KR102237846B1 - 동일한 미세유체 장치의 상이한 섹션들에서의 dep 힘 제어 및 전기습윤 제어 - Google Patents

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Abstract

미세유체 장치는 제 1 액체 매질을 보유하고 제 1 액체 매질 내에서 순 유전영동 (DEP) 힘들을 선택적으로 유도하는 DEP 구성된 섹션을 포함할 수 있다. 미세유체 장치는 또한, 전기습윤 표면 상의 제 2 액체 매질을 보유하고, 전기습윤 표면의 유효 습윤 특성을 선택적으로 변경하기 위한 전기습윤 (EW) 구성된 섹션을 포함할 수 있다. DEP 구성된 섹션은 제 1 액체 매질 중의 미세-물체를 선택하여 이동시키는데 활용될 수 있다. EW 구성된 섹션은 제 1 액체 매질의 액적을 제 2 액체 매질로 끌어당기는데 활용될 수 있다.

Description

동일한 미세유체 장치의 상이한 섹션들에서의 DEP 힘 제어 및 전기습윤 제어{DEP FORCE CONTROL AND ELECTROWETTING CONTROL IN DIFFERENT SECTIONS OF THE SAME MICROFLUIDIC APPARATUS}
관련 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은 2014년 4월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/262,140호에 대한 우선권을 주장하고, 이 미국 특허 출원들 각각은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.
생물학적 세포들과 같은 미세-물체 (micro-object) 들은 미세유체 장치들 (microfluidic apparatuses) 에서 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 미세유체 장치에서 액체에 현탁된 미세-물체들은 그 장치에서 소팅되고, 선택되며, 이동될 수 있다. 액체는 또한 디바이스에서 처리 (manipulate) 될 수 있다. 본 발명의 실시형태들은 미세유체 장치의 제 1 섹션에서의 순 DEP 힘들을 선택적으로 생성하고 미세유체 장치의 다른 섹션에서 전기습윤 표면의 유효 습윤 특성을 변경함에 있어서의 개선들에 관한 것이다. 본 발명의 배경이 되는 기술은 '미국 특허출원공개공보 US 2011/0086377 A1, 2011.04.14.' 및 '미국 특허출원공개공보 US 2003/0224528 A1, 2003.12.04.'에 개시되어 있다.
일부 실시형태들에서, 장치는 인클로저, 유전영동 (DEP) 구성, 및 전기습윤 (EW) 구성을 포함할 수 있다. 인클러저는 제 1 표면 및 전기습윤 표면을 포함할 수 있다. DEP 구성은 제 1 표면 상에 배치된 제 1 액체 매체에서의 순 DEP 힘들을 선택적으로 유도하도록 구성될 수 있고, EW 구성은 전기습윤 표면의 유효 습윤 특성을 선택적으로 변경하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 유체 장치를 동작시키는 프로세스는 장치의 제 1 섹션에서의 제 1 표면 상에서 제 2 액체 매질 중의 미세-물체에 순 DEP 힘을 유도하는 것을 포함할 수 있다. 프로세스는 또한, 제 2 액체 매질이 장치의 제 2 섹션에 배치되는 전기습윤 표면의 영역의 유효 습윤 특성을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 장치는 인클로저 및 경계를 포함할 수 있다. 인클로저는 인클로저의 제 1 섹션에서의 제 1 표면 상에 배치된 제 1 액체 매질 및 인클로저의 제 2 섹션에서의 전기습윤 표면 상에 배치된 제 2 액체 매질을 보유하도록 구성될 수 있다. 경계는 인클로저의 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이에 있을 수 있다. 인클로저의 제 1 섹션은 제 1 섹션이 바이어싱 디바이스에 연결된 상태에서, 인클로저의 제 1 섹션에서의 제 1 액체 매질 중의 미세-물체들을 포획하여 제 1 표면에 대하여 이동시키기에 충분하게 순 DEP 힘들을 제 1 액체 매질에서 선택적으로 유도하도록 구성되는 DEP 구성부를 포함할 수도 있다. 인클로저의 제 2 섹션은 제 2 섹션이 바이어싱 디바이스에 연결된 상태에서, 인클로저의 제 2 섹션에서의 제 2 매질 내에서 액적을 이동시키기에 충분하게 전기습윤 표면의 영역들의 유효 습윤 특징 (effective wetting characteristic) 을 선택적으로 변경하도록 구성되는 전기습윤 (EW) 구성부를 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 유체 장치를 동작시키는 프로세스는 인클로저의 제 1 섹션에서의 제 1 표면 상에 배치된 제 1 액체 매질의 액적을 인클로저의 제 2 섹션에서의 전기습윤 표면 상에 배치된 제 2 매질로 끌어당기는 것을 포함할 수 있다. 상술한 끌어당김은 제 1 표면과의 경계에서 전기습윤 표면의 영역의 유효 전기습윤 특징을 변경하고, 이에 의해, 경계를 가로질러 그리고 제 2 액체 매질로 액적을 끌어당기기에 충분한 경계에서의 힘을 유도하는 것을 포함할 수 있다.
도 1a 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 상이한 액체 매질을 보유하기 위한 섹션들을 포함하고, 일 섹션에서 순 유전영동 (DEP) 힘들을 유도하고, 다른 섹션들의 표면의 유효 전기습윤 특성을 제어하는 미세유체 장치의 사시도이다.
도 1b 는 도 1a 의 미세유체 장치의 단면의 측면도이다.
도 1c 는 커버가 제거된 도 1a 의 미세유체 장치의 평면도이다.
도 2 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 섹션들에서의 액체 매질을 갖고 바이어싱 디바이스들에 연결된 도 1a 의 미세유체 디바이스의 단면의 측면도이다.
도 3 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 도 1a 의 디바이스의 인클로저의 DEP 구성 및 제어가능한 전기습윤 (EW) 구성의 일 예를 예시한다.
도 4 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 광전도성 재료로서 구성된 도 3 의 전극 활성화 기판의 일 예이다.
도 5 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 회로 기판으로서 구성된 도 3 의 전극 활성화 기판의 다른 예이다.
도 6 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 도 1a 의 디바이스의 인클로저의 DEP 구성 및 EW 구성의 다른 예를 예시한다.
도 7 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 도 1a 의 디바이스의 인클로저의 DEP 구성 및 EW 구성의 또 다른 예를 예시한다.
도 8 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 다중 적층된 섹션들을 갖는 미세유체 장치의 단면의 측면도이다.
도 9 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 다중 적층된 섹션들을 갖는 미세유체 장치의 일 실시형태의 다른 예를 나타낸다.
도 10a 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 디바이스의 제 1 섹션에서 미세-물체들을 처리하기 위한 DEP 구성, 및 디바이스의 제 2 섹션에서 전기습윤 표면 상의 액체 매질의 액적들을 처리하기 위한 EW 구성의 일 예의 사시도이다.
도 10b 는 도 10a 의 미세유체 장치의 측단면도이다.
도 10c 는 커버가 제거된 도 10a 의 미세유체 장치의 평면도이다.
도 11 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 미세유체 장치의 제 1 섹션에서의 제 1 액체 매질로부터 미세유체 장치의 제 2 섹션에서의 제 2 액체 매질로 미세-물체를 이동시키기 위한 프로세스의 일 예이다.
도 12a 내지 도 21 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 도 11 의 프로세스의 성능 예들을 나타낸다.
도 22 는 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 다수의 상이한 액체 매질을 보유하도록 구성되는 미세유체 장치에서 생물학적 미세-물체들을 배양하는 프로세스의 일 예이다.
도 23 내지 도 26 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 도 22 의 프로세스의 성능 예들을 나타낸다.
도 27 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 도 1a 내지 도 1c 의 미세유체 장치 또는 도 10a 내지 도 10c 의 미세유체 장치 상에서 수행될 수 있는 프로세스의 일 예를 나타낸다.
도 28 은 본 발명의 일부 실시형태들에 따라 액적 생성기가 미세유체 회로의 채널에서 액적들을 생성하는데 이용되는 일 예를 예시한다.
도 29 및 도 30 은 도 28 의 미세유체 회로의 변형예를 나타낸다.
도 31 은 도 28 내지 도 30 의 미세유체 회로들에서의 생물학적 미세유체들을 분석하는 프로세스의 일 예이다.
본 명세서는 본 발명의 예시적인 실시형태들 및 애플리케이션들을 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 예시적인 실시형태들 및 애플리케이션들로, 또는 예시적인 실시형태들 및 애플리케이션들이 본 명세서에서 동작하거나 또는 설명되는 방식으로 제한되지 않는다. 더욱이, 도면들은 단순화된 또는 부분적인 뷰들을 도시할 수도 있고, 도면들에서의 엘리먼트들의 치수들은 과장되거나 또는 그렇지 않으면 비례적이지 않을 수도 있다. 부가적으로, 용어들 "상에 (on)", "에 부착된", 또는 "에 커플링된" 이 본 명세서에서 사용될 때, 하나의 엘리먼트 (예를 들어, 재료, 층, 기판 등) 는 하나의 엘리먼트가 바로 다른 엘리먼트 상에 있거나, 그에 부착되거나, 또는 그에 커플링되든지 또는 하나의 엘리먼트와 다른 엘리먼트 사이에 하나 이상의 개재된 엘리먼트들이 존재하든지 여부에 관계없이 다른 엘리먼트 "상에" 있거나, "그에 부착되거나", 또는 "그에 커플링될" 수 있다. 또한, 방향들 (예를 들어, 위 (above), 아래 (below), 상부 (top), 저부 (bottom), 측면 (side), 위로 (up), 아래로 (down), 아래에 (under), 위에 (over), 보다 높게 (upper), 보다 낮게 (lower), 수평, 수직, "x", "y", "z" 등) 은, 제공되는 경우, 상대적이고, 단지 예로서 그리고 설명 및 논의의 용이를 위해 제공되고 제한으로서 제공되지 않는다. 부가적으로, 엘리먼트들 (예를 들어, 엘리먼트들 a, b, c) 의 리스트에 대해 참조가 이루어지는 경우, 이러한 참조는 리스팅된 엘리먼트들 중 임의의 하나 그 자체만, 리스팅된 엘리먼트들 모두보다 더 적은 엘리먼트의 임의의 조합, 및/또는 리스팅된 엘리먼트들 모두의 조합을 포함하도록 의도된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로" 는 의도된 목적으로 작용하기에 충분하다는 것을 의미한다. 용어 "실질적으로" 는 그에 따라, 예컨대 당업자에 의해 예상되지만 전체 성능에 눈에 띄게 영향을 주지 않을, 절대적 또는 완전한 상태, 치수, 측정, 결과 등으로부터의 작고 사소한 변형들을 가능하게 한다. 수치 값들 또는 그 수치 값들로서 표현될 수 있는 파라미터들 또는 특성들에 대해 사용될 때, "실질적으로" 는 10 퍼센트 이내를 의미한다. 용어 "것들 (ones)" 은 하나보다 더 많은 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "미세-물체 (micro-object)" 는, 미세입자들, 미세비드들 (예를 들어, 폴리스티렌 비드들, Luminex™ 비드들 등), 자성 또는 상자성 비드들 (예를 들어, 고체 상태 가역 부동화 (solid phase reversible immobilization; SPRI) 비드들), 미세로드들, 미세와이어들, 퀀텀 도트들 등과 같은 무생물 미세-물체들; 세포들 (예를 들어, 배아들, 난모세포들, 정자들, 조직으로부터 분리된 세포들, 혈액 세포들, 하이브리도마들, 배양된 세포들, 세포계로부터의 세포들, 암 세포들, 감염된 세포들, 형질감염된 (transfected) 및/또는 형질전환된 세포들, 리포터 세포들 등), (예를 들어, 합성의 또는 막 표본들로부터 도출된) 리포좀들, 지질 나노래프트 (lipid nanoraft) 들 등과 같은 생물학적 미세-물체들; 또는 무생물 미세-물체들과 생물학적 미세-물체들의 조합 (예를 들어, 세포들에 부착된 미세비드들, 리포좀-코팅된 미세-비드들, 리포좀-코팅된 자기 비드들 등) 중 하나 이상을 포괄할 수 있다. 지질 나노래프트들은, 예를 들어, 『Ritchie 외 (2009) "Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs", Methods Enzymol., 464:211-231』에 설명되어 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "세포" 는 식물 세포, 동물 세포 (예를 들어, 포유류 세포), 박테리아 세포, 균류 세포 등일 수 있는 생물학적 세포를 지칭한다. 포유류 세포는, 예를 들어, 인간, 생쥐, 쥐, 말, 염소, 양, 소, 영장류 등으로부터의 것일 수 있고, 다음 세포 타입들 중 임의의 것을 포함할 수 있다: 난모세포들, 정자들, 배아들, 혈액 세포들, 면역 세포들, 대식세포들, NK 세포들, T 세포들, B 세포들, 하이브리도마들, 암 세포들, 줄기 세포들, 정상 세포들, 감염된 (예를 들어, 바이러스 또는 다른 기생충으로 감염된) 세포들, 조직으로부터 분리된 세포들, 배양된 세포들, 세포계로부터의 세포들, 형질감염된 및/또는 형질전환된 세포들, 리포터 세포들 등.
생물학적 세포들의 집단은 재생가능한 집단에서의 생명체 세포들 모두가 단일 모세포로부터 유도되는 딸세포이면 "복제 (clonal)"이다. 용어 "복제 세포들"은 동일한 복제 집단의 세포들을 지칭한다.
어구 "비교적 높은 전기 전도성" 은 본 명세서에서 어구 "비교적 낮은 전기 임피던스" 와 동의어로 사용되고, 전술한 어구들은 상호교환가능하다. 이와 유사하게, 어구 "비교적 낮은 전기 전도성" 은 어구 "비교적 높은 전기 임피던스" 와 동의어로 사용되고, 전술한 어구들은 상호교환가능하다.
"유체 회로" 는 상호연결될 수 있는 하나 이상의 유체 구조체들 (예를 들어, 챔버들, 채널들, 보유 펜들, 리저버들 등) 을 의미한다. "유체 회로 프레임" 은 유체 회로의 전부 또는 일부를 정의하는 하나 이상의 벽들을 의미한다. "홀딩 펜"은 유체 회로 프레임의 벽들에 의해 정의되고, 소정 체적의 유체 및 선택적으로 하나 이상의 미세-물체들을 보유하도록 구성되는 미세유체 디바이스의 상이한 영역에 대한 적어도 하나의 개구 (예를 들어, 채널, 챔버, 또는 다른 홀딩 펜) 를 갖는 미세유체 디바이스에서의 영역을 의미한다. 홀딩 펜은 격리 영역 (예를 들어, 아래 설명된 바와 같이 비스윕된 (unswept) 영역) 을 포함하는 격리 챔버일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "세포(들)을 유지하는 것" 은 세포들이 생존가능 및/또는 확장가능하게 유지하는데 필요한 조건들을 제공하는 유체 및 기체 성분들 및 부분적으로 표면을 포함하는 환경을 제공하는 것을 지칭한다.
유체 매질의 "성분"은 매질에 존재하는 임의의 화학적 또는 생화학적 분자이며, 용매 분자들, 이온들, 소분자들, 항생 물질, 뉴클레오티드 및 뉴클레오시드, 핵산, 아미노산, 펩타이드, 단백질, 당류, 탄수화물, 지질, 지방산, 콜레스테롤, 대사 산물 등을 포함한다.
유체 매질을 참조하여 본원에서 사용되는 "확산하다" 및 "확산"은 유체 매질의 성분의, 농도 구배 아래쪽으로의 열역학적 이동을 의미한다.
어구 "매질의 플로우"는 주로 확산 이외의 임의의 메카니즘으로 인한 유체 매질의 벌크 이동을 의미한다. 예를 들어, 매질의 플로우는 지점들 사이의 압력 차이로 인하여 한 지점에서부터 다른 지점으로의 유체 매질의 이동을 포함할 수 있다. 이러한 플로우는 액체의 연속형, 펄스형, 주기형, 랜덤형, 간헐형, 또는 반복형 플로우 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 유체 매질이 다른 유체 매질 내에 흐를 때, 매질의 터블런스 및 혼합이 야기될 수 있다.
어구 "실질적으로 플로우가 없음" 은 시간 평균적으로, 재료 (예를 들어, 대상이 되는 분석 물질) 의 성분들의, 유체 매질 내로의 또는 내에의 확산 레이트보다 낮은 유체 매질의 플로우 레이트를 지칭한다. 이러한 재료의 성분들의 확산 레이트는 예를 들어, 온도, 성분들의 사이즈, 및 성분들과 유체 매질 사이의 상호작용의 강도에 의존할 수 있다.
미세 유체 디바이스 내의 상이한 영역들을 참조하여 본원에 이용된 어구 "유체 연결된"은 상이한 영역들이 실질적으로 유체, 이를 테면, 유채 매질로 채워질 때 영역들 각각에서의 유체가 단일의 유체 바디를 형성하도록 연결되는 것을 의미한다. 이는 상이한 영역들에서의 유체들 (또는 유체 매질) 이 조성물에서 필수적으로 동일하다는 것을 의미하는 것은 아니다. 다만, 미세 유체 디바이스의 상이한 유체적으로 연결된 영역들에서의 유체들은, 용매들이 디바이스를 통과하여 유체 플로우 및/또는 용매 각각의 농도 구배들 아래로 이동할 때 유동적인 상이한 조성들 (예를 들어, 용질들, 이를 테면, 단백질, 탄수화물, 이온들, 또는 다른 분자들의 상이한 농도들) 을 가질 수 있다.
일부 실시형태들에서, 미세유체 디바이스는 "스윕" 영역들 및 "비스윕" 영역들을 포함할 수 있다. 스윕 영역은 유체가 흐를 수 있는 영역이고, 비스윕 영역은 (미세유체 디바이스의 구성이 주어지면) 유체가 일반적으로 흐를 수 없는 영역이다. 스윕 영역과 비스윕 영역 사이의 매질의 플로우가 실질적으로 없지만 확산이 가능하도록 유체 연결들이 구조화된다면, 비스윕 영역은 유체적으로 스윕 영역에 연결될 수 있다. 따라서, 미세유체 디바이스는 스윕 영역과 비스윕 영역 사이의 확산성 유체 연통만이 실질적으로 가능하게 하면서, 스윕 영역에서의 매질의 플로우로부터 비스윕 영역을 실질적으로 격리시키도록 구조화될 수 있다. 스윕 및 비스윕 영역들을 갖는 미세 유체 디바이스들은 예를 들어, 2014년 10월 22일 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/520,568호에 설명되어 있으며, 그 전체 내용은 본원에서는 참조로서 포함한다.
본원에서 사용되는 "미세유체 채널" 또는 "플로우 채널"은 수평 및 수직 치수들 양쪽 모두보다 상당히 더 긴 길이를 갖는 미세유체 디바이스의 흐름 영역 (또는 스윕 영역) 을 지칭한다. 예를 들어, 플로우 채널은 수평 또는 수직 치수의 길이의 적어도 5 배일 수 있고, 예를 들어, 길이의 적어도 10 배, 길이의 적어도 25 배, 길이의 적어도 100 배, 길이의 적어도 200 배, 길이의 적어도 500 배, 길이의 적어도 1,000 배, 길이의 적어도 5,000 배, 또는 그 이상일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 플로우 채널의 길이는 약 100,000 마이크론들 내지 약 500,000 마이크론의 범위에 있으며 이들 사이에 임의의 범위를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 수평 치수는 약 100 마이크론 내지 약 300 마이크론 (예를 들어, 약 200 마이크론) 이며, 수직 치수는 약 25 마이크론 내지 약 100 마이크론, 예를 들어, 40 마이크론 내지 약 50 마이크론이다. 플로우 채널은 미세유체 디바이스에서의 여러 상이한 공간 구성들을 가질 수도 있고 따라서, 완벽한 선형 성분으로 제한되지 않음이 주지된다. 예를 들어, 플로우 채널은 다음의 구성들: 곡선, 굽은형, 나선형, 경사형, 내리막형, 오르막형, 포크형 (예를 들어, 다수의 상이한 플로우 경로들을 가짐), 및 이들의 임의의 조합을 갖는 하나 이상의 섹션들일 수 있거나 또는 이 섹션들을 포함할 수도 있다. 추가로, 플로우 채널은 원하는 유체 플로우를 내부에 제공하도록 넓혀지거나 좁혀지는, 그 경로를 따른 상이한 단면들을 가질 수도 있다.
특정 생물학적 물질들 (예를 들어, 단백질, 이를 테면, 항체) 을 생성하는 생물학적 미세-물체들 (예를 들어, 생물 세포들) 의 능력은 스윕 영역, 이를 테면, 채널, 및 비스윕 영역, 이를 테면, 격리 펜 (또는 격리 챔버) 를 갖는 미세유체 디바이스에서 평가될 수 있다. 예를 들어, 대상이 되는 분석 물질의 제조에 평가될 생물학적 미세-물체들 (에를 들어, 세포들) 을 포함하는 샘플 재료는 미세유체 디바이스의 스윕 영역으로 로딩될 수도 있다. 생물학적 미세-물체들 (예를 들어, 포유류 세포들, 이를 테면, 인간 세포들) 의 것들은 특정 특징들로 선택되어 비스윕 영역들에 배치될 수 있다. 그 후, 잔존하는 샘플 재료는 스윕 영역 외부로 유출할 수도 있고 평가 재료는 스윕 영역 내로 유입될 수도 있다. 선택된 생물학적 미세-물체들이 비스윕 영역들에 있기 때문에, 선택된 생물학적 미세-물체들은, 잔존하는 샘플 재료의 유출 또는 평가 재료의 유입에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다. 선택된 생물학적 미세-물체들은 대상이 되는 분석 물질을 제조하도록 허용될 수 있고, 이 분석 물질은 비스윕 영역으로부터 스윕 영역으로 확산할 수 있으며, 대상이 되는 분석 물질은 평가 재료와 반응하여 국소화된 검출가능 반응물들을 제조할 수 있고, 반응물들 각각은 특정 스윕 영역에 상관될 수 있다. 검출된 반응물과 연관된 임의의 비스윕 영역은, 만약 있다면, 비스윕 영역에서의 생물학적 미세-물체들 중 어느 것이 대상이 되는 분석 물질의 충분한 생산자들 (producers) 인지를 결정하도록 분석될 수 있다.
이와 유사하게, 생물학적 미세-물체들, 이를 테면 세포들은 비스윕 영역이 유동적으로 연결되는 스윕 영역을 통하여 배양 매질을 흐르게 하는 것에 의해 비스윕 영역 (예를 들어, 격리 챔버의 격리 영역) 에 배치된 후에 배양 또는 성장될 수 있다. 생물학적 미세-물체들이 배양될 때, 스윕 영역에서의 배양 매질로부터의 영양분들은 비스윕 영역으로 확산될 것이고, 여기에서, 이들 영양분들은 생물학적 미세-물체들에 의해 흡수되어 이용될 수 있는 한편, 생물학적 미세-물체들에 의해 생성되어 비스윕 영역으로 배출되는 노폐물들은 비스윕 영역 외부로 확산하여 스윕 영역 내로 확산하고, 이 시점에서 폐기물들이 (예를 들어, 미세유체 디바이스 외부로) 유출될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 미세유체 장치는 액체 매질을 보유하고 액체 매질 내에서 순 유전영동 (DEP) 힘들을 선택적으로 유도하는 DEP 구성된 섹션을 포함할 수 있다. 미세유체 장치는 또한, 전기습윤 표면과 접촉하는 다른 액체 매질을 보유하고 전기습윤 표면의 유효 습윤 특성을 선택적으로 변경하기 위한 전기습윤 (EW) 구성된 섹션을 포함할 수 있다. 도 1a 내지 도 1c 는 미세유체 장치 (100) 의 일 예를 예시한다. 도 1a 는 장치 (100) 의 동작을 제어하는 제어 장비 (132) 의 예들을 예시한다.
도시된 바와 같이, 장치 (100) 는 복수의 (2 개가 도시되어 있지만 그보다 더 많을 수 있음) 섹션들 (122, 124) 을 포함할 수 있고, 섹션들 각각은 (도 1a 내지 도 1c 에는 도시되어 있지 않지만 도 2 에는 212, 214 로 도시되어 있는) 액체 매질을 보유하도록 구성된다. 제 1 섹션 (122) 은 제 1 표면 (182) 을 포함할 수 있고, 또한 제 1 표면 (182) 과 접촉하는 액체 매질 중의 미세-물체들 (도시 생략) 에 순 DEP 힘들을 선택적으로 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제 1 섹션 (122) 은 인클로저 (102) 의 DEP 구성된 섹션 또는 DEP 구성부 (122) 로서 이하 지칭된다. 제 2 섹션 (124) 은 전기습윤 표면 (184) 을 포함할 수 있고, 또한 전기습윤 표면 (184) 의 유효 습윤 특성을 선택적으로 변경하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제 2 섹션 (124) 은 인클로저 (102) 의 전기습윤 (EW) 구성된 섹션 또는 EW 구성부 (124) 로서 이하 지칭된다.
장치 (100) 가 많은 상이한 방법들로 물리적으로 구조화될 수 있지만, 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 예에서, 인클로저 (102) 는, 구조체 (104) (예를 들어, 베이스), 유체 회로 프레임 (108), 및 커버 (110) 를 포함하는 것으로서 묘사된다. 도시된 바와 같이, 유체 회로 프레임 (108) 은 구조체 (104) 의 내측 표면 (106) 상에 배치될 수 있고, 커버 (110) 는 유체 회로 프레임 (108) 상에 배치될 수 있다. 구조체 (104) 를 저부로서 그리고 커버를 상부 (110) 로서 이용하여, 유체 회로 프레임 (108) 은 예를 들어, 유체 챔버들, 채널들, 펜들, 리저버들 등을 포함하는 유체 회로를 정의할 수 있다. 구조체 (104) 가 도 1a 및 도 1b 에 장치 (100) 의 저부를 포함하는 것으로서 도시되고 커버 (110) 가 상부로서 예시되지만, 구조체 (104) 가 상부일 수 있고 커버 (110) 가 장치 (100) 의 저부일 수 있다.
도 1a 내지 도 1c 에 예시된 예에서, 유체 회로 프레임 (108) 은 챔버 (112) 를 정의한다. 이하, DEP 구성 섹션 (122) 에 대응하는 챔버 (112) 의 제 1 섹션 (172) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 으로서 지칭되며, 이하, 인클로저 (102) 의 EW 섹션 (124) 에 대응하는 챔버 (112) 의 제 2 섹션은 제 2 챔버 섹션 (174) 으로서 지칭된다. 또한 도시된 바와 같이, 챔버 (112) 는 하나 이상의 유입구들 (114) 및 하나 이상의 유사한 유출구들 (116) 을 포함할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 인클로저 (102) 는 제 1 챔버 섹션 (172) 과 제 2 챔버 섹션 (174) 사이의 물리적 장벽 (128) 을 포함할 수 있고, 이러한 물리적 장벽 (physical barrier; 128) 은 인클로저 (102) 의 제 1 챔버 섹션 (172) 으로부터 제 2 챔버 섹션 (174) 으로의 하나 이상의 통로들 (130) 을 포함할 수 있다. 도 1a 내지 도 1c 에 예시된 예에서, 이러한 물리적 장벽 (128) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 과 제 2 챔버 섹션 (174) 사이의 경계 (126) 의 일 부분만을 따라 도시된다. 대안으로서, 물리적 장벽 (128) 은 경계 (126) 의 상이한 부분에 위치되거나 또는 경계 (126) 의 전체로 확장될 수 있다. 이와 관계없이, 물리적 장벽 (128) 은 (도시된 바와 같이) 유체 회로 프레임 (108) 의 부분일 수 있거나, 또는 물리적 장벽 (128) 은 유체 회로 프레임 (108) 과는 구조적으로 별개일 수 있다. 하나의 물리적 장벽 (128) 이 도시되어 있지만, 경계 (126) 상에는 하나보다 많은 이러한 물리적 장벽 (128) 이 배치될 수 있다.
구조체 (104) 는 예를 들어, 기판 (예를 들어, 광전도성 기판 또는 회로 기판), 또는, 상호연결된 이러한 복수의 기판들을 포함할 수 있다. 유체 회로 프레임 (108) 은 가요성 또는 기체 투과성일 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 재료는 가요성 및/또는 기체 투과성일 필요는 없다. 회로 프레임 (108) 이 포함할 수 있는 재료들의 적합한 예들로는 고무, 플라스틱, 탄성중합체, 실리콘 (silicone), 광-패터닝가능 실리콘 (photo-patternable silicon; PPS), 폴리디메틸실록산 ("PDMS") 등을 포함할 수 있다. 커버 (110) 는 유체 회로 프레임 (108) 의 일체화된 부분일 수 있거나, 또는 커버 (110) 는 (도 1a 내지 도 1c 에 예시된 바와 같이) 구조적으로 구별되는 엘리먼트일 수 있다. 커버 (110) 는 유체 회로 프레임 (108) 과 동일한 재료들을 포함할 수 있다. 따라서, 커버 (110) 는, 위에서 논의된 바와 같이, 가요성 재료로 이루어지거나 또는 가요성 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 커버 (110) 는 강성 재료 (예를 들어, ITO-코팅된 유리를 포함하는, 유리) 로 이루어지거나 또는 강성 재료를 포함할 수 있다. 이에 관계없이, 커버 (110) 및/또는 구조체 (104) 는 광에 투명할 수 있다.
도 1b 에 도시된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 인클로저 (102) 의 DEP 구성부 (122) 는 바이어싱 전극 (156), 구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152), 및 제 1 표면 (182) 을 포함할 수 있고, 이들 모두는 구조체 (104) 의 부분일 수 있다. DEP 구성부 (122) 는 커버 (110) 의 부분일 수 있는 바이어싱 전극 (166) 을 또한 포함할 수 있다. 도 1b 에 예시된 바와 같이, 상술한 것은 서로 상대적으로 위치될 수 있다. 제 1 표면 (182) 은 DEP 섹션 (152) 상에 배치된 하나 이상의 재료들 (예를 들어, 하나 이상의 코팅들)(도시 생략) 의 외측 표면 또는 DEP 섹션 (152) 의 외측 표면일 수 있다. 제 1 표면 (182) 상의 이러한 코팅들 (도시 생략) 의 예들은 전기 절연성 재료들을 포함한다.
이와 유사하게, 인클로저 (102) 의 EW 구성부 (124) 는 바이어싱 전극 (158), 구조체 (104) 의 EW 섹션 (154), 유전체 층 (160), 및 전기습윤 표면 (184) 을 포함할 수 있고, 이들 모두는 구조체 (104) 의 부분일 수 있다. 또한 EW 구성부 (124) 는 소수성 표면 (165), 층 (164)(예를 들어, 유전체 재료), 및 바이어싱 전극 (168) 을 포함할 수 있고, 이들 모두는 커버 (110) 의 부분일 수 있다. 도 1b 에 예시된 바와 같이, 상술한 것은 서로 상대적으로 위치될 수 있다. 유전체 층 (160) 및/또는 층 (164) 은 실리콘 산화물 (SiO2), 알루미늄 산화물 (Al3O2) 등과 같은 친수성 재료를 포함할 수 있다. 대안으로서, 유전체 층 (160) 및/또는 층 (164) 은 소수성 폴리머 (예를 들어, 퍼플루오로-폴리머, 이를 테면 CYTOP, 또는 폴리(p-크실릴렌) 폴리머, 예컨대 파릴렌) 을 포함할 수 있다. 소소성일 수 있는 전기습윤 표면 (184) 은 유전체 층 (160) 의 외측 표면일 수 있거나 또는 유전체 층 (160) 상에 배치된 하나 이상의 재료들 (도시 생략) 의 외측 표면일 수 있다. 이와 유사하게, 소수성 표면 (165) 은 층 (164) 에 배치된 하나 이상의 재료들 (도시 생략) 의 외측 표면 또는 층 (164) 의 외측 표면일 수 있다. 유전체 층 (160) 및/또는 층 (164) 상에 배치될 수 있는 재료의 일 예는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, Dupont™ 에 의한 a.k.a Teflon™) 을 포함한다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 전기 바이어싱 디바이스 (118) 는 장치 (100) 에 연결될 수 있다. 전기 바이어싱 디바이스 (118) 는 예를 들어, 하나 이상의 전압 또는 전류 소스들을 포함할 수 있다. 또한 도 1a 에 도시된 바와 같이, 제어 장비의 예들은 마스터 제어기 (134), 인클로저 (102) 의 DEP 구성부들 (122) 을 제어하기 위한 DEP 모듈 (142), 및 인클로저 (102) 의 EW 구성부들 (124) 을 제어하기 위한 EW 모듈 (144) 을 포함한다. 제어 장비 (132) 는 또한, 장치 (100) 에 대하여 다른 기능들을 제어, 모니터링 또는 수행하기 위한 다른 모듈들 (140) 을 포함할 수 있다.
마스터 제어기 (134) 는 제어 모듈 (136) 및 디지털 메모리 (138) 를 포함할 수 있다. 제어 모듈 (136) 은 예를 들어, 메모리 (138) 에 저장된 머신 실행가능 명령들 (예를 들어, 소프트웨어, 펌웨어, 마이크로코드 등) 에 따라 동작하도록 구성되는 디지털 프로세서를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로 제어 모듈 (136) 은 하드와이어된 디지털 회로 및/또는 아날로그 회로를 포함할 수 있다. DEP 모듈 (142), EW 모듈 (144) 및/또는 다른 모듈들 (140) 은 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 장치 (100) 에 대해 수행되는 것으로서 본 명세서에서 논의된 프로세스의 기능들, 프로세스들, 액트들, 액션들, 또는 단계들은 위에서 논의된 바와 같이 구성된 마스터 제어기 (134), DEP 모듈 (142), EW 모듈 (144), 또는 다른 모듈들 (140) 중 하나 이상에 의해 수행될 수 있다.
도 2 는 장치 (100) 의 예시적인 구성을 예시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 유체 매질 (212) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 제 1 표면 (182) 상에 배치될 수 있고, 제 2 액체 매질 (214) 은 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 전기습윤 표면 (184) 상에 배치될 수 있다. 제 1 액체 매질 (212) 및 제 2 액체 매질 (214) 은 상이한 매질일 수 있다. 예를 들어, 제 2 액체 매질 (214) 은 제 1 액체 매질 (212) 에 대하여 비혼성 (immiscible) 일 수 있다. 제 1 액체 매질 (212) 은 예를 들어, 수성 매질, 이를 테면, 물, 수성 완충액 (예를 들어, 인산 완충액, 트리스(하이드록시메틸)아미온메탄 (트리스) 완충액 등), 수성 용액 (예를 들어, 하나 이상의 가용성 활성제들을 포함함), 세포 배양 매질 등일 수 있다. 제 2 액체 매질 (214) 은 수정 매질에 비혼성일 수 있다. 제 2 액체 매질 (214) 의 예들은 오일계 매질을 포함할 수 있다. 적절한 오일들의 예들은 기체 투과성 오일들, 이를 테면, 플루오로화 오일들을 포함한다. 플루오로카본계 오일들도 또한 적합한 오일들의 예들이다.
도 2 에 또한 도시된 바와 같이, 제 1 바이어싱 디바이스 (202) 는 인클로저 (102) 의 DEP 구성부 (122) 의 바이어싱 전극들 (156, 166) 에 연결될 수 있고, 제 2 바이어싱 디바이스 (204) 는 인클로저 (102) 의 EW 구성부 (124) 의 바이어싱 전극들 (158, 168) 에 연결될 수 있다. 제 1 바이어싱 디바이스 (202) 는 예를 들어, 교류 (AC) 전압 또는 전류 소스일 수 있고, 제 2 바이어싱 디바이스 (204) 는 이와 유사하게, AC 전압 또는 전류 소스일 수 있다. 스위치 (206) 는 선택적으로 DEP 구성부 (122) 에 제 1 바이어싱 디바이스 (202) 를 연결할 수 있고 DEP 구성부 (122) 로부터 제 1 바이어싱 디바이스 (202) 를 연결해제할 수 있다. 다른 스위치 (208) 는 이와 유사하게, EW 구성부 (124) 에 제 2 바이어싱 디바이스 (204) 를 연결할 수 있고 EW 구성부 (124) 로부터 제 2 바이어싱 디바이스 (204) 를 연결해제할 수 있다. 바이어싱 디바이스들 (202, 204) 및 스위치들 (206, 208) 은 도 1a 의 바이어싱 디바이스 (118) 의 부분일 수 있다.
구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152) 은 제 1 표면 (182) 에서의 DEP 전극 (222) 이 활성화될 때를 제외하고는, 제 1 매질 (212) 과 바이어싱 전극 (156) 사이에 비교적 높은 전기 임피던스 (즉, 비교적 낮은 전기 전도성) 를 갖도록 구성될 수 있다. (DEP 섹션 (152) 은 전극 활성화 기판의 일 예일 수 있다). DEP 전극 (222) 을 활성화하는 것은 DEP 전극 (222) 으로부터 바이어싱 전극 (156) 으로의 비교적 낮은 전기 임피던스 (즉, 비교적 높은 전기 전도성) 을 형성할 수 있다. DEP 전극 (222) 이 비활성화되는 동안, DEP 섹션 (152) 양단에 걸쳐, DEP 바이어싱 전극 (166) 으로부터 DEP 바이어싱 전극 (156) 으로의 제 1 바이어싱 전극 (202) 으로 인한 대부분의 전압 강하가 있을 수 있다. 그러나, DEP 전극 (222) 이 활성화되고 비교적 낮은 전기 임피던스 경로 (252) 를 생성하는 동안, 제 1 매질 (222) 을 가로질러, 경로 (252) 의 근방에서 대부분의 전압 강하가 있을 수 있고, 이는 활성화된 DEP 전극 (222) 의 근방에서의 제 1 매질 (212) 에서 순 DEP 힘 (F) 을 형성할 수 있다. 바이어싱 디바이스 (202) 의 주파수와 제 1 매질 (212) 및/또는 매질 (212) 에서의 미세-물체들 (228) 의 유전 특성들과 같은 특징들에 의존하여, DEP 힘 (F) 은 제 1 매질 (212) 의 근방의 미세-물체 (228) 를 밀거나 끌어당길 수 있다. DEP 전극 (222) 과 같은 많은 DEP 전극들은 선택적으로 제 1 표면 (182) 의 일부, 대부분 또는 전체에 걸쳐 활성화 및 비활성화될 수 있다. 이러한 (222와 같은) DEP 전극들을 선택적으로 활성화 및 비활성화하는 것에 의해, 인클로저 (102) 의 DEP 섹션 (152) 의 제 1 매질 (212) 에서의 하나 이상의 미세-물체들 (228) 이 선택되어 (예를 들어, 포획되어), 매질 (212) 에서 (예를 들어, 디렉팅된 방식으로) 이동될 수 있다. 장비 (132)(도 1a 를 참조) 는 이러한 DEP 전극들 (예를 들어, 222) 의 활성화 및 비활성화를 제어할 수 있다. 이해하게 될 바와 같이, (222 와 같은) DEP 전극들은 통상의 전극들 (예를들어, 금속 전극들), 포토트랜지스터들 또는 포토 활성화 전극들의 방식으로 특정 위치에 고정될 수 있다. 대안으로서, (222 와 같은) DEP 전극들은 적절한 주파수의 광이, (156 과 같이) 바이어싱 전극에 연결된 비정질 실리콘의 층에 입사할 때 발생하는 바와 같이, 전자기 방사가 광전도성 재료 상에 입사하는 위치들에 위치되는 버츄얼 전극들일 수 있다.
구조체 (104) 의 EW 섹션 (154) 은 습윤 표면 (184) 에서의 EW 전극 (232) 이 활성화될 때를 제외하고는, 비교적 높은 전기 임피던스 (즉, 비교적 낮은 전기 전도성) 을 갖도록 구성될 수 있다. (EW 섹션 (154) 은 또한 전극 활성화 기판의 일 예일 수 있다). 이러한 EW 전극 (232) 을 활성화하는 것은 EW 전극 (232) 으로부터 EW 바이어싱 전극 (158) 으로의 비교적 낮은 전기 임피던스 (즉, 비교적 높은 전기 전도성) 을 형성할 수 있다. EW 전극 (232) 이 비활성화되는 동안 (그리고 EW 섹션 (154) 이 비교적 높은 전기 임피던스를 갖는 동안), 유전체 층 (160) 양단에 걸친 것 보다 더 크게 EW 섹션 (154) 양단에 걸쳐, EW 바이어싱 전극 (168) 으로부터 EW 바이어싱 전극 (158) 으로의 제 2 바이어싱 전극 (204) 으로 인한 전압 강하가 있을 수 있다. 그러나, EW 전극 (232) 이 활성화되고 비교적 낮은 전기 임피던스 경로 (254) 를 형성하는 동안, EW 섹션 (154) 양단에 걸친 전압 강하가 유전체 층 (160) 양단에 걸친 전압 강하보다 더 작게 될 수 있다.
상술한 것은 EW 표면 (184) 양단에 걸친 힘을 변경할 수 있고, 이는 활성화된 EW 전극 (232) 의 근방에서 EW 표면 (184) 의 유효 습윤 특성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 주지된 바와 같이, EW 표면 (184) 은 소수성일 수 있다. EW 전극 (232) 을 활성화하는 것은 활성화된 EW 전극 (232) 근방에서 EW 표면 (184) 양단에 걸쳐 (유전체 층 (160) 의 표면에서의 증가된 전하 밀도로 인하여) 쿨롱 힘을 증가시킬 수 있다. 증가된 쿨롱 힘은 근방 액적의 분자들 사이의 응집력들을 극복하기에 충분할 수 있어, 활성화된 EW 전극 (232) 의 근방에서 EW 표면 (184) 의 소수성을 효과적으로 감소시킨다. 상술한 것은 EW 표면 (184) 상에서 액적을 이동시킬 수 있다.
(232 와 같은) 많은 EW 전극들은 전기습윤 표면 (184) 의 일부, 대부분 또는 전체에 걸쳐 선택적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. (232 와 같은) 이러한 EW 전극들을 선택적으로 활성화 및 비활성화하는 것에 의해, 액체 매질 (214) 의 액적들, 또는 제 2 액체 매질 (214) 내의 다른 액체 (도시 생략) 이 전기습윤 표면 (184) 을 따라 이동될 수 있다. 장비 (132)(도 1a 를 참조) 는 이러한 EW 전극들 (예를 들어, 232) 의 활성화 및 비활성화를 제어할 수 있다. 이해하게 될 바와 같이, (232 와 같은) EW 전극들은 통상의 전극들 (예를들어, 금속 전극들), 포토트랜지스터들 또는 포토 활성화 전극들의 방식으로 특정 위치에 고정될 수 있다. 대안으로서, (232 와 같은) EW 전극들은 적절한 주파수의 광이, (158 과 같이) 바이어싱 전극에 연결된 비정질 실리콘의 층에 입사할 때 발생하는 바와 같이, 전자기 방사가 광전도성 재료 상에 입사하는 위치들에 위치되는 버츄얼 전극들일 수 있다.
도 3 내지 도 7 은 인클로저 (102) 의 DEP 구성부 (122) 와 EW 구성부 (124) 의 예들을 예시한다.
도 3 에 도시된 예들에서, 인클로저 (102) 의 구조체 (104) 는 유전체 재료의 층 (352), 전극 활성 기판 (362), 및 바이어싱 전극 (372) 을 포함할 수 있다. 제 1 표면 (182) 은 전극 활성화 기판 (362) 의 표면일 수 있고, 전기습윤 표면 (184) 은 소수성일 수 있는 유전체 층 (352) 의 외측 표면일 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 커버 (110) 는 DEP 바이어싱 전극 (312) 및 EW 바이어싱 전극 (314) 을 포함할 수 있다. 커버 (110) 는 또한, 전기적 절연성 재료의 층 (322) 을 포함할 수 있고, 이 층은 예시된 바와 같이, DEP 섹션 (122) 과 EW 섹션 (124) 을 가로질러 연장될 수 있다. 대안으로서, 층 (322) 은 DEP 섹션 (122) 으로 연장되지 않고 EW 섹션 (124) 에 배치될 수 있고, 물론 일부 실시형태들에서, 층 (322) 은 존재할 필요가 없다. 소수성 표면 (165) 은 소수성일 수 있는 층 (322) 의 외측 표면일 수 있다. DEP 바이어싱 디바이스 (202) 는 DEP 바이어싱 전극 (312) 및 바이어싱 전극 (372) 에 연결될 수 있고, EW 바이어싱 전극 (204) 은 EW 바이어싱 전극 (314) 및 바이어싱 전극 (372) 에 연결될 수 있다.
일반적으로 도 3 에 도시된 바와 같이, 유전체 층 (352), 전극 활성화 기판 (362) 및 바이어싱 전극 (372) 의 각각은 챔버 (112) 의 DEP 섹션 (172) 과 EW 섹션 (174) 양방을 가로질러 연장되는 기판 또는 연속하는 층일 수 있다. 예를 들어, 유전체 층 (352), 전극 활성화 기판 (362) 및 바이어싱 전극 (372) 각각은 구조체 (104) 의 실질적으로 전체를 가로질러 연장되는 연속하는 층 또는 기판일 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 커버 (110) 의 전기 절연성 층 (322) 은 또한 챔버 (112) 의 DEP 섹션 (172) 과 EW 섹션 (174) 양방을 관통하여 연장되는 연속하는 층 또는 기판일 수 있다. 도 3 은 커버 (110) 의 DEP 바이어싱 전극 (312) 과 EW 바이어싱 전극 (314) 을 2 개의 상이한 연결해제된 전극들로서 예시하며, 상이한 연결해제된 전극들은 각각 DEP 섹션 (172) 또는 EW 섹션 (174) 중 하나에 대응하지만 다른 하나에는 대응하지 않는다. 대안으로서, DEP 바이어싱 전극 (312) 과 EW 바이어싱 전극 (314) 은 바이어싱 전극 (372) 과 같은 연속하는 바이어싱 전극일 수 있다. 이와 유사하게, 절연성 층 (322), 유전체 층 (352), 전극 활성화 기판 (362) 및/또는 바이어싱 전극 (372) 의 어느 것은 2 개의 별개의 구조체들일 수 있고, 각각은 DEP 바이어싱 전극 (312) 과 EW 바이어싱 전극 (314) 이 도 3 에 예시되어 있는 바와 같이, DEP 섹션 (172) 또는 EW 섹션 (174) 중 하나에 대응하지만 다른 하나에는 대응하지 않는다. 예를 들어, 절연성 층 (322) 은 EW 섹션 (124) 에서의 바이어싱 전극 (314) 에만 배치될 수 있지만, DEP 섹션 (122) 에서의 바이어싱 전극 (312) 에는 배치되지 않는다. 절연성 층 (322) 은 소수성 재료를 포함할 수 있거나, 대안으로서, 친수성 재료를 포함할 수도 있고 이들의 예들은 위에 설명된 바와 같다. 또한, 유전성 재료 (352) 의 예들은 위에 논의된 바와 같을 수 있다.
도 3 에 도시된 예에서, DEP 바이어싱 전극 (312) 은 도 2 에서의 바이어싱 전극 (166) 의 일 예이다. 이와 유사하게, 도 3 의 경계 (126) 의 좌측에 대한 바이어싱 전극 (372) 의 부분은 도 2 의 바이어싱 전극 (156) 의 일 예이고, 경계 (126) 의 좌측에 대한 전극 활성화 기판 (362) 의 부분은 도 2 에서의 DEP 섹션 (152) 의 일 예이다. 이와 마찬가지로, 도 3 에서의 EW 바이어싱 전극 (314) 은 도 2 에서의 바이어싱 전극 (168) 의 일 예이고; 도 3 의 경계 (126) 의 우측에 대한 전극 활성화 기판 (362) 의 부분은 도 2 의 EW 섹션 (154) 의 일 예이고, 도 3 의 경계 (126) 의 우측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분은 도 2 에서의 유전체 층 (160) 의 일 예이고, 도 3 의 경계 (126) 의 우측에 대한 절연성 층 (322) 의 부분은 도 2 에서의 층 (164) 의 일 예이다.
도 2 에 도시된 예에서, 구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152) 이 아닌 EW 섹션 (154) 은 유전체 층 (160) 을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 그러나 도 3 에 도시된 예는 인클로저 (102) 의 DEP 구성부 (122) 와 EW 구성부 (124) 양방을 가로질러 연장되는 유전체 층 (352) 을 도시한다. 일부 실시형태들에서, (예를 들어, 도 4 에서의 영역 (412) 또는 도 5 의 영역 (512) 에서) 전극 활성화 기판 (362) 의 외측 표면 (380) 에서 활성된 222 (도 2 참조) 와 같은 DEP 전극이 인클로저 (104) 의 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 제 1 매질 (212) 과, 유전체 층 (352) 을 통하여 전기적 연결부를 효과적으로 형성할 수 있도록, 전기 유전체 층 (352) 의 두께 (t) 는 충분히 얇을 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 도 3 에서의 경계 (126) 의 좌측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분의 용량성 효과가 효과적으로 축약되도록 DEP 바이어싱 디바이스 (202) 가 동작될 수 있고, 경계 (126) 의 우측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분의 용량성 효과가 축약되지 않도록 EW 바이어싱 디바이스 (204) 가 동작될 수 있다.
예를 들어, 도 3 에서의 경계 (126) 의 좌측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분은 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 액체 매질 (212) 과, 전극 활성화 기판 (362) 의 외측 표면 (380) 에서 형성된 (예를 들어, 도 2 에서의 DEP 전극 (222) 과 같은) 임의의 비교적 높은 전기 전도성 영역 사이에 제 1 유효 커패시터 (도시 생략) 를 형성할 수 있다. 이와 유사하게, 도 3 에서의 경계 (126) 의 좌측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분은 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 액체 매질 (214) 과, 전극 활성화 기판 (362) 의 외측 표면 (380) 에서 형성된 (예를 들어, 도 2 에서의 EW 전극 (232) 과 같은) 임의의 비교적 높은 전기 전도성 영역 사이에 제 2 유효 커패시터 (도시 생략) 를 형성할 수 있다. DEP 바이어싱 디바이스 (202) 는 제 1 유효 커패시터 (도시 생략) 를 효과적으로 축약하도록 충분히 높은 주파수 (f1) 에서 동작될 수 있어, 이에 따라 도 3 에서의 경계 (126) 의 좌측에 대한 유전체 층 (352) 의 부분의 용량성 효과를 효과적으로 제거할 수 있다. 그러나, EW 바이어싱 디바이스 (204) 는 제 2 유효 커패시터 (도시 생략) 의 용량성 효과가 상당하게 되는 주파수일 수 있는 하위 주파수 (f2) 에서 동작될 수 있다.
장치 (100) 는 예를 들어, 스위치 (206) 가 폐쇄되고, 이에 의해 DEP 바이어싱 디바이스 (202) 를 바이어싱 전극들 (312, 372) 에 연결할 수 있지만, 스위치 (208) 가 개방되고 이에 의해 바이어싱 전극들 (314, 372) 로부터 EW 바이어싱 디바이스 (204) 를 연결해제하는 DEP 모드에서 동작될 수 있다. 장치 (100) 는 이와 유사하게, 스위치 (206) 가 개방되지만, 스위치 (208) 는 폐쇄되는 EW 모드에서 동작될 수 있다. 장비 (132; 도 1a 를 참조) 는 스위치들 (206, 208) 을 제어할 수 있다.
전극 활성화 기판 (362) 은 (222 와 같은) DEP 전극들과 (232 와 같은) EW 전극들 (도 2 를 참조) 이 버츄얼 전극들 및/또는 고정된 전극들이도록 구성될 수 있다. 도 4 는 전극 활성화 기판 (362) 이 광전도성 재료 (462) 를 포함하고, DEP 전극 (222) 및 EW 전극 (232) 이 버츄얼 전극들인 일 예를 예시한다. 도 5 는 전극 활성화 기판 (362) 이 회로 기판 (562) 을 포함하고, DEP 전극 (222) 및 EW 전극 (232) 이 고정되어 있는 일 예를 도시한다.
주지된 바와 같이, 도 4 에 도시된 예에서, 전극 활성화 기판 (362) 은 광전도성 재료 (462) 를 포함할 수 있고, 광전도성 재료는 광에 직접 노출될 때를 제외하고는 비교적 높은 전기 임피던스를 갖는 재료일 수 있다. 광전도성 재료의 예들은 비정질 실리콘과 같은 반도체 재료들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 광 (410) 이 구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152) 의 비교적 작은 영역 (412) 상에 디렉팅될 때, 비교적 높은 전기 전도성 경로 (402) 가 광전도성 재료 (462) 를 통하여 바이어싱 전극 (372) 으로 영역 (412) 에서 형성된다. 전도성 경로 (402) 는 도 2 에서의 경로 (252) 에 대응하고, 광 (410) 은 따라서 영역 (412) 에서 버츄얼 DEP 전극 (222) 을 활성화한다.
도 4 에 또한 도시된 바와 같이, 이와 유사하게, 구조체 (104) 의 EW 섹션 (154) 의 비교적 작은 영역 (414) 상에 디렉팅디는 광 (420) 은 광전도성 재료 (462) 를 통하여 바이어싱 전극 (372) 으로 영역 (414) 에서 비교적 높은 전기 전도성 경로 (404) 를 형성할 수 있다. 전도성 경로 (404) 는 도 2 에서의 경로 (254) 에 대응하고, 광 (420) 은 따라서 영역 (412) 에서 버츄얼 EW 전극 (232) 을 활성화한다.
도 4 에 도시된 실시형태에서, (222 와 같은) DEP 전극들은 광전도성 재료 (462) 상에 원하는 패턴으로 광 (410) 을 디렉팅하는 것에 의해 광전도성 재료 (462) 상에서 임의의 원하는 패턴으로 어디에서나 활성화될 수 있다. 이러한 DEP 전극들 (222) 은 광 (410) 을 제거하는 것에 의해 비활성화될 수 있다. 이와 유사하게, (232 와 같은) EW 전극들은 광 (414) 의 패턴에 따라 광전도성 재료 (462) 상에서 임의의 원하는 패턴으로 어디에서나 활성화 또는 비활성화될 수 있다. (222 와 같은) DEP 전극들 및 (232 와 같은) EW 전극들은 따라서, 버츄얼 전극들이다. 도 1a 의 DEP 모듈 (142) 은 광원 (도시 생략) 을 포함할 수 있고, DEP 모듈 (142) 및/또는 마스터 제어기 (134) 는 장치 (100) 로 변경 패턴들의 광을 디렉팅하도록 광원을 제어하여 이러한 (222 와 같은) DEP 전극들 및 (232 와 같은) EW 전극들을 광전도성 재료 (462) 상에서 어디에서나 선택적으로 활성화 및 비활성화할 수 있다.
도 5 에 도시된 예에서, 전극 활성화 기판 (362) 은 비교적 높은 전기 임피던스를 갖는 베이스 기판을 포함할 수 있지만, 기판을 통하여 비교적 높은 전기 전도성 연결들을 행하기 위한 회로들을 포함하는 회로 기판 (562) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152) 에서의 DEP 전극 회로 (502) 는 비교적 작은 고정된 영역 (512) 으로부터 기판 (562) 을 관통하여 바이어싱 전극 (372) 으로 (도 2 의 경로 (252) 에 대응하는) 비교적 높은 전기 전도성 연결부를 제공하는 스위치 (522) 를 포함할 수 있다. 스위치 (522) 는 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있고, 이에 의해 영역 (512) 으로부터 바이어싱 전극 (372) 으로의 비교적 높은 전기 임피던스 경로 또는 비교적 높은 전기 전도성 경로를 선택적으로 형성할 수 있다. 도 5 에 도시된 예에서, 스위치 (522) 는 디렉팅된 광 빔 (410) 에 응답하여 스위치 (522) 를 개방 및 폐쇄할 수 있는 광 소자 (532) 에 의해 제어될 수 있다. 대안으로서, 스위치 (522) 는 제어 입력 (도시 생략) 을 통하여 외부 제어 모듈 (예를 들어, 도 1a 의 DEP 모듈 (142)) 에 의해 제어될 수 있다. 회로들 (502) 과 같은 DEP 전극 회로들은 구조체 (104) 의 DEP 섹션 (152) 전반에 걸쳐 제공될 수 있고, 이에 따라 (222 와 같은) 고정된 DEP 전극들의 패턴은 DEP 섹션 (152) 을 통하여 제공될 수 있다. 이러한 고정된 DEP 전극 (222) 은 광 (410) 에 의해 또는 외부 (예를 들어, 전기적) 제어를 통하여 활성화 및 비활성화될 수 있다.
도 1a 의 DEP 모듈 (142) 은 광원 (도시 생략) 을 포함할 수 있고, DEP 모듈 (142) 및/또는 마스터 제어기 (134) 는 장치 (100) 로 광 (410) 의 변경 패턴들을 디렉팅하도록 광원을 제어하여 (도 4 및 도 5 에서의 222 와 같은) 광 작동식 DEP 전극들을 어디에서나 선택적으로 활성화 및 비활성화할 수 있다. 대안으로서, DEP 전극들 일부 또는 전부가 하드와이어되면, DEP 모듈 (142) 및/또는 마스터 제어기 (134) 는 패턴을 변경함에 있어서 (222 와 같은) 이러한 DEP 전극들의 활성화 및 비활성화를 선택적으로 제어할 수 있다.
구조체 (104) 의 EW 섹션 (154) 도 또한 유사한 EW 전극 회로들 (504) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조체 (104) 의 EW 섹션 (154) 에서의 EW 전극 회로 (504) 는 비교적 작은 고정된 영역 (514) 으로부터 기판 (562) 을 관통하여 바이어싱 전극 (372) 으로 (도 2 의 경로 (254) 에 대응하는) 높은 전기 전도성 연결부를 제공하는 스위치 (524) 를 포함할 수 있다. 스위치 (524) 는 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있고, 이에 의해 영역 (514) 으로부터 바이어싱 전극 (372) 으로의 비교적 높은 전기 임피던스 경로 또는 비교적 높은 전기 전도성 경로를 선택적으로 형성할 수 있다. 도 5 에 도시된 예에서, 스위치 (524) 는 디렉팅된 광 빔 (420) 에 응답하여 스위치 (524) 를 개방 및 폐쇄할 수 있는 광 소자 (534) 에 의해 제어될 수 있다. 대안으로서, 스위치 (524) 는 전기적 제어 입력 (도시 생략) 에 의해 외부 제어 모듈 (예를 들어, 도 1a 의 EW 모듈 (144)) 에 의해 제어될 수 있다. 회로들 (504) 과 같은 EW 전극 회로들은 구조체 (104) 의 EW 섹션 (154) 전반에 걸쳐 제공될 수 있고, 이에 따라 (232 와 같은) 고정된 EW 전극들의 패턴은 EW 섹션 (154) 전반에 걸쳐 제공될 수 있다. 이러한 EW 전극들은 광 (412) 에 의해 또는 외부 제어를 통하여 활성화 및 비활성화될 수 있다.
도 1a 의 EW 모듈 (144) 은 광원 (도시 생략) 을 포함할 수 있고, EW 모듈 (144) 및/또는 마스터 제어기 (134) 는 장치 (100) 로 광 (420) 의 변경 패턴들을 디렉팅하도록 광원을 제어하여 (도 4 및 도 5 에서의 232 와 같은) 광 작동식 EW 전극들을 어디에서나 선택적으로 활성화 및 비활성화할 수 있다. 대안으로서, DEP 전극들 일부 또는 전부가 하드와이어되면, EW 모듈 (144) 및/또는 마스터 제어기 (134) 는 패턴을 변경함에 있어서 (232 와 같은) 이러한 EW 전극들의 활성화 및 비활성화를 선택적으로 제어할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 도 5 에서의 스위치 (52) 및/또는 스위치 (524) 는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치 (522) 및/또는 스위치 (524) 는 광소자 (532 및/또는 534) 에 의해 활성화 및 비활성화될 수 있는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 대안으로서, 트랜지스터로서 구성된 스위치 (522 및/또는 534) 는 하드와이어된 제어 연결부 (도시 생략) 에 의해 활성화 및 비활성화될 수 있다. 또 다른 예로서, 스위치 (522) 및/또는 스위치 (524) 는 포토트랜지스터 자체 상에 광 (410 및/또는 420) 을 디렉팅하는 것에 의해 활성화되고 포토트랜지스터로부터의 광 (410 또는 420) 을 제거하는 것에 의해 비활성화되는 포토트랜지스터를 포함할 수 있다. 스위치 (522 및/또는 524) 가 하드와이어 또는 포토 트랜지스터로서 구성되면, 광소자 (532 또는 534) 는 필요하지 않을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 도 5 에서의 DEP 전극 (222) 은 스위치 (522) 가 전기적으로 연결되는 영역 (512) 에서 고정된 물리적 전극을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, EW 전극 (232) 은 스위치 (524) 가 전기적으로 연결되는 영역 (514) 에서 고정된 물리적 전극을 포함할 수 있다.
주지된 바와 같이, 도 3 과 같이 도 6 및 도 7 은 인클로저 (102) 의 DEP 구성부 (122) 및 EW 구성부 (124) 의 예시적 구성들을 예시한다.
도 6 에 예시된 구성부는 유전체 층 (652) 이 유전체 층 (352) 을 대체한 것을 제외하고는, 도 3 과 유사하다. 유전체 층 (652) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 의 제 1 표면 (182) 이 아닌, 제 2 챔버 섹션 (174) 의 전기습윤 표면 (184) 을 형성한다. 따라서, 유전체 층 (652) 은 DEP 구성부 (122) 가 아닌 인클로저 (104) 의 EW 구성부 (124) 의 부분이다. 유전체 층 (652) 이 DEP 구성부 (122) 의 제 1 표면 (182) 을 가로질러 연장되기 때문에, 유전체 층 (652) 의 두께 (t) 는 도 3 에서의 유전체 층 (352) 의 두께 (t) 보다 더 클 수 있다. 그렇지 않으면, 유전체 층 (652) 은 유전체 층 (352) 과 같을 수 있고, 유전체 층 (352) 과 동일한 재료를 포함할 수 있다.
도 7 의 구성은 도 7 의 구성이 유전체 층 (652) 과 전극 활성화 표면 (362) 사이에 추가적인 유전체 층 (752) 을 포함하는 것을 제외하고는 도 6 과 유사하다. 유전체 층 (652) 과 유전체 층 (752) 은 인클로저 (104) 의 EW 구성부 (124) 의 부분일 수 있지만, 이들 층들은 DEP 구성부 (122) 의 부분이 아니다. 유전체 층 (752) 은 본원에 언급된 임의의 유전체 층 (예를 들어, 352) 과 같을 수 있고, 이 유전체 층과 동일한 재료를 포함할 수 있다.
도 7 에 도시되어 있지 않지만, 바이어싱 전극이 추가적인 유전체 층 (752) 과, EW 섹션 (124) 에 있는 전극 활성화 기판 (362) 의 부분 사이의 EW 섹션 (124) 에 위치될 수 있다. 바이어싱 디바이스 (204; 도 2 를 참조) 는 바이어싱 전극 (372) 이기보다는, (두갈래로 나뉘어져, EW 섹션 (124) 에서 별도의 전기적으로 절연된 부분과 DEP 섹션 (122) 에서의 부분을 포함하는) 바이어싱 전극 (312) 의 부분에 즉, 도 7 에서의 경계 (126) 의 우측에 그리고, EW 섹션 (124) 에서의 전극 활성화 기판 (362) 의 부분 과 추가적인 유전체 층 (752) 사이의 바이어싱 전극 (도시 생략) 에 연결될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c 는 인클로저 (104) 의 제 1 챔버 섹션 (172) 과 제 2 섹션 (174) 을 나란히 (예를 들어, 실질적으로 동일한 평면에) 도시한다. 그러나, 상술한 것은 단지 일 예일 뿐이고, 다른 구성들이 가능하다. 도 8 은 이러한 섹션들이 적층된 일 예를 예시한다.
도 8 은 제 2 서브-인클로저 (824) 상에 적층된 제 1 서브-인클로저 (822) 를 포함할 수 있는 미세유체 장치 (800) 를 예시한다. 예를 들어, 각각의 서브-인클로저 (822, 824) 는 구조체 (804), 유체 회로 프레임 (808), 및 커버 (810) 를 포함하고, 이들 각각은 도 1a 내지 도 1c 의 구조체 (104), 유체 회로 프레임 (108), 및 커버 (110) 와 동일 또는 유사할 수 있다. 2 개의 적층된 서브-인클로저들 (822, 824) 이 도 8 에 도시되어 있지만, 더 많은 이러한 적층된 서브-인클로저들이 있을 수도 있다.
서브-인클로저들 (822, 824) 중 일방 또는 양방은 DEP 구성 디바이스 및/또는 EW 구성 디바이스로서 구성될 수 있다. 즉, 제 1 서브-인클로저 (822) 가 DEP 구성부 (122) 를 포함하는 것으로 예시되어 있고 제 2 서브-인클로저 (824) 가 EW 구성부 (124) 를 포함하는 것으로서 예시되어 있지만, 서브-인클로저들 (822, 824) 양방은 (예를 들어, 122 와 같은) DEP 구성부 또는 (124 와 같은) EW 구성부를 포함할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 서브-인크로저들 (822, 824) 일방 또는 양방은 일부가 DEP 구성부로서, 일부가 EW 구성부로서 구성될 수 있다 (예를 들어, 서브-인클로저 (822, 824) 의 일방 또는 양방은 도 1a 내지 도 2 에 도시된 장치 (100) 와 유사하게 구성될 수 있다).
도 8 에 예시되는 바와 같이, 위에 논의된 바와 같이, 제 1 인클로저 (822) 는 DEP 구성부 (122) 를 포함할 수 있고 제 2 인클로저 (824) 는 EP 구성부 (124) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 인클로저 (822) 의 구조체 (804a) 는 DEP 섹션 (152) 을 포함할 수 있고, 이 섹션은 제 1 표면 (182) 을 포함하며, 커버 (810a) 는 위에 논의된 바와 같이 바이어싱 전극 (166) 을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 인클로저 (822) 의 구조체 (804b) 는 EW 섹션 (154), 유전체 층 (160) 및 전기습윤 표면 (184) 을 포함할 수 있고, 커버 (810b) 는 위에 논의된 바와 같이 소수성 표면 (165), 층 (164), 및 바이어싱 전극 (168) 을 포함할 수 있다.
제 1 서브-인클로저 (822) 는 액체 매질 (예를 들어, 도 2 에 도시된 제 1 액체 매질 (212)) 을 보유하기 위한 제 1 섹션 (872) 을 정의할 수 있고, DEP 구성부 (122) 는 제 1 섹션 (872) 에서 이러한 액체 매질에서의 (예를 들어, 도 2 에서의 228 과 같은) 미세-물체들을 선택 및 처리할 수 있다. 제 2 서브-인클로저 (824) 는 액체 매질 (예를 들어, 도 2 에 도시된 제 2 액체 매질 (214)) 을 보유하기 위한 제 2 섹션 (874) 을 정의할 수 있고, EW 구성부 (124) 는 제 2 섹션 (874) 에서 전기습윤 표면 (184) 상의 액체 매질을 처리할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 섹션 (872) 으로부터 제 2 섹션 (874) 으로의 하나 이상의 통로들 (830)(하나만이 도시되어 있지만 그 이상이 있을 수 있다) 이 존재할 수 있다. 이러한 통로 (830) 의 측벽들은 친수성일 수 있고, 이 경우 제 1 섹션 (872) 에서의 수성 매질이 통로 (830) 에 자연스럽게 진입하여 채워질 수 있다. 대안으로서, 통로 (830) 의 측벽들은 소수성일 수 있다.
도 9 는 한편에 바이어싱 전극 (168), 층 (164) 및 소수성 표면 (165), 그리고 전기습윤 표면 (184), 유전체 층 (160), EW 섹션 (154) 및 바이어싱 전극 (158) 의 포지션들이, 도 8 에 도시된 포지션들과는 상이한 (반대되는) 것을 제외하고는 디바이스 (800) 와 일반적으로 유사할 수 있는 미세유체 장치 (900) 의 다른 예를 예시한다.
언급된 바와 같이, 제 1 챔버 섹션 (172) 과 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 분할된 챔버 (112) 를 포함하는 것으로서 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 장치 (100) 의 구성은 일 예이며, 많은 다른 구성들이 가능하다. 도 10a 내지 도 10c 는 다수의 유체 채널들 (1012, 1014)(2 개만이 도시되어 있지만 그 이상이 있을 수 있다), 및 다수의 홀딩 펜들 (3 개만이 도시되어 있지만 그 이상이 있을 수 있다) 으로서, 이들 각각은 채널들 (1012, 1014) 에 연결될 수 있는 미세 유체 장치 (1000) 의 일 예를 예시한다.
장치 (1000) 는 장치 (100) 와 일반적으로 유사할 수 있으며, 도 10a 내지 도 10c 에서의 동일하게 넘버링된 엘리먼트들은 도 1a 내지 도 1c 와 동일할 수 있다. 그러나, 장치 (1000) 의 유체 회로 프레임 (1008) 은 구조체 (104) 및 커버 (110) 와 함께, 제 1 채널 (1012), 제 2 채널 (1014), 및 도시된 바와 같이, 채널들 (1012, 1014) 에 연결될 수 있는 홀딩 펜들 (1016) 을 정의할 수 있다. 그렇지 않으면, 유체 회로 프레임 (1008) 은 유체 회로 프레임 (108) 과 동일 또는 유사할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c 에 도시된 예들에서, 제 1 채널 (1012) 및 펜들 (1016) 은 제 1 액체 매질 (도 2 의 제 1 액체 매질 (212) 일 수 있지만 도시하지 않음) 을 보유하도록 구성될 수 있고, 구조체 (104) 및 커버 (110) 는 제 1 액체 매질 중의 미세-물체들을 선택 및 처리하기 위한 DEP 구성부 (122) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조체 (104) 는 바이어싱 전극 (156), DEP 섹션 (152), 제 1 표면 (182) 을 포함할 수 있고, 커버 (110) 는 바이어싱 전극 (166) 을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 위에 논의된 바와 같을 수 있다. 이와 유사하게, 구조체 (104) 는 바이어싱 전극 (158), EW 섹션 (154), 유전체 층 (160) 및 전기습윤 표면 (184) 을 포함할 수 있고, 커버 (110) 는 소수성 표면 (165), 층 (164), 및 바이어싱 전극 (168) 을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 위에 논의된 바와 같을 수 있다. 위에 논의된 바와 같이, DEP 구성부 (122) 는 제 1 채널 (1012) 및 펜들 (1016) 에 있어서 제 1 표면 (182) 상의 제 1 액체 매질 (예를 들어, 212) 에서의 미세-물체들 (예를 들어, 228) 을 선택 및 처리하기 위한 것일 수 있고, EW 구성부 (124) 는 제 2 채널 (1014) 에 있어서 전기습윤 표면 (184) 상의 액체 매질 (도시 생략) 을 처리하기 위한 것일 수 있다.
도 10a 내지 도 10c 에서, 경계 (1026) 는 도 1a 내지 도 1c 에서의 경계 (126) 와 동일할 수 있고; 경계 (1026) 는 제 1 표면 (182) 과 전기습윤 (184) 사이의 경계이고, 이는 제 1 채널 (1012) 과 펜들 (1016) 을 포함하는 (도 1a 내지 도 1c 의 제 1 챔버 섹션 (172) 에 상당하는) 제 1 섹션과, 제 2 채널 (1014) 을 포함하는 (도 1a 내지 도 1c 의 제 2 챔버 섹션 (174) 에 상당하는) 제 2 섹션 사이의 경계일 수 있다.
도 10a 내지 도 10c 에 또는 도 8 및 도 9 에 도시되어 있지 않지만, 도 1a 내지 도 1c 의 장비 (132) 및 바이어싱 디바이스 (118)(예를 들어, 도 2 의 바이어싱 디바이스들 (202, 204) 및 스위치들 (206, 208) 을 포함함) 은 도 8 내지 도 10c 의 디바이스들 (800, 900, 및 1000) 을 바이어싱, 제어하고 여러가지 기능들을 제공할 수 있다.
도 11 은 미세유체 장치에서의 제 1 액체 매질로부터 제 2 액체 매질로 미세-물체를 이동시키는 프로세스 (1100) 의 일 예이다. 예시 및 논의를 쉽게 하기 위해, 프로세스 (1100) 는 도 1a 내지 도 1c 의 장치 (100) 및 도 8 의 장치 (800) 에 대하여 아래 설명된다. 그러나, 프로세스 (1100) 는 이렇게 제한되지 않고, 도 9 의 장치 (900), 도 10a 내지 도 10c 의 장치 (1000) 또는 다른 이러한 디바이스들과 같은 다른 미세유체 장치들 상에서 수행될 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로세스 (1100) 의 단계 1102 에서, 미세유체 장치의 DEP 구성 부분에서의 미세-물체가 선택될 수 있다. 도 12a 내지 도 15 는 예들을 예시한다.
도 12a 는 커버 (110) 가 제거된 장치 (100) 의 평면도이며, 도 12b 는 도 1c 및 도 1b 에 대응하지만, (도 2 에 예시된 바와 같이) 인클로저 (102) 의 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 제 1 액체 매질 (212) 및 인클로저 (102) 의 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 을 갖는 장치 (100) 의 단면의 측면도이다. 추가로, 미세-물체들 (1202)(이는 도 2 의 미세-물체 (218) 와 같을 수 있음) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 제 1 액체 매질 (212) 내에 현탁될 수 있다. 도 13 은 제 1 서브-인클로저 (822) 의 제 1 섹션 (872) 에서의 제 1 액체 매질 (212) 및 제 2 서브-인클로저 (824) 의 제 2 섹션 (874) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 을 갖는 도 8 의 디바이스 (800) 를 나타낸다. 미세-물체들 (1202) 은 또한 제 1 섹션 (872) 에서의 제 1 매질 (212) 에 도시되어 있다.
도 12a 내지 도 21 에 도시되어 있지 않지만, 도 1a 내지 도 1c 의 장비 (132) 및 바이어싱 디바이스 (118)(예를 들어, 도 2 의 바이어싱 디바이스들 (202, 204) 및 스위치들 (206, 208) 을 포함함) 은 도 12a 내지 도 21 에 예시된 디바이스들 (800 및 1000) 을 바이어싱, 제어하고 여러가지 기능들을 제공할 수 있다. 실제로, 마스터 제어기 (134) 는 프로세스 (1100) 의 단계들 중 하나, 일부 또는 전부를 수행하도록 구성될 수도 있다.
도 14a 및 도 14b 에 도시된 바와 같이, 제 1 액체 매질 (212) 에서의 미세-물체들 (1202) 중 하나 이상이 선택되어 DEP 트랩 (1402) 에 의해 포획될 수 있다. DEP 트랩들 (1402) 은 선택된 미세-물체 (1202) 를 둘러싸는 패턴으로 (도 2 에 대하여 위에 논의된 바와 같이) DEP 섹션 (152) 의 제 1 표면 (182) 에서 (도 14a 및 도 14b 에 도시되지 않은) 하나 이상의 DEP 전극들 (222) 을 활성화시켜 이에 의해 미세-물체 (1202) 를 포획하는 것에 의해 형성될 수 있다. 미세-물체들 (1202) 중 특정의 하나 이상은 복수의 특징들 (예를 들어, 세포 사이즈, 및/또는 모르폴로지, 핵 사이즈 및/또는 모르폴로지, 세포 표면 마커들, 세포 분비액들 등) 중 어느 것에 기초하여 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 미세-물체들 (1202) 의 그룹으로부터 식별되어 선택될 수 있다. 이와 유사하게, 도 15 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 특정의 미세-물체들 (1202) 은 디바이스 (800) 의 제 1 섹션 (872) 에서의 DEP 트랩 (1402) 에 의해 식별 및 선택될 수 있다.
도 11 을 다시 참조하여 보면, 프로세스 (1100) 의 단계 1104 에서, 단계 1102 에서 선택된 하나 이상의 미세-물체들은 디바이스에서의 제 2 액체 매질과의 계면으로 이동될 수 있다. 도 16a 내지 도 17 은 예들을 예시한다.
도 16a 에 도시된 바와 같이, 선택된 미세-물체 (1202) 는 물리적 장벽 (128) 을 통과하는 경로 (130) 로 장치 (100) 에서 이동될 수 있다. 대안으로서, 선택된 미세-물체 (1202) 는 물리적 장벽을 갖지 않는 경계 (126) 의 일 부분으로 이동될 수 있다. 선택된 미세-물체들 (1202) 은 트랩들 (1402) 을 이동시키는 것에 의해 장치 (100) 에서의 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 제 1 액체 매질 (212) 에서 이동될 수 있고, 트랩들의 이동은 위에 논의된 바와 같이, DEP 섹션 (152) 의 제 1 표면 (182) 상에서 (도 16a 및 도 16b 에 도시되지 않은) DEP 전극들 (222) 을 활성화 및 비활성화하는 것에 의해 실현될 수 있다. 선택된 미세-물체들 (1202) 의 이동은 중력 (G) 의 힘이 경계 (126) 또는 통로 (130) 를 향하여 미세-물체들 (1202) 을 당기도록 장치 (100) 를 기울어지게 하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 미세-물체들 (1202) 은 미세-물체들 (1202) 이 선택되기 전에, (예를 들어, 장치를 기울어트려, 미세-물체들 (1202) 에 중력이 작용하도록 허용하는 것에 의해) 경계 (126) 또는 통로 (130) 를 향하여 이동될 수 있다.
도 17 에 설명된 또 다른 예로서, 디바이스 (800) 의 제 1 섹션 (872) 에서의 선택된 미세-물체 (1202) 는 통로 (830) 로 이동될 수 있고, 선택된 미세-물체 (1202) 는 통로 (830) 로 배출될 수 있다. 선택된 미세-물체들 (1202) 은 통로로 트랩 (1402) 을 이동시키는 것에 의해 통로 (830) 로 이동될 수 있고, 이 이동은 도 2 에 대하여 또한 위에 설명된 바와 같이, DEP 섹션 (152) 의 제 1 표면 (182) 상에서 (도 17 에 도시되지 않은) DEP 전극들 (222) 을 활성화 및 비활성화하는 것에 의해 실현될 수 있다. 선택된 미세-물체 (1202) 는 트랩 (1402) 의 DEP 전극들 (222) 을 비활성화하는 것에 의해 배출될 수 있다. 또한, 선택된 미세-물체들 (1202) 의 이동은 위에 논의된 바와 같이, 통로 (830) 를 향하여 미세-물체들 (1202) 을 중력 (G) 의 힘이 당기도록 장치 (800) 를 기울이는 것을 포함할 수 있다.
중력 (G) 의 힘은 배출된 미세-물체 (1202) 를 통로 (830) 의 저부로 이동시키며, 이 저부는 제 2 섹션 (874) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 과의 계면에 위치된다. 대안으로서, 배출된 미세-물체 (1202) 는 중력 이외의 다른 힘들에 의해 통로 (830) 하부로 이동될 수 있다. 예를 들어, 통로 (830) 에서의 제 1 액체 매질 (212) 의 흐름은 배출된 미세-물체 (1202) 를 통로 (830) 하부로 이동시킬 수 있다. 다른 예로서, 미세-물체 (1202) 는 DEP 트랩 (1402) 에 의해 통로 (830) 하부로 이동될 수 있다.
도 11 을 다시 참조하여 보면, 프로세스 (1100) 의 단계 1106 에서, 제 1 액체 매질 (212) 로부터의 미세-물체를 포함하는 제 1 액체 매질의 액적은 제 2 매질로 끌어당겨질 수 있다. 도 18a 내지 도 19 은 예들을 예시한다.
도 18a 에 도시된 바와 같이, 미세-물체 (1202) 를 갖는 제 1 액체 매질 (212) 의 액적 (1802) 은 제 1 챔버 섹션 (172) 으로부터 장치 (100) 의 물리적 장벽 (128) 에서의 통로 (130) 를 통하여 그리고 장치 (100) 의 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 로 끌어당겨질 수 있다. 도 18a 및 도 18b 에 예시된 다른 예로서, 액적 (1802) 은 물리적 장벽 (128) 이 존재하지 않는 경계 (126) 의 일 부분을 가로질러 제 1 매질 (212) 로부터 제 2 매질 (214) 로 끌어당겨질 수 있다. 이와 관계없이, 제 1 액체 매질 (212) 의 액적 (1802) 은 도 2 에 대하여 이에 논의된 바와 같이 제 1 및 제 2 액체 매질 (212, 214) 사이의 경계 (126) 에 인접하는 영역 (814) 에서 전기습윤 표면 (184) 상에서의 (도 18a 및 도 18b 에 도시되지 않은) EW 전극들 (232) 을 활성화하는 것에 의해 제 1 챔버 섹션 (172) 으로부터 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 로 끌어당겨질 수 있다. 위의 도 2 의 논의에서 주지된 바와 같이, 전기습윤 표면 (184) 상의 액티브 EW 전극들 (232) 은 제 1 액체 매질 (212) 을 끌어들일 수 있고 이에 의해 전기습윤 표면 (184) 을 따라 제 1 액체 매질 (212) 의 액적을 이동시킬 수 있다. 다른 예가 도 19 에 도시되어 있으며, 도 19 는 통로 (830) 로부터 제 2 섹션 (874) 에서의 제 2 매질 (214) 로 제 1 매질 (212) 의 액적 (1802) 을 끌어당기는 일 예를 도시한다.
제 1 챔버 섹션 (172) 으로부터 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 액적 (1802) 을 끌어당기는 것을 보조하기 위해 추가적인 액션들이 취해질 수 있다. 제 1 챔버 섹션 (172) 으로부터 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 액적 (1802) 을 끌어당기는 경향이 있는 압력 차이가 생성될 수 있다. 이러한 압력 차이는 액적 (1802) 을 제 2 챔버 섹션 (874) 으로 끌어당기는 것을 보조할 수 있으며, 따라서, 위에 논의된 EW 전극들 (232) 을 활성화하는 것과 연계하여 이용될 수 있다. 이러한 압력 차이는 압전 디바이스, 기압을 이용하는 것, 액압을 이용하는 것 등에 의해 유압식으로 유도될 수 있다. 액적 (1802) 을 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 끌어당기는 것을 보조하기 보다는, 압력 차이를 유도하는 것은 EW 전극들 (232) 을 활성화하지 않고 액적 (1802) 을 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 끌어당기는데 이용될 수 있다. 따라서, 압력 및/또는 다른 기술들이 액적 (1802) 을 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 끌어당기는 것을 보조하는데 이용될 수 있거나, 또는 이러한 기술들이, EW 전극들 (232) 을 활성화하지 않고 액적 (1802) 을 제 2 챔버 섹션 (174) 으로 끌어당기도록 독립적으로 활용될 수 있다.
도 18a 및 도 18b 에 도시되지 않았지만, 추가적인 엘리먼트들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 이동가능 절단 툴 (예를 들어, 나이프 블레이드를 포함함) 이 챔버 (112) 내에 제공되어, 제 1 챔버 섹션 (172) 에서의 매질 (212) 로부터 제 2 챔버 섹션 (174) 에서의 액적 (1802) 을 분리하도록 구성될 수 있다.
도 20a 및 도 20b 에 도시된 바와 같이, 제 2 매질 (214) 로 끌어당겨진 제 1 액체 매질 (212) 의 액적들 (1802) 은 제 2 챔버 섹션 (1704) 에서의 (액적들 (1802) 에서의 미세-물체들 (1202) 과 함께) 주변으로 이동될 수 있고, 이 이동은 도 2 에 대하여 위에 일반적으로 논의된 바와 같이, 액적 (1802) 에 바로 인접하는 (예를 들어, 액적의 전방에 있는) 전기습윤 표면 (184) 의 영역에서 (도 20a 및 도 20b 에 도시되지 않은) EW 전극들 (232) 을 선택적으로 활성화 및 비활성화하는 것에 의해 행해질 수 있다. 도 21 에 도시된 바와 같이, 액적들 (1802) 은 유사하게, 장치 (800) 의 제 2 섹션 (874) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 의 주변으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 액적들 (1802) 은 미세유체 디바이스에서의 다른 위치들로 이동되거나 또는 미세유체 디바이스들로부터 배출될 수 있다.
도 22 는 미세유체 장치에서의 생물학적 미세-물체들을 배양하기 위한 프로세스 (2200) 의 일 예이다. 설명 및 논의를 쉽게 하기 위하여, 프로세스 (2200) 는 도 10a 내지 도 10c 의 장치 (1000) 에 대하여 아래 논의된다. 그러나, 프로세스 (2200) 는 이에 제한되지 않으며, 다른 미세유체 장치들에 의해 수행될 수 있다.
도 23 내지 도 25 에 도시되어 있지 않지만, 도 1a 내지 도 1c 의 장비 (132) 및 바이어싱 디바이스 (118)(예를 들어, 도 2 의 바이어싱 디바이스들 (202, 204) 및 스위치들 (206, 208) 을 포함함) 은 도 23 내지 도 25 에 예시된 장치 (1000) 를 바이어싱, 제어하고 여러가지 기능들을 제공할 수 있다. 마스터 제어기 (134) 는 프로세스 (2200) 의 단계들 중 하나, 일부 또는 전부를 수행하도록 구성될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 프로세스 (2200) 의 단계 (2202) 에서, 생물학적 미세-물체들은 미세유체 디바이스에서의 홀딩 펜들로 로딩될 수 있다. 예들은 도 23 및 도 24 에 예시되어 있으며, 이들 도 23 및 도 24 는 도 10a 내지 도 10c 의 장치 (1000) 의 평면도, 보다 구체적으로, 도 10c 에 도시된 바와 같이 커버 (110) 가 제거된 장치의 평면도를 나타낸다. 도 23 및 도 24 에서, 제 1 채널 (1012) 및 펜들 (1016) 은 제 1 액체 매질 (212) 을 포함하고, 제 2 채널 (1014) 은 제 2 액체 매질 (214) 을 포함한다.
도 23 에 도시된 바와 같이, 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 제 1 채널 (1012) 에서 선택되어 펜들 (1016) 로 이동될 수 있다. 예를 들어, 특정의 생물학적 미세-물체 (2302) 는 도 11 에 대하여 위에 논의된 바와 같이, DEP 트랩 (1402) 에 의해 특정 미세-물체 (2302) 를 트랩하고 펜 (1016) 으로 DEP 트랩 (1402) 을 이동시키는 것에 의해 선택 및 이동될 수 있다. 생물학적 미세-물체들 (2302) 의 이동은 중력 (G) 의 힘이 생물학적 미세-물체들 (2302) 을 펜들 (1016) 을 향하여 및/또는 펜들 (1016) 로 끌어당기도록, 장치 (100) 를 기울이는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 생물학적 미세-물체들 (2302) 이 선택되기 전에, (예를 들어, 장치를 기울어트려 생물학적 미세-물체들 (2302) 에 중력이 작용하도록 허용하는 것에 의해) 펜들 (1016) 을 향하여 및/또는 펜들 (1016) 로 이동될 수 있다.
도 24 에 도시된 예들에서, 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 제 2 채널 (1014) 로 (예를 들어, 유입구 (114) 를 통하여) 도입될 수 있다. 도시된 바와 같이, 미세-물체들 (2302) 중 하나 이상은 제 2 채널 (1014) 에서의 매질 (예를 들어, 제 1 매질 (212)) 의 액적 (2402) 내부에 있을 수 있다. 이들 액적들 (2402) 은 일반적으로 도시된 바와 같이 펜들 (1016) 의 개구들로 이동될 수 있다. 액적들 (2402) 은 일반적으로 위에 논의된 바와 같이, 제 2 매질 (214) 로 이동할 수 있다. 액적 (2402) 이 펜들 (1016) 로의 개구에서 제 1 매질 (212) 과 제 2 매질 (214) 사이의 계면으로 이동되면, 하나 이상의 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 제 2 매질 (214) 에서의 액적 (2402) 으로부터 펜 (1016) 에서의 제 1 매질 (212) 로 이동될 수 있다. 예를 들어, 제 1 매질 (212) 과 제 2 매질 (214) 사이의 계면에서의 액적 (2402) 은 경계에서의 전자습윤력을 생성하는 것에 의해 계면과 병합될 수 있다. 이후, 미세-물체 (2402) 를 끌어당기는 DEP 트랩 (1402) 은 선택적으로, 제 1 매질 (212) 과 제 2 매질 (214) 사이의 계면으로부터 멀리 미세-물체 (2402) 를 밀어내기에 충분하게 미세-물체 (2402) 를 끌어당길 수 있는 DEP 섹션 (1052) 에서 생성될 수 있다.
단계 2202 에서 생물학적 미세-물체들 (2302) 이 펜들 (1016) 내에 어떻게 로딩되는지와 무관하게, 개별적인 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 펜들 (1016) 중 하나 이상의 펜들 각각이 단일의 세포를 포함하도록 펜들 (1016) 내에 배치될 수 있다. 물론, 다수의 생물학적 미세-물체들 (2302) 은 하나 이상의 개별적인 펜들 (1016) 내에 배치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로세스 (2200) 의 단계 2204 에서, 펜들 (1016) 에서의 생물학적 미세-물체들 (2302) 이 배양될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 생물학적 미세-물체들 (2302) 이 각각의 펜 (1016) 내에 배치되면, 미세-물체들은 소정 시간 동안 생물학적 재료를 성장, 분배, 분할 등을 위해 방치될 수 있다. 영양분들이 제 1 채널 (1012) 에서의 제 1 매질 (212) 의 흐름 (도시 생략) 으로 펜들 (1016) 에서의 생물학적 미세-물체들 (2302) 에 제공된다. 다른 예로서, 도 25 에 도시된 바와 같이, 생물학적 미세-물체들 (2302) 이 펜들 (1016) 에 있으면, 제 1 액체 매질 (212) 은 제 1 채널 (1012) 에서, 제 2 액체 매질 (214) 로 대체될 수 있다. 이는 미세-물체들 (2302) 이 펜들 (1016) 을 탈출하여 제 1 채널 (1012) 로 가는 것을 막을 수 있다. 영양분들은 제 1 액체 매질 (212) 의 액적들 (2502) 을 제 2 채널 (1014) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 을 통하여 펜들 (1016) 로 이동시키는 것에 의해 펜들 (1016) 에서의 미세-물체들 (2302) 에 제공될 수 있다. 이러한 액적들 (2502) 은 펜들 (1016) 에서의 미세-물체들 (2302) 에 대한 영양분들을 포함할 수 있다. 액적들 (2502) 은 도 18a 내지 도 21 에 대하여 위에 논의된 바와 같이 액적들 (1802) 이 이동되는 것과 동일한 방식으로 제 2 채널 (1014) 에서 이동될 수 있다.
프로세스 (2200) 의 단계 (2206) 에서, 제 1 액체 매질의 액적들은 펜들로부터 제 2 채널로 끌어당겨질 수 있다. 예를 들어, 도 26 에 도시된 바와 같이, 제 1 액체 매질 (212) 의 하나 이상의 액적들 (2602) 의 형태로 된 부분 표본은 펜 (1016) 으로부터 제 2 채널 (1014) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 로 끌어당겨질 수 있다. 그 후, 이러한 액적들 (2602) 은 제 2 채널 (1014) 에서, 액적 (2602) 이 액적 (2602) 의 화학적 또는 재료적 내용물을 결정하도록 분석될 수 있는 위치로 이동될 수 있다. 따라서, 펜들 (1016) 중 어느 것에서의 제 1 액체 매질 (212) 의 내용물은 펜 (1016) 으로부터의 하나 이상의 액적들 (2602) 을 제거하는 것에 의해 분석될 수 있다. 액적 (2602) 은 도 20a 내지 도 21 에 대하여 위에 논의된 바와 같이 펜 (1016) 으로부터 제 2 채널 (1014) 로 끌어당겨지고 제 2 채널 (1014) 에서의 제 2 액체 매질 (214) 에서 이동될 수 있다.
다른 예로서, 생물학적 미세-물체 (2302) 를 포함하는 액적 (2604) 은 펜 (1016) 으로부터 제 2 채널 (1014) 로 끌어당겨질 수 있다. 이는 펜 (1016) 과 제 2 채널 (1014) 에서 수행되는 프로세스 (1100) 에 따라 실현될 수 있다.
도 27 은 적어도 하나의 DEP 섹션 및 적어도 하나의 EW 섹션을 포함하는 미세유체 장치 상에서 수행될 수 있는 프로세스 (2700) 의 일 예를 예시한다. 예를 들어, 프로세스 (2700) 는 도 10a 내지 도 10c 의 장치 또는 도 1a 내지 도 1c 의 미세유체 장치 (100) 상에서 수행될 수 있다.
도시된 바와 같이, 2702 에서, 순 DEP 힘은 미세유체 장치의 DEP 섹션에서의 미세-물체 상에 유도될 수 있다. 예를 들어, 순 DEP 힘 (F) 은 위에 논의되고 도 2 에 예시된 바와 같이 미세-물체 (228) 상에 유도될 수 있다. 순 DEP 힘 (F) 은 제 1 표면 (182) 상에서 미세-물체 (228) 를 이동시키기에 충분하게 강력할 수 있다. 일반적으로 위에 논의된 바와 같이, 단계 2702 는 표면 (182) 을 가로지르는 여러 가능한 경로들 중 어느 것을 따라 미세-물체 (228) 를 이동시키기 위해 제 1 표면 (182) 에서 상이한 DEP 전극들 (222) 에 대해 반복될 수 있다.
단계 2704 에서, 미세유체 장치의 EW 섹션에서의 전기습윤 표면 영역의 유효습윤 특성은 변경될 수 있다. 예를 들어, EW 전극 (232) 에서의 전기습윤 표면 (184) 의 유효 습윤 특성은 위에 논의되고 도 2 에 예시되는 바와 같이 변경될 수 있다. 변화는 전기습윤 표면 (184) 상에서 액체 매질 (예를 들어, 액체 매질의 액적) 을 이동시키기에 충분할 수 있다. 일반적으로 위에 논의된 바와 같이, 단계 2704 는 전기습윤 표면 (184) 을 가로질러 여러 가능한 경로들 중 어느 것을 따라 액체 매질 (예를 들어, 액적) 을 이동시키기 위해 전기습윤 표면 (184) 에서 상이한 EW 전극들 (232) 에 대하여 반복될 수 있다.
대안으로서, 단계들 (2702 및 2704) 은 미세-물체 상에서 순 DEP 힘을 유도하거나 또는 전기습윤 표면들의 유효 습윤 특성을 변경하기 위한 본원에 설명된 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 그러나, 단계들 (2702 및 2704) 은 동시에 수행될 수 있다.
도 28 은 미세유체 회로 (2800) 에 유체 액적들을 제공하기 위한 액적 생성기 (2806) 의 일 예를 예시한다. 도 28 에 도시된 예에서, 미세유체 회로 (2800) 는 관류 (perfusion) 채널 (2812), 샘플 채널 (2814), 및 채널들 (2812 및 2814) 의 일방 또는 양방에 유체적으로 연결될 수 있는 홀딩 펜들 (2816) 을 포함하는 것으로서 예시되어 있다. 관류 채널 (2812) 및 홀딩 펜들 (2816) 은 DEP 구성부들을 포함할 수 있고, 샘플 채널 (2814) 은 EW 구성부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관류 채널 (2812) 및 홀딩 펜들 (2816) 은 도 10a 내지 도 10c 의 DEP 채널 (1012) 및 홀딩 펜들 (1016) 과 같을 수 있고, 샘플 채널 (2814) 은 도 10a 내지 도 10c 의 EW 채널 (1014) 과 같을 수 있다. 그러나, 미세유체 회로 (2800) 는 일 예에 불과하고 액적 생성기 (2806) 는 다른 미세유체 회로들과 함께 활용될 수 있다.
예를 들어, 액적 생성기 (2806) 는 DEP 및/또는 EW 구성 섹션들을 포함하지 않는 미세유체 회로들과 함께 활용될 수 있다. 이와 관계없이, 액적 생성기 (2806) 및 액적을 제공하는 임의의 미세유체 회로는 본원에 설명되거나 또는 도면들에 예시된 미세유체 디바이스들의 어느 것과 같을 수 있는 미세유체 디바이스의 부분 (통합부 또는 이에 연결된 부분) 일 수 있다. 하나의 액적 생성기 (2806) 가 도 28 에 도시되어 있지만, 하나 보다 많은 액적 생성기 (2806) 가 미세유체 회로 (2800) 에 액적들을 제공할 수 있다.
관류 채널 (2812) 및 펜들 (2816) 은 제 1 유체 매질 (2822) 로 채워질 수 있고, 샘플 채널 (2814) 은 제 2 유체 매질 (2824) 로 채워질 수 있다. 제 1 유체 매질 (2822)(이하, "수정 매질") 은 수성 매질, 이를 테면, 생물학적 미세-물체들 (2830) 을 유지, 배양 등을 하기 위한 샘플 매질일 수 있다. 제 2 유체 매질 (2824)(이하, "비혼성 매질") 은 수성 매질 (2822) 이 비혼성인 매질일 수 있다. 수정 매질 (2822) 및 비혼성 매질 (2824) 의 예들은 여러 매질에 대하여 위에 논의된 예들 중 어느 것을 포함한다.
도시된 바와 같이, 액적 생성기 (2806) 는 샘플 채널 (2814) 에 연결될 수 있는 유체 출력부 (2808) 및 하나 이상의 유체 입력부들 (2 개가 도시되어 있지만 그보다 많거나 적을 수 있다) 을 포함할 수 있다. 수성 매질 (2822), 비혼성 매질 (2824), 생물학적 미세-물체들 (2830), 시약들, 및/또는 다른 생물학적 매질들이 입력부들 (2802 및 2804) 을 통하여 액적 생성기 (2806) 로 로딩될 수 있다. 액적 생성기 (2806) 는 수성 매질 (2822) (이는 하나 이상의 생물학적 미세-물체들 (2830) 을 포함할 수 있지만 포함하지 않아도 됨), 시약들, 또는 다른 생물학적 시약들의 액적들 (2820) 을 생성하여 채널 (2814) 내에 출력할 수 있다. 채널 (2814) 이 EW 채널로서 구성되면, 액적들 (2820) 은 위에 논의된 바와 같이 전기습윤 또는 광전자 습윤을 이용하여 채널 (2814) 에서 이동될 수 있다. 대안으로서, 액적들 (2820) 은 다른 수단에 의해 채널 (2814) 에서 이동될 수 있다. 예를 들어, 액적들 (2820) 은 유체 흐름, 유전영동 등을 이용하여 채널 (2814) 에서 이동될 수 있다.
액적 생성기 (2806) 자체는 미세유체 디바이스의 EW 섹션 (예를 들어, 본 출원의 도면들에서 EW 섹션 (124)) 의 부분일 수 있고, 그에 따라 (예를 들어, 미국 특허 제6,958,132호에 예시된 바와 같은) 광전도성 기판, (예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제2014/0124370호 (대리인 사건관리 번호 BL9-US) 에 예시된 바와 같은) 광-작동식 회로 기판, (예를 들어, 미국 특허 제7,956,339호에 예시된 바와 같은) 포토트랜지스터-기반 기판, 또는 (예를 들어, 미국 특허 제8,685,344호에 예시된 바와 같은) 전기 작동식 회로 기판을 갖는 전기습윤 구성부를 포함할 수 있다. 대안적으로, 액적 생성기는 (예를 들어, 미국 특허 및 특허 출원 공보 제7,708,949호, 제7,041,481호 (현재는 RE41,780), 제2008/0014589호, 제2008/0003142호, 제2010/0137163호, 및 제2010/0172803호에 예시된 바와 같은) T- 또는 Y-형상의 유체역학 구조체를 가질 수 있다. 전술한 미국 특허 문헌들 (즉, 미국 특허 제6,958,132호; 제7,956,339호; 제8,685,344호; 제7,708,949호; 및 제7,041,481호 (현재는 RE41,780); 및 미국 특허 출원 공보 제2014/0124370호; 제2008/0014589호, 제2008/0003142호, 제2010/0137163호, 및 제2010/0172803호) 모두는 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.
도 29 및 도 30 은 관류 채널 (2812) 에는 유체적으로 연결되지 않지만 샘플 채널 (2814) 에 유체적으로 연결되는 홀딩 펜들 (2916 및 3016) 각각을 포함하는 대안의 미세유체 회로들 (2900 및 3000) 의 예들을 예시한다. 이러한 구성들에서, 샘플 채널 (2814) 은 EW 구성되면, 홀딩 펜들 (2916 및 3016) 은 또한 EW 구성될 수 있다. 상기 미세유체 회로들 (2800, 2900, 및 3000) 의 예시들은 단지 예에 불과하며, 여러 변형들이 가능하다. 예를 들어, 홀딩 펜들 (2816) 은 도 30 의 미세유체 회로 (3000) 에서 펜들 (3016) 과 수직방향으로 정렬될 필요는 없다.
액적 생성기 (2806) 는 미세유체 디바이스 상에서 생물학적 미세-물체들을 로딩하는데 이용될 수 있고/하거나 분자 생물학적 작업 흐름들의 실행을 용이하게 할 수 있다. 도 28 내지 도 30 은 비제한적인 예들을 예시한다.
도 28 에 도시된 바와 같이, 미세-물체 (2830) 을 포함하는 샘플 재료 (2822) 의 액적 (2820) 을 샘플 채널 (2814) 내에 출력할 수 있다. 그 후, 액적 (2820) 은 도 28 에 도시된 바와 같이, 샘플 채널 (2814) 을 통하여 홀딩 펜들 (2816) 중 하나의 펜으로 이동시킬 수 있다. 미세-물체 (2830) 를 포함하지 않는 액적 생성기 (2806) 에 의해 생성된 액적들 (2820) 은 홀딩 펜 (2816) 으로 이동되기 보다는 폐기될 수 있다.
도 29 및 도 30 은 액적 생성기 (2806) 가 시약 (또는 생물학적 재료) 을 포함하는 액적 (2920) 을 생성하는 다른 예들을 예시한다. 시약 함유 액적 (2920) 은 샘플 채널 (2814) 을 통하여 그리고 비혼성 매질 (2824) 을 포함하는 홀딩 펜들 (2916 또는 3016) 중 하나의 펜으로 이동될 수 있다. 홀딩 펜들 (2916 또는 3016) 중 하나의 펜으로 시약 함유 액적 (2920) 을 이동시키기 전에 또는 후에, 하나 이상의 액적들 (2932) 에서의 하나 이상의 미세-물체들 (2930) 은 동일한 홀딩 펜 (2916 또는 3016) 으로 이동될 수 있다. 그 후, 시약 함유 액적 (2920) 은 미세-물체 (2930) 를 포함하는 액적 (2932) 과 병합될 수 있어, 액적 (2920) 의 시약들이 액적 (2932) 의 내용물과 혼합하여 화학적으로 반응하는 것을 허용한다. 하나 이상의 미세-물체 포함 액적들 (2932) 은 도 29 및 도 30 에 도시된 바와 같이, 홀딩 펜 (2816) 으로부터 얻어질 수 있거나 도 28 에 도시된 바와 같이 액적 생성기 (2806) 에 의해 공급될 수 있다. 미세-물체 (2930) 는 홀딩 펜 (2910 또는 3016) 으로 이동되기 전에, (예를 들어, 홀딩 펜 (2816) 에서) 선택적으로 배양되었던 세포와 같은 생물학적 미세-물체일 수 있다. 대안으로서, 미세-물체 (2930) 는 비드, 이를 테면, 샘플에서의 대상이 되는 분자들에 결합가능한 친화성 비드일 수 있다 (에를 들어, 세포 분비액들은 샘플 재료 (2822) 가 하나 이상의 생물학적 세포들을 배양하는데 이용된 후 샘플 재료 (2822) 에 존재한다). 또 다른 대안예들로서, 하나 이상의 액적들 (2932) 은 미세-물체들 뿐만 아니라, 예를 들어, 샘플 재료 (2822) 가 하나 이상의 생물학적 세포들을 배양하는데 이용된 후에 세포 분비액들을 포함하는 샘플 재료 (2822) 와 같은 수성 매질을 포함할 수 있다.
도 31 은 2800, 2900 또는 3000 의 어느 것과 같은 미세유체 회로 및 액적 생성기 (2806) 를 포함하는 미세유체 디바이스에서 수행될 수 있는 프로세스 (3100) 의 일 예를 예시한다.
프로세스 (3100) 의 단계 3102 에서, 생물학적 미세-물체는 샘플 매질 (예를 들어, 세포 배양 매질) 로 채워지는 홀딩 펜에서 배양될 수 있다. 예를 들어, 도 28 의 미세-물체 (2830) 또는 도 29 및 도 30 의 미세-물체 (2930) 는 생물학성일 수 있고, 홀딩 펜에서 배양될 수 있다. 배양은 일반적으로 도 22 의 단계 2204 에 대하여 위에 논의된 바와 같을 수 있다. 예를 들어, 배양은 샘플 매질 (2822) 및/또는 다른 배양 매질로 채널 (2812) 을 관류시키는 것을 포함할 수 있다. 단계 3102 는 특정된 시간에 걸쳐 수행될 수 있다.
단계 3104 에서, 배양된 생물학적 미세-물체는 미세-물체가 배양되었던 샘플-매질-충전된 홀딩 펜으로부터, 샘플 매질이 비혼성인 매질로 채워지는 홀딩 펜으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 배양된 미세-물체 (2830 또는 2930) 는 도 29 또는 도 30 에 예시되고 위에 논의된 바와 같이, 홀딩 펜들 (2816) 중 하나의 펜으로부터 홀딩 펜들 (2916 또는 3016) 중 하나의 펜으로 샘플 매질 (2822) 의 액적 (2820 또는 2932) 에서 이동될 수 있다.
단계 3106 에서, 배양된 생물학적 미세-물체는 비혼성-매질-충전된 홀딩 헨에서 하나 이상의 처리들 또는 프로세스들을 겪을 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 시약들을 포함하는 하나 이상의 액적들 (2920) 은 도 29 또는 도 30 에 도시되고 위에 논의된 바와 같이, 액적 생성기 (2806) 에 의해 생성되어, 비혼성-매질-충전된 홀딩 펜 (2916 또는 3016) 으로 이동되고 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 를 포함하는 액적 (2932) 과 병합될 수 있다. 예를 들어, 제 1 시약 함유 액적 (2920) 은 용해 시약을 포함할 수 있다. 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 를 포함하는 액적들 (3932) 의, 용해 시약을 포함하는 제 1 시약 함유 액적 (2920) 과의 병합은 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 의 용해를 가져온다. 즉, 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 로부터의 세포 용해물을 포함하는 단일의 새로운 액적 (도시 생략) 이 형성된다. 그 후, 추가적인 (예를 들어, 제 2, 제 3, 제 4 등) 시약 함유 액적들 (2920) 은 필요에 따라 세포 용해물을 추가로 프로세싱하도록, 세포 용해물-함유 새로운 액적과 병합될 수 있다.
추가적으로, 또는 다른 예로서, 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 를 생성한 대상이 되는 분비액 또는 다른 물질 또는 물질들 (예를 들어, 핵산, 이를 테면, DNA 또는 RNA, 단백질들, 대사산물, 또는 다른 생물학적 분자들) 에 대해 친화성을 갖는 하나 이상의 라벨링된 포획 미세-물체들 (도시 생략) 을 포함하는 하나 이상의 액적들은, 액적 생성기 (2806) 에 의해 생성되고, 비혼성-매질-충전된 펜 (2916 또는 3016) 으로 이동되어, 동일한 방식으로 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 를 포함하는 샘플 매질 (2822) 의 액적과 병합될 수 있다. 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 이 이미 용해되었던 경우에, 포획된 미세-물체-함유 액적 (2920) 은 홀딩 펜 (2916 또는 3016) 에 세포 용해물-함유 액적과의 병합시 용해물에 존재하는 목표 분자들에 결합할 수 있는 (예를 들어, 핵산들, 이를 테면, DNA, RNA, 마이크로RNA들 등에 대해 친화성을 갖는) 하나 이상의 친화성 비드들을 포함할 수 있다.
단계 3108 에서, 처리된 생물학적 미세-물체는 선택적으로 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 단계 3106 에서, 포획 물체 (도시 생략) 가, 배양된 생물학적 미세-물체 (2830) 를 갖는 비혼성-매질-충전된 펜 (2916 또는 3016) 으로 이동되면, 펜 (2916 또는 3016) 은 라벨링된 포획 미세-물체로 결합된 대상이 되는 재료의 양을 나타내는 반응 (예를 들어, 형광성 신호) 에 대해 단계 3108 에서 모니터링될 수 있다. 대안으로서, 이러한 포획 미세-물체 (도시 생략) 는 펜 (2916 또는 3016) 으로부터 (예를 들어, 액적 (2922) 에서) 제거될 수 있고 후속하는 분석을 위하여 미세유체 디바이스 (도 28 내지 도 30 에서 도시 생략) 로부터 배출될 수 있다. 또 다른 예로서, 처리된 생물학적 미세-물체 (2830) 는 펜 (2916 또는 3016) 으로부터 (예를 들어, 액적 (2932) 에서) 제거될 수 있고, 후속하는 분석을 위하여 미세유체 디바이스 (도시 생략) 으로부터 배출될 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태들 및 애플리케이션들이 본원에 설명되어 있지만, 이들 실시형태들 및 애플리케이션들은 단지 예에 불과하며 많은 변형들이 가능하다. 예를 들어, 도 31 의 방법은 (예를 들어, 샘플 재료 (2822) 가 하나 이상의 생물학적 세포들을 배양하는데 이용된 후) 샘플 재료 함유 세포 분비액에 대하여 수행될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 단계 3102 는 동일하게 유지되지만, 단계 3104 는 미세-물체들 뿐만 아니라 수성 매질, 이를 테면, 세포 분비액을 포함하는 샘플 재료 (2822) 를 포함할 수 있는 액적들 (2932) 을 비혼성-매질-포함 홀딩 펜들 (2916 또는 3016) 으로 이동시키는 것을 포함하고, 단계들 3106 및 3108 은 이러한 수성 매질 포함 액적들 (2932) 에 대하여 수행된다. 또한, 도면들에 예시되고 본원에 설명된 DEP 구성부들 (예를 들어, 122) 은 예들이다. 일반적으로 말하면, DEP 구성부들 (예를 들어, 122) 은 당해 기술 분야에 알려진 임의의 유형의 광전자 투위저들 (OET) 디바이스일 수 있고, 그 예들은 미국 특허 제7,612,355호 (현재는 RE44,711), 미국 특허 제7,956,339호, 및 미국 특허 출원 공개 번호 제2014/0124370호에 개시되어 있다. DEP 구성부들의 다른 예들은 임의의 종류의 전자적으로 제어된 전자 트위저들을 포함하며, 그 예가 미국 특허 제6,942,776호에 개시되어 있다. 일반적으로 말하면, EW 구성부들은 임의의 유형의 당해 기술 분야에 알려진 광전자 습윤 (OEW) 디바이스들일 수 있고 그 예가 미국 특허 제6,958,132호에 개시되어 있다. EW 구성부들의 다른 예들은 전자적으로 제어될 수 있는 EWOD (electrowetting on dielectric) 디바이스들을 포함하며, 그 예가 미국 특허 제8,685,344호에 개시되어 있다. 상술한 미국 특허 문헌들 (미국 특허 제7,612,355호 (현재는 RE44,711); 미국 특허 제7,956,339호; 미국 특허 공개 공보 제2014/0124370호; 미국 특허 제6,942,776호; 미국 특허 제6,958,132호; 및 미국 특허 제8,685,344호) 모두는 그 전체 내용이 본원에 참조로서 포함된다.

Claims (59)

  1. 장치로서,
    인클로저를 포함하고,
    상기 인클로저는 상기 인클로저의 제 1 섹션에서의 제 1 표면 상에 배치된 제 1 액체 매질 및 상기 인클로저의 제 2 섹션에서의 전기습윤 표면 상에 배치된 제 2 액체 매질을 보유하도록 구성되고, 상기 인클로저는
    제 1 미세유체 채널;
    제 2 미세유체 채널;
    각각의 홀딩 펜이 상기 제 1 및 제 2 미세유체 채널들 중 하나 또는 양자 모두에 연결되는, 미세유체 홀딩 펜들; 및
    상기 인클로저의 상기 제 1 섹션과 상기 제 2 섹션 사이의 경계를 포함하고, 상기 경계는 상기 인클로저의 상기 제 1 섹션과 상기 인클로저의 상기 제 2 섹션 사이에서 상기 인클로저에 위치되는 물리적 장벽 및 상기 인클로저의 상기 제 1 섹션으로부터 상기 장벽을 통하여 상기 인클로저의 상기 제 2 섹션으로의 통로를 포함하며,
    상기 인클로저의 상기 제 1 섹션은, 바이어싱 디바이스에 연결된 상태에서, 상기 인클로저의 상기 제 1 섹션에서의 상기 제 1 액체 매질 중의 미세-물체들 (micro-objects) 을 상기 제 1 표면에 대하여 포획하여 이동시키기에 충분하게 순 유전영동 (DEP) 힘들을 상기 제 1 액체 매질에서 선택적으로 유도하도록 구성되는 DEP 구성부를 포함하고, 그리고
    상기 인클로저의 상기 제 2 섹션은, 바이어싱 디바이스에 연결된 상태에서, 상기 인클로저의 상기 제 2 섹션에서의 상기 제 2 액제 매질 내에서 액적을 이동시키기에 충분하게 상기 전기습윤 표면의 영역들의 유효 습윤 특징 (effective wetting characteristic) 을 선택적으로 변경하도록 구성되는 전기습윤 (EW) 구성부를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경계의 적어도 부분은 상기 인클로저의 상기 제 1 섹션과 상기 인클로저의 상기 제 2 섹션 사이에 물리적 장벽이 없는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인클로저는:
    상기 인클로저의 일 측에 배치된 제 1 바이어싱 전극,
    상기 인클로저의 대향 측에 배치된 유전체 소수성 재료,
    상기 인클로저의 상기 대향 측에 배치된 제 2 바이어싱 전극, 및
    상기 유전체 소수성 재료와 상기 제 2 바이어싱 전극 사이에 배치된 전극 활성화 기판을 포함하는, 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유전체 소수성 재료는 상기 DEP 구성부의 부분이 아닌 상기 EW 구성부의 부분인, 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 활성화 기판은 광전도성 재료를 포함하는, 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 유전체 소수성 재료는 상기 DEP 구성부 및 상기 EW 구성부의 부분이고, 상기 유전체 소수성 재료는 두께가 10 나노미터 미만인, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면과 상기 전기습윤 표면은 상기 인클로저에서 실질적으로 동일 평면에 배치되는, 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 홀딩 펜은 상기 제 1 미세유체 채널 및 상기 제 2 미세유체 채널에 연결되는, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 매질의 액적들을 상기 제 2 미세유체 채널 내에 선택적으로 제공하도록 구성되는 액적 생성기를 더 포함하는, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액적 생성기는 또한:
    미세-물체를 포함하는 샘플 매질의 액적, 또는
    시약의 액적
    중 적어도 하나를 제공하도록 구성되는, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,,
    상기 인클로저의 상기 제 1 섹션은 상기 제 1 미세유체 채널을 포함하고, 그리고 상기 인클로저의 상기 제 2 섹션은 상기 제 2 미세유체 채널을 포함하는, 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인클로저의 상기 제 1 섹션은 상기 홀딩 펜들을 더 포함하는, 장치.
  13. 제 1 표면 및 전기습윤 표면을 포함하는 인클로저를 갖는 유체 장치를 동작시키는 방법으로서,
    상기 유체 장치는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 장치이고,
    상기 방법은:
    상기 인클로저의 제 1 섹션에서 상기 제 1 표면 상에 배치된 제 1 액체 매질의 액적을, 상기 인클로저의 제 2 섹션에서 상기 전기습윤 표면 상에 배치된 제 2 액체 매질로 끌어당기는 단계를 포함하고,
    상기 끌어당기는 단계는, 상기 제 1 표면과의 경계를 가로질러 그리고 상기 제 2 액체 매질로 상기 액적을 끌어당기도록 상기 전기습윤 표면의 영역에서 상기 액적에 충분한 힘을 유도하기 위해 상기 제 1 표면과의 상기 경계에서 상기 전기습윤 표면의 상기 영역의 유효 전기습윤 특징을 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 전기습윤 표면의 상기 영역은 상기 경계에서 물리적 장벽을 통과하는 통로에 인접하고, 상기 변경하는 단계는, 상기 통로를 통하여 상기 제 2 액체 매질로 상기 제 1 액체 매질의 상기 액적을 끌어당기는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 액체 매질은 수성 매질이고, 상기 제 2 액체 매질은 상기 수성 매질에 비혼성인 매질이며, 상기 액적은 미세-물체를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 액체 매질에서 복수의 미세-물체들로부터 상기 미세-물체를 선택하는 단계; 및
    상기 전기습윤 표면의 상기 영역에 인접하는 상기 경계로 상기 제 1 액체 매질에서 선택된 상기 미세-물체를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는, 상기 선택된 미세-물체를 포획하기에 충분한 순 유전영동 (DEP) 힘을 형성하기 위해 상기 인클로저의 상기 제 1 표면에서 DEP 전극들을 활성화하는 단계를 포함하고,
    상기 이동시키는 단계는, 상기 선택된 미세-물체를 상기 전기습윤 표면의 상기 영역에 인접하는 상기 경계로 이동시키기 위해 상기 제 1 표면에서 DEP 전극들을 활성화 및 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인클로저의 상기 제 1 표면에서 상기 DEP 전극들을 활성화 및 비활성화하는 단계는, 상기 인클로저의 상기 제 1 표면 상에 변경 패턴의 광을 디렉팅하는 단계를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 변경하는 단계는, 상기 전기습윤 표면의 상기 영역에서 EW 전극들을 활성화하는 단계를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전기습윤 표면의 상기 영역에서 상기 EW 전극들을 활성화하는 단계는, 상기 전기습윤 표면의 상기 영역 상에 소정 패턴의 광을 디렉팅하는 단계를 선택적으로 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 인클로저의 상기 제 1 표면 및 상기 전기습윤 표면은 실질적으로 동일 평면에 위치되는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 액체 매질은 기체 투과성 오일을 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 인클로저의 상기 제 1 섹션은 상기 인클로저의 상기 제 1 표면 상에 배치된 상기 제 1 미세유체 채널 및 상기 미세유체 홀딩 펜들을 포함하고,
    상기 인클로저의 상기 제 2 섹션은 상기 인클로저의 상기 전기습윤 표면 상에 배치된 상기 제 2 미세유체 채널을 포함하며, 그리고
    상기 방법은 상기 홀딩 펜들에서 생물학적 미세-물체들을 배양하는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 액적은 상기 홀딩 펜들 중 하나의 펜에서 상기 제 1 액체 매질의 부분 표본 (aliquot) 을 포함하고,
    상기 끌어당기는 단계는, 상기 펜들 중 상기 하나의 펜으로부터의 상기 액적을 상기 제 2 미세유체 채널로 끌어당기는 단계를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 부분 표본은 상기 홀딩 펜들 중 상기 하나의 펜에서 상기 생물학적 미세-물체들 중 하나의 미세-물체로부터의 생물학적 재료를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 액적은 상기 홀딩 펜들 중 하나의 펜으로부터의 상기 생물학적 미세-물체들 중 하나의 미세-물체를 포함하고, 상기 끌어당기는 단계는, 상기 홀딩 펜들 중 상기 하나의 펜으로부터의 상기 액적을 상기 제 2 미세유체 채널로 끌어당기는 단계를 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 홀딩 펜들 중 하나의 홀딩 펜으로부터의 상기 생물학적 미세-물체들 중 하나의 미세-물체를 상기 전기습윤 표면의 상기 영역에 인접하는 상기 경계로 이동시키는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 미세유체 채널에서의 상기 제 1 액체 매질로부터 상기 홀딩 펜들로 상기 생물학적 미세-물체들을 이동시키는 단계, 및
    상기 제 1 미세유체 채널에서의 상기 제 1 액체 매질을 상기 제 2 액체 매질로 대체하는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
  27. 제 13 항에 있어서,
    상기 끌어당기는 단계는, 상기 액적을 상기 경계를 가로질러 그리고 상기 제 2 액체 매질로 끌어당기기 위해 상기 제 1 액체 매질과 상기 제 2 액체 매질 사이의 압력 차이를 유도하는 단계를 더 포함하는, 유체 장치를 동작시키는 방법.
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11192107B2 (en) 2014-04-25 2021-12-07 Berkeley Lights, Inc. DEP force control and electrowetting control in different sections of the same microfluidic apparatus
US20150306599A1 (en) 2014-04-25 2015-10-29 Berkeley Lights, Inc. Providing DEP Manipulation Devices And Controllable Electrowetting Devices In The Same Microfluidic Apparatus
US9815056B2 (en) 2014-12-05 2017-11-14 The Regents Of The University Of California Single sided light-actuated microfluidic device with integrated mesh ground
EP3229961B1 (en) 2014-12-08 2019-11-13 Berkeley Lights, Inc. Actuated microfluidic structures for directed flow in a microfluidic device and methods of use thereof
DK3229958T3 (da) 2014-12-08 2020-11-30 Berkeley Lights Inc Mikrofluidanordning, der omfatter laterale/vertikale transistorstrukturer, samt fremgangsmåde til fremstilling og anvendelse heraf
EP3230717B1 (en) 2014-12-09 2021-08-18 Berkeley Lights, Inc. Automated detection and identification of micro-objects in microfluidic devices
WO2016094507A2 (en) 2014-12-10 2016-06-16 Berkeley Lights, Inc. Systems for operating electrokinetic devices
WO2016094715A2 (en) 2014-12-10 2016-06-16 Berkeley Lights, Inc. Movement and selection of micro-objects in a microfluidic apparatus
WO2016172623A1 (en) 2015-04-22 2016-10-27 Berkeley Lights, Inc. Manipulation of cell nuclei in a micro-fluidic device
KR102538721B1 (ko) 2015-04-22 2023-05-31 버클리 라잇츠, 인크. 미세유체 세포 배양
US10799865B2 (en) 2015-10-27 2020-10-13 Berkeley Lights, Inc. Microfluidic apparatus having an optimized electrowetting surface and related systems and methods
US11666913B2 (en) 2015-11-23 2023-06-06 Berkeley Lights, Inc In situ-generated microfluidic isolation structures, kits and methods of use thereof
WO2017100347A1 (en) 2015-12-08 2017-06-15 Berkeley Lights, Inc. Microfluidic devices and kits and methods for use thereof
CN109952313B (zh) 2016-01-15 2023-12-19 伯克利之光生命科技公司 生产患者特异性抗癌治疗剂的方法和其治疗方法
CN109922885B (zh) 2016-03-16 2022-05-10 伯克利之光生命科技公司 用于基因组编辑克隆的选择和传代的方法、系统和装置
SG11201808022WA (en) 2016-03-17 2018-10-30 Berkeley Lights Inc Selection and cloning of t lymphocytes in a microfluidic device
CN115896099A (zh) 2016-03-31 2023-04-04 伯克利之光生命科技公司 核酸稳定试剂、试剂盒及其使用方法
CA3020976A1 (en) 2016-04-15 2017-10-19 Berkeley Lights, Inc. Methods, systems and kits for in-pen assays
SG11201809539RA (en) 2016-05-26 2018-12-28 Berkeley Lights Inc Covalently modified surfaces, kits, and methods of preparation and use
JP7038100B2 (ja) 2016-07-21 2022-03-17 バークレー ライツ，インコーポレイテッド マイクロ流体デバイスでのｔリンパ球の選別
WO2018064640A1 (en) 2016-10-01 2018-04-05 Berkeley Lights, Inc. Dna barcode compositions and methods of in situ identification in a microfluidic device
KR102560201B1 (ko) 2016-10-23 2023-07-27 버클리 라잇츠, 인크. B 세포 림프구들의 스크리닝 방법
CN114414510A (zh) 2016-12-01 2022-04-29 伯克利之光生命科技公司 用于对微物体成像的设备、系统和方法
CN110268414B (zh) 2016-12-01 2023-08-01 伯克利之光生命科技公司 微流体装置中的微物体的自动检测和重新定位
AU2017375631B2 (en) 2016-12-12 2023-06-15 xCella Biosciences, Inc. Methods and systems for screening using microcapillary arrays
US11278887B2 (en) 2017-04-21 2022-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic chip
WO2018194635A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Chip to chip fluidic interconnect
WO2018194651A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Hewlett-Packard Development Company, Coplanar fluidic interconnect
WO2018194648A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Hewlett-Packard Development Company Coplanar microfluidic manipulation
CN114643087A (zh) * 2017-04-26 2022-06-21 伯克利之光生命科技公司 使用具有优化电润湿表面的微流体装置的生物处理系统和方法
CA3061984A1 (en) 2017-06-06 2018-12-13 Zymergen Inc. A htp genomic engineering platform for improving fungal strains
KR102657042B1 (ko) * 2017-06-21 2024-04-12 라이트캐스트 디스커버리 엘티디 마이크로 유체 분석 장치
US11135588B2 (en) * 2017-06-21 2021-10-05 Lightcast Discovery Ltd Microdroplet manipulation device
US10315911B2 (en) 2017-07-12 2019-06-11 Sharp Life Science (Eu) Limited Spacer for side loaded EWOD device
US10408788B2 (en) * 2017-07-12 2019-09-10 Sharp Life Science (Eu) Limited Spacer for side loaded EWOD device
CN107971049B (zh) * 2017-09-29 2020-07-31 京东方科技集团股份有限公司 微流控芯片及其驱动方法、微流控器件和生物传感器
EP3721209B1 (en) 2017-10-15 2024-02-07 Berkeley Lights, Inc. Methods for in-pen assays
AU2017443695B2 (en) * 2017-12-23 2023-09-28 Lumacyte LLC Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics
US20210213453A1 (en) * 2018-05-18 2021-07-15 Lightcast Discovery Ltd. Droplet manipulation device and method
CN112204380A (zh) 2018-05-31 2021-01-08 伯克利之光生命科技公司 微流体设备中的微物体的自动检测和表征
JP2021526799A (ja) 2018-06-06 2021-10-11 ザイマージェン インコーポレイテッド 発酵および産生中の真菌の形態を制御するためのシグナル伝達に関与する遺伝子の操作
KR102075263B1 (ko) 2018-08-30 2020-02-07 주식회사 포스코 집진장치
WO2020106646A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Berkeley Lights, Inc. Microfluidic device with programmable switching elements
WO2020223555A1 (en) 2019-04-30 2020-11-05 Berkeley Lights, Inc. Methods for encapsulating and assaying cells
US11717830B2 (en) 2019-06-28 2023-08-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Open microfluidic system and various functional arrangements therefore
DE102020107599B3 (de) * 2020-03-19 2021-07-22 Ibidi Gmbh Verfahren zur Kultivierung von Zellen
US11479779B2 (en) 2020-07-31 2022-10-25 Zymergen Inc. Systems and methods for high-throughput automated strain generation for non-sporulating fungi
WO2022245368A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrowetting surfaces

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110086377A1 (en) 2007-08-24 2011-04-14 Advanced Liquid Logic, Inc. Bead Manipulations on a Droplet Actuator
US8864972B2 (en) 2007-10-05 2014-10-21 Kyushu Institute Of Technology Dielectrophoresis apparatus and method
US9201042B2 (en) 2010-07-15 2015-12-01 Indian Statistical Institute Architectural layout for dilution with reduced wastage in digital microfluidic based lab-on-a-chip

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6958132B2 (en) * 2002-05-31 2005-10-25 The Regents Of The University Of California Systems and methods for optical actuation of microfluidics based on opto-electrowetting
US20110095201A1 (en) * 2003-08-22 2011-04-28 Stolowitz Mark L Electrowetting sample presentation device for matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry and related methods
EP1735428A4 (en) * 2004-04-12 2010-11-10 Univ California OPTOELECTRONIC TWEEZERS FOR MANIPULATING MICROPARTICLES AND CELLS
US7454988B2 (en) * 2005-02-10 2008-11-25 Applera Corporation Method for fluid sampling using electrically controlled droplets
US20070023292A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 The Regents Of The University Of California Small object moving on printed circuit board
US7816121B2 (en) * 2006-04-18 2010-10-19 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet actuation system and method
WO2008119066A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 The Regents Of The University Of California Single-sided lateral-field and phototransistor-based optoelectronic tweezers
US20100181195A1 (en) * 2007-07-03 2010-07-22 Nxp B.V. Microfluidic chip for and a method of handling fluidic droplets
EP2279238A2 (en) * 2008-04-21 2011-02-02 Cell Kinetics, Ltd. Flat cell carriers with cell traps
EP2414539B1 (en) * 2009-04-03 2020-12-16 The Regents of The University of California Apparatus and method for sorting cells and other biological particulates
WO2011020011A2 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Advanced Liquid Logic, Inc. Droplet actuator and droplet-based techniques
US9533306B2 (en) * 2010-08-02 2017-01-03 The Regents Of The University Of California Single sided continuous optoelectrowetting (SCEOW) device for droplet manipulation with light patterns
KR20120066100A (ko) * 2010-12-14 2012-06-22 한국전자통신연구원 혈액 분석용 소자 및 이를 이용한 혈액 분석 방법
US20130062205A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-14 Sharp Kabushiki Kaisha Active matrix device for fluid control by electro-wetting and dielectrophoresis and method of driving
CN102866193B (zh) * 2012-09-04 2015-04-01 吴传勇 基于介电泳来操控液体中的粒子的器件及方法
US9857333B2 (en) * 2012-10-31 2018-01-02 Berkeley Lights, Inc. Pens for biological micro-objects
EP3134739B1 (en) * 2014-04-25 2019-07-10 Berkeley Lights, Inc. Providing dep manipulation devices and controllable electrowetting devices in the same microfluidic apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110086377A1 (en) 2007-08-24 2011-04-14 Advanced Liquid Logic, Inc. Bead Manipulations on a Droplet Actuator
US8864972B2 (en) 2007-10-05 2014-10-21 Kyushu Institute Of Technology Dielectrophoresis apparatus and method
US9201042B2 (en) 2010-07-15 2015-12-01 Indian Statistical Institute Architectural layout for dilution with reduced wastage in digital microfluidic based lab-on-a-chip

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