JP6668336B2 - 非混和性液体を分離して少なくとも１つの液体を効果的に単離する方法及び装置 - Google Patents

非混和性液体を分離して少なくとも１つの液体を効果的に単離する方法及び装置 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本件出願は、２０１４年１０月９日に出願し、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする米国仮出願第６２／０６２，１３４号の利益を主張する。
本発明の主題は、概して非混和性液体を分離するシステム及び方法に関し、またより具体的には、少なくとも１つの液体を効果的に単離して、これら液体を検定評価において分析する及び／又は使用できるようにするシステム及び方法に関する。
生物学的又は化学的分析におけるプロトコールは、多数の制御された状態での反応を行うことを含む。指定反応は、生物学的物質を調製及び／又は分析するために実施することができる。デジタル流体素子（ＤＦ：digital fluidics）はこのような反応を実施するのに使用し得る１つの技術である。ＤＦ技術において、水性液滴は電気湿潤（エレクトロウェッティング）媒介操作を用いて移動又は取扱い操作（例えば複合又は分割）することができる。例えば、ＤＦデバイスは、１個又はそれ以上の基板によって画定される包囲されたキャビティを有するカートリッジを含む場合がある。電極のアレイは、基板に沿って配列し、またキャビティに隣接配置することができる。キャビティには水性液滴に対して非混和性の増量剤液体（例えば、オイル）を充填することができる。電極は、所定のシーケンス又は計画に基づいて異なる電界を付与して、ＤＦデバイス内の水性液滴を移送、混合、濾過、モニタリング及び／又は分析できるよう構成する。所定シーケンスは、水性液滴に対して指定反応を行わせ、例えば、生物学的物質を調製する。
複雑なステップを実施して、水性液滴を制御し、また所望生物学的物質を調製することができる。一実施例として、ＤＦ技術を使用して、次世代シーケンス（ＮＧＳ）のための断片化核酸のライブラリを調製することができる。指定反応を行わせた後、液滴をＤＦデバイス内のユーザーがアクセス可能な異なる場所に移送することができる。ユーザーは各液滴を取り出すことができ、この取出しは、例えば、ピペット操作具をキャビティ内に挿入し、また水溶液及び増量剤液体の双方を含む僅かな量（例えば、２０μｌ）を抽出することによって行う。しばしば、この水溶液は、液体の大部分を形成している増量剤含む液体全体の一部分である。例えば、増量剤液体の量は、水溶液の量の２倍（２×）、１０倍（１０×）、又は２０倍（２０×）であり得る。
幾つかの用途に対しては、水溶液を検定評価に使用する、又は検定評価若しくはワークフローの終了時に回収するよう、水溶液を増量剤液体から分離することが必要となり得る。しかし、液体の僅かな量を他の液体から信頼性高くかつ効率的に分離することは、困難な課題であり得る。水溶液及び増量剤液体を含む液状の混合物を分離する１つの従来方法は、混合物をウェル内に注入するステップと、及びウェルを遠心分離器内で回転させて液体を異なる層に分離するステップとを有する。増量剤の層は水溶液層の上部に形成することができる。増量剤液体の層はピペット操作具で、又は上澄み傾斜操作により除去することができる。特別なプロトコールに関しては、この分離プロセスは４５分又はそれ以上もかかる場合がある。さらに、このプロセスは、とくに数個の異なるサンプル（試料）で作業するときには、面倒で予測不能な場合があり得る。
したがって、既知の分離プロセスよりも、より迅速な様態、より効率的な様態、又はより信頼性高い様態、のうち少なくとも１つの様態で、２つ又はそれ以上の非混和性液体を分離する方法に対する必要性がある。
実施形態において、本発明は方法を提供し、この方法は、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを準備するステップを備える。フィルタ表面は収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。本発明方法は、さらに、液体混合物を多孔質膜の収容キャビティ内に注入するステップを備える。液体混合物は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を含む。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体のフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にする表面エネルギーを有する。本発明方法は、さらに、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップを備える。極性液体は、非極性液体が多孔質膜内に流入するとき、収容キャビティ内で液滴を形成する。
実施形態において、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを提供する。フィルタ表面は、収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有し、収容キャビティに沿うフィルタ表面は、極性液体の多孔質膜内への吸収を阻止し、また非極性液体の多孔質膜内への吸収を可能にする。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを準備するステップを備える方法を提供する。フィルタ表面は収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。本発明方法は、さらに、液体混合物を多孔質膜の収容キャビティに注入するステップを備える。液体混合物は、互いに非混和性である第１液体及び第２液体を含む。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にするよう構成する。本発明方法は、さらに、第２液体を多孔質膜内に流入させるステップを備える。第１液体は、第２液体が多孔質膜内に流入するとき、収容キャビティ内で液滴を形成する。
実施形態において、本発明は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を有する液体混合物を調整するよう構成されたサンプル調製システムを備える検定評価システムを提供する。本発明検定評価システムは、さらに、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成される収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体のフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより、非極性液体が多孔質膜に流入するとき、極性液体が収容キャビティ内に液滴を形成するよう構成されている。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える検定評価システムを提供する。フィルタ表面は液体混合物を収容する収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。液体混合物は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を有し、収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体のフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより非極性液体が多孔質膜内に流入するとき、極性液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。検定評価システムは、さらに、極性液体の液滴を用いて、１つ又はそれ以上の検定評価プロトコールを実施するよう構成された分析システムを備える。
実施形態において、本発明は、互いに非混和性である第1液体及び第２液体を有する液体混合物を調製するよう構成されたサンプル調製システムを備える検定評価システムを提供する。本発明検定評価システムは、さらに、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを備える。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成された収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより第２液体が多孔質膜内に流入するとき、第１液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える検定評価システムを提供する。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成された収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。液体混合物は、互いに非混和性である第１液体及び第２液体を有し、収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより第２液体が多孔質膜内に流入するとき第１液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。検定評価システムは、さらに、第１液体の液滴を用いて、１つ又はそれ以上の検定評価プロトコールを実施するよう構成された分析システムを備える。
本発明の実施形態により形成された、指定反応を行うよう構成される検定評価システムのブロック図である。 図１の検定評価システムに使用し得る流体システムの平面図を示す。 本発明の実施形態によって形成された流体システムの概略的側面図を示す。 各対応する表面上における一連の液滴を示す。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図５の６−６線上の相分離デバイスの断面図である。 例示的な収容キャビティを示す図５の相分離デバイスの拡大断面図である。 濾過又は分離プロセスの第１段階における収容キャビティの断面図である。 濾過又は分離プロセスの後の第２段階における収容キャビティの断面図である。 本発明の実施形態によるフィルタ本体の斜視図である。 図１０における１１−１１線上のフィルタ本体の断面図である。 複数個のフィルタ本体を有する本発明の実施形態による相分離デバイスの説明図である。 本発明の実施形態による方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図４の相分離デバイスの断面図である。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図１６の相分離デバイスの平面図である。 図１６の相分離デバイスの底面図である。 図１６の相分離デバイスの、図１７におけるＡ−Ａ線上の断面図を示す。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図２０の相分離デバイスの平面図である。 図２０の相分離デバイスの、図２１におけるＡ−Ａ線上の断面図を示す。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図２３の相分離デバイスの底面図である。 図２３の相分離デバイスの平面図である。 図１６の相分離デバイスの、図２５におけるＡ−Ａ線上の断面図を示す。 本発明の実施形態による相分離デバイスの斜視図である。 図２７の相分離デバイスの、図２７における２８−２８線上の断面図を示す。 図２７の相分離デバイスの平面図である。 相分離デバイスを備える本発明の実施形態により形成されたアセンブリの側面図である。 本発明の実施形態により形成されたシステムの概略図である。 図２７の相分離デバイスを備える本発明の実施形態によるアセンブリの分解斜視図である。 図３２のアセンブリを完全に構成した状態の斜視図である。 本発明の実施形態により形成されたシステムの概略図である。 本発明の実施形態により形成されたシステムの概略図である。
本明細書に記載の実施形態は、非混和性液体の分離が望ましい種々の用途に使用することができる。特別な実施形態において、少なくとも一方の非混和性液体は、後に分析される及び／又は指定物質を調製するのに使用される。例えば、非混和性液体は、極性液体（例えば、水溶液）及び非極性液体（例えば、オイル）を含む場合がある。非混和性液体は液体混合物内で組み合わされる。幾つかの事例において、非混和性液体は、１つ又はそれ以上の操作、例えば、一方の液体で１つ又はそれ以上の指定反応を行うのに使用することができる。特別な実施形態において、極性液体は、ユーザーが後で使用及び／又は分析する生物学的物質を含む。例えば、極性液体は、シークエンシング・バイ・シンセシス（ＳＢＳ）に使用される断片化核酸のライブラリを含むことがあり得る。断片化核酸のライブラリは、米国特許出願公開第２０１３／０２０３６０６号及び同第２０１３／０２２５４５２号に記載された１つ又はそれ以上のような、ライブラリ調製プロトコールを用いて調製することができ、これら特許文献それぞれは、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
本明細書に記載の実施形態は非混和性液体を分離する場合がある。例えば、液体混合物を多孔質膜によって画定した共通空間（例えば、収容キャビティ）内に供給する。多孔質膜は、非混和性液体のうち少なくとも一方を多孔質膜に透過流動させるとともに、少なくとも他方の非混和性液体を多孔質膜に透過流動させないようにすることができる。残りの液体は共通空間内に溜めておくことができる。この残りの液体が極性液体を含む場合、分子間力、例えば、水素結合及びファン・デル・ワールス相互作用によって生ずる力が、極性液体の分子をより大きい体積量（液滴）となるよう凝集又は合体させる。極性液体のこのより大きい体積量は後で取り出し、また他の操作に使用することができる。幾つかの事例において、多孔質膜の表面は、極性液体を共通空間内でビードにさせるような形状及び／又は所定特性にすることができる。ビードは、ビードにはならない液体に比べると見つけて取り出すのが容易な極性液体の指定体積量を与える。
本明細書で使用する「液体」は、比較的非圧縮性であり、また流動できかつ物質を保持する容器又は表面の形状にほぼ適合する能力を有する物質である。液体は、水をベースとし、また液体を互いに保持する表面張力を呈する極性分子を含むことができる。さらに、液体は、オイルをベースとする又は非水性の物質のように非極性分子を含む。本明細書における液体への言及は、２つ以上の液体の組合せから形成された液体を含む場合がある。例えば、個別の混和性溶液を単一液体として組み合わせることができる。
本明細書における用語「非混和性」は、互いに溶け合うこと又は所定条件で均質な液体を形成するよう互いに混合することがほぼできない液体を記述するのに使用する。所定条件は、１５℃〜３０℃及び約１.０気圧のような外部条件であり得る。しかし、異なる液体の分離を容易にする他の条件を与えることができる。限定空間内で互いに組み合わせるとき、非混和性流体は少なくとも２つの相に分離することができ、各相で、単一流体の少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９.０％、少なくとも９９.５％を構成することができる。さらに、「非混和性」は、長期間にわたり別個の流体相に留まるが、最終的には混合してしまう液体も包含することを意図する。例えば、非混和性流体は、少なくとも１０分、少なくとも２０分、又は少なくとも３０分ではほぼ別個の流体相に留まる場合がある。幾つかの実施形態において、非混和性流体は、非混和性流体は、少なくとも１時間、少なくとも１２時間、又は少なくとも２４時間ではほぼ別個の流体相に留まる場合がある。非混和性液体は、一方の流体相が他方の流体相よりも高い又は低い層を形成する異なる密度を有することができる。例えば、幾つかの実施形態において、非極性液体は、極性液体よりも高く上昇することができる。非混和性液体は、エマルションのような異成分から成る液体を形成するよう混合することができる。
液滴を含む液体は、種々の実施形態において異なる力を受ける場合がある。このような力としては、凝集力（すなわち、液体の同類分子相互間の引力）及び接着力（すなわち、液体分子と液体周囲の固体表面又は蒸気との間の引力）があり得る。凝集力及び接着力は、例えば、液体−蒸気界面及び液体−固体界面に沿って位置する原子及び分子の相互作用から生ずる。本明細書に記載の実施形態における液体の流れに影響する他の力は、関心対象液体が受け、ただし他の物質も受ける地球引力（すなわち、重力）である。本明細書に記載の実施形態は、これら力を利用して、非混和性液体を分離し、また少なくとも一方の液体を効果的に単離し、これにより液体をその後のタスク又は操作に使用できるようにする。
液体は、液体が接触する表面の特性に基づいて、異なる濡れ性又は湿潤特性を有することがあり得る。より具体的には、液滴は、液体及び固体表面の特性に基づく接触角を有することができる。接触角は、液滴及び液滴が載置する対応の固体表面に正接する２つの平面の交差によって生ずる角度である。接触角は、表面に対する液体の濡れ能力を示す。濡れは固体表面に沿って拡散する液体の能力である。液体による固体表面に対する濡れは、２つの相の間における界面に沿う分子の分子間相互作用によって制御される。接着力が凝集力よりも相対的に大きい場合、液体の表面に対する濡れは多くなる（すなわち、接触角は相対的に小さくなる）。凝集力が接着力よりも相対的に大きい場合、液体の表面に対する濡れは少ない（すなわち、接触角は相対的に大きくなる）。接触角が大きいとき、液体は表面に沿うビードを形成することになる。
液体の表面張力は液体の凝集力によって生ずるものであり、また従って、接触角に影響を及ぼすことができる。表面張力が増加するにつれて、液体の表面積を減少する（ビード化する）能力も増大する。しかし、固体の表面は、表面エネルギーを有するものとして特徴付けすることができる。固体の表面エネルギーが増加するにつれて、固体の液体に対する相互作用能力も増大する（すなわち、接触角が減少する）。例えば、低表面張力の液体を高表面エネルギーの固体上に配置するとき、液体は表面にわたり拡散し、また小さい接触角になる。液体が高表面張力を有して、低表面エネルギーの表面上に配置するとき、液体は表面上にビードを形成し、また大きい接触角になる。本明細書に記載のように、収容キャビティ内での液体のビード化は、一部には液体の表面張力及びその液体を保持する固体表面の表面エネルギーに基づくものであり得る。
同様に、液体が多孔質膜内に流入する能力は、主に、(a) 液体の表面張力（又は表面張力のなさ）、(b) 固体表面の表面エネルギー、(c) 多孔質膜の平均細孔径、及び(d) 多孔質膜の多孔率のうち少なくとも１つによって決定することができる。例えば、多孔質膜は、集合的に、一方の液体（例えば、極性液体）が多孔質膜内に流入できるとともに、他方の液体（例えば、非極性液体）が収容キャビティ内に液滴を形成できるようにする表面エネルギー、多孔率、及び平均細孔径を有することができる。固体表面の形状も、一方の液体の流入及び／又は他方の液体の液滴形成を容易にすることができる。したがって、本明細書に記載の実施形態は、液体の固有特性（例えば、表面張力）、液体が接触する固体表面の固有特性（表面エネルギー）、及び固体表面の形状を利用して、液体の流れを制御することができる。集合的に、これらパラメータが一方の液体を多孔質膜内に流入させるが、他方の液体の多孔質膜内への流入を阻害し、また随意的に、他方の液体のビード化を容易にするのを可能にできる。
他の要因も液体の固体に対する接触角又は濡れ、及び液体が多孔質膜内に流入するか否かに影響し得ることを付記する。例えば、液体の純度、又は界面活性剤を使用するか否かが、液体の表面張力及び固体−液体界面に沿う分子の相互作用に影響し得る。固体の純度（例えば、多孔質膜）、又はコーティングを固体表面上に配置するか否かも固体の表面エネルギーに影響し得る。さらに、周囲環境の温度、周囲空気の組成、表面の粗さ又は滑らかさも、すべて液体と固体表面との間における相互作用に影響し得る。上述した概念は、Surfaces, Interface, and Colloids: Principles and Applications, Second Edition, Drew Meyers, 1999, John Wiley & Sons, Inc. 及びContact Angle, Wettability, and Adhesion, edited by Robert F. Gould (1964)に詳細に記載されており、これら文献は参照により本明細書に組み入れられるものとする。
若干の実施形態は、デジタル微小流体素子（ＤＭＦ：digital microfluidics）又は誘電体上電気湿潤（ＥＷＯＤ：electrowetting-on-dielectric）とも称されるＤＦ技術を利用することができる。しかし、本明細書に記載した実施形態はＤＦ適用に限定するものではなく、また非混和性液体を用いる他のシステムに使用することができる。実施形態としては、１つ以上の液体を人が手作業で及び／又は機械が自動的に検定評価システムの他の場所に搬送する分散型検定評価システムがあり得る。さらに、実施形態としては、ラブ・オン・チップ（ＬＯＣ：lab-on-chip）デバイス、又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：micro-electro-mechanical）デバイスのようなほぼ閉鎖型のシステムである検定評価システムもあり得る。幾つかの実施形態において、システムは、ポイント・オブ・ケア（ＰＯＣ：point-of-care）デバイスのような１回使用の使い捨てデバイスとすることができる。
本明細書で使用する「指定反応（designated reaction）」は、化学的、電気的、物理的、又は光学的な特性（又は品質）のうち少なくとも１つにおける変化を含む。より全般的には、指定反応としては、化学的変換、化学的変化、又は化学的相互作用があり得る。例示的反応としては、限定しないが、還元、酸化、付加、脱離、転位、エステル化、アミド化、エーテル化、環化、若しくは置換のような化学反応、第１化学物質が第２化学物質に結合する結合相互作用、２つ以上の化学物質が互いに分離する解離、蛍光発光、発光、生物発光、化学発光、及び核酸複製、核酸増幅、核酸雑種形成、核酸連結反応、リン酸化反応、酵素触媒反応、アクセプタ（受容体）結合、又はリガンド結合のような生物学的反応がある。
これら指定反応は、検定評価プロトコールにおけるその後の利用及び／又はその後の分析を行うための生物学的物質を調製することができる。特別な実施形態において、ＤＦ技術を用いる生物学的サンプルの調製について記載する文献としては、米国特許出願公開第２０１３／０２０３６０６号、同第２０１３／０２２５４５２号、同第２０１０／０２９１５７８号、同第２０１３／０１６４７４２号、同第２０１３／００９２５３９号、同第２０１３／０１７８３７４号、同第２０１３／０２２５４５０号、同第２００７／０２７５４１５号、及び同第２０１３／００９２５３９号があり、これら文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
幾つかの実施形態において、指定反応は、蛍光標識分子の検体への取り込みを含む。検体はオリゴヌクレオチドとし、また蛍光標識分子はヌクレオチドとすることができる。指定反応は、標識付けしたヌクレオチドを有するオリゴヌクレオチドに向けて励起光を照射し、またフルオロフォア（蛍光色素分子）が検出可能な蛍光信号を発するとき検出することができる。他の実施形態において、検出した蛍光発光は化学発光又は生物発光の結果とする。指定反応は、さらに、例えば、ドナー蛍光色素分子をアクセプタ蛍光色素分子の近傍に近づけることにより、蛍光（又はフョルステル）共鳴エネルギー伝達（ＦＲＥＴ）を増加させる、ドナー蛍光色素分子及びアクセプタ蛍光色素分子を分離させることによりＦＲＥＴを減少させる、消光分子を蛍光色素分子から離間させることにより蛍光発光を増加させる、又は消光分子及び蛍光色素分子を同一場所に配置することにより蛍光発光を減少することができる。
本明細書で使用する用語「固定化された／した（immobilized）」は、生体分子又は生化学的物質に関して使用するとき、生体分子又は生化学的物質が分子レベルで表面にほぼ付着することを含む。例えば、生体分子又は生化学的物質は、非共有相互作用（例えば、静電気、ファン・デル・ワールス力、及び疎水性界面の脱水）を含む吸着技術、及び官能基又はリンカーが生体分子を表面に付着させるのを促進する場合の共有結合技術を用いて、基板材料の表面に固定化することができる。生体分子又は生化学的物質を基板材料の表面に固定化することは、基板表面の特性、生体分子又は生化学的物質を担持する液体媒体、及び生体分子又は生化学的物質自体の特性に基づくものであり得る。幾つかの事例において、基板表面は官能基化（化学的又は物理的に修飾）して、生体分子（又は生物学的若しくは化学的物質）を基板表面に固定化するのを促進することができる。基板表面は、先ず表面に結合される官能基を有するよう修飾することができる。次に官能基が、生体分子又は生物学的物質若しくは化学的物質）に結合して、表面上に固定化することができる。例えば、米国特許第８，５６３，４７７号、米国特許出願公開第２０１１／００５９８６５号又は米国特許出願公開第２０１４／００７９９２３号の文献に記載されているように、ゲルにより物質を表面に固定化することができ、これら文献それぞれは、参照によって本明細書に組み入れられるものとする。
幾つかの実施形態において、核酸を表面に付着させ、またブリッジ増幅を用いて増幅することができる。有用なブリッジ増幅方法は、例えば、米国特許第５，６４１，６５８号、国際公開第０７／０１０２５１号、米国特許第６，０９０，５９２号、米国特許出願公開第２００２／００５５１００号、米国特許第７，１１５，４００号、米国特許出願公開第２００４／００９６８５３号、米国特許出願公開第２００４／０００２０９０号、米国特許出願公開第２００７／０１２８６２４号及び米国特許出願公開第２００８／０００９４２０号の特許文献に記載されており、これら文献それぞれは参照によって全体が本明細書に組み入れられるものとする。表面上における核酸を増幅する他の有用な方法は、例えば、以下に詳細に説明する方法を用いる、ローリング・サークル増幅（ＲＣＡ：rolling circle amplification）である。幾つかの実施形態において、核酸は、表面に付着させ、また１つ以上のプライマー対を用いて増幅することができる。例えば、一方のプライマーを溶液内に存在させ、また他方のプライマーを表面上で固定化することができる（例えば、5’-付着）。例えば、核酸分子は、表面上における一方のプライマーに対する雑種を生じ、これに続いて固定化したプライマーの延伸を生じ、核酸の第１複製を産生する。この後、溶液内のプライマーは核酸の第１複製に対する雑種を生じ、核酸の第１複製を鋳型として使用して延伸することができる。随意的に、核酸の第１複製を産生した後、原核酸分子を表面上に固定化した第２プライマーに対して雑種を生じ、溶液におけるプライマーが延伸するのと同時又は後に、延伸することができる。いかなる実施形態においても、固定化したプライマー及び溶液内プライマーを用いる延伸（例えば、増幅）の反復ラウンドにより、核酸の複数の複製を生ずる。
本明細書で使用する用語「液滴」は、液体の固有特性（例えば、凝集力）液体に接触する表面の形状、又は液体に接触する表面の特性のうち少なくとも１つによって規定される３次元形状を有する比較的少量の液体（例えば、１ml未満）を包含する。液滴は、湾曲した輪郭の外面を有することができる。例えば、外面は凸面形状を有することができる。
幾つかの実施形態において、液滴は、少なくとも部分的に他の液体によって境界付けされるものとすることができる。例えば、液滴はＤＦデバイス内の増量剤液体によって完全に包囲される、又は増量剤液体及びＤＦデバイスの１つ以上の表面によって境界付けされることができる。他の例としては、増量剤、ＤＦデバイスの１つ以上の表面、及び／又は大気によって境界付けされることができる。さらに他の例としては、液滴は、増量剤液体及び大気によって境界付けされることができる。液滴は、例えば、水性若しくは非水性であり得る、又は水性成分及び非水性成分を含む混合物若しくはエマルションであり得る。液滴は、広範囲にわたる種々の形状をとり得る。非限定的ではあるが例として、ほぼディスク状、スラグ状、截頭球形状、楕円体、球体状、部分的に圧縮された球形、半球形状、卵形、円柱状、それらの組合せ、及び液滴操作中、例えば、合体若しくは分割操作中に生ずる、又はこのような形状が液滴アクチュエータの１つ以上の表面に接触した結果として生ずる様々な形状がある。
種々の実施形態において、液滴としては、生物学的試料（サンプル）、例えば、全血、リンパ液、血清、血漿、汗、涙、唾液、痰、脳脊髄、羊水、精液、膣排出物、漿液、滑液、心嚢液、腹水、胸膜液、浸出液、滲出液、嚢胞液、胆汁、尿、胃液、腸液、糞試料、単一細胞又は多細胞を含む液体、細胞小器官を含む液体、流動化組織、流動化有機体、多細胞有機体を含む液体、生物学的ぬぐい液、及び生物学的洗浄液があり得る。さらに、液滴としては、水、脱イオン水、生理食塩水溶液、酸性溶液、塩基性溶液、清浄液、及び／又は緩衝液のような試薬があり得る。液滴は、ＤＮＡ、ゲノムＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ若しくはその類似体のような核酸、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、若しくはターミネーター部分を有するそれらの類似体のようなヌクレオチドであって、ターミネーター部分を有するそれらの類似体としては、Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008)、２０１３年９月１２日に公開された “Improved Methods of Nucleic Acid Sequencing”と題するゴームレイ氏ら（Gormley et al.）の国際公開第２０１３／１３１９６２号、２００６年６月６日に発行された“Labelled Nucleotides”と題するバーンズ氏ら（Barnes et al.）の米国特許第７，０５７，０２６号、２００８年４月１０日に公開された“Compositions and Methods for Nucleotide Sequencing”と題するコズロフ氏ら（Kozklov et al.）の国際公開第２００８／０４２０６７号、２０１３年４月１５日に公開された“Targeted Enrichment and Amplification of Nucleic Acids on a Support”と題するリガッティ氏ら（Rigatti et al.）の国際公開第２０１３／１１７５９５号、２００８年２月１２日に発行された“Methods for Real-Time Single Molecule Sequence Fetermination”と題するハーディン氏ら（Hardin et al.）の米国特許第７，３２９，４９２号、２００７年５月１日に発行された“Enzymatic Nucleic Acid Synthesis: Compositions and Methods for Altering Monomer Incorporation Fidelity”と題するハーディン氏ら（Hardin et al.）の米国特許第７，２１１，４１４号、２００８年１月１日に発行された“Arrays of Optical Confinements and Uses Thereof”と題するターナー氏ら（Turner et al.）の米国特許第７，３１５，０１９号、２００８年７月２９日発行された“Fluorescent Nucleotide Analogs and Uses Therefor”と題するエクスユー氏ら（Xu et al.）の米国特許第７，４０５，２８１号、及び２００８年５月８日に公開された“Polymerase Enzymes and Reagents for Enhanced Nucleic Acid Sequencing”と題するランケット氏ら（Ranket et al.）の米国特許公開第２００８／０１０８０８２号に記載されているものがある（これら文献は全体が参照によって本明細書に組み入れられるものとする）、該ヌクレオチド、ポリメラーゼ、リガーゼ、リコンビナーゼ、若しくはトランスポーゼースのような酵素、抗体、エピトープ、ストレプトアビジン、アビジン、ビオチン、レクチン、若しくは炭水化物のような結合パートナー、又は他の生化学的活性分子を含むことができる。液滴内容物の他の例としては、試薬を含むことができ、試薬としては、例えば、核酸増幅プロトコール、親和性に基づく検定評価プロトコール、酵素検定評価プロトコール、配列決定（シークエンシング）プロトコール、及び／又は生体液分析プロトコールのような生化学的プロトコール用の試薬がある。液滴は、１つ以上の基質ビードを含むことができる。
本明細書に使用する「液滴アクチュエータ」は、液滴を取扱い操作することができるデバイス、システム、又はアセンブリを意味する。１つ以上の実施形態において、液滴は電気湿潤（エレクトロウェッティング）媒介操作を用いて取扱い操作する。液滴アクチュエータの例としては、２００５年６月２８日に発行された“Apparatus for Manipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques”と題するパムラ氏ら（Pmula et al.）の米国特許第６，９１１，１３２号、２００６年８月３１日に公開された“Apparatus and Methods for Manipulating Droplets on a Printed Circuit Board”と題するパムラ氏ら（Pmula et al.）の米国特許公開第２００６／０１９４３３１号、２００７年１０月２５日に公開された“Droplet-Based Biochemistry”と題するポラック氏ら（Pollack et al.）の国際公開第２００７／１２０２４１号、２００４年８月１０日に発行された“Electrostatic Actuators for Fluidics and Methods for Using Same”と題するシェンデロフ氏ら（Shenderov et al.）の米国特許第６，７７３，５６６号、２００３年５月２０日に発行された“Actuators for Fluidics Without Moving Parts”と題するシェンデロフ氏ら（Shenderov et al.）の米国特許第６，５６５，７２７号、２００３年１１月６日に公開された“Electrowetting-driven Micropumping”と題するキム氏ら（Kim et al.）の米国特許出願公開第２００３／０２０５６３２号、２００６年７月２７日に公開された“Method and Apparatus for Promoting the Complete Transfer of Liquid Drops from a Nozzle”と題するキム氏ら（Kim et al.）の米国特許出願公開第２００６／０１６４４９０号、２００７年２月１日に公開された“Small Object Moving on Printed Circuit Board”と題するキム氏ら（Kim et al.）の米国特許出願公開第２００7／００２３２９２号、２００９年１１月１９日に公開された“Method for Using Magnetic Particles in Droplet Fluidics”と題するシャー氏ら（Shah et al.）の米国特許出願公開第２００９／０２８３４０７号、２０１０年４月２２日に公開された“Method and Apparatus for Real-time Feedback Control of Electrical Manipulation of Droplets on Chip”と題するキム氏ら（Kim et al.）の米国特許出願公開第２０１０／００９６２６６号、２００９年６月１６日に発行された“Droplet Transportation Devices and Methods Having a Liquid Surface”と題するヴェレフ氏ら（Velev et al.）の米国特許第７，５４７，３８０号、２００７年１月１６日に発行された“Method, Apparatus and Article for Fluidic Control via Electrowetting, for Chemical, Biochemical and Biological Assays and the Like”と題するスターリン氏ら（Sterling et al.）の米国特許第７，１６３，６１２号、２０１０年１月５日に発行された“Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing”と題するベッカー氏ら（Becker et al.）の米国特許第７，６４１，７７９号、２００５年１２月２０日に発行された“Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing”と題するベッカー氏ら（Becker et al.）の米国特許第６，９７７，０３３号、２００８年２月１２日に発行された“System for Manipulation of a Body of Fluid”と題するデクレ氏ら（Decre et al.）の米国特許第７，３２８，９７９号、２００６年２月２３日に公開された“Chemical Analysis Apparatus”と題する山川氏ら（Yamakawa et al.）の米国特許公開第２００６／００３９８２３号、２００８年１２月３１日公開された“Digital Fluidics Based Apparatus for Heat-exchanging Chemical Processes”と題するウー氏ら（Wu et al.）の国際公開第２００９／００３１８４号、２００９年７月３０日に公開された“Electrode Addressing Method”と題するフーイリレット氏ら（Fouillet et al.）の米国特許公開第２００９／０１９２０４４号、２００６年５月３０日に発行された“Device for Displacement of Small Liquid Volumes Along a Micro-catenary Line by Electrostatic Forces”と題するフーイリレット氏ら（Fouillet et al.）の米国特許第７，０５２，２４４号、２００８年５月２９日に公開された“Droplet Microreactor”と題するマーチャンド氏ら（Marchand et al.）の米国特許公開第２００８／０１２４２５２号、２００９年１２月３１日に公開された“Liquid Transfer Device”と題する足立氏ら（Adachi et al.）の米国特許公開第２００９／０３２１２６２号、２００５年８月１８日に公開された“Device for Controlling the Displacement of a Drop Between Two or Several Solid Substrates”と題するルークス氏ら（Roux et al.）の米国特許公開第２００５／０１７９７４６号、及びDhindsa et al., “Virtual Electrowetting Channels: Electronic Liquid Transport with Continuous Channel Functionality”, Lab Chip, 10:832-836 (2010)を参照されたい。上述した文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
若干の液滴アクチュエータは、液滴操作ギャップを基板間に配置した１つ以上の基板と、及び１つ以上の基板に関連した（例えば、層状に積層、付着及び／又は埋設した）電極であって、１回以上の液滴操作を行うよう配列した、該電極とを有する。例えば、若干の液滴アクチュエータは、ベース（又は底部）基板、基板に関連した電極、基板及び／又は電極上の１つ以上の誘電体層、並びに随意的に、液滴操作表面を形成する基板、誘電体層及び／又は電極上の１つ以上の疎水性層を有する。頂部基板も設けることができ、この頂部基板は液滴操作表面からギャップを介して分離させ、このギャップは液滴操作ギャップを称することができる。頂部及び／又は底部基板における種々の電極構成は、上述した本明細書に組み入れられる特許文献に詳述されている。
液滴操作中、液滴は接地又は基準電極と連続接触又は頻繁な間断接触を維持することができる。接地又は基準電極は、ギャップに対向する頂部基板若しくはギャップに対向する底部基板に関連させる、又はギャップ内に配置することができる。電極を双方の基板に設ける場合、電極を液滴アクチュエータ機器に接続して電極を制御又はモニタリングするための電気接点は、一方又は双方の基板に関連させることができる。幾つかの事例において、一方の基板における電極は、他方の基板に電気的に接続し、一方の基板のみが液滴アクチュエータに接触するようにする。一実施形態において、導電性材料（例えば、ニュージャージー州ハッケンサックのマスターボンド社から入手可能なMASTER BOND(商標)ポリマーシステムＥＰ７９のようなエポキシ）が一方の基板における電極と他方の基板における電気経路との間に電気的接続を生じ、例えば、頂部基板における接地電極が底部基板における電気経路に対してこのような導電性材料によって接続される。複数の基板を使用する場合、基板間にスペーサを設けて、基板間ギャップの高さを決定し、またアクチュエータ上分注リザーバを画定する。スペーサ高さは、例えば、少なくとも約５μｍ、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、２７５μｍ又はそれ以上とすることができる。代替的又は付加的にスペーサ高さは、多くとも約６００μｍ、４００μｍ、３５０μｍ、３００μｍ又はそれ以下とすることができる。スペーサは、例えば、頂部又は底部の基板から突出する突起層、及び／又は頂部基板と底部基板との間に挿入した材料から形成することができる。
１個以上の開口又はポートを１つ以上の基板に設け、液滴操作ギャップに対して液滴を送給又は排除できる液体経路を形成することができる。１個以上の開口は、幾つかの事例において、１つ以上の電極と相互作用するよう整列させる、例えば、開口を経て流れる液体が１つ以上の液滴操作電極の十分近傍に至るようにし、液滴操作電極が液体を使用することによって液滴操作を可能にするよう整列させることができる。開口は収容キャビティに対するアクセスを提供することができ、この収容キャビティは液体リザーバとして液体を保留することができる。液滴操作電極は、液体を制御するため収容キャビティに関連させることができる。
ベース（又は底部）及び頂部の基板は、幾つかの事例において、１個の一体コンポーネントとして形成することができる。１個以上の基準電極をベース（又は底部）及び／若しくは頂部の基板上並びに／又はギャップ内に設けることができる。基準電極構成の例は、上述した本明細書に組み入れられる特許文献に記載されている。
種々の実施形態において、液滴アクチュエータによる液滴の取扱い操作は、電極媒介、例えば、電気湿潤媒介又は誘電泳動媒介又はクーロン力媒介で行うことができる。しかし、上述の実施形態は、電極媒介操作によって制御される液滴に限定するものではない。液滴操作を制御する他の技術の例としては、流体力学的流体圧力を誘発するデバイス、例えば、機械的原理（例えば、外部シリンジポンプ、空気圧薄膜ポンプ、振動薄膜ポンプ、真空デバイス、遠心力、圧電／超音波ポンプ及び音響放射力）、電気的又は磁気的な原理（例えば、電気浸透流、動電学的ポンプ、磁性流体プラグ、電気流体力学的ポンプ、磁力を用いる吸引又は反発、及び磁気流体力学的）、熱力学的原理（例えば、気体バブル発生器／相転移誘発体積膨張）；他の種類の表面湿潤原理（例えば、電気湿潤、及び光電湿潤、並びに化学的、熱的、構造的及び放射能誘発表面張力勾配）、重力、表面張力（例えば、毛細管作用）、静電気（例えば、電気浸透流）、遠心フロー（コンパクトディスク上に配置して回転させられる基板）、磁力（例えば、周期振動するイオンが流れを発生させる）、磁気流体力学的力、及び真空又は差圧に基づいて動作するデバイスがある。若干の実施形態において、上述した技術の２つ以上の組合せを用いて本発明の液滴アクチュエータにおける液滴操作を行うことができる。同様に、上述した技術のうち１つ又はそれ以上を使用して液体を液滴操作ギャップ内に送給する、例えば、他のデバイスにおけるリザーバ又は液滴アクチュエータの外部リザーバ（例えば、液滴アクチュエータ基板に関連させたリザーバ及びリザーバから液滴操作ギャップ内に至る流路）から送給することができる。
若干の液滴アクチュエータにおける液滴操作表面は、疎水性材料から形成する、又は疎水性を持たせるようコーティング又は処理することができる。例えば、幾つかの実施例において、液滴操作表面の幾らかの部分又はすべてに対して低表面エネルギー材料又は化学物質で誘導体化し、この誘導体化は、例えば、溶液内又は重合可能なモノマー内におけるポリフッ素化合物又は過フッ素化合物のような化合物を用いた析出又はその場の合成によって行うことができる。例としては、テフロン（登録商標）ＡＦ（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能である）、サイトップ（cytop）材料群のうちの材料、疎水性及び超疎水性コーティングであるＦＬＵＯＲＯＰＥＬ（登録商標）群（メリーランド州ベルツビルのサイトニクッス(Cytonix)社から入手可能である）におけるコーティング、シランコーティング、フルオロシランコーティング、疎水性ホスホン酸誘導体（例えば、アクロン(Aculon)社によって市販されている）、及びＮＯＶＥＣ（商標名）電子コーティング（ミネソタ州セントポールの３Ｍ社から入手可能である）、プラズマ助長化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）用の他のフッ素化モノマー、及びＰＥＣＶＤ用のオルガノシロキサンがある。幾つかの事例において、液滴操作表面に、約１０ｎｍ〜約１，０００ｎｍの範囲にわたる厚さを有する疎水性コーティングを設けることができる。さらに幾つかの実施形態において、液滴アクチュエータの頂部基板は導電性有機ポリマーを有し、次にこの導電性有機ポリマーに疎水性コーティングをコーティングする、又は液滴操作表面を疎水性にする処理を施す。例えば、プラスチック基板上に堆積する導電性有機ポリマーは、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸塩)（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）とすることができる。導電性有機ポリマー及び代替的導電層の他の例は、２０１１年１月６日に公開された「Droplet Actuator Devices and Methods」と題するポラック（Pollack）氏らの国際公開第２０１１／００２９５７号に記載されており、この文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
液滴アクチュエータの一方又は双方の基板は、印刷回路板（ＰＣＢ）、ガラス、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）被覆ガラス、及び／又は半導体材料を基板として用いて作製することができる。基板がＩＴＯ被覆ガラスであるとき、ＩＴＯコーティングは、少なくとも約２０ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、又はそれ以上の厚さにすることができる。代替的又は付加的に、この厚さは、多くとも、約２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、又はそれ以下とすることができる。幾つかの事例において、頂部及び／又は底部の基板はＰＣＢ基板を有し、この基板をポリイミド誘電体のような誘電体でコーティングし、さらにこのような誘電体に対して液滴操作表面を疎水性にするコーティング又は他の処理を施すことができる。基板がＰＣＢを有するとき、以下の材料が適当な材料の例であり、すなわち、ＭＩＴＳＵＩ（商標名）ＢＮ−３００（カリフォルニア州サンホセの三井ケミカル・アメリカ社から入手可能である）；ＡＲＬＯＮ（商標名）１１Ｎ（カリフォルニア州サンタアンナのアーロン(Arlon)社から入手可能である）；ＮＥＬＣＯ（登録商標）Ｎ４０００−６及びＮ５０００−３０／３２（ニューヨーク州メルヴィルのパーク・エレクトロケミカル社から入手可能である）；ＩＳＯＬＡ（商標名）ＦＲ４０６（アリゾナ州チャンドラーのイソラ・グループ社から入手可能である）、とくに、ＩＳ６２０；フッ素ポリマー群（低背景蛍光発光を有するために蛍光発光検出に適する）；ポリイミド群；ポリエステル；ポリエチレンナフタレート；ポリカーボネート；ポリエーテルエーテルケトン；液晶ポリマー；シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）；シクロオレフィン重合体（ＣＯＰ）；アラミド；ＴＨＥＲＭＯＵＮＴ（登録商標）不織アラミド補強材（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能である）；ＮＯＭＥＸ（登録商標）ブランドのファイバ（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能である）；及び紙が適当である。種々の材料も基板の誘電体コンポーネントとして使用するのに適する。例としては、ＰＡＲＹＬＥＮＥ（商標名）Ｃ（とくに、ガラス上の）、ＰＡＲＹＬＥＮＥ（商標名）Ｎ及びＰＡＲＹＬＥＮＥ（商標名）ＨＴ（〜３００℃の高温用）のような蒸着誘電体（テキサス州カティのパリレーン・コーティング・サービス社から入手可能である）；ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦコーティング；サイトップ；液体写真品質画像はんだマスクのようなはんだマスク（例えば、ＰＣＢ上の）であって、例えば、ＴＡＩＹＯ（商標名）ＰＳＲ４０００シリーズ、ＴＡＩＹＯ（商標名）ＰＳＲ及びＡＵＳシリーズ（ネバダ州カーソンシティーのタイヨー・アメリカ社から入手可能である）（熱制御を含む用途向けの良好な熱特性を有する）、及びＰＲＯＢＩＭＥＲ（商標名）８１６５（カリフォルニア州ロスアンゼルスのハンツマン・アドバンスド・マテリアル・アメリカ社から入手可能である）のようなはんだマスク；ＶＡＣＲＥＬ（登録商標）乾式フィルムはんだマスク製品群（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能である）におけるような乾式フィルムはんだマスク；ポリイミドフィルム（例えば、デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能なＫＡＰＴＯＮ（登録商標）ポリイミドフィルム）、ポリエチレン、及びフッ素ポリマー（例えば、ＦＥＰ）のようなフィルム誘電体；ポロテトラフルオロエチレン；ポリエステル；ポリエチレンナフタレート；シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）；シクロオレフィン重合体（ＣＯＰ）；及び任意な他の先に列挙したＰＣＢ基板材料；ブラックマトリクス樹脂；ポリプロピレン；並びにデュポン（商標名）Ｐｙｒａｌｕｘ（登録商標）ＨＸＣ及びデュポン（商標名）Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）ＭＢＣ（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社から入手可能である）のようなブラック可撓性回路材料がある。
液滴移送電圧及び周波数は、特定の検定評価プロトコールに使用する試薬とともに使用するよう選択することができる。策定パラメータは変動し、例えば、アクチュエータ上リザーバの数及び配置、独立電極接続部の数、異なるリザーバのサイズ（容積）、磁石／ビード洗浄ゾーンの配置、電極サイズ、電極間ピッチ、及びギャップ高さ（頂部基板と底部基板との間における）は、特定試薬、プロトコール、液滴体積量等での使用によって変動し得る。幾つかの事例において、本発明の基板は、例えば、溶液内又は重合可能なモノマー内におけるポリフッ素化合物又は過フッ素化合物のような化合物を用いた析出又はその場の合成によって誘導体化することができる。例としては、浸漬又は噴霧コーティング用のＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦコーティング及びＦＬＯＲＯＰＥＬ（登録商標）コーティング、プラズマ助長化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）用の他のフッ素化モノマー、及びＰＥＣＶＤ用のオルガノシロキサン（例えば、ＳｉＯＣ）がある。さらに、幾つかの事例において、液滴操作表面の幾らかの部分又はすべてを、ＰＣＢ基板からの背景蛍光発光のような背景ノイズを減少する物質でコーティングすることができる。例えば、ノイズ減少コーティングには、日本の東レ株式会社から入手可能なブラックマトリクス樹脂のようなブラックマトリクス樹脂がある。
試薬は、液滴操作ギャップ内又は液滴操作ギャップに流体接続したリザーバ内における液滴アクチュエータに供給することができる。試薬は、液滴のような液状形態とし、又は液滴操作ギャップ内又は液滴操作ギャップに流体接続したリザーバ内で、再構成可能な形態で供給することができる。再構成可能な試薬は、一般的には再構成のために液体と組み合わせることができる。本明細書に記載する方法及び装置での使用に適する再構成可能な試薬の例は、２０１０年６月１日発行の「Disintegratable Films for Diagnostic Devices」と題するメスレル（Meathrel）氏らの米国特許第７，７２７，４６６号に記載されており、この文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
本明細書に使用する用語「作動する／させる（activate）」は１つ以上の電極について使用するとき、液滴の存在の下に液滴操作を生ずることができる１つ以上の電極における電気的状態変化に影響することを意味する。電極の作動（activation）は、交流電流（ＡＣ）又は直流電流（ＤＣ）を用いて行わせることができる。任意の適当な電圧を使用することができる。例えば、電極は、約１５０Ｖより大きい電圧、又は約２００Ｖより大きい電圧、又は約２５０Ｖより大きい電圧、又は約２７５Ｖ〜約１０００Ｖの範囲の電圧、又は約３００Ｖの電圧を用いて作動させることができる。ＡＣ信号を使用する場合、任意の適当な周波数を採用することができる。例えば、電極は、約１Ｈｚ〜１０ＭＨｚの周波数、又は約１０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数、又は約２０Ｈｚ〜４０Ｈｚの周波数、又は約３０Ｈの周波数を有するＡＣ信号を用いて作動させることができる。液滴アクチュエータの電極は、検定評価システムの一部として設けるコントローラ又はプロセッサによって制御することができる。コントローラ又はプロセッサは、処理機能、並びにデータ及びソフトウェアの保存、入力及び出力能力を有することができる。
本明細書に使用する「液滴操作（droplet operation）」は、液滴アクチュエータ上又は液滴アクチュエータ内における液滴の任意な取扱い操作を含む。液滴操作としては、例えば、液滴を液滴アクチュエータ内に装填する；液滴源から１滴又はそれ以上の液滴を分注する；一滴の液滴を２滴又はそれ以上の液滴に分裂、分離又は分割する；液滴を１つの場所から任意な方向に他の場所に移送する；２滴又はそれ以上の液滴を単独液滴に合体又は結合する；液滴を希釈する；液滴を混合する；液滴を撹拌する；液滴を変形させる；液滴を所定位置に保持する；液滴を培養する；液滴を加熱する；液滴を蒸発させる；液滴を冷却する；液滴を廃棄する；液滴を液滴アクチュエータから送出する；本明細書に記載した他の液滴操作をする；及び／又は上述の行為の組合せをすることがあり得る。用語「合体する（merge）」、「合体させる（merging）」、「組み合わせる（combine）」、「組み合わさる（combining）」等は、２滴以上の液滴から１滴の液滴を生ずることを記述するのに使用する。このような用語は、２滴以上の液滴につき使用するとき、２滴以上の液滴が１滴の液滴に組み合わさるのに十分な液滴操作の任意な組合せで使用できる。例えば、「液滴Ａを液滴Ｂに合体させる」は、液滴Ａを静止している液滴Ｂに接触するよう移送する、液滴Ｂを静止している液滴Ｂに接触するよう移送する、又は液滴Ａ及びＢを互いに接触するよう移送することによって達成することができる。用語「分裂する（splitting）」、「分離（separating）」、「分割（dividing）」は、結果として生じた液滴の特定の分量を含意することは意図しない（結果として生じた液滴の量は同一又は異なるものであり得る）、又は結果として生じた液滴の個数を含意することは意図しない（結果として生じた液滴の数は２，３，４，５又はそれ以上であり得る）。用語「混合（mixing）」は、液滴内で１つ以上の成分がより均一に分布する結果となる液滴操作に言及する。「装填（loading）」液滴操作の例としては、微小透析装填、圧力支援装填、ロボット装填、受動的装填、及びピペット装填がある。
液滴操作は電極媒介で行うことがあり得る。幾つかの事例において、液滴操作は、さらに、表面上における親水性及び／若しくは疎水性の試薬の使用、並びに／又は物理的障害物によって容易になる。液滴操作の例としては、「液滴アクチュエータ」の定義につき上述した特許文献を参照されたい。
インピーダンス若しくは容量に関する感知若しくは撮像技術を使用して、液滴操作の成果を決定若しくは確認する、又は収容キャビティ若しくはウェル内の液体の量若しくはレベルを決定若しくは確認することが時々あり得る。このような技術の例は、２００９年１２月３０日に公開された「Capacitance Detection in a Droplet Actuator」と題するステュルメル（Sturmer）氏らの国際公開第２００８／１０１１９４号に記載されており、この文献は、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。概して、感知又は撮像技術を使用して、特定電極における、又はウェル若しくは収容キャビティ内での液滴の有無を確認することができる。例えば、液滴分注操作に続いての行き先電極における分注された液滴の存在は、液滴分注操作が有効であったことを確認する。同様に、検定評価プロトコールの適切ステップにおける検出スポットに液滴が存在することは、一連の先行液滴操作が検出用液滴生成に成功していたことを確認し得る。
液滴移送時間は極めて迅速にすることができる。例えば、様々な実施形態において、１つの電極から次の電極への液滴移送は約１秒よりも、又は約０.１秒よりも、又は約０.０１秒よりも、又は約０.００１秒よりも速くすることができる。一実施形態において、電極はＡＣモードで動作するが、撮像用にＤＣモードに切り換える。液滴操作を行うためには、液滴の占有面積が電気湿潤面積に類似するようにすることが有用であり、換言すれば、1個、２個及び３個の電極を使用する場合には、それぞれ１×、２×、３×の液滴占有面積となるよう制御操作するのが有用である。液滴占有面積が所定時刻での液滴操作を行うのに利用可能な電極の数より大きい場合、液滴サイズと電極の数との間の差は一般的に１より大きくないようにすべきであり、換言すれば、２×液滴は１個の電極を使用して制御するのが有用であり、また３×液滴は２個の電極を使用して制御するのが有用である。液滴がビードを含むとき、液滴サイズは、液滴を制御する、例えば、液滴を移送する電極の数に等しくするのが有用である。
本明細書に使用する「増量剤液体」は、液滴アクチュエータの液滴操作基板に関連する液体を含み、この液体は、液滴相と十分には混和せず、液滴相が電極媒介液滴操作を受けるようにする。例えば、液滴アクチュエータの液滴操作ギャップは、代表的には増量剤液体で充満する。増量剤液体は非極性液体とすることができる。増量剤液体は、例えば、シリコーンオイル若しくはヘキサデカンによる増量剤液体のような低粘性オイルとする又はそれを含むものとすることができる。増量剤液体は、フッ素化又は過フッ素化したオイルのようなハロゲン化オイルとする又はそれを含むものとすることができる。増量剤液体は、液滴アクチュエータのギャップ全体を填隙する、又は液滴アクチュエータの１つ以上の表面を被覆することができる。増量剤液体は導電性又は非導電性とすることができる。増量剤液体は、液滴操作を改善及び／又は液滴から試薬若しくは標的物質の損失を減少、微小液滴形成を促進、液滴相互間の交差汚染を減少、液滴アクチュエータ表面の汚染を減少、液滴アクチュエータ材料の劣化を減少、等々をするよう選択することができる。例えば、増量剤液体は、液滴アクチュエータ材料に対する適合性を有するよう選択することができる。例として、フッ素化増量剤液体は、フッ素化表面コーティングに採用するのが有用であり得る。フッ素化増量剤液体は、ウンベリフェロン物質、例えば、6-ヘキサデカノイルアミド-4-メチルウンベリフェロン物質のような脂溶性の化合物の損失を減少するのに有用であり、他のウンベリフェロン物質は、２０１１年５月１９日公開の「Enzymatic Assays Using Umbelliferone Substrates」と題したウィンガー（Winger）氏らの米国特許出願公開第２０１１／０１１８１３２号に記載されており、この文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。適当なフッ素化オイルの例としては、ガルデン（登録商標）製品群、例えば、ガルデンＨＴ170（ｂｐ＝170℃、粘度＝１.８ｃＳｔ、密度＝１.７７）、ガルデンＨＴ200（ｂｐ＝200℃、粘度＝２.４ｃＳｔ、密度＝１.７９）、ガルデンＨＴ230（ｂｐ＝230℃、粘度＝４.４ｃＳｔ、密度＝１.８２）（すべてソルヴェイ・ソレキス（Solvay Solexis）社から入手可能である）；ノベック（商標）製品群、例えば、ノベック7500（ｂｐ＝128℃、粘度＝０.８ｃＳｔ、密度＝１.６１）、フルオリナートFC-40（ｂｐ＝155℃、粘度＝１.８ｃＳｔ、密度＝１.８５）、フルオリナートFC-43（ｂｐ＝174℃、粘度＝２.５ｃＳｔ、密度＝１.８６）（すべて３Ｍ社から入手可能である）がある。概して、過フッ素化増量剤液体の選択は、動粘性率（＜７ｃＳｔであるが、必ずしも必要とされない）、及び沸点（＞150℃であるが、ＤＮＡ／ＲＮＡに基づく用途（ＰＣＲ、等々）での使用には必ずしも必要とされない）に基づいて行われる。増量剤液体には、例えば、界面活性剤又は他の添加物をドーピングすることができる。例えば、添加剤は、液滴操作を改善及び／又は液滴から試薬若しくは標的物質の損失を減少、微小液滴形成を促進、液滴相互間の交差汚染を減少、液滴アクチュエータ表面の汚染を減少、液滴アクチュエータ材料の劣化を減少、等々をするよう選択することができる。界面活性剤ドーピングを含む増量剤液体の組成は、特定検定評価プロトコールに使用される試薬の性能、及び液滴アクチュエータ材料との有効な相互作用又は非相互作用が得られるように選択することができる。本明細書に記載の方法及び装置での使用に適した増量剤液体及び増量剤液体調製の例は、２０１０年６月３日に公開された「Droplet Actuator, Modified Fluids and Methods」と題したスリニバサン（Srinivasan）氏らの国際公開第２０１０／０２７８９４号；２００９年２月１２日に公開された「Use of Additives for Enhancing Droplet Operations」と題したスリニバサン（Srinivasan）氏らの国際公開第２００９／０２１１７３号；２００９年１月１５日に公開された「Droplet Actuator, Devices and Methods Employing Magnetic Beads」と題したシスタ（Sista）氏らの国際公開第２００８／０９８２３６号；及び２００８年１１月２０日に公開された「Electrowetting Devices,」と題したモンロー（Monroe）氏らの国際公開第２００８／０２８３４１４号に記載されており、これら文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとし、また本明細書で引用した他の特許及び特許出願にも記載されている。フッ素化オイルは、幾つかの事例において、例えば、ゾニール（商標）FSO-100（シグマ・アルドリッチ(Shigma-Aldrich)社）のようなフッ素化界面活性剤、及び／又は他のフッ素化界面活性剤をドーピングできる。増量剤液体は、代表的には液体である。幾つかの実施形態において、液体の代わりに増量剤ガスを使用することができる。代表的な増量剤液体としては、米国特許出願公開第２０１４／０２３１２５９号に記載されているものがあり、この文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
任意な形態の液体（例えば、移動又は静止状態であっても液滴又は連続体である）が電極、アレイ、マトリクス又は表面「上（on）」、「に（at）」、「上方（over）」に存在すると記載するとき、このような液体は、電極／アレイ／マトリクス／表面に直接接触するか、又は液体と電極／アレイ／マトリクス／表面との間に介在する１つ以上の層又は薄膜に接触するか、のいずれかとすることができる。一実施例において、増量剤液体は、このような液体と電極／アレイ／マトリクス／表面との間との間における薄膜と見なすことができる。
液滴が液滴アクチュエータ「上」に存在する又は液滴を液滴アクチュエータ「上に装填する」と記述するとき、液滴が液滴アクチュエータ上又は液滴アクチュエータ内に配置し、この配置は、液滴アクチュエータを用いて１つ以上の液滴操作するのが容易となるよう、又は液滴の特性又は液滴からの信号を感知するのが容易になるように行うものと理解されたい。
以下の若干の実施形態における詳細な説明は、図面と関連して読まれるとより理解できるであろう。図面が種々の実施形態における機能ブロック図を示す限りにおいて、機能ブロックは、ハードウェア回路間の境界は必ずしも示す必要はない。したがって、例えば、１つ以上の機能ブロック（例えば、プロセッサ又はメモリ）は、単一のハードウェアピース（例えば、汎用信号プロセッサ又はランダム・アクセス・メモリ、ハードディスク等々）内に実装することができる。同様に、プログラムは、スタンドアロンプログラムである、オペレーティング・システムにサブルーチンとして組み込む、インストールしたソフトウェアパッケージ内で機能する、等々とすることができる。種々の実施形態において、図面に示す構成及び手段に限定しないと理解されたい。
図１は、本発明の実施形態により形成された、非混和性液体を用いての、指定反応を行うよう構成した検定評価システム１００のブロック図である。この検定評価システムは、液体移送アセンブリ１０４に対して動作可能に位置決め又は動作可能に接続した流体システム１０２と、検出器アセンブリ１０６と、液体検出システム１０８と、１個以上の加熱デバイス１１０とを備える。検定評価システム１００は、さらに、相分離デバイス１２５、フロー促進デバイス１８４、及び分析システム１８６も備える。幾つかの実施形態において、流体システム１０２は、サンプル調製システムと称することができる。流体システム１０２は、ＤＦ技術を利用して個別液滴に対して液滴操作を行わせるよう構成したＤＦデバイス又はカートリッジのような液滴アクチュエータとすることができる。流体システムは、さらに、ＭＥＭＳデバイス、ＬＯＣデバイス及び／又はＰＯＣデバイスを有することができる。用語ＤＦデバイス、フローセル、ＭＥＭＳデバイス、ＬＯＣデバイス及びＰＯＣデバイスは、必ずしも相互に排他的ではないことに留意されたい。例えば、単一流体システムは、ＭＥＭＳデバイス、ＬＯＣデバイス及び／又はＰＯＣデバイスとして特徴付けられるものとすることができる。
若干の実施形態において、流体システム１０２は、液滴操作ギャップ（図示せず）によって互いに離間した第１基板及び第２基板を有する液滴アクチュエータである。液滴操作ギャップは、液滴が流体システム１０２の動作中に位置付けされる内部キャビティを画定することができる。第１基板は、電気的にアドレス指定可能な電極の配列を有する。幾つかの事例において、第２基板は、例えば、導電性インク又はンジウムスズ酸化物から形成した基準電極平面を有することができる。第１基板及び第２基板は疎水性材料によりコーティングすることができる。液滴操作は液滴操作ギャップ内で行う。液滴周りの空間（すなわち、第１基板と第２基板との間の液滴操作ギャップ）は、液滴に対して非混和性である増量剤液体によって満たすことができる。例えば、増量剤液体は、シリコーンオイルのような不活性流体とし、液体の蒸発を防止し、またデバイス内での液滴移送を容易にするのに使用することができる。幾つかの事例において、液滴操作は電圧作動パターンを変化させることによって行うことができる。液滴操作としては、液滴の合体、分裂、混合、及び分注することがあり得る。
流体システム１０２は、検定評価システム１００のシステムハウジング（図示せず）上に又は内に装着するよう設計することができる。このシステムハウジングは、流体システム１０２を保持し、また検定評価システムの他のコンポーネントを収容し、他のコンポーネントとしては、限定しないが、例えば、液体移送アセンブリ１０４、検出器アセンブリ１０６、液体検出システム１０８、及び１つ以上の加熱デバイス１１０があり得る。例えば、システムハウジングは、１個以上の磁石１１２を収容することができ、この磁石１１２は永久磁石とすることができる。随意的に、システムハウジングは１個以上の電磁石１１４を収容することができる。磁石１１２及び／又は電磁石１１４は、流体システム１０２に対して、磁気応答性基板ビードを固定化するよう相対的に位置決めすることができる。随意的に、磁石１１２及び／又は電磁石１１４は、磁石位置付けモータ１１６によって制御することができる。さらに、システムハウジングは、例えば、流体システム１０２の所定反応ゾーン及び／又は洗浄ゾーン内の温度を制御する１個以上の加熱デバイス１１０を収容することができる。一実施例において、加熱デバイス１１０は、流体システムの温度制御を行うよう流体システム１０２に対して相対的に位置決めしたバー状ヒータとすることができる。
検定評価システム１００は、１つ以上のプロトコール中に検定評価システム１００を自動的に制御するための検定評価システム１００の様々なコンポーネントと通信するシステムコントローラ１２０を有することができる。例えば、システムコントローラ１２０は、流体システム１０２、電磁石１１４、磁石位置付けモータ１１６、加熱デバイス１１０、検出器アセンブリ１０６、液体検出システム１０８、及び液体移送アセンブリ１０４に対して通信可能に接続することができる。システムコントローラ１２０は、さらに、検定評価システム１００を動作させるユーザー入力を受け取るよう構成したユーザー・インタフェース（図示せず）に通信可能に接続することができる。
システムコントローラ１２０は、１個以上の論理型デバイスを有することができ、この論理型デバイスとしては、１個以上のマイクロコントローラ、プロセッサ、縮小命令セット・コンピューター（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡｓ）、論理回路、及び本明細書に記載した機能を実行できる任意な他の回路があり得る。例示的実施形態において、システムコントローラ１２０は、１個以上の記憶素子に記憶した命令セットを実行して、１つ以上のプロトコールを実施できるようにする。記憶素子は、検定評価システム１００内における情報ソース又は物理的メモリ素子の形態とすることができる。検定評価システム１００が実施するプロトコールは、例えば、ＤＮＡ若しくはＲＮＡの定量分析、ＤＮＡシークエンシング（例えば、シークエンシング・バイ・シンセシス(SBS)）、試料（サンプル）調製、及び／又はシークエンシング用断片ライブラリ調製を行うことができる。液滴アクチュエータを利用する実施形態に対しては、システムコントローラ１２０は、１つ以上のプロトコールを実施するよう電極を作動／不作動状態にすることによって液滴取扱い操作を制御することができる。システムコントローラ１２０は、さらに、本明細書に記載のような液体移送アセンブリ１０４の動作及び位置決めを制御することができる。
命令セットは、検定評価システム１００に対して本明細書に記載した種々の実施形態の方法及びプロセスのような特定動作を実施させるよう命令する様々なコマンドを含むことができる。命令セットはソフトウェアプログラムの形態とすることができる。本明細書に使用する用語「ソフトウェア」及び「ファームウェア」は互換的であり、コンピュータが実行するためのメモリに記憶した任意なコンピュータプログラムを含み、メモリとしては、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリがある。上述のメモリタイプは単に例示的なものであり、したがって、コンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリタイプには限定されない。
ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアのように様々な形態とすることができる。さらに、ソフトウェアは、個別プログラムの集合体、又はより大きいプログラム内のプログラムモジュール、又はプログラムモジュールの一部の形態とすることができる。ソフトウェアは、さらに、オブジェクト指向プログラミングの形態であるモジュールプログラミングを含むことができる。検出データを取得した後、この検出データは、自動的に、検定評価システム１００が処理する、ユーザー入力に応答して処理する、又は他の処理マシンが作成するリクエスト（例えば、通信リンク経由の遠隔リクエスト）に応答して処理することができる。
システムコントローラ１２０は、検定評価システム１００の他のコンポーネント又はサブシステムに対して、有線又は無線とすることができる通信リンクを介して接続することができる。システムコントローラ１２０は、さらに、現場から離れたシステム又はサーバーに通信可能に接続することができる。システムコントローラ１２０は、ユーザー・インタフェース（図示せず）からユーザー入力又はコマンドを受け取ることができる。ユーザー・インタフェースは、キーボード、マウス、タッチパネル、及び／又は音声認識システム、等々を有することができる。
システムコントローラ１２０は、ソフトウェア命令を記憶、解釈及び／又は実行する、並びに検定評価システム１００の全体動作を制御するような処理能力を得るのに供することができる。システムコントローラ１２０は、データ及び／又は様々なコンポーネントの電力状況を制御するよう構成又はプログラムすることができる。システムコントローラ１２０は図１において単一構体として提示したが、システムコントローラ１２０は、検定評価システム１００全体にわたり異なる場所に分布した多重の個別コンポーネント（例えば、プロセッサ）を有することができる。幾つかの実施形態において、１個以上のコンポーネントをベースとなる機器に集積することができ、また１個以上のコンポーネントを機器に対して遠隔に位置付けることができる。
幾つかの実施形態において、検出器アセンブリ１０６は、流体システム１０２からの光信号（吸収、反射／屈折、又は発光）を検出するよう、流体システム１０２に対して相対的に位置決めした撮像システムとする。撮像システムは、１個以上の光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））と、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像装置のような検出デバイスとを含むことができる。幾つかの実施形態において、検出器アセンブリ１０６は、化学発光体から発光される光信号を検出することができる。さらに他の実施形態において、検出器アセンブリ１０６は撮像システムでないものとすることができる。例えば、検出器アセンブリ１０６は、液体の電気的特性を検出する１個以上の電極とすることができる。
液体検出システム１０８は、液体の場所及び／又は液体の量を検出するよう構成することができる。例えば、液体検出システム１０８は、流体システム１０２内における液滴の場所及び／又は流体システム１０２内若しくはリザーバ（収容キャビティ）における液滴の量を同定するよう構成することができる。若干の実施形態において、液体検出システム１０８は、液滴又はリザーバ内のインピーダンスを検出する回路を有することができる。例えば、液体検出システム１０８は、インピーダンススペクトロメータを形成する電極を有することができる。液体検出システム１０８は、任意な液滴操作電極のようないずれかの電極における液滴の有無による容量性負荷をモニタリングするのに使用することができる。適当なキャパシタンス検出技術の例としては、２００８年８月２１日公開の「Capacitance Detection in a Droplet Actuator」と題したステュルメル（Sturmer）氏らの国際公開第２００８／１０１１９４号；２００２年１０月１７日公開の「System and Method for Dispensing Liquids,」と題したケール（Kale）氏らの国際公開第２００２／０８０８２２号を参照されたく、これら文献は参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。代替的に、他のデバイス又は素子を用いて、流体システム１０２内の液体の場所及び／又は量を検出することができる。例えば、検出器アセンブリ１０６は、指定領域を経て伝播する及び／又は指定領域から発生する光信号を検出することができる。光信号に基づいて液体検出システム１０８は、液滴が指定領域に位置付けられたか否かを確認する、及び／又は指定領域における液体が適正な量であることを決定することができる。液体検出システム１０８は、液体のレベルを検出するプローブを有することができる。
随意的に、流体システム１０２は破壊デバイス１２２を含むことができる。この破壊デバイス１２２は、液滴アクチュエータ内の材料、例えば組織、細胞及び胞子の破壊（溶解）を促進する任意なデバイスとすることができる。破壊デバイス１２２は、例えば、超音波処理機構、加熱機構、機械的剪断機構、ビード叩き機構、流体システム１０２内に組み込んだ物理的形体、電界発生機構、熱サイクル機構、及びこれらの組合せとすることができる。破壊デバイス１２２は、システムコントローラ１２０によって制御することができる。
液体移送アセンブリ１０４は、貯蔵ハウジング１１５及び移送モータ１１７を有することができる。貯蔵ハウジング１１５は、指定反応を行うのに使用する液体（例えば、試薬、緩衝溶液、増量剤液体等）を貯蔵するよう構成したリザーバ又はキャビティを有する。移送モータ１１７は、貯蔵ハウジング１１５を流体システム１０２に対して移動させ、流体システム１０２に対して液体を装填及び／又は取出しを行うよう構成する。液体は、流体システム１０２の内部キャビティにアクセスするアクセスポート１２９経由で装填又は抽出することができる。単なる例として、移送モータ１１７（及び磁石位置付けモータ１１６）としては、１個以上の直接駆動モータ、直流電流（ＤＣ）モータ、ソレノイドドライバ、リニアアクチュエータ、圧電モータ等々があり得る。
相分離デバイス１２５は、それぞれが流体システム１０２からの液体混合物を収容するよう構成した複数個の収容キャビティ１２７を有する。液体混合物は、自動的に液体移送アセンブリ１０４経由で移送することができる、又はユーザー（技師）が手動で移送することができる。特別な実施形態において、液体混合物は、極性液体（例えば、生物学的サンプルを含む水溶液）及び非極性液体（例えば、シリコーンオイル）を含む。相分離デバイス１２５は極性液体を非極性液体から分離するよう構成することができ、この分離は、非極性液体の量を大幅に減少させることによって行う。例えば、相分離デバイス１２５は、極性液体を収容キャビティ内に保持したまま、相分離デバイス１２５の本体内に非極性液体を吸収させることができる。例示的実施形態において、液体混合物は、流体システム１０２から手作業で抽出することができる。例えば、ユーザーはピペット操作具の１個又はそれ以上のノズル（又は多重ピペット操作具）をアクセスポート１２９に挿入し、流体システム１０２から液体混合物を取り出すことができる。他の実施形態において、液体混合物は自動的に取り出し、この取出しは、例えば、自動化マシンが流体的に制御するピペット操作具又はチューブを用いて行うことができる。代替的には、検定評価システム１００は、収容キャビティ１２７に流体連通する１個以上の流体チャンネルと、収容キャビティ１２７内への液体混合物の流入を誘導するポンプシステム（図示せず）とを有することができる。
幾つかの実施形態において、液体混合物は受動的に分離する。例えば、液体混合物は、相分離デバイスの多孔質膜の頂部に休止させ、また重力によって１種類又はそれ以上の液体を多孔質膜内に流入する間に他の種類の液体が多孔質膜に流入するのを阻止する。他の実施形態において、検定評価システム１００はフロー促進デバイス１８４を有する。フロー促進デバイス１８４は、例えば、相分離デバイス１２５を保持及び動かすよう構成したシステムとすることができる。例としては、フロー促進デバイス１８４は、相分離デバイス１２５を撹拌若しくはシェイクすることができる、又は相分離デバイス１２５内に振動を発生させ、液体混合物を動かして液体混合物の分離を促進することができる。他の実施例としては、フロー促進デバイス１８４は、相分離デバイス１２５を収容し、また液体混合物の分離を促進するよう回転する遠心分離器とすることができる。
１種類又はそれ以上の液体を効果的に単離した後、単離した液体は、その後の調製及び／又は分析のための分析システム１８６に供給することができる。例えば、単離した液体は、ＰＣＲを行う及び／又は単離した液体に由来する核酸のシークエンシング（配列決定）を行うシステムに供給することができる。しかし、本明細書に記載の実施形態はシークエンシング・プロトコールに限定されるものではなく、他の検定評価プロトコールを実施することができる。
上述のＳＢＳプロトコールのうち１つ以上を遂行できる分析システムとしては、イルミナ（Illumina）社が開発したシステム、例えばMiSeqシステム、HiSeq 2500システム、HiSeq X Tenシステム、及びHiScanシステムがあり得る。上述のＳＢＳプロトコールのうち１つ以上を遂行できるシステムは、米国特許出願第１３／２７３，６６６号及び同第１３／９０５，６３３号；国際公開第０７／１２３７４４号；米国特許出願公開第２０１２／０２７０３０５号；同第２０１３／００２３４２２号及び同第２０１３／０２６０３７２号；並びに米国特許第５，５２８，０５０号；同第５，７１９，３９１号；同第８，１５８，９２６号及び同第８，２４１，５７３号に記載されており、これら文献それぞれは、参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
当然のことながら、本明細書に記載した実施形態の１つ又はそれ以上の態様は、方法、システム、コンピュータ可読媒体、及び／又はコンピュータプログラム製品として実現することができる。用語「システム」は広義に解釈すべきであり、また任意なアセンブリ又はデバイスを意味することができる。態様は、すべてが本明細書において「回路」、「モジュール」若しくは「システム」と称される、ハードウェア実施形態、ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等）、又はソフトウェア態様及びハードウェア態様の組合せの実施形態の形式をとることができる。さらに、方法は、コンピュータが使用できる記憶媒体であって、媒体内に埋め込まれたコンピュータが使用できるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品の形式をとることができる。
図２は液滴アクチュエータ１３０の平面図を示し、この液滴アクチュエータ１３０は、検定評価システム１００（図１参照）のような検定評価システム内の流体システムとして使用することができる。液滴アクチュエータ１３０は、底部基板１３２と、この底部基板１３２の上方に位置決めした頂部基板１３４とを有する。底部基板１３２は、例えば、液滴操作を行うための電極アレイを有するプリント回路板（ＰＣＢ）を含むことができる。頂部基板１３４は、底部基板１３２の上方に備え付けるカバープレートとすることができる。頂部基板１３４はアクセスポート１３６のアレイを有する。例えば、図示の実施形態において、アクセスポート１３６は、増量剤入口１３８、試薬入口１４０，１４２の列、アダプタ差込口１４４の列、サンプル入口１４６の列、及び液体混合物出口１４８の列を有する。各アクセスポート１３６は、頂部基板１３４と底部基板１３２との間に位置付けられる内部キャビティ（又は液滴操作ギャップ）に対する流体アクセスをもたらす。液滴アクチュエータ１３０は、アクセスポート１３６から液体（例えば、１種類又はそれ以上の試薬、緩衝溶液、増量剤液体等々）を収容することができる、及び／又は液体混合物出口１４８のようなアクセスポート１３６から液体を抽出することができる。
図３は、本発明の実施形態により形成した流体システム１６０の一部分の略図的断面図を示す。この流体システム１６０は、ＤＦデバイス又は液滴アクチュエータ１３０（図２参照）のような液滴アクチュエータとする、又は液滴アクチュエータを含むものとることができる。流体システム１６０は、増量剤液体１６４（例えば、オイル）及び１種類又はそれ以上の溶液１６６（例えば、試薬又はサンプル溶液）を保持するよう構成したハウジング１６２を有する。ハウジング１６２は、複数のコンポーネントから形成することができる。例えば、ハウジング１６２は、頂部基板又はカバー基板１６８と、及び底部基板１７０とを有する。頂部基板１６８は底部基板１７０に備え付ける。頂部基板１６８及び底部基板１７０はデバイスチャンネル１７２を画定する操作的ギャップ（又は液滴操作ギャップ）だけ分離させる。頂部基板１６８はアクセス開口１７３を有する。
頂部基板１６８を底部基板１７０の備え付けるとき、頂部基板１６８及び底部基板１７０は、アクセス開口１７３経由でアクセス可能であり、またデバイスチャンネル１７２に流体連通する取出しキャビティ１７４を形成する。この取出しキャビティ１７４は、溶液１６６を保持し、かつ機器１７６が取出しキャビティ１７４から液体を抽出することを可能にする寸法及び形状にする。抽出される液体は、溶液１６６及び増量剤液体１６４の双方を含み、また液体混合物と称することができる。機器１７６はアクセス開口１７３に挿入するノズル１７７を有するものとして示す。機器１７６は、例えば、ピペット操作具（ピペッター）又は多重ピペット操作具（多重チャンネルピペットとも称する）とすることができる。他の実施形態において、機器１７６は、取出しキャビティ１７４内に保持した可撓性チューブを有することができる。しかし、液体混合物の指定量を除去する他の機構を使用することができると理解されたい。
図示の実施形態において、液滴１７８はデバイスチャネル１７２に移送され、除去チャネル１７４内に集積してより大きな液滴又は体積量１７９を形成することができる。より大きな液滴１７９は、同一成分を有する複数の液滴１７８、又は少なくとも２つの液滴が異なる成分を有する複数液滴１７８から形成される場合がある。他の実施形態において、単一の液滴１７８それぞれは、次の液滴１７８がリザーバ電極１８２上に位置付けられる前に、取出しキャビティ１７４から個別に取り出される。液滴１７８を移送するため、流体システム１６０は、デバイスチャンネル１７２に沿って位置決めした電極１８０の配列を有することができる。例えば、底部基板１７０はデバイスチャンネル１７２に沿って位置決めした一連の電極１８０を含む。頂部基板１６８は基準電極（図示せず）を有することができる。代案としては、底部基板１７０が基準電極を有することができる。底部基板１７０は、さらに、リザーバ電極１８２を有することができる。リザーバ電極１８２は、溶液１６６のより大きな体積量を保持するためシステムコントローラが利用できる。例えば、図示の実施形態において、電極１８２は、電極１８０よりも大きい面積を有するサイズ及び形状にする。これら電極１８０，１８２は、システムコントローラ１２０（図１参照）のようなシステムコントローラ（図示せず）に電気的に接続する。システムコントローラは、電極１８０，１８２の電圧を制御して電気湿潤操作を行うよう構成する。より具体的には、電極１８０，１８２は、指定反応を行わせ、次に液滴１７８をデバイスチャネル１７２経由で取出しキャビティ１７４に向けて移送するよう作動／不作動にすることができる。
より大きな液滴１７９の保持に対して代替的又は付加的に、リザーバ電極１８２を利用してより大きな液滴１７９の体積量を検出することができる。より具体的には、電極１８２は、この電極１８２上に溶液１６６の指定量が存在することを決定するのに使用できる情報を通信し得る。量が十分であることを決定する場合、システムコントローラは、取出しキャビティ１７４内でノズル１７７を通過する液体フローを誘発するよう構成した機構を作動させることができる。より具体的には、この機構は、溶液１６６及び増量剤液体１６４の少なくとも一部を抽出することができる。取り出される液体量は、所定又は規定の適正量とすることができる。例えば、ピペット操作具は、ピペット操作具の各ポンプ又は各行程によりほぼ共通した量を取り出すよう構成することができる。
図４は、各固体表面上における一連の液滴Ｌ１〜Ｌ６を示す。先に詳述したように、本明細書に記載の実施形態は、多孔質膜を通過する液体フローを制御するよう液体に加わる力、及び／又は収容キャビティ内の液体形状を利用する。これら力としては、凝集力（すなわち、液体の同類分子相互間の引力）及び接着力（すなわち、液体分子と液体又は液体周囲の蒸気に接触する固体表面との間の引力）がある。凝集力及び接着力は、例えば、液体−蒸気界面及び液体−固体界面に沿って位置する原子及び分子の相互作用から生ずる。若干の実施形態における液体に影響する他の力は、地球引力又は重力Ｆｇである。
図４は、液滴Ｌ１〜Ｌ６の休止直径ＤＲ１〜ＤＲ６及び接触角θ１〜θ６を示す。休止直径ＤＲは、液滴が壁によって圧迫又は収容されるそれぞれに対応する平面状固体表面上の液滴直径である。休止直径ＤＲは、平面状固体表面に平行に測定する。接触角θは、液体及び対応の固体表面に正接する２つの平面（Ｐ１及びＰ２）の交差によって生ずる角度である。接触角θが９０゜よりも大きいとき、休止直径ＤＲは、ほぼ同一に留まる（例えば、ＤＲ５及びＤＲ６は、ほぼ等しい）。接触角θは、表面に対する液体の濡れ能力を示す。濡れは固体表面に沿って拡散する液体の能力である。液体による固体表面に対する濡れは、２つの相の間における界面に沿う分子の分子間相互作用によって制御される。接着力が凝集力よりも相対的に大きい場合、液体の表面に対する濡れは多くなる（すなわち、接触角θは、図１における接触角θ１及びθ２で示すように小さくなる）。凝集力が接着力よりも相対的に大きい場合、液体の表面に対する濡れは少ない（すなわち、接触角θは接触角θ５及びθ６で示すように大きくなる）。
液体の表面張力は液体の凝集力によって生じ、また接触角θに影響を及ぼすことができる。例えば、表面張力が増加するにつれて、液体の表面積を減少する（ビード化する）能力が増大する。しかし、固体の表面は、表面エネルギーを有するものとして特徴付けすることができる。固体の表面エネルギーが増加するにつれて、固体の液体に対する相互作用能力も増大する（すなわち、接触角θが減少する）。例えば、低表面張力の液体を高表面エネルギーの固体上に配置するとき、液体は表面にわたり拡散し、また液滴Ｌ１及びＬ２につき示すように小さい接触角θになる。液体が高表面張力を有して、低表面エネルギーの表面上に配置するとき、液体は表面上にビードを形成し、また液滴Ｌ５及びＬ６につき示すように大きい接触角θになる。本明細書に記載のように、多孔質膜を通過する液体フロー及び／又は収容キャビティ内における液体の形状は、液体の表面張力及び固体表面の表面エネルギーによって決定される。
極性液体と固体表面との間の相互作用は疎水性又は親水性として特徴付けされる。本明細書で使用するように、固体表面は、水性液体又は極性液体をはじく場合、疎水性である。例えば、水性又は極性の液体Ｌと疎水性固体表面との間の接触角θは、代表的には７５゜又は８５゜よりも大きい。表面は、表面が水性又は極性の液体を引き付ける場合、親水性である。例えば、水性又は極性の液体Ｌと親水性固体表面との間の接触角θは、代表的には７５゜よりも小さい。
非極性液体、例えば、アルカン、オイル及び脂肪が、液体混合物の一部をなす場合がある。非極性液体は、水性又は極性の液体に対して疎水性相互作用を有する表面に引き付けられ得る。同様に、非極性液体は、水性又は極性の液体に対して親水性相互作用を有する表面に引き付けられない。特別な実施形態においては、疎水性表面を使用して、非極性液体が多孔質膜内に流入するのを可能にすることができる。
本明細書に記載の実施形態は、液体の接触角又は濡れ、及び固体表面の形状を利用して、多孔質膜を通過する液体（例えば、非極性液体）のフロー及び／又は収容キャビティ内の液体（例えば、極性液体）の形状を制御する。他の要因も、液体の固体に対する接触角θ又は濡れに影響し得る。例えば、液体の純度、又は界面活性剤を使用するか否かが、固体−液体界面に沿う液体の表面張力及び分子相互作用に影響し得る。固体の純度又はコーティングを固体表面上に配置するか否かが、固体の表面エネルギーに影響し得る。環境温度、周囲空気の組成、及び表面の粗さ又は滑らかさが、液体Ｌと固体表面との間における相互作用に影響し得る。
図５は、相分離デバイス２００の斜視図である。相分離デバイス２００は、相分離デバイス１２５（図１参照）に類似又は同一のものとすることができる。相分離デバイス２００は、支持フレーム２０２と、この支持フレーム２０２に連結した多重収容キャビティ２０４と有する。各収容キャビティ２０４は、液体混合物の指定量を収容するサイズ及び形状にする。支持フレーム２０２は、収容キャビティ２０４間に延在し、また収容キャビティ２０４に接合する。支持フレーム２０２は収容キャビティ２０４を互いに固定位置に保持することができる。
収容キャビティ２０４は指定又は所定アレイ２０６に位置決めすることができる。図示のように、アレイ２０６は２次元アレイとするが、アレイは、他の実施形態において１次元アレイとすることができる。さらに、アレイ２０６は、他の実施形態において３次元アレイとすることも考えられる。例えば、相分離デバイス２００は、収容キャビティを異なる高さ又は高度（例えば、１つの段差部又はレベルにおける第１列、異なる段差部又はレベルにおける第２列として）位置付ける形状にすることができる。アレイ２０６における収容キャビティ２０４の個数及び位置は、相分離デバイス２００を利用する指定プロトコールに基づくものとすることができる。例えば、アレイ２０６は収容キャビティ２０４を２つの列２１１，２１２を有し、各列が一連の８個の収容キャビティ２０４を有するものとする。収容キャビティ２０４の個数は、流体システム（図示せず）から抽出される異なる種類の液体混合物の数に基づくものとすることができる。収容キャビティ２０４の位置は、液体混合物の収容キャビティ２０４への注入を容易にし得る。例えば、収容キャビティ２０４の相対位置は、多重ピペット操作具が保持するノズルの位置に基づき、これにより液体混合物を複数の収容キャビティ２０４内に同時注入及び／又は同時抽出することができるようにする。
相分離デバイス２００は、相分離デバイス２００のユーザーが対面する又はアクセスできるよう構成した操作側面又は作用側面２０８を有する。収容キャビティ２０４は、収容キャビティ２０４のアクセス開口２１０を画定するそれぞれに対応するキャビティ端縁２０９を有する。収容キャビティ２０４は操作側面２０８に向けて開口する。同一列での互いに隣接する収容キャビティ２０４はキャビティギャップ２１４によって分離し、また異なる列での互いに隣接する収容キャビティ２０４はキャビティギャップ２１６によって分離することができる。同様に、収容キャビティ２０４の各列は中心間間隔２１８を有することができる。異なる列での互いに隣接する収容キャビティ２０４は、中心間間隔２２０を有することができる。キャビティギャップ２１４，２１６及び中心間間隔２１８，２２０は、相分離デバイス２００の意図した使用又は用途に基づくものとし得る。幾つかの実施形態において、キャビティギャップ２１４，２１６及び中心間間隔２１８，２２０は、収容キャビティ２０４の輪郭又は形状に基づく。
図示の実施形態において、支持フレーム２０２はほぼ２次元の構体とする。例えば、支持フレーム２０２はパネル形状又はボード形状とすることができる。操作側面２０８は、収容キャビティ２０４を除いてほぼ平面状の側面２２４を有する。他の実施形態において、側面２２４は、収容キャビティ２０４間に延在し、かつ収容キャビティ２０４に接合する複数個のブリッジ又はリンク部を有することができる。
相分離デバイス２００は、相分離デバイス２００の輪郭を画定する本体端縁２３１〜２３４を有することができる。図示のように、この輪郭は、ほぼ長方形であり、またキーイング（誤挿入防止）形状部２０５を有する。このキーイング形状部２０５は、ユーザーに相分離デバイス２００の向きを視覚的に示すことができる。代案として、相分離デバイス２００は、着座空間又はホルダ内に位置決めすることができる。このような実施形態において、このキーイング形状部２０５は、相分離デバイス２００が着座空間内で適正な向きをとるのを確実にする。キーイング形状部２０５は、図５において、面取りコーナーとして示すが、他の実施形態においてキーイング形状部２０５は他の形状にすることができる。例えば、キーイング形状部２０５は突起とすることができる。
図６は、図５の６−６線上における相分離デバイス２００の断面図である。幾つかの実施形態において、操作側面２０８又は側面２２４は基準面２４６に一致することができる。図示の実施形態において、対応するアクセス開口２１０を画定するキャビティ端縁２０９は基準面２４６に一致する。しかし、他の実施形態において、キャビティ端縁２０９は、共通面内に延在せず、例えば、非平面的経路を有することができる。例示的実施形態において、相分離デバイス２００が収容キャビティ内に液体混合物を収容するよう動作可能に位置決めされるとき、重力軸線２４８が基準面２４６に対して直交するよう延在することができる。しかし、相分離デバイス２００は重力に対して特定の向きをとる必要はなく、他の実施形態において他の向きをとるようにすることもできると理解されたい。幾つかの実施形態において、液体を濾過するとき、相分離デバイス２００は、図６に示す基準面２４６に対して傾斜させる（例えば、３０゜、４５゜等の角度を付ける）ことができる。さらに、相分離デバイス２００は、効果的に閉鎖したシステム内でより大きく回転させる（例えば、９０゜、１８０゜等）ことも考えられる。
図示のように、相分離デバイス２００はフィルタ体２２６を有することもできる。各フィルタ体２２６は、対応する収容キャビティ２０４を画定するフィルタ表面２３０を有する多孔質膜２２８を有することができる。これらフィルタ体２２６は、互いに固定した位置をとることができる。例示的実施形態において、相分離デバイス２００は多孔質膜２２８の一体型の単一本体を有する。この多孔質膜２２８の単一本体は、相分離デバイス２００のフィルタ体２２６及び支持フレーム２０２のそれぞれを形成する形状にすることができる。しかし、他の実施形態においては、相分離デバイス２００は互いに組み付けられる別個のコンポーネントを有することができる。例えば、支持フレーム２０２は、それぞれが多孔質膜２２８からなる別個のフィルタ体２２６間に存在して接合するリンク部（例えば、プラスチック又は金属製）を有することができる。
相分離デバイス２００は、操作側面２０８とは全体的に反対側にある取付け側面２３６を有する。フィルタ体２２６は取付け側面２３６に沿って位置決めする。各フィルタ体２２６は外面２３８を有する。フィルタ体２２６は対応する吸収領域２４０を形成し、これら吸収領域２４０は、全体的に対応するフィルタ体２２６の外面２３８とフィルタ表面２３０との間で画定される。吸収領域２４０は、収容キャビティ２０４に隣接し、また液体を収容キャビティ２０４から吸収する多孔質膜２２８のスペースに相当することができる。吸収領域２４０は、全体的に対応する収容キャビティ２０４の下方に位置付けられる。各フィルタ体２２６（又は吸収領域２４０）の厚さは、外面２３８とフィルタ表面２３０との間で画定される。この厚さは、図示の実施例では不均一である。幾つかの実施形態において、吸収領域２４０の厚さ及び／又は体積は、収容キャビティ２０４の容積よりも大きい。しかし、他の実施形態においては、吸収領域２４０の厚さ及び／又は体積は、収容キャビティ２０４の容積よりも小さい又は等しい。
若干の実施形態において、フィルタ体２２６は、指定の形状を有し、またフィルタ体２２６を多重ウェルプレート（図示せず）の対応するウェルに挿入できるよう相対的に位置決めする。このような実施形態において、多重ウェルプレートは、相分離デバイス２００を支持し、また相分離デバイス２００をほぼ静止した位置に保持することができる。多重ウェルプレートのウェル（図示せず）は、以下に説明するようにフィルタ体２２６に完全に透過して流れるいかなる液体をも収容するスペースを提供することができる。
図７は、例示的収容キャビティ２０４をより詳細に示す相分離デバイス２００の拡大断面図である。収容キャビティ２０４は、全体的に多孔質膜２２８のフィルタ表面２３０によって画定される。しかし、他の実施形態においては、フィルタ表面は、収容キャビティ２０４を部分的に画定することができる。例えば、相分離デバイス２００は、操作側面２０８の頂部に位置決めするガスケット（図示せず）を有することができる。このガスケットは、アクセス開口２１０に整列する開口を有することができる。集合的に、ガスケット及びフィルタ表面２３０が収容キャビティ２０４を画定することができる。
多孔質膜２２８は、液体（例えば、極性液体又は非極性液体）が多孔質膜２２８を透過して流れることができる細孔を有する１つ又はそれ以上の材料を含むことができる。図示の実施形態において、相分離デバイス２００全体を多孔質膜の単一の一体ピースから形成する。このようにして、同一側面２２４は、各収容キャビティ２０４を形成する形状にすることができる。他の実施形態において、相分離デバイス２００は、互いに結合する多重多孔質膜から形成することができる。このような多孔質膜は、同一タイプ又は異なるタイプ（異なる特性又は特徴を有する）とすることができる。
特定の実施形態において、多孔質膜２２８は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有することができるが、ＰＴＦＥに付加して又はその代わりとして他の材料を使用することも考えられる。多孔質膜２２８は、指定特性を得るよう１つ又はそれ以上のコーティングで処理することができる。例えば、多孔質膜２２８は、極性液体が多孔質膜２２８を通過するフローを阻止する疎水性コーティングを含浸又は湿潤させる、又は極性液体が多孔質膜２２８を通過するフローを促進する親水性コーティングを含浸又は湿潤させることができる。幾つかの実施形態において、フィルタ表面２３０全体又はその一部が指定特性を有するようコーティングする。例えば、フィルタ表面２３０は、疎水性コーティングを湿潤させて、極性液体が多孔質膜２２８内に流入するのを阻止する、又は親水性コーティングを湿潤させて、極性液体が多孔質膜２２８内に流入するのを促進することができる。
多孔質膜２２８は指定多孔率を有することができる。多孔率は、多孔質膜２２８における空隙又はスペースを表す。例えば、多孔率は、最小多孔率２０％と最大多孔率８５％との間とすることができる。最小多孔率は２５％、３０％、又は３５％とすることができる。より特別な実施形態において、最小多孔率は４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、若しくは４９％又は５０％以上とすることができる。最大多孔率は、８０％、７５％、又は７０％とすることができる。より特別な実施形態において、最大多孔率は６９％、６８％、６７％、６６％、６５％、６４％、６３％、６２％、６１％、若しくは６０％又はそれ未満とすることができる。１つ又はそれ以上の実施形態は、上述のうち任意な最小値及び最大値間における多孔率範囲を有することができる。例えば、幾つかの実施形態において、多孔質膜は４０％〜７０％の間における多孔率を有する。幾つかの実施形態において、多孔質膜は５０％〜６５％の間における多孔率を有する。多孔質膜は、全体にわたりほぼ一定の多孔率にする、又は代案として、異なる領域が異なる多孔率を有することができる。例えば、多孔質膜２２８は多重膜層を有し、各膜層が異なる多孔率を有するものとすることができる。
多孔質膜２２８は指定の平均又は平均値細孔径を有することができる。例えば、平均細孔径は、１μｍの最小平均値と１００μｍの最大平均値との間とすることができる。幾つかの実施形態において、最小平均細孔径は、２μｍ、４μｍ、６μｍ、８μｍ、又は１０μｍとする。若干の実施形態において、最小平均細孔径は、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１６μｍ、１７μｍ、１８μｍ、１９μｍ、２０μｍ、又はそれ以上とする。幾つかの実施形態において、最大平均細孔径は、９０μｍ、８５μｍ、８０μｍ、７５μｍ、又は７０μｍとする。若干の実施形態において、最大平均細孔径は、６５μｍ又は６０μｍとする。特別な実施形態において、最大平均細孔径は、５９μｍ、５８μｍ、５７μｍ、５６μｍ、５５μｍ、５４μｍ、５３μｍ、５２μｍ、５１μｍ、又は５０μｍとする。特別な実施形態において、最大平均細孔径は、４９μｍ、４８μｍ、４７μｍ、４６μｍ、４５μｍ、４４μｍ、４３μｍ、４２μｍ、４１μｍ、又は４０μｍ若しくはそれ未満とする。１つ又はそれ以上の実施形態は、上述のうち任意な最小値及び最大値間における平均細孔径範囲を有することができる。例えば、幾つかの実施形態において、多孔質膜は１０μｍ〜５０μｍの間における平均細孔径を有する。幾つかの実施形態において、多孔質膜は２０μｍ〜４０μｍの間における平均細孔径を有する。
多孔質膜の多孔率及び平均細孔径は、製造業者又はベンダーによって提供される情報（例えば、多孔質膜材料の仕様書）に基づいて決定することができる。幾つかの事例において、孔質膜の多孔率及び平均細孔径は、多孔質膜の意図した用途（例えば、非混和性液体分離）向けに業界認定技術に基づいて決定することができる。このような技術は、以下の文献に記載されている。
Souhaimi et al., Membrane Distillation: Principle and Applications, Chapter 8: Membrane Characterization, Elsevier (2011) or in Nakao, Determination of Pore Size and Pore Size Distribution. 3. Filtration Membrane: Review, J. Membr. Sci., 96 (1994) 131-165.
フィルタ表面２３０は、収容キャビティ２０４を形成又は画定する非平面状の輪郭を有することができる。フィルタ表面２３０は、フィルタ表面２３０の区分を画定する１つ又はそれ以上の異なる勾配２５１，２５２を有することができる。勾配２５１，２５２は、収容キャビティの深さ２５０に変化を生ずる。深さ２５０は、キャビティ端縁２０９又は基準面２４６に対して測定することができる。勾配２５１，２５２は、重力軸線２４８及び／又は基準面２４６に対して角度をなすフィルタ表面２３０の区分に対応することができる。勾配２５１，２５２は線形又は非線形とし、収容キャビティ２０４の深さ２５０がそれぞれ線形的又は非線形的な割合で変化することができる。フィルタ表面２３０に沿って収容キャビティ２０４の深さ２５０の最大値（最大深さ）に対応するポイントは、収容キャビティ２０４の底部２５６を表す。
収容キャビティ２０４はキャビティ軸線２６０に指向することができる。図示の実施形態において、キャビティ軸線２６０は、収容キャビティ２０４のアクセス開口２１０及び底部２５６の幾何学的中心を通過する。フィルタ表面２３０はキャビティ軸線２６０を包囲し、フィルタ表面２３０はキャビティ軸線２６０の周りに回転対称である。例えば、収容キャビティ２０４は倒立した垂直円錐形とすることができる。他の実施形態において、収容キャビティ２０４は円錐形であるが、垂直円錐形を画定しないものとすることができる。例えば、収容キャビティ２０４は傾斜円錐形とすることができる。さらに他の実施形態において、アクセス開口２１０は、収容キャビティ２０４が多角形形状を有するよう多角形輪郭を有する。
収容キャビティ２０４の形状は、液体混合物が収容キャビティ２０４内に注入されるとき、フィルタ表面２３０が異なる深さで液体混合物と接触するよう構成することができる。多孔質膜２２８は、多孔質膜２２８が液体混合物を包囲し、また液体混合物の部分、部分を異なる深さに収容できる形状にし得る。
アクセス開口２１０は最大直径２６２を有する。幾つかの実施形態において、最大直径２６２は、キャビティ端縁２０９の２点間の最大距離を表すことができる。幾つかの実施形態において、最大直径２６２は、キャビティ端縁２０９の２点間でキャビティ軸線２６０を通過するラインとすることができる。収容キャビティ２０４は、最大深さ２５０が最大直径２６２よりも小さくなる形状とすることができる。例えば、最大直径２６２の最大深さ２５０に対するアスペクト比は少なくとも１.５：１とすることができる。若干の実施形態において、最大直径２６２の最大深さ２５０に対するアスペクト比は少なくとも２：１とすることができる。特別な実施形態においては、最大直径２６２の最大深さ２５０に対するアスペクト比は少なくとも２.５：１とすることができる。特別な実施形態においては、最大直径２６２の最大深さ２５０に対するアスペクト比は少なくとも３：１とすることができる。例えば、最大直径２６２は、大きくとも１０ｍｍ、大きくとも８ｍｍ、大きくとも６ｍｍ、大きくとも５ｍｍ、又は大きくとも４ｍｍとすることができる。例えば、最大深さ２５０は、大きくとも４ミリメートル（ｍｍ）、大きくとも３ｍｍ、大きくとも２ｍｍ、又は大きくとも１ｍｍとすることができる。幾つかの実施形態において、収容キャビティ２０４は、１つの液体が形成する液滴を、他の液体が多孔質膜２２８内に流入した後にユーザーが見ることを可能にする形状とすることができる。
図示の実施形態において、フィルタ表面２３０は底部２５６に単独の変曲点を有し、これによりフィルタ表面２３０が底部２５６からキャビティ端縁２０９に進むにつれて深さ２５０が連続的に減少する。他の実施形態において、フィルタ表面２３０は、１個より多い変曲点を有することができる。このような実施形態において、深さ２５０は非連続的に減少し、またその代わりに深さが増加する領域を有することができる。したがって、収容キャビティ２０４は、１つより多い底部、又は互いに離間した空間を有することができる。
図示のように、勾配２５１は深さ２５０が線形的な割合で変化し、また勾配２５２は非線形的な割合（例えば、指数関数的な割合）で深さ２５０が変化する。したがって、図示の実施形態に関しては、フィルタ表面２３０の大部分は深さが線形的割合で変化する勾配を有する。幾つかの実施形態において、底部２５６の近傍におけるフィルタ表面２３０は曲率半径を有する。勾配２５１，２５２は、収容キャビティ２０４内で液滴を形成する他のパラメータとともに構成することができる。例えば、勾配２５１，２５２は収容キャビティ２０４の底部２５６に位置する極性液体をビード化するよう構成する。
図８及び９は、それぞれ濾過操作の第１段階及び第２段階を示す。第１段階において、液体混合物２７０は収容キャビティ２０４内に注入されている。図８に示すように、液体混合物２７０は、初期的に第１液体２７２及び第２液体２７４のエマルションを含有する。幾つかの実施形態において、第１液体２７２は第２液体２７４内で微小液滴を形成し得る。例えば、第１液体２７２の２，３個の液滴のみを図８に示すが、第１液体２７２は、第２液体２７４内に１０個、１００個、又は１０００個の微小液滴を形成する場合がある。微小液滴は、初期的に収容キャビティ２０４内に注入されるとき、様々な体積（例えば、大きさのオーダーが異なる）を有する、又は微小液滴はほぼ共通の体積を有する場合がある。例えば、液体混合物２７０及び対応の微小液滴は、エマルション型用途で使用されるのと同様であり得る。幾つかの実施形態において、微小液滴は逆転写のような検定評価対象の個別反応を含み、これら微小液滴は次ステップのために相分離及び貯留により単一ポット内にプールされる。
図８においては、説明目的のため、液体混合物２７０は濾過が始まっていないが、液体混合物２７０がフィルタ表面２３０に接触すると即座に濾過し始めると理解されたい。第１液体２７２は生物学的サンプルを含む水溶液のような極性液体とし、また第２液体２７４はＤＦデバイスからの増量剤液体（例えば、オイル）のような非極性液体とすることができる。代替的に、第１液体２７２を非極性液体とし、第２液体２７４を極性液体とすることができる。収容キャビティ２０４はフィルタ表面２３０と、アクセス開口２１０又は基準面２４６との間で画定される容積を有する（図７参照）。
幾つかの実施形態において、収容キャビティ２０４は１０００μｌ未満の容積を有することができる。幾つかの実施形態において、収容キャビティ２０４は７５０μｌ未満又は５００μｌ未満の容積を有することができる。若干の実施形態において、収容キャビティ２０４は、４００μｌ未満、３００μｌ未満、２００μｌ未満、又は１５０μｌ未満の容積を有することができる。特別な実施形態において、収容キャビティ２０４は、１００μｌ未満、９０μｌ未満、８０μｌ未満、又は７０μｌ未満の容積を有することができる。一般的には、液体混合物２７０は収容キャビティ２０４の容積よりも小さい体積を有する。例えば、液体混合物２７０は、２００μｌ未満、１５０μｌ未満、１００μｌ未満、９０μｌ未満、８０μｌ未満、７０μｌ未満、６０μｌ未満、又は５０μｌ未満の体積を有することができる。特別な実施形態において、液体混合物２７０は、４０μｌ未満、３０μｌ未満、２０μｌ未満、１５μｌ未満、１４μｌ未満、１３μｌ未満、１２μｌ未満、１１μｌ未満、又は１０μｌ未満の体積（量）を有し得る。
図示のように、第２液体２７４の体積（量）は、液体混合物２７０内で第１液体２７２の体積よりも大きい。他の実施形態において、第２液体２７４の体積は第１液体２７２の体積よりも小さい場合があり得る。例えば、第２液体２７４の第１液体２７２に対する体積比は、少なくとも１：１、少なくとも１.５：１、少なくとも２：１、少なくとも３：１、少なくとも４：１、少なくとも５：１、又はそれ以上であり得る。若干の実施形態において、第２液体２７４の第１液体２７２に対する体積比は、少なくとも６：１、少なくとも８：１、少なくとも１０：１、少なくとも１２：１、少なくとも１４：１、少なくとも１６：１、少なくとも１８：１、少なくとも２０：１であり得る。より特別な実施形態において、第２液体２７４の第１液体２７２に対する体積比は、少なくとも２２：１、少なくとも２４：１、少なくとも２６：１、少なくとも２８：１、少なくとも３０：１、少なくとも３２：１、又はそれ以上であり得る。
幾つかの実施形態において、第１液体２７２の体積（量）は、１ナノリットル（ｎｌ）〜１０，０００ｎｌである。幾つかの実施形態において、第１液体２７２の体積は、１０ｎｌ〜５０００ｎｌである。若干の実施形態において、第１液体２７２の体積は、５０ｎｌ〜１０００ｎｌである。特別な実施形態において、第１液体２７２の体積は、２００ｎｌ〜５００ｎｌである。幾つかの実施形態において、第２液体２７４の体積は、１μｌ〜５００μｌである。幾つかの実施形態において、第２液体２７４の体積は、２μｌ〜２００μｌである。若干の実施形態において、第２液体２７４の体積は、４μｌ〜１００μｌである。特別な実施形態において、第２液体２７４の体積は、５μｌ〜５０μｌ、５μｌ〜２５μｌ、５μｌ〜１５μｌである。一例として、第２液体２７４は約１０μｌの体積を有し、また第１液体２７２は約３００ｎｌの体積を有することができる。このような実施形態において、第１液体２７２の体積に対する第２液体２７４の体積の比は３０：１よりも大きい又は３０：１にほぼ等しい。
図８に示すように、第２液体２７４は第１液体２７２を複数のサブ液滴２７６に分離する。幾つかの実施形態において、液体混合物２７０は、複数のサブ液滴２７６（微小液滴）を有するエマルションとして特徴付けることができる。他の実施形態において、液体混合物２７０はサブ液滴を形成することなく２又はそれ以上の層にほぼ分離することがあり得る。図８に示すように、輪郭付けられたインタフェース又は境界２８２が初期的にフィルタ表面２３０と液体混合物２７０との間に存在し得る。
図９はその後の第２段階を示し、この第２段階において、先の段階（図８参照）からの第２液体２７４は多孔質膜２２８内に流入している。破線２７８は、多孔質膜２２８内における第２液体２７４の飽和境界を示す。本明細書に記載のように、フィルタ表面２３０は、第２液体２７４が収容キャビティ２０４から多孔質膜２２８内に流入できるよう構成する。例えば、フィルタ表面２３０に沿う細孔径及び／又は多孔率により、第２液体２７４を多孔質膜２２８のフィルタ表面２３０から吸収領域２４０内に流入させることを可能にし得る。フィルタ表面２３０は、第２液体２７４の通過を可能にするとともに第１液体２７２のフローを阻止する表面特性を有することができる。例えば、第１流体２７２はフィルタ表面２３０の疎水性の特性によってはじかれる極性液体とすることができる。しかし、この疎水性の特性は、第２液体２７４を阻止せずに多孔質膜２２８内への流入を可能にする。第２液体２７４が多孔質膜２２８内に流入するとき、第１液滴２７２のサブ液滴２７６（図８参照）は液滴２８５を形成するよう結集することができる。
幾つかの実施形態において、輪郭形成されたフィルタ表面２３０は、フィルタ表面２３０と液体混合物２７０との間の面接触の量を増大する。幾つかの実施形態において、第１及び第２の液体２７２，２７４は異なる密度を有し、これにより第１及び第２の液体２７２，２７４は収容キャビティ２０４内で異なる層に分離し得る。このような実施形態において、フィルタ表面２３０の形状は、フィルタ表面２３０が小さい密度の液体に接触する可能性を増大する。例えば、第２液体２７４が第１液体２７２よりも小さい密度を有する場合、第２液体２７４は第１液体２７２の頂部に層を形成することができる。それにもかかわらず、フィルタ表面２３０は非平面状の輪郭に起因して第２液体２７４に接触でき、これにより多孔質膜２２８が第２液体２７４を吸収できるようにする。
本明細書に記載の実施形態は、液体混合物内における非混和性液体の容認可能な分離及び濾過を達成するよう構成することができる。幾つかの実施形態において、一方の液体を他方の液体から効果的に単離することができる。例えば、実施形態は、第２液体２７４の少なくとも７５％を収容キャビティ２０４から除去するよう第２液体２７４を分離又は濾過することができる。第２液体２７４は、多孔質膜２２８によって吸収される、及び／又は多孔質膜２２８から外面２３８経由で他の空間への流出を可能にし得る。若干の実施形態は、第２液体２７４の少なくとも８５％を収容キャビティ２０４から除去することができる。特別な実施形態は、第２液体２７４の少なくとも９５％又は少なくとも９７％を収容キャビティ２０４から除去することができる。より特別な実施形態は、第２液体２７４の少なくとも９８％又は少なくとも９９％を収容キャビティ２０４から除去することができる。
多孔質膜２２８は指定吸収率で第２液体２７４を吸収することができる。特定液体の吸収率は、環境条件（例えば、周囲環境の温度又は圧力）、液体混合物内の液体特性、フィルタ表面及び多孔質膜の特性、及びフィルタ表面２３０の形状に基づくことがあり得る。例えば、吸収率は、フィルタ表面２３０の勾配２５１の増加とともに増大し得る。
例えば、実施形態は、第２液体２７４の少なくとも７５％を３０秒以内、第２液体の少なくとも８５％を３０秒以内、第２液体の少なくとも９５％を３０秒以内、第２液体の少なくとも９８％を３０秒以内、第２液体の少なくとも９９％を３０秒以内で除去可能とし得る。より特別には、実施形態は、第２液体２７４の少なくとも８５％を２０秒以内、第２液体の少なくとも８５％を１０秒以内、第２液体の少なくとも８５％を５秒以内で除去可能とし得る。さらにより特別には、実施形態は、第２液体２７４の少なくとも９５％を２０秒以内、第２液体の少なくとも９５％を１０秒以内、第２液体の少なくとも９５％を５秒以内で除去可能とし得る。遠心分離器を使用する従来の分離プロセスと比べると、少なくとも幾つかの実施形態は、非混和性液体を分離するのに要する時間、複雑さ、及びコストを大幅に低減することができる。
指定の時間量（例えば、秒、分、時間）経過後、収容キャビティ２０４内に残留する液体（残留液体又は残液２８６と称する）を除去することができる。この残留液体２８６は、第１液体２７２の液滴２８５と、及びあるとすれば、第２液体２７４の少量又は残余とを含み、これにより第１液体２７２が第２液体２７４から効果的に単離される。例えば、第２液体２７４は、残留液体２８６の体積の多くとも２５％、又は残留液体２８６の体積の多くとも１５％となり得る。より具体的には、第２液体２７４は、残留液体２８６の体積の多くとも１０％、残留液体２８６の体積の多くとも５％、又は残留液体２８６の体積の多くとも１％となり得る。
幾つかの実施形態において、フィルタ表面の形状及び表面特性により、液滴２８５を収容キャビティ２０４内でビード化させることができる。例えば、液滴２８５の外面は図９で凸状の形状を有する。このような実施形態において、ユーザーは、液滴２８５を視覚的に見つけることができ、また機器を収容キャビティ２０４内及び液滴２８５内に挿入できるようになり得る。幾つかの事例において、機器は液滴２８５から液体のみを抽出し、またひいては第２液体２７４を収容キャビティ２０４内に残すことができる。
他の実施形態において、第２液体２７４を濾過した後ではあるが、残留液体２８６を除去する前に、第２液体混合物（図示せず）を収容キャビティ２０４に添加することができる。液体混合物２７０と同様にして、第２液体混合物は、第１液体（例えば、極性液体）及び第２液体（例えば、非極性液体）を含むことができる。この第１液体は第１液体２７２とは異なる組成（例えば、異なる生物学的サンプル）を有する、又は有さないものとすることができる。やはり、相分離デバイス２００により、第２液体を多孔質膜２２８内に流入させることができ、また第２液体の多孔質膜２２８内へのフローを阻止することができる。このような実施形態において、２つの異なる第１液体（例えば、２つの異なる生物学的サンプル）を収容キャビティ２０４内で結集させることができる。
他の実施形態において、フィルタ表面２３０は湾曲した輪郭でないものとする。例えば、フィルタ表面２３０は、平坦又は平面状とし、収容キャビティはディスク状、立方体形状等とすることができる。随意的に、相分離デバイス２００は、収容キャビティ２０４の外側境界を画定するフィルタ表面２３０に連結した壁（図示せず）を有することができる。それでも、このような実施形態において、フィルタ表面２３０は第２液体２７４を多孔質膜２２８内に流入させ、また第１液体２７２の多孔質膜２２８内へのフローを阻止することができる。幾つかの実施形態において、第１液体２７２の液滴２８５はフィルタ表面２３０に沿ってビード化することができる。
図１０は、単独で相分離デバイスを構成し得る、又は相分離デバイス３５０（図１３参照）のような相分離デバイスの一部を構成し得るフィルタ体３００の斜視図である。図１１は図１０の１１−１１線上におけるフィルタ体３００の断面図である。フィルタ体３００はフィルタ体２２６（図６参照）に類似するものとすることができる。例えば、フィルタ体３００は多孔質膜３０２を有し、この多孔質膜３０２は、フィルタ体３００の対応する収容キャビティ３０６を画定するフィルタ表面３０４を有する。収容キャビティ２０４（図６参照）と同様に、収容キャビティ３０６は倒立直円錐形とすることができる。しかし、収容キャビティ３０６は他の実施形態において他の形状とすることができる。例示的実施形態において、フィルタ体３００は多孔質膜３０２のみで形成する。しかし、他の実施形態において、フィルタ体３００は、互いに組み付ける個別のコンポーネントを有することができる。例えば、フィルタ体３００は多孔質膜３０２に備え付けるカップ又はリムを有することができる。
フィルタ体３００はフィルタ３００の形状を画定する外面３０８を有する。この外面３０８は、例えば、フィルタ体３００をプレートのキャビティ又はチューブ（図示せず）内に嵌合できる形状にすることができる。フィルタ体３００は外径３２６を有する。図１１に示すように、図示の実施形態において、外径３２６は、フィルタ体の上側部分３２２に沿って均一又は一定とする。しかし、外径３２６は、フィルタ体の下側部分３２４が上側部分３２２から離れるにつれて減少する又はテーパ付きにする。
フィルタ体３００はアクセス開口３１０を有する。図示の実施形態において、アクセス開口３１０は円形輪郭を有する。しかし、他の実施形態において、アクセス開口３１０は異なる輪郭を有することができる。例えば、アクセス開口３１０は、多角形、半円形等とすることができる。図１１に示すように、アクセス開口３１０は最大直径３１２を有し、収容キャビティ３０６は深さ３１４を有する。図示の実施形態において、収容キャビティ３０６は、最大深さ３１４が最大直径３１２よりも大きくなる形状とすることができる。例えば、最大深さ３１４の最大直径３１２に対するアスペクト比は少なくとも１.５：１とすることができる。若干の実施形態において、最大深さ３１４の最大直径３１２に対するアスペクト比は少なくとも２：１とすることができる。特別な実施形態においては、最大深さ３１４の最大直径３１２に対するアスペクト比は少なくとも２.５：１とすることができる。特別な実施形態においては、最大深さ３１４の最大直径３１２に対するアスペクト比は少なくとも３：１又は少なくとも５：１とすることができる。したがって、フィルタ表面２３０（図６参照）と比較すると、フィルタ表面３０４はより急峻な勾配を有する。幾つかの実施形態において、フィルタ表面３０４は液体混合物とフィルタ表面３０４との間により大きい接触面積を与えることができる。
相分離デバイス２００（図５参照）につき上述したように、このフィルタ体３００は、収容キャビティ３０６内に液体混合物（図示せず）を収容するよう構成する。多孔質膜３０２は、液体混合物内における一方の液体を吸収し、また他方の液体のフローを阻止して、他方の液体の液滴を収容キャビティ３０６内で形成できるようにする。多孔質膜３０２及びフィルタ表面３０４の特徴又は特性は、それぞれ多孔質膜２２８及びフィルタ表面２３０に類似する又は同一のものとすることができる。フィルタ体３００は、多孔質膜２２８と類似する吸収率を有することができる。幾つかの実施形態において、この吸収率は、多孔質膜２２８の吸収率よりも大きいものとすることができる。
図１２は、複数個フィルタ体３５２を有する実施形態による相分離デバイス３５０を示す。フィルタ体３５２はフィルタ体３００（図１０参照）に類似又は同一のものとすることができる。図示のように、相分離デバイス３５０は、さらに、個別の支持フレーム３５４も有する。支持フレーム３５４は、複数個のチューブ又は小びん３５６と、これらチューブ３５６を互いに接合する複数個のリンク部３５８とを有する。リンク部３５８は幾分の可撓性を有し、これにより、チューブ３５６は互いに相対移動することができる。各チューブ３５６は、１個のフィルタ体３５２を収容するサイズ及び形状の内面を有する。図示のように、リザーバ３６０がフィルタ体３５２の底部３６２とチューブ３５６の内面との間に形成される。幾つかの実施形態において、このリザーバ３６０は、フィルタ体３５２を通過して流れる液体を収容するよう構成することができる。
他の実施形態において、相分離デバイス３５０は、単独のフィルタ体３５２及び単独のチューブ３５６を有することができる。このような実施形態において、相分離デバイス３５０は、遠心分離器内に装填し、液体混合物の分離又は濾過を容易にすることができる。しかし、遠心分離器は、必ずしも単独フィルタ体のみを有する実施形態に限定されない。相分離デバイス２００（図５参照）のような他の実施形態に使用し得ることも考えられる。さらに他の実施形態において、多孔質膜内への液体フローを誘導する真空源（図示せず）を設けることもできる。真空源は、エアを供給して内部に液体を通して押し出す、又は多孔質膜に液体を引き込むことができるようにする。
図１３は本発明の実施形態による方法４００を示すフローチャートである。図１３は１つ以上の実施形態によって遂行される方法の一実施例を示すが、実施形態は図１３に示すステップに限定されないと理解されたい。ステップは省略することができ、ステップは変更することができ、及び／又は他のステップを追加することができる。さらに、本明細書に記載するステップを組み合わせることができ、ステップを同時に実施することができ、ステップを一斉に実施することができ、ステップを複数のサブステップに分割することができ、ステップを異なる順番で実施することができ、又はステップ（若しくは一連のステップ）を反復して再実施することができる。１つ以上のステップは自動化システムを用いて自動的に実施することができる。
方法４００は、複数の非混和性液体を用いて、関心対象サンプルを調製するステップ４０２を有する。例えば、関心対象サンプルは、第１液体内に懸濁する生物学的サンプル（例えば、核酸）とすることができる。上述したように、第１液体は極性液体（例えば、水溶液）とすることができる。幾つかのプロトコールに対しては、第１液体は、第２液体（例えば、非極性液体）によって包囲される液滴の形態としてＤＦデバイス内に収容することができる。第１液体の液滴は、生物学的サンプルを調製又は修飾するため電気湿潤媒介操作によって第２液体によって移送することができる。特別な実施形態において、生物学的サンプルは、ＳＢＳプロトコール中に使用するよう構成される核酸断片を含む。
方法４００は、さらに、第１液体及び第２液体を含む液体混合物を取得するステップ４０４を有する。この取得ステップ４０４の操作は、例えば、ＤＦデバイスから指定量の第１液体及び第２液体を取り出すステップを有することができる。例えば、取得ステップ４０４の操作は、ＤＦデバイスのキャビティからピペット操作具のノズルをＤＦデバイスのキャビティに挿入し、液体混合物の指定量を抽出するステップを有する。幾つかの実施形態において、指定量の大部分は第２液体を含み、指定量の僅かな部分は第１液体を含む。特別な実施形態において、第１液体は総量に対する分量、例えば、総量の２５％未満として表すことができる。
随意的に、取得ステップ４０４は、さらに、第３液体を液体混合物に導入するステップも有することができる。例えば、第１液体及び第２液体をピペット操作具内に引き込んだのち、このピペット操作具を、第３液体を有する他の液体源に移送することができる。この第３液体は、第１液体に対して混和性のある極性液体を含むことができる。より具体的には、第３液体は、第１液体と均質に混合できる水溶液（例えば、介して緩衝液）とすることができる。幾つかの実施形態において、第３液体は、第１液体内のサンプルに対して反応及び／又は修飾するよう構成する。特別な実施形態において、第３液体は、第１液体から１種類以上の内容物を希釈又は安定化するよう構成することができる。したがってこの場合、第３液体は、第１液体の内容物に対して反応又は化学的修飾する必要がない。集合的に、第１、第２、及び第３の液体はエマルションを形成することができる。簡略化のため、第１液体及び第３液体は、第１液体又は複合液体と称することができる。
ステップ４０６で相分離デバイスを準備することができる。相分離デバイスは本明細書で記載した相分離デバイスと類似又は同一のものとすることができる。例えば、相分離デバイスはフィルタ表面を有する多孔質膜を含むことができる。フィルタ表面は収容キャビティを形成する非平面状の輪郭を有することができる。方法４００は、液体混合物を多孔質膜の収容キャビティ内に注入するステップ４０８を有する。この注入ステップ４０８は、測定量の液体混合物を注入するステップを含むことができる。測定量は、例えば、液体混合物を相分離デバイスに移送するのに使用する機器によって決定される近似値であり得る。例えば、ピペット操作具は、近似量又は測定量（例えば、約１０μｌ）をＤＦデバイスから引き込むよう構成することができる。随意的に、ピペット操作具は、第３液体の追加量（例えば、他の約１０μｌ）を引き込むよう構成することができる。機器内の測定量は、収容キャビティの容積に等しい又はそれより少ないものとすることができる。
収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を経由する第１液体（又は複合液体）のフローを阻止するよう構成することができる。例えば、第１液体が極性液体である場合、フィルタ表面及び／又は多孔質膜は、極性液体の多孔質膜内へのフローを阻止する疎水性の特性を有することができる。しかし、フィルタ表面は、第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にするものとし得る。したがって、方法４００は、第２液体を多孔質膜内に流入させるステップ４１０を有する。液体混合物の残渣は収容キャビティ内で液滴を形成することができる。
幾つかの実施形態において、第２液体を多孔質膜内に流入させるステップ４１０は、相分離デバイスを動かすことなく実施する。例えば、この相分離デバイスは、表面上に、又は多重ウェルプレート若しくはチューブ内に配置することができる。第２液体は、相分離デバイスを動かす若しくは撹拌することなく、又は遠心力を発生することなく、多孔質膜内に流入することができる。換言すれば、相分離デバイスは、第２液体が多孔質膜内に流入するとき静止状態とすることができる。
しかし、他の実施形態において、第２液体を多孔質膜内に流入させるステップ４１０は、第２液体のフローを促進又は助勢するステップを含むことができる。例えば、相分離デバイスを遠心分離器内に配置することができる。この遠心分離器は、液体混合物をフィルタ表面に押し付ける遠心力を発生することができる。遠心力は第２液体を多孔質膜内に向けて助勢することができる。代案として、相分離デバイスは、相分離デバイスを動かす撹拌サブシステムに連結することができる。例えば、撹拌サブシステムは、相分離デバイスを揺動又は振動させて、収容キャビティ内の液体混合物をシェイク又は振動させることができる。幾つかの事例において、シェイク／振動は液体混合物の分離を促進できる。
方法４００は、収容キャビティから液滴を取り出すステップ４１２を有することができる。例えば、機器のノズルを手動で又は自動的に収容キャビティ内に挿入し、流体的に液滴に結合させることができる。この液滴を機器内に引き込むことができる。この機器を、例えば、ユーザー又はロボットアームが指定場所に搬送することができる。ピペット操作具のような機器は、この後、液滴を利用する他のシステム内に液滴を注入することができる。例えば、機器は液滴をＳＢＳシステム内に注入することができる。代替的実施形態は別個の機器を使用せずに済ますことができる。例えば、他の実施形態において、チューブの端部を収容キャビティ内で固定位置をとることができる。液体混合物を収容キャビティ内に注入して、また指定時間の期間経過した後、液滴のチューブ内へのフローを誘発させる（例えば、真空源を用いてことができる。液滴は検定評価システム内の指定場所に向かわせることができる。ステップ４１４で液滴はＳＢＳのような指定検定評価プロトコール中に使用することができる。
図１４は本発明の実施形態による相分離デバイス５００の斜視図であり、また図１５は相分離デバイス５００の１５−１５線上の断面図である。相分離デバイス５００は、相分離デバイス１２５（図１参照）又は相分離デバイス２００（図５参照）に類似のものとすることができる。図１４につき説明すると、相分離デバイス５００は、支持フレーム５０２と、この支持フレーム５０２に連結した多重収容キャビティ５０４と有する。各収容キャビティ５０４は、液体混合物の指定量を収容するサイズ及び形状にする。支持フレーム５０２は、収容キャビティ５０４間に延在し、また収容キャビティ５０４に接合する。支持フレーム５０２は収容キャビティ５０４を互いに固定位置に保持することができる。
収容キャビティ５０４は指定又は所定アレイ５０６に位置決めすることができる。図示のように、アレイ５０６は２次元アレイとするが、アレイ５０６は、他の実施形態において１次元アレイとすることができる。相分離デバイス２００（図５参照）と同様に、アレイ５０６における収容キャビティ５０４の個数及び位置は、相分離デバイス５００を利用する指定プロトコールに基づくものとすることができる。
相分離デバイス５００は、相分離デバイス５００のユーザーが対面する又はアクセスできるよう構成した操作側面又は作用側面５０８を有する。収容キャビティ５０４は、収容キャビティ５０４のアクセス開口５１０を画定するそれぞれに対応するキャビティ端縁５０９を有する。収容キャビティ５０４は操作側面５０８に向けて開口する。図示の実施形態において、支持フレーム５０２はほぼ２次元の構体とする。例えば、支持フレーム５０２はパネル形状又はボード形状とすることができる。操作側面５０８は、キャビティ端縁５０９を画定するデバイス壁又は突起部５１１を除いてほぼ平面状の側面５２４を有する。他の実施形態において、側面５２４は、平面状でないものとすることができる。例えば、支持フレーム５０２は収容キャビティ５０４間に延在し、かつ収容キャビティ５０４に接合する複数個のブリッジ又はリンク部を有することができる。相分離デバイス５００は、相分離デバイス５００の輪郭を画定する本体端縁５３１〜５３４を有することができる。図示のように、この輪郭は、ほぼ長方形である。
本発明の実施形態は１つ又はそれ以上の向き決め形状部を有することができる。本明細書で使用する「向き決め形状部（orientation feature）」は相分離デバイスの向きを決定するのに使用し得る視覚的に識別可能な形状部を含む。特別な実施形態において、向き決め形状部は構造的な形体である。例えば、相分離デバイス５００は、キーイング（誤挿入防止）形状部５０５を有し、キーイング形状部５０５は、ユーザーに相分離デバイス５００の向きを視覚的に示すことができる。代案として、相分離デバイス５００は、着座空間又はホルダ内に位置決めすることができる。このような実施形態において、このキーイング形状部５０５は、相分離デバイス５００が着座空間内で適正な向きをとるのを確実にする。幾つかの実施形態において、相分離デバイス５００は、さらに、数的識別子５０７を有することができる。キーイング形状部５０５と同様に、これら数的識別子５０７は、ユーザーに相分離デバイス５００の向きを視覚的に示すことができる。図示の実施形態において、数的識別子５０７Ａは第１番目の収容キャビティ５０４を示し、また数的識別子５０７Ｂは最後（第１６番目）の収容キャビティ５０４を示す。
図１５は、図１４の１５−１５線上における相分離デバイス５００の断面図である。幾つかの実施形態において、操作側面５０８又は側面５２４は基準面５４６に一致することができる。図示の実施形態において、キャビティ端縁５０９及び対応するアクセス開口５１０を画定するデバイス壁５１１は、基準面５４６の上方に高度又は高さ５５０で突出することができる。
しかし、相分離デバイス５００は重力に対して特定の向きをとる必要はなく、他の実施形態において他の向きをとるようにすることもできると理解されたい。例えば、幾つかの実施形態において、液体を濾過するとき、相分離デバイス５００は、図１５に示す基準面５４６に対して傾斜させる（例えば、３０゜、４５゜等の角度を付ける）ことができる。さらに、相分離デバイス５００は、効果的に閉鎖したシステム内でより大きく回転させる（例えば、９０゜、１８０゜等）ことも考えられる。
相分離デバイス２００（図５参照）と同様に、相分離デバイス５００はフィルタ体５２６を有することもできる。各フィルタ体５２６は、対応する収容キャビティ５０４を画定するフィルタ表面５３０を有する多孔質膜５２８を有することができる。多孔質膜５２８は多孔質膜２２８と類似又は同一のものとすることができ、また上述したような多孔質膜特徴（例えば、細孔径、多孔率等）と類似又は同一のものとすることができる。これらフィルタ体５２６は、互いに固定した位置をとることができる。例示的実施形態において、相分離デバイス５００は多孔質膜５２８の一体型の単一本体を有する。この多孔質膜５２８の単一本体は、相分離デバイス５００のフィルタ体５２６及び支持フレーム５０２のそれぞれを形成する形状にすることができる。しかし、他の実施形態においては、相分離デバイス５００は互いに組み付けられる別個のコンポーネントを有することができる。例えば、支持フレーム５０２は、それぞれが多孔質膜５２８からなる別個のフィルタ体５２６間に存在して接合するリンク部（例えば、プラスチック又は金属製）を有することができる。
相分離デバイス５００は、操作側面５０８とは全体的に反対側にある取付け側面５３６を有する。フィルタ体５２６は取付け側面５３６に沿って位置決めする。各フィルタ体５２６は外面５３８を有する。フィルタ体５２６は対応する吸収領域５４０を形成し、これら吸収領域５４０は、全体的に対応するフィルタ体５２６の外面５３８とフィルタ表面５３０との間で画定される。吸収領域５４０は、収容キャビティ５０４に隣接し、また液体を収容キャビティ５０４から吸収する多孔質膜５２８のスペースに相当することができる。吸収領域５４０は、全体的に対応する収容キャビティ５０４の下方に位置付けられる。各フィルタ体５２６（又は吸収領域５４０）の厚さは、外面５３８とフィルタ表面５３０との間で画定される。この厚さは、図示の実施例では不均一である。幾つかの実施形態において、吸収領域５４０の厚さ及び／又は体積は、収容キャビティ５０４の容積よりも大きい。しかし、他の実施形態においては、吸収領域５４０の厚さ及び／又は体積は、収容キャビティ５０４の容積よりも小さい又は等しい。
若干の実施形態において、フィルタ体５２６は、指定の形状を有し、またフィルタ体５２６を多重ウェルプレート（図示せず）の対応するウェルに挿入できるよう相対的に位置決めする。このような実施形態において、多重ウェルプレートは、相分離デバイス５００を支持し、また相分離デバイス５００をほぼ静止した位置に保持することができる。多重ウェルプレートのウェル（図示せず）は、以下に説明するようにフィルタ体５２６に完全に透過して流れるいかなる液体をも収容するスペースを提供することができる。
図１６〜１９は、本発明の一実施形態による相分離デバイス６０１を示す。図２０〜２２は、本発明の一実施形態による相分離デバイス６０２を示す。図２３〜２６は、本発明の一実施形態による相分離デバイス６０３を示す。相分離デバイス６０１〜６０３は、本明細書に記載した他の実施形態と同様の特性及び特徴を有することができる。例えば、相分離デバイス６０１〜６０３は、ＰＴＦＥ（例えば、ＰＴＦＥ10532）から構成することができる。特別な実施形態において、相分離デバイス６０１〜６０３は、ＰＴＦＥによる単一本体とし、随意的な含浸液体及び／又は外部コーティング若しくは仕上げ材を除いて相分離デバイス６０１〜６０３全体をＰＴＦＥから構成することができる。図示のように、図１７，１９，２２，２５及び２６は対応デバイスにおける異なる寸法を示す。ローラ寸法及び公差（並びに他の実施形態につき説明した他の寸法及び公差）は、米国機械学会（ＡＳＭＥ）Ｙ１４.５Ｍ−１９９４によって解釈され得る。この寸法は仕上げ工程の前又は後に存在することができる。
図２７は、本発明の実施形態による相分離デバイス７００の斜視図である。相分離デバイス５００は、相分離デバイス１２５（図１参照）、相分離デバイス２００（図５参照）、又は相分離デバイス５００（図１４参照）に類似のものとすることができる。図２７につき説明すると、相分離デバイス７００は、支持フレーム７０２と、この支持フレーム７０２に連結した多重収容キャビティ７０４と有する。各収容キャビティ７０４は、液体混合物の指定量を収容するサイズ及び形状にする。支持フレーム７０２は、収容キャビティ７０４間に延在し、また収容キャビティ７０４に接合する。支持フレーム７０２は収容キャビティ７０４を互いに固定位置に保持することができる。
収容キャビティ７０４は指定又は所定アレイ７０６に位置決めすることができる。アレイ７０６は、１次元、２次元又は３次元アレイとすることができる。相分離デバイス２００，５００と同様に、アレイ７０６における収容キャビティ７０４の個数及び位置は、相分離デバイス７００を利用する指定プロトコールに基づくものとすることができる。相分離デバイス７００は、相分離デバイス７００のユーザーが対面する又はアクセスできるよう構成した操作側面又は作用側面７０８を有する。収容キャビティ７０４は、収容キャビティ７０４のアクセス開口７１０を画定するそれぞれに対応するキャビティ端縁７０９を有する。収容キャビティ７０４は操作側面７０８に向けて開口する。図示の実施形態において、支持フレーム７０２はほぼ２次元の構体とする。例えば、支持フレーム７０２はパネル形状又はボード形状とすることができる。他の実施形態において、支持フレーム７０２は３次元構体とすることができる。例えば、支持フレーム７０２は、階段状とし、１つ又はそれ以上のグループにおける収容キャビティ７０４が異なる高さを有することができる。
操作側面７０８は収容キャビティ７０４を除いてほぼ平面状の側面７２４を有する。他の実施形態において、側面７２４は、平面状でないものとすることができる。例えば、支持フレーム７０２は収容キャビティ７０４間に延在し、かつ収容キャビティ７０４に接合する複数個のブリッジ又はリンク部を有することができる。相分離デバイス７００は、相分離デバイス７００の輪郭を画定する本体端縁７３１〜７３４を有することができる。図示のように、この輪郭は、ほぼ長方形であるが、他の実施形態において、他の形状を有することができる。
図２８は、図２７の２８−２８線上における相分離デバイス７００の断面図である。幾つかの実施形態において、操作側面７０８又は側面７２４は基準面７４６に一致することができる。相分離デバイス２００，５００と同様に、相分離デバイス７００は、フィルタ体７２６を有することもできる。各フィルタ体７２６は、対応する収容キャビティ７０４を画定するフィルタ表面７３０を有する多孔質膜７２８を有することができる。多孔質膜７２８は多孔質膜２２８又は５２８と類似又は同一のものとすることができ、また上述したような多孔質膜特徴（例えば、細孔径、多孔率等）と類似又は同一のものとすることができる。これらフィルタ体７２６は、互いに固定した位置をとることができる。例示的実施形態において、相分離デバイス７００は多孔質膜７２８の一体型の単一本体を有する。この多孔質膜７２８の単一本体は、相分離デバイス７００のフィルタ体７２６及び支持フレーム７０２のそれぞれを形成する形状にすることができる。しかし、他の実施形態においては、相分離デバイス７００は互いに組み付けられる別個のコンポーネントを有することができる。例えば、支持フレーム７０２は、それぞれが多孔質膜７２８からなる別個のフィルタ体７２６間に存在して接合するリンク部（例えば、プラスチック又は金属製）を有することができる。
相分離デバイス７００は、操作側面７０８とは全体的に反対側にある取付け側面７３６を有する。フィルタ体７２６は取付け側面７３６に沿って位置決めする。各フィルタ体７２６は外面７３８を有する。フィルタ体７２６は対応する吸収領域７４０を形成し、これら吸収領域７４０は、全体的に対応するフィルタ体７２６の外面７３８とフィルタ表面７３０との間で画定される。吸収領域７４０は、収容キャビティ７０４に隣接し、また液体を収容キャビティ７０４から吸収する多孔質膜７２８のスペースに相当することができる。吸収領域７４０は、全体的に対応する収容キャビティ７０４の下方に位置付けられる。各フィルタ体７２６（又は吸収領域７４０）の厚さは、外面７３８とフィルタ表面７３０との間で画定され、また吸収領域７４０の指定体積を有するよう構成することができる。幾つかの実施形態において、吸収領域７４０の体積は、収容キャビティ７０４の容積よりも小さい。しかし、他の実施形態においては、吸収領域７４０の体積は、収容キャビティ７０４の容積よりも大きい又は等しい。
若干の実施形態において、フィルタ体７２６は、指定の形状を有し、またフィルタ体７２６を多重ウェルプレート（図示せず）の対応するウェルに挿入できるよう相対的に位置決めする。このような実施形態において、多重ウェルプレートは、相分離デバイス７００を支持し、また相分離デバイス７００をほぼ静止した位置に保持することができる。多重ウェルプレートのウェル（図示せず）は、以下に説明するようにフィルタ体７２６に完全に透過して流れるいかなる液体をも収容するスペースを提供することができる。
図２９は相分離デバイス７００の平面図である。図３０は相分離デバイス７００を有するアセンブリ７５０の側面図である。このアセンブリ７５０は相分離アセンブリとも称することができる。アセンブリ７５０は、さらに、相分離デバイス７００を保持するよう構成した別個の支持構体７５２を有する。図示の実施形態において、支持構体７５２は、互いに相対回転するよう連結した、カバー７５４及びベース７５６を有する。カバー７５４は、操作側面７０８に沿って延在するよう構成し、またベース７５６は、取付け側面７３６に沿って又は取付け側面７３６の少なくとも一部に延在するよう構成する。支持構体７５２は、相分離デバイス７００の構造的一体性（例えば、強度）を高め、これにより相分離デバイス７００が運搬（例えば、船舶輸送）、保管及び／又は使用中に破損する恐れが少なくなるようにすることができる。図示の実施形態において、カバー及びベース７５６は、ヒンジ７５７に沿って回転可能に連結する。支持構体７５２が閉じた状態（図３０に示すように）であるとき、カバー７５４及びベース７５６は、不慮にカバー７５４及びベース７５６が分離することのないように締り嵌め（例えば、スナップ嵌合）を形成することができる。
幾つかの実施形態において、支持構体７５２は、運搬又は船舶輸送中に相分離デバイス７５０を保持するが、使用前に相分離デバイス７５０を取り出すことができるよう構成する。例えば、カバー７５４及び／又はベース７５６は分離可能とすることができる。しかし、他の実施形態において、支持構体７５２は、相分離デバイス７５０の使用中にも使用できるようにし得る。例えば、カバー７５４は、収容キャビティ７０４に整列するよう位置決めした随意的な通路又は開口７５６（破線によって示す）を有することができる。随意的に、ベース７５６は、フィルタ体７２６が貫通できる開口７５８を有することができる。このような実施形態において、フィルタ体７２６は多重ウェルプレートのウェル内に位置決めされ、この場合、ベース７５６は多重ウェルプレートと相分離デバイス７００との間に位置決めされる。他の実施形態において、ベース７５６は、ベース７５６によって画定される共通キャビティ内にフィルタ体７２６を収容及び包囲することができる。このような実施形態において、相分離デバイス７００の使用前にベース７５６を取り外す必要があり得る。代案として、相分離デバイス７００は、フィルタ体７２６を共通キャビティ内に配置したまま使用できるようにする。このキャビティは、第２液体がフィルタ体７２６の外面から流出する場合、第２液体を収容することができる。
図３１はシステム８００の概略図である。システム８００は、非混和性液体内で関心対象生物学的（化学的）物質を調製するように、また非混和性液体を分離して関心対象物質が指定の検定評価又は他のプロセスで使用できるように構成する。特別な実施形態において、システム８００は、ＳＢＳシークエンシング用のライブラリを自動的に調製するよう構成する。しかし、他の実施形態において、システム８００は、他の用途向けの生物学的又は化学的物質を生成するのに使用することができる。
システム８００は、第１デバイス８０２、流体システム８０４、及び第２デバイス８０６を有する。流体システム８０４は、第１デバイス８０２と第２デバイス８０６とを流体的に接続する。図示の実施形態において、第１及び第２のデバイス８０２，８０６は、それぞれＤＦデバイス８０２及び相分離デバイス８０６である。ＤＦデバイス８０２は、関心対象物質を調製するよう構成する。例えば、１つ又はそれ以上の液体の液滴は、例えば、ＤＶデバイス８０２によって行う電気湿潤操作により制御することができる。ＤＦデバイス８０２は、液体混合物８１０を取り出すことができる開口８０８を有する。液体混合物８１０は第１液体８１２及び第２液体８１４を含む。第１及び第２の液体８１２，８１４は、上述したように、非混和性液体である。図示の実施形態において、第１液体８１２は水溶液（例えば、極性液体）であり、また第２液体８１４は増量剤液体（例えば、非極性液体）である。随意的に、液体混合物８１０は、第１液体８１２及び／又は第２液体８１４に対して非混和性である若しくは非混和性でない付加的液体を含むことができる。
流体システム８０４は、自動的に開口８０８から液体混合物８１０を取り出し、またこの液体混合物８１０を相分離デバイス８０６の収容キャビティ８１６内に注入するよう構成する。液体混合物８１０の取り出し及び注入は、所定スケジュール又は操作シーケンスによって行うことができる。例えば、液体混合物８１０は、第１液体８１２の指定量がＤＦデバイス８０２によって調製されるまでは取り出さいでおくことができる。相分離デバイス８０６は、上述の相分離デバイスと類似又は同一のものとすることができる。
流体システム８０４は、１個又はそれ以上のバルブ及び１個又はそれ以上のポンプを有する。バルブ及びポンプの制御は自動化して、ユーザーがピペット操作することなく、所定スケジュールに従って、液体混合物８１０を収容キャビティ８１６内に移送することができる。図には示さないが、システム８００は、ＤＦデバイス８０２、バルブ、及びポンプの動作を制御するシステムコントローラ（例えば、プロセッサ）を有することができる。
図示の実施形態において、流体システム８０４は、流体ライン８２０、制御バルブ８２２、及びポンプ８２４を有する。図示にように流体ライン８２０は、開口８０６及び制御バルブ８２２に流体的に接続する単独の導管である。しかし、流体ライン８２０は、相互接続した複数個の導管（例えば、チューブ、ＭＥＭＳデバイスのフローチャンネル、他のバルブ等）を含むことができる。制御バルブ８２２は、異なる状態又は位置間で移動するよう構成することができる。制御バルブ８２２は、異なる状態のうち１つ又はすべてでポンプ８２４と流体連通することができる。例えば、第１状態で制御バルブ８２２はポンプ８２４及び流体ライン８２０を流体的に接続し、これによりポンプ８２４が液体混合物８１０をＤＦデバイス８０２から流体システム８０４の貯蔵ライン８２６内に抽出することができる。貯蔵ライン８２６は、制御バルブ８２２とポンプ８２４との間に延在し、またポンプ８２４及び制御バルブ８２２に流体的に接続する。ポンプ８２４は、指定量を貯蔵ライン８２６内に引き込む（又は引き出す）負圧を発生するよう構成する。
貯蔵ライン８２６は指定量の液体混合物８１０を内部に有するよう構成する。指定量の液体混合物８１０を貯蔵ライン８２６内に引き込んだ後、制御バルブ８２２は、第１状態から第２状態に変化するよう制御することができる。例えば、制御バルブ８２２は、バルブポート８３８が流体システム８０４の注入ライン８３０に流体連通する流体ライン８２０と流体連通する状態に移動するよう回転することができる。注入ライン８３０は、収容キャビティ８１６内に又はそれに隣接するよう配置されるノズル８４４を有する。第２状態において、制御バルブ８２２は貯蔵ライン８２６及び注入ライン８３０が流体接続する。ノズル８４４は液体混合物８１０を収容キャビティ８１６内に注入するよう位置決めされる出口８３２を有する。より具体的には、制御バルブ８２２が第２状態にあるとき、ポンプ８２４は液体混合物８１０を出口８３２から収容キャビティ８１６に駆動する正圧を発生することができる。液体混合物８１０が収容キャビティ８１６内に注入されるとき、相分離デバイス８０２は第１及び第２の液体８１２，８１４を分離することができる。例えば、第２液体８１４は相分離デバイス８０２の多孔質膜内に吸収され、第１液体８１２は上述したように収容キャビティ８１６内に残留することができる。
随意的に、システム８００は下流ライン８４０を有することができ、この下流ライン８４０は、指定時間の期間経過後又は指定条件が満たされた（例えば、第１液体８１２の指定量が得られた）とき、収容キャビティ８１４から第１液体８１２を抽出するよう構成する。例えば、下流ライン８４０のノズル８４２は、第１液体８１２を下流ライン８４０内に引き込む負圧を発生するポンプ（図示せず）に流体連通することができる。第１液体８１２は流体ネットワークを経由して導き、第１液体８１２を例えば、検定評価システム内における指定空間に移送することができる。例示的実施形態においては、検定評価システムはＳＢＳシステムである。
幾つかの実施形態において、システム８００は、第１液体８１２を収容キャビティ８０４から抽出する前に、液体混合物８１０の或る量を反復して収容キャビティ８０４内に注入するよう構成する。このような実施形態において、多種類の液体が収容キャビティ８０４内に集積させることができる。これら液体は、多孔質膜内に流入することに抵抗性を示すものとすることができる。多孔質膜内に流入しない液体は、互いに混和性を示す、又は非混和性を示すものとすることができる。この後、収容キャビティ８０４内の液体は、流体ライン８４０により取り出すことができる。
図３２は、相分離デバイス７００を有する本発明の実施形態によるカートリッジ組立体９００の分解斜視図である。図３３は完全に組み付けたカートリッジ組立体９００の斜視図である。カートリッジ組立体９００は相分離アセンブリと称することもできる。カートリッジ組立体９００は、相分離デバイス７００を保持するよう構成した個別の支持構体又はサブアセンブリ９０２を有する。支持構体９０２は、相分離デバイス７００の構造的一体性（強度）を高め、相分離デバイス７００が運搬（例えば、船舶輸送）、保管、及び／又は使用中に破壊するおそれを少なくする。図示の実施形態において、支持構体９０２はカバー及びベース９０６を有する。完全に組み立てたとき、カバー９０４は操作側面７０８に沿って位置決めされ、またベース９０６は取付け側面７３６に沿って位置決めされる（図３２参照）。カバー９０４及び／又はベース９０６は、プラスチック及び／又は金属のような剛性材料から構成することができる。
図示の実施形態において、カバー９０４及びベース９０６は、両者間に相分離デバイス７００を有して互いに連結するよう構成する。カバー９０４、相分離デバイス７００、及びベース９０６はサンドイッチ状の形態を有することができる。ベース９０６はベース壁９１０を有し、このベース壁９１０は、相分離デバイス７００及びカバー９０４を収容するよう構成したベース９０６の保持キャビティ９１２を画定する。ベース９０６は、さらに、保持キャビティ９１２内に位置決めされるベース棚部９１１（図３２参照）を有する。相分離デバイス７００は、ベース棚部９１１上に休止し、これによりフィルタ体７２６（図３２参照）が操作中に保持キャビティ９１２内に懸吊されるよう構成することができる。代案として、フィルタ体７２６は、保持キャビティ９１２を画定するベース９０６の内部底面に係合することができる。
ベース壁９１０は相分離デバイス７００及びカバー９０４の対応周縁を包囲することができる。ベース９０６及びカバー９０４は、摩擦係合（例えば、締り嵌め又はスナップ嵌合）を形成するよう構成し、また互いに結合する相補的形状部を有することができる。図３２に示した図示の実施形態において、カバー９０４はタブ又は脚部９１４を有し、またベース９０６はタブ９１４を収容するサイズ及び形状にした溝孔９１６を有する。相分離デバイス７００を保持キャビティ９１２内に位置決めした後、カバー９０４はベース９０６に取り付けられ、両者間に相分離デバイス７００を挟持することができる。カバー９０４を取り付けるとき、タブ９１４がベース壁９１０に係合し、また内方に偏向することができる。タブ９１４が溝孔９１６内に挿入された後、タブ９１４は外方に撓むことができる。図示のように、タブ９１４はベース９０４に係合するグリップ形状部９１８を有することができる。このグリップ形状部９１８は、操作中又は運搬中にカバー９０４が不慮に相分離デバイス７００から外れるのを防止できる。
図３２に示すように、カバー９０４は、収容キャビティ７０４に整列するよう位置決めした通路又は開口９３０を有する。保持キャビティ９１２は、キャビティチャンネル９２２，９２４を有することができ、これらキャビティチャンネル９２２，９２４は、分割壁９２３によって分離し、また保持キャビティ９１２の部分を形成する。各キャビティチャンネル９２２，９２４は、フィルタ体７２６の対応する列又はカラムを収容するサイズ及び形状にすることができる。幾つかの実施形態において、相分離デバイス７００の多孔質膜内に流入する液体は、フィルタ体７２６から流出して保持キャビティ９１２内に溜まることができる。
幾つかの実施形態において、カートリッジ組立体９００は、１回の使用後に廃棄する１回使用品である。他の実施形態において、個別支持構体９０２のベース９０６及びカバー９０４は、他の相分離デバイス７００で再利用できるよう分離可能にし得る。
図３４及び３５は、エマルション液滴が相分離デバイスの共通収容キャビティ内に溜まる対応システムの概略図を示す。図３４は、第１流体システム９５２及び第２流体システム９５４と、並びにこれら流体システム９５２，９５４からそれぞれ第１液体混合物及び第２液体混合物を収容するよう位置決めした相分離デバイス９５６とを有するシステム９５０を示す。流体システム９５２，９５４は流体システム８０４（図３１参照）と類似又は同一のものとすることができる。
各流体システム９５２，９５４はそれぞれに対応の出口９５８を有する。相分離デバイス９５６は、相分離デバイス９５６の収容キャビティ９６０が内部に対応する液体混合物を収容するよう位置決めする。液体混合物は、水性液滴又はエマルション液滴を含むことができる。液体混合物は、第１液体（例えば、水性液体）が収容キャビティ９６０内に一緒に溜まり、液体プール９６２を形成するよう分離することができる。液体混合物の第２液体は、同一又は異なる液体とすることができ、また相分離デバイス９５６内に流入することができる。図示しないが、システム９５０は、随意的に、液体プール９６２を自動的に取り出すよう構成した下流ラインを有することができる。幾つかの実施形態において、相分離デバイス９５６は、撹拌装置（例えば、シェーカー、バイブレータに連結することができ、相分離デバイス９５６をかき回し、水性液滴を崩すのを促進する及び／又は水性液滴を互いに合体できるようにすることができる。幾つかの実施形態において、液体プール９６２は、所定の条件（例えば、熱エネルギー又は他の反応）を受けて、収容キャビティ９５８内で指定反応を生ずることを可能にし得る。単独の収容キャビティ９６０のみを図３４に示したが、流体システム９５２，９５４は、液体混合物の液滴は複数の収容キャビティ内に注入できると理解されたい。
図３５は、本発明の実施形態により形成したシステム９７０の概略図である。このシステム９７０は、デジタルＰＣＲを行わせるシステム、又は微小流体デバイスを用いて、エマルション液滴を生成する、また随意的に、エマルション液滴を合体させて指定反応を行わせる他のシステムに類似のものとすることができる。このような実施形態は、フローチャンネルのネットワークを有することができ、このネットワークにおいて、非極性液体が１つ以上のチャンネルを流れ、また水溶液が１つ以上の他のチャンネルを流れることができるようにする。これらチャンネルは互いに交差し、エマルション液滴を形成する。このような技術及び関連のシステムは、米国特許出願公開第２００９／０２３９３０８号、同第２００９／０１３１５４３号、同第２０１０／０１７３３９４号、同第２０１０／０１３７１６３号、同第２０１３／００９９０１８号、同第２０１３／０３２３７３２号、同第２０１４／０２７２９９６号、同第２０１４／０２１６５７９号、及び同第２０１４／０２５６５９５号により詳細に記載されており、これら文献それぞれは参照により全体が本明細書に組み入れられるものとする。
例えば、システム９７０は、第１チャンネルグループ９７２及び第２チャンネルグループ９７４を含む複数のフローチャンネルを有する流体ネットワーク９８０を備える。第１チャンネルグループ９７２は、エマルション液滴９７３を生成するよう構成した複数個の交差チャンネルを有する。エマルション液滴９７３は、例えば、ＰＣＲを行わせる反応物ミックスを含むことができる。第２チャンネルグループ９７４は、エマルション液滴９７５を生成するよう構成した複数個の交差チャンネルを有する。エマルション液滴９７５は、例えば、ゲノムＤＮＡを含むことができる。ＤＮＡは水溶液９７８内に分散することができ、これにより、各エマルション液滴９７５は、平均すると単一核酸断片を含む。しかし、エマルション液滴９７３，９７５は、別タイプの反応物（例えば、試薬、酵素）及び／又はサンプルを含むことができると理解されたい。
図示のように、流体ネットワーク９８０における液体フローは、代表的には。エマルション液滴９７３が、１個のエマルション液滴９７５のみと合体して複合液滴９８２を形成するよう構成する。複合液滴９８２がシステム９７０を流れるとき、この複合液滴は、指定条件に曝される及び／又は他の反応物を含む液滴を複合することができる。流体ネットワーク９８０の端部において、下流チャンネル９８４は複合液滴９８２を相分離デバイス９８８の収容キャビティ９８６内に導く。幾つかの実施形態において、単一の複合液滴９８２を収容キャビティ９８６内に導くことができる。他の実施形態において、複数の複合液滴９８２を収容キャビティ９８６内に溜めることができる。随意的に、別流体ネットワークからの第２下流ライン（図示せず）が、図３４につき上述したのと同様にして、複合液滴を収容キャビティ９８４内に導くことができる。随意的に、下流ライン（図示せず）は、収容キャビティ９８６内に配置し、また溜まった液体フローを検定評価システムの他の段階に導くよう構成することができる。
図１６〜２６に示す実施形態を含む本明細書に記載した特別な実施形態は説明的であり、限定的なものでないことを意図すると理解されたい。例えば、図１６〜２６で示される１つ以上の寸法は増減させることができるとともに、１つ以上の寸法を同一のままとすることができる。他の実施例として、寸法は、一部が他の一部に対して増減させ、サイズ比は維持することができる。したがって、特定用途に実施形態を適用させるよう変更することができる。
実施形態において、方法を提供する。本発明方法は、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを準備するステップを備える。フィルタ表面は収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。本発明方法は、さらに、液体混合物を多孔質膜の収容キャビティ内に注入するステップを備える。液体混合物は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を含む。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体フローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にするよう構成する。本発明方法は、さらに、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップを備える。極性液体は、非極性液体が多孔質膜内に流入するとき、収容キャビティ内で液滴を形成する。
一態様において、極性液体は非極性液体よりも密度が高いものであり得る。
他の態様において、フィルタ表面は疎水性であり得る。
他の態様において、多孔質膜は疎水性であり得る。
他の態様において、フィルタ表面は収容キャビティの異なる深さで液体混合物と接触し得る。
他の態様において、収容キャビティは凹面形状を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは円錐状であり得る。
他の態様において、フィルタ表面の少なくとも一部分は、曲率半径を有することができる。
他の態様において、フィルタ表面の大部分は、収容キャビティの深さが線形的割合で変化する勾配を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは、収容キャビティの最大深さを呈する底部を有することができる。この底部は、収容キャビティの中心に位置付けることができる。
他の態様において、収容キャビティは、収容キャビティの最大深さを呈する底部を有することができる。フィルタ表面は、この底部から収容キャビティのアクセス開口まで増大する勾配を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは、収容キャビティの最大深さを呈する底部を有することができる。フィルタ表面は、この底部に貫通するキャビティ軸線周りに回転対称形状であり得る。
他の態様において、収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有することができる。収容キャビティは、アクセス開口の最大直径よりも小さい最大深さを有することができる。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１.５：１又はそれより大きいものであり得る。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、２：１又はそれより大きいものであり得る。
他の態様において、収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有することができる。収容キャビティは、アクセス開口の最大直径よりも大きい最大深さを有することができる。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１：２又はそれより小さいものであり得る。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１：３又はそれより小さいものであり得る。
他の態様において、液滴は、フィルタ表面に対して接触角を形成することができる。この接触角は６０゜以上であり得る。随意的に、接触角は６５゜以上であり得る。随意的に、接触角は７０゜以上であり得る。随意的に、接触角は７５゜以上であり得る。随意的に、接触角は８０゜以上であり得る。随意的に、接触角は８５゜以上であり得る。
他の態様において、液滴は、凸状輪郭を持つ外面を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、収容キャビティに隣接して位置決めされた吸収領域を有することができる。この吸収領域は収容キャビティの容積よりも大きい体積を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、フィルタ表面と外面との間で画定されるものとすることができる。この外面は、非極性液体を多孔質膜から流出させることができる。
他の態様において、多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。随意的に、多孔質膜は、ほぼポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成することができる。随意的に、多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成することができる。
他の態様において、多孔質膜は、１０μｍ〜５０μｍの間における細孔径を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、２０μｍ〜４０μｍの間における細孔径を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、４０％〜７０％の間における多孔率を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、５０％〜６５％の間における多孔率を有することができる。
他の態様において、非極性液体の少なくとも７５％は、収容キャビティから３０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも８５％は、収容キャビティから３０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも９５％は、収容キャビティから３０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも９８％は、収容キャビティから３０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも８５％は、収容キャビティから２０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも８５％は、収容キャビティから１０秒以内で除去され得る。
他の態様において、非極性液体の少なくとも８５％は、収容キャビティから５秒以内で除去され得る。
他の態様において、液体混合物の収容キャビティ内への注入ステップは、測定した量を注入するステップを含む。
他の態様において、極性液体及び非極性液体それぞれは、液体混合物を収容キャビティ内に注入するときに対応する量を有することができる。非極性液体の対応量は、極性液体の対応量よりも多いものであり得る。
他の態様において、非極性液体の対応量の、極性液体の対応量に対する比は、少なくとも２：１であり得る。
他の態様において、非極性液体の対応量の、極性液体の対応量に対する比は、少なくとも５：１であり得る。
他の態様において、非極性液体の対応量の、極性液体の対応量に対する比は、少なくとも１０：１であり得る。
他の態様において、液滴は収容キャビティの中央に位置付けられ得る。
他の態様において、本発明方法は、さらに、液滴を収容キャビティから取り出すステップを備える。随意的に、取り出される液滴の多くとも２５％は非極性液体である。随意的に、取り出される液滴の多くとも１０％は非極性液体である。随意的に、取り出される液滴の多くとも５％は非極性液体である。
他の態様において、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップは、非極性液体の多孔質膜内への流入を促進するための、相分離デバイスを動かすステップを含まない。
他の態様において、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップは、非極性液体を多孔質膜内に流入させるための、相分離デバイスを撹拌するステップ又は遠心力を発生するステップを含まない。
他の態様において、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップは、非極性液体の多孔質膜内への流入を促進するための、相分離デバイスを動かすステップを含む。
他の態様において、非極性液体を多孔質膜内に流入させるステップは、非極性液体を多孔質膜内に流入させるよう、相分離デバイスを撹拌するステップ又は遠心力を発生するステップのうち少なくとも一方を含む。
他の態様において、相分離デバイスは複数個の収容キャビティを有し、また液体混合物を注入するステップは、液体混合物を各収容キャビティに注入するステップを含むことができる。
他の態様において、相分離デバイスは第１収容キャビティ及び第２収容キャビティを有することができる。第１収容キャビティ内の液体混合物における極性液体は、第２収容キャビティ内の液体混合物における極性液体とは異なるものであり得る。代案として、これら極性液体は同一又はほぼ同一の組成を有することができる。
他の態様において、多孔質膜のフィルタ表面は各収容キャビティを形成することができる。
他の態様において、相分離デバイスは、相分離デバイスの幅又は長さよりも大きい高さを有する。
他の態様において、相分離デバイスはチューブを有し、また多孔質膜はチューブ内に挿入し得るサイズ及び形状にされる。
他の態様において、本発明方法は、さらに、液体混合物を注入する前にデジタル流体素子（ＤＦ）デバイスから液体混合物を取り出すステップを備える。
他の態様において、本発明方法は、さらに、ＤＦデバイスを使用して、生物学的サンプルを生成するステップを備える。生物学的サンプルは、液体混合物における極性液体内に存在するものとし得る。随意的に、生物学的サンプルは断片化した核酸のライブラリを含むことができる。
他の態様において、本発明方法は、さらに、収容キャビティから液滴を取り出すステップと、指定生化学的反応を行わせるためこの液滴を用いるステップとを備える。
他の態様において、相分離デバイスを準備するステップは、重力が液体混合物を収容キャビティ内に保持するよう相分離デバイスを向き決めするステップを含む。
実施形態において、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを提供する。フィルタ表面は、収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有することができる。フィルタ表面は、極性液体の多孔質膜内へのフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にするよう構成する。
一態様において、フィルタ表面は疎水性であり得る。
他の態様において、多孔質膜は疎水性であり得る。
他の態様において、フィルタ表面は異なる深さで液体混合物と接触する形状であり得る。
他の態様において、収容キャビティは凹面形状を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは円錐状であり得る。
他の態様において、フィルタ表面の少なくとも一部分は、曲率半径を有することができる。
他の態様において、フィルタ表面の大部分は、収容キャビティの深さが線形的割合で変化する勾配を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは、収容キャビティの最大深さを呈する底部を有することができる。この底部は、収容キャビティの中心に位置付けることができる。
他の態様において、収容キャビティは、収容キャビティの最大深さを呈する底部を有することができる。フィルタ表面は、この底部から収容キャビティのアクセス開口まで増大する勾配を有することができる。
他の態様において、収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有することができる。収容キャビティは、アクセス開口の最大直径よりも小さい最大深さを有することができる。
他の態様において、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１.５：１又はそれより大きいものであり得る。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、２：１又はそれより大きいものであり得る。
他の態様において、収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有することができる。収容キャビティは、アクセス開口の最大直径よりも大きい最大深さを有することができる。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１：２又はそれより小さいものであり得る。随意的に、最大直径の最大深さに対するアスペクト比は、１：３又はそれより小さいものであり得る。
他の態様において、多孔質膜は、収容キャビティに隣接して位置決めされた吸収領域を有することができる。この吸収領域は収容キャビティの容積よりも大きい体積を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、フィルタ表面と外面との間で画定されるものとすることができる。この外面は、非極性液体を多孔質膜から流出させることを可能にするよう構成することができる。
他の態様において、多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。随意的に、多孔質膜は、ほぼポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成することができる。随意的に、多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成することができる。
他の態様において、多孔質膜は、１０μｍ〜５０μｍの間における細孔径を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、２０μｍ〜４０μｍの間における細孔径を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、４０％〜７０％の間における多孔率を有することができる。
他の態様において、多孔質膜は、５０％〜６５％の間における多孔率を有することができる。
他の態様において、相分離デバイスは複数個の収容キャビティを有することができる。
他の態様において、多孔質膜のフィルタ表面は各収容キャビティを形成することができる。
他の態様において、相分離デバイスは相分離デバイスの幅又は長さよりも大きい高さを有することができる。
他の態様において、相分離デバイスはチューブを有し、また多孔質膜はチューブ内に挿入し得るサイズ及び形状であり得る。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを準備するステップを備える方法を提供する。フィルタ表面は収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。さらに、本発明方法は、液体混合物を多孔質膜の収容キャビティに注入するステップを備える。液体混合物は、互いに非混和性である第１液体及び第２液体を含む。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にするよう構成する。本発明方法は、さらに、第２液体を多孔質膜内に流入させるステップを備える。第１液体は、第２液体が多孔質膜内に流入するとき、収容キャビティ内で液滴を形成する。
一態様において、第１液体は極性液体であり、また第２液体は非極性液体である。随意的に、フィルタ表面及び多孔質膜のうち少なくとも一方は疎水性のものである。
他の態様において、第１液体は非極性液体であり、また第２液体は極性液体である。随意的に、フィルタ表面及び多孔質膜のうち少なくとも一方は親水性のものである。
実施形態において、本発明は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を有する液体混合物を調整するよう構成されたサンプル調製システムを備える検定評価システムを提供する。本発明検定評価システムは、さらに、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成される収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体のフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより、非極性液体が多孔質膜に流入するとき、極性液体が収容キャビティ内に液滴を形成するよう構成されている。
一態様において、検定評価システムは、相分離デバイスを動かして非極性液体のフローを促進するよう構成されるフロー促進デバイスを備える。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える検定評価システムを提供する。フィルタ表面は液体混合物を収容する収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。液体混合物は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する極性液体のフローを阻止し、また非極性液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより非極性液体が多孔質膜内に流入するとき、極性液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。検定評価システムは、さらに、極性液体の液滴を用いて、１つ又はそれ以上の検定評価プロトコールを実施するよう構成された分析システムを備える。
一態様において、検定評価システムは、さらに、相分離デバイスを動かして非極性液体のフローを促進するよう構成されるフロー促進デバイスを備える。
実施形態において、本発明は、互いに非混和性である第1液体及び第２液体を有する液体混合物を調製するよう構成されたサンプル調製システムを備える検定評価システムを提供する。本発明検定評価システムは、さらに、フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスを備える。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成された収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより第２液体が多孔質膜内に流入するとき、第１液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。
一態様において、検定評価システムは、さらに、相分離デバイスを動かして第２液体のフローを促進するよう構成されるフロー促進デバイスを備える。
実施形態において、本発明は、フィルタ表面を有する多孔質膜を含む相分離デバイスを備える検定評価システムを提供する。フィルタ表面は、液体混合物を収容するよう構成された収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有する。液体混合物は、互いに非混和性である第１液体及び第２液体を有する。収容キャビティに沿うフィルタ表面は、フィルタ表面を通過する第１液体のフローを阻止し、また第２液体の多孔質膜内へのフローを可能にし、これにより第２液体が多孔質膜内に流入するとき第１液体が収容キャビティ内で液滴を形成するよう構成されている。検定評価システムは、さらに、第１液体の液滴を用いて、１つ又はそれ以上の検定評価プロトコールを実施するよう構成された分析システムを備える。
一態様において、検定評価システムは、さらに、相分離デバイスを動かして非第２液体のフローを促進するよう構成されるフロー促進デバイスを備える。
本明細書に使用する不定冠詞「a」、「an」付き単数形で引用されまた説明が進められる素子又はステップは、他に明示されない限り、複数の素子又はステップを排除するものではないと理解されたい。さらに、「一実施形態」への言及は引用される特徴を組み込む他の実施形態の存在を排除するものと解すべきではない。さらにまた、他に明示しない限り、特定の特性を有する単独又は複数の素子は、その特性を有する又は有していないかに係わらず、他の素子を含むことができる。
上述の記載は説明上のものであり、また限定的なものではないと理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は互いに組み合わせて使用することができる。さらに、種々の実施形態の教示するものに対して、その範囲から逸脱することなく、多くの変更を行って特定状況又は材料を適用することができる。本明細書に記載した材料の寸法、タイプ、種々のコンポーネントの向き、並びに種々のコンポーネントの数及び位置は、所定実施形態のパラメータを規定することを意図し、また限定するものではなく、単なる例示的実施形態であることを意図する。上述の説明を閲覧して、特許請求の精神及び範囲内における他の多くの実施形態及び変更例があり得ることは、当業者には明らかであろう。したがって、特許を受けることができる範囲は、特許請求の範囲の請求項、並びにこれら請求項が権利を与える均等物の範囲を参照することによって決定されるべきである。
本明細書において使用される、慣用句である「例示的実施形態において(in an exemplary embodiment)」等は、記載された実施形態が単に１つの実施例であることを意味する。この慣用句は、発明要旨をその実施形態に限定することを意図しない。発明要旨の他の実施形態は、請求項に記載の特徴又は構造を含まない場合もある。特許請求の範囲の請求項における用語「含む（including）」及び「における（in which）」は、対応する用語「備える（comprising）」及び「において（wherein）」の平易な均等英語として使用する。さらに、特許請求の範囲の請求項における用語「第１」、「第２」及び「第３」等は、単なる表記として使用し、対象物に対して数値的要件を課すことは意図しない。さらに、特許請求の範囲の請求項の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクション形式で記載されてはおらず、このような請求項限定が明示的に更なる構造に欠けている機能表現が後続する慣用句「〜する（ための）手段（means for）」を使用しない限り、また使用するまでは、米国特許法（35 U.S.C. §112(f)）に基づいて解すべきではないことを意図する。

Claims (17)

  1. フィルタ表面を持つ多孔質膜を有する相分離デバイスであって、前記フィルタ表面は、収容キャビティを形成する非平面状輪郭を有し、前記フィルタ表面は、極性液体の前記多孔質膜内へのフローを阻止し、また非極性液体の前記多孔質膜内へのフローを可能にするよう構成され、
    前記多孔質膜は、疎水性であり、前記収容キャビティに隣接して位置決めされた吸収領域を有し、
    前記吸収領域は前記収容キャビティの容積よりも大きい体積を有する、相分離デバイス。
  2. 請求項１記載の相分離デバイスであって、
    以下の（ｉ）〜（ｖｉ）の少なくとも１つである、
    （ｉ）前記フィルタ表面は、前記収容キャビティの異なる深さで液体混合物と接触する、
    （ｉｉ）前記収容キャビティは、凹面形状を有する、
    （ｉｉｉ）前記収容キャビティは、円錐状である、
    （ｉｖ）前記フィルタ表面の少なくとも一部分は、曲率半径を有する、
    （ｖ）前記フィルタ表面の大部分は、前記収容キャビティの深さが線形的割合で変化する勾配を有する、及び
    （ｖｉ）前記収容キャビティは、前記収容キャビティの最大深さを呈する底部を有し、前記底部は、前記収容キャビティの中心に位置付けられる、
    相分離デバイス。
  3. 請求項１又は２に記載の相分離デバイスにおいて、前記収容キャビティは、前記収容キャビティの最大深さを呈する底部を有し、前記フィルタ表面は、前記底部から前記収容キャビティのアクセス開口まで増大する勾配を有する、相分離デバイス。
  4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有し、前記収容キャビティは、前記アクセス開口の最大直径よりも小さい最大深さを有する、相分離デバイス。
  5. 請求項４に記載の相分離デバイスにおいて、前記最大直径の前記最大深さに対するアスペクト比は、１.５：１又はそれより大きい、相分離デバイス。
  6. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記収容キャビティは、キャビティ端縁によって画定されるアクセス開口を有し、前記収容キャビティは、前記アクセス開口の最大直径よりも大きい最大深さを有する、相分離デバイス。
  7. 請求項６に記載の相分離デバイスにおいて、前記最大直径の前記最大深さに対するアスペクト比は、１：２又はそれより小さい、相分離デバイス。
  8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記吸収領域は前記収容キャビティの下方に位置決めされる、相分離デバイス。
  9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記多孔質膜の前記フィルタ表面とは反対側にある外面は、前記非極性液体を前記多孔質膜から流出させることができる、相分離デバイス。
  10. 請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、相分離デバイス。
  11. 請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記多孔質膜は、１０μｍ〜５０μｍの間における細孔径を有する、相分離デバイス。
  12. 請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスにおいて、前記多孔質膜は、４０％〜７０％の間における多孔率を有する、相分離デバイス。
  13. 請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスを準備する準備ステップと、
    液体混合物を前記多孔質膜の前記収容キャビティに注入する注入ステップであり、前記液体混合物は、互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を含む、該注入ステップと、及び
    前記非極性液体を前記多孔質膜内に流入させ、前記非極性液体が前記多孔質膜内に流入するとき、前記極性液体が前記収容キャビティ内で液滴を形成するステップと、
    を含む、
    方法。
  14. 請求項１３に記載の方法において、前記極性液体の密度は前記非極性液体の密度よりも高い、方法。
  15. 互いに非混和性である極性液体及び非極性液体を有する液体混合物を調製するよう構成されたサンプル調製システムと、及び
    請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスと、
    を備える、検定評価システム。
  16. 請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の相分離デバイスと、及び
    前記極性液体の液滴を用いて、１つ又はそれ以上の検定評価プロトコールを実施するよう構成された分析システムと、
    を備える、検定評価システム。
  17. 請求項１６に記載の検定評価システムにおいて、さらに、前記相分離デバイスを動かして前記非極性液体のフローを促進するよう構成されるフロー促進デバイスを備える、検定評価システム。
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