專利名稱：液滴致動器上的微珠操作的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及液滴致動器的領域和使用液滴致動器實施的液滴操作。
背景技術：
液滴致動器用于實施各種液滴操作。液滴致動器典型地包括由間隙分隔的兩板。 這兩板包括實施液滴操作的電極。間隔空間典型地用與在液滴致動器上操作的流體互不相 溶的填料流體填充。液滴的形成和移動受控于電極用于實施各種液滴操作，如液滴傳輸和 液滴分散。當實驗方案需要使用微珠時，如磁性微珠，則在該液滴致動器中的特定位置截留 這些微珠可以是有用的，而不是容許這些微珠自由移動穿過液滴致動器，因此，需要一種備 選方法來操作液滴致動器中的微珠。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種液滴致動器。在一個典型實施方式中，該液滴致動器可以包括 底部基板，包括在其液滴操作表面上實施液滴操作配置的電極；液滴，包括一個或多個位于 液滴操作表面上的微珠；阻擋件，相對于液滴和電極設置而使液滴可以使用一個或多個由 一個或多個電極調節(jié)的液滴操作運離微珠，同時微珠的傳輸受制于阻擋件。在一些情況下，該液滴致動器也包括頂部基板，如頂板，與液滴操作表面分開以形 成實施液滴操作的間隙。當存在頂部基板時，阻擋件連接于該頂部基板并從該頂部基板向 下延伸。阻擋件可以設置成在阻擋件底邊和液滴操作表面之間留下一個間隙。在一些實施方式中，阻擋件包括一個垂直間隙，流體在由一個或多個電極調節(jié)的 液滴操作期間通過該間隙。當存在垂直間隙時，在某些實施方式中，該間隙可以位于電極之 上。在一些實施方式中，垂直間隙基本從面向間隙和液滴操作表面的頂部基板的表面延伸。在一些實施方式中，本發(fā)明的液滴致動器包括一個或多個完全由該阻擋件包圍 和/或陷入該阻擋件的微珠。在這種實施方式中，該一個或多個微珠被該阻擋件阻斷而 不能以任何方向運離阻擋件的包圍(enclosure)，而同時容許液滴運入和運出阻擋件的包 圍。例如，阻擋件可以是任何形狀的封閉阻擋件，位于將液滴運入與陷入阻擋件范圍內的 微珠接觸和運離該微珠而設置的電極路徑上阻擋件。例如，液滴可以包括試劑(反應物，reagents)、樣品，和/或足以小至運入和運出阻擋件的更小微珠。在一個實施方式中，阻擋 件包括位于電極路徑上用于傳輸液滴的矩形阻擋件，其中矩形阻擋件的一側位于約中間橫 跨第一電極而該矩形阻擋件另一側位于約中間橫跨第二電極。
在其它實施方式中，阻擋件可以包擴橫穿電極路徑并指向遠離阻擋件微珠截留區(qū) 域的方向。在一個類似的實施方式中，阻擋件可以包括橫穿電極路徑并指向對著阻擋件微 珠截留區(qū)域方向的角度阻擋件。在一個實施方式中，阻擋件經過設計而使一個或多個微珠被阻擋件阻斷而不能在 第一方向上運離阻擋件，但是在第二方向上并未被阻擋件阻斷運離阻擋件。在另一個實施 方式中，阻擋件包括一個開口，而容許所具尺寸低于預定尺寸限制的微珠穿過阻擋件而截 留尺寸高于預定尺寸限制的微珠。阻擋件可以包括一個開口，容許所具尺寸低于預定尺寸限制的微珠穿過該阻擋件 而截留尺寸高于預定尺寸限制的微珠。在某些實施方式中，液滴致動器包括兩個或多個阻 擋件，其中每一阻擋件具有一個經過尺寸選擇而截留不同預定尺寸限制的微珠的間隙。在某些實施方式中，阻擋件被逐漸變窄且在阻擋件微珠截留側上具有其第一端厚 的底部而在阻擋件相反一側上具有逐漸變窄的第二端窄頂部的第一拉長的液滴操作電極 穿過。在另一實施方式中，阻擋件被逐漸變窄且在阻擋件微珠截留側相反側上具有其第一 端厚的底部而在阻擋件微珠截留側一側上具有逐漸變窄的第二端窄頂部的第一拉長的液 滴操作電極穿過。例如，第一液滴操作電極可以具有一般三角形形狀，所具兩邊長度相同并 顯著地長于第三邊。三角形可以包括拉長的直角三角形、等邊三角形或不等邊三角形。在某 些實施方式中，第二拉長而逐漸變窄的液滴操作電極沿著第一逐漸變窄的液滴操作電極取 向而使之第一逐漸變窄操作電極的底部臨近于第二逐漸變窄液滴操作電極的頂部點；且 第一逐漸變窄液滴操作電極的頂部點臨近于第二逐漸變窄液滴操作電極的底部。在某些實 施方式中，液滴致動器包括兩套第一和第二拉長逐漸變窄而橫穿阻擋件的液滴操作電極。在一些實施方式中，在本發(fā)明的液滴致動器中所用微珠可以包括其結合的生物細 胞。例如，這些微珠可以包括其結合的基本純凈的群落生物細胞。在其它實施方式中，阻擋 件可以用于在液滴操作期間截留生物細胞的游離生物細胞或群簇。在另一實施方式中，液滴致動器包括底部基板，包括在其液滴操作表面上實施液 滴操作的電極；漏斗狀儲液器，所包括的窄開口位于鄰接所述底部基板位置；其中，前述組 件經過設計而使包括載入漏斗中的微珠的部分樣品將會流到所述液滴操作表面，而其中所 述部分樣品包括絕大多數(shù)的所述微珠。在另一實施方式中，磁場源可以處于從漏斗形儲液 器將磁性微珠吸引到基板表面上的方式。頂部基板可以以平行于液滴操作表面的方式進行 設計排布，而漏斗形儲液器的窄開口可以通過頂部基板。在還有的另一個實施方式中，液滴致動器包括底部基板，包括在其液滴操作表面 上實施液滴操作的電極；頂部基板，一般以相對于液滴操作表面平行的方式進行設計；和 微珠，截留于液滴致動器上的阻擋件中，其中阻擋件容許液滴使用由一個或多個這種電極 調節(jié)的液滴操作傳輸進出阻擋件，而同時將一個或多個微珠截留在阻擋件內。在一些情況 下，阻擋件基本上將所有微珠截留在阻擋件內。在某些實施方式中，兩個或多個這種電極設 計用于實施阻擋件內的液滴操作。液滴致動器可以包括一阻擋件陣列，每一阻擋件截留包 括特定微珠類型的微珠，該陣列包括多重微珠類型。微珠包括其結合的生物細胞。該微珠可以包括其結合的基本純凈的生物細胞群落。 本發(fā)明也包括降低包圍微珠的流體體積的方法。該方法可以包括將部分體積的流 體傳輸通過液滴致動器上的阻擋件，其中在阻擋件中限制微珠傳輸而容許流體通過。微珠 可以包括其結合的生物細胞。流體的體積可以包括選擇用于生長生物細胞的培養(yǎng)基介質。 傳輸可以使用一個或多個液滴操作進行實施。液滴操作可以是電極調節(jié)的。液滴操作可以 是電潤濕調節(jié)的。液滴操作可以是介電電泳調節(jié)的。部分體積的流體在一個分析方案中可 以進一步進行一個或多個液滴操作。本發(fā)明提供了一種提供生物細胞營養(yǎng)物的方法。該方法一般包括降低包圍包括 其結合生物細胞的微珠的流體體積；和實施一個或多個液滴操作而使微珠與包括營養(yǎng)物的 流體接觸。微珠可以包括其結合的基本純凈的生物細胞群落。這些微珠可以包括使細胞群 落相互作用。本發(fā)明也包括從一個或多個微珠分離一定體積的流體的方法，該方法包括將所述 體積的流體傳輸通過液滴致動器上的阻擋件，其中該阻擋件限制一個或多個該一個或多個 微珠的傳輸。而且，本發(fā)明包括將基本無微珠的液滴運離含微珠的液滴的方法。該方法可以，例 如，包括提供如本文中所述的液滴致動器；和將含微珠的液滴傳輸穿過阻擋件，其中阻擋 件截留微珠而基本無微珠的液滴在阻擋件對面形成。本發(fā)明也包括沖洗液滴致動器上微珠的方法。該方法可以包括(a)提供如本文 中所述的液滴致動器；(b)將含微珠的液滴傳輸穿過阻擋件，其中阻擋件截留微珠而基本 無微珠的液滴在阻擋件對面形成；(c)將沖洗液滴傳輸而與微珠接觸；和(d)重復前述步驟 (b)和(c)直至微珠沖洗完全。本發(fā)明也包括分類液滴致動器上微珠的方法。該方法可以包括提供一種液滴致 動器，其包括底部基板，包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極；第一阻擋件，設 計用于容許所具尺寸低于第一預定尺寸的微珠橫穿通過阻擋件而截留所具尺寸高于第一 預定尺寸的微珠；將包括具有至少三種尺寸微珠的液滴傳輸通過第一阻擋件而提供包括尺 寸高于第一預定尺寸的微珠的截留液滴和包括尺寸高于第一預定尺寸的微珠的透過液滴。 在一個相關實施方式中，液滴致動器進一步包括第二阻擋件，設計用于容許所具尺寸低于 第二預定尺寸的微珠穿過阻擋件而截留尺寸高于第二預定尺寸的微珠；該方法進一步包括 將包括至少具有三種尺寸的微珠的液滴傳輸通過第一阻擋件而提供包括尺寸高于第一預 定尺寸的微珠的截留液滴和包括尺寸高于第一預定尺寸的微珠的透過液滴；將所截留的液 滴傳輸通過第二阻擋件而提供包括尺寸高于第一和第二預定尺寸的微珠的截留液滴和包 括尺寸高于第一預定尺寸而低于第二預定尺寸的微珠的透過液滴。本發(fā)明進一步包括制作液滴致動器的方法。該方法包括將微珠定位于頂部基板和 液滴操作表面之間的液滴致動器上的阻擋件內，其中阻擋件在所有側面上阻斷微珠傳出阻 擋件而容許流體經由液滴操作而傳入和/或傳出阻擋件。本發(fā)明進一步包括一種試劑盒。該試劑盒一般包括一種液滴致動器。該液滴致動 器包括位于頂部基板和液滴操作表面之間的阻擋件內的微珠和其它選自由適用于該液滴 致動器的填料流體；適用于該液滴致動器的試劑；適用于將流體載入到液滴致動器上的裝 置組成的組的其它組件。
定義如本文中所用，以下術語具有所指示的意義。有關一個或多個電極的“激活”是指使所述一個或多個產生液滴操作的電極發(fā)生 電狀態(tài)變化。有關液滴致動器上的微珠的“微珠”，是指能夠與液滴致動器上火鄰近的液滴相互作用的任何微珠或粒子。微珠可以是任何各種類型的形狀，如球形，普通的球形，卵形，盤 形，立方形和其它三維形狀。微珠可以，例如，是能夠在液滴致動器上的液滴內傳輸；關于液 滴致動器以容許液滴致動器上液滴與該液滴致動器之上和/或附近的微珠產生接觸的方 式進行設計。微珠可以使用各種物質例如包括樹脂和聚合物進行生產。為主可以是任何尺 寸，包括例如微米級微珠，微型粒子，納米微珠和納米粒子。在一些情況下，微珠是磁響應性 的；在其它情況下，微珠并不是顯著的磁響應性的。對于磁響應性微珠，磁響應性物質可以 基本構成所有的微珠或微珠的僅僅一個組件。微珠的其余部分可以包括，聚合物物質，涂層 和容許分析試劑附著的部分等等。合適的磁響應性微珠的實例描述于2005年11月24日提 交的美國專利出版物No. 2005-0260686中，該專利的全部公開內容結合于本文中用于其有 關磁響應性物質和微珠的教導的參考。微珠可以包括一個或多個其結合的生物細胞群落。 在一些情況下，生物細胞是基本純凈的群落。在其它情況下，生物細胞包括不同細胞群落， 例如，相互作用的細胞群落，如工程組織或整個動物(如例如線蟲)?！耙旱巍笔侵冈谥辽俨糠钟商盍狭黧w結合的液滴致動器上一定體積的液體。例如， 液滴可以完全被填料流體包圍或可以被填料流體和液滴致動器的一個或多個表面結合。液 滴可以具有各種形狀；非限制性實例一般包括盤形，條棒形，截頂部球形，橢圓形，球形，部 分壓縮的球形，半球形，卵形，圓柱形和各種在液滴操作，如由于這些形狀與液滴致動器的 一個或多個表面接觸而發(fā)生的合并或分離或形成的期間形成的形狀?！耙旱尾僮鳌笔侵敢旱卧谝旱沃聞悠魃系娜魏尾僮?。液滴操作可以，例如，包括 將液滴載入到液滴致動器上；將一個或多個液滴從液滴源進行分散；將液滴分裂、分離或 劈開成兩個或多個液滴；將液滴從一個位置以任何方向傳輸?shù)搅硪晃恢?；將兩個或多個液 滴合并或混合成單個液滴；稀釋液滴；混合液滴；攪拌液滴；使液滴變形；將液滴截留到位； 培養(yǎng)液滴；加熱液滴；蒸發(fā)液滴；冷卻液滴；處置掉液滴；將液滴傳出液滴致動器；其它本 文中描述的液滴操作；和/或任何前述的組合。術語“合并”，“混合”，“摻混”等用于描述由 兩個或多個液滴產生一個液滴。應該理解到，當這個術語用于參指兩個或多個液滴時，那些 足以導致兩個或多個液滴合并成一個液滴的任何液滴操作的組合都可以使用。例如，“將液 滴A與液滴B合并”能夠通過將液滴A傳送而與靜止的液滴A接觸，或將液滴A和B同時傳 輸相互接觸。術語“分裂”，“分離”和“細分”并不預想暗指任何與所得液滴尺寸相關的特定 輸出(即所得的液滴尺寸能夠相同或不同)或所得液滴的數(shù)目(所得液滴數(shù)目可以是2，3， 4，5或更多)。術語“混合”是指導致液滴內一個或多個組件更均勻分散的液滴操作?！拜d 入”液滴操作的實例包括微透析載入，壓力輔助載入，機器人載入，被動載入，毛細管載入碼 和吸液管/注射器/滴液器載入。液滴操作可以是電極調節(jié)的。在一些情況下，液滴操作 進一步通過使用表面上的親水性和/或疏水性區(qū)域和/或通過物理干涉進行輔助。與沖洗磁響應性微珠相關的“沖洗”是指降低與磁響應性微珠接觸或暴露于與該 磁響應性微珠接觸液滴的磁響應性微珠的一種或多種物質的含量。這些物質含量的降低，可以是部分的，基本完全的，或甚至完全的。物質可以是任何的各種物質；實例包括進一步分析的靶物質，和有害物質，如樣品的組件，污染物，和/或過量的試劑。在一些實施方式 中，沖洗操作以與磁響應性微珠接觸的初始液滴開始，其中液滴包括初始總量的物質。沖洗 操作可以使用各種液滴操作進行實施。沖洗操作可以產生包括磁響應性微珠的液滴，其中 液滴包括低于該物質初始總量的總量物質。在本文中其它地方描述了其它實施方式，而還 有的其它實施方式根據(jù)本發(fā)明的公開內容將會立即是顯而易見的。術語“頂部部”和“底部”，當使用之時，例如指示液滴致動器的頂部基板和底基板， 僅圖方便之用；液滴致動器在空間上無論其位置如何都是功能性的。當既定組件，如層、區(qū)域或基板，是指本文中作為處置或形成于另一組件“之上” 時，也就是給定的組件能夠直接處于其它組件之上，或可選地插入組件(例如，一層或多層 涂層，分層，間層，電極或接觸物)，也能夠存在。應該進一步理解到，術語“處置于..·之上” 和“形成于.· ·之上”可以互換使用，用于描述既定組件如何相對于另一組件進行定位或安 裝。因此，術語“處置于...之上”和“形成于...之上”并不預想對物質傳輸，析出，或制 作的特定方法引入任何限制。當以任何形式(例如液滴或連續(xù)體，無論移動或靜止)的液體描述為在電極、陣 列，基質或表面“之上”，“之處”或“上方”時，這種液體能夠直接接觸電極/陣列/基質/表 面，或能夠接觸插入于液體和電極/陣列/基質/表面之間的一個層或多個層或膜。當液滴描述為在液滴致動器“之上”或“載入”于液滴致動器“之上”時，應該理解 至IJ，液滴設計排布于液滴致動器上的方式，使用該液滴致動器有助于在液滴上實施液滴操 作，液滴設計排布于液滴制動器上的方式有助于傳感液滴的性質或來自液滴的信號，和/ 或液滴接受液滴致動器，例如填料流體的層上的液滴操作。
具體實施例方式本發(fā)明提供了操作液滴致動器上的微珠的機械裝置。在某些實施方式中，本發(fā)明 提供了物理阻擋件，來改變在液滴致動器上某些位置截留的一定量微珠的幾何結構和特 征。物理阻擋件可以排布于液滴致動器的間隙內使得一個或多個電極限定其內。物理阻擋 件可以經過設計而使它們并不阻礙液體流過阻擋件。因此，液體能夠流過物理阻擋件而微 珠截留在合適的位置，容許包圍微珠的液體移除或用新的液體代替。一定量的微珠可以截 留在物理阻擋件內。微珠可以使用各種液滴操作進行操控。在另一實施方式中，本發(fā)明提 供一種在單一液滴致動器中使用不同物理阻擋件組合來操控不同尺寸(分級)的微珠的方 法。使用物理阻擋件的微珠操控以下實施例舉例說明本發(fā)明的范圍圖IA圖示說明了包括適用于操控微珠的物理阻擋件的液滴致動器100的頂部視 圖(未按比例)。液滴致動器100包括設置多個電極110，例如電潤濕電極，，用于實施液滴 114上的液滴操作。液滴致動器100進一步包括物理阻擋件118。物理阻擋件118可以形成 任何各種形狀，如盒狀(即，任何設計者指定結構的正方形或長方形)且能夠在相同結構內 具有不同固定高度或可變高度。在一些情況下，阻擋件也可以是不連續(xù)的，而是由許多柱狀 的結構構成。另外，圖IA顯示了一個或多個電極110限定于物理阻擋件118內。一個或多個包括一定量的微珠126的液滴122也可以截留于其內。液滴致動器100可以在物理阻擋 件內提供微珠126而無液滴。然后在操作期間，液滴可以經由液滴操作傳輸?shù)轿锢碜钃跫?118內以包圍微珠126。微珠126在某些情況下可以是磁響應性的。合適的磁響應性微珠的 實例描述于 11 月 24，3145 公開的題為“Multiplex flow assays preferably withmagnetic particles as solid phase，”的美國專利公開物第2005-0260686中。圖IB更詳細描述了 包括用于操控微珠126的物理阻擋件118的液滴致動器100。 圖IB圖示說明了沿圖IA的線A-A截取的液滴致動器100的橫截面視圖(未按比 例)，這更詳細的顯示了液滴致動器100。更具體而言，圖IB顯示了液滴致動器100包括了 一個由與電極110相聯(lián)的基板130形成的底板。另外，液滴致動器100包括了一個由與接 地電極138相聯(lián)的基板134形成的頂部基板。底部基板和頂部基板的設置為在其間形成一 個間隙142，其是液滴致動器100的流體通道。在圖IB中舉例說明的實施例中，間隙142具有約200微米的高度a，每一電極110 具有約900微米的寬度b，物理阻擋件118具有約100 約200微米的寬度c，而物理阻擋件 118和部分電極110的表面之間的間距146具有高度d，并小于微珠126的直徑，以防止微 珠126從其中穿過，而同時仍容許流體從其中流過。在一個實施例中，間距146具有約20 約40微米的高度d。在本專利申請中提供的這些尺寸和其它尺寸都僅僅是舉例說明性的， 而不期望限制本發(fā)明的范圍，因為這些尺寸可以通過本領域的技術人員很易于進行調節(jié)。物理阻擋件，如物理阻擋件118以及在圖2A、2B、3、4、5、6和7的實施方式中描述 的物理阻擋件，都可以由材料，如但不限于，低溫型(cryotape)掩膜和焊接掩膜形成。而 且，物理阻擋件，如物理阻擋件118以及在圖2A、2B、3、4、5、6和7的實施方式中描述的物理 阻擋件，都可以是光可配置(光結構的，photo-configurable)阻擋件，只要這些材料不會 不良干涉液滴致動器操作，可以使用已知的光刻工藝方法形成。操作和參照圖IA和1B，當實施液滴操作時，流體可以沿著液滴致動器100的流體 通道雙向流動并且經由間隙146通過物理阻擋件118。在液滴操作期間，基本上大量的微 珠126被截留，優(yōu)選完全截留于物理阻擋件118中而不容許在整個液滴致動器100中自由 地移動。因為可以有兩個或多個限定于物理阻擋件118邊界內的電極110，液滴操作和微珠 操控可以在物理阻擋件118限定范圍內進行。在一個實施例中，液滴攪拌可以在物理阻擋 件118的限定范圍內進行，而使液滴122中的微珠126的移動有助于液滴組分的內部混合。 液滴攪拌可以，例如，有助于完全混合反應的試劑和/或樣品，和/或完全混合沖洗溶液和 微珠。圖2A圖示說明了包括適用于操控微珠的物理阻擋件的液滴致動器200的頂視圖 (未按比例)。除了圖IA和IB的物理阻擋件118用物理阻擋件210代替之外，液滴致動器 200基本與圖IA和IB的液滴致動器100相同，該物理阻擋件210在一流體進口 /出口端具 有第一間隙214而在物理阻擋件210的相對流體進口 /出口端具有第二間隙216。在一個 可替代實施方式中，可以設置多個間隙214和216。間隙214和216可以基本垂直，并可以 從頂部基板完全或部分延伸至底部基板。圖2B更詳細的圖示說明了包括操控微珠126的 物理阻擋件210的液滴致動器200。圖2B圖示說明了沿圖2A的線B-B截取的液滴致動器200的橫截面視圖(未按比 例)，其更詳細的顯示了具有物理阻擋件210的液滴致動器200。在一個特定實施方式中，間隙142具有約200微米的高度a，每一電極110具有約900微米的寬度b，如1B中的描 述。另外，圖2B顯示了，例如，間距146具有小于微珠126的直徑的寬度e，以防止微珠126 從其中穿過，而同時仍容許流體從其中流過。在一個實施例中，間距146具有約20 約40 微米的寬度e。而且，在這個實施方式中間距146的存在是可選的。因此，間距146的高度 d的范圍為0微米 低于微珠126直徑的高度。這是容許的，因為間距216的存在(無間 距146)可以有助于流體流過物理阻擋件210。因此，在一個實施例中，間距146可以具有約 0 約40微米的高度d。操作和參照圖2A和2B，當實施液滴操作時，流體可以沿著液滴致動器200的流體 通道雙向流動并且經由間隙214、間隙216和可選的間隙146通過物理阻擋件210。在液滴 操作期間，大量的微珠126完全被截留于物理阻擋件210中而不容許在整個液滴致動器200 中自由地移動。因為可以有兩個或多個限定于物理阻擋件210邊界內的電極110，液滴操作 和微珠操控可以在物理阻擋件210限定范圍內進行。在一個實施例中，本發(fā)明能夠用作細胞培養(yǎng)儀使用，其中細胞通過物理阻擋件而 保留在適當位置，而細胞培養(yǎng)基傳入與細胞接觸并傳出與細胞分離。在阻擋件之下的液體 傳輸能夠通過在面向液體和電極110的210底部放置電極進行輔助。然后這兩個電極就能 夠用于產生更大的潤濕力以輔助液滴傳輸穿過更小間隙d。細胞能夠通過間隙e傳輸進入 該阻擋件。圖3圖示說明了包括適用于操控微珠的物理阻擋件的液滴致動器300的頂視圖 (未按比例)。液滴致動器300包括多個電極110的設置，用于實施，例如液滴114上的液 滴操作，如

圖1A和1B中的描述。液滴致動器300進一步包括物理阻擋件310，該物理阻擋 件是例如U-型的和任何有用的結構。U-型的物理阻擋件310適用于防止液滴在一個方向 上移動，例如在圖3中所示物理阻擋件310描述取向的方向上移動。類似于圖1A和1B液 滴致動器100的物理阻擋件118，小于微珠直徑的間隙(未顯示)設置于物理阻擋件310和 電極110頂部上的液滴操作表面之間，僅僅容許流體(未顯示)使用一個或多個液滴操作 傳輸穿過阻擋件。因此，在一個流動方向上，物理阻擋件310起到一道壩(bam)的作用，微 珠126相對著該壩可以陷入，而由此阻斷微珠126的進一步向下游移動。在一些實施方式中，可以使用一系列這種阻擋件以分離不同尺寸的微珠。例如，在 阻擋件和液滴操作表面之間的間隙逐漸變小的一系列阻擋件，能夠用于截留逐漸變小的微 珠。在這種情況下，阻擋件可以有效地起到連續(xù)篩分的作用。最大微珠被陷在第一阻擋件 處，而其它尺寸的微珠被傳輸通過該阻擋件而到達下一阻擋件。這組更小尺寸的微珠陷在 第二阻擋件處，而同時其它尺寸更小的微珠仍然傳輸?shù)降谌钃跫?。這個過程能夠使用附 加的阻擋件串聯(lián)重復進行，直至基本上所有微珠都從液滴中倒空(depleted)。在一個類似的實施方式中，可以使用一系列如圖1中所示阻擋件的阻擋件。阻擋 件可以在進口和出口點具有不同的間隙高度以使進口點通過較大的微珠而在出口點將它 們截留。在另一相關實施方式中，阻擋件可以由柱狀結構構成。這些柱的形狀能夠是圓柱 形的、半球形的，或任何其它合適形狀。它們可以跨過頂部基板和底部基板之間的整個間隙 高度或間隙高度的一些小部分。所用于構建這些材料(柱)的結構和材料經選擇而確保液 滴操作能夠通過這些臺柱，而同時在這些柱處截留任何大于柱之間間隙和/或基板之一的表面處的柱之間間隙的微珠。使用幾組其間具有不同間距的柱，就能形成一個篩網(wǎng)，而容許 某些尺寸的微珠通過。柱之間的間隙尺寸能夠進行設置而改變柱直徑和/或柱間距。例如， 柱之間的間隙尺寸能夠通過固定臺柱直徑并改變柱之間的間距，或通過固定柱數(shù)目并改變 每一柱的直徑而進行設置。例如，這種設計能夠適用于從包括不同直徑細胞的樣品基質如 血液中分離不同尺寸的細胞。類似地，不同尺寸的微珠能夠使用一系列按序變小的柱作為 篩網(wǎng)進行分離。在任何使用物理阻擋件的微珠分離操作中，液滴穿過阻擋件來回穿梭以容許較小 尺寸的微珠橫穿過阻擋件而沒有被較大尺寸的微珠阻擾，可能是有用的。而且，可以使用橫 穿和分離(traverse-and-split)的方法，由此液滴傳輸通過阻擋件，而新的液滴引入到截 留的微珠中。新的液滴可以來回穿梭一次或多次以混合液滴中的微珠，在此之后新的液滴 可以傳輸通過阻擋件。這個過程可以重復進行直至基本上所有被阻擋件截留的微珠是具有 直徑比阻擋件上開口更大的微珠，而基本上所有具有直徑小于阻擋件上開口的微珠都傳輸 通過阻擋件。圖4圖示說明了包括物理阻擋件的液滴致動器400的頂部視圖(未按比例)，該物 理阻擋件適用于與可選的電極設置結合進行微珠操控。液滴致動器400包括電極410，例如 電潤濕電極的設置，結合第一電極對414和第二電極對418，來實施液滴操作。液滴致動器 400進一步包括物理阻擋件414，其是例如基本上與液滴致動器100的物理阻擋件118或液 滴致動器200的物理阻擋件210相同。物理阻擋件414置于液滴致動器400的間隙中。第一電極對414包括一個錐形(例如三角形)電極426以及對應的反錐形電極 430，如圖4中所示，其橫跨物理阻擋件414的一流體進口 /出口邊界。另外，圖4顯示了一 個或多個電極410設計排布于物理阻擋件414中和第一電極對414和第二電極對418之間 以有助于物理阻擋件414限定范圍內的液滴操作。而且，一定量的微珠(未顯示)截留于 物理阻擋件414內。電極對414和電極對434的幾何結構通過更好地輔助液滴(未顯示)橫穿物理阻 擋件414的邊界而提供了改進易化的液滴操作。更具體而言，有助于液滴向物理阻擋件414 移動，例如，錐形電極430和錐形電極438的更小區(qū)域位于物理阻擋件414之外，這有利于 產生液滴的本體與位于物理阻擋件414之外的三角形更大區(qū)域對準。從電極410a將液滴向電極410b傳輸?shù)膶嵤├蛄腥缦?。液滴傳輸?shù)诫姌O410a。 電極430被激活而電極410a失活而將液滴拉到電極430上。然后電極430就失活而電極 410b被激活，這就將液滴拉到物理阻擋件414內的電極410b上。在相反的方式下，電極426 適用于將液滴以反方向從電極410b傳輸?shù)诫姌O410a。圖5圖示說明了包括具有適用于操控微珠的可替代幾何結構的物理阻擋件的液 滴致動器500的頂部視圖(未按比例)。液滴致動器500包括一組電極510的排列設計結 構，例如電潤濕電極，用于實施液滴操作。液滴致動器500進一步包括物理阻擋件514，除了 一個可選的形狀外，其例如與液滴致動器100的物理阻擋件118或液滴致動器200的物理 阻擋件210基本上相同。物理阻擋件514置于液滴致動器500的間隙中。在圖5的實施例中，物理阻擋件514的一流體進口 /出口端可以具有指向形形狀， 這是由物理阻擋件514的中心向外指向，這是有利于液滴(未顯示)移動進入物理阻擋件 514的結合結構。這是因為，某些電極510的更小區(qū)域位于物理阻擋件514的外面，這就有
14利于液滴填充位于物理阻擋件514內的更大區(qū)域?？商娲兀锢碜钃跫? 14的流體進口 /出口端都可以具有從物理阻擋件514中心向外指向的指向形形狀。圖6圖示說明了包括具有適用于操控微珠的可替代幾何結構的物理阻擋件的液 滴致動器600的頂部視圖(未按比例)。液滴致動器600包括一組電極610的排列設計結 構，例如電潤濕電極，用于實施液滴操作。液滴致動器600進一步包括物理阻擋件614，除了 是一個可選的形狀外，這例如與液滴致動器100的物理阻擋件118或液滴致動器200的物 理阻擋件210基本上相同。物理阻擋件614置于液滴致動器600的間隙中。在圖6的實施例中，物理阻擋件614的一流體進口 /出口端可以具有指向形形狀， 這是由物理阻擋件614的中心向外指向，這這是有利于液滴(未顯示)遷移進入物理阻擋 件614的幾何結構。這是因為，某些電極610的更小區(qū)域位于物理阻擋件614的外面，這就 有利于液滴填充位于物理阻擋件614內的更大區(qū)域?？商娲兀锢碜钃跫?14的流體進 口 /出口端都可以具有從物理阻擋件614中心向外指向的指向形形狀。再參照圖5和6，物理阻擋件可以具有液滴致動器500和液滴致動器600組合的幾 何機構。更具體而言，物理阻擋件的一流體進口 /出口端可以具有指向形形狀，從物理阻擋 件中心向外指向，而同時物理阻擋件的反向進口 /出口端可以具有從物理阻擋件614中心 向外指向的指向形形狀。再參照圖IA，IB，2A，2B，4，5和6，在生產期間，微珠可以置于各個物理阻擋件內。 可替代地，微珠在液滴致動器晶片的生產期間制作在物理阻擋件內。因此，物理阻擋件能夠 完全截留微珠而容許微珠使用液滴致動器進行傳輸和儲存。再參照圖1A 6，單個液滴致動器可以包括任何類型的多重物理阻擋件和在圖 1A 6中描述的這些的組合。在一個應用中，單個液滴致動器可以在不同物理阻擋件內分 別包括不同類型的微珠。在一個實施例中，液滴致動器可以包括一個圖1A和1B或2A和2B 的盒子型物理阻擋件的陣列，其中每一個阻擋件可以包括一個不同類型的微珠。因為在液 滴致動器內可以存在一個連續(xù)的電極排布設計結構，對于樣品通過所有的不同物理阻擋件 提供了提高的靈活性，而由此提供在該一個液滴致動器實施不同分析的能力。圖7圖示說 明了包括多個物理阻擋件的示例性液滴致動器的更多細節(jié)。在一個實施方式中，本發(fā)明提 供了具有相同或不同類型的截留微珠的陣列的液滴致動器。圖7圖示說明了包括多重物理阻擋件的液滴致動器700的頂部視圖(未按比例)。 在該實施例中，該多重物理阻擋件適用于分類不同尺寸的微珠。例如，液滴致動器700包括 一個電極710，例如電潤濕電極的連續(xù)排布設計結構(例如，陣列或柵格)，用于沿著多個流 動路徑實施液滴操作，如但不限于圖7中所示的排布設計結構。沿著電極710的第一排布 設計結構處置具有某尺寸的開口 716的U-型物理阻擋件714。沿著電極710的第二排布設 計結構處置具有某尺寸大于U-型物理阻擋件714開口 716的開口 726的U-型物理阻擋件 724。沿著電極710的第三排布設計結構處置具有某尺寸大于U-型物理阻擋件724的開口 726的開口 736的U-型物理阻擋件734。因此，U型物理阻擋件714、724和734通過其各 自開口的寬度而不同。開口 716、726和736的功能是僅僅容許尺寸小于該開口的微珠從其間通過，而截 留僅僅大于該開口的微珠。如圖7中所示，組合使用U-型物理阻擋件714、724和734可以 用于分離不同定尺寸的微珠。例如并再參照圖7，對于分離不同直徑的微珠而使用的物理阻擋件的方法，包括但不限于，一個或多個以下步驟。(1)提供一個液滴致動器(例如，圖7 的液滴致動器700)，其包括一個連續(xù)的電極排布設計結構(例如，圖7的電極710)和一個 多重具有不同定尺寸開口的物理阻擋件的排布設計結構(例如，圖7的物理阻擋件714、724 和734) ； (2)將包括兩個或多個定尺寸微珠的液滴遷移到具有最小開口的第一物理阻擋件 (例如，圖7的物理阻擋件714)中并隨后攪拌液滴，這導致最小微珠通過開口而使較大的微 珠截留；(3)將包括兩個或多個定尺寸微珠遷移到比第一物理阻擋件具有稍微更大開口的 下一物理阻擋件(例如，圖7的物理阻擋件724)中并隨后攪拌液滴，這導致下一級稍大微 珠通過該開口而還稍大的微珠截留；(4)將包括兩個或多個定尺寸微珠遷移到比前一物理 阻擋件具有稍微更大開口的下一物理阻擋件(例如，圖7的物理阻擋件734)中并隨后攪拌 液滴，這導致下一級稍大微珠通過該開口而還稍大的微珠截留；和(5)對于任何數(shù)目的物 理阻擋件和任何數(shù)目的的對應定尺寸微珠重復以上步驟。參照圖1A 7，在一些實施方式中，物理阻擋件(有或無開口)可以設計排布于電 極的網(wǎng)格或陣列上方，而液滴可以從多個方向進入和離開物理阻擋件。在一個實施方式中， 方形阻擋件(有或無開口)連同方形電極網(wǎng)格一起提供。在另一實施方式中，六角形阻擋 件(有或無開口)連同六角形電極網(wǎng)格一起提供。在還有的另一實施方式中，八角形阻擋 件(有或無開口)連同八角形電極網(wǎng)格一起提供。電極形狀和阻擋件形狀不必是相同的而 能夠使用任何組合情形。應該注意到，除了從一個或多個液滴致動器的基板延伸的阻擋件外，阻擋件可以 通過在基地上的一個或多個凹陷而形成。載入液滴致動器時的微珠操控圖8圖示說明了以使含有包括一種或多種靶(例如，細胞或分子)的樣品的液滴 夾斷的方式載入的液滴致動器800的側視圖(未按比例)。圖8顯示了具有一個經由進口 814進料的輸入儲液器810的液滴致動器800。另外，液滴致動器800的輸入儲液器810設 計排布于由磁體818提供的磁場范圍內。圖8進一步顯示了包括一定濃度的所關心的靶的大體積樣品822。在一個實施例 中，一定量的磁性微珠824可以加入到大體積樣品中，這可以用于捕獲所關心的靶。具有 包括其結合所關心靶的微珠824的樣品可以經由進口 814遷移到液滴致動器800的儲液 器810中。因為微珠824是磁性的，所以微珠824可以被拉到儲液器810的底部而由于磁 體818的磁場引導到液滴致動器800的流體通道(未顯示)。另外，磁體818的磁場將微珠 824濃縮到液滴致動器800內的表面上。按照這種方式，微珠824就拉到液滴致動器800上 并夾斷成液滴，由此濃縮被捕獲到小體積液滴內微珠824上的所關心靶。液滴致動器對于適用于本發(fā)明的液滴致動器體系結構的實例，參見2005年6月28日頒發(fā) 于 Pamula 等的題為"Apparatus for Manipulating Droplets byElectrowetting-Based Techniques,“的美國專利 6，911，132 ;2006 年 1 月 30 日提交的題為〃 Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a PrintedCircuit Board,“的美國 專利 No. 11/343，284 ；都授予 Shenderov 等的 2004 年 8 月 10 日題為"Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for UsingSame,“的美國專利 6, 773, 566 和 2000 年 1 月 24 日題為〃 Actuators forMicrof luidics Without Moving Parts,“ 的美國專利6，565，727 ;Pollack等的2006年12月11曰提交的題為"Droplet-BasedBiochemistry,“的國際專利申請No. PCT/US 06/47486中，這些專利的公開內容結 合于本文中作為參考。液滴致動器技術用于固定磁性微珠和/或非磁性微珠的實例 描述于前述國際專利申請和Sista等2007年2月9日提交的題為〃 Immobilization of magnetically-responsivebeads during droplet operations “白勺美國專禾串 i青 Nos. 60/900，653 ；Sista 等 2007 年9 月 4 日提交的題為〃 Droplet Actuator Assay Improvements"的美國專利申請No. 60/969，736 ；和Allen等2007年8月24日提交的題 為〃 Bead washing usingphysical barriers,“的美國專利申請 No. 60/957，717 中，這些 專利的全部公開內容結合于本文中作為參考。流體對于使用本發(fā)明的方法可以進行液滴操作的流體實例，參見在03部分中所列的 專利，尤其是2006年12月11曰提交的題為"Droplet-BasedBiochemistry,“的國際專 利申請No.PCT/US 06/47486。在一些實施方式中，載入的流體包括生物學樣品，如整個血 液，淋巴流體，血清，血漿，汗液，淚液，唾液，痰液，腦脊髓液，羊水，精液，陰道分泌物，漿液， 滑液，心包液，腹腔液，胸腔積液，滲出液，分泌液，囊液，膽汁，尿液，胃液，腸液，便樣，流體 化組織，流體化器官，生物學棉簽擦拭樣(biological swabs)和生物學沖洗液(biological washes)。在某實施方式中，載入的流體包括試劑，如水，去離子水，鹽水溶液，酸性溶液，堿 性溶液，洗滌劑溶液和/或緩沖液。在一些實施方式中，這種流體包括試劑，如生化分析方 案，如核酸擴增方案，親合力基的分析方案，測序方案和/或生物學流體分析方案的試劑。 這種流體可以是包括生物學細胞營養(yǎng)物的流體。例如，這種流體可以是培養(yǎng)基介質或培養(yǎng) 基介質的組分。本發(fā)明包括實施一個或多個液滴操作而使培養(yǎng)基介質或含生物學細胞營養(yǎng) 物的流體與生物細胞群落，例如結合至一個或多個微珠的群落接觸。填料流體間隙典型地用填料流體填充。例如，填料流體可以是低粘度油，如硅油。填料流體 的其它實例提供于2006年12月11曰提交題為"Droplet-BasedBiochemistry,“的國際 專利申請 No. PCT/US 06/47486 中。本說明書僅僅出于對讀者方便起見而分成各部分。精華部分并不應該詮釋為本發(fā)明范圍的限制。定義是本發(fā)明描述的組成部分。應 該理解到，本發(fā)明的各種細節(jié)可以進行變化而不會偏離本發(fā)明的范圍。本文中所描述的每 一實施方式的各方面可以與其它實施方式的各方面進行互換。本文中描述的具體實例，尺 寸和體積都僅僅是舉例說明之目的，而并不期望限制權利要求要求授權的本發(fā)明范圍。
1權利要求
一種液滴致動器，包括(a)底部基板，所述底部基板包括在其液滴操作表面上用于實施液滴操作的電極；(b)液滴，所述液滴包括一個或多個位于液滴操作表面上的微珠；(c)阻擋件，所述阻擋件相對于液滴和電極設置，使液滴可以使用一個或多個由一個或多個電極調節(jié)的液滴操作運離微珠，同時微珠的傳輸受限于阻擋件。
2.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，進一步包括與液滴操作表面分離而形成實施液 滴操作的間隙的頂部基板。
3.根據(jù)權利要求2所述的液滴致動器，其中所述阻擋件連接至所述頂部基板并且從所 述頂部基板向下延伸。
4.根據(jù)權利要求3所述的液滴致動器，其中所述阻擋件設置為在所述阻擋件的底邊和 所述液滴操作界面之間留有間隙。
5.根據(jù)權利要求3所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括垂直間隙，流體在由一個 或多個所述電極調節(jié)的液滴操作期間可以通過所述垂直間隙。
6.根據(jù)權利要求5所述的液滴致動器，其中所述垂直間隙位于電極的上方。
7.根據(jù)權利要求5所述的液滴致動器，其中所述垂直間隙基本上從面向所述間隙和所 述液滴操作表面的所述頂部基板的表面延伸。
8.根據(jù)權利要求3所述的液滴致動器，其中所述一個或多個微珠完全由所述阻擋件包圍。
9.根據(jù)權利要求8所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括位于設置用于傳輸液滴的 電極通道上的矩形阻擋件。
10.根據(jù)權利要求8所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括位于設置用于傳輸液滴 的電極通道上的矩形阻擋件，其中所述矩形阻擋件的一側處于橫跨第一電極的約中間位置 而所述矩形阻擋件另一側處于橫跨第二電極的約中間位置。
11.根據(jù)權利要求8所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括穿過電極通道的有角度 阻擋件并指向遠離所述阻擋件的微珠截留部分的方向。
12.根據(jù)權利要求8所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括穿過電極通道的角度阻 擋件并指向所述阻擋件的微珠截留部分的方向。
13.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述一個或多個微珠由阻擋件阻隔而不 能以任何方向運離所述阻擋件。
14.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述一個或多個微珠由阻擋件阻隔而不 能以第一方向運離所述阻擋件但是并不被所述阻擋件阻隔而可以以第二方向運離所述阻 擋件。
15.根據(jù)權利要求14所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括開口，所述開口容許具 有尺寸低于預定尺寸限制的微珠穿過阻擋件，同時截留尺寸高于所述預定尺寸限制的微珠。
16.根據(jù)權利要求15所述的液滴致動器，其中所述液滴致動器包括兩個或多個這種阻 擋件，其中每一阻擋件具有不同的預定尺寸限制。
17.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述阻擋件包括開口，所述開口容許具有 尺寸低于預定尺寸限制的微珠穿過阻擋件，同時截留尺寸高于所述預定尺寸限制的微珠。
18.根據(jù)權利要求17所述的液滴致動器，其中所述液滴致動器包括兩個或多個這種阻 擋件，其中每一阻擋件具有不同的預定尺寸限制。
19.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述阻擋件被第一拉長而逐漸變窄的液 滴操作電極穿過，所述電極在所述阻擋件微珠截留側包括其第一端的厚底部而向所述阻擋 件相反一側上的第二端的窄頂點逐漸變窄。
20.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述阻擋件被第一拉長而逐漸變窄的液 滴操作電極穿過，所述電極對著所述阻擋件微珠截留側包括其第一端的厚的底部而向所述 阻擋件微珠截留側上的第二端的窄頂點逐漸變窄。
21.根據(jù)權利要求19所述的液滴致動器，其中所述第一液滴操作電極具有大致的三角 形，所述三角形包括長度相似并顯著比第三邊長的兩條邊。
22.根據(jù)權利要求20所述的液滴致動器，其中所述第一液滴操作電極具有大致的三角 形，所述三角形包括長度相似并顯著比第三邊長的兩條邊。
23.根據(jù)權利要求21所述的液滴致動器，其中三角形包括拉長的直角三角形，等邊三 角形，或不等邊三角形。
24.根據(jù)權利要求22所述的液滴致動器，其中三角形包括拉長的直角三角形，等邊三 角形，或不等邊三角形。
25.根據(jù)權利要求19所述的液滴致動器，進一步包括第二拉長而逐漸變窄的液滴操作 電極，所述電極沿著所述第一逐漸變窄的液滴操作電極并排取向，使得(a)所述第一逐漸變窄的液滴操作電極的所述底部鄰近于所述第二逐漸變窄的液滴操 作電極的所述頂點；且(b)所述第一逐漸變窄的液滴操作電極的所述頂點鄰近于所述第二逐漸變窄的液滴操 作電極的所述底部。
26.根據(jù)權利要求25所述的液滴致動器，包括兩組穿過所述阻擋件的所述第一拉長而 逐漸變窄的液滴操作電極和所述第二拉長而逐漸變窄的液滴操作電極。
27.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述微珠包括其結合的生物細胞。
28.根據(jù)權利要求1所述的液滴致動器，其中所述微珠包括其結合的基本純凈的生物 細胞群落。
29. 一種液滴致動器，包括(a)底部基板，所述底部基板包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極；(b)漏斗狀儲液器，所述儲液器包括位于鄰接所述底部基板位置的窄開口；其中，所述底部基板和所述漏斗狀儲液器設置成包括載入所述漏斗中的微珠的部分樣 品將會流到所述液滴操作表面，且其中所述部分樣品包括大量的所述微珠。
30.根據(jù)權利要求29所述的液滴致動器，進一步包括以將磁性微珠從所述漏斗狀儲液 器吸引到所述基板表面的方式設置的磁場源。
31.根據(jù)權利要求29所述的液滴致動器，進一步包括以平行于所述液滴操作表面的方 式設置的頂部基板，其中所述漏斗狀儲液器的所述窄開口穿過所述頂部基板。
32. —種液滴致動器，包括(a)底部基板，所述底部基板包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極；(b)以相對于所述液滴操作表面大體平行的方式設置的頂部基板；和(C)截留于所述液滴致動器上的阻擋件的微珠，其中所述阻擋件容許液滴使用由一個 或多個所述電極調節(jié)的液滴操作傳入和傳出所述阻擋件，而同時截留所述阻擋件內的一個 或多個所述微珠。
33.根據(jù)權利要求32所述的液滴致動器，其中所述阻擋件基本上截留所有的所述微珠 到所述阻擋件內。
34.根據(jù)權利要求32所述的液滴致動器，其中兩個或多個所述電極設置用于實施所述 阻擋件內的液滴操作。
35.根據(jù)權利要求32所述的液滴致動器，進一步包括阻擋件的陣列，每一阻擋件截留 包括特定微珠類型的微珠，所述陣列包括多種微珠類型。
36.根據(jù)權利要求32所述的液滴致動器，其中所述微珠包括其結合的生物細胞。
37.根據(jù)權利要求32所述的液滴致動器，其中所述微珠包括其結合的基本純凈的生物 細胞群落。
38.一種降低微珠周圍流體體積的方法，所述方法包括將部分所述體積的流體傳輸通 過液滴致動器上的阻擋件，其中所述阻擋件限制所述微珠的傳輸。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述微珠包括其結合的生物細胞。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，其中所述流體體積包括為生長所述生物細胞選擇的培養(yǎng)基介質。
41.根據(jù)權利要求38所述的方法，進一步包括使用所述部分體積流體在一分析方案中 實施一個或多個液滴操作。
42.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述傳輸是電極調節(jié)的。
43.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述傳輸是電潤濕調節(jié)的。
44.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述傳輸是介電電泳調節(jié)的。
45.一種向生物細胞提供營養(yǎng)的方法，所述方法包括(a)根據(jù)權利要求40所述的方法降低流體體積；和(b)實施一個或多個液滴操作而使所述微珠接觸帶有所述營養(yǎng)物的流體。
46.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述微珠包括其結合的基本純凈的生物細胞群落。
47.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中所述微珠包括相互作用的細胞群落。
48.一種從一個或多個微珠中分離流體體積的方法，所述方法包括將所述體積的流體 傳輸通過液滴致動器上的阻擋件，其中所述阻擋件限制一個或多個所述一個或多個微珠的 傳輸。
49.一種將基本無微珠的液滴運離含微珠液滴的方法，所述方法包括(a)設置一種液滴致動器，包括(i)底部基板，所述基板包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極； ( )液滴，所述液滴包括一個或多個位于液滴操作表面上的微珠； (iii)阻擋件，所述阻擋件相對于液滴和電極設置使液滴可以使用一個或多個由一個 或多個電極調節(jié)的液滴操作運離微珠，同時微珠傳輸受限于阻擋件；和(b)將所述含微珠的液滴傳輸通過所述阻擋件，其中所述阻擋件截留所述微珠，所述基 本無微珠的液滴在所述阻擋件的相對面上形成。
50.根據(jù)權利要求49所述的方法，其中所述液滴致動器進一步包括與所述液滴操作表 面分離開以形成實施液滴操作的間隙的頂部基板。
51.根據(jù)權利要求49所述的方法，其中所述阻擋件連接至所述頂部基板并從所述頂部 基板向下延伸。
52.根據(jù)權利要求49所述的方法，其中所述阻擋件被第一拉長而逐漸變窄的液滴操作 電極穿過，所述電極在面對所述阻擋件微珠截留側包括其第一端的厚的底部而在所述阻擋 件微珠截留側上逐漸變窄形成第二端的窄頂點，而步驟49(b)包括激活所述電極以使液滴 穿過所述阻擋件。
53.根據(jù)權利要求49所述的方法，其中所述微珠包括細胞群落。
54.一種沖洗液滴致動器上微珠的方法，所述方法包括(a)設置一種液滴致動器，包括(i)底部基板，所述底部基板包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極；( )液滴，所述液滴包括一個或多個位于液滴操作表面上的微珠；(iii)阻擋件，所述阻擋件相對于液滴和電極設置以使液滴可以使用一個或多個由一 個或多個電極調節(jié)的液滴操作運離微珠，同時微珠傳輸受限于阻擋件；和(b)將所述含微珠的液滴傳輸通過所述阻擋件，其中所述阻擋件截留所述微珠，而基本 無微珠的液滴在所述阻擋件的相對面上形成；(c)傳送沖洗的液滴與所述微珠接觸；(d)重復步驟(b)和(c)直至所述微珠沖洗完全。
55.根據(jù)權利要求54所述的方法，其中步驟54(c)包括將所述液滴傳輸通過所述阻擋 件與所述微珠接觸。
56.一種分類液滴致動器上的微珠的方法，所述方法包括(a)設置一種液滴致動器，包括(i)底部基板，所述底部基底包括在其液滴操作表面上實施液滴操作的電極；( )第一阻擋件，所述第一阻擋件被設置成所具有尺寸低于第一預定尺寸的微珠穿過 所述阻擋件而截留所具有尺寸高于所述第一預定尺寸的微珠；(b)將包括具有至少三種尺寸的微珠的液滴傳輸通過所述第一阻擋件以提供包括超過 所述第一預定尺寸的微珠的截留液滴和超過所述第一預定尺寸的微珠的透過液滴。
57.根據(jù)權利要求56所述的方法，其中(a)所述液滴致動器進一步包括第二阻擋件，被設置成容許具有低于第二預定尺寸的 尺寸的微珠穿過所述阻擋件，而同時截留高于所述第二預定尺寸的微珠；(b)所述方法進一步包括將包括至少三種尺寸的微珠的液滴傳輸通過所述第一阻擋件 以提供包括超過所述第一預定尺寸的微珠的截留液滴和包括超過所述第一預定尺寸的透 過液滴；(c)將(b)的所述截留液滴傳輸通過所述第二阻擋件以提供包括超過所述第一預定尺 寸和所述第二預定尺寸的微珠的截留液滴和超過所述第一預定尺寸而低于所述第二預定 尺寸的微珠的透過液滴。
58.根據(jù)權利要求56所述的方法，其中所述微珠包括其結合的生物細胞。
59.一種制作液滴致動器的方法，所述方法包括將微珠定位于頂部基板和液滴操作表面之間的液滴致動器上的阻擋件中，其中所述阻擋件在所有側邊阻斷所述微珠傳出所述阻 擋件但容許待傳輸?shù)牧黧w經由液滴操作而傳入和/或傳出所述阻擋件。
60. 一種包括液滴致動器的試劑盒，包括(a)位于所述液滴致動器的所述頂部基板和液滴操作表面之間的阻擋件內的微珠；和(b)選自以下組件組成的組中的其它組件 (i)用于所述液滴致動器上的填料流體； ( )用于液滴致動器上的試劑；(iii)用于將流體載入到所述液滴致動器上的裝置。
全文摘要
一種液滴致動器，包括(a)底部基板，包括涉及用于在其液滴操作表面實施液滴操作的電極；(b)液滴，包括一個或多個位于液滴操作表面上的微珠；(c)阻擋件，相對于液滴和電極設計而使液滴可以使用一個或多個由一個或多個電極調節(jié)的液滴操作運離微珠，同時微珠傳輸受限于阻擋件。本發(fā)明也供相關的方法和試劑盒。
文檔編號B01J19/00GK101808751SQ200880104134
公開日2010年8月18日 申請日期2008年8月25日 優(yōu)先權日2007年8月24日
發(fā)明者帕薩納·斯沃, 德韋恩·艾倫, 菲利普·派克 申請人:先進液體邏輯公司;帕薩納·斯沃;德韋恩·艾倫;菲利普·派克