(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスであって：
絶縁パネルと；
絶縁パネル上に配置され、個別に作動電圧を受け取る複数の電気的入力と；および
絶縁パネル上に配置され、複数の電気的入力に結合された第１の複数の電極とを含み、
第１の複数の電極の２つまたはより多くは複数の電気的入力の各々について複数の電気的入力の単一のものに結合されており、第１の複数の電極はそれぞれの電気的入力において個別に受け取った作動電圧で作動されて関連する電極上に電場を生成し、作動電圧で作動されたその関連電極に近接している第１の液滴にエレクトロウェッティング力を作用させ、
デバイスはさらに第１の複数の電極から分岐する第２の複数の電極を含むラッチを含んでおり、第２の複数の電極は第１の液滴が第２の液滴と組み合わせられて第１の液滴および第２の液滴の成分を混合させる領域を提供し、そして
第１の複数の電極および第２の複数の電極は「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を含む３つまたはより多くの電極の反復配列を含み、「Ａ」電極は複数の電気的入力のうち第１の電気的入力へと結合され、「Ｂ」電極は複数の電気的入力のうち第２の電気的入力へと結合され、そして「Ｃ」電極は複数の電気的入力のうち第３の電気的入力へと結合されている、デバイス。
【請求項２】
ラッチへの入口にゲートキーパー電極をさらに含み、ゲートキーパー電極は特定の電気的入力に結合されており、作動されると第１の液滴がラッチに入ることを許容する、請求項１のデバイス。
【請求項３】
第１の複数の電極のうち所与の電極の近傍に配置された流体処理チップをさらに含み、第１の複数の電極のうちのこの所与の電極は作動されると第１の液滴をエレクトロウェッティング力で流体処理チップへと移動させて液滴が分析される、請求項１または２のデバイス。
【請求項４】
デバイスはさらに所与の電気的入力に結合された複数のＳｙｎｃ電極を含み、デバイスの第１の複数の電極からデバイスの第２の複数の電極への第１の液滴の通過を制御する、請求項１から３のいずれかのデバイス。
【請求項５】
第１の複数の電極はほぼ直線状に配置されており、液滴を直線の第１の端部から直線の第２の端部へと移動させる、請求項１から４のいずれかのデバイス。
【請求項６】
エレクトロウェッティング力は第１の液滴を、第２の液滴との合体、２つの液滴への第１の液滴の分割、および別の電極への第１の液滴の移動の１つまたはより多くへと服従させる、請求項１から５のいずれかのデバイス。
【請求項７】
複数の電極の各々は第１の複数の電極および第２の複数の電極の各側部に１つまたはより多くの歯を含む、請求項１から６のいずれかのデバイス。
【請求項８】
デバイスであって：
電極の第１の複数の反復配列を含む主通路と；
電極の第１の複数の繰り返し配列から分岐する電極の第２の複数の繰り返し配列を含む第１のラッチと；および
電極の第１の複数の繰り返し配列から分岐する電極の第３の複数の繰り返し配列を含む第２のラッチとを含み、
電極の第３の複数の繰り返し配列は電極の第２の複数の繰り返し配列に対してずれており、電極の第２の複数の繰り返し配列の作動は第１の液滴を第１のラッチ内へと移動させ、電極の第３の複数の繰り返し配列の作動は第２の液滴が第２のラッチ内へと移動することを妨げ；
電極の第１の複数の繰り返し配列、電極の第２の複数の繰り返し配列、および電極の第３の複数の繰り返し配列の各々のうち２つまたはより多くの電極は、複数の電気的入力の各々について、複数の電気的入力の単一のものに結合されている、デバイス。
【請求項９】
電極の第１の複数の繰り返し配列から分岐する電極の第４の複数の繰り返し配列を含む第３のラッチをさらに含み、電極の第４の複数の繰り返し配列は電極の第１の複数の繰り返し配列および電極の第２の複数の繰り返し配列に対してずれており、電極の第４の複数の繰り返し配列の作動は第３の液滴が第３のラッチ内へと移動することを妨げる、請求項８のデバイス。
【請求項１０】
第１のラッチおよび第２のラッチのそれぞれの入口に第１のゲートキーパー電極および第２のゲートキーパー電極をさらに含み、第１の電極およびゲートキーパー電極は特定の電気的入力に結合されており、作動されると液滴が第１のラッチに入ることを許容する、請求項８または９のデバイス。
【請求項１１】
電極の繰り返し配列は「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を含む３つまたはより多くの電極の反復配列を含み、「Ａ」電極は複数の電気的入力のうち第１の電気的入力へと結合され、「Ｂ」電極は複数の電気的入力のうち第２の電気的入力へと結合され、そして「Ｃ」電極は複数の電気的入力のうち第３の電気的入力へと結合されている、請求項８から１０のいずれかのデバイス。
【請求項１２】
電極の第１の複数の繰り返し配列のうち所与の電極に近接して配置された流体処理チップをさらに含み、複数の電極のうちのこの所与の電極は作動されると液滴を流体処理チップへと移動させて液滴が分析される、請求項８から１１のいずれかのデバイス。
【請求項１３】
主通路はさらに所与の電気的入力に結合された複数のＳｙｎｃ電極を含み、主通路の第１の部分から主通路の第２の部分への第１の液滴および第２の液滴の通過を制御する、請求項８から１２のいずれかのデバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
流体の少量の試料（例えば、液滴）を試験して、その生物学的および／または化学的特性を決定するために、液滴分析が用いられることが増えてきている。そうした液滴は、液滴を処理して、その液滴が種々の化学物質および／または生物学的材料を含んでいるかを決定するために、流体処理チップ（例えば、集積回路チップ）へと導入されてよい。幾つかの場合には、液滴は流体処理チップによる処理を受ける前に、１つまたはより多くの他の化学物質と混合されてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
図１は、液滴を操作するための例示的なデバイスを示している。
【０００３】
図２は、液滴を操作するための別の例示的なデバイスを示している。
【０００４】
図３は、液滴を操作するためのさらに別の例示的なデバイスを示している。
【０００５】
図４は、液滴をラッチ内外へ移動させるための例示的なラッチアクセスチャートを示している。
【０００６】
図５は、ラッチ内外への液滴の例示的な移動を示している。
【０００７】
図６は、図１から図３に示されたデバイスを構成する例示的な電極の詳細図を示している。
【０００８】
図７は、図３に示された入力パッドについての入出力パッド制御チャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この開示は、エレクトロウェッティング力を介しての液滴の操作に関する。例としては、絶縁パネル、複数の電気的入力、および複数の電極を含んでいてよいデバイスが含まれる。複数の電気的入力は絶縁パネル上に配置されてよく、そして個々に作動電圧を受け取る。複数の電極は絶縁パネル上に配置されてよく、そして複数の電気的入力に結合される。複数の電極のうち２つまたはより多くは、複数の電気的入力の各々について、複数の電気的入力の単一のものに結合されていてよい。複数の電極は、それぞれの電気的入力において個別に受け取った作動電圧で作動されてよく、関連する電極上に電場を生成して、作動電圧で作動されたその関連電極に近接している液滴にエレクトロウェッティング力を作用させる。エレクトロウェッティングは、電圧を使用して固体表面上の液体の表面張力を変化させることを包含する。結果として、作動電圧は、多数の電極上に電場を生成する単一の電気的入力に印加されてよい。幾つかの例では、電極の幾つかは液体の試料を受け取る入力パッドに結合されていてよく、液体の試料の少なくとも一部は複数の電極でエレクトロウェッティング力を受ける。他の例では、液滴は分析のためにセンサへと移動されてよい。
【００１０】
このデバイスは、デバイスを含んでいるチップ内への電気的入力の数の低減を可能にしうるものであり、大量の並列処理についての改善されたスケール効果、より小さな全チップ面積、よりシンプルな制御システム、そしてより高い信頼性をもたらす。このデバイスは、液滴にエレクトロウェッティング力を作用させるために用いられる複数の電極上の電場を制御するために、低減された数の電気的入力を用いてよい。これは、電気的入力の数と電極の数の間に１対１の関係を採用している他のデバイスとは対照的である。
【００１１】
図１は、液滴１２０を操作するための例示的なデバイス１００を示している。このデバイス１００は絶縁パネル１２５を含んでいてよい。複数の電気的入力１０５ａ〜１０５ｃが絶縁パネル１２５上に配置されていてよい。複数の電気的入力１０５ａ〜１０５ｃは独立して作動電圧を受け取ってよい。
【００１２】
デバイス１００はさらに、絶縁パネル１２５上に配置された複数の電極１１０ａ〜１１０ｆを含んでいてよい。複数の電極１１０ａ〜１１０ｆは、複数の電気的入力１０５ａ〜１０５ｃに結合されていてよい。複数の電極１１０ａ〜１１０ｆの少なくとも２つが、複数の電気的入力１０５ａ〜１０５ｃのそれぞれのうち単一のものに結合されていてよい。複数の電極１１０ａ〜１１０ｆは、複数の電気的入力１０５ａ〜１０５ｃにおいて個別に受け取った作動電圧で作動されてよく、作動電圧で作動された複数の電極１１０ａ〜１１０ｆ上に電場を生成して、複数の電極１１０ａ〜１１０ｆのうち作動電圧で作動された少なくとも１つに近接している液滴１２０にエレクトロウェッティング力を作用させる。
【００１３】
図２は、液滴１２０を操作するための別の例示的なデバイス２００を示している。説明を簡単にするために、単一の液滴１２０を図示して説明する。しかしながら、多数の液滴をデバイス２００上に同時に配置して操作してよい。例えば、デバイス２００は液滴１２０を操作、すなわち移動、合体、および／または分割してよい。１つの例では、デバイス２００はこれらのより基本的な操作を組み合わせて、液滴１２０を別の流体と組み合わせて電極１１０の間で繰り返し行き来するよう移動させることによる連続希釈のような、より高度な次元の操作を実施してよい。デバイス２００は、電気的入力１０５、電極１１０、および絶縁パネル１２５（例えば、ＦＲ−４パネル）のような、デバイス１００の部品を含んでいてよい。１つの例では、電極は２５μｍの相互篏合フィンガ（くし形電極）を備えた１００μｍ×１００μｍの大きさであってよく、７５μｍのピッチで間に１.５μｍのギャップを含んでいる。電極１１０および電気的入力１０５は、既知の箔（例えば、銅箔）上張りおよびエッチング技術（例えば、シルクスクリーニング、写真製版、ミリング、レーザーレジストアブレーション、その他）を用いて、絶縁パネル１２５上に形成してよい。別の例では、絶縁パネル１２５はシリコン基板であってよく、そして電極は堆積（例えば、化学蒸着）されたアルミニウムであってよい。その後、絶縁材料（例えば、ＦＲ−４材料、シリコン、その他）の薄い層が電極１１０上に積層されて、電極１１０が濡れるのを防止し、また液滴が２つの隣接する電極１１０上に配置された場合に信号が短絡するのを防止する。
【００１４】
複数の電極１１０は、ほぼ直線状に配置されて、デバイス２００の一端からデバイス２００の他端への主通路２１０を形成してよい。液滴１２０は、主通路２１０を構成している任意の電極１１０へと移動しうる。電極１１０は、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極からなる３つまたはより多くの電極１１０の繰り返し配列を含んでいてよい。この電極１１０の主通路２１０は、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極の繰り返し配列を含んでいてよい。作動電圧は、電気的入力１０５ａに印加されてよい。電気的入力１０５ａにあるこの作動電圧は、すべての「Ａ」電極を作動させて、「Ａ」電極に近い液滴１２０に対してエレクトロウェッティング力を及ぼしてよい。作動電圧は、電気的入力１０５ｂに印加されてよい。電気的入力１０５ｂにあるこの作動電圧は、すべての「Ｂ」電極を作動させて、「Ｂ」電極に近い液滴１２０に対してエレクトロウェッティング力を及ぼしてよい。作動電圧は、電気的入力１０５ｃに印加されてよい。電気的入力１０５ｃにあるこの作動電圧は、すべての「Ｃ」電極を作動させて、「Ｃ」電極に近い液滴１２０に対してエレクトロウェッティング力を及ぼしてよい。電極１１０の調和、連係された作動は、液滴１２０の電極１１０間での移動、他の液滴との合体、液滴１２０の分割、および液滴の混合（例えば、少なくとも２つの液滴内部の成分の混合）を生ずる結果となってよい。液滴１２０が隣接する２つの電極１１０の間で移動される場合（例えば、「Ａ」電極から「Ｂ」電極へ）、液滴が移動する先の電極のみが作動電圧で作動される。すなわち、液滴１２０が移動する元であり、液滴１２０が移動する先の電極１１０に隣接する電極１１０は、エレクトロウェッティング力を設定する作動電圧よりも十分に低い、第２の電圧状態にある。多数の電気的入力と多数の電極との間に１対１の関係を採用している他のデバイスとは対照的に、デバイス２００は単一の電気的入力１０５に結合された複数の電極１１０を含んでいてよく、デバイス２００を含むチップ内への電気的入力の数を低減させ、大量の並列処理についての改善されたスケール効果、より小さな全チップ面積、よりシンプルな制御システム、そしてより高い信頼性をもたらす。
【００１５】
例えば、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を順次作動させると、液滴１２０は「Ａ」電極から「Ｃ」電極へと移動されてよい。「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を個別に作動させるこのシーケンスを繰り返すと、液滴１２０が電極１１０の主通路２１０に沿って右へと移動される結果となる。同様に、「Ｃ」電極、「Ｂ」電極、および「Ａ」電極を個別に作動させてこのシーケンスを反転させると、液滴１２０は主通路２１０に沿って左へと反対方向に移動される。
【００１６】
デバイス２００の一端からデバイス２００の他端への電極１１０の主通路２１０は、さらに「Ｓ」同期（Ｓｙｎｃ）電極を含んでよい。この「Ｓ」同期電極はすべて、電気的入力２０５ｅに結合されてよい。１つの例では、電気的入力１０５および２０５は、３００×３００μｍの大きさであってよい。電気的入力２０５ｅに印加された作動電圧は、すべての「Ｓ」同期電極を作動させてよい。この「Ｓ」同期電極は、作動電圧が最初に電気的入力２０５ｅに印加されて液滴１２０がまず「Ｓ」同期電極の少なくとも１つの上に引き寄せられた場合にだけ、液滴１２０が電極１１０の主通路２１０を構成している複数の電極１１０の１つの部分から、電極１１０の主通路２１０を構成している複数の電極１１０の別の部分へと移動することを制御するという点で、液滴１２０に対するゲートキーパーとして作用してよい。例えば、液滴１２０が電極１１０ｇの上に配置された場合、作動電圧が電気的入力２０５ｅに印加されることによって「Ｓ」同期電極が作動され、液滴１２０がそれらの間にある「Ｓ」電極上に引き寄せられない限り、その液滴１２０は電極１１０ｈへと移動することはないであろうし、また逆も同様である。かくして、任意の２つの非作動「Ｓ」同期電極の間にある「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極の任意のものの作動は、結果的に「Ｓ」同期電極の間での液滴１２０の操作をもたらすと同時に、液滴１２０が電極１１０の主通路２１０において「Ｓ」同期電極の位置する個所を通過することを防止しうる。
【００１７】
デバイス２００はさらに、主通路２１０から分岐する１つまたはより多くのラッチ２３０を形成する複数の電極１１０を含んでいてよい。ラッチ２３０は主通路２１０と平行に延びるものとして示されているが、こうした配向は、デバイス２００を形成するために用いられる面積を最小限にするために利用されてよい。別の例では、ラッチ２３０は主通路２１０に対して垂直であってよく、または主通路２１０に対して垂直未満の角度を有していてよい。１つの例では、液滴操作の大多数（例えば、合体、分割、混合）はラッチ２３０において行われてよく、主通路２１０がブロックされないままであることが許容される。ある例では、デバイス２００は６つのラッチ２３０ａ〜２３０ｆを含んでいてよく、各々のラッチは８つの電極１１０を含んでいてよい。「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を順次作動させると、液滴１２０はラッチ２３０内へと移動されうる。ラッチ２３０内外への、およびラッチ２３０内部での液滴１２０の出入りを制御するために、ラッチ２３０の各々は、ラッチ２３０が主通路２１０から分岐する個所において、「Ｅ」電極として指定される電極１１０を含んでよく、そして「Ｅ」電極はそのラッチ２３０について、３つの電極１１０の２つの列の間に配置される。この「Ｅ」電極はすべて、電気的入力２０５ｂに結合されていてよい。かくして、電気的入力２０５ｂに印加された作動電圧は、すべての「Ｅ」電極を作動させてよい。「Ｅ」電極は、最初に作動電圧が電気的入力２０５ｂに印加されて液滴１２０がまず「Ｅ」電極上に引き寄せられた場合でなければ、液滴１２０は電極１１０の主通路２１０からラッチ２３０を構成している複数の電極１１０へと移動できないであろうという点で、液滴１２０に対するゲートキーパーとして作用してよい。例えば、液滴１２０が電極１１０ｉの上に配置された場合、作動電圧が電気的入力２０５ｂに印加されることによって「Ｅ」電極が作動され、液滴１２０がそれらの間にある「Ｅ」電極上に引き寄せられない限り、その液滴１２０は電極１１０ｈへと移動することはないであろうし、また逆も同様である。かくして、ラッチ２３０内部にある「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極の任意のものの作動は、結果的にラッチ２３０内部での液滴１２０の操作をに帰結すると同時に、最初に作動電圧が電気的入力２０５ｂに印加されて液滴１２０をまず「Ｅ」電極上へと引き寄せるまで、液滴１２０が主通路２１０へと戻るように移動することを妨げる。同様にして、最初に作動電圧が電気的入力２０５ｂに印加されて液滴１２０をまず「Ｅ」電極上へと引き寄せるまでは、液滴１２０はラッチ２３０の一方の半分からラッチ２３０の別の半分へと移動されないであろう。他のラッチ２３０は、ゲートキーパーとして作用する他の電極１１０を用いてよい。１つの例では他のラッチは、すべてが電気的入力２０５ａに結合された「Ｄ」電極を用いてよく、「Ｄ」電極はその全部が、作動電圧が電気的入力２０５ａに印加された場合に作動される。
【００１８】
ラッチ２３０ａは「ラッチＥ Ａ」として指定されてよいが、これはラッチ２３０ａが「Ｅ」電極をゲートキーパーとして使用し、「Ａ」電極を主通路２１０から分岐しているからである。ラッチ２３０ｂは「ラッチＥＢ」として指定されてよいが、これはラッチ２３０ｂが「Ｅ」電極をゲートキーパーとして使用し、「Ｂ」電極を主通路２１０から分岐しているからである。ラッチ２３０ｃは「ラッチＥＣ」として指定されてよいが、これはラッチ２３０ｃが「Ｅ」電極をゲートキーパーとして使用し、「Ｃ」電極を主通路２１０から分岐しているからである。かくして、ラッチ２３０ａ〜２３０ｃは「Ｅ」電極をゲートキーパーとして使用してよいが、ラッチ２３０ａ〜２３０ｃの各々は、そうしたラッチに入る電極１１０の組み合わせが異なるという点で、相互にずれて（オフセットされて）いてよい。ラッチ２３０ｄは「ラッチＤＡ」として指定されてよく、これは「Ｄ」電極として指定された電極１１０をゲートキーパーとして使用し、「Ａ」電極を主通路２１０から分岐してよい。ラッチ２３０ｅは「ラッチＤＢ」として指定されてよいが、これはラッチ２３０ｅが「Ｄ」電極をゲートキーパーとして使用し、「Ｂ」電極を主通路２１０から分岐しているからである。ラッチ２３０ｆは「ラッチＤＣ」として指定されてよいが、これはラッチ２３０ｆが「Ｄ」電極をゲートキーパーとして使用し、「Ｃ」電極を主通路２１０から分岐しているからである。かくして、ラッチ２３０ｄ〜２３０ｆは「Ｄ」電極をゲートキーパーとして使用してよいが、ラッチ２３０ｄ〜２３０ｆの各々は、そうしたラッチに入る電極１１０の組み合わせが異なるという点で、相互にずれて（オフセットされて）いてよい。デバイス２００は、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極のすべてを制御するための３つの電気的入力１０５ａ〜１０５ｃ、ラッチ２３０ａ〜２３０ｆの全部を通じて液滴１２０の移動を制御するための２つのラッチ入力２０５ａおよび２０５ｂ、並びにｎ／２個のＳｙｎｃ（同期）電極を含んでいてよく、ここでｎは入力パッド２２０の数である。かくして、４つの入力パッド２２０を含むデバイス２００について、このデバイスは２つのＳｙｎｃ電極Ｓ１およびＳ２を使用してよい。
【００１９】
例えば、２つの液滴をラッチ２３０の内部で合体させるためには、２つの液滴は、「Ｄ」電極または「Ｅ」電極のいずれか、または「Ｓ」電極を用いて、空電極１１０によって隔てられた電極１１０、例えば「Ａ」電極および「Ｃ」電極に動かされる。「Ｂ」電極は作動電圧で作動されて、これら２つの液滴を合体させる。合体された液滴は「Ａ」電極および「Ｂ」電極の間で前後に移動されてよく、合体された液滴を混合させる。液滴１２０は、その液滴１２０が上に配置された電極１１０の両側にある電極に作動電圧を印加することによって分割されてよい。例えば、液滴が１２０「Ｂ」電極上に配置されている場合、液滴１２０は「Ａ」電極および「Ｃ」電極の両方をほぼ同時に作動させ、液滴１２０を部分ごとに引き寄せることによって分割されてよい。
【００２０】
デバイス２００はさらに、複数の入力パッド２２０を含んでいてよい。ある例では、デバイス２００は４つの入力パッド２２０を含んでいてよい。この入力パッド２２０は、液滴１２０に対してエレクトロウェッティング力を及ぼす電極１１０であってよい。ある例では、入力パッド２２０の各々は、デバイス２００に対して特定の液体が導入される個所であってよい。液滴１２０は、入力パッド２２０に隣接する電極１１０を介して、入力パッド２２０上に置かれた大きな容積の液体から引っ張られてよい。液滴１２０は入力パッド２２０へと移動され、そこで液滴１２０は、入力パッド２２０上に既に存在している液体と組み合わせられてよい。主通路２１０の両側にある最も近い入力パッド２２０同士は、距離Ｌ１にわたり広がっていてよい。ある例では、Ｌ１は１ｍｍであってよい。主通路２１０の同じ側にある入力パッド２２０同士は、両者の中心点間が距離Ｌ２にわたり広がっていてよい。ある例では、Ｌ２は２.３４ｍｍであってよい。入力パッド２２０は、液滴１２０を分析または変化させるための１つまたはより多くのセンサまたはアクチュエータ（例えば、増感ラマン分光（ＳＥＲＳ）のための表面、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うためのヒーター、その他）を含んでいてよい。別の例では、そうした１つまたはより多くのセンサまたはアクチュエータは、ラッチ２３０の少なくとも１つに結合されていてよい。
【００２１】
主通路２１０の一方の側にある入力パッド２２０内外へのアクセスは、「Ｓ１」電極として指定した電極１１０によって制御されてよい。「Ｃ」電極および「Ｂ」電極は、この「Ｓ１」電極と、主通路２１０のこの一方の側にある入力パッド２２０との間に配置されてよい。主通路２１０の別の側にある入力パッド２２０内外へのアクセスは、「Ｓ２」電極として指定した電極１１０によって制御されてよい。「Ｃ」電極および「Ｂ」電極は、この「Ｓ２」電極と、主通路２１０のこの別の側にある入力パッド２２０との間に配置されてよい。すべての「Ｓ１」電極は電気的入力２０５ｃに結合されてよく、また全部が電気的入力２０５ｃに印加される作動電圧で作動されてよい。同様に、全部の「Ｓ２」電極はすべて電気的入力２０５ｄに結合されてよく、また全部が電気的入力２０５ｄに印加される作動電圧で作動されてよい。
【００２２】
図３は、液滴１２０を操作するための、さらに別の例示的なデバイス３００を示している。このデバイス３００は、電気的入力１０５／２０５、電極１１０、および絶縁パネル１２５（例えば、ＦＲ−４パネル）といった、デバイス２００の構成部品を含んでいてよい。デバイス３００はさらに、デバイス２００の繰り返してのコピーを含んでいてよく、ほぼ直線状になったデバイス２００の反復を形成している。かくして、液滴１２０を操作するためのデバイス３００は、デバイス内部に流体入力および液滴操作領域を有するのに必要な、デバイス２００の任意の数の繰り返しコピーを含むことができる。デバイス２００の繰り返しコピーは、チップ３１０および別のチップ３２０を形成してよい。デバイス３００を生成するために使用されるデバイス２００のコピーの数に関わらず、デバイス３００はチップ３１０およびチップ３２０の両方にわたって「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極を作動するために３つの電気的入力１０５ａ〜１０５ｃを必要とするだけであり、このことがデバイス３００の複雑性および大きさを最小限のものとする。
【００２３】
デバイス３００は、チップ間電極３３０ａおよび３３０ｂを含んでいてよい。チップ間電極３３０ａおよび３３０ｂは、対応する電気的入力３０５ａおよび３０５ｂのそれぞれを介して作動されてよい。チップ間電極３３０ａおよび３３０ｂは、液滴１２０（または液滴の組み合わせ）を１つのチップ３１０と別のチップの間で移動させてよい。ある例では、チップ間電極３３０ａおよび３３０ｂは、液滴１２０を分析または変化させるための１つまたはより多くのセンサまたはアクチュエータ（例えば、増感ラマン分光（ＳＥＲＳ）のための表面、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）を行うためのヒーター、その他）を含んでいてよい。
【００２４】
図示の例では、デバイス３００は長さＬ４となるようなデバイス２００の複数のコピーを含んでいる。ある例では、長さＬ４は大体１４.３５ｍｍであってよい。デバイス３００内部の各々のチップは長さＬ３を有していてよい。ある例では、長さＬ３は大体２８.７ｍｍであってよい。
【００２５】
図４は、液滴１２０をラッチ２３０の内外に移動させるための、例示的なラッチアクセスチャート４００を示している。ラッチアクセスチャート４００は、図２に示されたデバイス２００に適用されてよい。ラッチアクセスチャート４００は、液滴１２０が最初にＳｙｎｃ位置、すなわちエレクトロウェッティング力を設定するための「Ｓ」同期電極に隣接する位置へと移動されてきた後に、液滴１２０を移動させるための電極１１０の配列を例示している。液滴１２０を前方へと移動させるためには、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極が順次個別に作動されてよく、また逆も同様である。例えば、液滴１２０を逆に移動させるためには、「Ｃ」電極、「Ｂ」電極、および「Ａ」電極が順次個別に作動されてよい。液滴１２０は「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極の順序付け、および「Ｃ」電極、「Ｂ」電極、および「Ａ」電極の順序付けを介して、液滴１２０が所望とするラッチ２３０に隣り合うまで移動されてよい。その後、所望とするラッチ２３０に隣り合う「Ｓ」同期電極が作動電圧で作動されたなら、液滴１２０はその所望とするラッチ２３０に隣り合った「Ｓ」同期電極上に配置されてよい。
【００２６】
図示されているように、液滴１２０をラッチ２３０の内外に移動させるための電極１１０の個別の作動順序は、液滴１２０の移動先および移動元であるラッチの型（タイプ）に依存してよい。すなわち、液滴１２０が「ラッチＥＡ」、「ラッチＥ Ｂ」、「ラッチＥ Ｃ」、「ラッチＤ Ａ」、「ラッチＤ Ｂ」、または「ラッチＤ Ｃ」のラッチのいずれに移動されまたはいずれから移動されるかに依存して、電極１１０が作動される順序は相応に異なってよい。例えば、「ラッチＥＡ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ａ」電極、「Ｅ」電極、「Ｂ」電極の配列を含んでいてよく、「ラッチＥ Ｂ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ｂ」電極、「Ｅ」電極、「Ｃ」電極の配列を含んでよく、「ラッチＥＣ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ｃ」電極、「Ｅ」電極、「Ａ」電極の配列を含んでよく、「ラッチＤ Ａ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ａ」電極、「Ｄ」電極、「Ｂ」電極の配列を含んでよく、「ラッチＤＢ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ｂ」電極、「Ｄ」電極、「Ｃ」電極の配列を含んでよく、そして「ラッチＤ Ｃ」のラッチは、このラッチ内へと液滴１２０を移動させるために、「Ｃ」電極、「Ｄ」電極、「Ａ」電極の配列を含んでよい。
【００２７】
液滴１２０を「Ｓ」同期電極の１つに隣接して置くために、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極は相応して、順次個別に作動され、または逆順で作動されてよい。ラッチされていない液滴をデバイス２００の「Ｓ」同期電極に隣接する位置に戻すために、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極は、「Ｓ」同期電極および「Ｄ」電極が接地された状態で、順次個別に２回作動されてよい。液滴１２０がいったん「Ｓ」同期電極の１つに隣接配置されたならば、「Ｓ」同期電極が作動されるまでは、こうした順序付けが液滴１２０を移動させることはない。その後、液滴１２０を「Ｓ」同期電極上に移動させ、その後ラッチ２３０内へと移動させるために、「Ｓ」同期電極が作動されてよい。
【００２８】
ラッチアクセスチャート４００はまた、液滴１２０が所望のラッチ２３０内へと、またそこから外へと移動されている間に同時に作動されてよい、デバイス２００の他の電極１１０についての作動順序を示している。液滴１２０が所望のラッチ２３０の内外へと移動されている間に、デバイス２００上に配置された他の液滴がある場合には、そうした他の液滴は、液滴１２０が所望のラッチ２３０の内外へと移動された暁には、出発位置付近へと移動され、そして出発位置に戻されてよい。かくして他の液滴は、液滴１２０が所望のラッチ２３０の内外へと移動されている間は、それぞれのラッチの内外への移動が妨げられてよい。他の液滴の移動については、図５においてより詳しく説明する。
【００２９】
図５は、ラッチ２３０内外への液滴１２０の例示的な移動を示している。図５は、図４に示された電極配列の一部、すなわち「Ｄ」電極、「Ｂ」電極、「Ｃ」電極、および「Ａ」電極の配列についての、そうした移動を例示している。
【００３０】
ラッチアクセスチャート４００に示されており、また図５における液滴１２０の例示的な移動に示されているように、液滴１２０を主通路２１０上の位置２５１にある「Ａ」電極から「ラッチＤＡ」のラッチ内の位置２５２へと移動させるためには、「ラッチＤ Ａ」のラッチの「Ａｓ」電極（すなわち、位置２５１に隣接する「Ｓ」同期電極に隣り合った「Ａ」電極）、「ラッチＤＡ」のラッチの「Ｄ１」電極（「１」という指定は、その「Ｄ」電極が主通路２１０の「Ｓ１」側にあることを示している）、「ラッチＤ Ａ」のラッチの「Ｂ１」電極、「ラッチＤＡ」のラッチの「Ｃ１」電極、および「ラッチＤ Ａ」のラッチの「Ａ１」電極が、順次個別に作動されてよい。最後の位置２５２から液滴を「ラッチＤ Ａ」のラッチから出して主通路２１０上に戻すためには、「Ａ１」電極、「Ｃ１」電極、「Ｂ１」電極、「Ｄ１」電極、および「Ａｓ」電極という逆の順序が、順次個別に作動されてよい。電極１１０が作動されるこの順序は、液滴１２０を位置２５１へと移動させうる。ラッチアクセスチャート４００は同様にして、液滴１２０を「ラッチＤＢ」のラッチおよび「ラッチＤ Ｃ」のラッチの内外へと移動させるための作動順序を示している。
【００３１】
位置２５１から位置２５２への液滴１２０の移動の間には、他のラッチにある電極１１０もまた、順次個別に作動されてよい。例えば、「ラッチＤＢ」のラッチにある電極１１０は、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチへと移動されている間に、以下のようにして順次個別に作動されてよい：「Ｂｓ」、「Ｄ１」、「Ｂｓ」、「Ｂｓ」、および「Ａｓ」。例えば、「ラッチＤＣ」のラッチにある電極１１０は、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチへと移動されている間に、以下のようにして順次個別に作動されてよい：「Ｃｓ」、「Ｄ１」、「Ｄ１」、「Ｃｓ」、および「Ｃｓ」。位置２５２から位置２５１への液滴１２０の移動の間には、他のラッチにある電極１１０もまた、順次個別に作動されてよい。例えば、「ラッチＤＢ」のラッチにある電極１１０は、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチから移動されている間に、以下のようにして順次個別に作動されてよい：「Ｂ１」、「Ｂ１」、「Ｂ１」、「Ｂ１」、および「Ａ１」。例えば、「ラッチＤＣ」のラッチにある電極１１０は、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチから移動されている間に、以下のようにして順次個別に作動されてよい：「Ｃ１」、「Ｃ１」、「Ｂ１」、「Ｂ１」、および「Ａ１」。
【００３２】
例えば、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチへの移動のために位置２５１に配置されている間に、別の液滴が位置２５３において「Ｂ」電極に配置される場合には、この別の液滴は、液滴１２０が「ラッチＤＡ」のラッチ内への順序付けを完了した場合に、同じ電極１１０の位置に戻されてよい。図５に示されているように、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチへの移動のために位置２５１に配置されている間に、他の液滴が位置２５３に配置される場合には、この他の液滴は、「Ｂｓ」（すなわち位置２５３に隣接する「Ｓ」同期電極に隣り合った「Ｂ」電極）、「Ｄ１」（すなわち位置２５３に最も近い「Ｄ」電極）、「Ｂｓ」、「Ｂｓ」、および「Ａｓ」（すなわち位置２５３に隣接する「Ａ」電極）という順序にしたがって移動されてよい。かくしてこの他の液滴は、液滴１２０が「Ａｓ」、「Ｄ１」、「Ｂ１」、「Ｃ１」、および「Ａ１」の配列にしたがって「ラッチＤＡ」のラッチ内へと完全に移動した場合に、位置２５３にある「Ｂ」電極へと戻るよう配置されてよい。同様に、ラッチアクセスチャート４００は、液滴１２０が「ラッチＤ Ａ」のラッチ内外へと移動されている間に「ラッチＤＣ」のラッチに最も近い「Ｓ」同期電極に隣接している他の液滴を移動させるためのラッチの順序付けを示している。
【００３３】
図６は、デバイス１００／２００／３００を構成する例示的な電極１１０の詳細図を示している。電極１１０は、長さＰを有するほぼ正方形の中央部分またはパッド６１０を含んでよい。ある例では、Ｐは８９.５μｍである。電極１１０はパッド６１０の任意の側部にＮ個の歯５２０を含んでいてよく、これらの歯はデバイス１００／２００／３００上に配置された場合に相互に噛み合う。ある例では、Ｎは２である。別の例では、Ｎは２よりも大きい。さらに別の例では、Ｎは１である。個々の歯６２０はパッド６１０に対して角度Ａをなしてよく、長さＴを有してよい。ある例では、角度Ａはほぼ２０度であり、長さＴはほぼ２９μｍである。大きさＧのギャップが電極１１０の任意の２つの間に配置されてよい。ある例では、ギャップはほぼ１.５μｍである。電極１１０の有効面積Ａｅｆｆは（Ｐ＋２×Ｔ＋Ｇ）２である。ある例では、Ａｅｆｆはほぼ１５０μｍである。電極１１０はさらに、Ｐ＋Ｇ＋Ｔの関数であるピッチ距離を含んでよい。ある例では、ピッチはほぼ１２０μｍである。
【００３４】
図７は、図３に示された入力パッド２２０についての入出力パッド制御チャート７００を示している。図示のように、入力パッド２２０は「Ａ」電極、「Ｂ」電極、または「Ｃ」電極のいずれに隣接していてもよい。こうした「Ａ」電極、「Ｂ」電極、または「Ｃ」電極は、「Ｓ１」、「Ｓ２」、「Ｓ３」、または「Ｓ４」選択電極のいずれに隣接していてもよい。「Ｓ１」、「Ｓ２」、「Ｓ３」、または「Ｓ４」選択電極の別の側に隣接するのは、電極１１０の主通路２１０内の「Ａ」電極、「Ｂ」電極、または「Ｃ」電極のいずれであってもよい。電極１１０の主通路２１０内のこれらの「Ａ」電極、「Ｂ」電極、または「Ｃ」電極の両側には、電極１１０の主通路２１０内の追加の「Ａ」電極、「Ｂ」電極、または「Ｃ」電極があって、「Ａ」電極、「Ｂ」電極、および「Ｃ」電極の繰り返し配列を形成している。
【００３５】
図３に示された入力パッド２２０の各々は、入力パッド２２０の内外への流体の移動を制御するために作動される、電極１１０の固有の配列を有してよい。例えば、入力パッドＡ１へと流体を移動させるためには、「Ａ」電極に続いて「Ｓ１」電極を作動させてよい。入力パッドＡ１から流体を移動させるためには、「Ｓ１」電極に続いて「Ｂ」電極を作動させてよい。入出力パッド制御チャート６００にはさらに、図３に示されたＡ２入力パッド、Ｂ１入力パッド、Ｂ２入力パッド、Ｃ１入力パッド、Ｃ２入力パッド、Ｄ１入力パッド、Ｄ２入力パッド、Ｅ１入力パッド、Ｅ２入力パッド、およびＦ１入力パッドの内外への流体の移動を制御するために作動される、電極１１０の固有の配列が提示されている。ある例では、「Ｃ」電極に続いて「Ｓ４」電極という配列は未使用であってよく、そして「Ｓ４」電極に続いて「Ａ」電極という配列も未使用であってよい。
【００３６】
上記に記載された以上の構造的および機能的な特徴に鑑みれば、本件開示の種々の側面にしたがう方法が、図８を参照して良好に理解されるであろう。明確化の目的で、図８は順次実行されるものとして図示され説明されているが、本件開示によれば幾つかの側面は、ここに図示され説明された他の側面とは異なる順序で、および／または同時的に生ずるものであるから、本件開示は示された順序に限定されるものでないことが理解され了解されるであろう。さらにまた、本件開示の側面による方法を実施するためには、示されたすべての特徴が必要とされるものではない。
【００３７】
上記に説明されたところのものは、本件開示の例示である。本件開示を説明する目的で、構成部品または方法のすべての認識可能な組み合わせを記載することが可能でないのは勿論であるが、当業者であれば、本件開示のさらなる多くの組み合わせおよび置き換えが可能であることを認識するであろう。したがって本件開示は、すべてのそうした変更、修正、および変形を包含することを意図したものであり、それらは添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内に属する。
【００３８】
以上の記述は、記載された原理の例を図示し説明するために提示されている。この説明は完全であることを意図したものではなく、またこれらの原理を開示された特定の形態に限定することを意図したものでもない。上記の教示に照らせば、多くの修正および変更が可能である。上記に記載したところのものは、例である。もちろん、構成部品または方法のすべての認識可能な組み合わせを記載することは可能ではないが、当業者であれば、多くのさらなる組み合わせおよび置き換えが可能であることを認識するであろう。したがってこの発明は、すべてのそうした変更、修正、および変形を包含することを意図したものであり、それらは添付の特許請求の範囲を含む、本出願の範囲内に包含される。加えて、本件開示または請求項が「ある」、「１つの」、「最初の」、または「別の」要素、あるいはそれらの均等物について言及する場合、それはそうした要素の１つまたは１つより多くを含むよう解釈されるべきであり、そうした要素が２つまたはより多いことを要求するものでも、またはそれを除外するものでもない。本願で使用するところでは、用語「含む」は包含することを意味するがそれに限定されるものではなく、また用語「含んでいる」は包含していることを意味するが、それに限定されるものではない。用語「基づく」は、少なくとも部分的に基づくことを意味している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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