相關(guān)申請的交叉引用

本申請根據(jù)35u.s.c.119(e)要求于2014年12月8日提交的美國臨時專利申請序列號62/089,065的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：

隨著微流體領(lǐng)域的不斷進步，微流體裝置已經(jīng)成為處理和操縱諸如生物細胞的微物體的便利平臺。本發(fā)明的一些實施例涉及用于操縱微流體裝置中微物體的改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方面，提供一種微流體系統(tǒng)，包括：致動器；以及微流體裝置，包括圍界，其中所述圍界包括：流動區(qū)域，配置為包含流體介質(zhì)；以及至少一個腔室，被配置為包含所述流體介質(zhì)，所述腔室被流體上連接到所述流動區(qū)域，其中所述腔室至少部分地由可變形表面限定；其中所述致動器被配置為在被致動時使得所述可變形表面變形，以及其中當(dāng)所述流動區(qū)域和所述腔室基本上填充有所述流體介質(zhì)時，所述可變形表面的變形引起介質(zhì)在所述腔室與所述流動區(qū)域之間的流動。介質(zhì)的所述流動能夠?qū)⑽挥谒隽黧w介質(zhì)內(nèi)的微物體移動到與其起始位置不同的位置。介質(zhì)的所述流動能夠?qū)诹黧w介質(zhì)內(nèi)的試劑移動到與其起始位置不同的位置。在各種實施例中，所述流動區(qū)域可以是被配置為包含所述流體介質(zhì)的流動的通道。所述圍界還可以包括入口和出口。在各種實施例中，所述入口和所述出口可以位于所述通道的相對端處。

在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述腔室可以是隔離圍欄，并且所述隔離圍欄可以包括：分離區(qū)域；以及連接區(qū)域，將所述分離區(qū)域流體上連接到所述通道，其中，在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述通道與所述隔離圍欄的所述分離區(qū)域之間可以基本上不存在介質(zhì)的流動。在一些實施例中，所述可變形表面可以限定所述分離區(qū)域的壁或其一部分。在一些實施例中，所述分離區(qū)域可以具有至少1.0×10⁵μm³的體積。在各種實施例中，所述分離區(qū)域可以具有約1.0×10⁵μm³至5.0×10⁶μm3之間的體積。

在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述隔離圍欄還可以包括阱區(qū)域，其中所述阱區(qū)域可以被流體上連接到所述分離區(qū)域，以及其中所述可變形表面可以限定所述阱區(qū)域的壁或其一部分。在各種實施例中，所述阱區(qū)域可以具有至少5.0×10⁵μm³的體積。在一些實施例中，所述阱區(qū)域可以具有約5.0×10⁵μm³與2.5×10⁷μm³之間的體積。在一些實施例中，所述阱區(qū)域可以具有約5.0×10⁵μm³與1×10⁸μm³之間的體積。所述阱區(qū)域的所述體積可以是所述分離區(qū)域的所述體積的至少四倍。

在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述微流體裝置還可以包括至少一個可致動流動部分，其中所述可致動流動部分可以包括：流動部分連接區(qū)域；貯液器；以及多個隔離圍欄，并且在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述流動區(qū)域與所述貯液器和所述多個隔離圍欄之間可以基本上不存在介質(zhì)的流動。所述多個隔離圍欄中的每個可以包括：分離區(qū)域；以及連接區(qū)域，將所述分離區(qū)域流體上連接到所述貯液器。在各種實施例中，所述可致動流動部分還可以包括在所述流動部分連接區(qū)域與所述貯液器之間的可致動通道，并且其中，在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述可致動通道與所述貯液器之間可以基本上不存在介質(zhì)的流動。在一些實施例中，當(dāng)流動部分包括可致動通道時，多個隔離圍欄中的每個包括：分離區(qū)域；以及連接區(qū)域，將所述分離區(qū)域流體上連接到所述可致動通道。所述可致動流動部分的所述可變形表面可以限定所述貯液器的壁或其一部分。在一些實施例中，所述貯液器的所述體積可以是所述可致動通道的所述體積的至少3倍。在各種實施例中，所述貯液器可以具有約1×10⁷μm³至約1×10⁹μm³或約1×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³的體積。在各種實施例中，所述微流體裝置可以包括多個可致動流動部分。每個所述可致動流動部分可以包含約10個隔離圍欄至約100個隔離圍欄。在各種實施例中，所述可變形表面可以是可刺穿的。在一些實施例中，所述可刺穿的可變形表面可以是自密封的。

在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述微流體裝置還可以包括基本上不可變形的基部。在一些實施例中，所述微流體裝置還可以具有基本上不可變形的蓋。在一些實施例中，所述蓋可以包括鄰接所述腔室的所述可變形表面、所述隔離圍欄、所述分離區(qū)域和/或所述阱區(qū)域的開口。在各種實施例中，所述微流體裝置的圍界可以包括多個可變形表面。在各種實施例中，所述系統(tǒng)可以包括多個致動器。在一些實施例中，所述多個致動器中的每個可以被配置為使單個可變形表面變形。在一些實施例中，每個可變形表面可以被配置為由單個致動器變形。所述多個致動器或所述多個致動器中的每個可以是微致動器。在一些實施例中，所述多個致動器或所述多個致動器中的每個可以被集成到所述微流體裝置中。在一些實施例中，所述致動器可以是中空針。在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，微流體裝置還可以包括控制器，所述控制器被配置為單獨地致動以及可選地去致動所述多個致動器或所述多個致動器中的每個。在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述圍界包含約1×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³的體積。在其它實施例中，所述圍界可以包含約1μl至約1ml的體積。

在系統(tǒng)的微流體裝置的各種實施例中，所述多個致動器或所述多個致動器的各個致動器通過向內(nèi)按壓所述可變形表面而使所述多個可變形表面或所述多個可變形表面的每個可變形表面變形。在其它實施例中，所述多個致動器或所述多個致動器的各個致動器通過向外拉動所述可變形表面而使所述多個可變形表面或所述多個可變形表面的每個可變形表面變形。在另外其它實施例中，所述多個致動器或所述多個致動器的各個致動器通過刺穿所述可變形表面而使所述多個可變形表面或所述多個可變形表面的每個可變形表面變形。

在另一個方面，提供一種在微流體裝置中移動微物體的過程，所述過程包括：將包含所述微物體的流體介質(zhì)布置在所述微流體裝置內(nèi)的圍界中，其中所述圍界可以被配置為包含流體介質(zhì)并且包括流通區(qū)域和腔室，所述腔室和所述流動區(qū)域彼此流體上連接，并且所述圍界可以至少部分地由可變形表面限定；以及致動致動器，以在鄰近所述微物體的位置處使所述可變形表面變形，從而導(dǎo)致所述流體介質(zhì)在所述圍界內(nèi)的流動，其中所述流動具有足夠的大小以將所述微物體從所述流動區(qū)域移動到所述腔室，或者從所述腔室移動到所述流動區(qū)域。所述微流體裝置可以是上述任一種微流體系統(tǒng)的組件。在各種實施例中，所述流動區(qū)域可以是被配置為包含所述流體介質(zhì)的流動的通道。

在過程的一些實施例中，所述腔室可以是包括可變形表面的可致動流動部分，所述可致動流動部分包括：貯液器；多個隔離圍欄，每個隔離圍欄具有分離區(qū)域和連接區(qū)域，其中所述連接區(qū)域通向所述貯液器；以及流動部分連接區(qū)域，將所述通道流體上連接到所述貯液器，其中，在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述通道與所述貯液器之間基本上沒有介質(zhì)的流動，以及其中所述布置所述微物體包括將所述微物體布置在所述多個隔離圍欄之一的分離區(qū)域內(nèi)。在一些實施例中，所述貯液室還可以包括將貯液室流體上連接到流動部分連接區(qū)域的可致動通道，其中在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述可致動通道中基本上不存在介質(zhì)的流動。在一些實施例中，當(dāng)存在可致動通道時，多個隔離圍欄的連接區(qū)域可以通向可致動通道。在各種實施例中，致動的步驟可以使得所述流體介質(zhì)從通道流向流動部分。流體介質(zhì)可以是包含第一測定試劑的第二流體介質(zhì)。

在其它實施例中，所述腔室可以是隔離圍欄，所述隔離圍欄包括：分離區(qū)域；以及連接區(qū)域，將所述分離區(qū)域流體上連接到所述通道，其中，在所述致動器沒有被致動的情況下，在所述通道與所述隔離圍欄的所述分離區(qū)域之間基本上不存在介質(zhì)的流動。在各種實施例中，所述布置的步驟可以包括將包含所述微物體的所述流體介質(zhì)布置在所述通道中，使得所述微物體可以位于靠近所述隔離圍欄的所述連接區(qū)域的所述通道中；以及所述致動的步驟可以使得所述流體介質(zhì)從所述通道流入所述隔離圍欄的所述分離區(qū)域，從而將所述微物體從所述通道輸送到所述分離區(qū)域。在一些實施例中，所述隔離圍欄可以至少部分地由所述可變形表面限定；以及所述致動的步驟可以包括所述致動器拉動所述可變形表面，從而增大所述隔離圍欄的所述體積。在其它實施例中，所述布置的步驟可以包括將所述微物理加載至所述隔離圍欄的分離區(qū)域。所述隔離圍欄可以至少部分地由所述可變形表面限定；以及所述致動的步驟可以包括所述致動器按壓在所述可變形表面上，從而減小所述隔離圍欄的所述體積。減小所述隔離圍欄的體積可以允許微物體從隔離圍欄的分離區(qū)域離開。在各種實施例中，所述隔離圍欄的所述分離區(qū)域可以至少部分地由所述可變形表面限定。所述分離區(qū)域還可以包括與所述分離區(qū)域流體上連接的阱區(qū)域，并且其中所述阱區(qū)域可以至少部分地由所述可變形表面限定。

在方法的各種實施例中，所述致動的步驟可以包括致動多個致動器。在一些實施例中，所述多個致動器可以基本上同時被致動。在其它實施例中，所述多個致動器的每個致動器可以在鄰近所述微物體的預(yù)定位置處接觸所述可變形表面，并且其中多個所述預(yù)定位置可以形成圖案。所述圖案可以產(chǎn)生流體介質(zhì)的定向流動，使得所述微物體可以被移入或移出所述腔室或所述隔離圍欄。在各種實施例中，所述多個致動器可以被順序地致動。所述多個致動器中的每個可以在預(yù)定位置處接觸所述可變形表面，并且所述多個預(yù)定位置可以形成從靠近所述微物體的在所述致動之前的位置到靠近所述微物體的預(yù)定目的地的位置的路徑。該路徑可以是線性路徑。

在方法的各種實施例中，所述流動區(qū)域或所述通道中的所述流體介質(zhì)可以是非水介質(zhì)；所述腔室或所述隔離圍欄中的所述流體介質(zhì)可以是水介質(zhì)；以及所述微物體可以包含在所述水介質(zhì)或包含在所述非水介質(zhì)內(nèi)的水介質(zhì)的液滴中。所述非水介質(zhì)可以是油基介質(zhì)。在一些實施例中，所述非水介質(zhì)可以具有低粘度。

在另一個方面，提供一種選擇性測定微流體裝置中的微物體的方法，所述方法包括：提供包括圍界的微流體裝置，其中所述圍界包括：流動區(qū)域，配置為包含流體介質(zhì)；以及第一和第二可致動流動部分，每個流體上連接到所述流動區(qū)域并且被配置為包含所述流體介質(zhì)，其中所述第一和第二可致動流動部分中的每個包括至少部分地由可變形表面限定的貯液器，以及其中所述第一和第二可致動流動部分還包括相應(yīng)的第一和第二多個隔離圍欄；將初始流體介質(zhì)內(nèi)的至少一個微物體布置到所述第一和第二多個隔離圍欄的每個的至少一個隔離圍欄中；將包含第一測定試劑的一定體積的第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第一可致動流動部分中，其中所述導(dǎo)入包括使所述第一可致動流動部分的所述可變形表面變形；將包含第二測定試劑的一定體積的第二流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第二可致動流動部分中，其中所述導(dǎo)入包括使所述第二可致動流動部分的所述可變形表面變形；允許所述第一測定試劑擴散到所述第一可致動流動部分中的所述第一多個隔離圍欄中，并且允許所述第二測定試劑擴散到所述第二可致動流動部分中的所述第二多個隔離圍欄中；基于所述第一測定試劑與所述至少一個微物體或其分泌物之間的相互作用，在所述第一多個隔離圍欄的所述至少一個隔離圍欄中檢測第一測定結(jié)果；以及基于所述第二測定試劑與所述至少一個微物體或其分泌物之間的相互作用，在所述第二多個隔離圍欄的所述至少一個隔離圍欄中檢測第二測定結(jié)果。

在各種實施例中，所述第一測定試劑可以不同于所述第二測定試劑。在一些實施例中，所述第一測定試劑和/或所述第二測定試劑可以包括珠粒。所述微流體裝置可以是本文所述的微流體系統(tǒng)的組件。所述微物體可以是生物細胞。

在方法的各種實施例中，所述流動區(qū)域可以包括入口和出口以及其間的至少一個流動通道。在方法的各種實施例中，所述第一和所述第二可致動流動部分可以各自包括流動部分連接區(qū)域，其中所述相應(yīng)的流動部分連接區(qū)域可以將所述第一可致動流動部分和所述第二可致動流動部分中的每個流體上連接到所述流動區(qū)域。在各種實施例中，所述隔離圍欄中的每個可以包括連接區(qū)域和分離區(qū)域，并且其中所述連接區(qū)域還可以包括到所述第一可致動流動部分或所述第二可致動流動部分的近端開口以及到所述分離區(qū)域的遠端開口。在方法的各種實施例中，所述第一可致動流動部分和所述第二可致動流動部分各自還可以包括貯液器和可致動通道，其中所述貯液器包括可變形表面并且所述可致動通道將所述貯液器與所述流動部分連接區(qū)域連接。所述第一多個圍欄和所述第二多個圍欄中可以各自通向所述第一可致動流動部分和所述第二可致動流動部分的相應(yīng)可致動通道。

在方法的各種實施例中，將包含所述第一測定試劑的所述一定體積的所述第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第一可致動流動部分的步驟還可以包括用所述第一流體介質(zhì)基本上替換所述第一可致動流動部分的所述可致動通道中的所述初始流體介質(zhì)；以及將包含所述第二測定試劑的所述一定體積的所述第二流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第二可致動流動部分的步驟還可以包括用所述第二流體介質(zhì)基本上替換所述第二可致動流動部分的所述可致動通道中的所述初始流體介質(zhì)。

在方法的各種實施例中，將所述一定體積的第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第一可致動流動部分中可以包括按壓和拉動所述第一可致動流動部分的所述貯液器的所述可變形表面。使所述可變形表面變形的步驟可以包括致動致動器以使所述可變形表面變形。在各種實施例中，所述致動的步驟可以包括所述致動器拉動所述可變形表面，從而增大所述第一可致動流動部分的體積和/或所述第二可致動流動部分的體積；和/或可以包括所述致動器推動所述可變形表面，從而減小所述第一可致動流動部分的所述體積和/或所述第二可致動流動部分的所述體積。在各種實施例中，順序地執(zhí)行使所述第一可致動流動部分的可變形表面變形的所述步驟和使所述第二可致動流動部分的可變形表面變形的所述步驟。在一些實施例中，使所述可變形表面變形的所述步驟包括用中空針刺穿所述可變形表面。

在方法的各種實施例中，所述方法還可以包括在導(dǎo)入含有所述第一測定試劑的所述第一流體介質(zhì)的步驟之后使第三流體介質(zhì)流過所述至少一個流動通道的步驟，從而從所述流動通道中清除所述第一流體介質(zhì)。在方法的各種實施例中，方法還可以包括在導(dǎo)入含有所述第一測定試劑的所述第二流體介質(zhì)的步驟之后使第三流體介質(zhì)流過所述至少一個流動通道的步驟，從而從所述流動通道中清除所述第二流體介質(zhì)。

在方法的各種實施例中，將包含所述第一測定試劑的所述一定體積的所述第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第一可致動流動部分的所述步驟可以包括將所述第一流體介質(zhì)通過所述中空針注入到所述第一可致動流動部分中；以及將包含所述第二測定試劑的所述一定體積的所述第二流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第二可致動流動部分的所述步驟可以包括將所述第二流體介質(zhì)通過所述中空針注入到所述第二可致動流動部分中。

在方法的各種實施例中，將所述一定體積的所述第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第一可致動流動部分的步驟還可以包括替換所述第一可致動流動部分的所述可致動通道中的所述初始流體介質(zhì)；以及將所述一定體積的所述第二流體介質(zhì)導(dǎo)入到所述第二可致動流動部分的步驟還可以包括替換所述第二可致動流動部分的所述可致動通道中的所述初始流體介質(zhì)。

在方法的各種實施例中，導(dǎo)入一定體積的第一介質(zhì)的步驟還可以包括注入足夠體積的第一流體介質(zhì)以替換第一可致動流動部分的流動部分連接區(qū)域中的初始流體介質(zhì)，以及導(dǎo)入一定體積的第二介質(zhì)的步驟還可以包括注入足夠體積的第二流體介質(zhì)以替換第二可致動流動部分的流動部分連接區(qū)域中的初始流體介質(zhì)。在各種實施例中，可以基本上同時執(zhí)行將第一流體介質(zhì)導(dǎo)入第一可致動流動部分的步驟和將第二流體介質(zhì)導(dǎo)入第二可致動流動部分的步驟。

在另一方面，提供一種微流體系統(tǒng)，包括致動器；以及包括圍界的微流體裝置，其中所述圍界包括被配置為包含流體介質(zhì)的區(qū)域，所述區(qū)域至少部分地由可變形表面限定；其中致動器被配置為在致動時使可變形表面變形，并且當(dāng)該區(qū)域基本上被流體介質(zhì)填充時，可變形表面的變形導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)介質(zhì)的流動。在各種實施例中，介質(zhì)的流動可以能夠?qū)⑽挥诹黧w介質(zhì)內(nèi)的微物體移動到與該區(qū)域中其起始位置不同的位置。

在微流體系統(tǒng)的各種實施例中，微流體裝置的圍界還可以包括入口。圍界還可以包括出口。圍界還可以包括基本上不可變形的基部。在各種實施例中，圍界還可以包括基本上不可變形的蓋。在一些實施例中，蓋可以包括與可變形表面相鄰或鄰近的開口。在各種實施例中，圍界可以包括多個可變形表面。在一些實施例中，系統(tǒng)可以包括多個致動器。在一些實施例中，多個致動器中的每個可以被配置為使單個可變形表面變形。每個可變形表面可以被配置為由單個致動器變形。在各種實施例中，多個致動器或每個致動器可以是微致動器。在一些實施例中，多個致動器或多個致動器中的每個可以被集成到微流體裝置中。在微流體系統(tǒng)的各種實施例中，系統(tǒng)可以包括控制器，其被配置為單獨地致動并且可選地去致動多個致動器或多個致動器中的每個。在一些實施例中，多個致動器或多個致動器中的每個可以通過向內(nèi)按壓可變形表面而使多個可變形表面或多個可變形表面的各個可變形表面變形。在其它實施例中，多個致動器或多個致動器中的每個可以通過向外拉動可變形表面而使多個可變形表面或多個可變形表面中的每個變形。

在微流體系統(tǒng)的各種實施例中，被配置為包含流體介質(zhì)的圍界的區(qū)域可以包含約1×⁶μm³至約1×⁸μm³的體積。在其它實施例中，該區(qū)域可以包含約1×⁸μm³至約1×¹⁰μm³的體積。

在另一方面，提供了一種在微流體裝置中移動微物體的過程，該過程包括以下步驟：將包含微物體的流體介質(zhì)布置在微流體裝置內(nèi)的圍界中，其中圍界可以包括配置為包含流體介質(zhì)的區(qū)域，所述區(qū)域至少部分地由可變形表面限定；并且致動致動器以在靠近微物體的位置處使可變形表面變形，從而可以使得流體介質(zhì)在該區(qū)域內(nèi)流動，其中流動具有足夠的大小以將微物體移動到該區(qū)域內(nèi)與致動致動器之前其位置不同的位置。微流體裝置可以是本文描述的微流體系統(tǒng)的任何組件。

在各種實施例中，致動的步驟可以包括致動多個致動器。在一些實施例中，可以基本上同時致動多個致動器。在各種實施例中，多個致動器的每個可以在靠近微物體的預(yù)定位置處接觸可變形表面，并且多個預(yù)定位置可以形成圖案。該圖案可以在區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生流體介質(zhì)的流動，使得微物體可以沿預(yù)定方向移動。

在其它實施例中，可以順序地致動多個致動器。多個致動器中的每個可以在預(yù)定位置處接觸可變形表面，并且多個預(yù)定位置可形成從靠近微物體的以在致動之前的位置到靠近微物體的預(yù)定目的地的位置的路徑。該路徑可以是線性路徑。

在該方法的各種實施例中，包含微物體的流體介質(zhì)可以是非水介質(zhì)。非水介質(zhì)可以是油基介質(zhì)。非水介質(zhì)可以具有低粘度。微物體可以包含在水介質(zhì)的液滴中，并且液滴可以包含在非水介質(zhì)中。

在本文描述的任何方法的各種實施例中，微物體可以是生物細胞。在一些實施例中，生物細胞可以是哺乳動物細胞。在其它實施例中，生物細胞可以是真核細胞、原核細胞或原生動物細胞。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的用于微流體裝置和相關(guān)聯(lián)的控制設(shè)備的系統(tǒng)的示例。

圖2a和圖2b示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的微流體裝置。

圖2c和圖2d示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的隔離圍欄。

圖2e示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的詳細的隔離圍欄。

圖2f示出根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體裝置。

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的用于微流體裝置和相關(guān)聯(lián)的控制設(shè)備的系統(tǒng)的具體示例。

圖3b示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性模擬分壓器回路。

圖3c示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的被配置為繪制溫度和波形數(shù)據(jù)的示例性gui。

圖3d示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的成像裝置。

圖4a是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的微流體裝置和多個可單獨可控致動器的透視圖。在剪切視圖中示出該裝置的圍界層、蓋和偏置電極。

圖4b是具有圖4a的微流體裝置的圍界層、蓋和偏置電極的其它完整視圖的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖5是圖4a的微流體裝置的分解圖。

圖6a是圖4a的微流體裝置的橫截面?zhèn)让婢植恳晥D，示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的緊鄰或鄰接相應(yīng)可變形表面的致動器。

圖6b示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的圖6a的致動器被致動以將可變形表面推入裝置的微流體元件。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的圖6a的致動器被致動以將可變形表面拉離裝置的微流體元件。

圖8是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的微流體裝置的通道中的致動器產(chǎn)生介質(zhì)的局部流動以將微物體從通道移動到腔室中的示例。

圖9是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的微流體裝置的腔室中的致動器產(chǎn)生介質(zhì)的局部流動以將微物體從通道移動到腔室中的示例。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的一系列致動器被依次激活以移動微流體裝置內(nèi)的微物體的示例。

圖11和圖12示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的以所選擇的圖案來致動多個致動器以引導(dǎo)微物體的移動的的示例。

圖13是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的以通道、腔室和阱形式的微流體元件的示例。

圖14示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的在第二介質(zhì)內(nèi)移動第一介質(zhì)的液滴的示例。

圖15a-圖15c示出根據(jù)本發(fā)明一些實施例的通過致動來自阱的局部介質(zhì)流動將微物體從腔室導(dǎo)出到微通道的圖像。

圖16示出可以是根據(jù)本發(fā)明一些實施例的圖4a的微流體裝置的操作的示例的過程。

圖17示出在選擇的微流體元件中具有可變形表面的多重測定裝置的示例。

圖18示出在選擇的微流體元件中具有可變形表面的多重測定裝置的另一實施例。

圖19示出可以是圖17和圖18的微流體裝置的操作的示例的過程。

具體實施方式

本說明書描述了本發(fā)明的示例性實施例和應(yīng)用。然而，本發(fā)明不限于這些示例性實施例和應(yīng)用，也不限于在本文中描述的方式或者示例性實施例和應(yīng)用運行的方式。而且，附圖可示出簡化或局部視圖，并且附圖中的元件尺寸可以被夸大或者可以不按比例。此外，當(dāng)在本文中使用術(shù)語“在…上”、“附接到”、“連接到”或“耦接到”或類似詞語時，一個元件(例如，材料、層、基底等)可以“在另一個元件上”、“附接到另一個元件”、“連接到另一個元件”、或“耦接到另一個元件”，而不管該一個元件直接在另一個元件上、附接、連接或耦接到該另一個元件，還是有一個或更多個介入元件在該一個元件和該另一個元件之間。此外，在對一系列元件(例如元件a、b、c)進行描述的情況下，這些描述旨在包括所列出的元件自身的任何一個、少于全部所列出的元件的任何組合和/或全部所列出的元件的組合。

說明書中的段落劃分僅用于便利查看，并且不限制所討論的元件的任何組合。

如本文所使用的，“基本上”是指足以達到預(yù)期目的。術(shù)語“基本上”因此允許根據(jù)絕對或完美狀態(tài)、尺寸、測量、結(jié)果等進行諸如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以預(yù)期，但對總體性能沒有顯著影響的小的、不重要的變型。當(dāng)針對數(shù)值或者可以被表示為數(shù)值的參數(shù)或特征使用時，“基本上”是指在百分之十內(nèi)。

如本文所用，術(shù)語“多個”是指多于一個。如本文所用，術(shù)語“很多”可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10個或更多。

如本文所使用的，術(shù)語“布置”涵蓋其含義“位于”。

如本文所用，“微流體裝置”或“微流體設(shè)備”是包括被配置為保持流體的一個或多個獨立微流體回路的裝置，每個微流體回路包括流體上互連的回路元件，包括但不限于，區(qū)域、流動路徑、通道、腔室和/或圍欄以及被配置為允許流體(以及可選地，懸浮在流體中的微物體)流入和/或流出微流體裝置的至少兩個端口。通常，微流體裝置的微流體回路將包括至少一個微流體通道和至少一個腔室，并且將保持小于約1ml體積的流體，例如，小于約750、500、250、200、150，100、75、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3或2μl。在一些實施例中，微流體回路保持大約1-2、1-3、1-4、1-5、2-5、2-8、2-10、2-12、2-15、2-20、5-20、5-30、5-40、5-50、10-50、10-75、10-100、20-100、20-150、20-200、50-200、50-250或50-300μl的流體。

如本文所用，“納流體裝置”或“納流體設(shè)備”是具有包含至少一個回路元件的微流體回路的一種微流體裝置，其中該回路元件被配置為保持小于約1μl體積的流體，例如，小于約750、500、250、200、150、100、75、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1nl或更少。通常，納流體裝置將包括多個回路元件(例如，至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、50、75、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000、7000、8000、9000、10,000或更多個)。在一些實施例中，至少一個回路元件中的一個或多個(例如全部)被配置為保持以下體積的流體：大約100pl至1nl、100pl至2nl、100pl至5nl、250pl至2nl、250pl至5nl、250pl至10nl、500pl至5nl、500pl至10nl、500pl至15nl、750pl至10nl、750pl至15nl、750pl至20nl、1至10nl、1至15nl、1至20nl、1至25nl或1至50nl。在其它實施例中，至少一個回路元件中的一個或多個(例如全部)被配置為保持以下體積的流體：大約100至200nl、100至300nl、100至400nl、100至500nl、200至300nl、200至400nl、200至500nl、200至600nl、200至700nl、250至400nl、250至500nl、250至600nl或250至750nl。

如本文所使用的“微流體通道”或“流動通道”指具有明顯長于水平和垂直尺寸的長度的微流體裝置的流動區(qū)域。例如，流動通道可以是水平或垂直尺寸的長度的至少5倍，例如長度的至少10倍、長度的至少25倍、長度的至少100倍、長度的至少200倍、長度的至少500倍、長度的至少1000倍、長度的至少5000倍或更長。在一些實施例中，流動通道的長度在約100,000微米至約500,000微米的范圍內(nèi)，包括其間的任何范圍。在一些實施例中，水平尺寸在約100微米至約1000微米的范圍內(nèi)，例如，從約150到約500微米，垂直尺寸在約25微米至約200微米的范圍內(nèi)，例如，從約40至約150微米。應(yīng)指出的是，流動通道可以在微流體裝置中具有各種不同的空間構(gòu)造，因此不限于理想的線性元件。例如，流動通道可以是以下配置，或者可以包括具有以下配置的一個或多個部分：彎曲、彎折、螺旋、傾斜、下降、分叉(例如，多個不同的流動路徑)及其任何組合。此外，流動通道可以具有沿其路徑的不同的橫截面面積(擴大和收縮)，以在其中提供期望的流體流動。

如本文所使用的，術(shù)語“阻塞”通常指足夠大的凸塊或類似類型的結(jié)構(gòu)，以便部分地(但不完全)阻止目標微物體在微流體裝置的兩個不同區(qū)域或回路元件之間移動。兩個不同的區(qū)域/回路元件可以是例如微流體隔離圍欄和微流體通道、或微流體隔離圍欄的連接區(qū)域和分離區(qū)域。

如本文所使用的，術(shù)語“收縮”通常指微流體裝置中回路元件(或兩個回路元件之間的界面)的寬度變窄。例如，收縮可以位于微流體隔離圍欄與微流體通道之間的界面處、或者位于微流體隔離圍欄的分離區(qū)域與連接區(qū)域之間的界面處。

如本文所使用的，術(shù)語“透明”指允許可見光通過但是在光通過時基本不改變光的材料。

如本文所用，術(shù)語“微物體”通常指可以根據(jù)本發(fā)明分離和收集的任何微觀物體。微物體的非限制性示例包括：無生命的微物體，諸如微粒；微珠(例如，聚苯乙烯珠、luminex^tm珠等)；磁珠；微米棒；微絲；量子點等；生物微物體，諸如細胞(例如，胚胎、卵母細胞、精細胞、從組織分離的細胞、真核細胞、原生細胞、動物細胞、哺乳動物細胞、人細胞、免疫細胞、雜交瘤、培養(yǎng)細胞、來自細胞系的細胞、癌細胞、感染細胞、轉(zhuǎn)染和/或轉(zhuǎn)化細胞、報道細胞、原核細胞等)；生物細胞器；囊泡或復(fù)合物；合成泡囊；脂質(zhì)體(例如，合成的或由膜制劑衍生的)；脂質(zhì)納米筏(如ritchieetal.(2009)reconstitutionofmembraneproteinsinphospholipidbilayernanodiscs,mehotdenzymol.,464:211-231(里奇等人(2009年)，磷脂雙分子層奈米圓盤中的膜蛋白的重組，方法酶學(xué)，464:211-231)中描述的)等；或無生命微物體和生物微物體的組合(例如，附著于細胞的微珠、脂質(zhì)體包覆微珠、脂質(zhì)體包覆磁珠等)。這些珠還可以具有共價或非共價連接的其它部分/分子，諸如能夠在測定中使用的熒光標記、蛋白質(zhì)，小分子信號傳導(dǎo)部分、抗原或化學(xué)/生物物種。

如本文所使用的，術(shù)語“維持(一個或多個)細胞”是指提供包括流體和氣體成分的環(huán)境，以及可選地提供保持細胞存活和/或擴大所必須的條件的表面。

流體介質(zhì)的“組分”是呈現(xiàn)在介質(zhì)中的任何化學(xué)或生物化學(xué)分子，所述介質(zhì)包括溶劑分子、離子、小分子、抗生素、核苷酸和核苷、核酸、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、糖類、碳水化合物、脂類、脂肪酸、膽固醇、代謝產(chǎn)物等。

如本文關(guān)于流體介質(zhì)所使用的，“使…擴散”和“擴散”是指流體介質(zhì)的組分朝濃度梯度低的方向的熱力學(xué)移動。

短語“介質(zhì)的流動”是指流體介質(zhì)的除擴散之外的由任何機構(gòu)導(dǎo)致的整體移動。例如，介質(zhì)的流動可以包括由于點之間的壓力差從一個點到另一個點的流體介質(zhì)的移動。這樣的流動可以包括液體的連續(xù)的、脈沖的、周期的、隨機的、間歇的或往復(fù)的流動，或者其任何組合。當(dāng)一個流體介質(zhì)流入到另一個流體介質(zhì)中時，可導(dǎo)致介質(zhì)的湍流和混合。

短語“基本上沒有流動”是指流體介質(zhì)的流速在時間上的平均值小于將材料(例如，感興趣的分析物)的組分擴散到流體介質(zhì)中或者在流體介質(zhì)內(nèi)擴散的速率。這種材料的組分的擴散速率可取決于例如溫度、組分的大小以及組分與流體介質(zhì)之間的相互作用的強度。

如本文關(guān)于微流體裝置內(nèi)的不同區(qū)域所使用的，短語“流體上連接”是指當(dāng)不同區(qū)域基本上填充有液體(諸如流體介質(zhì))時，每個區(qū)域中的流體被連接以形成流體的單個本體。這并不意味著不同區(qū)域中的流體(或流體介質(zhì))在組成上一定是相同的。相反，在微流體裝置的不同的流體上連接區(qū)域中的流體可具有不同的組成(例如，不同濃度的溶質(zhì)，如蛋白質(zhì)、碳水化合物、離子、或其它分子)，其由于溶質(zhì)向其各自的濃度梯度低的取向移動和/或由于流體通過該裝置流動而不斷變化。

微流體(或納流體)裝置可以包括“波及”區(qū)域和“未波及”區(qū)域。如本文所使用的，“波及”區(qū)域包括微流體回路的一個或多個流體上互連的回路元件，當(dāng)流體流過微流體回路時，其每個均經(jīng)歷介質(zhì)流動。波及區(qū)域的回路元件可以包括例如區(qū)域、通道以及腔室的全部或部分。如本文所使用的，“未波及”區(qū)域包括當(dāng)流體流過微流體回路時，其每個基本上都不經(jīng)歷流體流動的微流體回路的一個或多個流體上互連的回路元件。未波及區(qū)域可以流體上連接到波及區(qū)域，假設(shè)該流體上連接被配置為使得在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間能夠擴散，但在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間基本上沒有介質(zhì)的流動。微流體裝置可因此被配置為基本上使未波及區(qū)域與波及區(qū)域中的介質(zhì)的流分離，同時使得在波及區(qū)域與未波及區(qū)域之間僅能夠進行擴散流體連通。例如，微流體裝置的流動通道是波及區(qū)域的示例，而微流體裝置的分離區(qū)域(下文將進一步詳細描述)是未波及區(qū)域的示例。

如本文所使用的，“流動路徑”指限定并經(jīng)受介質(zhì)流動軌跡的一個或多個流體上連接的回路元件(例如，通道、區(qū)域、腔室等)。因此，流動路徑是微流體裝置的波及區(qū)域的示例。其它回路元件(例如，未波及區(qū)域)可以與包括流動路徑的回路元件流體上連接，而不經(jīng)受流動路徑中介質(zhì)的流動。

“局部流動”是微流體裝置內(nèi)的介質(zhì)流動，其不會導(dǎo)致介質(zhì)離開微流體裝置。局部流動的示例包括介質(zhì)在微流體元件內(nèi)或在微流體裝置中的微流體元件之間的流動。

如本文所用：μm表示微米，μm³表示立方微米，pl表示微升，nl表示納升，μl(或ul)表示微升。

可以在這種微流體裝置中測定用于產(chǎn)生特定生物材料(例如，蛋白質(zhì)，諸如抗體)的生物微物體(例如，生物細胞)的能力。在測定的具體實施例中，包括待測定用于產(chǎn)生感興趣的分析物的生物微物體(例如，細胞)的樣本材料可以被裝載到微流體裝置的波及區(qū)域中。多個生物微物體(例如，哺乳動物細胞，諸如人體細胞)可以針對特定特征而被選擇并且被設(shè)置在未波及區(qū)域中。然后，其余樣本材料可以從波及區(qū)域流出，并且測定材料可以流入到波及區(qū)域中。由于所選擇的生物微物體在未波及區(qū)域中，因此所選擇的生物微物體基本上不受剩余樣本材料的流出或測定材料的流入的影響。所選擇的生物微物體可以允許產(chǎn)生感興趣的分析物，其可以從未波及區(qū)域擴散到波及區(qū)域中，其中感興趣的分析物可以與測定材料反應(yīng)以產(chǎn)生局部可檢測反應(yīng)，每個局部可檢測反應(yīng)可以與特定的未波及區(qū)域相關(guān)聯(lián)。與檢測到的反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的任何未波及區(qū)域可以被分析以確定在未波及區(qū)域中的哪些生物微物體(如果有的話)是感興趣的分析物的足夠生產(chǎn)者。

用于操作和觀察這種裝置的微流體裝置和系統(tǒng)。圖1示出可以在本發(fā)明的實踐中使用的微流體裝置100和系統(tǒng)150的示例。示出了微流體裝置100的透視圖，其蓋110被部分切除以提供微流體裝置100的局部視圖。微流體裝置100通常包括具有流動路徑106的微流體回路120，流體介質(zhì)180可以流動到該流動路徑106中和/或流動通過微流體回路120，可選地攜帶一個或多個微物體(未示出)。雖然在圖1中示出單個微流體回路120，但是合適的微流體裝置可以包括多個(例如，2或3)這種微流體回路。無論如何，微流體裝置100可以被配置為納流體裝置。在圖1所示的實施例中，微流體回路120包括多個微流量隔離圍欄124、126、128和130，其每個具有與流動路徑106流體連通的一個或多個開口。如下文進一步討論的，微流體隔離圍欄包括已被優(yōu)化用于即使當(dāng)介質(zhì)180流過流動路徑106時，仍然保留微流體裝置(例如微流體裝置100)中的微物體的各種特性和結(jié)構(gòu)。然而，在描述上述之前，簡要說明微流體裝置100和系統(tǒng)150。

如圖1中大體所示，微流體回路120由圍界102限定。盡管圍界102可以物理地構(gòu)造成不同的配置，但是在圖1所示的示例中，圍界102被描述為包括支撐結(jié)構(gòu)104(例如，基部)、微流體回路結(jié)構(gòu)108和蓋110。支撐結(jié)構(gòu)104、微流體回路結(jié)構(gòu)108和蓋110可以彼此附接。例如，微流體回路結(jié)構(gòu)108可以布置在支撐結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面109上，蓋110可以布置在微流體回路結(jié)構(gòu)108上方。微流體回路結(jié)構(gòu)108與支撐結(jié)構(gòu)104和蓋110一起，可以限定微流體回路120的元件。

如圖1所示，支撐結(jié)構(gòu)104可以位于微流體回路120的底部，蓋110可以位于微流體回路120的頂部?？商娲?，支撐結(jié)構(gòu)104和蓋110可以以其它取向來配置。例如，支撐結(jié)構(gòu)104可以位于微流體回路120的頂部，蓋110可以位于微流體回路120的底部。無論如何，可以存在一個或多個端口107，其每個包括進入或流出圍界102的通路。例如，通路包括閥、門、通孔等。如圖所示，端口107是由微流體回路結(jié)構(gòu)108中的間隙形成的通孔。然而，端口107可以位于圍界102的其它組件(諸如蓋110)中。圖1中僅示出一個端口107，但是微流體回路120可以具有兩個或更多個端口107。例如，可以存在用作流體進入微流體回路120的入口的第一端口107，并且可以存在用作流體離開微流體回路120的出口的第二端口107。端口107用作入口還是出口可以取決于流體流過流動路徑106的方向。

支撐結(jié)構(gòu)104可以包括一個或多個電極(未示出)和一個基底或多個互連的基底。例如，支撐結(jié)構(gòu)104可以包括一個或多個半導(dǎo)體襯底，每個半導(dǎo)體襯底電連接到電極(例如，半導(dǎo)體襯底的全部或一部分可以電連接到單個電極)。支撐結(jié)構(gòu)104還可以包括印刷電路板組件(“pcba”)。例如，半導(dǎo)體襯底可以安裝在pcba上。

微流體回路結(jié)構(gòu)108可以限定微流體回路120的回路元件。這種回路元件可以包括當(dāng)微流體回路120充滿流體時，可以流體上互連的空間或區(qū)域，諸如流動通道、腔室、圍欄、捕集器等。在圖1所示的微流體回路120中，微流體回路結(jié)構(gòu)108包括框架114和微流體回路材料116?？蚣?14可以部分地或完全地包圍微流體回路材料116。例如，框架114可以是基本上圍繞微流體回路材料116的相對剛性結(jié)構(gòu)。例如，框架114可以包括金屬材料。

可以用空腔等來圖案化微流體回路材料116，以限定微流體回路120的回路元件和互連。微流體回路材料116可以包括柔性材料，諸如柔性聚合物(例如橡膠、塑料、彈性體、硅氧烷、聚二甲基硅氧烷(“pdms”)等)，其可以是透氣的?？蓸?gòu)成微流體回路材料116的材料的其它示例包括模制玻璃；可蝕刻材料，諸如硅樹脂(例如光圖案化硅)；光致抗蝕劑(例如su8)等。在一些實施例中，這種材料(并且因此微流體回路材料116)可以是剛性的和/或基本上不透氣的。無論如何，微流體回路材料116可以布置在支撐結(jié)構(gòu)104上和框架114內(nèi)部。

蓋110可以是框架114和/或微流體回路材料116的集成部件?？商娲兀w110可以是結(jié)構(gòu)上獨立的元件，如圖1所示。蓋110可以包括與框架114和/或微流體回路材料116相同或不同的材料。類似地，支撐結(jié)構(gòu)104可以是與框架114或微流體回路材料116分開的結(jié)構(gòu)，如圖所示，或者支撐結(jié)構(gòu)104可以是框架114或微流體回路材料116的集成部件。類似地，框架114和微流體回路材料116可以是如圖1所示的分離結(jié)構(gòu)或相同結(jié)構(gòu)的集成部件。

在一些實施例中，蓋110可以包括剛性材料。剛性材料可以是玻璃或具有類似特性的材料。在一些實施例中，蓋110可以包括可變形材料。可變形材料可以是聚合物，諸如pdms。在一些實施例中，蓋110可以既包括剛性材料也包括可變形材料。例如，蓋110的一個或多個部分(例如，位于隔離圍欄124、126、128、130上方的一個或多個部分)可以包括與蓋110的剛性材料相交界的可變形材料。在一些實施例中，蓋110還可以包括一個或多個電極。該一個或多個電極可以包括導(dǎo)電氧化物，諸如氧化銦錫(ito)，其可以涂覆在玻璃或任意類似絕緣材料上?？商娲?，該一個或多個電極可以是嵌入在可變形材料(諸如聚合物(例如pdms))中的柔性電極，諸如單壁納米管、多壁納米管、納米線、導(dǎo)電納米顆粒簇或其組合。已經(jīng)在例如us2012/0325665(chiou等人)中描述了可以用于微流體裝置的柔性電極，其內(nèi)容通過引用并入本文。在一些實施例中，可以修改蓋110(例如，通過調(diào)節(jié)向內(nèi)朝向微流體回路120的表面的全部或部分)來支持細胞粘附、生存能力(viability)和/或生長。這種修改可以包括合成或天然聚合物的涂層。在一些實施例中，蓋110和/或支撐結(jié)構(gòu)104可以是透光的。蓋110還可以包括至少一種透氣的材料(例如，pdms或pps)。

圖1還示出用于操作和控制微流體裝置(諸如微流體裝置100)的系統(tǒng)150。如圖所示，系統(tǒng)150包括電源192、成像裝置194和傾斜裝置190。

電源192可以向微流體裝置100和/或傾斜裝置190提供電力，根據(jù)需要提供偏置電壓或電流。例如，電源192可以包括一個或多個交流(ac)和/或直流(dc)電壓或電流源。成像裝置194可以包括用于捕捉微流體回路120內(nèi)的圖像的裝置(諸如數(shù)字照相機)。在一些情形下，成像裝置194還包括具有快速幀速率和/或高靈敏度的檢測器(例如用于低光應(yīng)用)。成像裝置194還可以包括用于將刺激性輻射和/或光束引導(dǎo)到微流體回路120中并收集從微流體回路120(或其中包含的微物體)反射或發(fā)射的輻射和/或光束的機構(gòu)。所發(fā)射的光束可以在可見光譜中，并且可以例如包括熒光發(fā)射。所反射光束可以包括源自led或諸如汞燈(例如高壓汞燈)或氙弧燈的寬光譜燈的發(fā)射的反射。如關(guān)于圖3所討論的，成像裝置194還可以包括顯微鏡(或光學(xué)系統(tǒng))，其可以包括或可以不包括目鏡。

系統(tǒng)150還包括傾斜裝置190，其被配置為圍繞一個或多個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)微流體裝置100。在一些實施例中，傾斜裝置190被配置為圍繞至少一個軸來支撐和/或保持包括微流體回路120的圍界102，使得微流體裝置100(以及因此微流體回路120)可以保持在水平取向(即相對于x軸和y軸為0°)、垂直取向(即相對于x軸和/或y軸為90°)或其間的任何取向。微流體裝置100(和微流體回路120)相對于軸的取向在本文中被稱為微流體裝置100(和微流體回路120)的“傾斜”。例如，傾斜裝置190可以使微流體裝置100相對于x軸傾斜0.1°、0.2°、0.3°、0.4°、0.5°、0.6°、0.7°、0.8°、0.9°、1°、2°、3°、4°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、90°或其間的任何角度。水平取向(以及因此x軸和y軸)被定義為垂直于由重力限定的垂直軸。傾斜裝置還可以將微流體裝置100(和微流體回路120)相對于x軸和/或y軸傾斜大于90°的角度，或者使微流體裝置100(和微流體回路120)相對于x軸或y軸傾斜180°，以便完全反轉(zhuǎn)微流體裝置100(和微流體回路120)。類似地，在一些實施例中，傾斜裝置190圍繞由流動路徑106或微流體回路120的某些其它部分限定的旋轉(zhuǎn)軸來傾斜微流體裝置100(和微流體回路120)。

在一些情形下，微流體裝置100傾斜成垂直取向，使得流動路徑106位于一個或多個隔離圍欄的上方或下方。如本文所用的術(shù)語“上方”表示在由重力限定的垂直軸上，流動路徑106被定位為高于一個或多個隔離圍欄(即，在流動路徑106上方的隔離圍欄中的物體將具有比流動路徑中的物體高的重力勢能)。如本文所用的術(shù)語“下方”表示在由重力限定的垂直軸上，流動路徑106被定位為低于一個或多個隔離圍欄(即，在流動路徑106下方的隔離圍欄中的物體將具有比流動路徑中的物體低的重力勢能)。

在一些情形下，傾斜裝置190圍繞平行于流動路徑106的軸來傾斜微流體裝置100。此外，微流體裝置100可以傾斜成小于90°的角度，使得流動路徑106位于一個或多個隔離圍欄的上方或下方，而不是位于隔離圍欄的正上方或正下方。在其它情況下，傾斜裝置190圍繞垂直于流動路徑106的軸來傾斜微流體裝置100。在另外其它情況下，傾斜裝置190圍繞既不平行也不垂直于流動路徑的軸來傾斜微流體裝置100。

系統(tǒng)150還可以包括介質(zhì)源178。介質(zhì)源178(例如，容器、貯液器等)可以包括多個部分或容器，其每個用于保持不同的流體介質(zhì)180。因此，如圖1所示，介質(zhì)源178可以是位于微流體裝置100外部并與微流體裝置100分離的裝置?？商娲?，介質(zhì)源178可以全部或部分位于微流體裝置100的圍界102內(nèi)。例如，介質(zhì)源178可以包括作為微流體裝置100的一部分的貯液器。

圖1還示出構(gòu)成系統(tǒng)150的一部分并且可以與微流體裝置100結(jié)合使用的控制和監(jiān)測設(shè)備152的示例的簡化框圖。如圖所示，這種控制和監(jiān)測設(shè)備152的示例包括主控制器154(包括用于控制介質(zhì)源178的介質(zhì)模塊160)；運動模塊162，用于控制微流體回路120中微物體(未示出)和/或介質(zhì)(例如，介質(zhì)的液滴)的移動和/或選擇；成像模塊164，用于控制用來捕捉圖像(例如，數(shù)字圖像)的成像裝置194(例如相機、顯微鏡、光源或其任何組合)；以及傾斜模塊166，用于控制傾斜裝置190。控制設(shè)備152還可以包括其它模塊168，用于控制、監(jiān)測或執(zhí)行關(guān)于微流體裝置100的其它功能。如圖所示，設(shè)備152還可以包括顯示裝置170和輸入/輸出裝置172。

主控制器154可以包括控制模塊156和數(shù)字存儲器158?？刂颇K156可以包括例如數(shù)字處理器，該數(shù)字處理器被配置為根據(jù)存儲為存儲器158中的非暫態(tài)數(shù)據(jù)或信號的機器可執(zhí)行指令(例如，軟件、固件、微碼等)操作。可替代地地或另外地，控制模塊156可以包括硬連線數(shù)字電路和/或模擬電路?？梢灶愃频嘏渲媒橘|(zhì)模塊160、運動模塊162、成像模塊164、傾斜模塊166和/或其它模塊168。因此，可以由如上配置的主控制器154、介質(zhì)模塊160、運動模塊162、成像模塊164、傾斜模塊166和/或其它模塊168中的一個或多個來實施本文所討論的針對微流體裝置100或任何其它微流體裝置所執(zhí)行的功能、過程、動作、行動或過程的步驟。類似地，主控制器154、介質(zhì)模塊160、運動模塊162、成像模塊164、傾斜模塊166和/或其它模塊168可以通信地耦接，以發(fā)送和接收本文討論的任何功能、過程、動作、行動或步驟中所使用的數(shù)據(jù)。

介質(zhì)模塊160控制介質(zhì)源178。例如，介質(zhì)模塊160可以控制介質(zhì)源178將選擇的流體介質(zhì)180輸入到圍界102中(例如，通過入口端口107)。介質(zhì)模塊160還可以控制從圍界102移除介質(zhì)(例如，通過出口端口(未示出))。因此，可以將一個或多個介質(zhì)選擇性地輸入到微流體回路120中以及從微流體回路120移除。介質(zhì)模塊160還可以控制微流體回路120內(nèi)部流動路徑106中流體介質(zhì)180的流動。例如，在一些實施例中，在傾斜模塊166使傾斜裝置190將微流體裝置100傾斜到期望的傾斜角度之前，介質(zhì)模塊160阻止介質(zhì)180在流動路徑106中和通過圍界102的流動。

運動模塊162可以被配置為控制微流體回路120中微物體(未示出)的選擇、捕集和移動。如下文關(guān)于圖2a和2b所討論的，圍界102可以包括介電泳(dep)、光電鑷子(oet)和/或光電潤濕(oew)配置(圖1中未示出)，并且運動模塊162可以控制電極和/或晶體管(例如光電晶體管)的激活，以選擇和移動流動路徑106和/或隔離圍欄124、126、128、130中的微物體(未示出)和/或介質(zhì)液滴(未示出)。

成像模塊164可以控制成像裝置194。例如，成像模塊164可以接收和處理來自成像裝置194的圖像數(shù)據(jù)。來自成像裝置194的圖像數(shù)據(jù)可以包括由成像裝置194捕捉的任何類型的信息(例如，存在或不存在微物體、介質(zhì)液滴、標記(諸如熒光標記等)的積聚)。使用由成像裝置194捕捉的信息，成像模塊164還可以計算微流體裝置100內(nèi)物體(例如，微物體、介質(zhì)液滴)的位置和/或這些物體的運動速率。

傾斜模塊166可以控制傾斜裝置190的傾斜運動。可替代地或另外地，傾斜模塊166可以控制傾斜速率和時間，以優(yōu)化微物體經(jīng)由重力到一個或多個隔離圍欄的轉(zhuǎn)移。傾斜模塊166與成像模塊164通信地耦接，以接收描述微流體回路120中的微物體和/或介質(zhì)液滴的運動的數(shù)據(jù)。使用該數(shù)據(jù)，傾斜模塊166可以調(diào)節(jié)微流體回路120的傾斜，以便調(diào)節(jié)微物體和/或介質(zhì)液滴在微流體回路120中移動的速率。傾斜模塊166還可以使用該數(shù)據(jù)來迭代地調(diào)節(jié)微物體和/或介質(zhì)液滴在微流體回路120中的位置。

在圖1所示的示例中，微流體回路120被示為包括微流體通道122和隔離圍欄124、126、128、130。每個圍欄包括通向通道122的開口，但是其它部分被包圍，使得圍欄可以將圍欄中的微物體與通道122的流動路徑106或其它圍欄中的流體介質(zhì)180和/或微物體基本上分離。在一些情形下，圍欄124、126、128、130被配置為物理地圈住微流體回路120內(nèi)的一個或多個微物體。根據(jù)本發(fā)明的隔離圍欄可以包括各種形狀、表面和特性，其利用dep、oet、oew、局部流體流動和/或重力優(yōu)化以被使用，下文將詳細討論和示出。

微流體回路120可以包括任何數(shù)量的微流體隔離圍欄。盡管示出了五個隔離圍欄，但是微流體回路120可以具有更少或更多的隔離圍欄。根據(jù)本發(fā)明的隔離圍欄還包括(例如，裝置420、1500、1700、1800的)隔離圍欄418。如圖所示，微流體回路120的微流體隔離圍欄124、126、128和130各自包含不同的特性和形狀，其可以提供有益于利用局部流動來移動微物體和/或選擇性地移動微流體裝置的圍界內(nèi)的流體介質(zhì)的一個或多個益處。在一些實施例中，微流體回路120包括多個相同的微流體隔離圍欄。在一些實施例中，微流體回路120包括多個微流體隔離圍欄，其中兩個或更多個隔離圍欄包括不同的結(jié)構(gòu)和/或特性。例如，隔離圍欄可以提供關(guān)于利用局部流動來移動微物體和/或選擇性地移動微流體裝置的圍界內(nèi)的流體介質(zhì)方面不同的益處。根據(jù)本發(fā)明的微流體隔離圍欄可以與本文所述的其它微流體回路元件組合，以提供優(yōu)化的局部流動，從而將微物體移入或移出隔離圍欄。可替代地，隔離圍欄可以在微流體裝置的圍界內(nèi)提供選擇性測定地點，用于多個地點內(nèi)的多重測定，從而最小化地點之間的交叉污染。

在圖1所示的實施例中，示出了單通道122和流動路徑106。然而，其它實施例可以包含多個通道122，每個通道被配置為包括流動路徑106。微流體回路120還包括與流動路徑106和流體介質(zhì)180流體連通的入口閥或端口107，由此流體介質(zhì)180可以經(jīng)由入口端口107進入通道122。在一些情形下，流動路徑106包括單個路徑。在一些情形下，單個路徑被布置為z字形圖案，使得流動路徑106在交替的方向上穿過微流體裝置100兩次或更多次。

在一些情形下，微流體回路120包括多個平行通道122和流動路徑106，其中每個流動路徑106內(nèi)的流體介質(zhì)180沿相同的方向流動。在一些情形下，每個流動路徑106內(nèi)的流體介質(zhì)沿正向或反向中的至少一個流動。在一些情形下，多個隔離圍欄被配置為(例如，相對于通道122)使得它們可以并行裝載有目標微物體。

在一些實施例中，微流體回路120還包括一個或多個微物體捕集器132。捕集器132通常形成在構(gòu)成通道122的邊界的壁中，并且可以與一個或多個微流體隔離圍欄124、126、128、130的開口相對。在一些實施例中，捕集器132被配置為從流動路徑106接收或捕捉單個微物體。在一些實施例中，捕集器132被配置為從流動路徑106接收或捕捉多個微物體。在一些情形下，捕集器132包括基本上等于單個目標微物體的體積的體積。

捕集器132還可以包括開口，其被配置為幫助目標微物體流入捕集器132。在一些情形下，捕集器132包括開口，開口的高度和寬度基本上等于單個目標微物體的尺寸，從而防止較大的微物體進入微物體捕集器。捕集器132還可以包括被配置為有助于保留捕集器132內(nèi)的目標微物體的其它特性。在一些情形下，捕集器132相對于微流體隔離圍欄的開口對準并且位于通道122的相對側(cè)上，使得當(dāng)微流體裝置100圍繞平行于通道122的軸傾斜時，被捕集的微物體按照使得微物體落入隔離圍欄的開口中的軌跡離開捕集器132。在一些情形下，捕集器132包括小于目標微物體的側(cè)通路134，以便有助于穿過捕集器132的流，從而增大在捕集器132中捕捉微物體的可能性。

在一些實施例中，通過一個或多個電極(未示出)將介電泳(dep)力施加在流體介質(zhì)180(例如，在流動路徑中和/或在隔離圍欄中)上，以操縱、運輸、分離和分類位于其中的微物體。例如，在一些實施例中，將dep力施加到微流體回路120的一個或多個部分，以便將單個微物體從流動路徑106轉(zhuǎn)移到期望的微流體隔離圍欄。在一些實施例中，使用dep力來防止隔離圍欄(例如，隔離圍欄124、126、128或130)內(nèi)的微物體從隔離圍欄移位。此外，在一些實施例中，使用dep力，來從根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)先前收集的隔離圍欄中選擇性地移除微物體。在一些實施例中，dep力包括光電鑷子(oet)力。

在其它實施例中，通過一個或多個電極(未示出)將光電潤濕(oew)力施加到微流體裝置100的支撐結(jié)構(gòu)104(和/或蓋110)中的一個或多個位置(例如，有助于限定流動路徑和/或隔離圍欄的位置)，以操縱、運輸、分離和分類位于微流體回路120中的液滴。例如，在一些實施例中，將oew力施加到支撐結(jié)構(gòu)104(和/或蓋110)中的一個或多個位置，以將單個液滴從流動路徑106轉(zhuǎn)移到期望的微流體隔離圍欄中。在一些實施例中，使用oew力來防止隔離圍欄(例如，隔離圍欄124、126、128或130)內(nèi)的液滴從隔離圍欄移位。另外，在一些實施例中，使用oew力來從根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)先前收集的隔離圍欄中選擇性地移除液滴。

在一些實施例中，將dep和/或oew力與其它力(諸如流動和/或重力)結(jié)合，以便操縱、運輸、分離和分類微流體回路120內(nèi)的微物體和/或液滴。例如，可以將圍界102傾斜(例如，通過傾斜裝置190)，以將流動路徑106和位于其中的微物體定位在微流體隔離圍欄之上，并且重力可以將微物體和/或液滴運輸?shù)絿鷻?。在一些實施例中，可以在施加其它力之前施加dep和/或oew力。在其它實施例中，可以在施加其它力之后施加dep和/或oew力。在其它情況下，可以在施加其它力的同時施加dep和/或oew力，或者可以交替地施加dep和/或oew力和其它力。

圖2a-2f示出可用于本發(fā)明實踐中的微流體裝置的各種實施例。圖2a描述了微流體裝置200被配置為光學(xué)致動的動電裝置的實施例。本領(lǐng)域中已知各種光學(xué)致動的動電裝置，包括具有光電鑷子(oet)配置的裝置和具有光電潤濕(oew)配置的裝置。在以下美國專利文獻中示出合適的oet配置的示例，其均通過引用整體并入本文：美國專利第re44,711號(wu等人)(最初以美國專利號7,612,355發(fā)布)；和美國專利第7,956,339號(ohta等人)。美國專利第6,958,132號(chiou等人)和美國專利申請公布第2012/0024708號(chiou等人)中示出了oew配置的示例，上述兩者都通過引用整體并入本文。光學(xué)致動的動電裝置的另一個示例包括組合的oet/oew配置，在美國專利公布20150306598號(khandros等人)和20150306599(khandros等人)以及其對應(yīng)的pct公布wo2015/164846和wo2015/164847中示出其示例，其通過引用整體并入本文。

微流體裝置運動配置。如上所述，系統(tǒng)的控制和監(jiān)測設(shè)備可以包括運動模塊，用于選擇和移動微流體裝置的微流體回路中諸如微物體或液滴的物體。微流體裝置可以具有各種運動配置，這取決于被移動物體的類型和其它考量。例如，可以利用介電泳(dep)配置來選擇和移動微流體回路中的微物體。因此，微流體裝置100的支撐結(jié)構(gòu)104和/或蓋110可以包括dep配置，用于選擇性地在微流體回路120中的流體介質(zhì)180中的微物體上誘導(dǎo)dep力，從而選擇、捕捉和/或移動單個微物體或微物體組?？商娲?，微流體裝置100的支撐結(jié)構(gòu)104和/或蓋110可以包括電潤濕(ew)配置，用于在微流體回路120中的流體介質(zhì)180中的液滴上選擇性地誘導(dǎo)ew力，從而選擇、捕捉和/或移動單個液滴或液滴組。

在圖2a和圖2b中示出包括dep配置的微流體裝置200的一個示例。雖然為了簡單起見，圖2a和圖2b分別示出具有開放區(qū)域/腔室202的微流體裝置200的圍界102的一部分的側(cè)截面圖和頂截面圖，應(yīng)當(dāng)理解，區(qū)域/腔室202可以是具有更詳細結(jié)構(gòu)的流體回路元件的一部分，諸如生長腔室、隔離圍欄、流動區(qū)域或流動通道。此外，微流體裝置200可以包括其它流體回路元件。例如，微流體裝置200可以包括多個生長腔室或隔離圍欄和/或一個或多個流動區(qū)域或流動通道，諸如本文關(guān)于微流體裝置100所述的那些。dep配置可以被并入微流體裝置200的任何這種流體回路元件，或選擇其一部分。還應(yīng)當(dāng)理解的是，上述或下文描述的微流體裝置組件和系統(tǒng)組件中的任何一個可以被并入微流體裝置200中和/或與微流體裝置200結(jié)合使用。例如，包括上述控制和監(jiān)測設(shè)備152的系統(tǒng)150可以與微流體裝置200一起使用，該系統(tǒng)150包括介質(zhì)模塊160、運動模塊162、成像模塊164、傾斜模塊166和其它模塊168中的一個或多個。

如圖2a所示，微流體裝置200包括具有底部電極204和覆蓋底部電極204的電極活化基底206的支撐結(jié)構(gòu)104、以及具有頂部電極210的蓋110，頂部電極210與底部電極204間隔開。頂部電極210和電極活化基底206限定區(qū)域/腔室202的相對表面。因此，包含在區(qū)域/腔室202中的介質(zhì)180在頂部電極210與電極活化基底206之間提供電阻連接。還示出了電源212，其被配置為被連接到底部電極204和頂部電極210并且在這些電極之間產(chǎn)生偏置電壓，如在區(qū)域/腔室202中產(chǎn)生dep力所需要的。例如，電源212可以是交流(ac)電源。

在一些實施例中，圖2a和圖2b所示的微流體裝置200可以具有光學(xué)致動的dep配置。因此，可由運動模塊162控制的來自光源220的光222的變化圖案可以選擇性地激活和去激活電極活化基底206的內(nèi)表面208的區(qū)域214處的dep電極的變化圖案。(下文中，具有dep配置的微流體裝置的區(qū)域214被稱為“dep電極區(qū)域”。)如圖2b所示，指向電極活化基底206的內(nèi)表面208的光圖案222可以照亮以諸如正方形的圖案選擇的dep電極區(qū)域214a(以白色示出)。在下文中將未照射的dep電極區(qū)域214(交叉陰影線)稱為“暗”dep電極區(qū)域214。通過dep電極活化基底206的相對電阻抗(即，從底部電極204直到與流動區(qū)域106中介質(zhì)180相交界的電極活化基底206的內(nèi)表面208)大于通過每個暗dep電極區(qū)域214處的區(qū)域/腔室202中的介質(zhì)180的相對電阻抗(即，從電極活化基底206的內(nèi)表面208到蓋110的頂部電極210)。然而，照亮的dep電極區(qū)域214a表現(xiàn)出通過電極活化基底206的減小的相對阻抗，其小于通過每個照亮的dep電極區(qū)域214a處的區(qū)域/腔室202中介質(zhì)180的相對阻抗。

在電源212被激活的情況下，前述dep配置在照射的dep電極區(qū)域214a與相鄰的暗dep電極區(qū)域214之間的流體介質(zhì)180中產(chǎn)生電場梯度，這又產(chǎn)生了吸引或排斥流體介質(zhì)180中附近微物體(未示出)的局部dep力。因此，可以通過改變從光源220投射到微流體裝置200的光圖案222，在區(qū)域/腔室202的內(nèi)表面處的許多不同的這種dep電極區(qū)域214處選擇性地激活和去激活吸引或排斥流體介質(zhì)180中微物體的dep電極。dep力吸引還是排斥附近的微物體可以取決于諸如電源212的頻率和介質(zhì)180和/或微物體(未示出)的介電特性的這種參數(shù)。

圖2b所示的照亮的dep電極區(qū)域214a的正方形圖案224僅僅是示例。通過投射到裝置200的光圖案222可以照射(從而被激活)dep電極區(qū)域214的任何圖案，并且可以通過改變或移動光圖案222來反復(fù)改變照亮的/激活的dep電極區(qū)域214的圖案。

在一些實施例中，電極活化基底206可以包括光電導(dǎo)材料或由光電導(dǎo)材料組成。在這樣的實施例中，電極活化基底206的內(nèi)表面208可以是無特性的。例如，電極活化基底206可以包括氫化非晶硅(a-si：h)層或由其構(gòu)成。a-si：h可以包括例如約8％至40％的氫(以100*氫原子數(shù)/氫和硅原子的總數(shù)來計算)。a-si：h層可以具有約500nm至約2.0μm的厚度。在這樣的實施例中，可以根據(jù)光圖案222，在電極活化基底206的內(nèi)表面208上的任何地方以任何圖案來形成dep電極區(qū)域214。因此，無需固定dep電極區(qū)域214的數(shù)量和圖案，而是可以將其對應(yīng)于光圖案222。已經(jīng)在例如美國專利第re44,711號(wu等人)(最初發(fā)布為美國專利第7,612,355號)中描述了具有包括上述光電導(dǎo)層的dep配置的微流體裝置的示例，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在其它實施例中，電極活化基底206可以包括具有多個摻雜層、電絕緣層(或區(qū)域)和諸如在半導(dǎo)體領(lǐng)域中已知的形成半導(dǎo)體集成電路的導(dǎo)電層的基底。例如，電極活化基底206可以包括多個光電晶體管，包括例如橫向雙極光電晶體管，每個光電晶體管對應(yīng)于dep電極區(qū)域214?？商娲兀姌O活化基底206可以包括由光電晶體管開關(guān)控制的電極(例如導(dǎo)電金屬電極)，每個這種電極對應(yīng)于dep電極區(qū)域214。電極活化基底206可以包括這種光電晶體管或光電晶體管控制電極的圖案。例如，該圖案可以是排列成行和列的基本上正方形的光電晶體管或光電晶體管控制電極的陣列，如圖2b所示。可替代地，圖案可以是形成六方點格的基本上六邊形的光電晶體管或光電晶體管控制電極的陣列。不管何種圖案，電路元件可以在電極活化基底206的內(nèi)表面208處的dep電極區(qū)域214與底部電極210之間形成電連接，并且可以由光圖案222選擇性地激活和去激活那些電連接(即光電晶體管或電極)。當(dāng)未被激活時，每個電連接可以具有高阻抗，使得通過電極活化基底206的相對阻抗(即，從底部電極204到與區(qū)域/腔室202中介質(zhì)180相交界的電極活化基底206的內(nèi)表面208)大于在相應(yīng)dep電極區(qū)域214處通過介質(zhì)180的相對阻抗(即，從電極活化基底206的內(nèi)表面208到蓋110的頂部電極210)。然而，當(dāng)由光圖案222中的光激活時，通過電極活化基底206的相對阻抗小于在每個照亮的dep電極區(qū)域214處通過介質(zhì)180的相對阻抗，從而在相應(yīng)dep電極區(qū)域214處激活dep電極，如上所述。因此，可以按照光圖案222確定的方式，在區(qū)域/腔室202中電極活化基底206的內(nèi)表面208處的許多不同dep電極區(qū)域214處選擇性地激活和去激活吸引和排斥介質(zhì)180中的微物體(未示出)的dep電極。

在例如美國專利第7,956,339號(ohta等人)中已經(jīng)描述了具有包括光電晶體管的電極活化基底的微流體裝置的示例(參見例如圖21和圖22所示的裝置300以及其說明書)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。在例如美國專利公布第214/0124370號(short等)中已經(jīng)描述了具有包括由光電晶體管開關(guān)控制的電極的電極活化基底的微流體裝置的示例(參見例如各個附圖所示的裝置200、400、500、600和900以及其說明書)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

在dep配置的微流體裝置的一些實施例中，頂部電極210是圍界102的第一壁(或蓋110)的一部分，并且電極活化基底206和底部電極204是圍界102的第二壁(或支撐結(jié)構(gòu)104)的一部分。區(qū)域/腔室202可以在第一壁與第二壁之間。在其它實施例中，電極210是第二壁(或支撐結(jié)構(gòu)104)的一部分，并且電極活化基底206和/或電極210中的一個或兩個是第一壁(或蓋110)的一部分。此外，光源220可以替代地用于從下方照亮圍界102。

利用具有dep配置的圖2a-圖2b的微流體裝置200，通過將光圖案222投射到裝置200，以便以圍繞并捕捉微物體的圖案(例如，正方形圖案224)來激活電極活化襯底206的內(nèi)表面208的dep電極區(qū)域214a處的第一組一個或多個dep電極，運動模塊162可以在區(qū)域/腔室202中選擇介質(zhì)180中的微物體(未示出)。然后運動模塊162可以通過相對于裝置200移動光圖案222以激活在dep電極區(qū)域214處的第二組一個或多個dep電極，來移動捕捉到的微物體?？商娲?，可以相對于光圖案222來移動裝置200。

在其它實施例中，微流體裝置200可以具有不依賴于電極活化基底206的內(nèi)表面208處的dep電極的光激活的dep配置。例如，電極活化基底206可以包括與包含至少一個電極的表面(例如，蓋110)相對的選擇性可尋址和可激勵電極。可以選擇性地打開和閉合開關(guān)(例如，半導(dǎo)體襯底中的晶體管開關(guān))，以激活或去激活dep電極區(qū)域214處的dep電極，從而在激活的dep電極附近的區(qū)域/腔室202中的微物體(未示出)上形成凈dep力。取決于諸如電源212的頻率和區(qū)域/腔室202中介質(zhì)(未示出)和/或微物體的介電特性的特征，dep力可以吸引或排斥附近的微物體。通過選擇性地激活和去激活一組dep電極(例如，在形成正方形圖案224的一組dep電極區(qū)域214處)，可以在區(qū)域/腔室202內(nèi)捕集和移動區(qū)域/腔室202中的一個或多個微物體。圖1中的運動模塊162可以控制這種開關(guān)，從而激活和去激活各個dep電極，以選擇、捕集和移動區(qū)域/腔室202周圍的特殊微物體(未示出)。具有包括選擇性可尋址和可激勵電極的dep配置的微流體裝置在本領(lǐng)域中是已知的，并且已經(jīng)在例如美國專利第6,294,063號(becker等人)和第6,942,776號(medoro))中描述，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

作為又一示例，微流體裝置200可以具有電潤濕(ew)配置，其可以代替dep配置，或者可以位于微流體裝置200中與具有dep配置的部分分離的一部分中。ew配置可以是光電潤濕配置或介質(zhì)上電潤濕(ewod)配置，這兩者都是本領(lǐng)域已知的。在一些ew配置中，支撐結(jié)構(gòu)104具有夾在介電層(未示出)與底部電極204之間的電極活化基底206。介電層可以包括疏水材料和/或可以涂覆有疏水材料。對于具有ew配置的微流體裝置200，支撐結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面208是介電層或其疏水涂層的內(nèi)表面。

介電層(未示出)可以包括一個或多個氧化層，并且可以具有約50nm至約250nm(例如約125nm至約175nm)的厚度。在一些實施例中，介電層可以包括氧化物(諸如金屬氧化物(例如，氧化鋁或氧化鉿))的層。在一些實施例中，介電層可以包括除金屬氧化物之外的介電材料，諸如硅的氧化物或氮化物。無論確切的組分和厚度如何，介電層可以具有約10kω至約50kω的阻抗。

在一些實施例中，介電層的向內(nèi)朝向區(qū)域/腔室202的內(nèi)表面涂覆有疏水材料。疏水材料可以包括例如氟化碳分子。氟化碳分子的示例包括全氟聚合物，諸如聚四氟乙烯(例如，)或聚(2,3-二氟甲基-全氟四氫呋喃)(例如cytop^tm)。構(gòu)成疏水材料的分子可以共價接合到介電層的表面。例如，可以通過連接基團(諸如硅氧烷基團、膦酸基團或硫醇基團)將疏水材料的分子共價結(jié)合到介電層的表面。因此，在一些實施例中，疏水材料可以包括烷基封端的硅氧烷、烷基封端的膦酸或烷基封端的硫醇。烷基可以是長鏈烴(例如，具有至少10個碳的鏈，或至少16、18、20、22或更多個碳的鏈)?？商娲?，可以使用氟化(或全氟化)碳鏈代替烷基。因此，例如，疏水材料可以包含氟代烷基封端的硅氧烷、氟代烷基封端的膦酸或氟代烷基封端的硫醇。在一些實施例中，疏水涂層具有約10nm至約50nm的厚度。在其它實施例中，疏水涂層具有小于10nm(例如，小于5nm、或約1.5至3.0nm)的厚度。

在一些實施例中，具有電潤濕配置的微流體裝置200的蓋110也涂覆有疏水材料(未示出)。疏水材料可以是與用于涂覆支撐結(jié)構(gòu)104的介電層相同的疏水材料，并且疏水涂層可以具有與支撐結(jié)構(gòu)104的介電層上的疏水涂層的厚度基本相同的厚度。此外，蓋110可以包括以支撐結(jié)構(gòu)104的方式夾在介電層與頂部電極210之間的電極活化基底206。電極活化基底206和蓋110的介電層可以具有與電極活化基底206和支撐結(jié)構(gòu)104的介電層相同的組分和/或尺寸。因此，微流體裝置200可以具有兩個電潤濕表面。

在一些實施例中，如上所述，電極活化基底206可以包括光電導(dǎo)材料。因此，在一些實施例中，電極活化基底206可以包括氫化非晶硅層(a-si：h)或由其構(gòu)成。a-si：h可以包括例如約8％至40％的氫(以100*(氫原子數(shù))/(氫和硅原子的總數(shù))計算)。a-si：h層可以具有約500nm至約2.0μm的厚度?？商娲?，如上所述，電極活化基底206可以包括由光電晶體管開關(guān)控制的電極(例如，導(dǎo)電金屬電極)。具有光電潤濕配置的微流體裝置是本領(lǐng)域已知的和/或可以用本領(lǐng)域已知的電極活化基底來構(gòu)建。例如，美國專利第6,958,132號(chiou等人)(其全部內(nèi)容通過引用并入本文)公開了具有諸如a-si：h的光電導(dǎo)材料的光電潤濕配置，而上述參引的美國專利公布第2204/0124370號(short等人)公開了具有由光電晶體管開關(guān)控制的電極的電極活化基底。

因此，微流體裝置200可以具有光電潤濕配置，并且光圖案222可以用于激活電極活化基底206中的光電導(dǎo)ew區(qū)域或光響應(yīng)ew電極。電極活化基底206的這種激活的ew區(qū)域或ew電極可以在支撐結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面208(即，覆蓋介電層或其疏水涂層的內(nèi)表面)處產(chǎn)生電潤濕力。通過改變?nèi)肷涞诫姌O活化基底206上的光圖案222(或相對于光源220移動微流體裝置200)，可以移動與支撐結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面208接觸的液滴(例如，含有水介質(zhì)、溶液或溶劑)穿過存在于區(qū)域/腔室202中的不混溶流體(例如，油介質(zhì))來。

在其它實施例中，微流體裝置200可以具有ewod配置，并且電極活化基底206可以包括不依賴于光進行激活的選擇性可尋址和可激勵的電極。因此，電極活化基底206可以包括這種電潤濕(ew)電極的圖案。例如，圖案可以是排列成行和列的基本上正方形ew電極的陣列，如圖2b所示。可替代地，圖案可以是形成六邊點格的基本上六邊形ew電極的陣列。不管何種圖案，可以通過電開關(guān)(例如半導(dǎo)體襯底中的晶體管開關(guān))選擇性地激活(或去激活)ew電極。通過選擇性地激活和去激活電極活化基底206中的ew電極，可以在區(qū)域/腔室202內(nèi)移動與覆蓋的介電層或其疏水涂層的內(nèi)表面208相接觸的液滴(未示出)。圖1中的運動模塊162可以控制這樣的開關(guān)，從而激活和去激活各個ew電極，以選擇并移動區(qū)域/腔室202周圍的特殊液滴。具有包括選擇性尋址和可激勵電極的ewod配置的微流體裝置在本領(lǐng)域中是已知的，并且已經(jīng)在例如美國專利第8,685,344號(sundarsan等人)中進行了描述，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

不管微流體裝置200的配置如何，電源212可以用于提供為微流體裝置200的電路供電的電勢(例如，ac電壓電勢)。電源212可以與圖1參引的電源192相同或是圖1參引的電源192的組件。電源212可以被配置為向頂部電極210和底部電極204提供ac電壓和/或電流。對于ac電壓，如上所述，電源212可以提供足以產(chǎn)生足夠強大以捕集和移動區(qū)域/腔室202中各個微物體(未示出)的凈dep力(或電潤濕力)的頻率范圍和平均或峰值功率(例如，電壓或電流)范圍，和/或還如上所述，電源212可以提供足以改變區(qū)域/腔室202中支撐結(jié)構(gòu)104的內(nèi)表面208(即介電層和/或介電層上的疏水涂層)的潤濕特性的頻率范圍和平均或峰值功率(例如，電壓或電流)范圍。這種頻率范圍和平均或峰值功率范圍是本領(lǐng)域已知的。例如，參見美國專利第6,958,132號(chiou等人)、美國專利第re44,711號(wu等人)(最初發(fā)布為美國專利第7,612,355號)和美國專利公布第us2014/0124370號(short等人)、us2015/0306598(khandros等人)和us2015/0306599(khandros等人)。

隔離圍欄。在圖2c和圖2d所示的微流體裝置240內(nèi)示出一般隔離圍欄244、246和248的非限制性示例。每個隔離圍欄244、246和248可以包括分離結(jié)構(gòu)250，其限定分離區(qū)域258和將分離區(qū)域258流體上連接到通道122的連接區(qū)域254。連接區(qū)域254可以包括到通道122的近端開口252以及到分離區(qū)域258的遠端開口256。連接區(qū)域254可以被配置為使得從通道122流入隔離圍欄244、246、248的流體介質(zhì)(未示出)流動的最大穿透深度不延伸到分離區(qū)域258。因此，由于連接區(qū)域254，因此，布置在隔離圍欄244、246、248的分離區(qū)域258中的微物體(未示出)或其它材料(未示出)可以與通道122中的介質(zhì)180的流動分離并且基本上不受其影響。

因此，通道122可以是波及區(qū)域的示例，并且隔離圍欄244、246、248的分離區(qū)域258可以是未波及區(qū)域的示例。如所示的，通道122和隔離圍欄244、246、248可以被配置為包含一個或多個流體介質(zhì)180。在圖2c-圖2d所示的示例中，端口242被連接到通道122并且允許將流體介質(zhì)180引入微流體裝置240或從微流體裝置240移除流體介質(zhì)180。在引入流體介質(zhì)180之前，微流體裝置可以裝填有諸如二氧化碳氣體的氣體。一旦微流體裝置240包含流體介質(zhì)180，則可以選擇性地產(chǎn)生和停止通道122中的流體介質(zhì)180的流260。例如，如圖所示，端口242可以布置在通道122的不同位置(例如，相對端)處，并且可以從用作入口的一個端口242到用作出口的另一端口242形成介質(zhì)的流260。

圖2e示出根據(jù)本發(fā)明的隔離圍欄244的示例的詳細視圖。還示出微物體270的示例。

眾所周知，微流體通道122中流體介質(zhì)180的流260經(jīng)過隔離圍欄244的近端開口252可以使得介質(zhì)180的二次流262進入和/或離開隔離圍欄244。為了將隔離圍欄244的分離區(qū)域258中的微物體270與二次流262分離，隔離圍欄244的連接區(qū)域254的長度lcon(即，從近端開口252到遠端開口256)應(yīng)該大于二次流262進入到連接區(qū)域254的穿透深度dp。二次流262的穿透深度dp取決于在通道122中流動的流體介質(zhì)180的速度、以及與通道122的配置相關(guān)的各種參數(shù)、以及到通道122的連接區(qū)域254的近端開口252。對于給定的微流體裝置，通道122和開口252的配置將是固定的，而通道122中流體介質(zhì)180的流260速率將是可變的。因此，對于每個隔離圍欄244，可以識別通道122中流體介質(zhì)180流260的最大速度vmax，確保二次流262的穿透深度dp不超過連接區(qū)域254的長度lcon。只要通道122中流體介質(zhì)180的流260速率不超過最大速度vmax，則所得到的二次流262可以被限制到通道122和連接區(qū)域254并保持在分離區(qū)域258之外。因此，通道122中的介質(zhì)180的流260將不會把微物體270拖拽出分離區(qū)域258。相反，位于分離區(qū)域258中的微物體270將停留在分離區(qū)域258中，而不管通道122中流體介質(zhì)180的流260。

此外，只要通道122中介質(zhì)180的流260速率不超過vmax，通道122中流體介質(zhì)180的流260將不會把混雜顆粒(例如微粒和/或納米顆粒)從通道122移至隔離圍欄244的分離區(qū)域258。使得連接區(qū)域254的長度lcon大于二次流262的最大穿透深度dp，可以因此防止一個隔離圍欄244被來自通道122或另一個隔離圍欄(例如，圖2d中的隔離圍欄246、248)的混雜顆粒污染。

由于通道122和隔離圍欄244、246、248的連接區(qū)域254可能受通道122中介質(zhì)180的流260的影響，所以通道122和連接區(qū)域254可以被認為是波及(或流動)區(qū)域。另一方面，隔離圍欄244、246、248的分離區(qū)域258可以被認為是未波及(或非流動)區(qū)域。例如，通道122中第一流體介質(zhì)180中的組分(未示出)可以基本上僅通過第一介質(zhì)180的組分擴散(從通道122經(jīng)過連接區(qū)域254并進入到分離區(qū)域258中的第二流體介質(zhì)280)與分離區(qū)域258中的第二流體介質(zhì)280混合。類似地，分離區(qū)域258中第二介質(zhì)280的組分(未示出)可以基本上僅通過第二介質(zhì)280的組分擴散(從分離區(qū)域258經(jīng)過連接區(qū)域254并進入到通道122中的第一介質(zhì)180)與通道122中的第一介質(zhì)180混合。第一介質(zhì)180可以是與第二介質(zhì)280相同或不同的介質(zhì)。此外，第一介質(zhì)180和第二介質(zhì)280可以在開始時是相同的，然后變得不同(例如，通過由分離區(qū)域258中的一個或多個細胞來調(diào)節(jié)第二介質(zhì)280，或者通過改變流過通道122的介質(zhì)180)。

由通道122中流體介質(zhì)180的流260引起的二次流262的最大穿透深度dp可以取決于如上所述的多個參數(shù)。這類參數(shù)的示例包括：通道122的形狀(例如，通道可以將介質(zhì)引導(dǎo)到連接區(qū)域254中，將介質(zhì)從連接區(qū)域254轉(zhuǎn)移，或者沿著基本上垂直于連接區(qū)域254的近端開口252的方向?qū)⒔橘|(zhì)引導(dǎo)到通道122中)；通道122在近端開口252處的寬度wch(或橫截面積)；和連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon(或橫截面積)；通道122中流體介質(zhì)180的流260的速度v；第一介質(zhì)180和/或第二介質(zhì)280的粘度等。

在一些實施例中，通道122和隔離圍欄244、246、248的尺寸可以相對于通道122中的流體介質(zhì)180的流260的向量被定向如下：通道寬度wch(或通道122的橫截面積)可以基本上垂直于介質(zhì)180的流260；連接區(qū)域254在開口252處的寬度wcon(或橫截面積)可以基本上平行于通道122中介質(zhì)180的流260；和/或連接區(qū)域的長度lcon可以基本上垂直于通道122中介質(zhì)180的流260。前述僅僅是示例，并且通道122和隔離圍欄244、246、248的相對位置可以是相對于彼此的其它取向。

如圖2e所示，連接區(qū)域254的寬度wcon可以從近端開口252到遠端開口256是均勻的。因此，連接區(qū)域254在遠端開口256處的寬度wcon可以是本文為連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon所標識的范圍?？商娲兀B接區(qū)域254在遠端開口256處的寬度wcon可以大于連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon。

如圖2e所示，分離區(qū)域258在遠端開口256處的寬度可以與連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon基本相同。因此，分離區(qū)域258在遠端開口256處的寬度可以是本文為連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon所標識的任何范圍?？商娲?，分離區(qū)域258在遠端開口256處的寬度可以大于或小于連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon。此外，遠端開口256可以小于近端開口252，并且連接區(qū)域254的寬度wcon可以在近端開口252與遠端開口256之間變窄。例如，使用各種不同的幾何形狀(例如，斜切連接區(qū)域、使連接區(qū)域成斜面)，連接區(qū)域254可以在近端開口與遠端開口之間變窄。此外，連接區(qū)域254的任何部分或子部分(例如，連接區(qū)域與近端開口252相鄰的一部分)可以變窄。

在隔離圍欄(例如124、126、128、130、244、246或248)的各種實施例中，分離區(qū)域(例如258)被配置為包含多個微物體。在其它實施例中，分離區(qū)域可以被配置為僅僅包含一個、兩個、三個、四個、五個或類似的相對較少數(shù)量的微物體。因此，例如，分離區(qū)域的體積可以是至少3×10³、6×10³、9×10³、1×10⁴、2×10⁴、4×10⁴、8×10⁴、1×10⁵、2×10⁵、4×10⁵、8×10⁵、1×10⁶、2×10⁶、4×10⁶、6×10⁶立方微米或更大。

在隔離圍欄的各種實施例中，通道122在近端開口(例如252)處的寬度wch可以在以下范圍內(nèi)：50-1000微米、50-500微米、50-400微米、50-300微米、50-250微米、50-200微米、50-150微米、50-100微米、70-500微米、70-400微米、70-300微米、70-250微米、70-200微米、70-150微米、90-400微米、90-300微米、90-250微米、90-200微米、90-150微米、100-300微米、100-250微米、100-200微米、100-150微米和100-120微米。上述僅僅是示例，并且通道122的寬度wch可以在其它范圍內(nèi)(例如，由上面列出的任何端點限定的范圍)。此外，通道122的wch可以被選擇為通道在除了隔離圍欄的近端開口之外的區(qū)域中的任何一個范圍。

在一些實施例中，隔離圍欄的橫截面的高度為約30至約200微米、或約50至約150微米。在一些實施例中，隔離圍欄的橫截面積為約100,000至約2,500,000平方微米、或約200,000至約2,000,000平方微米。在一些實施例中，連接區(qū)域具有與對應(yīng)的隔離圍欄的橫截面高度相匹配的橫截面高度。在一些實施例中，連接區(qū)域具有約50至約500微米、或約100至約300微米的橫截面寬度。

在隔離圍欄的各種實施例中，通道122在近端開口252處的高度hch可以在以下任何范圍內(nèi)：20-100微米、20-90微米、20-80微米、20-70微米、20-60微米、20-50微米、30-100微米、30-90微米、30-80微米、30-70微米、30-60微米、30-50微米、40-100微米、40-90微米、40-80微米、40-70微米、40-60微米或40-50微米。上述僅僅是示例，并且通道122的高度hch可以在其它范圍內(nèi)(例如，由上述任何端點限定的范圍)。通道122的高度hch可以被選擇為通道在除了隔離圍欄的近端開口之外的區(qū)域中的任何一個范圍。

在隔離圍欄的各種實施例中，通道122在近端開口252處的橫截面面積可以在以下任何范圍內(nèi)：500-50,000平方微米、500-40,000平方微米、500-30,000平方微米、500-25,000平方微米、500-20,000平方微米、500-15,000平方微米、500-10,000平方微米、500-7,500平方微米、500-5,000平方微米、1,000-25,000平方微米、1,000-20,000平方微米、1,000-15,000平方微米、1,000-10,000平方微米、1,000-7,500平方微米、1,000-5,000平方微米、2,000-20,000平方微米、2,000-15,000平方微米、2,000-10,000平方微米、2,000-7,500平方微米、2,000-6,000平方微米、3,000-20,000平方微米、3,000-15,000平方微米、3,000-10,000平方微米、3,000-7,500平方微米、或3,000至6,000平方微米。上述僅僅是示例，并且通道122在近端開口252處的橫截面積可以在其它范圍內(nèi)(例如，由上述任何端點限定的范圍)。

在隔離圍欄的各種實施例中，連接區(qū)域254的長度lcon可以在以下任何范圍內(nèi)：1-200微米、5-150微米、10-100微米、15-80微米、20-60微米、20-500微米、40-400微米、60-300微米、80-200微米和100-150微米。上述僅僅是示例，并且連接區(qū)域254的長度lcon可以在與上述示例不同的范圍內(nèi)(例如，由上述任何端點限定的范圍)。

在隔離圍欄的各種實施例中，連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon可以在以下任何范圍內(nèi)：20-500微米、20-400微米、20-300微米、20-200微米、20-150微米、20-100微米、20-80微米、20-60微米、30-400微米、30-300微米、30-200微米、30-150微米、30-100微米、30-80微米、30-60微米、40-300微米、40-200微米、40-150微米、40-100微米、40-80微米、40-60微米、50-250微米、50-200微米、50-150微米、50-100微米、50-80微米、60-200微米、60-150微米、60-100微米、60-80微米、70-150微米、70-100微米和80-100微米。上述僅僅是示例，并且連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon可以不同于前述示例(例如，由上面列出的任何端點限定的范圍)。

在隔離圍欄的各種實施例中，連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon可以在以下任何范圍內(nèi)：2-35微米、2-25微米、2-20微米、2-15微米、2-10微米、2-7微米、2-5微米、2-3微米、3-25微米、3-20微米、3-15微米、3-10微米、3-7微米、3-5微米、3-4微米、4-20微米、4-15微米、4-10微米、4-7微米、4-5微米、5-15微米、5-10微米、5-7微米、6-15微米、6-10微米、6-7微米、7-15微米、7-10微米、8-15微米和8-10微米。上述僅僅是示例，并且連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon可以不同于前述示例(例如，由上面列出的任何端點限定的范圍)。

在隔離圍欄的各種實施例中，連接區(qū)域254的長度lcon與連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon之比可以大于或等于以下任一比例：0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0或更大。上述僅僅是示例，并且連接區(qū)域254的長度lcon與連接區(qū)域254在近端開口252處的寬度wcon之比可以與上述示例不同。

在微流體裝置100、200、240、290、420、1500、1700、1800的各種實施例中，vmax可以被設(shè)置為約0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、or1.5μl/sec。

在具有隔離圍欄的微流體裝置的各種實施例中，分離區(qū)域258的體積可以是例如至少3×10³、6×10³、9×10³、1×10⁴、2×10⁴、4×10⁴、8×10⁴、1×10⁵、2×10⁵、4×10⁵、8×10⁵、1×10⁶、2×10⁶、4×10⁶、6×10⁶立方微米或或更大。在具有隔離圍欄的微流體裝置的各種實施例中，隔離圍欄的體積可以是約5×10³、7×10³、1×10⁴、3×10⁴、5×10⁴、8×10⁴、1×10⁵、2×10⁵、4×10⁵、6×10⁵、8×10⁵、1×10⁶、2×10⁶、4×10⁶、8×10⁶、1×10⁷、3×10⁷、5×10⁷或約8×10⁷立方微米或更大。在一些實施例中，微流體裝置具有其中可以維持不超過1×10²個生物細胞的隔離圍欄，并且隔離圍欄的體積可以不超過2×10⁶立方微米。在一些實施例中，微流體裝置具有其中可以維持不超過1×10²個生物細胞的隔離圍欄，并且隔離圍欄可以不超過4×10⁵立方微米。在其它實施例中，微流體裝置具有其中可以維持不超過50個生物細胞的隔離圍欄，隔離圍欄可以不超過4×10⁵立方微米。

在各種實施例中，微流體裝置具有如本文所述的任何實施例中所配置的隔離圍欄，其中微流體裝置具有約100至約500個隔離圍欄、約200至約1000個隔離圍欄、約500至約1500個隔離圍欄、約1000至約2000個隔離圍欄、或約1000至約3500個隔離圍欄。

在一些其它實施例中，微流體裝置具有如本文所述的任何實施例中所配置的隔離圍欄，其中微流體裝置具有約1500至約3000個隔離圍欄、約2000至約3500個隔離圍欄、約2500至約4000個隔離圍欄、約3000至約4500個隔離圍欄、約3500至約5000個隔離圍欄、約4000至約5500個隔離圍欄、約4500至約6000個隔離圍欄、約5000至約6500個隔離圍欄、約5500至約7000個隔離圍欄、約6000至約7500個隔離圍欄、約6500至約8000個隔離圍欄、約7000至約8500個隔離圍欄、約7500至約9000個隔離圍欄、約8000至約9500個隔離圍欄、約8500至約10,000個隔離圍欄、約9000至約10,500個隔離圍欄、約9500至約11,000個隔離圍欄、約10,000至約11,500個隔離圍欄、約10,500至約12,000個隔離圍欄、約11,000至約12,500個隔離圍欄、約11,500至約13,000個隔離圍欄、約12,000至約13,500個隔離圍欄、約12,500至約14,000個隔離圍欄、約13,000至約14,500個隔離圍欄、約13,500至約15,000個隔離圍欄、約14,000至約15,500個隔離圍欄、約14,500至約16,000個隔離圍欄、約15,000至約16,500個隔離圍欄、約15,500至約17,000個隔離圍欄、約16,000至約17,500個隔離圍欄、約16,500至約18,000個隔離圍欄、約17,000至約18,500個隔離圍欄、約17,500至約19,000個隔離圍欄、約18,000至約19,500個隔離圍欄、約18,500至約20,000個隔離圍欄、約19,000至約20,500個隔離圍欄、約19,500至約21,000個隔離圍欄、or約20,000至約21,500個隔離圍欄。

圖2f示出根據(jù)一個實施例的微流體裝置290。圖2f中示出的微流體裝置290是微流體裝置100的程式化圖。實際上，微流體裝置290及其組成回路元件(例如，通道122和隔離圍欄128)將具有本文所討論的尺寸。圖2f中示出的微流體回路120具有兩個端口107、四個不同的通道122和四個不同的流動路徑106。微流體裝置290還包括通到每個通道122的多個隔離圍欄。在圖2f所示的微流體裝置中，隔離圍欄具有類似于圖2e所示圍欄的幾何形狀，因此具有連接區(qū)域和分離區(qū)域。因此，微流體回路120既包括波及區(qū)域(例如，通道122和在二次流262的最大穿透深度dp內(nèi)的連接區(qū)域254的部分)也包括非波及區(qū)域(例如，分離區(qū)域258和不在二次流262的最大穿透深度dp內(nèi)的連接區(qū)域254的部分)。

圖3a至圖3d示出可用于操作和觀察根據(jù)本發(fā)明的微流體裝置(例如，100、200、440、290)的系統(tǒng)150的各種實施例。如圖3a所示，系統(tǒng)150可以包括被配置為保持微流體裝置100(未示出)或本文所述的任何其它微流體裝置的結(jié)構(gòu)(“巢(nest)”)300。巢300可以包括能夠與微流體裝置360(例如，光學(xué)致動的動電裝置100)交界并且提供從電源192到微流體裝置360的電連接的插座302。巢300還可以包括集成的電信號生成子系統(tǒng)304。集成的電信號生成子系統(tǒng)304可以被配置為向插座302提供偏置電壓，使得當(dāng)插座302保持微插流器裝置360時，在微插流器裝置360中的一對電極兩端施加偏置電壓。因此，電信號生成子系統(tǒng)304可以是電源192的一部分。將偏置電壓施加到微流體裝置360的能力并不意味著當(dāng)插座302保持微流體裝置360時會一直施加偏置電壓。相反，在大多數(shù)情況下，將間歇地施加偏置電壓，例如，僅在需要在微流體裝置360中便于生成動電力(例如介電泳或電潤濕)時，才施加偏置電壓。

如圖3a所示，巢300可以包括印刷電路板組件(pcba)320。電信號生成子系統(tǒng)304可以安裝在pcba320上并被電集成到pcba320中。示例性支撐件也包括安裝在pcba320上的插座302。

通常，電信號生成子系統(tǒng)304將包括波形發(fā)生器(未示出)。電信號生成子系統(tǒng)304還可以包括示波器(未示出)和/或被配置為放大從波形發(fā)生器接收到的波形的波形放大電路(未示出)。示波器(如果有的話)可以被配置為測量由插座302保持的提供給微流體裝置360的波形。在一些實施例中，示波器測量在接近微流體裝置360(和遠離波形發(fā)生器)位置處的波形，從而確保更準確地測量實際施加到裝置的波形。例如，從示波器測量值獲得的數(shù)據(jù)可以被提供為對波形發(fā)生器的反饋，并且波形發(fā)生器可以被配置為基于這種反饋來調(diào)節(jié)其輸出。redpitaya^tm是一個合適的組合式波形發(fā)生器和示波器的示例。

在一些實施例中，巢300還包括控制器308，諸如用于感測和/或控制電信號生成子系統(tǒng)304的微處理器。合適的微處理器的示例包括arduino^tm微處理器，諸如arduinonano^tm。控制器308可以用于執(zhí)行功能和分析，或者可以與外部主控制器154(圖1所示)進行通信以執(zhí)行功能和分析。在圖3a所示的實施例中，控制器308通過接口310(例如，插頭或連接器)與主控制器154通信。

在一些實施例中，巢300可以包括電信號生成子系統(tǒng)304，其包括redpitaya^tm波形發(fā)生器/示波器單元(“redpitaya^tm單元”)和波形放大電路，其中波形放大電路將redpitaya^tm單元產(chǎn)生的波形放大并且將放大的電壓傳送給微流體裝置100。在一些實施例中，redpitaya^tm單元被配置為測量微流體裝置360處的放大電壓，然后根據(jù)需要調(diào)節(jié)其自身的輸出電壓，使得在微流體裝置360處測量到的電壓是期望值。在一些實施例中，波形放大電路可以具有由安裝在pcba320上的一對dc-dc轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的+6.5v至-6.5v的電源，從而在微流體裝置360處產(chǎn)生高達13vpp的信號。

如圖3a所示，巢300還可以包括熱控制子系統(tǒng)306。熱控制子系統(tǒng)306可以被配置為調(diào)整由支撐結(jié)構(gòu)300保持的微流體裝置360的溫度。例如，熱控制子系統(tǒng)306可以包括peltier熱電裝置(未示出)和冷卻單元(未示出)。peltier熱電裝置可以具有被配置為與微流體裝置360的至少一個表面相交界的第一表面。例如，冷卻單元可以是冷卻塊(未示出)，諸如液體冷卻鋁塊。peltier熱電裝置的第二表面(例如，與第一表面相對的表面)可以被配置為與這種冷卻塊的表面交界。冷卻塊可以被連接到流體路徑330，流體路徑330被配置為通過冷卻塊循環(huán)冷卻的流體。在圖3a所示的實施例中，支撐結(jié)構(gòu)300包括入口332和出口334，以從外部貯液器(未示出)接收冷卻的流體，將冷卻的流體引入流體路徑330并通過冷卻塊，然后將冷卻的流體返回到外部貯液器。在一些實施例中，peltier熱電裝置、冷卻單元和/或流體路徑330可以安裝在支撐結(jié)構(gòu)300的殼體340上。在一些實施例中，熱控制子系統(tǒng)306被配置為調(diào)整peltier熱電裝置的溫度，以便實現(xiàn)微流體裝置360的目標溫度。例如，可以通過諸如pololu^tm熱電電源(pololuroboticsandelectronicscorp.(pololurobotic和electronics公司))的熱電電源來實現(xiàn)peltier熱電裝置的溫度調(diào)整。熱控制子系統(tǒng)306可以包括反饋電路，諸如由模擬電路提供的溫度值?？商娲兀梢杂蓴?shù)字電路提供反饋電路。

在一些實施例中，巢300可以包括具有反饋電路的熱控制子系統(tǒng)306，其中反饋電路是包括電阻器(例如，電阻為1kω+/-0.1％，溫度系數(shù)+/-0.02ppm/c0)和ntc熱敏電阻(例如，標稱電阻為1kω+/-0.01％)的模擬分壓器電路(圖3b所示)。在一些示例中，熱控制子系統(tǒng)306測量來自反饋電路的電壓，然后使用計算出的溫度值作為機載pid控制環(huán)路算法的輸入。例如，來自pid控制環(huán)路算法的輸出可以驅(qū)動pololu^tm馬達驅(qū)動器(未示出)上的定向和脈沖寬度調(diào)制的信號引腳，以致動熱電電源，從而控制peltier熱電裝置。

巢300可以包括串行端口350，其允許控制器308的微處理器經(jīng)由接口310與外部主控制器154進行通信。另外，控制器308的微處理器可以與電信號生成子系統(tǒng)304和熱控制子系統(tǒng)306進行通信(例如，經(jīng)由plink工具(未示出))。因此，經(jīng)由控制器308、接口310和串行端口350的組合，電信號生成子系統(tǒng)308和熱控制子系統(tǒng)306可以與外部主控制器154進行通信。以這種方式，除了其他方面之外，主控制器154可以通過執(zhí)行用于輸出電壓調(diào)節(jié)的縮放計算，以輔助電信號生成子系統(tǒng)308。通過耦接到外部主控制器154的顯示裝置170提供的圖形用戶界面(gui)(圖3c中示出其一個示例)可以被配置為繪制分別從熱控制子系統(tǒng)306和電信號生成子系統(tǒng)308獲得的溫度和波形數(shù)據(jù)?？商娲鼗蛄硗獾兀琯ui可以允許更新控制器308、熱控制子系統(tǒng)306和電信號生成子系統(tǒng)304。

如上所述，系統(tǒng)150可以包括成像裝置194。在一些實施例中，成像裝置194包括光調(diào)制子系統(tǒng)404。光調(diào)制子系統(tǒng)404可以包括數(shù)字反射鏡裝置(dmd)或微快門陣列系統(tǒng)(msa)，其中任一個可以被配置為接收來自光源402光并將接收到的光的一部分發(fā)送到顯微鏡400的光具組中?？商娲?，光調(diào)制子系統(tǒng)404可以包括產(chǎn)生其自身光的裝置(因此無需光源402)，諸如有機發(fā)光二極管顯示器(oled)、硅基液晶(lcos)器件、鐵電硅基液晶(flcos)或透射液晶顯示器(lcd)。例如，光調(diào)制子系統(tǒng)404可以是投影儀。因此，光調(diào)制子系統(tǒng)404能夠發(fā)射結(jié)構(gòu)化的光和非結(jié)構(gòu)化的光。合適的光調(diào)制子系統(tǒng)404的一個示例是來自andortechnologies^tm的mosaic^tm系統(tǒng)。在一些實施例中，系統(tǒng)150的成像模塊164和/或運動模塊162可以控制光調(diào)制子系統(tǒng)404。

在一些實施例中，成像裝置194還包括顯微鏡400。在這種實施例中，巢300和光調(diào)制子系統(tǒng)404可以被單獨地配置為安裝在顯微鏡400上。例如，顯微鏡400可以是標準研究級別的光學(xué)顯微鏡或熒光顯微鏡。因此，巢300可以被配置為安裝在顯微鏡400的載物臺410上和/或光調(diào)制子系統(tǒng)404可以被配置成安裝在顯微鏡400的端口上。在其它實施例中，巢300和光調(diào)制子系統(tǒng)404可以是顯微鏡400的集成組件。

在一些實施例中，顯微鏡400還可以包括一個或多個檢測器422。在一些實施例中，由成像模塊164控制檢測器422。檢測器422可以包括目鏡、電荷耦合器件(ccd)、相機(例如，數(shù)碼相機)或其任何組合。如果存在至少兩個檢測器422，則一個檢測器可以是例如快速幀率相機，而另一個檢測器可以是高靈敏度相機。此外，顯微鏡400可以包括一種光具組，其被配置為接收從微流體裝置360反射和/或發(fā)射的光并且將反射和/或發(fā)射的光的至少一部分聚焦在一個或多個檢測器422上。顯微鏡的光具組還可以包括用于不同檢測器的不同管透鏡(未示出)，使得每個檢測器上的最終放大率可以不同。

在一些實施例中，成像裝置194被配置為使用至少兩個光源。例如，可以使用第一光源402來產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的光(例如，經(jīng)由光調(diào)制子系統(tǒng)404)，并且可以使用第二光源432來提供非結(jié)構(gòu)化的光。第一光源402可以產(chǎn)生用于光學(xué)致動的電運動和/或熒光激發(fā)的結(jié)構(gòu)化光，并且第二光源432可以用于提供亮視場照明。在這些實施例中，運動模塊162可以用于控制第一光源404，并且成像模塊164可以用于控制第二光源432。顯微鏡400的光具組可以被配置為(1)從光調(diào)制子系統(tǒng)404接收結(jié)構(gòu)化的光，并且當(dāng)該裝置被支撐結(jié)構(gòu)200保持時，將結(jié)構(gòu)化的光聚焦在微流體裝置(諸如光學(xué)致動的動電裝置)中的至少第一區(qū)域上，以及(2)接收從微流體裝置反射和/或發(fā)射的光并將這種反射和/或發(fā)射的光的至少一部分聚焦到檢測器422上。光具組還可以被配置為從第二光源接收非結(jié)構(gòu)化的光，并且當(dāng)該裝置被支撐結(jié)構(gòu)300保持時，將非結(jié)構(gòu)化的光聚焦在微流體裝置的至少第二區(qū)域上。在一些實施例中，微流體裝置的第一和第二區(qū)域可以是重疊區(qū)域。例如，第一區(qū)域可以是第二區(qū)域的一部分。

在圖3d中，第一光源402被示為將光提供給光調(diào)制子系統(tǒng)404，其將結(jié)構(gòu)化的光提供給顯微鏡400的光具組。第二光源432被示為經(jīng)由分束器436將非結(jié)構(gòu)化的光向提供給光具組。來自光調(diào)制子系統(tǒng)404的結(jié)構(gòu)化光和來自第二光源432的非結(jié)構(gòu)化光通過光具組一起從分束器436行進到達第二分束器436(或二向色濾光器406，取決于光調(diào)制子系統(tǒng)404提供的光)，其中光通過物鏡408向下反射到樣本平面412。然后來自樣本平面412的被反射和/或發(fā)射的光通過物鏡408、通過分束器和/或二向色濾光器406返回至二向色濾光器424。到達二向色濾光器424的僅僅一部分光穿過并到達檢測器422。

在一些實施例中，第二光源432發(fā)射藍光。利用適當(dāng)?shù)亩蛏珵V光器424，從樣本平面412反射的藍光能夠穿過二向色濾光器424并到達檢測器422。相反地，來自光調(diào)制子系統(tǒng)404的結(jié)構(gòu)化的光從樣本平面412反射，但不穿過二向色濾光器424。在該示例中，二向色濾光器424濾除波長長于495nm的可見光。只有從光調(diào)制子系統(tǒng)發(fā)射的光不包括短于495nm的任何波長時，對來自光調(diào)制子系統(tǒng)404的光的這種濾除才算完成(如圖所示)。在實踐中，如果來自光調(diào)制子系統(tǒng)404的光包括短于495nm的波長(例如，藍色波長)，則來自光調(diào)制子系統(tǒng)的一些光將穿過濾波器424以到達檢測器422。在這種實施例中，濾波器424作用為改變從第一光源402和第二光源432到達檢測器422的光量之間的平衡。如果第一光源402明顯強于第二光源402，則這是有益的。在其它實施例中，第二光源432可以發(fā)射紅光，并且二向色濾光器424可以濾除除了紅光之外的可見光(例如，波長短于650nm的可見光)。

用于微流體裝置中定向流動的致動微流體結(jié)構(gòu)及其使用方法。在本發(fā)明的一些實施例中，微流體裝置可以包括多個互連的微流體元件，諸如連接到通道的微流體通道和微流體腔室。多個致動器可以鄰接或定位為緊鄰微流體元件的可變形表面。致動器可以被選擇性地致動和去致動(de-actuated)，以在微流體裝置中產(chǎn)生流體介質(zhì)的局部流動，這可以是移動裝置中的微物體的有效方式。

圖4a、圖4b和圖5示出包括微流體裝置420、致動器434和控制系統(tǒng)470的微流體系統(tǒng)的示例。微流體裝置420可以包括圍界102，圍界102可以包括一個或多個微流體回路元件414。圖4a、圖4b和圖5所示的這種微流體元件414的示例包括微流體通道122和微流體腔室418。微流體元件414的其它示例包括微流體貯液器、微流體阱(例如，如圖13的1318)等。

微流體回路元件414可以被配置為包含一個或多個流體介質(zhì)(未示出)。微流體元件414中的一個或多個可以包括位于微流體元件414的一個區(qū)域或多個區(qū)域處的至少一個可變形表面432。多個致動器434可以被配置為選擇性地使可變形表面432變形，從而實現(xiàn)微流體元件414中特定區(qū)域處的局部的、臨時的體積變化?？梢酝ㄟ^選擇性地激活致動器434，以在圍界102中選擇性地移動圍界102中的微物體(未示出)。盡管可以以各種方式配置圍界102，但是圍界102在圖4a、圖4b和圖5中被示為包括基部440、微流體結(jié)構(gòu)416、圍界層430和蓋444?？梢钥闯觯梢灾辽俨糠值赜梢粋€或多個可變形表面432、基部440、圍界層430和/或蓋444來限定每個微流體元件414(包括被配置為包含介質(zhì)(未示出)的微流體元件414的任何區(qū)域)。

基部440、微流體結(jié)構(gòu)416、圍界層430和蓋444可以彼此附接。例如，微流體結(jié)構(gòu)416可以布置在基部440上，并且圍界層430和蓋444可以布置在微流體結(jié)構(gòu)416上方。圍界層430和蓋444、微流體結(jié)構(gòu)416可以與基部440一起限定微流體元件414。一個或多個端口460可以提供進入圍界102的入口和/或從圍界102流出的出口?？梢杂卸嘤谝粋€的端口460，每個端口可以是入口、出口或入口/出口。可替代地，可以有一個端口460，其可以是入口/出口。一個或多個端口460可以包括例如通路、閥等。

如上所述，圖4a、圖4b和圖5所示的微流體回路元件414可以包括微流體通道122(其可以是流動路徑的示例)，多個腔室418流體上連接至微流體通道122。每個腔室418可以包括分離區(qū)域458和將分離區(qū)域458流體上連接到通道122的連接區(qū)域454。連接區(qū)域454可以被配置為使得通道122中介質(zhì)流動(未示出)的最大穿透深度延伸到連接區(qū)域454中，但不延伸到分離區(qū)域458中。例如，腔室418及其連接區(qū)域454和分離區(qū)域458可以如上述隔離圍欄中的任一個或美國專利公開第us2015/0151298(于2014年10月22日提交，其全部內(nèi)容通過引用并入本文)中公開的隔離圍欄及其連接區(qū)域和隔離區(qū)域。

任何腔室418(或任何腔室418的分離區(qū)域458)的體積可以為至少1.0×10⁵μm³、至少2.0×10⁵μm³、至少3.0×10⁵μm³、至少4.0×10⁵μm³、至少5.0×10⁵μm³、至少6.0×10⁵μm³、至少7.0×10⁵μm³、至少8.0×10⁵μm³、至少9.0×10⁵μm³、至少1.0×10⁶μm³或更大。額外地或替代地，任何腔室418(或任何腔室418的分離區(qū)域458)的體積可以小于或等于1.0×10⁶μm³、小于或等于2.0×10⁶μm³、小于或等于3.0×10⁶μm³、小于或等于4.0×10⁶μm³、小于或等于5.0×10⁶μm³、小于或等于6.0×10⁶μm³、小于或等于7.0×10⁶μm³、小于或等于8.0×10⁶μm³、小于或等于9.0×10⁶μm³、或小于1.0×10⁷μm³。在其它實施例中，腔室418(或分離區(qū)域458)可以具有如上所述的體積，通常用于隔離圍欄(或其分離區(qū)域)。上述數(shù)值和范圍僅是示例而不是限制性的。

基部440可以包括基底或可以互連的多個基底。例如，基部440可以包括一個或多個半導(dǎo)體襯底?；?40還可以包括印刷電路板組件(pcba)。例如，可以將基板安裝在pcba上。如上所述，微流體結(jié)構(gòu)416可以布置在基部440上。因此，基部440(或半導(dǎo)體襯底)的表面可以提供微流體回路元件414的一些壁(例如，底壁)。在一些實施例中，基部440基本上是剛性的并且因此不能顯著變形。因此，基部440的上述表面可以提供微流體元件414的基本上剛性的、不可變形的壁。

在一些實施例中，基部440可以被配置為在圍界102中的微物體(未示出)上選擇性地誘導(dǎo)局部介電電泳(dep)力。作為基部440的這種dep配置的一部分，微流體裝置420可以包括偏置電極450、452，偏置電源492可以連接到偏置電極450、452上。在一些實施例中，偏置電極450、452可以布置在圍界102的相對側(cè)上?？商娲兀喜科秒姌O452可以并入蓋444內(nèi)或圍界層430內(nèi)，并且可以使用上述任何導(dǎo)電材料來制作。例如，ito導(dǎo)電電極可以并入玻璃蓋444內(nèi)。

基部440的dep配置的示例是光電鑷子(oet)配置。在以下美國專利文獻中示出基部440的合適的oet配置的示例，其各自通過引用整體并入本文：美國專利第re44,711號(wu等人)和美國專利第7,956,339號(ohta等人)?？商娲?，基部440可以具有光電潤濕配置(oew)。在美國專利第6,958,132(chiou等人)和美國專利申請公布第2012/0024708號(chiou等人)中示出oew配置的示例，兩者都通過引用整體并入本文。作為又一示例，基部440可以具有組合的oet/oew配置，在美國專利公布第20150306598號(khandros等人)和美國專利公布第20150306599號(khandros等人)以及其對應(yīng)的pct公布wo2015/164846和wo2015/164847中示出其示例，其通過引用整體并入本文。

微流體結(jié)構(gòu)416可以包括提供微流體回路元件414的一些壁的空腔等。例如，微流體結(jié)構(gòu)416可以提供微流體元件414的側(cè)壁。微流體結(jié)構(gòu)416可以包括柔性和/或彈性材料，諸如橡膠、塑料、彈性體、硅樹脂(例如，光圖案化硅(photo-batternablesilicone或“pps”))、聚二甲基硅氧烷(“pdms”)等，其中任何一種都可以是透氣的。可以構(gòu)成微流體結(jié)構(gòu)416的材料的其它示例包括剛性材料，諸如模制玻璃；可蝕刻材料，諸如硅；光致抗蝕劑(例如su8)等。上述材料可以基本上不透氣的。

圍界層430可以提供微流體回路元件414的壁(例如，頂壁)。圍界層430可以包括對應(yīng)于一個或多個微流體元件414中的預(yù)定區(qū)域的可變形表面432，在該預(yù)定區(qū)域可以選擇性地產(chǎn)生局部的介質(zhì)流動(未示出)。在圖4a、圖4b和圖5所示的示例中，示出了可變形表面432，其對應(yīng)于通道122和腔室418中的各個區(qū)域。然而，可變形表面432可以被定位為對應(yīng)于任何微流體元件414中的任何區(qū)域。在一些實施例中，圍界層430可以包括對應(yīng)于所有微流體元件414的可變形表面432。在其它實施例中，圍界層430可以包括對應(yīng)于一些微流體元件414但不對應(yīng)于其它微流體元件414的可變形表面432。例如，圍界層430可以包括對應(yīng)于通道122但不對應(yīng)于一個或多個腔室418的可變形表面432。作為另一示例，圍界層430可以包括對應(yīng)于一個或多個腔室418但不對應(yīng)于通道122的可變形表面432。

圍界層430可以基本上僅在可變形表面432的位置處包括可變形和彈性材料。因此，圍界層430可以基本上僅在可變形表面432處是可變形和彈性的(例如，有伸縮性的)，但是在其它地方是相對剛性的?？商娲?，圍界層430的全部或大部分可以包括可變形和彈性材料，并且因此圍界層430的全部或大部分可以是可變形的和彈性的。因此，例如，圍界層430可以全部是有伸縮性的。在這種實施例中，整個圍界層430可以是可變形的并且因此是可變形表面432。不管圍界層430是基本上完全可變形的還是僅僅在可變形表面432處包括可變形材料，可變形材料的示例包括橡膠、塑料、彈性體、硅樹脂、pdms等。圍界層430還可以包括上電極，其可以由諸如銦錫氧化物(ito)的導(dǎo)電氧化物形成，其可以涂覆在圍界層430的底表面上?？勺冃伪砻?32還可以包括形成上電極的導(dǎo)電涂層。在其它實施例中，使用包含在圍界層430內(nèi)的柔性網(wǎng)狀電極，可以將上電極形成在圍界層430內(nèi)，并且可變形表面432還可以包括柔性網(wǎng)狀結(jié)合的部分。例如，柔性網(wǎng)狀電極可以包括導(dǎo)電納米線或納米顆粒。在一些實施例中，導(dǎo)電納米線可以包括碳納米線或碳納米管。參見chiou等人的美國專利公開第2012/0325665號，其全部內(nèi)容并入本文。

蓋444可以布置在圍界層430上并且可以包括基本上剛性的材料。因此，蓋444可以是基本上剛性的。蓋444可以包括用于致動器434的通孔446。通孔446可以與一個或多個可變形表面432對準。偏置電極452可以包括與蓋通孔446對準的類似通孔456。因此，通孔446、456可以遵循微流體元件414(例如，通道122和腔室418)的輪廓。盡管在圖1a-圖2中，蓋444在基部440上方的微流體結(jié)構(gòu)416之上的圍界層430之上，但是上述取向可以不同。例如，基部440可以布置在微流體結(jié)構(gòu)416上方，微流體結(jié)構(gòu)416可以在圍界層430之上，圍界層430可以在蓋444上方。

圍界層430可以如圖4a、圖4b和圖5所示的那樣與微流體結(jié)構(gòu)416是不同的結(jié)構(gòu)但附接于微流體結(jié)構(gòu)416?？商娲?，圍界層430可以一體地形成，并且因此是與微流體結(jié)構(gòu)416相同的整體結(jié)構(gòu)的一部分。在這種實施例中，圍界層430可以包括與微流體結(jié)構(gòu)416相同的材料。在其它實施例中，圍界層430可以包括與微流體結(jié)構(gòu)416不同的材料。

類似地，蓋444可以是與圍界層430和/或微流體結(jié)構(gòu)416結(jié)構(gòu)上不同的元件(如圖4a、圖4b和圖5所示)。可替代地，蓋444可以一體地形成，并且因此成為與圍界層430和/或微流體結(jié)構(gòu)416相同的整體結(jié)構(gòu)的一部分。類似地，基部440可以是被附接到微流體結(jié)構(gòu)416的結(jié)構(gòu)上不同的元件，或者一體形成并因此成為與微流體結(jié)構(gòu)416、圍界層430和/或蓋444相同的整體結(jié)構(gòu)的一部分。在一些實施例中，不包括蓋444。因此，例如，圍界層430可以用作蓋444。

致動器434可以布置在蓋通孔446和電極通孔456中，使得致動器434穿過那些通孔446、456并且鄰接或者布置在緊鄰圍界層430的可變形表面432。致動器434可以以任何合適的方式被支撐和保持在適當(dāng)位置。例如，致動器434可以布置在可以與微流體裝置420分離的保持設(shè)備(未示出)中?？商娲兀聞悠?34可以是微流體裝置420的一部分。例如，致動器434可以附接到或以其它方式安裝在微流體裝置420上。作為另一示例，致動器434可以與微流體裝置420成一體。

致動器434可以是能夠使可變形表面432充分變形以在微流體回路元件414中產(chǎn)生局部介質(zhì)流動(未示出)的任何類型致動器或微致動器。致動器434的示例包括具有壓電材料(例如，包含鋯鈦酸鉛(pzt)、壓電晶體或壓電聚合物等的壓電元件或疊層)的致動機構(gòu)，該致動機構(gòu)響應(yīng)于施加到壓電材料的電壓變化而膨脹或收縮。作為另一示例，致動器434可以包括不同于壓電材料的機構(gòu)。用于致動器434的替代機構(gòu)的示例包括音圈等。此外，如上所述，致動器434中的一個或多個可以是微致動器。

在圖4b中，每個致動器434被示為處于未致動位置。如圖所示，每個致動器434可以被致動，以與可變形表面432接觸并且朝向微流體回路元件414中的一個按壓相應(yīng)的可變形表面432并使可變形表面432進入微流體回路元件414中的一個，這可以減小與被按壓的可變形表面432緊鄰的微流體元件414或圍界102的體積?？商娲鼗蝾~外地，致動器434可以附接到可變形表面432并且被配置為將可變形表面432拉離相應(yīng)的微流體元件414，這可以增大與被拉動的可變形表面432緊鄰的微流體元件414或圍界102的體積?？梢砸远喾N方式實現(xiàn)拉動可變形表面。致動器可以包括未刺穿可變形表面但可以附接到真空源的中空針，從而通過向可變形表面施加真空來拉動可變形表面?？商娲?，例如可以通過將致動器粘合到表面上，將致動器永久地緊固到可變形表面。在另一個實施例中，致動器可以包括鑷子或其它夾持設(shè)備，其可以將可變形表面的部分夾在其手柄內(nèi)，從而允許拉動可變形表面。在下文中，致動器434被移動成與可變形表面432按壓接觸并將可變形表面432壓入相應(yīng)微流體元件414的上述位置，或者致動器434被移動遠離可變形表面432并將可變形表面拉離相應(yīng)微流體元件414的上述位置被稱為“致動位置”。每個致動器434可以是單獨可控的(例如，通過控制系統(tǒng)470)，以在圖4b所示的未致動位置與上面討論的一個或兩個致動位置之間移動。如上所述，除了其他方面之外，控制系統(tǒng)470可以單獨控制致動器434，并且因此單獨地致動和去致動致動器434的一個或多個或選定圖案或組合。

在圖4a、圖4b和圖5中，示出一個致動器434，對應(yīng)于一個可變形表面432。因此在圖4a、圖4b和圖5中示出的示例中，致動器434和可變形表面432是一對一的比例。然而，致動器434和可變形表面432可以具有多對一的比例和/或一對多的比例。因此，例如，多個致動器434可以鄰接、緊鄰或耦接到一個可變形表面432。作為另一示例，一個致動器434可以鄰接、緊鄰或耦接到多個可變形表面432。

圖4a示出控制系統(tǒng)470的示例。如圖所示，系統(tǒng)470可以包括控制器154和控制/監(jiān)控設(shè)備168。控制器154可以被配置為直接地和/或通過控制/監(jiān)控設(shè)備168來控制和監(jiān)控裝置420。

控制器154可以包括數(shù)字處理器156和數(shù)字存儲器158。處理器156可以是例如數(shù)字處理器、計算機等，并且數(shù)字存儲器158可以是用于存儲作為非暫時數(shù)據(jù)或信號的數(shù)據(jù)和機器可執(zhí)行指令(例如，軟件、固件、微代碼等)的數(shù)字存儲器。處理器156可以被配置為根據(jù)存儲在存儲器158中的這種機器可執(zhí)行指令進行操作?？商娲鼗蝾~外地，處理器156可以包括硬連線數(shù)字電路和/或模擬電路。因此，控制器154可以被配置為執(zhí)行本文所討論的任何過程(例如，圖16的過程1600)、這種過程的步驟、功能、動作等?？刂破?54還可以被配置為控制系統(tǒng)的其它組件，如圖1所示。系統(tǒng)可以包括如圖1所示的任何模塊，包括但不限于介質(zhì)模塊160、運動模塊162、成像模塊164、傾斜模塊166、其它模塊168、輸入/輸出裝置172或顯示裝置170?？刂破?54還可以包括用于產(chǎn)生和控制微流體裝置中流體流動的流量控制器(未示出)。

除了包括用于單獨致動和去致動致動器434的設(shè)備之外，控制/監(jiān)控設(shè)備168可以包括多個不同類型設(shè)備中的任何一種，用于控制或監(jiān)控微流體裝置420以及使用微流體裝置420所執(zhí)行的過程。例如，設(shè)備168可以包括：電源(未示出)，用于向微流體裝置420提供動力；流體介質(zhì)源(未示出)，用于向微流體裝置420提供流體介質(zhì)或從微流體裝置420移除介質(zhì)；運動模塊(未示出)，用于控制微流體回路元件414中微物體(未示出)的選擇和移動，除了用于在圍界102中產(chǎn)生局部介質(zhì)流動之外；圖像捕捉機構(gòu)(未示出)，用于捕捉微流體元件414內(nèi)部的圖像(例如，微物體)；刺激機構(gòu)(未示出)，用于將能量引導(dǎo)到微流體元件414中以刺激反應(yīng)；等等。如上所述，基部440可以被配置為選擇性地誘導(dǎo)圍界102中的局部dep力。如果基部440被如此配置，則控制/監(jiān)控設(shè)備168可以包括動力模塊，用于控制局部dep力的產(chǎn)生，以選擇和/或移動一個或多個微流體元件414中的微物體(未示出)。

在一些實施例中，圍界102的體積、任何微流體回路元件414的體積、或與一個可變形表面434相對應(yīng)的一個微流體元件414的區(qū)域的體積可以是以下任何一個范圍：約1×10⁶μm³至約1×10⁸μm³、約1×10⁷μm³至約1×10⁹μm³以及約1×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³。在一些實施例中，圍界102的體積可以為至少1.0×10⁷μm³、至少2.0×10⁷μm³、至少3.0×10⁷μm³、至少4.0×10⁷μm³、至少5.0×10⁷μm³、至少6.0×10⁷μm³、至少7.0×10⁷μm³、至少8.0×10⁷μm³、至少9.0×10⁷μm³、至少1.0×10⁸μm³或者更多?？商娲鼗蝾~外地，圍界102的體積可以小于或等于1.0×10¹⁰μm³、小于或等于2.0×10¹⁰μm³、小于或等于3.0×10¹⁰μm³、小于或等于4.0×10¹⁰μm³、小于或等于5.0×10¹⁰μm³、小于或等于6.0×10¹⁰μm³、小于或等于7.0×10¹⁰μm³、小于或等于8.0×10¹⁰μm³、或小于或等于9.0×10¹⁰μm³、或小于或等于1.0×10¹¹μm³。上述數(shù)值和范圍僅是示例而不是限制性的。

圖6a和圖6b示出一個致動器434被致動以在一個微流體回路元件414中產(chǎn)生介質(zhì)180的局部流動622的示例。局部流動622可以足以移動圍界102內(nèi)的微物體270。例如，局部流動622可以在兩個微流體元件414之間移動一個微流體元件414內(nèi)的微物體270，等等。在這樣做時，局部流動622可以將微物體270從致動致動器434之前微物體的第一位置移動到與第一位置不同的第二位置。

微物體270可以是無生命的微物體或生物微物體。無生命的微物體的示例包括微珠、微米棒等。生物微物體的示例包括生物細胞，諸如哺乳動物細胞、真核細胞、原核細胞或原生動物細胞。

包括微流體元件414的圍界102可以基本上填充有流體介質(zhì)180，流體介質(zhì)180可以是任何類型的液體或氣體流體。例如，介質(zhì)180可以包含水溶液。作為另一個示例，介質(zhì)180可以包括油基溶液。在一些實施例中，介質(zhì)180可以具有低粘度。在一些實施例中，介質(zhì)180可以包含可培養(yǎng)生物細胞的培養(yǎng)基。例如，介質(zhì)180可以具有相對高的導(dǎo)電性。

盡管附圖中未示出，但是圍界102可以包括多于一種類型的介質(zhì)180。例如，微流體回路元件414(例如，腔室418)中的一個可以包含一種類型的介質(zhì)，另一種微流體元件414(例如，通道122)可以包含不同類型的介質(zhì)。作為另一示例，在一個或多個微流體元件414中可以存在多于一種類型的介質(zhì)。如果微流體裝置420的圍界102包含多于一種類型的介質(zhì)，則一種類型的介質(zhì)可能與另一種類型的介質(zhì)不混溶。例如，一種介質(zhì)可以是水溶液，另一種介質(zhì)可以包含油基溶液。

當(dāng)在本文中使用術(shù)語“第一介質(zhì)”表示圍界102的一個區(qū)域、部分或微元件414中的介質(zhì)，并使用術(shù)語“第二介質(zhì)”用于表示圍界102的另一區(qū)域、部分或微元件414中的介質(zhì)時，第一介質(zhì)和第二介質(zhì)可以是不同類型的介質(zhì)或相同類型的介質(zhì)。

在圖6a中，致動器434處于未致動位置，并且可以直接緊鄰或鄰接可變形表面432。在圖6b所示的致動位置中，致動器434朝向微流體回路元件414移動并進入微流體回路元件414，將可變形表面432壓入微流體元件414中。這可以減小可變形表面432處的微流體元件414(以及因此圍界102)的體積。這可以將介質(zhì)180推出在被拉伸的可變形表面432下方的暫時減小的空間，其可以在微流體元件414中產(chǎn)生足以使附近物體270沿著局部流動622的方向移動的局部流動622。

圖7示出其中致動器434被附接到可變形表面432并被配置為將可變形表面432拉離微流體元件414的示例。在圖7所示的致動位置中，致動器434遠離微流體元件414運動，將可變形表面432拉離微流體元件414。這可以增大可變形表面432處的微流體元件414(以及因此圍界102)的體積，這可以將介質(zhì)180拖拽至在被拉伸的可變形表面432下方的暫時擴大的空間，產(chǎn)生介質(zhì)180的局部流動722，使得足以沿著局部流動722的方向移動附近的微物體270。在一些實施例中，致動器434可以利用吸力將可變形表面432拉離微流體元件414。在這種實施例中，致動器434無需被附接到可變形表面432。

圖8示出一個示例，其中致動器434緊鄰或鄰接作為通道122的一部分并且鄰近腔室418的連接區(qū)域454的可變形表面432。通過致動致動器434以將可變形表面432壓入通道122中，位于致動器434與連接區(qū)域454之間的微物體270可以被移動到腔室418中，通常如圖6b所示并且如上進行了討論。這可以產(chǎn)生遠離被致動的致動器434的介質(zhì)180的局部流動822，其可以將微物體270移動到腔室418的連接區(qū)域454或分離區(qū)域458中。

還如圖8所示，一個或多個壓力釋放通道802可以為流入822到分離區(qū)域458的介質(zhì)180提供出口。如圖所示，這種壓力釋放通道802可以是從分離區(qū)域458到通道122的二次流體連接。盡管未示出，壓力釋放通道802可以可替代地從分離區(qū)域458到另一個微流體回路元件414，諸如另一個通道(例如，如通道122)、阱(例如，如圖13中的1318)、貯液器(例如，如圖17中的貯液器1718)等。作為又一示例，壓力釋放通道802可以到出口(例如，如端口460)。無論如何，壓力釋放通道802的寬度可以相對較小。例如，壓力釋放通道802的寬度可以小于連接區(qū)域454的寬度。作為另一示例，壓力釋放通道802的寬度可以小于微物體270的尺寸，這可以防止微物體270通過壓力釋放通道802離開分離區(qū)域458。

圖9示出類似的示例，除了致動器434對應(yīng)于作為腔室418的分離區(qū)域458的一部分的可變形表面432。圖9中的致動器434可以被配置為將可變形表面432拉離腔室418，通常如圖7所示。由此，當(dāng)被致動時，通常根據(jù)上述圖7所討論的，致動器434可以產(chǎn)生從通道122到腔室418的連接區(qū)域454和/或分離區(qū)域458的介質(zhì)180的局部流動822。這可以將微物體270從通道122拖拽至腔室418。

可替代地，圖8和圖9所示的示例可以被相反地配置。例如，圖8中的致動器434可以被配置成拉動可變形表面432，如圖7所示的那樣，產(chǎn)生從腔室418到通道122的介質(zhì)180的局部流動(未示出，但將與局部流動822相反)。上述可以將微物體270從腔室418拖拽至通道122中。

作為另一示例，圖9中的致動器434可以被配置為按壓可變形表面432，如圖6b所示的那樣，產(chǎn)生從腔室418到通道122的介質(zhì)180的局部流動(未示出，但將與局部流動822相反)。上述可以將微物體270從腔室418移動到通道122中。

作為又一示例，可以在通道122的可變形表面432處具有如圖8所示的致動器434，并且可以在腔室418的可變形表面432處具有另一個如圖9所示的致動器434。對應(yīng)于通道122的致動器434可以被激活，以將可變形表面432壓入通道122中，從而產(chǎn)生進入到腔室418中的流動822，如圖8所示?；旧贤瑫r地，可以激活與腔室418對應(yīng)的致動器434，以將可變形表面432拉離腔室418，產(chǎn)生進入到腔室418中的流動822，如圖9所示?？商娲?，可以相反地進行前述操作：對應(yīng)于通道122的致動器434可以將可變形表面432拉離通道122，并且同時，對應(yīng)于腔室418的致動器434可以將可變形表面推入腔室418中。前述可以產(chǎn)生從腔室418流出至通道122的介質(zhì)180的局部流動。

如所指出的，每個腔室418的連接區(qū)域454可以被配置為使得通道122中介質(zhì)180流動的最大穿透深度延伸到連接區(qū)域454而不延伸到分離區(qū)域458。因此除了當(dāng)如圖8或圖9所示和/或如上所討論的那樣致動一個或多個致動器434時，在通道122與腔室418的分離區(qū)域458之間在任一方向上基本上沒有介質(zhì)180的流動。不管圍界102中介質(zhì)180的任何其它流動(例如，通道122中的介質(zhì)180在通道122的一端處的端口460與通道122的另一端的另一端口460之間的流動)，上述情況均屬實。

圖10是多個致動器434a-434d依次布置在微流體回路元件414(例如，通道122)中的示例。如圖所示，致動器434a-434c可以以致動器434a開始并以致動器434c結(jié)束而依次致動。這種順序致動可以沿著從初始位置1002到終止/其它位置1008的路徑(其可以是基本上線性的)移動微物體270。例如，第一個致動器434a可以被致動以按壓相應(yīng)的可變形表面432并產(chǎn)生介質(zhì)180的第一局部流動1022，將微物體270從鄰近第一致動器434a的初始位置1002移動到鄰近第二致動器434b的第二位置1004。然后可以致動第二致動器434b，以按壓相應(yīng)的可變形表面432(同時可選地，去致動第一致動器434a)，以產(chǎn)生第二局部流動1024，將微物體270從第二位置1004移動到鄰近第三致動器434c的第三位置1006。然后可以致動第三致動器434c，以按壓相應(yīng)的可變形表面432(同時可選地，去致動第二致動器434b)(同時可選地，去致動第一致動器434a)，以產(chǎn)生第三局部流動1026，進一步將物體270從第三位置1006到終止/其它位置1008。因此，可以通過順序地激活在初始位置1002與終止/其它位置1008之間的第一致動器434a以及然后激活多個致動器434b、434c，將微物體270從初始位置1002移動到另一位置1008。

在圖10所示的例子中，致動器434a-434c被配置為推動其對應(yīng)的可變形表面432(如圖6b所示)?？商娲?，致動器434a-434d可以被配置為拉動其可變形表面432(如圖7所示)，并通過依次致動致動器434d、然后致動致動器434c(同時可選地，去致動致動器434d)、然后致動致動器434b(同時可選地，去致動致動器434c)，將微物體270從位置1008移動到位置1002。而且，盡管所示為不同的分離表面432，但是可變形表面432可以代替地是一個相對較大的表面。

圖11和圖12是致動器434a和434b相對于可變形表面432以圖案布置并且選擇性地激活以創(chuàng)建多個局部流動1122、1222以移動1124、1224附近微物體270的示例。

在圖11中，致動器434a、434b為線性圖案(例如，布置在基本上線性的軸線1150上)，并且每個配置為使得可變形表面432的不同區(qū)域變形。在所示示例中，只有致動器434b被激活，產(chǎn)生局部流動1122，局部流動1122來自激活的致動器434b而不來自未激活的致動器434a。局部流動1122可以沿著方向1124移動附近的微物體270，該方向1124是局部流動1122的合成。盡管圖11中示出了致動器434b中的兩個被致動，但是可以選擇性地致動致動器434a、434b的任何子組(包括由全部構(gòu)成的子組)。

在圖12中，致動器434a、434b沿著曲線1250布置。例如，曲線1250可以是圓弧、橢圓弧等。作為另一示例，曲線1250可以是拋物線。致動器434a、434b可以部分地圍繞微物體270。例如，當(dāng)從下述線上的觀察點觀察微物體270時，微物體270的一部分(但不是全部)可以表現(xiàn)為被致動器434a、434b包圍，所述線滿足：(i)該線穿過微物體270(以及如果微物體270布置在可變形表面432的下方或上方，則該線還穿過可變形表面432)，并且(ii)該線垂直于可變形表面432的平面。盡管圖12中未示出，但是這樣的線可以在圖12的頁面之外并且穿過微物體270。在所示示例中，僅激活致動器434b，產(chǎn)生可以沿著方向1224(其是流動1222的合成)移動附近微物體的局部流動1222。雖然圖12中示出致動器434中的三個被致動，但是可以選擇性地致動致動器434a、434b的任何子組(包括由全部構(gòu)成的子組)。

可以為任何微流體回路元件414提供圖11和圖12所示的致動器434a、434b的圖案。例如，可以為通道122提供圖11所示的致動器434a、434b的圖案。作為另一示例，如圖12所示的致動器434a、434b的圖案可以設(shè)置用于通道122并且面向具有到對應(yīng)分離區(qū)域458的遠端開口的連接區(qū)域458，如圖12所示。

圖13示出微流體阱1318的示例，其可以是微流體回路元件414的另一示例。如圖所示，流體連接器1320可以將阱1318連接到腔室418的分離區(qū)域458。在一些實施例中，流體連接器1320的至少一部分可以與連接區(qū)域454的至少一部分對準。在一些實施例中，連接器1320的寬度可以小于微物體(例如，圖5中的270)的尺寸。如圖所示，阱1318可以包括可變形表面432。致動器434可以被配置成將可變形表面432壓入阱1318中(如圖6b所示)，從而產(chǎn)生從阱1318通過連接器1320到另一個微流體元件414(在圖13所示的示例中為腔室418的分離區(qū)域458)介質(zhì)180的局部流動1322。可替代地，致動器434可以被配置為將表面432拉離阱1318(如圖7所示)，從而產(chǎn)生介質(zhì)180到阱1318的局部流動(未示出，但可以與流動1322相反)。

阱1318的體積可以在以下任何范圍內(nèi)：至少5.0×10⁵μm³、至少7.5×10⁵μm³、至少1.0×10⁶μm³、至少2.5×10⁶μm³、至少5.0×10⁶μm³、至少7.5×10⁶μm³、至少1.0×10⁷μm³、更大。額外地或可替代地，阱1318的體積小于或等于1.0×10⁷μm³、小于或等于2.5×10⁷μm³、小于或等于5.0×10⁷μm³、小于或等于7.5×10⁷μm³、或小于或等于1.0×10⁸μm³。在其它實施例中，阱可以具有在約5.0×10⁵μm³至約1×10⁸μm³、約5.0×10⁵μm³至約1×10⁸μm³、約5.0×10⁵μm³至約1×10⁷μm³、或約5.0×10⁵μm³至約5×10⁶μm³范圍內(nèi)的體積。上述數(shù)值和范圍僅是示例而不是限制性的。

阱區(qū)域1318的體積可以是分離區(qū)域454的體積的至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍、至少6倍、至少7倍、至少8倍、至少9倍、至少10倍、至少15倍或至少20倍。上述范圍和數(shù)值僅是示例，而不是限制性的。

圖14是第一介質(zhì)1480的液滴布置在微流體回路元件414中的第二介質(zhì)1482中的示例。致動器434可以被激活，以產(chǎn)生第二介質(zhì)1482的局部流動1422，其可以在微流體元件414中移動第一介質(zhì)1480的液滴。微物體270可以布置在第一介質(zhì)1480的液滴中并與液滴一起移動。例如，第一介質(zhì)1480可以是油，第二介質(zhì)1482可以是水溶液，諸如水緩沖液或細胞培養(yǎng)基。

第一介質(zhì)1480的液滴可以具有以下任何尺寸：約100pl、約150pl、約200pl、約250pl、約300pl、約350pl、約400pl、約450pl、約500pl、約600pl、約700pl、約800pl、約900pl、約1nl、約2nl、約3nl、約4nl、約5nl、約10nl、約20nl、約30nl、約40nl、約50nl、約60nl、約70nl、約80nl、約90nl、約100nl或更多。第一介質(zhì)1480的液滴的尺寸可以在前述數(shù)據(jù)點中的任意兩個之間。上述數(shù)值和范圍僅是示例而不是限制性的。

圖15a-圖15c示出具有多個隔離圍欄的微流體裝置的示例，每個隔離圍欄包括微流體阱，其可以提供可以從隔離圍欄的分離區(qū)域排出微物體的局部流動。圖15a.1示出微流體裝置1500的一部分的照片圖像，其包含多個隔離圍欄418，每個隔離圍欄具有阱1518和將阱連接到圍欄418的分離區(qū)域458的流體連接器1520。圍欄418、阱1518和流體連接器1520填充有流體介質(zhì)180(未示出)。流體連接器1520、阱1518和隔離圍欄418的壁416從基部440的上表面延伸到圍界層(此處不可見)。在裝置的所示部分內(nèi)，微物體(在此示例中為細胞270a、270b)位于相鄰隔離圍欄418的分離區(qū)域458中。隔離圍欄可以具有約6×10⁵μm³的體積，不包括流體上連接的阱1518的體積。流動通道122具有流體介質(zhì)180(未示出)，其具有在通道122中的流動260，但如上所述，流動260未進入圍欄418的分離區(qū)域458。致動器434位于該照片中的阱的可變形表面432(不可見)的上方并且不與之接觸。在圖15a.2中示出通過微流體裝置1500的阱1518的側(cè)橫截面視圖的圖形。致動器434的底部的陰影434'在圖15a.1中是可見的，該照片是從微流體裝置的底部440和底部電極450的下方拍攝的。

圖15b.1是當(dāng)致動器434已經(jīng)被致動并且處于阱1518的可變形表面432的致動位置時，微流體裝置1500及其中包含的細胞的照片表示。圖15b.2示出該致動狀態(tài)的圖形表示。阱1518具有約20×10⁵μm³的體積，該體積提供了相對于隔離圍欄體積的約3:1的流體體積比。雖然該比例是有用的，但并不限于此，并且可以使用具有較小體積的阱(因此相對于隔離圍欄具有更小體積比)來實現(xiàn)微物體特別是生物微物體的位移。產(chǎn)生從阱1518通過流體連接器1520的介質(zhì)180的局部流動1522，并且該局部流動1522流入細胞270a所在的隔離圍欄418的分離區(qū)域458。在該照片中，可以看出，細胞270a已經(jīng)從分離區(qū)域458中強行去除。細胞270a沿著軌跡1524移動到流動通道122中的流體流動260中并且已經(jīng)從照片框架中流出。越靠近微流體裝置1500的基部440/電極450下方的拍攝有利點，致動器的陰影434'變得越暗并且越大，并且在示出微流體裝置1500的側(cè)剖視圖的15b.2的圖形中指示了其致動位置。在圖15b.1中，可以看出，相鄰隔離圍欄418的分離區(qū)域中的細胞270b不受致動器434產(chǎn)生的局部流動1522的干擾。目標隔離圍欄中細胞270a的出口是非常有選擇性的。

圖15c.1是在致動器434移出致動位置之后，微流體裝置1500的照片表示。局部流動1522已經(jīng)結(jié)束，并且致動器434已經(jīng)移回到非致動位置。圖15c.2中微流體裝置1500的側(cè)剖視圖的圖形表示示出致動器434的位置再次上升到可變形表面432上方。作為上述結(jié)合圖15b的致動的結(jié)果，目標細胞270a被導(dǎo)出，而相鄰圍欄中的細胞270b未被導(dǎo)出并保留在相鄰隔離圍欄418的相應(yīng)分離區(qū)域中。致動器434的底部的陰影434'不太密集，表示其已經(jīng)離開了與裝置1500的接觸。

在圖8-圖15所示的任何示例中，致動器434可以被配置為將相應(yīng)的可變形表面432壓入微流體回路元件414中，如圖6b所示那樣?？商娲?，致動器432可以被配置為將相應(yīng)的可變形表面432拉離微流體元件414，如圖7所示那樣。而且，在圖6a-圖10、圖13、圖14和圖15所示的任何示例中，多個致動器434可以設(shè)置用于多個單獨的可變形表面432或用于使相對較大的單個可變形表面432的多個區(qū)域變形(例如，如圖11和12所示的示例)。

圖16示出可以是圖4a-圖15的微流體裝置420的操作的示例的過程1600，包括圖6a-圖15所示或本文提及或討論的任何變型或?qū)嵤├?/p>

在步驟1602中，通常根據(jù)上述討論，包含微物體270的介質(zhì)180可以布置在微流體裝置420的圍界102中。介質(zhì)180可以是如上所述的單一類型的介質(zhì)，或者可以包括多種類型的介質(zhì)。根據(jù)圖14所示的示例，介質(zhì)180可以包括含有水介質(zhì)1480的液滴或多個液滴的非水介質(zhì)1482。

在步驟1604中，致動器434可以被致動以產(chǎn)生局部流動(例如，裝置420或1500的介質(zhì)180的局部流動622、722、822、1022、1024、1026、1122、1222、1322、1422或1522)。例如，致動器434可以被致動以將可變形表面432壓入微流體回路元件414中，如圖6b所示。作為另一示例，致動器434可以被致動以將可變形表面432拉離微流體元件414，如圖7所示。作為另一示例，可以致動多個致動器434，以在裝置420、1500中產(chǎn)生多個局部介質(zhì)流動。例如，可以同時致動多個致動器434(例如，如上關(guān)于圖11和圖12所討論的)。作為另一示例，可以順序地致動多個致動器434(例如，如上關(guān)于圖10所討論的)。

如步驟1606所示，通常如上所述，在步驟1604處產(chǎn)生的介質(zhì)180的局部流動可以將微物體270從裝置420的圍界102中的第一位置移動到第二位置。作為另一示例，在步驟1602中多個致動器434的順序致動可以沿著如上關(guān)于圖10所示和所討論的路徑來移動微物體270。作為又一示例，步驟1606處的移動可以將微物體270從一個微流體回路元件414移動到另一個微流體元件414。例如，如上關(guān)于圖8和9所討論的，步驟1606處的移動可以將微物體270從包括流動路徑(例如，通道122)的微元件414移動到室418或者從腔室418移動到流動路徑。在步驟1604處多個致動器434的基本上同時致動可以移動微物體270，如上面關(guān)于圖11和圖12所討論的。作為另一個示例，致動器434的致動可以在第二介質(zhì)1482中移動第一介質(zhì)1480的液滴，如上面關(guān)于圖14所討論的。

在本文描述的微流體系統(tǒng)的其它實施例中，介質(zhì)的致動流動能夠?qū)诹黧w介質(zhì)內(nèi)的試劑選擇性地移動到與其起始位置不同的位置。該系統(tǒng)可以包括至少一個致動器和具有圍界的微流體裝置，該圍界包括流動區(qū)域和被配置為保持流體介質(zhì)的腔室，其中腔室可以是可致動流動部分。在其它實施例中，微流體裝置可以包括至少兩個腔室，每個腔室可以是可致動流動部分?？芍聞恿鲃硬糠挚梢园捎芍聞悠髯冃蔚闹辽僖粋€表面。微流體裝置可以包括本文所述的任何微流體回路元件414。圖17和圖18中示出兩個非限制實施例。流動區(qū)域中的介質(zhì)180可以與可致動流動部分中的介質(zhì)相同或不同。流動區(qū)域可以包括流動路徑，其可以是單個流動通道122(圖17)，或者可以具有從入口332跨越到出口334的2、3、4、5或更多個分流或分叉的流動通道(圖18)。每個流動通道122可以具有一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多個流動部分(例如，1728a-f、1828a-f)，每個流動部分包括流動部分連接區(qū)域(例如，1754、1854)、貯液器(例如，1718、1818)和多個隔離圍欄(例如418)。每個流動部分1728、1828可以經(jīng)由流動部分連接區(qū)域1754、1854流體上附接到流動通道122。多個隔離圍欄418中的每個可以通向流動部分1828的貯液器1818(參見圖18)。每個可致動流動部分(例如，1728)還可以包括將貯液器(例如，1718)連接到流動部分連接區(qū)域的可致動通道(例如，1720)。在一些實施例中，當(dāng)流動部分(例如，1728)包括可致動通道(例如1720)時，多個隔離圍欄418中的每個可以通向可致動通道(見圖17)。

流動部分連接區(qū)域1754、1854可以包括到流動區(qū)域/流動通道122的近端開口(例如252)和到貯液器(例如1818)或可致動通道(例如1720)(如果存在的話)的遠端開口(例如256)。流動部分連接區(qū)域1754、1854可以如上面通常用于隔離圍欄的連接區(qū)域所討論的那樣配置，使得在流動區(qū)域/流動通道中以最大速度(vmax)流動的流體介質(zhì)180(未示出)的流動260的最大穿透深度不延伸到貯液器或可致動通道(如果存在)。

因此，流動區(qū)域/流動通道122可以是波及區(qū)域，并且貯液器(例如，1718、1818)和可致動通道(例如，1720)(如果存在的話)可以是未波及區(qū)域。只要流動區(qū)域/流動通道122中的流動(例如260)不超過最大速度vmax，流動和所得到的二次流262(圖17和圖18中未示出)可以被限于流動區(qū)域/流動通道122和流動部分連接區(qū)域(例如1754或1854)并且被防止進入貯液器或可致動通道。在各種實施例中，在致動器沒有被致動的情況下，在流動區(qū)域(其可以是流動通道)與可致動流動部分(諸如，貯液器、可致動通道和相應(yīng)的多個隔離圍欄)的部分之間基本上不存在介質(zhì)流動。

在一些實施例中，流動部分還可以包括可致動通道(例如，1720)，其可以將貯液器(例如1718)連接到流動部分連接區(qū)域(例如1754)，如圖17所示。當(dāng)流動流動區(qū)域/流動通道(例如122)中流體介質(zhì)的流動不超過vmax時，可致動通道也是未波及區(qū)域。可致動通道的寬度的范圍可以為約50-200微米、50-150微米、50-100微米、70-1000微米、70-500微米、70-400微米、70-300微米、70-250微米、70-200微米、70-150微米、90-400微米、90-300微米、90-250微米、90-200微米、90-150微米、100-300微米、100-250微米、100-200微米、100-150微米、或約100-120微米?？芍聞油ǖ赖母叨鹊姆秶梢詾榧s20-100微米、20-90微米、20-80微米、20-70微米、20-60微米、20-50微米、30-100微米、30-90微米、30-80微米、30-70微米、30-60微米、30-50微米、40-100微米、40-90微米、40-80微米、40-70微米、40-60微米、或約40-50微米?？芍聞油ǖ揽梢员慌渲脼榫哂信c流動部分連接區(qū)域和/或流動通道的寬度和高度類似的寬度和高度?？商娲?，可致動通道可以具有與流動通道或流動部分連接區(qū)域的寬度和/或高度的尺寸不同的寬度和/或高度的尺寸?？芍聞油ǖ赖拈L度可以短至20μm，或者可以在以下范圍內(nèi)：約50μm至約80,000μm、約50μm至約60,000μm、約50μm至約40,000μm、約50μm至約30,000μm、約50μm至約20,000μm、約50μm至約10,000μm、約50μm至約7,500μm、約50μm至約5,000μm、約50μm至約4,000μm、約50μm至約2,500μm、約250μm至約40,000μm、約250μm至約30,000μm、約250μm至約25,000μm、約250μm至約10,000μm、約250μm至約7,500μm、約250μm至約5,000μm、約250μm至約4,000μm、約250μm至約2,500μm、約500μm至約70,000μm、約500μm至約60,000μm、約500μm至約40,000μm、約500μm至約30,000μm、約500μm至約20,000μm、約500μm至約10,000μm、約500μm至約7,500μm、約500μm至約5,000μm、約500μm至約4,000μm、約500μm至約2,500μm或其間的任何值?？芍聞油ǖ赖捏w積的范圍可以為：約0.5×10⁶μm³至約1.0×10¹⁰μm³、約1.0×10⁶μm³至約1.0×10¹⁰μm³、約5.0×10⁶μm³至約1.0×10¹⁰μm³、約1.0×10⁷μm³至約1.0×10¹⁰μm³、約0.5×10⁶μm³至約1.0×10⁹μm³、約1.0×10⁶μm³至約1.0×10⁹μm³、約5.0×10⁶μm³至約1.0×10⁹μm³、約1.0×10⁷μm³至約1.0×10⁹μm³、約0.5×10⁶μm³至約2.0×10⁸μm³、約1.0×10⁶μm³至約2.0×10⁸μm³、約5.0×10⁶μm³至約2.0×10⁸μm³、約1.0×10⁷μm³至約2.0×10⁸μm³或其間的任何值。

可致動流動部分的每個隔離圍欄可以類似于本文所述的隔離圍欄，其具有連接區(qū)域(例如，454)和分離區(qū)域(例如，458)，其中連接區(qū)域的近端可以通向貯液器或可致動通道(如果存在)，并且連接區(qū)域的遠端通向隔離圍欄的分離區(qū)域。隔離圍欄可以具有如上所述的任何合適的體積。不管隔離圍欄通向貯液器還是通向可致動通道(如果存在)，隔離圍欄的分離區(qū)域也是微流體裝置的未波及區(qū)域。流體介質(zhì)可以不流入其中，但是流體介質(zhì)的組分可以從其通向的元件(諸如貯液器或可致動通道)擴散到分離區(qū)域中。此外，隔離圍欄可以至少部分地由可變形表面限定和/或可以包括阱，使得可變形表面的變形導(dǎo)致隔離圍欄與貯液器或可致動通道之間的流體介質(zhì)的流動(如上所述)。

貯液器(例如，1718或1818)可以是大致圓形或橢圓形，如圖17和圖18所示，或任何其它形狀。這種形狀的示例包括三角形、菱形、正方形、沙漏形等。貯液器的一個表面的至少一部分可以由致動器(例如432a-432f)變形，并且該表面可以是壁。貯液器可以被配置為包含從約1×10⁶μm³至約9×10¹²μm³、約4×10⁶μm³至約1×10¹⁰μm³、約5×10⁶μm³至約1×10¹⁰μm³、約1×10⁷μm³至約1×10¹⁰μm³、約1×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³、或約1×10⁸μm³至約1×10⁹μm³。在一些實施例中，貯液器可以被配置為具有約1×10⁷μm³至約1×10⁹μm³、或約1×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³的體積。貯液器的體積可以是流動部分連接區(qū)域和/或可致動通道(當(dāng)存在時)的體積的1、2、3、4、5、6、8、9、10、20倍或比其20倍更大。在一些實施例中，貯液器的體積是流動部分連接區(qū)域和/或可致動通道的體積的四倍。在其它實施例中，貯液器的體積無需與流動部分連接區(qū)域或可致動通道的體積一樣大，而可以是允許中空針插入的尺寸。中空針可以被配置為將流體介質(zhì)傳送到貯液器、可致動通道(當(dāng)存在時)和流動部分連接區(qū)域。

可致動流動部分的可致動流體體積(例如，可以通過流動部分的流動部分連接區(qū)域、貯液器和可致動通道(如果存在)可以致動的體積)的范圍可以為約1.0×10⁶μm³至約1.0×10¹¹μm³、約4.0×10⁷μm³至約1.0×10¹¹μm³、約1.0×10⁸μm³至約1.0×10¹¹μm³、約1.0×10⁶μm³至約1.0×10¹⁰μm³、約4.0×10⁷μm³至約1×10¹⁰μm³、約1.0×10⁸μm³至約1×10¹⁰μm³或其間的任何值。

可以存在一個、二個、五個、十個、十五個或二十個可致動流動部分，或任何期望數(shù)量的流動部分，每個流動部分可以具有流動部分連接區(qū)域、貯液器以及可選地可致動通道，其可以通向微流體裝置中的流動路徑。每個流動部分可以包括約2至約250個隔離圍欄、約5至約250個隔離圍欄、約5至約200個隔離圍欄、約10至約200個隔離圍欄、約10至約100個隔離圍欄、約10至約75個固定圍欄、20至約250個隔離圍欄、或約50至約250個隔離圍欄。

微流體裝置的圍界可包含的流體介質(zhì)的體積可以為約100nl至約2ml、約500nl至約1ml、約500nl至約250μl、約500nl至約100μl、約1μl至約750μl、約1μl至約500μl、約1μl至約250μl、約1μl至約100μl、約5μl至約500μl、約5μl至約100μl或其間的任何值。

貯液器(例如，1718或1818)的可變形表面432可以由致動器434來變形，例如，可以通過向內(nèi)按壓以減小貯液器中的體積。該動作從貯液器、流動部分連接區(qū)域和可致動通道(如果存在)排出流體介質(zhì)?？商娲?，貯液器可以由致動器變形，例如，通過向外拉動以增大貯液器的體積。該動作將流體介質(zhì)從流動通道拖拽至貯液器、流動部分連接區(qū)域和可致動通道(如果存在的話)。以這種方式，即使這些區(qū)域不在微流體裝置的流動路徑內(nèi)，貯液器和可致動通道的未波及區(qū)域也可以引入流體介質(zhì)。由致動器引起的偏轉(zhuǎn)量可以用于選擇由貯液器的可變形表面的變形排出或吸入的期望體積量。

系統(tǒng)的微流體裝置(例如，1700、1800)還可以包括如針對任何微流體裝置(例如，100、200、440、290、420、1500)所述的任何其它組件。在一些實施例中，微流體裝置還可以包括基本上不可變形的基部。微流體裝置可以具有基本不可變形的蓋。蓋可以具有鄰近可致動流動部分的可變形表面的開口。微流體裝置還可以包括多個可變形表面，并且還可以具有多個致動器。致動器可以是微致動器。如果存在多個致動器，則多個致動器中的一些或全部可以是微致動器。致動器可以被配置為使單個表面變形。微流體裝置的每個可變形表面可以被配置為由單個致動器變形。致動器或多個致動器(如果存在的話)可以被配置為集成在微流體裝置中。系統(tǒng)還可以包括控制器，該控制器被配置為單獨地致動并且可選地去致動所述致動器或所述多個致動器中的每個。

在該實施例中，貯液器的可變形表面的變形允許貯液器和/或可致動通道(如果存在的話)分別從流動通道接收選定體積的流體介質(zhì)或排出選定體積的流體介質(zhì)至流動通道。以這種方式，存在于貯液器和/或可致動通道中的初始體積的第一流體介質(zhì)可以被排出到流動通道(或者被拉入貯液器中)中，并且一定體積的不同流體介質(zhì)可以被引入貯液器(與第一流體介質(zhì)混合)和/或可致動通道中。以這種方式，每次可以在測試芯片的一個特定區(qū)域(即，單個可致動的流動部分)處選擇性地進行流體介質(zhì)交換，并且提供在微流體回路的未波及區(qū)域中交換流體環(huán)境的方式。

在微流體系統(tǒng)的其它實施例中，可致動流動部分的貯液器(例如，1718或1818)的至少一個可變形表面432可以是可刺穿的。它還可以由自密封材料制成。合適的材料可以包括，但不限于橡膠和聚二甲基硅氧烷。在該實施例中，致動器434可以是中空針。在一些實施例中，中空針致動器可以是無芯的，從而允許可變形表面在被刺穿之后能夠自密封。在其它實施例中，自修復(fù)材料可以被結(jié)合到可變形表面432中，其包括可以具有主動的和積極的自修復(fù)行為的各種各樣的聚合物。在本實施例中，致動器可以不拉動可變形表面以使流體移動到貯液器和/或流體連接器中，而是可以刺穿貯液器的可變形表面，并隨后將新的流體介質(zhì)注入貯液器和流體連接器(如果存在的話)或從貯液器和流體連接器中取出流體介質(zhì)。中空針致動器可以被連接到流體介質(zhì)的源頭并且能夠替換或取出細胞負載制備中存在的全部或一些流體介質(zhì)。該替代實施例允許貯液器包含顯著更小的體積，因此在微流體裝置內(nèi)需要更少的空間。由于中空針導(dǎo)入流體介質(zhì)，所以貯液器只需要與能夠可靠地引入中空針來導(dǎo)入/取出流體介質(zhì)所需尺寸一樣大即可。在該實施例中，貯液器可以具有約1×10⁵μm³至約1×10⁸μm³的體積，并且可以不大于約5×10⁷μm³。因為新的流體介質(zhì)不需要被包含在待部署的貯液器內(nèi)，所以該實施例中的貯液器的體積無需包含流體連接器體積的多個體積。這可以將微流體裝置的圍界的總流體體積顯著降低為約100nl至約10μl的范圍內(nèi)(例如，對于在一個或多個(例如，多達十個)流動部分的每個中具有約5至約250個隔離圍欄、并且包括貯液器和可致動通道的實施例)。

圖17和圖18的微流體裝置提供了以前不可能進行的多重測試機會。微流體裝置可以在一個或多個隔離圍欄中裝載生物細胞，隔離圍欄通向其每個貯液器或可致動通道。有利地，這些微流體裝置允許每個相應(yīng)的多個隔離圍欄具有與任何其它多個隔離圍欄不同的流體介質(zhì)。隔離圍欄的分離區(qū)域中的生物細胞可以經(jīng)由擴散或無需流體流動的力來獲得經(jīng)由貯液器的可變形表面的變形的作用(或經(jīng)由針頭)輸送到貯液器和/或可致動通道的流體介質(zhì)。不同的介質(zhì)可以包括在微流體裝置中每個流動部分所特有的測定試劑/多個試劑。試劑可以包括可溶性試劑，并且還可以包括磁珠試劑。

值得注意的是，可以在這些微流體裝置中選擇性地引入新的或不同的流體介質(zhì)，允許它們用作多重測定裝置，如圖17和圖18所示。圖19中示出選擇性測定微物體的方法并且可以包括提供包含圍界的微流體裝置，其中所述圍界包括被配置為包含流體介質(zhì)的流動區(qū)域；以及被配置為包含流體介質(zhì)的第一和第二可致動流動部分。術(shù)語“第一可致動流動部分”和“第二可致動流動部分”是僅為了清楚起見而使用的任意標簽。第一流動部分可以是微流體裝置內(nèi)可得的可致動流動部分中的任何一個，并且可以是最靠近入口的流動部分、離入口第二近的流動部分、最靠近出口的流動部分等。第二流動部分可以是在選擇為第一流動部分的流動部分之后剩余的流動部分中的任意一個。微流體裝置可以包括所期望的任何數(shù)量的流動部分，諸如2、3、4、5、6、7、8、9、10、20或更多。第一和第二流動部分中的每個可以至少部分地由可變形表面限定，并且還可以包括相應(yīng)的第一和第二多個隔離圍欄。第一和第二流動部分中的每個可以流體上連接到流動區(qū)域。第一和第二流動部分中的每個可以包括貯液器和將貯液器流體上連接到流動區(qū)域的流動部分連接區(qū)域。貯液器的至少一個壁可以包括可變形表面。微流體裝置還可以包括本文描述的任何其它組件或特征，諸如針對微流體裝置100、200、240、290、420、1500、1700、1800所描述的。

流動區(qū)域可以被配置為一個或多個流動通道。流動區(qū)域/流動通道可以被連接到可以輸入流體介質(zhì)、測定試劑和微物體的入口以及可以被連接到可以輸出流體介質(zhì)、測定試劑和微物體中任何一種的出口。雖然第一和第二流動部分流體上連接到流動區(qū)域，但是第一和第二流動部分可以不是微流體裝置的流動路徑的一部分，并且可以僅通過擴散而不是通過流體流動來交換流體介質(zhì)。在一些實施例中，每個流動部分的多個隔離圍欄通向貯液器。在其它實施例中，每個流動部分還可以包括可致動通道，其中可致動通道將貯液器連接到流動部分連接區(qū)域。當(dāng)流動部分包括可致動通道時，多個隔離圍欄中的至少一些可以沿著可致動通道布置，并且這種隔離圍欄的連接區(qū)域的近端開口可以通向可致動通道。

在引入流體介質(zhì)180之前，微流體裝置可以裝填有諸如二氧化碳氣體的氣體。初始流體介質(zhì)可以被選擇為適于細胞生長和生存能力的流體介質(zhì)，并且可以存在于流動區(qū)域、第一和第二可致動流動部分以及隔離圍欄中。在一些實施例中，初始流體介質(zhì)可以存在于貯液器和隔離圍欄中，并且不同的流體介質(zhì)可以存在于流動區(qū)域/流動通道中。不同的流體介質(zhì)可以具有與初始流體介質(zhì)相同的組分，但是具有不同的比例，或者可以具有額外的或者與初始流體介質(zhì)不同的組分。通常，初始流體介質(zhì)可以具有支持生物細胞生長和生存能力的組分。在任何情況下，在步驟1902中將初始流體介質(zhì)引入微流體裝置?？梢园蛇x的步驟1902a，其中流動部分的一個或多個可變形表面可以變形，以將初始介質(zhì)從如此變形的流動部分排出或?qū)⒊跏冀橘|(zhì)導(dǎo)入如此變形的流動部分中。

在步驟1904，至少一個微物體可以布置在第一或第二多個隔離圍欄的每個的至少一個隔離圍欄內(nèi)?？梢酝ㄟ^任何合適的手段(例如重力、介電泳(其可以包括光電鑷子)或電潤濕力(諸如光電潤濕)或本文所述的局部流動)將可包括生物細胞的至少一個微物體引入隔離圍欄。被引入微流體裝置的生物細胞可以是克隆群體的成員。如果被引入微流體裝置的每個可致動流動部分的隔離圍欄的所有細胞都是克隆的，則多重測定可以允許同時表征多種特性。因為可以在相同的綜合物理條件下在克隆擴增的相同點處對細胞進行測試，所以這可以允許更準確地表征細胞，因此可以產(chǎn)生更可比較的測定結(jié)果。在該方法的其它實施例中，被引入第一流動部分的隔離圍欄中的生物細胞可以是與被引入第二流動部分的隔離圍欄中的細胞相同類型的細胞，但可以來自不同的物體。在該實施例中，該方法提供用于測試相同類型生物細胞的許多樣本或疑似具有相似生物活性的細胞的許多樣品的更高處理能力。在其它實施例中，細胞可以來自單個物體，但可以是衍生自例如來自單個物體的切除腫瘤樣品或活組織檢查樣品的不同類型的細胞。

該方法還提供可選的清除步驟1904a，其在微物體的導(dǎo)入完成之后，沖洗通過流動區(qū)域/通道的流體介質(zhì)。流體介質(zhì)可以是初始介質(zhì)，或者它可以是被指定在測定步驟期間存在于流動區(qū)域/流動通道中的不同流體介質(zhì)。

在步驟1906，通過使第一流動部分(例如，貯液器)的可變形表面變形，可以將包含第一測定試劑的一定體積的第一流體介質(zhì)引入到第一流動部分(例如，貯液器或相應(yīng)的可致動通道，如果存在的話)中。拉動可變形表面擴大了流動部分中的體積，并且允許第一流體介質(zhì)進入貯液器和/或可致動通道中?？商娲兀梢詫⒌谝涣黧w介質(zhì)引入到微流體裝置中，并且在使第一流動部分的可變形表面變形之前，使第一流體介質(zhì)流過流動區(qū)域/流動通道，從而減小將第一流體介質(zhì)引入貯液器和/或可致動通道(如果存在)所需的流動部分擴大的量。在該方法的另一變型中，在拉動第一流動部分的可變形表面以導(dǎo)入第一流體介質(zhì)之前，致動器可以向內(nèi)推動第一流動部分的可變形表面，以排出在步驟1902a中初始加載的流體介質(zhì)的一部分或全部。在另外的其它實施例中，第一流動部分的可變形表面可以被反復(fù)地致動(無論是向內(nèi)按壓還是向外拉動)和去致動、或交替反復(fù)地按壓和拉動，以便將第一流體介質(zhì)引入第一流動部分。

一旦第一流體介質(zhì)已經(jīng)被引入第一流動部分(例如，貯液器和/或可致動通道，如果存在的話)中，則可以給予時間以使第一測定試劑擴散到其中放置有微物體的第一流動部分的一個或多個隔離圍欄(例如，其分離區(qū)域中)中。

在第一流體介質(zhì)被引入第一可致動流動部分之后，在步驟1908中，可以使得不同的流體介質(zhì)(其可以是初始流體介質(zhì)或第二流體介質(zhì))流過流動區(qū)域/流動通道，從微流體裝置的流動區(qū)域/流動通道沖洗含有第一測定試劑的任何剩余量的第一流體介質(zhì)。在步驟1910中，包含第二測定試劑的第二流體介質(zhì)可以被導(dǎo)入第二流動部分，該步驟可以包括通過使用針對第一流動部分描述的任何變型，使第二流動部分的可變形表面變形，將第二流體介質(zhì)導(dǎo)入貯液器和/或可致動通道(如果存在的話)?？梢皂樞虻貓?zhí)行將第一流體介質(zhì)中的第一測定試劑和第二流體介質(zhì)中的第二測定試劑分別引入第一流動部分和第二流動部分?？梢越o予時間以使第二測定試劑擴散到第二流動部分中的第二多個隔離圍欄中。在將第一流體介質(zhì)中的第一測定試劑引入第一流動部分并將第二流體介質(zhì)中的第二測定試劑引入第二流動部分之后，可以用另一種流體介質(zhì)(其可以是初始流體介質(zhì)，或者可以是被選擇存在于測定步驟期間的第三流體介質(zhì))沖洗來為流動區(qū)域/流動通道清除任何測定試劑。

第一測定試劑和/或第二測定試劑可以各自在預(yù)定時間內(nèi)擴散到相應(yīng)的一個或多個隔離圍欄中，其中微物體位于第一和第二可致動流動部分的每個中?？梢詫ξ挥诘谝涣鲃硬糠值母綦x圍欄中的微物體執(zhí)行第一測定，并且可以對第二流動部分的隔離圍欄中的一個微物體執(zhí)行第二測定。第一和第二測定可以包括分別檢測第一測定試劑與加載到第一流動部分中的任何微物體(或其分泌物)之間以及第二測定試劑與加載到第二流動部分中的任何微物體(或其分泌物)之間的相互作用。第一測定試劑可以不同于第二測定試劑。第一和/或第二測定試劑還可以包括珠粒或一種或多種基于珠粒的試劑。第一測定和/或第二測定的結(jié)果可以用于確定用第一或第二測定試劑還是用在相應(yīng)流體介質(zhì)中的第三(或第四、第五或第六等)測定試劑來測試在與第三(或第四、第五、第六等)可致動流動部分相關(guān)聯(lián)的隔離圍欄中的額外生物細胞?？商娲?，取決于第一測定和/或第二測定的結(jié)果，可以用第三(第四、第五、第六等)測定試劑來測試第一可致動流動部分中多個隔離圍欄中的生物細胞和/或第二流動部分中多個隔離圍欄中的生物細胞?；跍y定的結(jié)果，可以通過任何合適的方法將所選擇的細胞排出微流體裝置，上述方法包括：本文所描述的局部流動方法，包括但不限于流體流動、重力、致動的局部流體流動、操作細胞(使用dep、oet或oew)、或通過用中空針刺穿可變形表面并且提取將所選擇的細胞。

可以使用具有可刺穿并且可選地自密封的可變形表面的微流體裝置來執(zhí)行該方法的變型。使所述可變形表面變形的步驟可以包括用中空針刺穿可致動流動部分(其可以是貯液器)的可變形表面。中空針可以是無芯的。一旦中空針已經(jīng)插入流動部分/貯液器中，則可以通過可連接到流體介質(zhì)源的中空針將含有一種或多種測定試劑的流體介質(zhì)引入流動部分中?？梢宰⑷氚瑴y定試劑的一定量的流體介質(zhì)，使得足以排出并替換布置在流動部分的貯液器、流動部分連接區(qū)域和可致動通道中的所有初始流體介質(zhì)，并且被替換為包含測定試劑的流體介質(zhì)?？梢宰⑷胱銐虻牧黧w介質(zhì)，以離開流動部分連接區(qū)域并進入流動區(qū)域。沿著流動區(qū)域的每個可致動流動部分可以具有含有不同測定試劑組分的流體介質(zhì)。沿著流動區(qū)域的所有流動部分可以并行執(zhí)行刺穿和注射具有測定試劑的流體介質(zhì)的步驟。在一些實施例中，可以基本上同時執(zhí)行包含測定試劑的流體介質(zhì)的引入。然而，可以依次、不規(guī)則地或者以任何期望組合來代替執(zhí)行流體介質(zhì)的致動和引入。由于新引入的流體介質(zhì)被包含在每個流動部分的貯液器、可致動通道和流動部分連接區(qū)域中并且不能流入另一個流動部分的區(qū)域中，所以交叉污染可能不是大問題。此外，使用可變形表面作為流體介質(zhì)的導(dǎo)入部位，這減少了當(dāng)導(dǎo)入包含測試試劑的流體介質(zhì)時所需的沖洗量，并且可以跳過步驟1904a、1908和/或1910a。在其它替代方案中，可以通過貯液器拉動流體介質(zhì)，并且一旦可變形表面被刺穿，通過經(jīng)由中空針取出流體介質(zhì)來從微流體裝置中移除流體介質(zhì)，并且因此將相應(yīng)的流體介質(zhì)拖拽至每個可激活的流動部分?？梢皂樞虻睾?或彼此獨立地執(zhí)行第一介質(zhì)、第二介質(zhì)等的引入。在引入第一介質(zhì)、第二介質(zhì)等之后，可以如上所述進行測定步驟。

在又一個實施例中，可以使用具有至少一個致動器和微流體裝置的微流體系統(tǒng)來執(zhí)行將流體介質(zhì)導(dǎo)入可致動流動部分的方法，所述微流體系統(tǒng)包括至少一個致動器和具有圍界(圍界包括流動區(qū)域和一個可致動流動部分)的微流體裝置。可致動流動部分可以流體上連接到流動區(qū)域，并且流動部分至少部分地由可變形表面限定。流動部分還包括多個隔離圍欄。至少一個微物體可以布置在至少一個隔離圍欄中。流動部分的可變形表面可以變形，從而將包含第一測定試劑的一定體積的第一流體介質(zhì)導(dǎo)入到流動部分中。第一測定試劑可以擴散到流動部分中的多個隔離圍欄中，并且可以對微物體執(zhí)行第一測定。微流體裝置可以被配置為本文描述的任何微流體裝置，并且因此可以包括包含上述多個可致動流動部分的裝置的任何組件(例如，微流體裝置1700、1800，其還可以包括針對裝置100、200、240、290、420、1500描述的任何微流體元件)。將包含第一測定試劑的一定體積的第一流體介質(zhì)導(dǎo)入流動部分還可以包括用第一流體介質(zhì)代替可致動通道中的初始流體介質(zhì)。在使流動部分的可變形表面變形以導(dǎo)入第一流體介質(zhì)之前，可以按壓流動部分的可變形表面變形，以排出一定體積的初始流體介質(zhì)?？梢杂眠m于從流動中清除第一測定試劑的任何流體介質(zhì)來沖洗包含第一測定試劑的流體介質(zhì)。在對微物體進行第一次測定之后，與引入第一測定試劑(而不移除第一測定試劑)類似，可以將包含第二測定試劑的另一種流體介質(zhì)引入相同的流動部分。如上所述，可以利用致動器推動或拉動可變形表面來執(zhí)行可變形表面的變形。可替代地，致動器可以利用中空針來刺穿可刺穿的可變形表面，從而導(dǎo)入或取出一定體積的任何流體介質(zhì)。

盡管在本說明書中已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實施例和應(yīng)用，但是這些實施例和應(yīng)用僅是示例性的，并且許多變型是可能的。