、例えば、オンデマンドでサンプルのキューからライブラリーサンプルを送達することを可能にする、かつ/またはキューの順序を変化させる
●シーケンシング/感知の結果としてのサンプルのプーリング
●複数のサンプルのどれを分析するかの決定
●運転の持続時間/成功基準の決定
●膜/細孔分析前のサンプル変更のための条件の決定(例えば、ライブラリー調製のタイプ/濃度)
●液滴1を定期的に大量のサンプルから切り離す場合、反応/サンプル条件を適合させるためのフィードバックとして以前の実験の結果の使用
●膜/細孔をセンサとして使用する定向進化の性能
本明細書において、流体媒体中に液体を含む液滴に言及する場合、液体および流体媒体は、以下のように選定され得る。いくつかの実施形態では、流体媒体中に液滴を形成する任意の液体を使用し得るが、いくつかの可能な材料は、以下の通りである。
液体および流体媒体の一方が、極性であり、液体および流体媒体の他方が、無極性である場合、そのとき液滴は、いくつかの実施形態では、液滴の液体と流体媒体との間の界面において両親媒性分子をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、そのような両親媒性分子は、液滴界面の形成前に、流体媒体中の液滴を安定化させるのに役立つ。また、いくつかの実施形態では、両親媒性分子は、液滴界面が形成されたときに、両親媒性分子の膜を含むことを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、液滴界面に挿入することが可能である任意の膜貫通細孔を使用し得る。異なる液滴は、同じまたは異なる膜貫通細孔を含み得るので、複数の液滴界面が異なる複数の液滴対の間に形成される場合、同じまたは異なる膜貫通細孔が、それらの液滴界面に挿入され得る。
いくつかの実施形態では、液滴は、膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含み得、標的分析物、テンプレート分析物、または関心対象の分析物とも呼ばれる。例えば、いくつかの実施形態では、分析物は、ポリマーまたは薬物であり得る。
いくつかの実施形態では、分析物は、それを膜に連結するアンカー、またはそれを細孔に連結するテザーを含有し得る。いくつかの実施形態では、膜は、分析物の連結を促進するように機能化され得る。いくつかの実施形態では、細孔は、分析物の係留を促進するように変更され得る。いくつかの実施形態では、例えば、WO−2012/164270またはWO−2015/150786に記載されているように、当該技術分野で既知である分析物を膜に連結する方法を使用し得る。いくつかの実施形態では、例えば、WO−2012/164270またはPCT/GB2017/053603に記載されているように、当該技術分野で既知である分析物を細孔につなぐ方法を使用し得る。
いくつかの実施形態では、液滴1は、サンプルから調製され得る。いくつかの実施形態では、そのようなサンプルは、分析物を含有することが既知であり得るか、またはそれを含有すると推測され得る。
実施されている装置の使用例は、以下の通りである。
図29Aおよび29Bは、いくつかの実施形態に従って、溶解の前後のEWOD上のHeLa細胞をそれぞれ示す。画像の両側で垂直に走る2つの少し暗い領域は、電極48(つまり、ITO電極)である。電極は、溶解ステーションとして使用された。各電極の中央にある黒丸または孔は、ITOを露出させるために疎水性コーティング(例えば、テフロンAF)が除去されたエリアを示す。画像の中央の明るい垂直領域は、電極間のITOフリー領域である。明るいスポットは、HeLa細胞である。図27Aは、特定の実施形態に従って、溶解信号が印加される前に電極上に分配された細胞を示し、一方、図27Bは、特定の実施形態に従って、溶解信号が印加された後に電極間に無傷の細胞がなかったことを示す。細胞溶解は、GFP蛍光強度の衰退として観察され、これは、理論に束縛されることを望まないが、周囲の水溶液へのGFPおよびすべての細胞質内容物の拡散が原因であると推定される。
Claims (158)
- サンプルを有する液滴を受容するための、かつ液滴界面を使用して前記サンプルに対して実験を実行するために前記サンプルを溶解するための装置であって、前記装置が、
作動電極のアレイと、前記作動電極を覆い、最も外側の疎水性表面を有する絶縁体層と、を備える、エレクトロウェッティングデバイスであって、前記疎水性表面上に配置された流体媒体および前記流体媒体中の液体を含む液滴を受容するように配設されている、エレクトロウェッティングデバイスと、
受容された液滴を操作するために選択された前記作動電極に作動信号を印加するように、かつ前記液滴間に1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように構成された制御システムと、
少なくとも2つの溶解電極に接続可能であり、液滴内の細胞を溶解するために溶解信号を液滴に印加するように構成された溶解器であって、前記溶解信号が、前記制御システムによって制御される、溶解器と、
液滴界面にわたって形成された液滴システムにおいて、液滴間の電気的測定値を取得するように構成されたセンサシステムと、を備える、装置。 - 前記少なくとも2つの溶解電極が、測定電極である、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも2つの溶解電極が、作動電極である、請求項1に記載の装置。
- 前記アレイ中の前記作動電極が、個別に制御可能であり、前記制御システムが、前記アレイ中の任意の2つの作動電極の間またはそれらの上に位置する液滴を介して、溶解信号を通過させるように構成されている、請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
- 前記アレイ中の少なくとも2つの作動電極が、前記溶解信号を提供するように構成された溶解電極として動作可能であり、前記溶解電極が、前記アレイ中の他の電極から機械的および/または電気的に隔離され、電極の前記アレイが、前記溶解電極間でサンプルを有する液滴を操るように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 2つの溶解電極が、作動電極の前記アレイに隣接するかまたはその内部の溶解ゾーンにおいて構成され、前記溶解ゾーンが、作動電極の前記アレイから隔離され、作動電極の前記アレイが、前記溶解ゾーン間でサンプルを有する液滴を操るように構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の装置。
- 前記制御システムは、液滴内の細胞を溶解するために、溶解信号が液滴に印加されている期間の間、溶解電極として動作する2つ以上の電極から作動電極の前記アレイを非活性化および/または隔離するように構成されている、請求項1〜6のいずれかに記載の装置。
- 前記疎水性表面上に形成された任意の液滴が破裂される前に、前記制御システムが、前記期間の間、作動電極機能および/または感知機能を隔離し、前記アレイを再接続するか、または再びそれをオンに切り替え、したがって、前記デバイス上の液滴の構成が、隔離が発生する前のそれらの形状または形態を維持するか、またはそれらに戻る、請求項7に記載の装置。
- 前記制御システムが電極の前記アレイを隔離する時間の長さと、
溶解信号が液滴に印加される時間の長さとの比が、
約20:1〜約2:1である、請求項7または8に記載の装置。 - 前記溶解信号が、前記制御システムが電極の前記アレイに接続された前記作動機能および感知機能を隔離またはオフにする期間の途中に、前記溶解電極に印加される、請求項7〜9のいずれかに記載の装置。
- 前記制御システムが、約5ms〜約100msの期間の間、電極の前記アレイを隔離またはオフにし、
溶解信号が印加される時間の長さが、約1ms〜約50msである、請求項7〜10のいずれかに記載の装置。 - 前記溶解信号のピーク電圧が、約100ボルトである、請求項1〜11のいずれかに記載の装置。
- 前記デバイスが、前記絶縁体層の前記疎水性表面に面し、かつ少なくとも1つの溶解電極を支持する、第2の基板を有する、請求項1〜12のいずれかに記載の装置。
- 前記装置が、
分析されるサンプルを有する液滴を受容することと、
内部でコールを破壊するために、前記サンプルを溶解するための溶解電極へ前記液滴を操ることと、
前記溶解した液滴の少なくとも一部分を測定電極へ操ることと、
前記溶解した液滴に隣接する第2の液滴を移動させて、液滴界面二重層を形成することと、
前記液滴界面を使用して、前記サンプルの測定を実行することと、を行うように構成されている、請求項1〜13のいずれかに記載の装置。 - 溶解に続いて、前記装置が、液滴界面二重層の作製、およびその後の実験前に、調製のために前記溶解サンプルを移動および/または混合する、請求項14に記載の装置。
- 前記液滴を溶解電極へ操った後、前記装置は、内容物のグループが、内部の細胞を破壊するために溶解するために配設されるように、誘電泳動を使用して、前記グループ中の前記液滴の内容物を照合するようにさらに構成されている、請求項14または15に記載の装置。
- 前記溶解電極間に前記誘電泳動場を適用するように構成された、請求項16に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記センサシステムの出力に応答して、前記少なくとも1つの形成された液滴システムを変更するように配設される、請求項4〜17のいずれかに記載の装置。
- 前記センサシステムの前記出力が、前記センサシステムによって取得された電気的測定値を含む、請求項18に記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理するように構成された分析システムをさらに備え、前記センサシステムの前記出力が、前記分析システムの出力を含む、請求項18または19に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記システム中の液滴界面を分離することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項18〜20のいずれかに記載の装置。
- 前記制御システムが、新しい液滴を前記液滴システム中の現在の液滴と接触させるように移動させ、かつ前記新しい液滴と前記現在の液滴との間に液滴界面を形成することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項18または19に記載の装置。
- 前記制御システムが、新しい液滴を前記液滴システム中の現在の液滴と接触させるように移動させ、かつ前記新しい液滴と前記現在の液滴とを融合することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項18〜22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記新しい液滴が、前記液滴の液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子を含まない、請求項23に記載の装置。
- 前記制御システムが、複数の液滴システムを並列に形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項18〜24のいずれかに記載の装置。
- 前記制御システムが、請求項65〜83のいずれか一項に記載の方法を使用して、前記液滴間に1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項18〜25のいずれかに記載の装置。
- 前記電気的測定値が、インピーダンス測定値を含む、請求項4〜25のいずれか一項に記載の装置。
- 前記センサシステムが、下限〜上限までの周波数範囲で電気的測定値を取得するように構成され、任意の組み合わせで、前記下限が、1Hz、10Hz、または100Hzであり、前記上限が、10MHz、100KHz、または10KHzである、請求項4〜27のいずれかに記載の装置。
- 前記電気的測定値が、膜貫通細孔を通る液滴間のイオン流の測定値である、請求項4〜28のいずれかに記載の装置。
- 前記センサシステムが、センサ電極のそれぞれの対の間に電位差を適用しながら、前記電気的測定値を取得するように配設される、請求項4〜29のいずれかに記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理するように構成された分析システムをさらに備える、請求項4〜30のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分析システムが、電気的測定値を処理して、両親媒性分子の膜を含む形成された液滴界面に挿入された膜貫通細孔と相互作用する分析物を分析するように構成されている、請求項31に記載の装置。
- 前記分析物が、ポリマーユニットを含むポリマーであり、前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理して、前記ポリマーのポリマーユニットの推定同一性を導出するように構成されている、請求項32に記載の装置。
- 前記流体媒体中の前記エレクトロウェッティングデバイスの前記疎水性表面上に配置された液滴を形成するように構成された液滴調製システムをさらに備え、前記制御システムが、前記液滴調製システムを制御して、前記液滴を形成するように構成されている、請求項4〜33のいずれかに記載の装置。
- 前記絶縁体層が、前記疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされた電気絶縁材料の層を含む、請求項4〜34のいずれか一項に記載の装置。
- 前記絶縁体層の前記疎水性表面に面する第2の基板をさらに備え、前記第2の基板が、前記絶縁体層の前記疎水性表面に面するさらなる疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされ、前記液滴が、前記疎水性層の前記さらなる疎水性表面および前記絶縁体層の前記疎水性表面上に配置されている、請求項4〜35のいずれかに記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記第2の基板上に支持され、かつ前記液滴との電気的接続を行うセンサ電極を備える、請求項4〜36のいずれかに記載の装置。
- 前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記センサ電極に基準信号を印加するように配設される、請求項37に記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、さらなる電極をさらに備え、前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記さらなる電極に基準信号を印加するように配設される、請求項4〜38のいずれかに記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、前記作動電極に接続されたアクティブマトリクス配列をさらに備える、請求項4〜39のいずれかに記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、表面において両親媒性分子を含み、かつ膜貫通細孔を含有する液滴を受容するように配設され、前記制御システムが、形成された液滴界面に膜貫通細孔が挿入されるように、前記液滴間に両親媒性分子の膜を含む1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項4〜40のいずれかに記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、前記膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含有する液滴を受容するように配設され、前記センサシステムが、前記分析物と前記膜貫通細孔との相互作用に依存する測定値を取得するように構成されている、請求項41に記載の装置。
- 流体媒体と、前記エレクトロウェッティングデバイスの前記疎水性表面上に配置された前記流体媒体中の液体を含む液滴とを組み合わせた、請求項4〜42のいずれかに記載の装置。
- 前記液体および前記流体媒体の一方が、極性であり、前記液体および前記流体媒体の他方が、無極性であり、前記液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子をさらに含み、前記液滴界面が、両親媒性分子の膜を含む、請求項43に記載の装置。
- 前記液体が、極性であり、前記流体媒体が、無極性である、請求項44に記載の装置。
- 前記流体媒体が、液体媒体である、請求項43〜45のいずれかに記載の装置。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、両親媒性分子の前記膜に挿入することが可能である膜貫通細孔を含む、請求項43〜46のいずれかに記載の装置。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、前記膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含む、請求項47に記載の装置。
- 請求項1〜48のいずれかに記載の装置において分析物を調製するための方法であって、
関心対象の細胞を含有する第1の液滴を少なくとも2つの作動電極と接触させることであって、前記電極が、溶解信号を前記第1の液滴に印加して前記細胞を溶解するために、前記溶解器に接続可能である、接触させることと、
前記溶解器を前記第1の液滴と接触している電極対に接続して、前記細胞を溶解し、関心対象の分析物を前記細胞から放出することと、を含む、方法。 - 前記方法が、
第2の液滴を前記第1の液滴と接触させて、液滴対を形成することをさらに含み、前記第1の液滴および第2の液滴が、それぞれの測定電極と接触する、請求項1〜48のいずれかに記載の装置において分析物を測定する方法。 - 溶解前に、誘電泳動を使用して前記液滴内の細胞をグループ化することをさらに含む、請求項49または50に記載の方法。
- 溶解のための前記溶解電極で前記細胞をグループ化するために、前記誘電泳動が、前記溶解電極間に適用される、請求項49または50に記載の方法。
- 前記細胞の溶解および前記分析物の前記液滴への放出に続いて、さらなる誘電泳動場が、前記液滴に適用され、前記分析物を前記溶解電極に保持する、請求項52に記載の方法。
- 前記第1の液滴を分割して、第1のサブ液滴および第2のサブ液滴を形成し、第1の液滴対を形成することと、
第2の液滴を前記第1のサブ液滴と接触させて、第2の液滴対を形成し、前記第1のサブ液滴および前記第2の液滴をそれぞれの測定電極と接触させることと、
第3の液滴を前記第2のサブ液滴と接触させて、第2の液滴対を形成し、前記第2のサブ液滴および第3の第2の液滴をそれぞれの測定電極と接触させることと、をさらに含む、請求項49または50に記載の方法。 - 前記液滴対のいずれかの間の前記界面においてイオンチャネルを提供し、前記液滴対間に流体経路を提供することをさらに含む、請求項49〜54のいずれかに記載の方法。
- 分析物の特性を測定するか、または前記分析物を検出するために、前記センサシステムを使用して前記液滴対のいずれかの間で電気的測定値を取得するステップをさらに含む、請求項49〜55のいずれかに記載の方法。
- 関心対象の前記分析物が、ポリヌクレオチドである、請求項49〜56のいずれかに記載の方法。
- 前記イオンチャネルが、ナノ細孔である、請求項49〜57のいずれかに記載の方法。
- 前記電気的測定値が、前記ナノ細孔を通る前記ポリヌクレオチドのトランスロケーション中に取得される、請求項49〜58のいずれかに記載の方法。
- 前記ポリヌクレオチドの特徴的な配列が、前記電気的測定値から決定される、請求項49〜59のいずれかに記載の方法。
- 前記溶解細胞からの前記分析物の放出に続いて、前記分析物が、前記特性の検出または測定用にそれを最適化するために、サンプル調製に供される、請求項49〜60のいずれかに記載の方法。
- 前記サンプル調製が、前記分析物を1つ以上のサンプル調製試薬と接触させることによって実施される、請求項49〜61のいずれかに記載の方法。
- 前記1つ以上のサンプル調製試薬が、1つ以上のさらなる液滴中に提供される、請求項49〜62のいずれかに記載の方法。
- 前記細胞の溶解に続いて、前記第1の液滴が、測定電極に接触するために移動する、請求項49〜61のいずれかに記載の方法。
- エレクトロウェッティングデバイスにおいて液滴界面を形成する方法であって、
前記エレクトロウェッティングデバイスが、
作動電極のアレイと、
前記作動電極を覆い、かつ最も外側の疎水性表面を有する絶縁体層と、
前記疎水性表面上に配置された、流体媒体および前記流体媒体中の液体を含む2つの液滴と、を備え、前記液体および前記流体媒体の一方が、極性であり、前記液体および前記流体媒体の他方が、無極性であり、
これにより、作動信号が液滴に印加されるとき、前記作動電極が、前記液滴をエレクトロウェッティングすることが可能であり、
前記方法が、
選択された作動電極に作動信号を印加して、前記2つの液滴の一方または両方を、より低いエネルギー状態の場合と比較して、前記一方または両方の液滴の形状が変更されている通電状態に置き、かつ前記2つの液滴をその間にギャップを伴って近接させることであって、前記ギャップが、一方または両方が通電状態にあるときに、前記2つの液滴が互いに接触せず、前記より低いエネルギー状態にあるときに、互いに接触して液滴界面を形成するように選定される、近接させることと、
前記一方または両方の液滴が、前記ギャップ内に緩和され、前記2つの液滴が、互いに接触し、それによって液滴界面を形成するように、前記作動電極に印加された前記作動信号を変化させて、前記一方または両方の液滴の前記エネルギーを前記より低いエネルギー状態に低下させることと、を含む、方法。 - 両方の液滴が、通電状態に置かれる、請求項65に記載の方法。
- 前記液滴の形状が、細長く、前記ギャップが、前記細長い形状の主要な長さに沿って延在する、請求項65または66に記載の方法。
- 前記液滴の前記形状が、少なくとも2:1のアスペクト比を有する、請求項67に記載の方法。
- 前記作動電極に作動信号を印加するステップ中に、前記2つの液滴が、前記液滴の前記より低いエネルギー状態の前記2つの重心間の線に沿って、前記液滴の結合半径よりも短い距離だけ分離した前記2つの液滴の重心に近接することをもたらす、請求項1〜68のいずれか一項に記載の方法。
- 前記より低いエネルギー状態の前記液滴の接触線によって囲まれた面積が、少なくとも2つの作動電極、好ましくは少なくとも5つの作動電極、少なくとも10個の作動電極、または少なくとも20個の作動電極を覆う、請求項65〜69のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液滴界面にわたって前記液滴間の電気的測定値を取得することをさらに含む、請求項70に記載の方法。
- 前記電気的測定値を取得するステップが、前記作動電極に作動信号を印加しない間に実施される、請求項71に記載の方法。
- 前記電気的測定値が、膜貫通細孔を通る液滴間のイオン流の測定値である、請求項71または72に記載の方法。
- 前記膜貫通細孔が、タンパク質である、請求項73に記載の方法。
- 前記電気的測定値が、前記液滴間に電位差を適用しながら取得される、請求項71〜74のいずれか一項に記載の方法。
- 前記選択された作動電極に印加された前記作動信号が、AC作動信号である、請求項65〜75のいずれか一項に記載の方法。
- 前記選択された作動電極に印加された前記作動信号を変化させるステップが、前記AC作動信号の代わりにDC電位または浮遊電位を前記選択された作動電極に印加することを含む、請求項76に記載の方法。
- 前記流体媒体が、液体媒体である、請求項65〜77のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液体が、極性であり、前記流体媒体が、無極性である、請求項65〜78のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子をさらに含み、前記液滴界面が、両親媒性分子の膜を含む、請求項65〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、膜貫通細孔を含み、前記方法が、前記膜貫通細孔を前記膜に挿入させることをさらに含む、請求項80に記載の方法。
- 前記2つの液滴が、1nL〜10μLのそれぞれの体積を有する、請求項65〜81のいずれか一項に記載の方法。
- 前記絶縁体層が、前記疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされた電気絶縁材料の層を含む、請求項65〜82のいずれか一項に記載の方法。
- 前記絶縁体層の前記疎水性表面に面する第2の基板をさらに備え、前記第2の基板が、前記絶縁体層の前記疎水性表面に面するさらなる疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされ、前記液滴が、前記疎水性層の前記さらなる疎水性表面および前記絶縁体層の前記疎水性表面上に配置されている、請求項65〜83のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の基板が、液滴界面が間に形成される前記液滴と電気的接続を行うセンサ電極を支持する、請求項84に記載の方法。
- 前記電気的測定値が、前記センサ電極を使用して作製される、請求項71に従属する場合の請求項85に記載の方法。
- 前記電気的測定値が、前記センサ電極間に電位差を適用しながら前記センサ電極を使用して作製される、請求項86に記載の方法。
- 前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記センサ電極に基準信号を印加することをさらに含む、請求項85〜87のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の基板が、少なくとも1つのさらなる電極をさらに支持し、前記方法が、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記さらなる電極に基準信号を印加することをさらに含む、請求項84〜88のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エレクトロウェッティングデバイスが、さらなる電極をさらに備え、前記方法が、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記さらなる電極に基準信号を印加することをさらに含む、請求項65〜89のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エレクトロウェッティングデバイスが、前記作動電極に接続されたアクティブマトリクス配列をさらに備える、請求項65〜90のいずれか一項に記載の方法。
- 1つ以上のさらなる液滴が、前記疎水性表面上に配置され、作動信号を選択された作動電極に印加し、前記選択された作動電極に印加された前記作動信号を変化させるステップが実行され、複数の液滴対の間に複数の液滴界面を形成する、請求項65〜91のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エレクトロウェッティングデバイスが、前記疎水性表面上に配置された液滴を形成するように構成された液滴調製システムを備え、前記方法が、前記液滴調製システムを使用して前記疎水性表面上に配置された前記液滴を形成することをさらに含む、請求項65〜92のいずれか一項に記載の方法。
- 液滴界面を形成するためのエレクトロウェッティングデバイスであって、前記エレクトロウェッティングデバイスが、
作動電極のアレイと、
前記作動電極を覆い、かつその上に流体媒体および前記流体媒体中の液体を含む2つの液滴が配置され得る最も外側の疎水性表面を有する絶縁体層であって、前記液体および前記流体媒体の一方が、極性であり、前記液体および前記流体媒体の他方が、無極性であり、前記液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子をさらに含み、これにより、作動信号が液滴に印加されるとき、前記作動電極が、そのような液滴をエレクトロウェッティングすることが可能である、絶縁体層と、
制御システムと、を備え、
前記制御システムが、選択された作動電極に作動信号を印加して、前記2つの液滴の一方または両方を、より低いエネルギー状態のときと比較して、前記一方または両方の液滴の形状が変更されている通電状態に置き、かつ前記2つの液滴をその間にギャップを伴って近接させるように構成され、前記ギャップが、一方または両方が通電状態にあるときに2つの液滴が互いに接触せず、前記より低いエネルギー状態にあるときに互いに接触して液滴界面を形成するように選定され、
前記制御システムが、前記一方または両方の液滴が、前記ギャップ内に緩和され、前記2つの液滴が、互いに接触し、それによって前記2つの液滴間に液滴界面を形成するように、前記選択された作動電極に印加された前記作動信号を変化させて、前記一方または両方の液滴のエネルギーを前記より低いエネルギー状態に低下させるように構成されている、エレクトロウェッティングデバイス。 - 液滴界面にわたって測定値を取得するためのエレクトロウェッティングデバイスであって、前記エレクトロウェッティングデバイスが、
作動電極のアレイを支持する第1の基板と、
前記作動電極を覆い、かつ疎水性表面を有する絶縁体層と、
前記絶縁体層の前記疎水性表面に面し、かつ少なくとも2つのセンサ電極のうちの少なくとも1つのセットを支持する、第2の基板と、を備え、
前記エレクトロウェッティングデバイスが、流体媒体および前記疎水性表面上に配置された前記流体媒体中の液体を含む液滴を受容するように配設され、前記作動電極が、液滴間に1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するために、受容された液滴をエレクトロウェッティングおよび移動させるための作動信号を受信するように構成され、各セットの前記センサ電極が、前記少なくとも1つの液滴システム中のそれぞれの液滴に電気的接続を行うように構成されている、エレクトロウェッティングデバイス。 - 前記作動電極に接続されており、かつ受容された液滴を操作するために、前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、制御システムをさらに備える、請求項95に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加して、少なくとも1つのセットのセンサ電極と整列した前記少なくとも1つの液滴システムを形成するように構成されている、請求項96に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記センサ電極に基準信号を印加するように配設される、請求項96または97に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記制御システムが、2つの液滴間の前記界面において液滴界面を形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項96〜98のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記第2の基板が、少なくとも1つのさらなる電極をさらに支持し、前記制御システムが、前記さらなる電極に接続され、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記さらなる電極に基準信号を印加するように配設される、請求項96〜99のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記さらなる電極が、前記第1の基板に面する前記第2の基板の表面上に堆積される、請求項100に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記さらなる電極が、前記センサ電極の周囲に延在する、請求項101に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサ電極に接続され、かつそれらの間に液滴界面を形成するそれぞれの液滴に電気的に接続されるセンサ電極間の電気的測定値を取得するように構成された、センサシステムをさらに備える、請求項95〜102のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記電気的測定値が、インピーダンス測定値を含む、請求項103に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサシステムが、下限〜上限までの周波数範囲で電気的測定値を取得するように構成され、任意の組み合わせで、前記下限が、1Hz、10Hz、または100Hzであり、前記上限が、10MHz、100KHz、または10KHzである、請求項103または104に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサシステムが、膜貫通細孔が内部に挿入された両親媒性分子の膜を含む液滴界面にわたって、それぞれの液滴間で接触するそれぞれのセンサ電極間で電気的測定値を取得するように構成されている、請求項95〜105のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記電気的測定値が、膜貫通細孔を通る液滴間のイオン流の測定値である、請求項106に記載のエレクトロウェッティング。
- 前記センサシステムが、センサ電極のそれぞれの対の間に電位差を適用しながら、前記電気的測定値を取得するように配設される、請求項106または107に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサシステムが、前記膜貫通細孔と相互作用する分析物に依存する電気的測定値を取得するように配設される、請求項106〜108のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサシステムが、前記分析物を分析するために前記電気的測定値を処理するように構成された分析システムをさらに備える、請求項109に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記分析物が、ポリマーユニットを含むポリマーであり、前記分析システムが、前記電気的測定値を処理して、前記ポリマーの前記ポリマーユニットの推定同一性を導出するように構成されている、請求項110に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記第2の基板が、少なくとも2つのセンサ電極の複数のセットを支持する、請求項95〜111のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記絶縁体層が、前記疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされた電気絶縁材料の層を含む、請求項95〜112のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記センサ電極が、前記第1の基板に面する前記第2の基板の表面上に堆積される、請求項95〜113のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記細胞の内側の前記第2の基板の前記表面上に堆積されており、かつセンサシステムに電気的接続を提供するために前記センサ電極に接続されている、導電性トラックをさらに備える、請求項114に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記第2の基板が、前記絶縁体層の前記疎水性表面に面するさらなる疎水性表面を形成する疎水性材料でコーティングされ、前記エレクトロウェッティングデバイスが、第2の基板をコーティングする前記疎水性材料の前記さらなる疎水性表面、および前記絶縁体層の前記疎水性表面上に配置された前記流体媒体および前記液滴を受容するように配設される、請求項95〜116のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記第2の基板をコーティングする前記疎水性材料が、前記センサ電極の少なくとも一部を露出させる開口を有する、請求項116に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記第2の基板が、少なくとも1つのさらなる電極をさらに支持する、請求項95〜117のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記さらなる電極が、前記第1の基板に面する前記第2の基板の表面上に堆積される、請求項118に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記さらなる電極が、前記センサ電極の周囲に延在する、請求項119に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記エレクトロウェッティングデバイスに受容される、前記流体媒体および前記流体媒体中の液体を含む2つの液滴をさらに含む、請求項95〜120のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記液体および前記流体媒体の一方が、極性であり、前記液体および前記流体媒体の他方が、無極性であり、前記液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子をさらに含み、前記液滴界面が、両親媒性分子の膜を含む、請求項121に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記液体が、極性であり、前記流体媒体が、無極性である、請求項122に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記流体媒体が、液体媒体である、請求項121〜123のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、両親媒性分子の前記膜に挿入することが可能である膜貫通細孔を含む、請求項121〜124のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、前記膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含む、請求項125に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
- 液滴界面で実験を実行するための装置であって、前記装置が、
作動電極のアレイと、前記作動電極を覆い、かつ最も外側の疎水性表面を有する絶縁体層と、を備えるエレクトロウェッティングデバイスであって、前記疎水性表面上に配置された流体媒体および前記流体媒体中の液体を含む液滴を受容するように配設されている、エレクトロウェッティングデバイスと、
受容された液滴を操作するために選択された前記作動電極に作動信号を印加するように、かつ、前記液滴間に1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように構成された制御システムと、
液滴界面にわたって形成されたシステムにおいて、液滴間の電気的測定値を取得するように構成されたセンサシステムと、を備える、装置。 - 前記制御システムが、前記センサシステムの出力に応答して、前記少なくとも1つの形成された液滴システムを変更するように配設される、請求項127に記載の装置。
- 前記センサシステムの前記出力が、前記センサシステムによって取得された電気的測定値を含む、請求項128に記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理するように構成された分析システムをさらに備え、前記センサシステムの前記出力が、前記分析システムの出力を含む、請求項128または129に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記システム中の液滴界面を分離することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項127〜130のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御システムが、新しい液滴を前記液滴システム中の現在の液滴と接触させるように移動させ、かつ前記新しい液滴と前記現在の液滴との間に液滴界面を形成することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項127〜131のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御システムが、新しい液滴を前記液滴システム中の現在の液滴と接触させるように移動させ、かつ前記新しい液滴と前記現在の液滴とを融合することによって、前記形成された液滴システムを変更するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項124〜132のいずれか一項に記載の装置。
- 前記新しい液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子を含まない、請求項133に記載の装置。
- 前記制御システムが、複数の液滴システムを並列に形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項127〜134のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御システムが、請求項65〜83のいずれか一項に記載の方法を使用して、前記液滴間に1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項127〜135のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気的測定値が、インピーダンス測定値を含む、請求項127〜136のいずれか一項に記載の装置。
- 前記センサシステムが、下限〜上限までの周波数範囲で電気的測定値を取得するように構成され、任意の組み合わせで、前記下限が、1Hz、10Hz、または100Hzであり、前記上限が、10MHz、100KHz、または10KHzである、請求項127〜137のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気的測定値が、膜貫通細孔を通る液滴間のイオン流の測定値である、請求項127〜138のいずれか一項に記載の装置。
- 前記センサシステムが、センサ電極のそれぞれの対の間に電位差を適用しながら、前記電気的測定値を取得するように配設される、請求項127〜139のいずれか一項に記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理するように構成された分析システムをさらに備える、請求項127〜140のいずれか一項に記載の装置。
- 前記分析システムが、前記電気的測定値を処理して、両親媒性分子の膜を含む形成された液滴界面に挿入された膜貫通細孔と相互作用する分析物を分析するように構成されている、請求項141に記載の装置。
- 前記分析物が、ポリマーユニットを含むポリマーであり、前記センサシステムが、前記電気的測定値を処理して、前記ポリマーのポリマーユニットの推定同一性を導出するように構成されている、請求項142に記載の装置。
- 前記流体媒体中の前記エレクトロウェッティングデバイスの前記疎水性表面上に配置された液滴を形成するように構成された液滴調製システムをさらに備え、前記制御システムが、前記液滴調製システムを制御して、前記液滴を形成するように構成されている、請求項127〜143のいずれか一項に記載の装置。
- 前記絶縁体層が、前記疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされた電気絶縁材料の層を含む、請求項127〜144のいずれか一項に記載の装置。
- 前記絶縁体層の前記疎水性表面に面する第2の基板をさらに備え、前記第2の基板が、前記絶縁体層の前記疎水性表面に面するさらなる疎水性表面を形成する疎水性材料によってコーティングされ、前記液滴が、前記疎水性層の前記さらなる疎水性表面および前記絶縁体層の前記疎水性表面上に配置されている、請求項127〜145のいずれか一項に記載の装置。
- 前記センサシステムが、前記第2の基板上に支持され、前記液滴との電気的接続を行うセンサ電極を備える、請求項127〜146のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記センサ電極に基準信号を印加するように配設される、請求項147に記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、さらなる電極をさらに備え、前記制御システムが、前記作動電極に作動信号を印加しながら、前記さらなる電極に基準信号を印加するように配設される、請求項127〜148のいずれか一項に記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、前記作動電極に接続されたアクティブマトリクス配列をさらに備える、請求項127〜149のいずれか一項に記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、表面において両親媒性分子を含み、かつ膜貫通細孔を含有する液滴を受容するように配設され、前記制御システムは、膜貫通細孔が形成された液滴界面に挿入されるように、前記液滴間に両親媒性分子の膜を含む1つ以上の液滴界面を有する少なくとも1つの液滴システムを形成するように選択された前記作動電極に作動信号を印加するように構成されている、請求項127〜150のいずれか一項に記載の装置。
- 前記EWODデバイスが、前記膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含有する液滴を受容するように配設され、前記センサシステムが、前記分析物と前記膜貫通細孔との相互作用に依存する測定値を取得するように構成されている、請求項151に記載の装置。
- 前記エレクトロウェッティングデバイスの前記疎水性表面上に配置された流体媒体と前記流体媒体中の液体を含む液滴とを組み合わせた、請求項127〜152のいずれか一項に記載の装置。
- 前記液体および前記流体媒体の一方が、極性であり、前記液体および前記流体媒体の他方が、無極性であり、前記液滴が、前記液滴の前記液体と前記流体媒体との間の前記界面において両親媒性分子をさらに含み、前記液滴界面が、両親媒性分子の膜を含む、請求項153に記載の装置。
- 前記液体が、極性であり、前記流体媒体が、無極性である、請求項154に記載の装置。
- 前記流体媒体が、液体媒体である、請求項153〜155のいずれか一項に記載の装置。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、両親媒性分子の前記膜に挿入することが可能である膜貫通細孔を含む、請求項153〜156のいずれか一項に記載の装置。
- 前記液滴のうちの少なくとも1つが、前記膜貫通細孔と相互作用することが可能である分析物を含む、請求項157に記載の装置。
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