微滴操作機構和運用磁性小珠的方法

2023-12-10 00:32:31 2

專利名稱：微滴操作機構和運用磁性小珠的方法
技術領域：
本發明總體上涉及微滴操作機構，特別是涉及用來進行基於微滴的試 驗方案的微滴操作機構，該試驗方案需要利用含有小珠特別是磁響應小珠 進行微滴操作。本發明還涉及上述微滴操作機構的製造方法和使用方法。
背景技術：
微滴操作機構被廣泛用於進行各種微滴操作。微滴操作機構通常包括 一個基板，該基板上設有用來在其微滴科操作表面上進行微滴操作的電極， 還可包括一第二基板，與上述微滴操作表面基本平行，形成一空隙，微滴
操作在該空隙內進行。該空隙通常充滿填充液，該填充液與將要在孩i滴操 作機構上進行微滴操作的液體不相混容。
在微滴操作機構的一些應用中，需要使用"小珠"進行各種測定。對於 利用d、珠的試驗方案來說，這些小珠通常被用來在物質的混合物中約束一 種或多種目標物質。例如，目標物質可以是測定物或雜質。有必需^是供一 種在微滴操作機構上對小珠進行洗滌的有效方法，以便在可能與小珠表面 接觸或暴露於小珠表面的含有小珠的微滴中減少一種或多種物質的數量。

發明內容
本發明 一方面提供在微滴應用中使用磁響應小珠的微滴操作中有效固 定磁響應小珠的方法。這方面的例子包括那些要求執行小珠洗滌試驗方案 的測定，例如焦石舞酸測序(Pyrosequencing)和免疫測定方面的應用。在 一實例中，本發明提供在微滴分離操作期間採用磁力固定磁響應小珠的技 術方案。本發明的技術方案在微滴操作機構內洗滌磁響應小珠的試驗方案 方面十分有用。本發明的技術方案還具有能夠避免磁響應小珠不適當的凝 集和聚集的優點。在微滴分享操作中，這些技術方案能夠固定微滴內幾乎 所有的磁響應小珠。本發明的技術方案可確保在微滴洗滌操作期間固定和 保持幾乎所有的磁響應小珠。洗滌過程結束後，本發明的技術方案確保液 體內幾乎所有的磁性d、珠重新懸置，幾乎不存在凝集或聚集。
本發明另一方面提供改進的微滴操作機構和相關的進行基於微滴的改 進的測定操作的方法。本發明的一些實施方案提供降低微滴操作機構內磁 場交疊的機制。本發明的另 一些實施方案提供減少小珠和微滴操作機構內 其他物質的機制。本發明再一些實施方案中提供改進微滴操作機構內微滴
15檢測操作的機制。 定義
本申請文件中使用的術語具有如下含義。
"啟動"(Ac t i va te)是指一個或多個電才及結構改變其一個或多個電才及中 的電氣狀態從而導致一個微滴操作的動作。
"小珠，，(Bead),對於微滴操作機構上的小珠而言，是指任何能夠在微 滴操作機構上或附近的微滴相互作用的小珠或顆粒。小珠可以具有很多形
狀，例如球形、大體上球形、卵形、圓盤形、立方形和其他三維開關。例 如，小珠能夠在微滴操作機構上被搬運到微滴內部，或是針對微滴操作機 構進行設置，使微滴操作機構上的微滴能夠與微滴接觸，不論在微滴操作 機構之上和/或之外。小珠可以使用很多種材料製造，包括，例如，樹脂和 聚合物。小珠可以具有任何適宜的尺寸，包括，例如，微米級小珠、微米 級顆粒粒、納米級小i朱、納米級顆粒。在一些情況下，小i朱具有;茲響應特 性，在另一些情況下，小珠不特別具有;茲響應特性。對於石茲響應小珠，；茲 響應材料即可以是小珠的全部構成材料，也可以是小珠構成成分之一。小 珠的其餘成分可以包括聚合材料、覆層、能夠附著測定試劑的另一半成 分等。適合的磁響應小珠見2005年11月24日公開的美國專利公開號 2005-0260686號，其名稱為"最好使用石茲性顆粒為固相的複合流測定" (Multiplex flow assays preferably with magnetic particles as solid phase),由於該申請對;茲響應材料和小5朱方面的教示，本申請納入其全部 公開內容作為參考。小珠可包括一個或多個附著於其上的生物細胞種群。 在一些情況下，上述生成細胞為純種群。在另一些情況下，上述生物細胞 包括不同的細胞種群，即，互相作用的細胞種群。
"微滴"(Droplet )是指微滴4喿作機構上的一團液體。例如， 一個微滴 可以完全^皮填充液包覆或被填充液和孩i滴操作機構的一個或多個表面束 縛。微滴的形狀可以是多種多樣的，通常包括(但不限於)圓盤形、條形、 截斷的球形、橢圓形、球形、扁球形、半球形、卯形、柱形，以及進行凝: 滴操作時形成的各種形狀，例如融合或分離時形成的開關，或是這些形狀 與微滴操作機構的一個或多個表面接觸後形成的形狀。
"微滴操作"(Droplet operation)是指任何在微滴才喿作機構上對微滴 進行操作。例如，微滴操作可包括將一個微滴加載到微滴操作機構上； 由源微滴分配出一個或多個微滴；將一個微滴分離、分開或劃分為兩個或 更多的微滴；在任意方向上將一個微滴由某一位置搬運到另一位置；將兩 個或兩個以上微滴融合或結合成一個微滴；將微滴稀釋；將微滴混合；攪 動微滴；將微滴變形；使一個微滴保持在一位置上；培育(incubating) 微滴；加熱微滴；蒸發微滴；冷卻微滴；去除微滴；將微滴搬運至微滴操作機構之外；本申請中描述的其他微滴操作；以及/或上述操作的任意組合。 用語"融合"、"溶合"、"結合"或類似的說法被用來描述由兩個或更多微 滴產生一個孩吏滴這一過程。不難理解，當上述用語用於兩個或兩個以上樣吏 滴時，可用來表示任何能夠導致兩個或更多微滴結合成為一個微滴時所進 行的多個微滴操作的組合。例如，"將微滴A與微滴B融合"這一操作可通 過搬運微滴A使這與靜止狀態的微滴B接觸、搬運孩"離B使這與靜止狀態 的微滴A接觸、或是搬運微滴B和A使兩者互相接觸等方式實現。用語"分 離"、"分開"或"劃分"不是用來暗示得到的微滴的尺寸方面具有某種特 定的結果(即，得到的微滴的尺寸可相同，也可以不相同)，也不是用來暗 示得到的微滴數量是特定的(得到的微滴的數量可以是2、 3、 4、 5或更多)。 用語"混合"是指使微滴內的一種或多種成份更為均勻的微滴操作。微滴 的"加載"操作的例子包括微量滲析加載、壓力輔助加載、機器手加載、 ^fe動加載和移液管加載。
磁響應小珠的"固定"是指微滴被限制在微滴操作機構上的微滴或填 充液中的某位置上。例如，在一實施方案中，被固定的小珠被限位，使微 滴的分離操作能夠進行，得到一個包含所有小珠的微滴和一個不包含小珠 的孩i滴。
"石茲響應，，(Magnetically responsive )是指只於》茲場的響應。"石茲響應 小珠，，(Magnetically responsive beads)中包含磁響應材料，或是該小 珠完全由；茲響應材料構成。石茲響應材料的一些例子包括順石茲材料、鐵石茲 材料、鐵氧體磁材料、變磁材料。適宜的順磁材料包括鐵、鎳、鈷，以 及金屬氧化物，例如Fe3。4、 BaFe12019、 CoO、 Ni0、 Mn203、 Cr203、 CoMnP。
"洗滌" 一詞在針對洗滌一^茲響應小5朱時指從與該石茲響應小珠接觸的微 滴中降低與該磁響應小珠接觸或暴露於該磁響應小珠的一種或多種物質的 數量和/或濃度。這種物質量和/或濃度的降低可以是部分的、大體上完全 的、或是完全的。該物質的包含範圍很廣，例如用於進一步分析的目標物 質以及不需要的物質，例如樣品的部分成分、汙染物和/或多餘的試劑。在 一些實施例中，洗滌操作從一與磁響應小珠接觸的初始微滴開始，該微滴 中包含具有初始量和初始濃度的物質。可利用各種微滴操作進行洗滌操作。 洗滌操作可產生一包含有磁響應小珠的微滴，而該微滴具有的物質總量和/ 或濃度小於該物質的初始量和/或濃度。本說明書中其他部分描述了其他實 施例，還有一些實施例也由於本說明書的公開而變得清楚。
術語"上部"和"下部"在說明書全文中指微滴操作機構的上基板和 下基板，這僅僅是為了方便起見，因為微滴操作機構的功能與其空間位置 無關。
當本說明書提及某一特定成分，例如一個層、區域或基板被放置於或
17形成於另一成分"之上"時，該成分可以是直接位於另一成分之上，或者，
也可以存在中介成分(例如， 一層或多層;f隻層、層、中間層、電極或觸點)。
還應理解用語"放置於"和"形成於"可互換使用，用來描述某一特定成
分如何相對於另一成分定位。因此，用語"放置於"和"形成於"不是對
材料移動、放置或製造的特定方法的限定。
當處於任意形態的液體(例如移動或靜止的微滴或連續體)被描述
為位於一電極、陣列、矩陣或表面"處"或位於其"之上"、"上方"時，
該液體可直接與該電極/陣列/矩陣/表面接觸，或與插於該液體和該電極/ 陣列/矩陣/表面之間的一個或多個層或薄膜接觸。
當描述一微滴"位於"或"加載於" 一微滴操作才幾構之上時，應將其
理解為該微滴在微滴操作機構上處於一種便於該微滴操作機構對該微滴
執行一個或多個微滴操作的位置，該微滴在微滴操作機構上處於一種便於 檢測該微滴的屬性或來自該微滴的信號，並且/或者該微滴已經在微滴操作 機構上接受某種微滴操作。


圖1A和圖1B是在微滴分離操作第一和第二階段使用中的微滴操作機 構局部的第 一和第二俯一見圖。
圖2A和2B是微滴操作機構中包含有離開分離區的磁鐵的部分的側視 圖和俯^L圖。
圖3是微滴操作機構中包含有兩塊位於微滴之上和之下的磁鐵部分的 側#見圖。
圖4A和4B是微滴操作機構中包含有四塊環繞微滴的磁鐵的部分的側 視圖。
圖5A和5B分別是處於微滴分離操作第一和第二階段的微滴操作機構 的第 一和第二局部俯視圖
圖6是包含有用來降低磁場交叉的磁屏障的微滴操作機構的側視圖。
圖7是包含有用來降低磁場交叉而磁極相向排列的磁鐵的微滴操作機 構的俯碎見圖。
圖8是按圖7的方式排列的磁場圖。
圖9是用來減少微滴檢測區域遺留物的微滴操作機構的局部俯視圖。 圖IOA和IOB是設置為減少遺留物的微滴操作機構的局部俯視圖。 圖IIA、 IIB、 11C是設置為提高微滴檢測敏感度的微滴操作機構的側 視圖。
圖12是設置為提高微滴檢測敏感度的微滴操作機構的俯視圖。 圖13是設置為提高微滴檢測敏感度的微滴操作機構的側視圖。圖14A和14B是模塊化微滴操作機構組件的俯視圖，為磁鐵組件在微
滴操作機構的朝向設置提供了通用組件。
圖15是模塊化微滴操作機構組件的側視圖，是另一個為磁鐵組件在微 滴操作機構的朝向設置提供了通用組件的 一 夂限定性的例子。
具體實施例方式
本發明涉及用來固定磁響應小珠的微滴操作機構以及這種微滴操作機 構的製造和使用方法。例如，該微滴操作機構可用來固定微滴操作機構上 微滴中的小珠，從而有助於執行需要將小珠固定的試驗方案，例如小珠洗 滌試驗方案。本發明還提供用來減少或消除微滴操作機構中微滴物質遺留 物的技術，以及在微滴操作機構進行信號檢測的最優化技術。
1微滴分離期間的微滴損失
圖1A和1B分別是使用中的微滴操作機構100在微滴分離操作中的第 一和第二階段的俯視圖。^b滴操作機構100採用了一種不適合於利用所示 特定技術在不損失磁響應小珠的情況下有效分離微滴的設置方案。微滴操 作機構100包括第一基板110和第二基板(圖中未示)，二者之間存在一縫 隙，該縫隙起到液體流道的作用。第一基板110包含一組微滴操作電極112, 用來在鼻弟蟲形狀的微滴114上進行微滴操作，該微滴114懸浮於填充液 中並包含磁響應小珠116。可在距孩"離操作電極112足夠近的位置上布置一 塊磁鐵118，以便對磁響應小珠116起到一定程度的固定作用。
圖1A和1B展示了當微滴操作機構100內存在由磁鐵118產生的磁場 的情況下的分離操作。磁鐵118的放置不適於在分離操作後微滴114上被 選作用來保持小珠的中部區域(例如，離開微滴邊緣之外的區域)內所有 磁響應小珠的定位。因此， 一定數量的磁響應小珠116在微滴分離操作中 連通了分離區域120,如圖1A所示，並且導致了小珠的損失，如圖1B所示。 圖1B顯示了包含一定原始量;茲響應小3朱116的第一糹毀滴122和包含一定剩 餘量磁響應小珠116的第二微滴124。換句話說，分離操作的最終結果是損 失了磁響應小珠116。本發明人發現造成小珠損失的決定性因素在於磁響應 小珠116沒有全部被適當地吸引、固定並保持在微滴114內的中部區域和/ 或距離分離區域120足夠遠的地方。
2.為防止/降低小珠損失對磁鐵進行的配置
結合圖2、 3、 4、 5A描述了本發明提供的改進的具有各種磁性設置的 微滴操作機構，在這些微滴操作機構中將磁鐵進行布置，以便於有效分離 包含小珠的微滴和洗滌磁響應小珠。這些附圖展示了磁鐵配置結合微滴操 作機構使微滴分離不產生或只產生很少的小珠損失，並且對於有效地洗滌 磁響應小珠也非常有用。可將一塊或多塊磁鐵布置於微滴操作機構上的微滴附近，使磁響應小珠受到適當的吸引並在微滴內固定，最好是位於離開 在分離操作期間形成的頸部區域一段距離的中部區域。採用這種方式，微 滴分離操作完成時，所有或幾乎所有的磁響應小珠都被保留在一個微滴之 內。類似地，可在鼻弟蟲狀微滴內進行分離操作，其與固定的小珠離開一 定距離，其已足以減少或消除小珠損失。如下文將結合實例說明的那樣， 一個或多個磁鐵將相對於微滴操作機構設置於包含有;茲響應小珠的微滴之 上、之下和/或旁邊，以及為實現這一目的對上述方案的任意組合。 2.1磁鐵相對於分離區的位置
圖2A和2B是微滴操作機構200的側視圖和俯視圖。在該實施例中， 磁鐵被設置於距離微滴中在分離操作時的斷開點足夠遠的位置上，分離區 224 (或反之變然也可表述為分離區域位於距離磁鐵足夠遠的位置)，以 便在微滴分離操作中減少或消除小珠損失。還有，磁鐵被放置於使小珠能 沿微滴橫向尺寸L處於中部位置(俯視圖)。微滴操作機構200包含分開的 第一基板210和第二基板212,以便形成間隙用來進行微滴操作，儘管只需 要一塊基板。 一組微滴操作電極214與一板基板關聯，或者與兩板基板都 關聯，用來執行一個或多個微滴操作。微滴操作機構200可包括位於距微 滴218/222足夠近的距離，以便在微滴分離操作期間能夠使i茲響應小珠220 固定。例如，磁鐵可作為微滴操作機構的一個成分設置並且/或者距離微滴 操作機構足夠近的距離以便固定間隙中的微滴218/222中的磁響應小珠。 微滴218/222可被填充液(圖中未示)包圍。微滴218/222包含被磁鐵216 固定的一定量的磁響應小珠220。
磁珠216相對於一個或多個微滴操作電極214定位，以便於將微珠220 定位於^:滴218/222中，形成樣吏滴218而不允許在對樣t滴222進4亍分離才喿 作的期間微滴218有損失。
在操作中，通過以下方式使分離操作中基本沒有磁響應小珠220損失 如圖201所示，提供一微滴操作機構200，電極處於啟動(ON)狀態，以便 形成組合微滴218/222,並且磁鐵216位於能夠將基本上所有磁響應小珠 220吸引到樣i滴218/222中某一區域，防止》茲響應小220由微滴222中受到 損失。磁鐵216可設置為使被吸引的磁響應小珠220位於組合微滴218/222 內沿橫向直徑L的中部位置，同時離開微滴分離區224。在如圖202所示的 微滴分離操作期間， 一中間電極被關閉(OFF)，使分離區域224處出現分 離。基本上所有的磁響應小珠220都被保持在微滴218中，同時形成微滴 222並且基本上不含磁響應小珠220,如圖203所示。
在一實施例中，洗滌/磁響應小珠220的過程可涉及重複進行微滴融 合(與一洗滌微滴融合)、小珠固定、分離、以及小珠懸置操作，直至達到 可接受的洗滌程度。2. 2產生小珠柱的雙石茲鐵布置
圖3展示了微滴操作機構300的側視圖。微滴操作機構300大體上按 圖2所示設置，區別在於包含兩塊磁鐵，磁鐵310a和A茲鐵310b,分別位於 微滴218之下和之上。磁鐵可與微滴操作機構300形成一體並且/或者緊鄰 第一基板210和第二基板212外側設置。總體來說，磁鐵310a和磁鐵310b 可設置為反向磁極面向設置。在一實例中，磁鐵310a的北極或正極面對磁 鐵310b的南極或負極設置，如圖3所示。
磁鐵310a和磁鐵310b可是分離的兩塊磁鐵，或者，磁鐵310a和磁鐵 310b也可以是一塊U型、C型或馬蹄鐵型永磁體或電磁鐵相反的兩個磁極。 磁鐵310a和磁鐵310b的排列方式可使磁響應小珠220固定並保持為一簇 柱狀的形狀。磁鐵的排列最好使微滴218內的小珠處於離開保持小珠的組 合微滴(圖中未示)中的分離區域224 —段距離的位置。更進一步，磁鐵 最好對齊，使小珠定位於沿組合微滴(圖中未示)內橫向直徑L的中部。
2. 3使小珠居中的多個磁鐵對
圖4A和4B展示了一微滴操作機構400的側視圖400。微滴操作機構 400的設置大體上與圖2中的微滴操作機構200相似，不同之處在於它包含 4塊圍繞微滴設置的磁鐵。 一般來說，圖中所示的實施例中的多個正/負板 相向設置的磁鐵對在分離操作前將小珠220定位於組合液滴的中部。如圖 4B所示，小珠大體上沿垂直尺寸V和橫向尺寸L中部定位。在圖中所示的 實例中，微滴操作機構400包含4塊磁鐵，410a、 410b、 410c和410d。
磁鐵410a和410b可靠近微滴、並在微滴各側等距設置。例如，磁鐵 310a的北極可面向磁鐵410b的南極設置。磁鐵410c和磁鐵410d可靠近微 滴、並在微滴兩側等距設置，相反磁極相向設置。例如，磁鐵410d的北極 可面對磁鐵410c的南要。磁鐵對410a/410b可圍繞微滴相對於磁鐵對 410c/410d呈直角對齊設置。在圖中所示的實施例中，；茲鐵對410a/410b圍 繞微滴在垂直方向上設置，-茲鐵對410c/410d圍繞微滴在水平方向上設置。 任何圍繞微滴的能夠將微滴沿橫向尺寸L和垂直尺寸V方向將微滴大致固 定在中部的朝向都可以實現需要的中部固定。
磁鐵410a和磁鐵410b可以分別緊靠第一基板210和第二基板212的 外側設置，使磁鐵410a和磁鐵410b的磁場能夠穿過微滴操作機構400的 第一基板210和第二基板212之間的間隙。磁鐵410a和磁鐵410b設置對 反向磁極相向設置。在一 實例中，磁鐵410a的北極面對磁鐵410b的南極， 如圖4所示。類似地，磁鐵410c和磁鐵410d分別緊靠微滴操作機構400 的第一側和第二側設置，使磁鐵410c和410d的磁場能夠穿過微滴操作機 構4 00之間的間隙並垂直於磁鐵410a磁鐵410b的磁場。磁鐵410c和磁鐵 410d被設置為相反磁極相向設置。在一實例中，；茲鐵410d的北極面對》茲鐵410c的南極設置，如圖4所示。
磁鐵410a和磁鐵410b可是分離的兩塊磁鐵，或者，磁鐵410a和磁鐵 41 Ob也可以是一塊U型、C型或馬蹄鐵型永磁體或電磁鐵相反的兩個磁極。 類似地，磁鐵410c和;茲鐵410d可是分離的兩塊^茲鐵，或者，；茲鐵410c和 磁鐵410d也可以是一塊U型、C型或馬蹄鐵型永磁體或電磁鐵相反的兩個 磁極。由於磁鐵410a和《茲鐵410b以及磁鐵410c和磁鐵410d的磁場分別 相交於微滴操作機構400內的液體流道的中部，磁響應小珠"0被磁力固 定並形成一簇於組合微滴內中部並在分離操作後保持在微滴218中。
2.4基本上無小珠損失的分離操作演示
圖5A和圖5B分別展示了微滴操作機構500在微滴分離操作的第一和 第二階段時的第一和第二俯視圖。微滴操作機構500可以按微滴操作機構 200、 300、 400中任意一種設置。圖5A和圖5B的孩i滴操作機構500利用正 確設置的磁力用於例如磁響應小珠洗滌過程中進行的分離操作，使一個微 滴中的小珠能夠得以完全保留。
特別是圖5A和圖4B中展示了分離操作在距離被定位的小珠220足夠 遠的位置進行，這樣通過分離操作能夠使磁響應小珠在微滴218中能夠被 完全保持並得到一基本上不含有磁響應小珠的微滴。磁面510被設置在能 夠使所有磁響應小珠220位於微滴內居中並被磁力固定，並且距離分離區 域足夠遠從而能夠實現將微滴218內的磁響應小珠220得到保持的適當位 置。結果，在微滴分離操作期間，基本上沒有磁響應小珠與分離區域 512連通，如圖5A所示，並且基本上沒有發生小珠損失。圖5B展示了包含 有基本上所有磁響應小珠的微滴218。換句話說，基本上發生在磁力範圍以 外的分離操作的操作結果是，由於基本上所有磁響應小珠220都被吸引、 固定和保持在液體內中部，因而基本上沒有發生磁響應小珠220損失。
3帶有磁鐵的微滴操作機構的設置
3. 1具有磁屏蔽的微滴操作機構
圖6是包含有用來減少磁場交叉的磁屏蔽的微滴操作機構600的側視 圖。孩t滴操作機構600包含一頂板610和一底板614，其間形成一間隙618。 電極622，例如電潤溼電極，可以連接到底板614用來進行微滴操作，並且 可以連接到與含有液體634的蓄液池630連接的蓄液電極626。可以由蓄液 池630的液體634中分離出一個或多個微滴(圖中未示)，並沿電極622進 行操作。此外，液體634和任何由此分離出來的微滴都可含有小珠(圖中 未示)，這些小珠在某些情況下可以是磁響應小珠。
微滴操作機構600還包含一靠近一個或多個電極622設置的;茲鐵638。 磁鐵638可充分靠近電極622，以便能夠固定磁響應小珠(圖中未示)，例 如，位於微滴內電極之上。在一實例中，；茲鐵638的用處是在微滴分離操
22作期間磁力固定並保持磁響應小珠，例如，可能在洗滌磁響應小珠時進行 的分離操作。
此外，微滴操作機構600包含一足夠靠近蓄液池630的磁屏蔽642,用 來為蓄液池630屏蔽附近的^茲場，例如磁4失638產生的^茲場。舉例而言， 磁屏蔽642可以由具有足夠高導磁率的鎳鐵高導磁合金(Mu-metal )材料， 並且能夠降低，最好是完全消除來自蓄液池630內磁鐵的磁場的材料形成。 在一實例中，磁屏蔽642可由McMaster-Carr />司(Elmhurst, IL)生產的 鎳鐵高導磁合金形成。其它磁屏蔽642的例子包括坡莫合金、鐵、鋼和鎳。
微滴操作機構600不僅限於一個磁屏蔽和一個磁鐵，其上可以安裝任 何數量的磁屏蔽和磁鐵。因此，利用一個或多個磁屏蔽可以將微滴內磁響 應小珠(圖中未示)在微滴操作機構600內暴露於磁場的區域限定在需要 的區域之內。磁屏蔽可包含於微滴操作機構上任何表面上並以任何形式排 列，只要有助於形成適當石茲屏蔽。
在一應用實例中，孩i滴操作機構可用來進行多個並行的測定，並且隨
:;珠的洗滌。在沒有磁屏蔽的情況下，利用相關i鐵在某一位;上進行 的洗滌操作或測定可能會受到遠處磁鐵的磁場的影響(例如磁場的交叉)。 相反，任何兩塊磁鐵之間形成的磁場的交叉可以藉助在微滴操作機構內對 一個或多個磁屏蔽，例如磁屏蔽642的特定設置而減少，最好是完全消除。 3. 2具有其它磁鐵設置的微滴操作機構
圖7展示了包含有磁極相向設置以便減少磁場交叉的磁鐵的微滴操作 機構7 00的俯視圖。微滴操作機構7 00包括一 系列電極710 ，例如，電潤溼 電極，用來在一個或多個微滴(圖中未示)上進行微滴操作。此外，磁鐵 714靠近電極710的第一的通道排列，磁鐵718靠近電極710的第二的通道 排列，磁鐵722靠近電極710的第三的通道排列，磁鐵726靠近電極710 的第四的通道排列。；茲《失714、 718、 722和726可充分靠近電極710i殳置， 以便能夠將位於一個或多個電極之上的一個或多個微滴(圖中未示)內的 磁響應小珠(圖中未示)固定。
為了減少，最好是消除相鄰磁鐵之間的磁場的交叉，相鄰磁鐵的極性 相反排列，使鄰近磁場抵消。例如，請再次參見圖7，磁鐵722的北極向上 設置，磁鐵726的南極向下設置。這樣，磁場被抵消並且磁鐵714、 718、 722和726之間的》茲場交叉可減少，最好基本上消除。
圖8展示了按照圖7的方式排列的磁場分布圖800。
4其他技術
本發明還提供減少微滴操作機構內遺留物的技術，以及改進檢測操作 的技術。
234. 1減少微滴操作機構內遺留物的技術
圖9展示了微滴操作機構900的俯視圖，可以藉助其進行減少微滴檢 測區域遺留物的操作。微滴操作機構900包含一組電4及910,例如，電潤溼 電極，用來對微滴進行微滴操作。此外，微滴操作機構900包含一指定的 檢測區域914,例如，位於某電極910上。檢測區域914用來檢測在微滴操 作中位於其上或由此穿過的微滴。在一實例中，利用與檢測區域914連接 的光電增倍管(PMT)或光子計數PMT進行微滴檢測。PMT(圖中未示)被用 來測量當微滴處於與檢測區域914關聯的電極上時由微滴發射的(例如 由於螢光或化學光)光線.(例如檢測光子)。
在一些情況下，由於遺留物的原因，在檢測區域，例如檢測區域9" 會積累物質，例如小珠或其他在孩i滴操作期間在表面和/或填充液中殘留的 其他物質。遺留物可幹擾對來自後續微滴信號的精確檢測和/或由於對電極 的影響而幹擾微滴操作。
請再次參閱圖9，本發進而微滴排序操作藉助提供一系列變化的測定微 滴918和洗滌微滴922減少、最好是基本消除才企測區域914的遺留物。在 一實例中，測定樣i滴918a穿過才企測區域914，隨後是洗滌樣i滴922a,隨後 是測定微滴918b，隨後是洗滌微滴922b，隨後是測定微滴918c,隨後是洗 滌微滴922c,隨後是測定微滴918d,隨後是洗滌微滴922d。由於測定微滴 918a、 918b、 918c、 918d具有因交叉而弱;險測區域914的功能降級的潛在 可能性，洗滌微滴922a、 922b、 922c、 922d對與檢測區域914相關的表面 進行清潔操作。本發明的清潔過程不限於圖9所示序列。只要該序列包含 了適當數量的洗滌微滴用來適宜地清潔檢測區域，任何序列都是可能的。 例如，根據某特定測定的需要，可在測定微滴之間提供多個洗滌微滴和/或 在洗滌孩i滴之間l是供多個測定微滴，例如AAWAAWAAW、 AAAWAAAWAAAW、 AWWAWWAWW、 AWWWAWWWAWWW、 AAWWAAWWAAWW、 AAA爾AAAWWWAAAWWW等等，其 中A—則定微滴，W^先滌微滴。應該注意，測定微滴和洗滌微滴的大小不必相 同。可以是測定微滴較大，或者是洗滌微滴較大。較大的微滴可作為鼻涕 蟲狀微滴接受微滴操作(例如 一佔有4個電極的鼻弟蟲狀微滴)，或是作 為一個大的微滴接受微滴操作(例如 一自然佔有儘量多電極但沒有形成 鼻弟蟲狀的4X倍微滴)。每種排列布置都會帶來不同的清潔結果。測定微 滴和洗滌微滴沒有必要經過相當的路徑。例如，它們的路徑可以在需要清 潔的位置重疊。
圖IOA和圖IOB展示了微滴操作機構IOOO的俯視圖，藉助該微滴操作 機構1000可進行另一減少遺留物的操作。微滴操作機構1000包括一組電 極1010,例如，電潤溼電極，用來在一個或多個微滴上進行微滴操作，例 如在測定微滴1014和1018 (圖10A)和洗滌微滴1022 (圖10B)上。此外，;茲鐵1026靠近某一電極1010設置。石茲鐵1026可足夠靠近該電才及1010以 便能夠在固定一個或多個微滴內的磁響應小珠，例如測定微滴1014內的磁 響應小J朱1030。
例如，在微滴分離操作中，發生分離的位置點上可能會留下一些"伴 生"微滴。例如，參見圖10A,在由測定微滴1018分離而形成的測定微滴 1014的微滴分離操作中，可產生一定數量的伴生微滴1034遺留在某一電極 1010上。伴生微滴，例如伴生微滴1034可能是一個個微滴遺留物(交叉汙 染)的來源，而這是不希望出現的。圖10B展示了洗滌孩t滴，如洗滌樣i滴 1022可在對例如測定糹毀滴1018和1014的測定^喿作後沿電極IOIO一皮拍殳運， 以便將伴生微滴1034捕獲並在下一測定操作開始前將其運走。這樣，電極 1010就在測定操作之間得到了清潔。本發明清潔過程不限於圖IOA和圖10B 中所示的序列。只要序列中包含有適當數量的洗滌微滴以便適宜地清潔電 才及，任何序列都是可以的。
4. 2改進微滴操作機構的檢測操作
圖IIA、 IIB、和IIC展示了微滴操作機構1100的側視圖，可以通過該 微滴操作機構110Q進行提高微滴檢測靈敏度的相關操作。微滴操作機構 1100包含一頂板1110和一底板1114，其間具有一間隙1118。可與底板1114 關聯一電極1122,例如電潤溼電極，用來在微滴1126上進行微滴操作。可 將PMT窗1130關聯到頂板1110，藉助它使用PMT (圖中未示)對樣"離1126 發射的光線(例如檢測光子1134)進行測量。
圖IIA展示了一種通過平鋪一微滴例如微滴1126以增加其暴露在PMT 窗1130下的表面積，從而提高可被檢測到光子1134數量，進而提高微滴 檢測靈敏度的方法。可以根據微滴的體積在一個或多個電極1122上直線平 鋪微滴。對於小體積微滴來說，可加入一緩衝微滴使微滴變大，只要緩沖 微滴造成的稀釋能被增加的暴露在PMT下的微滴面積補償即可。例如，圖 11B展示了被連續地平鋪在多個電極1122上的微滴1126,這樣就增加了可 到達PMT窗1130並可被PMT檢測到的的光子1134的數量。
圖IIC展示了微滴1126被分離為多個微滴1126時的情景，例如多個 電才及1122上的孩b'離1126a、 1126b、 1126c、 1126d。暴露在PMT窗1130下 的表面再次增加了 ，從而增加了可能會到達PMT窗1130並會被PMT檢測到 的光子1134的lt量。或者，再次參見圖IIA、 IIB、 IIC，孩b滴，例如樣b'離 1126的平攤不僅限於線性方向的平攤。可在兩個維度上對微滴進行平鋪， 例如橫穿格柵或陣列或電極1122，以便增加暴露在PMT窗口 1130下的表面 積。或者，可提供一個或多個大面積電極，可在其中平鋪一個或多個微滴。
圖12展示了用來提高微滴檢測靈敏度的微滴操作機構1200的俯視圖。 微滴操作機構1200包含一組電極1210,例如電潤溼電極，用來在多個孩吏滴1214上進行微滴操作。
此外，孩b'離操作機構1200可包括設置有PMT (圖中未示)的微滴檢測 區域1218用來測量由某一微滴1214發射的光線。為了減少，更好是消除 由遠處微滴1214向孩b'離外企測區1218遺留的光，在樣吏滴檢測區域1218和外 周和任何微滴操作機構1200內的遠處微滴1214之間在各個方向上都保持 最小距離d,如圖12所示。最小距離d的值足夠大，以便減少，更好的是 消除由遠處微滴1214留給微滴檢測區域1218的光遺留物。結果，在包含 多樣i滴1214的孩"離操作機構中，在4企測期間被測量的目標孩￡滴1214和遠 處微滴1214之間保持一個間距，這樣由遠處微滴1214向微滴檢測區域1218 遺留的光就減少了，最好是完全減去。作為一特殊情況，距離d是單位電 極尺寸的整倍數m，並且微滴檢測可在一組以m相位的總線電連接的電極上 進行。或者，圖13 (下文描述)展示了具有微滴操作機構的基板面受到限 制，因此如圖12所示，微滴之間可以實現足夠的空間。
在一替換實施例中，利用光學成分消除由附近微滴造成的交叉，例如 一個或多個透鏡，只聚焦來自被傳感器檢測的微滴的光線並消除來自其他 微滴的信號。
圖13展示了用來提高微滴檢測靈敏度的微滴操作機構1300的側視圖。 孩l滴操作機構1300包括頂板1310和底板1314， 二者之間形成間隙1318。 一組電極1314，例如電潤溼電極，可與底板1314關聯，以便對微滴進行微 滴才喿作，例如微滴1326和微滴1330。 PMT窗1334可與頂玲反1310關聯，通 過其利用PMT (圖中未示)測量由例如微滴1326發射的光線(即檢測光子 1338 )。由於，例如，在PMT窗1334的微滴1326與遠處微滴1330之間的 間距還不足以避免由微滴1330向PMT窗1334的遺留物，因此在頂板1310 上提供遮罩1342。遮罩1342的目的在於阻擋來自遠處的微滴光線使其不會 到達作為目標微滴的檢測區域的PMT窗1334。
遮罩1342可通過一層任何類型的吸光材料形成於頂板1310之上，只 要該材料與電潤溼工藝兼容並且不會不適當地幹擾微滴操作機構的操作即 可。在一實例中，遮罩1342可通過在頂板上1310塗覆一層黑漆形成，這 樣一個或多個窗，例如PMT窗1334隻存在於《毀滴操作機構1300上選定的 檢測區域。在圖13所示的實例中，遮罩1342減少，更好的是基本上消除 由遠處微滴1330向PMT窗1334處的目標;跌滴1326的遺留光線。在另一實 例中，遮罩1342由頂々反1310上面向糹鼓滴一側上的不透明導體形成。例如， 該導體可以是鋁、鉻、銅或鉑。該導體還可作為參考電極。
5具有磁組件的微滴操作機構
圖14A和圖14B展示了模塊化微滴操作機構組件1400的俯視圖，是用 來將磁鐵組件對向滴操作機構正確朝向的通用組件的 一個非限制性的實例。模塊化孩i滴操作機構組件1400可包含，例如， 一裝配件1410、 一磁鐵 組件1420、 一微滴操作機構1430。圖14A展示了解體狀態的模塊化微滴操 作機構組件1400。圖14B展示了組裝狀態的模塊化微滴操作機構組件1400。
石茲鐵組件1420可包含基板1424，其上安裝一塊或多塊;茲鐵1428,如 圖14A所示。磁鐵1428可以永久性在固定在基板1424上，也可以是活裝 於基板1424之上。活裝磁鐵1428使用戶可以選擇具有需要屬性的磁鐵， 例如需要的磁強度。在一實施例中，微滴操作機構被提供一個包含有裝配 件1410和沒有磁鐵的磁鐵組合1420的微滴操作機構組件1400。在另一實 施例中，還可以向用戶提供具有特定屬性的石茲鐵，用戶可將該;茲4^固定在 磁鐵組件1420上。在另一實施例中，還可以向用戶提供一組具有不同特性 的磁鐵，這樣用戶可以選擇具有需要屬性的一塊或一套磁鐵並將其固定在 不茲鐵組件1420上。
還可以為磁鐵標記或編號(例如將磁鐵打上色標)以便幫助選擇具 有適宜屬性的磁《失，並且為顯示磁鐵磁場的朝向而進行標記(例如打上 色標或標記出磁鐵的北極和南極)。類似地，可將磁鐵組件1420打上標記 以便顯示出插入其中的磁鐵應該具有的朝向，並且在一些實施例中，可以 使磁鐵具有某種形狀，使其只有在朝向正確時才能夠固定在^t鐵組件1420 上。
還有，在另一實施例中，可向用戶提供已經固定有磁鐵的磁鐵組件， 而每個磁鐵組件1420都具有不同的磁鐵設置，例如， 一組具有不同屬性的 磁鐵。用戶可選擇具有與用戶需要的屬性相配的磁鐵設置。磁鐵組件1420 可以被標記或打上色標以幫助用戶選擇。例如，可以根據用戶選擇的小珠 的屬性來選擇磁鐵的屬性。
微滴操作機構1430可包含基板1434,其上布置有電極1438,例如電 潤溼電極，如圖14A所示。還可包含第二基板(圖中未示)。
磁鐵組件1420被設計為將石茲鐵1428與向滴操作機構1430上的某相關 電極1438基本上對齊。例如，在一些實施例中，可以存在平行設置的磁鐵， 用來在微滴操作機構1430上進行並行的測定步驟。例如，可以根據本說明 書中描述的各種配置和朝向確定磁鐵的配置和朝向。
裝配件1410可用作安裝磁鐵組件和微滴操作機構的通用平臺，例如磁 體組件1420、和向滴操作機構1430。在一實施例中，裝配件1410;陂設置 為能夠接受多種不同的;茲鐵組件1420和多種不同向滴操作機構1430。磁鐵 組件1420可包括按多種模式中的任意一種設置並採用多種磁鐵屬性中的任 意一種磁鐵的一塊或多塊磁鐵。圖14展示了一排磁鐵，但磁鐵還可以置於 柵格中或任何一種能夠將磁鐵置於相對於微滴操作機構1430正確位置以便 於在微滴操作機構上進行需要的操作的設置方式。
27在一實例中，磁鐵組件1420和微滴操作機構1430可通過對應的配件 1418和1414被安裝到裝配件1410中。例如，配件可以是能夠配合裝配件 1410的槽、裝配件1410上用來接收石茲鐵組件1420上的凸柱的開口或反之 亦然、裝配件1410上用來接收磁鐵組件1420上的螺絲的開口、用來接收 螺栓的帶螺紋凸柱、各種彈簧機構、凹座、配件等等。任何有助於充分固 定使裝置能夠按其本預定的功能正常工作的機構都可以使用。
還有，裝配件1410可包括用於;茲鐵組件1420和/或微滴操作機構1430 的多個可能位置，和/或在一個裝配件中安裝多個磁鐵組件1420和/或多個 微滴操作機構1430的多個配件。還有，裝配件1410可以設置為允許;茲鐵 組件1420安裝在微滴操作機構1430之上、之上、和/或旁邊，即任何與微 滴操作機構的位置關係都允許。微滴操作機構1430安裝在模塊化裝配件 1410內時， -任何相關的^H失組件，例如》茲鐵組件1420都可以插入到才莫塊化 微滴操作機構組件1400，例如，通過插槽的方式。
圖15展示了模塊化微滴操作機構組件1500的側視圖，該組件是另一 個用來將磁鐵組件相對於微滴操作機構正確放置的通用組件的非限定性實 例，與圖14中展示的組件1400類似，不同之處在於裝配件1410被裝配件 1510替換。裝配件1510包含凹座，磁鐵組件1420和微滴操作機構1430可 以裝配於其中，從而提供一種"滴入"(drop in)式的加載方法。
參見圖14A、 14B、和圖15,本發明的一個方面在於插槽或其他固定機 構用來正確地朝向磁鐵基板和微滴操作機構，以便將磁鐵組件上的》茲鐵與 微滴操作機構上的電極或電極通道正確地對準。採用這種方式，當不需要 磁鐵進行測定時，就可以將磁鐵取下。此外，還可提供具有不同磁鐵分布 的磁鐵裝配件，用於不同類型的測定或不同的微滴操作機構的我布局。
6磁鐵
除了前文已經描述過的各個方面，應注意本發明所使用的磁鐵可以是 永久磁鐵或電磁鐵。微滴中的小珠中的磁響應物質與磁力強度/拉力之間具 有一定關係。因此，磁鐵的磁力強度/拉力可以相對磁珠的反應度進行選擇， 使其
相對於小珠的磁響應度足夠強大，能夠基本上將磁響應小珠固定。 相對於小珠的磁響應度尚不夠強大，能夠明顯磁化小i朱，從而導致不
可逆的珠簇的形成。
相對於小珠的磁響應度尚不夠強大，當去除磁場時重新懸置的情況發
生得不好。
相對於小珠的磁響應度尚不夠強大，小珠被一起拉出微滴。 在一些實施例中，磁鐵可以具有很高的磁強度(按泰斯拉計)較小的 拉力(按磅計)。在一實例中，磁鐵是釹永久磁鐵，其表面場強大約為l泰
28斯拉(T)。在另一實例中，磁鐵是電磁鐵，其表面場強大約為1泰斯拉， 可以通過電氣開關啟閉。使用永久磁鐵時，在需要去除磁場的影響時，可 將磁體移離含有磁響應小珠的微滴。儘管不受下面給出的範圍的限制，應
理解通常包含本發明的有效強度磁力強度的範圍包含較寬的範圍，0. OIT -100 T (脈衝)或45 T(連續)；中間範圍為0. 01 T - 10 T;較窄範圍 為0. 1 T - 1 T(優選0. 5T)。 7孩史滴組分
含有磁珠並要接受分離操作的微滴可包括各種利用小珠進行測定的樣 品、試劑、緩沖劑。例如，在洗滌時，微滴可包含緩衝劑，例如適用於含 磁免疫測定的含有表面活性劑的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)緩沖液。適宜的表 面活性劑在磁力固定後有助於小珠的固定和/或重新懸置。可以調節表面活 性劑及其用量，以便能夠提供相比沒有表面活性劑的對照溶液而言對重新 懸置有所改善。在一實施例中，微滴中含有具有約0. 01% Tween 20的PBS 緩沖液。
親水聚合物和/或表面活性劑可包含於微滴之中，在分離操作中幫助磁 響應小珠的保持和重新懸置。微滴可包含各種不能與填充液混合的液體。 緩沖劑的包括(但不限於)磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)緩沖液和三羥曱基氨基 曱烷緩沖液。在一實施例中，微滴液中包含緩沖液，例如PBS緩衝液，和 任何適用於含^t免疫測定的表面活性劑。
優選的親水聚合物和表面活性劑在小珠被磁力固定後有助於小珠重新 懸置。可以調節表面活性劑及其用量，以便能夠提供相比沒有表面活性劑 的對照溶液而言對重新懸置有所改善。適合在含磁免疫測定中使用的表面 活性劑包括，但不限於，聚山梨酸酯20,商品名為Tween⑧20和Triton X-100。 例如,Tween 20可由Pierce Biotechnology, Inc. ( Woburn )提供。Tr i t ion X-100可由Rohm & Hass Co (phi ladelpia, PA)提供。在一實例中，微滴操 作才幾構內的孩i滴液是PBS與Tween 20的混合物，其範圍大約在0. 001% -0. 1°/。之間。在另一實例中，微滴操作機構內的微粒液是PBS與大約0.01% 的T r i t i on 2 0的混合物。
其他實例包含聚醚(pluronic)表面活性劑、聚乙二醇(PEG)、曱氧基 聚乙二醇(MPEG)、聚山梨酸酯(聚氧化乙烯山梨聚糖一油酸或Tween )、聚 氧乙烯辛基苯基醚(Triton X-100 )、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸(以及交 聯聚丙烯酸如卡波姆)、聚糖香(非離子化糖苷如辛基吡喃葡萄糖脊)和可 溶多糖(及其衍生物)如肝磷脂、右旋糖苷、曱基纖維素、丙基曱基纖維
素(以及其他纖維素脂和醚)、糊精、麥芽糊精、半乳甘露聚糖、阿拉伯半 乳聚糖、e-葡聚糖、藻酸鹽、瓊脂、角叉藻聚糖、以及植物膠如黃原膠、 車前草、瓜爾豆膠、胺黃樹膠、刺梧桐膠、印度膠、阿拉伯樹膠。可選擇特定的添加劑以獲得與某特定微液試樣的最佳相容性。 8 ;微滴操作機構
適用於本發明的微滴操作機構的實例參見2005年6月28日授予 Pamula 等人的名稱為 "Apparatus for Manipulating Droples by Electrowetting-Based Techniques"美國專利第6， 911， 132號、2006年 1 月 30 曰遞交的名稱為 "Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a Printed Circuit Board"美國專利申"i青11/343,384號、 2004年8月10日授予Shenderov等人的名稱為"Electrostatic Actuators for Microfluidics and Methods for Using Same" 美國專利第6, 773， 566號和2000年1月24日授予Shenderov等人的名稱為"Actuators for Microf luidics Without Moving Parts"美國專利第6, 565， 727號、以 及2006年12月11日由Pollack等人提交的名稱為"Droplet-Based Biochemistry"的國際申請號PCT/US06/47486,本發明全文引用以上內容。 固定磁珠和/或非磁珠的微滴操作機構在前述國際申請中有描述，並在以下 專利文獻中有描述Sista等人於2007年2月9日提交的名稱為 "Immobilization of magnetically-responsive beads during droplet operations"的美國專利申請號60/900， 653、 Sista等人於2007年9月4 曰4是交的名牙爾為 "Droplet Actuator Assay Improvements"的美國專利申 請號60/969,736、 Allen等人於2007年8月24日提交的名稱為"Bead washing using physical barriers" 的美國專利申i青號60/957,71, 本發 明全文引用以上內容。這些技術的組合均在本發明的範圍之內。
9液體
可接受本發明的微滴操作液體參見本說明書第8節中列出的美國專利 文件，特別是2006年12月11日遞交的名稱為"Droplet-Based Biochemistry"的國際申請號PCT/US06/47486。在一些實施例中，微滴是 樣本液體，例如全血、淋巴液、血清、血漿、汗液、目艮淚、唾液、痰液、 腦脊髓液、羊水、精液、陰道分泌物、漿液、滑液、心包液、腹膜液、胸 膜液、滲出液、滲出物、嚢液、膽汁、尿液、胃液、腸液、糞便樣品、液 化組織、液化有機體、生物棉籤和生物洗滌劑。在一些實施例中，加載的 液體包含試劑，例如水、去離子水、鹽溶液、酸性溶液、石鹹性溶液、清潔 液和/或糹爰衝液。在一些實施例中，加載的液體可包含試劑，例如用來進行 生化試驗方案，例如核酸放大試驗方案、基於親合力的測定試驗方案、序 列試驗方案、和/或用來分析生物流體的試驗方案。
10填充液
正如所見，間隙中通常充滿了填充液。舉例而言，填充液可以是低粘 度油，例如^5圭油。其它填充液的例子參見國際申請PCT/US06/4748,名稱為"Droplet-Based Biochemistry", 2006年12月11曰遞交。 11磁響應小珠的洗滌
對於使用小珠的試驗方案來說，可利用微滴操作將含有小珠的微滴與 一個或多個洗滌微滴結合。然後，在保持小珠(例如採用物理的或磁力 手段)的同時，利用本發明的磁鐵設置，可利用微滴操作將融合的微滴分 離成兩個或更多的微滴 一個或多個微滴含有小珠而一個或多個微滴基本 上不含小珠。在一實施例中，利用微滴操作將融合後的小滴分離為一個含 有小珠的微滴和一個基本上不含小珠的微滴。
通常每個洗滌試驗方案的執行都會保持足夠多的小珠，以便在對測定 結果沒有有害影響的情況下進行需要的測定。在一些實施例中，每次對融 合小珠的分離都導致多於小珠總量90%、 95%、 97%、 98%、 99%、 99. 1%、 99, 2%、 99. 3%、 99. 4%、 99. 5%、 99. 6%、 99. 7%、 99. 8%、 99°/。、 99. 9%、 99. 99%、 99. 999%、 99.9999%、 99. 99999°/。或99. 999999°/。的小$朱得到保持。在另一實施例中，每
次為實現預期的減少移除物質的濃度和/或數量而執行的洗滌試驗方案導 致多於小J朱總量99%、 99. 1%、 99. 2%、 99. 3%、 99. 4%、 99. 5°/。、 99. 6%、 99. 7%、 99. 8%、 99%、 99. 9%、 99. 99%、 99. 999%、 99. 9999%、 99. 99999%或99. 999999% 的小珠得到保持。在另一實施例中，被保持的小珠的數量被計算出來並得 到相應的調節。
在一些實施例中，可在同時含有含小珠微滴與洗滌微滴的蓄液池中對 小珠進行洗滌，小珠被保持(例如藉助磁鐵、物理結構、靜電力)，並且利 用微滴操作將不含小珠的微滴由蓄液池分出。例如，可藉助稀釋-分發方案 對小珠進行洗滌，向蓄液池中加入洗滌緩沖劑將溶液稀釋，使用磁鐵將磁 響應小i朱定位於蓄液池內部，並且大多數溶液由蓄液池分出，並且重複這 一循環，直至達到合格的洗滌標準。
作為舉例，磁響應小珠的洗滌大致可包含以下步驟
(1) 在一磁鐵附近提供含有磁響應小珠和游離物質的微滴；
(2) 使用微滴操作將洗滌微滴與上述含有磁響應小珠微滴結合；
(3) 利用磁場將小珠固定；
(4) 使用微滴操作將環繞在小珠周圍的部分或全部微滴移除，產生一個 含有小珠的微滴，游離成分的濃度有所減少，並產生一個包含游離成分的 微滴；
(5) 去除磁場將小珠釋放；
(6) 重複步驟(2 )到(3 )或(2 )到(4 )，直到達到預定的純度。 採用這種方式，游離物質如汙染物、副產物或多餘的製劑都可與小珠
分離開來。每次循環都產生一個含有小珠的微滴，但是微滴不需要物質的 濃度在下降。所有洗滌周期都不需要步驟(5),但是，該步驟通過將汙染物釋放，可能對加強洗滌有用。這些步驟可以按不同的順序進行，例如，步
驟(2)和(3)可以互掉。洗滌試驗方案可以在微滴才喿作才幾構上利用前述的凝: 滴才喿作完成。
在使用磁響應小珠的實施例中，本發明人發現，磁場的使用儘管對於 臨時固定小珠、移動小珠和/或固定小珠十分有用，但有時會導致不希望的 小珠的聚集。前文已經提到，在一實施例中，加入親水聚合物和/或表面活 性劑防止或減少小珠的聚集。親水聚合物和/或表面活性劑的選用量應減少 或消除小珠的聚集並儘量少非特定吸附，同時不會引起微滴內目標分析物 或試劑的大量流失。在一實施例中，親水聚合物和/或表面活性劑減少了處 於非氣態填充液中的微滴內的小珠的聚集，並且不會減少微滴成分對微滴 操作機構表面的分子吸附。
另 一種減少或消除小珠聚集凝結的方案是使用較少數量尺寸較大的d 、 珠。在一次或多次微滴操作期間，微滴中可包含任意數量的小珠。在一些 實施例中，磁響應小珠的數量可在一到數十萬之間。例如，在一實施例中，
每個微滴使用1至100個磁響應小珠。例如，每個微滴中使用1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10…100個;茲響應小珠。在一實施例中，磁響應小珠數量 為l到10。使用較少數量的微滴就意味著可以使用較大的微滴。例如，在 一實施例中，每個微滴使用l到100個磁響應小珠，小珠的平均直徑在大 約25到IOO微米之間。在另一實施例中，每個微滴使用1到10個磁響應 小珠，小珠的平均直徑在大約50到IOO微米之間。 9結束語
以上結合反應本發明特定實施例的附圖對實施例進行了詳細描述。 將說明書分為了幾個部分僅僅是為了方便讀者。不能將這些標題理解 為對本發明的限制。此外，對說明書內容的描述也僅僅是為了展示發明內 容，並非對發明的限制。本發明的範圍由後附的權利要求確定。
3權利要求
1.一種提供與磁響應小珠接觸並具有減少的物質量的微滴的方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(a)提供一微滴操作機構，其包含(i)一基板，包含電極結構，用來在一表面上進行微滴操作；和(ii)一初始微滴，包含(1)一個或多個磁響應小珠；(2)一定初始量的物質；和(3)一初始體積；(b)將上述一個或多個磁響應小珠磁性固定於離開目標微滴分離區一定距離的位置；和(c)進行一次或多次微滴操作，包含選定的將複合微滴分離成一組微滴的分離操作，該組微滴包含(i)一微滴，包含所有上述一個或多個磁響應小珠並具有相對於初始濃度減少的物質量；和(ii)缺少磁響應小珠的微滴。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的初始微滴包含 具有一初始濃度的物質，並且所述一次或多次微滴操作產生一包含與初始 濃度和初始量相比具有減少的濃度和量的物質的^1滴。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包含進行一次或多次微 滴操作以便將洗滌微滴與步驟1 (a)提供的微滴融合，形成一複合微滴。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的一個或多個磁 響應樣i滴包含一個或多個直徑範圍在約0. 1 nm至25 nm之間的小3朱。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包含在步驟l(c)之後將 一個或多個微滴釋放或重新懸置。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於還包含在微滴中提供親水 聚合物，以便較沒有親水聚合物的微滴而言提高其重新懸置能力。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於還包含在微滴中提供表面 活性劑，以便較沒有親水聚合物的微滴而言提高其重新懸置能力。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於還包含在^:滴中提供表面 活性劑，該表面活性劑(a) 減少微滴在非氣體填充液中小珠的凝集；和(b) 不用來降低微滴成分對微滴操作機構表面的分子吸附。
9. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於還包含在步驟1 (c)後使 用超聲波儀對一個或多個小珠進行攪動。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中(a) 步驟l(b)包含以下步驟將鄰近一個或多個電極的一石茲場發生裝 置附近的含有小珠的微滴定位；並且(b) 對;茲場的強度和位置進行選擇，以便在一離開目標分離區域一定距 離將微滴中的磁響應小珠固定，足以將基本上全部磁響應小珠保持在一個 孩b'離內。
11. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中(a) 步驟l(b)包含以下步驟將鄰近一個或多個電極的一磁場發生裝 置附近的含有小珠的微滴定位；並且(b) 對磁場源的位置進行選擇，以便將磁響應小珠沿微滴的橫向居中 定位。
12. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中(a) 步驟l(b)包含以下步驟將鄰近一個或多個電極的一磁場發生裝 置附近的含有小珠的微滴定位；並且(b) 對磁場源的位置進行選擇，以便將磁響應小珠沿微滴的垂直方向 居中定位。
13. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中(a) 步驟l(b)包含以下步驟將鄰近一個或多個電極的一磁場發生裝 置附近的含有小珠的微滴定位；並且(b) 對磁場源的位置進行選擇，以便將磁響應小珠沿以下方向居中定位(i) 微滴的垂直方向；和(ii) 糹鼓滴的橫向。
14. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中步驟l(b)包含利用 一裝置將一個或多個磁響應小珠磁性固定的步驟，該裝置包含(a) 電；茲4失；和(b) 該磁鐵的電源控制裝置。
15. 根據權利要求1所述的方法，其中步驟1 (b)包含利用一裝置將一 個或多個磁響應小珠磁性固定的步驟，該裝置包含(a) 用來產生磁場的含有磁鐵的裝置；和(b) 將該磁鐵移進或移出所述一個或多個電極附近的裝置。
16. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中1 (c) (i)中所述微滴 包含了所述複合微滴中超過99%的小珠。
17. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中1 (c) (i)中所述微滴 包含了所述複合微滴中超過99. 9%的小珠。
18. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中1 (c) (i)中所述微滴包含了所述複合孩i滴中超過99. 999%的小5朱。
19. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中步驟l(c)是依賴電才及完成的。
20. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中步驟l(c)是依賴電 潤溼完成的。
21. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中步驟l(c)是依賴介 電電;永完成的。
22. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中步驟l(c)是依賴電 場完成的。
23. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的物質包含一 種或多種汙染物。
24. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的物質包含一 種或多種分析物。
25. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的磁響應小珠 包含一第一成分，該成分具有對步驟l(a)中的第二成分特定或非特定的親 和性。
26. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的小珠包含一 組或多組預選選定的生物細月包。
27. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的親和性包含對非特定吸附的親和性。
28. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的親和性包含對特定吸附的親和性。
29. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含一抗原結合區。
30. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含一抗體結合區。
31. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 ^—抗體。
32. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含兩種或更多抗體，每種抗體都具有對不同的第二成分的親和性。
33. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含一分析物。
34. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含兩種或更多分析物，每種分析物都具有對不同的第二成分的親和性。
35. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含一抗原。
36. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包含一核酸。
37. 才艮據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第一成分包 含一生物素化合物或抗生物素蛋白鏈菌素化合物。
38. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一抗原結合區。
39. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一抗體。
40. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含兩種或更多抗體，每種抗體都具有對不同的第二成分的親和性。
41. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一分析物。
42. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含兩種或更多分析物，每種分析物都具有對不同的第二成分的親和性。
43. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一抗原。
44. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一核酸。
45. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一放大核酸。
46. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一生物素化合物或抗生物素蛋白鏈菌素化合物。
47. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中所述的第二成分包 含一汙染物。
48. 根據權利要求25所述的方法，其特徵在於其中(a) 所述第一成分包含與所述第二成分結合的化合物；和(b) 所述第二成分包含與所述第一成分結合的化合物。
49. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述小珠包含束縛 於其上的生物細胞
50. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中小珠包含一組或多 組預先選定的生物細月包。
51. 根據權利要求49所述的方法，其特徵在於其中微滴包含用來培養 生物細胞的培養基。
52. 根據權利要求51所述的方法，其特徵在於其進一步包含以下步驟 利用基本上不含磁響應小珠的微滴在一測定試驗方案中進行一個或多個微 滴操作。
53. 4艮據權利要求51所述的方法，其特徵在於其中所述^:滴包含單純的 一組束縛於其上的生物細胞。
54. 根據權利要求51所述的方法，其特徵在於其中所述微滴包含互相 作用的若干組束縛於其上的生物細胞。
55. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的基本不含磁 響應小珠的微滴包含一個或多個基本上不具有磁響應特性的小珠。
56. 根據權利要求55所述的方法，其特徵在於其中所述的一個或多個 基本上不具有磁響應特性的小珠被束縛於一個或多個目標物質之上。
57. —種向一生物細胞提供營養的方法，其特徵在於該方法包括(a) 根據權利要求1所述方法提供一與磁響應小珠接觸的微滴，該微滴 包含一種或多種生物細胞；以及(b) 進行一個或多個微滴操作，將所述磁響應小珠與包含有營養物質的 液體4妄觸。
58. —種將包含有小珠的第一微滴分離的方法，其特徵在於該方法包 含以下步驟(a) 將一塊或多塊磁鐵定位於所述第一微滴附近，使小珠在微滴中居中 定位；以及(b) 將所述微滴分離為 一個或多個含小珠的微滴和一個或多個基本上 不含小珠的微滴。
59. —種將包含有小珠的第一微滴分離的方法，其特徵在於該方法包 含以下步驟(a) 提供一微滴，該微滴包含(i) 多個小J朱；和(ii) 一添加劑，其用量經過選4奪，使該添加劑與對應的不含該添加 劑的對照微滴相比能夠增強磁場存在時對小珠的固定和/或磁場消失後對 小J朱的重新懸置；以及(b) 將所述微滴分離為一個或多個含小珠的微滴和一個或多個基本上 不含小珠的微滴。
60. —種將包含有小珠的第一微滴分離的方法，其特徵在於該方法包 含以下步驟(a) 在所述第一微滴附近提供一足以將所述微滴內小珠固定的磁場；以及(b) 在一距離被固定的小珠足夠遠的位置上將小珠分離，產生一個或多 個含小珠的微滴和一個或多個基本上不含小珠的微滴。
61. —微滴操作機構，其特徵在於包含(a) —組設置於基板上的電極陣列，用來進行一個或多個微滴操作；(b) —用來在位於第一組一個或多個電極上的微滴上產生磁場的磁鐵；和(c) 用來將位於第二組一個或多個電極上的微滴屏蔽於磁場之外的磁屏蔽。
62. 根據權利要求61所述的微滴操作機構，其特徵在於還包含(a) —用來在位於第二組一個或多個電極上的微滴上產生磁場的磁鐵；和(b) 與權利要求61(c)中所述的磁屏蔽相同或不同的磁屏蔽，用來為位 於所述第一組一個或多個電極上的微滴屏蔽磁場。
63. 根據權利要求62所述的微滴操作機構，其特徵在於包含一組》茲鐵 和磁屏蔽，其中(a) 每組磁鐵都包含一塊或多塊》茲鐵；(b) 每組;茲屏蔽都包含一個或多個;茲屏蔽；和(c) 所述磁鐵組或磁屏蔽組使得對一組微滴的獨立的微滴操作能夠進 行，其中(i) 每組微滴都包含一個或多個微滴；並且(ii) 每組微滴都只受到單——組》茲鐵影響，並被一個或多個》茲屏蔽 阻擋，使該組微滴不受其他組磁鐵的影響。
64. 根據權利要求61所述的微滴操作機構，其特徵在於包含一微滴(a) 該樣i滴包含一個或多個位於其上的磁響應小^朱；並且(b) 該微滴位於第一組電極中的一個或多個電極之上，使磁響應小珠能 夠受到^f茲場的吸引。
65. 根據權利要求61所述的微滴操作機構，其特徵在於包含一微滴(a) 該微滴包含一個或多個位於其上的磁響應小珠；並且(b) 該微滴位於第二組電極中的 一個或多個電極之上，使磁響應小珠能 夠受到^f茲場的吸引。
66. 根據權利要求61所述的微滴操作機構，其特徵在於其中所述的磁 屏蔽包含一具有高導磁率的材料。
67. 根據權利要求61所述的微滴操作機構，其特徵在於其中所述的磁 屏蔽包含一材料，該材料選自鎳鐵高導磁合金、坡莫合金、鐵、鋼和鎳 以及由上述任意材料構成的合金。
68. —種利用含有磁響應小珠的微滴在微滴操作機構上進行微滴操作 的方法，其特徵在於該方法包含以下步驟(a)提供微滴操作機構，該微滴操作機構包含(i)與基板關聯的電極陣列，用來進行一個或多個微滴操作；(i i)對位於第一組一個或多個電極之上的微滴施加f茲場的石茲鐵；和(iii)用來屏蔽位於第二組一個或多個電極之上的微滴使其不受磁場影響的^t屏蔽；(b) 將含有一個或多個磁響應小珠的第 一微滴放置於第 一組中的一個 或多個電極之上，使磁響應小珠受到磁場的吸引；(c) 將含有一個或多個磁響應小珠的第二微滴放置於第二組中的一個 或多個電極之上，使》茲響應小J朱不受》茲場的吸引；(d) 在第 一微滴上進行微滴操作並且/或者在第二微滴上進行微滴操作。
69. —種含^f茲鐵組和^t屏蔽組的^:滴操作機構，其特徵在於其中(a) 每個電極組都包含一個或多個與基板關聯的電極；(b) 兩個或更多的電才及組-波 (i)用來形成一個電極陣列；和(i i)用來進行一個或多個微滴操作；(c) 每個》茲鐵組都包括一塊或更多塊》茲鐵；(d) 每個磁鐵組與電極組的關係被設置為磁鐵組產生的磁場將磁響應 粒子的運動限定在電機組附近的位置上；以及(e) 每個磁鐵組與鄰近的磁鐵組的關係被設置為相鄰磁鐵的極性朝向 相反。
70. 根據權利要求69所述的微滴操作機構，其特徵在於其中各個磁鐵 組都是4姿照其中 一才及面向電4及組;故置，並且每一相鄰i茲鐵組都是以相反一 才及面向i亥電招j且;改置。
71. 根據權利要求69所述的微滴操作機構，其特徵在於其中各個磁鐵 都能產生足夠強的磁場在進行分離操作時將磁響應小珠固定，但其尚達不 到在微滴搬運操作時將磁響應小珠固定的強度。
72. —微滴操作機構，其特徵在於包含(a) 與基板關聯的電極，用來在基板在進行微滴操作，該微滴操作包含 微滴分離操作和微滴搬運操作；(b) 與一包含一個或多個電極的電極子集關聯的磁鐵；和(c) 位於電極子集中的一個或多個電極之上的微滴，該微滴包含一個或多個;茲響應粒子或物質；其中的磁鐵按一定朝向設置以便在微滴附近的產生磁場，該磁場對磁 響應小珠或物質產生的磁力強度足以在微滴分離操作期間將磁響應小珠或 物質固定，但其強度不足以在微滴搬運操作期間將磁響應小珠或物質固定。
73. —減少微滴操作機構中遺留物的方法，其特徵在於該包含以下步驟(a)搬運含有目標物質的微滴，使其經過一位置；(b) 搬運不含目標物質的洗滌微滴經過上述位置；和(c) 重複步驟(a)和(b),其中目標物質可以相同，也可以不同。
74. 根據權利要求73所述的方法，其特徵在於其中所述的位置包含位於用來感測微滴屬性的傳感器附近某處的位置。
75. 根據權利要求73所述的方法，其特徵在於其中所述的洗滌微滴包含緩沖微滴。
76. —種消除伴生微滴的方法，其特徵在於該方法包含以下步驟(a) 在某一位置對微滴操作機構上的填充液中的微滴進行微滴分離操作，該分離操作產生兩個或更多子微滴和一個或更多伴生微滴；(b) 對步驟(a)中產生的一個或更多子微滴進行微滴搬運操作，將其由上述位置移出；以及(c) 將洗滌微滴搬運至上述位置附近，將上述一個或多個伴生微滴與該洗滌孩i滴融合。
77. 根據權利要求76所述的方法，其特徵在於其中所述的洗滌^:滴包含緩衝微滴。
78. —種將微滴暴露於傳感器下的方法，其特徵在於該方法包括(a) 提供一微滴於基板上傳感器的感測區域內，該微滴具有暴露於該傳感器的起始表面積；以及(b) 使微滴的形狀發生改變，並在傳感器的感測區域附近產生擴大的表面積，該暴露於傳感器的擴大的表面積大於暴露於傳感器的起始表面積。
79. 根據權利要求78所述的方法，其特徵在於其中步驟78 (b)是通過啟動與基板關聯的一個或多個電極進行的。
80. 根據權利要求78所述的方法，其特徵在於其中步驟78(b)是通過電潤溼產生的效應進行的。
81. 根據權利要求78所述的方法，其特徵在於其中所述傳感器包含光子傳感器，並且所述微滴包含光子發射物質。
82. 根據權利要求78所述的方法，其特徵在於其中所述微滴的形狀變化產生一鼻弟蟲形狀。
83. 根據權利要求78所述的方法，其特徵在於其中所述微滴形狀變化產生一系列微滴。
84. —種將微滴表面積暴露於傳感器的方法，其特徵在於該方法包含以下步驟將基板上微滴暴露於傳感器，該微滴具有擴大的表面積，該擴大的表面積至少部分地受到一個或多個與基板關聯的電極的啟動的影響從而使微滴的形狀發生改變並產生擴大的表面。
85. —種感測由^:滴發射的光子的方法，其特徵在於該方法包括(a)在基板上光子傳感器感測區域附近提供一微滴，該微滴具有暴露於傳感器的起始表面積；以及(b)啟動與基板關聯的一個或多個電極，使微滴的形狀發生改變，並在傳感器的感測區域附近產生擴大的表面積，該暴露於傳感器的擴大的表面積大於暴露於傳感器的起始表面積。
86. —種感測兩個或更多微滴構成的一組微滴中所有微滴的屬性的方法，其特徵在於該方法包含以下步驟(a) 將微滴組中 一第 一微滴搬運至傳感器感測區域附近，同時將微滴組中的其他微滴保持在一緩衝區內；以及(b) 將第一微滴由傳感器的感測區域附近搬離，並將第二微滴由緩衝區搬運至傳感器感測區域附近。
87. 根據權利要求86所述的方法，其特徵在於還包括對一個或更多的微滴重複步驟(b)。
88. 根據權利要求86所述的方法，其特徵在於其中所述的微滴在微滴操作機構上被緩衝和搬運。
89. 根據權利要求88所述的方法，其特徵在於其中(a) 所述微滴操作機構包含兩個分開的基板形成一空隙；(b) 所述微滴位於該空隙內；(c) 所述傳感器位於其中一基板附近；和(d) 傳感器的感測區域被一個或所有兩個基板上的遮罩限制。
90. —種組裝微滴操作機構組件的方法，其特徵在於該方法包含以下步驟將一基板固定在裝配結構上，該裝配結構包含一發射電場的電極，對微滴操作組件中存在的微滴產生影響，以及一磁鐵組件，容納發射出影響微滴操作機構組件中存在的磁響應小珠的磁場的磁鐵，其中至少一個基板和磁鐵組件是可拆卸地固定在安裝結構上。
91. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述的固定基板還包含由多個基板中選擇一個基板固定在裝配結構上並包含不同的電場發身特性。
92. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述的固定磁鐵組件還包含由多個磁鐵組件中選擇磁鐵組件，每個磁鐵組件都被固定在裝配結構上並具有不同的磁屬性。
93. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述的固定磁鐵組件還包含由多個;茲鐵組件中選4奪》茲鐵組件，每個磁鐵組件都被固定在裝配結構上並具有以下列出的磁屬性之一磁鐵組件的磁鐵的放置朝向、磁鐵組件的多塊磁鐵的相對放置朝向、磁鐵組件的磁鐵的大小尺寸、磁鐵組件的多塊磁鐵的排列模式。
94. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於還包含將磁鐵活裝在磁鐵組件上。
95. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於還包含由多個具有不同磁屬性的多個磁鐵中為磁鐵組件的活裝固定件選擇磁鐵。
96. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於還包含由多個具有不同可辨認的物理特性以便區分其磁屬性的多個磁鐵中為磁鐵組件的活裝固定件選擇磁鐵。
97. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於還包含由多個磁鐵中為磁鐵組件的活裝固定件選擇磁鐵，每個磁鐵至少具有下列物理分辨特性之一色標、文字標記、符號標記、》IH失形狀、以及》茲鐵大小尺寸，而這裡列出的特徵都表明^茲屬性。
98. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於還包含使^t鐵具有某種形狀，使磁鐵只有在朝向正確時才能固定在磁鐵組件上。
99. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含將基板相對於磁鐵組件按需要的朝向設置。
100. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含將基板的電極與磁鐵組件的磁鐵對齊。
101. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將至少一個基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含利用緊固機構固定至少一個基板和磁鐵組件。
102. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將至少一個基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含利用緊固機構固定至少一個基板和磁鐵組件。
103. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將至少一個基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含利用至少 一種選自以下的緊固機構緊固件、插槽、凹盤、彈簧加載機構、凸柱和裝配部件。
104. 根據權利要求90所述的方法，其特徵在於其中所述將至少一個基板和磁鐵組件固定在裝配結構上的步驟還包含提供多個緊固機構，使用這些緊固機構的使用會導致至少 一個基板以及磁鐵組件相對於裝配結構具有不同的朝向設置。
105. —用來進行操作的微滴操作機構，其特徵在於該操作涉及包含一個或多個磁響應小珠的起始微滴、 一具有起始量的物質、和一起始體積，該微滴操作機構包含(a) —基板，包含用來將電場與起始微滴關聯的電極；(b) —磁鐵，用來生成可影響一個或多個石茲響應小珠的磁場；和(C)一處理器，與至少一個電極電氣通訊並啟動以下操作(i)將一個或多個磁響應小珠固定在一個距目標微滴分離區一定距離的位置上；(i i)進行一個或多個包含微滴分離操作的微滴操作，將複合微滴分離，得到一組孩i滴，該組孩b'離包含(1) 一微滴，其包含基本上所有的磁響應小珠並且與起始濃度相比具有減少量的物質；和(2) —微滴，其基本上不含磁響應小珠。
106. —用來進行對含磁響應小珠的微滴分離操作的微滴操作機構，其特徵在於其包含(a) —電極，用來使電場與第一微滴接觸；(b) —塊或多塊位於第 一孩￡滴附近的磁鐵，能夠使石茲響應小珠在樣t滴內居中定位；和(c) 一處理器，與至少一個電極和所述一塊或多塊-茲《失電氣通訊，並用來啟動微滴分離操作以便得到(i) 一個或多個含磁響應小珠的微滴；和(ii) 一個或多個基本上不含磁響應小珠的微滴。
107. —用來進行對含磁響應小珠的微滴分離操作的微滴操作機構，其特徵在於其包含(a) —電極，用來使電場與第一微滴接觸；(b) —塊可產生影響磁響應小珠的磁場的磁鐵；(c) 一添加劑，其用量經過選擇並加入第一孩t滴，使該添加劑與對應的不含該添加劑的對照微滴相比，足夠增強至少一個磁場存在時對小珠的固定和磁場消失後對'J 、珠的重新懸置(d) —處理器，與至少一個電極和一所述一塊或多塊》茲鐵電氣通訊，並用來啟動微滴分離操作以便得到(i) 一個或多個含磁響應小珠的微滴；和(ii) 一個或多個基本上不含磁響應小珠的微滴。
108. —用來進行對含磁響應小珠的微滴分離操作的微滴操作機構，其特徵在於其包含(a) —電極，用來使電場與第一微滴接觸；(b) —塊位於第 一微滴附近的磁鐵，能夠使磁響應小珠在微滴內居中定位^ 和(c) 一處理器，與至少一個電極和所述一塊或多塊磁鐵電氣通訊，並用來在一距離被固定的磁響應小珠足夠遠的位置上啟動微滴分離操作以便得到(i) 一個或多個含磁響應小珠的微滴；和(ii) 一個或多個基本上不含磁響應小珠的微滴。
109. —用來減少遺留物的微滴操作機構，其特徵在於包含(a) —電極，用來使電場與一含目標物質的微滴接觸；(b) —處理器，與電極電氣通訊，用來啟動包含搬運以下物質的操作(i) 經過某位置的微滴；(ii) 經過某位置的不含目標物質的微滴；和(iii) 經過某位置的後續微滴，所述目標物質沒有被帶入第二微滴。
110. —用來減少伴生微滴的微滴操作機構，其特徵在於其包含(a) —電極，用來使電場與一填充液中的微滴接觸；(b) —處理器，與電極電氣通訊，用來啟動以下操作(i) 在微滴某位置上進行的微滴分離才喿作，該分離才喿作產生兩個或多個子微滴和一個或多個伴生微滴；(ii) 將步驟(i)中產生的一個或多個子微滴由上述位置移走的搬運操作；和(i i i) 一個將洗滌微滴移入上述位置附近微滴，以便將一個或多個伴生樣i滴與洗滌樣i滴融合。
111. 一用來進行將微滴暴露於傳感器的操作的微滴操作機構，其特徵在於包含(a) —基板，具有使電場與微滴接觸的電極；(b) —傳感器；和(c) 與所述電極進行電氣通訊的處理器，用來啟動以下操作(i) 提供處於傳感器感測範圍內的位於基板上的微滴，該微滴具有暴露於傳感器之下的起啟表面積；和(ii) 改變微滴的形狀並在傳感器感測範圍內產生經過擴大的微滴表積，暴露在傳感器下的擴大後的表面積大於暴露在傳感器之下的起始面積。
112. —種用來進行操作的微滴操作機構，其特徵在於該操作包含將微滴暴露於一傳感器，該微滴操作機構包含(a) —基板，具有用來使電場與微滴接觸的電極；(b) —傳感器；和(c) 與所述電極進行電氣通訊的處理器，用來啟動以下操作(i) 將傳感器暴露於基板上的微滴；和(ii) 啟動電極，使微滴產生擴大的表面積
113. —種用來感測由微滴發射的光子的裝置，其特徵在於包含(a) —基板，具有用來使電場與微滴接觸的電極；(b) —光子傳感器；和(C)與所述電極進行電氣通訊的處理器，用來啟動以下操作(i) 在基板上提供一處於該光子傳感器感測範圍內的微滴，該微滴具有暴露在該傳感器之下的初始表面積；(ii) 啟一個或多個與基板關連的電極，以便有效改變微滴的形狀並產生在傳感器感測範圍的擴大的表面積，該暴露於傳感器的經擴大的表面積大於暴露在傳感器的初始表面積。
114. 一種用來感測一組兩個或多個微滴中各個微滴的性質的裝置，其特徵在於該裝置包含(a) —電極，用來使電場至少與微滴組中的第 一微滴接觸(b) —傳感器，和(c) 與所述電極進行電氣通訊的處理器，用來啟動以下操作(i)啟動將微滴組中的第 一 微滴搬運到傳感器的感測區域附近同時保持微滴線中其他微滴於緩衝區中的操作；以及(i i)將第一微滴由傳感器感測區搬離，並將第二微滴由緩衝區搬運到傳感器的感測區域中。
全文摘要
一種提供與磁響應小珠接觸並具有減少的物質量的微滴的方法。該方法主要包括以下步驟(a)提供一包含以下部件的微滴操作機構(200)(i)包含有用來在一表面上進行微滴操作的電極(214)的基板(210)；(ii)包含以下內容的初始微滴(218/222)(1)一個或多個磁響應小珠(220)；(2)物質的初始量；和(3)初始體積；(b)將一個或多個磁響應小珠磁性固定在離開目標微滴分離區(224)一定距離的位置上；(c)執行一個或多個微滴操作，包含選定的微滴分離操作，用來得到包含以下內容的一組微滴(i)包含所有上述一個或多個磁響應小珠並具有與初始濃度相比物質量下降的微滴(218)；和(ii)缺少磁響應小珠的微滴(222)。
文檔編號G01N33/543GK101627308SQ200880004595
公開日2010年1月13日 申請日期2008年2月11日 優先權日2007年2月9日
發明者偉傑·斯裡尼維山, 威姆西·K·帕姆拉, 拉瑪克裡什那·西斯塔, 艾倫·E·艾克哈特, 麥可·G·波拉克 申請人:先進流體邏輯公司