(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＥＰ力の選択的な生成の制御、及びエレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性の変化の制御が可能なマイクロ流体装置の提供。【解決手段】誘電泳動（ＤＥＰ）で構成された区分１２２を含み、ＤＥＰで構成された区分は、第１の液体媒質を保持し、第１の液体媒質中で正味ＤＥＰ力を選択的に引き起こすことができ、また、エレクトロウェッティング（ＥＷ）で構成された区分１２４を含み、ＥＷで構成された区分は、エレクトロウェッティング表面上に第２の液体媒質を保持し、エレクトロウェッティング表面１８４の有効湿潤特性を選択的に変化させることができ、さらに、ＤＥＰで構成された区分は、第１の液体媒質中で微小物体を選択して移動させるために利用することができ、ＥＷで構成された区分は、第１の液体媒質の液滴を第２の液体媒質中へ引き入れるために利用することができる、マイクロ流体装置。【選択図】図１Ａ
2020179396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体であって、前記筐体の第１の区分内の第１の表面上に配置された第１の液体媒質及び前記筐体の第２の区分内のエレクトロウェッティング表面上に配置された第２の液体媒質を保持するように構成された筐体と、
前記筐体の前記第１の区分と前記第２の区分との間の境界とを含み、
前記筐体の前記第１の区分がバイアスデバイスに連結されているとき、前記筐体の前記第１の区分内の前記第１の液体媒質中の微小物体を捕獲して前記第１の表面に対して移動させるのに十分な正味誘電泳動（ＤＥＰ）力を前記第１の液体媒質中に選択的に引き起こすように構成されたＤＥＰ部を含み、
前記筐体の前記第２の区分がバイアスデバイスに連結されているとき、前記筐体の前記第２の区分内の前記第２の媒質中の液体の液滴を移動させるのに十分に前記エレクトロウェッティング表面の領域の有効湿潤特徴を選択的に変化させるように構成されたエレクトロウェッティング（ＥＷ）部を含む、
装置。
【請求項２】
前記境界が、前記筐体内で前記筐体の前記第１の区分と前記筐体の前記第２の区分との間に位置する物理的な障壁を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記境界が、前記筐体の前記第１の区分から前記障壁を通って前記筐体の前記第２の区分への通路をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記境界の少なくとも一部で、前記筐体の前記第１の区分と前記筐体の前記第２の区分との間に物理的な障壁がない、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記筐体が、
前記筐体の一方の側に配置された第１のバイアス電極と、
前記筐体の反対側に配置された誘電体疎水性材料と、
前記筐体の前記反対側に配置された第２のバイアス電極と、
前記誘電体疎水性材料と前記第２のバイアス電極との間に配置された電極活動化基板とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電極活動化基板が光導電性材料を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記誘電体疎水性材料が、前記ＤＥＰ部及び前記ＥＷ部の一部であり、前記誘電体疎水性材料が、厚さ１０ナノメートル未満である、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記誘電体疎水性材料が、前記ＥＷ部の一部であるが、前記ＤＥＰ部の一部ではない、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、前記筐体内で実質上同じ平面内に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記筐体が、
前記ＤＥＰ部及び前記第１の表面を含む第１の副筐体と、
前記ＥＷ部及び前記エレクトロウェッティング表面を含む第２の副筐体と、
前記第１の副筐体から前記第２の副筐体への通路とをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の副筐体及び前記第２の副筐体が、互いに積み重ねられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、互いに積み重ねられた関係で配置される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記筐体が、
第１のマイクロ流体チャネルと、
第２のマイクロ流体チャネルと、
それぞれ前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルに連結されたマイクロ流体保持ペンとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
１つ又は複数の媒質の液滴を前記第２のマイクロ流体チャネル内へ選択的に提供するように構成された液滴生成器をさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記液滴生成器が、
微小物体を含有するサンプル媒質の液滴、又は
試薬の液滴の少なくとも１つを提供するようにさらに構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記筐体の前記第１の区分が前記第１のチャネルを含み、
前記筐体の前記第２の区分が前記第２のチャネルを含む、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記筐体の前記第１の区分が、前記マイクロ流体保持ペンをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１の表面及びエレクトロウェッティング表面を含む筐体を有する流体装置を動作させる方法であって、
前記筐体の第１の区分内の前記第１の表面上に配置された第１の液体媒質の液滴を前記筐体の第２の区分内の前記エレクトロウェッティング表面上に配置された第２の媒質中へ引き込むステップを含み、
前記引き込むステップが、前記エレクトロウェッティング表面のうち前記第１の表面との境界に位置する領域の有効エレクトロウェッティング特徴を変化させ、前記境界を横切って前記第２の液体媒質中へ前記液滴を引き込むのに十分な力を前記液滴上の前記領域で引き起こすことを含む、方法。
【請求項１９】
前記液滴が微小物体を含有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の液体媒質中の複数の微小物体から前記微小物体を選択するステップ
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の液体媒質中の前記選択された微小物体を、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記選択するステップが、前記筐体の前記第１の表面に位置する誘電泳動（ＤＥＰ）電極を活動化させて、前記選択された微小物体を捕獲するのに十分な正味ＤＥＰ力を生じさせることを含み、
前記移動させるステップが、前記第１の表面に位置するＤＥＰ電極を活動化及び非活動化させて、前記選択された微小物体を前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させることをさらに含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記変化させるステップが、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に位置するＥＷ電極を活動化させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に位置する前記ＥＷ電極を活動化させる前記ステップが、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域上へ光のパターンを誘導することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記筐体の前記第１の表面に位置する前記ＤＥＰ電極を活動化及び非活動化させる前記ステップが、変化するパターンの光を前記筐体の前記第１の表面上へ誘導することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記エレクトロウェッティング表面の前記領域が、前記境界に位置する物理的な障壁を通る通路に隣接し、
前記変化させるステップが、前記通路を通って前記第１の媒質の前記液滴を前記第２の媒質中へ引き入れることを含む、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記筐体の前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、互いから隔置される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記筐体の前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、互いに対して実質上平行である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記筐体の前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、実質上同じ平面内に位置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の媒質が水性媒質であり、
前記第２の媒質が前記水性媒質中で不混和性の媒質である、
請求項１８に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２の媒質が浸透性油を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記筐体の前記第１の区分が、前記筐体の前記第１の表面上に配置された第１のマイクロ流体チャネル及びマイクロ流体保持ペンを含み、
前記筐体の前記第２の区分が、前記筐体の前記エレクトロウェッティング表面上に配置された第２のマイクロ流体チャネルを含み、
前記方法が、前記マイクロ流体保持ペン内で生物微小物体を培養するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項３３】
前記液滴が、前記マイクロ流体保持ペンの１つの中に前記第１の媒質のアリコートを含み、前記引き込むステップが、前記液滴を前記ペンの前記１つから前記第２のチャネル内へ引き込むことを含む、
請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記アリコートが、前記マイクロ流体保持ペンの前記１つの中の前記生物微小物体の１つからの生物材料を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記液滴が、前記マイクロ流体保持ペンの１つからの前記生物微小物体の１つを含み、
前記引き込むステップが、前記マイクロ流体保持ペンの前記１つから前記第２のチャネル内へ前記液滴を引き込むことを含む、
請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記マイクロ流体保持ペンの前記１つの中の前記生物微小物体の前記１つを前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させるステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記培養するステップが、前記第２のチャネル内の前記第２の媒質を通って前記第１の媒質の液滴を前記マイクロ流体保持ペンの前記１つの中へ移動させることを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記生物微小物体を前記第１のチャネル内の前記第１の媒質から前記マイクロ流体保持ペンへ移動させるステップと、
前記第１のチャネル内の前記第１の媒質を前記第２の媒質に置き換えるステップと
をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記第２のチャネル内の前記第２の媒質を通って、前記第１の媒質の液滴内の前記微小物体の１つを、前記マイクロ流体保持ペンの１つへの開口に位置する前記第１の媒質と前記第２の媒質との間の境界面へ移動させるステップと、
前記微小物体の前記１つを前記液滴から前記マイクロ流体保持ペンの前記１つの中の前記第１の媒質中へ移動させるステップと
をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記引き込むステップが、前記第１の液体媒質と前記第２の液体媒質との間に差圧を引き起こし、前記境界を横切って前記液滴を前記第２の液体媒質中へ引き込むことをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項４１】
第１の表面及びエレクトロウェッティング表面を含む筐体と、
前記第１の表面上に配置された第１の液体媒質中に正味ＤＥＰ力を選択的に引き起こすように構成された誘電泳動（ＤＥＰ）部と、
前記エレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性を選択的に変化させるように構成されたエレクトロウェッティング（ＥＷ）部と
を含む装置。
【請求項４２】
前記ＤＥＰ部が、互いから隔置されて電源に連結可能な第１の電極を含み、
前記ＥＷ部が、互いから隔置されて電源に連結可能な第２の電極を含む、
請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記第１の電極が、前記第２の電極に電気的に連結されない、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記ＤＥＰ部が、前記第１の表面と前記第１の電極の１つとの間に配置された第１の光導電性層をさらに含み、前記第１の光導電性層の複数の領域のいずれかを光ビームで照射することで、前記照射された領域に位置する前記第１の光導電性層の電気インピーダンスを低減させ、
前記ＥＷ部が、前記エレクトロウェッティング表面と前記第２の電極の１つとの間に配置された第２の光導電性層と、前記エレクトロウェッティング表面と前記第２の光導電性層との間に配置された誘電体層とをさらに含み、前記第２の光導電性層の複数の領域のいずれかを光ビームで照射することで、前記照射された領域に位置する前記第２の光導電性層の電気インピーダンスを低減させる、
請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記誘電体層が疎水性であり、
前記エレクトロウェッティング表面が前記誘電体層の外側表面である、
請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記ＥＷ部が前記誘電体層上に疎水性被覆をさらに含み、
前記エレクトロウェッティング表面が前記疎水性被覆の外側表面である、
請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
液体媒質を収容する筐体を含む流体装置を動作させる方法であって、
前記筐体の第１の区分内の第１の表面上の第１の液体媒質中の微小物体にかかる正味誘電泳動（ＤＥＰ）力を引き起こすステップと、
前記筐体の第２の区分内で第２の液体媒質が配置されたエレクトロウェッティング表面の領域の有効湿潤特性を変化させるステップとを含む方法。
【請求項４８】
前記変化させるステップが、前記筐体の前記第１の区分内の前記第１の表面上の前記第１の液体媒質中の前記微小物体にかかる前記正味ＤＥＰ力を引き起こすと同時に、前記筐体の前記第２の区分内で前記第２の液体媒質が配置された前記エレクトロウェッティング表面の前記領域の前記有効エレクトロウェッティング特性を変化させることを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記変化させるステップが、前記第２の液体媒質中に浸漬されて前記エレクトロウェッティング表面上に配置された水性媒質の液滴に対する前記エレクトロウェッティング表面の疎水性レベルに少なくとも部分的に反作用するクーロン力を生じさせることを含む、
請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記方法が、前記第１の液体媒質がその間に配置された第１のバイアス電極に電力を提供するステップをさらに含み、
前記引き起こすステップが、前記微小物体に隣接する領域で、前記第１の液体媒質と前記第１のバイアス電極の１つとの間に配置された光導電性材料の両端間の電圧降下を第１の値から第２の値へ変化させることを含み、
前記第１の値が、前記第１の液体媒質の両端間の対応する電圧降下より大きく、
前記第２の値が、前記第１の液体媒質の両端間の前記対応する電圧降下より小さい、
請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記方法が、前記第２の液体媒質がその間に配置された第２のバイアス電極に電力を提供するステップをさらに含み、
前記変化させるステップが、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接して、前記第２の液体媒質と前記第２のバイアス電極の１つとの間に配置された光導電性材料の両端間の電圧降下を第１の値から第２の値へ変化させることを含み、
前記第１の値が、前記第２の液体媒質と絶縁材料との間に配置された誘電体材料の両端間の対応する電圧降下より大きく、
前記第２の値が、前記誘電体材料の両端間の前記対応する電圧降下より小さい、
請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
液滴生成器と、第１の媒質で充填されたマイクロ流体チャネルと、前記チャネルに流体的に連結されたマイクロ流体保持ペンとを含むマイクロ流体デバイスを動作させる方法であって、
前記液滴生成器が、前記第１の媒質中で不混和性である第２の媒質の液滴を前記チャネル内へ出力するステップと、
前記液滴を前記チャネルから前記マイクロ流体保持ペン内へ移動させるステップとを含む方法。
【請求項５３】
前記マイクロ流体保持ペンが、前記第２の媒質で充填されており、
前記液滴が、前記第２の媒質を含み、生物微小物体を含有する、
請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記第２の媒質が、前記生物微小物体を培養する培養媒質である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記マイクロ流体保持ペンが、前記第１の媒質で充填され、前記培養媒質の前記液滴内に含有された生物微小物体を培養する培養媒質の液滴を含有し、前記培養媒質が、前記第１の媒質中で不混和性であり、
前記方法が、前記マイクロ流体保持ペン内で、前記液滴生成器によって生成された前記液滴を前記生物微小物体を含有する前記培養媒質の前記液滴と溶け込ませるステップをさらに含む、
請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記液滴生成器によって生成された前記液滴が、試薬を含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記液滴生成器によって生成された前記液滴が、前記生物微小物体によって作り出された当該材料に対するアフィニティを有する捕獲ビーズを含有する、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記マイクロ流体保持ペンが、第１の保持ペンであり、前記第１の保持ペン内で生物微小物体を培養する培養媒質で充填されており、
前記方法が、
前記生物微小物体を含有する前記培養媒質の液滴を前記第１の保持ペンから前記チャネル内へ抽出するステップであって、前記培養媒質が前記第１の媒質中で不混和性である、抽出するステップと、
前記生物微小物体を含有する前記培養媒質の前記抽出された液滴を、前記チャネルから、前記チャネルに流体的に連結された第２のマイクロ流体保持ペン内へ移動させるステップとをさらに含む、
請求項５２に記載の方法。
【請求項５９】
前記第２のマイクロ流体保持ペンが、前記第１の媒質で充填される、請求項５８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本出願は、内容全体が全体として参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年４月２５日出願の米国特許出願第１４／２６２，１４０号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  生物細胞などの微小物体は、マイクロ流体装置内で処理することができる。たとえば、マイクロ流体装置内の液体中に懸濁させた微小物体を分類して選択し、マイクロ流体装置内で移動させることができる。またデバイス内で、液体を操作することができる。本発明の実施形態は、マイクロ流体装置の第１の区分内の正味ＤＥＰ力の選択的な生成、及びマイクロ流体装置の別の区分内のエレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性の変化の改善を対象とする。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]  いくつかの実施形態では、装置は、筐体と、誘電泳動（ＤＥＰ）部と、エレクトロウェッティング（ＥＷ）部とを含むことができる。筐体は、第１の表面及びエレクトロウェッティング表面を含むことができる。ＤＥＰ部は、第１の表面上に配置された第１の液体媒質中に正味ＤＥＰ力を選択的に引き起こすように構成することができ、ＥＷ部は、エレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性を選択的に変化させるように構成することができる。
【０００４】
[0004]  いくつかの実施形態では、流体装置を動作させる方法は、装置の第１の区分内の第１の表面上の第１の液体媒質中の微小物体にかかる正味ＤＥＰ力を引き起こすことを含むことができる。この方法はまた、装置の第２の区分内で第２の液体媒質が配置されたエレクトロウェッティング表面の領域の有効湿潤特性を変化させることを含むことができる。
【０００５】
[0005]  いくつかの実施形態では、装置は、筐体及び境界を含むことができる。筐体は、筐体の第１の区分内の第１の表面上に配置された第１の液体媒質及び筐体の第２の区分内のエレクトロウェッティング表面上に配置された第２の液体媒質を保持するように構成することができる。境界は、筐体の第１の区分と第２の区分との間に位置することができる。筐体の第１の区分は、第１の区分がバイアスデバイスに連結されているとき、筐体の第１の区分内の第１の液体媒質中の微小物体を捕獲して第１の表面に対して移動させるのに十分な正味ＤＥＰ力を第１の液体媒質中に選択的に引き起こすように構成されたＤＥＰ部を含むことができる。筐体の第２の区分は、第２の区分がバイアスデバイスに連結されているとき、筐体の第２の区分内の第２の媒質中の液体の液滴を移動させるのに十分に、エレクトロウェッティング表面の領域の有効湿潤特徴を選択的に変化させるように構成されたＥＷ部を含むことができる。
【０００６】
[0006]  いくつかの実施形態では、流体装置を動作させる方法は、筐体の第１の区分内の第１の表面上に配置された第１の液体媒質の液滴を、筐体の第２の区分内のエレクトロウェッティング表面上に配置された第２の媒質中へ引き込むことを含むことができる。こうして引き込むことは、エレクトロウェッティング表面のうち第１の表面との境界に位置する領域の有効湿潤特徴を変化させ、それによって境界を横切って第２の液体媒質中へ液滴を引き込むのに十分な力をこの境界で引き起こすことを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】[0007]本発明のいくつかの実施形態による、異なる液体媒質を保持するいくつかの区分を含み、１つの区分内に正味誘電泳動（ＤＥＰ）力を引き起こし、これらの区分のうち別の区分の表面の有効エレクトロウェッティング特性を制御するマイクロ流体装置の斜視図である。
【図１Ｂ】[0008]図１Ａのマイクロ流体装置の横断面側面図である。
【図１Ｃ】[0009]カバーが除去された図１Ａのマイクロ流体装置の上面図である。
【図２】[0010]本発明のいくつかの実施形態による、区分内に液体媒質を有し、バイアスデバイスに連結された、図１Ａのマイクロ流体デバイスの横断面側面図である。
【図３】[0011]本発明のいくつかの実施形態による図１Ａのデバイスの筐体のＤＥＰ部及び制御可能なエレクトロウェッティング（ＥＷ）部の一例を示す図である。
【図４】[0012]本発明のいくつかの実施形態による光導電性材料として構成された図３の電極活動化基板の一例の図である。
【図５】[0013]本発明のいくつかの実施形態による回路基板として構成された図３の電極活動化基板の別の例の図である。
【図６】[0014]本発明のいくつかの実施形態による図１Ａのデバイスの筐体のＤＥＰ部及びＥＷ部の別の例を示す図である。
【図７】[0015]本発明のいくつかの実施形態による図１Ａのデバイスの筐体のＤＥＰ部及びＥＷ部のさらに別の例の図である。
【図８】[0016]本発明のいくつかの実施形態による複数の積み重ねられた区分を有するマイクロ流体装置の横断面側面図である。
【図９】[0017]本発明のいくつかの実施形態による複数の積み重ねられた区分を有するマイクロ流体装置の一実施形態の別の例を示す図である。
【図１０Ａ】[0018]本発明のいくつかの実施形態による、デバイスの第１の区分内で微小物体を操作するＤＥＰ部と、デバイスの第２の区分内でエレクトロウェッティング表面上の液体媒質の液滴を操作するＥＷ部とを含むマイクロ流体装置の一例の斜視図である。
【図１０Ｂ】[0019]図１０Ａのマイクロ流体装置の側面横断面図である。
【図１０Ｃ】[0020]カバーが除去された図１０Ａのマイクロ流体装置の上面図である。
【図１１】[0021]本発明のいくつかの実施形態によるマイクロ流体装置の第１の区分内の第１の液体媒質からマイクロ流体装置の第２の区分内の第２の液体媒質中へ微小物体を移動させる方法の一例の図である。
【図１２Ａ】[0022]本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１４Ａ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１６Ａ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１６Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１８Ａ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図１９】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図２０Ａ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図２１】本発明のいくつかの実施形態による図１１の方法の実行例を示す図である。
【図２２】[0023]本発明のいくつかの実施形態による複数の異なる液体媒質を保持するように構成されたマイクロ流体装置内で生物微小物体を培養する方法の一例の図である。
【図２３】[0024]本発明のいくつかの実施形態による図２２の方法の実行例を示す図である。
【図２４】本発明のいくつかの実施形態による図２２の方法の実行例を示す図である。
【図２５】本発明のいくつかの実施形態による図２２の方法の実行例を示す図である。
【図２６】本発明のいくつかの実施形態による図２２の方法の実行例を示す図である。
【図２７】[0025]本発明のいくつかの実施形態による図１Ａ〜図１Ｃのマイクロ流体装置又は図１０Ａ〜図１０Ｃのマイクロ流体装置上で実行することができる方法の一例を示す図である。
【図２８】[0026]本発明のいくつかの実施形態によるマイクロ流体回路のチャネル内に液滴を作り出すために液滴生成器が使用される一例を示す図である。
【図２９】[0027]図２８のマイクロ流体回路の変形形態を示す図である。
【図３０】図２８のマイクロ流体回路の変形形態を示す図である。
【図３１】[0028]図２８〜図３０のマイクロ流体回路内で生物微小物体を分析する方法の一例の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0029]  本明細書は、本発明の例示的な実施形態及び応用例について説明する。しかし本発明は、これらの例示的な実施形態及び応用例に限定されるものではなく、又は本明細書に記載される例示的な実施形態及び応用例が動作もしくは位置する方法に限定されるものでもない。さらに、図は、簡略化された又は部分的な図を示し、図中の要素の寸法は、強調されていることがあり、又はその他の形で原寸に比例していないことがある。加えて、「上（on）」、「取り付けられる（attached to）」、又は「結合される（coupled to）」という用語が本明細書で使用されるとき、１つの要素（たとえば、材料、層、基板など）が別の要素「上（on）」に位置する、「取り付けられる（attached to）」、又は「結合される（coupled to）」ことが可能であり、これは一方の要素が直接他方の要素上に位置し、取り付けられ、又は結合されるか、それとも一方の要素と他方の要素との間に１つ又は複数の介在要素が存在するかにかかわらず可能である。また、方向（たとえば、上（above）、下（below）、頂部（top）、底部（bottom）、側（side）、上（up）、下（down）、下（under）、上（over）、上部（upper）、下部（lower）、水平（horizontal）、垂直（vertical）、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）は、提供される場合、相対的であり、限定のためではなく、例示のみを目的として、説明及び議論を簡単にするために提供される。加えて、要素のリスト（たとえば、要素ａ、ｂ、ｃ）を参照するとき、そのような参照は、列挙された要素のいずれか１つのみ、列挙された要素のすべてではないがいくつかの任意の組合せ、及び／又は列挙された要素のすべての組合せを含むことが意図される。
【０００９】
[0030]  本明細書では、「実質上（substantially）」は、意図される目的を果たすのに十分であることを意味する。したがって、「実質上」という用語は、全体的な性能に明らかに影響を及ぼすものを除いて、当業者には予期されるような絶対又は完全な状態、寸法、測定、結果などからのわずかな重要性の低い変動を許容する。数値もしくはパラメータ、又は数値として表すことができる特徴に対して使用されるとき、「実質上」とは、１０パーセントの範囲内であることを意味する。「ｏｎｅｓ」という用語は、２つ以上であることを意味する。
【００１０】
[0031]  本明細書では、「微小物体」という用語は、微小粒子、マイクロビーズ（たとえば、ポリスチレンビーズ、Luminex（商標）ビーズなど）、磁性もしくは常磁性ビーズ（たとえば、固相可逆的固定（SPRI）ビーズ）、マイクロロッド、マイクロワイヤ、量子ドットなどの無生物の微小物体、細胞（たとえば、胚、卵母細胞、精子、組織から解離された細胞、血液細胞、ハイブリドーマ、培養細胞、細胞系からの細胞、癌細胞、感染細胞、トランスフェクト及び／もしくは形質転換細胞、レポータ細胞など）、リポソーム（たとえば、合成もしくは膜画分から導出）、脂質ナノラフトなどの生物の微小物体、又は無生物の微小物体及び生物の微小物体の組合せ（たとえば、細胞に取り付けられたマイクロビーズ、リポソームで被覆されたマイクロビーズ、リポソームで被覆された磁性ビーズなど）の１つ又は複数を包含することができる。脂質ナノラフトは、たとえば、Ｒｉｔｃｈｉｅら（2009）、「Ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ｉｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ  Ｂｉｌａｙｅｒ  Ｎａｎｏｄｉｓｃｓ」、Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｅｎｚｙｍｏｌ．、４６４：２１１〜２３１に記載されている。
【００１１】
[0032]  本明細書では、「細胞」という用語は生物細胞を指し、植物細胞、動物細胞（たとえば、哺乳類細胞）、細菌細胞、真菌細胞などとすることができる。哺乳類細胞は、たとえば、ヒト、マウス、ネズミ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、雌牛、霊長類などとすることができ、卵母細胞、精子、胚、血液細胞、免疫細胞、大食細胞、ＮＫ細胞、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ハイブリドーマ、癌細胞、幹細胞、正常細胞、感染細胞（たとえば、ウイルス又は他の寄生生物に感染）、組織から解離された細胞、培養細胞、細胞系からの細胞、トランスフェクト及び／又は形質転換細胞、レポータ細胞などの細胞型のいずれかを含むことができる。
【００１２】
[0033]  生物細胞のコロニーは、複製することが可能であるコロニー内の生細胞のすべてが単一の親細胞から導出された娘細胞である場合、「クローン」である。「クローン細胞」という用語は、同じクローンコロニーの細胞を指す。
【００１３】
[0034]  本明細書では、「比較的高い導電率」という語句は、「比較的低い電気インピーダンス」という語句と同義に使用され、これらの語句は交換可能である。同様に、「比較的低い導電率」という語句は、「比較的高い電気インピーダンス」という語句と同義に使用され、これらの語句は交換可能である。
【００１４】
[0035]  「流体回路」は、１つ又は複数の流体構造（たとえば、チャンバ、チャネル、保持ペン、リザーバなど）を意味し、これらは相互連結することができる。「流体回路フレーム」は、流体回路のすべて又は一部を画定する１つ又は複数の壁を意味する。「保持ペン」は、流体回路フレームの壁によって画定されたマイクロ流体デバイス内の一領域を意味し、マイクロ流体デバイスの異なる領域（たとえば、チャネル、チャンバ、又は別の保持ペン）への少なくとも１つの開口を有しており、流体量、任意選択により１つ又は複数の微小物体を保持するように構成される。保持ペンは、隔離領域（たとえば、下記で論じるように、非一掃領域）を収容する隔離チャンバとすることができる。
【００１５】
[0036]  本明細書では、「細胞を維持する」という用語は、流体成分と気体成分の両方を含む環境と、任意選択により、生存能力がありかつ／又は膨張している状態で細胞を保つために必要な条件を提供する表面とを提供することを指す。
【００１６】
[0037]  流体媒質の「成分」は、溶媒分子、イオン、小分子、抗生物質、ヌクレオチド及びヌクレオシド、核酸、アミノ酸、ペプチド、蛋白、糖、炭水化物、脂質、脂肪酸、コレステロール、代謝産物などを含む、媒質中に存在する任意の化学的又は生化学的分子である。
【００１７】
[0038]  本明細書では、流体媒質を参照する際、「拡散させる」及び「拡散」は、濃度勾配に沿った流体媒質の成分の熱力学的な移動を指す。
【００１８】
[0039]  「媒質の流れ」という語句は、主に拡散以外の何らかの機構による流体媒質の大量の移動を指す。たとえば、媒質の流れは、点相互間の差圧による１つの点から別の点への流体媒質の移動を伴うことができる。そのような流れは、連続的、パルス状、周期的、ランダム、断続的、もしくは往復式の液体の流れ、又はこれらの任意の組合せを含むことができる。１つの流体媒質が別の流体媒質中へ流れるとき、媒質の乱流及び混合が結果として生じることがある。
【００１９】
[0040]  「実質上流れがない」という語句は、時間的に平均して、流体媒質中へ又は流体媒質中での材料（たとえば、当該検体）の成分の拡散速度より遅い流体媒質の流速を指す。そのような材料の成分の拡散速度は、たとえば、温度、成分のサイズ、及び成分と流体媒質との間の相互作用の強度に依存することがある。
【００２０】
[0041]  本明細書では、マイクロ流体デバイス内の異なる領域を参照する際、「流体的に連結される」という語句は、異なる領域が流体媒質などの流体で実質上充填されるとき、各領域内の流体が連結されて単一体の流体を形成することを意味する。これは、異なる領域内の流体（又は流体媒質）の組成が必ずしも同一であることを意味するものではない。逆に、マイクロ流体デバイスの流体的に連結された異なる領域内の流体は、異なる組成物（たとえば、異なる濃度の蛋白、炭水化物、イオン、又は他の分子などの溶質）を有することができ、これらは、溶質がデバイスを通ってそれぞれの濃度勾配及び／又は流体の流れに沿って移動するときは流動的である。
【００２１】
[0042]  いくつかの実施形態では、マイクロ流体デバイスは、「一掃」領域と「非一掃」領域とを含むことができる。一掃領域は、流体が流れることができる領域であり、非一掃領域は、流体が概して流れることができない（マイクロ流体デバイスの構成のため）領域である。流体連結が一掃領域と非一掃領域との間で拡散は可能にするが実質上媒質の流れがないように構築されることを条件として、非一掃領域は、一掃領域に流体的に連結することができる。したがって、マイクロ流体デバイスは、非一掃領域を一掃領域内の媒質の流れから実質上隔離しながら、一掃領域と非一掃領域との間で実質上拡散的な流体連通のみを可能にするように構築することができる。一掃及び非一掃領域を有するマイクロ流体デバイスは、たとえば、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年１０月２２日出願の米国特許出願第１４／５２０，５６８号に記載されている。
【００２２】
[0043]  本明細書では、「マイクロ流体チャネル」又は「流れチャネル」は、水平寸法と垂直寸法との両方より著しく長い長さを有するマイクロ流体デバイスの流れ領域（又は一掃領域）を指す。たとえば、流れチャネルは、少なくとも水平又は垂直寸法の長さの５倍、たとえば少なくとも長さの１０倍、少なくとも長さの２５倍、少なくとも長さの１００倍、少なくとも長さの２００倍、少なくとも長さの５００倍、少なくとも長さの１，０００倍、少なくとも長さの５，０００倍、又はそれ以上とすることができる。いくつかの実施形態では、流れチャネルの長さは、約１００，０００ミクロン〜約５００，０００ミクロンの範囲内であり、これらの間の任意の範囲を含む。いくつかの実施形態では、水平寸法は、約１００ミクロン〜約３００ミクロン（たとえば、約２００ミクロン）の範囲内であり、垂直寸法は、約２５ミクロン〜約１００ミクロン、たとえば約４０〜約５０ミクロンの範囲内である。流れチャネルは、マイクロ流体デバイス内に様々な異なる空間構成を有することができ、したがって完全な線形の要素に制限されないことに留意されたい。たとえば、流れチャネルは、湾曲、屈曲、螺旋、上向きの傾斜、下向きの傾斜、分岐（たとえば、複数の異なる流路）、及びこれらの任意の組合せという構成を有する１つ又は複数の区分とすることができ、又はそのような区分を含むことができる。加えて、流れチャネルは、その経路に沿って異なる横断面積を有することができ、流れチャネル内に所望の流体流を提供するように広くなったりくびれたりすることができる。
【００２３】
[0044]  特有の生物材料（たとえば、抗体などの蛋白）を作り出す生物微小物体（たとえば、生物細胞）の能力は、チャネルなどの一掃領域と、隔離ペン（又は隔離チャンバ）などの非一掃領域とを有するマイクロ流体デバイス内で評価することができる。たとえば、当該検体を作り出すかどうかを評価すべき生物微小物体（たとえば、細胞）を含むサンプル材料を、マイクロ流体デバイスの一掃領域内へ装入することができる。特定の特徴に関してこれらの生物微小物体（たとえば、ヒト細胞などの哺乳類細胞）のいくつかを選択し、非一掃領域内に配置することができる。次いで、残りのサンプル材料を一掃領域の外へ流し、評価材料を一掃領域の中へ流すことができる。選択された生物微小物体は非一掃領域内にあるため、選択された生物微小物体は残りのサンプル材料の流出又は評価材料の流入による影響を実質上受けない。選択された生物微小物体が当該検体を作り出すことを可能にすることができ、検体は、非一掃領域から一掃領域内へ拡散することができる。一掃領域では、当該検体が評価材料と反応して局所的な検出可能な反応をもたらすことができ、これらの反応はそれぞれ、特定の非一掃領域に相関させることができる。検出された反応に関連付けられた非一掃領域を分析して、非一掃領域内に生物微小物体がもしあればどれが当該検体を十分に作り出すかを判定することができる。
【００２４】
[0045]  同様に、細胞などの生物微小物体は、非一掃領域（たとえば、隔離チャンバの隔離領域）内に配置した後、非一掃領域が流体的に連結される一掃領域（たとえば、流れチャネル）に培養媒質を流すことによって培養又は成長させることができる。生物微小物体が培養されているとき、一掃領域内の培養媒質からの栄養素が非一掃領域内へ拡散し、非一掃領域では、生物微小物体がこれらの栄養素を吸収及び使用することができ、生物微小物体によって作り出されて非一掃領域内へ解放される老廃物は、非一掃領域から一掃領域内へ拡散することができ、その時点で、老廃物を流出させることができる（たとえば、マイクロ流体デバイスから）。
【００２５】
[0046]  いくつかの実施形態では、マイクロ流体装置は、液体媒質を保持して液体媒質中に正味ＤＥＰ力を選択的に引き起こす誘電泳動（ＤＥＰ）で構成された区分を含むことができる。マイクロ流体装置はまた、別の液体媒質をエレクトロウェッティング表面に接触した状態で保持してエレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性を選択的に変化させるエレクトロウェッティング（ＥＷ）で構成された区分を含むことができる。図１Ａ〜図１Ｃは、そのようなマイクロ流体装置１００の一例を示す。図１Ａはまた、装置１００の動作を制御する制御機器１３２の例を示す。
【００２６】
[0047]  図示のように、装置１００は、筐体１０２を含むことができ、筐体１０２は、複数（２つを示すが、より多くてもよい）の区分１２２、１２４を含むことができ、各区分は、液体媒質（図１Ａ〜図１Ｃには図示しないが、図２に２１２、２１４として示す）を保持するように構成される。第１の区分１２２は、第１の表面１８２を含むことができ、第１の表面１８２に接触している液体媒質中の微小物体（図示せず）にかかる正味ＤＥＰ力を選択的に生成するようにさらに構成することができる。したがって、以下、第１の区分１２２を、筐体１０２のＤＥＰで構成された区分又はＤＥＰ部１２２と呼ぶ。第２の区分１２４は、エレクトロウェッティング表面１８４を含むことができ、エレクトロウェッティング表面１８４の有効湿潤特性を選択的に変化させるようにさらに構成することができる。したがって、以下、第２の区分１２４を、筐体１０２のエレクトロウェッティング（ＥＷ）で構成された区分又はＥＷ部１２４と呼ぶ。
【００２７】
[0048]  装置１００は、図１Ａ〜図１Ｃに示す例で多くの異なる方法で物理的に構築することができ、筐体１０２は、構造１０４（たとえば、基部）と、流体回路フレーム１０８と、カバー１１０とを含むものとして示されている。図示のように、構造１０４の内側表面１０６上に流体回路フレーム１０８を配置することができ、流体回路フレーム１０８の上にカバー１１０を配置することができる。構造１０４が底部であり、カバー１１０が頂部であるとき、流体回路フレーム１０８は、たとえば相互連結された流体チャンバ、チャネル、ペン、リザーバなどを含む流体回路を画定することができる。構造１０４は、装置１００の底部を含むものとして図１Ａ及び図１Ｂに示され、カバー１１０は頂部として示されているが、構造１０４を頂部とすることができ、カバー１１０を装置１００の底部とすることもできる。
【００２８】
[0049]  図１Ａ〜図１Ｃに示す例では、流体回路フレーム１０８は、チャンバ１１２を画定する。以下、チャンバ１１２のうちＤＥＰで構成された区分１２２に対応する第１の区分１７２を第１のチャンバ区分１７２と呼び、以下、チャンバ１１２のうち筐体１０２のＥＷ区分１２４に対応する第２の区分を第２のチャンバ区分１７４と呼ぶ。やはり図示のように、チャンバ１１２は、１つ又は複数の入口１１４と、１つ又は複数の出口１１６とを含むことができる。
【００２９】
[0050]  いくつかの実施形態では、筐体１０２は、第１のチャンバ区分１７２と第２のチャンバ区分１７４との間に物理的障壁１２８を含むことができ、そのような物理的障壁１２８は、筐体１０２の第１のチャンバ区分１７２から第２のチャンバ区分１７４への１つ又は複数の通路１３０を含むことができる。図１Ａ〜図１Ｃに示す例では、そのような物理的障壁１２８は、第１のチャンバ区分１７２と第２のチャンバ区分１７４との間の境界１２６の一部分のみに沿って示されている。別法として、物理的障壁１２８は、境界１２６の全体に延びることができ、又は境界１２６の異なる部分上に位置することができる。それでも、物理的障壁１２８は、流体回路フレーム１０８の一部とすることができ（図示のとおり）、又は物理的障壁１２８は、流体回路フレーム１０８とは構造的に別個のものとすることができる。１つの物理的障壁１２８が示されているが、２つ以上の物理的障壁１２８を境界１２６上に配置することもできる。
【００３０】
[0051]  構造１０４は、たとえば、基板（たとえば、光導電性基板もしくは回路基板）、又は相互連結された複数のそのような基板を含むことができる。流体回路フレーム１０８は、可撓性又は通気性とすることができる材料を含むことができる。別法として、材料は、可撓性及び／又は通気性とする必要はない。回路フレーム１０８が含むことができる材料の適した例には、ゴム、プラスチック、エラストマ、シリコーン、フォトパターナブルシリコン（PPS）、ポリジメチルシロキサン（「PDMS」）などが含まれる。カバー１１０は、流体回路フレーム１０８の一体部分とすることができ、又はカバー１１０は、構造的に別個の要素（図１Ａ〜図１Ｃに示す）とすることができる。カバー１１０は、流体回路フレーム１０８と同じ材料を含むことができる。したがって、カバー１１０は、上記で論じたように、可撓性材料から作ることができ、又は可撓性材料を含むことができる。別法として、カバー１１０は、硬質材料（たとえば、ITO被覆ガラスを含むガラス）から作ることができ、又は硬質材料を含むことができる。それでも、カバー１１０及び／又は構造１０４は、光に対して透過性とすることができる。
【００３１】
[0052]  図１Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、筐体１０２のＤＥＰ部１２２は、バイアス電極１５６と、構造１０４のＤＥＰ区分１５２と、第１の表面１８２とを含むことができ、これらはすべて、構造１０４の一部とすることができる。ＤＥＰ部１２２はまた、バイアス電極１６６を含むことができ、バイアス電極１６６は、カバー１１０の一部とすることができる。これらは、図１Ｂに示すように互いに対して位置することができる。第１の表面１８２は、ＤＥＰ区分１５２の外側表面又はＤＥＰ区分１５２上に配置された１つもしくは複数の材料（たとえば、１つもしくは複数の被覆）（図示せず）の外側表面とすることができる。第１の表面１８２上のそのような被覆（図示せず）の例には、電気絶縁材料が含まれる。
【００３２】
[0053]  同様に、筐体１０２のＥＷ部１２４は、バイアス電極１５８と、構造１０４のＥＷ区分１５４と、誘電体層１６０と、エレクトロウェッティング表面１８４とを含むことができ、これらはすべて、構造１０４の一部とすることができる。ＥＷ部１２４はまた、疎水性表面１６５と、層１６４（たとえば、誘電体材料）と、バイアス電極１６８とを含むことができ、これらはすべて、カバー１１０の一部とすることができる。これらは、図１Ｂに示すように互いに対して位置することができる。誘電体層１６０及び／又は層１６４は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ３Ｏ２）などの親水性材料を含むことができる。別法として、誘電体層１６０及び／又は層１６４は、疎水性ポリマー（たとえば、CYTOPなどのパーフルオロポリマー、又はパリレンなどのポリ（p-キシリレン）ポリマー）などの疎水性材料を含むことができる。エレクトロウェッティング表面１８４は、疎水性とすることができ、誘電体層１６０の外側表面又は誘電体層１６０上に配置された１つもしくは複数の材料（図示せず）の外側表面とすることができる。同様に、疎水性表面１６５は、層１６４の外側表面又は層１６４上に配置された１つもしくは複数の材料（図示せず）の外側表面とすることができる。誘電体層１６０及び／又は層１６４上に配置することができる材料の一例には、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE、別称はDupont（商標）によるTeflon（商標））が含まれる。
【００３３】
[0054]  図１Ａに示すように、装置１００に電気バイアスデバイス１１８を接続することができる。電気バイアスデバイス１１８は、たとえば、１つ又は複数の電圧又は電流源を構成することができる。図１Ａにやはり示すように、制御機器の例は、マスタコントローラ１３４と、筐体１０２のＤＥＰ部１２２を制御するＤＥＰモジュール１４２と、筐体１０２のＥＷ部１２４を制御するＥＷモジュール１４４とを含む。制御機器１３２はまた、装置１００に関する他の機能を制御、監視、又は実行する他のモジュール１４０を含むことができる。
【００３４】
[0055]  マスタコントローラ１３４は、制御モジュール１３６及びデジタルメモリ１３８を含むことができる。制御モジュール１３６は、たとえば、メモリ１３８内に記憶された機械実行可能命令（たとえば、ソフトウェア、ファームウェア、マイクロコードなど）に従って動作するように構成されたデジタルプロセッサを含むことができる。別法又は追加として、制御モジュール１３６は、ハードワイヤード式のデジタル回路及び／又はアナログ回路を含むことができる。ＤＥＰモジュール１４２、ＥＷモジュール１４４、及び／又は他のモジュール１４０も同様に構成することができる。したがって、装置１００又は任意の他のマイクロ流体装置に対して実行されるものとして本明細書に論じる方法の機能、方法、行為、動作、又はステップは、上記で論じたように構成されたマスタコントローラ１３４、ＤＥＰモジュール１４２、ＥＷモジュール１４４、又は他のモジュール１４０の１つ又は複数によって実行することができる。
【００３５】
[0056]  図２は、装置１００の例示的な構成を示す。図示のように、第１のチャンバ区分１７２内の第１の表面１８２上に第１の液体媒質２１２を配置することができ、第２のチャンバ区分１７４内のエレクトロウェッティング表面１８４上に第２の液体媒質２１４を配置することができる。第１の液体媒質２１２及び第２の液体媒質２１４は、異なる媒質とすることができる。たとえば、第２の液体媒質２１４は、第１の液体媒質２１２に対して不混和性とすることができる。第１の液体媒質２１２は、たとえば、水、水性緩衝液（たとえば、リン酸緩衝液、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（Tris）緩衝液など）、水溶液（たとえば、１つ又は複数の可溶性活性剤を含有する）、細胞培養媒質などの水性媒質とすることができる。第２の液体媒質２１４は、水性媒質中で不混和性とすることができる。第２の液体媒質２１４の例は、油性の媒質を含むことができる。適した油の例には、フッ素化油などの浸透性油が含まれる。過フッ化炭化水素を基剤とする油も、適した油の例である。
【００３６】
[0057]  図２にやはり示すように、筐体１０２のＤＥＰ部１２２のバイアス電極１５６、１６６に第１のバイアスデバイス２０２を接続することができ、筐体１０２のＥＷ部１２４のバイアス電極１５８、１６８に第２のバイアスデバイス２０４を接続することができる。第１のバイアスデバイス２０２は、たとえば、交流（AC）電圧又は電流源とすることができ、第２のバイアスデバイス２０４も同様に、ＡＣ電圧又は電流源とすることができる。スイッチ２０６が、選択的に第１のバイアスデバイス２０２をＤＥＰ部１２２に接続しかつ第１のバイアスデバイス２０２をＤＥＰ部１２２から切断することができる。別のスイッチ２０８も同様に、第２のバイアスデバイス２０４をＥＷ部１２４に接続しかつ第２のバイアスデバイス２０４をＥＷ部１２４から切断することができる。バイアスデバイス２０２、２０４及びスイッチ２０６、２０８は、図１Ａのバイアスデバイス１１８の一部とすることができる。
【００３７】
[0058]  構造１０４のＤＥＰ区分１５２は、第１の表面１８２に位置するＤＥＰ電極２２２が活動化されるときを除いて、第１の媒質２１２とバイアス電極１５６との間に比較的高い電気インピーダンス（すなわち、比較的低い導電率）を有するように構成することができる（DEP区分１５２は、電極活動化基板の一例とすることができる）。ＤＥＰ電極２２２を活動化させることで、ＤＥＰ電極２２２からバイアス電極１５６への比較的低い電気インピーダンス（すなわち、比較的高い導電率）経路２５２を生じさせることができる。ＤＥＰ電極２２２が非活動化されている間は、第１のバイアスデバイス２０２によるＤＥＰバイアス電極１６６からＤＥＰバイアス電極１５６への電圧降下の大部分が、ＤＥＰ区分１５２の両端間に存在することができる。しかし、ＤＥＰ電極２２２が活動化され、比較的低い電気インピーダンス経路２５２を生じさせている間は、経路２５２近傍の電圧降下の大部分が、第１の媒質２１２の両端間に存在することができ、それにより、第１の媒質２１２のうち活動化されたＤＥＰ電極２２２近傍に正味ＤＥＰ力（F）を生じさせることができる。バイアスデバイス２０２の周波数などの特徴並びに第１の媒質２１２及び／又は媒質２１２中の微小物体２２８の誘電体特性に応じて、ＤＥＰ力Ｆは、第１の媒質２１２中の近接微小物体２２８を引き付け又ははね返すことができる。第１の表面１８２の一部分、大部分、又は全体にわたって、ＤＥＰ電極２２２と同様の多くのＤＥＰ電極を選択的に活動化及び非活動化させることができる。そのようなＤＥＰ電極（２２２など）を選択的に活動化及び非活動化させることによって、筐体１０２のＤＥＰ区分１５２の第１の媒質２１２中の１つ又は複数の微小物体２２８を選択（たとえば、捕獲）し、媒質２１２中で移動させる（たとえば、誘導する）ことができる。機器１３２（図１Ａ参照）は、そのようなＤＥＰ電極（たとえば、２２２）の活動化及び非活動化を制御することができる。理解されるように、ＤＥＰ電極（２２２など）は、従来の電極（たとえば、金属電極）、フォトトランジスタ、又は光作動式の電極のように、特定の位置に固定することができる。別法として、ＤＥＰ電極（２２２など）は、バイアス電極（１５６など）に接続された非晶質シリコン層上に適当な周波数の光が入射するときに生じるように、電磁放射が光導電性材料上に入射する位置に位置する仮想電極とすることができる。
【００３８】
[0059]  構造１０４のＥＷ区分１５４も同様に、エレクトロウェッティング表面１８４に位置するＥＷ電極２３２が活動化されるときを除いて、比較的高い電気インピーダンス（すなわち、比較的低い導電率）を有するように構成することができる（EW区分１５４もまた、電極活動化基板の一例とすることができる）。そのようなＥＷ電極２３２を活動化させることで、ＥＷ電極２３２からＥＷバイアス電極１５８への比較的低い電気インピーダンス（すなわち、比較的高い導電率）経路２５４を生じさせることができる。ＥＷ電極２３２が非活動化されている（EW区分１５４が比較的高い電気インピーダンスを有する）間は、第２のバイアスデバイス２０４によるＥＷバイアス電極１６８からＥＷバイアス電極１５８へのＥＷ区分１５４の両端間の電圧降下が、誘電体層１６０の両端間より大きくなることができる。しかし、ＥＷ電極２３２が活動化され、比較的低い電気インピーダンス経路２５４を生じさせている間は、ＥＷ区分１５４の両端間の電圧降下は、誘電体層１６０の両端間の電圧降下より小さくなることができる。
【００３９】
[0060]  これにより、ＥＷ表面１８４の両端間の力を変化させることができ、活動化されたＥＷ電極２３２近傍でＥＷ表面１８４の有効湿潤特性を変化させることができる。たとえば、上述したように、ＥＷ表面１８４は疎水性とすることができる。ＥＷ電極２３２を活動化させることで、活動化されたＥＷ電極２３２近傍でＥＷ表面１８４の両端間のクーロン力を増大させることができる（誘電体層１６０の表面における電荷密度の増大による）。増大されたクーロン力は、近接液滴の分子間の凝集力に打ち勝つのに十分なものとすることができ、それにより活動化されたＥＷ電極２３２近傍でＥＷ表面１８４の疎水性を事実上低減させることができる。これにより、ＥＷ表面１８４上で液滴を移動させることができる。
【００４０】
[0061]  エレクトロウェッティング表面１８４の一部分、大部分、又は全体にわたって、多くのＥＷ電極（２３２など）を選択的に活動化及び非活動化させることができる。そのようなＥＷ電極（２３２など）を選択的に活動化及び非活動化させることによって、液体媒質２１４又は第２の液体媒質２１４中で別の液体（図示せず）の液滴をエレクトロウェッティング表面１８４に沿って移動させることができる。機器１３２（図１Ａ参照）は、そのようなＥＷ電極（たとえば、２３２）の活動化及び非活動化を制御することができる。理解されるように、そのようなＥＷ電極（２３２など）は、従来の電極（たとえば、金属電極）、フォトトランジスタ、又は光作動式の電極のように、特定の位置に固定することができる。別法として、ＥＷ電極（２３２など）は、バイアス電極（１５８など）に接続された非晶質シリコン層上に適当な周波数の光が入射するときに生じるように、電磁放射が光導電性材料上に入射する位置に位置する仮想電極とすることができる。
【００４１】
[0062]  図３〜図７は、筐体１０２のＤＥＰ部１２２及びＥＷ部１２４の例を示す。
【００４２】
[0063]  図３に示す例では、筐体１０２の構造１０４は、誘電体材料層３５２と、電極活動化基板３６２と、バイアス電極３７２とを含むことができる。第１の表面１８２は、電極活動化基板３６２の表面とすることができ、エレクトロウェッティング表面１８４は、誘電体層３５２の外側表面とすることができ、誘電体層３５２の外側表面は、疎水性とすることができる。やはり図示のように、カバー１１０は、ＤＥＰバイアス電極３１２及びＥＷバイアス電極３１４を含むことができる。カバー１１０はまた、電気絶縁材料層３２２を含むことができ、電気絶縁材料層３２２は、図示のようにＤＥＰ区分１２２及びＥＷ区分１２４を横切って延びることができる。別法として、層３２２は、ＤＥＰ区分１２２内へは延びずにＥＷ区分１２４内に配置することができ、当然ながら、いくつかの実施形態では、層３２２は存在する必要がない。疎水性表面１６５は、層３２２の外側表面とすることができ、層３２２の外側表面は、疎水性とすることができる。ＤＥＰバイアスデバイス２０２は、ＤＥＰバイアス電極３１２及びバイアス電極３７２に接続することができ、ＥＷバイアスデバイス２０４は、ＥＷバイアス電極３１４及びバイアス電極３７２に接続することができる。
【００４３】
[0064]  図３に概して示すように、誘電体層３５２、電極活動化基板３６２、及びバイアス電極３７２はそれぞれ、チャンバ１１２のＤＥＰ区分１７２とＥＷ区分１７４との両方を横切って延びる連続する層又は基板とすることができる。たとえば、誘電体層３５２、電極活動化基板３６２、及びバイアス電極３７２はそれぞれ、構造１０４の実質上全体を横切って延びる連続する層又は基板とすることができる。やはり図示のように、カバー１１０の電気絶縁層３２２もまた、チャンバ１１２のＤＥＰ区分１７２とＥＷ区分１７４の両方を通って延びる連続する層とすることができる。図３は、カバー１１０のＤＥＰバイアス電極３１２及びＥＷバイアス電極３１４を、２つの異なる接続されていない電極として示し、各電極が、それぞれＤＥＰ区分１７２又はＥＷ区分１７４の一方のみに対応する。別法として、ＤＥＰバイアス電極３１２及びＥＷバイアス電極３１４は、バイアス電極３７２と同様の連続するバイアス電極とすることができる。同様に、図３に示すＤＥＰバイアス電極３１２及びＥＷバイアス電極３１４のように、絶縁層３２２、誘電体層３５２、電極活動化基板３６２、及び／又はバイアス電極３７２のいずれかを、２つの別個の構造とすることもでき、各構造は、ＤＥＰ区分１７２又はＥＷ区分１７４の一方のみに対応する。たとえば、絶縁層３２２は、ＥＷ区分１２４内のバイアス電極３１４上のみに配置することができ、ＤＥＰ区分１２２内のバイアス電極３１２上には配置されない。絶縁層３２２は、疎水性材料を含むことができ、又は別法として、親水性材料を含むことができ、その例は、上記で論じたものとすることができる。誘電体材料３５２の例もまた、上記で論じたものとすることができる。
【００４４】
[0065]  図３に示す例では、ＤＥＰバイアス電極３１２は、図２のバイアス電極１６６の一例である。同様に、バイアス電極３７２のうち図３で境界１２６の左側に位置する部分は、図２のバイアス電極１５６の一例であり、電極活動化基板３６２のうち境界１２６の左側に位置する部分は、図２のＤＥＰ区分１５２の一例である。同様に、図３のＥＷバイアス電極３１４は、図２のバイアス電極１６８の一例であり、電極活動化基板３６２のうち図３で境界１２６の右側に位置する部分は、図２のＥＷ区分１５４の一例であり、図３の誘電体層３５２のうち境界１２６の右側に位置する部分は、図２の誘電体層１６０の一例であり、図３の絶縁層３２２のうち境界１２６の右側に位置する部分は、図２の層１６４の一例である。
【００４５】
[0066]  図２に示す例では、構造１０４のＤＥＰ区分１５２ではなくＥＷ区分１５４が、誘電体層１６０を含むものとして示されているが、図３に示す例は、筐体１０２のＤＥＰ部１２２とＥＷ部１２４との両方を横切って延びる誘電体層３５２を示す。いくつかの実施形態では、誘電体層３５２の厚さｔは、電極活動化基板３６２の外側表面３８０（たとえば、図４の領域４１２又は図５の領域５１２）で活動化された２２２と同様のＤＥＰ電極（図２参照）が、筐体１０４の第１のチャンバ区分１７２内で誘電体層３５２を通って第１の媒質２１２との電気的接続を事実上形成することができるのに十分な薄さとすることができる。別法又は追加として、ＤＥＰバイアスデバイス２０２は、誘電体層３５２のうち図３で境界１２６の左側に位置する部分の容量効果が事実上短絡するように動作させることができ、ＥＷバイアスデバイス２０４は、誘電体層３５２のうち境界１２６の右側に位置する部分の容量効果が短絡しないように動作させることができる。
【００４６】
[0067]  たとえば、誘電体層３５２のうち図３で境界１２６の左側に位置する部分は、第１のチャンバ区分１７２内の液体媒質２１２と、電極活動化基板３６２の外側表面３８０に形成された任意の比較的高い導電率の領域（たとえば、図２のＤＥＰ電極２２２と同様）との間に、第１の有効キャパシタ（図示せず）を形成することができる。同様に、誘電体層３５２のうち図３で境界１２６の右側に位置する部分は、第２のチャンバ区分１７４内の液体媒質２１４と、電極活動化基板３６２の外側表面３８０に形成された任意の比較的高い導電率の領域（たとえば、EW電極２３２と同様）との間に、第２の有効キャパシタ（図示せず）を形成することができる。ＤＥＰバイアスデバイス２０２は、第１の有効キャパシタ（図示せず）を事実上短絡させ、したがって誘電体層３５２のうち図３で境界１２６の左側に位置する部分の容量効果を事実上なくすのに十分な高さの周波数ｆ１で動作させることができる。しかし、ＥＷバイアスデバイス２０４は、より低い周波数ｆ２で動作させることができ、周波数ｆ２は、第２の有効キャパシタ（図示せず）の容量効果が著しい周波数とすることができる。
【００４７】
[0068]  装置１００は、ＤＥＰモードで動作させることができ、ＤＥＰモードでは、たとえば、スイッチ２０６は閉じており、それによってＤＥＰバイアスデバイス２０２をバイアス電極３１２、３７２に接続するが、スイッチ２０８は開いており、それによってＥＷバイアスデバイス２０４をバイアス電極３１４、３７２から切断する。装置１００は、同様に、ＥＷモードで動作させることができ、ＥＷモードでは、スイッチ２０６は開いているが、スイッチ２０８は閉じている。機器１３２（図１Ａ参照）は、スイッチ２０６、２０８を制御することができる。
【００４８】
[0069]  電極活動化基板３６２は、ＤＥＰ電極（２２２と同様）及びＥＷ電極（２３２と同様）（図２参照）が仮想電極及び／又は固定電極になるように構成することができる。図４は、電極活動化基板３６２が光導電性材料４６２を構成する一例を示し、ＤＥＰ電極２２２及びＥＷ電極２３２は仮想電極である。図５は、電極活動化基板３６２が回路基板５６２を構成する一例を示し、ＤＥＰ電極２２２及びＥＷ電極２３２は固定されている。
【００４９】
[0070]  上述したように、図４に示す例では、電極活動化基板３６２は、光導電性材料４６２を構成することができ、光導電性材料４６２は、光に直接露出されたときを除いて比較的高い電気インピーダンスを有する材料とすることができる。光導電性材料の例には、非晶質シリコンなどの半導体材料が含まれる。図示のように、光４１０が構造１０４のＤＥＰ区分１５２の光導電性材料４６２の比較的小さい領域４１２上へ誘導されるとき、領域４１２において光導電性材料４６２を通ってバイアス電極３７２への比較的高い導電性経路４０２が形成される。導電性経路４０２は、図２の経路２５２に対応し、したがって光４１０は、領域４１２で仮想ＤＥＰ電極２２２を活動化させる。
【００５０】
[0071]  図４にやはり示すように、構造１０４のＥＷ区分１５４の比較的小さい領域４１４上へ誘導される光４２０は、同様に、領域４１４において光導電性材料４６２を通ってバイアス電極３７２への比較的高い導電性経路４０４を生じさせることができる。導電性経路４０４は、図２の経路２５４に対応し、したがって光４２０は、領域４１２で仮想ＥＷ電極２３２を活動化させる。
【００５１】
[0072]  図４に示す実施形態では、ＤＥＰ電極（２２２と同様）は、光４１０を所望のパターンで光導電性材料４６２上へ誘導することによって、光導電性材料４６２上の任意の場所で、任意の所望のパターンで活動化させることができる。そのようなＤＥＰ電極２２２は、光４１０を除去することによって非活動化させることができる。ＥＷ電極（２３２と同様）は、同様に、光４１０のパターンに従って、光導電性材料４６２上の任意の場所で、任意の所望のパターンで活動化及び非活動化させることができる。したがって、ＤＥＰ電極（２２２と同様）及びＥＷ電極（２３２と同様）は、仮想電極である。図１ＡのＤＥＰモジュール１４２は、光源（図示せず）を含むことができ、ＤＥＰモジュール１４２及び／又はマスタコントローラ１３４は、光源を制御して、変化するパターンの光を装置１００内へ誘導し、光導電性材料４６２上の任意の場所でそのようなＤＥＰ電極（２２２と同様）及びＥＷ電極（２３２と同様）を選択的に活動化及び非活動化させることができる。
【００５２】
[0073]  図５に示す例では、電極活動化基板３６２は、回路基板５６２を構成することができ、回路基板５６２は、比較的高い電気インピーダンスを有する基材を含むことができるが、基板を通って比較的高い導電率で接続する回路を含む。たとえば、構造１０４のＤＥＰ区分１５２内のＤＥＰ電極回路５０２は、スイッチ５２２を含むことができ、スイッチ５２２は、比較的小さい固定領域５１２から基板５６２を通ってバイアス電極３７２への比較的高い導電率の接続（図２の経路２５２に対応する）を提供する。スイッチ５２２は、選択的に開閉することができ、それによって領域５１２からバイアス電極３７２への比較的高い電気インピーダンスの経路又は比較的高い導電率の経路を選択的に生じさせることができる。図５に示す例では、スイッチ５２２は、光要素５３２によって制御され、光要素５３２は、誘導される光ビーム４１０に応答してスイッチ５２２を開閉することができる。別法として、スイッチ５２２は、外部制御モジュール（たとえば、図１ＡのDEPモジュール１４２）によって制御入力部（図示せず）を介して制御することができる。構造１０４のＤＥＰ区分１５２全体にわたって、回路５０２と同様のＤＥＰ電極回路を設けることができ、したがってＤＥＰ区分１５２にわたって固定のＤＥＰ電極（２２２と同様）のパターンを提供することができる。そのような固定のＤＥＰ電極２２２は、光４１０又は外部（たとえば、電気）制御によって活動化及び非活動化させることができる。
【００５３】
[0074]  図１ＡのＤＥＰモジュール１４２は、光源（図示せず）を含むことができ、ＤＥＰモジュール１４２及び／又はマスタコントローラ１３４は、光源を制御して、変化するパターンの光４１０を装置１００内へ誘導し、光作動式のＤＥＰ電極（図４及び図５の２２２と同様）を選択的に活動化及び非活動化させることができる。別法として、ＤＥＰ電極のいくつか又はすべてがハードワイヤード式である場合、ＤＥＰモジュール１４２及び／又はマスタコントローラ１３４は、そのようなＤＥＰ電極（２２２と同様）の活動化及び非活動化を変化するパターンで選択的に制御することができる。
【００５４】
[0075]  構造１０４のＥＷ区分１５４は、類似のＥＷ電極回路５０４を含むことができる。たとえば、構造１０４のＥＷ区分１５４内のＥＷ電極回路５０４は、スイッチ５２４を含むことができ、スイッチ５２４は、比較的小さい固定領域５１４から基板５６２を通ってバイアス電極３７２への高い導電率の電気的接続（図２の経路２５４に対応する）を提供する。スイッチ５２４は、選択的に開閉することができ、それによって領域５１４からバイアス電極３７２への比較的高い電気インピーダンスの経路又は比較的高い導電率の経路を選択的に生じさせることができる。図５に示す例では、スイッチ５２４は、光要素５３４によって制御され、光要素５３４は、誘導される光ビーム４２０に応答してスイッチ５２４を開閉することができる。別法として、スイッチ５２４は、外部制御モジュール（たとえば、図１ＡのＥＷモジュール１４４）によって電気制御入力部（図示せず）により制御することができる。構造１０４のＥＷ区分１５４全体にわたって、回路５０４と同様のＥＷ電極回路を設けることができ、したがってＥＷ区分１５４全体にわたって固定のＥＷ電極（２３２と同様）のパターンを提供することができる。そのようなＥＷ電極は、光４１２又は外部制御によって活動化及び非活動化させることができる。
【００５５】
[0076]  図１ＡのＥＷモジュール１４４は、光源（図示せず）を含むことができ、ＥＷモジュール１４４及び／又はマスタコントローラ１３４は、光源を制御して、変化するパターンの光４２０を装置１００内へ誘導し、光作動式のＥＷ電極（図４及び図５の２３２と同様）を選択的に活動化及び非活動化させることができる。別法として、ＤＥＰ電極のいくつか又はすべてがハードワイヤード式である場合、ＥＷモジュール１４４及び／又はマスタコントローラ１３４は、そのようなＥＷ電極（２３２と同様）の活動化及び非活動化を変化するパターンで選択的に制御することができる。
【００５６】
[0077]  いくつかの実施形態では、図５のスイッチ５２２及び／又はスイッチ５２４は、トランジスタを構成することができる。たとえば、スイッチ５２２及び／又はスイッチ５２４は、光要素５３２及び／又は５３４によって活動化及び非活動化させることができるトランジスタを構成することができる。別法として、トランジスタとして構成されたスイッチ５２２及び／又は５２４は、ハードワイヤード式の制御接続（図示せず）によって活動化及び非活動化させることができる。さらに別の例として、スイッチ５２２及び／又はスイッチ５２４は、フォトトランジスタを構成することができ、このフォトトランジスタは、光４１０又は４２０をフォトトランジスタ自体へ誘導することによって活動化され、光４１０又は４２０をフォトトランジスタから除去することによって非活動化される。スイッチ５２２及び／又は５２４がハードワイヤード式のトランジスタ又はフォトトランジスタとして構成される場合、光要素５３２又は５３４の必要がなくなることがある。いくつかの実施形態では、図５のＤＥＰ電極２２２は、領域５１２に位置する固定の物理的電極を構成することができ、スイッチ５２２はこの電極に電気的に接続される。ＥＷ電極２３２は、同様に、領域５１４に位置する固定の物理的電極を構成することができ、スイッチ５２４はこの電極に電気的に接続される。
【００５７】
[0078]  上述したように、図６及び図７は、図３と同様に、筐体１０２のＤＥＰ部１２２及びＥＷ部１２４の例示的な構成を示す。
【００５８】
[0079]  図６に示す構成は、誘電体層６５２が誘電体層３５２に取って代わることを除いて、図３に類似している。誘電体層６５２は、第２のチャンバ区分１７４のエレクトロウェッティング表面１８４を形成するが、第１のチャンバ区分１７２の第１の表面１８２は形成しない。したがって、誘電体層６５２は、筐体１０４のＥＷ部１２４の一部であるが、ＤＥＰ部１２２の一部ではない。誘電体層６５２はＤＥＰ部１２２の第１の表面１８２を横切って延びないため、誘電体層６５２の厚さｔは、図３の誘電体層３５２の厚さｔより大きくすることができる。他の点では、誘電体層６５２は、誘電体層３５２と同様とすることができ、誘電体層３５２と同じ材料を含むことができる。
【００５９】
[0080]  図７の構成は、図７の構成が誘電体層６５２と電極活動化基板３６２との間に追加の誘電体層７５２を含むことを除いて、図６に類似している。誘電体層６５２及び誘電体層７５２は、筐体１０４のＥＷ部１２４の一部とすることができるが、これらの層は、ＤＥＰ部１２２の一部ではない。誘電体層７５２は、本明細書に記載の任意の誘電体層（たとえば、３５２）と同様とすることができ、本明細書に記載の任意の誘電体層（たとえば、３５２）と同じ材料を含むことができる。
【００６０】
[0081]  図７には図示しないが、ＥＷ区分１２４内で、追加の誘電体層７５２と、電極活動化基板３６２のうちＥＷ区分１２４内に位置する部分との間に、バイアス電極が位置することができる。バイアスデバイス２０４（図２参照）は、バイアス電極３１２（二叉に分岐させることができ、したがってDEP区分１２２内の部分と、EW区分１２４内の電気的に分離された別個の部分とを含むことができる）のうち図７で境界１２６の右側に位置する部分と、追加の誘電体層７５２と電極活動化基板３６２のうちＥＷ区分１２４内に位置する部分との間のバイアス電極（図示せず）とに接続することができ、バイアス電極３７２には接続されない。
【００６１】
[0082]  図１Ａ〜図１Ｃは、筐体１０４の第１のチャンバ区分１７２及び第２の区分１７４を横に並べて（たとえば、実質上同じ平面内に）示す。しかし、これは単なる一例であり、他の構成も可能である。図８は、そのような区分が積み重ねられた一例を示す。
【００６２】
[0083]  図８は、マイクロ流体装置８００を示し、マイクロ流体装置８００は、第２の副筐体８２４の上に積み重ねられた第１の副筐体８２２を含むことができる。たとえば、各副筐体８２２、８２４は、構造８０４と、流体回路フレーム８０８と、カバー８１０とを含むことができ、これらはそれぞれ、図１Ａ〜図１Ｃの構造１０４、流体回路フレーム１０８、及びカバー１１０と同じ又は類似のものとすることができる。２つの積み重ねられた副筐体８２２、８２４を図８に示すが、より多くのそのような積み重ねられた副筐体が存在してもよい。
【００６３】
[0084]  副筐体８２２、８２４のいずれか又はすべては、ＤＥＰで構成されたデバイス及び／又はＥＷで構成されたデバイスとして構成することができる。すなわち、第１の副筐体８２２は、ＤＥＰ部１２２を含むものとして示し、第２の副筐体８２４は、ＥＷ部１２４を含むものとして示すが、副筐体８２２、８２４の両方が、ＤＥＰ部（たとえば、１２２と同様）又はＥＷ部（たとえば、１２４と同様）を含むことができる。さらに別の代替形態として、副筐体８２２、８２４の一方又は両方は、部分的にＤＥＰ部として構成しかつ部分的にＥＷ部として構成することができる（たとえば、副筐体８２２、８２４の一方又は両方を、図１Ａ〜図２の装置１００と同様に構成することができる）。
【００６４】
[0085]  図８に示すように、上記で論じたように、第１の筐体８２２はＤＥＰ部１２２を含むことができ、第２の筐体８２４はＥＷ部１２４を含むことができる。たとえば、上記で論じたように、第１の筐体８２２の構造８０４ａは、第１の表面１８２を含むＤＥＰ区分１５２を含むことができ、カバー８１０ａは、バイアス電極１６６を含むことができる。同様に、上記で論じたように、第２の筐体８２４の構造８０４ｂは、ＥＷ区分１５４と、誘電体層１６０と、エレクトロウェッティング表面１８４とを含むことができ、カバー８１０ｂは、疎水性表面１６５と、層１６４と、バイアス電極１６８とを含むことができる。
【００６５】
[0086]  第１の副筐体８２２は、液体媒質（たとえば、図２に示す第１の液体媒質２１２）を保持する第１の区分８７２を画定することができ、ＤＥＰ部１２２は、第１の区分８７２内のそのような液体媒質中で微小物体（たとえば、図２の２２８と同様）を選択及び操作することができる。第２の副筐体８２４は、同様に、液体媒質（たとえば、図２に示す第２の液体媒質２１４）を保持する第２の区分８７４を画定することができ、ＥＷ部１２４は、上記で論じたように、第２の区分８７４内のエレクトロウェッティング表面１８４上で液体媒質を操作することができる。やはり図示のように、第１の区分８７２から第２の区分８７４への１つ又は複数の通路８３０が存在することができる（１つを示すが、より多くてもよい）。そのような通路８３０の側壁は、親水性とすることができ、その場合、第１の区分８７２内の水性媒質は、自然に通路８３０に入って通路８３０を充填することができる。別法として、通路８３０の側壁は、疎水性とすることができる。
【００６６】
[0087]  図９は、マイクロ流体装置９００の別の例を示し、マイクロ流体装置９００は、一方のバイアス電極１６８、層１６４、及び疎水性表面１６５、並びにエレクトロウェッティング表面１８４、誘電体層１６０、ＥＷ区分１５４、及びバイアス電極１５８の位置が図８に示す位置とは異なる（たとえば、反対である）ことを除いて、デバイス８００に概して類似のものとすることができる。
【００６７】
[0088]  前述のように、第１のチャンバ区分１７２及び第２のチャンバ区分１７４に分割されたチャンバ１１２を含むものとして図１Ａ〜図１Ｃに示す装置１００の構成は一例であり、多くの他の構成も可能である。図１０Ａ〜図１０Ｃは、マイクロ流体装置１０００の一例を示し、マイクロ流体装置１０００は、複数の流体チャネル１０１２、１０１４（２つを示すが、より多くてもよい）と、それぞれチャネル１０１２、１０１４の１つ又は複数に連結することができる複数の保持ペン１０１６（３つを示すが、より少なくても多くてもよい）とを含む。
【００６８】
[0089]  装置１０００は、装置１００に概して類似のものとすることができ、図１０Ａ〜図１０Ｃの符号が付与された同様の要素は、図１Ａ〜図１Ｃのものと同じとすることができる。しかし、装置１０００の流体回路フレーム１００８は、構造１０４及びカバー１１０とともに、第１のチャネル１０１２、第２のチャネル１０１４、及び保持ペン１０１６を画定することができ、これらは図示のように、チャネル１０１２、１０１４に連結することができる。他の点では、流体回路フレーム１００８は、流体回路フレーム１０８と同じ又は類似のものとすることができる。
【００６９】
[0090]  図１０Ａ〜図１０Ｃに示す例では、第１のチャネル１０１２及びペン１０１６は、第１の液体媒質（図示しないが、図２の第１の液体媒質２１２とすることができる）を保持するように構成することができ、構造１０４及びカバー１１０は、第１の液体媒質中の微小物体を選択及び操作するＤＥＰ部１２２を含むことができる。たとえば、構造１０４は、バイアス電極１５６と、ＤＥＰ区分１５２と、第１の表面１８２とを含むことができ、カバー１１０は、バイアス電極１６６を含むことができ、これらはすべて、上記で論じたものとすることができる。同様に、構造１０４はまた、バイアス電極１５８と、ＥＷ区分１５４と、誘電体層１６０と、エレクトロウェッティング表面１８４とを含むことができ、カバー１１０はまた、疎水性表面１６５と、層１６４と、バイアス電極１６８とを含むことができ、これらはすべて、上記で論じたものとすることができる。上記で論じたように、ＤＥＰ部１２２は、第１のチャネル１０１２及びペン１０１６内の第１の表面１８２上で第１の液体媒質（たとえば、２１２）中の微小物体（たとえば、２２８）を選択及び操作することができ、ＥＷ部１２４は、第２のチャネル１０１４内のエレクトロウェッティング表面１８４上で液体媒質（図示せず）を操作することができる。
【００７０】
[0091]  図１０Ａ〜図１０Ｃで、境界１０２６は、図１Ａ〜図１Ｃの境界１２６と同じとすることができ、境界１０２６は、第１の表面１８２とエレクトロウェッティング表面１８４との間の境界であり、第１のチャネル１０１２及びペン１０１６を含む第１の区分（図１Ａ〜図１Ｃの第１のチャンバ区分１７２に同等）と、第２のチャネル１０１４を含む第２の区分（図１Ａ〜図１Ｃの第２のチャンバ区分１７４に同等）との間の境界とすることができる。
【００７１】
[0092]  図１０Ａ〜図１０Ｃ又は図８及び図９には図示しないが、図１Ａ〜図１Ｃの機器１３２及びバイアスデバイス１１８（たとえば、図２のバイアスデバイス２０２、２０４及びスイッチ２０６、２０８を含む）は、図８〜図１０Ｃのデバイス８００、９００、及び１０００に対する種々雑多な機能をバイアス、制御、及び提供することができる。
【００７２】
[0093]  図１１は、微小物体をマイクロ流体装置内の第１の液体媒質から第２の液体媒質へ移動させる方法１１００の一例である。説明及び議論を簡単にするために、方法１１００について、図１Ａ〜図１Ｃの装置１００及び図８の装置８００に関して以下で論じる。しかし、方法１１００は、そのように限定されるものではなく、図９の装置９００、図１０Ａ〜図１０Ｃの装置１０００、又は他のそのようなデバイスなどの他のマイクロ流体装置上で実行することもできる。
【００７３】
[0094]  図示のように、方法１１００のステップ１１０２で、マイクロ流体装置のＤＥＰで構成された部分内の微小物体を選択することができる。図１２Ａ〜図１５は例を示す。
【００７４】
[0095]  図１２Ａは、カバー１１０が除去された装置１００の上面図を示し、図１２Ｂは、図１Ｃ及び図１Ｂに対応する装置１００の横断面側面図であるが、筐体１０２の第１のチャンバ区分１７２内に第１の液体媒質２１２を有し、筐体１０２の第２のチャンバ区分１７４内に第２の液体媒質２１４を有する（図２に示す）。加えて、第１のチャンバ区分１７２内の第１の液体媒質２１２中に、微小物体１２０２（図２の微小物体２２８と同様とすることができる）を懸濁させることができる。図１３は、図８のデバイス８００を示し、第１の副筐体８２２の第１の区分８７２内に第１の液体媒質２１２を有し、第２の副筐体８２４の第２の区分８７４内に第２の液体媒質２１４を有する。また、第１の区分８７２内の第１の媒質２１２中に微小物体１２０２が示されている。
【００７５】
[0096]  図１２Ａ〜図２１には図示しないが、図１Ａ〜図１Ｃの機器１３２及びバイアスデバイス１１８（たとえば、図２のバイアスデバイス２０２、２０４及びスイッチ２０６、２０８を含む）は、図１２Ａ〜２１に示すデバイス１００及び８００に対する種々雑多な機能をバイアス、制御、及び提供することができる。実際には、マスタコントローラ１３４は、方法１１００のステップの１つ、いくつか、又はすべてを実行するように構成することができる。
【００７６】
[0097]  図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第１の液体媒質２１２中の微小物体１２０２の１つ又は複数を選択し、ＤＥＰトラップ１４０２によって捕獲することができる。ＤＥＰトラップ１４０２は、ＤＥＰ区分１５２（図２に関して上記で論じた）の第１の表面１８２に位置する１つ又は複数のＤＥＰ電極２２２（図１４Ａ及び図１４Ｂには図示せず）を、選択された微小物体１２０２を取り囲むパターンで活動化させることによって生じさせることができ、それによって微小物体１２０２を捕獲する。微小物体１２０２の特有の１つ又は複数は、複数の特徴（たとえば、細胞サイズ及び／又はモフォロジ、核のサイズ及び／又はモフォロジ、細胞表面マーカ、細胞分泌物など）のいずれかに基づいて、第１のチャンバ区分１７２内の１群の微小物体１２０２から識別及び選択することができる。同様に、図１５に示すように、デバイス８００の第１の区分８７２内でＤＥＰトラップ１４０２によって１つ又は複数の特有の微小物体１２０２を識別及び選択することができる。
【００７７】
[0098]  図１１に再び戻ると、方法１１００のステップ１１０４で、ステップ１１０２で選択された１つ又は複数の微小物体を、デバイス内の第２の液体媒質との境界面へ移動させることができる。図１６Ａ〜図１７は例を示す。
【００７８】
[0099]  図１６Ａに示すように、選択された微小物体１２０２は、装置１００内で物理的障壁１２８を通って通路１３０へ移動させることができる。別法として、選択された微小物体１２０２は、境界１２６のうち物理的障壁を有していない部分へ移動させることができる。選択された微小物体１２０２は、トラップ１４０２を移動させることによって、装置１００内の第１のチャンバ区分１７２内の第１の液体媒質２１２中で移動させることができ、これは、上記で論じたように、ＤＥＰ区分１５２の第１の表面１８２上のＤＥＰ電極２２２（図１６Ａ及び図１６Ｂには図示せず）を活動化及び非活動化させることによって実現することができる。選択された微小物体１２０２の移動は、重力（G）が微小物体１２０２を境界１２６又は通路１３０の方へ引っ張るように装置１００を傾斜させることを伴うことができる。特定の実施形態では、微小物体１２０２は、微小物体１２０２が選択される前に、境界１２６又は通路１３０の方へ移動させることができる（たとえば、装置を傾斜させ、重力が微小物体１２０２に作用することを可能にすることによる）。
【００７９】
[00100]  図１７に示すさらに別の例として、デバイス８００の第１の区分８７２内の選択された微小物体１２０２は、通路８３０へ移動させることができ、そこで選択された微小物体１２０２を通路８３０内へ解放することができる。選択された微小物体１２０２は、トラップ１４０２を通路へ移動させることによって通路８３０へ移動させることができ、これは、図２に関して上記で論じたように、ＤＥＰ区分１５２の第１の表面１８２上のＤＥＰ電極２２２（図１７には図示せず）を活動化及び非活動化させることによって実現することができる。選択された微小物体１２０２は、トラップ１４０２のＤＥＰ電極２２２を非活動化させることによって解放することができる。この場合も、選択された微小物体１２０２の移動は、上記で論じたように、重力（G）が微小物体１２０２を通路８３０の方へ引っ張るように装置８００を傾斜させることを伴うことができる。
【００８０】
[00101]  重力（G）は、解放された微小物体１２０２を通路８３０の底部へ移動させることができ、通路８３０は、第２の区分８７４内の第２の液体媒質２１４との境界面に位置する。別法として、解放された微小物体１２０２は、重力以外の力によって通路８３０の下へ移動させることもできる。たとえば、通路８３０内の第１の液体媒質２１２の流れが、解放された微小物体１２０２を通路８３０の下へ移動させることができる。別の例として、微小物体１２０２は、ＤＥＰトラップ１４０２によって通路８３０の下へ移動させることもできる。
【００８１】
[00102]  図１１を再び参照すると、方法１１００のステップ１１０６で、第１の液体媒質２１２からの微小物体を含有する第１の液体媒質の液滴を第２の媒質中へ引き入れることができる。図１８Ａ〜図１９は例を示す。
【００８２】
[00103]  図１８Ａに示すように、微小物体１２０２を有する第１の液体媒質２１２の液滴１８０２を、第１のチャンバ区分１７２から装置１００の物理的障壁１２８内の通路１３０を通って装置１００の第２のチャンバ区分１７４内の第２の液体媒質２１４中へ引き入れることができる。図１８Ａ及び図１８Ｂに示す別の例として、液滴１８０２は、境界１２６のうち物理的障壁１２８が存在しない部分を横切って、第１の媒質２１２から第２の媒質２１４中へ引き入れることができる。それでも、第１の液体媒質２１２の液滴１８０２は、図２に関して上記で概して論じたように、領域８１４内で第１の液体媒質２１２と第２の液体媒質２１４との間の境界１２６に隣接するエレクトロウェッティング表面１８４上のＥＷ電極２３２（図１８Ａ及び図１８Ｂには図示せず）を活動化させることによって、第１のチャンバ区分１７２から第２のチャンバ区分１７４内の第２の液体媒質２１４中へ引き入れることができる。図２の議論で上述したように、エレクトロウェッティング表面１８４上の活動しているＥＷ電極２３２は、第１の液体媒質２１２を引き付け、それによって第１の液体媒質２１２の液滴をエレクトロウェッティング表面１８４に沿って移動させることができる。別の例を図１９に示し、図１９は、第１の媒質２１２の液滴１８０２を通路８３０から第２の区分８７４内の第２の媒質２１４中へ引き込む一例を示す。
【００８３】
[00104]  液滴１８０２を第１のチャンバ区分１７２から第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れるのを助けるために、追加の動作をとることができる。たとえば、液滴１８０２を第１のチャンバ区分１７２から第２のチャンバ区分１７４内へ引き込む傾向のある差圧を生じさせることができる。そのような差圧は、液滴１８０２を第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れるのを助けることができ、したがって、上記で論じたように、ＥＷ電極２３２の活動化と組み合わせて利用することができる。そのような差圧は、圧電デバイス、空気圧力の利用、液体圧力の利用などによって、流体力学的に引き起こすことができる。液滴１８０２を第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れるのを助けるのではなく、差圧を引き起こすことを利用して、ＥＷ電極２３２を活動化させることなく、液滴１８０２を第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れることもできる。したがって、圧力及び／もしくは他の技法を利用して、液滴１８０２を第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れるのを助けることができ、又はそのような技法を単独で利用して、ＥＷ電極２３２を活動化させることなく、液滴１８０２を第２のチャンバ区分１７４内へ引き入れることができる。
【００８４】
[00105]  図１８Ａ及び図１８Ｂには図示しないが、追加の要素を含むことができる。たとえば、チャンバ１１２内に可動の切削工具（たとえば、刃板を含む）を設けることができ、この切削工具は、第２のチャンバ区分１７４内の液滴１８０２を第１のチャンバ区分１７２内の媒質２１２から分離するように構成することができる。
【００８５】
[00106]  図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、第２の媒質２１４中へ引き入れられた第１の液体媒質２１２の液滴１８０２は、第２のチャンバ区分１７４内であちこち移動させることができ（液滴１８０２内の微小物体１２０２を伴う）、これは、図２に関して上記で概して論じたように、エレクトロウェッティング表面１８４のうち液滴１８０２にすぐ隣接する領域（たとえば、その前）に位置するＥＷ電極２３２（図２０Ａ及び図２０Ｂには図示せず）を選択的に活動化及び非活動化させることによって行うことができる。図２１に示すように、液滴１８０２は、同様に、装置８００の第２の区分８７４内の第２の液体媒質２１４中であちこち移動させることができる。たとえば、液滴１８０２は、マイクロ流体デバイス内の他の位置へ移動させることができ、又はマイクロ流体デバイスから出すことができる。
【００８６】
[00107]  図２２は、マイクロ流体装置内で生物微小物体を培養する方法２２００の一例である。説明及び議論を簡単にするために、方法２２００について、図１０Ａ〜図１０Ｃの装置１０００に関して以下で論じる。しかし、方法２２００は、そのように限定されるものではなく、他のマイクロ流体装置で実行することもできる。
【００８７】
[00108]  図２３〜図２５には図示しないが、図１Ａ〜図１Ｃの機器１３２及びバイアスデバイス１１８（たとえば、図２のバイアスデバイス２０２、２０４及びスイッチ２０６、２０８を含む）は、図２３〜図２５に示す装置１０００に対する種々雑多な機能をバイアス、制御、及び提供することができる。マスタコントローラ１３４は、方法２２００のステップの１つ、いくつか、又はすべてを実行するように構成することができる。
【００８８】
[00109]  図示のように、方法２２００のステップ２２０２で、マイクロ流体デバイス内の保持ペン内へ生物微小物体を装入することができる。例が図２３及び図２４に示されており、図２３及び図２４は、図１０Ａ〜図１０Ｃの装置１０００の上面図を示し、特にカバー１１０は、図１０Ｃに示すように除去されている。図２３及び図２４で、第１のチャネル１０１２及びペン１０１６は、第１の液体媒質２１２を収容し、第２のチャネル１０１４は、第２の液体媒質２１４を収容する。
【００８９】
[00110]  図２３に示すように、第１のチャネル１０１２内で生物微小物体２３０２を選択し、ペン１０１６内へ移動させることができる。たとえば、図１１に関して上記で論じたように、ＤＥＰトラップ１４０２によって特定の微小物体２３０２を閉じ込め、ＤＥＰトラップ１４０２をペン１０１６内へ移動させることによって、特定の生物微小物体２３０２を選択して移動させることができる。生物微小物体２３０２の移動は、重力（G）が生物微小物体２３０２をペン１０１６の方へ引っ張りかつ／又はペン１０１６内へ引き入れるように装置１０００を傾斜させることを伴うことができる。特定の実施形態では、生物微小物体２３０２は、生物微小物体２３０２が選択される前に、ペン１０１６の方へかつ／又はペン１０１６内へ移動させることができる（たとえば、装置を傾斜させ、重力が生物微小物体２３０２に作用することを可能にすることによる）。
【００９０】
[00111]  図２４に示す例では、生物微小物体２３０２は、第２のチャネル１０１４内へ導入することができる（たとえば、入口１１４を通って）。図示のように、微小物体２３０２の１つ又は複数は、第２のチャネル１０１４内の媒質（たとえば、第１の媒質２１２）の液滴２４０２内に位置することができる。これらの液滴２４０２は、概して図示のように、ペン１０１６の開口へ移動させることができる。液滴２４０２は、概して上記で論じたように、第２の媒質２１４内で移動させることができる。液滴２４０２が、ペン１０１６への開口に位置する第１の媒質２１２と第２の媒質２１４との間の境界面へ移動させられた後、１つ又は複数の生物微小物体２３０２は、第２の媒質２１４中の液滴２４０２からペン１０１６内の第１の媒質２１２中へ移動させることができる。たとえば、第１の媒質２１２と第２の媒質２１４との間の境界面に位置する液滴２４０２は、境界でエレクトロウェッティング力を生成することによって、この境界面で溶け込ませることができる。その後、微小物体２４０２を引き付けるＤＥＰトラップ１４０２を、ＤＥＰ区分１０５２内に任意選択により生成することができ、したがって、微小物体２４０２を第１の媒質２１２と第２の媒質２１４との間の境界面から引き離すのに十分に、微小物体２４０２を引き付けることができる。
【００９１】
[00112]  ステップ２２０２で生物微小物体２３０２がペン１０１６内へどのように装入されるかにかかわらず、ペン１０１６の１つ又は複数のそれぞれが単一の細胞を収容するように、個々の生物微小物体２３０２をペン１０１６内へ配置することができる。当然ながら、１つ又は複数の個々のペン１０１６内へ複数の生物微小物体２３０２を配置することもできる。
【００９２】
[00113]  図示のように、方法２２００のステップ２２０４で、ペン１０１６内の生物微小物体２３０２を培養することができる。たとえば、１つ又は複数の生物微小物体２３０２が各ペン１０１６内へ配置された後、微小物体は、成長、生物材料の分泌、分裂などのために、一定時間にわたって放置することができる。第１のチャネル１０１２内の第１の媒質２１２の流れ（図示せず）の中で、ペン１０１６内の生物微小物体２３０２に栄養素を提供することができる。別の例として、図２５に示すように、生物微小物体２３０２がペン１０１６に入った後、第１のチャネル１０１２内で第１の液体媒質２１２を第２の液体媒質２１４に置き換えることができる。これにより、微小物体２３０２がペン１０１６から第１のチャネル１０１２内へ逃げないようにすることができる。第２のチャネル１０１４内の第２の液体媒質２１４を通ってペン１０１６内へ第１の液体媒質２１２の液滴２５０２を移動させることによって、ペン１０１６内の微小物体２３０２に栄養素を提供することができる。そのような液滴２５０２は、ペン１０１６内の微小物体２３０２に対する栄養素を含有することができる。液滴２５０２は、図１８Ａ〜図２１に関して上記で論じたように液滴１８０２を移動させる方法と同じ方法で、第２のチャネル１０１４内で移動させることができる。
【００９３】
[00114]  方法２２００のステップ２２０６で、第１の液体媒質の液滴をペンから第２のチャネル内へ引き入れることができる。たとえば、図２６に示すように、第１の液体媒質２１２の１つ又は複数の液滴２６０２の形のアリコートをペン１０１６から第２のチャネル１０１４内の第２の液体媒質２１４中へ引き入れることができる。次いで、そのような液滴２６０２は、第２のチャネル１０１４内で、液滴２６０２を分析して液滴２６０２の化学物質又は材料の中身を判定することができる位置へ移動させることができる。したがって、ペン１０１６のいずれかの中の第１の液体媒質２１２の中身は、ペン１０１６から１つ又は複数の液滴２６０２を除去することによって分析することができる。図２０Ａ〜２１に関して上記で論じたように、液滴２６０２は、ペン１０１６から第２のチャネル１０１４内へ引き入れて、第２のチャネル１０１４内の第２の液体媒質２１４中で移動させることができる。
【００９４】
[00115]  別の例として、生物微小物体２３０２を収容する液滴２６０４を、ペン１０１６から第２のチャネル１０１４内へ引き入れることができる。これは、ペン１０１６及び第２のチャネル１０１４内で実行される方法１１００に従って実現することができる。
【００９５】
[00116]  図２７は、少なくとも１つのＤＥＰ区分及び少なくとも１つのＥＷ区分を含むマイクロ流体装置上で実行することができる方法２７００の一例を示す。たとえば、方法２７００は、図１Ａ〜図１Ｃのマイクロ流体装置１００又は図１０Ａ〜図１０Ｃの装置１０００上で実行することができる。
【００９６】
[00117]  図示のように、ステップ２７０２で、マイクロ流体装置のＤＥＰ区分内の微小物体にかかる正味ＤＥＰ力を引き起こすことができる。たとえば、図２に示して上記で論じたように、微小物体２２８にかかる正味ＤＥＰ力（F）を引き起こすことができる。正味ＤＥＰ力（F)は、第１の表面１８２上で微小物体２２８を移動させるのに十分な強さとすることができる。概して上記で論じたように、第１の表面１８２に位置する異なるＤＥＰ電極２２２に対してステップ２７０２を繰り返して、表面１８２にわたって様々な可能な経路のいずれかに沿って微小物体２２８を移動させることができる。
【００９７】
[00118]  ステップ２７０４で、マイクロ流体装置のＥＷ区分内のエレクトロウェッティング表面の一領域の有効湿潤特性を変化させることができる。たとえば、図２に示して上記で論じたように、ＥＷ電極２３２に位置するエレクトロウェッティング表面１８４の有効湿潤特性を変化させることができる。この変化は、エレクトロウェッティング表面１８４上で液体媒質（たとえば、液体媒質の液滴）を移動させるのに十分なものとすることができる。概して上記で論じたように、エレクトロウェッティング表面１８４に位置する異なるＥＷ電極２３２に対してステップ２７０４を繰り返して、エレクトロウェッティング表面１８４にわたって様々な可能な経路のいずれかに沿って液体媒質（たとえば、液滴）を移動させることができる。
【００９８】
[00119]  ステップ２７０２及び２７０４は、別法として、微小物体にかかる正味ＤＥＰ力を引き起こし又はエレクトロウェッティング表面の有効湿潤特性を変化させるための本明細書に論じる任意の方法で実行することができる。さらに、ステップ２７０２及び２７０４は、同時に実行することができる。
【００９９】
[00120]  図２８は、マイクロ流体回路２８００へ流体液滴を提供する液滴生成器２８０６の一例を示す。図２８に示す例では、マイクロ流体回路２８００は、潅流チャネル２８１２と、サンプルチャネル２８１４と、チャネル２８１２及び２８１４の一方又は両方に流体的に連結することができる保持ペン２８１６とを含むものとして示されている。潅流チャネル２８１２及び保持ペン２８１６は、ＤＥＰ部を含むことができ、サンプルチャネル２８１４は、ＥＷ部を含むことができる。たとえば、潅流チャネル２８１２及び保持ペン２８１６は、図１０Ａ〜図１０ＣのＤＥＰチャネル１０１２及び保持ペン１０１６と同様のものとすることができ、サンプルチャネル２８１４は、図１０Ａ〜図１０ＣのＥＷチャネル１０１４と同様のものとすることができる。しかし、マイクロ流体回路２８００はほんの一例であり、液滴生成器２８０６は、他のマイクロ流体回路とともに利用することもできる。
【０１００】
[00121]  たとえば、液滴生成器２８０６は、ＤＥＰ及び／又はＥＷで構成された区分を含まないマイクロ流体回路とともに利用することができる。それでも、液滴生成器２８０６及び液滴生成器２８０６が液滴を提供する任意のマイクロ流体回路は、マイクロ流体デバイスの一部とすることができ（一体部分であり又はそれに連結される）、マイクロ流体デバイスは、図面に示し又は本明細書に記載するマイクロ流体デバイスのいずれかと同様のものとすることができる。１つの液滴生成器２８０６を図２８に示すが、２つ以上のそのような液滴生成器２８０６が、マイクロ流体回路２８００へ液滴を提供することもできる。
【０１０１】
[00122]  潅流チャネル２８１２及びペン２８１６は、第１の流体媒質２８２２で充填することができ、サンプルチャネル２８１４は、第２の流体媒質２８２４で充填することができる。第１の流体媒質２８２２（以下、「水性媒質」）は、生物微小物体２８３０の維持、培養などのためのサンプル媒質などの水性媒質とすることができる。第２の流体媒質２８２４（以下、「不混和性媒質」）は、水性媒質２８２２が不混和性を有する媒質とすることができる。水性媒質２８２２及び不混和性媒質２８２４の例には、様々な媒質に対して上記で論じた例のいずれかが含まれる。
【０１０２】
[00123]  図示のように、液滴生成器２８０６は、１つ又は複数の流体入力部２８０２及び２８０４（２つを示すが、より少なくても多くてもよい）と、サンプルチャネル２８１４に連結することができる流体出力部２８０８とを含むことができる。水性媒質２８２２、不混和性媒質２８２４、生物微小物体２８３０、試薬、及び／又は他の生物媒質は、入力部２８０２及び２８０４を通って液滴生成器２８０６内へ装入することができる。液滴生成器２８０６は、水性媒質２８２２（１つ又は複数の生物微小物体２８３０を含有することができるが、必ずしも必要でない）、試薬、又は他の生物媒質の液滴２８２０を生成し、チャネル２８１４内へ出力することができる。チャネル２８１４がＥＷチャネルとして構成される場合、液滴２８２０は、上記で論じたように、エレクトロウェッティング又は光エレクトロウェッティングを利用して、チャネル２８１４内で移動させることができる。別法として、液滴２８２０は、他の手段によってチャネル２８１４内で移動させることもできる。たとえば、液滴２８２０は、流体流、誘電泳動などを使用してチャネル２８１４内で移動させることができる。
【０１０３】
[00124]  液滴生成器２８０６自体は、マイクロ流体デバイスのＥＷ区分（たとえば、本出願の図面のEW区分１２４）の一部とすることができ、したがって、光導電性基板（たとえば、米国特許第６，９５８，１３２号に記載）、光作動式の回路基板（たとえば、米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号（代理人整理番号ＢＬ９−ＵＳ）に記載）、フォトトランジスタベースの基板（たとえば、米国特許第７，９５６，３３９号に記載）、又は電気作動式の回路基板（たとえば、米国特許第８，６８５，３４４号に記載）を有するＥＷ部を含むことができる。別法として、液滴生成器は、Ｔ字状又はＹ字状の流体力学構造（たとえば、米国特許及び特許出願公開第７，７０８，９４９号、第７，０４１，４８１号（ＲＥ４１．７８０として再発行）、第２００８／００１４５８９号、第２００８／０００３１４２号、第２０１０／０１３７１６３号、及び第２０１０／０１７２８０３号に記載）を有することができる。上記の米国特許文献（すなわち、米国特許第６，９５８，１３２号、第７，９５６，３３９号、第８，６８５，３４４号、第７，７０８，９４９号、及び第７，０４１，４８１号（ＲＥ４１．７８０として再発行）、並びに米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号、第２００８／００１４５８９号、第２００８／０００３１４２号、第２０１０／０１３７１６３号、及び第２０１０／０１７２８０３号）はすべて、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
【０１０４】
[00125]  図２９及び図３０は、それぞれ保持ペン２９１６及び３０１６を含む代替のマイクロ流体回路２９００及び３０００の例を示し、保持ペン２９１６及び３０１６は、サンプルチャネル２８１４に流体的に連結されるが、潅流チャネル２８１２には流体的に連結されない。そのような構成では、サンプルチャネル２８１４がＥＷで構成される場合、保持ペン２９１６及び３０１６もまたＥＷで構成することができる。マイクロ流体回路２８００、２９００、及び３０００の図は単なる例であり、変形形態が可能である。たとえば、保持ペン２８１６は、図３０のマイクロ流体回路３０００内でペン３０１６と垂直に位置合わせする必要はない。
【０１０５】
[00126]  液滴生成器２８０６は、生物微小物体を装入しかつ／又はマイクロ流体デバイス上の生化学的及び／もしくは分子生物学的な作業の流れを容易にするために利用することができる。図２８〜図３０は、非限定的な例を示す。
【０１０６】
[00127]  図２８に示すように、液滴生成器２８０６は、微小物体２８３０を含有するサンプル材料２８２２の液滴２８２０をサンプルチャネル２８１４内へ出力することができる。次いで、液滴２８２０は、図２８に示すように、サンプルチャネル２８１４を介して保持ペン２８１６の１つの中へ移動させることができる。液滴生成器２８０６によって生成された液滴２８２０のうち微小物体２８３０を含有していないものは、保持ペン２８１６内へ移動させずに廃棄することができる。
【０１０７】
[00128]  図２９及び図３０は、液滴生成器２８０６が試薬（又は他の生物材料）を含む液滴２９２０を生成する別の例を示す。試薬含有液滴２９２０は、サンプルチャネル２８１４を通って不混和性媒質２８２４を収容する保持ペン２９１６又は３０１６の１つの中へ移動させることができる。試薬含有液滴２９２０を保持ペン２９１６又は３０１６の１つの中へ移動させる前又は後に、１つ又は複数の液滴２９３２内の１つ又は複数の微小物体２９３０は、同じ保持ペン２９１６又は３０１６内へ移動させることができる。次いで、試薬含有液滴２９２０は、微小物体２９３０を含有する液滴２９３２と溶け込ませることができ、それにより、液滴２９２０の試薬が液滴２９３２の中身と混合して化学的に反応することを可能にする。１つ又は複数の微小物体含有液滴２９３２は、図２８に示すように、液滴生成器２８０６によって供給することができ、又は図２９及び図３０に示すように、保持ペン２８１６から取得することができる。微小物体２９３０は、細胞などの生物微小物体とすることができ、生物微小物体は、任意選択により、保持ペン２９１６又は３０１６へ移動される前に培養されている（たとえば、保持ペン２８１６内）。別法として、微小物体２９３０は、サンプル中の当該分子（たとえば、サンプル材料２８２２を使用して１つ又は複数の生物細胞を培養した後にサンプル材料２８２２中に存在する細胞分泌物）に結合することが可能なアフィニティビーズなどのビーズとすることができる。さらに他の代替手段では、１つ又は複数の液滴２９３２は、微小物体ではなく、たとえばサンプル材料２８２２を使用して１つ又は複数の生物細胞を培養した後の細胞分泌物を含有するサンプル材料２８２２などの水性媒質のみを含有することができる。
【０１０８】
[00129]  図３１は、液滴生成器２８０６と、２８００、２９００、又は３０００のいずれかと同様のマイクロ流体回路とを含むマイクロ流体デバイス内で実行することができる方法３１００の一例を示す。
【０１０９】
[00130]  方法３１００のステップ３１０２で、サンプル媒質（たとえば、細胞培養媒質）で充填された保持ペン内で生物微小物体を培養することができる。たとえば、図２８の微小物体２８３０又は図２９及び図３０の微小物体２９３０は生物微小物体とすることができ、その保持ペン内で培養することができる。培養は概して、図２２のステップ２２０４に関して上記で論じたように行うことができる。たとえば、培養は、チャネル２８１２にサンプル媒質２８２２及び／又は他の培養媒質を潅流させることを含むことができる。ステップ３１０２は、指定の期間にわたって実行することができる。
【０１１０】
[00131]  ステップ３１０４で、培養された生物微小物体は、生物微小物体が培養されたサンプル媒質で充填された保持ペンから、サンプル媒質が不混和性を有する媒質で充填された保持ペンへ移動させることができる。たとえば、培養された微小物体２８３０又は２９３０は、図２９又は図３０に示し上記で論じたように、サンプル媒質２８２２の液滴２８２０又は２９３２に入れて、保持ペン２８１６の１つから保持ペン２９１６又は３０１６の１つへ移動させることができる。
【０１１１】
[00132]  ステップ３１０６で、培養された生物微小物体は、不混和性媒質で充填された保持ペン内で１つ又は複数の処置又は処理にかけることができる。たとえば、図２９又は図３０に示し上記で論じたように、１つ又は複数の試薬を含有する１つ又は複数の液滴２９２０を液滴生成器２８０６によって作り出し、不混和性媒質で充填された保持ペン２９１６又は３０１６内へ移動させ、培養された生物微小物体２８３０を含有する液滴２９３２と溶け込ませることができる。たとえば、第１の試薬含有液滴２９２０は、溶解試薬を含有することができる。培養された生物微小物体２８３０を含有する液滴３９３２と、溶解試薬を含有する第１の試薬含有液滴２９２０とを溶け込ませる結果、培養された生物微小物体２８３０の溶解が生じるはずである。言い換えれば、培養された生物微小物体２８３０からの細胞溶解物を含有する単一の新しい液滴（図示せず）が形成されるはずである。次いで、所望される場合、細胞溶解物をさらに処理するために、追加（たとえば、第２、第３、第４など）の試薬含有液滴２９２０を、細胞溶解物を含有する新しい液滴と溶け込ませることができる。
【０１１２】
[00133]  加えて、又は別の例として、培養された生物微小物体２８３０によって作り出された分泌物又は１つもしくは複数の他の当該材料（たとえば、DNAもしくはRNAなどの核酸、蛋白、代謝産物、もしくは他の生物分子）に対するアフィニティを有する１つ又は複数のラベル付き捕獲微小物体（図示せず）を含有する１つ又は複数の液滴を、液滴生成器２８０６によって生成し、不混和性媒質で充填されたペン２９１６又は３０１６内へ移動させ、培養された生物微小物体２８３０を含有するサンプル媒質２８２２の液滴と同様に溶け込ませることができる。培養された生物微小物体２８３０がすでに溶解されている場合、捕獲微小物体含有液滴２９２０は、１つ又は複数のアフィニティビーズ（たとえば、DNA、RNA、マイクロRNAなどの核酸に対するアフィニティを有する）を含有することができ、アフィニティビーズは、保持ペン２９１６又は３０１６内で細胞溶解物を含有する液滴と溶け込ませるとき、溶解物中に存在する標的分子に結合することができる。
【０１１３】
[00134]  ステップ３１０８で、任意選択により、処置された生物微小物体を処理することができる。たとえば、ステップ３１０６で、培養された生物微小物体２８３０を有する不混和性媒質で充填されたペン２９１６又は３０１６内へ捕獲物体（図示せず）が移動させられた場合、ステップ３１０８で、ラベル付き捕獲微小物体に結合された当該材料の数量を示す反応（たとえば、蛍光信号）についてペン２９１６又は３０１６を監視することができる。別法として、そのような捕獲微小物体（図示せず）は、ペン２９１６又は３０１６から除去し（たとえば、液滴２９３２に入れて）、後の分析のためにマイクロ流体デバイス（図２８〜図３０には図示せず）から出すことができる。さらに別の例として、処置された生物微小物体２８３０は、ペン２９１６又は３０１６から除去し（たとえば、液滴２９３２に入れて）、後の分析のためにマイクロ流体デバイス（図示せず）から出すことができる。
本発明の特有の実施形態及び応用例について本明細書で説明したが、これらの実施形態及び応用例は例示のみを目的とし、多くの変形形態が可能である。たとえば、図３１の方法は、細胞分泌物を含有するサンプル材料に対して実行することができる（たとえば、サンプル材料２８２２は、１つ又は複数の生物細胞を培養するために使用された後で）。そのような実施形態では、ステップ３１０２は同じままであるが、ステップ３１０４は、細胞分泌物を含有するサンプル材料２８２２など、微小物体を含有しないが水性媒質のみを含有することができる液滴２９３２を、不混和性媒質を収容する保持ペン２９１６又は３０１６内へ移動させることを伴うはずであり、ステップ３１０６及び３１０８は、そのような水性媒質を含有する液滴２９３２に対して実行されるはずである。さらに、図面に示し又は本明細書に記載するＤＥＰ部（たとえば、１２２）は例である。概して、ＤＥＰ部（たとえば、１２２）は、当技術分野では知られている任意のタイプの光電子ピンセット（OET）デバイスとすることができ、その例は、米国特許第７，６１２，３５５号（現在はＲＥ４４，７１１）、米国特許第７，９５６，３３９号、及び米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号に開示されている。ＤＥＰ部の他の例は、任意の種類の電子制御式の電子ピンセットを含み、その一例は、米国特許第６，９４２，７７６号に開示されている。概して、ＥＷ部は、当技術分野では知られている任意のタイプの光電子ウェッティング（OEW）デバイスとすることができ、その例は、米国特許第６，９５８，１３２号に開示されている。ＥＷ部の他の例には、誘電体上エレクトロウェッティング（EWOD）デバイスが含まれており、これは電子制御式とすることができ、その一例は、米国特許第８，６８５，３４４号に開示されている。上記の米国特許文献（米国特許第７，６１２，３５５号（現在はＲＥ４４，７１１）、米国特許第７，９５６，３３９号、米国特許出願公開第２０１４／０１２４３７０号、米国特許第６，９４２，７７６号、米国特許第６，９５８，１３２号、及び米国特許第８，６８５，３４４号）はすべて、全体として参照により本明細書に組み込まれている。
【図１Ａ】
2020179396.tif 000003
【図１Ｂ】
2020179396.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020179396.tif 000009
【図６】
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【図７】
2020179396.tif 000011
【図８】
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【図９】
2020179396.tif 000013
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月28日(2020.7.28)
【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】
筐体であって、前記筐体の第１の区分内の第１の表面上に配置された第１の液体媒質及び前記筐体の第２の区分内のエレクトロウェッティング表面上に配置された第２の液体媒質を保持するように構成された筐体と、
前記筐体の前記第１の区分と前記第２の区分との間の境界と、
を備え、
前記筐体が、
第１のマイクロ流体チャネルと、
第２のマイクロ流体チャネルと、
それぞれ前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの一つ又は両方に連結されたマイクロ流体保持ペンと、
を備え、
前記境界が、
前記筐体内で前記筐体の前記第１の区分と前記筐体の前記第２の区分との間に位置する物理的な障壁と、
前記筐体の前記第１の区分から前記障壁を通って前記筐体の前記第２の区分への通路と、
を備え、
前記筐体の前記第１の区分が、バイアスデバイスに連結されているとき、前記筐体の前記第１の区分内の前記第１の液体媒質中の微小物体を捕獲して前記第１の表面に対して移動させるのに十分な正味誘電泳動（ＤＥＰ）力を前記第１の液体媒質中に選択的に引き起こすように構成されたＤＥＰ部を備え、
前記筐体の前記第２の区分が、バイアスデバイスに連結されているとき、前記筐体の前記第２の区分内の前記第２の媒質中の液体の液滴を移動させるのに十分に前記エレクトロウェッティング表面の領域の有効湿潤特徴を選択的に変化させるように構成されたエレクトロウェッティング（ＥＷ）部を備える、
装置。
【請求項２】
前記境界の少なくとも一部で、前記筐体の前記第１の区分と前記筐体の前記第２の区分との間に物理的な障壁がない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記筐体が、
前記筐体の一方の側に配置された第１のバイアス電極と、
前記筐体の反対側に配置された誘電体疎水性材料と、
前記筐体の前記反対側に配置された第２のバイアス電極と、
前記誘電体疎水性材料と前記第２のバイアス電極との間に配置された電極活動化基板と、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記誘電体疎水性材料が、前記ＥＷ部の一部であるが、前記ＤＥＰ部の一部ではない、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電極活動化基板が光導電性材料を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記誘電体疎水性材料が、前記ＤＥＰ部及び前記ＥＷ部の一部であり、前記誘電体疎水性材料が、厚さ１０ナノメートル未満である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、前記筐体内で実質上同じ平面内に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
それぞれの保持ペンが、前記第１のマイクロ流体チャネルと前記第２のマイクロ流体チャネルに接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
１つ又は複数の媒質の液滴を前記第２のマイクロ流体チャネル内へ選択的に提供するように構成された液滴生成器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記液滴生成器が、
微小物体を含有するサンプル媒質の液滴、又は
試薬の液滴の少なくとも１つを提供するようにさらに構成される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記筐体の前記第１の区分が前記第１のマイクロ流体チャネルを含み、
前記筐体の前記第２の区分が前記第２のマイクロ流体チャネルを含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記筐体の前記第１の区分が、前記マイクロ流体保持ペンをさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
第１の表面及びエレクトロウェッティング表面を備える筐体を有する流体装置を動作させる方法であって、
前記流体装置が、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置であり、
当該方法は、前記筐体の第１の区分内の前記第１の表面上に配置された第１の液体媒質の液滴を前記筐体の第２の区分内の前記エレクトロウェッティング表面上に配置された第２の媒質中へ引き込むことを含み、
前記引き込むことが、前記エレクトロウェッティング表面のうち前記第１の表面との境界に位置する領域の有効エレクトロウェッティング特徴を変化させ、前記境界を横切って前記第２の液体媒質中へ前記液滴を引き込むのに十分な力を前記液滴上の前記領域で引き起こすことを含み、
前記エレクトロウェッティング表面の前記領域が、前記境界に位置する物理的な障壁を通る通路に隣接し、
前記変化させることが、前記第１の媒質の前記液滴を、前記通路を通って、前記第２の媒質中へ引き入れることを含み、
前記第１の媒質が水性媒質であり、
前記第２の媒質が前記水性媒質中で不混和性の媒質であり、
前記液滴が微小物体を含有する、
方法。
【請求項１４】
前記第１の液体媒質中の複数の微小物体から前記微小物体を選択することと、
前記第１の液体媒質中の前記選択された微小物体を、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させることと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択することが、前記筐体の前記第１の表面に位置する誘電泳動（ＤＥＰ）電極を活動化させて、前記選択された微小物体を捕獲するのに十分な正味ＤＥＰ力を生じさせることを含み、
前記移動させることが、前記第１の表面に位置するＤＥＰ電極を活動化及び非活動化させて、前記選択された微小物体を前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させることをさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記筐体の前記第１の表面に位置する前記ＤＥＰ電極を活動化及び非活動化させることが、変化するパターンの光を前記筐体の前記第１の表面上へ誘導することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記変化させることが、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域においてＥＷ電極を活動化することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記エレクトロウェッティング表面の前記領域において前記ＥＷ電極を活動化することが、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域上へ光のパターンを誘導することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記筐体の前記第１の表面及び前記エレクトロウェッティング表面が、実質上同じ平面内に位置する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の液体媒質が浸透性油を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記筐体の前記第１の区分が、前記筐体の前記第１の表面上に配置された前記第１のマイクロ流体チャネル及び前記マイクロ流体保持ペンを含み、
前記筐体の前記第２の区分が、前記筐体の前記エレクトロウェッティング表面上に配置された前記第２のマイクロ流体チャネルを含み、
当該方法が、前記マイクロ流体保持ペン内で生物微小物体を培養することをさらに含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記液滴が、前記マイクロ流体保持ペンの１つの中に前記第１の液体媒質のアリコートを含み、前記引き込むことが、前記液滴を前記ペンの１つから前記第２のマイクロ流体チャネル内へ引き込むことを含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記アリコートが、前記マイクロ流体保持ペンの１つの中の前記生物微小物体の１つからの生物材料を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記液滴が、前記マイクロ流体保持ペンの１つからの前記生物微小物体の１つを含み、
前記引き込むことが、前記マイクロ流体保持ペンの１つから前記第２のマイクロ流体チャネル内へ前記液滴を引き込むことを含む、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記生物微小物体の１つを、前記マイクロ流体保持ペンの１つから、前記エレクトロウェッティング表面の前記領域に隣接する前記境界へ移動させることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記生物微小物体を前記第１のマイクロ流体チャネル内の前記第１の液体媒質から前記マイクロ流体保持ペンへ移動させることと、
前記第１のマイクロ流体チャネル内の前記第１の液体媒質を前記第２の液体媒質に置き換えることと
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記引き込むことが、前記第１の液体媒質と前記第２の液体媒質との間に差圧を引き起こし、前記境界を横切って前記液滴を前記第２の液体媒質中へ引き込むことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【外国語明細書】
2020179396000001.pdf