本发明涉及一种在介质上电润湿器件上制备样本的方法。
背景技术：
介质上电润湿(electrowetting-on-dielectric，ewod)是在用于芯片实验室(loc)系统的数字微流体技术中采用的一种用来操纵小体积液体样本(通常称为“液滴”)的有用技术。ewod器件可用作前端平台，以执行用于其他loc的复杂的样本处理程序。
在f.mugele和j.c.baret在《物理学杂志：凝聚态物质》，第17卷，第r705页(2005年)：“电润湿：从基础到应用”中给出了对电润湿的介绍，以及w.nelson和cjkim在《粘附科学与技术杂志》，第26卷，第1747-1771页(2012年)“通过介质上电润湿的液滴驱动(ewod)：综述”中给出了对介质上电润湿器件器件的概述，这些文献通过援引结合于此。
在可以执行单细胞全基因组测序(scwgs)之前，可以将单细胞全基因组扩增(scwga)应用于单个细胞中的核酸。scwgs被用于需要评估细胞间基因组变异的各种各样的应用。例如，评估单细胞内出现的复制数变异、改变和单核苷酸变异(snv)。
然而，scwga具有挑战性，部分原因是每个细胞中存在的核酸复制数低，并且细胞群中基因组变异罕见。目前的scwga方法具有低通量，并且需要复杂而昂贵的跟踪和识别程序，例如，单独的条码管。
打算经历scwga和/或scwgs的细胞通常在含有多个细胞的悬浮液中制备。这种悬浮液通常被注射或插入到ewod器件中，在器件内形成液滴。含有细胞悬浮液的液滴可能具有很大的体积，这很难在介质上电润湿器件上操纵。此外，识别和跟踪或记录具有所需细胞数量的液滴的位置可能具有挑战性，需要将昂贵的条形码粘附到样本上。此外，条形码在处理过程中可能会受到损坏，可能会使样本变得不能用。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供了一种用于在介质上电润湿器件上分裂液滴的方法。该方法包括激活介质上电润湿器件中的第一组、第二组和第三组连续电极，第三组电极插在第一组和第二组电极之间，从而在第一组和第二组电极之间形成路径，从而使得第一液滴保持在第一组、第二组和第三组电极上方。该方法还包括此后去激活第三组电极中的至少一个电极，以便断开第一组和第二组电极之间的路径，并使第一液滴分成分别保持在第一组电极和第二组电极上方的第二液滴和第三液滴。所述方法进一步包括，此后，激活第四组连续电极，该第四组连续电极包括第二组电极中的至少一个电极，并且形成具有第一和第二相对端的一行连续电极，以使第三液滴拉长。所述方法进一步包括，此后，激活与第四组电极的第一端相邻的第五组连续电极，并去激活第四组电极中的在第一端和第二端之间的至少一个电极，以及激活第四组电极的第二端处或邻近的至少一个电极，以使第三液滴分成第四液滴和第五液滴。
这可以允许将大液滴引入器件中，然后分裂或分成包括一个或多个液滴的较小液滴(本文中称为“一个或多个样本液滴”)，以用于进一步处理。当分裂或分开时，较大的液滴更难控制。这些较小的液滴更容易控制，并且可以更容易分裂或分成更小的样本液滴，这些样本液滴的尺寸适合于进一步处理。进一步处理可以包括回收液滴、化学处理液滴(例如添加试剂)、生化处理液滴、物理处理液滴(例如将液滴暴露于电磁辐射、热循环液滴等)、分析液滴(例如光学、电学等)或其他形式的处理。
第三组连续电极可以具有比第一组或第二组电极更小的表面积，从而导致第一组和第二组电极之间的路径更窄。当前三组连续电极被激活时，这可能导致液滴形成沙漏状或哑铃状形状。
第五组电极可以具有比第四组电极更小的面积。
该方法还可以包括使用传感器确定第五液滴内的粒子数量。此后，根据第五液滴中粒子的数量，经由包括回收电极的回收路径将第五液滴移动到第一处理部分，或者将第五液滴移动到第二处理部分。
当液滴或样本液滴中的粒子数量不是期望的数量时，该方法可以允许液滴和样本液滴的回收。例如，粒子的数量可以是0、1或多于1。例如，如果粒子是需要进一步处理以进行全基因组扩增和测序(scwga和scwgs)的生物细胞，则具有0个或多于1个细胞的样本液滴可以被回收并与保存在贮存器中的液滴结合。
该方法还可以包括激活第六组连续电极和第七组连续电极，以便使第六和第七液滴分别保持在每组电极上方，其中每组电极被布置成在它们之间具有间隔，并且还被布置成与去激活的一组连续混合电极相邻。该方法还可以包括，此后，激活该组混合电极并去激活第六或第七组连续电极中的至少一组，从而使得保持在第六和第七组连续电极上方的液滴结合成保持在至少一组连续电极和/或该组混合电极上方的单个液滴。第六和第七组连续电极可以包括第一至第五组连续电极中的任一组电极。
可以通过使用相机和镜头捕获保持在电极上方的液滴的图像，并在处理器中使用机器视觉分析该图像来确定液滴中粒子的数量。
该粒子可以是细胞。所述细胞可以是人造细胞或生物细胞，例如真核细胞或原核细胞。
所述传感器可以是光学传感器。光学传感器可以是电荷耦合器件(ccd)或互补金属氧化物半导体(cmos)。该光学传感器可以包括相机和镜头。
如果所述粒子是生物细胞，用于确定液滴中生物细胞数量的传感器可以是机电传感器、电传感器或流式细胞仪。电传感器可以使用库尔特计数器或casy细胞计数器测量电阻。
该方法还可以包括激活电极，以便对移动到第一处理部分的样本液滴进行第一过程，其中第一过程是热调节过程。
第一过程可以是单细胞核酸扩增。第一过程可以是细胞培养。
核酸扩增可以是热循环方法或等温方法。核酸扩增可以是聚合酶链反应(pcr)、定量聚合酶链反应(qpcr)或环介导等温扩增(lamp)。
该方法还可以包括记录至少一个液滴的位置。
该方法可以在软件中实现，例如在包括存储器和至少一个处理器的(可编程)计算机系统中实现。该方法可以至少部分地在硬件中实现。例如，专用集成电路(asic)或现场可编程门阵行(fpga)可以用于执行该方法的至少一些步骤。
根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序，当由计算机系统执行时，该计算机程序使得计算机执行该方法。
根据本发明的第三方面，提供了一种存储计算机程序的计算机可读介质，其可以是非暂时性的计算机可读介质。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括介质上电润湿器件和控制器的装置。控制器被配置为激活介质上电润湿器件中的第一组、第二组和第三组连续电极，第三组电极插入第一组电极和第二组电极之间，从而在第一组电极和第二组电极之间形成路径，从而使得第一液滴保持在第一组、第二组和第三组电极上方。此后，控制器还被配置为去激活第三组电极中的至少一个电极，以便断开第一组电极和第二组电极之间的路径，并使第一液滴分成分别保持在第一组电极和第二组电极上方的第二液滴和第三液滴。此后，控制器还被配置为激活第四组连续电极，该第四组连续电极包括第二组电极中的至少一个电极，并且形成具有第一和第二相对端的一行连续电极，以使第三液滴拉长。此后，控制器还被配置为激活与第四组电极的第一端相邻的第五组连续电极，并去激活第四组电极中的在第一端和第二端之间的至少一个电极，以及激活第四组电极的第二端处或邻近的至少一个电极，从而使第三液滴分成第四液滴和第五液滴。
这可以允许样本的自动分裂、移动和跟踪。
所述器件还可以包括：传感器，用于确定液滴中粒子数量；以及控制器，根据第五液滴中粒子的数量，该控制器被配置成使得激活和去激活电极以将第五液滴移动到第一处理部分，或者激活和去激活连续回收电极的路径以将第五液滴移动到第二处理部分。
这可以允许对包含已知数量粒子的样本的自动分裂、移动和跟踪。
所述装置还可以包括邻近第四组电极的第一处理部分，其包括一组连续的热调节电极以促进核酸扩增。控制器还可以被配置成使得激活和去激活电极，以便引起对移动到第一处理部分的样本液滴进行第一过程，其中第一过程是单细胞核酸扩增。
回收路线的布置可以允许液滴或样本液滴从第二组电极移动到第一组电极，同时绕过第二和/或第三和/或第五组电极。
因此，该器件可以允许操纵和跟踪含有已知数量细胞的样本，其然后经历全基因组扩增。在进行进一步处理之前，不包含所需数量粒子或细胞的液滴或样本液滴可以丢弃。这大大提高了单细胞全基因组扩增的通量，并且也大大减少了试剂和样本标记物形式的浪费。然后，所得产物可以继续被进一步处理，例如，对其测序。液滴的操纵以及基于液滴内粒子数量来如何处理液滴的决定可以是自动化的。
核酸扩增可以是热循环的或等温的。核酸扩增可以是聚合酶链反应(pcr)、定量聚合酶链反应(qpcr)、环介导等温扩增(lamp)。
该器件可以包括连续分离电极的球形物，以允许将液滴分离成两个或更多个液滴或样本液滴。
该器件可以包括连续的一行分离电极和与该行分离电极横向布置的至少一个分离电极，以允许液滴的第二次分离。
回收路径可以绕过被布置用于液滴分离的电极。
电极或连续电极的组可以是四边形形状以外的形状。
控制器还可以被配置成激活第六组连续电极和第七组连续电极，以使得第六和第七液滴分别保持在每组电极上方，其中每组电极被布置成具有在它们之间设置有间隔，并且还被布置成邻近去激活的一组连续混合电极。此后，控制器还可以被配置为激活该组混合电极和去激活第六或第七组连续电极中的至少一组，从而使得保持在第六和第七组连续电极上方的液滴结合成保持在至少一组连续电极和/或该组混合电极上方的单个液滴。第六和第七组连续电极可以包括第一至第五组连续电极中任一组的电极。
核酸扩增可以是单细胞全基因组核酸扩增(scwga)。
第一处理部分可以包括多个电极或连续电极的组，其被热调节且彼此热隔离，并且被配置为允许液滴在它们内部和之间移动。
因此，该器件可以允许自动隔离液滴，每个液滴内具有已知数量细胞，然后可以将含有所需数量细胞的液滴移动到可以进行细胞裂解的处理部分，随后在用于诸如pcr的热循环程序的热调节电极之间移动液滴。
可以有形成至少一行连续电极的多个电极，该行电极被布置和控制以允许液滴沿着该行致动。
可以有至少一行连续电极，其中该行的至少一部分包括多个相邻电极，其被一起热调节并且与该行的至少一个其他部分热隔离。
可以有任意数量的相邻热调节和热隔离的连续电极组。可以有两个、三个、四个、五个或六个相邻的区域。
可以有至少第一和第二行连续电极以及第三行连续电极，它们被布置和控制以允许液滴在第一和第二行电极之间移动。
该器件可以包括光学传感器，该光学传感器被配置为确定至少一个液滴内的核酸的量。
光学传感器可以是被配置成测量至少一个液滴的荧光的荧光传感器。
光学传感器可以是适于感测样本液滴中产物所发射的波长的ccd或cmos。例如，ccd或cmos可以在附接到镜头的相机中，其中所述相机适合荧光检测。
该器件还可以包括至少一个液滴出口，以允许从器件中移除液滴。该器件还可以包括液滴入口，以允许将液滴引入到器件上的至少一个电极。
根据本发明的第五方面，提供了一种可操作地连接到本发明第四方面的控制器的计算机系统。所述计算机系统被配置成执行本发明第一方面的方法步骤。所述计算机系统被配置成记录至少一个液滴的位置。
所述计算机系统可以被配置成执行本发明的第二方面。所述计算机系统可以被配置成读取本发明第三方面的计算机可读介质。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的某些实施例，其中：
图1是微流体系统的示意性框图，该系统包括介质上电润湿液滴操纵器件；
图2是包括相机和镜头的样本检查系统的示意性框图；
图3是包括介质上电润湿液滴操纵器件的热控制系统的示意性框图；
图4是用于样本制备和单细胞扩增的第一介质上电润湿器件的平面图；
图5是用于样本制备和单细胞扩增的第二介质上电润湿器件的平面图；
图6是介质上电润湿器件的剖视图；
图7示意性地示出了液滴致动；
图8是单细胞扩增方法的工艺流程图；
图9是液滴分离和再循环方法的工艺流程图；
图10是液滴分离方法的工艺流程图；
图11是图1所示器件的平面图，其包括含有生物细胞的液滴；
图12示出了使用图1所示的器件进行液滴分离的阶段；
图13示出了使用图1所示的器件进行液滴分离的阶段；
图14示出了使用图1所示的器件进行液滴分离的阶段；
图15示出了使用图1所示的器件进行样本液滴隔离和评估的阶段；
图16是用于样本制备和单细胞扩增的介质上电润湿器件的平面图；
图17是用于样本制备和单细胞扩增的介质上电润湿器件的平面图；
图18是单细胞扩增方法的工艺流程图；
图19示出了使用图1所示器件的细胞裂解阶段；
图20示出了使用图1所示器件的核酸扩增；
图21示出了使用图1所示器件的样本液滴评估；
图22示出了使用图1所示器件的样本收集和样本丢弃；
具体实施方式
微流体系统
参考图1，示出了用于制备样本的微流体系统1。微流体系统1包括介质上电润湿(ewod)器件2(也称为“液滴操纵器件”，或简称为“器件”)，用于从液滴4制备样本3并将样本3移动到进一步处理部分6。介质上电润湿器件2包括电极7。系统1还可以包括用于将流体输送到介质上电润湿器件2的流体处理系统(未示出)。系统1还包括用于控制流体处理系统(未示出)的、例如微控制器或单板计算机形式的控制器8，和至少一个电极驱动器9。一个或多个电极驱动器9连接到液滴操纵器件2中的电极7，并且被布置成控制向一个或多个特定电极7施加或移除偏压。
系统1包括可用于控制控制器8的计算机系统11。所述计算机系统11包括至少一个处理器12和存储器13，存储器13存储微滴控制程序15和微滴操纵指令16，二者均可以采取一个或多个脚本(未示出)和/或一系列表格(未示出)的形式，每个帧一个表格，每个表格存储激活电极7的列表。在一些情况下，控制器8可以存储控制程序15和液滴操作指令16。因此，至少在操作期间，可以省略计算机系统11。如何控制电极移动和操纵样本3和液滴4的更多细节在英国专利gb2,559,216b中有详细描述，特别是在第4页第20行至第7页第24行。
样本检查系统
还参考图2，微流体系统1可以进一步包括样本检查系统20。样本3和/或液滴4可以包括或包含多种液体，例如盐缓冲液、生物样本(例如dna或蛋白质)或体液(例如血液或尿液)。样本3和/或液滴4可以包含或包括一种以上类型的液体。样本3和/或液滴4可以包含一个或多个粒子21。粒子21可以是例如人造或生物细胞，诸如真核细胞或原核细胞、细胞核或细胞器。样本检查系统20可用于确定样本3中粒子21的数量。
样本检查系统20包括相机22、镜头23、照明源24、用于处理相机22的输出的处理器25、用于存储图像或输出数据的存储器27以及用于分析图像和/或计数样本3或液滴4内的粒子21的数量的图像分析/粒子计数软件28。照明源24可以集成到相机22中，或者与相机22和系统20的其余部分分开布置。样本检查系统20可以进一步包括至少一个输出设备30。可选地，相机22可以可操作地连接到计算机系统11，并且图像分析/粒子计数软件28存储在计算机系统存储器13中。存储器13还可以存储图像31和来自所执行的图像分析的输出数据。软件28可以是一组指令，其可以采取脚本(未示出)的形式。
镜头23用于将相机22聚焦在一个样本3的至少一部分上。使用照明源24照明样本3的至少一部分。相机22然后获取样本的至少一部分的图像31。然后将图像31传送到存储器13、27。然后使用软件28在处理器12、25中分析图像31。软件28确定样本3的至少一部分中的粒子21的数量。机器视觉方法用于隔离和计数样本3的至少一部分中的单个粒子21。可以使用各种机器视觉方法，例如阈值、边缘检测、颜色分析、斑点检测和模式识别。神经网络处理、深度学习和/或机器学习也可以与机器视觉方法结合使用，以识别和计数一个样本3的至少一部分中的粒子21的数量。
样本检查系统20还可以包括例如电动的x、y、z相机台的装置(未示出)，以移动相机22和镜头23来聚焦样本3的不同部分。相机22和镜头23被移动以聚焦样本3的不同部分，直到整个样本3被捕获和分析。可选地，相机22和镜头23被定位成聚焦于单个完整样本3或多个完整样本3。
在样本检查系统20确定了样本3内的粒子21的数量之后，系统20将至少输出二态响应，该二态响应基于用户输入的条件指示对样本3的正评估或负评估。例如，如果用户想要隔离仅包含单个粒子21的样本3，如果样本3包含一个粒子21，系统20将输出正响应；并且如果样本3包含少于或多于一个粒子21，系统20将输出负响应。用户和/或液滴控制15可以使用正输出或负输出来确定下一步。例如，根据输出，样本可以被移动到进一步处理部分6。可选地，样本检查系统20可以输出样本3内识别出的粒子21的数量。然后粒子21的数量可用于确定样本3如何被进一步处理。例如，如果样本3中识别出的粒子21的数量大于1，则样本3可以与更大的液滴4重新结合。如果样本3中不存在粒子21，则样本3可以被移动到废物中。不论每个样本3中识别出的粒子21的数量如何，所有样本3都可以被传送到进一步处理部分6。每个样本3中粒子21的数量将与样本3在器件2上的位置一起记录。每个样本3中的粒子21的数量可用于确定稍后步骤的动作，例如，是提取用于核酸测序的液滴还是丢弃至废物。
样本检查系统20也可用于在进一步处理部分6中的进一步处理期间或之后评估样本3的状况。例如，相机22可以对样本3发出的荧光敏感。这可以允许样本检查系统20评估样本3内发生的反应或过程的阶段。例如，样本3可以包含核酸，该核酸包含插入双链dna的非特异性荧光染料，并且样本3可以经过热循环定量聚合酶链反应(qpcr)。可以使用样本分析软件32在处理器12、25中处理经过定量聚合酶链反应的样本3的图像31，以确定从样本3内的核酸发出的荧光水平。从图像31测量的荧光水平可用于评估样本3中已扩增的核酸的量。荧光水平可以确定反应的阶段，并因此确定在反应完成之前，样本3需要多久完成或多少次热循环。
用于在进一步处理期间或之后评估样本状况的样本检查系统20可以是在进一步处理之前评估样本3的同一样本检查系统20，或者其可以是第二个不同的样本检查系统。每个样本检查系统20可以具有一个以上的相机22、镜头23和照明源24。
温控系统
参考图3，微流体系统1也可以包括热控制系统34。热控制系统34包括热控制器35，其控制介质上电润湿器件2中的一个或多个热控区36的温度。通过例如使用加热或冷却垫、微波或化学加热，热控区36可以合适的方式进行温度调节。热控区还包括温度传感器(未示出)，其可以将温度信息反馈给热控制器35。热控制器35可以可操作地连接到计算机系统11。热控制软件37也可以包括在存储器13中。
热控区36可以包括一个或多个电极7。每个热控区36可以被单独控制到特定过程所需的温度，例如，热控区36可以被设置和调节到促进一部分热循环反应如聚合酶链反应(pcr)的温度。
介质上电润湿器件
参考图3和图4，示出了用于制备样本3以供进一步处理的第一和第二介质上电润湿器件2(下文中也可称为“器件”)。样本3的进一步处理可以包括单细胞扩增。液滴4可以使用电极7的阵列在表面40上以二维或三维方式自由地操纵。器件2可以是无源或有源介质上电润湿器件2。每个电极7可以布置成与至少一个其他电极7相邻。电极7可以被布置成形成连续电极组。该连续电极组可以是棋盘形阵列。该连续电极组可以以允许它们像单个电极7一样工作的方式来布置和控制。该连续电极组7中的每个电极7可以具有边界，并且该组中的电极7的导电部分可以不彼此邻接，也就是说，在相邻电极7的导电部分之间可以存在间隙(例如，<1mm，或者通常在2μm和50μm之间)。器件2中的电极7可以与器件2中的至少一个其他电极7共面。
还参考图6，如稍后将更详细解释的，每个电极7可以在激活或禁用/非激活状态下单独可控。如稍后将更详细解释的，表面40可以由具有疏水涂层(未示出)的介电层41提供，该疏水涂层可以用于帮助将液滴4与下面的电极7隔离。液滴4可以包括或包含多种液体，例如盐缓冲液、生物样本(诸如dna或蛋白质)或体液(诸如血液或尿液)。液滴4可以包含或包括一种以上的液体。液滴4可以包含一个或多个粒子21。粒子21可以是例如人造或生物细胞，诸如真核细胞或原核细胞、细胞核或细胞器。
液滴4和/或样本3的体积可以从例如10pl变化到1ml。引入器件2中的液滴4的体积可以取决于器件要制备的样本3的数量和体积。代表性地，引入器件2中的初始液滴4的体积将是所需样本3体积大小的1000倍以上，使得能够从一个液滴4制备大约1000个样本3。然而，液滴4和样本3体积之间的比率可以更大或更小，这取决于所需样本3的数量和体积。例如，如果期望的样本3体积是25nl，微滴4的体积将大于25μl。液滴4或样本3的直径将分别取决于液滴4或样本3的体积。液滴4或样本3的直径通常可以在50μm和1000μm之间，或者更典型地在100μm和500μm之间。
液滴4操纵可以采取不同的形式。
液滴4可以沿着可路由的路径移动(或“致动”)，换句话说，沿着其路线可以被选择性地设置和改变的路径移动。如稍后将更详细解释的，路线可以被定义为坐标序列，诸如笛卡尔坐标(x，y，z)或三轴坐标(a，b，c)、矢量或其他存储在表格、脚本或其他合适的计算机可读数据结构中的路线定义参数。液滴3的操纵也可以采取两个或更多个液滴4融合成单个液滴4的形式，或者相反地，单个液滴4分裂成两个或更多个液滴4的形式。可以执行一系列液滴操纵。当液滴4在表面4上移动时，可以记录每个液滴4在介质上电润湿器件2上的位置。
器件2包括用于将液滴3输送到器件2中的样本入口电极42。在这些示例中，入口电极42是六边形的，然而，入口电极42不必是六边形的。入口电极42可以是多边形，例如正多边形，或者其他形状。入口电极42通常具有100μm至300μm之间的尺寸。入口电极42可以邻近贮存器电极排43的第一端，其一起构成样本贮存器44。样本贮存器44可以允许比待处理的液滴4的期望尺寸更大尺寸的液滴4被插入(或“引入”)到器件2中。贮存器电极43的形状通常为矩形，并且通常具有与入口电极相似的长度，以及比其长度大5至10倍的宽度。贮存器电极43被布置成它们的长边彼此邻接。这种布置形成了比器件2的其他区域中的表面更大的表面。贮存器44中的液滴4往往比器件2中其他地方的液滴更大。
器件2包括液滴分离部分46，该液滴分离部分46包括分离电极阵列47，该分离电极阵列47中的至少一个在与入口电极42相邻的一行贮存器电极的相对端处与贮存器电极43邻接。液滴分离部分46通常包括电极7、47从样本贮存器44开始的变窄路径48，然后再变宽成棋盘形连续电极7、47的球形物49。一行分离电极7、47将液滴分离部分46连接到器件2的进一步处理部分6(以下也称为“孵育和扩增部分”)。孵育和扩增部分6包括电极7的至少一组平行行50(也称为“扩增行”)。孵育和扩增部分6中的电极7可以使用前面描述的热控系统34进行热隔离和热调节。典型地，行的数量将在五到一百之间，然而，行50的数量将取决于系统1所用于的应用。例如，如果系统1用于实验或研究和开发目的，可以有5到50个行50，如果系统1用于样本3的工业处理，可以有100到1000个行50。行50被介电区域51和/或处于非激活状态的电极7彼此分开。两个相邻的行50通常在两个位置处通过连接电极7的行54而相互连接，所述两个位置一个靠近行50的第一端52，另一个靠近行50的第二端53。
样本出口部分56通常包括一系列电极7，其与一个或多个扩增行50和/或连接行54之一相邻，并且还与出口电极57相邻。出口电极57可以允许使用者移除样本3以用于进一步处理，例如用于dna测序。
器件2通常包括细胞裂解区58，用于对生物细胞(未示出)进行细胞裂解。细胞裂解区58通常跨越孵育和扩增部分6中靠近行50的第一端52的一系列扩增行50。细胞裂解区58可以宽到足以使至少一个样本3保持在每个扩增行50中的电极7上方。典型地，在细胞裂解区58中，每个行50中将保持一至五个样本3，然而，细胞裂解区58可以宽到足以允许每个行中保持更多的样本3，例如十个样本3或五十个样本3。细胞裂解区58可以能够进行不同的合适的细胞裂解，例如，温度处理(冻融和热处理)、渗透和/或化学裂解。在此阶段，可以通过邻近连接行54布置的连接电极(未示出)向样本3添加额外的试剂。如果细胞裂解方法是温度处理，或者需要热调节，热控系统34控制细胞裂解区58的温度。也可以将外部装置(未示出)导向细胞裂解部分中的样本3，例如，进行超声波均化处理、压力均化处理的装置。可以有不同的细胞裂解技术可用，例如热处理和向样本3中添加化学物质。
孵育和扩增部分6通常包括与细胞裂解区58相邻的三至十个热控区36。热控系统34控制热控区36的温度。类似于细胞裂解区58，每个热控区36跨越扩增行50。每个热控区36可以宽到足以使至少一个样本3保持在每个扩增行50中的电极7上方。典型地，在热控区36中，每个行50中将保持一至五个样本3，然而，热控区36可以宽到足以允许每个行中保持更多的样本3，例如十个样本3或五十个样本3。在这些区36中电极7的热控制可以允许含有必要分子生物试剂和核酸的样本3经历化学或生物化学处理。例如，热控电极7可以允许核酸扩增。所述区36可以被热控制到合适的温度，并且彼此热隔离。所述区36包括至少一个电极7。在器件2中可以有十个以上的热控区36。热控区36的数量将取决于执行的化学或微生物过程以及系统1的通量。例如，可以使样本3仅以一个沿器件2中的行50移动，以减少污染。使用这种方法进行三十个循环的聚合酶链反应将需要至少九十个热控区36。
热控区36可以被布置和热控制，以促进核酸扩增和/或核酸或核酸扩增反应(例如聚合酶链反应)产物的孵育。例如，可以将邻近细胞裂解区58布置的第一热控区361控制到使保持在该区361上的样本3中的核酸变性的温度。可以将邻近第一热控区361布置的第二热控区362热控制到适于聚合酶链反应退火步骤发生的温度。可以将邻近第二热控区362布置的第三热控区363热控制到适于聚合酶链反应的延伸/拉长步骤发生的温度。可以将额外的热控区36布置和热控制到合适的温度，该温度允许在保持在该区上的样本3中进行核酸扩增的额外阶段。例如，可以将额外的区36控制到允许初始化、最终延长或其他分子生物学过程的温度。样本3可以在热控区36之间移动或致动，以例如在聚合酶链反应(pcr)、定量聚合酶链反应(qpcr)、简并寡核苷酸引物聚合酶链反应((dop-pcr)、多重退火和基于环的扩增循环(malbac)或连接酶链反应(lcr)中进行热循环。可替代地，可以只有一个热控区36，其在促进特定反应所需的温度之间循环。
可以只有一个热控区36，其可以控制到允许样本3中发生等温核酸扩增反应的温度。等温核酸扩增反应的示例包括，例如，多重置换扩增(mda)、环介导等温扩增(lamp)、自维持序列复制(3sr)或基于核酸序列的扩增(nasba)、链置换扩增(sda)和滚环扩增(rca)。
废物容器61与电极7的连接行54上的至少一个电极7相邻布置。不需要的和/或废弃的液滴4和/或样本3被移动到废物容器61中，并且不再被进一步处理。废物容器61可以是电极7，并且可以被激活以帮助从器件2移除废物。
器件2可以包括一个或多个样本贮存器44、分离部分46、孵育和扩增部分6以及样本出口部分56。电极7可以具有用于保持和移动样本3大小的液滴的任何合适的形状。典型地，电极7将是矩形、正方形、六边形或八边形。六边形比方形更接近液滴4的形状，并且可以允许改进的致动和储存。此外，对于给定间距，六边形阵列可以比方形电极7更紧密地封装电极7。六边形阵列可以更容易地将液滴4分成多个液滴4和/或样本3。此外，六边形阵列可以提供更好的入口电极42设计。器件2可以主要或完全包括非四边形电极7，例如器件2可以包括六边形电极7和八边形电极7的混合。电极7也可以是三角形的。电极7的形状侧可以具有多个边缘，以便允许与其相邻的另一个电极7尽可能紧密地邻接它。
电极7可以具有合适的尺寸，以允许器件2将液滴4或样本3保持在激活电极7上方。典型地，分离电极7、47的宽度wse和长度lse可以在100μm至300μm之间。典型地，贮存器电极7、43的宽度wre在500μm至15mm之间，并且长度lre在100μm至300μm之间。液滴贮存器的面积可以是器件上样本3的面积的1000倍以上，从而允许从液滴4制备大约1000个样本3。典型地，扩增和孵育部分6中的电极7可以具有在100μm至300μm之间的宽度we和在100μm至300μm之间的长度le。
参考图5，介质上电润湿器件2的第二示例在孵育和扩增部分6和样本出口部分56中包括六角形和八边形电极7的组合。六边形和八边形电极7在某些情况下是有利的，这是因为电极7具有与保持在其上方的液滴4或样本3更接近的形状。此外，六边形电极7的棋盘形布置可以允许沿不同方向的三条直线路径致动样本3。类似地，八边形电极7可以被布置成允许沿不同方向的四条直线路径致动液滴4和/或样本3。这可以减少在器件2的表面40上移动液滴所需的时间。不同形状电极7的组合可用于获得特定应用所需的最佳样本3致动特性。
图6是图4和5中所示的能够移动液滴4和/或样本3的介质上电润湿器件2的剖面图。器件2包括具有第一侧面63和第二侧面64以及周界65的衬底62。衬底62通常采取薄片的形式，并且衬底62在第一和第二垂直主轴上可以比其在垂直于第一和第二轴的平面的第三轴上更长。
电极7的阵列嵌入在衬底62的第一侧面63上。每个电极7具有前部66和后部67。每个电极的前部66可以与衬底62的第一侧面63齐平。电极7通过连接器69连接到驱动电子设备9，连接器69连接到电极7的后部67。连接器69从电极7的后部67穿过衬底62到达衬底的第二侧面64。每个连接可以与衬底的第二侧面64齐平。每个电极7可以连接到对应的连接器69，并且驱动电子设备9在本文中也被称为“像素”。
具有第一侧面70和第二侧面71的介电层41可以设置在衬底62的第一侧面63和电极7的前部66上。介电层41的第一侧面71可以与衬底62的第一侧面63和电极7的前部66相邻布置。介电层41的第二侧面具有疏水涂层72。微流体结构73可以从衬底的第二侧面64邻近衬底62的周界65放置，并延伸通过介电层41和疏水涂层72。微流体结构73具有第一侧面75和第二侧面76。具有第一侧面78和第二侧面79的盖子或覆盖件77可以设置在微流体结构73上，使得盖子77的第二侧面79可以与微流体结构73的第一侧面75相邻。
盖子77包括在半导体领域中可以用作衬底的材料。例如，盖子77可以包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚苯乙烯(ps)或聚酰亚胺(pi)等中的任意一种或任意组合。盖子77可以包括玻璃材料。盖子77的第二侧面79可以涂有导电材料和疏水材料(未示出)。导电材料也可以是疏水的。
导电材料可以是不透明的或透明的。导电材料可以是透明导电氧化物(tco)。导电材料可以是镉锡氧化物(cto)。导电材料可以是铟锡氧化物(ito)。涂覆盖子77的第二侧面79的疏水材料可以是氟材料。疏水材料可以是无定形含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(ptfe或teflonotm)或cytopotm。
盖子77的第二侧面79可以被放置在微流体结构73的第一侧面75上，留出用于液滴4和/或样本3移入的空间80。驱动电子设备9和盖子77的导电涂层连接到地81。
液滴致动
参考图7，现在将描述样本3和/或液滴4在一行五个电极7中从第一电极71通过三个中心电极72、73和74致动到第五电极75的过程。电极7可以处于激活状态，例如可以施加正偏压；或者处于非激活状态，例如电极7可以接地或浮置。激活电极7使液滴4或样本3保持在电极7上方的位置。器件2的疏水层72意味着液滴4基本上不覆盖非激活电极7。在步骤s1，电极驱动器9(在控制器8的控制下)去激活第一、第三、第四和第五电极71、73、74、75，并激活第二电极72。在步骤s2，电极驱动器9激活第三电极73并去激活第二电极72，导致液滴4从第二电极72上方移动到第三电极73上方。最后，在步骤s3，电极驱动器9激活第四电极74并去激活第三电极73，导致液滴4从第三电极73上方移动到第四电极74上方。当电极驱动器9激活电极7或连续的一组电极时，它们可以保持激活，导致液滴4保持在电极5上方。电极7保持在这种状态，直到电极驱动器9去激活电极7。同样，电极5将保持在非激活状态，直到电极驱动器9激活电极7。电极7也可以被激活一段非常短的时间，例如当快速致动液滴4和/或样本3穿过器件2的表面40时。
电极7的阵列可以以这种方式控制，以在表面40上致动液滴4。可以手动地控制每个电极7的状态(即，通过用户实时地控制电极的激活和去激活)，或者对预定路径进行编程，该路径将控制液滴在器件2的表面40上的移动。可以将电极7的控制与其它系统集成，诸如传感器、相机和处理器，其在将来自器件2的数据反馈回确定一个或多个液滴4的下一移动的程序之前，可以对来自器件2的数据进行处理。
样本制备
参考图8至图22，现在将描述用于扩增的样本制备过程。具体参考图8和9，可以在插入电极42处将液滴4插入器件2中(步骤s11)。液滴4可以包含零个、一个或一个以上的粒子21。粒子21可以悬浮在液滴4内。粒子21可以是细胞、细胞器或使用光学显微镜可见的不同分子集合，例如核酸或细胞核的集合。细胞可以是人造细胞或生物细胞，如真核细胞或原核细胞。液滴4可以使用类似于前面描述的方法进行致动并保持在液滴贮存器44中(步骤s21)。例如，两个或更多个相邻的贮存器电极43同时被激活，并且液滴4可以保持在所有激活电极43上方，而未激活的电极43上方没有或只有很少的液滴4体积。然后，可以将液滴4朝液滴分离部分46致动(步骤s22)。液滴4可以包含核酸扩增所有必要试剂。或者，用于核酸扩增的必要试剂可以在稍后阶段添加到液滴4中，这将在稍后更详细地解释。
试剂可以包括引物和dna聚合酶，例如taq聚合酶。试剂还可以包括缓冲液、能够嵌入任何双链dna的非特异性荧光染料或由用荧光报告物标记的寡核苷酸组成的序列特异性dna探针。
特别参考图9至图15，样本3的制备通常以两个阶段进行。第一阶段将第一液滴41分成第二液滴42和第三液滴43。第二阶段将第三液滴43分成第四液滴44和第五液滴45，也称为“样本液滴”，或简称为“样本”3。
液滴分离部分46包括一系列电极47，这些电极47在贮存器电极43行的与输入电极42相邻的贮存器电极相对的一端与贮存器电极43相邻。电极7、47的窄路径48将邻近贮存器电极7、43的电极7、47连接到七个六边形棋盘形布置的电极7、47的宽球形物49。可以使用贮存器电极7、43和分离电极7、47将第一液滴41的一部分从样本贮存器44致动到液滴分离部分46中(步骤s22)，使得第一液滴41可以部分地保持在分离电极7、47的球形物49上方，并且液滴的一部分可以保持在贮存器部分44上方。这种布置的结果可能是在狭窄的路径上挤压第一液滴41。
特别参考图8、9、13和14，将描述液滴4分离的第一阶段。虽然第一液滴41可以保持在电极49的宽球形物上方、穿过电极48的窄路径以及保持在液滴贮存器电极7、43上方，但是构成窄路径的分离电极7、47和最靠近窄路径48的贮存器电极7、47是不激活的(步骤s23)。结果，液滴4分离成第二液滴42和第三液滴43(步骤s12)，而第二液滴42保留在贮存器部分44中，远离分离部分46，(步骤s24)，并且第三液滴43保持在分离部分46的球形物49上方。
参考图8、9、14和15，将描述液滴4分裂的第二阶段。可以通过从邻近液滴贮存器44激活一行相邻的分离电极7、47，使第三液滴43通过球形物49中心的电极7、球形物49远侧的电极47而被拉长(步骤s25)。该动作导致第三液滴43的一部分通过窄路径48返回。两个分离电极471、473垂直布置，并与布置在球形物49和样本贮存器44之间的分离电极472相邻。然后激活位于中央分离电极472两侧的两个外部分离电极471、473中的至少一个，并且除了位于电极49的球形物的远侧的分离电极7、47之外的所有分离电极7、47被切换到非激活状态(步骤s26)。该过程进一步将第三液滴43分成保持在第一和第三分离电极471和473上方的至少一个第四液滴44和也被称为“样本液滴”3的第五液滴45(步骤s12，步骤s27)。可选地，在第二液滴分裂阶段，可以激活电极7或与激活的分离电极的端部相邻的一组连续电极，以使得第五液滴45或样本液滴3朝向孵育和扩增部分6移动。
当样本液滴3在分离部分46中或靠近分离部分46时，可以确定样本3内的粒子21的数量(步骤s13)。该步骤可以使用前面描述的样本检查系统20来执行。或者，如果粒子是生物细胞，样本3中的生物细胞的数量可以使用其他方法来确定，例如机电的、电的(例如，使用库尔特计数器或casy细胞计数器测量电阻)或使用流式细胞术。每个样本液滴3内的生物细胞的数量可以记录在存储器27中。关于样本3的其他数据，例如，细胞的类型和所使用的试剂或用户所需的任何其他数据，也可以与生物细胞的数量一起存储在存储器27中。
特别参考图10，在样本3中的粒子21的数量已经确定之后(图8中的步骤s13)，然后可以将样本3移动到一个区域或部分以供进一步处理。例如，样本液滴3可以移动到孵育和扩增部分6(步骤s31)。样本液滴3保持在其上的电极7可以一直与用户所需的关联数据(诸如时间、温度和样本3识别数据)一起记录在存储器27中。液滴4和/或样本3一起或分别移回到分离部分46，并且隔离样本3的过程可以重复，直到获得所需数量的样本3(步骤s32和s33)为止。例如，如果第二液滴42没有耗尽，该方法返回到图9中的步骤s25。如果第二液滴42耗尽，则可以在步骤s33中评估第一液滴41。如果第一液滴41耗尽，该方法返回到图8中的步骤s14。如果第一个液滴没有耗尽，该方法返回到图9中的步骤s21。
隔离出的样本液滴3的数量将取决于器件2的尺寸、在进一步处理部分6中使用的方法以及用户所需的数量。例如，在进一步处理部分中使用的方法可以是连续的，一旦处理完成，就将样本3从扩增行50中移出，从而允许将更多的样本3移动到进一步处理部分6。
液滴回收和试剂添加
特别参考图16和17，器件2可以具有辅助核酸扩增处理的附加特征。例如，样本3可以返回样本贮存器44，并经由回收路径85与液滴4混合。如果在样本3中没有检测到粒子21(例如生物细胞)或核酸，则可以发生这种情况。回收路径85可以由一系列相邻的回收电极7、86形成。典型地，至少一个回收电极86与至少一个分离电极7、47相邻布置，并且至少一个回收电极86与至少一个贮存器电极7、43相邻布置，绕过液滴分离部分46。可以有一个以上的回收路线85，例如，不同的回收路线85可以布置在器件上的不同位置，例如，回收路线可以布置成允许液滴4和/或样本3从提取部分56的进一步处理部分6移动到贮存器电极43。不同的回收路线85可以彼此会聚。回收液滴4和/或样本液滴3的能力极大地减少了在制备样本3用于进一步处理时的浪费，并且由于因为不适合的样本3不必进一步处理，从而提高了效率。可以经由丢弃电极(未示出)路径和废物部分(未示出)，丢弃已经被评估并被认为不适合进一步处理或回收的样本3。废物部分也可以是电极。
仍然参考图16和17，以及图8，器件2还可以包括混合电极87。混合电极87通常是表面积大于分离电极47的电极7。混合电极87与其他类型的电极7相邻放置，例如，混合电极87可与一个或多个分离电极47相邻布置，从而允许将液滴4和/或样本3致动到同一电极中，并且允许液滴4和/或样本3结合。这种布置可以允许在处理的不同阶段向液滴4或样本液滴3可选地添加其他试剂(图8中的步骤s14)，诸如扩增缓冲液、细胞裂解试剂等。例如，特别参考图16，第六液滴46可以保持在分离电极47上方，并且第七液滴47可以保持在器件2上的另一电极7上方。然后第六和第七液滴46、47可以使用前面描述的方法移动到与同一混合电极87相邻的电极。当混合电极87被控制器8激活时，第六和第七液滴46、47合并成第八液滴48。
混合电极87可以布置成成一行，以允许将液滴4和/或样本3致动到器件2的其他区域、部分或部，例如致动到贮存器44或孵育和扩增部分6。混合电极87可以被布置成与其他混合电极87相邻，该其他混合电极87被配置成接收来自器件2的不同区域、部分或位置的液滴4和/或样本3。样本液滴3可以可选地经历纯化阶段(步骤s15)。混合电极87可以是合适的形状，例如，混合电极5可以是正方形的(如图16所示)，或者它们可以是八边形的(如图17所示)。混合电极87可以是不规则的形状，以允许其他电极7的路径能够将液滴4和/或样本液滴3馈送到混合电极87中。
核酸扩增
参考图8和图18至22，现在将描述器件2中样本3的制备和核酸扩增。特别参考图19，在每个样本3已经与液滴4隔离后，样本3被单独致动至细胞裂解部分58中电极7的平行行50之一中的电极7。样本3可以保持在这些电极7处，直到所需数量的样本3已经移动到细胞裂解部分58为止。如果需要，可以使用电极7的连接行54之一在行50之间移动样本3。
如果需要，然后可以在细胞裂解部分58中进行如前所述的细胞裂解过程，以使样本3中生物细胞的细胞壁破裂(步骤s41)。细胞裂解可以在器件2之外进行，并且来自该过程的产物输入器件2中以供进一步处理，例如纯化和扩增。样本3可能已经含有准备用于扩增的核酸，例如，该核酸可能已经被纯化。细胞裂解后，样本3的内容物随后可以经历纯化步骤(步骤s15)，以制备用于扩增的核酸。
特别参考图20，当样本3的内容物准备好扩增时，样本被致动到孵育和扩增部分6内的第一热控区361(步骤s42)。在此，样本3开始扩增过程(步骤s16，s43)。如果扩增过程是等温的，诸如mda、lamp、3sr、nasba、sda或rca，则样本3可以保持在第一热控区361中，直到扩增过程完成为止。
如果扩增过程是基于热循环的，诸如pcr、qpcr和lcr，则样本3可以在热控区36之间移动以促进核酸扩增。例如，对于变性步骤，将第一热控区361调节到94℃和98℃之间以使核酸变性。然后可以将样本3致动到第二热控区362，该第二热控区362被调节到50℃和65℃之间以进行退火。然后可以将样本3致动到第三热控区363，其在75℃和80℃之间以用于延伸和拉长。典型地，样本3在这些区之间以大约三十次的循环被致动；然而，循环次数可以多于或少于三十次。如前所述，温度控制区36的数量将取决于在孵育和扩增部分6中执行的过程。热控区36所保持在的温度可以是促进扩增反应所需部分的合适的温度。样本3可以如扩增反应发生可能所需的一样多的次数在温度控制区36之间移动，并在每个温度下保持如反应发生可能所需的一样长的时间。在器件2上的不同扩增阶段可以有多个样本3。不同形式的扩增可以同时发生在器件2上。
特别参照图21，可以间隔或连续监测样本3，以评估扩增循环的状态，并对脱氧核糖核酸(dna)的量进行定量(步骤s17和步骤s44)。例如，核酸扩增可以是定量pcr(qpcr，也称为“实时pcr”)。例如，可以测量样本3的荧光以评估在反应中已经扩增的核酸的量。该过程可以由前面描述的样本检查系统20来执行和控制。例如，可以检测和测量插入双链dna的非特异性荧光染料的荧光。可以使用样本检测系统20记录、处理和分析荧光水平或用于指示反应中存在的核酸的量的另一种标记物，以确定样本3中的核酸的量。当样本发出一定水平的荧光，表明足够的核酸已被扩增以用于样本3的期望用途时，扩增循环将停止。一些样本3可以先于其它样本3完成循环。
一旦扩增反应完成，样本3可以移动到温度保持在4℃和15℃之间的电极7。扩增的核酸可以在这些温度下暂时存储。
特别参考图21和22，一旦样本3已经经历了扩增循环或其他过程，就可以例如通过使用上述荧光测量来评估核酸产物的量(步骤s17)。第一、第二和第三样本31、32、33具有所需的荧光水平，以指示核酸扩增已经成功，并因此被移至提取电极。第四样本34也具有所需的荧光水平，以指示核酸扩增已经成功，但是样本34包含两个生物细胞，因此它被移动到废物电极61。其他样本3要么未被充分扩增，要么在过程开始时不含有细胞或核酸。
可以将测得的荧光水平以及关于样本3的其他信息反馈回指令16中，或者转发给用户，以允许程序或用户决定将样本移动到出口电极57(步骤s45)以用于提取和进一步处理(步骤s19、s46)，例如脱氧核糖核酸测序，或者将液滴移动到废物电极61(步骤s18)，在此处可将样本3从器件2中移除。例如，在单细胞全基因组扩增的高通量过程中，没有细胞的样本3、单细胞或多细胞可以经历裂解、扩增和孵育过程，但随后被丢弃至废物61而不进行提取，而在步骤s13中被识别为具有单个细胞的样本被移至提取电极57。因此，器件2可以自动将没有单个细胞的样本3以及核酸没有被充分扩增以用于进一步处理的任何样本3移动到废物电极61。利用这种器件2，可以容易地存储所有样本3的位置以及相关联的元数据，例如，在细胞裂解阶段之前存在于每个样本3中的细胞或粒子21的数量和类型。这种系统可以消除对跟踪标记物(诸如附到管上的条形码等)的需要。此外，器件2可以容易地缩放，允许大量样本液滴被同时扩增，并且可以自动评估和选择产物的质量以供进一步处理。
细胞培养和孵育
器件2可用于培养细胞。例如，样本3中的单个细胞或细胞组可以被移至孵育和扩增部分6。这里，细胞可以通过主动的(例如，修改盖子77以使其能够物理截留在多孔基质中)或被动的细胞固定件(未示出)来固定。孵育和扩增部分6可以通过热控系统34被热调节到促进细胞培养的温度，从而允许细胞生长和分裂以形成更大的细胞群。例如，孵育和调节部分6的温度可以控制在37℃和38℃之间，然而，温度范围将取决于样本3中的一个或多个细胞的要求。根据样本检查系统20的评估，这些细胞群可以被移动到提取电极57用于进一步处理，或者它们可以被移动到废物中。
可以在孵育之前、期间或之后将在细胞的培养、生长和处理中所使用的附加试剂(诸如细胞释放液和细胞营养液)添加到样本3中，以帮助细胞群的移动、培养、检查和评估。附加试剂可以经由与连接行54和/或孵育和扩增行50相邻布置的连接电极(未示出)添加到包含一个或多个细胞的样本3中。在样本3经由混合电极87移动到孵育和扩增部分6之前，可以将附加试剂添加到样本3中。通过使用类似于前面描述的液滴4分裂的第二阶段的方法分裂样本3，可以从孵育和扩增部分6中的样本中去除细胞废物。然后，可以向含有细胞的样本3添加额外的缓冲液、营养液或其他试剂，以稀释样本3中的废物浓度。
修改
应当理解，可以对上文描述的实施例进行各种修改。这种修改可以涉及在介质上电润湿器件或数字微流体器件及其组成部分的设计、制造和使用中已知的等同和其他特征，并且该等同和其他特征可以代替或附加于本文已经描述的特征而使用。一个实施例的特征可以被另一个实施例的特征替代或补充。
尽管权利要求在本申请中已经被表述为特征的特定组合，但是应当理解，本发明的公开范围还包括在此明确或隐含公开的任何新颖特征或特征的任何新颖组合或其任何一般化，无论其是否与当前在任何权利要求中要求保护的相同发明相关，也无论其是否减轻了与本发明相同的任何或所有技术问题。申请人特此通知，在本申请或由此衍生的任何进一步的申请的起诉期间，可以对这些特征和/或这些特征的组合提出新的权利要求。
1.一种方法，包括：
激活介质上电润湿器件(2)中的第一组连续电极、第二组连续电极和第三组连续电极(7)，第三组电极插在第一组电极和第二组电极之间，以在所述第一组和第二组电极之间形成路径(48)，从而使得第一液滴(41)保持在所述第一组电极、第二组电极和第三组电极上方；
去激活所述第三组电极中的至少一个电极，以便断开所述第一组电极和所述第二组电极之间的路径，并使所述第一液滴分成分别保持在所述第一组电极上方的第二液滴和所述第二组电极上方的第三液滴(42，43)；
激活第四组连续电极，所述第四组连续电极包括所述第二组电极中的至少一个电极，并且形成具有第一和第二相对端的一行连续电极，以使所述第三液滴拉长；
激活与第四组电极的第一端相邻的第五组连续电极，并去激活所述第四组电极中的在第一端和第二端之间的的至少一个电极，以及激活所述第四组电极的第二端处或邻近的至少一个电极，以使所述第三液滴分成第四液滴(44)和第五液滴(45，3)。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
使用传感器确定所述第五液滴内的粒子(21)的数量；
根据所述第五液滴中的粒子的数量：
将所述第五液滴移动到第一处理部分；或者
经由包括回收电极(86)的回收路径(85)将所述第五液滴移动到第二处理部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
激活第六组连续电极和第七组连续电极，以便使第六液滴和第七液滴(4)分别保持在每组电极上方，其中每组电极被布置成为在它们之间设置有间隔，并且还被布置成与去激活的一组连续混合电极(87)相邻；以及
此后，激活该组混合电极并去激活所述第六组连续电极或第七组连续电极中的至少一组，以使保持在所述第六组连续电极和第七组连续电极上方的所述液滴结合成保持在至少一组连续电极和/或该组混合电极上方的单个液滴；
其中所述第六组连续电极和第七组连续电极能够包括来自所述第一至第五组连续电极中的任一组的电极。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，通过使用相机(22)捕获保持在电极上方的液滴的图像，并在处理器(12)中使用机器视觉分析所述图像，来确定所述液滴中粒子的数量。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述粒子是生物细胞。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，所述方法还包括：
激活电极以便对移至第一处理部分的样本液滴进行第一过程，其中所述第一过程是热调节过程。
7.一种计算机程序(16)，其在由至少一个处理器(12)执行时，使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种计算机程序产品，包括存储根据权利要求7所述的计算机程序的计算机可读介质(13)。
9.一种装置，包括：
介质上电润湿器件(2)；以及
控制器(8)；
所述控制器被配置为激活所述介质上电润湿器件中的第一组连续电极、第二组连续电极和第三组连续电极(7)，第三组电极插入第一组电极和第二组电极之间，以在所述第一组电极和第二组电极之间形成路径(48)，从而使得第一液滴(41)保持在第一组电极、第二组电极和第三组电极上方；
去激活所述第三组电极中的至少一个电极，从而断开所述第一组电极和第二组电极之间的路径，并使所述第一液滴分成分别保持在所述第一组电极和第二组电极上方的第二液滴和第三液滴(42,43)；
激活第四组连续电极，所述第四组连续电极包括所述第二组电极中的至少一个电极，并且形成具有第一和第二相对端的一行连续电极，以使所述第三液滴拉长；
激活与第四组电极的第一端相邻的第五组连续电极，并去激活所述第四组电极中的在第一端和第二端之间的至少一个电极，以及激活所述第四组电极的第二端处或邻近的至少一个电极，以使所述第三液滴分成第四液滴(44)和第五液滴(45，3)。
10.根据权利要求9所述的装置，还包括处理器和传感器，以用于确定液滴(4，3)中的粒子的数量；以及
控制器，所述控制器被配置成，根据所述第五液滴中的粒子的数量：
激活和去激活电极以将所述第五液滴移至第一处理部分；或者
激活和去激活连续回收电极(86)的路径(85)，以将所述第五液滴移至第二处理部分。
11.根据权利要求9或10所述的装置，还包括相机(22)、镜头(23)和处理器(12)，其中通过使用相机和镜头捕获保持在电极上方的液滴的图像并在处理器(12)中使用机器视觉分析所述图像来确定液滴中的粒子的数量。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，还包括：
与所述第四组电极相邻布置的第一处理部分(6)，其包括一组连续的热控区(36)，以促进核酸扩增；以及
所述控制器被配置为激活和去激活电极，以便对移至所述第一处理部分的样本液滴进行第一过程，其中所述第一过程是单细胞核酸扩增。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其中所述电极或连续电极的组是六边形或八边形的。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，其中，所述控制器还被配置成：
激活第六组连续电极和第七组连续电极，以便使第六液滴和第七液滴(3)分别保持在每组电极上方，其中每组电极被布置成在它们之间设置有间隔，并且还被布置成与去激活的一组连续混合电极(57)相邻，以及；
激活该组混合电极并去激活所述第六组连续电极或所述第七组连续电极中的至少一组，以使保持在所述第六组连续电极和所述第七组连续电极上方的液滴结合成保持在至少一组连续电极和/或该组混合电极上方的单个液滴；
其中所述第六组连续电极和所述第七组连续电极能够包括来自所述第一组连续电极至所述第五组连续电极中任一组的电极。
15.一种系统(1)，包括：
根据权利要求9至14中任一项所述的装置(2)；以及
包括可操作地连接到所述控制器(8)的存储器(13)的计算机系统(11)，所述计算机系统被配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法，并在所述存储器中记录至少一个液滴的位置。
技术总结