力介导的）。可用于本发明的液滴致动器的用于控制液滴 操作的其它技术的示例包括使用引起流体力学流体压力的装置，装置诸如基于以下原理来 工作的那些装置：力学原理（例如，外部注射栗、气动隔膜栗、振动膜栗、真空装置、离心力、 压电/超声波栗和声学力）；电或磁原理（例如，电渗流动、电动栗、铁磁流体插头、电水动 力栗、使用磁力的吸引或排斥和磁流体动力栗）；热力学原理（例如，气泡生成/相位变化 引起的体积膨胀）；其它种类的表面润湿原理（例如，电润湿和光电润湿以及化学、热、结 构和放射性引起的表面张力梯度）；重力；表面张力（例如，毛细作用）；静电力（例如，电 渗流动）；离心流动（基底被设置在压密盘上并旋转）；磁力（例如，振荡离子引起流动）； 磁流体动力力；以及真空或压差。在某些实施例中，可采用前述技术中的两种或多于两种 技术的组合以进行本发明的液滴致动器中的液滴操作。同样地，前述技术中的一种或多种 技术可用于将液体输送到液滴操作间隙中（例如，从另一装置中的储液器或从液滴致动器 的外部储液器（例如，与液滴致动器基底相关联的储液器和从储液器至液滴操作间隙中的 流动路径））。本发明的某些液滴致动器的液滴操作表面可由疏水性材料制成或可以被涂 覆或处理以使所述液滴操作表面成为疏水性的。例如，在一些情况下，液滴操作表面的某 些部分或全部可被用低表面能量材料或化学作用来衍生（例如，通过沉积或使用原位合成 (使用诸如溶液中的聚或全氟化化合物的化合物或可聚合单体））。示例包括TEFLON? AF(可从特拉华州威尔明顿的杜邦（DuPont,Wilmington,DE)商购获得）、氟树脂族材料 的成员、疏水性和超疏水涂层的FLUOROPEL?族中的涂层（可从马里兰州贝尔茨维尔 (Beltsville,MD)的Cytonix公司商购获得）、硅烷涂层、氟硅烷涂层、疏水性膦酸衍生物 (例如，由Aculon公司销售的那些产品）以及N0VEC?电子涂层（可从明尼苏达州圣保罗 (St.Paul，MN)的3M公司商购获得）、用于等离子体增强化学气相沉积（PECVD)的其它氟化 单体和用于PECVD的有机硅氧烷（例如，SiOC)。在一些情况下，液滴操作表面可包括厚度 范围为从约l〇nm到约lOOOnm的疏水性涂层。此外，在一些实施例中，液滴致动器的顶部基 底包括导电的有机聚合物，其然后被涂覆有疏水性涂层或以其它方式处理以使液滴操作表 面变成疏水性的。例如，沉积到塑料基底上的导电的有机聚合物可以是聚（3,4_乙烯二氧 噻吩）聚（苯乙烯磺酸钠）（PEDOT:PSS)。导电的有机聚合物的其它示例和可替代的导电层 被在Pollack等人的名称为"DropletActuatorDevicesandMethods" 的申请号为PCT/ US2010/040705的国际专利中进行了描述，该国际专利申请的全部公开内容通过引用并入 本文。可使用作为基底的印刷电路板（PCB)、玻璃、涂覆氧化铟锡（IT0)的玻璃和/或半导 体材料来制造一个基底或两个基底。当基底是涂覆IT0的玻璃时，IT0涂层的厚度优选在 约20nm至约200nm、优选在约50nm至约150nm或约75nm至约125nm的范围或为约lOOnm。 在一些情况下，顶部和/或底部基底包括涂覆有电介质（诸如聚酰亚胺电介质）的PCB基 底，在一些情况下，所述电介质也可被涂覆或以其它方式处理以使液滴操作表面变成疏水 性的。当基底包括PCB时，下列材料是合适材料的示例：MITSUI?BN-300(可从加利福尼亚 州圣何塞（SanJoseCA)的MITSUIChemicalsAmerica公司商购获得）；ARL0N? 11N(可 从加利福尼亚州圣塔安那（SantaAna，CA)的Arlon公司商购获得）；NELCO?N4000-6 和N5000_30/32(可从纽约州梅尔维尔（Melville,NY)的ParkElectrochemical公司商购 获得）；IS0LA?FR406(可从亚利桑那州钱德勒（Chandler，AZ)的Isola集团商购获得），特 别地，为IS620 ;含氟聚合物族（适合于荧光检测，因为它具有低背景荧光）；聚酰亚胺族； 聚酯；聚萘二甲酸乙二醇酯；聚碳酸酯；聚醚醚酮；液晶聚合物；环烯烃共聚物（C0C);环烯 烃聚合物（COP);芳香族聚酰胺；THERMOUNT?无纺布芳纶增强（可从特拉华州威尔 明顿的杜邦（DuPont，Wilmington，DE)商购获得）； _NOMEX?牌纤维（可从特拉华州威 尔明顿的杜邦（DuPont,Wilmington,DE)商购获得）；以及纸张。各种材料也适合于用作基 底的电介质成分。示例包括：气相沉积的电介质，诸如PARYLENE?C(特别地，在玻璃上）、 PARYLENE?N和PARYLENE?HT(用于高温，~300°C)(可从德克萨斯州凯特（Katy，TX)的 ParyleneCoatingServices公司商购获得）；TEFLON?AF涂层；氟树脂；阻焊剂，诸如 像ΤΑΠ0?PSR4000系列、ΤΑΠ0?PSR和AUS系列（可从内华达州卡森市（CarsonCity，NV) 的TaiyoAmerica公司商购获得）的液态可感光阻焊剂（例如，在PCB上）（对于涉及热控 制的应用具有良好的热特性）以及PROBMER? 8165 (对于涉及热控制的应用具有良好的 热特性）（可从加利福尼亚州洛杉矶（LosAngeles,CA)的HuntsmanAdvancedMaterials Americas公司商购获得）；干膜阻焊剂，诸如在VACREL?千膜阻焊剂品系中的那些干膜 阻焊剂（可从特拉华州威尔明顿的杜邦（DuPont,Wilmington,DE)商购获得）；膜电介质， 诸如聚酰亚胺膜（例如，可从特拉华州威尔明顿的杜邦（DuPont,Wilmington,DE)商购获得 的KAPTON?聚酰亚胺膜）、聚乙烯和含氟聚合物（例如，FEP)、聚四氟乙烯；聚酯；聚萘 二甲酸乙二醇酯；环烯烃共聚物（C0C);环烯烃聚合物（COP);上面列出的任何其它PCB基 底材料；黑基体树脂；和聚丙烯。可根据在特定分析协议中使用的试剂性能来选择液滴传 送电压和频率。可改变设计参数，例如，接通致动器储液器的数量和布置、独立电极连接的 数量、不同储液器的尺寸（体积）、磁体/小珠清洗区的布置、电极尺寸、电极之间的间距和 间隙高度（在顶部基底和底部基底之间）可被改变用于特定的试剂、协议、液滴体积等。在 一些情况下，本发明的基底可被用低表面能量材料或化学作用来衍生（例如，使用沉积或 原位合成（使用溶液中的聚或全氟化合物或可聚合单体））。示例包括用于浸渍或喷涂的 TEFLON?AF涂层和FLUOROPEL?涂层、用于等离子体增强化学气相沉积（PECVD) 的其它氟化单体以及用于PECVD的有机硅氧烷（例如，SiOC)。另外，在一些情况下，液滴操 作表面的某些部分或全部可被涂覆有用于降低背景噪声（诸如来自PCB基底的背景荧光） 的物质。例如，噪音降低涂层可包括黑基体树脂（诸如可从日本Torayindustries公司商 购获得的黑基体树脂）。液滴致动器的电极通常受控制器或处理器控制，控制器或处理器 本身被设置为系统的部分，其可包括处理功能以及数据和软件存储以及输入能力和输出能 力。试剂可被设置在液滴操作间隙中或流体地耦合到液滴操作间隙的储液器中的液滴致动 器上。试剂可以以液体形式（例如液滴），或它们可以被以可重构（reconstitutable)形式 在液滴操作间隙中或在流体地耦合到液滴操作间隙的储液器中提供。可重构试剂通常可以 与液体进行组合用于重构。适合用于本发明的可重构试剂的示例包括在Meathrel等人的 在2010年6月 1 日获得授权的名称为"Disintegratablefilmsfordiagnosticdevices" 的第7, 727, 466号美国专利中描述的那些可重构试剂。
[0026] "液滴操作"意指对在液滴致动器上的液滴的任何操控。液滴操作可例如包括：将 液滴加载至液滴致动器中；从液滴源分发一个或多个液滴，将一个液滴分裂、分离或划分为 两个或多于两个液滴；将液滴从一个位置传送至在任何方向的另一位置；将两个或更多于 两个液滴合并或组合为单个液滴；稀释液滴；混合液滴；搅动液滴；使液滴变形；保持液滴 在适当的位置；培育液滴；加热液滴；蒸发液滴；冷却液滴；处置液滴；将液滴从液滴致动 器传送出；本文描述的其它液滴操作；和/或前述的任何组合。术语"合并（mierge) "、"合 并（merging)"、"组合（combine)"、"组合（combining)"等用于描述从两个或多于两个液滴 形成一个液滴。应当理解，当此类术语被参考两个或多于两个液滴使用时，可以使用足以导 致两个或多于两个液滴被组合成一个液滴的液滴操作的任何组合。例如，可以通过传送液 滴A以与静态液滴B接触、传送液滴B以与静态液滴A接触或传送液滴A和液滴B以彼此 接触来实现"将液滴A与液滴B合并"。术语"分裂"、"分离"和"划分"并不旨在暗示相对于 所得液滴的体积（即，所得液滴的体积可以是相同或不同的）或所得液滴的数量（所得液 滴的数量可以是2个、3个、4个、5个或多于5个）的任何特定结果。术语"混合"是指导致 在一个液滴内的一种或多种成分的更均匀分布的液滴操作。"加载"液滴操作的示例包括微 透析加载、压力辅助加载、机器人加载、被动加载和移液管加载。液滴操作可以是电极介导 的。在一些情况下，通过使用表面上的亲水性区域和/或疏水性区域和/或通过物理障碍 物来进一步促进液滴操作。对于液滴操作的示例，请参见上面在"液滴致动器"的定义下引 用的专利和专利申请。阻抗或电容感测或成像技术可有时候用于确定或确认液滴操作的结 果。此类技术的示例被在Stunner等人的在2008年8月21日公布的名称为"Capacitance DetectioninaDropletActuator"的公布号为TO/2008/101194的国际专利中进行了描 述，其全部公开内容通过引用并入本文。一般来讲，感测或成像技术可用于确认在特定电极 处的液滴的存在或不存在。例如，在液滴分发操作后面的所分发液滴在目标电极处的存在 确认液滴分发操作是有效的。同样地，在分析协议中的适当步骤液滴在检测点的存在可确 认先前的一组液滴操作已经成功产生用于检测的液滴。液滴传送时间可以是非常快的。例 如，在各种实施例中，液滴从一个电极到下一个电极的传送可超过约1秒或约0. 1秒或约 0. 01秒或约0. 001秒。在一个实施例中，电极被以AC模式操作但是被切换到DC模式用于 成像。进行使液滴占位面积（footprintarea)类似于电润湿区域的液滴操作是有帮助的； 换句话讲，分别使用1个、2个和3个电极来有效地控制操作lx-、2x-、3x-液滴。如果液滴 占位面积大于在给定时间内可用于进行液滴操作的电极的数量，则液滴尺寸和电极数量之 间的差通常应不大于1 ;换句话讲，使用1个电极来有效地控制2x液滴并且使用2个电极 来有效地控制3x液滴。当液滴包括小珠时，液滴尺寸等于控制所述液滴（例如传送所述液 滴）的电极的数量是有用的。
[0027]"填充流体"意指与液滴致动器的液滴操作基底相关联的流体，其中，流体与液滴 相是充分不可混溶的，从而使液滴相经受电极介导的液滴操作。例如，液滴致动器的液滴 操作间隙通常填以填充流体。填充流体可例如是低粘度油或包括低粘度油（诸如硅油或 十六烷填充流体）。填充流体可以是卤化油或包括卤化油（诸如氟化或全氟化油）。填充 流体可填充液滴致动器的整个间隙或可涂覆液滴致动器的一个或多个表面。填充流体可 以是导电或非导电的。填充流体可被选择以改善液滴操作和/或减少来自液滴的试剂或目 标物质的损失、改善微米液滴的形成、减少液滴之间的交叉污染、减少液滴致动器表面的污 染、减少液滴致动器材料的退化等。例如，填充流体可被选择用于与液滴致动器材料的兼 容。例如，氟化填充流体可以与氟化表面涂层一起有效地使用。氟化填充流体用于减少亲 脂化合物（诸如像6-基十六烧酰胺（hexadecanoylamido)-4-甲基伞形酮基底（例如，用 于克拉伯病、尼曼-匹克病或其它分析）的伞形酮基底）的损失；其它伞形酮基底被在2011 年5月19日公布的公布号为20110118132的美国专利中进行了描述，该美国专利的全部公 开内容通过引用并入本文。合适氟化油的示例包括在Galden品系中的那些氟化油，诸如 GaldenHT170(bp= 170°C，粘度=1. 8cSt，密度=1. 77)，GaldenHT200(bp= 200C，粘度= 2. 4cSt，d= 1· 79)，GaldenHT230(bp= 230C，粘度=4. 4cSt，d= 1· 82)(全部来自Solvay Solexis);在Novec品系中的那些氟化油，诸如Novec7500(bp= 128C，粘度=0. 8cSt，d= 1.61)，Fluorine;rtFC_40(bp= 155°C，粘度=1.8cSt，d= 1.85)，Fluorine;rtFC_43(bp =174°C，粘度=2. 5cSt，d= 1. 86)(两者来自3M)。一般来说，全氟化填充流体的选择基 于运动粘度（<7cSt是优选的，但不是必须的）以及基于沸点（>150°C是优选的，但不是必 须的，用于基于DNA/RNA的应用（PCR，等））。填充流体可例如掺杂有表面活性剂或其它添 加剂。例如，添加剂可被选择以改善液滴操作和/或减少来自液滴的试剂或目标物质的损 失、微米液滴的形成、液滴之间的交叉污染、液滴致动器表面的污染、液滴致动器材料的退 化等。包括表面活性剂掺杂的填充流体的组成可以被选择被用于用在特定的分析协议中的 试剂的性能以及与液滴致动器材料有效地交互或不交互。适合用于本发明的填充流体和填 充流体配方的示例被在以下专利中提供：Srinivasan等人的在2010年3月11日公布的名 称为"DropletActuators，ModifiedFluidsandMethods"的公布号为W0/2010/027894 的 国际专利以及2009年2月12日公布的名称为"UseofAdditivesforEnhancingDroplet Operations"的公布号为TO/2009/021173的国际专利；Sista等人的在2008年8月14日 公布的名称为"DropletActuatorDevicesandMethodsEmployingMagneticBeads"的 公布号为W0/2008/098236的国际专利；以及Monroe等人在2007年5月17日提交的名称 为"ElectrowettingDevices"的公布号为20080283414的美国专利；以上专利以及本文 引用的其它专利和专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。氟化油可在一些情况下被 掺杂有氟化表面活性剂（例如ZonylFSO-lOO(S