(57)【要約】ここには、組成物および流体装置を開示し、それには、充填剤流体において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーを有する充填剤流体が含まれる。またここには、種々の用途、たとえば、ポリメラーゼ連鎖反応または配列決定反応のための調製物などのようなものについて流体装置を使用するための関連するキットおよび方法を開示する。
2018538385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体装置のための充填剤流体であって、次の：
シリコーン油；および
シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマー
を含み、シロキサンブロックコポリマーは水性液体と実質不混和性である、充填剤流体。
【請求項２】
充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの約0.1％未満の容量分率は水性液体と混和性である、請求項1の充填剤流体。
【請求項３】
シロキサンブロックコポリマーはシロキサン主鎖および官能化側鎖を含む、請求項1の充填剤流体。
【請求項４】
官能化側鎖には、親水性頭部基が含まれる、請求項3の充填剤流体。
【請求項５】
シロキサンブロックコポリマーの親水性頭部基は、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる、請求項4の充填剤流体。
【請求項６】
シロキサンブロックコポリマーは、式I：
【化１】
2018538385.tif 000009
において代表され、
式中、n≧0、m≧0、およびRは、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる、請求項5の充填剤流体。
【請求項７】
シロキサンブロックコポリマーの濃度は充填剤流体において約0.02％w/wないし約0.1％w/wである、請求項1の充填剤流体。
【請求項８】
シロキサンブロックコポリマーの濃度は充填剤流体において約0.05％w/wである、請求項1の充填剤流体。
【請求項９】
シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる、請求項1の充填剤流体。
【請求項１０】
シロキサンブロックコポリマーは（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである、請求項9の充填剤流体。
【請求項１１】
充填剤流体および水性液体の液滴の表面張力は約3および約12ダイン/cmの間である、請求項1の充填剤流体。
【請求項１２】
次の：
流体工学装置；および
充填剤流体が含まれる容器を含み、そこでは、充填剤流体には、シロキサンブロックコポリマーおよびシリコーン油が含まれる、キット。
【請求項１３】
シロキサンブロックコポリマーと実質不混和性である水性緩衝剤が含まれる容器をさらに含む、請求項12のキット。
【請求項１４】
充填剤流体においてシリコンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満は水性緩衝剤と混和性である、請求項13のキット。
【請求項１５】
シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる、請求項0のキット。
【請求項１６】
シロキサンブロックコポリマーは、（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである、請求項15のキット。
【請求項１７】
流体工学装置は、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、または電気浸透装置である、請求項0のキット。
【請求項１８】
流体装置において液滴操作を行うにあたり、
流体装置内の充填剤流体を通して複数の水性液滴を移動させることを含み、そこで、充填剤流体には、シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーが含まれ、および複数の水性液滴は充填剤流体と実質不混和性である、方法。
【請求項１９】
複数の水性液滴を移動させることには、複数の水性液滴を移動させるために、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せの使用が含まれる、請求項18の方法。
【請求項２０】
複数の水性液滴および充填剤流体の間の表面張力は、約3および約12ダイン/cmの間である、請求項18の方法。
【請求項２１】
複数の液滴を移動させることには、ポリメラーゼ連鎖反応を実行することが含まれる、請求項18の方法。
【請求項２２】
複数の液滴を移動させることには、ポリヌクレオチド配列決定反応のためにサンプルを用意することが含まれる、請求項18の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この出願は2015年10月22日付け出願の米国仮特許出願第62/245,147号に基づき、およびその優先権の利益を請求し、その内容はここに参照することによってすべての目的のために全体としてここに組み込む。
【０００２】
背景
マイクロ流体デバイスは、通常、サブミリリットルの範囲の小さな流体容量を扱う小型の流体デバイスである。マイクロ流体デバイスは、マイクロメカニカル構造（マイクロチャネル、マイクロトラック、マイクロパス、マイクロバルブおよびその他）を有し、および種々の流体移動機構、例えば、機械部品（例えば、マイクロポンプ）流体圧空気デバイス/方法および電気ベースの効果（電気泳動、誘電泳動、電気浸透、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、およびこれらの効果の変形、ならびに他の効果）などのようなものを採用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概略
ここに開示するいくつかの実施形態は、マイクロ流体装置のための充填剤流体を提供し、それには、シリコーン油およびシリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーが含まれ、そこでは、シロキサンブロックコポリマーは水性液体と実質不混和性である。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満が充填剤流体において水性液体と混和性である。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーはシロキサン主鎖および官能化側鎖を含む。いくつかの実施形態では、官能化側鎖は親水性頭部基を含む。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、式I：
【化１】
2018538385.tif 000003
において代表され、式中、n≧0、m≧0、およびRは、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、Gelest（ゲレスト社）（Morrisville（モリスビル）、PA（米国ペンシルベニア州））から入手可能なCMS-222、CMS-221、FMS 736、FMS-141、APT-263およびMCR-C12からなる群より選ばれる。いくつかの実施形態において、シロキサンブロックコポリマーの濃度は、充填剤流体において約0.02％w/wないし約0.1％w/wである。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーの濃度は、充填剤流体において約0.05％w/wである。いくつかの実施形態では、シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである。いくつかの実施形態では、充填剤流体および水性液体の液滴の表面張力は、約3ないし約12ダイン/cmの間である。いくつかの実施形態では、充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満が水性緩衝剤と混和性である。
【０００４】
ここに開示されるいくつかの実施形態は、シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーを含む充填剤流体において分散される複数のサンプル液滴を含む流体装置を提供する。いくつかの実施形態では、シリコーン油はポリジメチルシロキサン（PDMS）である。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである。いくつかの実施形態では、充填剤流体は、サンプル液滴が形成され、およびマイクロ流体装置内を移動することを可能にする。いくつかの実施形態では、充填剤流体は、サンプル液滴内の任意の成分の生物学的機能に影響を及ぼさない。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーはシロキサン主鎖および官能化側鎖を含む。いくつかの実施形態では、官能化側鎖は親水性頭部基を含む。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーの親水性頭部基は、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、PEG、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、式I：
【化２】
2018538385.tif 000004
において代表され、式中、n≧0、m≧0、およびRは、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、PEG、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、Gelest（Morrisville、PA）から入手可能なCMS-222、CMS-221、FMS 736、FMS-141、APT-263およびMCR-C12からなる群より選ばれる。いくつかの実施形態において、シロキサンブロックコポリマーの濃度は、充填剤流体において約0.02％w/wないし約0.1％w/wである。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーの濃度は、充填剤流体において約0.05％w/wである。いくつかの実施形態において、充填剤流体には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる。いくつかの実施形態では、液滴と充填剤流体との間の表面張力は、約3および約10-12ダイン/cmの間である。いくつかの実施形態では、マイクロ流体装置は、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せから選ばれる機構を採用するデジタルマイクロ流体装置である。いくつかの実施形態では、サンプル液滴のそれぞれには、生物学的サンプルが含まれる。いくつかの実施形態では、生体学的サンプルには、ヌクレオチド分子、例えば、DNA分子などのようなものが含まれる。いくつかの実施形態においては、マイクロ流体装置には、マイクロ流体装置を通してサンプル液滴を移動させるために構成される液滴アクチュエータが含まれる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体装置には、（a）基材（基板とも言う）表面を含む基材；（b）基材表面にて配置される電極のアレイ；（c）基材表面にて配置され、および電極を覆うためにパターン形成される誘電体層；および（d）選ばれる電極を作動電圧に順次バイアスするために、アレイの一またはそれよりも多くの選ばれる電極を順次活性化および非活性化するための電極セレクターであり、それによって基材表面にて配置される液滴の各々は、選ばれる電極によって規定される望ましい経路に沿って移動されるものが含まれる。いくつかの実施形態では、マイクロ流体装置は、プレートと基材表面との間の空間を規定するためにある距離だけ基材表面から離間するプレートを含み、そこでは、距離は空間において配置される液滴を含むのに十分である。いくつかの実施形態では、プレートには、基材表面に面するプレート表面が含まれ、およびプレート表面は疎水性である。
【０００５】
いくつかの実施形態は、流体工学装置および充填剤流体が含まれる容器を含むキットを包含し、そこでは、充填剤流体には、シロキサンブロックコポリマーおよびシリコーン油が含まれる。キットは、シロキサンブロックコポリマーと実質不混和性である水性緩衝剤が含まれる容器をさらに含み得る。キットはまた、シリコンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満が充填剤流体において水性緩衝剤と混和性であるシロキサンブロックコポリマーを含んでもよい。一実施形態では、シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる。一実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである。一実施形態では、流体工学装置は、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、または電気浸透装置である。
【０００６】
別の実施形態は、流体装置において液滴操作を行う方法であり、それには、複数の水性液滴を流体装置内の充填剤流体を通して移動させることが含まれ、そこでは、充填剤流体には、シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーが含まれ、および複数の水性液滴は充填剤流体と実質不混和性である。一実施形態では、複数の水性液滴と充填剤流体との間の表面張力は、約3ないし約12ダイン/cmの間である。一実施形態では、複数の液滴を移動させることには、ポリメラーゼ連鎖反応を実行することが含まれる。一実施形態では、複数の液滴を移動させることには、ポリヌクレオチド配列決定反応のためにサンプルを用意することが含まれる。いくつかの実施形態では、本方法には、複数の水性液滴を移動させるために、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せを使用することが含まれる。いくつかの実施形態では、複数の液滴を移動させることには、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を実行することが含まれる。いくつかの実施形態では、複数の液滴を移動させることには、ポリヌクレオチド配列決定反応のためにサンプルを用意することが含まれる。
前述の概念および以下により一層詳細に論じられる追加の概念（そのような概念が相互に矛盾しないことを条件とする）のすべての組合せが、ここに開示される創意に富む主題の一部であると考えられることを認めるべきである。特に、この開示の最後に現れる請求される主題のすべての組合せは、ここに開示される創意に富む主題の一部であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図1Aおよび1Bは、一実施形態において、試薬A（BBS）および試薬B（ESL）試薬に対するCMS-222を含有する充填剤流体の界面張力（IFT）に関する実験データ、およびCMS-222シロキサンブロックコポリマーを含む充填剤流体による観察可能なプロセスケイパビリティ改善を示す。
【図１Ｂ】図1Aの説明に示される。
【図２】一実施形態において、Span（スパン）(R)（商標）85について作用範囲が0.0015％-0.004％であり、およびCMS-222について作用範囲が0.02％-0.1％であることを実証する実験データを示す。
【図３】一実施形態において、様々な標準試薬に対するCMS-222のIFTの実験データを示す。
【図４】一実施形態において、試薬A（BBS）および試薬B（ESL）試薬に対する異なるシロキサンブロックコポリマーのIFTの実験データを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な記載
本開示は、マイクロ流体装置において液滴操作を改善するための組成物および方法を記載する。バイオメディカルの適用では、いくつかのマイクロ流体装置は、濃縮、ろ過、洗浄、分注、混合、輸送、サンプル分割、サンプル溶解、その他のサンプル取扱い機能を含め、サンプル処理を行うように設計される。
【０００９】
マイクロ流体装置は、通常はプラスチック製である、上部プレートで、それは、導電性被覆層、間に電極のトラックまたは経路を有する2つの疎水性層、誘電体被覆によりコーティングされるもの、およびプリント回路基板（PCB）の底部を有するデジタル流体カートリッジを含むことができる。2つの疎水性層の間の空間は、サンプル流体と不混和性または実質不混和性の充填剤流体で満たされることができる。いくつかの実施形態では、サンプル流体は、マイクロ流体装置内の充填剤流体を通してサンプルを移動させるためにエレクトロウェッティングを使用する。
【００１０】
ここに使用されるように、一の流体は、別の流体において、それらが一緒に加えられるとき、均質な混合物を形成しないならば、不混和性である。不混和性である流体は異なる液体層に分離する。ここで使用するように、用語「実質不混和性」は、液滴相と混合されるとき、平衡化後に二つの別個の相にほぼ十分に分離し、一方の流体の重要でない部分だけが他方の流体と混合される流体を指す。例えば、実質不混和性の混合物は、第2の流体と約0.5％、約0.3％、約0.1％、約0.05％、または約0.01％未満の混和性である第1の液体の容量分率を有することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、本開示は、流体装置、例えば、デジタルマイクロ流体装置などのようなものを提供する。いくつかの実施形態では、本開示は、充填剤流体を使用する流体装置において、液滴操作、サンプル分析、デバイスの寿命およびロバスト性（堅牢性とも言う）を改善する方法を提供する。エレクトロウェッティング装置は、装置内に疎水性充填剤流体、および充填剤流体においてサンプル液滴を形成する所定の緩衝剤内で混合される親水性水性サンプルを含むことができる。液滴が装置内で効率的に移動するために、いくつかの実施形態では、約6-12ダイン（dynes）/cmの液滴表面張力が通常望ましい。この標的表面張力は、緩衝剤において界面活性剤を添加することによって達成され得る。しかしながら、いくつかのタイプのアッセイでは、界面活性剤は、例えば、特定の化学反応を抑制することによってアッセイ操作に悪影響を及ぼし得る。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、シロキサンベースのブロックコポリマーの疎水性界面活性剤を含む改良された充填剤流体に関する。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマー界面活性剤は、充填剤流体内のサンプル液滴の表面張力を約6ないし約12ダイン/cmの標的範囲内に調整することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、充填剤流体には、低粘度油、例えば、シリコーン油またはヘキサデカン充填剤流体などのようなものが含まれる。低粘度油は、一例として、約7cStまたはそれよりも低い（約7cSt以下とも言う）の粘度を有することができる。充填剤流体はまた、ハロゲン化油、例えば、フッ素化またはペルフルオロ化油などのようなものであってもよく、またはそれらが含まれてもよい。一実施形態では、充填剤流体内を移動する水性液滴の表面張力を変動させるために、ポリマーベースの界面活性剤を充填剤流体に加える。ポリ（ジメチル）シロキサン（PDMS）ベースの充填剤流体を使用する実施形態では、ポリマー界面活性剤はPDMSにおいて可溶性であってもよいが、水性緩衝剤においてそうでなくてもよい。一つのクラスのポリマー、シロキサンベースのブロックコポリマーは、そのような充填剤流体において可溶性であり、そして水性緩衝剤において不溶性であることが識別された。したがって、一実施形態は、PDMS充填剤流体内にシロキサンベースのブロックコポリマー界面活性剤を使用するマイクロ流体装置である。ここに開示する充填剤流体は、バイオメディカル流体アプリケーション（生物医学的流体適用とも言う）に適合性であることを認めるべきである。
【００１３】
いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマー界面活性剤は、線状親水性側鎖、例えば、親水性頭部基などのようなもので官能化されるシロキサン主鎖を含む。
【００１４】
以下の詳細な説明は、本出願のある特定の実施形態に指向する。この説明では、図面を参照するが、そこでは、明りょうにするために、同様の部材またはステップは同様の数字で示される。この明細書において「一実施形態」、「ある実施形態」、または「いくらかの実施形態では」への言及は、本実施形態に関連して説明する特定の特長、構造、または特性が本開示の少なくとも一の実施形態に含まれることができることを意味する。本明細書において様々な箇所における「一実施形態」、「ある実施形態」、または「いくらかの実施形態において」という語句の表現は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているわけではなく、また別々のまたは代替の実施形態も他の実施形態と相互排他的でもない。さらに、いくつかの実施形態によって示され、および他の実施形態によって示されないことができる様々な特長が記載される。同様に、いくつかの実施形態について要件となり得るが、他の実施形態ではそうでないことがある様々な要件が記載される。
【００１５】
ここに使用されるセクションの見出しは、組織的な目的についてだけのものであり、および記載される主題を制限するものとして解釈されるべきでない。
定義
【００１６】
別なように規定されない限り、ここに使用されるすべての技術用語および科学用語は、本技術において通常の技能の者（当業者とも言う）によって普通に理解されるのと同じ意味を有する。「含む（including）」という用語、ならびに、他の形態、例えば、「include」、「includes」、および「included」などのようなものの使用は制限的なものではない。用語「有する（having）」、ならびに、他の形態、例えば、「have」、「has」、および「had」などのようなものの使用は制限的なものではない。この明細書で使用されるように、移行句であっても、またはクレームの本文であっても、「含む（comprise(s)）」および「comprising」という用語は、オープンエンド（制限がない）の意味を有するものとして解釈されるべきである。すなわち、上記の用語は、「少なくとも有する」または「少なくとも含む」という語句と同義として解釈されるべきである。例えば、プロセスの関連で使用されるとき、「含む」という用語は、プロセスが少なくとも挙げられたステップを含むが、追加のステップを含んでもよいことを意味する。化合物、組成物またはデバイス（装置とも言う）の関連で使用されるとき、「含む」という用語は、化合物、組成物、または装置が少なくとも列挙された特長または構成要素を含むが、また追加の特長または構成要素も含み得ることを意味する。
【００１７】
ここに使用するように、「液滴アクチュエータ（液滴作動装置とも言う）」という用語は、液滴を扱うための装置を意味する。液滴アクチュエータの例については、Pamula（パマラ）らの、2005年6月28日に発行された米国特許第6,911,132号で、「Apparatus for Manipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques（エレクトロウェッティングベースの技術による液滴の取扱いのための器械）」と題するもの；Pamulaらの、2006年8月31日に公開された米国特許出願公開第20060194331号で、「Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a Printed Circuit Board（プリント回路基板での液滴を扱うための器械および方法）」と題するもの；Pollack（ポラック）らの、2007年10月25日に公開された国際特許出願公開第WO/2007/120241号で、「Droplet-Based Biochemistry（液滴ベースの生化学）」と題するもの；Shenderov（シェンデロブ）の、2004年8月10日に発行された米国特許第6,773,566号で、「Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for Using Same（マイクロ流体工学のための静電アクチュエータおよびその使用方法）」と題するもの；Shenderovの、2003年5月20日に発行された米国特許第6,565,727号で、「Actuators for Microfluidics Without Moving Parts（可動部のないマイクロ流体工学のためのアクチュエータ）」と題するもの；Kim（キム）らの、2003年11月6日に公開された米国特許出願公開第20030205632号で、「Electrowetting-driven Micropumping（エレクトロウェッティング駆動マイクロポンピング）」と題するもの；Kimらの、2006年7月27日に公開された米国特許出願公開第20060164490号で、「Method and Apparatus for Promoting the Complete Transfer of Liquid Drops from a Nozzle（ノズルからの液体滴の十分な移動を促進するための方法および器械）」と題するもの；Kimらの、2007年2月1日に公開された米国特許出願公開第20070023292号で、「Small Object Moving on Printed Circuit Board（プリント回路板上の小物体移動）」と題するもの；Shah（シャー）らの、2009年11月19日に公開された米国特許出願公開第20090283407号で、「Method for Using Magnetic Particles in Droplet Microfluidics（液滴マイクロ流体工学における磁性粒子の使用方法）」と題するもの；Kimらの、2010年4月22日に公開された米国特許出願公開第20100096266号で、「Method and Apparatus for Real-time Feedback Control of Electrical Manipulation of Droplets on Chip（チップでの液滴の電気的扱いのリアルタイムフィードバック制御のための方法および器械）」と題するもの；Velev（エレブ）の、2009年6月16日に発行された米国特許第7,547,380号で、「Droplet Transportation Devices and Methods Having a Fluid Surface（流体表面を有する液滴輸送装置および方法）」と題するもの；Sterling（スターリング）らの、2007年1月16日に発行された米国特許第7,163,612号で、「Method, Apparatus and Article for Microfluidic Control via Electrowetting, for Chemical, Biochemical and Biological Assays and the Like（化学的、生化学的および生物学的アッセイおよびその他同種類のものなどのための、エレクトロウェッティングを介するマイクロ流体制御のための方法、器械および物品）」と題するもの；Becker（ベッカー）らの、2010年1月5日に発行された米国特許第7,641,779号で、「Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing（プログラム可能な流体処理のための方法および器械）」と題するもの；Beckerらの、2005年12月20日に発行された米国特許第6,977,033号で、「Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing（プログラム可能な流体処理のための方法および器械）」と題するもの；Decre（ディクリ）らの、2008年2月12日に発行された米国特許第7,328,979号で、「System for Manipulation of a Body of Fluid（流体の本体の取扱いのためのシステム）」と題するもの；Yamakawa（ヤマカワ）らの、2006年2月23日に公開された米国特許出願公開第20060039823号で、「Chemical Analysis Apparatus（化学分析器械）」と題するもの；Wu（ウー）の、2011年3月3日に公開された米国特許出願公開第20110048951号で、「Digital Microfluidics Based Apparatus for Heat-exchanging Chemical Processes（熱交換化学プロセスのためのデジタルマイクロ流体工学ベースの器械）」と題するもの；Fouillet（フイエ）らの、2009年7月30日に公開された米国特許出願公開第20090192044号で、「Electrode Addressing Method（電極アドレス指定方法）」と題するもの； Fouilletらの、2006年5月30日に発行された米国特許第7,052,244号で、「Device for Displacement of Small Liquid Volumes Along a Micro-catenary Line by Electrostatic Forces（静電気力によるマイクロカテナリーラインに沿った小液体容量の変位のための装置）」と題するもの；Marchand（マルシャン）らの、2008年5月29日に公開された米国特許出願公開第20080124252号で、「Droplet Microreactor（液滴マイクロリアクター）」と題するもの；Adachi（アダチ）らの、2009年12月31日に公開された米国特許出願公開第20090321262号で、「Liquid Transfer Device（液体移送装置）」と題するもの；Roux（ルー）らの、2005年8月18日に公開された米国特許出願公開第20050179746号で、「Device for Controlling the Displacement of a Drop Between Two or Several Solid Substrates（2またはいくつかの固形基材の間の滴の変位を制御するための装置）」と題するもの；およびDhindsa（ジーンドサ）らの、「Virtual Electrowetting Channels: Electronic Liquid Transport with Continuous Channel Functionality（バーチャルエレクトロウェッティングチャネル：連続チャネル機能を有する電子液体輸送）」、Lab Chip（ラボ・オン・ア・チップ）、10：832-836（2010）を参照。ここに言及される各々の参考文献の開示は、その全体において参照によりここに組み込まれる。
【００１８】
一定の液滴アクチュエータは、一またはそれよりも多く（1以上とも言う）の基材と関連付けられ（例えば、重ねられ、取り付けられ、および/または埋め込まれ）、および1以上の液滴操作を行うように配列（アレンジとも言う）された1以上の基材および電極を含む。いくつかの実施形態では、2以上の基材がそれらの間の液滴操作ギャップ（液滴操作間隙とも言う）と共に配列される。例えば、一定の液滴アクチュエータは、ベース（またはボトム）基材、基材に関連する液滴操作電極（droplet operations electrodes）、基材および/または電極の上の1以上の誘電体層、および随意に基材の上の1以上の疎水性層、誘電体層および/または液滴操作表面を形成する電極を含む。液滴操作ギャップと通例呼ばれる間隙によって液滴操作表面から分離される上部基材を設けることもできる。上部および/または下部基材上の様々な電極配列が、上記の特許および出願において議論されており、および一定の新規な電極配列が、本開示の説明において論じられる。液滴操作の間に、液滴は、接地電極または参照電極との連続的な接触または頻繁な接触を維持することができる。接地電極または参照電極はギャップに面する上部基材またはギャップに面する下部基材と関係してよい。電極が両方の基材上に設けられる場合、電極を制御または監視するために電極を液滴アクチュエータ機器に接合するための電気接点は、一方または両方のプレートと関連してよい。場合によっては、一方の基材上の電極が他方の基材に電気的に接合され、その結果、一方の基材だけが液滴アクチュエータと接触する。一実施形態では、導電性物質（例えば、エポキシで、例えば、Master Bond, Inc.（マスター・ボンド社）、Hackensack（ハッケンサック）、NJ（米国ニュージャージー州）から入手可能なMASTER BOND（マスター・ボンド）TM（トレードマーク）Polymer System EP79（ポリマーシステムEP79）などのようなもの）は、一方の基材上の電極と他方の基材上の電気経路の間の電気的接続を提供し、例えば、上部基材上の接地電極は、そのような導電性物質によって下部基材上の電気経路に接合されてもよい。多重の基材が使用される場合、それらの間のギャップの高さを決定し、およびアクチュエータ上の分配リザーバ（dispensing reservoir）を規定するために、基材間にスペーサを設けることができる。スペーサの高さは、例えば、少なくとも約5μm、約100μm、約200μm、約250μm、約275μmまたはそれらよりも高いことができる。代替的にまたは追加的に、スペーサの高さは、最大で約600μm、約400μm、約350μm、約300μm、またはそれらよりも低いことができる。スペーサは、例えば、上部基材または下部基材を形成する突出部の層、および/または上部および下部基材間に挿入された物質から形成されてもよい。1以上の開口部は、流体経路を形成するために1以上の基材において設けられ、それを通して液体が液滴操作ギャップに送られ得る。1以上の開口部は、いくつかのケースで、1以上の電極との相互作用のために整列されてもよく、例えば、液滴操作が液体を用いる液滴操作電極によって影響されるのを可能にするために、開口部を通って流れる液体が1以上の液滴操作電極と十分に接近するように整列される。ベース（基部とも言う）（またはボトム）および上部基材は、いくつかの場合、一���の構成要素として形成されてもよい。1以上の参照電極は、ベース（またはボトム）および/または上部基材にて、および/またはギャップにおいて設けられてもよい。参照電極配置の例は、上記参照の特許および特許出願に提供される。
【００１９】
本開示の目的のために、用語「層」および「フィルム」は、平面的に、または実質平面であり得る構造または本体を表すために交換可能に使用され、および被覆、トリート上に堆積、その上に形成され、またはそうでなければ、その他の構造上に配置される。
【００２０】
本開示の目的のために、用語「伝える」（例えば、第1の構成要素が第2の構成要素と「連通する」または「連絡を取る」）は、構造的、機能的、機械的、電気的、光学的、または流体的関係、またはそれらの任意の組合せを、二以上の構成要素または要素の間で指し示すためにここで用いる。このように、一方の構成要素が第二の構成要素と連絡すると言われるという事実は、第1および第2の構成要素間に追加の構成要素が存在し、および/または操作可能に関連付けられるか、または係合される可能性を排除するものではない。
【００２１】
本開示の目的のために、与えられる構成要素、例えば、層、領域または基材などのようなものが、別の構成要素の「その上に」、「その中に」、または「そこに」配置または形成されるとここで言及されるとき、その与えられる構成要素は他の構成要素上に直接あることができ、またはあるいは介在構成要素（例えば、1以上のバッファ層、中間層、電極またはコンタクト（接点とも言う））が存在してもよいことが理解される。「配置される」および「形成される」という用語は、与えられる構成要素が別の構成要素に関してどのように配置されるかを記述するために交換可能に使用されることがさらに理解される。それ故、用語「上に配置される」および「上に形成される」は、特定の物質輸送、堆積または製造の方法に関する制限を導入することを意図するものではない。
【００２２】
本開示の目的のために、任意の形態での液体（例えば、液滴または連続体、動いているか、または静止しているかにかかわらず）は、電極、アレイ、マトリクスまたは表面の「その上」、「それに」、または「それを超えて」存在すると記載されるとき、そのような液体は、電極、アレイ、マトリクスまたは表面と直接接触して存在し得るか、または液体と電極、アレイ、マトリクスまたは表面との間に介在する1以上の層またはフィルム（膜とも言う）と接触して存在することができる。
【００２３】
ここで使用するように、「試薬」という用語は、サンプル（試料とも言う）物質と反応し、希釈し、溶媒和し、懸濁し、乳化し、カプセル化し、相互作用し、または添加するのに有用な任意の物質を説明する。
【００２４】
ここに使用されるように、用語「約」は、数値を修飾するときに起こり得る数値における変動を指す。例えば、溶液を作成するために使用される液体取り扱い手順を通して；これらの手順における偶発的な誤りを通して；組成物の作成または方法の遂行のために採用される成分の製造、供給源、または純度での差異を通して変動が生じ得る。一実施形態では、「約」という用語は、列挙された数値の1％、5％、または最大で10％まで以内を意味する。
【００２５】
ここに使用されるように、「実質」とは、大部分またはかなりの程度を意味する。例えば、ある組成物は、別の組成物と、それらが互いに95％、96％、97％、98％、または99％同じであるとき、実質同じであることができる。
【００２６】
特許、特許出願、記事、書籍、学術論文、およびウェブページを含め、制限されないが、本出願に引用されるすべての文献および類似の資料は、そのような文献および類似の資料の形式にかかわらず、それらの全体において参照により明示的に組み込む。組み込まれた文献および類似の資料の1以上が、規定された用語、用語の使用法、記載された技術、またはその種の他のものなどを含め、制限されないが、この出願と異なるか、または矛盾する場合、この出願が支配する。
充填剤流体
【００２７】
ここに使用されるように、「充填剤流体」という用語は、流体工学装置（fluidics device）に関連する流体を意味する。充填剤流体は、流体、またはマイクロ流体装置、例えば、エレクトロウェッティング装置などのようなものの内部ギャップを充填するために使用され得る。流体工学装置内には、電気またはエレクトロウェッティング力によって装置内に液滴を移動させるために液滴アクチュエータを含む液滴操作基材があり得る。充填剤流体は、液滴相を電極媒介液滴操作に供させるために、流体装置（流体デバイスとも言う）内に配置された任意の水性サンプルの液滴相と実質不混和性であってよい。一例として、液滴液体の容量分率（体積分率とも言う）の約0.1％未満しか充填剤流体液体と混和性でないとき、液滴は充填剤流体と実質不混和性であり得る。同様に、充填剤流体においてシリコーンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満しか液滴液体と混和性でないときとき、充填剤流体においてシリコーンブロックコポリマーは液滴液体と実質不混和性であり得る。
【００２８】
液滴アクチュエータの液滴操作ギャップは充填剤流体で満たされてもよい。充填剤流体は、例えば、低粘度の油、例えば、シリコーンオイルまたはヘキサデカン充填剤流体などのようなものであるか、またはそれらを含むことができる。充填剤流体は、ハロゲン化油、例えば、フッ素化または過フッ素化オイルなどのようなものであっても、またはそれらを含んでもよい。充填剤流体は、液滴アクチュエータの全体のギャップを満たしてもよく、または液滴アクチュエータの1以上の表面を被覆してもよい。充填剤流体は導電性または非導電性であってよい。充填剤流体は、液滴操作を改善し、および/または液滴からの試薬または標的物質の損失を低減し、マイクロ液滴の形成を改善し、液滴間の交差汚染を低減し、液滴アクチュエータ表面の汚染を低減し、液滴アクチュエータ材料の劣化を低減する、等のために選定することができる。例えば、充填剤流体は液滴アクチュエータ材料との適合性のために選ぶことができる。一例として、フッ素化充填剤流体は、フッ素化表面コーティングと共に役立つように採用され得る。フッ素化充填剤流体は、親油性化合物、例えば、6-ヘキサデカノイルアミド-4-メチルウンベリフェロン基材のようなウンベリフェロン基材などのようなものの損失を減少させるのに（例えば、Krabbe（クラッベ）、Niemann-Pick（ニーマン・ピック）、または他のアッセイでの使用のため）有用であり；他のウンベリフェロン基材は、Winger（ウィンガー）らの、2011年5月19日付けで公開された米国特許出願公開第20110118132号で、「Enzymatic Assays Using Umbelliferone Substrates with Cyclodextrins in Droplets of Oil（ウンベリフェロン基材をシクロデキストリンと共に油の液滴にいて使用する酵素アッセイ）」と題するものに記載され；その全体の開示をここに参照することによって組み込む。好適なフッ素化オイルの例には、Galdenライン（ガルデン系とも言う）におけるようなもの、例えば、Galden HT170（bp=170℃、粘度=1.8cSt、密度=1.77）、Galden HT200（bp=200Ｃ、粘度=2.4cSt、d=1.79）、Galden HT230（bp=230Ｃ、粘度=4.4cSt、d=1.82）（いずれもSolvay Solexis（ソルベー・ソレクスィス）から）などのようなもの；Novecライン（ノベック系とも言う）におけるようなもの、例えば、Novec 7500（bp=128℃、粘度=0.8cSt、d=1.61）、Fluorinert（フロリナート）FC-40（bp=155℃、粘度=1.8cSt、d=1.85）、Fluorinert FC-43（bp=174℃、粘度=2.5cSt、d=1.86）（いずれも3Mから）などのようなものが含まれる。概して、過フッ素化（ペルフルオロとも言う）充填剤流体の選定は、動粘度（例えば、<7cSt）、および沸点（例えば、DNA/RNAベースの適用（PCR、など）で使用するために、>150℃）に基づく。充填剤流体は、例えば、界面活性剤または他の添加剤と混合することができる。
【００２９】
例えば、液滴操作を改善し、および/または液滴からの試薬または標的物質の損失、マイクロ液滴の形成、液滴間の交差汚染、液滴アクチュエータ表面の汚染、液滴アクチュエータ材料の劣化、などを低減するために、添加剤を選定することができる。界面活性剤ドーピングを含め、充填剤流体の組成は、特定のアッセイプロトコルにおいて使用される試薬の優れた性能について、および液滴アクチュエータ材料との有効な相互作用（または非相互作用）を有するように選定することができる。ここに記載の方法および器械と共に使用するのに適する充填剤流体および充填剤流体調剤物の例は、Srinivasan（サリニバサン）らの、2010年6月3日に公開された国際公開第WO/2010/027894号で、「Droplet Actuators, Modified Fluids and Methods（液滴アクチュエータ、修飾された流体および方法）」と題するもの；Srinivasanらの、2009年2月12日に公開された国際公開WO/2009/021173号で、「Use of Additives for Enhancing Droplet Operations（液滴操作を増強するための添加剤の使用）」と題するもの；Sista（シスタ）らの、2009年1月15日に公開された国際公開第WO/2008/098236号で、「Droplet Actuator Devices and Methods Employing Magnetic Beads（磁気ビーズを採用する液滴アクチュエータ装置および方法）」と題するもの；およびMonroe（モンロー）らの、2008年11月20日に公開された米国特許出願公開第20080283414号で、「Electrowetting Devices（エレクトロウェッティング装置）」と題するものに提供され、それらの全体の開示内容は、ここに引用する他の特許および特許出願と同様に、ここに参考として組み込まれる。フッ素化オイルは、ある場合には、フッ素化界面活性剤、例えば、Zonyl（ゾニル）FSO-100（Sigma-Aldrich（シグマ-アルドリッチ））および/または他のものでドープすることができる。充填剤流体は液体であってもよい。いくつかの実施形態では、液体の代わりに充填剤ガスを使用することができる。
【００３０】
実施形態は、油、例えば、シリコン（ケイ素とも言う）油などのようなものにおいて可溶化されるポリマーを含む充填剤流体が含まれるバイオメディカル適用のためのマイクロ流体装置を含む。種々のタイプおよび濃度のポリマーを、水性緩衝剤の液滴で標的表面張力を提供する充填剤流体を形成するために、油と混合することができる。実施形態には、標的範囲の表面張力内にあるサンプル液滴を形成するために、充填剤流体と緩衝剤との間の表面張力を調整する方法が含まれる。充填剤流体がポリ（ジメチル）シロキサン（PDMS）を含む場合には、選定される界面活性剤は、PDMSにおいて可溶性であり得るが、サンプルを含む水性緩衝剤においてはそうでない。一実施形態では、ポリマーの1つのクラス、シロキサンベース（シロキサン系とも言う）のブロックコポリマーは、PDMSにおいて可溶性であると識別され、および従って、バイオメディカル適用のためのマイクロ流体装置において有用である。本出願のいくつかの実施形態は、望ましい界面張力（IFT）を有するシロキサンベースのブロックコポリマーを含む充填剤流体に指向する。
【００３１】
ここに使用されるように、IFTは、液相間、例えば、充填剤流体と、液滴内に含まれる水性液体（例えば、緩衝剤）との間などのようなものでの表面張力に言及する。いくつかの実施形態では、IFTは、一定の試薬、例えば、バイオメディカル適用（生物医学的用途とも言う）のための緩衝剤を含む液滴を、充填剤流体において分散させることによって測定される。異なる試薬について、望ましいIFTまたはIFT範囲は変動し得ることが認められるべきである。したがって、ここに開示される充填剤流体は、ある種の試薬に対して望ましいIFT値またはIFT範囲が達成されるように調整され得る。充填剤流体のIFTの調整は、様々な方法、例えば、制限されないが、充填剤流体において可溶化されるシロキサンベースのブロックコポリマーの濃度を変動させるなどのようなことで実行することができる。例えば、ここに開示される充填剤流体は、約3ダイン/cm、約4ダイン/cm、約5ダイン/cm、約6ダイン/cm、約7ダイン/cm、約8ダイン/cm、約9ダイン/cm、約10ダイン/cm、約11ダイン/cm、約12ダイン/cm、約13ダイン/cm、約14ダイン/cm、約15ダイン/cm、約16ダイン/cm、約17ダイン/cm、約18ダイン/cm、約19ダイン/cm、約20ダイン/cmである界面張力（IFT）を有することができる。IFTは、これらの値より大きくても、または小さくてもよく、またはあるいは、上記の値のいずれか2つの間での範囲であってもよい。いくつかの実施形態において、充填剤流体は8-15ダイン/cmのIFTを有する。いくつかの実施形態では、充填剤流体は6-12ダイン/cmのIFTを有する。
【００３２】
したがって、シロキサンベースのブロックコポリマーは、望ましいIFTまたはIFT範囲が達成され得るように、ある範囲の濃度において充填剤流体中に可溶化され得る。シロキサンベースのブロックコポリマーは、様々な濃度で充填剤流体において可溶化され得る。いくつかの実施形態において、シロキサンベースのブロックコポリマーは、充填剤流体の約0.001％w/wないし約5.0％w/w、または充填剤流体の約0.005％w/wないし約2.5％w/w、または充填剤流体の約0.01％w/wないし約1.0％w/w、または充填剤流体の約0.02％w/wないし約0.1％w/w、または充填剤流体の約0.04％w/wないし約0.1％w/w、または2つの先行する値のいずれかによって規定される範囲である。
【００３３】
いくつかの実施形態では、充填剤流体は、液滴の形成および移動を可能にする。いくつかの実施形態において、充填剤流体は、ほとんどの生物学的機能に対して副作用を有するべきではない。
シロキサンベースのブロックコポリマー
【００３４】
いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、線状親水性側鎖、例えば、親水性頭部基などのようなものにより官能化されるシロキサン主鎖を含む。いくつかの実施形態において、シロキサンベースのブロックコポリマーは、式I：
【化３】
2018538385.tif 000005
によって代表される構造を含み、式中、n≧0、m≧0、およびRには、制限されないが、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド（多糖類とも言う）、ポリグリコール、カルボキシラート（カルボン酸塩とも言う）/カルボン酸、スルホナート（スルホン酸塩とも言う）/サルファート（硫酸塩とも言う）、エチレングリコール/PEG、アミン/アンモニウム、カーボハイドラート（炭水化物とも言う）、カルボナート（炭酸塩とも言う）、シリカート（ケイ酸塩とも言う）、等が含まれ得る。
【００３５】
いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、次の：CMS-222（（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー、150-200cSt）、CMS-221（（カルビノール官能性）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマー、125-150cSt）、CMS-626（35％ヒドロキシエチレンオキシプロピルメチルシロキサン）-（ジメチルシロキサン）コポリマー、550-650cSt、CMS-832（（ヒドロキシエチレンオキシプロピルメチルシロキサン）-（3,4-ジメトキシフェニルプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンターポリマー、1,000-2,000cSt）、DBE311（ジメチルシロキサン-（30-35％エチレンオキシド）ブロックコポリマー、10cSt）、DBE411（ジメチルシロキサン-（45-50％エチレンオキシド）ブロックコポリマー、5-10cSt）、ABP-263（ドデシルメチルシロキサン-ヒドロキシポリアルキレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマー、1,000-4,000cSt）、APT-263（（60-70％ドデシルメチルシロキサン）-（30-40％2-フェニルプロピルメチルシロキサン）コポリマー、1,100-1,300cSt）、MCR C61（モノジカルビノール終端（terminated）ポリジメチルシロキサン、非対称、50-60cSt）、MCR-C12（モノカルビノール終端ポリジメチルシロキサン、非対称、15-20cSt）、DMS S31（シラノール終端ポリジメチルシロキサン、1,000cSt）、DBS-224（ジメチルシロキサン-（25-30％エチレンオキシド）ブロックコポリマー、400cSt）、FMS 736（（15-20％トリデカフルオロオクチルメチルシロキサン）-（80-85％ジメチルシロキサン）コポリマー、4,00-7,000cSt）、FMS 121（ポリ（3,3,3-トリフルオロプロピルメチルシロキサン）、80-120cSt）、FMS 9922（シラノール終端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、150-250c cSt）、FMS9921（シラノール終端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、50-160cSt）、（すべてGelest、Morrisville、PAから）、Silsoft（シルソフト）900（Momentive（モーメンティブ）、Waterford（ウォーターフォード）、NY（米国ニューヨーク州））、482412（ポリ[ジメチルシロキサン-コ-メチル（3-ヒドロキシプロピル）シロキサン]-グラフト-ポリ（エチレングリコール）メチルエーテル、45cSt）、480320（ポリ[ジメチルシロキサン-コ-[3-（2-（2-ヒドロキシエトキシ）エトキシ）プロピル]メチルシロキサン]、75cSt）、480290（ポリ（ジメチルシロキサン）、モノグリシジルエーテル終端、65cSt）、481246（ポリ（ジメチルシロキサン）、ビス（ヒドロキシアルキル）終端、100cSt）、481963（ポリ（ジメチルシロキサン）、ヒドロキシ終端、750cSt）、481955（ポリ（ジメチルシロキサン）、ヒドロキシ終端、65cSt）、481939（ポリ（ジメチルシロキサン）、ヒドロキシ終端、25cSt）（すべてSigma、St. Louis（セントルイス）、MO（米国ミズーリ州）から）、FC770（3M Electronics（3Mエレクトロニクス）、St. Paul（セントポール）、MN（米国ミネソタ州））、XG 2852、SIB 1816（ABCR Chemicals（ABCRケミカルズ）、Germany（ドイツ国））、ASC C12、（ABCR Chemicals、Germany）、およびベンゾキノンからなる群より選ばれる。
【００３６】
親水性頭部と親水性尾部のサイズの間の比率および親水性相互作用の性質は、あらゆる種類の試薬または適用に対して調整することができることを認めるべきである。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーはジメチコンである。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、ポリソリキサン（polisolixane）-コ（c0はcoの間違いか）-ポリグリコールコポリマーである。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、以下の構造を有するビス-シラノールである：
【化４】
2018538385.tif 000006
であり、式中、n≧10である。
【００３７】
いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、ミセル/アグリゲート（集合体とも言う）を形成することができる。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは、水性液体、例えば、水および他の水性緩衝剤などのようなものとは不混和性である。いくつかの実施形態では、シロキサンベースのブロックコポリマーは油と混和性である。いくつかの実施形態においては、シロキサンベースのブロックコポリマーは、一定の条件、例えば、熱、UV、塩基性、酸性、などの下で安定である。
流体装置
【００３８】
ここに開示される実施形態は、シロキサンブロックコポリマー（シロキサンブロック共重合体とも言う）を含む充填剤流体において分散される複数の液滴が含まれる流体装置を包含する。いくつかの実施形態では、本出願のマイクロ流体装置はエレクトロウェッティング装置である。エレクトロウェッティング装置およびエレクトロウェッティングによる液滴ベースのアクチュエーションの方法（作動方法とも言う）は、米国特許出願公開第2004/0055891号に記載されており、その内容は、ここに参照することによってその全体において明示的に組み込まれる。マイクロ流体装置は、液滴アクチュエータを含むことができる。液滴アクチュエータは、1以上の液滴操作を行うために配置される1以上の電極を有する基材を含む。いくつかの実施形態においては、液滴アクチュエータは、そのような電極の1以上のアレイ、経路またはネットワークを含む。液滴操作を行うために、様々な電気的特性を採用することができる。例には、エレクトロウェッティングおよび電気泳動が含まれる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、カートリッジは液滴アクチュエータに接合される。カートリッジは、しばしばプラスチック、2つの疎水性コーティング層、誘電体コーティング層、および1つの疎水性層と誘電体コーティング層との間に電極のトラックまたは経路を有するプリント回路基板（PCB）の底部からなるトッププレートを含むことができる。2つの疎水性層の間の空間またはギャップ（間隙とも言う）は、ここに開示される充填剤流体で満たされることができる。液滴の移動は、カートリッジの電圧ポテンシャル（電位差とも言う）によって引き起こされる。
液滴操作を行う方法
【００４０】
ここに開示される実施形態は、マイクロ流体装置において液滴操作を行う方法をさらに提供する。液滴操作は、制限されないが、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せを含め、様々な機構を用いて行われ得る。
【００４１】
ここに使用するように「液滴操作」という用語は、液滴アクチュエータでの液滴の任意の扱いを意味する。液滴操作は、例えば、次の：液滴を液滴アクチュエータにロードすること；ソース液滴から1以上の液滴を分配すること；液滴を2以上の液滴に分けること、分離することまたは分割すること；1の位置から別の位置に任意の方向に液滴を輸送すること；2以上の液滴を1の液滴に合わせることまたは組み合わせること；液滴を希釈すること；液滴を混合すること；液滴をかき混ぜること；液滴を変形させること；液滴を適所に保持すること；液滴をインキュベートすること；液滴を加熱すること；液滴を蒸発させること；液滴を冷却すること；液滴を配分すること；液滴を液滴アクチュエータから外に輸送すること；ここに記載される他の液滴操作；および/または上記の任意の組合せを含み得る。2以上の液滴から1の液滴を作り出すことを説明するために、「合わせる」、「合わせること」、「組み合わせる」、「組み合わせること」およびその他同種類のものなどの用語が使用される。そのような用語が2以上の液滴に関して使用されるとき、2以上の液滴を1の液滴に組み合わせるのに十分な液滴操作の任意の組合せを使用することができることを理解すべきである。例えば、「液滴Aを液滴Bと合わせること」は、液滴Aを移動させて動かない液滴Bに接触させること、液滴Bを移動させて動かない液滴Aに接触させること、または液滴AおよびBを移動させて互いに接触させることによって達成することができる。「分けること」、「分離すること」および「分割すること」という用語は、以下に関して特定の結果を暗示することを意図するものではなく、結果として得られる液滴の容量（すなわち、得られる液滴の体積は同じであっても異なってもよい）または得られる液滴の数（得られる液滴の数は、2、3、4、5またはそれらよりも多くであり得る）である。「混合すること」という用語は、液滴内の1以上の成分のより一層均一な分布をもたらす液滴操作を指す。「ロードする（負荷するとも言う）こと」の液滴操作の例には、マイクロ透析ローディング、圧力補助ローディング、ロボットローディング、受動ローディング、およびピペットローディングが含まれる。
【００４２】
液滴操作は、電極によって媒介され（electrode-mediated、電極媒介されとも言う）てもよい。いくつかの場合、液滴操作は、表面上の親水性および/または疎水性領域を使用することによって、および/または物理的な障害によってさらに促進される。液滴操作の例については、「液滴アクチュエータ」の規定の下で上記に引用した特許および特許出願が参照される。液滴操作の結果を決定または確認するために、インピーダンスまたはキャパシタンス（静電容量とも言う）センシング（感知とも言う）またはイメージング（画像化とも言う）技術が使用されることが時々ある。そのような技術の例は、Sturmer（ステュルメル）らの、2010年8月5日に公開された米国特許出願公開第20100194408号で、「Capacitance Detection in a Droplet Actuator（液滴アクチュエータにおける静電容量検出）」）と題するものに記載され、その全体の開示はここに参照することによって組み込まれる。
【００４３】
概して言えば、特定の電極での液滴の存在または不存在を確認するために、感知技術または画像化技術を用いることができる。例えば、液滴分配操作に続いて行先電極（destination electrode）での分配された液滴が存在することにより、液滴分配操作が有効であることが確認される。同様に、アッセイプロトコルにおいて適切なステップでの検出スポットに液滴が存在することによって、液滴操作の以前のセットが液滴を好首尾に生成したことを確認することができる。液滴輸送時間は非常に速くてもよい。
【００４４】
例えば、様々な実施形態において、1つの電極から次の電極への液滴の輸送は、約1秒、約0.1秒、または約0.01秒、または約0.001秒を超えてもよい。一実施形態では、電極はACモードで動作するが、イメージングのためにDCモードに切り替えられる。それは、液滴のフットプリント領域のために液滴操作をエレクトロウェッティング領域と同様であるように行うのに役立つ。したがって、デフォルトの液滴容量の1×（1倍ともあらわす）-、2×-または3×である液滴は、1、2、および3の電極を用いてそれぞれ有効に操作される。液滴フットプリントが、所定の時間にて液滴操作を行うために利用可能な電極の数よりも多い場合、液滴サイズと電極の数との間の差は1より大きくなくてよい。したがって、2×の液滴は、1つの電極を用いて有用に制御され得、および3×の液滴は、2つの電極を用いて有用に制御され得る。液滴がビーズを含むとき、液滴サイズにとって、液滴を制御する電極の数、例えば、液滴を輸送する数に等しいことは有用である。
【００４５】
種々の実施形態において、液滴アクチュエータによる液滴の操作は、電極媒介、例えば、エレクトロウェッティング媒介または誘電泳動媒介またはクーロン力媒介であり得る。本開示の液滴アクチュエータにおいて使用され得る液滴操作を制御するための他の技術の例には、水力学的流体圧力（hydrodynamic fluidic pressure）を誘導する装置、例えば、機械的原理（例えば、外部シリンジポンプ、空気圧式膜ポンプ、振動膜ポンプ、真空装置、遠心力、圧電/超音波ポンプおよび音響力）；電気的または磁気的原理（例えば、電気浸透流、動電学的ポンプ、フェロ（強磁性）流体プラグ、電気流体力学的ポンプ、磁力を使用する引力または反発力および磁気流体力学的ポンプ）；熱力学的原理（例えば、気泡発生/相変化誘起容量膨張）；他の種類の表面湿潤原理（例えば、エレクトロウェッティング、およびオプトエレクトロウェッティング、ならびに化学的、熱的、構造的および放射能的に誘起される表面張力勾配）；重力；表面張力（例えば、毛管作用）；静電気力（例えば、電気浸透流）；遠心力による流動（コンパクトディスク上に配置されおよび回転される基材）；磁力（例えば、振動するイオンが流れを引き起こす）；磁気流体力学的力；および真空または圧力差に基づき操作されるものなどのようなものを用いることを含む。
【００４６】
一定の実施形態では、本開示の液滴アクチュエータにおいて液滴操作を行うために、前述の技術の2以上の組合せを採用することができる。同様に、上記のうちの1以上を使用して、例えば、別の装置においてリザーバから、または液滴アクチュエータの外部リザーバから、液体を液滴操作ギャップ中に送ることができる（例えば、液滴アクチュエータ基材に関連するリザーバおよびリザーバから液滴操作ギャップへの流路）。
【００４７】
本開示の一定の液滴アクチュエータの液滴操作表面は、疎水性物質から作成されてよく、またはそれらを疎水性にするためにコーティングまたは処理されてもよい。例えば、いくつかの場合、液滴操作表面の一部分またはすべてを、低表面エネルギー物質または化学物質で、例えば、堆積によって、または溶液において化合物、例えば、ポリまたは過フッ化化合物、または重合性モノマーなどのようなものを用いるインシトゥ（現場とも言う）合成を用いて誘導体化することができる。例には、TEFLON（テフロン）(R)（商標）AF（DuPont（デュポン）、Wilmington（ウィルミントン）、DE（米国デラウエア州）から入手可能）、物質のCYTOPファミリーのメンバー、疎水性および超疎水性コーティングのFLUOROPEL(R) ファミリーにおけるコーティング（Cytonix Corporation（サイトニクス・コーポレーション）、Beltsville（ベルツビル）、MD（米国メリーランド州）から入手可能）、シランコーティング、フルオロシランコーティング、疎水性ホスホナート誘導体（例えば、Aculon, Inc（アクロン社）によって販売されるもの）、およびNOVEC（ノベック）TM電子コーティング（3M Company, St. Paul、MNから入手可能）、プラズマ増強化学気相堆積法（PECVD）のための他のフッ素化モノマー、およびPECVDのためのオルガノシロキサン（例えば、SiOC）が含まれる。
【００４８】
液滴輸送電圧および周波数は、特定のアッセイプロトコルで使用される試薬とともに性能のために選択することができる。設計パラメータは、変動してよく、例えば、アクチュエータ上のリザーバの数および配置、独立した電極接続の数、異なるリザーバのサイズ（容量）、磁石/ビーズ洗浄ゾーンの配置、電極サイズ、電極間ピッチ、およびギャップ高さ（上部および底部基材の間）は、特定の試薬、プロトコル、液滴容量、などと共に使用のために変動されてもよい。場合によっては、本開示の基材は、例えば、堆積を使用して低表面エネルギー物質または化学物質とともに誘導体化されてもよく、または溶液においてポリ-またはペルフルオロ化合物または重合可能なモノマーを用いてインシトゥ合成され得る。例には、ディップまたはスプレーコーティング用のTEFLON(R)AFコーティングおよびFLUOROPEL(R)コーティング、プラズマ増強化学気相堆積法（プラズマ増強化学蒸着法とも言う）（PECVD）用の他のフッ素化モノマー、およびPECVD用のオルガノシロキサン（例えば、SiOC）が含まれる。
【００４９】
さらに、いくらかの場合に、液滴操作表面の一部分またはすべてを、バックグラウンドノイズ、例えば、PCB基材からのバックグラウンド蛍光などのようなものを低減するための物質によりコーティングすることができる。例えば、ノイズ低減コーティングには、ブラックマトリクス樹脂、例えば、Toray industries, Inc.（東レ株式会社）、日本国から入手可能なブラックマトリックス樹脂などのようなものが含まれ得る。液滴アクチュエータの電極は、コントローラまたはプロセッサによって制御されてもよく、それはシステムの一部としてそれ自体提供され、それには、処理機能ならびにデータおよびソフトウェアの記憶および入出力能力を含むことができる。試薬は、液滴操作ギャップにおいて、または液滴操作ギャップに流体的に接合されるリザーバにおいて液滴アクチュエータ上に提供され得る。試薬は、液体形態、例えば、液滴であってもよく、またはそれらは液滴操作ギャップにおいて、または液滴操作ギャップに流体的に接合されるリザーバにおいて再構成可能な形態で提供されてもよい。再構成可能な試薬は、再構成のために液体と組み合わせることができる。ここに表される方法および器械とともに使用に適する再構成可能な試薬の例には、Meathrel（ミーズレル）らの、2010年6月1日付けで発行された米国特許第7,727,466号で、「Disintegratable Films for Diagnostic Devices（診断デバイス用の分解性フィルム）」と題するものに記載されるものが含まれ、その全体の開示は参照によりここに組み込まれる。
【００５０】
ここに使用するように用語「液滴」は、液滴アクチュエータでの液体のある容量を意味することができる。いくつかの実施形態において、液滴は、充填剤流体によって少なくとも部分的に境界付けられる。例えば、液滴は、充填剤流体によって十分に取り囲まれてもよく、または充填剤流体および液滴アクチュエータの1以上の表面によって境界を定められてもよい。別の例として、液滴は、充填剤流体、液滴アクチュエータの1以上の表面、および/または大気によって境界を定められ得る。さらに別の例として、液滴は、充填剤流体および大気によって境界付けられてもよい。液滴は、例えば、水性または非水性であり得、または水性および非水性成分を含む混合物またはエマルジョンであり得る。液滴は、固形粒子、例えば、磁性ビーズなどのようなものを含むことができる。
【００５１】
液滴は、多種多様な形状を取ることができる。非制限的な例には、概して円盤形、スラグ形、切頭球形、楕円形、球形、部分圧縮球形、半球形、卵形、筒形、そのような形状の組合せ、および液滴操作、例えば、合わせ、または分割などのようなものの間に形成され、またはそのような形状を液滴アクチュエータの1以上の表面と接触させる結果として形成される様々な形状が含まれる。本開示の取り組みを使用して液滴操作に供され得る液滴流体の例については、Eckhardt（エックハルト）らの、2007年10月25日に公開された国際公開第WO/2007/120241号で、「Droplet-Based Biochemistry（液滴ベースの生化学）」と題するものが参照され、その全体の開示はここに参照することによって組み込まれる。
【００５２】
種々の実施形態において、液滴には、生物学的サンプル、例えば、全血、リンパ液、血清、血しょう、汗、涙、唾液、痰、脳脊髄液、羊水、精液、膣排泄物、しょう液、滑液、心膜液、腹水、胸水、浸出液（濾出液とも言う）、滲出（しんしゅつ）液、嚢胞（のうほう）液、胆汁、尿、胃液、腸液、糞便サンプル、単数または複数の細胞を含む液体、オルガネラ（細胞小器官とも言う）を含む液体、流動組織（fluidized tissues）、流動性有機体（fluidized organisms）、多細胞有機体含有液体（liquids containing multi-celled organisms）、生物学的スワブ（biological swabs）および生物学的洗浄液（biological washes）などのようなものが含まれる。さらに、液滴には、試薬、例えば、水、脱イオン水、生理学的塩類溶液（saline solutions）、酸性溶液、塩基性溶液、洗浄剤溶液および/または緩衝剤などのようなものが含まれ得る。
【００５３】
液滴は、核酸、例えば、DNA、ゲノムDNA、RNA、mRNAまたはそれらの類似体などのようなもの；ヌクレオチド、例えば、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチドまたはそれらの類似体のようなもので、例えば、ターミネーター部分を有する類似体などのようなもので、例えば、Bentley（ベントリー）らの、Nature（ネイチャー）456：53-59（2008）；Gormley（ゴームリー）らの、2013年9月12日付け公開の国際公開第WO/2013/131962号で、「Improved Methods of Nucleic Acid Sequencing（核酸配列決定の改良された方法）」と題されるもの；Barnes（バーンズ）らの、2006年6月6日に発行された米国特許第7,057,026号で、「Labelled Nucleotides（標識ヌクレオチド」と題されるもの；Kozlov（コズロフ）らの、2008年4月10日に公開された国際公開第WO/2008/042067号で、「Compositions and Methods for Nucleotide Sequencing（ヌクレオチド配列決定のための組成物および方法）」と題されるもの；Rigatti（リガッティ）らの、2013年8月15日に公開された国際公開第WO/2003/117595号で、「Targeted Enrichment and Amplification of Nucleic Acids on a Support（支持体での核酸の標的化した濃縮および増幅）」と題されるもの；Hardin（ハーディン）らの、2008年2月12日に発行された米国特許第7,329,492号で、「Methods for Real-Time Single Molecule Sequence Fetermination（リアルタイム単一分子配列の決定）（「Fetermination」は「Determination」の誤り）」と題されるもの；Hardinらの、2007年5月1日に発行された米国特許第7,211,414号で、「Enzymatic Nucleic Acid Synthesis: Compositions and Methods for Altering Monomer Incorporation Fidelity（酵素的核酸合成：モノマー組込み忠実度を変更するための組成物および方法）」と題されるもの；Turner（ターナー）らの、2008年1月1日に発行された米国特許第7,315,019号で、「Arrays of Optical Confinements and Uses Thereof（光閉じ込めのアレイおよびその使用）」と題されるもの；Xu（スー）らの、2008年7月29日に発行された米国特許第7,405,281号で、「Fluorescent Nucleotide Analogs and Uses Therefor（蛍光ヌクレオチド類似体およびそのための使用）」と題されるもの；およびRanket al.（ランクら）の、2008年5月8日に公開された米国特許出願公開第20080108082号で、「Polymerase Enzymes and Reagents for Enhanced Nucleic Acid Sequencing（強化された核酸配列決定のためのポリメラーゼ酵素および試薬）」と題されるものに記載されるものなどのようなもので、それらの全体の開示は参照によってここに組み込まれ；酵素で、例えば、ポリメラーゼ、リガーゼ、リコンビナーゼ、またはトランスポサーゼなどのようなもの；結合パートナーで、例えば、抗体、エピトープ、ストレプトアビジン、アビジン、ビオチン、レクチンまたはカーボハイドラートなどのようなもの；または他の生化学的に活性な分子を含むことができる。液滴内容の他の例には、試薬で、例えば、生化学プロトコルで、例えば、核酸増幅プロトコル、親和性ベースのアッセイプロトコル、酵素アッセイプロトコル、ポリヌクレオチド配列決定反応、および/または生物学的流体の分析のためのプロトコルなどのようなもののための試薬などのようなものの調製が含まれる。一実施形態では、ポリヌクレオチド配列決定反応は、ヌクレオチド配列決定機器で、例えば、ポリヌクレオチドフラグメント（ポリヌクレオチド断片とも言う）においてヌクレオチドの配列を決定するために、次世代シーケンサーなどのようなもので遂行されるプロセスである。ここに用いるように、液滴は1以上のビーズを含み得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、サンプルまたは試薬液滴は水性ベースである。いくつかの他の実施形態では、サンプルまたは試薬液滴には、水と、1以上の有機溶媒で、例えば、アルコール性溶媒などのようなものとの混合物が含まれる。いくつかの他の実施形態では、サンプルまたは試薬液滴は、1以上の有機溶媒だけを含む。いくつかの実施形態では、液滴は、生物学的サンプル（生体試料などとも言う）、例えば、核酸などのようなものを含む。
【００５５】
ここに提供されるマイクロ流体装置において液滴操作を行う方法は、様々な生物医学的用途、例えば、核酸増幅プロトコル、親和性ベースの（親和性に基づくとも言う）アッセイプロトコル、配列決定プロトコル、および生物学的流体の分析のためのプロトコルなどのようなもののために使用することができる。
キット
【００５６】
ここに開示されるいくつかの実施形態は、シロキサンブロックコポリマーおよび充填剤流体が含まれる充填剤流体を含む容器と、1以上の流体工学装置とを含むキットを提供する。一実施形態では、流体工学装置はエレクトロウェッティング装置である。充填剤流体は、シロキサンブロックコポリマーおよびシリコーン油を含むことができる。シリコーン油はPDMSであってよい。キットはまた、水性緩衝剤を含む容器を含み得、および水性緩衝剤は、シロキサンブロックコポリマーと実質不混和性であり得る。いくつかの実施形態では、充填剤流体においてシリコン（ケイ素とも言う）ブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満は水性緩衝剤と混和性である。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、シロキサン主鎖および官能化側鎖を含む。いくつかの実施形態では、官能化側鎖は親水性頭部基を含む。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーの親水性頭部基は、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド（多糖類とも言う）、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート（炭水化物とも言う）、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、式I：
【化５】
2018538385.tif 000007
において代表され、式中、n≧0、m≧0、およびRは、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる。いくつかの実施形態では、シロキサンブロックコポリマーは、CMS-222、CMS-221、FMS 736、FMS-141、APT-263およびMCR-C12からなる群より選ばれる。いくつかの実施形態において、充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの濃度は、約0.02％w/wないし約0.1％w/wである。いくつかの実施形態では、充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの濃度は、約0.05％w/wである。いくつかの実施形態において、充填剤流体はポリジメチルシロキサン（PDMS）を含む。
充填剤流体を負荷する方法
【００５７】
ここに開示されるいくつかの実施形態は、充填剤流体において可溶化するシロキサンブロックコポリマーを含む充填剤流体において分散される複数の液滴が含まれるマイクロ流体装置中に充填剤流体を負荷する方法を提供する。いくつかの実施形態では、液滴および充填剤流体間の表面張力は、3および10-12ダイン/cmの間である。いくつかの実施形態では、本方法には、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せから選ばれる機構を用いて液滴を移動させることが含まれる。いくつかの実施形態では、これらの方法には、エレクトロウェッティング機構を使用して液滴を移動させることが含まれる。
【実施例】
【００５８】
追加の実施形態は、以下の例においてさらに詳細に開示され、それらは請求の範囲を制限することを何ら意図するものではない。
例1
【００５９】
複数のシロキサンブロックコポリマージメチコンが、Momentive（Waterford, NY）からのいくつか、例えば、Silsoft 900およびSF 1528などのようなのものを含め、取得された。別のシロキサンブロックコポリマーは、CMS-222として知られ、Gelest（Morrisville, PA）から取得した。CMS-222は、（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである。最初に、これらのシロキサンブロックコポリマー、および他のものの溶解性を、ポリジメチルシロキサン（PDMS）シリコン油において1％で試験した。PDMS油において不溶性のシロキサンブロックコポリマーをリストから除いた。第二に、これらのシロキサンブロックコポリマーの1％での水における不溶性もまた確認した。可溶性シロキサンブロックコポリマーもまたリストから除去した。最後に、ペンダントドロップ法を用い、水の表面張力を、表面張力の正しい標的レベルを達成するために、界面活性剤の適切な濃度について試験した。油/水の表面張力を約10ダイン/cm以下にまで低下させることに失敗したジメチコンは、リストから除外した。ここに用いるように、第一の液体が別の液体において十分に溶解するとき、第一の液体はその相手の液体において可溶性である。
【００６０】
最後に、PDMS油を、これらのジメチコンの1つでスパイクし、Neoprep（ネオプレプ）TMマイクロアッセイカートリッジにおいて導入したが、それは、Illumina（イルミナ社）、San Diego（サンディエゴ）、USA（米国）から商業上入手可能である。NeoprepTMカートリッジは、誘電体および疎水性層でコーティングされたPCBから作成される底部プレートと、疎水性層でコーティングされたポリマー（ポリカルボナート）から構成される上部プレートとからできているエレクトロウェッティングアッセイカートリッジである。水の液滴が、形成され、およびこの充填剤流体の組合せ内の表面を横切って移動することが確認された。ジメチコン、特にGelestからのCMS-222でスパイクした充填剤油（filler oil）がカートリッジ内で良好に作動することが判明した。Silsoft 900界面活性剤による追加試験でも、ジメチコン界面活性剤をオイルに添加することで、装置が非常にうまく働くことが例示された。
例2
【００６１】
調剤手順：空の5Lボトルをスケール上に置き、および風袋重量とした。5cStのPDMS油の4Lを5Lボトルに加え、およびベア（裸とも言う）の油の重量を記録した。シリコンブロックコポリマーCMS-222を添加する前にベアの油の風袋重量を記録した。2.0グラムのCMS-222を4Lの油に加え、および実際のCMS-222重量を記録した。パーセンテージが許容範囲内にない場合、特別の5cSt PDMS油を追加して濃度仕様を満たし、および計算を繰り返した。
【００６２】
3’’磁性撹拌バーをボトルの内側に置き、およびボトルに蓋を取り付け、そして撹拌プレートに移動させた。撹拌速度は〜（約とも称する）1 1/2（渦は溶液の約半分を占める）に設定し、および室温で1時間混合した。次いで、溶液をバイアルあたり8.2mLの分配容量で小さなガラスバイアルに移し、および減圧下（<1トル（Torr））で3時間脱気した。PDMS内の0.05％CMS-222の標的濃度が達成された。
例3
【００６３】
5cSt PDMS油において0.02％ないし0.1％のCMS-222の濃度を有する充填剤流体について界面張力（IFT）を、異なる試薬および水に対して試験した。図1Aは、これらの試験から得られたIFTデータを示す。図1Aに示すように、2つの水性緩衝剤（BBSおよびESL）および水に対して様々な濃度のCMS-222を試験し、得られた表面張力が標的表面張力範囲内にあるかどうかを決定した。図1Bは、図1Aからの試験の結果を報告し、およびCMS-222を含有する充填剤流体内の緩衝剤BBSおよびESLが6-12mN/mの間の表面張力を維持する能力を示す。示されるように、Span(R)85を含有する充填剤流体と比較してCMS-222を有する充填剤流体で有意なIFT改善が達成され（データは示さず）、および本プロセスは有用であり、試験された濃度範囲（0.02-0.1％）でcpk＞1.33のプロセス能力指数を有した。
例4
【００６４】
CMS-222およびSpan(R)85（Sigma、St. Louis、MO）のIFT作用範囲（working range）を、試薬A（BBS）、試薬B（ESL）、および他の緩衝剤ERP4、ATL3、QDR、LIG4、SPB、BWS2、FAM、EPM2、PPC2、QSD6および水において、試験した。CMS 222およびSpan(R)85を伴う油においてペンダントドロップ分析を用いた標準IFT測定を使用した。1滴の試薬をシリンジ針から、それが針先からほとんど外れるまで、PDMS油を有する容器中に押し出した。この時点で、画像が懸滴（ハンギングドロップとも言う）のスナップをされ、およびその輪郭プロファイルが、ラプラス式（Laplace equation）を介してその形状について分析され、IFTが与えられた。IFT作用範囲は、以前の機能的相関によって決定された：試薬Bについては<12ダイン/cmであり、および試薬Aについては>6ダイン/cmである。図2は、CMS-222およびSpan(R)85の測定されたIFT対種々の濃度の界面活性剤（対数目盛で示される）に関する実験データを示す図である。これらのデータは、作用範囲が、Span(R)85について、ウィンドウとして示され、0.0015％-0.004％w/wであり、および作業範囲が、CMS-222について、0.02％-0.1％w/wであることを実証する。CMS-222のIFTもまた、様々な標準的なナノ試薬に対して試験された。図3は、すべての緩衝剤に対するCMS-222のIFTが、旧標準および目下の標準生産油のものと非常に類似したことを示す。
例5
【００６５】
多数のシロキサンブロックコポリマーを、それらがミセルまたは集合体を形成する能力について試験した。また、それらは、それらの作用濃度、水との混和性の範囲を決定するために試験した。コポリマー（共重合体とも言う）が水においてわずかにしか混和性でなかったとしても、それらは排除された。コポリマーはまた、それらのPDMS油との混和性についても試験した（良好、合格、不良、失敗の尺度で）。異なるコポリマーの各々について試験した追加の要因には、それらの使用の容易さ、取扱いまたは調製（製造上の利便性）が含まれた。他の要因には、それらの利用可能性、コスト、毒性、可燃性および安定性（熱、UV、塩基、酸、または試薬）が含まれた。本発明者らは、シロキサンベースの界面活性剤、特に、ジメチコンが、流体工学装置用の充填剤流体内のブロックコポリマーとして使用するためのそれらのすべての基準を満たすことを見出した。
【００６６】
次に、シロキサンブロックコポリマーを、ESLおよびBBS緩衝剤に対して0.01％でIFTを測定することによって表面張力について試験した。約8-15mN/mのIFTを記録されたコポリマーを界面活性剤として使用するための候補として選定した。試験結果を図4および下記の表1に概略する。いくらかの界面活性剤、主にフルオロ誘導体は、BBSのIFTを増加させ、およびESLのIFTを減少させることが発見された。これはベアの油と比較してその傾向を逆転させた。
【００６７】
シロキサンブロックコポリマーとデジタル流体工学適用との作用濃度での適合性
【表１】
2018538385.tif 000008
【００６８】
前述の実施形態の少なくとも一部分において、ある実施形態において使用される1以上の要素は、別の実施形態において、互換的に使用することができ、それはそのような置き換えが技術的に実現不可能でない場合に限られる。クレームされた主題の範囲から離れることなく、上記の方法および構造に対して様々な他の省略、追加および修飾がなされ得ることは、当業者によって理解されるであろう。そのような修飾および変化のすべては、添付の請求の範囲によって規定されるように、本主題の範囲内に入ることが意図される。
【００６９】
ここでの複数形および/または単数形の使用に関して、当業者は、文脈または適用に適切であるように、複数形から単数形に、および/または単数形から複数形に書き換えることができる。様々な単数形または複数形の並べ替えは、明りょう化のためにここに明示的に説明されてもよい。
【００７０】
大抵は、ここに、および特に、添付の請求の範囲（例えば、添付の請求の範囲の本文）において使用される用語は、概して「オープン（開放とも言う）」用語として意図される（例えば、「含める」という用語は、「含めるがそれに制限されない」と解釈すべきであり、「有する」という用語は、「少なくとも有する」と解釈すべきであり、「含む」という用語は、「含むがそれに制限されない」と解釈すべき、などである）。導入された請求項の暗唱の特定の数が意図される場合、そのような意図は、請求項に明示的に暗唱され、およびそのような暗唱がない場合、そのような意図が存在しないことは、当業者にはさらに理解されるであろう。例えば、理解の補助として、以下の添付の請求の範囲は、「少なくとも1」および「1またはそれよりも多く（1以上とも言う）」の導入句の使用を含み得、クレームの暗唱が導入される。しかしながら、そのような語句の使用は、不定冠詞「a」または「an」によるクレーム暗唱の導入が、そのような導入されたクレームを含む特定のクレームを、そのような暗唱を1つだけ含む実施形態に制限されることを意味すると解釈すべきではなく、それは同じクレームが「1以上」または「少なくとも1」の導入句および不定冠詞で、「a」または「an」などのようなものを含むときでさえもであり（例えば、「a」および/または「an」は、「少なくとも1」または「1以上」を意味すると解釈されるべきであり）；クレーム暗唱を導入するために使用される定冠詞の使用についても同様である。さらに加えて、特定の数の導入されたクレームの暗唱が明示的に暗唱されていても、当業者は、そのような暗唱が、少なくとも暗唱数を意味すると解釈すべきであることを認識するであろう（例えば、「2つの暗唱」のベアの暗唱は、他の修飾を伴わず、少なくとも2つの暗唱、または2以上の暗唱を意味する）。
【００７１】
さらに、「A、B、およびC、などの少なくとも1」に類似する取決めが使用される場合、大抵は、そのような構成は、当業者が本取決めを理解するであろう意味に意図される（例えば、「A、B、およびCの少なくとも1つを有するシステム」は、制限されないが、A単独、B単独、C単独、AおよびBを一緒に、AおよびCを一緒に、BおよびCを一緒に、および/またはA、B、およびCを一緒に、などを有するシステムを含む）。「A、B、またはC、などの少なくとも1」に類似する取決めが使用される場合、概して、そのような構成は、当業者が本取決めを理解するであろう意味で意図される（例えば、「A、B、またはCの少なくとも1を有するシステム」は、制限されないが、A単独、B単独、C単独、AおよびBを一緒に、AおよびCを一緒に、BおよびCを一緒に、および/またはA、B、およびCを一緒に、などを有するシステムが含まれる）。説明、請求の範囲、または図面のいずれであろうと、2以上の代替用語を提示する実質的に任意の離接語および/または句が、用語の1つ、いずれかの用語、または両方の用語を含む可能性を意図すると理解されるべきである。例えば、語句「AまたはB」は、「A」または「B」または「AおよびB」の可能性を含むと理解される。
【００７２】
さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループに関して記載される場合、当業者は、本開示がまた、それによってマーカッシュグループのメンバーの任意の個々のメンバーまたはサブグループに関して説明されることを認識する。
【００７３】
当業者には理解されるように、任意の目的およびすべての目的、例えば、記載された説明を提供することなどのようなもののために、ここに開示されるすべての範囲はまた、任意のおよびすべての可能な部分範囲およびその部分範囲の組合せをも包含する。任意のリストされた範囲は、同じ範囲が少なくとも2分の1、3分の1、4分の1、5分の1、10分の1、などに分解されることを十分に記述し、可能にすることを容易に認識することができる。非制限的な例として、ここに議論される各範囲は、下部3分の1、中部3分の1および上部3分の1、などに難なく分解され得る。当業者に理解されるように、すべての言い回し、例えば、「まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」、およびその他同種類のものなどは、引用された数字を含み、および上記のように部分的な範囲にその後分解することができる範囲に言及する。最後に、当業者に理解されるように、範囲には、各個々のメンバーが含まれる。したがって、例えば、1-3個の物品を有するグループは、1個、2個、または3個の物品を有するグループに言及する。同様に、1-5個の物品を有するグループは、1、2、3、4、または5個の物品、およびその他同種類のものなどを有するグループを指す。
【図１Ａ】
2018538385.tif 000010
【図１Ｂ】
2018538385.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【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】
流体装置のための充填剤流体であって、次の：
シリコーン油；および
シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマー
を含み、シロキサンブロックコポリマーは水性液体と実質不混和性である、充填剤流体。
【請求項２】
充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの約0.1％未満の容量分率は水性液体と混和性である、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項３】
シロキサンブロックコポリマーはシロキサン主鎖および官能化側鎖を含む、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項４】
官能化側鎖には、親水性頭部基が含まれる、請求項3に記載の充填剤流体。
【請求項５】
シロキサンブロックコポリマーの親水性頭部基は、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる、請求項4に記載の充填剤流体。
【請求項６】
シロキサンブロックコポリマーは、式I：
【化１】
2018538385.tif 000015
において代表され、
式中、n≧0、m≧0、およびRは、ポリアクリルアミド、ポリサッカライド、ポリグリコール、カルボキシラート、カルボン酸、スルホナート、サルファート、エチレングリコール、アミン、アンモニウム、カーボハイドラート、カルボナート、およびシリカートからなる群より選ばれる、請求項5に記載の充填剤流体。
【請求項７】
シロキサンブロックコポリマーの濃度は充填剤流体において約0.02％w/wないし約0.1％w/wである、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項８】
シロキサンブロックコポリマーの濃度は充填剤流体において約0.05％w/wである、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項９】
シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項１０】
シロキサンブロックコポリマーは（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである、請求項9に記載の充填剤流体。
【請求項１１】
充填剤流体および水性液体の液滴の表面張力は約3および約12ダイン/cm（約0.003N/mおよび約0.012N/m）の間である、請求項1に記載の充填剤流体。
【請求項１２】
次の：
流体工学装置；および
充填剤流体が含まれる容器を含み、そこでは、充填剤流体には、シロキサンブロックコポリマーおよびシリコーン油が含まれる、キット。
【請求項１３】
シロキサンブロックコポリマーと実質不混和性である水性緩衝剤が含まれる容器をさらに含む、請求項12に記載のキット。
【請求項１４】
充填剤流体においてシロキサンブロックコポリマーの容量分率の約0.1％未満は水性緩衝剤と混和性である、請求項13に記載のキット。
【請求項１５】
シリコーン油には、ポリジメチルシロキサン（PDMS）が含まれる、請求項12に記載のキット。
【請求項１６】
シロキサンブロックコポリマーは、（ヒドロキシプロピレンオキシプロピル）メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーである、請求項15のキット。
【請求項１７】
流体工学装置は、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、または電気浸透装置である、請求項12に記載のキット。
【請求項１８】
流体装置において液滴操作を行うにあたり、
流体装置内の充填剤流体を通して複数の水性液滴を移動させることを含み、そこで、充填剤流体には、シリコーン油において可溶化されるシロキサンブロックコポリマーが含まれ、および複数の水性液滴は充填剤流体と実質不混和性である、方法。
【請求項１９】
複数の水性液滴を移動させることには、複数の水性液滴を移動させるために、エレクトロウェッティング、オプトエレクトロウェッティング、静電、電気泳動、誘電泳動、電気浸透、またはそれらの組合せの使用が含まれる、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
複数の水性液滴および充填剤流体の間の表面張力は、約3および約12ダイン/cm（約0.003N/mおよび約0.012N/m）の間である、請求項18に記載の方法。
【請求項２１】
複数の液滴を移動させることには、ポリメラーゼ連鎖反応を実行することが含まれる、請求項18に記載の方法。
【請求項２２】
複数の液滴を移動させることには、ポリヌクレオチド配列決定反応のためにサンプルを用意することが含まれる、請求項18に記載の方法。
【国際調査報告】
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