促进微液滴的操纵的装置和方法的改进或与其相关的改进与流程

本发明涉及用于促进微液滴的操纵的装置和方法，并且特别地涉及用于将一个或更多个微液滴加载到微流控芯片(microfluidic chip)中的装置和方法。

背景技术：

1、电介质上电润湿(electrowetting-on-dielectric，ewod)是一种众所周知的效应，其中在液体与衬底之间所施加的电场使液体在表面上比自然状态更润湿。可以使用电润湿效应，以通过在衬底上施加一系列的空间变化的电场以随着按顺序的空间变化增加表面润湿性来操纵微液滴(例如，控制微液滴的移动、合并、分裂或形状改变)。在基于电润湿的装置中，被操纵的液滴通常被夹在两个平行板之间，并且被数字电极致动。像素化的电极的尺寸限制了可以被操纵的最小液滴尺寸以及可以并行处理液滴的速率和规模。

2、这种方法的变型使用光学介导电润湿力，在本领域中被称为光电润湿，以在用于操纵微液滴的装置中提供原动力。在这种光学介导电润湿(optically mediatedelectrowetting，oewod)装置中，微液滴通过由容纳壁限定的微流体空间移位；例如一对平行板，所述一对平行板具有被夹在该对平行板之间的微流体空间。容纳壁中的至少一个包括下列被称为“虚拟”电润湿电极位置的位置，该“虚拟”电润湿电极位置是通过选择性地照亮被埋在其中的半导体层的区域而产生的。通过用来自由光学组件所控制的单独光源的光选择性地照亮该层，可以瞬时地生成虚拟电润湿电极位置的虚拟路径，可以促使微液滴沿着该虚拟路径移动。因此，分发导电细胞并且放弃永久性液滴接收位置以支持均质电介质表面，在该均质电介质表面上通过使用例如像素化的光源对光电导层上的点进行选择性的和变化的照亮来短暂地生成液滴接收位置。这使得高度局域化的电润湿场能够通过在电介质层上的任何位置建立诱导毛细管类型的力，可选地与微液滴分散于其中的载体介质的任何定向微流体流相关联，来移动表面上的微液滴；例如通过乳化。

3、在一个示例中，在制药行业中，在细胞系开发和抗体开发的领域中应用ewod和oewod装置。在这些领域中，需要允许对大量的生物试剂(高达数百万)进行初始筛选，以便能够将试剂的数量减少到合理的数量(数千)。为了实现高效的工作流程，该初始筛选需要以多路复用的方式在大量的生物试剂中进行。

4、因此，旨在应用于这些领域的ewod或oewod装置的关键方面是能够一次处理从数百、数千到高达数百万量级的大量液滴。由于使用显微镜光学器件来处理样品，现有的ewod和oewod装置对可以在单个视场内并行处理的液滴数量有实际限制。现有装置限于一次处理几千个液滴。

5、能够处理和操纵数百万量级液滴的ewod或oewod装置的实质性特征包括大量的光学操纵点、放大的芯片以及快速且可靠地将数百万液滴加载到装置中的能力。

6、用于将液滴加载到ewod和oewod装置的现有选项依赖于用户的手动干预，这适用于将小批量的液滴泵送到芯片中，在芯片的一个边缘处将液滴从流动流中拉出，这可能会出现由于液滴速度的不精确控制而导致的性能问题，或者装置可以被设计成其中液滴在被喷出之前分批加载到保持笔中。在前者中，最大流动速度受到最大液滴ewod或oewod速度的限制，并且浪费了大面积的装置。后一种方法本质上是批处理过程，并因此容易受到由于过程切换时间而本质上暗含的问题的影响。

7、因此，需要提供一种快速且高效地将多个微液滴加载到芯片上的装置和方法。此外，还需要将液滴加载到芯片中，以使得该液滴可以轻而易举地且容易地被ewod力或oewod力操纵。

8、此外，加载到ewod或oewod装置中的液滴的群可以包含不适合测定的大量液滴。例如，液滴可能具有非期望的尺寸，这使得难以使用ewod力或oewod力进行选择和操纵。为了最大化装置内期望液滴的空间容量，重要的是能够在加载过程中尽可能早地移除非期望液滴，以使得非期望液滴不会占据芯片内的空间。或者，液滴的内容物可能是非期望的。例如，在需要每个液滴有单个细胞为起点的测定中，空的或包含多个细胞的任何液滴都是非期望的。移除不符合可接受内容物标准的液滴会增加被保留用于测定的有用液滴的产量。

9、因此，需要提供一种装置和方法，其可以促进通过ewod力或oewod力来高效地控制和操纵数百万个微液滴，同时优化芯片上的空间使用。此外，需要提供一种装置、设备和/或方法，其能够快速且高效地从被加载到芯片中的数百万个液滴中识别和分离非期望液滴。期望的是，该装置能够适应非期望液滴的移除，并维持阵列中液滴的一致产量，即使当从装置中移除大量非期望液滴时。此外，非常期望提供一种用于在液滴操纵过程的早期从芯片移除非期望液滴的快速且高效的设备。

10、正是在这种背景下提出了本发明。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种装置，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括用于操纵多个微液滴的第一区域；ii)用于提供所述微液滴的微液滴源；iii)通道，所述通道具有远侧端部和近侧端部，所述远侧端部沿第一方向延伸到所述芯片中，所述近侧端部与所述微液滴源流体连通；和iv)压力源，所述压力源用于使所述微液滴从所述微液滴源沿着所述通道移动并且移动到所述芯片的所述第一区域中；其中，所述压力源被配置为用于使所述微液滴能够以第一速度从所述微液滴源移动到所述通道的所述近侧端部；并且其中，所述通道的远侧端部是带凹槽的或钝化的，以使得所述微液滴以低于所述第一速度的速度从所述通道的所述远侧端部移动到所述芯片的所述第一区域中。

2、在一些实施例中，所述微液滴源可以是用于保持微液滴的储存器。在一些实施例中，所述微液滴源可以是用于生成液滴的液滴生成器，例如乳化器装置。

3、在一些实施例中，用于移动微液滴的所述压力源是泵。所述泵可以被配置为用于在出口处施加负压力和/或在微液滴源处施加正压力，以便移动微液滴。

4、在一些实施例中，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括用于操纵一个或更多个微液滴的第一区域；ii)储存器，所述储存器用于保持一个或更多个微液滴；iii)通道，所述通道沿第一方向延伸到芯片中并与所述储存器和所述第一区域流体连通；iv)用于在所述储存器与所述芯片的第一区域之间移动一个或更多个微液滴的机构；以及v)设置在所述芯片中的至少一个出口；其中，所述通道、所述第一区域和所述至少一个出口被配置为用于允许一个或更多个微液滴以第一速度从所述储存器流动到所述第一区域；并且所述一个或更多个微液滴以低于所述第一速度的速度在所述第一区域中移动。

5、在一些实施例中，提供了用于生成一个或更多个微液滴的液滴生成器，所述液滴生成器可以与芯片流体连通。液滴生成器可以是用于生成液滴的乳化器装置。在一些实施例中，乳化器装置可以是分级乳化器装置。这可能是有利的，因为分级乳化器装置可以连续地操作以生成大量液滴。因此，提供诸如乳化器装置之类的液滴生成器对于在长时间段内生成大量微液滴特别有用。液滴生成器可以经由沿第一方向延伸到芯片中的通道与芯片流体连通。然后，由液滴生成器生成的微液滴可以通过压力源的致动而移动到芯片的第一区域中。使用液滴生成器是有利的，因为一旦形成液滴，就不需要对液滴进行移液。可以在本发明的设备内提供液滴生成器。本领域技术人员将理解，可以使用任何形式的液滴生成器。本领域技术人员还将理解，可以使用任何形式的乳化器装置来生成液滴，然后将该液滴输送到芯片中。

6、附加于或替代液滴生成器，本发明的设备可以设有用于保持一个或更多个微液滴的储存器。

7、必要的是该装置被配置为用于允许一个或更多个微液滴以低于第一速度的速度在第一区域中移动，以便一旦液滴进入装置的第一区域就强制该液滴高效停止。这对于从流中高效地移除液滴并且使用ewod或oewod来控制装置中的液滴非常重要。根据本发明所公开的任一方面的装置可以用于处理数百至数百万量级的大量微液滴。

8、本文所提供的装置还可以包括设置在芯片中的两个或多于两个出口。在一些实施例中，至少一个出口定位在通道的任一侧。在芯片中设置出口实现从入口到出口的定向流。出口可选择用于将微液滴加载到芯片中并且然后在没有任何具体卸载方案的情况下停放的情况。在一些实施例中，出口被设置成用于灌注的目的，但是出口然后在整个加载过程中是关闭的并且在后续的操作中保持关闭。

9、在一些实施例中，本文所提供的装置的通道包括近侧端部和远侧端部，在该近侧端部中，一个或更多个微液滴从液滴源移动到通道中，在该远侧端部中，一个或更多个微液滴从通道移动到芯片的第一区域中。

10、在一些实施例中，通道的远侧端部可以是钝化的或带凹槽的，即通道的最后区段分别向内或向外呈锥形，以形成具有与通道不同横截面积的区段，从而修改微液滴从中穿过的速度。在一些实施例中，钝化的或带凹槽的端部的张角为0°至<90°。钝化的或带凹槽的端部的张角可以大于0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°或80°。在一些实施例中，钝化的或带凹槽的端部的张角可以小于90°、80°、70°、60°、50°、40°、30°、20°、10°或5°。优选地，该角度可以是45°或75°。在一些实施例中，在通道远侧端部处的通道的壁可以是圆形的，或者它可以是方形的。

11、为了降低在第一区域中的速度，延伸到装置的第一区域中的通道远侧端部可以是钝化的或带凹槽的。当钝化的或带凹槽的通道端部与第一区域相遇时，几何形状的变化促进了流动速度的快速降低，这促使液滴在到达通道远侧端部时高效地停止。这使得能够以最大速度加载液滴，而不会影响高效的ewod或oewod操作以及液滴控制。高流量不利于ewod或oewod操作，这是因为ewod力或oewod力必须克服流动。因此，降低液滴的速度能够实现高效的ewod或oewod操作，还能够实现装置的空间效率。本领域技术人员将理解，通道的远侧端部可以是任何合适形状的，以促进流动速度的快速降低。

12、在一些实施例中，本文所提供的装置的通道延伸到芯片中1000μm或多于1000μm的距离。这确保了通道远侧端部位于远离出口足够远的位置，以便促进流量的快速降低。

13、在一些实施例中，通道的突出到装置的第一区域中的部分可以具有1000μm至20000μm之间的长度。在一些实施例中，通道的突出长度可以大于1000μm、1200μm、1400μm、1600μm、1800μm、2000μm、2200μm、2400μm、2600μm、2800μm、3000μm、3200μm、3400μm、3600μm、3800μm、4000μm、4200μm、4400μm、4600μm、4800μm、5000μm、5200μm或5400μm。在一些实施例中，通道的突出长度可以小于5500μm、5400μm、5200μm、5000μm、4800μm、4600μm、4400μm、4200μm、4000μm、3800μm、3600μm、3400μm、3200μm、3000μm、2800μm、2600μm、2400μm、2200μm、2000μm、1800μm、1600μm、1400μm或1200μm。最小的通道长度可以是250μm。最小的通道长度可能是必要的，以在通道远侧端部处形成低流动速度区，并且防止流的大部分直接在通道端部和出口之间流动，流的大部分直接在通道端部和出口之间流动将防止液滴在到达通道远侧端部时高效地停止。在一些实施例中，使用最小扇形长度来产生流动方向的反向，这固有地导致通道的端部处的微液滴速度的降低。

14、在一些实施例中，本文所提供的装置的通道在该通道与至少一个出口之间具有1500μm或多于1500μm的距离。在一些实施例中，本文所提供的装置的通道在该通道与至少一个出口之间具有在3600μm至5600μm之间的距离。在一些实施例中，在通道和至少一个出口之间的距离可以大于3600μm、3700μm、3800μm、3900μm、4000μm、4100μm、4200μm、4300μm、4400μm、4500μm、4600μm、4700μm、4800μm、4900μm、5000μm、5100μm、5200μm、5300μm、5400μm、5500μm或甚至高达11200μm。在一些实施例中，通道和至少一个出口之间的距离可以小于5600μm、5500μm、5400μm、5300μm、5200μm、5100μm、5000μm、4900μm、4800μm、4700μm、4600μm、4500μm、4400μm、4300μm、4200μm、4100μm、4000μm、3900μm、3800μm或3700μm。需要通道远侧端部与出口的充分分离，以防止流的大部分直接在通道远侧端部与出口之间流动，流的大部分直接在通道远侧端部与出口之间流动将防止液滴实现在通道远侧端部处流量的快速降低。

15、在一些实施例中，本文所提供的装置的通道可以是锥形的。在其他实施例中，通道的宽度沿该通道的整个长度是基本上相同的。在一些实施例中，通道的宽度在300μm和25mm之间。在一些实施例中，通道的宽度可以大于20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、220μm、240μm、260μm、280μm、300μm、320μm、340μm、360μm、380μm、400μm、420μm、460μm、480μm、500μm、520μm、540μm、560μm、580μm、600μm、620μm、640μm、660μm、680μm。在一些实施例中，通道的宽度可以小于700μm、680μm、660μm、640μm、620μm、600μm、580μm、560μm、540μm、520μm、500μm、480μm、460μm、440μm、420μm、400μm、380μm、360μm、340μm、320μm、300μm、280μm、260μm、240μm、220μm、200μm、180μm、160μm、140μm、120μm、100μm、80μm、60μm或40μm。在一些实施例中，通道的宽度在宽度上可以高达几毫米。最小的通道宽度等于最小的液滴直径，以免在将液滴加载到通道中时压缩或扭曲该液滴。最大的通道长度受出口位置和芯片内的空间的限制。

16、在本文所提供的装置的一些实施例中，第一速度相当于在0.1μl/min至100μl/min之间的流量。在一些实施例中，流量可以大于0.1μl/min、0.2μl/min、0.3μl/min、0.4μl/min、0.5μl/min、0.6μl/min、0.7μl/min、0.8μl/min或0.9μl/min、1μl/min、5μl/min、10μl/min、20μl/min、30μl/min、40μl/min、50μl/min、60μl/min、70μl/min、80μl/min或90μl/min。在一些实施例中，流量可以小于100μl/min、90μl/min、80μl/min、70μl/min、60μl/min、50μl/min、40μl/min、30μl/min、20μl/min、10μl/min、5μl/min、1.0μl/min、0.9μl/min、0.8μl/min、0.7μl/min、0.6μl/min、0.5μl/min、0.4μl/min、0.3μl/min或0.2μl/min。在其他实施例中，第一速度相当于在0.1μl/min至0.4μl/min之间的流量。在一些实施例中，流量可以大于0.10μl/min、0.15μl/min、0.20μl/min或0.25μl/min。在一些实施例中，流量可以小于0.40μl/min、0.35μl/min、0.30μl/min、0.25μl/min、0.20μl/min或0.15μl/min。

17、在本文所提供的装置的一些实施例中，微液滴在第一区域中的速度可以是25μm/s至5000μm/s。在一些实施例中，微液滴的速度可以大于25μm/s、50μm/s、100μm/s、150μm/s、200μm/s、250μm/s、300μm/s、350μm/s、400μm/s、450μm/s、500μm/s、550μm/s、600μm/s、650μm/s、700μm/s、750μm/s、800μm/s、850μm/s、900μm/s、950μm/s、1000μm/s、1050μm/s、1100μm/s、1150μm/s、1200μm/s、1250μm/s、1300μm/s、1350μm/s、1400μm/s、1450μm/s、1500μm/s、1550μm/s、1600μm/s、1650μm/s、1700μm/s、1750μm/s、1800μm/s、1850μm/s、1900μm/s或1950μm/s。在一些实施例中，微液滴的速度可以小于2000μm/s、1950μm/s、1900μm/s、1850μm/s、1800μm/s、1750μm/s、1700μm/s、1650μm/s、1600μm/s、1550μm/s、1500μm/s、1450μm/s、1400μm/s、1350μm/s、1300μm/s、1250μm/s、1200μm/s、1150μm/s、1100μm/s、1050μm/s、1000μm/s、950μm/s、900μm/s、850μm/s、800μm/s、750μm/s、700μm/s、650μm/s、600μm/s、550μm/s、500μm/s、450μm/s、400μm/s、350μm/s、300μm/s、250μm/s、200μm/s、150μm/s、100μm/s或50μm/s。这使得ewod力或oewod力能够高效地操纵液滴，并且通过ewod或oewod控制和随后的有序阵列的形成来促进液滴的自组织。

18、在本文所提供的装置的一些实施例中，第一区域的表面积可以大于通道的内部表面积。

19、在本文所提供的装置的一些实施例中，用于移动一个或更多个微液滴的机构可以是压力源，诸如泵。在一些实施例中，泵可以被配置为用于在出口处施加负压力和/或在储存器处施加正压力，以移动一个或更多个微液滴。在一些实施例中，泵被配置为用于在出口处施加负压力以移动一个或更多个微液滴。

20、在本文所提供的装置的一些实施例中，平均球形微液滴直径可以为20μm至200μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以大于20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm或190μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以小于200μm、190μm、180μm、170μm、160μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm或30μm。在另一实施例中，平均微液滴直径为50μm至100μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以大于50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm或95μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以小于100μm、95μm、90μm、85μm、80μm、75μm、70μm、65μm、60μm或55μm。

21、在本文提供的装置的一些实施例中，芯片可以是ewod芯片。在一些实施例中，芯片是oewod芯片。

22、在一些实施例中，芯片包括第二区域，该第二区域包括期望的阵列位置，其中微液滴从芯片的第一区域经由多个电润湿路径移动到第二区域，该多个电润湿路径是通过在沿路径的位置处施加短暂的ewod力或oewod力而创建的。通过短暂的ewod力或oewod力创建的多个电润湿路径可以使微液滴连续地移动，并且促进芯片内液滴的并行加载和操纵。

23、在一些实施例中，本文所提供的装置还可以包括微处理器，该微处理器被配置为用于提供一个或更多个电润湿路径，且能够使在路径中的每个微液滴相对于其他微液滴的移动同步。

24、在本文所提供的装置的一些实施例中，第一区域中的微液滴是无序的，并且第二区域中的微液滴是有序的。关于微液滴的排序，多个微液滴可以排列成一系列平行的行。

25、在一些实施例中，对一个或更多个微液滴的检测可以利用光或光谱技术，例如荧光光谱技术。在一些实施例中，检测器可以被配置为用于检测一个或更多个微液滴的荧光。在一些实施例中，检测器可以是荧光检测器。

26、在本发明的另一方面中，提供了一种将微液滴加载到芯片中以用于操纵的方法，所述方法包括：a)提供如本文所述的装置；b)将一个或更多个微液滴从储存器经由沿第一方向延伸的通道移动到第一区域；以及c)在所述第一区域中操纵微液滴；其中一个或更多个微液滴以第一速度从储存器流动到第一区域；并且所述一个或更多个微液滴以低于所述第一速度的速度在所述第一区域中移动。

27、在一些实施例中，将微液滴加载到芯片中的速率可以大于35个/s或甚至70个/s。这使得能够对装置高效地完全加载，例如可以在少于8小时或甚至可能4小时内将数百万个微液滴加载到装置中。

28、根据本发明的另一方面，提供了一种使用ewod或oewod用于将数百个或数千个微液滴操纵到阵列中的装置，所述装置包括：i)芯片，所述芯片包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于接收和操纵微液滴，所述第二区域包括所述阵列和通向所述阵列的多个电润湿路径；ii)微液滴源，所述微液滴源被配置为用于提供预定目标直径的微液滴；iii)通道，所述通道被配置为用于提供在所述微液滴源和所述芯片的第一区域之间的流体连通；以及iv)压力源，所述压力源被配置为用于使所述微液滴在所述微液滴源和所述芯片的第一区域之间移动；其中，芯片上的电润湿路径的中心到中心间隔开来自所述微液滴源的微液滴的所述预定目标直径的至少两倍；并且其中控制器被配置为用于通过施加ewod力或oewod力使所述微液滴在所述电润湿路径中能够同步移动。

29、压力源可以被配置为用于施加正压力或负压力，以将微液滴从微液滴源推到或吸取到芯片的第一区域中。

30、提供平均微液滴直径的至少两倍的电润湿路径可以有利于允许单个微液滴在两个其他微液滴之间穿过。这是使不受ewod力或oewod力控制的液滴能够落在受ewod力或oewod力控制的微液滴的间隙之间所必需的。因此，这是实现筛分效果和用于自组织液滴所必需的。筛分效果是本发明所产生的惊人的技术效果。使用可用的ewod力以可能的最大速度移动液滴可以优化筛分效果，这会强制仅保留具有最佳子画面-液滴重叠的液滴，并因此促使每个子画面控制单个液滴，从而驱动自组织。在ewod中，通过减少路径的该区段的液滴保持势能可以附加地优化该过程，在oewod中，这可以通过减少用于子画面的入射电磁辐射来实现。当使用ewod时，这种保持亲和力的降低可以通过各种不同的方式实现，包括但不限于改变以太电极(ethereal electrodes)的形状、减小所施加的电场、改变ac频率。当应用于自组装区域时，这种保持质量的下降是特别有用的，因为它限制了液滴以接近其最大速度恰好移动到该区域所花费的时间，从而允许液滴在不改变速度的情况下沿着路径的其余部分以低于其最大速度的速度舒适地移动。这对于最大化液滴保留和液滴加载速率是至关重要的。液滴速度在自组装之后降低的原因是不利的，这是因为它会减小液滴到液滴的间距，减小液滴到液滴的间距会导致液滴的失控、液滴与液滴的碰撞、或液滴保持势能的变化。对于oewod，在自组装区域中的光照强度可以是在沿着该路径的其余部分所用的强度的0.01到0.99之间。在非常高质量的装置(对应于意外液滴丢失的低概率)中，可以使用较高的初始光强度，例如在0.75和0.99之间，例如0.8。这允许使用较高的加载速度。在较低质量的装置(其液滴丢失的可能性相应地增加)中，必须使用较低比率的光强度，例如0.01至0.5，这允许进一步最小化液滴丢失的风险，但会影响最大加载速度。在其他装置中，使用在0.5和0.75之间的光强度比率可能是最佳的。附加地或替代地，设置在电润湿路径之间的间隙可以帮助减少或最小化来自不同的电润湿路径的液滴彼此接触的风险。电润湿路径之间的间距可以使液滴能够高效且连续地沿着路径移动，直到该液滴被用户或自动软件控制器筛选和选择以用于操纵。当处理在一系列多个电润湿路径中的大量的微液滴时，该操作是特别高效的，并且促进从无序的液滴高效地组织液滴。

31、此外，电润湿路径可以这样的方式布置在微流控芯片的区域内，以最大化该区域内可用于液滴操纵和/或控制的空间或容量。电润湿路径可以并行地布置，或者电润湿路径可以被控制器致动以在芯片内变换。可以以任何合适的方式布置电润湿路径以利用微流控芯片内的最大可用空间，这在使用具有附加内部结构(例如，支撑柱)的芯片时特别有用。

32、在一些实施例中，液滴可以在电润湿路径之间移动，以在到最终阵列之前高效地重新分布液滴，这在液滴以始终不均匀的方式到达初始区域时特别有用。

33、在一些实施例中，使用oewod可以操纵微液滴。微液滴的oewod操纵可以连续地进行，这将效率最大化，同时消除了对隔离或保持笔的需要。

34、根据本文所提供的本发明的任一方面所述的芯片还包括用于接收和操纵微液滴的第一区域和包括阵列的第二区域，其中所述多个电润湿路径促进与第一区域与第二区域的流体连通。

35、在本文所提供的芯片的一些实施例中，由一个或更多个系列的移动的子画面图案创建电润湿路径。

36、子画面图案是一个或更多个单独的子画面的排列，这些子画面是由芯片的光电导层的光激发形成的高度局域化的电润湿场。

37、在芯片的一些实施例中，因为可以从电润湿路径添加或删除子画面，因此在给定路径中的子画面数量可以是任何合适数量的并且可以随时间变化。这使得子画面图案能够连续增长。

38、在本文所提供的芯片的一些实施例中，每个单独的子画面可以控制单个液滴。这确保精确控制微液滴和微液滴自组织到阵列中。

39、在本文所提供的芯片的一些实施例中，微液滴在电润湿路径中的速度可以是25μm/s至5000μm/s。在一些实施例中，微液滴在电润湿路径中的速度可以大于25μm/s、50μm/s、100μm/s、150μm/s、200μm/s、250μm/s、300μm/s、350μm/s、400μm/s、450μm/s、500μm/s、550μm/s、600μm/s、650μm/s、700μm/s、750μm/s、800μm/s、850μm/s、900μm/s、950μm/s、1000μm/s、1050μm/s、1100μm/s、1150μm/s、1200μm/s、1250μm/s、1300μm/s、1350μm/s、1400μm/s、1450μm/s、1500μm/s、1550μm/s、1600μm/s、1650μm/s、1700μm/s、1750μm/s、1800μm/s、1850μm/s、1900μm/s或1950μm/s、2000μm/s、2200μm/s、2500μm/s、2700μm/s、3000μm/s、3200μm/s、3500μm/s、3700μm/s、4000μm/s、4200μm/s、4500μm/s、4700μm/s。在一些实施例中，微液滴在电润湿路径中的速度可以小于5000μm/s、4700μm/s、4500μm/s、4200μm/s、4000μm/s、3700μm/s、3500μm/s、3200μm/s、3000μm/s、2700μm/s、2500μm/s、2200μm/s、2000μm/s、1950μm/s、1900μm/s、1850μm/s、1800μm/s、1750μm/s、1700μm/s、1650μm/s、1600μm/s、1550μm/s、1500μm/s、1450μm/s、1400μm/s、1350μm/s、1300μm/s、1250μm/s、1200μm/s、1150μm/s、1100μm/s、1050μm/s、1000μm/s、950μm/s、900μm/s、850μm/s、800μm/s、750μm/s、700μm/s、650μm/s、600μm/s、550μm/s、500μm/s、450μm/s、400μm/s、350μm/s、300μm/s、250μm/s、200μm/s、150μm/s、100μm/s或50μm/s。这使得通过ewod力或oewod力能够高效地操纵液滴，并且促进液滴自组织成有序的阵列。

40、有序的阵列可能是特别有用的，因为它允许用户最大化在微流控芯片的区域内用于液滴操纵和/或液滴控制的可用空间和/或容量，特别是在紧密紧凑的空间中。这种有序的方法允许高效地组织未来的操作，例如液滴的合并和分裂。

41、在本文描述的设备的一些实施例中，在电润湿路径之间的间距可以是平均液滴直径的至少两倍。

42、在一些实施例中，电润湿路径之间的中心到中心的间距可以至少是平均液滴直径。

43、提供平均微液滴直径的至少两倍的电润湿路径可以有利于允许单个微液滴在两个其他微液滴之间穿过。这是使不受ewod力或oewod力控制的液滴能够落在受ewod力或oewod力控制的微液滴的间隙之间所必需的。因此，这是实现筛分效果和用于自组织液滴所必需的。筛分效果是本发明所产生的惊人的技术效果。附加地或替代地，设置在电润湿路径之间的间隙可以帮助减少或最小化来自不同的电润湿路径的液滴彼此接触的风险。在电润湿路径之间的间距可以使液滴能够高效且连续地沿着路径移动，直到该液滴被用户或自动软件控制器筛选和选择以用于操纵。当处理在一系列多个电润湿路径中的大量的微液滴时，该操作是特别高效的，并且促进从无序的液滴高效地组织液滴。

44、在一些实施例中，液滴可以在电润湿路径之间移动，以在到最终阵列之前高效地重新分布液滴，这在液滴以始终不均匀的方式到达初始区域时特别有用。

45、在本文所提供的芯片的一些实施例中，在电润湿路径之间的间距是平均微液滴直径的2倍至4倍。在本文所提供的芯片的一些实施例中，在电润湿路径之间的间距可以大于平均微液滴直径的2.0倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍、2.5倍、2.6倍、2.7倍、2.8倍或2.9倍、3倍、3.2倍、3.4倍、3.6倍或3.8倍。在本文所提供的芯片的一些实施例中，在电润湿路径之间的间距可以小于平均微液滴直径的4倍、3.8倍、3.6倍、3.4倍、3.2倍、3.0倍、2.9倍、2.8倍、2.7倍、2.6倍、2.5倍、2.4倍、2.3倍、2.2倍或2.1倍。在电润湿路径之间的优选距离是平均微液滴直径的2.5倍，这防止液滴在没有控制器的致动的情况下在电润湿路径之间自发的移动。

46、在本文所提供的芯片的一些实施例中，平均球形微液滴直径可以为20μm至200μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以大于20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm或190μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以小于200μm、190μm、180μm、170μm、160μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm或30μm。

47、在本文所提供的装置的另一实施例中，平均微液滴直径为50μm至100μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以大于50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm或95μm。在一些实施例中，平均微液滴直径可以小于100μm、95μm、90μm、85μm、80μm、75μm、70μm、65μm、60μm或55μm。在本上下文中，术语“微液滴直径”是指不受约束的微液滴的有效球形直径。这不同于微液滴在加载到装置期间已经变形后的微液滴的表观“直径”。

48、在一些实施例中，对于100μm直径尺寸的微液滴，电润湿路径之间的中心到中心的间距最小为100μm。这防止液滴在电润湿路径之间的移动，除非被控制器致动。

49、在本文所提供的芯片的一些实施例中，存在的电润湿路径的数量为2至250。在一些实施例中，存在的电润湿路径的数量可以在40至180之间，或者甚至高达200至250。在一些实施例中，存在的电润湿路径的数量可以多于2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46或48、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200、210、220、230或240。在一些实施例中，存在的电润湿路径的数量可以少于250、240、230、220、210、200、180、160、140、120、100、80、60、50、48、46、44、42、40、38、36、34、32、30、28、26、24、22、20、18、16、14、12、10、8、6或4。在本文所提供的芯片的一些实施例中，存在的电润湿路径的数量是3至10。在一些实施例中，存在的电润湿路径的数量可以多于3、4、5、6、7、8或9。在一些实施例中，存在的电润湿路径的数量可以少于10、9、8、7、6、5或4。在另一示例中，可以提供大约180个电润湿路径以适应直径为50μm的液滴尺寸。

50、在本文所提供的芯片的一些实施例中，两个或多于两个电润湿路径可以从第一区域以不同角度延伸。

51、在本文所提供的芯片的一些实施例中，两个或多于两个电润湿路径可以从第一区域以基本上相同的角度延伸。

52、在本文所提供的芯片的一些实施例中，一个或更多个电润湿路径可以分叉以形成两个或多于两个电润湿路径。在一些实施例中，一个或更多个电润湿路径可以组合在一起以形成至少一个另外的电润湿路径。这促进对液滴的操纵，并且可以使非期望液滴与液滴阵列的其余部分分离。

53、在本文所提供的芯片的一些实施例中，电润湿路径是由控制器创建的，该控制器被配置为用于使路径中的每个微液滴相对于其他微液滴的移动同步。控制器可以是软件控制器。这使得控制器能够在不干扰在电润湿路径中的其他微液滴的情况下致动一个或更多个微液滴的移动。

54、根据本发明的另一方面，提供了一种使用ewod或oewod用于将一个或更多个微液滴操纵到阵列中的设备，所述设备包括：用于操纵微液滴的芯片，所述芯片包括：通向所述阵列的多个电润湿路径；和通向废物出口的一个或更多个废物电润湿路径；检测器，所述检测器用于检测具有区别特征的一个或更多个微液滴，所述检测器被配置为用于获取所检测的微液滴的与所述区别特征相关的测量数据集；存储模块，所述存储模块被配置为用于存储和维护与由所述检测器所测量的特征相关联的存储数据集；以及控制器，所述控制器被配置为用于接收来自所述存储模块的所述存储数据集和所获取的测量数据集，以确定所述测量数据集是否与期望特征或非期望特征相关联；其中，所述控制器被配置为用于选择具有与非期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴移动到废物电润湿路径中。此外，所述控制器可以被配置为用于选择具有与期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴移动到通向所述阵列的电润湿路径中。

55、通过在ewod设备的衬底上施加一系列选择性和空间变化的电场，短暂地生成本文所描述的所述多个电润湿路径。或者，通过对oewod设备的光电导层施加一系列的选择性和空间变化的照亮点，短暂地生成本文所描述的所述多个电润湿路径。

56、如果微液滴的测量值与等于、高于或低于由用户设定的一个或更多个存储的阈值的某些特征相关联，则该微液滴可以被认为是非期望的。也可以从特征的组合、这些特征的时变分析或这些特征的平均测量结果来确定液滴的期望性。

57、废物电润湿路径是从装置的第一区域延伸到在芯片中的出口的电润湿路径。在一些配置中，一个或更多个废物电润湿路径可以源于一个或更多个电润湿路径。废物电润湿路径促进从电润湿路径移除非期望液滴，以及从芯片移除非期望液滴。在一些实施例中，控制器被配置为用于选择具有与非期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴移动到一个或更多个废物电润湿路径中。在一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择具有与多个非期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴。例如，控制器可以被配置为用于选择被确定为尺寸过小和/或空的一个或更多个微液滴。

58、在一些实施例中，控制器可以是软件控制器。在一些实施例中，控制器可以是微控制器。

59、本文所描述的被检测的微液滴的区别特征可以包括但不限于在微液滴中的对象的数量、液滴形状、液滴尺寸、荧光或透过液滴的光的强度，这指示在微液滴中包含的材料。

60、在本文所提供的设备的一些实施例中，存储模块的存储数据集可以被配置为用于存储和维护与由检测器所测量的所述一个或更多个特征相关联的一个或更多个阈值，并且控制器被配置为用于选择具有等于、高于或低于所述一个或更多个阈值的测量数据集的一个或更多个微液滴。阈值可以由用户设定。

61、控制器可以被配置为用于选择一个或更多个微液滴，并且将所选择的所述一个或更多个微液滴移动到一个或更多个废物电润湿路径中。作为示例，控制器可以被配置为用于基于非期望微液滴的测量值等于、高于或低于由用户设定的所述一个或更多个存储阈值的事实，来选择一个或更多个非期望微液滴并将该非期望微液滴移动到一个或更多个废物电润湿路径中。

62、在一些实施例中，具有等于、高于或低于由用户设定的所述一个或更多个存储阈值的测量值的所述一个或更多个期望微液滴不被控制器选择，并且保留在一个或更多个电润湿路径中。

63、在一些实施例中，如果控制器确定以太电极未被液滴占据，则可以禁用该以太电极以为路径-路径的重新分布创建附加空间。这可以提高重新分布过程的效率，诸如废物移除或形成阵列之前的液滴重新分布。

64、在一些实施例中，使用ewod或oewod用于将一个或更多个微液滴操纵到阵列中的设备可以包括：用于操纵微液滴的芯片，所述芯片包括：通向所述阵列的多个电润湿路径；和通向废物出口的一个或更多个废物电润湿路径；检测器，所述检测器用于检测具有区别特征的一个或更多个微液滴，所述检测器被配置为用于获取与所检测的微液滴的所述区别特征相关的测量数据集；存储模块，所述存储模块被配置为用于存储和维护存储数据集，所述存储数据集包括与由所述检测器所测量的特征相关联的一个或更多个阈值；以及控制器，所述控制器被配置为用于接收来自所述存储模块的所述存储数据集和所获取的测量数据集，以确定所述测量数据集是否等于、高于或低于所述存储数据集的阈值；其中，所述控制器被配置为用于选择具有等于、高于或低于所述存储数据集的阈值的测量数据集的一个或更多个微液滴，并且将该一个或更多个微液滴移动到废物电润湿路径中。

65、在本文所描述的设备的一些实施例中，检测器和存储模块可以被配置为用于允许在操作期间调整阈值。

66、控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴在其到达第二区域之前从第一区域或电润湿路径移动到废物电润湿路径中。此外，第二区域可以被限定为阵列位置的集合，以使得第二区域与阵列相连。在这种情况下，控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴移动到与第二区域相邻的废物电润湿路径中。转移到与阵列相邻的废物电润湿路径内确保了任何下选择(down selected)的微液滴在它们将加入阵列的点处被转走。在一些实施例中，第二区域可以包括被废物电润湿路径分隔开的多个子阵列。因此，控制器可以被配置为用于在微液滴进入第二区域时将微液滴引导至子阵列中的一个或引导至废物电润湿路径。

67、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴从电润湿路径移动到废物电润湿路径中。在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述多个微液滴从所述多个电润湿路径移动到一个或更多个废物电润湿路径中。

68、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴在其到达第二区域之前从第一区域或电润湿路径移动到废物电润湿路径中。

69、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴从第一区域或第二区域移动到废物电润湿路径中。

70、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择一个或更多个非期望微液滴，并且还被配置为用于：将所选择的一个或更多个非期望微液滴移动到在电润湿路径之间的空间；将所选择的一个或更多个非期望微液滴移动横穿一个或更多个电润湿路径；以及将所选择的一个或更多个非期望微液滴经由废物电润湿路径移动到废物出口。

71、将控制器配置为选择一个或更多个非期望微液滴并且将所选择的所述一个或更多个微液滴移动横穿电润湿路径，使得非期望微液滴能够在不干扰在电润湿路径中的微液滴的流动的情况下移动。

72、在本文所描述的设备的一些实施例中，所述检测器可以是亮场成像检测器，所述亮场成像检测器被配置为用于检测微液滴并获取所述测量数据集。

73、在本文所描述的设备的一些实施例中，由所述检测器测量的所述区别特征可以是微液滴直径、荧光或光通过微液滴的透射率。

74、在一些实施例中，控制器还可以被配置为用于基于光学标记来选择一个或更多个微液滴，该光学标记例如是附接到微液滴的荧光标记。在一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择包含荧光对象或分子(诸如，染色细胞或染料)的一个或更多微液滴。

75、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器可以被配置为用于选择具有非期望尺寸的微液滴。由检测器测量的区别特征可以是微液滴直径，并且控制器可以被配置为用于选择具有等于、高于或低于微液滴直径的阈值的测量数据集的一个或更多个微液滴。用于微液滴直径的阈值可以是预期微液滴直径的0.5倍到1.5倍，或者阈值可以是微液滴直径的0.9倍到1.1倍。该阈值的选择取决于实验的要求而变化，对于一些应用，可能需要直径的0.97倍到1.03倍的更小范围，但这可能会导致增加加载时间。

76、在本文所描述的设备的一些实施例中，微液滴可以包含细胞，并且由检测器测量的区别特征可以是光通过微液滴的透射率，这可以指示微液滴是否包含期望的细胞或者是空的。可以检测液滴内的强度变化的小区域。可以通过将强度变化与所存储和维护的阈值进行比较，来识别包含对象的液滴。如果强度变化大于所存储的阈值，则可以确定液滴中包含小对象，诸如细胞。

77、在一些实施例中，液滴可以包含荧光报告体，并且由检测器测量的区别特征可以是荧光，其可以指示荧光报告体在微液滴内的存在，或者指示微液滴是空的。

78、在一些实施例中，对一个或更多个期望微液滴的检测可以利用光或光谱技术，诸如荧光光谱技术或拉曼(raman)光谱技术。在一些实施例中，检测器被配置为用于检测一个或更多个期望微液滴的荧光。在一些实施例中，检测器可以是荧光检测器。附加地或替代地，检测器也可以被配置为用于检测荧光标记的非期望微液滴。

79、在本文所描述的设备的一些实施例中，可以通过一系列移动的子画面图案来创建电润湿路径和/或废物电润湿路径。

80、子画面图案是一个或更多个单独的子画面的排列，其是由芯片的光电导层的光激发所形成的高度局域化的电润湿场。子画面图案中的子画面数量可以是任何合适的数量，并且可以随时间变化，这是因为可以从子画面图案添加或移除子画面，以促进子画面图案和所得到的电润湿路径或废物电润湿路径的延伸。在本文所描述的设备的一些实施例中，每个单独的子画面可以控制单个液滴。这确保了微液滴的精确控制和微液滴组织到阵列中。

81、在本文所描述的设备的一些实施例中，一个或更多个电润湿路径可以被配置为用于分叉以形成两个或多于两个电润湿路径。这促进对液滴的操纵，并且可以通过在电润湿路径之间创建用于待创建的废物电润湿路径的所需的空间，来将非期望液滴与液滴阵列的其余部分分离。在一些实施例中，一个或更多个电润湿路径可以被组合在一起以形成至少一个另外的电润湿路径。一旦创建了废物路径，该废物路径就会在阵列路径旁边和阵列路径之间同时运行，这是至关重要的，因为它允许避免依赖于时间的对象避免计算，并且允许原始加载路径以100％的填充率操作。因此，通过遵循这种方法，可以执行高度并行的加载和拣选操作，从而使高数量的液滴(>100s)实验成为可能。

82、此外，根据本发明，提供了一种使用ewod或oewod用于将一个或更多个微液滴操纵到阵列中的设备，所述设备包括：a)用于操纵微液滴的芯片，所述芯片包括：i)通向所述阵列的多个电润湿路径；以及ii)通向废物出口的一个或更多个废物电润湿路径；b)检测器，所述检测器用于检测具有区别特征的一个或更多个微液滴，所述检测器被配置为用于获取与所检测的微液滴的所述区别特征相关的测量数据集；c)存储模块，所述存储模块被配置为用于存储和维护与由所述检测器所测量的特征相关联的存储数据集；以及d)控制器，所述控制器被配置为用于接收来自所述存储模块的所述存储数据集和所获取的测量数据集，以确定所述测量数据集是否与期望特征或非期望特征相关联；其中，所述控制器被配置为用于选择具有与非期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴，并且促使所选择的所述一个或更多个微液滴移动到废物电润湿路径中；以及其中，所述控制器被配置为用于控制所述微液滴沿着所述电润湿路径的运动和/或在所述电润湿路径之间的运动，以使得所述微液滴的移动是同步的。

83、在该上下文中，术语“同步”用于描述以太电极并因此微液滴的有效移动。微液滴的移动在像素化的网格上是逐步的，并且可以是接近连续的。为了同步，微液滴不一定必须沿相同的方向移动，或根本不移动。然而，当微液滴确实移动时，该微液滴会与其他移动的微液滴同时移动。有时，移动的微液滴以基本上相同的速度移动。

84、在本文所描述的设备的一些实施例中，控制器被配置为用于形成多个电润湿路径，以使得每个微液滴进入电润湿路径中的每一个的移动可以是彼此同步的。这使得控制器能够在不干扰在电润湿路径中的其他微液滴的情况下致动一个或更多个微液滴的移动。

85、在一些实施例中，方法可以包括移动具有与非期望特征相关联的测量数据集的一个或更多个微液滴，以及防止所述一个或更多个非期望微液滴形成阵列的部分。

86、在一些实施例中，根据本发明的任何方面的微流控芯片包括oewod结构，所述oewod结构包括第一复合壁、第二复合壁、a/c源、至少一个电磁辐射源以及操纵机构，所述第一复合壁包括：第一衬底；在该第一衬底上的第一透明导体层，所述第一透明导体层具有范围为70nm至250nm的厚度；在所述导体层上由波长范围为400nm至1000nm的电磁辐射激活的光敏层(photoactive layer)，所述光敏层具有范围为300nm至1500nm的厚度；以及在所述光敏层上的第一电介质层，所述第一电介质层具有范围为30nm至160nm的厚度；所述第二复合壁包括：第二衬底；在该第二衬底上的第二导体层，所述第二导体层具有范围为70nm至250nm的厚度；以及可选地在所述第二导体层上的第二电介质层，所述第二电介质层具有范围为30nm至160nm或120nm至160nm的厚度；其中，所述第一电介质层的暴露表面和所述第二电介质层的暴露表面被设置成间隔小于180μm，以限定适于容纳微液滴的微流体空间；所述a/c源用于提供横跨连接所述第一导体层和所述第二导体层的所述第一复合壁和所述第二复合壁的电压；所述至少一个电磁辐射源具有高于所述光敏层的带隙的能量，该能量适于撞击在所述光敏层上以在所述第一电介质层的表面上诱导相应的虚拟电润湿位置；所述操纵机构用于操纵在所述光敏层上的电磁辐射的撞击点，以便改变所述虚拟电润湿位置的布置，从而创建至少一个电润湿路径，可以促使所述微液滴沿着所述至少一个电润湿路径移动。

87、在一些实施例中，第一电介质层和第二电介质层可以包括单一电介质材料，或者其可以是两种或更多种电介质材料的复合物。电介质层可以由但不限于al2o3和sio2制成。

88、在一些实施例中，可以在第一电介质层与第二电介质层之间设置结构。在第一电介质层和第二电介质层之间的结构可以由但不限于环氧树脂、聚合物、硅或玻璃或其混合物或复合物制成，并且具有直的、成角度的、弯曲的或微结构化的壁/面。

89、在第一电介质层和第二电介质层之间的结构可以连接到顶部复合壁和底部复合壁，以创建密封的微流控装置，并且限定在该装置内的通道和区域。该结构可以占据在两个复合壁之间的间隙。

90、在一些实施例中，微流控装置可以是oewod装置，以及oewod结构包括第一复合壁、第二复合壁、a/c源、第一电磁辐射源和第二电磁辐射源以及操纵机构，所述第一复合壁包括：第一衬底；在该第一衬底上的第一透明导体层，所述第一透明导体层具有范围为70nm至250nm的厚度；在所述导体层上由波长范围为400nm至850nm的电磁辐射激活的光敏层，所述光敏层具有范围为300nm至1500nm的厚度；以及在所述光敏层上的第一电介质层，所述第一电介质层具有低于20nm的厚度，诸如在1nm至20nm之间的厚度；所述第二复合壁包括：第二衬底；在该第二衬底上的第二导体层，所述第二导体层具有范围为70nm至250nm的厚度；以及可选地在所述第二导体层上的第二电介质层，所述第二电介质层具有低于20nm的厚度，诸如在1nm至20nm之间的厚度；其中，所述第一电介质层的暴露表面和所述第二电介质层的暴露表面被设置成间隔小于20μm至180μm，以限定适于容纳微液滴的微流体空间；所述a/c源用于提供横跨连接所述第一导体层和所述第二导体层的所述第一复合壁和所述第二复合壁的电压；所述第一电磁辐射源和所述第二电磁辐射源具有高于所述光敏层的带隙的能量，该能量适于撞击在所述光敏层上，以在所述第一电介质层的表面上诱导相应的虚拟电润湿位置；所述操纵机构用于操纵在所述光敏层上的电磁辐射的撞击点，以便改变所述虚拟电润湿位置的布置，从而创建至少一个电润湿路径，可以促使所述微液滴沿着所述至少一个电润湿路径移动。这些结构的第一壁和第二壁是透明的，其中微流体空间被夹在该第一壁和第二壁之间。

91、适当地，第一衬底和第二衬底由机械强度高的材料制成，例如玻璃、硅、金属或工程塑料。在一些实施例中，衬底可以具有一定程度的柔性。在又一实施例中，第一衬底和第二衬底具有范围为100μm至1500μm的厚度，例如500μm或1100μm。在一些实施例中，第一衬底包含硅、熔融石英和玻璃中的一种。在一些实施例中，第二衬底包含熔融石英和玻璃中的一种。

92、第一导体层和第二导体层位于第一衬底和第二衬底的一个表面上，并且通常具有范围为70nm至250nm的厚度，优选地70nm至150nm。这些层中的至少一个层由诸如氧化铟锡(ito)之类的透明20导电材料、诸如银之类的非常薄的导电金属膜、或诸如pedot之类的导电聚合物等制成。这些层可以被形成为连续的片材或一系列离散结构，诸如线。或者，导体层可以是导电材料的网，其中在网的空隙之间引导电磁辐射。

93、光敏层适当地包含半导体材料，该半导体材料可以响应于第二电磁辐射源的刺激而生成局域化的电荷区。示例包括具有范围为300nm至1500nm的厚度的氢化非晶硅层。在一些实施例中，光敏层通过使用可见光被激活。在第一壁的情况下的光敏层和在第二壁的情况下可选的导电层涂覆有电介质层，该电介质层的厚度范围通常从1nm至160nm。电介质层可以包含单一电介质，或者它可以由不同电介质的多个层构成。该层的介电性质优选地包括＞10^7v/m的高介电强度和＞3的介电常数。在一些实施例中，电介质层选自氧化铝、二氧化硅、二氧化铪(hafnia)或薄的非导电聚合物膜。

94、在这些结构的另一实施例中，至少第一电介质层，优选地两者,都涂覆有防污层，以帮助在各个虚拟电润湿电极位置处建立期望的微液滴/载体流体/表面的接触角度，并且附加地防止微液滴的内容物粘附到表面以及在微液滴移动通过芯片时减少。如果第二壁不包括第二电介质层，则第二防污层可以直接施加到第二导体层上。

95、为了最佳性能，防污层应有助于建立微液滴/载体流体/表面的接触角度，当在25℃下作为空气-液体-表面三点界面测量时，该接触角度应在50至180的范围内。在一些实施例中，这些层具有小于10nm的厚度，并且通常是单分子层。此外，这些层包含丙烯酸酯的聚合物，诸如甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)或其亲水基团被取代的衍生物，例如烷氧基甲硅烷(alkoxysilyl)。防污层中的一个或两个是疏水的，以确保最佳性能。在一些实施例中，厚度小于20nm的二氧化硅的填隙层可以插入在防污涂层与电介质层之间，以提供化学相容的桥。

96、第一电介质层和第二电介质层并因此第一壁和第二壁限定了微流体空间，该微流体空间的宽度为至少10μm，并且优选地在20μm至180μm的范围内，并且微液滴被容纳在该微流体空间中。优选地，在微流体被容纳之前，该微液滴本身具有一固有直径，该固有直径比微液滴空间的宽度大10％以上，适当地大20％以上。因此，在进入芯片时，促使微液滴受到压缩，从而通过例如更好的微液滴合并能力而导致增强的电润湿性能。在一些实施例中，第一电介质层和第二电介质层可以涂覆有疏水涂层，诸如氟硅烷(fluorosilane)。

97、在另一实施例中，微流体空间包括用于将第一壁和第二壁保持分隔开预定量的一个或更多个间隔物。间隔物的选项包括珠子或柱、由光图案化所产生的中间抗蚀层形成的脊。或者，可以使用诸如氧化硅或氮化硅之类的沉积材料来形成间隔物。或者，可以使用膜层来形成间隔物层，包括具有或不具有粘合剂涂层的柔性塑料膜。可以使用各种不同的间隔物的几何形状来形成窄通道、锥形的通道或部分封闭的通道，这些通道由成排的柱限定。通过精心设计，可以使用这些间隔物来帮助微液滴的变形，随后对变形的微液滴执行微液滴分裂和影响操作。类似地，可以使用这些间隔物来物理地分离芯片的区域，以防止在液滴群之间的交叉污染，并且在液压压力下加载芯片时促进液滴沿正确的方向流动。

98、使用附接到导体层的a/c电力源来偏置第一壁和第二壁，以在该第一壁和第二壁之间提供电压电势差；适当地在1伏至50伏的范围内。这些oewod结构通常与第二电磁辐射源结合使用，该第二电磁辐射源具有范围在400nm至850nm(例如，550nm、620nm和660nm)的波长和超过光敏层的带隙的能量。适当地，光敏层将在虚拟电润湿电极位置处被激活，在虚拟电润湿电极位置处，所采用的辐射的入射强度在0.01wcm-2至0.2wcm-2的范围内。

99、在电磁辐射源被像素化的情况下，使用反射屏适当地直接地或间接地提供该电磁辐射源，诸如由来自led或其他灯的光照亮的数字微镜装置(digital micromirrordevice，dmd)。这使得能够在第一电介质层上快速地创建和破坏虚拟电润湿电极位置的高度复杂的图案，从而使用严格控制的电润湿力沿着基本上任何虚拟路径精确地引导微液滴。这种电润湿路径可以被视为由第一电介质层上的虚拟电润湿电极位置的连续体所构成的。

100、第一电介质层和第二电介质层可以包含单一电介质材料，或者它可以是两种或更多种电介质材料的复合物。电介质层可以由但不限于al2o3和sio2制成。

101、可以在第一电介质层与第二电介质层之间设置结构。在第一电介质层和第二电介质层之间的结构可以由但不限于环氧树脂、聚合物、硅或玻璃或其混合物或复合物制成，并且具有直的、成角度的、弯曲的或微结构化的壁/面。在第一电介质层和第二电介质层之间的结构可以连接到顶部复合壁和底部复合壁，以创建密封的微流控装置，并且限定在该装置内的通道和区域。该结构可以占据在两个复合壁之间的间隙。替代性地或附加地，导体和电介质可以沉积在已经具有壁的成形的衬底上。

102、在本文所提供的装置的一些实施例中，一个或更多个微液滴包含不同于微液滴介质的生物或化学材料。在本文所提供的装置的一些实施例中，微液滴介质可以是细胞培养基，并且可以选自：f12生长培养基、rpmi介质、dmem和opti-mem或emem。

103、在本文所提供的装置的一些实施例中，生物或化学材料选自：生物细胞、细胞培养基、化学化合物或组合物、药物、酶、具有可选地结合到其表面的材料的珠子、或微球。在一些实施例中，聚苯乙烯或磁性珠子可以通过生物素-链霉亲和素(biotin-strepdavidin)与抗原、抗体或小分子结合而结合。在一些实施例中，寡核苷酸(oligos)可以作为dna标签被结合。在一些实施例中，小分子或染料分子可以与uv可裂解连接体(uv cleavable linker)结合或不结合。

104、在本文所提供的装置的一些实施例中，生物细胞可以是哺乳动物的、细菌的、真菌的、酵母菌的、巨噬细胞的或杂交瘤的，并且可以选自但不限于：cho、jurkat、cama、hela、b细胞、t细胞、mcf-7、mdamb-231、大肠杆菌和沙门氏菌。在本文所提供的装置的一些实施例中，化学化合物或组合物可以包括酶、测定试剂、抗体、抗原、药物、抗生素、裂解试剂、表面活性剂、染料或细胞染色剂。在本文所提供的装置的一些实施例中，生物或化学材料可以是dna寡核苷酸、核苷酸、加载或卸载的珠子/微球、荧光报告体、纳米颗粒、纳米线或磁性颗粒。

105、在一些实施例中，对一个或更多个微液滴的检测可以利用光或光谱技术，诸如荧光光谱技术。在一些实施例中，检测器可以被配置为用于检测一个或更多个微液滴的荧光。在一些实施例中，检测器可以是荧光检测器。

106、在本发明的另一方面中，提供了一种使用ewod或oewod用于将微液滴操纵到阵列中的方法，所述方法包括：提供根据本发明的任一方面所述的装置；以及将一个或更多个微液滴经由所述多个电润湿路径朝向阵列移动；其中在电润湿路径之间的间距是平均微液滴直径的至少两倍，并且微液滴通过施加ewod力或oewod力在电润湿路径中连续地移动而不在电润湿路径之间移动。

107、在电润湿路径之间的间距必须是平均微液滴直径的至少两倍，以允许单个微液滴在两个其他微液滴之间穿过。这是为了实现筛分效果并使不受ewod力或oewod力控制的液滴能够落在受ewod力或oewod力控制的微液滴的间隙之间所必需的。因此，这是自组织加载所必需的。在液滴组织到阵列之后，在电润湿路径之间的间距可以变窄，并且液滴可以更靠近地一起移动。