本申請(qǐng)要求2014年4月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/262,140號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式合并于此。

背景技術(shù)：

可以在微流體裝置中處理諸如生物細(xì)胞的微目標(biāo)。例如，懸浮在微流體裝置中的液體內(nèi)的微目標(biāo)可以在該裝置中被分選、選擇和移動(dòng)。液體也可以在該裝置中被操控。本發(fā)明的實(shí)施例旨在改進(jìn)選擇性地產(chǎn)生在微流體裝置的第一部分中的多個(gè)凈DEP力以及改變?cè)谖⒘黧w裝置的另一個(gè)部分中的電潤(rùn)濕表面的有效潤(rùn)濕性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些實(shí)施例中，一種裝置可以包括圍界、介電泳(DEP)配置和電潤(rùn)濕(EW)配置。圍界可以包括第一表面和電潤(rùn)濕表面。DEP配置可以被配置為選擇性地在布置在第一表面上的第一液體介質(zhì)中誘導(dǎo)多個(gè)凈DEP力，以及EW配置可以被配置為選擇性地改變電潤(rùn)濕表面的有效潤(rùn)濕性。

在一些實(shí)施例中，一種操作流體裝置的過(guò)程可以包括誘導(dǎo)對(duì)裝置的第一部分中的第一表面上的第一液體介質(zhì)中的微目標(biāo)的凈DEP力。該過(guò)程還以包括改變?cè)谘b置的第二部分中的電潤(rùn)濕表面的區(qū)域的有效潤(rùn)濕性，其中第二液體介質(zhì)被布置在電潤(rùn)濕表面上。

在一些實(shí)施例中，一種裝置可以包括圍界和邊界。圍界可以被配置為保持布置在圍界的第一部分中的第一表面上的第一液體介質(zhì)和布置在圍界的第二部分中的電潤(rùn)濕表面上的第二液體介質(zhì)。邊界可以位于圍界的第一部分與第二部分之間。圍界的第一部分可以包括DEP配置，配置為選擇性地在第一液體介質(zhì)中誘導(dǎo)多個(gè)凈DEP力，以足夠相對(duì)于第一表面捕捉和移動(dòng)圍界的第一部分中的第一液體介質(zhì)中的微目標(biāo)，同時(shí)該第一部分連接到偏置設(shè)備。圍界的第二部分可以包括EW配置，配置為選擇性地改變電潤(rùn)濕表面的區(qū)域的有效潤(rùn)濕特性，以足夠移動(dòng)圍界的第二部分中的第二介質(zhì)內(nèi)的液滴，同時(shí)該第二部分連接到偏置設(shè)備。

在一些實(shí)施例中，一種操作流體裝置的過(guò)程可以包括將布置在圍界的第一部分中的第一表面上的第一液體介質(zhì)的液滴拖拽到布置在圍界的第二部分中的電潤(rùn)濕表面上的第二介質(zhì)中。上述拖拽可以包括改變?cè)诘谝槐砻娴倪吔缣幍碾姖?rùn)濕表面的區(qū)域的有效潤(rùn)濕特性，并由此在邊界處誘導(dǎo)足以使液滴穿過(guò)該邊界并被拖拽到第二液體介質(zhì)中的力。

附圖說(shuō)明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括用于保持不同液體介質(zhì)、在一個(gè)部分中誘導(dǎo)多個(gè)凈介電泳(DEP)力以及控制多個(gè)部分中的另一個(gè)的表面的有效電潤(rùn)濕性的多個(gè)部分的微流體裝置的透視圖。

圖1B是圖1A的微流體裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖1C是被移除了蓋的圖1A的微流體裝置的俯視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有在其多個(gè)部分中的液體介質(zhì)且所述多個(gè)部分連接到多個(gè)偏置設(shè)備的圖1A的微流體裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A的裝置的圍界的DEP配置和可控制的電潤(rùn)濕(EW)配置的示例。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的配置為光導(dǎo)材料的圖3的電極活化基底的示例。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的配置為電路基底的圖3的電極活化基底的另一個(gè)示例。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A的裝置的圍界的DEP配置和EW配置的另一個(gè)示例。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A的裝置的圍界的DEP配置和EW配置的又一個(gè)示例。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有多個(gè)堆疊部分的微流體裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的具有多個(gè)堆疊部分的微流體裝置的實(shí)施例的另一個(gè)示例。

圖10A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括用于操控裝置的第一部分中的微目標(biāo)的DEP配置和用于操控裝置的第二部分中的電潤(rùn)濕表面上的液體介質(zhì)的液滴的EW配置的微流體裝置的示例的透視圖。

圖10B是圖10A的微流體裝置的側(cè)橫截面視圖。

圖10C是被移除了蓋的圖10A的微流體裝置的俯視圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于將微目標(biāo)從微流體裝置的第一部分中的第一液體介質(zhì)移動(dòng)到微流體裝置的第二部分中的第二液體介質(zhì)的過(guò)程的示例。

圖12A到圖21示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖11的過(guò)程的表現(xiàn)的示例。

圖22是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于在配置為保持多個(gè)不同的液體介質(zhì)的微流體裝置中培養(yǎng)多個(gè)生物微目標(biāo)的過(guò)程的示例。

圖23到圖26示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖22的過(guò)程的表現(xiàn)的示例。

圖27示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的可以在圖1A到圖1C的微流體裝置或圖10A到圖10C的微流體裝置上執(zhí)行的過(guò)程的示例。

圖28示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的其中液滴發(fā)生器用于在微流體回路的通道中產(chǎn)生液滴的示例。

圖29和圖30示出圖28的微流體回路的變化。

圖31是用于分析圖28到圖30中的微流體回路中的多個(gè)生物微目標(biāo)的過(guò)程的示例。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例和應(yīng)用。然而，本發(fā)明不限于這些示例性實(shí)施例和應(yīng)用，也不限于在本文中描述的方式或者示例性實(shí)施例和應(yīng)用運(yùn)行的方式。而且，附圖可示出簡(jiǎn)化或局部視圖，并且附圖中的元件尺寸可以被夸大或者可以不按比例。此外，當(dāng)在本文中使用術(shù)語(yǔ)“在…上”、“附接到”、或“聯(lián)接到”時(shí)，一個(gè)元件(例如，材料、層、基底等)可以“在另一個(gè)元件上”、“附接到另一個(gè)元件”、或“聯(lián)接到另一個(gè)元件”，而不管該一個(gè)元件直接在另一個(gè)元件上、附接或聯(lián)接到該另一個(gè)元件，還是有一個(gè)或更多個(gè)介入元件在該一個(gè)元件和該另一個(gè)元件之間。此外，如果提供的話，方向(例如，在上面、在下面、頂部、底部、側(cè)面、上、下、在…下面、在…上面、上面、下面、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)是相對(duì)的并且僅作為示例提供、以便于說(shuō)明和討論并且不作為限制。此外，在對(duì)一系列元件(例如元件a、b、c)進(jìn)行描述的情況下，這些描述旨在包括所列出的元件自身的任何一個(gè)、少于全部所列出的元件的任何組合和/或全部所列出的元件的組合。在整個(gè)附圖和說(shuō)明書中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指代相同的元件。

如本文所使用的，“基本上”是指足以達(dá)到預(yù)期目的。術(shù)語(yǔ)“基本上”因此允許根據(jù)絕對(duì)或完美狀態(tài)、尺寸、測(cè)量、結(jié)果等進(jìn)行諸如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以預(yù)期，但對(duì)總體性能沒(méi)有顯著影響的小的、不重要的變型。當(dāng)針對(duì)數(shù)值或者可以被表示為數(shù)值的參數(shù)或特征使用時(shí)，“基本上”是指在百分之十內(nèi)。術(shù)語(yǔ)“多個(gè)”是指多于一個(gè)。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“微目標(biāo)”可以包括如下的一個(gè)或更多個(gè)：無(wú)生命微目標(biāo)，諸如微粒、微珠(例如，聚苯乙烯珠、Luminex^TM珠等)、磁珠或順磁珠(例如固相可逆固定(SPRI)珠)、微米棒、微絲、量子點(diǎn)等；生物微目標(biāo)，諸如細(xì)胞(例如，胚胎、卵母細(xì)胞、精子、從組織分離的細(xì)胞、血細(xì)胞、雜交細(xì)胞、培養(yǎng)細(xì)胞、來(lái)自細(xì)胞系的細(xì)胞、癌細(xì)胞、受感染細(xì)胞、轉(zhuǎn)染和/或轉(zhuǎn)化細(xì)胞、報(bào)告細(xì)胞等)、脂質(zhì)體(例如，合成的或者由膜制劑衍生的)、納米脂質(zhì)筏等；或無(wú)生命微目標(biāo)和生物微目標(biāo)的組合(例如，附接到細(xì)胞的微珠、脂質(zhì)體包覆微珠、脂質(zhì)體包覆磁珠等)。例如，在“Ritchie et al.(2009)Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs,Mehotd Enzymol.,464:211-231(里奇等人(2009年)，磷脂雙分子層奈米圓盤中的膜蛋白的重組，方法酶學(xué)，464:211-231)”中，已經(jīng)對(duì)納米脂質(zhì)筏進(jìn)行了描述。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“細(xì)胞”是指生物細(xì)胞，其可以是植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞(例如，哺乳動(dòng)物細(xì)胞)、細(xì)菌細(xì)胞、真菌細(xì)胞等。哺乳動(dòng)物細(xì)胞可以是例如來(lái)自人類、老鼠、大鼠、馬、山羊、綿陽(yáng)、牛、靈長(zhǎng)目動(dòng)物等，并且可以包括以下細(xì)胞類型中的任一種：卵母細(xì)胞、精子、胚胎、血細(xì)胞、免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、雜交細(xì)胞、癌細(xì)胞、干細(xì)胞、正常細(xì)胞、受感染細(xì)胞(例如感染病毒或其它寄生蟲)、從組織分離的細(xì)胞、培養(yǎng)細(xì)胞、來(lái)自細(xì)胞系的細(xì)胞、轉(zhuǎn)染和/或轉(zhuǎn)化細(xì)胞、報(bào)告細(xì)胞等。

如果能夠再生的群體中的所有活細(xì)胞是來(lái)自單個(gè)母細(xì)胞的子細(xì)胞，則生物細(xì)胞的群體是“克隆的”。術(shù)語(yǔ)“克隆細(xì)胞”是指相同的克隆群體的細(xì)胞。

短語(yǔ)“相對(duì)高的導(dǎo)電性”在本文中被用作短語(yǔ)“相對(duì)低的電阻抗”的同義詞且上述短語(yǔ)是可以互換的。類似地，短語(yǔ)“相對(duì)低的導(dǎo)電性”被用作短語(yǔ)“相對(duì)高的電阻抗”的同義詞且上述短語(yǔ)是可以互換的。

“流體回路”是指可以互連的一個(gè)或更多個(gè)流體結(jié)構(gòu)(例如，腔室、通道、保持圍欄、貯液器等)?！傲黧w回路框架”是指限定全部或部分流體回路的一個(gè)或更多個(gè)壁?！氨３謬鷻凇笔侵赣闪黧w回路框架的多個(gè)壁限定的且具有用于微流體裝置的不同區(qū)域(例如，通道、腔室或另一個(gè)保持圍欄)的至少一個(gè)開(kāi)口的微流體裝置中的區(qū)域，該區(qū)域被配置為保持流體以及可選地一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)的體積。保持圍欄可以是包含隔離區(qū)域(例如，如下討論的未波及區(qū)域)的隔離腔室。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“維持(一個(gè)或多個(gè))細(xì)胞”是指提供包括流體和氣體成分的環(huán)境，以及可選地提供保持細(xì)胞存活和/或擴(kuò)大所必須的條件的表面。

流體介質(zhì)的“組分”是呈現(xiàn)在介質(zhì)中的任何化學(xué)或生物化學(xué)分子，所述介質(zhì)包括溶劑分子、離子、小分子、抗生素、核苷酸和核苷、核酸、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、糖類、碳水化合物、脂類、脂肪酸、膽固醇、代謝產(chǎn)物等。

如本文關(guān)于流體介質(zhì)所使用的，“使…擴(kuò)散”和“擴(kuò)散”是指流體介質(zhì)的組分朝濃度梯度低的方向的熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)。

短語(yǔ)“介質(zhì)的流”是指流體介質(zhì)的除擴(kuò)散之外的由任何機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的整體運(yùn)動(dòng)。例如，介質(zhì)的流可包括由于點(diǎn)之間的壓力差從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的流體介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。這樣的流可包括液體的連續(xù)的、脈沖的、周期的、隨機(jī)的、間歇的或往復(fù)的流動(dòng)，或者其任何組合。當(dāng)一個(gè)流體介質(zhì)流入到另一個(gè)流體介質(zhì)中時(shí)，可導(dǎo)致介質(zhì)的湍流和混合。

短語(yǔ)“基本上沒(méi)有流”是指流體介質(zhì)的流速，在時(shí)間上取平均值，小于將材料(例如，感興趣的分析物)的組分?jǐn)U散到流體介質(zhì)中或者在流體介質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散的速率。這種材料的組分的擴(kuò)散速率可取決于例如溫度、組分的尺寸以及組分與流體介質(zhì)之間的相互作用的強(qiáng)度。

如本文關(guān)于微流體裝置內(nèi)的不同區(qū)域所使用的，短語(yǔ)“流體上連接”是指當(dāng)不同區(qū)域基本上填充有液體(諸如流體介質(zhì))時(shí)，每個(gè)區(qū)域中的流體被連接以形成流體的單個(gè)本體。這并不意味著不同區(qū)域中的流體(或流體介質(zhì))在組成上一定是相同的。相反，在微流體裝置的不同的流體上連接區(qū)域中的流體可具有不同的組成(例如，不同濃度的溶質(zhì)，如蛋白質(zhì)、碳水化合物、離子、或其它分子)，其由于溶質(zhì)向其各自的濃度梯度低的方向移動(dòng)和/或由于流體通過(guò)該裝置流動(dòng)而不斷變化。

在一些實(shí)施例中，微流體裝置可包括“波及”區(qū)域和“未波及”區(qū)域。波及區(qū)域是流體能夠流動(dòng)的區(qū)域，而未波及區(qū)域是(給定的微流體裝置的配置)流體通常不能流動(dòng)的區(qū)域。未波及區(qū)域可以流體上連接到波及區(qū)域，假設(shè)流體上連接被構(gòu)造為使得在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間能夠擴(kuò)散，但在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間基本上沒(méi)有介質(zhì)的流。微流體設(shè)備可因此被構(gòu)造為基本上使未波及區(qū)域與波及區(qū)域中的介質(zhì)的流隔離，同時(shí)使得在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間僅能夠進(jìn)行擴(kuò)散流體連通。例如，已經(jīng)在2014年10月22日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/520,568號(hào)中對(duì)具有波及和未波及區(qū)域的微流體裝置進(jìn)行了描述，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式合并于此。

如本文所使用的“微流體通道”或“流動(dòng)通道”是指具有明顯長(zhǎng)于水平和垂直尺寸的長(zhǎng)度的微流體裝置的流動(dòng)區(qū)域(或波及區(qū)域)。例如，流動(dòng)通道可以是水平或垂直尺寸的長(zhǎng)度的至少5倍，例如，長(zhǎng)度的至少10倍、長(zhǎng)度的至少25倍、長(zhǎng)度的至少100倍、長(zhǎng)度的至少200倍、長(zhǎng)度的至少500倍、長(zhǎng)度的至少1000倍、長(zhǎng)度的至少5000倍或更長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，流動(dòng)通道的長(zhǎng)度在從大約100000微米到大約500000微米的范圍內(nèi)，包括其間的任何范圍。在一些實(shí)施例中，水平尺寸在從大約100微米到大約300微米(例如，大約200微米)的范圍內(nèi)，而垂直尺寸在從大約25微米到大約100微米的范圍內(nèi)，例如，從大約40到大約50微米。應(yīng)指出的是，流動(dòng)通道可以在微流體裝置中具有各種不同的空間配置，因此并不僅限于理想的線性元件。例如，流動(dòng)通道可以是以下配置，或者可以包括具有以下配置中的一個(gè)或多個(gè)部分：彎曲、彎管、螺旋、斜坡、斜面、分叉(例如，多個(gè)不同的流動(dòng)路徑)及其任何組合。此外，流動(dòng)通道可具有沿其路徑的不同的橫截面積(擴(kuò)大和收縮)以提供在其內(nèi)想要的流體流動(dòng)。

用于產(chǎn)生特定生物材料(例如，蛋白質(zhì)，諸如抗體)的生物微目標(biāo)(例如，生物細(xì)胞)的能力可以在具有波及區(qū)域(諸如通道)和未波及區(qū)域(諸如隔離圍欄(或隔離腔室))的微流體裝置中被測(cè)定。例如，包括待測(cè)定用于產(chǎn)生感興趣的分析物的生物微目標(biāo)(例如，細(xì)胞)的樣本材料可以被裝載到微流體裝置的波及區(qū)域中。多個(gè)生物微目標(biāo)(例如，哺乳動(dòng)物細(xì)胞，諸如人體細(xì)胞)可以針對(duì)特定特征而被選擇并且被設(shè)置在未波及區(qū)域中。然后，其余樣本材料可以從波及區(qū)域流出，并且測(cè)定材料可以流入到波及區(qū)域中。由于所選擇的生物微目標(biāo)在未波及區(qū)域中，因此所選擇的生物微目標(biāo)基本上不受從其余樣本材料的流出或測(cè)定材料的流入的影響。所選擇的生物微目標(biāo)可以允許產(chǎn)生感興趣的分析物，其可以從未波及區(qū)域擴(kuò)散到波及區(qū)域中，其中感興趣的分析物可以與測(cè)定材料反應(yīng)以產(chǎn)生局部可檢測(cè)反應(yīng)，每個(gè)局部可檢測(cè)反應(yīng)可以與特定的未波及區(qū)域相關(guān)。與檢測(cè)到的反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的任何未波及區(qū)域可以被分析以確定在未波及區(qū)域中的哪些生物微目標(biāo)(如果有的話)是感興趣的分析物的足夠生產(chǎn)者。

類似地，諸如細(xì)胞的生物微目標(biāo)可以在被放置在未波及區(qū)域(例如，隔離腔室的隔離區(qū)域)中之后通過(guò)使培養(yǎng)介質(zhì)流經(jīng)流體上連接到未波及區(qū)域的波及區(qū)域(例如，流動(dòng)通道)被培養(yǎng)或生長(zhǎng)。隨著生物微目標(biāo)正在被培養(yǎng)，來(lái)自波及區(qū)域中的培養(yǎng)介質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)素將擴(kuò)散到未波及區(qū)域中，在未波及區(qū)域中，營(yíng)養(yǎng)素可以被吸收并且由生物微目標(biāo)使用，而由生物微目標(biāo)產(chǎn)生并釋放到未波及區(qū)域中的廢物可以擴(kuò)散出未波及區(qū)域并擴(kuò)散到波及區(qū)域中，在波及區(qū)域處，廢物可以流走(例如，流出微流體裝置)。

在一些實(shí)施例中，一種微流體裝置可以包括介電泳(DEP)配置部分，用于保持液體介質(zhì)以及選擇性地在液體介質(zhì)中誘導(dǎo)凈DEP力。微流體裝置還可以包括電潤(rùn)濕(EW)配置部分，用于保持與電潤(rùn)濕表面接觸的另一個(gè)液體介質(zhì)以及選擇性地改變電潤(rùn)濕表面的有效潤(rùn)濕性。圖1A到圖1C示出這樣的微流體裝置100的示例。圖1A還示出用于控制裝置100的操作的控制設(shè)備132的示例。

如圖所示，裝置100可以包括圍界102，該圍界102可以包括多個(gè)(示出兩個(gè)，但可以有更多)部分122、124，每個(gè)部分配置為保持液體介質(zhì)(圖1A到圖1C中未示出，但被描繪為圖2中的212、214)。第一部分122可以包括第一表面182并且還可以被配置為選擇性地產(chǎn)生對(duì)與第一表面182接觸的液體介質(zhì)中的微目標(biāo)(未示出)的凈DEP力。第一部分122因此在下文中被稱為圍界102的DEP配置部分或DEP配置122。第二部分124可以包括電潤(rùn)濕表面184并且還可以被配置為選擇性地改變電潤(rùn)濕表面184的有效潤(rùn)濕性。第二部分124因此在下文中被稱為圍界102的電潤(rùn)濕(EW)配置部分或EW配置124。

雖然裝置100可以是以許多不同方式的物理地構(gòu)造，但是在圖1A到圖1C所示的示例中，圍界102被描繪為包括結(jié)構(gòu)104(例如，基部)、流體回路框架108和蓋110。如圖所示，流體回路框架108可以被布置在結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面106上，以及蓋110可以被布置在流體回路框架108上方。通過(guò)作為底部的結(jié)構(gòu)104和作為頂部的蓋110，流體回路框架108可以限定包括例如互連的流體腔室、通道、圍欄、貯液器等的流體回路。雖然結(jié)構(gòu)104在圖1A和圖1B中被示出為包括裝置100的底部而蓋110被示出為頂部，但是結(jié)構(gòu)104可以是頂部而蓋110可以是裝置100的底部。

在圖1A到圖1C所示的示例中，流體回路框架108限定腔室112。對(duì)應(yīng)于DEP配置部分122的腔室112的第一部分172在下文中被稱為第一腔室部分172，而對(duì)應(yīng)于圍界102的EW部分124的腔室112的第二部分在下文中被稱為第二腔室部分174。又如圖所示，腔室112可以包括一個(gè)或多個(gè)入口114以及一個(gè)或多個(gè)出口116。

在一些實(shí)施例中，圍界102可以包括在第一腔室部分172與第二腔室部分174之間的物理屏障128，并且這樣的物理屏障128可以包括從圍界102的第一腔室部分172到第二腔室部分174的一個(gè)或多個(gè)通路130。在圖1A到圖1C所示的示例中，這樣的物理屏障128僅沿在第一腔室部分172與第二腔室部分174之間的邊界126的一部分被示出。可替代地，物理屏障128可以延伸整個(gè)邊界126或者可以位于邊界126的不同部分上。無(wú)論如何，物理屏障128可以是流體回路框架108(如圖所示)的一部分，或者物理屏障128可以在結(jié)構(gòu)上不同于流體回路框架108。雖然示出一個(gè)物理屏障128，但是可以有布置在邊界126上的多于一個(gè)這樣的物理屏障128。

結(jié)構(gòu)104可以包括例如基底(例如，光導(dǎo)基底或電路基底)或多個(gè)互連的這樣的基底。流體回路框架108可以包括材料，該材料可以是柔性的或透氣的?？商娲?，材料不需是柔性的和/或透氣的?；芈房蚣?08的材料的合適的示例可以包括橡膠、塑料、彈性體、硅樹(shù)脂、光圖案化硅(PPS)、聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)等。蓋110可以是流體回路框架108的集成部件，或者蓋110可以是結(jié)構(gòu)上離散的元件(類似圖1A到圖1C所示)。蓋110可以包括與流體回路框架108相同的材料。因此，蓋110可以由如上所討論的柔性材料制成或者可以包括如上所討論的柔性材料。可替代地，蓋110可以由剛性材料(例如，玻璃，包括ITO鍍膜玻璃)制成或者可以包括剛性材料。無(wú)論如何，蓋110和/或結(jié)構(gòu)104可以是相對(duì)于光透明的。

如圖1B所示，在一些實(shí)施例中，圍界102的DEP配置122可以包括偏壓電極156、結(jié)構(gòu)104的DEP部分和第一表面182，所有這些可以是結(jié)構(gòu)104的一部分。DEP配置122還可以包括偏壓電極166，該偏壓電極166可以是蓋110的一部分。上述可以是如圖1B所示的相對(duì)于彼此設(shè)置。第一表面182可以是DEP部分152的外表面或布置在DEP部分152上的一個(gè)或多個(gè)材料(例如，一個(gè)或多個(gè)涂層)(未示出)的外表面。在第一表面182上的這樣的涂層(未示出)的示例包括電絕緣材料。

類似地，圍界102的EW配置124可以包括偏壓電極158、結(jié)構(gòu)104的EW部分154、介電層160和電潤(rùn)濕表面184，所有這些可以是結(jié)構(gòu)104的一部分。EW配置124還可以包括疏水表面165、層164(例如，介電材料)和偏壓電極168，所有這些可以是蓋110的一部分。上述可以是如圖1B所示的相對(duì)于彼此設(shè)置。介電層160和/或?qū)?64可以包括親水材料，諸如二氧化硅(SiO₂)、三氧化二鋁(Al₃O₂)等?？商娲?，介電層160和/或?qū)?64可以包括疏水材料，諸如疏水聚合物(例如，諸如CYTOP的全氟聚合物，或諸如聚對(duì)二甲苯的聚(對(duì)-苯二甲基)聚合物)。電潤(rùn)濕表面184(其可以是疏水的)可以是介電層160的外表面或布置在介電層160上的一個(gè)或多個(gè)材料(未示出)的外表面。類似地，疏水表面165可以是層164的外表面或布置在層164上的一個(gè)或多個(gè)材料(未示出)的外表面。可以被布置在介電層160和/或?qū)?64上的材料的示例包括聚四氟乙烯(PTFE，也就是Dupont^TM公司提供的Teflon^TM)。

如圖1A所示，電偏置設(shè)備118可以連接到裝置100。電偏置設(shè)備118可以例如包括一個(gè)或多個(gè)電壓源或電流源。又如圖1A所示，控制設(shè)備的示例包括主控制器134、用于控制圍界102的DEP配置122的DEP模塊142以及用于控制圍界102的EW配置124的EW模塊144。控制設(shè)備132還可以包括用于控制、監(jiān)測(cè)或執(zhí)行針對(duì)裝置100的其它功能的其它模塊140。

主控制器134可以包括控制模塊136和數(shù)字存儲(chǔ)器138。控制模塊136可以包括例如數(shù)字處理器，被配置為根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器138中的機(jī)器可執(zhí)行指令(例如，軟件、固件、微碼等)操作?？蛇x地或另外地，控制模塊136可以包括硬連線數(shù)字電路和/或模擬電路。DEP模塊142、EW模塊144和/或其它模塊140可以被類似地配置。因此，本文所討論的針對(duì)裝置100或任何其它微流體裝置執(zhí)行的功能、過(guò)程、動(dòng)作、行動(dòng)或過(guò)程的步驟可以由配置為如上所討論的主控制器134、DEP模塊142、EW模塊144或其它模塊140中的一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行。

圖2示出裝置100的示例配置。如圖所示，第一液體介質(zhì)212可以被布置在第一腔室部分172中的第一表面182上，以及第二液體介質(zhì)214可以被布置在第二腔室部分174中的電潤(rùn)濕表面184上。第一液體介質(zhì)212和第二液體介質(zhì)214可以是不同的介質(zhì)。例如，第二液體介質(zhì)214可以是相對(duì)于第一液體介質(zhì)212不混溶的。第一液體介質(zhì)212可以是例如水介質(zhì)，諸如水緩沖劑(例如，磷酸鹽緩沖劑、三羥甲基氨基甲烷(Tris)緩沖劑等)、水溶液(例如，包含一個(gè)或多個(gè)可溶性活性劑)、細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì)等。第二液體介質(zhì)214可以是與水介質(zhì)不混溶的。第二液體介質(zhì)214的示例可以包括油基介質(zhì)。合適的油的示例包括透氣的油，諸如含氟的油。氟碳基油也是合適的油的示例。

又如圖2所示，第一偏置設(shè)備202可以連接到圍界102的DEP配置122的偏壓電極156、166，以及第二偏置設(shè)備204可以連接到圍界102的EW配置124的偏壓電極158、168。第一偏置設(shè)備202可以是例如交流(AC)電壓源或電流源，以及第二偏置設(shè)備204可以類似地是AC電壓源或電流源。開(kāi)關(guān)206可以選擇性地將第一偏置設(shè)備202連接到DEP配置122以及使第一偏置設(shè)備202與DEP配置122斷開(kāi)連接。另一個(gè)208可以類似地將第二偏置設(shè)備204連接到EW配置124以及使第二偏置設(shè)備204與EW配置124斷開(kāi)連接。偏置設(shè)備202、204以及開(kāi)關(guān)206、208可以是圖1A的偏置設(shè)備118的一部分。

結(jié)構(gòu)104的DEP部分152可以被配置為除了當(dāng)在第一表面182處的DEP電極222被激活時(shí)之外在第一介質(zhì)212與偏壓電極156之間具有相對(duì)高的電阻抗(即，相對(duì)低的導(dǎo)電性)。(DEP部分152可以是電極活化基底的示例)。激活DEP電極222可以形成從DEP電極222到偏壓電極156的相對(duì)低的電阻抗(即，相對(duì)高的導(dǎo)電性)路徑252。當(dāng)DEP電極222被去激活時(shí)，由第一偏置設(shè)備202導(dǎo)致的從DEP偏壓電極166到DEP偏壓電極156的大多數(shù)電壓降可以穿過(guò)DEP部分152。然而，當(dāng)DEP電極222被激活且形成相對(duì)低的電阻抗路徑252時(shí)，路徑252附近的大多數(shù)電壓降可以穿過(guò)第一介質(zhì)222，這可以在所激活的DEP電極222附近的第一介質(zhì)212中形成凈DEP力(F)。取決于諸如偏置設(shè)備202的頻率以及第一介質(zhì)212和/或介質(zhì)212中的微目標(biāo)228的介電特性的這樣的特征，DEP力F可以吸引或排斥第一介質(zhì)212中的附近的微目標(biāo)228。類似DEP電極222的許多DEP電極可以在一些、大部分或整個(gè)第一表面182上方被選擇性地激活和去激活。通過(guò)選擇性地激活和去激活這樣的DEP電極(類似222)，可以在介質(zhì)212中選擇(例如，捕捉)和移動(dòng)(例如，以定向方式)圍界102的DEP部分152的第一介質(zhì)212中的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)228。設(shè)備132(參見(jiàn)圖1A)可以控制這樣的DEP電極(例如，222)的激活和去激活。正如所看到的，DEP電極(類似222)可以以傳統(tǒng)電極(例如，金屬電極)、光電晶體管或光驅(qū)動(dòng)電極的方式被固定在特定位置中?？商娲兀珼EP電極(類似222)可以是虛擬電極(其位于電磁輻射入射到光導(dǎo)材料上的位置處)，正如適當(dāng)?shù)念l率入射到連接到偏壓電極(類似156)的非晶硅的層上時(shí)所發(fā)生的情形一樣。

結(jié)構(gòu)104的EW部分154可以類似地被配置為除了當(dāng)在電潤(rùn)濕表面184處的EW電極232被激活時(shí)之外具有相對(duì)高的電阻抗(即，相對(duì)低的導(dǎo)電性)。(EW部分154也可以是電極活化基底的示例)。激活這樣的EW電極232可以形成從EW電極232到EW偏壓電極158相對(duì)低的電阻抗(即，相對(duì)高的導(dǎo)電性)路徑254。當(dāng)EW電極232被去激活(并且EW部分154具有相對(duì)高的電阻抗)時(shí)，由第二偏置設(shè)備204導(dǎo)致的從EW偏壓電極168穿過(guò)EW部分154到EW偏壓電極158的電壓降可以大于穿過(guò)介電層160的電壓降。然而，當(dāng)EW電極232被激活并形成相對(duì)低的電阻抗路徑254時(shí)，穿過(guò)EW部分154的電壓降可以變得小于穿過(guò)介電層160的電壓降。

上述可以改變穿過(guò)EW表面184的力，該力可以改變所激活的EW電極232附近的EW表面184的有效潤(rùn)濕性。例如，如所提到的，EW表面184可以是疏水的。激活EW電極232可以(由于在介電層160的表面處的增加的電荷密度)增加穿過(guò)所激活的EW電極232附近的EW表面184的庫(kù)侖力。所增加的庫(kù)侖力能夠足以克服附近液滴的分子間的內(nèi)聚力，因此有效地降低了所激活的EW電極232附近的EW表面184的疏水性。上述可以移動(dòng)在EW表面184上的液滴。

許多EW電極(類似232)可以在一些、大部分或整個(gè)電潤(rùn)濕表面184上方被選擇性地激活和去激活。通過(guò)選擇性地激活和去激活這樣的EW電極(類似232)，第二液體介質(zhì)214中的液體介質(zhì)214或另一個(gè)液體(未示出)的液滴可以沿電潤(rùn)濕表面184移動(dòng)。設(shè)備132(參見(jiàn)圖1A)可以控制這樣的EW電極(例如，232)的激活和去激活。正如所看到的，這樣的EW電極(類似232)可以以傳統(tǒng)電極(例如，金屬電極)、光電晶體管或光驅(qū)動(dòng)電極的方式被固定在特定位置中。可替代地，EW電極(類似232)可以是虛擬電極(其位于電磁輻射入射到光導(dǎo)材料上的位置處)，正如適當(dāng)?shù)念l率入射到連接到偏壓電極(類似158)的非晶硅的層上時(shí)所發(fā)生的情形一樣。

圖3到圖7示出圍界102的DEP配置122和EW配置124的示例。

在圖3所示的示例中，圍界102的結(jié)構(gòu)104可以包括介電材料的層352、電極活化基底362和偏壓電極372。第一表面182可以是電極活化基底362的表面，以及電潤(rùn)濕表面184可以是介電層352的外表面，其可以是疏水的。又如圖所示，蓋110可以包括DEP偏壓電極312和EW偏壓電極314。蓋110還可以包括電絕緣材料的層322，該層322可以延伸穿過(guò)DEP部分122和EW部分124，如圖所示。可替代地，層322可以被布置在EW部分124中而不延伸到DEP部分122中，當(dāng)然，在一些實(shí)施例中，層322不是必須存在的。疏水表面165可以是層322的外表面，該外表面可以是疏水的。DEP偏置設(shè)備202可以連接到DEP偏壓電極312和偏壓電極372，以及EW偏置設(shè)備204可以連接到EW偏壓電極314和偏壓電極372。

通常如圖3所示，介電層352、電極活化基底362和偏壓電極372中的每一個(gè)可以是連續(xù)的層或基底，其延伸穿過(guò)腔室112的DEP部分172和EW部分174。例如，介電層352、電極活化基底362和偏壓電極372中的每一個(gè)可以是連續(xù)的層或基底，其延伸穿過(guò)基本上整個(gè)結(jié)構(gòu)104。又如圖所示，蓋110的電絕緣層322也可以是連續(xù)的層，其延伸通過(guò)腔室112的DEP部分172和EW部分174。圖3將蓋110的DEP偏壓電極312和EW偏壓電極314描繪為兩個(gè)不同的未連接電極，每個(gè)對(duì)應(yīng)于DEP部分172或EW部分174中的一個(gè)但未對(duì)應(yīng)于另一個(gè)。DEP偏壓電極312和EW偏壓電極314可替代地可以為類似偏壓電極372的連續(xù)的偏壓電極。類似地，絕緣層322、介電層352、電極活化基底362和/或偏壓電極372中的任何一個(gè)可以是兩個(gè)離散的結(jié)構(gòu)，每個(gè)對(duì)應(yīng)于DEP部分172或EW部分174的一個(gè)但未對(duì)應(yīng)于另一個(gè)，如圖3所描繪的DEP偏壓電極312和EW偏壓電極314。例如，絕緣層322可以僅被布置在EW部分124中的偏壓電極314上，而未被布置在DEP部分122中的偏壓電極312上。絕緣層322可以包括疏水材料，或者可替代地包括親水材料，其示例可以是如上所討論的。介電材料352的示例也可以是如上所討論的。

在圖3所示的示例中，DEP偏壓電極312是圖2中的偏壓電極166的示例。類似地，圖3中的在邊界126的左邊的偏壓電極372的部分是圖2中的偏壓電極156的示例，以及在邊界126的左邊的電極活化基底362的部分是圖2中的DEP部分152的示例。同樣地，圖3中的EW偏壓電極314是圖2中的偏壓電極168的示例；圖3中的在邊界126的右邊的電極活化基底362的部分是圖2中的EW部分154的示例；圖3中的在邊界126的右邊的介電層352的部分是圖2中的介電層160的示例；以及圖3中的在邊界126的右邊的絕緣層322的部分是圖2中的層164的示例。

在圖2所示的示例中，結(jié)構(gòu)104的EW部分154被示出為包括介電層160而DEP部分152不包括介電層160，圖3所示的又一個(gè)示例示出延伸穿過(guò)圍界102的DEP配置122和EW配置124的介電層352。在一些實(shí)施例中，介電層352的厚度t可以足夠薄，使得在電極活化基底362的表面380處(例如，在圖4中的區(qū)域412處或圖5中的區(qū)域512處)被激活的類似222的DEP電極(參見(jiàn)圖2)可以有效地形成穿過(guò)介電層352與圍界104的第一腔室部分172中的第一介質(zhì)212的電連接?？蛇x地或另外地，可以操作DEP偏置設(shè)備202，使得圖3中的邊界126的左邊的介電層352的部分的電容效應(yīng)被有效地短路，以及可以操作EW偏置設(shè)備204，使得邊界126的右邊的介電層352的部分的電容效應(yīng)不被短路。

例如，圖3中的邊界126的左邊的介電層352的部分可以在第一腔室部分172中的液體介質(zhì)212與在電極活化基底362的外表面380處形成的任何相對(duì)高的導(dǎo)電性區(qū)域(例如，類似圖2中的DEP電極222)之間形成第一有效電容器(未示出)。類似地，圖3中的邊界126的右邊的介電層352的部分可以在第二腔室部分174中的液體介質(zhì)214與在電極活化基底362的外表面380處形成的任何相對(duì)高的導(dǎo)電性區(qū)域(例如，類似EW電極232)之間形成第二有效電容器(未示出)?？梢砸灶l率f₁操作DEP偏置設(shè)備202，該頻率f₁足夠高以有效地使第一有效電容器(未示出)短路并因此有效地消除圖3中的邊界126的左邊的介電層352的部分的電容效應(yīng)。然而，可以以更低的頻率f₂操作EW偏置設(shè)備204，該頻率f₂可以是在該頻率下第二有效電容器(未示出)的電容效應(yīng)明顯的頻率。

裝置100可以在DEP模式下被操作，其中例如開(kāi)關(guān)206為閉路，從而將DEP偏置設(shè)備202連接到偏壓電極312、372，而開(kāi)關(guān)208為開(kāi)路，從而使EW偏置設(shè)備204與偏壓電極314、372斷開(kāi)連接。裝置100可以類似地在EW模式下被操作，其中開(kāi)關(guān)206為開(kāi)路而開(kāi)關(guān)208為閉路。設(shè)備132(參見(jiàn)圖1A)可以控制開(kāi)關(guān)206、208。

電極活化基底362可以被配置，使得DEP電極(類似222)和EW電極(類似232)(參見(jiàn)圖2)為虛擬電極和/或固定電極。圖4示出其中電極活化基底362包括光導(dǎo)材料462且DEP電極222和EW電極232是虛擬電極的示例。圖5示出其中電極活化基底362包括電路基底562且DEP電極222和EW電極232被固定的示例。

如所提到的，在圖4所示的示例中，電極活化基底362可以包括光導(dǎo)材料462，除非在直接暴露于光時(shí)，該光導(dǎo)材料462可以是具有相對(duì)高的電阻抗的材料。光導(dǎo)材料的示例包括半導(dǎo)體材料，諸如非晶硅。如圖所示，當(dāng)光410被定向到結(jié)構(gòu)104的DEP部分152的光導(dǎo)材料462的相對(duì)小的區(qū)域412上時(shí)，相對(duì)高的導(dǎo)電路徑402形成在通過(guò)光導(dǎo)材料462到偏壓電極372的區(qū)域412處。導(dǎo)電路徑402對(duì)應(yīng)于圖2中的路徑252，并且光410因此激活在區(qū)域412處的虛擬DEP電極222。

又如圖4所示，定向到結(jié)構(gòu)104的EW部分154的相對(duì)小的區(qū)域414上的光420可以類似地在區(qū)域414處形成通過(guò)光導(dǎo)材料462到偏壓電極372的相對(duì)高的導(dǎo)電路徑404。導(dǎo)電路徑404對(duì)應(yīng)于圖2中的路徑254，并且光420因此激活在區(qū)域412處的虛擬EW電極232。

在圖4所示的實(shí)施例中，DEP電極(類似222)可以通過(guò)將光410以期望的圖案定向到光導(dǎo)材料462上來(lái)在光導(dǎo)材料462上的任何地方以任何期望圖案被激活。這樣的DEP電極222可以通過(guò)移除光410被去激活。EW電極(類似232)可以類似地根據(jù)光414的圖案在光導(dǎo)材料432上的任何地方以任何期望圖案被激活和去激活。DEP電極(類似222)和EW電極(類似232)因此為虛擬電極。圖1A的DEP模塊142可以包括光源(未示出)，以及DEP模塊142和/或主控制器134可以控制光源以將光的變化圖案定向到裝置100中來(lái)選擇性地激活和去激活在光導(dǎo)材料462上的任何地方的這樣的DEP電極(類似222)和EW電極(類似232)。

在圖5所示的示例中，電極活化基底362可以包括電路基底562，該電路基底562可以包括具有相對(duì)高的電阻抗的基部材料，但包括用于穿過(guò)基底進(jìn)行相對(duì)高的導(dǎo)電性連接的電路。例如，結(jié)構(gòu)104的DEP部分152中的DEP電極電路502可以包括開(kāi)關(guān)522，該開(kāi)關(guān)522提供從相對(duì)小的固定區(qū)域512通過(guò)基底562到偏壓電極372的相對(duì)高的導(dǎo)電性連接(對(duì)應(yīng)于圖2中的路徑252)。開(kāi)關(guān)522可以選擇性地為開(kāi)路和閉路，從而選擇性地形成從區(qū)域512到偏壓電極372的相對(duì)高的電阻抗路徑或相對(duì)高的導(dǎo)電性路徑。在圖5所示的示例中，開(kāi)關(guān)522由光電元件532控制，該光電元件532可以響應(yīng)于定向的光束410而打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)522。可替代地，開(kāi)關(guān)522可以經(jīng)由控制輸入(未示出)由外部控制模塊(例如，圖1A的DEP模塊142)控制。類似電路502的DEP電極電路可以在整個(gè)結(jié)構(gòu)104的DEP部分152上設(shè)置，并且固定DEP電極(類似222)的圖案可以因此在整個(gè)DEP部分152上設(shè)置。這樣的固定DEP電極222可以用光410或通過(guò)外部(例如，電氣)控制被激活和去激活。

圖1A的DEP模塊142可以包括光源(未示出)，并且DEP模塊142和/或主控制器134可以控制光源以將光410的變化圖案定向到裝置100來(lái)選擇性地激活和去激活光驅(qū)動(dòng)DEP電極(類似圖4和圖5中的222)?？商娲?，如果DEP電極中的一些或全部是硬連線的，則DEP模塊142和/或主控制器134可以選擇性地以變化的圖案來(lái)控制這樣的DEP電極(類似222)的激活和去激活。

結(jié)構(gòu)104的EW部分154可以包括類似的EW電極電路504。例如，結(jié)構(gòu)104的EW部分154中的EW電極電路504可以包括開(kāi)關(guān)524，該開(kāi)關(guān)524提供從相對(duì)小的固定區(qū)域514通過(guò)基底562到偏壓電極372的高導(dǎo)電性電連接(對(duì)應(yīng)于圖2中的路徑254)。開(kāi)關(guān)524可以選擇性地為開(kāi)路和閉路，從而選擇性地形成從區(qū)域514到偏壓電極372的相對(duì)高的電阻抗路徑或相對(duì)高的導(dǎo)電性路徑。在圖5所示的示例中，開(kāi)關(guān)524由光電元件524控制，該光電元件524可以響應(yīng)于定向的光束420而打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)524?？商娲?，開(kāi)關(guān)524可以通過(guò)電控制輸入(未示出)由外部控制模塊(例如，圖1A的EW模塊144)控制。類似電路504的EW電極電路可以在整個(gè)結(jié)構(gòu)104的EW部分154上設(shè)置，并且固定EW電極(類似232)的圖案可以因此在整個(gè)EW部分154上設(shè)置。這樣的EW電極可以用光412或通過(guò)外部控制被激活和去激活。

圖1A的EW模塊144可以包括光源(未示出)，并且EW模塊144和/或主控制器134可以控制光源以將光420的變化圖案定向到裝置100中來(lái)選擇性地激活和去激活光驅(qū)動(dòng)EW電極(類似圖4和圖5中的232)?？商娲?，如果DEP電極中的一些或全部是硬連線的，則EW模塊144和/或主控制器134可以選擇性地以變化的圖案來(lái)控制這樣的EW電極(類似232)的激活和去激活。

在一些實(shí)施例中，圖5中的開(kāi)關(guān)522和/或開(kāi)關(guān)524可以包括晶體管。例如，開(kāi)關(guān)522和/或開(kāi)關(guān)524可以包括能夠通過(guò)光電元件532和/或534被激活和去激活的晶體管。可替代地，配置為晶體管的開(kāi)關(guān)522和/或534可以通過(guò)硬連線控制連接(未示出)被激活和去激活。作為又一個(gè)示例，開(kāi)關(guān)522和/或開(kāi)關(guān)524可以包括通過(guò)將光410或420定向到光電晶體管本身上來(lái)激活并且通過(guò)將光410或420從光電晶體管移除來(lái)去激活的光電晶體管。如果開(kāi)關(guān)522和/或524被配置為硬連線晶體管或光電晶體管，則有可能不需要光電元件532或534。在一些實(shí)施例中，圖5中的DEP電極222可以包括在區(qū)域512處的固定物理電極，其中開(kāi)關(guān)522電連接到區(qū)域512。EW電極232可以類似地包括在區(qū)域514處的固定物理電極，其中開(kāi)關(guān)524電連接到區(qū)域514。

如所提到的，與圖3類似，圖6和圖7示出圍界102的DEP配置122和EW配置124的示例配置。

除了介電層652替代介電層352之外，圖6所示的配置類似于圖3。介電層652形成第二腔室部分174的電潤(rùn)濕表面184，但未形成第一腔室部分172的第一表面182。因此，介電層652是圍界104的EW配置124但不是DEP配置122的一部分。因?yàn)榻殡妼?52不延伸穿過(guò)DEP配置122的第一表面182，所以介電層652的厚度t可以大于圖3中的介電層352的厚度t。另外，介電層652可以類似介電層352并且可以包括和介電層352相同的材料。

除了圖7的配置包括在介電層652與電極活化基底362之間的額外介電層752之外，圖7的配置類似于圖6。介電層652和介電層752可以是圍界104的EW配置124的一部分，但這些層不是DEP配置122的一部分。介電層752可以類似本文所提到的任何介電層(例如，352)并且可以包括與本文所提到的任何介電層(例如，352)相同的材料。

雖然圖7中未示出，但是偏壓電極可以位于在額外介電層752與電極活化基底362的部分(該部分在EW部分124中)之間的EW部分124中。偏置設(shè)備204(參見(jiàn)圖2)可以連接到圖7中的在邊界126右邊的偏壓電極312的部分(偏壓電極312可以被分為兩部分并因此包括在DEP部分122中的部分以及在EW部分124中的分離地電隔離的部分)以及在額外介電層752與EW部分124中的電極活化基底362的部分之間的偏壓電極(未示出)，而未連接到偏壓電極372。

圖1A到圖1C示出了并排的圍界104的第一腔室部分172和第二部分174(例如，基本上在同一平面內(nèi))。然而，上述僅是示例，并且可能有許多其它配置。圖8示出其中這樣的部分被堆疊的示例。

圖8示出微流體裝置800，該微流體裝置800可以包括堆疊在第二子圍界824上的第一子圍界822。例如，每個(gè)子圍界822、824可以包括結(jié)構(gòu)804、流體回路框架808和蓋810，其每一個(gè)可以相同或類似于圖1A到圖1C的結(jié)構(gòu)104、流體回路框架108和蓋110。雖然圖8中示出兩個(gè)堆疊的子圍界822、824，但是可以有更多這樣的堆疊的子圍界。

任何或全部子圍界822、824可以被配置為DEP配置設(shè)備和/或EW配置設(shè)備。也就是說(shuō)，雖然第一子圍界822被示出為包括DEP配置122以及第二子圍界824被示出為包括EW配置124，但子圍界822、824均可以包括DEP配置(例如，類似122)或EW配置(例如，類似124)。作為另一個(gè)選擇，子圍界822、824中的一個(gè)或兩個(gè)可以部分配置為DEP配置和部分配置為EW配置(例如，子圍界822、824中的一個(gè)或兩個(gè)可以被配置類似圖1A到圖2所示的裝置100)。

如圖8所示，第一圍界822可以包括DEP配置122，以及第二圍界824可以包括EW配置124，如上所述的。例如，第一圍界822的結(jié)構(gòu)804a可以包括包括第一表面182的DEP部分152，以及蓋810a可以包括偏壓電極166，如上所討論的。類似地，第二圍界822的結(jié)構(gòu)804b可以包括EW部分154、介電層160和電潤(rùn)濕表面184，以及蓋810b可以包括疏水表面165、層164、和偏壓電極168，如上所討論的。

第一子圍界822可以限定用于保持液體介質(zhì)(例如，圖2所示的第一液體介質(zhì)212)的第一部分872，以及DEP配置122可以選擇和操控在第一部分872中的這種液體介質(zhì)中的微目標(biāo)(例如，類似圖2中的228)。第二子圍界824可以類似地限定用于保持液體介質(zhì)(例如，圖2所示的第二液體介質(zhì)214)的第二部分874，以及EW配置124可以操控在第二部分874中的電潤(rùn)濕表面184上的液體介質(zhì)，如上所討論的。又如圖所示，可以有從第一部分872到第二部分874的一個(gè)或多個(gè)通路830(示出一個(gè)，但可以有更多個(gè))。這樣的通路830的側(cè)壁可以是親水的，在這種情況下，第一部分872中的水介質(zhì)可以自然地進(jìn)入并填充通路830?？商娲兀?30的側(cè)壁可以是疏水的。

圖9示出微流體裝置900的另一個(gè)示例，該微流體裝置900通?？梢灶愃朴谘b置800，一方面，除了偏壓電極168、層164和疏水表面165以及電潤(rùn)濕表面184、介電層160、EW部分154和偏壓電極158的位置不同于(例如，相反于)圖8所示的位置之外。

如前所述，圖1A到圖1C所示的包括被分成第一腔室部分172和第二腔室部分174的腔室112的裝置100的配置為一示例，并且可能有許多其它配置。圖10A到圖10C示出微流體裝置1000的示例，該微流體裝置1000包括多個(gè)流體通道1012、1014(示出兩個(gè)，但可以有更多個(gè))和多個(gè)保持圍欄1016(示出三個(gè)，但可以有更少或更多個(gè))，所述多個(gè)保持圍欄1016中的每一個(gè)可以連接到通道1012、1014中的一個(gè)或多個(gè)。

裝置1000通?？梢灶愃朴谘b置100，并且圖10A到圖10C中的類似地編號(hào)的元件可以與圖1A到圖1C中的相同。然而，裝置1000的流體回路框架1008可以通過(guò)結(jié)構(gòu)104和蓋110限定第一通道1012、第二通道1014和保持圍欄1016，如圖所示，其可以連接到通道1012、1014。另外，流體回路框架1008可以相同或類似于流體回路框架108。

在圖10A到圖10C所示的示例中，第一通道1012和圍欄1016可以被配置為保持第一液體介質(zhì)(未示出，但可以是圖2的第一液體介質(zhì)212)，以及結(jié)構(gòu)104和蓋110可以包括用于選擇和操控第一液體介質(zhì)中的微目標(biāo)的DEP配置122。例如，結(jié)構(gòu)104可以包括偏壓電極156、DEP部分152和第一表面182，以及蓋110可以包括偏壓電極166，所有這些可以是如上所討論的。類似地，結(jié)構(gòu)104還可以包括偏壓電極158、EW部分154、介電層160和電潤(rùn)濕表面184，以及蓋110還可以包括疏水表面165、層164和偏壓電極168，所有這些可以是如上所討論的。如上所討論的，DEP配置122可以用于選擇和操控第一通道1012和1016中的第一表面182上的第一液體介質(zhì)(例如，212)中的微目標(biāo)(例如，228)，以及EW配置124可以用于操控在第二通道1014中的電潤(rùn)濕表面184上的液體介質(zhì)(未示出)。

在圖10A到圖10C中，邊界1026可以與圖1A到圖1C中的邊界126相同：邊界1026是在第一表面182與電潤(rùn)濕表面184之間的邊界，該邊界可以是在包括第一通道1012和圍欄1016的第一部分(對(duì)比于圖1A到圖1C的第一腔室部分172)與包括第二通道1014的第二部分(對(duì)比于圖1A到圖1C的第二腔室部分174)之間的邊界。

雖然圖10A到圖10C或圖8和圖9中未示出，但是圖1A到圖1C的設(shè)備132和偏置設(shè)備118(例如，包括圖2的偏置設(shè)備202、204和開(kāi)關(guān)206、208)可以偏置、控制、以及提供輔助功能至圖8到圖10C的裝置800、900和1000。

圖11是用于將微目標(biāo)從微流體裝置中的第一液體介質(zhì)移動(dòng)到第二液體介質(zhì)的過(guò)程1100的示例。為了便于說(shuō)明和討論，以下針對(duì)圖1A到圖1C的裝置100和圖8的裝置800對(duì)過(guò)程1100進(jìn)行討論。然而，過(guò)程1100并非限制如此，而是可以在其它微流體裝置(諸如圖9的諸如裝置900、圖10A到圖10C的裝置1000或其它這樣的裝置)上執(zhí)行。

如圖所示，在過(guò)程1100的步驟1102處，可以選擇微流體裝置的DEP配置部分中的微目標(biāo)。圖12A到圖15示出了多個(gè)示例。

圖12A示出被移除了蓋110的裝置100的俯視圖；以及圖12B是裝置100的橫截面?zhèn)纫晥D，該裝置100對(duì)應(yīng)于圖1C和圖1B但具有在圍界102的第一腔室部分172中的第一液體介質(zhì)212以及在圍界102的第二腔室部分174中的第二液體介質(zhì)214(如圖2所示)。此外，微目標(biāo)1202(其可以類似圖2的微目標(biāo)218)可以懸浮在第一腔室部分172中的第一液體介質(zhì)212內(nèi)。圖13示出圖8的裝置800，其具有第一子圍界822的第一部分872中的第一液體介質(zhì)212和第二子圍界824的第二部分874中的第二液體介質(zhì)214。微目標(biāo)1202還被示出在第一部分872中的第一介質(zhì)212內(nèi)。

雖然圖12A到圖21中未示出，但是圖1A到圖1C的設(shè)備132和偏置設(shè)備118(例如，包括圖2的偏置設(shè)備202、204以及開(kāi)關(guān)206、208)可以偏置、控制和將輔助功能提供給圖12A到圖21所示的裝置100和800。實(shí)際上，主控制器134可以被配置為執(zhí)行過(guò)程1100的一個(gè)、一些或所有步驟。

如圖14A和圖14B所示，可以通過(guò)DEP捕集器1402來(lái)選擇和捕捉第一液體介質(zhì)212中的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)1202。DEP捕集器1402可以通過(guò)以圍繞所選擇的微目標(biāo)1202的圖案來(lái)激活DEP部分152(如參照?qǐng)D2所討論的)的第一表面182處的一個(gè)或多個(gè)DEP電極222(圖14A和圖14B中未示出)而形成，從而捕捉微目標(biāo)1202?？梢曰谠S多特征(例如，細(xì)胞大小和/或形態(tài)、細(xì)胞核大小和/或形態(tài)、細(xì)胞表面標(biāo)記、細(xì)胞分泌物)中的任何一個(gè)從第一腔室部分172中的一組微目標(biāo)1202中識(shí)別和選擇具體的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)1202。類似地，如圖15所示，可以通過(guò)裝置800的第一部分872中的DEP捕集器1402來(lái)識(shí)別和選擇一個(gè)或多個(gè)具體的微目標(biāo)1202。

再回到圖11，在過(guò)程1100的步驟1104處，可以將在步驟1102處選擇的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)移動(dòng)到與裝置中的第二液體介質(zhì)的界面處。圖16A到圖17示出了多個(gè)示例。

如圖16A所示，在裝置100中可以將所選擇的微目標(biāo)1202移動(dòng)到穿過(guò)物理屏障128的通路130中。可替代地，可以將所選擇的微目標(biāo)1202移動(dòng)到不具有物理屏障的邊界126的一部分。所選擇的微目標(biāo)1202可以通過(guò)移動(dòng)捕集器1402在裝置100中的第一腔室部分172中的第一液體介質(zhì)212內(nèi)被移動(dòng)，這可以通過(guò)在如上所討論的DEP部分152的第一表面182上激活和去激活DEP電極222(圖16A和圖16B中未示出)來(lái)完成。所選擇的微目標(biāo)1202的移動(dòng)可以包括傾斜裝置100，使得重力(G)將微目標(biāo)1202朝向邊界126或通路130拉動(dòng)。在某些實(shí)施例中，微目標(biāo)1202可以在微目標(biāo)1202被選擇之前朝向邊界126或通路130(例如，通過(guò)傾斜裝置并允許重力作用于微目標(biāo)1202)移動(dòng)。

如圖17所示的又一個(gè)示例，可以將裝置800的第一部分872中的所選擇的微目標(biāo)1202移動(dòng)到通路830，其中可以將所選擇的微目標(biāo)1202釋放到通路830中。可以通過(guò)將捕集器移動(dòng)到通路來(lái)將所選擇的微目標(biāo)1202移動(dòng)到通路830，這可以通過(guò)激活和去激活在DEP部分152的第一表面182上的DEP電極222(圖17中未示出)來(lái)完成，如上參照?qǐng)D2所討論的。所選擇的微目標(biāo)1202可以通過(guò)去激活捕集器1402的DEP電極222被釋放。此外，所選擇的微目標(biāo)1202的移動(dòng)可以包括傾斜裝置800，使得重力(G)將微目標(biāo)1202朝向通路830拉動(dòng)，如上所討論的。

重力(G)可以將被釋放的微目標(biāo)1202移動(dòng)到通路830的底部，該底部位于與第二部分874中的第二液體介質(zhì)214的界面處?？商娲兀会尫诺奈⒛繕?biāo)1202可以通過(guò)除了重力之外的力移動(dòng)到通路830下部。例如，通路830中的第一液體介質(zhì)212的流動(dòng)可以使被釋放的微目標(biāo)1202移動(dòng)到通路830下部。作為另一個(gè)示例，可以通過(guò)DEP捕集器1402使微目標(biāo)1202移動(dòng)到通路830下部。

再次參見(jiàn)圖11，在過(guò)程1100的步驟1106處，可以將來(lái)自第一液體介質(zhì)212的包含微目標(biāo)的第一液體介質(zhì)的液滴拉入到第二介質(zhì)中。圖18A到圖19示出了多個(gè)示例。

如圖18A所示，可以使具有微目標(biāo)1202的第一液體介質(zhì)212的液滴1802從第一腔室部分172通過(guò)裝置100的物理屏障128中的通路130被拉入到裝置100的第二腔室部分174中的第二液體介質(zhì)214中。如圖18A和圖18B所示的另一個(gè)示例，可以使液滴1802從第一介質(zhì)212穿過(guò)沒(méi)有物理屏障128的邊界126的一部分被拉入到第二介質(zhì)214中。無(wú)論如何，可以通過(guò)激活在鄰近第一液體介質(zhì)212與第二液體介質(zhì)214之間的邊界126的區(qū)域814中的電潤(rùn)濕表面184上的EW電極232(圖18A和圖18B中未示出)來(lái)將第一液體介質(zhì)212的液滴1802從第一腔室部分172拉入到第二腔室部分174中的第二液體介質(zhì)214中，通常如以上參照?qǐng)D2所討論的。如在以上圖2的討論中所提到的，在電潤(rùn)濕表面184上的激活EW電極232可以吸引第一液體介質(zhì)212，從而使第一液體介質(zhì)212的液滴沿電潤(rùn)濕表面184移動(dòng)。另一個(gè)示例如圖19所示，圖19示出將第一介質(zhì)212的液滴1802從通路830拖拽到第二部分874中的第二介質(zhì)214中的示例。

可以采取額外動(dòng)作以有助于將液滴1802從第一腔室部分172拉入到第二腔室部分174中。例如，可以形成傾向于將液滴1802從第一腔室部分172拖拽到第二腔室部分174中的壓力差。這樣的壓力差可以有助于將液滴1802拉入到第二腔室部分874中并且可以因此與如上所討論的激活EW電極232結(jié)合使用。這樣的壓力差可以利用空氣壓力、利用液體壓力等通過(guò)壓電設(shè)備被流體動(dòng)力地誘導(dǎo)。除了有助于將液滴1802拉入到第二腔室部分174中之外，誘導(dǎo)壓力差可用于將液滴1802拉入到第二腔室部分174中而不激活EW電極232。壓力和/或其它技術(shù)因此可用于幫助將液滴1802拉入到第二腔室部分174中，或者這樣的技術(shù)可以通過(guò)利用其本身來(lái)將液滴1802拉入到第二腔室部分174中而不激活EW電極232。

雖然圖18A和圖18B中未示出，但是可以包括額外元件。例如，可移動(dòng)的切削工具(例如，包括刀片)可以被設(shè)置在腔室112中并且被配置為使第二腔室部分174中的液滴1802與第一腔室部分172中的介質(zhì)212分離。

如圖20A和圖20B所示，拉入到第二介質(zhì)214中的第一液體介質(zhì)212的液滴1802可以(與液滴1802中的微目標(biāo)1202一起)在第二腔室部分174中移動(dòng)，這可以通過(guò)選擇性地激活和去激活在緊鄰液滴1802(例如，在液滴1802的前面)的電潤(rùn)濕表面184的區(qū)域處的EW電極232(圖20A和圖20B中未示出)來(lái)完成，通常如參照?qǐng)D2所討論的。如圖21所示，液滴1802可以類似地在裝置800的第二部分874的第二液體介質(zhì)214中移動(dòng)。例如，可以將液滴1802移動(dòng)到微流體裝置中的其它位置或者可以將液滴1802從微流體裝置中輸出。

圖22是用于培養(yǎng)微流體裝置中的生物微目標(biāo)的過(guò)程2200的示例。為了便于說(shuō)明和討論，以下參照?qǐng)D10A到圖10C的裝置1000對(duì)過(guò)程2200進(jìn)行討論。然而，過(guò)程2200并非限制如此，而是可以通過(guò)其它微流體裝置來(lái)執(zhí)行。

雖然圖23到圖25中未示出，但是圖1A到圖1C的設(shè)備132和偏置設(shè)備118(例如，包括圖2的偏置設(shè)備202、204和開(kāi)關(guān)206、208)可以偏置、控制、以及提供輔助功能至圖23到圖25所示的裝置1000。主控制器134可以被配置為執(zhí)行過(guò)程2200的一個(gè)、一些或所有步驟。

如圖所示，在過(guò)程2200的步驟2202處，可以將生物微目標(biāo)裝載到微流體裝置的保持圍欄中。示例在圖23和圖24中被示出，圖23和圖24示出圖10A到圖10C的裝置1000的俯視圖，具體地是如圖10C所示的被移除蓋110的裝置1000。在圖23和圖24中，第一通道1012和圍欄1016包含第一液體介質(zhì)212，以及第二通道1014包含第二液體介質(zhì)214。

如圖23所示，生物微目標(biāo)2302可以在第一通道1012中被選擇并移動(dòng)到圍欄1016中。例如，特殊的生物微目標(biāo)2302可以通過(guò)用DEP捕集器1402捕集特殊的微目標(biāo)2302并將DEP捕集器1402移動(dòng)到圍欄1016中而被選擇和移動(dòng)，如以上參照?qǐng)D11所討論的。生物微目標(biāo)2302的移動(dòng)可以包括傾斜裝置1000，使得重力(G)將生物微目標(biāo)2302朝向圍欄1016拉動(dòng)和/或拉入到圍欄1016中。在某些實(shí)施例中，在生物微目標(biāo)2302被選擇之前，生物微目標(biāo)2302可以朝向圍欄1016移動(dòng)和/或移動(dòng)到圍欄1016中(例如，通過(guò)傾斜裝置并允許重力作用于生物微目標(biāo)2302)。

在圖24所示的示例中，生物微目標(biāo)2302可以被引入(例如，通過(guò)入口114)到第二通道1014中。如圖所示，微目標(biāo)2302中的一個(gè)或多個(gè)可以在第二通道1014中的介質(zhì)(例如，第一介質(zhì)212)的液滴2402的內(nèi)部?？梢詫⒛切┮旱?402移動(dòng)到通常如圖所示的圍欄1016的開(kāi)口。液滴2402可以在通常如上所討論的第二介質(zhì)214中移動(dòng)。一旦將液滴2402被移動(dòng)到在圍欄1016的開(kāi)口處的第一介質(zhì)212與第二介質(zhì)214之間的界面處，則可以將一個(gè)或多個(gè)生物微目標(biāo)2302從第二介質(zhì)214中的液滴2402移動(dòng)到圍欄1016中的第一介質(zhì)212。例如，在第一介質(zhì)212與第二介質(zhì)214之間的界面處的液滴2402可以通過(guò)在邊界處產(chǎn)生的電潤(rùn)濕力來(lái)與界面混合。此后，吸引微目標(biāo)2402的DEP捕集器1402可選地可以在DEP部分1052中被產(chǎn)生，這因而可以吸引微目標(biāo)2402，從而足以將微目標(biāo)2402拉至遠(yuǎn)離在第一介質(zhì)212與第二介質(zhì)214之間的界面。

不管生物微目標(biāo)2302怎樣在步驟2202處被裝載到圍欄1016中，單獨(dú)的生物微目標(biāo)2302可以被放置到圍欄1016中，使得一個(gè)或多個(gè)圍欄1016中的每一個(gè)包含單個(gè)細(xì)胞。當(dāng)然，多個(gè)生物微目標(biāo)2302可以被放置在一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的圍欄1016中。

如圖所示，在過(guò)程2200的步驟2204處，可以培養(yǎng)多個(gè)圍欄1016中的多個(gè)生物微目標(biāo)2302。例如，一旦一個(gè)或多個(gè)生物微目標(biāo)2302被放置在每個(gè)圍欄1016中，則可以使多個(gè)微目標(biāo)可以留置一段時(shí)間以生長(zhǎng)、分泌生物材料、分裂等。營(yíng)養(yǎng)素可以在第一通道1012中的第一介質(zhì)212的流(未示出)中被提供至的圍欄1016中的生物微目標(biāo)2302。作為另一個(gè)示例，如圖25所示，一旦生物微目標(biāo)2302在圍欄1016中，第一通道1012中的第一液體介質(zhì)212可以被第二液體介質(zhì)214替換。這可以防止微目標(biāo)2302從圍欄1016逃離到第一通道1012中?？梢酝ㄟ^(guò)將第一液體介質(zhì)212的液滴2502通過(guò)第二通道1014中的第二液體介質(zhì)214移動(dòng)到圍欄1016中而將營(yíng)養(yǎng)素提供至圍欄1016中的微目標(biāo)2302。這樣的液滴2502可以包含用于圍欄1016中的微目標(biāo)2302的營(yíng)養(yǎng)素。液滴2502可以以與如上述參照?qǐng)D18到圖21所討論的移動(dòng)液滴1802相同的方式在第二通道1014中移動(dòng)。

在過(guò)程2200的步驟2206處，可以將來(lái)自多個(gè)圍欄的第一液體介質(zhì)的液滴拉入到第二通道中。例如，如圖26所示，可以將以第一液體介質(zhì)212的一個(gè)或多個(gè)液滴2602的形式的試液從圍欄1016拉入到第二通道1014中的第二液體介質(zhì)214中。然后，這樣的滴2602可以在第二通道1014中被移動(dòng)到其中液滴2602可以被分析以確定液滴2602的化學(xué)或物質(zhì)成分的位置處?？梢砸虼送ㄟ^(guò)從圍欄1016中移除一個(gè)或多個(gè)液滴2602來(lái)分析圍欄1016中的任何一個(gè)中的第一液體介質(zhì)212的成分。液滴2602可以如上述參照?qǐng)D20A到圖21所討論的從圍欄1016被拉入到第二通道1014中并在第二通道1014中的第二液體介質(zhì)214中移動(dòng)。

作為另一個(gè)示例，可以將包含生物微目標(biāo)2302的液滴2604從圍欄1016拉入到第二通道1014中。這可以根據(jù)在圍欄1016和第二通道1014中執(zhí)行的過(guò)程1100被完成。

圖27示出可以在包括至少一個(gè)DEP部分和至少一個(gè)EW部分的微流體裝置上執(zhí)行的過(guò)程2700的示例。例如，可以在圖1A到圖1C的微流體裝置100或圖10A到圖10C的裝置1000上執(zhí)行過(guò)程2700。

如圖所示，在步驟2702處，可以誘導(dǎo)對(duì)在微流體裝置的DEP部分中的微目標(biāo)的凈DEP力。例如，凈DEP力(F)可以被誘導(dǎo)在如圖2所示且如上所討論的微目標(biāo)228上。凈DEP力(F)可以足夠強(qiáng)大以移動(dòng)在第一表面182上的微目標(biāo)228。通常如上所討論的，步驟2702可以被重復(fù)用于在第一表面182處的不同的DEP電極222，以使微目標(biāo)228沿多個(gè)可能路徑中的任何一個(gè)穿過(guò)表面182移動(dòng)。

在步驟2704處，可以改變微流體裝置的EW部分中的電潤(rùn)濕表面的區(qū)域的有效潤(rùn)濕性。例如，可以如圖2所示以及如上所討論的改變?cè)贓W電極232處的電潤(rùn)濕表面184的有效潤(rùn)濕性。該改變足以移動(dòng)在電潤(rùn)濕表面184上的液體介質(zhì)(例如，液體介質(zhì)的液滴)。通常如上所討論的，步驟2704可以被重復(fù)用于在電潤(rùn)濕表面184處的不同的EW電極232，以使液體介質(zhì)(例如，液滴)沿多個(gè)可能路徑中的任何一個(gè)穿過(guò)電潤(rùn)濕表面184移動(dòng)。

步驟2702和步驟2704可以以本文所討論的任何方式被可替代地執(zhí)行，以用于誘導(dǎo)對(duì)微目標(biāo)的凈DEP力或改變電潤(rùn)濕表面的有效潤(rùn)濕性。此外，步驟2702和2704可以同時(shí)執(zhí)行。

圖28示出用于將流體液滴提供至微流體回路2800的液滴發(fā)生器2806的示例。在圖28所示的示例中，微流體回路2800被示出為包括灌注通道2812、樣本通道2814和保持圍欄2816，其可以流體上連接到通道2812和2814中的一個(gè)或兩個(gè)。灌注通道2812和保持圍欄2816可以包括DEP配置，以及樣本通道2814可以包括EW配置。例如，灌注通道2812和保持圍欄2816可以類似圖10A到圖10C的DEP通道1012和保持圍欄1016，以及樣本通道2814可以類似圖10A到圖10C的EW通道1014。然而，微流體回路2800僅是一示例，并且液滴發(fā)生器2806可以用于其它微流體回路。

例如，液滴發(fā)生器2806可以用于不包括DEP和/或EW配置部分的微流體回路。無(wú)論如何，液滴發(fā)生器2806和任何微流體回路(液滴發(fā)生器2806向該流體回路提供液滴)可以是微流體裝置(集成部件或連接到微流體裝置)的一部分，其可以類似附圖所示的或本文所描述的微流體裝置中的任何一個(gè)。雖然在圖28中示出一個(gè)液滴發(fā)生器2806，但是多于一個(gè)的這樣的液滴發(fā)生器2806可以將液滴提供至微流體回路2800。

灌注通道2812和圍欄2816可以填充有第一流體介質(zhì)2822，以及樣本通道2814可以填充有第二流體介質(zhì)2824。第一流體介質(zhì)2822(在下文中稱為“水介質(zhì)”)可以是水介質(zhì)，諸如用于保持、培養(yǎng)生物微目標(biāo)2830等的樣本介質(zhì)。第二流體介質(zhì)2824(在下文中稱為“不混溶介質(zhì)”)可以是其中水介質(zhì)2822不混溶的介質(zhì)。水介質(zhì)2822和不混溶介質(zhì)2824的示例包括上述討論的用于各種介質(zhì)的示例中的任何一個(gè)。

如圖所示，液滴發(fā)生器2806可以包括一個(gè)或多個(gè)流體輸入2802和2804(示出兩個(gè)，但可以有更少或更多個(gè))以及流體輸出2808，其可以連接到樣本通道2814。水介質(zhì)2822、不混溶介質(zhì)2824、生物微目標(biāo)2830、試劑和/或其它生物介質(zhì)可以通過(guò)輸入2802和2804被裝載到液滴發(fā)生器2806中。液滴發(fā)生器2806可以產(chǎn)生水介質(zhì)2822(其可以但不需要包含一個(gè)或多個(gè)生物微目標(biāo)2830)、試劑或其它生物介質(zhì)的液滴2820并將液滴2820輸出到通道2814中。如果通道2814被配置為EW通道，則液滴2820可以利用如上所討論的電潤(rùn)濕或光電潤(rùn)濕在通道2814中移動(dòng)。可替代地，液滴2820可以通過(guò)其它方式在通道2814中移動(dòng)。例如，液滴2820可以使用流體流、介電泳等在通道2814中流動(dòng)。

液滴發(fā)生器2806本身可以是微流體裝置的EW部分(例如，本申請(qǐng)的附圖中的EW部分124)的一部分并且可以因此包括具有光導(dǎo)基底(例如，如美國(guó)專利第6,958,132號(hào)所示的)、光驅(qū)動(dòng)電路基底(例如，如美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2014/0124370號(hào)(代理人案號(hào)BL9-US)所示的)、光電晶體管基底(例如，如美國(guó)專利第7,956,339號(hào)所示的)或電驅(qū)動(dòng)電路基底(例如，如美國(guó)專利第8,685,344號(hào)所示的)的EW配置?？商娲?，液滴發(fā)生器可以具有T型或Y型水動(dòng)力結(jié)構(gòu)(例如，如美國(guó)專利&專利申請(qǐng)公布第7,708,949號(hào)、第7,041,481號(hào)(重新發(fā)布為RE41,780)、第2008/0014589號(hào)、第2008/0003142號(hào)、第2010/0137163號(hào)和第2010/0172803號(hào))。所有上述美國(guó)專利文獻(xiàn)(即，美國(guó)專利第6,958,132號(hào)、第7,956,339號(hào)、第8,685,344號(hào)、第7,708,949號(hào)和第7,041,481號(hào)(重新發(fā)布為RE41,780)，以及美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2014/0124370號(hào)、第2008/0014589號(hào)、第2008/0003142號(hào)、第2010/0137163號(hào)和第2010/0172803號(hào))通過(guò)引用的方式合并于此。

圖29和圖30示出分別包括保持圍欄2916和3016的可替代的微流體回路2900和3000的示例，保持圍欄2916和3016流體上連接到樣本通道2814但不連接到灌注通道2812。在這樣的配置中，如果樣本通道2814為EW配置，則保持圍欄2916和3016也可以是EW配置。微流體回路2800、2900和3000的說(shuō)明僅僅是示例，并且可能有許多變化。例如，保持圍欄2816不需要與圖30的微流體回路3000中的圍欄3016垂直對(duì)齊。

液滴發(fā)生器2806可用于裝載生物微目標(biāo)和/或有助于在微流體裝置上的生化和/或分子生物工作流的運(yùn)行。圖28到圖30示出了多個(gè)非限制示例。

如圖28所示，液滴發(fā)生器2806可以將包含微目標(biāo)2830的樣本材料2822的液滴2820輸出到樣本通道2814中。然后，液滴2820可以經(jīng)由樣本通道2814被移動(dòng)到保持圍欄2816中的一個(gè)中，如圖28所示。由液滴發(fā)生器2806產(chǎn)生的不包含微目標(biāo)2830的液滴2820可以被丟棄，而不被移動(dòng)到保持圍欄2816中

圖29和圖30示出其中液滴發(fā)生器2806產(chǎn)生包括試劑(或其它生物材料)的液滴2920的另一個(gè)示例?？梢酝ㄟ^(guò)樣本通道2814將包含液滴2920的試劑移動(dòng)到包含不混溶介質(zhì)2824的保持圍欄2916或3016的一個(gè)中。在將包含液滴2920的試劑移動(dòng)到保持圍欄2916或3016中的一個(gè)中之前或之后，一個(gè)或多個(gè)液滴2932中的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)2930可以被移動(dòng)到同一保持圍欄2916或3016中。然后，可以將包含液滴2920的試劑與包含微目標(biāo)2930的液滴2932混合，從而允許液滴2920的試劑混混合與液滴2932的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。包含液滴2932的一個(gè)或多個(gè)微目標(biāo)可以由液滴發(fā)生器2806供應(yīng)，如圖28所示，或者可以從保持圍欄2816中獲得，如圖29和圖30所示。微目標(biāo)2930可以是生物微目標(biāo)，諸如細(xì)胞，其在被移動(dòng)到保持圍欄2916或3016之前已經(jīng)被可選地培養(yǎng)(例如，在保持圍欄2816中)?？商娲?，微目標(biāo)2930可以是珠，諸如能夠結(jié)合樣本(例如，在樣本材料2822已經(jīng)用于培養(yǎng)一個(gè)或多個(gè)生物細(xì)胞之后存在于樣本材料2822中的細(xì)胞分泌物)中的感興趣的分子的親和性的珠。在又一個(gè)替代選擇中，一個(gè)或多個(gè)液滴2932可以不包含微目標(biāo)而僅包含水介質(zhì)，諸如樣本材料2822，例如，該水介質(zhì)包含在樣本材料2822已經(jīng)用于培養(yǎng)一個(gè)或多個(gè)生物細(xì)胞之后的細(xì)胞分泌物。

圖31示出可以在包括液滴發(fā)生器2806和類似2800、2900或3000中的任何一個(gè)的微流體回路的微流體裝置中執(zhí)行的過(guò)程3100的示例。

在過(guò)程3100的步驟3102處，可以在填充有樣本介質(zhì)(例如，細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì))的保持圍欄中培養(yǎng)生物微目標(biāo)。例如，圖28的微目標(biāo)2830或圖29和圖30中的微目標(biāo)2930可以是生物并且可以在其保持圍欄中被培養(yǎng)。培養(yǎng)可以是通常如上參照?qǐng)D22的步驟2204所討論的。例如，培養(yǎng)可以包括利用樣本介質(zhì)2822和/或其它培養(yǎng)介質(zhì)來(lái)灌注通道2812?？梢栽谔囟ǖ臅r(shí)間段執(zhí)行步驟3102。

在步驟3104處，可以將被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)從樣本介質(zhì)填充的保持圍欄(其中樣本在該保持圍欄中被培養(yǎng))移動(dòng)到填充有介質(zhì)(其中樣本介質(zhì)是不混溶的)的保持圍欄中。例如，可以在樣本介質(zhì)2822的液滴2820或2932中將被培養(yǎng)的微目標(biāo)2830或2930從保持圍欄2816中的一個(gè)移動(dòng)到保持圍欄2916或3016中的一個(gè)中，如圖29或30所示以及如上所討論的。

在步驟3106處，被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)能夠在不混溶介質(zhì)填充的保持圍欄中受到一個(gè)或多個(gè)治療或處理。例如，包含一個(gè)或多個(gè)試劑的一個(gè)或多個(gè)液滴2920可以由液滴發(fā)生器2806產(chǎn)生且被移動(dòng)到不混溶介質(zhì)填充的保持圍欄2916或3016中并與包含被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的液滴2932混合，如圖29或圖30所示以及如上所討論的。例如，含第一試劑的液滴2920可以包含溶解試劑。包含被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的液滴3932與包含溶解試劑的含第一試劑的液滴2920的混合會(huì)導(dǎo)致被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的溶解。換言之，會(huì)形成包含來(lái)自被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的細(xì)胞溶解物的單個(gè)新的液滴(未示出)。然后，含額外(例如，第二、第三、第四等)試劑的液滴2920可以與含細(xì)胞溶解物的新的液滴混合，以便進(jìn)一步按照所期望地處理細(xì)胞溶解物。

此外或作為另一個(gè)示例，具有對(duì)由被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830產(chǎn)生分泌物或其它材料或者感興趣的材料(例如，核酸，諸如DNA或RNA、蛋白質(zhì)、代謝產(chǎn)物、或其它生物分子)的親和性的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記的捕捉微目標(biāo)(未示出)的一個(gè)或多個(gè)液滴可以以類似的方式由液滴發(fā)生器2806產(chǎn)生且被移動(dòng)到不混溶介質(zhì)填充的圍欄2916或3016中并與包含別培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的樣本介質(zhì)2822的液滴混合。在被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830已經(jīng)被溶解的情況下，含捕捉微目標(biāo)的液滴2920可能包含一個(gè)或多個(gè)親和性的珠(例如，具有對(duì)核酸，諸如DNA、RNA、微RNA等的親和性)，當(dāng)與保持圍欄2916或3016中的含細(xì)胞溶解的液滴混合時(shí)，其能夠結(jié)合到存在于溶解物中的目標(biāo)分子。

在步驟3108處，可以可選地處理被治療的生物微目標(biāo)。例如，如果在步驟3106處，將捕捉目標(biāo)(未示出)移動(dòng)到具有被培養(yǎng)的生物微目標(biāo)2830的不混溶介質(zhì)填充的圍欄2916或3016中，則圍欄2916或3016可以在步驟3108處被監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)表示結(jié)合到標(biāo)記的捕捉微目標(biāo)的感興趣的材料的量的反應(yīng)(例如，熒光信號(hào))?？商娲?，這樣的捕捉微目標(biāo)(未示出)可以從圍欄2916或3016中(例如，在液滴2922中)移除并且從微流體裝置(圖28到圖30中未示出)中輸出用于后續(xù)分析。作為又一個(gè)示例，被治療的生物微目標(biāo)2830可以從圍欄2916或3016中(例如，在液滴2922中)移除并且從微流體裝置(未示出)中輸出用于后續(xù)分析。

雖然已經(jīng)在本說(shuō)明書中描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例和應(yīng)用，但這些實(shí)施例和應(yīng)用僅是示例性的，并且能夠有很多變型。例如，可以針對(duì)含有細(xì)胞分泌物(例如，在樣本材料2822已經(jīng)用于培養(yǎng)一個(gè)或多個(gè)生物細(xì)胞之后)的樣本材料來(lái)執(zhí)行圖31的方法。在這樣的實(shí)施例中，步驟3102將保持不變，但步驟3104將包括將液滴2932(其可以不包含微目標(biāo)，而是僅包含水介質(zhì)，諸如含有細(xì)胞分泌物的樣本材料2822)移動(dòng)到含不混溶介質(zhì)的保持圍欄2916或3016中，以及將針對(duì)這樣的含水介質(zhì)的液滴2932來(lái)執(zhí)行步驟3106和3108。此外，附圖所示和本文所描述的DEP配置(例如，122)是示例。一般來(lái)說(shuō)，DEP配置(例如，122)可以是本領(lǐng)域公知的任何類型的光電鑷子(OET)設(shè)備，其示例在美國(guó)專利第7,612,355號(hào)(現(xiàn)為RE44,711)、美國(guó)專利第7,956,339號(hào)和美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2014/0124370號(hào)中公開(kāi)。DEP配置的其它示例包括包括任何類型的電子控制的電子鑷子，其示例在美國(guó)專利第6,942,776號(hào)中公開(kāi)。一般來(lái)說(shuō)，EW配置可以是可以是本領(lǐng)域公知的光電潤(rùn)濕(OEW)設(shè)備，其示例在美國(guó)專利第6,958,132號(hào)中公開(kāi)。EW配置的其它示例包括介質(zhì)上電潤(rùn)濕(EWOD)設(shè)備，其可以被電控制，其示例在美國(guó)專利第8,685,344號(hào)中公開(kāi)。所有上述美國(guó)專利文獻(xiàn)(美國(guó)專利第7,612,355號(hào)(現(xiàn)為RE44,711)、美國(guó)專利第7,956,339號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2014/0124370；美國(guó)專利第6,942,776號(hào)、美國(guó)專利第6,958,132號(hào)、以及美國(guó)專利第8,685,344號(hào))通過(guò)引用的方式合并于此。