在同一微流体装置的不同部分中的DEP力控制和电润湿控制的制作方法

本申请要求2014年4月25日提交的美国专利申请第14/262,140号的优先权，其全部内容通过引用的方式合并于此。

背景技术：

可以在微流体装置中处理诸如生物细胞的微目标。例如，悬浮在微流体装置中的液体内的微目标可以在该装置中被分选、选择和移动。液体也可以在该装置中被操控。本发明的实施例旨在改进选择性地产生在微流体装置的第一部分中的多个净DEP力以及改变在微流体装置的另一个部分中的电润湿表面的有效润湿性。

技术实现要素：

在一些实施例中，一种装置可以包括围界、介电泳(DEP)配置和电润湿(EW)配置。围界可以包括第一表面和电润湿表面。DEP配置可以被配置为选择性地在布置在第一表面上的第一液体介质中诱导多个净DEP力，以及EW配置可以被配置为选择性地改变电润湿表面的有效润湿性。

在一些实施例中，一种操作流体装置的过程可以包括诱导对装置的第一部分中的第一表面上的第一液体介质中的微目标的净DEP力。该过程还以包括改变在装置的第二部分中的电润湿表面的区域的有效润湿性，其中第二液体介质被布置在电润湿表面上。

在一些实施例中，一种装置可以包括围界和边界。围界可以被配置为保持布置在围界的第一部分中的第一表面上的第一液体介质和布置在围界的第二部分中的电润湿表面上的第二液体介质。边界可以位于围界的第一部分与第二部分之间。围界的第一部分可以包括DEP配置，配置为选择性地在第一液体介质中诱导多个净DEP力，以足够相对于第一表面捕捉和移动围界的第一部分中的第一液体介质中的微目标，同时该第一部分连接到偏置设备。围界的第二部分可以包括EW配置，配置为选择性地改变电润湿表面的区域的有效润湿特性，以足够移动围界的第二部分中的第二介质内的液滴，同时该第二部分连接到偏置设备。

在一些实施例中，一种操作流体装置的过程可以包括将布置在围界的第一部分中的第一表面上的第一液体介质的液滴拖拽到布置在围界的第二部分中的电润湿表面上的第二介质中。上述拖拽可以包括改变在第一表面的边界处的电润湿表面的区域的有效润湿特性，并由此在边界处诱导足以使液滴穿过该边界并被拖拽到第二液体介质中的力。

附图说明

图1A是根据本发明的一些实施例的包括用于保持不同液体介质、在一个部分中诱导多个净介电泳(DEP)力以及控制多个部分中的另一个的表面的有效电润湿性的多个部分的微流体装置的透视图。

图1B是图1A的微流体装置的横截面侧视图。

图1C是被移除了盖的图1A的微流体装置的俯视图。

图2是根据本发明的一些实施例的具有在其多个部分中的液体介质且所述多个部分连接到多个偏置设备的图1A的微流体装置的横截面侧视图。

图3示出根据本发明的一些实施例的图1A的装置的围界的DEP配置和可控制的电润湿(EW)配置的示例。

图4是根据本发明的一些实施例的配置为光导材料的图3的电极活化基底的示例。

图5是根据本发明的一些实施例的配置为电路基底的图3的电极活化基底的另一个示例。

图6示出根据本发明的一些实施例的图1A的装置的围界的DEP配置和EW配置的另一个示例。

图7是根据本发明的一些实施例的图1A的装置的围界的DEP配置和EW配置的又一个示例。

图8是根据本发明的一些实施例的具有多个堆叠部分的微流体装置的横截面侧视图。

图9示出根据本发明的一些实施例的具有多个堆叠部分的微流体装置的实施例的另一个示例。

图10A是根据本发明的一些实施例的包括用于操控装置的第一部分中的微目标的DEP配置和用于操控装置的第二部分中的电润湿表面上的液体介质的液滴的EW配置的微流体装置的示例的透视图。

图10B是图10A的微流体装置的侧横截面视图。

图10C是被移除了盖的图10A的微流体装置的俯视图。

图11是根据本发明的一些实施例的用于将微目标从微流体装置的第一部分中的第一液体介质移动到微流体装置的第二部分中的第二液体介质的过程的示例。

图12A到图21示出根据本发明的一些实施例的图11的过程的表现的示例。

图22是根据本发明的一些实施例的用于在配置为保持多个不同的液体介质的微流体装置中培养多个生物微目标的过程的示例。

图23到图26示出根据本发明的一些实施例的图22的过程的表现的示例。

图27示出根据本发明的一些实施例的可以在图1A到图1C的微流体装置或图10A到图10C的微流体装置上执行的过程的示例。

图28示出根据本发明的一些实施例的其中液滴发生器用于在微流体回路的通道中产生液滴的示例。

图29和图30示出图28的微流体回路的变化。

图31是用于分析图28到图30中的微流体回路中的多个生物微目标的过程的示例。

具体实施方式

本说明书描述了本发明的示例性实施例和应用。然而，本发明不限于这些示例性实施例和应用，也不限于在本文中描述的方式或者示例性实施例和应用运行的方式。而且，附图可示出简化或局部视图，并且附图中的元件尺寸可以被夸大或者可以不按比例。此外，当在本文中使用术语“在…上”、“附接到”、或“联接到”时，一个元件(例如，材料、层、基底等)可以“在另一个元件上”、“附接到另一个元件”、或“联接到另一个元件”，而不管该一个元件直接在另一个元件上、附接或联接到该另一个元件，还是有一个或更多个介入元件在该一个元件和该另一个元件之间。此外，如果提供的话，方向(例如，在上面、在下面、顶部、底部、侧面、上、下、在…下面、在…上面、上面、下面、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)是相对的并且仅作为示例提供、以便于说明和讨论并且不作为限制。此外，在对一系列元件(例如元件a、b、c)进行描述的情况下，这些描述旨在包括所列出的元件自身的任何一个、少于全部所列出的元件的任何组合和/或全部所列出的元件的组合。在整个附图和说明书中使用相同的附图标记来指代相同的元件。

如本文所使用的，“基本上”是指足以达到预期目的。术语“基本上”因此允许根据绝对或完美状态、尺寸、测量、结果等进行诸如本领域普通技术人员可以预期，但对总体性能没有显着影响的小的、不重要的变型。当针对数值或者可以被表示为数值的参数或特征使用时，“基本上”是指在百分之十内。术语“多个”是指多于一个。

如本文所使用的，术语“微目标”可以包括如下的一个或更多个：无生命微目标，诸如微粒、微珠(例如，聚苯乙烯珠、Luminex^TM珠等)、磁珠或顺磁珠(例如固相可逆固定(SPRI)珠)、微米棒、微丝、量子点等；生物微目标，诸如细胞(例如，胚胎、卵母细胞、精子、从组织分离的细胞、血细胞、杂交细胞、培养细胞、来自细胞系的细胞、癌细胞、受感染细胞、转染和/或转化细胞、报告细胞等)、脂质体(例如，合成的或者由膜制剂衍生的)、纳米脂质筏等；或无生命微目标和生物微目标的组合(例如，附接到细胞的微珠、脂质体包覆微珠、脂质体包覆磁珠等)。例如，在“Ritchie et al.(2009)Reconstitution of Membrane Proteins in Phospholipid Bilayer Nanodiscs,Mehotd Enzymol.,464:211-231(里奇等人(2009年)，磷脂双分子层奈米圆盘中的膜蛋白的重组，方法酶学，464:211-231)”中，已经对纳米脂质筏进行了描述。

如本文所使用的，术语“细胞”是指生物细胞，其可以是植物细胞、动物细胞(例如，哺乳动物细胞)、细菌细胞、真菌细胞等。哺乳动物细胞可以是例如来自人类、老鼠、大鼠、马、山羊、绵阳、牛、灵长目动物等，并且可以包括以下细胞类型中的任一种：卵母细胞、精子、胚胎、血细胞、免疫细胞、巨噬细胞、NK细胞、T细胞、B细胞、杂交细胞、癌细胞、干细胞、正常细胞、受感染细胞(例如感染病毒或其它寄生虫)、从组织分离的细胞、培养细胞、来自细胞系的细胞、转染和/或转化细胞、报告细胞等。

如果能够再生的群体中的所有活细胞是来自单个母细胞的子细胞，则生物细胞的群体是“克隆的”。术语“克隆细胞”是指相同的克隆群体的细胞。

短语“相对高的导电性”在本文中被用作短语“相对低的电阻抗”的同义词且上述短语是可以互换的。类似地，短语“相对低的导电性”被用作短语“相对高的电阻抗”的同义词且上述短语是可以互换的。

“流体回路”是指可以互连的一个或更多个流体结构(例如，腔室、通道、保持围栏、贮液器等)。“流体回路框架”是指限定全部或部分流体回路的一个或更多个壁。“保持围栏”是指由流体回路框架的多个壁限定的且具有用于微流体装置的不同区域(例如，通道、腔室或另一个保持围栏)的至少一个开口的微流体装置中的区域，该区域被配置为保持流体以及可选地一个或多个微目标的体积。保持围栏可以是包含隔离区域(例如，如下讨论的未波及区域)的隔离腔室。

如本文所使用的，术语“维持(一个或多个)细胞”是指提供包括流体和气体成分的环境，以及可选地提供保持细胞存活和/或扩大所必须的条件的表面。

流体介质的“组分”是呈现在介质中的任何化学或生物化学分子，所述介质包括溶剂分子、离子、小分子、抗生素、核苷酸和核苷、核酸、氨基酸、肽、蛋白质、糖类、碳水化合物、脂类、脂肪酸、胆固醇、代谢产物等。

如本文关于流体介质所使用的，“使…扩散”和“扩散”是指流体介质的组分朝浓度梯度低的方向的热力学运动。

短语“介质的流”是指流体介质的除扩散之外的由任何机构导致的整体运动。例如，介质的流可包括由于点之间的压力差从一个点到另一个点的流体介质的运动。这样的流可包括液体的连续的、脉冲的、周期的、随机的、间歇的或往复的流动，或者其任何组合。当一个流体介质流入到另一个流体介质中时，可导致介质的湍流和混合。

短语“基本上没有流”是指流体介质的流速，在时间上取平均值，小于将材料(例如，感兴趣的分析物)的组分扩散到流体介质中或者在流体介质内扩散的速率。这种材料的组分的扩散速率可取决于例如温度、组分的尺寸以及组分与流体介质之间的相互作用的强度。

如本文关于微流体装置内的不同区域所使用的，短语“流体上连接”是指当不同区域基本上填充有液体(诸如流体介质)时，每个区域中的流体被连接以形成流体的单个本体。这并不意味着不同区域中的流体(或流体介质)在组成上一定是相同的。相反，在微流体装置的不同的流体上连接区域中的流体可具有不同的组成(例如，不同浓度的溶质，如蛋白质、碳水化合物、离子、或其它分子)，其由于溶质向其各自的浓度梯度低的方向移动和/或由于流体通过该装置流动而不断变化。

在一些实施例中，微流体装置可包括“波及”区域和“未波及”区域。波及区域是流体能够流动的区域，而未波及区域是(给定的微流体装置的配置)流体通常不能流动的区域。未波及区域可以流体上连接到波及区域，假设流体上连接被构造为使得在波及区域与未波及区域之间能够扩散，但在波及区域与未波及区域之间基本上没有介质的流。微流体设备可因此被构造为基本上使未波及区域与波及区域中的介质的流隔离，同时使得在波及区域与未波及区域之间仅能够进行扩散流体连通。例如，已经在2014年10月22日提交的美国专利申请第14/520,568号中对具有波及和未波及区域的微流体装置进行了描述，其全部内容通过引用的方式合并于此。

如本文所使用的“微流体通道”或“流动通道”是指具有明显长于水平和垂直尺寸的长度的微流体装置的流动区域(或波及区域)。例如，流动通道可以是水平或垂直尺寸的长度的至少5倍，例如，长度的至少10倍、长度的至少25倍、长度的至少100倍、长度的至少200倍、长度的至少500倍、长度的至少1000倍、长度的至少5000倍或更长。在一些实施例中，流动通道的长度在从大约100000微米到大约500000微米的范围内，包括其间的任何范围。在一些实施例中，水平尺寸在从大约100微米到大约300微米(例如，大约200微米)的范围内，而垂直尺寸在从大约25微米到大约100微米的范围内，例如，从大约40到大约50微米。应指出的是，流动通道可以在微流体装置中具有各种不同的空间配置，因此并不仅限于理想的线性元件。例如，流动通道可以是以下配置，或者可以包括具有以下配置中的一个或多个部分：弯曲、弯管、螺旋、斜坡、斜面、分叉(例如，多个不同的流动路径)及其任何组合。此外，流动通道可具有沿其路径的不同的横截面积(扩大和收缩)以提供在其内想要的流体流动。

用于产生特定生物材料(例如，蛋白质，诸如抗体)的生物微目标(例如，生物细胞)的能力可以在具有波及区域(诸如通道)和未波及区域(诸如隔离围栏(或隔离腔室))的微流体装置中被测定。例如，包括待测定用于产生感兴趣的分析物的生物微目标(例如，细胞)的样本材料可以被装载到微流体装置的波及区域中。多个生物微目标(例如，哺乳动物细胞，诸如人体细胞)可以针对特定特征而被选择并且被设置在未波及区域中。然后，其余样本材料可以从波及区域流出，并且测定材料可以流入到波及区域中。由于所选择的生物微目标在未波及区域中，因此所选择的生物微目标基本上不受从其余样本材料的流出或测定材料的流入的影响。所选择的生物微目标可以允许产生感兴趣的分析物，其可以从未波及区域扩散到波及区域中，其中感兴趣的分析物可以与测定材料反应以产生局部可检测反应，每个局部可检测反应可以与特定的未波及区域相关。与检测到的反应相关联的任何未波及区域可以被分析以确定在未波及区域中的哪些生物微目标(如果有的话)是感兴趣的分析物的足够生产者。

类似地，诸如细胞的生物微目标可以在被放置在未波及区域(例如，隔离腔室的隔离区域)中之后通过使培养介质流经流体上连接到未波及区域的波及区域(例如，流动通道)被培养或生长。随着生物微目标正在被培养，来自波及区域中的培养介质的营养素将扩散到未波及区域中，在未波及区域中，营养素可以被吸收并且由生物微目标使用，而由生物微目标产生并释放到未波及区域中的废物可以扩散出未波及区域并扩散到波及区域中，在波及区域处，废物可以流走(例如，流出微流体装置)。

在一些实施例中，一种微流体装置可以包括介电泳(DEP)配置部分，用于保持液体介质以及选择性地在液体介质中诱导净DEP力。微流体装置还可以包括电润湿(EW)配置部分，用于保持与电润湿表面接触的另一个液体介质以及选择性地改变电润湿表面的有效润湿性。图1A到图1C示出这样的微流体装置100的示例。图1A还示出用于控制装置100的操作的控制设备132的示例。

如图所示，装置100可以包括围界102，该围界102可以包括多个(示出两个，但可以有更多)部分122、124，每个部分配置为保持液体介质(图1A到图1C中未示出，但被描绘为图2中的212、214)。第一部分122可以包括第一表面182并且还可以被配置为选择性地产生对与第一表面182接触的液体介质中的微目标(未示出)的净DEP力。第一部分122因此在下文中被称为围界102的DEP配置部分或DEP配置122。第二部分124可以包括电润湿表面184并且还可以被配置为选择性地改变电润湿表面184的有效润湿性。第二部分124因此在下文中被称为围界102的电润湿(EW)配置部分或EW配置124。

虽然装置100可以是以许多不同方式的物理地构造，但是在图1A到图1C所示的示例中，围界102被描绘为包括结构104(例如，基部)、流体回路框架108和盖110。如图所示，流体回路框架108可以被布置在结构104的内表面106上，以及盖110可以被布置在流体回路框架108上方。通过作为底部的结构104和作为顶部的盖110，流体回路框架108可以限定包括例如互连的流体腔室、通道、围栏、贮液器等的流体回路。虽然结构104在图1A和图1B中被示出为包括装置100的底部而盖110被示出为顶部，但是结构104可以是顶部而盖110可以是装置100的底部。

在图1A到图1C所示的示例中，流体回路框架108限定腔室112。对应于DEP配置部分122的腔室112的第一部分172在下文中被称为第一腔室部分172，而对应于围界102的EW部分124的腔室112的第二部分在下文中被称为第二腔室部分174。又如图所示，腔室112可以包括一个或多个入口114以及一个或多个出口116。

在一些实施例中，围界102可以包括在第一腔室部分172与第二腔室部分174之间的物理屏障128，并且这样的物理屏障128可以包括从围界102的第一腔室部分172到第二腔室部分174的一个或多个通路130。在图1A到图1C所示的示例中，这样的物理屏障128仅沿在第一腔室部分172与第二腔室部分174之间的边界126的一部分被示出。可替代地，物理屏障128可以延伸整个边界126或者可以位于边界126的不同部分上。无论如何，物理屏障128可以是流体回路框架108(如图所示)的一部分，或者物理屏障128可以在结构上不同于流体回路框架108。虽然示出一个物理屏障128，但是可以有布置在边界126上的多于一个这样的物理屏障128。

结构104可以包括例如基底(例如，光导基底或电路基底)或多个互连的这样的基底。流体回路框架108可以包括材料，该材料可以是柔性的或透气的。可替代地，材料不需是柔性的和/或透气的。回路框架108的材料的合适的示例可以包括橡胶、塑料、弹性体、硅树脂、光图案化硅(PPS)、聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)等。盖110可以是流体回路框架108的集成部件，或者盖110可以是结构上离散的元件(类似图1A到图1C所示)。盖110可以包括与流体回路框架108相同的材料。因此，盖110可以由如上所讨论的柔性材料制成或者可以包括如上所讨论的柔性材料。可替代地，盖110可以由刚性材料(例如，玻璃，包括ITO镀膜玻璃)制成或者可以包括刚性材料。无论如何，盖110和/或结构104可以是相对于光透明的。

如图1B所示，在一些实施例中，围界102的DEP配置122可以包括偏压电极156、结构104的DEP部分和第一表面182，所有这些可以是结构104的一部分。DEP配置122还可以包括偏压电极166，该偏压电极166可以是盖110的一部分。上述可以是如图1B所示的相对于彼此设置。第一表面182可以是DEP部分152的外表面或布置在DEP部分152上的一个或多个材料(例如，一个或多个涂层)(未示出)的外表面。在第一表面182上的这样的涂层(未示出)的示例包括电绝缘材料。

类似地，围界102的EW配置124可以包括偏压电极158、结构104的EW部分154、介电层160和电润湿表面184，所有这些可以是结构104的一部分。EW配置124还可以包括疏水表面165、层164(例如，介电材料)和偏压电极168，所有这些可以是盖110的一部分。上述可以是如图1B所示的相对于彼此设置。介电层160和/或层164可以包括亲水材料，诸如二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₃O₂)等。可替代地，介电层160和/或层164可以包括疏水材料，诸如疏水聚合物(例如，诸如CYTOP的全氟聚合物，或诸如聚对二甲苯的聚(对-苯二甲基)聚合物)。电润湿表面184(其可以是疏水的)可以是介电层160的外表面或布置在介电层160上的一个或多个材料(未示出)的外表面。类似地，疏水表面165可以是层164的外表面或布置在层164上的一个或多个材料(未示出)的外表面。可以被布置在介电层160和/或层164上的材料的示例包括聚四氟乙烯(PTFE，也就是Dupont^TM公司提供的Teflon^TM)。

如图1A所示，电偏置设备118可以连接到装置100。电偏置设备118可以例如包括一个或多个电压源或电流源。又如图1A所示，控制设备的示例包括主控制器134、用于控制围界102的DEP配置122的DEP模块142以及用于控制围界102的EW配置124的EW模块144。控制设备132还可以包括用于控制、监测或执行针对装置100的其它功能的其它模块140。

主控制器134可以包括控制模块136和数字存储器138。控制模块136可以包括例如数字处理器，被配置为根据存储在存储器138中的机器可执行指令(例如，软件、固件、微码等)操作。可选地或另外地，控制模块136可以包括硬连线数字电路和/或模拟电路。DEP模块142、EW模块144和/或其它模块140可以被类似地配置。因此，本文所讨论的针对装置100或任何其它微流体装置执行的功能、过程、动作、行动或过程的步骤可以由配置为如上所讨论的主控制器134、DEP模块142、EW模块144或其它模块140中的一个或多个执行。

图2示出装置100的示例配置。如图所示，第一液体介质212可以被布置在第一腔室部分172中的第一表面182上，以及第二液体介质214可以被布置在第二腔室部分174中的电润湿表面184上。第一液体介质212和第二液体介质214可以是不同的介质。例如，第二液体介质214可以是相对于第一液体介质212不混溶的。第一液体介质212可以是例如水介质，诸如水缓冲剂(例如，磷酸盐缓冲剂、三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲剂等)、水溶液(例如，包含一个或多个可溶性活性剂)、细胞培养介质等。第二液体介质214可以是与水介质不混溶的。第二液体介质214的示例可以包括油基介质。合适的油的示例包括透气的油，诸如含氟的油。氟碳基油也是合适的油的示例。

又如图2所示，第一偏置设备202可以连接到围界102的DEP配置122的偏压电极156、166，以及第二偏置设备204可以连接到围界102的EW配置124的偏压电极158、168。第一偏置设备202可以是例如交流(AC)电压源或电流源，以及第二偏置设备204可以类似地是AC电压源或电流源。开关206可以选择性地将第一偏置设备202连接到DEP配置122以及使第一偏置设备202与DEP配置122断开连接。另一个208可以类似地将第二偏置设备204连接到EW配置124以及使第二偏置设备204与EW配置124断开连接。偏置设备202、204以及开关206、208可以是图1A的偏置设备118的一部分。

结构104的DEP部分152可以被配置为除了当在第一表面182处的DEP电极222被激活时之外在第一介质212与偏压电极156之间具有相对高的电阻抗(即，相对低的导电性)。(DEP部分152可以是电极活化基底的示例)。激活DEP电极222可以形成从DEP电极222到偏压电极156的相对低的电阻抗(即，相对高的导电性)路径252。当DEP电极222被去激活时，由第一偏置设备202导致的从DEP偏压电极166到DEP偏压电极156的大多数电压降可以穿过DEP部分152。然而，当DEP电极222被激活且形成相对低的电阻抗路径252时，路径252附近的大多数电压降可以穿过第一介质222，这可以在所激活的DEP电极222附近的第一介质212中形成净DEP力(F)。取决于诸如偏置设备202的频率以及第一介质212和/或介质212中的微目标228的介电特性的这样的特征，DEP力F可以吸引或排斥第一介质212中的附近的微目标228。类似DEP电极222的许多DEP电极可以在一些、大部分或整个第一表面182上方被选择性地激活和去激活。通过选择性地激活和去激活这样的DEP电极(类似222)，可以在介质212中选择(例如，捕捉)和移动(例如，以定向方式)围界102的DEP部分152的第一介质212中的一个或多个微目标228。设备132(参见图1A)可以控制这样的DEP电极(例如，222)的激活和去激活。正如所看到的，DEP电极(类似222)可以以传统电极(例如，金属电极)、光电晶体管或光驱动电极的方式被固定在特定位置中。可替代地，DEP电极(类似222)可以是虚拟电极(其位于电磁辐射入射到光导材料上的位置处)，正如适当的频率入射到连接到偏压电极(类似156)的非晶硅的层上时所发生的情形一样。

结构104的EW部分154可以类似地被配置为除了当在电润湿表面184处的EW电极232被激活时之外具有相对高的电阻抗(即，相对低的导电性)。(EW部分154也可以是电极活化基底的示例)。激活这样的EW电极232可以形成从EW电极232到EW偏压电极158相对低的电阻抗(即，相对高的导电性)路径254。当EW电极232被去激活(并且EW部分154具有相对高的电阻抗)时，由第二偏置设备204导致的从EW偏压电极168穿过EW部分154到EW偏压电极158的电压降可以大于穿过介电层160的电压降。然而，当EW电极232被激活并形成相对低的电阻抗路径254时，穿过EW部分154的电压降可以变得小于穿过介电层160的电压降。

上述可以改变穿过EW表面184的力，该力可以改变所激活的EW电极232附近的EW表面184的有效润湿性。例如，如所提到的，EW表面184可以是疏水的。激活EW电极232可以(由于在介电层160的表面处的增加的电荷密度)增加穿过所激活的EW电极232附近的EW表面184的库仑力。所增加的库仑力能够足以克服附近液滴的分子间的内聚力，因此有效地降低了所激活的EW电极232附近的EW表面184的疏水性。上述可以移动在EW表面184上的液滴。

许多EW电极(类似232)可以在一些、大部分或整个电润湿表面184上方被选择性地激活和去激活。通过选择性地激活和去激活这样的EW电极(类似232)，第二液体介质214中的液体介质214或另一个液体(未示出)的液滴可以沿电润湿表面184移动。设备132(参见图1A)可以控制这样的EW电极(例如，232)的激活和去激活。正如所看到的，这样的EW电极(类似232)可以以传统电极(例如，金属电极)、光电晶体管或光驱动电极的方式被固定在特定位置中。可替代地，EW电极(类似232)可以是虚拟电极(其位于电磁辐射入射到光导材料上的位置处)，正如适当的频率入射到连接到偏压电极(类似158)的非晶硅的层上时所发生的情形一样。

图3到图7示出围界102的DEP配置122和EW配置124的示例。

在图3所示的示例中，围界102的结构104可以包括介电材料的层352、电极活化基底362和偏压电极372。第一表面182可以是电极活化基底362的表面，以及电润湿表面184可以是介电层352的外表面，其可以是疏水的。又如图所示，盖110可以包括DEP偏压电极312和EW偏压电极314。盖110还可以包括电绝缘材料的层322，该层322可以延伸穿过DEP部分122和EW部分124，如图所示。可替代地，层322可以被布置在EW部分124中而不延伸到DEP部分122中，当然，在一些实施例中，层322不是必须存在的。疏水表面165可以是层322的外表面，该外表面可以是疏水的。DEP偏置设备202可以连接到DEP偏压电极312和偏压电极372，以及EW偏置设备204可以连接到EW偏压电极314和偏压电极372。

通常如图3所示，介电层352、电极活化基底362和偏压电极372中的每一个可以是连续的层或基底，其延伸穿过腔室112的DEP部分172和EW部分174。例如，介电层352、电极活化基底362和偏压电极372中的每一个可以是连续的层或基底，其延伸穿过基本上整个结构104。又如图所示，盖110的电绝缘层322也可以是连续的层，其延伸通过腔室112的DEP部分172和EW部分174。图3将盖110的DEP偏压电极312和EW偏压电极314描绘为两个不同的未连接电极，每个对应于DEP部分172或EW部分174中的一个但未对应于另一个。DEP偏压电极312和EW偏压电极314可替代地可以为类似偏压电极372的连续的偏压电极。类似地，绝缘层322、介电层352、电极活化基底362和/或偏压电极372中的任何一个可以是两个离散的结构，每个对应于DEP部分172或EW部分174的一个但未对应于另一个，如图3所描绘的DEP偏压电极312和EW偏压电极314。例如，绝缘层322可以仅被布置在EW部分124中的偏压电极314上，而未被布置在DEP部分122中的偏压电极312上。绝缘层322可以包括疏水材料，或者可替代地包括亲水材料，其示例可以是如上所讨论的。介电材料352的示例也可以是如上所讨论的。

在图3所示的示例中，DEP偏压电极312是图2中的偏压电极166的示例。类似地，图3中的在边界126的左边的偏压电极372的部分是图2中的偏压电极156的示例，以及在边界126的左边的电极活化基底362的部分是图2中的DEP部分152的示例。同样地，图3中的EW偏压电极314是图2中的偏压电极168的示例；图3中的在边界126的右边的电极活化基底362的部分是图2中的EW部分154的示例；图3中的在边界126的右边的介电层352的部分是图2中的介电层160的示例；以及图3中的在边界126的右边的绝缘层322的部分是图2中的层164的示例。

在图2所示的示例中，结构104的EW部分154被示出为包括介电层160而DEP部分152不包括介电层160，图3所示的又一个示例示出延伸穿过围界102的DEP配置122和EW配置124的介电层352。在一些实施例中，介电层352的厚度t可以足够薄，使得在电极活化基底362的表面380处(例如，在图4中的区域412处或图5中的区域512处)被激活的类似222的DEP电极(参见图2)可以有效地形成穿过介电层352与围界104的第一腔室部分172中的第一介质212的电连接。可选地或另外地，可以操作DEP偏置设备202，使得图3中的边界126的左边的介电层352的部分的电容效应被有效地短路，以及可以操作EW偏置设备204，使得边界126的右边的介电层352的部分的电容效应不被短路。

例如，图3中的边界126的左边的介电层352的部分可以在第一腔室部分172中的液体介质212与在电极活化基底362的外表面380处形成的任何相对高的导电性区域(例如，类似图2中的DEP电极222)之间形成第一有效电容器(未示出)。类似地，图3中的边界126的右边的介电层352的部分可以在第二腔室部分174中的液体介质214与在电极活化基底362的外表面380处形成的任何相对高的导电性区域(例如，类似EW电极232)之间形成第二有效电容器(未示出)。可以以频率f₁操作DEP偏置设备202，该频率f₁足够高以有效地使第一有效电容器(未示出)短路并因此有效地消除图3中的边界126的左边的介电层352的部分的电容效应。然而，可以以更低的频率f₂操作EW偏置设备204，该频率f₂可以是在该频率下第二有效电容器(未示出)的电容效应明显的频率。

装置100可以在DEP模式下被操作，其中例如开关206为闭路，从而将DEP偏置设备202连接到偏压电极312、372，而开关208为开路，从而使EW偏置设备204与偏压电极314、372断开连接。装置100可以类似地在EW模式下被操作，其中开关206为开路而开关208为闭路。设备132(参见图1A)可以控制开关206、208。

电极活化基底362可以被配置，使得DEP电极(类似222)和EW电极(类似232)(参见图2)为虚拟电极和/或固定电极。图4示出其中电极活化基底362包括光导材料462且DEP电极222和EW电极232是虚拟电极的示例。图5示出其中电极活化基底362包括电路基底562且DEP电极222和EW电极232被固定的示例。

如所提到的，在图4所示的示例中，电极活化基底362可以包括光导材料462，除非在直接暴露于光时，该光导材料462可以是具有相对高的电阻抗的材料。光导材料的示例包括半导体材料，诸如非晶硅。如图所示，当光410被定向到结构104的DEP部分152的光导材料462的相对小的区域412上时，相对高的导电路径402形成在通过光导材料462到偏压电极372的区域412处。导电路径402对应于图2中的路径252，并且光410因此激活在区域412处的虚拟DEP电极222。

又如图4所示，定向到结构104的EW部分154的相对小的区域414上的光420可以类似地在区域414处形成通过光导材料462到偏压电极372的相对高的导电路径404。导电路径404对应于图2中的路径254，并且光420因此激活在区域412处的虚拟EW电极232。

在图4所示的实施例中，DEP电极(类似222)可以通过将光410以期望的图案定向到光导材料462上来在光导材料462上的任何地方以任何期望图案被激活。这样的DEP电极222可以通过移除光410被去激活。EW电极(类似232)可以类似地根据光414的图案在光导材料432上的任何地方以任何期望图案被激活和去激活。DEP电极(类似222)和EW电极(类似232)因此为虚拟电极。图1A的DEP模块142可以包括光源(未示出)，以及DEP模块142和/或主控制器134可以控制光源以将光的变化图案定向到装置100中来选择性地激活和去激活在光导材料462上的任何地方的这样的DEP电极(类似222)和EW电极(类似232)。

在图5所示的示例中，电极活化基底362可以包括电路基底562，该电路基底562可以包括具有相对高的电阻抗的基部材料，但包括用于穿过基底进行相对高的导电性连接的电路。例如，结构104的DEP部分152中的DEP电极电路502可以包括开关522，该开关522提供从相对小的固定区域512通过基底562到偏压电极372的相对高的导电性连接(对应于图2中的路径252)。开关522可以选择性地为开路和闭路，从而选择性地形成从区域512到偏压电极372的相对高的电阻抗路径或相对高的导电性路径。在图5所示的示例中，开关522由光电元件532控制，该光电元件532可以响应于定向的光束410而打开和关闭开关522。可替代地，开关522可以经由控制输入(未示出)由外部控制模块(例如，图1A的DEP模块142)控制。类似电路502的DEP电极电路可以在整个结构104的DEP部分152上设置，并且固定DEP电极(类似222)的图案可以因此在整个DEP部分152上设置。这样的固定DEP电极222可以用光410或通过外部(例如，电气)控制被激活和去激活。

图1A的DEP模块142可以包括光源(未示出)，并且DEP模块142和/或主控制器134可以控制光源以将光410的变化图案定向到装置100来选择性地激活和去激活光驱动DEP电极(类似图4和图5中的222)。可替代地，如果DEP电极中的一些或全部是硬连线的，则DEP模块142和/或主控制器134可以选择性地以变化的图案来控制这样的DEP电极(类似222)的激活和去激活。

结构104的EW部分154可以包括类似的EW电极电路504。例如，结构104的EW部分154中的EW电极电路504可以包括开关524，该开关524提供从相对小的固定区域514通过基底562到偏压电极372的高导电性电连接(对应于图2中的路径254)。开关524可以选择性地为开路和闭路，从而选择性地形成从区域514到偏压电极372的相对高的电阻抗路径或相对高的导电性路径。在图5所示的示例中，开关524由光电元件524控制，该光电元件524可以响应于定向的光束420而打开和关闭开关524。可替代地，开关524可以通过电控制输入(未示出)由外部控制模块(例如，图1A的EW模块144)控制。类似电路504的EW电极电路可以在整个结构104的EW部分154上设置，并且固定EW电极(类似232)的图案可以因此在整个EW部分154上设置。这样的EW电极可以用光412或通过外部控制被激活和去激活。

图1A的EW模块144可以包括光源(未示出)，并且EW模块144和/或主控制器134可以控制光源以将光420的变化图案定向到装置100中来选择性地激活和去激活光驱动EW电极(类似图4和图5中的232)。可替代地，如果DEP电极中的一些或全部是硬连线的，则EW模块144和/或主控制器134可以选择性地以变化的图案来控制这样的EW电极(类似232)的激活和去激活。

在一些实施例中，图5中的开关522和/或开关524可以包括晶体管。例如，开关522和/或开关524可以包括能够通过光电元件532和/或534被激活和去激活的晶体管。可替代地，配置为晶体管的开关522和/或534可以通过硬连线控制连接(未示出)被激活和去激活。作为又一个示例，开关522和/或开关524可以包括通过将光410或420定向到光电晶体管本身上来激活并且通过将光410或420从光电晶体管移除来去激活的光电晶体管。如果开关522和/或524被配置为硬连线晶体管或光电晶体管，则有可能不需要光电元件532或534。在一些实施例中，图5中的DEP电极222可以包括在区域512处的固定物理电极，其中开关522电连接到区域512。EW电极232可以类似地包括在区域514处的固定物理电极，其中开关524电连接到区域514。

如所提到的，与图3类似，图6和图7示出围界102的DEP配置122和EW配置124的示例配置。

除了介电层652替代介电层352之外，图6所示的配置类似于图3。介电层652形成第二腔室部分174的电润湿表面184，但未形成第一腔室部分172的第一表面182。因此，介电层652是围界104的EW配置124但不是DEP配置122的一部分。因为介电层652不延伸穿过DEP配置122的第一表面182，所以介电层652的厚度t可以大于图3中的介电层352的厚度t。另外，介电层652可以类似介电层352并且可以包括和介电层352相同的材料。

除了图7的配置包括在介电层652与电极活化基底362之间的额外介电层752之外，图7的配置类似于图6。介电层652和介电层752可以是围界104的EW配置124的一部分，但这些层不是DEP配置122的一部分。介电层752可以类似本文所提到的任何介电层(例如，352)并且可以包括与本文所提到的任何介电层(例如，352)相同的材料。

虽然图7中未示出，但是偏压电极可以位于在额外介电层752与电极活化基底362的部分(该部分在EW部分124中)之间的EW部分124中。偏置设备204(参见图2)可以连接到图7中的在边界126右边的偏压电极312的部分(偏压电极312可以被分为两部分并因此包括在DEP部分122中的部分以及在EW部分124中的分离地电隔离的部分)以及在额外介电层752与EW部分124中的电极活化基底362的部分之间的偏压电极(未示出)，而未连接到偏压电极372。

图1A到图1C示出了并排的围界104的第一腔室部分172和第二部分174(例如，基本上在同一平面内)。然而，上述仅是示例，并且可能有许多其它配置。图8示出其中这样的部分被堆叠的示例。

图8示出微流体装置800，该微流体装置800可以包括堆叠在第二子围界824上的第一子围界822。例如，每个子围界822、824可以包括结构804、流体回路框架808和盖810，其每一个可以相同或类似于图1A到图1C的结构104、流体回路框架108和盖110。虽然图8中示出两个堆叠的子围界822、824，但是可以有更多这样的堆叠的子围界。

任何或全部子围界822、824可以被配置为DEP配置设备和/或EW配置设备。也就是说，虽然第一子围界822被示出为包括DEP配置122以及第二子围界824被示出为包括EW配置124，但子围界822、824均可以包括DEP配置(例如，类似122)或EW配置(例如，类似124)。作为另一个选择，子围界822、824中的一个或两个可以部分配置为DEP配置和部分配置为EW配置(例如，子围界822、824中的一个或两个可以被配置类似图1A到图2所示的装置100)。

如图8所示，第一围界822可以包括DEP配置122，以及第二围界824可以包括EW配置124，如上所述的。例如，第一围界822的结构804a可以包括包括第一表面182的DEP部分152，以及盖810a可以包括偏压电极166，如上所讨论的。类似地，第二围界822的结构804b可以包括EW部分154、介电层160和电润湿表面184，以及盖810b可以包括疏水表面165、层164、和偏压电极168，如上所讨论的。

第一子围界822可以限定用于保持液体介质(例如，图2所示的第一液体介质212)的第一部分872，以及DEP配置122可以选择和操控在第一部分872中的这种液体介质中的微目标(例如，类似图2中的228)。第二子围界824可以类似地限定用于保持液体介质(例如，图2所示的第二液体介质214)的第二部分874，以及EW配置124可以操控在第二部分874中的电润湿表面184上的液体介质，如上所讨论的。又如图所示，可以有从第一部分872到第二部分874的一个或多个通路830(示出一个，但可以有更多个)。这样的通路830的侧壁可以是亲水的，在这种情况下，第一部分872中的水介质可以自然地进入并填充通路830。可替代地，通路830的侧壁可以是疏水的。

图9示出微流体装置900的另一个示例，该微流体装置900通常可以类似于装置800，一方面，除了偏压电极168、层164和疏水表面165以及电润湿表面184、介电层160、EW部分154和偏压电极158的位置不同于(例如，相反于)图8所示的位置之外。

如前所述，图1A到图1C所示的包括被分成第一腔室部分172和第二腔室部分174的腔室112的装置100的配置为一示例，并且可能有许多其它配置。图10A到图10C示出微流体装置1000的示例，该微流体装置1000包括多个流体通道1012、1014(示出两个，但可以有更多个)和多个保持围栏1016(示出三个，但可以有更少或更多个)，所述多个保持围栏1016中的每一个可以连接到通道1012、1014中的一个或多个。

装置1000通常可以类似于装置100，并且图10A到图10C中的类似地编号的元件可以与图1A到图1C中的相同。然而，装置1000的流体回路框架1008可以通过结构104和盖110限定第一通道1012、第二通道1014和保持围栏1016，如图所示，其可以连接到通道1012、1014。另外，流体回路框架1008可以相同或类似于流体回路框架108。

在图10A到图10C所示的示例中，第一通道1012和围栏1016可以被配置为保持第一液体介质(未示出，但可以是图2的第一液体介质212)，以及结构104和盖110可以包括用于选择和操控第一液体介质中的微目标的DEP配置122。例如，结构104可以包括偏压电极156、DEP部分152和第一表面182，以及盖110可以包括偏压电极166，所有这些可以是如上所讨论的。类似地，结构104还可以包括偏压电极158、EW部分154、介电层160和电润湿表面184，以及盖110还可以包括疏水表面165、层164和偏压电极168，所有这些可以是如上所讨论的。如上所讨论的，DEP配置122可以用于选择和操控第一通道1012和1016中的第一表面182上的第一液体介质(例如，212)中的微目标(例如，228)，以及EW配置124可以用于操控在第二通道1014中的电润湿表面184上的液体介质(未示出)。

在图10A到图10C中，边界1026可以与图1A到图1C中的边界126相同：边界1026是在第一表面182与电润湿表面184之间的边界，该边界可以是在包括第一通道1012和围栏1016的第一部分(对比于图1A到图1C的第一腔室部分172)与包括第二通道1014的第二部分(对比于图1A到图1C的第二腔室部分174)之间的边界。

虽然图10A到图10C或图8和图9中未示出，但是图1A到图1C的设备132和偏置设备118(例如，包括图2的偏置设备202、204和开关206、208)可以偏置、控制、以及提供辅助功能至图8到图10C的装置800、900和1000。

图11是用于将微目标从微流体装置中的第一液体介质移动到第二液体介质的过程1100的示例。为了便于说明和讨论，以下针对图1A到图1C的装置100和图8的装置800对过程1100进行讨论。然而，过程1100并非限制如此，而是可以在其它微流体装置(诸如图9的诸如装置900、图10A到图10C的装置1000或其它这样的装置)上执行。

如图所示，在过程1100的步骤1102处，可以选择微流体装置的DEP配置部分中的微目标。图12A到图15示出了多个示例。

图12A示出被移除了盖110的装置100的俯视图；以及图12B是装置100的横截面侧视图，该装置100对应于图1C和图1B但具有在围界102的第一腔室部分172中的第一液体介质212以及在围界102的第二腔室部分174中的第二液体介质214(如图2所示)。此外，微目标1202(其可以类似图2的微目标218)可以悬浮在第一腔室部分172中的第一液体介质212内。图13示出图8的装置800，其具有第一子围界822的第一部分872中的第一液体介质212和第二子围界824的第二部分874中的第二液体介质214。微目标1202还被示出在第一部分872中的第一介质212内。

虽然图12A到图21中未示出，但是图1A到图1C的设备132和偏置设备118(例如，包括图2的偏置设备202、204以及开关206、208)可以偏置、控制和将辅助功能提供给图12A到图21所示的装置100和800。实际上，主控制器134可以被配置为执行过程1100的一个、一些或所有步骤。

如图14A和图14B所示，可以通过DEP捕集器1402来选择和捕捉第一液体介质212中的一个或多个微目标1202。DEP捕集器1402可以通过以围绕所选择的微目标1202的图案来激活DEP部分152(如参照图2所讨论的)的第一表面182处的一个或多个DEP电极222(图14A和图14B中未示出)而形成，从而捕捉微目标1202。可以基于许多特征(例如，细胞大小和/或形态、细胞核大小和/或形态、细胞表面标记、细胞分泌物)中的任何一个从第一腔室部分172中的一组微目标1202中识别和选择具体的一个或多个微目标1202。类似地，如图15所示，可以通过装置800的第一部分872中的DEP捕集器1402来识别和选择一个或多个具体的微目标1202。

再回到图11，在过程1100的步骤1104处，可以将在步骤1102处选择的一个或多个微目标移动到与装置中的第二液体介质的界面处。图16A到图17示出了多个示例。

如图16A所示，在装置100中可以将所选择的微目标1202移动到穿过物理屏障128的通路130中。可替代地，可以将所选择的微目标1202移动到不具有物理屏障的边界126的一部分。所选择的微目标1202可以通过移动捕集器1402在装置100中的第一腔室部分172中的第一液体介质212内被移动，这可以通过在如上所讨论的DEP部分152的第一表面182上激活和去激活DEP电极222(图16A和图16B中未示出)来完成。所选择的微目标1202的移动可以包括倾斜装置100，使得重力(G)将微目标1202朝向边界126或通路130拉动。在某些实施例中，微目标1202可以在微目标1202被选择之前朝向边界126或通路130(例如，通过倾斜装置并允许重力作用于微目标1202)移动。

如图17所示的又一个示例，可以将装置800的第一部分872中的所选择的微目标1202移动到通路830，其中可以将所选择的微目标1202释放到通路830中。可以通过将捕集器移动到通路来将所选择的微目标1202移动到通路830，这可以通过激活和去激活在DEP部分152的第一表面182上的DEP电极222(图17中未示出)来完成，如上参照图2所讨论的。所选择的微目标1202可以通过去激活捕集器1402的DEP电极222被释放。此外，所选择的微目标1202的移动可以包括倾斜装置800，使得重力(G)将微目标1202朝向通路830拉动，如上所讨论的。

重力(G)可以将被释放的微目标1202移动到通路830的底部，该底部位于与第二部分874中的第二液体介质214的界面处。可替代地，被释放的微目标1202可以通过除了重力之外的力移动到通路830下部。例如，通路830中的第一液体介质212的流动可以使被释放的微目标1202移动到通路830下部。作为另一个示例，可以通过DEP捕集器1402使微目标1202移动到通路830下部。

再次参见图11，在过程1100的步骤1106处，可以将来自第一液体介质212的包含微目标的第一液体介质的液滴拉入到第二介质中。图18A到图19示出了多个示例。

如图18A所示，可以使具有微目标1202的第一液体介质212的液滴1802从第一腔室部分172通过装置100的物理屏障128中的通路130被拉入到装置100的第二腔室部分174中的第二液体介质214中。如图18A和图18B所示的另一个示例，可以使液滴1802从第一介质212穿过没有物理屏障128的边界126的一部分被拉入到第二介质214中。无论如何，可以通过激活在邻近第一液体介质212与第二液体介质214之间的边界126的区域814中的电润湿表面184上的EW电极232(图18A和图18B中未示出)来将第一液体介质212的液滴1802从第一腔室部分172拉入到第二腔室部分174中的第二液体介质214中，通常如以上参照图2所讨论的。如在以上图2的讨论中所提到的，在电润湿表面184上的激活EW电极232可以吸引第一液体介质212，从而使第一液体介质212的液滴沿电润湿表面184移动。另一个示例如图19所示，图19示出将第一介质212的液滴1802从通路830拖拽到第二部分874中的第二介质214中的示例。

可以采取额外动作以有助于将液滴1802从第一腔室部分172拉入到第二腔室部分174中。例如，可以形成倾向于将液滴1802从第一腔室部分172拖拽到第二腔室部分174中的压力差。这样的压力差可以有助于将液滴1802拉入到第二腔室部分874中并且可以因此与如上所讨论的激活EW电极232结合使用。这样的压力差可以利用空气压力、利用液体压力等通过压电设备被流体动力地诱导。除了有助于将液滴1802拉入到第二腔室部分174中之外，诱导压力差可用于将液滴1802拉入到第二腔室部分174中而不激活EW电极232。压力和/或其它技术因此可用于帮助将液滴1802拉入到第二腔室部分174中，或者这样的技术可以通过利用其本身来将液滴1802拉入到第二腔室部分174中而不激活EW电极232。

虽然图18A和图18B中未示出，但是可以包括额外元件。例如，可移动的切削工具(例如，包括刀片)可以被设置在腔室112中并且被配置为使第二腔室部分174中的液滴1802与第一腔室部分172中的介质212分离。

如图20A和图20B所示，拉入到第二介质214中的第一液体介质212的液滴1802可以(与液滴1802中的微目标1202一起)在第二腔室部分174中移动，这可以通过选择性地激活和去激活在紧邻液滴1802(例如，在液滴1802的前面)的电润湿表面184的区域处的EW电极232(图20A和图20B中未示出)来完成，通常如参照图2所讨论的。如图21所示，液滴1802可以类似地在装置800的第二部分874的第二液体介质214中移动。例如，可以将液滴1802移动到微流体装置中的其它位置或者可以将液滴1802从微流体装置中输出。

图22是用于培养微流体装置中的生物微目标的过程2200的示例。为了便于说明和讨论，以下参照图10A到图10C的装置1000对过程2200进行讨论。然而，过程2200并非限制如此，而是可以通过其它微流体装置来执行。

虽然图23到图25中未示出，但是图1A到图1C的设备132和偏置设备118(例如，包括图2的偏置设备202、204和开关206、208)可以偏置、控制、以及提供辅助功能至图23到图25所示的装置1000。主控制器134可以被配置为执行过程2200的一个、一些或所有步骤。

如图所示，在过程2200的步骤2202处，可以将生物微目标装载到微流体装置的保持围栏中。示例在图23和图24中被示出，图23和图24示出图10A到图10C的装置1000的俯视图，具体地是如图10C所示的被移除盖110的装置1000。在图23和图24中，第一通道1012和围栏1016包含第一液体介质212，以及第二通道1014包含第二液体介质214。

如图23所示，生物微目标2302可以在第一通道1012中被选择并移动到围栏1016中。例如，特殊的生物微目标2302可以通过用DEP捕集器1402捕集特殊的微目标2302并将DEP捕集器1402移动到围栏1016中而被选择和移动，如以上参照图11所讨论的。生物微目标2302的移动可以包括倾斜装置1000，使得重力(G)将生物微目标2302朝向围栏1016拉动和/或拉入到围栏1016中。在某些实施例中，在生物微目标2302被选择之前，生物微目标2302可以朝向围栏1016移动和/或移动到围栏1016中(例如，通过倾斜装置并允许重力作用于生物微目标2302)。

在图24所示的示例中，生物微目标2302可以被引入(例如，通过入口114)到第二通道1014中。如图所示，微目标2302中的一个或多个可以在第二通道1014中的介质(例如，第一介质212)的液滴2402的内部。可以将那些液滴2402移动到通常如图所示的围栏1016的开口。液滴2402可以在通常如上所讨论的第二介质214中移动。一旦将液滴2402被移动到在围栏1016的开口处的第一介质212与第二介质214之间的界面处，则可以将一个或多个生物微目标2302从第二介质214中的液滴2402移动到围栏1016中的第一介质212。例如，在第一介质212与第二介质214之间的界面处的液滴2402可以通过在边界处产生的电润湿力来与界面混合。此后，吸引微目标2402的DEP捕集器1402可选地可以在DEP部分1052中被产生，这因而可以吸引微目标2402，从而足以将微目标2402拉至远离在第一介质212与第二介质214之间的界面。

不管生物微目标2302怎样在步骤2202处被装载到围栏1016中，单独的生物微目标2302可以被放置到围栏1016中，使得一个或多个围栏1016中的每一个包含单个细胞。当然，多个生物微目标2302可以被放置在一个或多个单独的围栏1016中。

如图所示，在过程2200的步骤2204处，可以培养多个围栏1016中的多个生物微目标2302。例如，一旦一个或多个生物微目标2302被放置在每个围栏1016中，则可以使多个微目标可以留置一段时间以生长、分泌生物材料、分裂等。营养素可以在第一通道1012中的第一介质212的流(未示出)中被提供至的围栏1016中的生物微目标2302。作为另一个示例，如图25所示，一旦生物微目标2302在围栏1016中，第一通道1012中的第一液体介质212可以被第二液体介质214替换。这可以防止微目标2302从围栏1016逃离到第一通道1012中。可以通过将第一液体介质212的液滴2502通过第二通道1014中的第二液体介质214移动到围栏1016中而将营养素提供至围栏1016中的微目标2302。这样的液滴2502可以包含用于围栏1016中的微目标2302的营养素。液滴2502可以以与如上述参照图18到图21所讨论的移动液滴1802相同的方式在第二通道1014中移动。

在过程2200的步骤2206处，可以将来自多个围栏的第一液体介质的液滴拉入到第二通道中。例如，如图26所示，可以将以第一液体介质212的一个或多个液滴2602的形式的试液从围栏1016拉入到第二通道1014中的第二液体介质214中。然后，这样的滴2602可以在第二通道1014中被移动到其中液滴2602可以被分析以确定液滴2602的化学或物质成分的位置处。可以因此通过从围栏1016中移除一个或多个液滴2602来分析围栏1016中的任何一个中的第一液体介质212的成分。液滴2602可以如上述参照图20A到图21所讨论的从围栏1016被拉入到第二通道1014中并在第二通道1014中的第二液体介质214中移动。

作为另一个示例，可以将包含生物微目标2302的液滴2604从围栏1016拉入到第二通道1014中。这可以根据在围栏1016和第二通道1014中执行的过程1100被完成。

图27示出可以在包括至少一个DEP部分和至少一个EW部分的微流体装置上执行的过程2700的示例。例如，可以在图1A到图1C的微流体装置100或图10A到图10C的装置1000上执行过程2700。

如图所示，在步骤2702处，可以诱导对在微流体装置的DEP部分中的微目标的净DEP力。例如，净DEP力(F)可以被诱导在如图2所示且如上所讨论的微目标228上。净DEP力(F)可以足够强大以移动在第一表面182上的微目标228。通常如上所讨论的，步骤2702可以被重复用于在第一表面182处的不同的DEP电极222，以使微目标228沿多个可能路径中的任何一个穿过表面182移动。

在步骤2704处，可以改变微流体装置的EW部分中的电润湿表面的区域的有效润湿性。例如，可以如图2所示以及如上所讨论的改变在EW电极232处的电润湿表面184的有效润湿性。该改变足以移动在电润湿表面184上的液体介质(例如，液体介质的液滴)。通常如上所讨论的，步骤2704可以被重复用于在电润湿表面184处的不同的EW电极232，以使液体介质(例如，液滴)沿多个可能路径中的任何一个穿过电润湿表面184移动。

步骤2702和步骤2704可以以本文所讨论的任何方式被可替代地执行，以用于诱导对微目标的净DEP力或改变电润湿表面的有效润湿性。此外，步骤2702和2704可以同时执行。

图28示出用于将流体液滴提供至微流体回路2800的液滴发生器2806的示例。在图28所示的示例中，微流体回路2800被示出为包括灌注通道2812、样本通道2814和保持围栏2816，其可以流体上连接到通道2812和2814中的一个或两个。灌注通道2812和保持围栏2816可以包括DEP配置，以及样本通道2814可以包括EW配置。例如，灌注通道2812和保持围栏2816可以类似图10A到图10C的DEP通道1012和保持围栏1016，以及样本通道2814可以类似图10A到图10C的EW通道1014。然而，微流体回路2800仅是一示例，并且液滴发生器2806可以用于其它微流体回路。

例如，液滴发生器2806可以用于不包括DEP和/或EW配置部分的微流体回路。无论如何，液滴发生器2806和任何微流体回路(液滴发生器2806向该流体回路提供液滴)可以是微流体装置(集成部件或连接到微流体装置)的一部分，其可以类似附图所示的或本文所描述的微流体装置中的任何一个。虽然在图28中示出一个液滴发生器2806，但是多于一个的这样的液滴发生器2806可以将液滴提供至微流体回路2800。

灌注通道2812和围栏2816可以填充有第一流体介质2822，以及样本通道2814可以填充有第二流体介质2824。第一流体介质2822(在下文中称为“水介质”)可以是水介质，诸如用于保持、培养生物微目标2830等的样本介质。第二流体介质2824(在下文中称为“不混溶介质”)可以是其中水介质2822不混溶的介质。水介质2822和不混溶介质2824的示例包括上述讨论的用于各种介质的示例中的任何一个。

如图所示，液滴发生器2806可以包括一个或多个流体输入2802和2804(示出两个，但可以有更少或更多个)以及流体输出2808，其可以连接到样本通道2814。水介质2822、不混溶介质2824、生物微目标2830、试剂和/或其它生物介质可以通过输入2802和2804被装载到液滴发生器2806中。液滴发生器2806可以产生水介质2822(其可以但不需要包含一个或多个生物微目标2830)、试剂或其它生物介质的液滴2820并将液滴2820输出到通道2814中。如果通道2814被配置为EW通道，则液滴2820可以利用如上所讨论的电润湿或光电润湿在通道2814中移动。可替代地，液滴2820可以通过其它方式在通道2814中移动。例如，液滴2820可以使用流体流、介电泳等在通道2814中流动。

液滴发生器2806本身可以是微流体装置的EW部分(例如，本申请的附图中的EW部分124)的一部分并且可以因此包括具有光导基底(例如，如美国专利第6,958,132号所示的)、光驱动电路基底(例如，如美国专利申请公布第2014/0124370号(代理人案号BL9-US)所示的)、光电晶体管基底(例如，如美国专利第7,956,339号所示的)或电驱动电路基底(例如，如美国专利第8,685,344号所示的)的EW配置。可替代地，液滴发生器可以具有T型或Y型水动力结构(例如，如美国专利&专利申请公布第7,708,949号、第7,041,481号(重新发布为RE41,780)、第2008/0014589号、第2008/0003142号、第2010/0137163号和第2010/0172803号)。所有上述美国专利文献(即，美国专利第6,958,132号、第7,956,339号、第8,685,344号、第7,708,949号和第7,041,481号(重新发布为RE41,780)，以及美国专利申请公布第2014/0124370号、第2008/0014589号、第2008/0003142号、第2010/0137163号和第2010/0172803号)通过引用的方式合并于此。

图29和图30示出分别包括保持围栏2916和3016的可替代的微流体回路2900和3000的示例，保持围栏2916和3016流体上连接到样本通道2814但不连接到灌注通道2812。在这样的配置中，如果样本通道2814为EW配置，则保持围栏2916和3016也可以是EW配置。微流体回路2800、2900和3000的说明仅仅是示例，并且可能有许多变化。例如，保持围栏2816不需要与图30的微流体回路3000中的围栏3016垂直对齐。

液滴发生器2806可用于装载生物微目标和/或有助于在微流体装置上的生化和/或分子生物工作流的运行。图28到图30示出了多个非限制示例。

如图28所示，液滴发生器2806可以将包含微目标2830的样本材料2822的液滴2820输出到样本通道2814中。然后，液滴2820可以经由样本通道2814被移动到保持围栏2816中的一个中，如图28所示。由液滴发生器2806产生的不包含微目标2830的液滴2820可以被丢弃，而不被移动到保持围栏2816中

图29和图30示出其中液滴发生器2806产生包括试剂(或其它生物材料)的液滴2920的另一个示例。可以通过样本通道2814将包含液滴2920的试剂移动到包含不混溶介质2824的保持围栏2916或3016的一个中。在将包含液滴2920的试剂移动到保持围栏2916或3016中的一个中之前或之后，一个或多个液滴2932中的一个或多个微目标2930可以被移动到同一保持围栏2916或3016中。然后，可以将包含液滴2920的试剂与包含微目标2930的液滴2932混合，从而允许液滴2920的试剂混混合与液滴2932的成分发生化学反应。包含液滴2932的一个或多个微目标可以由液滴发生器2806供应，如图28所示，或者可以从保持围栏2816中获得，如图29和图30所示。微目标2930可以是生物微目标，诸如细胞，其在被移动到保持围栏2916或3016之前已经被可选地培养(例如，在保持围栏2816中)。可替代地，微目标2930可以是珠，诸如能够结合样本(例如，在样本材料2822已经用于培养一个或多个生物细胞之后存在于样本材料2822中的细胞分泌物)中的感兴趣的分子的亲和性的珠。在又一个替代选择中，一个或多个液滴2932可以不包含微目标而仅包含水介质，诸如样本材料2822，例如，该水介质包含在样本材料2822已经用于培养一个或多个生物细胞之后的细胞分泌物。

图31示出可以在包括液滴发生器2806和类似2800、2900或3000中的任何一个的微流体回路的微流体装置中执行的过程3100的示例。

在过程3100的步骤3102处，可以在填充有样本介质(例如，细胞培养介质)的保持围栏中培养生物微目标。例如，图28的微目标2830或图29和图30中的微目标2930可以是生物并且可以在其保持围栏中被培养。培养可以是通常如上参照图22的步骤2204所讨论的。例如，培养可以包括利用样本介质2822和/或其它培养介质来灌注通道2812。可以在特定的时间段执行步骤3102。

在步骤3104处，可以将被培养的生物微目标从样本介质填充的保持围栏(其中样本在该保持围栏中被培养)移动到填充有介质(其中样本介质是不混溶的)的保持围栏中。例如，可以在样本介质2822的液滴2820或2932中将被培养的微目标2830或2930从保持围栏2816中的一个移动到保持围栏2916或3016中的一个中，如图29或30所示以及如上所讨论的。

在步骤3106处，被培养的生物微目标能够在不混溶介质填充的保持围栏中受到一个或多个治疗或处理。例如，包含一个或多个试剂的一个或多个液滴2920可以由液滴发生器2806产生且被移动到不混溶介质填充的保持围栏2916或3016中并与包含被培养的生物微目标2830的液滴2932混合，如图29或图30所示以及如上所讨论的。例如，含第一试剂的液滴2920可以包含溶解试剂。包含被培养的生物微目标2830的液滴3932与包含溶解试剂的含第一试剂的液滴2920的混合会导致被培养的生物微目标2830的溶解。换言之，会形成包含来自被培养的生物微目标2830的细胞溶解物的单个新的液滴(未示出)。然后，含额外(例如，第二、第三、第四等)试剂的液滴2920可以与含细胞溶解物的新的液滴混合，以便进一步按照所期望地处理细胞溶解物。

此外或作为另一个示例，具有对由被培养的生物微目标2830产生分泌物或其它材料或者感兴趣的材料(例如，核酸，诸如DNA或RNA、蛋白质、代谢产物、或其它生物分子)的亲和性的一个或多个标记的捕捉微目标(未示出)的一个或多个液滴可以以类似的方式由液滴发生器2806产生且被移动到不混溶介质填充的围栏2916或3016中并与包含别培养的生物微目标2830的样本介质2822的液滴混合。在被培养的生物微目标2830已经被溶解的情况下，含捕捉微目标的液滴2920可能包含一个或多个亲和性的珠(例如，具有对核酸，诸如DNA、RNA、微RNA等的亲和性)，当与保持围栏2916或3016中的含细胞溶解的液滴混合时，其能够结合到存在于溶解物中的目标分子。

在步骤3108处，可以可选地处理被治疗的生物微目标。例如，如果在步骤3106处，将捕捉目标(未示出)移动到具有被培养的生物微目标2830的不混溶介质填充的围栏2916或3016中，则围栏2916或3016可以在步骤3108处被监测，以监测表示结合到标记的捕捉微目标的感兴趣的材料的量的反应(例如，荧光信号)。可替代地，这样的捕捉微目标(未示出)可以从围栏2916或3016中(例如，在液滴2922中)移除并且从微流体装置(图28到图30中未示出)中输出用于后续分析。作为又一个示例，被治疗的生物微目标2830可以从围栏2916或3016中(例如，在液滴2922中)移除并且从微流体装置(未示出)中输出用于后续分析。

虽然已经在本说明书中描述了本发明的具体实施例和应用，但这些实施例和应用仅是示例性的，并且能够有很多变型。例如，可以针对含有细胞分泌物(例如，在样本材料2822已经用于培养一个或多个生物细胞之后)的样本材料来执行图31的方法。在这样的实施例中，步骤3102将保持不变，但步骤3104将包括将液滴2932(其可以不包含微目标，而是仅包含水介质，诸如含有细胞分泌物的样本材料2822)移动到含不混溶介质的保持围栏2916或3016中，以及将针对这样的含水介质的液滴2932来执行步骤3106和3108。此外，附图所示和本文所描述的DEP配置(例如，122)是示例。一般来说，DEP配置(例如，122)可以是本领域公知的任何类型的光电镊子(OET)设备，其示例在美国专利第7,612,355号(现为RE44,711)、美国专利第7,956,339号和美国专利申请公布第2014/0124370号中公开。DEP配置的其它示例包括包括任何类型的电子控制的电子镊子，其示例在美国专利第6,942,776号中公开。一般来说，EW配置可以是可以是本领域公知的光电润湿(OEW)设备，其示例在美国专利第6,958,132号中公开。EW配置的其它示例包括介质上电润湿(EWOD)设备，其可以被电控制，其示例在美国专利第8,685,344号中公开。所有上述美国专利文献(美国专利第7,612,355号(现为RE44,711)、美国专利第7,956,339号、美国专利申请公布第2014/0124370；美国专利第6,942,776号、美国专利第6,958,132号、以及美国专利第8,685,344号)通过引用的方式合并于此。