KR20100016343A - 액적 분배 장치 및 그 방법 - Google Patents

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electrodes
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마이클 폴락
뱀씨 파뮬라
비제이 스리니바산
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어드밴스드 리퀴드 로직, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 액적 작동기 내에 액적을 분배시키기 위한 구조 및 그 방법의 비제한적인 실시예를 제공한다. 본 발명의 액적 작동기 구조 및 방법은 종래의 액적 작동기에 비해서 많은 이점을 나타낸다. 다양한 실시형태에 있어서, 본 발명의 구조 및 방법은 특히 기존의 액적 작동기에 비해서 향상된 효율, 처리량, 측정가능성 및/또는 액적 균일성을 제공한다. 또한, 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 액적 작동기는 유체 및/또는 액적을 반입 및/또는 반출하는 개선된 방법을 위한 구성을 제공한다. 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 액적 작동기는 다수의 유체 저장소를 실질적으로 동시에 및/또는 실질적으로 순차적인 방식으로 반입하는 유체 반입 구성을 제공한다.
액적 작동기, 액적 작업 전극, 유로, 주변 장벽, 비즈, 유체

Description

액적 분배 장치 및 그 방법{DROPLET DISPENSING DEVICE AND METHODS}
1. 수여 정보
본 발명은 미합중국의 국립 보건원(National Institutes of Health of the United states)에 의해 수여된 DK066956-02 하의 정보 지원에 의해 행해진 것이다. 미합중국 정부는 본 발명에 있어서 소정의 권리를 가진다.
2. 관련 출원
본 출원은 미국 특허 출원 제60/910,897호(출원일: 2007년 4월 10일, 발명의 명칭: "Droplet dispensing methods for droplet microactuators"); 및 미국 특허 출원 제60/980,202호(출원일: 2007년 10월 17일, 발명의 명칭: "Droplet dispensing designs and methods for droplet actuators")를 우선권으로 주장하며, 이들의 전체 개시 내용은 참조로 본원에 원용된다.
발명의 기술분야
본 발명은 개량된 액적 작동기(droplet actuator), 그리고 해당 액적 작동기를 제조하는 방법 및 해당 액적 작동기를 이용하는 방법을 제공한다.
3. 발명의 배경 기술
액적 작동기는 광범위한 액적 작업을 행하는 데 이용된다. 액적 작동기는 전형적으로 그 액적 작업면(droplet operation surface) 상에서 액적 작업을 수행하기 위한 전극들과 연관된 기판을 포함하고, 또한, 액적 작업이 그 안에서 수행되는 간극을 형성하도록 상기 액적 작업면에 관하여 일반적으로 병렬 방식으로 배열된 제2기판도 포함할 수 있다. 상기 간극은 전형적으로 상기 액적 작동기 상에서 액적 작업이 시행될 유체와 혼화되지 않는 충전물 유체로 채워져 있다. 액적 작동기 상에서 수행될 수 있는 액적 작업 중에는 유체 공급원(fluid source)으로부터 액적을 분배하는(dispensing) 것이 포함된다. 당업계에서는 액적 작동기 상에 액적을 분배하는 개량된 접근법을 필요로 하고 있다.
4. 본 발명의 간단한 설명
본 발명은 액적 작동기 상에 다수의 액적을 형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 예를 들어, 액적 작동기를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 각종 기본적인 액적 작동기 구조는 본 명세서에 기술되어 있고/있거나 당업계에 공지되어 있다. 이들은 본 발명의 유일한 방법을 수행하기 위하여 본 명세서에 기술된 바와 같이 변형될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 변형된 액적 작동기는 (i) 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극; (ii) 상기 전극을 둘러싸면서 다수의 개구부를 포함하는 주변 장벽; 및 (iii) 상기 주변 장벽의 외부에 있고 상기 다수의 개구부를 통해서 상기 하나 이상의 전극 근방으로 흐르도록 배열된 유로를 구비한 베이스 기판(base substrate)을 포함하되, 상기 각 개구부는 상기 액적 작업 전극의 하나 이상의 전극에 대략 인접하고 있다. 액적은 상기 유로에 이어서 상기 주변 장벽의 개구부를 통해서 상기 하나 이상의 전극 근방으로 유체를 흐르게 하고, 이어서 하나 이상의 액적 작업을 수행하여 상기 액적 작업 전극 상에 액적을 형성함으로써 분배될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 액적 작동기 상에 다수의 액적을 형성하는 방법은, 하나 이상의 활성화된(즉, activated) 전극 상에 유체를 제공하는 단계; 및 상기 활성화된 전극 주위로부터 유체를 배출하여, 상기 활성화된 액적 작업 전극 상에 액적을 남겨두는 단계를 포함한다. 유체는, 예를 들어, (i) 상기 액적 작업 전극의 적어도 일부 상에 유체를 흐르게 하는 단계; 및 (ii) 상기 액적 작업 전극의 하나 이상을 활성화시키는 단계에 의해 상기 활성화된 전극 상에 제공될 수 있다.
다른 실시형태는 (i) 액적 근방에 전극의 경로를 제공하는 단계; (ii) 상기 전극의 경로에 있는 전극을 활성화시켜 상기 액적을 상기 전극의 경로를 따라 배열된 슬러그(slug)로 형성하고, 해당 슬러그를 상기 전극의 경로를 따라 이송시키는 단계; 및 (iii) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 상기 전극의 경로에 있는 전극을 선택적으로 불활성화시켜(deactivating), 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는(pinch off) 단계를 포함하는, 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적(sub-droplet)을 분배하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 실시형태는 (i) 액적 근방에 전극의 경로를 제공하는 단계; (b) 상기 전극의 경로에 있는 전극을 활성화시켜 상기 액적을 상기 전극의 경로를 따라 배열된 슬러그로 형성하고, 해당 슬러그를 상기 전극의 경로를 따라 이송시키는 단계; 및 (c) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 상기 전극의 경로에 있는 전극을 선택적으로 불활성화시켜, 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법에 관한 것이다.
다른 측면에 있어서, 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법은 (i) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 전극을 구비한 베이스 기판; 및 (ii) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판을 포함하는 액적 작동기를 이용하며, 상기 상부 기판은 (1) 저장소; 및 (2) 상기 저장소로부터 간극 내로 유체 경로를 형성하는 개구부를 구비한다. 상기 저장소 개구부는, 유체가 상기 저장소 내에 제공될 경우, 해당 유체가 제1전극 근방으로 가도록 배열되어 있고, 상기 제1전극은 제2전극에 인접하고 있다. 상기 방법은 (a) 상기 제1전극과 제2전극을 활성화시킴으로써, 유체를 상기 저장소로부터 상기 제1전극과 제2전극으로 흐르게 하는 단계; 및 (b) 상기 제1전극을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 저장소로 실질적으로 반송시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극 및 하나 이상의 전극 근방에 액적을 유지하기 위해 구성된 오목한 저장소 영역을 구비한 베이스 기판을 포함하는 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법을 제공한다. 상기 액적 작동기는 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간된 상부 기판도 포함한다. 상기 방법은 (a) 상기 오목한 저장소 영역에 인접한 제1전극과 상기 제1전극에 인접한 제2전극을 활성화시켜, 유체를 상기 저장소부터 상기 제1 및 제2전극 상으로 흐르게 하는 단계; 및 (b) 제1전극을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 오목한 저장소 영역으로 실질적으로 되돌리는(즉, 반송하는) 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, 동심 형상으로, 혹은 연속적으로 보다 작아지는 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 정점 사이의 중간 지점에 위치된 공통 축을 따라 실질적으로 공통의 평면 내에 배열된, 상기 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 세트를 구비한 전극의 세트를 포함하는 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법을 제공하되, 각각 연속적으로 작아지는 상기 전극은 그 다음의 보다 큰 전극에 인접하게 위치결정되어 있다. 상기 액적 작동기는 또한 실질적으로 상기 초승달 형상의 평면 전극의 공동 축을 따라, 상기 초승달 형상의 평면 전극과 공동 평면 내에 실질적으로 배열된 평면 분배 전극의 세트를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 상기 액적 작동기는 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판을 포함한다. 상기 방법은 일반적으로 (a) 상기 오목한 저장소 영역에 인접한 제1전극과 상기 제1전극에 인접한 제2전극을 활성화시켜, 유체를 상기 저장소부터 상기 제1 및 제2전극 상으로 흐르게 하는 단계; 및 (c) 제1전극(또는 상기 초승달 형성의 전극과 말단의 활성화된 전극 혹은 전극들)을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 오목한 저장소 영역으로 실질적으로 반송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 (a) 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극; (b) 상기 전극을 둘러싸면서 다수의 개구부를 포함하는 주변 장벽으로서, 각 개구부가 상기 액적 작업 전극의 하나 이상의 전극에 대략 인접한 것인 주변 장벽; 및 (c) 상기 주변 장벽에 형성되어 상기 다수의 개구부를 통해서 하나 이상의 전극 근방으로 유체를 흐르게 하는 유로를 구비한 베이스 기판을 포함하는 액적 작동기이다.
본 발명의 다른 액적 작동기는 (a) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 전극을 구비한 베이스 기판; 및 (b) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판을 포함하되, 상기 상부 기판은 (i) 저장소; 및 (ii) 상기 저장소로부터 간극 내로 유체 경로를 형성하는 개구부를 구비하는 상부 기판을 포함하며, 이때, 상기 저장소 개구부는, 유체가 상기 저장소 내에 제공될 경우, 해당 유체가 상기 전극들 중 첫번째 전극 근방으로 가도록 배열되어 있다.
또 다른 측면은 (a) (i) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극; 및 (ii) 하나 이상의 액적 작업 전극 근방에 액적을 유지하기 위해 구성된 오목한 저장소 영역을 구비한 베이스 기판; 및 (b) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판을 포함하는 액적 작동기에 관한 것이다.
추가의 액적 작동기 실시형태는, 동심 형상으로; 혹은 연속적으로 보다 작아지는 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 정점 사이의 중간 지점에 위치된 공통 축을 따라 실질적으로 공통의 평면 내에 배열된, 상기 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 세트를 구비한 전극의 세트를 포함하되, 각각 연속적으로 작아지는 상기 전극은 그 다음의 보다 큰 전극에 인접하게 위치결정되어 있다.
다른 방법 측면에 있어서, 본 발명은 (a) (i) 다수의 독립적으로 제어가능한 전극의 어레이를 포함하는 저장소 전극; (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체; (iii) 상기 저장소 전극과 개구부의 양쪽 모두와 유체 연통(fluid communication)하도록 위치결정된 이송 전극; 및 (iv) 상기 개구부, 이송 전극 및 저장소 전극을 통과하는 유로를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는(manipulating) 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 방법은 (a) (i) 저장소 전극; (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체; (iii) 상기 저장소 전극과 개구부의 양쪽 모두와 유체 연통하도록 위치결정된 이송 전극으로서, 상기 개구부와 적어도 부분적으로 중첩하고 있는 것인 이송 전극; 및 (iv) 상기 개구부, 이송 전극 및 저장소 전극을 통과하는 유로를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 또 다른 방법은 (a) (i) 하나 이상의 액적 작업을 수행하도록 구성된 액적 작업 전극; (ii) 개구부를 포함하는 구조체; 및 (iii) 상기 액적 작업 전극과 개구부에 인접한 저장소 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 개구부, 저장소 전극 및 액적 작업 전극을 통과하는 유로를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한, (a) 저장소 전극에 액적을 공급하는 단계; (b) 상기 저장소 전극 내에 전극을 내장하는(embedding) 단계; (c) 상기 내장된 전극을 포함하는 전극의 경로 내에 있는 전극을 선택적으로 활성화시켜, 상기 액적을 상기 전극의 경로를 따라 배열된 슬러그로 형성하고, 해당 슬러그를 상기 전극의 경로를 따라 이송하는 단계; 및 (d) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 상기 전극의 경로 내에 있는 전극을 선택적으로 불활성화시켜, 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
또 다른 측면에 있어서, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법은 (a) (i) 저장소 전극; (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체; (iii) 상기 저장소 전극과 각각 유체 연통하는 복수의 전극 어레이; 및 (iv) 상기 개구부, 저장소 전극 및 각각의 전극 어레이를 통과하는 복수의 유로를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 유로 중 적어도 하나를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한, (a) 복수의 유로와 유체 접속(fluid connection)하는 개구부를 구비한 구조체를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 복수의 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은, (a) (i) 복수의 다른 개구부와 유체 접속하는 개구부를 포함하는 구조체; (ii) 상기 다른 개구부의 각각과 각각 유체 연통하는 복수의 유체 저장소; (iii) 상기 유체 저장소와 각각 유체 연통하는 복수의 전극; 및 (iv) 상기 개구부, 다른 개구부, 저장소 및 전극을 통과하는 복수의 유로를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 복수의 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
본 발명은 (a) 저장소 전극에 액적을 공급하는 단계; (b) 상기 저장소 전극 내에 전극을 내장하는 단계; (c) 상기 내장된 전극에 인접한 액적의 일부를 보유하도록 상기 내장된 전극을 선택적으로 활성화시키는 단계; 및 (d) 상기 저장소 전극으로부터 상기 액적의 다른 부분을 배출시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
액적 작동기 내에서 액적 내 자기 비즈(beads)를 분산시키는 다른 방법은, (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및 (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; (b) 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계로부터 멀리 상기 액적을 이송하는 단계; 및 (c) 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계를 향하여 상기 액적을 이송하는 단계를 포함한다.
본 발명은, (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및 (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계를 구비한 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 액적 작동기 내에 자성 차폐 재료를 위치결정시켜 상기 자계를 선택적으로 최소화시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에 자기 비드를 포함하는 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 독립적으로 제어가능한 복수의 저장소 전극; 및 (ii) 상기 복수의 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 미립자(particulate)를 상기 액적 내에 재현탁시키기 위하여, 상기 복수의 저장소 전극을 독립적으로 활성화시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자를 재현탁시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 저장소 전극; 및 (ii) 상기 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; (b) 상기 액적의 슬러그를 상기 저장소 전극 상의 액적과 분리시키는 단계; 및 (c) 상기 슬러그를 상기 저장소 전극에서의 상기 액적과 재결합시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자를 재현탁시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 저장소 전극; 및 (ii) 상기 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 저장소 전극을 가로질러 교류전류원으로부터 전압을 선택적으로 인가하여 상기 액적을 교반하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자를 재현탁시키는 방법을 제공한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명은 (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및 (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 자계를 선택적으로 최소화하기 위하여 복수의 자석을 위치결정시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에 자기 비즈를 포함하는 액적을 조작하는 방법을 제공한다.
또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 (a) (i) 상부 판과 하부 판; (ii) 상기 상부 판과 하부 판에 각각 인접하게 존재하는 복수의 자계로서, 상기 자계의 적어도 하나는 선택적으로 변경가능한 것인, 복수의 자계; 및 (iii) 상기 상부 판과 하부 판 중 적어도 한쪽을 따라 위치결정된 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; (b) 상기 상부 판과 하부 판 사이에 액적을 위치결정시키는 단계; 및 (c) 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에서 액적 내에 자기 비즈를 분배하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및 (ii) 상기 복수의 이송 전극에 존재하는 자계를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; (b) 상기 자계를 이용해서 자기 비드를 고정시키는 단계; 및 (c) 상기 복수의 이송 전극을 이용해서, 상기 액적을 제1액적과 제2액적으로 분할하는 단계로서, 상기 자기 비드는 실질적으로 고정된 상태로 유지되는 것인 분할 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극으로서, 해당 복수의 이송 전극 중 하나의 이송 전극의 적어도 2배의 길이를 지닌 연장된 전극을 포함하는 것인, 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 연장된 전극을 이용해서 상기 액적을 분할시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극으로서, 행방향 분절과 열방향 분절 중 적어도 하나를 지니는 분절된 전극을 포함하는 해당 복수의 이송 전극을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 분절된 전극을 이용해서 액적을 분할하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법을 제공한다.
또, 본 발명은 (a) 복수의 비즈로부터 과잉의 미결합 항체를 제거하는 단계; (b) 상기 비즈에 화학발광 기질을 첨가하는 단계; 및 (c) 상청액(supernatant)의 성분을 검출하는 단계를 포함하는, 상청액의 성분을 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 각종 다른 실시형태는 이하의 설명 및 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.
5. 정의
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 이하의 용어는 표시된 의미를 지닌다.
1개 이상의 전극과 관련해서 "활성화하다"란 액적 작업에서 초래되는 1개 이상의 전극의 전기적 상태의 변화를 수행하는 것을 의미한다.
액적 작동기 상의 비즈와 관련해서 "비드"란, 액적 작동기 상에 혹은 그 근방에 있는 액적과 상호작용할 수 있는 능력을 지닌 비드 혹은 입자라면 어떠한 것이라도 의미한다. 비즈는 구형, 일반적으로는 구형상, 달걀 형상, 원반 형상, 입방체 형상 및 기타 3차원 형상 등의 광범위한 각종 형상의 어느 것일 수도 있다. 비드는, 예를 들어, 액적 작동기 상에서 액적 내에서 이송될 수 있거나, 또는 다르게는, 액적 작동기 상의 액적이 당해 액적 작동기 상에서 및/또는 액적 작동기를 벗어나서 비드와 접촉하게 되는 방식으로 액적 작동기에 대해서 구성될 수 있다. 비즈는 예를 들어, 수지 및 폴리머를 비롯한 각종 광범위한 재료를 이용해서 제조될 수 있다. 비즈는, 예를 들어, 마이크로비즈, 미립자, 나노비즈 및 나노입자를 비롯한 임의의 적절한 크기일 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 비즈는 자기적으로 반응성이고; 다른 경우에는, 비즈는 상당히 자기적으로 반응성이 아니다. 자기 반응성 비즈에 대해서, 자기 반응성 재료는 실질적으로 모두 비드로, 혹은 비드의 단지 1성분을 구성할 수 있다. 비드의 나머지는, 무엇보다도, 중합체 재료, 코팅, 및 분석평가(assay) 시약의 부착을 허용하는 부분을 포함할 수 있다. 적절한 자기 반응성 비즈의 예는 미국 특허 공개 제2005-0260686호 공보(공개일: 2005년 11월 24일, 발명의 명칭: "Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase")에 기재되어 있고, 이 공보의 전체적인 개시내용은 자기 반응성 재료 및 비즈에 관한 그의 교시를 위해 참조로 본원에 병합된다. 비즈는 이에 부착되는 생물학적 세포(biological cell)의 하나 이상의 모집단(population)을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 생물학적 세포는 실질적으로 순수한 모집단이다. 다른 경우에 있어서, 생물학적 세포는 상이한 세포 모집단, 예컨대, 서로 상호작용하는 세포 모집단을 포함한다.
"분배하다", "분배하는" 등은, 액적이 유체의 보다 큰 부피로부터 형성되는 액적 작업을 의미한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 액적은 액적 작업 기판 상의 전극의 정상에(atop) 형성된다. 보다 큰 부피의 유체는, 예를 들어, 연속적인 유체 공급원, 액적 작동기에 연관된 유체 경로 및/또는 저장소 내로 뻗어 있는 비교적 큰 부피의 유체, 또는 액적 작동기 표면과 연관된 소스 액적(source droplet)일 수 있다. 상기 보다 큰 부피의 유체는 액적 작동기에 반입되거나, 액적 작동기에 부분적으로 반입되거나, 또는 그 밖에는, 분배 작업을 수행하기 위하여 전극에 충분히 근접하여 액적 작동기와 연관되어 있을 수 있다.
"액적"이란 필러 유체에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 액적 작동기 상의 소정 부피의 액체를 의미한다. 예를 들어, 액적은 필러 유체에 의해 완전히 둘러싸일 수 있거나, 혹은 필러 유체와 액적 작동기의 1개 이상의 면에 의해 둘러싸일 수 있다. 액적은 광범위하게 다양한 형상을 취할 수 있고; 그 형상의 비제한적인 예로는 일반적으로 원반 형상, 슬러그 형상, 절두된 구, 타원체, 구형상, 부분적으로 압착된 구, 반구, 계란형, 원통형 및 액적 작업 동안 형성된 각종 형상, 예컨대, 액적 작동기의 1개 이상의 면과 이러한 형상의 접촉 결과로서 형성되거나 융합되거나 분할된 바와 같은 형상을 들 수 있다.
"액적 작업"이란 액적 작동기 상에서의 액적의 임의의 조작(manipulation)을 의미한다. 액적 작업으로는, 예를 들어, 액적을 액적 작동기 속으로 반입(loading)하는 단계; 소스 액적으로부터 1개 이상의 액적을 분배하는 단계; 액적을 2개 이상의 액적으로 분리 혹은 분할 혹은 쪼개는 단계; 액적을 하나의 위치에서부터 임의의 방향의 다른 위치로 이송하는 단계; 2개 이상의 액적을 단일의 액적으로 융합하거나 조합하는 단계; 액적을 희석하는 단계; 액적을 혼합하는 단계; 액적을 교반하는 단계; 액적을 변형시키는 단계; 액적을 적소에 유지시키는 단계; 액적을 배양하는 단계; 액적을 가열하는 단계; 액적을 기화시키는 단계; 액적을 냉각시키는 단계; 액적을 배치시키는 단계; 액적 작동기로부터 액적을 이송하는 단계; 본 명세서에 기재된 기타 액적 작업; 및/또는 이들의 임의의 조합을 들 수 있다. "융합하다"(merge), "융합", "조합하다"(combine), "조합하는" 등의 용어는 2개 이상의 액적으로부터 1개의 액적을 형성하는 것을 기술하는 데 이용된다. 단, 이러한 용어가 2개 이상의 액적과 관련하여 이용될 경우, 2개 이상의 액적을 1개의 액적으로 조합한 결과를 얻는 데 충분한 액적 작업의 조합이면 어떠한 것이라도 사용할 수 있음을 이해할 필요가 있다. 예를 들어, "액적 A를 액적 B와 융합"하는 것은 액적 A를 정지 상태의 액적 B와 접촉시켜 이송시키거나, 액적 B를 정지 상태의 액적 A와 접촉시켜 이송시키거나, 또는 액적 A 및 액적 B를 서로 접촉시켜 이송시킴으로써 실현될 수 있다. "분할", "분리" 및 "쪼갬"이란 용어는 얻어지는 액적의 크기(즉, 얻어지는 액적의 크기는 동일하거나 상이할 수 있음) 또는 얻어지는 액적의 개수(얻어지는 액적의 개수는 2, 3, 4, 5 이상일 수 있음)와 관련해서 임의의 특별한 성과를 의미하도록 의도된 것은 아니다. "혼합"이란 용어는 액적 내의 1개 이상의 성분의 더욱 균질한 분포를 가져오는 액적 작업을 의미한다. "반입" 액적 작업의 예로는, 미세 투석 반입, 압력 원조 반입, 로봇 반입, 수동 반입 및 피펫 반입 등을 들 수 있다.
자기 반응성 비즈와 관련하여 "고정시키다"란 액적 작동기 상의 필러 유체 혹은 액적 내의 적소에 실질적으로 규제되는 것을 의미한다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 고정된 비즈는 액적 상의 분할 작업의 수행을 허용하여, 실질적으로 모든 비즈를 지닌 하나의 액적과 비즈가 실질적으로 결여되어 있는 하나의 액적을 수득하도록 적소에 충분히 규제된다.
"자기 반응성"이란 자계에 대해서 반응성인 것을 의미한다. "자기 반응성 비즈"는 자기 반응성 재료를 포함하거나 해당 자기 반응성 재료로 구성된다. 자기 반응성 재료의 예는 상자성 재료, 강자성 재료, 페리 자성 재료 및 메타자성 재료를 포함한다. 적절한 상자성 재료의 예로는 철, 니켈 및 코발트뿐만 아니라, Fe3O4, BaFe12O19, CoO, NiO, Mn2O3, Cr2O3 및 CoMnP 등의 금속 산화물을 들 수 있다.
자기 반응성 비드를 세정하는 것과 관련한 "세정하는"이란 자기 반응성 비드와 접촉시켜 하나 이상의 물질의 양 및/또는 농도를 저감시키거나, 또는 자기 반응성 비드와 접촉시킨 상태에서 액적으로부터 해당 자기 반응성 비드에 노출시키는 것을 의미한다. 물질의 양 및/또는 농도의 저감은 부분적으로, 실질적으로 완전히 혹은 심지어 완전히 저감시키는 것일 수 있다. 상기 물질은 광범위한 각종 물질의 어느 하나일 수 있고, 즉, 그 예로는 추가의 분석을 위한 표적 물질, 및 바람직하지 않은 물질, 예컨대, 샘플의 구성성분, 오염물 및/또는 과잉의 시약을 들 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 세정 작업은 자기 반응성 비드와 출발 액적을 접촉시킨 상태에서 시작되며, 이때 액적은 물질의 초기량 및 초기농도를 포함한다. 세정 작업은 각종 액적 작업을 이용해서 진행될 수 있다. 세정 작업은 자기 반응성 비드를 포함하는 액적을 수득할 수 있고, 여기서, 액적은 물질의 초기량 및/또는 초기 농도보다 적은 당해 물질의 총량 및/또는 총 농도를 지닌다. 다른 실시형태는 본 명세서의 어디엔가 기술되어 있고, 그 밖의 것은 본원의 개시내용에 비추어 직접적으로 명백할 것이다.
"상부" 및 "하부"란 용어는, 액적 작동기가 공간 내의 그의 위치에 관계없이 기능을 하므로, 단지 편의상 액적 작동기의 상부 기판 및 하부 기판과 관련한 설명 부분에서 이용된다.
층, 영역 혹은 기판(기재) 등의 주어진 구성 요소(component)가 다른 구성 요소 "위"에 배치 혹은 형성되는 것으로 여기서 언급되고 있을 경우, 그 주어진 구성 요소는 다른 구성 요소 위에 직접 있을 수 있거나, 혹은 대안적으로는, 중개 구성 요소(예를 들어, 1개 이상의 피막, 층, 중간층, 전극 혹은 컨택트)도 존재할 수 있다. 또한, "위에 배치된" 및 "위에 형성된"이라는 용어는, 주어진 구성 요소가 다른 구성 요소와 관련해서 위치결정되거나 놓이는 방법을 기술하는 데 호환적으로 사용되는 것도 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, "위에 배치된" 및 "위에 형성된"이라는 용어는 재료 이송, 증착 혹은 제조의 특정 방법과 관련해서 어떠한 제한을 도입하기 위해 의도된 것은 아니다.
임의의 형태의 액체(예를 들어, 이동 중이든지 정지 상태이든지 간에 액적 혹은 연속체 등)가 전극, 어레이, 매트릭스(matrix) 혹은 면 "위에"(혹은 "상에"), "에서" 혹은 "위쪽에" 있는 것으로 기술될 경우, 이러한 액체는 전극/어레이/매트릭스/면과 직접 접촉하고 있을 수 있거나, 혹은, 당해 액체와 전극/어레이/매트릭스/면 사이에 개입된 1개 이상의 층 혹은 막과 접촉하고 있을 수도 있다.
액적이 액적 작동기 "위에" 있거나 혹은 "위에 반입"되는 것으로 기술될 경우, 액적은 당해 액적에 대해 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위하여 액적 작동기를 이용해서 용이하게 하는 방식으로 액적 작동기 위에 배열되고/되거나, 액적은 당해 액적으로부터 신호의 성질(즉, 특성) 혹은 신호의 감지를 용이하게 하는 방식으로 액적 작동기 위에 배열되고/되거나, 액적은 액적 작동기 상에서 액적 작업을 받게 되는 것임을 이해할 필요가 있다.
또, "상부" 및 "하부" 혹은 "수평" 및 "수직"이란 용어는 도면의 부분과 관련하여 때때로 이용되는 것이다. 이들 용어는 도면의 영역과 관련하여 이용되는 것일 뿐, 본 발명의 실제의 요소의 공간에서의 배향을 제한하도록 의도된 것은 아니다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 다수의 개구부를 통해서 액적 작업 전극 근방으로 유체가 흐르는 액적 작동기의 액적 분배부의 평면도;
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 유체가 활성화된 전극을 가로질러 흐르고/흐르거나 해당 전극으로부터 수축하여(retracted) 액적을 형성하고 있는 액적 작동기의 액적 분배부의 평면도;
도 3은 유체가 활성화된 전극을 가로질러 흐르고/흐르거나 해당 전극으로부터 수축하여 액적을 형성하고 있는 액적 작동기의 다른 실시형태의 액적 분배부의 평면도;
도 4A, 도 4B, 도 4C 및 도 4D는 액적 작업을 이용해서 액적이 전극을 가로질러 이송되어 액적을 형성하고 있는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조의 평면도;
도 5는 액적 작업을 이용해서 액적이 전극을 가로질러 이송되어 액적을 형성하고 있는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조의 평면도;
도 6A, 도 6B 및 도 6C는 액적 작동기의 분절의 측면도이고, 전기습윤(electrowetting), 중력 또는 모세관력을 이용해서 커다란 액적으로부터 작은 액적을 형성하는 액적 분배 과정을 예시하는 도면;
도 7A, 도 7B 및 도 7C는 저감된 간극 높이는 액적의 분배를 용이하게 하는 데 이용되는 액적 작동기의 일부의 측면도;
도 8은 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조의 평면도;
도 9A 및 도 9B는 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 다른 액적 분배 구조의 평면도;
도 10은 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 또 다른 액적 분배 구조의 평면도;
도 11은 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 다른 액적 분배 구조의 평면도;
도 12는 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 또 다른 액적 분배 구조의 평면도;
도 13A, 도 13B 및 도 13C는 액적 작동기의 전극 어레이를 나타내고, 액적이 다수의 방향으로 대각선으로 분배되는 액적 분배 과정을 도시한 도면;
도 14는 유체를 반입(loading)/반출(unloading)시키기 위한 개구부에 대해서 액적 작동기의 저장소 액적 분배 구조의 평면도;
도 15A, 도 15B, 도 15C, 도 15D, 도 15E 및 도 15F는 각각, 유체를 반입/반 출시키기 위한 개구부에 대해서 도시된, 액적 작동기의 저장소 액적 분배 구조의 다수의 예의 다수의 평면도;
도 16A, 도 16B 및 도 16C는 액적 작동기의 유체 저장소와 관련한 개구부의 소정의 예의 다수의 평면도;
도 17은 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조의 평면도로서, 액적을 분배하는 과정을 예시한 도면;
도 18은 도 17의 액적 분배 구조 및 액적을 분배하는 과정의 다른 도면;
도 19는 액적 작동기의 일부의 다른 액적 분배 구조의 평면도로서, 액적을 분배하는 다른 과정을 예시한 도면;
도 20A는 도 17의 액적 분배 구조의 다른 평면도로서, 액적 작동기 내에서 액적을 교반하고/하거나 유체 저장소를 채우는 과정을 예시한 도면;
도 20B는 도 17의 액적 분배 구조의 또 다른 평면도로서, 액적 작동기 내에서 유체를 교반하는 과정을 예시한 도면;
도 21A는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조의 평면도로서, 액적 작동기 내 1배 크기의 액적을 처분하는(disposing) 과정을 예시한 도면;
도 21B는 도 21A의 액적 분배 구조의 다른 평면도로서, 액적 작동기 내 2배 크기의 액적을 처분하는 과정을 예시한 도면;
도 22A는 액적 작동기의 일부의 이중 목적의(dual-purpose) 액적 분배 구조의 평면도로서, 액적 작동기 내에서 액적을 분배하는 과정을 예시한 도면;
도 22B는 도 22A의 이중 목적 액적 분배 구조의 다른 평면도로서, 액적 작동 기 내에서 액적을 분배하는 과정을 예시한 도면;
도 23A는 액적 작동기 내의 단일 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하는 액적 분배 구조의 일례의 평면도;
도 23B는 액적 작동기 내의 단일 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하는 액적 분배 구조의 다른 예의 평면도;
도 23C는 액적 작동기 내의 단일 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하는 액적 분배 구조의 다른 예의 평면도;
도 24A는 단일의 개구부를 이용해서 다수의 유체 저장소로 액체의 병렬 분포용의 액적 작동기의 일부의 평면도;
도 24B는 도 24A의 선 A-A를 따라 취한 액적 작동기의 단면도;
도 25A는 단일의 개구부를 이용해서 다수의 유체 저장소에 유체의 연속적인 분배를 위한 액적 작동기의 일부의 평면도;
도 25B는 도 25A의 선 B-B를 따라 취한 액적 작동기의 단면도;
도 26A 및 도 26B는 보다 큰 저장소 전극에 내장된 액적 형성 전극을 포함하는 액적 작동기의 액적 분배 구조의 일례의 평면도;
도 26C는 보다 큰 저장소 전극에 내장된 다수의 액적 형성 전극을 포함하는 액적 작동기의 액적 분배 구조의 일례의 평면도.
7. 상세한 설명
본 발명은 개량된 액적 작동기, 그리고 해당 액적 작동기를 제조하는 방법 및 해당 액적 작동기를 이용하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다양한 측면은 기존의 액적 작동기에 대해서 향상된 액적 분배를 제공한다. 향상된 액적 분배는, 예를 들어, 향상된 효율, 처리량, 측정가능성(scalability) 및/또는 액적 균일성을 제공하는 측면을 포함할 수 있다. 기타 측면은 기존의 액적 작동기에 대해서 액적 작동기로부터 액적의 향상된 반출을 제공한다. 이하의 부분에 기술된 본 발명의 각종 측면은 독립적으로 혹은 다른 측면과 임의로 조합하여 액적 작동기 상에 제공될 수 있다.
7.1 액적 분배 구조 및 방법
도 1a, 도 1b 및 도 1c 는 액적 분배 구조(100)를 나타내는 액적 작동기의 액적 작업면(129)의 영역의 각종 실시형태의 평면도를 도시한다. 예시된 실시형태는 특히 실질적으로 동시에 일어나는 방식으로 다수의 액적을 분배하는 데 이용될 수 있다. 상기 구조(100)는 유체 저장소(128)를 포함한다. 유체 저장소(128)는 벽(110)에 의해, 액적 작업면(129)을 형성하는 기판에 의해, 그리고 임의선택적으로 상부 기판(도시 생략)에 의해 규정된다. 상기 구조가 액체(126)를 적절한 조건 하에 저장소(128)로부터 액적 작업면(129) 상으로 흐를 수 있게 하는 유체 경로를 제공하는 한, 광범위한 각종 구조의 어느 것이라도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
유체 저장소(128)의 벽(110)은 다수의 개구부(114)를 포함할 수 있다. 각각의 개구부(114)는 저장소(128)로부터 액적 작업면(129)까지의 유체 경로를 제공한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 개구부(114)와 연관된 벽(100), 상부 기판(도시 생 략) 및/또는 하부 기판(129)의 면들은 개구부(114)를 통한 액체(126)의 흐름을 저해하기 위해 적절하게 충분히 소수성일 수 있다. 테플론(Teflon)(등록상표) 코팅 등의 소수성 코팅이 이 목적을 달성하는 데 이용될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 개구부를 충분히 작게 유지함으로써 및/또는 상기 개구부 근방에 물리적 흐름 장벽을 포함함으로써 흐름은 저해될 수 있다. 흐름의 저해는, 예컨대, 압력 공급원 및/또는 진공원을 이용해서 저장소(128)에 유체를 강제로 유입시킴으로써, 극복할 수 있다
도 1a에 예시된 바와 같이, 액적 분배 작업은 유체 저장소(128)의 세 측면 상에서 일어날 수 있다. 유체 저장소(128)는 액적이 그의 세 측면 상에 분배될 수 있도록 액적 작업면(129) 상에 주로 돌출하고 있다. 분배 작업에 있어서, 액체(126)는 개구부(114)를 통해서 전극(118) 근방으로 강제로 유입된다. 액체(126)가 전극(118) 근방에 있을 경우, 해당 전극(118)을 이용해서 액적 분배 작업을 수행할 수 있다. 도 1b는 중앙에 위치된 저장소(128)로부터 다수의 방향으로 액적이 분배되는 대안적인 구조를 예시하고 있다. 도 1c는 저장소(128)로부터 단일 방향으로 병렬로 액적이 분배되는 다른 실시형태를 나타낸다.
액적 작업면 및/또는 상부 기판(존재할 경우)과 연관해서 하나 이상의 전극(118)이 설치될 수 있다. 전극(118)은, 액적 작업면(129) 상에 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위하여, 예컨대, 액적 작업면(129) 상에 액적을 분배하기 위하여 구성되어 있다.
작업 시, 소정의 압력 레벨에서, 액체(126)는 개구부(114)를 통과하는 일 없 이 유체 저장소(128)를 채운다. 소정의 보다 높은 압력 레벨에서, 액체(126)는 전극(118)이 하나 이상의 액적 작업을 용이하게 할 수 있도록 개구부(114)를 통해 전극(118) 근방으로 흐른다.
일 실시형태에 있어서, 하나 이상의 전극(118)이 활성화되면, 저장소(128) 내의 액체(126)는 전극(118) 상에 유체의 액적을 남기도록 수축될 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 압력 공급원(130)은 유체 저장소(128) 내에 액체(126)의 부피를 팽창(push out)시키거나 원상 회복(pull back)시키는 데 필요한 힘을 제공한다. 예를 들어, 액체(126)의 공급은 가변 압력 공급원인 압력 공급원(130)을 통해서 가압 하에 유지될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 전극(118)에 인접한 추가의 전극이 활성화되어, 액적 작업면 상으로 액체(126)를 더욱 산개시킬 수 있다. 중간 전극, 예컨대, 전극(118)은 추가의 전극 상에 액적의 형성을 일으키도록 불활성화될 수 있다. 본 실시형태에 의해 예시된 바와 같이, 압력 공급원으로부터의 압력의 변화는, 몇몇 경우에 있어서, 액적 형성이 압력 공급원으로부터의 압력의 변화에 의해 향상될 수 있지만, 액적 형성을 용이하게 하기 위해 필요로 되는 것은 아니다.
도 1b 및 도 1c는 도 1a에 예시된 실시형태와 유사한 실시형태를 예시하고 있다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 유체 저장소(128)는 액적 작업면 상에 다수의 방향으로 유체가 분배될 수 있도록 액적 작업면 내에 설치될 수 있다. 구체적으로 예시된 실시형태에 있어서, 액적은 중앙의 유체 공급원으로부터 방사상으로 네 방향으로 분배될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 액적은 중앙의 유체 공급원으로 부터 방사상으로 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 이상의 방향으로 분배될 수 있다. 또 다른 실시형태는 중앙의 유체 공급원으로부터의 분배를 허용하지만, 분배 경로는 반드시 중앙의 유체 공급원에 대해서 방사상으로 배향될 필요는 없다. 또한, 도 1c에 예시된 바와 같이, 상기 유체 저장소(128)는, 액적이 그의 한 측면 상에 분배되도록 액적 작업면(129)의 옆쪽으로 연장될 수 있다.
도 25A 및 도 25B(후술함)의 실시형태는 도 1에 예시된 실시형태의 대안적인 측면인 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 1에 있어서, 저장소(128)는 일반적으로 액적 작업면(129)과 동일한 평면 상에 배열되어 있다. 이에 대해서, 도 25A 및 도 25B에 있어서, 유체 공급원은 액적 작업면에 대해서 실질적으로 상이한 평면에 위치되어 있다. 단, 도 25A 및 도 25B에서의 유체 공급원은 다른 실시형태에 있어서 액적 작업면(129)과 실질적으로 동일한 펑면에 위치될 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c 는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(200)의 평면도이다. 예시된 실시형태는 특히 소스 유체(226)로부터 다수의 액적을 분배하는 데 이용될 수 있다. 액적은, 예를 들어, 액적 작업면(229) 상에 분배될 수 있다.
도 2a에 예시된 바와 같이, 몇몇 경우에 있어서, 유체 저장소가 실질적으로 전체의 액적 작업면(229)을 나타낼 수 있다는 것을 이해할 수 있지만, 상기 구조(200)는 유체 저장소(228)를 포함한다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 유체 저장소(228)는 벽(210)에 의해, 액적 작업면(229)을 형성하는 기판에 의해, 그리고 임의선택적으로 상부 기판(도시 생략)에 의해 규정된다. 경로 혹은 여기에 예시된 바와 같이, 전극(218)의 어레이는 액적 작업면(229)과 연관되고/되거나 벽(200)에 의해 규정된 유체 저장소(228)의 영역 내에 있는 상부 기판(도시 생략)과 연관되어 있다. 다른 전극(222)은 유체 저장소 외부에 설치될 수 있거나, 혹은 몇몇 경우에 있어서, 유체 저장소는 실질적으로 전체의 액적 작업면을 취할 수 있다. 전극 어레이(214)는 N × M 전극의 어레이로서 예시되어 있고, 이 어레이 내에는 각 전극 혹은 특정 세트의 전극의 개별적인 제어일 수도 있다. 물론, 대안적인 실시형태에 있어서, 전극의 경로 혹은 기타 패턴은, 예를 들어, 도 2b 및 도 2c를 참조하면 된다.
전극 어레이(214)에 의해 공급되는 액적 작업 전극(222)의 배열은, 분배된 액적(234)을 이용해서 후속의 액적 작업을 수행하기 위하여 포함될 수 있다. 액적 작업 전극(222)은 다양한 경로 혹은 어레이에 제공될 수도 있다.
유체 저장소(228)는 소정 부피의 액체(226)를 채우거나 부분적으로 채울 수 있고, 이 액체로부터 액적이 분배될 수 있다. 액적은 유체 저장소(228)의 채워진 영역 내에 활성화된 전극을 제공함으로써 분배된다. 액체(226)가 수축되면, 액적이 활성화된 전극 상에 남게 된다. 예시된 구체적인 예에 있어서, 압력 공급원(230)은 유체 저장소(228) 내의 액체의 부피를 팽창시키거나 원상 회복시키기 위한 힘을 제공한다. 예를 들어, 압력 공급원(230)은 가변 압력 공급원일 수 있다. 하나 이상의 압력 공급원이 필요에 따라 사용될 수 있다.
작업 시, 액체(226)는 해당 액체(226)가 전극 어레이(214)의 일부 혹은 실질적으로 모두를 덮도록 유체 저장소(228) 내로 흐를 수 있다. 이어서, 액체(226)는 이송 전극(222)으로부터 수축할 수 있거나 혹은 그렇지 않으면 제거될 수 있다. 선택된 전극(218)은 액체(226)를 수축시키기 전에 활성화될 수 있으므로, 액적(234)은 활성화된 전극(218) 상에 보유된다. 일 실시형태에 있어서, 다른 전극(218)을 포함하는 전극의 어레이가 활성화되어, 액적의 어레이의 형성을 가져온다. 액적은 액체(226)의 수축 혹은 다른 경우에 액체(226)의 제거의 결과로서 활성화된 전극(218) 상에 남겨진다. 형성 시, 액적(234)은 전극(218) 및/또는 저장소(228) 외부의 전극(222)을 이용해서 액적 작업에 제공될 수 있다.
도 2b 및 도 2c는 도 2a에 도시된 구조에 대한 대안적인 구조의 예를 나타낸다. 도 2b는 전극(218)이 어레이 내라기보다는 오히려 경로 내에 설치되어 있는 구조를 예시하고 있다. 도 2c는 다수의 벽(210)이 전극(218)의 개별적인 경로를 이간시키고 있는 구조를 예시하고 있다.
도 3 은 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(300)의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(300)는, 압력 기구(예컨대, 압력 공급원(230))가 액적 형성 전극(218)을 가로질러 소정 부피의 액체(226)을 이동시키기 위한 에너지원으로서 전기습윤 기구로 대체되거나 해당 기구로 보충되는 것을 제외하고, 도 2의 액적 분배 구조(200)와 실질적으로 동일하다. 예시된 예에 있어서, 일련의 유동(즉, 흐름) 전극(310), 예컨대, 유동 전극(310a), (310b), (310c), (310d), (310e) 및 (310f)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 어레이(214)의 외부 가장자리에 배열되어 있다. 유동 전극(310)은 액적(234)의 형성 과정에서 액적 형성 전극(218)을 가로질러 소정 부피의 액체(222)를 이동시키기 위한 전기습윤 기구를 제공한다. 각 전극(310)은, 예를 들어, 액적 작업 전극(218)의 면적에 비해서, 수배 클 수 있고, 예컨대, 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 혹은 그 이상 클 수 있다.
작업 시, 유동 전극(310)이 활성화되어 액적 형성 전극(218)을 가로질러 액체(226)를 끌어당긴다. 액적 형성 전극(218)의 일부가 활성화된다. 이어서, 흐름 전극(310)이 활성화되어, 액체(226)를 수축시켜, 활성화된 액적 형성 전극 상에 액적(234)을 남긴다.
도 4A, 도 4B, 도 4C 및 도 4D 는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(400)의 평면도로서, (도 2 및 도 3에 예시된 유입 및 수축 방식에 비해서) 하나의 방향으로 액적이 흐름에 따라 액적을 분배하는 액적 분배 과정을 예시하고 있다. 액적 분배 구조(400)는, 저장소 전극(410)을 포함할 수 있고, 이것은, 일 실시형태에 있어서, 소스 유체 저장소의 전극일 수도 있다. 액적 분배 구조(400)는 또한 저장소 전극(414)을 포함할 수 있고, 이것은, 일 실시형태에 있어서, 목적지 유체 저장소의 전극일 수도 있다. 액적 분배 구조(400)는 또한 저장소 전극(410)과 저장소 전극(414) 사이에 배열된 이송 전극(418)의 세트를 추가로 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 저장소 전극과 목적지 전극의 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두는 하나 이상의 액적 작업 전극, 예컨대 이송 전극(418) 등과 교체될 수 있다.
도 4A는 저장소 전극(410)만이 활성화되므로, 실질적으로 모든 부피의 액체(422)가 저장소 전극(410)에 존재하는, 액적 분배 과정의 제1스텝의 일례를 도시하고 있다. 액체(422)는, 액적 작업이 시행될 액적이 분배될 수 있는 액체이다.
도 4B는, 저장소 전극(410)이 활성화 상태인 채로 있고, 이송 전극(418)과 저장소 전극(414)이 활성화되어 있는, 액적 분배 과정의 제2스텝의 일례를 도시하 고 있다. 그 결과, 액체(422)의 부피는 저장소 전극(410)으로부터 모든 이송 전극(418)을 가로질러 저장소 전극(414)까지 미치게 된다. 이렇게 함에 있어서, 저장소 전극(410)에서 유래되는 부피의 유체는 실질적으로 저장소 전극(410), 이송 전극(418) 및 저장소 전극(414)을 가로질러 분배된다. 추가의 유체가 저장소(422)와 연관된 외부 유체 공급원(도시 생략)으로부터 간극 속으로 유인될 수도 있다. 이와 같이 해서, 실질적으로 연속적인 액체(422)의 "슬러그"는 저장소 전극(410)으로부터 저장소 전극(414)으로 형성된다.
도 4C는 저장소 전극(410)이 불활성화되고, 하나 거른 이송 전극(418)만이 활성화되고, 저장소 전극(414)이 활성화되는, 액적 분배 과정의 제3스텝의 일례를 도시하고 있다. 액체(422)의 슬러그가 그의 족적(footprint)을 변화시켜, 이송 전극(418)을 가로질러 저장소 전극(414)을 향하여 이동됨에 따라, 액적, 예컨대, 액적(426)은 활성화되는 각 이송 전극(418)에 남겨진다. 이상적으로는, 저장소 전극(410)은 불활성화되고, 이어서 순차 중간 이송 전극(418)의 하나 이상의 시리즈의 불활성화 후, 순차 활성화된 전극의 각각에 길게 끌리는 액체로부터 액적(426)을 형성한다.
도 4D는, 소정 수의 액적(426)을 형성한 후, 저장소 전극(414)이 활성화 상태인 채로 있고, 나머지 부피의 액체(422)(액적(426a) 및 (426b)을 배제)가 저장소 전극(414)에 회수되는, 액적 분배 과정의 제4스텝의 일례를 도시하고 있다. 도 4D는, 예를 들어, 활성화되는 소정의 이송 전극(418) 상에 형성되는 액적(426a) 및 액적(426b)을 도시하고 있다. 물론, 전극(418)이 활성화 상태인 채로 있는지 불활 성화되고 있는지에 따라서, 광범위한 액적의 배열이 가능하다.
도 5 는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(500)의 평면도를 예시하고 있다. 도 4에 예시된 실시형태와 마찬가지로, 이 실시형태는 액체의 이동하는 슬러그의 꼬리 단부로부터 액적을 분배한다. 액적 분배 구조(500)는 전극(510)의 경로를 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 이 경로는 루프 내에 배열되어 있지만, 액체의 슬러그가 그것을 따라서 이송될 수 있는 경로를 형성하는 소정의 배열이 적합하다. 액체(518)의 "슬러그"가 제공되고, 이로부터 액적 작업이 실시되는 액적이 형성될 수 있다. 전극이 활성화되어 액체(518)의 슬러그를 전극(510)의 루프 주위로 이송시킨다. 액체(518)의 이동 슬러그의 결과로서, 소정의 전극(510), 예컨대, 하나 걸른 전극(510)이 활성화 상태인 채일 수 있고, 이것에 의해, 슬러그가 꼬리부의 활성화된 전극으로부터 멀리 계속 이송됨에 따라, 이들 소정의 전극(510) 상에 액적(522)을 형성하고 있다. 이 루프 실시형태에 있어서, 이송 전극(514)은 추가의 액적 작업을 위하여 루프 내 및 루프 외부에 액체(518) 및 액적(522)을 이송하는 데 이용될 수 있다.
도 6A, 도 6B 및 도 6C 는 액적 작동기(600)의 분절의 측면도(단면도)를 예시한 것으로, 커다란 액적으로부터 작은 액적을 형성하는 액적 분배 과정을 도시하고 있다. 액적 작동기(600)는 상부 기판(618)으로부터 소정 간극만큼 이간되어 있는 하부 기판(614)을 포함할 수 있다. 전극(622)과 하나 이상의 전극(626)은 하부 기판(614)과 연관되어 있을 수 있다. 유체 저장소(630) 혹은 기타 유체 공급원은 상부 기판(618)과 연관되어 있을 수 있다. 유체 저장소(630)는, 예를 들어, 하부 기 판(614)과 상부 기판(618)의 간극에 대해서 개방되거나, 혹은 그렇지 않으면 당해 간극까지 연장되는 유체 경로를 포함하는 오목한 부분(well)일 수도 있다. 액적(634)은 유체 저장소(630) 내에 수용될 수 있고, 이 저장소로부터 액적이 분배될 수 있다.
도 6A는 액적 분배 과정의 제1스텝의 일례를 도시하고 있다. 액적(634)은 실질적으로 유체 저장소(630) 내에 수용되어 있다. 전기습윤을 이용하는 일없이 모든 전극이 불활성화되는 경우, 액체 공급 액적(634)은 실질적으로 유체 저장소(630)의 오목한 부분 내에 머문다.
도 6B는, 액적 작동기(600)의 간극 내에 충분한 압력차를 일으켜 액체 공급 액적(634)이 유체 저장소(630) 밖으로 그리고 전극(622) 및 이송 전극(626) 상으로 흐르도록 하기 위하여, 전극(622) 및 인접한 이송 전극(626)이 모두 활성화되어 있는, 액적 분배 과정의 제2스텝의 일례를 도시하고 있다.
도 6C는, 전극(622)이 불활성화되고, 인접한 이송 전극(626)이 활성화 상태인 채로 있는, 액적 분배 과정의 제3스텝의 일례를 도시하고 있다. 모세관력은 액체 공급 액적(634)을 유체 저장소(630)로 되돌려서, 액적(638)을 남겨두며, 이것은 이송 전극(626) 상에 형성된다.
도 7A, 도 7B 및 도 7C 는 액적 작동기(700)의 일부 및 액적 분배 과정의 측면도를 예시하고 있다. 액적 분배 과정은 표면 장력 및/또는 모세관력 등의 기타 힘과 조합해서 전기습윤을 이용함으로써 소스 액적으로부터 서브-액적을 형성한다. 액적 작동기(700)는 상부 기판(718)으로부터 간극(732)만큼 이간되어 있는 하부 기 판(714)을 포함할 수 있다. 상부 기판(718) 및 하부 기판(714)은 간극(732)에 대면하고 있는 액적 작업면(716)을 확립한다. 전극(722) 및 하나 이상의 액적 작업 전극, 예컨대 이송 전극(726) 등은 하부 기판(714)과 연관되어 있을 수 있다.
유체 저장소(730)는 상부 기판(718)과 하부 기판(714) 사이의 영역을 액적 작동기의 액적 작업 영역 내의 간극(742)의 높이에 비해서 증가된 간극 높이로 설치함으로써 형성될 수 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 유체 저장소를 형성하는 간극(730)은 하부 기판(714) 단독, 상부 기판(718) 단독, 또는 하부 기판(714)과 상부 기판(718)의 조합 내에 소정 형상에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로는, 유체 저장소(730)는 상부 기판(718) 및 하부 기판(714)과 맞닿는 별도의 구조에 의해 형성될 있으므로, 간극(730)의 높이는 상부 기판(718) 및 하부 기판(714) 이외의 다른 기판 혹은 구조에 의해 확립된다. 예를 들어, 저장소 혹은 기타 유체 공급원은 상부 기판(718) 및 하부 기판(714)과 맞닿을 수 있고, 이것은 액적 작동기의 액적 작업면에 액체를 공급하기 위한 유체 공급원 및 유체 경로를 제공할 수 있다. 액체 공급 액적(734)은 간극(730) 내에 수용될 수 있고, 이 간극으로부터 액적 작업이 실시되는 액적이 분배될 수 있다. 간극(730) 혹은 그의 대체물에 의해 형성된 저장소는 자체가 외부의 액체 공급원과 유체 연통되어 결합될 수 있다.
도 7A는 액적 분배 과정의 제1스텝을 도시하고 있다. 액체 공급 액적(734)은 전극(722) 근방의 유체 저장소(730) 내에 제공되고 실질적으로 수용된다. 전극(722)이 불활성화된 경우, 액체 공급 액적(734)은 실질적으로 유체 저장소(730) 내에 유지된다.
도 7B는 액적 분배 과정의 제2스텝의 일례를 도시하고 있다. 전극(722) 및 인접한 전극(726)은 모두 액체 공급 액적(734)이 전극(722) 및 이송 전극(726) 상의 간극(732) 내로 흐르게 하기 위하여 활성화되고 있다.
도 7C는 액적 분배 과정의 제3스텝의 일례를 도시하고 있다. 전극(722)은 불활성화되어 있고, 인접한 이송 전극(726)은 활성화 상태인 채로 있다. 액체 공급 액적(734)의 일부는 유체 저장소(730)로 되돌아와, 액적(738)을 이송 전극(726) 상에 남겨둔다.
도 8 은 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(800)의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(800)는 간극에 의해 이간되어 있는 액적 작동기의 두 기판 사이 혹은 단일의 액적 작업 기판과 연관되어 형성될 수 있는 유체 저장소(810)를 포함한다. 유체 저장소(810) 내에는, 그 내부에서 소정 부피의 액체에 대한 작업을 충분히 수행하기 위하여 1개 이상의 전극이 배치될 수 있다. 액체의 부피는 가변적이다. 일례에 있어서, 유체 저장소(810)는 상기 유체 저장소(810)의 영역 내에 전극(814), 전극(818) 및 전극(822)을 포함할 수 있다. 장벽(824)은 유체 저장소(810)를 액적 작업면의 나머지와 이간시키는, 해당 유체 저장소(810)의 경계로서 역할하도록 제공될 수 있다. 장벽(824)은 개구부(850)를 포함하며, 액체가 이 개구부를 통해서, 액적 작업 전극(830)의 세트를 공급하는 인접한 전극(826) 근방으로 흐르게 할 수 있다.
전극(814), 전극(818) 및 전극(822)은, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 유체 저장소(810)의 상기 개구부에서 가장 넓고 유체 저장소(810)의 상기 개구 부와는 반대쪽에서 가장 좁은 개별적으로 제어되는 동심의 초승달 형상 전극일 수 있다. 예시된 바와 같이, 저장소 전극은 실질적으로 완전한 원으로 형성되며; 하지만, 각도가 도입될 수 있고, 또한, 전극이 전극(826)에 대해서 일반적으로 먼 지점에서 가장 좁고, 전극(826) 근방에서 가장 두꺼운 다양한 형상이 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 유체 저장소(810) 내의 액체(도시 생략)의 부피가, 예컨대, 전극(826) 및 이송 전극(830)을 통해서 액적을 분배하는 과정으로 인해 변하므로, 하나 이상의 소정의 전극(814), (818) 및 (822)이 액체 상에서의 가장 효율적인 작업을 위해 활성화된다. 3개의 전극이 모두 활성화되어 보다 큰 부피의 액체를 전극(826) 근방으로 흐르게 할 수 있다. 저장소 전극(814), (818)이 보다 작은 부피를 위하여 함께 활성화될 수 있다. 전극(814)은 보다 작은 부피를 위해서 단독으로 활성화될 수 있다. 그 결과, 액체의 부피는 전극(826) 근방으로 효율적으로 이동될 수 있다. 일단 전극(826) 근방에서, 서브 액적을 분배하기 위한 액적 작업은, 전극(826) 및 전극(830)을 이용해서, 예컨대, 전극의 하나의 열을 활성화시켜 액적 작업면 상으로 액체를 흐르게 하고, 중간의 하나 이상의 전극을 불활성화시켜 액적 작업면 상의 하나 이상의 전극에 서브액적을 생성시킴으로써, 수행될 수 있다.
도 9A 및 도 9B 는 도 8에 예시된 구조(800)와 유사한 다른 액적 분배 구조(900)의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(900)는 간극에 의해 이간되어 있는 액적 작동기의 두 기판 사이 혹은 단일 기판 상에 형성될 수 있는 유체 저장소(910)를 포함한다. 하나 이상의 저장소 전극(922) 및/또는 (914)은 유체 저장 소(910) 내에 배치되어 있다.
일례에 있어서, 유체 저장소(910)는 도 9B에 예시된 중앙의 H자 형상의 저장소 전극(922)을 포함할 수 있다. H자 형상의 전극은 접속 분절(922c)에 의해 (종말점 이외의 한 지점에서) 연결된 2개의 대략 병렬의 분절(922a)/(922b)을 포함한다. 예시된 바와 같이, 2개의 대략 병렬의 분절(922a)/(922b)은 접속 분절(922c)에 대해서 대략 직각으로 위치결정되어 있고; 그러나, 둔각 혹은 예각이 대안적으로 이용될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 접속 분절(922c)은 종점 이외의 지점에서 2개의 대략 병렬의 분절(922a)/(922b)을 접속하고, 2개의 간극(A) 및 (B)(도 (B) 참조), 즉, H자 형상 전극의 상부에 하나의 간극(A) 및 하부에 하나의 간극(B)이 형성된다. 하나 이상의 액적 작업 전극, 예컨대, 액적 분배 전극(926)은 이들 간극의 어느 한쪽에 삽입될 수 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 접속 분절(922c)은 액적 분배 전극에 인접한 종점에서 2개의 대략 병렬의 분절(922a)/(922b)을 접속하고, 이에 따라 H자 형상 저장소 전극보다 오히려 U자 형상 저장소 전극을 형성한다. 일 실시형태에 있어서, H자 형상 전극은 제1 및 제2간극(A),(B)을 지닌 채 설치되어 있고, 액적 작업 전극(924)은 간극 중 하나에 위치결정되어 있다. 액적 분배 전극(926)은 분배된 액적을 이용해서 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 추가의 액적 작업 전극(930)과 연관되어 있을 수 있다.
유체 저장소(910)는 또한 2개의 L자 형상 전극(914), (918)을 포함할 수 있다. L자 형상 전극(918) 중 하나는 수직축을 따라 반사될 수 있고, 즉, "L"자의 거울상일 수도 있다. L자 형상 전극(914), (918)의 각각은 연장된 분 절(914a)/(918a) 및 보다 짧은 분절(914a)/(914b)을 포함한다. 연장된 분절(914a)/(918a)은 몇몇 실시형태에 있어서 대응하는 보다 짧은 분절(914a)/(914b)에 대해서 직각으로 배치되어 있을 수 있다. 2개의 L자 형상 전극은, 이들이 단일의 전극으로서 기능하도록 서로 전기적으로 결합될 수 있다. L자 형상 전극(914) 및 거울상 L자 형상 전극(918)은 사이에 간극(D)을 형성한 상태에서 서로 대면하는 수평방향의 분절(914b)/(918b)에 의해 정렬되어 있을 수 있다. 이 구조는 또한 L자 형상 전극(914)/(918)의 수평방향의 수직 부재 사이에 간극(C)을 제공한다. 일 실시형태에 있어서, L자 형상 전극은 해당 L자 형상 전극의 거울상을 따라 설치되고, 이때 2개의 L자 형상 전극의 수평방향 부분은 서로 정렬되어 있고 그 사이에 간극을 형성하도록 이간되어 있으며, 이 간극 내에 액적 작업 전극이 위치결정되어 있다. 액적 분배 전극(926)은 분배된 액적을 이용해서 액적 작업을 수행하기 위하여 구성된 추가의 액적 작업 전극(930)과 연관되어 있을 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, L자 형상 전극은 해당 L자 형상 전극의 거울상을 따라 설치되고, 이때 2개의 L자 형상 전극의 수평방향 부분은 서로 정렬되어 있고, 그 사이에 간극을 형성하도록 이간되어 있다. H자 형상 전극은 L자 형상 전극의 수직방향 부재 사이의 간극 내에 설치되어 있으므로, H자 형상 전극 내의 간극은 L자 형상 전극의 수평방향 부재 사이의 간극과 일반적으로 정렬되어 있다. 제1액적 작업 전극은 L자 형상 전극의 수평방향 부재 사이의 간극과 정렬되는 H자 형상 전극의 간극 내에 적어도 부분적으로 설치되어 있다. 제2액적 작업 전극은 L자 형상 전극의 수평방향 부분에 의해 형성된 간극 내에 적어도 부분적으로 설치되어 있다.
전극(914), 전극(918) 및 전극(922)은, 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상이한 크기, 위치, 그리고 형상의 개별적으로 제어된 전극일 수 있다. 이와 같이 해서, 유체 저장소(910) 내의 액체(도시 생략)의 부피는 시간에 따라 변화하므로, 전극(926) 및 이송 전극(930)을 통해서 액적을 분배하는 과정으로 인해, 1개 이상의 소정의 전극(914), (918) 및 (922)이 액체에 대한 가장 효율적인 작업을 위해서 활성화된다.
작업 시, H자 형상 전극(922) 및 L자 형상 전극(914)/(918)은 보다 큰 부피의 액체가 액적 분배 전극 근방으로 흐르도록 함께 활성화될 수도 있다. 또한, H자 형상 전극(922) 및 L자 형상 전극(914)/(918)은 보다 큰 부피의 액체가 액적 분배 전극(926b) 근방으로 흐르도록 액적 분배 전극(926a)과 함께 활성화될 수도 있다. 전극(926b), (930)은 이어서 액적을 분배하는데 이용될 수 있다. 보다 작은 부피에 대해서, H자 형상 전극(922) 혹은 L자 형상 전극(914)/(918)은, 경우에 따라, 액체가 전극(926a) 또는 (926b) 근방으로 흐르도록 개별적으로 활성화될 수도 있다. 일단 적절한 액적 분배 전극(926a) 또는 (926b) 근방에서, 서브액적을 분배하기 위한 액적 작업은 액적 분배 전극(926a) 및/또는 (926b) 및 액적 작업 전극(930)을 이용해서, 예컨대, 하나의 열의 전극을 활성화시켜 액체를 액적 작업면 상에 흐르게 하고 중간의 하나 이상의 전극을 불활성화시켜 서브액적을 액적 작업면 상의 하나 이상의 전극 상에 생성시킴으로써, 수행될 수도 있다.
도 10 은 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 또 다른 액적 분배 구조(1000)의 평면도이다. 액적 분배 구 조(1000)는 간극에 의해 이간된 액적 작동기의 두 기판 사이 혹은 하나의 액적 작동기 기판 상에 형성될 수 있는 유체 저장소(1010)를 포함한다. 유체 저장소(1010) 내에는, 그 내부에 가변적인 부피의 액체에 대한 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 하나 이상의 전극이 배치될 수 있다. 부가적으로, 유체 저장소(1010)의 경계로서 역할하는 장벽(1016) 내의 개구부는 한 세트의 이송 전극(1022)을 공급하는 전극(1018)에 인접하고 있다.
일례에 있어서, 유체 저장소(1010)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 해당 유체 저장소(1010)의 영역 내에 바둑판 형상 등의 어레이로 배열된 다수의 개별적으로 제어된 전극일 수 있는 전극 어레이(1014)를 포함할 수 있다. 유체 저장소(1010) 내의 액체(도시 생략)의 부피는 시간 경과에 따라 변화되므로, 전극(1018) 및 이송 전극(1022)을 거쳐 액적을 분배하는 과정으로 인해, 전극 어레이(1014)의 소정의 전극은 필요에 따라 활성화되어 전극 근방에 유체를 가져가므로, 전극(1018), (1022)이 유체로부터 액적을 분배하는 데 이용될 수 있다.
도 11A, 도 11B 및 도 11C 는 유체 저장소 내의 액체의 부피의 변화를 효율적으로 다루기 위한 액적 작동기의 일부의 또 다른 액적 분배 구조(1100)의 평면도이다. 액적 분배 구조(1100)는 간극에 의해 이간된 액적 작동기의 두 기판 사이 혹은 하나의 액적 작동기 기판 상에 형성될 수 있는 유체 저장소(1110)를 포함한다. 유체 저장소(1110) 내에는, 그 내부에 각종 부피의 액체에 대한 작업을 효율적으로 수행하기 위하여 하나 이상의 전극(1114)이 배치될 수 있다. 부가적으로, 유체 저장소(1110)의 경계로서 역할하는 장벽(1116) 내의 개구부는 한 세트의 이송 전 극(1022)을 공급하는 전극(1118)에 인접하고 있다.
전극(1114)은, 예를 들어, 유체 저장소(1110)의 상기 개구부에서 가장 넓고 유체 저장소(1110)의 상기 개구부와는 반대쪽에서 가장 좁은 개별적으로 제어된 연장된(예컨대, 손가락 형상) 전극일 수 있다. 전극이 활성화되면, 액체는 액적 작업 전극(1118) 근방에서 전극의 가장 넓은 단부에 배향되도록 되는 경향이 있을 것이다. 대향하는 세트의 전극은, 이들이 단일 전극으로서 작동할 수 있도록 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전극(A)은 이들이 함께 활성화/불활성화되도록 전기적으로 결합되어 있을 수 있다. 마찬가지로, 전극(A)은 이들이 함께 활성화/불활성화되도록 전기적으로 결합될 수 있다. 더 많은 전극(1114)이 활성화되어 보다 큰 부피의 유체를 다룰 수 있게 되고, 보다 적은 전극(1114)이 활성화되어 보다 작은 부피의 유체를 다룰 수 있게 된다. 예시된 바와 같이, 전극(1114)은, 예컨대, 정합쌍(A), 정합쌍(B) 및 단일 전극(C)을 포함하는 3개의 전극을 포함한다. 물론, 단지 효율적인 설계의 편의에 의해서만 제한되는 임의의 개수의 전극(1114)이 사용될 수 있다. 각종 실시형태에 있어서, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상의 전극(1114)이 제공되고 있다.
작업의 하나의 모드에 있어서, 전극(1114A), (1114B) 및 (1114C)은 보다 큰 부피의 액체로부터 액적을 분배하기 위하여 단독으로 활성화되고, 전극(1114B)과 (1114C) 또는 전극(1114A)과 (1114B)은 중간 부피의 액체로부터 액적을 분배하기 위하여 단독으로 활성화되며, 전극(1114C)은 보다 작은 부피의 액체로부터 액적을 분배하기 위하여 단독으로 활성화된다.
도 11B는 저장소 전극(1114)이 대체로 긴 눈물 방울 형상인 관련된 실시형태를 예시하고 있다. 이 전극(1114)은 액적 작업 전극(1118) 근방에 보다 넓은 단부를 지니고, 상기 액적 작업 전극에서 먼 그의 선단을 향하여 테이퍼 형상으로 되어 있다. 또한, 전극은 일반적으로 팬(fan)형식 레이아웃으로 배열된다.
도 11C는 액적 작업 전극(1118)이 서브-전극으로 분할되어 있는 다른 실시형태를 나타내고 있다. 이들 서브-전극은 저장소 전극으로부터 보다 작은 액적을 분배시키기 위해 사용될 수 있다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c 는 액적 작동기의 일부의 또 다른 액적 분배 구조(1200)의 평면도를 나타내고 있다. 액적 분배 구조(1200)는 간극에 의해 이간된 액적 작동기의 두 기판 사이 혹은 액적 작동기 기판 상에 형성될 수 있는 유체 저장소(1210)를 포함한다. 전극(1214)은 유체 저장소(1210) 내에 배치될 수 있다. 장벽(1216) 내의 개구부(1230)는 저장소(1210)로부터, 액적 작업면 상에 1세트의 이송 전극(1222)을 공급하는 전극(1218) 상으로의 유체 경로로서 역할한다.
전극(1214)은, 예를 들어, 액적 분배 작업 동안 액적에 대한 원상 회복을 제공하는 방식으로 길게 되어 있는 전극일 수 있고, 이때 원상 회복은 액적이 분배되는 방향에 대해서 직각 혹은 예각으로 된다. 이 예에서, 전극(1214)이 유체 저장소(1210) 내의 액체의 부피의 액적 분배 작업의 원상 회복상 동안 활성화되는 경우, 액체는 전극(1214)의 형상을 따르는 경향이 있고, 결과적으로 전극(1218) 및 이송 전극(1222)으로부터 멀어지게 된다.
도 12b는, 저장소 전극(1214)이 전극(1218)에 인접한 한 지점에서 가장 두껍 고, 전극(1218)에 대해서 근접한 방향으로 테이퍼 형상으로 되는 유사한 구조를 예시하고 있다. 도 12b는, 전극(1218)이 저장소 전극(1214) 내의 간극에 삽입되어 있는 또 다른 유사한 구조를 예시하고 있다.
도 12c를 참조하면, 액적 분배 과정의 일례는 저장소 전극(1214), 전극(1218) 및 전극(1222)의 활성화에 이어서, 전극(1218)의 불활성화에 의해, 전극(1222) 상에 액적을 남긴다. 다수의 전극(1222)이 이용되어 액적 작업면 상에 보다 긴 액적 슬러그를 끌어 당기고 나서, 하나 이상의 중간 전극의 불활성화에 의해 액적 작업면 상에 액적을 형성하는 마찬가지 과정이 예상된다.
도 13A, 도 13B 및 도 13C 는 액적 작동기의 전극 어레이(1300) 및 액적이 대각선으로 분배되는 액적 분배 과정을 나타낸다. 예를 들어, 전극 어레이(1300)는 전극(1310), 예컨대, 전기습윤 전극의 어레이로 형성될 수 있다. 도 13A는 활성화되어 있는 소정의 전극(1310)에 대해서 분배 대상 액적(1314)이 유지되고 있는 것을 도시하고 있다. 도 13B는, 액적(1314)에 대해서 대각에 있는 소정의 전극(1310)이 활성화될 수 있는 것을 나타내고 있고, 이에 따라, 도 13C에 도시된 바와 같이, 액적(1314)으로부터 유체의 핑거를 연장하고, 대각으로 위치된 서브-액적(1318)의 형성을 초래할 수 있다. 분배는 2개의 액적을 형성하는 단일의 대각선 상에 있을 수 있고/있거나 다수의 액적을 형성하는 2개의 대각선 상에 있을 수 있다. 전극 어레이가 4개 이상의 측면을 지닌 전극을 이용해서 형성될 수 있는 다른 실시형태에 있어서, 4개 이상의 액적이 형성될 수 있다.
7.2 유체 반입 및 반출 구조 그리고 그 방법
도 14 내지 도 26C에 기재된 본 발명의 이하의 실시형태에 있어서, "개구부"는, 예를 들어, 액적 작동기의 기판 내의 개구부일 수 있고, 이 개구부를 통해서, 유체, 예컨대, 샘플 유체가 액적 작동기 내로 반입되고/되거나 액적 작동기로부터 반출될 수 있다. 또한, 상기 개구부는 임의의 형상일 수 있다.
도 14 는 유체의 반입/반출을 위한 개구부와 관련해서 액적 작동기의 저장소 액적 분배 구조(1400)의 평면도를 나타내고 있다. 저장소 액적 분배 구조(1400)는 간극에 의해 이간되어 있는 액적 작동기의 두 기판 사이에 형성될 수 있는 유체 저장소와 연관되어 있다. 저장소 액적 분배 구조(1400)는 다수의 전극으로 형성된 전극 어레이(1410)를 포함한다. 일례에 있어서, 전극 어레이(1410)는 3 × 3 어레이에 배열된 개별적으로 제어된 전극(1414a) 내지 (1414i)으로 형성될 수 있다. 도 14는 또한 액적 작동기의 기판 내의 개구부(1418)를 도시하고 있다. 전극 어레이(1410)와 개구부(1418)의 상호작용은 이송 전극(1422)을 개재해서 촉진될 수 있다. 이송 전극(1422)은 개구부(1418)를 통해서 전극 어레이(1410) 상으로 공급되는 유체의 이송을 원조하는 데 이용된다. 이 예에서, 개구부(1418)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 이송 전극(1422)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 위치결정되어 있다. 부가적으로, 전극 어레이(1410)는 전극(1426), 예컨대, 전기습윤 전극의 배열을 공급하고, 이 전극 상에 액적(도시 생략)이 분배될 수 있고, 이것에 의해서 액적에 액적 작업이 시행될 수 있다.
도 14의 저장소 액적 분배 구조(1400)의 예에 있어서, 전극 어레이(1410)는 단일 전극(1426)의 면적의 수 배일 수 있는 유체 저장소를 제공한다. 도 14에 도 시된 예에서, 전극 어레이(1410)는 단일 전극(1426)의 면적의 약 9배일 수 있는 유체 저장소를 제공한다. 부가적으로, 저장소 구조(1400)의 전극 어레이(1410)는, 하나의 커다란 저장소 전극에 비해서, 개별적으로 제어된 전극(1414)을 경유해서 전극(1426) 상에 액적을 분배하기 위한 향상된 제어를 제공한다. 액적 작동기의 상기 개구부와의 상호작용 및 향상된 제어를 제공하기 위한 저장소 구조의 다른 예는 도 15A 내지 도 26C와 관련하여 기술되어 있다.
도 15A, 도 15B, 도 15C, 도 15D, 도 15E 및 도 15F 는 유체를 반입 및/또는 반출하기 위한 개구부와 관련하여 도시된, 액적 작동기의 저장소 액적 분배 구조의 각종 예의 각각의 다수의 평면도를 예시하고 있다.
도 15A는 개구부(1510)와 관련하여 위치결정된 저장소 액적 분배 구조(1500)를 도시하고 있다. 특히, 개구부(1510)는 저장소 구조(1500)의 이송 전극(1512)과 적어도 부분적으로 중첩되도록 위치결정되어 있다. 이송 전극(1512)은, 개구부(1510)를 통해서 설계자에 의해 규정된 임의의 폭을 지닌 예컨대, 원형 혹은 타원형 형상 등의 고리형상 저장소 전극(1514) 상으로 공급되는 유체의 이송을 원조하는 데 이용된다. 부가적으로, 이송 전극(1512)과는 반대쪽에 있을 수 있는 고리형상 저장소 전극(1514)의 측면 상에는, 전극(1516), 예컨대, 전기습윤 전극의 배열이 있고, 그 위에는 액적(도시 생략)이 고리형상 저장소 전극(1514)으로부터 분배될 수 있고, 또, 해당 액적에 대해서 액적 작업이 시행될 수 있다.
도 15B는, 도 15A의 고리형상 저장소 전극(1514)이 분절된 고리형상 저장소 전극(1524)으로 교체된 것을 제외하고, 도 15A의 저장소 액적 분배 구조(1500)와 실질적으로 동일한 저장소 액적 분배 구조(1520)를 도시하고 있다. 분절은 단일 전극으로서 작동되도록 함께 전기적으로 결합되거나 개별적으로 제어될 수 있다.
도 15C는, 도 15A의 고리형상 저장소 전극(1514)이 설계자에 의해 규정된 임의의 폭을 지닌 예컨대, 정방형, 직방형, 오각형, 육각형 등의 형상의 다각형 저장소 전극(1534)으로 교체된 것을 제외하고, 도 15A의 저장소 액적 분배 구조(1500)와 실질적으로 동일한 저장소 액적 분배 구조(1530)를 도시하고 있다.
도 15D는, 도 15A의 고리형상 저장소 전극(1514)이 분절된 띠형상 저장소 전극(1544)으로 교체된 것을 제외하고, 도 15A의 저장소 액적 분배 구조(1500)와 실질적으로 동일한 저장소 액적 분배 구조(1540)를 도시하고 있다. 각 분절은 도 15A의 연속 고리형상 저장소 전극(1514) 및/또는 도 15C의 연속 띠형상 저장소 전극(1534)에 비해서 추가의 제어를 제공하기 위하여 개별적으로 제어될 수 있다.
도 15E는, 도 15A의 고리 형상 저장소 전극(1514)이 예를 들어 이송 전극(1512)과 전극(1514) 사이에 휠(wheel) 내의 살(spoke)처럼 배열된 연장된 전극(1554)의 세트로 교체되어 있는 것을 제외하고, 도 15A의 저장소 액적 분배 구조(1500)와 실질적으로 동일한 저장소 액적 분배 구조(1550)를 도시하고 있다. 이 예에 있어서, 각 연장된 전극(1554)은 장방형 형상이고, 향상된 제어를 제공하기 위하여 개별적으로 제어될 수 있다.
도 15F는, 도 15E의 장방형 형상인 연장된 전극(1554)이 삼각형 형상인 연장된 전극(1564)의 세트로 교체되어 있는 것을 제외하고, 도 15E의 저장소 액적 분배 구조(1550)와 실질적으로 동일한 저장소 액적 분배 구조(1560)를 도시하고 있다. 재차, 연장된 전극(1564)은, 예를 들어, 삼각형의 각 꼭지점이 안쪽으로 향하고 있는, 이송 전극(1512)과 전극(1514) 사이에 휠 내의 살처럼 배열되어 있다. 각 연장된 전극(1564)은 향상된 제어를 제공하기 위하여 개별적으로 제어될 수 있다.
도 16A, 도 16B 및 도 16C 는 액적 작동기의 유체 저장소(1600)와 관련한 개구부의 소정의 예의 다수의 평면도이다. 유체 저장소(1600)는, 예를 들어, 일렬의 전극(1614), 예컨대, 전기습윤 전극을 공급하는 저장소 전극(1610)을 포함할 수 있고, 이 전극 상에 저장소 전극(1610)으로부터 액적(도시 생략)이 분배되고, 이것에 의해 액적에 대해서 액적 작업이 시행될 수 있다. 예를 들어, 샘플 유체가 이를 통해서 액적 작동기 내에 반입될 수 있는 상기 개구부와, 저장소 전극, 예컨대, 저장소 전극(1610)과의 상호작용은, 저장소 전극에 대한 상기 개구부의 상대적인 위치에 의해 영향받을 수 있다.
도 16A는, 예를 들어, 저장소 전극(1610)의 약 1/3 내지 약 1/2의 폭일 수 있는 직경을 지닌 개구부(1618)를 도시하고 있다. 부가적으로, 도 16A는 저장소 전극(1610)에 대한 개구부(1618)의 위치의 세 가지 예를 도시하고 있다. 제1예에서, 개구부(1618)의 면적의 약 절반이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제2예에서, 개구부(1618)의 면적의 약 절반 미만이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제3예에서, 개구부(1618)의 면적의 어느 곳도 실질적으로 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있지 않다.
도 16B는, 예를 들어, 도 16A의 개구부(1618)의 직경의 약 2배일 수 있는 직경을 지니는 개구부(1622)를 도시하고 있다. 부가적으로, 도 16B는 저장소 전 극(1610)에 대해서 개구부(1622)의 위치의 세 가지 예를 도시하고 있다. 제1예에서, 개구부(1622)의 면적의 약 절반이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제2예에서, 개구부(1622)의 면적의 약 절반 미만이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제3예에서, 개구부(1622)의 면적의 어느 곳도 실질적으로 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있지 않다.
도 16C는, 예를 들어, 도 16A의 개구부(1618)의 직경의 약 3배일 수 있는 직경을 지니는 개구부(1626)를 도시하고 있다. 부가적으로, 도 16C는 저장소 전극(1610)에 대해서 개구부(1626)의 위치의 세 가지 예를 도시하고 있다. 제1예에서, 개구부(1626)의 면적의 약 절반이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제2예에서, 개구부(1626)의 면적의 약 절반 미만이 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있다. 제3예에서, 개구부(1626)의 면적의 어느 곳도 실질적으로 저장소 전극(1610)과 중첩하고 있지 않다.
도 17 은 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(1700)의 평면도로서, 액적을 분배하는 과정을 예시하고 있다. 액적 분배 구조(1700)는, 예를 들어, 일렬의 극(1714), 예컨대, 전기습윤 전극(1714a), (1714b) 및 (1714c)을 공급하는 저장소 전극(1710)을 포함할 수 있다. 저장소 전극(1710)으로부터의 액적(도시 생략)은 저장소 전극(1710)으로부터 전극(1714) 상으로 분배될 수 있고, 해당 액적은 액적 작업이 시행될 수 있다.
도 18 은 도 17의 액적 분배 구조(1700) 및 액적을 분배하는 과정의 다른 도면을 예시하고 있다.
부가적으로, 도 17 및 도 18은 전극(1714a), (1714b) 및 (1714c)을 도시하고 있고, 여기서 전극(1714a)은 저장소 전극(1710) 및 저장소 전극(1710) 근처의 개구부(1718) 내에 내장되어 있다. 도 17 및 도 18을 참조하면, 액적 분배 구조(1700)를 통해 액적을 분배하는 과정은 이하의 스텝을 포함하지만, 이들 스텝으로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = OFF, 전극(1714b) = OFF, 그리고 전극(1714c) = OFF. 이 스텝에서, 소정량의 유체는 실질적으로 저장소 전극(1710)의 영역만을 거쳐 분포되고, 실질적으로 어떠한 유체 및/또는 액적도 전극(1714a), (1714b) 및 (1714c)의 정상에 존재하지 않는다.
스텝 2에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 전극(1714b) = OFF, 그리고 전극(1714c) = OFF. 이 스텝에서, 저장소 전극(1710)으로부터의 유체는 전극(1714a)의 활성화로 인해 전극(1714a)의 정상으로 끌어 당겨진다.
스텝 3에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 전극(1714b) = ON, 그리고 전극(1714c) = OFF. 이 스텝에서, 저장소 전극(1710)으로부터의 유체의 핑거(finger)는 전극(1714a)과 전극(1714b) 양쪽 모두의 활성화에 의해 전극(1714a)과 전극(1714b) 양쪽 모두를 따라 끌어 당겨진다.
스텝 4에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 전극(1714b) = ON, 그리고 전극(1714c) = ON. 이 스텝에서, 저장소 전극(1710)으로부터의 유체의 핑거는 더욱 전극(1714)을 따라 끌어 당겨져서, 전극(1714a), 전극(1714b) 및 전극(1714c)의 활성화로 인해 전극(1714a), 전극(1714b) 및 전극(1714c)에 미치게 된 다.
스텝 5에서, 저장소 전극(1710) = OFF, 전극(1714a) = ON, 전극(1714b) = ON, 그리고 전극(1714c) = ON. 이 스텝에서, 저장소 전극(1710)은 불활성화되어, 저장소 전극(1710)에서의 유체를 해제하여 액적을 분배하기에 적합한 형상을 취하게 한다. 특히, 저장소 전극(1710)의 정상의 유체는 전극(1714a), 전극(1714b) 및 전극(1714c)을 가로질러 미치게 되는 유체의 슬러리를 향하여 평형에 이르게 된다. 이 스텝은 다른 스텝에 대해서 보다 높은 빈도로 수행될 수 있다.
스텝 6에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 전극(1714b) = OFF, 그리고 전극(1714c) = ON. 이 스텝에서, 전극(1714b)은 불활성화되고, 저장소 전극(1710)이 재활성화되어, 저장소 전극(1710)을 향하여 슬러그의 일부를 원상 회복시키고, 해당 액체의 슬러그를 전극으로서 역할하는 전극(1714b)에서 분할시켜, 액적을 전극(1714c)에 남겨둔다.
도 19 는 액적 작동기의 일부의 다른 액적 분배 구조(1900)의 평면도로서, 액적을 분배하는 다른 과정을 예시하고 있다. 액적 분배 구조(1900)는 중앙의 저장소 전극(1910), 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)을 포함할 수 있다. 중앙의 저장소 전극(1910)은, 도 19에 도시된 바와 같이, 테이퍼 형상을 지닐 수 있다. 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)은 삼각형 형상일 수 있고, 도 19에 도시된 바와 같이, 중앙의 저장소 전극(1910)에 끼워맞춤될 수 있다. 중앙의 저장소 전극(1910), 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)의 조합은 향상된 제어를 위해서 분절된 실질적으로 장 방형 혹은 정방형 저장소 전극을 형성한다. 특히, 분절의 형상은 액적 분배 과정을 원조하는 방식으로 형성되어 있다.
중앙의 저장소 전극(1910)의 보다 좁은 단부는, 예를 들어, 일렬의 전극(1918), 예컨대, 전기습윤 전극(1918a), (1918b) 및 (1918c)을 공급하여, 그 상부에서 액적이 중앙의 저장소 전극(1910)으로부터 분배되고, 이것에 의해 액적에 액적 작업이 시행될 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 19는 전극(1918a), (1918b) 및 (1918c)을 도시하고 있고, 여기서, 전극(1918a)은 중앙의 저장소 전극(1910)의 좁은 단부 및 중앙의 저장소 전극(1910) 근방의 개구부(1922) 내에 내장되어 있다. 도 19를 참조하면, 액적 분배 구조(1900)를 통해 액적을 분배하는 과정은 이하의 스텝을 포함하지만, 이들 스텝으로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = ON, 제2측면 저장소 전극(1914) = ON, 전극(1918a) = OFF, 전극(1918b) = OFF, 그리고 전극(1918c) = OFF. 이 스텝에서, 소정량의 유체는 실질적으로 저장소 전극(1910), 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)의 조합된 영역을 가로질러 분포되고, 실질적으로 어떠한 유체 및/또는 액적도 전극(1918a), (1918b) 및 (1918c)의 정상에 존재하지 않는다.
스텝 2에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = ON, 제2측면 저장소 전극(1914) = ON, 전극(1918a) = ON, 전극(1918b) = OFF, 그리고 전극(1918c) = OFF. 이 스텝에서, 중앙의 저장소 전극(1910)으로부터의 유체는 전극(1918a)의 활성화로 인해 전극(1918a)의 정상으로 끌어 당겨진다.
스텝 3에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = OFF, 제2측면 저장소 전극(1914) = OFF, 전극(1918a) = ON, 전극(1918b) = ON, 그리고 전극(1918c) = OFF. 이 스텝에서, 중앙의 저장소 전극(1910)으로부터의 유체의 핑거는 전극(1918a)과 전극(1918b) 양쪽 모두의 활성화에 의해 전극(1918a)과 전극(1918b) 양쪽 모두를 따라 끌어 당겨진다. 부가적으로, 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)은 불활성화되어 있으므로, 중앙의 저장소 전극(1910)에서의 유체는, 도 19에 도시된 바와 같이, 액적 분배 과정을 원조하는 데 적합한 형상을 취한다.
스텝 4에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = OFF, 제2측면 저장소 전극(1914) = OFF, 전극(1918a) = ON, 전극(1918b) = ON, 그리고 전극(1918c) = ON. 이 스텝에서, 중앙의 저장소 전극(1910)으로부터의 유체의 핑거는, 더욱 전극(1918)을 따라 끌어당겨져서 전극(1918a), 전극(1918b) 및 전극(1918c)의 활성화와 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)의 불활성화로 인해 전극(1918a), 전극(1918b) 및 전극(1714c)에 미치게 된다.
스텝 5에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = ON, 제2측면 저장소 전극(1914) = ON, 전극(1918a) = ON, 전극(1918b) = OFF, 그리고 전극(1918c) = ON. 이 스텝에서, 전극(1918b)은 불활성화되고, 현재 활성화되고 있는 중앙의 저장소 전극(1910)의 잡아당김은 중앙의 저장소 전극(1910)을 향하여 슬러그의 일부를 도로 끌어내어, 해당 액체의 슬러그를 전극으로서 역할하는 전극(1918b)에서 분할되어 액적을 전극(1918c)에 남겨둔다.
스텝 6에서, 중앙의 저장소 전극(1910) = ON, 제1측면 저장소 전극(1912) = ON, 제2측면 저장소 전극(1914) = ON, 전극(1918a) = OFF, 전극(1918b) = OFF, 그리고 전극(1918c) = ON. 이 스텝에서, 유체의 부피는 중앙의 저장소 전극(1910), 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)의 조합된 영역을 가로질러 원상 회복되고, 어떠한 유체도 전극(1918a) 및 (1918b)의 정상에 존재하지 않는다. 액적은 전극(1918c)에 남아 있다.
액적 분배 구조(1900)를 통해서 액적을 분배하는 과정의 스텝 1 내지 6을 참조하면, 저장소 전극을 전체적으로 불활성화하는 필요성은 회피된다. 보다 구체적으로는, 중앙의 저장소 전극(1910)은 전극 활성화 수순(1900)의 모든 스텝을 통해서 활성화 상태로 남고, 제1측면 저장소 전극(1912) 및 제2측면 저장소 전극(1914)만이 차례로 온/오프 된다.
도 20A 는 도 17의 액적 분배 구조(1700)의 다른 평면도로서, 액적 작동기 내에서 액적을 교반하고/하거나 유체 저장소를 채우는 과정을 예시하고 있다. 도 20A를 참조하면, 액적 분배 구조(1700)를 통해 액적을 교반하는 과정은 이하의 스텝들을 포함하지만, 그 스텝들은 이들로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 그리고 전극(1714b) = OFF. 이 스텝에서, 소정량의 유체는 저장소 전극(1710) 및 전극(1714a)의 조합된 영역을 가로질러 실질적으로 분배되고, 어떠한 유체도 (1714b) 정상에 존재한다.
스텝 2에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = OFF, 그리고 전 극(1714b) = OFF. 이 스텝에서, 전극(1714a)은 불활성화되어, 전극(1714a)에서의 유체가 저장소 전극(1714a)으로 도로 끌려가 실질적으로 어떠한 유체도 (1714b)의 정상에 존재하지 않는다.
액적 분배 구조(1700)를 통해서 액적을 교반하는 과정은 액적 교반 작업을 달성하기 위하여 스텝 1과 스텝 2를 교대로 수행한다. 대안적으로, 스텝 1과 스텝 2를 교대로 실시하는 것은 개구부(1718)를 경유해서 저장소 전극(1710) 상에 공급된 액체를 채우기 위하여 사용될 수 있다. 이 주입 작업은 다른 액적 작업이 수행되고 있는 시각과 동시에 수행될 수도 있다.
도 20B 는, 도 17의 액적 분배 구조(1700)의 또 다른 평면도로서, 액적 작동기 내의 유체를 교반하는 과정을 예시하고 있다. 액적 분배 구조(1700)를 통해 액적을 교반하는 과정은 이하의 스텝을 포함하지만, 이들 스텝으로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = ON, 그리고 전극(1714b) = OFF. 이 스텝에서, 소정량의 유체는 저장소 전극(1710) 및 전극(1714a)의 조합된 영역을 가로질러 실질적으로 분배되고, 실질적으로 어떠한 유체도 (1714b)의 정상에 존재한다.
스텝 2에서, 저장소 전극(1710) = ON, 전극(1714a) = OFF, 그리고 전극(1714b) = OFF. 이 스텝에서, 전극(1714a)은 불활성화되어, 전극(1714a)에서의 유체가 저장소 전극(1714a)으로 도로 끌려가 실질적으로 어떠한 유체도 (1714b)의 정상에 존재하지 않는다.
스텝 3에서, 저장소 전극(1710) = OFF, 전극(1714a) = OFF, 그리고 전극(1714b) = OFF. 이 스텝에서, 저장소 전극(1710)을 불활성화시킴으로써, 그 위의 유체는 개구부(1718)를 통해서 실질적으로 배기될 수 있고, 이것은 유체 저장소 내의 비즈(도시 생략)를 분해하기 위한 기구를 제공한다.
액적 분배 구조(1700)를 경유해서 유체를 교반하는 과정은 액적 교반 작업을 달성하기 위하여 스텝 1, 2 및 3을 통해서 반복적으로 루핑(looping)될 수 있다. 예를 들어, 일단 비즈(도시 생략)가 유체 저장소, 예컨대 저장소 전극(1710) 속으로 반입되면, 상기 비즈는 중력으로 인해 유체 저장소의 표면 상에 정착되는 경향이 있다. 그러나, 분석평가에 이용하기 위하여 비즈를 재현탁시키기 위해서, 비즈는 개구부(1718)를 경유해서 액적 작동기 내에 유체를 반입하고 나서 해당 유체를 개구부(1718)를 통해서 도로 되돌림으로써(예컨대, 스텝 3에서의 저장소 전극(1710)을 오프로 전환함으로써) 재현탁될 수 있다. 이 동작은 재순환되어 비즈를 재현탁시킨다.
도 21A 는 액적 작동기의 일부의 액적 분배 구조(2100)의 평면도로서, 액적 작동기 내 1배 크기의 액적을 처분하는 과정을 예시하고 있다. 액적 분배 구조(2100)는 액적 작동기의 개구부(2118)를 통해서 1배 크기의 액적(2114)을 처분하기 위하여 일렬의 전극(2110)(예컨대, 전기습윤 전극(2110a), (2110b), (2110c) 및 (2110d))을 포함하고 있다. 이 예에서, 개구부(2118)는 전극(2110d)에 근접하여 위치되어 있다. 1배 크기란, 단일 전극(2110)의 대략의 면적과 관련한 액적의 대략의 족적을 의미한다. 액적 분배 구조(2100)를 통해 1배 크기 액적을 분배하는 과정은 이하의 스텝을 포함하지만, 이들 스텝으로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 전극(2110a) = ON, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 1배 크기의 액적(2114)은 전극(2110a)만의 활성화로 인해 전극(2110a)에서 유지된다.
스텝 2에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = ON, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110a)이 불활성화되고, 그의 이웃하는 전극(2110b)이 활성화된다. 이것에 의해 1배 크기의 액적(2114)을, 개구부(2118)를 향하는 방향으로 전극(2110a)으로부터 전극(2110b)으로 이동시킨다.
스텝 3에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = ON, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110b)이 불활성화되고, 그의 이웃하는 전극(2110c)이 활성화된다. 이것에 의해 1배 크기의 액적(2114)을, 개구부(2118)를 향하는 방향으로 전극(2110b)으로부터 전극(2110c)으로 이동시킨다.
스텝 4에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = ON. 이 스텝에서, 전극(2110c)이 불활성화되고, 그의 이웃하는 전극(2110d)이 활성화된다. 이것에 의해 1배 크기의 액적(2114)을, 개구부(2118)에 근접하여 위치된 전극(2110c)으로부터 전극(2110d)으로 이동시킨다.
스텝 5에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110d)이 불활성화되어, 1배 크기의 액적(2114)을 액적 작동기로부터 개구부(2118)를 통해서 배기시킨다(즉, 처분한다).
도 21B 는 도 21A의 액적 분배 구조(2100)의 다른 평면도로서, 액적 작동기 내 2배 크기의 액적을 처분하는 과정을 예시하고 있다. 예를 들어, 도 21B는 액적 분배 구조(2100)의 정상에 있는 2배 크기의 액적(2116)을 도시하고 있다. 2배 크기란, 단일 전극(2110)의 대략의 면적과 관련한 액적의 대략의 족적을 의미한다. 액적 분배 구조(2100)를 통해 2배 크기의 액적을 분배하는 과정은 이하의 스텝을 포함하지만, 이들 스텝으로 제한되는 것은 아니다.
스텝 1에서, 전극(2110a) = ON, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 2배 크기의 액적(2116)은 전극(2110a)만의 활성화로 인해 전극(2110a)에서 유지된다.
스텝 2에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = ON, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110a)이 불활성화되고, 그의 이웃하는 전극(2110b)이 활성화된다. 이것에 의해, 2배 크기의 액적(2116)이 개구부(2118)를 향하는 방향으로 전극(2110a)으로부터 전극(2110b)으로 이동된다.
스텝 3에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = ON, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110b)이 불활성화되고, 그의 이웃하는 전극(2110c)이 활성화된다. 이것에 의해, 2배 크기의 액적(2116)이 개구부(2118)를 향하는 방향으로 전극(2110b)으로부터 전극(2110c)으로 이동된다.
스텝 4에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = ON, 그리고 전극(2110d) = ON. 이 스텝에서, 전극(2110c)과 그의 이웃하는 전극(2110d)이 모두 활성화된다. 이것에 의해, 2배 크기의 액적(2116)이 그 형상이 변화되어 전극(2110c)과 전극(2110d)을 모두 가로질러 퍼져서, 개구부(2118) 근방에 위치된 유체의 슬러그를 형성한다.
스텝 5에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = ON. 이 스텝에서, 전극(2110c)이 불활성화되어, 전극(2110d)만을 활성화 상태로 한다. 이것은 2배 크기의 액적(2116)의 부피의 일부를 해제하여 액적 작동기로부터 개구부(2118)를 통해서 배출(즉, 처분)하고, 이것에 의해 전극(2110d)에서 2배 크기의 액적(2116)의 균형을 유지한다.
스텝 6에서, 전극(2110a) = OFF, 전극(2110b) = OFF, 전극(2110c) = OFF, 그리고 전극(2110d) = OFF. 이 스텝에서, 전극(2110d)이 불활성화되어, 액적 작동기로부터 개구부(2118)를 통해서 배기(즉, 처분)되는 스텝 5로부터 액적(2116)의 2배 크기의 부피의 균형을 허용한다.
도 22A 는 액적 작동기의 일부의 이중 목적의 액적 분배 구조(2200)의 평면도로서, 액적 작동기 내에서 액적을 분배하는 과정을 예시하고 있다. 이중 목적의 액적 분배 구조(2200)는 액적 작동기(도시 생략)의 유체 저장소로서 역할하는 다수의 전극(2210)의 어레이를 포함한다. 일례에 있어서, 전극(2210a) 내지 (2210i)은 도 22A에 도시된 바와 같이 3 × 3 어레이로 배열되어 있다. 전극(2210)의 어레이의 한쪽에는, 일렬의 전극(2214), 예컨대, 전극(2214a) 및 (2214b), 예를 들어, 전기습윤 전극 등이 배열되어 있을 수 있다. 전극(2210) 및 전극(2214)은 개별적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 대향하는 전극(2214)인 전극(2210)의 어레이의 한쪽 근방에 개구부(2218)가 위치될 수 있다. 부가적으로, 도 22A는 활성화 상태에 있는 전극(2210) 및 전극(2214)의 모두와, 해당 전극(2210) 및 전극(2214)의 조합된 영역 위쪽에 분포된 유체(2222)의 양을 도시하고 있다.
도 22A는 액적 작동기 내의 액적 분배 작업의 하나의 스텝에서의 이중 목적의 액적 분배 구조(2200)를 도시하고 있다. 일례에 있어서, 액적 분배 과정은 도 17 및 도 18을 참조하여 기재된 액적 분배 과정과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 22B 는 도 22A의 이중 목적의 액적 분배 구조(2200)의 다른 평면도로서, 액적 작동기의 액적을 처분하는 과정을 예시하고 있다. 도 22B는 전극(2214a)의 정상에 위치된 액적(2224)을 도시하고 있다. 이 예에서, 액적(2224)은 전극(2214a)으로부터 전극(2214a)으로, 이어서 전극(2210b)으로, 그후 전극(2210e)으로, 또, 이어서 전극(2210h)으로 이송되어야 하고, 또한, 개구부(2218)를 통해서 액적 작동기로부터 배기된다(즉, 처분된다). 이 액적 처분 과정은 도 21A를 참조하여 기재된 액적 처분 과정과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 22A 및 도 22B의 이중 목적의 액적 분배 구조(2200)의 일 측면은 동일한 액적 분배 구조가 액적 분배 작업 및 액적 처분 작업의 양쪽 모두에 대해서 적용될 수 있는 점이다.
도 23A 는 액적 작동기의 단일 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하기 위한 액적 분배 구조(2300)의 일례의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(2300)는 예를 들어 정방형 혹은 장방형 형상일 수 있는 중앙의 저장소 전극(2310) 및 다수의 열(라인)의 전극(2312)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 23A에 도시된 바와 같이, 전극(2312)의 제1라인은 중앙의 저장소 전극(2310)의 제1측 면에 배열될 수 있고, 전극(2312)의 제2라인은 중앙의 저장소 전극(2310)의 제2측면에 배열될 수 있으며, 전극(2312)의 제3라인은 중앙의 저장소 전극(2310)의 제3측면에 배열될 수 있고, 전극(2312)의 제4라인은 중앙의 저장소 전극(2310)의 제4측면에 배열될 수 있다. 이 예에서, 전극(2312)의 각 라인의 제1전극(2312)은 중앙의 저장소 전극(2310)에 내장되어 있을 수 있다.
부가적으로, 개구부(2314)는 중앙의 저장소 전극(2310)과 관련해서 실질적으로 중앙에 위치되어 있다. 개구부(2314)의 직경은, 개구부(2314)의 일부가 전극(2312)의 각 라인의 제1전극(2312)과 중첩할 수 있도록 적절한 크기로 되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 중앙의 저장소 전극(2310)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다.
도 23A의 액적 분배 구조(2300)의 일 측면은 단일의 저장소를 설치하여, 이곳으로부터 액적이 다수의 방향, 예컨대, 이것으로 제한되지는 않지만, 4 방향으로 분배될 수 있다는 점이다. 액적 분배 구조(2300)의 다른 측면은, 중앙의 전극, 예컨대, 중앙의 저장소 전극(2310)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다는 점이다.
도 23B 는 액적 작동기 내의 단일의 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하기 위한 액적 분배 구조(2320)의 다른 예의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(2320)는, 예를 들어, 정방형 혹은 장방형 형상일 수 있는 중앙의 저장소 전극(2322), 및 도 23A에 기재된 다수의 열의 전극(2312)을 공급하기 위한 다수의 측면 전극(2324)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 23B에 도시된 바와 같이, 전 극(2312)의 제1라인을 공급하는 측면 전극(2324a)은 중앙의 저장소 전극(2322)의 제1측면에 배열될 수 있고, 전극(2312)의 제2라인을 공급하는 측면 전극(2324b)은 중앙의 저장소 전극(2322)의 제2측면에 배열될 수 있으며, 전극(2312)의 제3라인을 공급하는 측면 전극(2324c)은 중앙의 저장소 전극(2322)의 제3측면에 배열될 수 있고, 전극(2312)의 제4측면을 공급하는 측면 전극(2324d)은 중앙의 저장소 전극(2322)의 제4측면에 배열될 수 있다. 이 예에 있어서, 전극(2312)의 각 라인의 제1전극(2312)은 각각의 측면 전극(2324)의 각각에 내장되어 있을 수 있다.
부가적으로, 개구부(2314)는 중앙의 저장소 전극(2322)과 관련해서 실질적으로 중앙에 위치되어 있다. 개구부(2314)의 직경은, 개구부(2314)의 일부가 측면 전극(2324)의 각각과 중첩할 수 있도록 적절한 크기로 되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 중앙의 저장소 전극(2322)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다.
도 23B의 액적 분배 구조(2320)의 일 측면은 단일의 저장소를 설치하여, 이곳으로부터 액적이 다수의 방향, 예컨대, 이것으로 제한되지는 않지만, 4 방향으로 분배될 수 있다는 점이다. 액적 분배 구조(2320)의 다른 측면은, 중앙의 전극, 예컨대, 중앙의 저장소 전극(2322)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다는 점이다.
도 23C 는 액적 작동기 내의 단일 저장소로부터 다수의 방향으로 액적을 분배하는 액적 분배 구조(2340)의 다른 예의 평면도를 예시하고 있다. 액적 분배 구조(2340)는, 예를 들어, 정방형, 장방형, 원형, 육각형 혹은 팔각형 형상 등일 수 있는 중앙의 저장소 전극(2342), 및 실질적으로 중앙의 저장소 전극(2342)을 둘러 싸는 분배 전극(2344)을 포함할 수 있다. 또한, 분배 전극(2344)의 기하 형태는 도 23A에 기재된 다수의 열, 즉, 라인의 전극(2312)을 공급하는 다수의 플랫폼(2346)(도 23C 참조)을 지닌다.
예를 들어, 도 23C에 도시된 바와 같이, 분배 전극(2344)의 제1플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제1라인을 공급하고, 분배 전극(2344)의 제2플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제2라인을 공급하며, 분배 전극(2344)의 제3플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제3라인을 공급하고, 분배 전극(2344)의 제4플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제4라인을 공급하며, 분배 전극(2344)의 제5플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제5라인을 공급하고, 분배 전극(2344)의 제6플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제6라인을 공급하며, 분배 전극(2344)의 제7플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제7라인을 공급하고, 분배 전극(2344)의 제8플랫폼(2346)은 전극(2312)의 제8라인을 공급한다. 이 예에 있어서, 전극(2312)의 각 라인의 제1전극(2312)은 각각의 플랫폼(2346)의 각각에 내장되어 있을 수 있다.
부가적으로, 개구부(2314)는 중앙의 저장소 전극(2342)과 관련해서 실질적으로 중앙에 위치되어 있다. 개구부(2314)의 직경은, 개구부(2314)의 일부가 분배 전극(2344)의 일부와 중첩할 수 있도록 적절한 크기로 되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 중앙의 저장소 전극(2342)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다.
도 23C의 액적 분배 구조(2340)의 일 측면은 단일의 저장소를 설치하여, 이곳으로부터 액적이 다수의 방향, 예컨대, 이것으로 제한되지는 않지만, 8 방향으로 분배될 수 있다는 점이다. 액적 분배 구조(2340)의 다른 측면은, 중앙의 전극, 예 컨대, 중앙의 저장소 전극(2342)의 존재 혹은 부재는 임의선택적일 수 있다는 점이다.
도 23A, 도 23B 및 도 23C를 참조하면, 저장소 구조의 기하 형태는 도 23A, 도 23B 및 도 23C만 도시된 것만으로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시형태에 있어서, 저장소 구조의 기하 형태는 임의의 많은 방향으로 액적을 분배하는 데 적합한 임의의 형상으로 변형될 수 있다. 부가적으로, 개구부(2314)는 원형으로 제한되지 않는다. 대안적으로, 개구부(2314)는 저장소 구조의 기하 형태에 대응하도록 적합한 임의의 기하 형태일 수도 있다.
도 24A 는 단일의 개구부를 이용해서 다수의 유체 저장소로 유체의 병렬 분포용의 액적 작동기(2400)의 일부의 평면도를 예시하고 있다. 부가적으로, 도 24B 는 도 24A의 선 A-A를 따라 취한 액적 작동기(2400)의 단면도를 예시하고 있다. 도 24A 및 도 24B를 참조하면, 액적 작동기(2400)는 상부 기판(2412)으로부터 간극만큼 이간되어 있는 하부 기판(2410)을 포함할 수 있다. 다수의 액적 분배 구조(2414)의 세트는 하부 기판(2410)과 연관되어 있을 수 있다. 일례에 있어서, 액적 작동기(2400)는, 도 24A에 도시된 바와 같이, 액적 분배 구조(2414a) 내지 (2414h)를 포함할 수 있다. 또한, 각 액적 분배 구조(2414)는 일렬의 전극(2418), 예컨대, 전기습윤 전극을 공급하는 저장소 전극(2416)으로 구성될 수 있다.
액적 작동기(2400)는 각각의 유체 채널(2426)을 통해서, 각각의 액적 분배 구조(2414)에 대응하는 다수의 개구부(2424)에 유동적으로 접속된 중앙 개구부(2420)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 중앙 개구부(2420)는 유체 채널(2426a) 내지 (2426h)을 통해서 각각 개구부(2424a) 내지 (2424h)에 유동적으로 접속되어 있다. 부가적으로, 개구부(2424a) 내지 (2424h)는 각각 액적 분배 구조(2414a) 내지 (2414h)에 대응한다. 또한, 개구부(2424a) 내지 (2424h)의 적어도 일부는, 도 24A 및 도 24B에 도시된 바와 같이, 액적 분배 구조(2414a) 내지 (2414h)의 각각의 저장소 전극(2416)과 중첩될 수 있다.
작업 시, 소정량의 유체, 예컨대, 샘플 유체(2428)는 중앙 개구부(2420)를 경유해서 액적 작동기(2400) 내로 반입될 수 있다. 이어서, 해당 유체(2428)는 유체 채널(2426)을 통해서 실질적으로 동시에 일어나는 방식으로 흘러, 개구부(2424a) 내지 (2424h)를 채움으로써, 해당 유체(2428)를 대응하는 액적 분배 구조(2414a) 내지 (2414h)의 각각의 저장소 전극(2416)으로 실질적으로 동시에 일어나는 방식으로 공급한다.
임의선택적으로, 소정량의 유체(2428)는 개구부(2424a) 내지 (2424h) 중 어느 하나를 경유해서 액적 작동기(2400) 내로 반입될 수 있다. 그러나, 이 경우, 유체(2428)가 각각의 액적 분배 구조(2414)에 약간 상이한 시각에 도달할 수 있으므로, 액적 분배 구조(2414a) 내지 (2414h)에는, 실질적으로 동시에 일어나는 방식으로 유체(2428)가 공급될 수는 없다. 임의선택적으로, 소정량의 유체(2428)는 그의 연관된 개구부(2424)를 경유해서 소정의 액적 분배 구조(2414) 내로 반입될 수 있다. 예를 들어, 액적 분배 구조(2414c)만이 개구부(2424c)를 경유해서 반입될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 개구부(2424)는 액적 작동기(2400)에는 존재하지 않는다. 그 대신에, 유체는 중앙 개구부(2420)로부터만 공급된 후, 유체 채널(2426)을 통해 액적 분배 구조(2414)로 흐를 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 저장소 전극만으로 유도되는 유체 경로로 제한되지 않고, 유체 채널(2426) 등의 유체 경로는 임의의 형식의 전극으로 유도될 수 있다.
도 25A 는 단일의 개구부를 이용해서 다수의 유체 저장소에 유체의 연속적인 분배를 위한 액적 작동기(2500)의 일부의 평면도를 예시하고 있다. 부가적으로, 도 25B 는 도 25A의 선 B-B를 따라 취한 액적 작동기(2500)의 단면도이다.
도 25A 및 도 25B를 참조하면, 액적 작동기(2500)는 상부 기판(2512)으로부터 간극만큼 이간되어 있는 하부 기판(2510)을 포함할 수 있다. 다수의 액적 분배 구조(2514)의 세트는 하부 기판(2510)과 연관되어 있을 수 있다. 일례에 있어서, 액적 작동기(2500)는, 도 25A에 도시된 바와 같이, 액적 분배 구조(2514a) 내지 (2514c)를 포함할 수 있다. 또한, 각 액적 분배 구조(2514)는 일렬의 전극(2518), 예컨대, 전기습윤 전극을 공급하는 저장소 전극(2516)으로 구성될 수 있다.
액적 작동기(2500)는 각각 다수의 액적 분배 구조(2514)에 대응하는 다수의 개구부(2522)에 유동적으로 접속된 유체 채널(2520)을 추가로 포함한다. 예를 들어, 유체 채널(2520)은 각각 액적 분배 구조(2514a) 내지 (2514c)에 대응하는 개구부(2522a) 내지 (2522c)에 유동적으로 접속되어 있다. 또, 개구부(2522a) 내지 (2522c)의 적어도 일부는, 도 25A 및 도 25B에 도시된 바와 같이, 액적 분배 구조(2514a) 내지 (2514c)의 각각의 저장소 전극(2516)과 중첩될 수 있다.
작업 시, 소정량의 유체, 예컨대, 샘플 유체(2528)는, 유체 채널(2520)을 경유해서 액적 작동기(2400) 내로 반입될 수 있다. 이어서, 해당 유체(2528)는 유체 채널(2520)을 통해 흘러서, 실질적으로 연속적인 방식으로 개구부(2522a) 내지 (2522c)에 도달함으로써, 대응하는 액적 분배 구조(2514a) 내지 (2514c)의 각각의 저장소 전극(2516)으로 실질적으로 순차적인 방식으로 유체(2528)를 공급한다. 일례에 있어서, 유체(2528)는 유체 채널(2520)을 경유해서 우선 액적 분배 구조(2514a)에 도달하고, 이어서, 액적 분배 구조(2514b)에, 그 후, 액적 분배 구조(2514c)에 도달할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 저장소 전극만으로 유도되는 유체 경로로 제한되지 않고, 유체 채널(2520) 등의 유체 경로는 임의의 형식의 전극으로 유도될 수 있다.
도 26A 및 도 26B 는 보다 큰 저장소 전극에 내장된 액적 형성 전극을 포함하는 액적 작동기의 액적 분배 구조(2600)의 일례의 평면도이다. 액적 분배 구조(2600)는, 도 26A 및 도 26B에 도시된 바와 같이, 액적 형성 전극(2614)이 내부에 내장된 저장소 전극(2610)을 포함할 수 있다. 저장소 전극(2610)은, 예를 들어, 액적 형성 전극(2614)보다 수배 큰 면적을 지닐 수 있다. 부가적으로, 도 26A 및 도 26B는 저장소 전극(2610)과 연관된 개구부(2618)를 나타내고 있다.
도 26A에 있어서, 저장소 전극(2610)과 액적 형성 전극(2614)은 모두 활성화되고 있다. 따라서, 소정량의 유체, 예컨대, 개구부(2618)를 경유해서 공급되는 샘플 유체(2622)는, 저장소 전극(2610)과 액적 형성 전극(2614)의 조합된 영역의 정상에 있게 된다.
도 26B에 있어서, 저장소 전극(2610)은 불활성화되고, 액적 형성 전극(2614)만이 활성화된다. 그 결과, 저장소 전극(2610)(도 26A 참조)의 정상에 있는의 소정량의 유체(2622)는 개구부(2618)를 통해 배출되어, 액적 형성 전극(2614)의 상부에만 액적(2626)을 남길 수 있다.
도 26C 는 보다 큰 저장소 전극에 내장된 다수의 액적 형성 전극을 포함하는 액적 작동기의 액적 분배 구조(2630)의 일례의 평면도이다. 액적 분배 구조(2630)는, 도 26C에 도시된 바와 같이, 다수의 액적 형성 전극(2634)(예컨대, 액적 형성 전극(2634a), (2634b), (2634c) 및 (2634d))이 내부에 내장되어 있는 저장소 전극(2632)을 포함할 수 있다. 저장소 전극(2632)은, 예를 들어, 각각의 액적 형성 전극(2634)보다 수배 큰 면적일 수 있다. 부가적으로, 도 26C는 저장소 전극(2632)의 중앙의 영역에 실질적으로 위치결정된 개구부(2618)를 도시하고 있다.
도 26C에서, 저장소 전극(2632)은 불활성화되고, 액적 형성 전극(2634a), (2634b), (2634c) 및 (2634d)은 활성화된다. 그 결과, 저장소 전극(2632)의 정상에 있을 수 있던 소정량의 유체는 개구부(2618)를 통해서 배출되어, 액적 형성 전극(2634a), (2634b), (2634c) 및 (2634d)의 정상에만 액적(2626)을 남길 수 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 26A, 도 26B 및 도 26C에 나타낸 실시형태로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 도 1 내지 도 26A, 도 26B 및 도 26C에 나타낸 실시형태의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 부가적으로, 도 1 내지 도 26A, 도 26B 및 도 26C에 나타낸 실시형태의 변형예는, 액적 작동기 내의 액체의 부피를 이 동시키기 위한 에너지원으로서, 예를 들어, 압력, 전기습윤, 중력 효과, 모세관력, 및 이들의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 26A, 도 26B 및 도 26C에 나타낸 실시형태의 변형예로는 임의의 크기, 형상 및/또는 기하 형태, 예컨대, 이들로 제한되지는 않지만, 장방형, 정방형, 원형, 타원형, 육각형 및 팔각형 등의 개구부, 전극 및 유체 저장소를 포함할 수 있다.
7.3 액적 작동기
본 발명에 이용하는 데 적합한 액적 작동기 구조의 예는 미국 특허 제6,911,132호(공고일: 2005년 6월 28일, 발명자: Pamula et al., 발명의 명칭: "Apparatus for Manipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques"; 미국 특허 출원 제11/343,284호(출원일: 2006년 1월 30일, 발명의 명칭: "Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a Printed Circuit Board"); 미국 특허 제6,773,566호(공고일: 2004년 8월 10일, 발명자: Shenderov et al., 발명의 명칭: "Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for Using Same"), 미국 특허 제6,565,727호(공고일: 2000년 1월 24일, 발명자: Shenderov et al., 발명의 명칭: "Actuators for Microfluidics Without Moving Parts"); 및 국제 특허 출원 제PCT/US 06/47486호(출원일: 2006년 12월 11일, 발명자: Pollack et al., 발명의 명칭: "Droplet-Based Biochemistry")를 참조할 수 있고, 이들 개시 내용은 참조로 본원에 병합된다. 전술한 바와 같이, 액적 작동기는 그 위에서 액적 작업이 수행되는 액적 작업면을 포함한다. 액적 작동기는 또한 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 전극(즉, 액적 작업 전극)을 포함한다.
액적 작업 전극은 여기서는 액적 작업면과 연관되어 있는 것으로 기술되어 있지만, 상부 기판 및/또는 하부 기판뿐만 아니라 이러한 상부 기판과 하부 기판 사이에 끼여 있는 기판들, 예컨대, 상부 기판과 하부 기판을 결합하는 벽이나 실런트 등을 포함하는, 액적 작동기의 임의의 기판과 연관되어 있을 수도 있다. 또한, 전술한 각종 실시형태에 있어서, 상부 기판은 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 각종 실시형태는 유체를 흐르게 하기 위하여 모세관력, 표면 장력, 압력 공급원 등을 이용하는 것이 기재되어 있다. 이들 실시형태의 각각에 있어서, 모세관력, 표면 장력, 압력 공급원(양 및/또는 음) 및/또는 기타 힘의 임의의 조합을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본문의 개시 내용을 통해서, 액적 작동기는 전형적으로 상부 기판 및 하부 기판을 구비한 것으로 기재되어 있지만, 작동성을 위하여 두 기판 사이로 액적을 특히 규제할 필요가 없는 실시형태에 있어서는, 단일 기판이면 충분하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 저장소 벽에 의해 액적 작업면과 이간되어 있는 저장소를 포함하는 실시형태에 있어서, 액체는 상부 기판, 하부 기판 및/또는 해당 상부 기판과 하부 기판 사이의 액적 작동기 측에 확립된 유체 경로에 의해 저장소에 도입될 수 있다. 본 명세서에 개시된 각종 액적 분배 프로토콜에 부가해서, 단, 각 실시형태에서, 액적은 하나 이상의 저장소 전극 및 2개 이상의 액적 작업 전극을 활성화시킨 후 말단의 활성화된 액적 작업 전극과 하나 이상의 저장소 전극 사이에 개입된 액적 작업 전극을 불활성화시킴으로써 액적을 분배될 수도 있다. 본 명세서에 기재된 각종 예를 참조하여, 각종 실시형태에 있어서는, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 액적 작업 전극을 활성화시키 고 나서, 이들 액적 작업 전극 중 중간에 있는 하나의 액적 작업 전극을 불활성화시켜, 말단의 활성화된 전극 혹은 전극들 상에 액적을 형성할 수도 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 각종 실시형태에 있어서, 제1액적 작업 전극은 저장소 전극에 인접하여, 부분적으로 내장되어 혹은 완전히 내장되어 있을 수 있다.
7.4 유체
본 발명의 접근법을 이용하는 액적 작업이 시행될 수 있는 유체의 예로는 상기 7.3 부문에 열거된 특허, 특히, 국제 특허 출원 제PCT/US 06/47486호(출원일: 2006년 12월 11일, 발명의 명칭: "Droplet-Based Biochemistry")를 참조하면 된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 유체는 생물학적 샘플, 예컨대, 전혈(whole blood), 림프 유체, 혈청, 혈장, 땀, 눈물, 타액, 가래, 뇌척수액, 약막액(amniotic fluid), 정액, 질 분비액, 장액(serous fluid), 윤활액, 심장막액, 복수(peritoneal fluid), 흉수, 누출액, 삼출액, 낭액(cystic fluid), 담즙, 소변, 위액, 장관액(intestinal fluid), 배설물 샘플, 유체화된 조직, 유체화된 유기체, 생물학적 약솜 및 생물학적 세정액이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 유체로는 물, 탈이온수, 식염 용액, 산성 용액, 염기성 용액, 세제 용액 및/또는 완충제 등의 시약을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 유체로는 시약, 예컨대, 생화학 프로토콜용의 시약, 예컨대, 핵산 증폭 프로토콜, 친화도(affinity)-기반 분석시험 프로토콜, 시퀀싱(서열결정) 프로토콜, 및/또는 생물학적 유체의 분석을 위한 프로토콜을 포함한다.
7.5 필러 유체
간극은 전형적으로 필러 유체에 의해 채워질 것이다. 상기 필러 유체는, 예 를 들어, 실리콘 오일 등의 저점도 오일일 수 있다. 필러 유체의 기타 예는 국제 특허 출원 제PCT/US 06/47486호(출원일: 2006년 12월 11일, 발명의 명칭: "Droplet-Based Biochemistry")에서 제공된다.
7.6 고처리량 ( High - Throughput ) 액적 분배 방법의 실시예
액적 작동기에서의 고처리량 액적 분배 작업을 제공하기 위한 접근법의 일례는, (1) 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액적 작업이 시행되는 액적이 형성될 수 있는 액체의 경로에 개별적으로 제어되는 전극의 어레이를 제공하는 단계; (2) 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 조건 하에, 개별적으로 제어되는 전극의 어레이를 실질적으로 커버하는 액체의 부피를 제공하는 단계; (3) 소정의 개별적으로 제어되는 전극, 예컨대 하나 걸른 개별적으로 제어되는 전극을 활성화시키는 단계; (4) 개별적으로 제어되는 전극의 어레이의 일단부로부터 시작해서 액체의 부피를 수축시키기 위하여 압력을 감압시키는 단계; 및 (5) 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유체의 수축의 결과, 소정의 활성화된 전극, 예컨대 하나 걸른 전극 상에 액적을 형성하는 단계를 포함한다.
8. 끝맺는 말
이상의 실시예의 상세한 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예를 예시한 첨부 도면을 참조하고 있다. 상이한 구조 및 작동을 구비한 기타 실시예는 본 발명의 범주로부터 벗어나는 것은 아니다.
본 명세서는 단지 독자의 편의를 위해 각 부분으로 분할되어 있다. 표제는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안된다.
단, 본 발명의 각종 상세는 본 발명의 범주로부터 벗어나는 일없이 변경될 수 있다. 또한, 위에서 서술된 내용은 단지 설명을 목적으로 한 것일 뿐, 제한의 목적으로 제시된 것은 아니며, 본 발명은 이하의 청구의 범위에 의해 규정된다.

Claims (173)

  1. 액적 작동기(droplet actuator) 상에 다수의 액적을 형성하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극;
    (ii) 상기 전극을 둘러싸면서 다수의 개구부를 포함하는 주변 장벽으로서, 상기 각 개구부는 상기 액적 작업 전극의 하나 이상의 전극에 대략 인접하고 있는 것인 주변 장벽; 및
    (iii) 상기 주변 장벽의 외부에 있고 상기 다수의 개구부를 통해서 상기 하나 이상의 전극 근방으로 흐르도록 배열된 유로
    를 구비한 베이스 기판(base substrate)을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 유로에 이어서 상기 주변 장벽의 개구부를 통해서 상기 하나 이상의 전극 근방으로 유체를 흐르게 하는 단계; 및
    (c) 하나 이상의 액적 작업을 수행하여 상기 액적 작업 전극 상에 액적을 형성하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체는 비즈(beads)를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포(biological cell)를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  4. 액적 작동기 상에 다수의 액적을 형성하는 방법에 있어서,
    (a) 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극들을 구비한 베이스 기판을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 이하의 단계(i) 및 (ii)를 임의의 순서로 행하여 하나 이상의 활성화된 전극 상에 유체를 제공하는 단계:
    (i) 상기 액적 작업 전극의 적어도 일부 상에 유체를 흐르게 하는 단계; 및
    (ii) 상기 액적 작업 전극의 하나 이상을 활성화시키는 단계; 및
    (c) 상기 활성화된 전극 주위로부터 유체를 배출하여, 상기 활성화된 액적 작업 전극 상에 액적을 남겨두는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    (a) 베이스 기판 상의 채널 내로 상기 액적 작업 전극을 제공하는 단계; 및
    (b) 외부의 압력 공급원을 이용해서 유체를 상기 채널 속으로 유입시켜 해당 유체를 해당 채널로부터 수축시키는(retract) 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  6. 제4항에 있어서,
    (a) 상기 액적 작업 전극 옆쪽으로 보다 큰 액적 이송 전극을 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 액적 이송 전극을 이용해서 유체를 상기 채널 속으로 흐르게 하고 해당 유체를 해당 채널로부터 수축시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에 다수의 액적의 형성방법.
  9. 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적(sub-droplet)을 분배하는 방법에 있어서,
    (a) 액적 근방에 전극의 경로를 제공하는 단계;
    (b) 상기 전극의 경로에 있는 전극을 활성화시켜 상기 액적을 상기 전극의 경로를 따라 배열된 슬러그(slug)로 형성하고, 해당 슬러그를 상기 전극의 경로를 따라 이송시키는 단계; 및
    (c) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 상기 전극의 경로에 있는 전극을 선택적으 로 불활성화시켜(deactivating), 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는(pinch off) 단계를 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극의 경로는 각 단부에서 저장소 전극에 의해 종결되며, 상기 방법은
    (a) 상기 전극의 경로에 있는 전극을 활성화시켜 제1저장소로부터의 액적을 상기 전극의 열(row)을 따라 배열된 슬러그로 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 전극을 선택적으로 불활성화시켜, 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는 동시에 제2저장소로 상기 슬러그를 이송시키는 단계를 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전극의 경로는 루프를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 액적의 면적은 대략 활성화 중인 전극 중 하나의 면적인 서브-액적의 분배 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 액적의 면적은 활성화 중인 전극 중 하나의 면적보다 큰 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 액적의 면적은 활성화 중인 전극 중 하나의 면적보다 적어도 2배 큰 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  17. 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 전극을 구비한 베이스 기판; 및
    (ii) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는
    상부기판으로서, 상기 상부 기판은
    (1) 저장소; 및
    (2) 상기 저장소로부터 간극 내로 유체 경로를 형성하는 개구 부를 구비하며,
    상기 저장소 개구부는, 유체가 상기 저장소 내에 제공될 경우,
    해당 유체가 제1전극 근방으로 가도록 배열되어 있고, 상기 제 1전극은 제2전극에 인접한 것인, 상부 기판
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 제1전극과 제2전극을 활성화시킴으로써, 유체를 상기 저장소로부터 상기 제1전극과 제2전극으로 흐르게 하는 단계; 및
    (c) 상기 제1전극을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 저장소로 실질적으로 반송시키는 단계를 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  20. 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법에 있어서,
    (a) (i) (1) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극; 및
    (2) 하나 이상의 전극 근방에 액적을 유지하기 위해 구성된 오목 한 저장소 영역
    을 구비한 베이스 기판; 및
    (ii) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상 부 기판
    을 구비한 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 오목한 저장소 영역에 인접한 제1전극과 상기 제1전극에 인접한 제2전극을 활성화시켜, 유체를 상기 저장소부터 상기 제1 및 제2전극 상으로 흐르게 하는 단계; 및
    (c) 제1전극을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 오목한 저장소 영역으로 실질적으로 반송하는 단계를 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  23. 액적 작동기 상의 액적으로부터 하나 이상의 서브-액적을 분배하는 방법에 있어서,
    (a) (i) (1) 동심 형상으로; 혹은
    (2) 연속적으로 보다 작아지는 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의
    정점 사이의 중간 지점에 위치된 공통 축을 따라 실질적으로 공통
    의 평면 내에,
    배열된 상기 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 세트로서, 각각 연속적으로 작아지는 상기 전극은 그 다음의 보다 큰 전극에 인접하게 위치결정되어 있는, 초승달 형상의 평면 전극;
    (ii) 실질적으로 상기 초승달 형상의 평면 전극의 공동 축을 따라, 상기 초승달 형상의 평면 전극과 공동 평면 내에 실질적으로 배열된 평면 분배 전극의 세트; 및
    (iii) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판;
    을 구비한 전극의 세트를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계:
    (b) 상기 오목한 저장소 영역에 인접한 제1전극과 상기 제1전극에 인접한 제2전극을 활성화시켜, 유체를 상기 저장소부터 상기 제1 및 제2전극 상으로 흐르게 하는 단계; 및
    (c) 제1전극을 불활성화시켜, 상기 제2전극 상에 액적을 형성시키고, 나머지 유체를 상기 오목한 저장소 영역으로 실질적으로 반송하는 단계를 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 서브-액적의 분배 방법.
  26. (a) 하나 이상의 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극;
    (b) 상기 전극을 둘러싸면서 다수의 개구부를 포함하는 주변 장벽으로서, 각 개구부가 상기 액적 작업 전극의 하나 이상의 전극에 대략 인접한 것인 주변 장벽; 및
    (c) 상기 주변 장벽에 형성되어 상기 다수의 개구부를 통해서 하나 이상의 전극 근방으로 유체를 흐르게 하는 유로
    를 구비한 베이스 기판을 포함하는 액적 작동기.
  27. (a) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 전극을 구비한 베이스 기판; 및
    (b) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판으로서,
    (i) 저장소; 및
    (ii) 상기 저장소로부터 간극 내로 유체 경로를 형성하는 개구부
    를 구비하는 상부 기판을 포함하되,
    상기 저장소 개구부는, 유체가 상기 저장소 내에 제공될 경우, 해당 유체가 상기 전극들 중 첫번째 전극 근방으로 가도록 배열되어 있는 것인 액적 작동기.
  28. (a) (i) 액적 작업을 수행하기 위해 구성된 액적 작업 전극; 및
    (ii) 하나 이상의 액적 작업 전극 근방에 액적을 유지하기 위해 구성 된 오목한 저장소 영역
    을 구비한 베이스 기판; 및
    (b) 간극을 형성하도록 상기 베이스 기판으로부터 이간되어 있는 상부 기판을 포함하는 액적 작동기.
  29. (a) 동심 형상으로; 혹은
    (b) 연속적으로 보다 작아지는 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 정점 사이의 중간 지점에 위치된 공통 축을 따라 실질적으로 공통의 평면 내에,
    배열된, 상기 실질적으로 초승달 형상의 평면 전극의 세트를 구비한 전극의 세트를 포함하되, 각각 연속적으로 작아지는 전극은 그 다음의 보다 큰 전극에 인접하게 위치결정되어 있는 것인, 액적 작동기.
  30. 제29항에 있어서,
    (a) 실질적으로 상기 초승달 형상의 평면 전극과 공통 평면 내에; 그리고
    (b) 실질적으로 상기 초승달 형상의 평면 전극의 공동 축을 따라,
    배열된 평면 분배 전극의 세트를 추가로 포함하는 액적 작동기.
  31. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는(manipulating) 방법에 있어서,
    (a) (i) 다수의 독립적으로 제어가능한 전극의 어레이를 포함하는 저장소 전극;
    (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체;
    (iii) 상기 저장소 전극과 개구부의 양쪽 모두와 유체 연통(fluid
    communication)하도록 위치결정된 이송 전극; 및
    (iv) 상기 개구부, 이송 전극 및 저장소 전극을 통과하는 유로
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 저장소 전극 상에 액적을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 저장소 전극은 상기 이송 전극보다 대체로 큰 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기상에의 액적의 조작방법.
  35. 제31항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  36. 제31항에 있어서, 상기 개구부를 통해서 액적을 분배하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  37. 제31항에 있어서, 상기 액적의 분배 및 액적의 형성 중 적어도 하나를 수행하도록 상기 저장소 전극을 구성하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  38. 액적 작동기 상에 액적을 형성하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 저장소 전극;
    (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체;
    (iii) 상기 저장소 전극과 개구부의 양쪽 모두와 유체 연통하도록 위 치결정된 이송 전극으로서, 상기 개구부와 적어도 부분적으로 중첩하 고 있는 것인 이송 전극; 및
    (iv) 상기 개구부, 이송 전극 및 저장소 전극을 통과하는 유로
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  39. 제38항에 있어서, 복수의 전극을 상기 저장소와 유체 연통하면서 상기 이송 전극과 대향시켜 위치결정하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 저장소 전극은 고리 형상인 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  41. 제38항에 있어서, 상기 저장소 전극은 고리 형상이고, 다수의 독립적으로 제어가능한 분절(segment)을 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 분절을 원주방향으로 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 분절을 방사상으로 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 분절은 직사각형인 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 분절은 삼각형인 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  46. 제38항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  47. 제38항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  48. 제38항에 있어서, 상기 저장소 전극은 띠 형상인 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  49. 제38항에 있어서, 상기 저장소 전극은 띠 형상이고, 다수의 독립적으로 제어가능한 분절을 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 형성방법.
  50. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 하나 이상의 액적 작업을 수행하도록 구성된 액적 작업 전극;
    (ii) 개구부를 포함하는 구조체; 및
    (iii) 상기 액적 작업 전극과 개구부에 인접한 저장소 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 개구부, 저장소 전극 및 액적 작업 전극을 통과하는 유로를 제공하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  52. 제50항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  53. 제50항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  54. 제50항에 있어서, 상기 개구부는 상기 저장소 전극보다 작은 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  55. 제50항에 있어서, 상기 개구부는 상기 저장소 전극보다 큰 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  56. 제50항에 있어서, 상기 개구부는 실질적으로 상기 저장소 전극과 동일한 크기를 지니는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  57. 제50항에 있어서, 상기 개구부는 상기 저장소 전극과 적어도 부분적으로 중첩하고 있는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  58. 제50항에 있어서, 상기 개구부는 상기 저장소 전극의 적어도 약 절반과 중첩하고 있는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  59. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) 저장소 전극에 액적을 공급하는 단계;
    (b) 상기 저장소 전극 내에 전극을 내장하는(embedding) 단계;
    (c) 상기 내장된 전극을 포함하는 전극의 경로 내에 있는 전극을 선택적으로 활성화시켜, 상기 액적을 상기 전극의 경로를 따라 배열된 슬러그로 형성하고, 해당 슬러그를 상기 전극의 경로를 따라 이송하는 단계; 및
    (d) 상기 슬러그의 꼬리 단부에서 상기 전극의 경로 내에 있는 전극을 선택적으로 불활성화시켜, 상기 슬러그의 꼬리 단부로부터 하나 이상의 서브-액적을 떼어내는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  60. 제59항에 있어서, 선택적 불활성화 중 하나는 해당 선택적 불활성화 중 다른 것보다 높은 빈도로 수행되는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  61. 제59항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  62. 제59항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  63. 제59항에 있어서, 상기 저장소 전극의 테이퍼 형상 부분을 선택적으로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  64. 제59항에 있어서, 상기 저장소 전극의 삼각형 부분을 선택적으로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  65. 제64항에 있어서, 상기 저장소 전극의 복수의 측면부를 선택적으로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  66. 제59항에 있어서, 상기 액적을 교반하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  67. 제59항에 있어서, 각각의 전극의 활성화 및 불활성화를 루핑(looping)함으로써 상기 액적을 교반하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조 작방법.
  68. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 저장소 전극;
    (ii) 상기 저장소 전극에 인접하여 개구부를 포함하는 구조체;
    (iii) 상기 저장소 전극과 각각 유체 연통하는 복수의 전극 어레이; 및
    (iv) 상기 개구부, 저장소 전극 및 각각의 전극 어레이를 통과하는 복수의 유로
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 유로 중 적어도 하나를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 유로 중 적어도 하나를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계는 상기 저장소 전극을 포함하는 적어도 4개의 유로를 통해서 유로를 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  70. 제68항에 있어서, 상기 저장소 전극에 인접하여 상기 유로 중 적어도 하나에 측면 전극(side electode)을 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  71. 제68항에 있어서, 상기 저장소 전극에 인접하여 상기 유로 중 적어도 하나에 위치결정된 측면 전극 내에 전극 어레이의 전극을 내장하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  72. 제68항에 있어서, 상기 개구부를, 상기 저장소 전극에 인접하여 상기 유로 중 적어도 하나에 위치결정된 측면 전극과 중첩시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  73. 제68항에 있어서, 상기 저장소 전극을 실질적으로 둘러싸도록 분배 전극을 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 분배 전극은 상기 복수의 유로 중 일부를 포함하는 복수의 플랫폼을 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  74. 제68항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  75. 제68항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  76. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) 복수의 유로와 유체 접속(fluid connection)하는 개구부를 구비한 구조체를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 복수의 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  77. 제76항에 있어서, 상기 복수의 유로를 통해서 유체를 연속적으로 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  78. 제76항에 있어서, 상기 복수의 유로를 통해 유체를 병렬로 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  79. 제76항에 있어서, 상기 복수의 유로 내에 복수의 다른 개구부를 각각 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 다른 개구부는 각각 상기 개구부와 유체 연통하고 있는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  80. 제76항에 있어서, 상기 복수의 유로 내에 복수의 유체 저장소를 각각 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 유체 저장소는 각각 상기 개구부와 유체 연통하고 있는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  81. 제76항에 있어서, 상기 유체는 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  82. 제76항에 있어서, 상기 유체는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  83. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 복수의 다른 개구부와 유체 접속하는 개구부를 포함하는 구조체;
    (ii) 상기 다른 개구부의 각각과 각각 유체 연통하는 복수의 유체 저장소;
    (iii) 상기 유체 저장소와 각각 유체 연통하는 복수의 전극; 및
    (iv) 상기 개구부, 다른 개구부, 저장소 및 전극을 통과하는 복수의 유로
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 복수의 유로를 통해서 유체를 흐르게 하는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  84. 제83항에 있어서, 상기 복수의 유로를 통해 유체를 연속적으로 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  85. 제83항에 있어서, 상기 복수의 유로를 통해 유체를 병렬로 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  86. 액적 작동기 상에 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) 저장소 전극에 액적을 공급하는 단계;
    (b) 상기 저장소 전극 내에 전극을 내장하는 단계;
    (c) 상기 내장된 전극에 인접한 액적의 일부를 보유하도록 상기 내장된 전극을 선택적으로 활성화시키는 단계; 및
    (d) 상기 저장소 전극으로부터 상기 액적의 다른 부분을 배출시키는 단계를 포함하는, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  87. 제86항에 있어서, 상기 저장소 전극 내에 내장된 다른 전극을 추가로 포함하되, 상기 내장된 다른 전극은 상기 다른 부분이 배출되는 동안 상기 액적의 다른 부분을 보유하도록 구성되어 있는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  88. 제86항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  89. 제86항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 작동기 상에의 액적의 조작방법.
  90. 액적 작동기 내에서 액적 내 자기 비즈(beads)를 분산시키는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및
    (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계로부터 멀리 상기 액적을 이송하는 단계; 및
    (c) 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계를 향하여 상기 액적을 이송하는 단계를 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  91. 제90항에 있어서, 상기 비즈는 항체를 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  92. 제90항에 있어서, 상기 액적을 분할하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  93. 제92항에 있어서, 상기 액적을 상기 자계의 존재 하에 분할시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  94. 제92항에 있어서, 상기 액적을 상기 자계의 부재 하에 분할시키는 단계를 추 가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  95. 제92항에 있어서, 상기 자계를 방출시키는 자석의 에지에 근접시킨 상태에서 상기 액적을 분할시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  96. 제92항에 있어서, 얻어진 분할된 액적을 상기 자계의 존재 하에 재결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  97. 제92항에 있어서, 얻어진 분할된 액적을 다른 자계의 존재 하에 재결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  98. 제92항에 있어서, 얻어진 분할된 액적을 상기 자계의 부재 하에 재결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  99. 제92항에 있어서, 상기 자계를 방출시키는 자석의 에지에 근접시킨 상태에서, 얻어진 분할된 액적을 재결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  100. 제92항에 있어서, 상기 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계로부터 멀리 상기 분할된 액적 중 적어도 하나를 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비 즈의 분산방법.
  101. 제92항에 있어서, 상기 복수의 이송 전극을 따라 상기 자계를 향하여 상기 분할된 액적 중 적어도 하나를 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  102. 제92항에 있어서, 상기 복수의 이송 전극을 따라 다른 자계를 향하여 상기 분할된 액적 중 적어도 하나를 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  103. 제92항에 있어서, 상기 복수의 이송 전극을 따라 하나의 분할된 액적을 다른 분할된 액적으로부터 멀리 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  104. 제92항에 있어서, 상기 복수의 이송 전극을 따라 반대 방향으로, 얻어진 분할된 액적을 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  105. 제90항에 있어서, 일렬의 자석 중 적어도 하나의 자석을 이용해서 상기 자계를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  106. 제90항에 있어서, 복수의 열의 자석 중 적어도 하나의 자석을 이용해서 상기 자계를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  107. 제90항에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계를 반복하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분산방법.
  108. 액적 작동기 내에 자기 비즈를 포함하는 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및
    (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계
    포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 자계를 선택적으로 최소화하기 위하여 상기 액적 작동기 내에 자성 차폐 재료를 위치결정시키는 단계를 포함하는, 액적의 조작방법.
  109. 제108항에 있어서, 상기 자성 차폐 재료를 위치결정시키는 단계는 Mu 금속을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 조작방법.
  110. 제108항에 있어서, 상기 자성 차폐 재료를 위치결정시키는 단계는 니켈과 철을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 조작방법.
  111. 제108항에 있어서, 상기 자계를 발생시키는 자계 및 상기 복수의 이송 전극 을 레인(lane) 내에 배열시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적의 조작방법.
  112. 제111항에 있어서, 상기 액적 작동기에 복수의 레인을 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적의 조작방법.
  113. 제112항에 있어서, 각각의 레인으로부터 방출되는 자계의 영향을 최소화하기 위하여, 상기 자기 차폐 재료를 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적의 조작방법.
  114. 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자(particulate)를 재현탁시키는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 독립적으로 제어가능한 복수의 저장소 전극; 및
    (ii) 상기 복수의 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 미립자를 상기 액적 내에 재현탁시키기 위하여, 상기 복수의 저장소 전극을 독립적으로 활성화시키는 단계를 포함하는, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  115. 제114항에 있어서, 상기 미립자는 비드를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  116. 제114항에 있어서, 상기 미립자는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  117. 제114항에 있어서, 상기 복수의 저장소 전극을 독립적으로 활성화시키는 단계는 상기 저장소 전극을 랜덤하게 작동/불활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  118. 제114항에 있어서, 상기 복수의 저장소 전극을 독립적으로 활성화시키는 단계는 상기 저장소 전극을 교대로 동시에 작동/불활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  119. 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자를 재현탁시키는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 저장소 전극; 및
    (ii) 상기 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 액적의 슬러그를 상기 저장소 전극 상의 액적과 분리시키는 단계; 및
    (c) 상기 슬러그를 상기 저장소 전극에서의 상기 액적과 재결합시키는 단계를 포함하는, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  120. 제119항에 있어서, 상기 슬러그를 상기 복수의 이송 전극을 따라 이송시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  121. 제119항에 있어서, 상기 (b) 및 (c) 단계를 반복하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  122. 제119항에 있어서, 상기 미립자는 비드를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  123. 제119항에 있어서, 상기 미립자는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  124. 액적 작동기 내에서 액적 내에 미립자를 재현탁시키는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 조작하도록 구성된 저장소 전극; 및
    (ii) 상기 저장소 전극과 유체 연통하는 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 저장소 전극을 가로질러 교류전류원으로부터 전압을 선택적으로 인가하여 상기 액적을 교반하는 단계를 포함하는, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  125. 제124항에 있어서, 상기 미립자는 비드를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  126. 제124항에 있어서, 상기 미립자는 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 내 미립자의 재현탁방법.
  127. 액적 작동기 내에 자기 비즈를 포함하는 액적을 조작하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및
    (ii) 상기 복수의 이송 전극의 일부에 존재하는 자계
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 자계를 선택적으로 최소화하기 위하여 복수의 자석을 위치결정시키는 단계를 포함하는, 액적 조작 방법.
  128. 제127항에 있어서, 자계를 필요로 하는 장소를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 조작 방법.
  129. 제128항에 있어서, 상기 복수의 자석을 위치결정시키는 단계는 상기 장소에 자계를 허용하도록 복수의 자석을 배치하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 조작 방법.
  130. 제127항에 있어서, 자계를 필요로 하지 않는 장소를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 조작 방법.
  131. 제127항에 있어서, 상기 복수의 자석을 위치결정시키는 단계는 복수의 자석 중 하나의 북극을 복수의 자석 중 다른 자석의 남극에 인접하여 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 조작 방법.
  132. 제127항에 있어서, 상기 자계는 액적 작업 동안 상기 자기 비즈를 실질적으로 고정 상태로 유지하도록 충분히 강력한 것인, 액적 조작 방법.
  133. 제127항에 있어서, 상기 자계는 액적 작업 동안 상기 자기 비드의 이동을 가능하게 하도록 충분히 약한 것인, 액적 조작 방법.
  134. 액적 작동기 상에서 액적 내에 자기 비즈를 분배하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 상부 판과 하부 판;
    (ii) 상기 상부 판과 하부 판에 각각 인접하게 존재하는 복수의 자계로서, 상기 자계의 적어도 하나는 선택적으로 변경가능한 것인, 복수의 자계; 및
    (iii) 상기 상부 판과 하부 판 중 적어도 한쪽을 따라 위치결정된 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 상부 판과 하부 판 사이에 액적을 위치결정시키는 단계; 및
    (c) 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계를 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  135. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계는 상기 상부 판과 하부 판 중 적어도 한쪽에 인접한 전자석을 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  136. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계는 상기 자계를 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  137. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계는 상기 자계를 불활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  138. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계는 상기 상부 판과 하부 판 중 한쪽에만 인접한 전자석을 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  139. 제134항에 있어서, 상기 상부 판에 인접하게 위치결정된 복수의 전자석 중 적어도 하나를 선택적으로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  140. 제134항에 있어서, 상기 상부 판에 인접하게 위치결정된 복수의 전자석 중 적어도 하나를 선택적으로 불활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  141. 제134항에 있어서, 상기 하부 판에 인접하게 위치결정된 복수의 전자석 중 적어도 하나를 선택적으로 활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  142. 제134항에 있어서, 상기 하부 판에 인접하게 위치결정된 복수의 전자석 중 적어도 하나를 선택적으로 불활성화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  143. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 적어도 하나를 선택적으로 변경하는 단계는 상기 적어도 하나의 자계를 방출하는 자석의 위치를 물리적으로 변경하는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  144. 제134항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  145. 제134항에 있어서, 상기 자계 중 한쪽을 활성화시키지만 다른 쪽은 활성화시키지 않는 단계를 추가로 포함하는, 액적 내 자기 비즈의 분배방법.
  146. 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극; 및
    (ii) 상기 복수의 이송 전극에 존재하는 자계
    를 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 자계를 이용해서 자기 비드를 고정시키는 단계; 및
    (c) 상기 복수의 이송 전극을 이용해서, 상기 액적을 제1액적과 제2액적으로 분할하는 단계로서, 상기 자기 비드는 실질적으로 고정된 상태로 유지되는 것인 분할 단계를 포함하는, 액적 분할 방법.
  147. 제17항에 있어서, 친수성 패치를 이용해서 상기 액적의 일부를 실질적으로 고정시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  148. 제17항에 있어서, 자석을 이용해서 자계를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  149. 제17항에 있어서, 상기 액적 작동기의 가스킷 내에 자석을 내장시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  150. 제17항에 있어서, 상기 액적 작동기의 가스킷에 인접하게 자석을 위치결정시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  151. 제17항에 있어서, 물리적 장벽을 이용해서 상기 액적을 분할시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  152. 제17항에 있어서, 자화된 물리적 장벽을 이용해서 상기 액적을 분할시키는 단계를 추가로 포함하는, 서브-액적의 분배 방법.
  153. 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극으로서, 해당 복수의 이송 전극 중 하나의 이송 전극의 적어도 2배의 길이를 지닌 연장된 전극을 포함하는 것인, 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 연장된 전극을 이용해서 상기 액적을 분할시키는 단계를 포함하는, 액적의 분할 방법.
  154. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극을 이용하는 것은 분절된 전극을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  155. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극을 이용하는 것은 복수의 스트립을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  156. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극을 이용하는 것은 긴 테이퍼 형상의 전극 분절과 짧은 테이퍼 형상의 전극 분절을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  157. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극을 테이퍼링(tapering)시키는 단계를 추가로 포함하는, 액적의 분할 방법.
  158. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극을 이용하는 것은 맞물린(interlocking) 전극 분절을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  159. 제153항에 있어서, 상기 연장된 전극은 적어도 3개의 이송 전극의 거리에 이르는 것인, 액적의 분할 방법.
  160. 제153항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  161. 제153항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  162. 액적 작동기 내에서 자기 비드를 포함하는 액적을 분할하는 방법에 있어서,
    (a) (i) 액적을 이송하도록 구성된 복수의 이송 전극으로서, 행방향 분절과 열방향 분절 중 적어도 하나를 지니는 분절된 전극을 포함하는 해당 복수의 이송 전극
    을 포함하는 액적 작동기를 제공하는 단계; 및
    (b) 상기 분절된 전극을 이용해서 액적을 분할하는 단계를 포함하는, 액적의 분할 방법.
  163. 제162항에 있어서, 상기 액적은 비즈를 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  164. 제162항에 있어서, 상기 액적은 생물학적 세포를 포함하는 것인, 액적의 분할 방법.
  165. 상청액(supernatant)을 검출하는 방법에 있어서,
    (a) 복수의 비즈로부터 과잉의 미결합 항체를 제거하는 단계;
    (b) 상기 비즈에 화학발광 기질을 첨가하는 단계; 및
    (c) 상기 상청액을 검출하는 단계를 포함하는, 상청액의 검출방법.
  166. 제165항에 있어서, 상기 복수의 비즈를 분석평가(assaying)하는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  167. 제165항에 있어서, 상기 복수의 비즈를 지닌 상기 화학발광 기질을 배양하는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  168. 제165항에 있어서, 상기 복수의 비즈를 고정시키는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  169. 제165항에 있어서, 화학적 처리를 이용해서 복수의 비즈로부터 상청액을 유리시키는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  170. 제169항에 있어서, 상기 상청액을 유리시키는 단계는 화학적 처리를 이용해서 복수의 비즈로부터 항체-항원-효소를 유리시키는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  171. 제165항에 있어서, 액적 작동기의 이송 전극을 이용해서 상기 상청액을 포함 하는 액적을 분할 및 재결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  172. 제165항에 있어서, 상기 액적 작동기의 이송 전극을 이용해서 상기 액적 작동기의 검출 회로에 상기 상청액을 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 상청액의 검출방법.
  173. 제165항에 있어서, 상기 비즈에 화학발광 기질을 첨가하는 단계는 액적 작동기의 이송 전극을 이용해서 상기 비즈 및 화학발광 기질을 각각 포함하는 액적을 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 상청액의 검출방법.
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