(57)【要約】      （修正有）【課題】試料を希釈するための正確で柔軟な方法、装置、システムの提供。【解決手段】例示の方法は、第１の流体液滴を複数の電極の第１の電極上に堆積させることを含む。第１の電極は第１の面積を有する。第１の流体液滴は第１の面積に関連付けられた第１の量を有する。例示の方法は、第２の流体液滴を複数の電極のうちの第２の電極上に堆積させることを含む。第２の電極は第２の面積を有する。第２の流体液滴は第２の面積に関連付けられた第２の量を有する。第２の量は第１の量と異なる。例示の方法は、第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つを選択的に活性化させ、第１の流体液滴または第２の流体液滴の一方を第１の流体液滴または第２の流体液滴の他方と混合させることによって結合された液滴を形成することを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面積を有する第１の電極を第１の基板上にパターン形成するステップと、
第２の面積を有する第２の電極を第１の基板上にパターン形成するステップであって、第２の面積が第１の面積の分数である、パターン形成するステップと、
第１の面積および第１の基板と第２の基板の間のギャップの高さに基づいて、第１の電極を第１の量と関連付けるステップと、
第２の面積およびギャップの高さに基づいて、第２の電極を第２の量と関連付けるステップとを含み、第１の電極および第２の電極が、それぞれ、第１の面積および第１の量、ならびに、第２の面積および第２に基づいて２進数列で表される、方法。
【請求項２】
第１の基板上に第３の電極をパターン形成するステップをさらに含み、第３の電極が第３の面積を有し、第３の面積が第１の面積の分数であり、第３の電極をパターン形成することが、第３の電極と第１の電極の間に第２の電極を入れ子にすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の基板上に第３の電極をパターン形成するステップをさらに含み、第３の電極が第３の面積を有し、第３の面積が第１の面積の分数であり、第３の電極をパターン形成することが、第１の面積のサイズ、第２の面積のサイズ、および第３の面積のサイズに基づいて、第１の電極、第２の電極、第３の電極を順次配置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の電極および第２の電極を、疎水性物質または誘電体物質のうちの少なくとも１つで覆うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
レーザプリンタまたは写真平版プリンタのうちの１つまたは複数を使用して、第１の基板上に第１の電極および第２の電極をパターン形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の電極の第１の面積に関する複数の電極に対して、２進数列を計算するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の面積を有する第１の電極、第２の面積を有する第２の電極、第３の面積を有する第３の電極を選択的に活性化させるステップであって、第１の面積が第２の面積および第３の面積よりも大きく、第２の面積が第３の面積よりも大きく、第１の量を有する第１の液滴が第１の電極上に配置され、第２の量を有する第２の液滴が第２の電極上に配置され、第３の量を有する第３の液滴が第３の電極上に配置され、第１の液滴、第２の液滴、または第３の液滴のうちの少なくとも１つが希釈剤を備え、第１の液滴、第２の液滴、または第３の液滴のうちの少なくとも１つが試料を備え、選択的な活性化が、第１の液滴、第２の液滴、または第３の液滴のうちの少なくとも１つの液滴に、液滴のうちの他方の液滴への移動を起こさせる、活性化させるステップと、
選択的な活性化に基づいて、第１の液滴、第２の液滴、第３の液滴を混合して、結合された液滴を形成するステップであって、結合された液滴の試料が、第１の量、第２の量、および第３の量に基づいて希釈される、形成するステップとを含む、方法。
【請求項８】
試料が非整数の希釈係数によって希釈される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１の電極および第４の電極を選択的に活性化させることにより、第１の液滴を第１の電極に分配するステップをさらに含み、第１の量よりも多い第４の量を有する第４の液滴が第４の電極に配置され、第４の液滴の一部が第１の電極に分配される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
混合させることが、
選択的な活性化により、第１の液滴を第２の電極の近傍に移動させるステップと、
選択的な活性化に基づいて、第２の液滴の一部を分割するステップと、
第１の液滴と第２の液滴の一部を結合するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
第２の液滴の一部を含む第１の液滴を、第３の電極に移動させるステップと、
選択的な活性化に基づいて、第３の液滴の一部を分割するステップと、
第３の液滴の一部と、第１の液滴および第２の液滴の一部を結合させて、結合された液滴を形成するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
選択的な活性化により、結合された液滴を第１の電極へ戻すステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の基板と、
第１の基板から間隔を空けて配置された第２の基板と、
第１の基板上に配置された電極パターンと、
を含み、電極パターンが、第１の面積を有する第１の電極、第１の面積に対する第１の分数面積を有する第２の電極、および、第１の面積に対する第２の分数面積を有する第３の電極を含む複数の電極を備え、第１の面積、第１の分数面積、および、第２の分数面積のそれぞれが異なっている、装置。
【請求項１４】
第１の分数面積が第１の面積の２分の１である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
第２の分数面積が第１の面積の４分の１である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
電極パターンが、第１の面積に対して第３の分数面積を有する第４の電極をさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
電極パターンが、第１の面積に対して第４の分数面積を有する第５の電極をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第３の分数面積が、第１の分数面積または第２の分数面積のうちの１つとほぼ等しい、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
第３の分数面積が、第１の分数面積および第２の分数面積と異なる、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
第１の面積が、第１の電極上に配置された第１の液滴の第１の量と関連付けられており、第１の分数面積が、第２の電極上に配置された第２の液滴の第２の量と関連付けられており、第２の分数面積が、第３の電極上に配置された第３の液滴の第３の量と関連付けられており、第２および第３の量が電極パターンに基づく第１の量に対して分数の量である、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
第２の量が、第１の量のほぼ２分の１に等しい、請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許は、２０１４年１２月３１日出願の米国仮特許出願６２／０９８，６７９号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）の利益を主張し、その開示は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、一般に電極アレイに関し、より詳細にはデジタルマイクロ流体希釈装置、システムおよび関連方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
分析装置は、装置の分析感度範囲に基づいて一定の濃度レベル内に、生体液などの試料を希釈する必要がしばしばある。デジタルマイクロ流体技術により、２つの表面の間のギャップに配置された電気的に移動し、混合し、分離する流体の液滴を含む、離散的な流体量を操作することができる。２つの表面のうちの少なくとも１つの表面は、疎水性物質、および／または、誘電体物質を塗布された電極アレイを含む。デジタルマイクロ流体装置を使用して実行された希釈は、通常、連続希釈であり、これは、試料液滴をほぼ同量の希釈剤液滴と混合し、希釈率を得るためにその混合された液滴を分離することを含む。連続希釈により、大きくて操作しにくい液滴が作成されることが多く、そのため、希釈プロセス中の正確さが低下する。連続希釈はまた、得られる希釈率に関して制限があり、目標希釈率を得るために、液滴を混合し分離する繰り返し的なステップが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】従来技術において知られている、例示のデジタルマイクロ流体チップの側面図である。
【図２】従来技術において知られている、例示の連続希釈プロセスの図である。
【図３Ａ】本明細書で開示された例示の方法によって作成され、アナライザに結合された、例示の基部基板上の例示の第１の電極パターンの上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの例示の第１の電極パターンを含む、デジタルマイクロ流体チップの側面図である。
【図４】本明細書で開示された例示の方法によって作成され、アナライザに結合された、例示の基部基板上の例示の第２の電極パターンの上面図である。
【図５Ａ】例示の基部基板上の例示の第３の電極パターンの上面図である。
【図５Ｂ】本明細書で開示された方法およびシステムを使用して実施された例示の希釈プロセスとしてアナライザに結合された、図５Ａの例示の基部基板の上面図である。
【図６】本明細書で開示された例を実装するために使用することができる、電極をパターン形成するための例示の処理システムのブロック図である。
【図７】本明細書で開示された例を実装するために使用することができる、希釈を実施するための例示の処理システムのブロック図である。
【図８】本明細書で開示された例を実装するために使用することができる、電極パターンを作成するための例示の方法の流れ図である。
【図９】本明細書で開示された例を実装するために使用することができる、試料を希釈するための例示の方法の流れ図である。
【図１０】本明細書で開示された例で使用するためのプロセッサプラットフォームの図である。
【０００５】
図面は原寸に比例していない。むしろ、多数の層および領域を明らかにするために、図面では各層の厚さを拡大している場合がある。同一の部分および類似の部分を参照するのに諸図面および添付の明細書を通して、可能な限り同一の参照番号を使用するものとする。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書では、デジタルマイクロ流体装置を使用して試料を希釈する方法、システムおよび装置が開示されている。免疫測定分析に使用される装置など分析装置は、通常、分析によって正確に測定することが可能な、試料中に含まれる物質の最小量を表す感度範囲を有する。分析装置の感度範囲は、感度範囲の範囲内に入る濃縮目標に合致するように希釈される、たとえば血液、血漿、血清、唾液、汗などの生体液を含む、装置を使用して分析される試料を必要とすることが多い。たとえば、０．０５の希釈率（１０／（１０＋２００））、すなわち約２０倍の希釈には、１０マイクロリットル（μＬ）の試料が、２００μＬの希釈剤で希釈される必要があろう。
【０００７】
デジタルマイクロ流体技術または液滴ベースの分析により、たとえば、ＤＮＡ塩基配列決定およびタンパク質分析を含む様々な分析の一部として、液滴を分離し、混合し、かつ／または、運ぶために、液滴の電気的操作が可能となる。デジタルマイクロ流体装置は、液滴を受け取るためのギャップによって分けられた２つの表面を含むことができる。２つの表面のうちの少なくとも１つの表面は、疎水性物質、または、誘電体物質を塗布されたまたはそれらによって覆われた電極アレイを含んでいる。図１は、第１または上面基板１０２、および第２または基部基板１０４を含む、従来技術において知られている例示のデジタルマイクロ流体チップ、または液滴アクチュエータ１００を示す。基部基板１０４は、上面基板１０２から分離しており、高さｘのギャップ１０６を形成する。例示のマイクロ流体チップ１００において、上面基板１０２は、第１の非導電性基板１０８（たとえば、プラスチック）、および第２の導電性基板１１０（たとえば、金などの金属または非金属の導体）を含む。いくつかの例において、第２の導電性基板１１０は、単一の極（たとえば、接地電極）を形成する。疎水性物質、および／または、誘電体物質は、第２の導電性基板１１０を被覆して第１の疎水性層、および／または、誘電体層１１２を形成する。他の例において、デジタルマイクロ流体チップ１００は、上面基板１０２を含んでいない。
【０００８】
例示のデジタルマイクロ流体チップ１００において、基部基板１０４は、第２の非導電性基板１１４、および導電性基板１１８から形成された少なくとも１つの電極１１６を含む。この少なくとも１つの電極１１６は、電極アレイを形成する。疎水性物質、および／または、誘電体物質は、電極アレイ１１８を被覆して第２の疎水性層、および／または、誘電体層１２２を形成する。ギャップ１０６内に配置された液滴１２４は、疎水性層１１２、および／または、誘電体層１２０の表面で、電源（たとえば、電圧源）を介して電位を電極（たとえば、電極アレイ１１８の電極１１６）に選択的に印加することによって操作することができ、たとえば、エレクトロウェッティングプロセス、または、誘電泳動プロセスに従って、疎水性表面、および／または、誘電体表面の濡れ性に影響を与えることができる。
【０００９】
デジタルマイクロ流体装置１００に配置された液滴１２４の量は、ギャップ１０６の高さｘ、および、第１の基部基板１０４上にパターン形成された電極アレイ１１８内の電極１１６の面積によって決定される。電位を加えることによる電極１１６の活性化により、液滴１０６の試料流体が、エレクトロウェッティング、および／または、誘電泳動の一部として電極領域を覆う誘電体表面に加えられる力の変化を介して、電極アレイを覆う疎水性表面の濡れ性の変化の結果として活性化された電極の上を覆うこととなる。デジタルマイクロ流体チップ１００のギャップの高さｘは一定であるので、ギャップ１０６の範囲内に配置された液滴１２２の量は、電極アレイ１１８の電極１１６の面積に依存する。
【００１０】
デジタルマイクロ流体技術を用いた液滴操作は、試料を一定の濃度範囲内で希釈する希釈プロセスの一部として使用することができる。デジタルマイクロ流体技術を用いて試料を希釈するための知られている方法およびシステムとしては連続希釈があり、そこでは、試料液滴がほぼ同量の希釈剤液滴と繰り返し混合され、特定の希釈率を有する液滴を得るために分離（たとえば、電極アレイを覆う疎水性表面、および／または、誘電体表面上での液滴の操作を介して）される。連続希釈は、希釈係数（たとえば、最終量÷希釈剤量）を得るために、混合および分離液滴の繰り返しシーケンスを必要とする。たとえば、８の希釈係数を得るために、混合および分離プロセスは３回実行されなければならない。たとえば、図２は、たとえば図１のデジタルマイクロ流体チップ１００を使用した、知られている連続希釈プロセス２００の図である。連続希釈プロセス２００において、試料液滴２０２は電極アレイ２０６の第１の電極２０４上に配置されている。希釈剤液滴２０８は電極アレイ２０６の第２の電極２１０上に配置されている。図２において、第１の電極２０４および第２の電極２１０は、ほぼ同一の面積を有している。したがって、試料液滴２０２および希釈剤液滴２０８が配置されるギャップ（たとえば、図１のギャップ１０６）の高さが一定と仮定すれば、試料液滴２０２および希釈剤液滴２０８は、ほぼ同量である。
【００１１】
図２に示すように、連続希釈プロセス２００は、たとえば、電位を第１の電極２０４および第２の電極２１０に電位を印加して液滴２０２、２０８を移動させることによって、試料液滴２０２および希釈剤液滴２０８を混合させることを含む。液滴２０２、２０８を混合することにより、試料液滴２０２の半分の試料濃度を有する第１の希釈された液滴２１２が形成される。さらなる希釈率を達成するために、連続希釈プロセス２００は、第２および第３の希釈された液滴２１４、２１６を形成するために、第１の希釈された液滴２１２を分離すること（たとえば、電極アレイ２０６の１つまたは複数の電極を選択的に活性化させることにより）を含む。第２および第３の希釈された液滴２１４、２１６は、追加の希釈剤液滴と混合され、試料の目標濃度を得るために分離することができる。
【００１２】
試料液滴を希釈剤液滴と繰り返し混合することにより、デジタルマイクロ流体チップ内で、しばしば操作することが困難な大きな液滴が作成され、試料と希釈剤の効率的な混合に非常に適しているとはいえない。さらに、連続希釈は、希釈プロセスを通して誤りの拡散につながることが多い。たとえば、結合された試料液滴／希釈剤液滴が、第１のシーケンスにおいて平等に半分に分離されない場合、試料／希釈剤比率は分離後に得られる液滴においてゆがむことになろう。こうした液滴を追加の希釈剤と混合し、さらに液滴を分離することは、連続希釈シーケンスが継続するにつれて、試料／希釈剤比率のエラーが拡大することになる。液滴を電気的に操作する最中の表面張力効果による液滴の表面積変化により、希釈プロファイルは一層不正確になる。
【００１３】
連続希釈はまた、達成され得る希釈率に関して限界がある。たとえば、連続希釈は２ｎの倍数によってのみ達成できる。ここでｎは、液滴が希釈剤と混合され、分離されなければならない回数である（たとえば、４の希釈係数を得るためには、試料液滴を希釈剤と混合し、その液滴を分離する２回のシーケンスが必要である）。したがって、連続希釈は、たとえば３、５、６などの希釈係数を達成することはできない。さらに、整数の希釈係数のみが連続希釈を使用して達成できる。
【００１４】
本明細書で開示されたものは、２進数列に基づく単位電極の分数である表面積を有する電極を作成するための方法およびシステムである。本明細書で開示された例示の２進法は、２の累乗の数列に関する（たとえば、２１、２２、２３、２４、２５．．．２ｎ）。本明細書で開示された例示のシステムはまた、２進法が１、２、４、８、１６、３２、６４．．．ｎの級数であるように、１から始まり、１が２倍となる数列を反映する。本明細書で開示された電極を作成することは、第１または標準の単位電極が、２ｎ（ただしｎ＝０）などの数学関数に基づいて計算された２進数列において「１」の電極サイズを有するものとして表すことができるように、ほぼ均一の面積を有する電極アレイ内の電極をパターン形成することを含む。例示の２進数列２ｎにおいて、ｎの範囲は０から６であり、ギャップの高さを一定と仮定すると、単位電極には６４の相対的な量が割り当てられる（すなわち、単位電極に堆積された液滴は、一定のギャップ高および単位電極の相対面積を考慮すると、６４の相対的な量を有すると考えられる）。本例示において、後続の電極は、単位電極の面積の分数である面積を有してパターン形成される。たとえば、２進数列で「２」（たとえば２１）として表される電極は、単位電極に対して、１／２の電極サイズおよび３２の量を有することになろう（すなわち、電極上に堆積された液滴は、一定のギャップ高および電極サイズを考慮すると、３２の相対的な量を有すると考えられる）。したがって、本明細書で開示された例示の方法およびシステムにおいて、電極は単位電極の面積の分数に基づいて作成され、この単位電極は電極上に配置された液滴と関連した相対的な量を提供する。
【００１５】
また本明細書では、２進数列に基づいてパターン形成された電極を使用して、試料を希釈するための例示の方法およびシステムが開示される。異なるサイズの電極を使用して、異なるサイズの電極に関連した試料液滴および希釈剤液滴は、特定の希釈率になる試料液滴と希釈剤液滴の組合せを得るために、選択的に混合することができる。単位電極に対して分数面積を有し、したがって対応する相対的な量を有する、ある電極を選択的に活性化させることにより、様々な希釈率を得ることができる。本明細書で開示された方法およびシステムを使用して作成された希釈率は、ある整数、整数の倍数等に限定されるものではなく、異なるサイズの電極に関連した相対的な量の組合せから可能な任意の希釈率を含むことができる。さらに、液滴の量が連続的に増大しそれを分離するというよりは、開示された例示の方法を使用して実行された希釈は、活性化された電極から液滴を収集することを含み、その液滴は、試料または希釈剤の大きな塊から選択的にピンチオフされまたは分割される。液滴を連続的に混合し分離するよりは、ピンチオフされた液滴を収集することにより、表面張力効果が減少し、連続希釈に比べて効率性と正確性が増加する。たとえば、連続希釈において、第１の液滴を分離して、希釈剤８０％と試料流体２０％の比率を有する第２の液滴を得ることは、液滴の分離が不正確であるため（たとえば、希釈剤と試料流体の量に基づいて第１の液滴の分離の正確性を確認することができない）、たとえば、希釈剤７５％と試料流体２５％の比率を有する第２の液滴となる場合がある。逆に、本明細書で開示された希釈剤と試料流体のピンチオフされた部分を収集することにより、より正確な希釈率を有する液滴が提供される。というのは、関連した量を有するピンチオフされた部分は、希釈された液滴を作成するために選択的に収集され、したがって、不正確となる機会は、液滴を分離することに比べるとほぼ排除されているからである。
【００１６】
流体を希釈するための本明細書で開示された例示の方法は、複数の電極のうちの第１の電極上に第１の流体液滴を堆積させることを含む。第１の電極は第１の面積を有する。第１の流体液滴は、第１の面積に関連付けられた第１の量を有する。例示の方法は、第１の流体液滴とは異なる第２の流体液滴を複数の電極のうちの第２の電極上に堆積させることを含む。第２の電極は第２の面積を有する。第２の流体液滴は、第２の面積に関連付けられた第２の量を有する。第２の量は第１の量とは異なる。例示の方法はまた、第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つを選択的に活性化して、第１の流体液滴または第２の流体液滴のうちの１つを第１の流体液滴または第２の流体液滴のうちの他方と混合させることによって、結合された液滴を形成することを含む。
【００１７】
いくつかの例において、この方法は複数の電極のうちの第３の電極上に第３の流体液滴を供給することを含む。第３の流体液滴は、第１の流体液滴または第２の流体液滴のうちの１つとほぼ同一である。いくつかの例において、この方法は第１の電極および第３の電極を選択的に活性化し、その活性化に基づいて第１の電極上の第３の流体液滴の一部を獲得して、第１の結合された液滴を形成することを含む。
【００１８】
いくつかの例において、第２の電極のうちの第２の面積は、第１の電極のうちの第１の面積の分数である。
【００１９】
いくつかの例において、第１の電極の第１の面積および第２の電極の第２の面積はほぼ同一である。
【００２０】
いくつかの例において、この方法は、複数の電極のうちの第２の電極または第３の電極の１つまたは複数を活性化させ、第２の流体液滴を第３の電極へ移動させることを含む。ここで、第３の流体液滴は第３の電極上に配置されている。第３の流体液滴は第２の流体液滴とは異なる。第２の流体液滴および第３の流体液滴は、第２の結合された液滴を形成することになる。こうした例において、この方法は、第１の電極または第３の電極のうちの少なくとも１つを活性化させ、第１の電極上で第２の結合された液滴を第１の流体液滴と混合させ、第１の結合された液滴を形成することを含む。また、いくつかの例において、第３の電極は第２の面積とは異なる第３の面積を有する。第３の面積は第１の面積の分数である。こうした例において、第３の流体液滴は、第１の流体液滴および第２の流体液滴の量とは異なる量を有する。
【００２１】
いくつかの例において、この方法は、第１の電極を活性化させることにより、第１の結合された液滴を混合させることを含む。
【００２２】
いくつかの例において、この方法は、第１の量および第２の量に基づいて、第１の結合された液滴に対する希釈率を計算することを含む。
【００２３】
いくつかの例において、この方法は、第１の結合された液滴をアナライザに運ぶことを含む。
【００２４】
本明細書で開示された別の例示の方法は、第１の基板上で、第１の面積を有する第１の電極をパターン形成することを含む。この例示の方法は、第１の基板上で、第２の電極をパターン形成することを含む。第２の電極は第２の面積を有する。第２の面積は第１の面積の分数である。例示の方法はまた、第１の面積および第１の基板と第２の基板の間のギャップの高さに基づいて、第１の電極を第１の量と関連付けることを含む。例示の方法は、第２の面積およびギャップの高さに基づいて、第２の電極を第２の量と関連付けることを含む。ここで、第１の電極および第２の電極は、第１の面積および第１の量、ならびに、第２の面積および第２にそれぞれ基づいて、２進数列で表される。
【００２５】
いくつかの例において、この方法は、第１の基板上で第３の電極をパターン形成することを含む。第３の電極は第３の面積を有する。第３の面積は第１の面積の分数である。第３の電極をパターン形成することは、第２の電極を第３の電極と第１の電極の間に入れ子にすることを含む。
【００２６】
いくつかの例において、この方法は、第１の基板上で第３の電極をパターン形成することを含む。第３の電極は第３の面積を有する。第３の面積は第１の面積の分数である。第３の電極をパターン形成することは、第１の面積のサイズ、第２の面積のサイズ、および第３の面積のサイズに基づいて、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を順番に配置することを含む。
【００２７】
いくつかの例において、この方法は、第１の電極および第２の電極を疎水性物質または誘電体物質のうちの少なくとも１つで覆うことを含む。
【００２８】
いくつかの例において、この方法は、レーザプリンタまたは写真平板プリンタのうちの１つまたは複数を使用して、第１の基板上で第１の電極および第２の電極を作成することを含む。
【００２９】
いくつかの例において、この方法は、第１の電極の第１の面積に関する複数の電極に対して２進数列を計算することを含む。
【００３０】
第１の電極および第２の電極、第１の電極に配置される試料の第１の試料液滴、ならびに、第２の電極に配置される第１の希釈剤液滴を含む複数の電極を備えた電極アレイを包含する例示のシステムも、本明細書で開示される。第１の試料液滴は、第１の希釈剤液滴とは量が異なる。例示のシステムはまた、試料に対する希釈率を計算するために計算機を備えている。例示のシステムは、希釈率に基づいて試料液滴と希釈剤液滴を結合するために、第１の電極または第２の電極のうちの少なくとも１つを選択的に活性化させるように電源を備えている。
【００３１】
いくつかの例において、電極アレイは、第３の電極、第３の電極に配置される第２の試料液滴または第２の希釈剤液滴のうちの１つ、第１の試料液滴または第１の希釈剤液滴とは異なる量を有する第２の試料液滴または第２の希釈剤液滴のうちの１つをさらに含む。こうした例において、電源は、第１の電極、および、それぞれの量に応じて第２の電極または第３の電極のうちの少なくとも１つを、選択的に活性化することになる。
【００３２】
いくつかの例において、このシステムは、希釈剤を電極アレイ内の第３の電極に分配するためのディスペンサを備える。こうしたいくつかの例において、電源は、第２の電極または第３の電極を活性化し、希釈剤液滴を形成する。
【００３３】
第１の基板および第２の基板を含む例示の装置も本明細書で開示される。第２の基板は、第１の基板から間隔を空けて配置される。例示の装置において、電極パターンは第１の基板上に配置される。電極パターンは、第１の面積を有する第１の電極を含む複数の電極を備える。複数の電極の他の電極のそれぞれは、第１の面積に対してそれぞれの面積を有する。各電極は、電極パターンに対して２進数列で表される。
【００３４】
第１の面積を有する第１の電極、第２の面積を有する第２の電極、第３の面積を有する第３の電極を選択的に活性化させることを含む、例示の方法がまた本明細書で開示される。第１の面積は第２の面積および第３の面積よりも大きく、第２の面積は第３の面積よりも大きい。第１の量を有する第１の液滴は第１の電極上に配置され、第２の量を有する第２の液滴は第２の電極上に配置され、第３の量を有する第３の液滴は第３の電極上に配置される。第１の液滴、第２の液滴または第３の液滴のうちの少なくとも１つは希釈剤を含み、第１の液滴、第２の液滴または第３の液滴のうちの少なくとも１つは試料を含む。選択的な活性化により、他の液滴に対して、第１の液滴、第２の液滴または第３の液滴のうちの少なくとも１つを移動させることになる。例示の方法は、選択的な活性化に基づいて、第１の液滴、第２の液滴および第３の液滴を混合させて結合された液滴を形成することを含む。ここで、結合された液滴の試料は、第１の量、第２の量および第３の量に基づいて希釈される。
【００３５】
いくつかの例において、試料は非整数の希釈係数によって希釈される。
【００３６】
いくつかの例において、この方法は、第１の電極および第４の電極を選択的に活性化させることにより、第１の電極上に第１の液滴を分配することを含む。ここで、第１の量よりも多い第４の量を有する第４の液滴が、第４の電極上に配置され、第４の液滴の一部が第１の電極に分配されることとなる。
【００３７】
いくつかの例において、第１の液滴、第２の液滴および第３の液滴を混合させることは、選択的な活性化を介して、第１の液滴を第２の液滴の直近に移動させることを含む。例示の方法は、第２の液滴の一部を選択的な活性化に基づいて分割し、第１の液滴を第２の液滴の一部と結合させることを含む。いくつかの例において、この方法は、第２の液滴の一部を含む第１の液滴を第３の電極に移動させ、選択的な活性化に基づいて第３の液滴の一部を分割することを含む。こうした例において、この方法は、第３の液滴の一部を、第１の液滴および第２の液滴の一部と結合させ、結合された液滴を形成することを含む。また、いくつかの例において、この方法は、選択的な活性化を介して、結合された液滴を第１の電極に戻すことを含む。
【００３８】
本明細書で開示された例示の装置は、第１の基板および第２の基板を含む。第２の基板は、第１の基板から間隔を空けて配置される。例示の装置は、第１の基板上に配置された電極パターンを含む。電極パターンは、第１の面積を有する第１の電極、第１の面積に対する第１の分数面積を有する第２の電極、第１の面積に対する第２の分数面積を有する第３の電極を含む複数の電極を備える。第１の面積、第１の分数面積および第２の分数面積はそれぞれ異なる。
【００３９】
いくつかの例において、第１の分数面積は第１の面積の２分の１である。また、いくつかの例において、第２の分数面積は第１の面積の４分の１である。
【００４０】
いくつかの例において、電極パターンはさらに、第１の面積に対する第３の分数面積を有する第４の電極を含む。いくつかの例において、第３の分数面積は、第１の分数面積または第２の分数面積のうちの１つとほぼ同じである。
【００４１】
いくつかの例において、電極パターンはさらに、第１の面積に対する第４の分数面積を有する第５の電極を含む。
【００４２】
また、いくつかの例において、第１の面積は、第１の電極上に配置された第１の液滴の第１の量と関連付けられ、第１の分数面積は、第２の電極上に配置された第２の液滴の第２の量と関連付けられ、第２の分数面積は、第３の電極上に配置された第３の液滴の第３の量と関連付けられる。こうした例において、第２および第３の量は、電極パターンに基づく第１の量に対する分数的な量である。いくつかの例において、第２の量は第１の量の２分の１にほぼ等しい。
【００４３】
次に図面に移ると、図３Ａは、第１の基板または基部基板３１６上に２進数列に基づいてパターン形成された相対面積を有する、第１の電極３０２、第２の電極３０４、第３の電極３０６、第４の電極３０８、第５の電極３１０、第６の電極３１１、第７の電極３１２および第８の電極３１４を含む、例示の電極アレイ３００の上面図である。以下で開示されるように、第５の電極３１０および第６の電極３１１は、ほぼ同じサイズである。電極アレイ３００は、基部基板３１６の導電材料から形成することができる。導電材料は、たとえば、金、銀、銅、または導電性ポリマなど非金属の導体を含むことができる。図３Ｂに示すように、電極アレイ３００は、基部基板３１６および第２の基板または上面基板３２０を含むデジタルマイクロ流体チップ３１８の一部とすることができる。
【００４４】
電極アレイ３００は、試料をアナライザ３２２（たとえば、免疫測定アナライザ）によって分析する前に、試料を希釈するために使用することができる。いくつかの例において、電極アレイ３００およびアナライザ３２２は、電極アレイ３００がアナライザ３２２とは装置の別の部分に設置された状態で、分析装置内に配置することができる。こうした配列により、試料をアナライザ３２２による分析の準備として、一定の濃度内に希釈することが可能となる。
【００４５】
電極アレイ３００の第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４は、電極設計を基部基板上にパターン形成することによって形成される。第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のパターン形成は、それらには限定されないが、リソグラフィ、レーザアブレーション（たとえば、基部基板をレーザに露光させて広い面全体に電極パターンを形成し、レーザで基板をブラストする、または、レーザで基板にパターンを反復エッチングする）、インクジェットプリンティング、および他の電極作成方法（たとえばプリンティング）を含む、１つまたは複数の技術を使用して実行される。電極設計パターンは、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の輪郭を描く線およびギャップを含む。
【００４６】
第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４を作成後、電極アレイ３００は、疎水性物質、および／または、誘電体物質を塗布され、たとえば、物質の硬化を経て図３Ｂに示すように、疎水性層、および／または、誘電体層３２４が形成される。いくつかの例において、電極アレイ３００は、基部基板３１６の一部から形成される。たとえば、基部基板３１６がアセンブリの中を移動するとき、多数の電極アレイが基部基板３１６上で形成されるように、電極アレイ３００は、ロールツーロールアセンブリを使用して形成することができる。こうした例において、電極設計をパターン形成し、ならびに／または、疎水性物質、および／もしくは、誘電体物質を電極アレイ３００に堆積させた後に、基部基板３１６を個々の部分にダイシングし、各部分が電極アレイ３００を含む。米国特許出願第１４／６８７，３９８号が例示のデジタルマイクロ流体チップの製造について開示しており、その全体が本明細書に組み込まれている。
【００４７】
第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の各面積は、２進数列によりパターン形成されている。一例として、電極アレイ３００の第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４は、関数２ｎに基づいて計算された２進数列により作成され、ここで、ｎは０から６であり、図３の電極アレイ３００に示されている。電極アレイ３００において、第１の電極３０２は、２進数列（たとえば、２０＝１）で数字「１」によって表される標準または単位電極である。第１の電極３０２には、相対的な電極サイズ「１」が割り当てられる。いくつかの例において、第１の電極はアナライザ３２２の直近にある。以下でさらに開示されるように（たとえば、図５に関連して）、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４を使用して作成された希釈された液滴は、アナライザ３２２に運ばれるために第１の電極３０２に移動される。
【００４８】
２進数列に従って、第２の電極３０４は、２進数列の数字「２」（たとえば２１＝２）で表される。第２の電極３０４は、第１の電極３０２の面積に対して２分の１の電極サイズまたは面積を有する。同様に、第３の電極３０６は、２進数列の数字「４」（たとえば２２＝４）で表され、第１の電極３０２に対して４分の１の電極サイズまたは面積を有する。第４の電極から第８の電極３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の２進数での表現は、上で開示したように続く（たとえば、第４の電極３０８は、２進数列の数字「８」で表され、８分の１の相対電極面積を有する）。
【００４９】
たとえば、第１の電極または単位電極３０２は、１．６５ｍｍ２の面積を有することができる。２ｎの２進数列に従うと、第２の電極３０４は、０．８２５ｍｍ２（たとえば、第１の電極３０２の面積の２分の１）の表面積を有し、第３の電極３０６は、０．４１２５ｍｍ２（たとえば、第１の電極３０２の面積の４分の１）の表面積を有し、第４の電極３０８は、０．２０６２５ｍｍ２（たとえば、第１の電極３０２の面積の８分の１）の表面積を有する。このように、２進数列に基づいて電極をパターン形成することにより、単位電極の分数である表面積を有する電極が得られる。
【００５０】
第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のそれぞれには、２進数列に従って相対的な量が割り当てられる。したがって、第１の電極から第７の電極のそれぞれに配置された液滴は、液滴が堆積された電極の相対的な量を有すると考えられる。たとえば、関数２ｎ（ここで、ｎ＝０から６）に基づいて計算された２進数列を使用すると、第１の電極から第７の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４はそれぞれ、数列中の数字１、２、４、８、１６、３２および６４で表される。第１の電極３０２（２進数列の「１」）には、図３Ｂの基部基板３１６と第２の基板または上面基板３２０との間のギャップ３２６の高さｘを一定と仮定すると、６４の相対的な量が割り当てられる。第２の電極３０４には３２の相対的な量が割り当てられ、第３の電極３０６には１６の相対的な量が割り当てられる等々で、第７の電極３１４には１の相対的な量が割り当てられる。以下の表１は、２進数列における例示の電極アレイ３００の第１の電極から第７の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４の表示と、対応する相対的な電極サイズおよび相対的な量との間の関係を示す。
【００５１】
【表１】
2020024206.tif 000002
【００５２】
表１に示すように、２進数列は、それぞれの電極面積または電極サイズと、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の量との間の比例関係を提供する。第２の電極から第８の電極３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のそれぞれは、第１の電極３０２の面積の分数である面積を有する。さらに、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のそれぞれには、２進数列の表示に基づいて相対的な量が割り当てられている。２進数列で電極上に配置された液滴は、電極の相対的な量に対応する量を有すると考えることができる。
【００５３】
電極アレイ３００は、追加の電極、または、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４よりも少ない電極を備えることができる。いくつかの例において、電極アレイは、１つまたは複数の、それぞれ第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のうちの少なくとも２つを含む。図３に示したように、第５の電極３１０および第６の電極３１１は、ほぼ同じサイズであり、したがって同じ大きさの面積および対応する量を有する（たとえば、第５の電極３１０および第６の電極３１１は、それぞれ１６分の１の面積および４の相対的な量を有する）。試料液滴を第５の電極３１０上に配置し、希釈剤液滴を第６の電極３１１上に配置することができる。以下で開示するように、ほぼ同量の試料液滴および希釈剤液滴は、様々な希釈率計算を行うのに使用可能であるので、こうした配置により、様々な希釈率の作成が可能である。さらに、２進数列は表１に記載の例示の２進数列に限定されない。むしろ、相対的な面積、したがって、相対的な量に関する電極間の関係は、選択された２進数列に基づいて変わり得る。
【００５４】
電極アレイ３００の第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の配列は、図３に示した配列には限定されない。むしろ、電極アレイの電極用のパターンは、基板上の使用可能な空間、および／または、電極間の間隔などデジタルマイクロ流体チップの性能に影響する可能性がある要素を含む、１つまたは複数の要素に基づいて設計することができる。図４は、第１の電極４０２、第２の電極４０４、第３の電極４０６および第４の電極４０８を含む例示の電極アレイ４００を示す。第２の電極から第４の電極４０４、４０６、４０８はそれぞれ、電極アレイ４００に対する２進数列に従って、第１の電極４０２（たとえば、単位電極）の分数である面積を有する。図４に示すように、第１の電極から第４の電極４０２、４０４、４０６、４０８は、入れ子構造で基部基板４１０上にパターン形成されており、その結果、第２の電極から第４の電極４０４、４０６、４０８は、第２の電極から第４の電極４０４、４０６、４０８のうちの１つまたは複数の他の電極を、少なくとも部分的に包み込んでいる。図４のパターンは、たとえば、例に見られる、基部基板４１０上の空間、すなわち、電極アレイ４００およびアナライザ３２２が関連付けられた分析装置のサイズを節約するために、使用することができる。電極のパターンまたは設計を作成する際、２進数列に従って、電極の面積の割合を維持するように考慮が払われる。図３および図４に示すパターンに加えて、たとえば、対称パターン、非対称パターン、不規則パターン、インターロッキングパターン、反復パターン、ならびに／または、パターン、アレイ、および／もしくは、マトリックスの任意の組合せを含む、他のパターンも使用することができる。
【００５５】
電極アレイ３００の第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４、および、電極アレイ４００の第１の電極から第４の電極４０２、４０４、４０６、４０８の形状は、図３および図４に示す形状に限定されることはない。むしろ、電極の形状は、基板上の使用可能な空間、および／または、電極間の間隔、電極によって生成される電場、および、電極によって操作される液滴のサイズなど、デジタルマイクロ流体チップの性能に影響を与える可能性がある要素を含む、１つまたは複数の要素に基づいて設計することができる。たとえば、いくつかの例において、１つまたは複数の電極は、正方形、円形、楕円形、三角形、菱形、星形、不規則な形、１つまたは複数の他の電極とインターロックした形、および／または、任意の他の適切な形、もしくは、様々な形の組合せ、とすることができる。
【００５６】
操作にあたって、２進数列は、電極アレイの各電極上に配置された希釈剤液滴を試料液滴と選択的に結合することによって、希釈率を作成することができる。希釈剤液滴および試料液滴を、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のうちの１つまたは複数の電極上に堆積させ、または、分散させるために、１つまたは複数のリザーバまたはベース電極３２８、３３０が、任意選択で第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の近くに配置される。たとえば、第１のリザーバ電極３２８は、試料流体の事前分配された液滴で覆うことができ、第２のリザーバ電極３３０は、希釈剤流体の事前分配された液滴で覆うことができ、試料流体および希釈剤流体はそれぞれ、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４の量よりも多い量を有している。１つまたは複数のより大きな試料液滴、および／または、希釈剤液滴は、図７と関連して以下で論じられる分配装置を介して、リザーバ電極３２８、３３０に分配することができる。また、図３において、第１および第２のベース電極３３０、３２８は、電極アレイ３００に隣接して示されているが、第１および第２のベース電極３３０、３２８は、電極アレイ３００を含む分析システム内の他の場所に配置することができる（たとえば、電極アレイ３００に隣接している以外の場所）。
【００５７】
試料流体を、たとえば、第５の電極３１０に堆積させるために、第１のリザーバ電極３２８および第５の電極３１０を活性化させ、その結果、第１のリザーバ電極３２８上の試料流体が、第５の電極３１０に引きつけられる。第１のリザーバ電極３２８を非活性化させることにより、試料流体を第１のリザーバ電極３２８から第５の電極３１０にピンチオフすることができる（たとえば、分割する、分離する、または分配する）。いくつかの例において、試料流体を第１のリザーバ電極３２８から、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４のうちの１つまたは複数の電極に堆積させることは、第１のリザーバ電極３２８、および、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４を、選択的に活性化させ、非活性化させて、試料流体を第１のリザーバ電極３２８から、より小型の電極に引きつけ、試料流体液滴を１つまたは複数の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４に移動させることを含む。第１のリザーバ電極３２８が、電極アレイ３００に隣接して配置されていない例の場合には、試料液滴は、第１のリザーバ３２８の場所から電極アレイ３００に（電気的操作を介して）移動させることができる。
【００５８】
同様に、希釈剤流体を、たとえば、第１の電極３０２および第３の電極３０６上に堆積させ、分散させるために、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４を、選択的に活性化および非活性化させ、第２のリザーバ３３０から希釈剤流体を引きつけ、第１の電極３０２および第３の電極３０６を覆うために、希釈剤をピンチオフまたは分割する。希釈剤流体は、たとえば、試薬希釈剤を含む賦形剤として働くことができる任意の液体を含むことができる。また、第２のリザーバ電極３３０が、電極アレイ３００に隣接して配置されていない例の場合には、希釈剤液滴は、第１のリザーバ３３０の場所から電極アレイ３００に（電気的操作を介して）移動させることができる。
【００５９】
いくつかの例において、第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４上に堆積された試料流体、および／または、希釈剤流体は、その試料流体、および／または、希釈剤流体が、電極のうちの１つまたは複数の電極の上に覆いかぶさるように垂れ下がるように（たとえば、液滴が隣接した電極に延在する）、その電極に関連付けられた量よりも多い量（たとえば、わずかに多い、または実質的でないほど多い量）を有する。以下で記載するように、こうした液滴の張出しは、希釈された液滴を形成するために、液滴の一部を混合するのを容易にするために使用することができる。
【００６０】
図３の電極アレイ３００の第１の電極から第８の電極３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１１、３１２、３１４を使用して、たとえば、２０の希釈率を得るには、表１で示すように、４の相対的な量を有する第５の電極３１０上に試料液滴を配置する。また、希釈剤液滴を、第１の電極３０２（６４の相対的な量を有する）、第４の電極３０８（８の相対的な量を有する）、および、第６の電極３１１（４の相対的な量を有する）上に配置する。第１の電極３０２上に配置された希釈剤液滴を操作して、より少ない量の電極上に配置された試料流体および希釈剤流体を収集し、結合し、拾い上げる。より少ない量の電極上に配置された試料液滴、および／もしくは、希釈剤液滴、またはそれらの一部を収集するために、第１の電極３０２の希釈剤液滴が、それぞれ第４の電極３０８、第５の電極３１０、および、第６の電極３１１から流体を拾い上げるために、操作され、または、引き寄せられる（たとえば、電極アレイ３００を選択的に活性化することにより）。たとえば、第１の電極３０２の希釈剤液滴は、第４の電極３０８へ移動する（たとえば、選択的な電気操作により）。第１の電極３０２の希釈剤液滴および第４の電極３０８の希釈剤液滴が接触し、その結果、第４の電極３０８のより小量な希釈剤液滴が、より大きな希釈剤液滴と混合される。他の例において、第４の電極３０８（および／または、電極アレイ３００の他の電極）の選択的な活性化により、第４の電極３０８上に配置された希釈剤液滴の一部が、第４の電極３０８上に配置された希釈剤液滴の残りの部分からピンチオフされ、または分割されることとなる場合がある。ピンチオフされた部分は、第１の電極３０２の希釈剤液滴によって収集することができる（たとえば、液滴が接触する結果として）。さらなる例において、第４の電極３０８上に配置された液滴は、第１の電極３０２の希釈剤液滴による収集のために、ある電極（または電極の間）に移動（またはジャンプ）する。また、いくつかの例において、試料流体、および／または、希釈剤流体が、第４、第５および第６の電極３０８、３１０、３１１（および／または、電極アレイ３００の他の電極）からピンチオフされ、または、移動され、第１の電極３０２の希釈剤液滴によって収集された後で、試料流体、および／または、希釈剤流体の一部は、より小量の電極上に残る。
【００６１】
第１の電極３０２の元の希釈剤液滴は、液滴を他の試料液滴および希釈剤液滴と合体させることにより増えるので、電極アレイの電極上で液滴を操作することにより、より小型の電極からあふれさせることがある（たとえば、合体された液滴の量は、第５の電極３１０などのより小型の電極の量よりも大きい）。しかし、より小量の試料液滴および希釈剤液滴を第１の電極３０２のより多量の希釈剤液滴を経由して収集することは、小型の液滴を電極間で移動させる操作の制限による小量の液滴（第８の電極３１４に関連付けられた液滴など）が取り残されること、または他の液滴を合体することができないということを防ぐ。より多量の液滴でより小型の電極をあふれさせることが、１つまたは複数の電極にわたって多量の液滴を引き出すことによる小量の液滴の収集に、より小量を拾い上げることを可能にする。また、より多くの量（たとえば、実質的でないほど多量の）の流体を小型の電極に堆積させることにより、流体が電極の上に覆いかぶさるように垂れ下がる（たとえば、液滴隣接した電極に延在する）。液滴が、たとえば、隣接する電極に移動する、または、一部が近隣の別の電極の活性化によってピンチオフされるという操作時に、この張出しにより、液滴が取り残されないようになっている。選択された量が分割され、または、ピンチオフされた後で、液滴または液滴の一部がより小型の電極上に残っている例の場合、他の試料液滴、および／または、希釈剤液滴は、第１の電極３０２の希釈剤液滴による液滴の収集に関して上に記載したように、残りの部分を実質的に収集することにより、電極アレイ３００の電極を拭い去るのに使用することができる。
【００６２】
より小量の試料液滴および希釈剤液滴が、第１の電極３０２の希釈剤液滴によって収集された後で、得られた合体された液滴は第１の電極３０２に引き戻される（たとえば、電極アレイ３００の電極を選択的に電気で活性化することにより）。いくつかの例において、合体された液滴は、第１の電極３０２と関連付けられた量よりも多い量を有している。こうした例において、合体された液滴は、第１の電極３０２に覆いかぶさるように垂れ下がっている（たとえば、第２の電極３０４など隣接する電極上に延在する）。上で開示したように、電極をあふれさせる張出した液滴は、残った液滴と比較すると、様々な液滴の操作が可能となる。合体した液滴は、第１の電極３０２を活性化させ、電極アレイ３００の他の電極を非活性化することにより、第１の電極３０２の真ん中に位置することができる。
【００６３】
得られた合体された液滴は、第１の電極３０２、第４の電極３０８、および第６の電極３１１からの希釈剤量を含み、７６（６４＋８＋４）の相対的な希釈剤量が入手できる。得られた合体された液滴はまた、４の量を有する第５の電極３１０試料液滴を含む。したがって、得られた合体された液滴は、０．０５（４／（４＋７６））の希釈率、または、約２０倍の希釈係数（たとえば、１の部分が試料、１９の部分が希釈剤）。したがって、異なる面積および２進数列に基づく関連した量を持つ電極を備える電極アレイを有する装置を作成することにより、本明細書で開示された例示の装置、システムおよび方法は、電極アレイの電極の様々な組合せを使用することによる多くの希釈率を作成または獲得することができる。
【００６４】
図５Ａは、例示の基部基板上の第３の例示の電極パターンの上面図であり、図５Ｂは、アナライザに結合された図５Ａの例示の基部基板の上面図である。図５Ａおよび図５Ｂは共に、２進数列に基づいて作成された異なるサイズの電極を使用した、例示の希釈プロセス５００を図示する。図５Ａおよび図５Ｂで示すように、基部基板５０１は、第１の電極５０４、第２の電極５０６、第３の電極５０８、第４の電極５１０、第５の電極５１２、および、第６の電極５１４を含む複数の電極を有する電極アレイ５０２を備える。一例として、第１の電極から第６の電極５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４は、２進数列で表すことができる（たとえば、図３および表１と関連して上で記載したように２ｎなど）。例示の電極アレイ５０２において、第１の電極５０４および第２の電極５０６は単位電極であり、そのため、第１の電極５０４および第２の電極５０６のそれぞれは、２進数列内で「１」で表され、それぞれ１の相対的な面積を有する。また、図５Ａおよび図５Ｂで示すように、第３の電極から第６の電極５０８、５１０、５１２、５１４はそれぞれ、第１の電極５０４および第２の電極５０６の面積の分数である面積を有する。一例として、電極アレイ５０２において、第３の電極５０８は２分の１の相対的な面積を、第４の電極５１０は１６分の１の相対的な面積を有する（たとえば、表１の２進数列において、数「２」および「１６」に対応する）。疎水性物質、および／または、誘電体物質を、第１の電極から第６の電極５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４に塗布して、疎水性層、および／または、誘電体層５１５を形成する。
【００６５】
希釈プロセス５００は、準備フェーズ５１６（図５Ａ）を含む。一例として、図５は、準備フェーズ５１６中では、希釈剤液滴５１８は、電極アレイ５０２の第１の電極５０４上に堆積されているということを示している（たとえば、希釈剤液滴は第１の電極５０４を覆う疎水性層および／または誘電体層５１５上に配置されている）。希釈剤液滴５１８は、２進数列に基づいて（たとえば、表１の２進数列において、６４の相対的な量）第１の電極５０４に関連付けられた相対的な量に対応する相対的な量を有する。追加の希釈剤液滴は、電極アレイ５０２の他の電極のうちの１つまたは複数の電極に堆積することができる。いくつかの例において、例示の希釈プロセス５００から得られる希釈剤が、単位電極に関連付けられた相対的な量の希釈剤を含むように、希釈剤液滴は、単位電極上に配置される。
【００６６】
また、例示の電極アレイ５０２において、第１の試料液滴５２０は第３の電極５０８上に堆積され（たとえば、第１の試料液滴５２０は、第３の電極５０８を覆う疎水性層および／または誘電体層５１５上に配置されている）、第２の試料液滴５２２は第４の電極５１０上に堆積されている（たとえば、第２の試料液滴５１６は、第４の電極５１０を覆う疎水性層および／または誘電体層５１５上に配置されている）。第１の試料液滴５１８は、２進数列に基づいて、第３の電極５０８の相対的な量に対応する相対的な量を有し（たとえば、表１の２進数列における３２の相対的な量）、第２の試料液滴５２２は、２進数列に基づいて、第４の電極５１０の相対的な量に対応する相対的な量を有する（たとえば、表１の２進数列における４の相対的な量）。追加の、および／または、より少ない試料液滴は、電極アレイ５０２の１つまたは複数の電極上に堆積させることができる。
【００６７】
試料を希釈する準備として、希釈剤液滴５１８、第１の試料液滴５２０および第２の試料液滴５２２を、それぞれ第１、第３および第４の電極５０４、５０８、５１０上に堆積させるために、デジタルマイクロ流体技術を使用して、１つまたは複数のより大きな試料液滴および／または希釈剤液滴から、液滴５１８、５２０、５２２をピンチオフする。液滴は、図３の電極アレイ３００に関連して説明したように、１つまたは複数のリザーバ電極から電極上に堆積させることができる（たとえば、希釈剤の液滴は、リザーバ電極上の大きな希釈剤液滴から第１の電極５０４へ、第１の電極５０４および／もしくは電極アレイ５０２の他の電極の活性化によってピンチオフまたは分割される）。他の例において、以下で説明するように、第１または第２の電極５０４、５０６は、減少された量がそこから電極アレイ５０２のより小さい電極へ送達されるリザーバ電極として働く（たとえば、リザーバ電極が電極アレイ５００に隣接して配置されておらず、試料流体および希釈剤流体が分析装置の他の場所から電極アレイ５００へ移動される例において）。１つまたは複数のより大きな試料液滴および／または希釈剤液滴は、図７に関連して以下で説明する分配装置を経由して、電極アレイ５０２へ分配され得る。
【００６８】
たとえば、第２の試料液滴５２２をピンチングによって第４の電極５１０上に堆積させるためには、第４の電極５１０に関連した量よりも多い量を有する試料液滴が、第２の電極５０６など電極アレイ５０２のある電極上に置かれる。第２の電極５０６および第４の電極５１０は、電位を印加することによってエネルギー供給される。電位に応答して、第２の電極５０６は、基準試料液滴を保持および／または引き戻す。第２の電極５０６が、基準試料液滴を引き戻すのとほぼ同じ時刻に、第４の電極５１０の活性化により、基準試料液滴の一部が第４の電極５１０を覆い、それにより、基準試料液滴の一部がピンチオフされ、または、第４の電極５１０によって取り込まれ、第２の試料液滴５２２を形成する。こうした方法で、第４の電極５１０の相対的な量に対応する相対的な量を有する第２の試料液滴５２２が作成される。いくつかの例において、第２の試料液滴５２２は、覆いかぶさるように垂れ下がり、または、第４の電極５１０よりも多い量を有して、第２の試料液滴５２２を操作しやすくさせる。上で開示したピンチングまたは液滴分割プロセスは、希釈剤液滴５１８、および／または、電極アレイ５０２の第１の試料液滴５２０を堆積させるために使用することができる。電源は、液滴をピンチオフするために電位を提供し、こうした電源は、図６と関連して開示するように、１つまたは複数の制御器によって実装される。
【００６９】
準備フェーズ５１６において、知られている量を有する希釈剤液滴および／または試料液滴は、電極アレイ５０２の電極を選択的にエネルギー供給して、より多くの量を有する１つまたは複数の液滴の一部をピンチオフするために作成することができる。液滴をピンチオフすることにより、電極アレイ５０２の一定の電極に、削減された量の試料流体および／または希釈剤流体が堆積される（たとえば、第１、第３および第４電極５０４、５０８、５１０）。電極は選択的にエネルギー供給され、電極アレイ５０２の電極上に液滴を堆積させる。この電極アレイ５０２は、２進数列を考慮した関連した電極の相対的な量に基づく所定の希釈率を得るために使用される。
【００７０】
例示の希釈プロセス５００はまた、希釈フェーズ５２４（図５Ｂ）を含み、そこでは、第１および第２の試料液滴５２０、５２２が、希釈剤液滴５１８で希釈されて、希釈された液滴５２６を形成する。希釈された液滴５２６を形成するために、第１および第２の試料液滴５２０、５２２が希釈剤液滴５１８と合体される。例示の希釈プロセス５００の希釈フェーズ５２６において、試料液滴および希釈剤液滴５１８、５２０、５２２は、電極アレイ５０２の第１の電極から第６の電極５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４を選択的に活性化させて、液滴を混合し、かき混ぜる。たとえば、第１の電極５０４、第３の電極５０８、第４の電極５１０、第５の電極５１２を活性化させて、第１の電極５０４の希釈剤液滴５１８を、第３、第４、第５の電極５０８、５１０、５１２の上および／または近傍に移動させる。たとえば、希釈剤液滴５１８が、第３または第４の電極５０８、５１０の電極のうちの１つまたは複数の電極に移動して、第１および／または第２の試料液滴５２０、５２２のすべてまたはほぼすべてを収集する（たとえば、液滴接触によって）。他の例において、希釈剤液滴５１８および第３または第４の電極５０８、５１０上の試料液滴５２０、５２２を、電極５０４、５０８、５１０、５１２のうちの１つまたは複数の電極を活性化させることによって、電気的に操作し、第１および第２の試料液滴５２０、５２２の試料流体をピンチオフさせる（たとえば、液滴の残りから分割される）。ピンチオフされた試料流体は、希釈剤液滴５１８と混合され、または希釈剤液滴５１８によって収集される（たとえば、液滴接触によって）。希釈剤液滴５１８、ならびに、第１および第２の試料液滴５２０、５２２を電気的に操作することにより、電極アレイ５０２の疎水性層および／または誘電体層５１５に配置された液滴５１８、５２０、５２２の表面張力特性を変化させ、こうして液滴を混合させ、電極アレイ５０２内の液滴（たとえば、希釈剤液滴５１８）の移動をもたらす。こうした方法で、希釈剤液滴５１８は、第１および第２の試料液滴５２０、５２２から試料流体を拾い上げ、希釈された液滴５２６作成する。第３および第４の電極５０８、５１０上の任意の試料流体の残りの部分は、別の試料液滴および／または希釈剤液滴により残りの部分を収集することによって、除去することができる。
【００７１】
希釈剤液滴５１４ならびに第１および第２の試料液滴は、電極アレイ内で上に開示した方法とは異なる方法で混合することができる。いくつかの例において、第１および第２の試料液滴５２０、５２２は、共に混合されて、合体された試料液滴を形成することができる（たとえば、電極電位を、第３の電極５０８、第４の電極５１０、第５の電極５１２のうちの１つまたは複数の電極に、選択的に印加することにより、第２の試料液滴５２２を第４の電極５１０から第３の電極５０８へ移動させる）。合体された試料液滴は、希釈フェーズ５２４中に１つまたは複数の希釈剤液滴によって、拾い上げることができる。他の例において、第１の電極から第６の電極５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４のうちの１つまたは複数の電極上に配置された２つ以上の希釈剤液滴は、選択的な電極の活性化によって合体され、１つまたは複数の試料液滴が加えられる結合された希釈剤液滴を形成する。
【００７２】
電極を選択的に活性化させて、準備フェーズ５１６中に試料流体および／または希釈剤流体の一部をピンチオフさせ、希釈フェーズ５２４中に試料流体および／または希釈剤流体を移動させて希釈剤液滴５２６を形成することは、たとえば、もう１つの所定のアルゴリズムによって実行することができる。このアルゴリズムは、たとえば、電極アレイ５０２内の液滴の位置、所望の希釈率、液滴を合体するためのプロトコル（たとえば、すべての試料液滴量は、希釈剤液滴によって拾い上げられる前に、最初に共に混合されるかどうか）等を考慮して、どの電極を活性化させるべきか示すことができる。このアルゴリズムは、図６に関連して開示される１つまたは複数の制御器によって実装することができる。
【００７３】
例示の希釈プロセス５００において、試料液滴および／または希釈剤液滴が電極アレイ５０２内に移動され、他の試料液滴および／または希釈剤液滴によって拾い上げられるとき、液滴の試料流体および／または希釈剤流体が混ざり合う。たとえば、希釈剤液滴５１８が第１の試料液滴５２０を拾い上げるとき、第１の試料液滴５２０の試料流体は、希釈剤液滴５１８の希釈剤流体と混ざり合う。希釈剤液滴５１８と第１の試料液滴５２０のさらなる混合は、合体された希釈剤液滴５１８と第１の試料液滴５２０を、たとえば、第１の電極５０４に印加された電位によって操作することにより行われ、試料流体および液滴流体をほぼ均等に混合することができる。
【００７４】
例示の希釈プロセス５００において、希釈剤液滴５１８、第１の試料液滴５２０および第２の試料液滴５２２は、混合されて希釈された液滴５２６を形成する。希釈された液滴５２６は、２進数列に基づく、第１の電極５０４、第３の電極５０８および第４の電極５１０に関連付けられた相対的な量を考慮した試料液滴および希釈剤液滴５１８、５２０、５２２の量に基づく希釈率を有する。たとえば、上の表１を参照すると、０．３３の希釈率が得られる（たとえば、３２の関連した量を有する第２の電極からの試料量、および、第１の電極からの６４の希釈剤量により、（（３２）／（３２＋６４））＝０．３３、または３倍の希釈の希釈率が得られる）。上で図３に関連して開示したように、希釈された液滴５２６が、第２の電極５０６と関連した量よりも多い量を有する例の場合、希釈された液滴５２６は、第２の電極５０６に覆いかぶさるように垂れ下がる。希釈された液滴５２６を第２の電極５０６の中心に置くために、第２の電極５０６を活性化し、および／または、電極アレイ５０２の他の電極を非活性化することができる。希釈フェーズ５２４において、試料液滴および希釈剤液滴の混合および分離を３回繰り返して行うよりも、希釈された液滴５１８ならびに第１および第２の試料液滴５２０、５２２を選択的に収集して、希釈された液滴５２６を形成する。
【００７５】
図５Ａおよび図５Ｂで示すように、希釈された液滴５２６は、第１の電極５０４から第２の電極５０６に移動され（たとえば、第１の電極５０４および／または第２の電極５０６を選択的に活性化することにより）、希釈された液滴をアナライザ３２２の近傍に配置する。第２の電極５０６から、希釈された液滴５２６が分析のためにアナライザ３２２に移動される（たとえば、希釈された液滴５２６を電気的に操作することにより、および／または、ピペットなど収集／分配デバイスにより）。例示の希釈プロセス５００の結果として、希釈された液滴５２６は、アナライザ３２２による分析の分析感度の範囲内の試料濃度を有する。
【００７６】
図６は、２進数列に基づいて電極をパターン形成するための例示の処理システム６００のブロック図である。例示の処理システム６００は、基板（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの基部基板３１６、４１０、５０１）上の電極アレイの電極をパターン形成するためのツールを制御する制御器６０２を含む。
【００７７】
たとえば、例示の処理システム６００は、計算機ドライバ６０４を備えている。いくつかの例において、例示の処理システム６００は、１つまたは複数の計算機ドライバ６０４を備えている。計算機ドライバ６０４は、１つまたは複数の計算機６０６と通信可能に接続されている。計算機ドライバ６０４は、基部基板（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの電極アレイ３００、４００、５０２の電極）上の電極アレイの電極のパターンを作成するための数学関数から得られる２進数列に関して、計算機６０６によって実行される計算を制御する。たとえば、所与の２進数列に対して、計算機６０６は、電極アレイで作成されることになる各電極の相対的な電極サイズまたは面積を決定する。計算機６０６は、相対的な面積に基づいて、電極の寸法を計算する。計算機６０６はまた、電極の相対的な面積、および電極が作成されることになる基部基板上の利用可能な空間を考慮して、電極アレイの電極間の空間、および電極のレイアウトオプション（図４に示した入れ子型のレイアウト）を決定する。計算機ドライバ６０４はまた、各電極の輪郭を描く線の長さ、ならびに、計算機６０６によってこうした計算が実行される速度など、電極設計パターン特性に関する他の計算を制御することができる。また、例示のプロセッサ６０８は、２進数列プロトコルに従って、計算機ドライバ６０４、したがって計算機６０６を動作させる。
【００７８】
例示の処理システム６００は、１つまたは複数のパターニングツールドライバ６１０を備える。パターニングツールドライバ６１０は、１つまたは複数のパターニングツール６１２と通信可能に接続されている。パターニングツール６１２は、２進数列を考慮した計算機６０６によって決定された電極設計の特性に従って、基部基板上に１つまたは複数の電極をパターン形成する。パターニングツール６１２は、たとえば、レーザプリンタまたは写真平板プリンタとすることができる。製作ツールの他の例としてはインクジェットプリンタがある。パターニングドライバ６１０は、パターニングツール６１２がパターンを基部基板上にプリントする速度、パターンが形成される基部基板上の表面積のサイズ、および／または、基部基板が、たとえば、ローラアセンブリを通して移動するとき、パターニングツール６１２がパターンを基部基板上にプリントする頻度を制御する。パターニングツール６１２は、パターンを紙またはプラスチックといった基板上にプリントすることができる。また、例示のプロセッサ６０８は、電極パターニングプロトコルに従って、パターニングツールドライバ６１０、したがって、パターニングツール６１２を動作させる。
【００７９】
例示の処理システム６００はまた、疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４を備える。いくつかの例において、例示の処理システムは、１つまたは複数の疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４を備える。図示の例において、疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４は、１つまたは複数の疎水性／誘電体プリンタ６１６と通信可能に接続されている。疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４は、電極アレイの電極（図３、４、５Ａおよび５Ｂの電極アレイ３００、４００、５０１の電極）を覆うために疎水性／誘電体プリンタ６１６によって基部基板に塗布される、疎水性物質および／または誘電体物質の、たとえば、厚さ、幅および／またはパターンを制御する。疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４はまた、疎水性物質および／または誘電体物質が基板に塗布される速度を制御することができる。いくつかの例において、疎水性／誘電体プリンタ６１６は、疎水性層および／または誘電体層（たとえば、図５Ａおよび５Ｂの疎水性層および／または誘電体層５１５）を形成するために、基板に熱および／または紫外線を加えることにより、疎水性物質および／または誘電体物質の硬化をもたらす。こうした例において、疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４はまた、基板に加えられる熱および／または紫外線の強度、熱および／または紫外線にさらされる基板の面積のサイズ、熱および／または紫外線にさらされる継続時間などを制御する。また、例示のプロセッサ６０８は、疎水性物質および／または誘電体物質アプリケーションプロトコルに従って、疎水性／誘電体プリンタドライバ６１４、したがって疎水性／誘電体プリンタ６１６を動作させる。
【００８０】
例示の処理システム６００はまた、例示のシステム６００の動作に関する情報を格納することができる、データベース６１８を備える。情報としては、たとえば、２進数列についての情報（たとえば、２進数列を作成するための数学関数）、電極の相対的なサイズまたは面積、電極の関連した相対的な量、電極の配列、電極製作（たとえば、プリンティング）ツールによって基板上に作成される電極パターン、基板に塗布される疎水性物質、誘電体物質および／または他の物質の特性などを含むことができる。
【００８１】
例示の処理システム６００はまた、たとえば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）６２０など、ユーザインタフェースを含む。オペレータまたは技術者は、インタフェース６２０を介して処理システム６００と会話して、たとえば、数学関数、デバイスのパラメータ、所望の希釈率、および／もしくは、アナライザの感度値など計算機６０６の動作に関するコマンド、または、２進数列および電極アレイのサイズを作成するのに使用される範囲、パターニングツール６１２により基板上にプリントされるパターン、疎水性／誘電体プリンタ６１６により塗布される疎水性物質および／または誘電体物質などを提供する。インタフェース６２６はまた、オペレータにより、完了した、および／または、進行中の任意の電極パターン形成の状態に関する情報を入手し、電極パターン形成プロセスの速度および整列などのパラメータをチェックし、および／または、較正を実施するために使用することができる。
【００８２】
図示の例において、処理システムのコンポーネント６０２、６０４、６０８、６１０、６１４、６１８は、通信リンク６２２を介して、例示の処理システム６００の他のコンポーネントに通信可能に接続されている。通信リンク６２２は、任意の過去、現在、または将来の通信プロトコル（たとえば、ブルートゥース（登録商標）、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０等）を使用した、任意のタイプの有線接続（たとえば、データバス、ＵＳＢ接続等）、および／または、任意のタイプの無線通信（たとえば、無線周波数、赤外線等）とすることができる。また、例示のシステム６００のコンポーネントは、１つのデバイスに統合し、または、２つ以上のデバイスに分割することができる。
【００８３】
図７は、２進数列に基づいてパターン形成された電極アレイの電極（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの電極アレイ３００、４００、５０２の電極）を使用して希釈を実施する、例示の処理システム７００のブロック図である。例示の処理システム７００は、希釈を実施するツールを制御するための制御器７０２を備える。
【００８４】
たとえば、例示の処理システム７００は計算機ドライバ７０４を備える。例示の処理システム７００は１つまたは複数の計算機ドライバ７０４を備えることができる。計算機ドライバ７０４は、１つまたは複数の計算機７０６と通信可能に接続されている。計算機ドライバ７０４は、所定の希釈率に基づいて、ある量の試料液滴および希釈剤液滴を堆積またはピンチオフするために、電極アレイ中のどの電極を選択的に活性化するのかを決定するために使用される、計算機７０６による１つまたは複数のアルゴリズムの計算を制御する。計算機７０６はまた、アルゴリズムを計算して、電極アレイ内の試料液滴および希釈剤液滴を移動させて、希釈された液滴（たとえば、図５Ｂの希釈された液滴５２６）を形成するために、どの電極を選択的に活性化させるかを決定することができる。計算機ドライバ７０４はまた、こうした計算が計算機７０６によって実行される速度を制御する。また、例示のプロセッサ７０８は、試料希釈計算プロトコルに従って、計算機ドライバ７０４、したがって計算機７０６を動作させる。
【００８５】
例示の処理システム７００は、液滴ディスペンサドライバ７１０を備える。いくつかの例において、例示の処理システム７００は、１つまたは複数の液滴ディスペンサドライバ７１０を備える。液滴ディスペンサドライバ７１０は、１つまたは複数の液滴ディスペンサ７１２と通信可能に接続されている。液滴ディスペンサ７１２は、希釈プロセスを実行する準備として（たとえば、図５Ｂの準備フェーズ５１６中に）、試料流体の液滴および／または希釈剤を、１つまたは複数のリザーバ、または、アレイの基部電極および／もしくは他の電極など、電極アレイの１つまたは複数の電極上に分配する。液滴ディスペンサ７１２によって分配された、試料液滴および／または希釈剤液滴の選択された部分は、ピンチオフされ、図６のパターニングツール６１２によって作成された電極に関連付けられた相対的な量に基づくより小量の試料液滴および／または希釈剤液滴を形成する（たとえば、図５Ａおよび５Ｂの希釈剤液滴５１８ならびに第１および第２の試料液滴５２０、５２２）。液滴ディスペンサドライバ７１０は、分配された液滴のサイズ、分配された液滴の数、電極アレイ内のどの電極が液滴を受け取るかなどを制御する。
【００８６】
いくつかの例において、液滴ディスペンサドライバ７１０は、計算機ドライバ７０４と共同して働き、希釈プロセス中に使用される電極に基づいて、１つまたは複数の電極に選択的に液滴を分配する（たとえば、液滴ディスペンサ７１２は、ピンチオフプロセスにおける効率性を増大させるために、所定の希釈率を作成するために使用される関連した相対的な量を有する電極に最も近い電極に液滴を分配する）。また、例示のプロセッサ７０８は、液滴ディスペンシングプロトコルに従って、液滴ディスペンサドライバ７１０、したがって液滴ディスペンサ７１２を動作させる。
【００８７】
例示の処理システム７００はまた、電源ドライバ７１４を備える。いくつかの例において、例示の処理システム６００は、１つまたは複数の電源ドライバ７１４を備える。電源ドライバ７１４は、１つまたは複数の電源７１６と通信可能に接続されている。電源７１６は、電極アレイの電極を活性化させるために電位を提供する。電源７１６は、たとえば、電圧源とすることができる。電源ドライバ７１４は、たとえば、どちらの電極を活性化させるか、ならびに、電源が液滴を移動させおよび／または混合させるために、電極に加えられる継続時間を制御する。
【００８８】
いくつかの例において、電源ドライバ７１４は、計算機ドライバ７０４と共同して働き、電位を１つまたは複数の電極に選択的に印加して、試料液滴および／または流体液滴の一部をピンチオフさせ、希釈率を作成するのに使用される相対的な量に関連付けられたものとして、計算機７０６によって識別された電極に基づいて削減された量を有する、試料液滴および／または流体液滴（たとえば、図５Ａおよび５Ｂの希釈剤液滴５１８ならびに第１および第２の試料液滴５２０、５２２）を作成させる。また、いくつかの例において、電源ドライバ７１４は、計算機ドライバ７０４と共同して働き、電位を１つまたは複数の電極に選択的に印加して、希釈フェーズ（たとえば、図５Ｂの希釈フェーズ５２４）中に、削減された量の試料液滴および／または希釈剤液滴を移動させ、または捕捉して希釈された液滴（たとえば、希釈された液滴５２６）を作成する。電源ドライバは、計算機７０６によって計算されたアルゴリズムに従って、１つまたは複数の電極の選択的な活性化を制御し、所定の希釈率を達成する。また、例示のプロセッサ７０８は、電極活性化プロトコルに従って、電源ドライバ７１４、したがって電源７１６を動作させる。
【００８９】
例示の処理システム７００はまた、例示のシステム７００の動作に関する情報を格納することができる、データベース７１８を備える。情報としては、たとえば、電極の相対的な量、液滴ディスペンサ７１２によって分配された試料流体および／または希釈剤流体の量、希釈率を得るための相対的な量の組合せ、希釈率を得るために、それぞれの相対的な量に関連付けられた電極へ、電源７１６による電位を選択的に印加することを決定するためのアルゴリズム等が含まれる。
【００９０】
例示の処理システム７００はまた、たとえば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）７２０などユーザインタフェースを備える。オペレータまたは技術者は、インタフェース７２０を介して処理システム７００と会話して、たとえば、計算機７０６による希釈率の計算に関連したコマンド、液滴ディスペンサ７１２によるピンチオフの準備フェーズ中に、試料液滴および／または希釈剤液滴を分配すること、電源７１６を活性化することによりピンチオフされた部分を捕捉および／または移動させて希釈された液滴を作成することなどを提供する。インタフェース７２０はまた、完了済および／または進行中の任意の希釈プロセスの状態に関する情報を入手するため、および／または、較正を実施するために、オペレータにより使用され得る。
【００９１】
図示の例において、処理システムのコンポーネント７０２、７０４、７０８、７１０、７１４、７１８は、通信リンク７２２を介して、例示の処理システム７００の他のコンポーネントに通信可能に接続されている。通信リンク７２２は、任意の過去、現在、または将来の通信プロトコル（たとえば、ブルートゥース、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０等）を使用した、任意のタイプの有線接続（たとえば、データバス、ＵＳＢ接続等）、および／または、任意のタイプの無線通信（たとえば、無線周波数、赤外線等）とすることができる。また、例示のシステム７００のコンポーネントは、１つのデバイスに統合し、または、２つ以上のデバイスに分割することができる。
【００９２】
図３、４、５Ａおよび５Ｂに関連した電極作成および希釈プロセスを実行する例示の方法が、図６および図７に示されているが、図６および図７に示した、要素、プロセスおよび／または装置のうちの１つまたは複数は、結合され、分割され、再整理され、省略され、除去され、および／または、任意の他の方法で実装することができる。さらに、例示の制御器６０２、７０２、例示の計算機ドライバ６０４、７０４、例示の計算機６０６、７０６、例示のプロセッサ６０８、７０８、例示のパターニングツールドライバ６１０、例示のパターニングツール６１２、例示の疎水性プリンタドライバ６１４、疎水性プリンタ６１６、例示の液滴ディスペンサドライバ７１０、例示の液滴ディスペンサ７１２、例示の電源ドライバ７１４、例示の電源７１６、例示のデータベース６１８、７１８、および／または、より全般的に、図６および図７の例示の処理システム６００、７００は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ならびに／または、ハードウェア、ソフトウェア、および／もしくは、ファームウェアの任意の組合せによって実装することができる。したがって、たとえば、任意の、例示の制御器６０２、７０２、例示の計算機ドライバ６０４、７０４、例示の計算機６０６、７０６、例示のプロセッサ６０８、７０８、例示のパターニングツールドライバ６１０、例示のパターニングツール６１２、例示の疎水性プリンタドライバ６１４、疎水性プリンタ６１６、例示の液滴ディスペンサドライバ７１０、例示の液滴ディスペンサ７１２、例示の電源ドライバ７１４、例示の電源７１６、例示のデータベース６１８、７１８、および／または、より全般的に、図６および図７の例示の処理システム６００、７００は、１つまたは複数のアナログまたはデジタル回路、論理回路、プログラマブルプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、および／または、フィールドプログラマブル論理デバイス（ＦＰＬＤ）によって実装することができる。純粋にソフトウェアおよび／またはファームウェアの実装形態をカバーする、本特許の任意の装置またはシステムの請求項を読むとき、例示の制御器６０２、７０２、例示の計算機ドライバ６０４、７０４、例示の計算機６０６、７０６、例示のプロセッサ６０８、７０８、例示のパターニングツールドライバ６１０、例示の疎水性プリンタドライバ６１４、例示の液滴ディスペンサドライバ７１０、例示の電源ドライバ７１４、例示のデータベース６１８、７１８のうちの少なくとも１つ、および／または、より全般的に、図６および図７の例示の処理システム６００、７００は、ソフトウェアおよび／またはファームウェアを記憶する、メモリ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ブルーレイディスクなど有形コンピュータ可読記憶デバイスまたは記憶ディスクを含むと本明細書によってはっきりと定義されている。さらに、図６および図７の例示の処理システム６００、７００は、図６および図７に示された要素、プロセスおよび／または装置に加え、またはそれらに替えて、１つまたは複数の要素、プロセスおよび／または装置を含むことができ、および／または、図示された要素、プロセスおよび装置のいずれかまたはすべてのうちの複数のものを含むことができる。
【００９３】
図６の例示の処理システム６００を実装するための、例示の機械可読命令を表す流れ図が図８に示されている。図７の例示の処理システム７００を実装するための、例示の機械可読命令を表す流れ図が図９に示されている。これらの例において、機械可読命令は、図１０と関連して以下で論ずる例示のプロセッサプラットフォーム１０００で示されるプロセッサ１０１２など、プロセッサによって実行するためのプログラムを含む。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスクなど有形コンピュータ可読記憶媒体、またはプロセッサ１０１２に関連付けられたメモリに記憶されたソフトウェアに実装することができる。しかし、全体のプログラムおよび／またはその一部は、プロセッサ１０１２以外の装置によって代替として実施され、および／または、ファームウェアまたは専用ハードウェアに実装される。さらに、例示のプログラムは、図８および図９で示された流れ図を参照して記述されているが、例示の処理システム６００および７００を実装する、多くの他の方法も代替的に使用することができる。たとえば、ブロックを実行する順序は変更可能であり、および／または、記述されたブロックの一部は、変更、削除、または結合が可能である。
【００９４】
上で述べたように、図８および図９の例示のプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および／または、情報が任意の期間（たとえば、長期間、永久に、短期間、一時的バッファリング、および／または、情報をキャッシングする間）記憶される任意の他の記憶デバイスまたは記憶ディスクなど、有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコード化された命令（たとえば、コンピュータおよび／または機械可読命令）を使用して実行することができる。本明細書で使用する場合、有形コンピュータ可読記憶媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ可読記憶デバイスおよび／または記憶ディスクを含み、伝播信号および伝送媒体は含まないとはっきりと定義される。本明細書で使用する場合、「有形コンピュータ可読記憶媒体」と「有形機械可読記憶媒体」は互換的に使用される。さらに、または、代替的に、図８および図９の例示のプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ、および／または、情報が任意の期間（たとえば、長期間、永久に、短期間、一時的バッファリング、および／または、情報をキャッシングする間）記憶される任意の他の記憶デバイスまたは記憶ディスクなど、非一時的なコンピュータおよび／または機械可読媒体に記憶されたコード化された命令（たとえば、コンピュータおよび／または機械可読命令）を使用して実行することができる。本明細書で使用する場合、非一時的なコンピュータ可読媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ可読記憶デバイスおよび／または記憶ディスクを含み、伝播信号および伝送媒体は含まないとはっきりと定義される。本明細書で使用する場合、「少なくとも（ａｔ  ｌｅａｓｔ）」という語句が請求項のプリアンブルにおいて移行語として使用される場合、それは「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語がオープンエンドであるのと同じ様式でオープンエンドである。
【００９５】
図８は、２進数列に基づいて、基板上に電極パターンを作成するための例示の方法８００を示す例示の流れ図を叙述する。例示の方法８００は、単位電極の分数である相対的な面積を有する電極を作成するために、２進数列を計算することを含む（ブロック８０２）。例示の方法８００により作成される各電極は、２進数列中の数によって表される。ブロック８０２において、２進数列を計算することは、数列に基づいて、作成される電極の数を決定し、数列における電極の表現に基づいて、各電極の相対的な面積および関連した量を決定することを含む。いくつかの例において、２進数列は、図６の計算機６０６によって計算される。計算機６０６は、図６の計算機ドライバ６０４によって制御することができる。
【００９６】
例示の方法８００は、電極パターンを設計することを含む（ブロック８０４）。上で開示したように、２進数列の電極は、単位電極（たとえば、図５Ａおよび５Ｂの第１および第２の電極５０４、５０６）の面積に基づく相対的な面積を有する。電極は、分析装置内で試料希釈に使用されるデジタルマイクロ流体チップに利用可能なサイズおよび面積、ならびに作成される電極の数など、１つまたは複数の要素に基づいて電極アレイ内に選択的に配置することができる。電極パターンは、たとえば、図３の例示の電極アレイ３００で示されたオープンアプローチ、または、図４の例示の電極アレイ４００で示された入れ子型アプローチで設計することができる。他の電極パターンは、２進数列に基づいて各電極の面積を考慮して、電極アレイ内に電極を配置するように設計することができる。いくつかの例において、電極パターンは、図６の１つまたは複数の計算機６０６および／またはパターニングツール６１２を使用して設計することができる。パターニングツール６１２は、図６のパターニングツールドライバ６１０によって制御することができる。
【００９７】
例示の方法８００はブロック８０６に進み、そこで基板（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの基部基板３１６、４１０、５０１）上に第１の面積を有する単位電極のパターン形成を行う。例示の方法８００において、単位電極は、２進数列において（たとえば、表１の２進数列）数「１」によって表すことができる。単位電極の面積は、そのパターンで作成される他の電極に対して基準面積として使用される。単位電極は、写真平版および／またはレーザアブレーションを含む１つまたは複数の技術を使用して、基板上でパターン形成することができる。いくつかの例において、単位電極は、パターニングツール６１２を使用して基板上でパターン形成される。
【００９８】
例示の方法８００において、単位電極の面積の分数である面積を有する第２の電極が、基板上でパターン形成される（ブロック８０８）。第２の電極は、たとえば、２進数列の次の数によって表される電極とすることができる（たとえば、図３の第２の電極３０４、表１の２進数列の数「２」によって表され、第１の電極３０２の面積の半分の面積を有する）。例示の方法８００において、第２の電極は、ブロック８０４で設計された電極パターンに従って、基板上でパターン形成され、この電極パターンにより、電極アレイ内の第２の電極の位置が決まる。いくつかの例において、第２の電極は、パターニングツール６１２を使用して基板上でパターン形成される。
【００９９】
例示の方法８００は、基板上の追加の電極をパターン形成するかどうかの決定を含む（ブロック８１０）。電極の所定の数は、たとえば、電極アレイのサイズ、電極パターンの配列、および、電極に関連付けられた相対的な量に基づいて生成される希釈率の範囲を考慮して、２進数列によって表すことができる。電極パターンに基づいて作成される２進数列の電極数が、基板上に既に形成されている場合は、例示の方法８００は、ブロック８１４に進む。そこでは、疎水性物質、および／または、誘電体物質が、電極アレイの電極を覆うように塗布され、疎水性層、および／または、誘電体層を形成する（たとえば、図５Ａおよび図５Ｂの、疎水性層および／または誘電体層５１５）。いくつかの例において、疎水性物質および／または誘電体物質が、図６の疎水性プリンタおよび／または誘電体プリンタ６１６によって塗布される。疎水性プリンタおよび／または誘電体プリンタ６１６は、図６の疎水性プリンタドライバおよび／または誘電体プリンタドライバ６１４によって制御することができる。
【０１００】
追加の電極を基板上に形成する場合、例示の方法８００はブロック８１２に進む。そこでは、単位電極の面積の分数である面積を有する追加の電極が作成される。たとえば、ブロック８１２でパターン形成された第１の追加の電極は、第２の分数面積を有する第３の電極とすることができる。いくつかの例において、ブロック８０８で作成された第２の電極の面積、および、ブロック８１４で作成された追加の電極（たとえば、第３の電極）は異なる（たとえば、第３の電極は２進数列において異なる数で表され、したがって、第２の電極とは異なる相対的な面積を有する）。他の例において、第２の電極および追加の電極の各面積はほぼ同一である。たとえば、ブロック８０４で設計された電極パターンは、ほぼ同一の相対面積（たとえば、２進数列において同じ数によって表される）を有する１つまたは複数の電極を含むことができ、試料流体および／または希釈剤の多くの液滴を、ほぼ同じ相対的な量を有する電極上に堆積させることができ、その結果、電極を使用して得ることができる希釈率の範囲を増加させることができる。例示の方法８００において、追加の（たとえば、第３の）電極は、ブロック８１２において、ブロック８０４で設計された電極パターンに従って、基板上でパターン形成される。これにより、電極アレイ内における追加の電極の位置が決定される。いくつかの例において、追加の電極は、パターニングツール６１２を使用して基板上でパターン形成される。
【０１０１】
追加の（たとえば、第３の）電極がパターン形成（ブロック８１２）された後で、例示の方法８００は再び、追加の電極をパターン形成するかどうか決定する（ブロック８１０）。第２の追加電極をパターン形成する場合（たとえば、第４の電極）、例示の方法８００はブロック８１２に進み、上で詳述したようにこうした電極をパターン形成する。また、上で詳述したように、パターン形成する電極がない場合（ブロック８１０）、塗布が行われ（ブロック８１４）、例示の方法８００が終了する。
【０１０２】
例示の方法８００は、単位電極または標準電極の分数の面積を有する電極の作成を提供し、その電極は２進数列で表すことができる。例示の方法８００は、電極の相対的な面積を考慮して、電極パターンを設計する際における柔軟性を可能とする。さらに、例示の方法８００では、複数の電極を、異なる面積またはほぼ同一の面積を有して形成することが可能である。電極のパターン形成におけるこうした柔軟性により、所定の２進数列に基づいて計算された電極に関連付けられた量を有する、試料液滴および希釈剤液滴を使用して、希釈率の範囲を生成するために使用することができる電極アレイが得られる。
【０１０３】
図９は、試料を希釈するための例示の方法９００を示す例示の流れ図を叙述する。試料を希釈するための例示の方法９００は、図８の例示の方法８００に基づいて形成された電極アレイの電極と連携して実施することができる。特に、例示の方法９００は、２進数列に基づいて作成された電極を使用して希釈プロファイルを作成する。
【０１０４】
例示の方法９００は、希釈剤の１つまたは複数の液滴および試料流体の１つまたは複数の液滴を、電極アレイの１つまたは複数の電極（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの電極アレイ３００、４００、５０１の電極）に分配する（ブロック９０２）ことを含む。いくつかの例において、希釈剤および／または試料流体は単位電極（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの単位電極３０２、４０２、５０４、５０６）、および／または、リザーバ電極（たとえば、図３のリザーバ電極３２８、３３０）に分配される。希釈剤および試料流体の液滴は、図６の液滴分配デバイス６１２によって分配することができる。液滴分配デバイス６１２は、図６の液滴分配ドライバ６１０によって制御される。
【０１０５】
例示の方法９００のブロック９０４において、ブロック９０２で分配された希釈剤液滴および／または試料液滴の一部がピンチオフされ、ブロック９０２で分配された液滴に対して削減された量を有する、希釈剤液滴および／または試料液滴を形成する。液滴をピンチオフして、削減された量の液滴を形成することは、電極アレイの１つまたは複数の電極を選択的に活性化させ、２進数列（たとえば、例示の方法８００のブロック８０２で決定された２進数列）に基づいて削減された量に関連付けられた電極が、大きな液滴の一部を捕捉するように実行される。いくつかの例において、電極上に堆積された部分が電極の上に覆いかぶさるように垂れ下がるように、電極上に堆積された部分は、電極に関連付けられた量よりも多い量を有する。
【０１０６】
いくつかの例において、図７の計算機７０６は、希釈率を得るために使用される相対的な量に基づく試料流体および／または希釈剤流体のピンチオフされた部分を受け取るために、どちらの電極を選択的に活性化させるか決定する。また、いくつかの例において、電源７１６は、電極を選択的に活性化させるために電位を提供する。計算機７０６は計算機ドライバ７０４によって制御され、電源７１６は、図７の電源ドライバ７１４によって制御される。
【０１０７】
液滴をピンチオフして、削減された量の液滴を形成することにより、電極アレイの選択された電極上に堆積される１つまたは希釈剤液滴（たとえば、図５Ａの希釈剤液滴５１８）および１つまたは複数の試料液滴（たとえば、図５Ａの第１および／または第２の試料液滴５２０、５２２）が得られる。上で開示したように、電極は２進数列によって表され、標準的な単位電極を考慮した相対的な面積および相対的な量を割り当てることができる。したがって、電極上に堆積された希釈剤液滴および／または試料液滴は、液滴が関連付けられた電極の相対的な量に対応する相対的な量を有する。
【０１０８】
削減された量の液滴を使用して希釈率を得るために、例示の方法９００は、各電極に関連付けられた相対的な量に基づいて、選択的に電極を活性化させることを含む（ブロック９０６）。いくつかの例において、図７の計算機７０６は、たとえば、相対的な量を使用して希釈率を生成するための１つまたは複数のアルゴリズムに基づいて、電源７１６によってどの電極を活性化させるべきか決定する。いくつかの例において、１つまたは複数の電極が同時に活性化される。いくつかの例において、２つ以上の電極が順番に活性化される。いくつかの例において、異なる電極が異なる時刻に活性化され、いくつかの例において、活性化する一部の時刻が少なくとも部分的に重なる。
【０１０９】
ブロック９０６において、選択的に電極を活性化させることはまた、たとえば、表面張力特性を変化させて、電極上に配置した液滴を電気的に操作することである。液滴を電気的に操作することにより、希釈剤液滴および／または試料液滴を、電極アレイの電極間を移動させることができる。例示の方法９００において、希釈剤流体および／または試料流体（たとえば、液滴またはピンチオフされた部分）は、活性化した電極によって収集される（ブロック９０８）。ブロック９０８で液滴を収集することは、たとえば、１つまたは複数の試料液滴および／または希釈剤液滴を、第１の電極から第２の電極まで移動させて、１つまたは複数の他の試料液滴および／または希釈剤液滴と混合させ（たとえば、図５Ａと関連して開示したように、第１の試料液滴５２０を第３の電極５０８から第１の電極５０４に移動させ、希釈剤液滴５１８と混合させる）、または、液滴をピンチオフさせて希釈剤流体および／または試料流体と混合させることを含むことができる。いくつかの例において、複数の希釈剤液滴は収集され、１つまたは複数の試料液滴と混合された結合された希釈剤液滴を形成する。他の例において、希釈剤液滴および試料液滴は、ほぼ同じ時間に収集される（たとえば、第１の希釈剤液滴は試料液滴と混合して結合された試料／希釈剤液滴を形成し、次いで、これは第２の希釈剤液滴と混合される）。液滴収集プロトコルは、たとえば、図７の計算機７０６によって決定することができる。
【０１１０】
１つまたは複数の希釈剤液滴および／または試料液滴を電極アレイ内で収集し混合することにより、希釈剤流体と試料流体の混合物を含む１つまたは複数の結合された液滴が作成される。結合された液滴は、液滴がそこから収集された２進数列の電極に基づく、試料流体および／または希釈剤流体の知られている相対的な量を有する。例示の方法９００は、試料液滴および希釈剤液滴の相対的な量が、所定の希釈率を満たすために既に収集されたかどうか決定することを含む（ブロック９１０）。希釈率がまだ得られていない場合、試料液滴および／または希釈剤液滴が、所定の希釈率を生成するために使用することができる相対的な量と関連した電極を選択的に活性化することにより、収集される。
【０１１１】
希釈率が既に得られている場合、試料流体の濃度は、たとえば、試料を分析する分析装置の感度範囲内に希釈されているので、希釈された液滴は、電極アレイの単位電極に移動される（たとえば、図３、４、５Ａおよび５Ｂの単位電極３０２、４０２、５０４、５０６）（ブロック９１２）。希釈された液滴を単位電極に移動させることは、分析装置（たとえば、図３、４、５Ｂのアナライザ３２２）内のアナライザに運ぶために液滴を適切な位置に配置することである。いくつかの例において、試料液滴および／または希釈剤液滴は、希釈された液滴が、単位電極に関連付けられた試料および／または希釈剤の相対的な量を含むように、単位電極に配置される。希釈された液滴をアナライザに運ぶために単位電極に移動させることは、たとえば、液滴を操作するために電源７１６を介して、電極アレイの１つまたは複数の電極へ電位を印加することによって実行される。
【０１１２】
このように、例示の方法９００は、２進数列を使用して作成された電極に基づいた相対的な量を有する、１つまたは複数の希釈剤液滴および１つまたは複数の試料液滴から希釈された液滴を作成することにより、試料を希釈することを提供する。試料流体および希釈剤流体の液滴を繰り返し混合し分離するよりはむしろ、例示の方法９００においては、試料液滴および希釈剤液滴は、選択的に収集されて、所定の希釈率を満たす試料および希釈剤の量を含む希釈された液滴を形成する。例示の方法９００により、希釈プロファイルを生成する際の正確性が高まる。それは、試料液滴および希釈剤液滴の相対的な量が、２進数列により電極の表現の見地から知られているからである。例示の方法９００により、電極アレイの電極から液滴を選択的に結合することにより得られる様々な希釈率が入手される。
【０１１３】
図１０は、図８および図９の命令を実行して図６および図７の装置を実装することができる、例示のプロセッサプラットフォーム１０００のブロック図である。プロセッサプラットフォーム１０００は、たとえば、サーバ、パーソナルコンピュータ、モバイル機器（たとえば、携帯電話、スマートフォン、ｉＰａｄ（登録商標）などタブレット）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、インターネット家電、または、任意の他のタイプのコンピューティング装置とすることができる。
【０１１４】
図示の例のプロセッサプラットフォーム１０００は、プロセッサ１０１２を備えている。図示の例のプロセッサ１０１２は、ハードウェアである。たとえば、プロセッサ１０１２は、１つまたは複数の集積回路、論理回路、任意の所望のファミリまたは製造者からのマイクロプロセッサまたはコントローラによって実装することができる。
【０１１５】
図示の例のプロセッサ１０１２は、ローカルメモリ１０１３（たとえば、キャッシュ）を備えている。図示の例のプロセッサ１０１２は、バス１０１８を介して揮発性メモリ１０１４および不揮発性メモリ１０１６を含むメインメモリと通信している。揮発性メモリ１０１４は、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ラムバスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ）、および／または、任意の他のタイプのランダムアクセスメモリ装置によって実装することができる。不揮発性メモリ１０１６は、フラッシュメモリ、および／または、任意の他の所望のタイプのメモリ装置によって実装することができる。メインメモリ１０１４、１０１６へのアクセスは、メモリコントローラによって制御される。
【０１１６】
図示の例のプロセッサプラットフォーム１０００はまた、インタフェース回路１０２０を備えている。インタフェース回路１０２０は、イーサネット（登録商標）インタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、および／または、ＰＣＩエクスプレスインタフェースなど、任意のタイプのインタフェース規格によって実装することができる。
【０１１７】
図示の例において、１つまたは複数の入力装置１０２２がインタフェース回路１０２０に接続されている。入力装置１０２２により、ユーザはデータおよびコマンドをプロセッサ１０１２に入力することができる。入力装置は、たとえば、オーディオセンサ、マイクロフォン、カメラ（スチールまたはビデオ）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、ＩＳＯポイント、および／または、音声認識システムによって実装することができる。
【０１１８】
１つまたは複数の出力装置１０２４がまた、図示の例のインタフェース回路１０２０に接続されている。出力装置１０２４は、たとえば、表示装置（たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶表示装置、陰極線管表示装置（ＣＲＴ）、タッチスクリーン、触覚出力装置、プリンタ、および／または、スピーカ）によって実装することができる。図示の例のインタフェース回路１０２０は、したがって、通常、グラフィックドライバカード、グラフィックドライバチップ、または、グラフィックドライバプロセッサを備えている。
【０１１９】
図示の例のインタフェース回路１０２０はまた、ネットワーク１０２６（たとえば、イーサネット接続、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、電話線、同軸ケーブル、携帯電話システム等）を介して、外部のマシン（たとえば、任意の種類のコンピューティング装置）とデータの交換を容易にする、送信機、受信機、トランシーバ、モデム、および／または、ネットワークインタフェースカードなど、通信装置を備えている。
【０１２０】
図示の例のプロセッサプラットフォーム１０００はまた、ソフトウェアおよび／またはデータを記憶するための、１つまたは複数の大容量記憶装置１０２８を備えている。こうした大容量記憶装置１０２８の例としては、フロッピーディスクドライブ、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、ＲＡＩＤシステム、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。
【０１２１】
図８および図９のコード化された命令１０３２は、大容量記憶装置１０２８、揮発性メモリ１０１４、不揮発性メモリ１０１６、および／または、ＣＤもしくはＤＶＤといった取り外し可能な有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶することができる。
【０１２２】
前述のところから、上記の方法、装置およびシステムは、目標試料濃度水準を選択的に達成するために、２進数列に基づいて作成された異なるサイズの電極を使用するデジタルマイクロ流体技術よって、試料流体の希釈を提供するものであることが理解されよう。２進数列によって表された電極は、単位電極または標準電極を考慮した分数面積を有している。たとえば、その上に電極が形成される基部基板と上面基板の間のギャップの高さを一定と仮定すると、２進数列における各電極には分数面積に基づいて相対的な量が割り当てられる。本明細書で開示された例では、様々な希釈プロトコルを満たすための、異なる相対的な量と関連付けられた電極、および／または、ほぼ同一の相対的な量との組合せを含む電極アレイが提供される。さらに、様々なサイズの電極が、たとえば、分析装置内のスペース制限に対応するために、様々なレイアウトで配置することが可能である。
【０１２３】
異なるサイズの電極を使用して希釈を実施することにより、一定の相対的な量に関連付けられた電極を選択的に活性化させ、液滴を電気的に操作することによって電極上に堆積された試料液滴および希釈剤液滴を混合し混ぜ合わせることにより、希釈率の範囲が生成されることになる。選択された試料液滴および希釈剤液滴を、２進数列に基づく知られている相対的な量で混合し混ぜ合わせることにより、本明細書で開示された例示の方法およびシステムを使用すれば、様々な希釈率を満たす希釈された液滴を作成する際の柔軟性が得られる。液滴を繰り返し混合し分離することによって得られる希釈係数に限られるのではなく、むしろ、本明細書で開示された例では、希釈された液滴は、試料量および希釈剤量の組合せで作成される。本明細書で開示された例では、各電極から１つの液滴が収集されて希釈された液滴を形成するので、希釈プロセスにおいて効率的である。さらに、本明細書で開示された例では、電極の表面で実行される操作の数が減少しており、それにより、表面張力効果および大きな液滴を操作する難しさが減少するので、希釈プロセス中のエラーが減少する。本明細書で開示された例ではまた、液滴がそこから収集される電極の相対的な量に基づいて希釈された液滴が作成される前に、試料量および／または希釈剤量が知られているので、希釈プロセスにおける正確性が得られる。
【０１２４】
本明細書において、特定の例示の方法、装置および製品が開示されているが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、本発明は、本発明の特許請求の範囲に明らかに該当するすべての方法、装置および製品を包含する。
【図１】
2020024206.tif 000003
【図２】
2020024206.tif 000004
【図３Ａ】
2020024206.tif 000005
【図３Ｂ】
2020024206.tif 000006
【図４】
2020024206.tif 000007
【図５Ａ】
2020024206.tif 000008
【図５Ｂ】
2020024206.tif 000009
【図６】
2020024206.tif 000010
【図７】
2020024206.tif 000011
【図８】
2020024206.tif 000012
【図９】
2020024206.tif 000013
【図１０】
2020024206.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月10日(2019.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極および第２の電極を含む複数の電極を含む電極アレイであって、試料の第１の試料液滴が第１の電極上に配置され、第１の希釈剤液滴が第２の電極上に配置され、第１の試料液滴が第１の希釈剤液滴と異なる量を有する、電極アレイと、
試料の希釈率を算出するための手段と、
結合した液滴を生成するために試料液滴および希釈剤液滴を希釈率に基づいて結合するように第１の電極または第２の電極の少なくとも１つを活性化するための手段と
を備える、システム。
【請求項２】
電極アレイが、第３の電極をさらに含み、第２の試料液滴または第２の希釈剤液滴の１つが第３の電極に配置され、第２の試料液滴または第２の希釈剤液滴の１つが第１の試料液滴または第１の希釈剤液滴と異なる量を有し、選択的に活性化するための手段が、希釈率に合うように第１の電極および第２の電極または第３の電極の少なくとも１つをそれぞれの量に基づいて活性化するためのものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
電極アレイの第３の電極上に希釈剤を分配するディスペンサをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
選択的に活性化するための手段が、第１の希釈剤液滴を形成するように第２の電極および第３の電極を活性化するためのものである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
算出するための手段が、第１の電極と関連付けられた量に対する、第２の電極および第３の電極と関連付けられたそれぞれの量の合計に基づいて希釈率を決定するためのものである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
選択的に活性化するための手段が、電圧源を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
活性化するための手段が第１の電極または第２の電極の少なくとも１つを活性化する継続時間を制御するための手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
算出するための手段が、希釈率に基づいて活性化するための手段によって活性化される第１の電極または第２の電極の少なくとも１つを識別するためのものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
活性化するための手段が、
結合した液滴を生成するように第１の電極を活性化し、
第２の電極に対して結合した液滴を位置付けるように第１の電極を非活性化する
ためのものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
算出するための手段が、第１の電極と関連付けられた第１の量および第２の電極と関連付けられた第２の量に基づいて希釈率を決定するためのものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
第１の電極、第２の電極、および第３の電極を含む複数の電極を備える電極アレイであって、第１の電極、第２の電極、または第３の電極の少なくとも１つが非線形のエッジを有し、第１の液滴が第１の電極、第２の電極、または第３の電極の１つと関連付けられ、第２の液滴が第１の電極、第２の電極、または第３の電極の異なる１つと関連付けられた、電極アレイと、
電極に電気的に結合された電源であって、結合した液滴を作成するために第１の液滴および第２の液滴を結合するように第１の電極、第２の電極、または第３の電極の１つまたは複数を選択的に活性化する電源と
を備える、システム。
【請求項１２】
第１の液滴が、試料液滴であり、第２の液滴が、希釈剤液滴である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
第１の電極、第２の電極、および第３の電極と関連付けられたそれぞれの表面積に基づいて、結合した液滴の希釈率を計算するプロセッサをさらに含み、電源が希釈率に基づいて第１の電極、第２の電極、または第３の電極の１つまたは複数を選択的に活性化する、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
希釈剤液滴を含むリザーバ電極をさらに含み、電源が希釈剤液滴から第１の液滴を形成するようにリザーバ電極および第１の電極を活性化する、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１５】
電極パターンがその上に配置され、第１の電極、第２の電極、および第３の電極を含む基板であって、第１の電極、第２の電極、または第３の電極の少なくとも１つが非線形のエッジを有し、
第１の電極上に配置された第１の液滴が、第１の電極の第１の面積に基づいて第１の量を有し、
第２の電極上に配置された第２の液滴が、第２の電極の第２の面積に基づいて第２の量を有し、
第３の電極上に配置された第３の液滴が、第２の電極の第３の面積に基づいて第３の量を有する、基板と、
基板に電気的に結合された電源であって、結合した液滴を作成するために第１の液滴、第２の液滴、および第３の液滴を混合するように第１の電極、第２の電極、または第３の電極の１つまたは複数を活性化する電極と
を備える、システム。
【請求項１６】
第１の液滴が、試料を含み、第２の液滴が、希釈剤を含み、第３の液滴が、試料または希釈剤の１つを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
第２の液滴を第２の電極上に分配するディスペンサをさらに含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
電源が、第１の液滴の第１の部分を第１の液滴の第２の部分から分離させるように第１の液滴を活性化するためのものである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
結合した液滴のために希釈率に基づいて電源を制御するコントローラをさらに含む、請求項１５、１６または１８に記載のシステム。
【請求項２０】
コントローラが、結合した液滴のための希釈率をえるために第１の液滴の第１の量、第２の液滴の第２の量、および第３の液滴の第３の量に基づいて電源を制御するためのものである、請求項１９に記載のシステム。
【外国語明細書】
2020024206000001.pdf