Programmable_Droplets
اوماپاتی توضیح می‌دهد که در سیستم جدیدش، صدها قطره می‌توانند در سطح ابزارش رسوب کنند و آنها نیز قادرند آن را به‌طور خودکار بردارند تا آزمایشهای زیستی را انجام دهند. سیستم شامل نرم‌افزارهایی است که به کاربر اجازه می‌دهد تا در سطح بالایی، آزمایشی که می‌خواهد انجام دهند را شرح دهد. نرم‌افزار سپس به‌طور خودکار قطرات عبور کرده از سطح را محاسبه می‌کند و مختصات زمانی عملیات پی‌درپی را هماهنگ می‌نماید. اپراتور نیازها و الزامات آزمایش را می‌داند، برای مثال، واکنشگر A و واکنشگر B نیاز دارند تا در این حجمها باهم مخلوط شوند و در این مدت‌زمان انکوبه شده و سپس با واکنشگر C مخلوط شوند. اپراتور مشخص نمی‌کند که چطور قطرات جریان می‌یابند یا در کجا باهم مخلوط می‌شوند. این موارد از قبل توسط نرم‌افزار محاسبه‌شده‌است. اوماپاتی و همکارانش- هیروشی ایشی، جرومه بی ویزنر استاد هنرهای رسانهای و علوم در MIT، پاتریک شین و دیمیتریس کوتنتاکیس، فارغ‌التحصیل MIT که در آزمایشگاه ایشی کار می‌کند و سام جن چین، یک دانشجوی ولزلی در آزمایشگاه- سیستم جدید خود را در یک مقاله که همین ماه در مجله پیشرفتهای MRS چاپ می‌شود منتشر می‌کنند. در ۱۰ سال گذشته، سایر گروه‌های تحقیقاتی آزمایش‌هایی بر روی «میکروسیالهای دیجیتالی» یا دست ورزی الکتریکی قطرات برای انجام واکنشهای بیولوژیکی انجام دادند. اما تراشه‌های ساخته‌شده توسط آنها از روشهای پیشرفته استفاده می‌کند که نیازمند محیط کنترل‌شده هستند که به‌عنوان اتاق پاک شناخته می‌شوند. اوماپاتی و همکارانش بر کاهش هزینه‌ها تمرکز کردند. نمونه اولیه آنها از یک‌تخته مدار چاپی استفاده می‌کند که یک ابزار الکتریکی است که دارای یک صفحه پلاستیکی به همراه سیم‌پیچ مسی است که در بالای آن قرار دارد. مهم‌ترین چالش فنی محققان طراحی یک پوشش برای سطح صفحه مدار است که اصطکاک را کاهش دهد و به قطرات اجازه دهد تا از خلال آن عبور کنند و این کار مانع می‌شود تا مولکولهای شیمیایی و بیولوژیکی به آن بچسبند، بنابراین موجب آلودگی آزمایش‌های بعدی نمی‌شوند. صفحه مدار دارای آرایشی از الکترودها است. در نمونه اولیه، محققان صفحه را با یک‌لایه نازک و متراکم‌تر می‌پوشانند، که ارتفاع آن تنها یک میکرومتر است و از مواد آب‌گریز ساخته‌شده‌است (دافع- آب). قطرات از بالای رشته سُر می‌خورند. محققان همچنین بیش از لایه‌ها بر روی ساختارها آزمایش کردهاند که ممکن است کارایی بهتری در مواد زیستی خاص داشته باشد. چون سطح ابزارها آب‌گریز است، قطراتی که در بالا قرار گرفتند به‌طور طبیعی تلاش می‌کنند تا یک‌شکل کروی به خود بگیرند. باردار کردن یک الکترود موجب می‌شود که قطره به پایین بیفتد و در وسط آن قرار بگیرد. اگر الکترود زیر یک قطره قرارگرفته در وسط به‌تدریج خاموش شود، چون الکترود بعدی آن به‌تدریج روشن می‌شود، مواد آبگریز قطره را به سمت الکترود باردار می‌برند. جابجایی قطرات نیازمند ولتاژ بالا، بین ۹۵ و ۲۰۰ ولت است. اما یک الکترود باردار در دستگاه محققان MIT، ۳۰۰ بار در ثانیه بین یک سیگنال با ولتاژ بالا، تناوب پایین (۱ کیلوهرتز) و یک سیگنال تناوب- ولتاژ بالای ۳٫۳ (۲۰۰ کیلوهرتز) تغییر می‌کند. سیگنال با تناوب بالا سیستم را قادر می‌سازد تا محل قطره را با استفاده از تکنولوژی مشابه با صفحات لمسی تلفن همراه مشخص کنند. اگر سرعت جابجایی قطره کافی نباشد، سیستم به‌طور خودکار ولتاژ سیگنال با تناوب پایین را تقویت می‌کند. در سیگنال حسگر، سیستم همچنین می‌تواند حجم قطره را تخمین بزند، که همراه با اطلاعات مکانی، به آن اجازه می‌دهد تا پیشرفت واکنش را ردیابی کند. اوماپاتی معتقد است که میکروسیالهای دیجیتالی می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی هزینه آزمایش‌های رایج در صنعت زیست‌شناسی را کاهش دهند. برای مثال شرکتهای داروسازی اغلب آزمایش‌های زیادی را به‌طور هم‌زمان انجام می‌دهند، که از رباتهای مجهز به چند ده یا چند صد پیپت و لوله‌های اندازه‌گیری کوچک استفاده می‌کنند که تقریباً به‌اندازه اشک چشم طول دارند.