微型化一直是生物仪器中的促成技术，为生命科学和药物学研究提供了关键的进步。微型化由于试剂消耗少而显著节约了开支，由于在涉及异质固相支持物的方法中具有较快的反应速度而潜在节省时间。因此，在不增加相关成本的情况下可以显著增加数据通量。
在生物仪器微型化方面的努力已经提供了许多革命性的工具，并在生命科学和药物学研究中打开了一个新的领域。值得注意的是，微型化能够使生物样品的大规模分析以更低的成本、更快的速度和更简单的操作来进行，从而带来了“组学(-omics)”时代。微型化装置的著名例子是DNA微阵列。它允许以相对短的时间和低的成本进行大规模的平行的样品分析或反应。目前，正在对常用的多孔板(也称为“微量滴定板(micro-titer plate)”)进行微型化的工作。通过样品操作的自动化，可以进行高通量筛选。已经提出通过将细胞滴放置在基体上、使得它们基本上排列成单层，来拓展相应的微型化方法(参考国际专利申请WO 2004/111610)。
一个不仅发生在固体-水界面、而且发生在空气-水界面、并且当适合时也发生在油-水界面上的问题是蛋白的吸附。最近，Roach等(Anal.Chem.(2005)，77，785)表征了水-全氟碳界面处的非特异性蛋白吸附以及控制吸附的方法。在他们的工作中，蛋白和酶的水性液滴被含有全氟碳-乙二醇表面活性剂的全氟碳液体所包封。全氟碳液体-水界面最小化了界面上纤维蛋白原和牛血清白蛋白的非特异性吸附。纳升规模的被全氟碳-水界面包围的核糖核酸酶A和碱性磷酸酶的活性，与在大规模中的活性相同。全氟碳液体和水溶液之间的界面，特别是在例如存在全氟碳-乙二醇表面活性剂的实施方案中，除了最小化水性溶液的蒸发之外，还提供了生物相容的表面。全氟碳液体已知在与水不混溶的液体中提供了最生物相容的界面之一。
在使用微型装置中，特别是在例如37℃温育、长时储存以及出于筛选的目的使用例如大量多孔板进行扩大的样品制备的过程中，另一个问题是蒸发。目前使用的克服这个问题的手段是使用微孔板盖子或密封条、堆叠、使用封闭的微芯片和优化分析方案以最小化等待时间。蒸发在实践中是特别需要关心的，因为如果它在多孔板中发生得不一致的话，能够造成数据错误。
最近，由于将分离和操作体积降低到皮升/飞升范围的可能性，液滴的操作受到了相当多的关注(参见，例如国际专利申请WO2004/030820)。已经在例如乳浊液滴中进行了生物化学反应(Griffiths，AD，& Tawfik，DS，Trends in Biotechnology(2006)24，9，395-402)。几种芯片实验室(LOC)、微全分析(μTAS)和生物微机电系统(BioMEMS)已经开发用于在表面上移动、合并/混合、分割和加热液滴，例如电介质上电润湿(EWOD)[Pollack，M.G.等，Appl.Phys.Lett.(2000)，77，1725-1726]、表面声波(SAW)[Wixforth，A.等，mstnews(2002)，5，42-43]、双向电泳[Cascoyne，P.R.C.等，Lab-on-a-Chip(2004)，4，299-309]、以及局部不对称环境[Daniel，S.等，Langmuir(2005)，21，4240-4228]。但是，这些方法不能很好地适合具有一系列步骤的方法，例如从粗的或复杂的混合物分离、纯化和离析起始材料和/或反应产物。这样的步骤可能，例如，需要漂洗或清洗，这目前只能在多孔板中使用例如自动化的标准实验室机器人来进行。为了克服这些缺点，采用了具有微毛细管和微通道的ELISA平台(Song，JM.& Vo-Dinh，T，Analytica Chimica Acta(2004)，507，115-121；Herrmann，M，等，Lab-on-a-Chip(2006)6，555-560)。但是，这样的平台更繁琐和昂贵，并且使用的灵活性和方便性较低。
因此，本发明的目标是提供用于处理化学和/或生物学样品的的仪器和方法，其避免了上面讨论的缺点。
发明概述
本发明的第一个方面提供了用于在液滴中处理生物和/或化学样品的仪器。仪器包括处理室。处理室由储液器和固定构件所界定。处理室还适合于容纳介质。介质与液滴不混溶。此外，介质比液滴的液体具有更低的表面能。储液器由周壁和底部所界定。固定构件被排列在储液器内。固定构件含有表面。该表面的模式使得它含有至少一个预定的固定区域。该至少一个预定的固定区域具有比介质更高的表面能。此外，该至少一个预定的固定区域的表面能比固定构件有图案的表面(patterned surface)的相应其余表面更高。此外，该至少一个预定的固定区域在表面的平面上具有足够的宽度，以允许在介质中，液滴通过界面相互作用固定在至少一个预定的固定区域上。其余表面最多与和液滴不混溶的介质具有大致相同的表面能。
按照某些实施方案，介质是疏水性介质。疏水性介质与液滴不混溶，比液滴的液体具有更高的疏水性。这样的实施方案的固定构件包含疏水的表面。疏水表面的模式使得它含有至少一个预定的亲水性的、例如极性的固定区域。疏水表面中的该至少一个亲水性固定区域在表面的平面上具有足够的宽度，以允许在疏水介质中，液滴通过亲水-亲水(例如极性)相互作用固定在亲水区域上。其余的疏水表面最多与相应的疏水介质的疏水性相同。
按照某些实施方案，仪器包含具有多个上述预定固定区域的固定构件。因此，相应的固定构件界定了可独立控制的生物反应器的微阵列。
按照本发明的仪器的某些具体实施方案，处理室的固定构件可移除地安排在仪器中。固定构件可以通过例如可位于储液器顶部的仪器开口，从储液器中取出或插入到储液器中。
按照某些实施方案，仪器包含上部入口，例如开口。固定构件也可以通过该上部入口从储液器中取出或插入到储液器中。
本发明的第二个方面提供了用于将入口构件和/或盖子与第一个方面中仪器的储液器相连的装置。该装置包括第一个座(holder)和第二个座。第一个座被设计成容纳储液器。第二个座被设计成容纳入口构件和/或盖子。第一个和第二个座相契合，使得第二个座可以放置在第一个座的顶部。
第三个方面，本发明提供了对第一个方面中的仪器的储液器顶部上的分配器进行导向和/或定位的装置。仪器包含由开口限定的上部入口(参见上文)。用于导向和/或定位分配器的装置设计成可以被仪器的上部开口接纳。
第四个方面，本发明提供了在液滴中处理生物和/或化学样品的方法。方法包括提供上述的仪器。方法还包括将介质放置在仪器中。由此使得包含在固定构件的有图案的表面中预定的固定区域，被介质完全覆盖。方法还包括提供液滴，并将液滴布置在包含在固定构件的有图案的表面中预定的固定区域上。由此，液滴通过界面相互作用被固定在所述预定的固定区域上。方法还包括对液滴中的生物和/或化学样品进行处理。
按照本发明的方法的某些实施方案，提供仪器可以包括提供装置，然后将其装配成上述的仪器。相应的装置可以包括由周壁和底部限定的储液器。储液器能够接受固定构件。固定构件可以设置在储液器中，由此形成了仪器的处理室。
按照本发明方法的某些实施方案，对生物和/或化学样品进行处理，包括漂洗或混合液滴，或添加或减去液体。为此，固定构件也可以从储液器中取出。当固定构件具有多个预定的固定区域时(见上文)，对于有图案的表面的每个单独的预定区域来说，漂洗、混合、添加或减去可以分开进行。
因此，本发明的仪器和方法允许操作相应的固定构件——并因此也能对其上固定的相应样品进行操作，这可以包括任何能够在标准的多孔板上进行的处理。因此，当时用本发明的仪器和方法时，可以在微-以下的尺度上进行广泛的化学过程和生物学分析。
附图简述
在参考结合非限制性实施例和附图考虑的具体说明后，本发明将得到更好的理解，在附图中：
图1描绘了与固定构件(4)的有图案的表面相接触的液滴(图1A)，包含在其余疏水表面中的预定的亲水固定区域(2)(图1B)，以及一旦固定构件已经浸泡在疏水介质(8)中之后，通过分配器(9)将多个液滴分配在多个相应的亲水区域上(图1C)。
图2描绘了本发明的仪器(A、B、C)的实施方案，其中使用了在有图案的表面内含有多个预定的固定区域的芯片(显示在D、E、F、G、H中)。
图3示意性显示了当用本发明的仪器的实施方案处理时液滴中样品的排列(A)，分配液滴阵列的例子(B)，以及在分配液滴之前和期间两个示例性分配器的喷嘴的放大图(C、D)。
图4示意性描绘了通过本发明的方法和仪器的实施方案如何定位和固定液滴的实施方案(A-I)。
图5描绘了使用本发明的方法和仪器，固定和清洗液滴以及在其上添加液体的另一个实施例。
图6描绘了清洗和添加液体的通用流程。
图7显示了在固定于本发明实施方案的仪器中的液滴培养基中生长了两天的NIH3T3细胞的照片。
图8显示了图7的NIH3T3细胞的照片，其中细胞用活细胞染色剂进行染色。
图9显示了图7的NIH3T3细胞的照片，其中细胞用检测死细胞的染色剂进行染色。
图10显示了在体积为0.8ml的图案固定构件上(◆)和在体积为5ml的60-mm培养皿中(■)细胞生长的比较。
图11A显示了表达绿色荧光蛋白的HepG2-GFP细胞。图11B显示了使用Ki67第一抗体、然后使用Alexa-633第二抗体对该细胞进行的免疫荧光染色。
图12显示了以500-mm部件(500-mm features)构成图案的玻璃载玻片的荧光照片：(1)分配50nl罗丹明染料，(2)用PBS缓冲液清洗，以及(3)分配50nl荧光素染料。
图13A描绘了按照本发明的方法提供液滴的实施方案在微阵列格式中进行的大量细胞的培养。图13B显示了按照该实施方案在有图案的固定构件上培养的细胞。图13C是图13B的一部分的放大。
图14A显示了在100ml的96孔Greiner黑色多孔板中运行的大鼠IgG ELISA。在加入酶底物荧光素二磷酸酯(FDP)后15分钟测量荧光强度。
图14B显示了在3μl体积的有图案的固定构件上运行大鼠IgGELISA。在加入FDP底物后11分钟测量荧光强度。
图15描绘了可用于本发明方法的批式震荡自动漂洗工作站。
图16显示了本发明的仪器(A、B、C)的另外的实施方案，其中使用了在有图案的表面中含有多个预定的固定区域的可卸式芯片(显示在图16C中)。
图17显示了类似图16中的仪器的仪器，其中使用仓盖代替图16中显示的玻片进行装配。
图18描绘了能够装配到本发明的仪器上的仓盖。从顶视图(图18A)看到，显示的仓盖限定了储液器，从底部透视图中看到，它可以通过O型环(33)以不透水的方式安装(图18B)。
图19描绘了入口构件，在其顶部上具有两个开口(31)(图19A)，在其底部有用于接纳O型环的沟槽(32)(图19B)。
图20描绘了用于在装配前(A)和装配后(B)将入口构件(34)与本发明仪器的储液器(35)相连的技术和装置(36)。
图21描绘了装配本发明仪器的储液器(35)和入口构件(34)、并通过弹性接触进行密封的机构。图还说明了在装配过程中O型环(61)的安排如何影响死空间体积(60)。
图22描绘了将仓盖(A)和本发明仪器的处理室(B)装配形成带盖的组装仪器(C)的过程，所述仪器(C)含有可以是密封室的封闭空间。
图23描绘了将处理室(35)和仓盖(34)进行装配(A)、并使用电磁力通过弹性接触进行密封(B)的机构。暴露在表面上或包埋在表面下的电磁铁(63)、以及暴露在表面上或包埋在表面下的金属条(64)，与O型环(65)一起提供了用于密封的机构。
图24描绘了将本发明仪器的处理室(35)和仓盖(34)进行装配并在O型环(65)的帮助下通过压力差进行密封的机构。侧视图(A为密封前，B为密封后)和顶视图(C)显示了在环绕载玻片室的仪器的周围侧壁中包埋的流体通道(66)。真空通道(67)允许施加真空。
图25描绘了移液导向装置形式的入口构件的两个实施方案(A、B)和将移液导向装置定位于处理室顶部的例子(C)。
图26显示了移液导向装置的另一个实施方案(A)，以及位于处理室顶部的导向装置(B)。
图27示出了图26中显示的移液导向装置的通孔排列，其中移液导向装置的狭缝(71)稍微偏离包含在本发明仪器中的载玻片有图案的表面的预定区域(70)。标注为′a′、′b′、′c′和′d′的虚线表示柱形式的预定区域(70)的排列。
图28描绘了含有一对相互作用的定位机构、带有钻孔(62)的框架(23)和支架(24)的入口构件的例子的顶视图(A)和底视图(B)。
图29A描绘了图28中显示的带有成对钻孔(62)的框架(23)，图29B描绘了图28中的支架(24)，和图29C描绘了带有插入的移液器头(86)的支架(24)。
图30显示了本发明的仪器和方法在连续流动处理中的应用。新鲜的清洗溶液(76)在流动中与载玻片的有图案的表面(78)接触。特别地，三通阀(75)允许通过注射器(74)施加物质(样品、试剂等)，并将清洗溶液导向废液(77)。
图31描绘了入口构件(34)的实施方案的底视图(A)、侧视图(B)以及当装配有载玻片仓时的透视图(C)。它包含两个入口(31)，其中之一可以用作出口，以及包埋部件和分流器以及用于密封的O型环(33)。
图32A描绘了入口构件的另一个实施方案，它含有8个入口(其中4个可以例如用作出口)、物理分隔器(68)和O型环(33)。图32B描绘了相应的载玻片仓，其可以装配入口构件。图32C描绘了入口构件和仓在装配后的透视图。
发明详述
本发明提供了处理生物学和/或化学样品的仪器和方法。该仪器和方法适合任何处理，特别是可以在微型化规模的液体中进行的处理(参见下文)。
样品可以是任何来源的。它可以例如但不限于源自于人类、动物、植物、细菌、病毒、孢子、真菌或原生动物，或源自于合成或生物学来源的有机或无机物质。因此，在本方法中可以处理任何选自但不限于下述的样品：土壤样品、空气样品、环境样品、细胞培养样品、骨髓样品、降水样品、沉降物样品、污水样品、地下水样品、磨蚀样品、考古样品、食品样品、血液样品、血清样品、血浆样品、尿液样品、粪便样品、精液样品、淋巴液样品、脑脊液样品、鼻咽洗液样品、痰液样品、口腔拭子样品、咽喉拭子样品、鼻拭子样品、支气管肺泡灌洗样品、支气管分泌物样品、乳汁样品、羊水样品、活检样品、癌样品、肿瘤样品、组织样品、细胞样品、细胞培养物样品、细胞裂解物样品、病毒培养物样品、趾甲样品、毛发样品、皮肤样品、法医样品、感染样品、医院感染样品、生产样品、药物制备样品、生物分子生产样品、蛋白制备样品、液体制备样品、碳水化合物制备样品、空间样品、地球外样品或其任何组合。需要时，相应的样品可以被预处理到任何程度。作为说明性的例子，组织样品在用于本发明的仪器之前，可以被消化、匀浆或离心。此外，样品还可以被制备成液体的形式，例如溶液。例子包括但不限于核苷酸、多核苷酸、核酸、肽、多肽、氨基酸、蛋白、合成的聚合物、生化组合物、有机化学组合物、无机化学组合物、金属、脂类、碳水化合物、组合化学产品、药物候选物分子、药物分子、药物代谢物或其任何组合的溶液或浆液。其它例子包括但不限于金属悬浮液、金属合金悬浮液、金属离子的溶液或其任何组合，以及细胞、病毒、微生物、病原体、放射活性化合物或其任何组合的悬浮液。应该理解，样品还可以包含上述例子的任何组合。
往往，但不是必需的，样品将包含、或预期将包含靶物质或其前体。这样的实施方案应当用许多例子来说明：靶物质可以是例如加入到或包含在样品中的细胞或分子，并且可能希望以纯化的或富集的形式获得它。另一个例子，靶物质可以是已知或理论上可以从前体化合物通过化学过程获得的化合物。在这种情况下，样品可以例如包含这种前体化合物的溶液。另一个例子，细胞培养基可能怀疑被污染。在这种情况下，本发明的方法可用于鉴定污染物的类型。
因此，靶物质或其前体可以是任何性质的。例子包括但不限于核苷酸、寡核苷酸、多核苷酸、核酸、肽、多肽、氨基酸、蛋白、合成的聚合物、生化学组合物、糖蛋白、放射活性化合物、聚电解质、聚阳离子、聚阴离子、聚阴阳离子(polycatanion)、病原体、有机化学组合物、无机化学组合物、脂类、碳水化合物、组合化学产物、药物候选物分子、药物分子、药物代谢物、细胞、病毒、微生物或其任何组合。在靶物质是例如蛋白、多肽、肽、核酸、多核苷酸或寡核苷酸的实施方案中，靶物质可以含有亲和标签。亲和标签的例子包括但不限于生物素、二硝基苯酚或洋地黄毒甙。在靶物质是蛋白、多肽或肽的情况下，亲和标签的其它例子包括但不限于寡聚组氨酸(例如五聚或六聚组氨酸标签)、多聚组氨酸、链亲和素结合标签例如在美国专利申请US 2003/0083474、美国专利5,506,121或6,103,493中描述的STREP-TAGS、免疫球蛋白结构域、麦芽糖结合蛋白、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、钙调蛋白结合肽(CBP)、FLAG-肽(例如序列为Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys-Gly  的肽)、T7表位(Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly)、麦芽糖结合蛋白(MBP)、单纯性疱疹病毒糖蛋白D的序列为Gln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Asp的HSV表位、序列为Tyr-Thr-Asp-Ile-Glu-Met-Asn-Arg-Leu-Gly-Lys的水泡性口炎病毒糖蛋白(VSV-G)表位、序列为Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala的血凝素(HA)表位，以及序列为Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu的转录因子c-myc的“myc”表位。当靶物质是核酸、多核苷酸或寡核苷酸时，亲和标签还可以是寡核苷酸标签。这样的寡核苷酸标签可以例如用于将固定的寡核苷酸与互补序列杂交。相应的亲和标签可以位于靶物质的任何部分中或与靶物质的任何部分相连。作为说明性的例子，它可以与任何上面例举的蛋白的氨基末端或羧基末端可操作地融合。
本发明的仪器被设计成处理包含在液滴中的生物和/或化学样品。该样品可以通过任何方式(参见下文)沉积成液滴。
液滴何以含有或基本由任何所需的液体组成，无论是水性还是非水性液体、有机液体(溶剂)或非极性非质子性的、非极性质子性的、偶极质子性的、偶极非质子性的或离子性液体。应该理解，适合的液体将允许所需的过程能够发生。非极性非质子性液体的例子包括但不限于己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、吡啶、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、四氢呋喃、二噁烷、二乙醚、二异丙基醚、乙二醇单丁醚或四氢呋喃。偶极非质子性液体的例子是甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙酮、环己酮、乙酸乙酯、异丁酸异丁酯、乙二醇二乙酸酯、二甲基甲酰胺、乙腈、N，N-二甲基乙酰胺、硝基甲烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜。极性质子性液体的例子是水、甲醇、乙醇、丁醇、甲酸、二甲基次砷酸[(CH3)2AsO(OH)]、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二异丙基乙酰胺或氯苯酚。非极性质子性液体的例子是乙酸、叔丁醇、苯酚、环己醇或苯胺。离子性液体的两个说明性例子是1，3-二烷基咪唑鎓-四氟硼酸盐和1，3-二烷基咪唑鎓-六氟硼酸盐。在某些实施方案中，液滴的液体是或包含亲水性液体。在某些实施方案中，液滴的液体是偶极的，例如偶极亲水性液体(也参见下面)。在某些实施方案中，液滴可以包含不同组成的区域、包括相，例如被不同液体限定的区域。
与此同时，值得注意的是，可以在本发明中使用的液滴可以具有适合将要进行的所需处理的任何粘度。除了包含或是在酶法分析中典型使用的低粘度水性溶液或有机溶剂之外，如果用于细胞培养的话，液滴还可以例如包括或由高粘度物质构成，例如蓖麻油、熔化的聚合物或肽的水凝胶，例如可以从Becton，Dickinson and Co商购的肽的水凝胶。如果用于蛋白结晶，液滴也可以是例如高粘度的，并因此具有高的盐浓度，或者包含通常用于蛋白结晶的沉淀剂例如聚乙二醇8000、聚乙二醇4000或聚乙二醇1000。
可用于本发明的液滴的说明性例子是水相体(hydrosome)，这是一种可光学捕获的水性纳米液滴。水相体被与水不互溶的碳氟介质围绕。水相体被折光率低于水的介质围绕。因此，水相体不仅稳定，而且可以被聚焦的激光束光学捕获。同时，水相体中包封的分子可以通过例如荧光激发进行询问和检查，包括例如时间分辨荧光各向异性研究。这样的纳米液滴内部的分子能够自由旋转，并且不在边界处粘附或聚集。正如下面进一步解释的，各种其它介质也可用于本发明的方法，不论其折射率与液滴的液体相比是低、相当、相等还是高。
液滴也可以含有一种以上的液体。如果使用一种以上的液体，液体一般可以以选定的比率彼此互溶。在其它实施方案中，液滴可以含有两种以上不混溶的液体，从而在液滴内形成了分离的相。但是，液滴的整体表面能高于介质的表面能。作为说明性例子，预定的表面区域可以是亲水性的、包括极性的表面区域。在这样的实施方案中，至少液滴的这个基本部分是亲水性的液体，使得液滴能够通过例如亲水(包括极性)相互作用被吸引到亲水表面上，并且被固定在其上。液滴可以是例如水滴。在某些实施方案中，液滴整体上的表面能也可以与固定构件有图案的表面的预定区域的表面能相似或较高。但是，正如在下面进一步解释的，在液滴和预定的固定区域之间不要求具体的表面能关系。液滴和固定区域的表面能只需要高于固定构件的其余表面的表面能以及与液滴不混溶的介质的表面能。
亲水性(“喜水的”)物质，包括表面和液体，也被称为疏脂性的(“厌脂的”)，包含可以与水分子形成偶极-偶极相互作用的分子。因此，亲水性液体溶解在其中。疏水性(“厌水的”)物质具有与水分开的倾向。相关的术语是指示亲脂性的(“喜脂的”)。亲脂性物质吸引非极性化合物，例如油、脂肪或油脂。应该理解，术语“疏水性的”和“亲脂性的”不是同义词。例如，全氟碳化合物既是疏水的也是疏油的，即对油缺少亲和性。因此，这样的化合物倾向于与水和烃分离，尽管与后者的程度小于与水(也参见下文)。
在许多实施方案中，亲水性液体或表面同时也是极性液体或表面，疏水性液体或表面通常是非极性的液体或表面。同样地，在相关情况下，更亲水性的液体或表面通常同时也是更极性的，而更疏水性的液体或表面比起相比较的相应液体/表面的极性更低。液体的相对疏水性/亲水性的度量是水性溶剂化的熵。将烃分子导入水中伴随着相关自由能的增加。值得注意的是，在低温下，烃化合物在水中的溶解度随着温度的升高而降低。随着温度的升高，溶解度通常达到一个最小值，然后随着温度的进一步升高而再次增加。因为这种效应不能根据极性进行解释，显然成对的“极性”/“非极性”和“亲水性的”/“疏水性的”不是同义的。本文中在介质、特别是液体的环境中使用的术语“亲水性的”和“疏水性的”，除非另有指明，一般是指在20℃时水性溶剂化的熵。当在表面、例如固体表面的环境中使用时，术语“亲水性的”和“疏水性的”，除非另有指明，一般分别是指所讨论的表面对水的可润湿性和不可润湿性。例如，第一个表面区域比第二个表面区域更亲水，是指比第二个表面区域更拒水。
极性比碳氢键高得多的高偶极性化学键的有趣的例子是碳氟键。碳氟键提供了包含有疏水性质的分子(参见例如Biffinger，J.C等，ChemBioChem(2004)5，622-627；在此出于所有目的以其全文引为参考)。因此，具有大量碳氟键的化合物一般特别疏水。同时，碳氟键是相对不可极化的，但是氟代烃化合物在气相中可以经历或参与偶极-偶极和点-偶极相互作用。然而，碳氟键在液相中不与水分子形成偶极-偶极相互作用。碳氟键提供的另一种有趣的性质涉及全氟碳化合物。这些化合物可以形成含氟相，这是不仅与水或亲水性溶剂、而且与疏水性溶剂例如烃不混溶的相。这种性质已经配有单词“亲全氟性的(perfluorophilic)”(“喜全氟碳的”)和“疏全氟性的(perfluorophobic)”。使用含有含氟共聚物、表面活性剂和水性介质的组合物，可以为表面提供既拒水也拒油的涂层(欧洲专利申请1 788047)。
烃分子溶解在水中后不利的自由能变化在本技术领域中被解释为是由每个溶质分子周围的水的结构变化所致，并与决定固定角相互作用的水的氢键几何学有关(综述参见Dill，K.A.等，Ann Rev.BiophysBiomol.Struct.(2005)34，173-199)。液体的疏水效应已经由Widom等综述(Phys.Chem.Chem.Phys.(2005)5，3085-3093；在此出于所有目的以其全文引为参考)。关于表面，包括液-液、液-固和固-固表面的疏水性效应，在直接的力测量方面的进一步综述，已经由Meyer等做出(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(2006)103，43，15739-15746)。疏水性效应的计算机模拟-分子热力学模型，包括在油聚集体上的论证，已经由Stephenson等提出(J.Phys.Chem.B(2007)111，1025-1044；在此出于所有目的以其全文引为参考)。
亲水性液体的例子包括但不限于水、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、四氢呋喃、吡啶、氯仿、乙二醇单丁醚、吡啶、乙酸乙酯、乙腈、二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲酸、甲酰胺以及极性离子性液体。极性离子性液体的例子包括但不限于1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、N-丁基-4-甲基吡啶鎓四氟硼酸盐、1，3-二烷基咪唑鎓四氟硼酸盐(tetrafluoroorate)、1，3-二烷基咪唑鎓-六氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(五氟乙基)亚膦酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四(3，5-双(三氟甲基苯基)硼酸盐、四丁基铵双(三氟甲基)亚胺、乙基-3-甲基咪唑鎓四氟甲基磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓甲基磺酸盐、1-正丁基-3-甲基-咪唑鎓([bmim])辛基硫酸盐和1-正丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐。非极性液体的例子包括但不限于矿物油、己烷、庚烷、环己烷、苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、二噁烷、二乙醚、二异丙基醚、甲基丙基酮、甲基异戊基酮、甲基异丁基酮、环己酮、异丁酸异丁酯、二乙酸乙二酯以及非极性离子性液体。非极性离子性液体的例子包括但不限于1-乙基-3-甲基咪唑鎓双[(三氟甲基)磺酰]酰胺双(三氟甲磺酰基)酰胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双[(三氟甲基)磺酰]酰胺三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基-磺酰)亚胺、三己基(四癸基)磷鎓双[草酸根合(2-)]硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓三(五氟乙基)三氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、三(五氟乙基)三氟磷酸盐、三己基(四癸基)磷鎓、N″-乙基-N，N，N′，N′-四甲基-胍盐、1-丁基-1-甲基吡咯鎓三(五氟乙基)三氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺和1-正丁基-3-甲基咪唑鎓。
由Thomas Young在1805年定义的表面能是内聚力和粘附力之间的相互作用，由此决定了液滴在表面上是否发生浸润或铺展。表面能也可以取为物质表面增加规定面积所需的功。因此，表面能表示创建表面后化学键的破坏。表面与体相相比一定在能量上不利，因为否则表面能将产生表面。如果在给定表面上自由粘附能是负值，物质的粘附将是有利的。一般来说，表面上的分子通过与其它物质相互作用，倾向于减小自由能。具有最小的表面能差异的物质倾向于经历彼此之间相互作用，而不是与具有较大表面能差异的物质相互作用，因为这样的相互作用在热力学上最稳定。因此，表面能相当的物质表面彼此吸引。液体的说明性例子是水，它是具有高表面能的物质。尽管表面与液体的相互作用一般可以使用表面能来描述，但其它表面与水的相互作用通常根据疏水性来描述，因为水是亲水性最高的物质之一。
疏水性一般随着表面能增加而降低。作为说明性的例子，亲水性表面例如玻璃具有相对高的表面能，而疏水性表面例如氟代聚合物(例如聚四氟乙烯)具有相对低的表面能。就此要注意的是，同样的情况往往适用于极性对非极性表面。表面极性和表面能之间的关联性在本技术领域中是没有争议的，最近已被Giovambattista等讨论(J.Phys.Chem.B(2007)111，9581-9587)。但是，非极性表面并不总是具有比极性表面更低的表面能，就此而言，上面举例的全氟碳化合物与烃化合物相比，也可用作表面能方面的例子。正如上面观察到的，烃化合物比全氟碳化合物极性更低，这同样适用于全氟碳表面对烃表面。但是，全氟碳表面通常显示出比烃表面更低的表面能。因此，正如上面提到的，术语“极性”和“非极性”与术语“亲水性”和“疏水性”不同。
因此，具有高表面能的表面区域的说明性例子是例如预定的亲水性固定区域。当其它物质与亲水性固定区域相接触时，具有相当表面能的物质的相互作用一般比表面能有显著差异的物质的相互作用更优先。仅考虑相应的亲水性固定区域(并忽略其余的表面区域)，该区域因此将经历与具有较高表面能的物质例如亲水性物质的相互作用，而不是与具有较低表面能的物质——例如处理室的储液器中的低亲水性介质的相互作用。在本发明的仪器和方法中，液滴的液体和与其不混溶的介质竞争与相应的预定固定区域的相互作用。只要液滴的表面能高于相应介质的表面能，液滴将与预定的、在本实施例中是亲水性的固定(表面)区域相互作用，因为预定的固定区域和液滴具有比介质更高的表面能。从该说明可以得出，液滴、固定区域和介质的表面能需要进行选择，次序要对应上面的归纳，即具有较高表面能的表面优选彼此相互作用。作为说明性的例子，可以提供具有72达因/cm表面能的水液滴。预定的固定区域可以具有24达因/cm的表面能(对于烃来说是典型的)。介质可以是具有18达因/cm表面能的全氟碳液体。在这种情况下，水将优选与预定的固定区域相互作用。真如从本实施例得出的，是相应的表面能的次序、而不是所用物质之间表面能的差异，决定了液滴的固定是否可以发生。
作为另一个说明，液滴可以例如含有甲苯或由甲苯构成，而与其不混溶的介质可以是例如全氟碳液体。如果固定构件上的预定固定区域是亲水性区域，将发生与甲苯的界面相互作用，而不是与全氟碳液体的相应相互作用，因为甲苯的表面能高于全氟碳液体的表面能，此外比全氟碳液体的表面能更接近于这种亲水性区域的表面能。
回想在本发明的方法和仪器中，固定构件不仅包含预定的亲水性固定区域，而且包含其余的、即残留的疏水性表面区域。因此，当与相应的亲水性区域相比时，该其余区域是具有较低表面能的区域的例子。因此，当与预定的固定区域相比时，该其余区域(相对)更疏水。因此，在目前的例子中，固定构件的其余表面区域可以是疏水的。当其它物质例如液滴进入系统时，当具有疏水性和亲水性区域的表面浸泡在介质中时，这些其它物质(例如液滴)在理论上可以或者与亲水性(固定)区域、疏水性其余区域的相互作用，或与二者都不相互作用。一旦这些被导入的物质与亲水性区域和疏水性其余区域接触后，相互作用的发生或不发生依赖于系统的四种相关元件的表面能次序的某些方面：亲水性区域、疏水性区域、介质和导入的物质(例如液滴)的表面能。对于给定的条件来说，液滴或其它导入的物质与亲水性固定区域发生相互作用，首先要求疏水性其余表面区域具有最低的表面能。其次，介质需要具有与亲水性固定区域相比相似或更高的表面能，但是比液滴或其它导入的物质和亲水性区域更低的表面能。如果满足了这两个条件，相互作用将只在例如液滴和亲水性固定区域(即较高表面能的表面区域)之间发生。最后，液滴(或其它物质)和亲水性表面在系统的四种相关元件中具有最高的表面能(并且疏水性最低)。就此而言，导入的物质(例如液滴)与亲水性固定区域之间的相对表面能和疏水性没有特别相关性。
此外，高表面能的表面具有通过吸附物质降低能量的较高倾向。因此，当介质既是疏水性又是疏油性时(例如全氟碳液体)，即便在例如上面描述的亲水性玻璃表面和有机溶剂之间，也能发生亲水-疏水相互作用。这样的现象可以被定义为疏全氟-疏全氟相互作用。
综上所述，所有在本发明的方法和仪器中必须满足的条件，当根据表面张力进行表述时，可以被简化/说明如下。在思想中应该拥有这种关系，“更亲水的”(通常是“极性更低的”)意味着更高的表面张力。1、液滴相对于介质：液滴＞介质，这意味着液滴比介质具有更高的表面张力，并且与介质不混溶。2、介质相对于疏水区域：介质的表面张力大于或约等于(＞≈)疏水区域的表面张力。3、疏水区域相对于(更)亲水的固定区域：疏水区域的表面张力小于更亲水的固定区域的表面张力。4、介质相对于亲水固定区域：亲水区域的表面张力大于介质的表面张力。
表面能可以通过测量热平衡状态下水平表面上的液体例如水的液滴之间的接触角(也称为润湿角)来定量，水平表面一般是光滑和均匀的，典型情况下被气体例如空气包围。因此，接触角也限定了表面对液体的可润湿性(关于润湿的和影响接触角的因素的介绍，参见，例如Churaev，N.V.，& Sobolev，V.D.，Advances in Colloid and InterfaceScience(2007)134-135，15-23)。水的接触角是表面与其它表面相比的疏水性的指示(参见，例如Gao，L.，& McCarthy，T.J.，Langmuir(2007)23，18，9125-9127)。因此，具有较高接触角的表面(相对于水)一般被认为比具有较低接触角的表面具有更高的疏水性。应该理解，表面几何学也影响了接触角(参见，例如Jung，Y.C.，&Bhushan，B.，ScriptaMaterialia[2007]57，1057-1060；或Lundgren，M.，等，Langmuir[2007]23，1187-1194)。就此而言，本技术领域的专业人员将会意识到，对于大于90°的接触角来说，表面粗糙度的增加一般将增加疏水性。对于小于90°的接触角来说，表面粗糙度的增加一般将增加亲水性。
如图1B所示，根据表面和液体的类型，液滴在与表面接触后将取某种形状。接触角θ由液滴界面和水平表面之间的角度给出。这种接触角θ是依赖于所涉及的表面的界面张力的热力学变量。它反映了液滴内分子彼此之间的吸引相对于那些液滴分子朝向表面分子所经历的吸引或排斥而施加的力的平衡。确定接触角的最常用技术是所谓的静态或固着滴落方法。测量通常包括接连加入液滴，直到接触角达到稳定水平。在相应稳定水平的值被称为前进接触角。另一个可用于表征表面的值是所谓的后退接触角。它通过当液滴的液体收缩，液滴在表面上的接触点开始变化时进行测量来获得。前进和后退接触角之间的差异，可以作为表面的化学和/或物理性质不均一性的指示。其它测定接触角的方法包括威廉米平板法(Wilhemly Plate method)、捕获空气泡法、毛细上升法和倾斜滴落测定法。在需要时，可以为本发明的某些实施方案测定接触角。可以使用干涉显微镜或共焦显微镜，特别是对于荧光液滴来说，或使用两种方法的组合。相应的组合技术已经由例如Sundberg等描述(Journal of Colloid and Interface Science[2007]313，454-460)。
接触角0为0导致润湿，而接触角θ在大约0到大约90°之间一般导致液滴的铺展，特别是当值在小于大约45°的范围内时。接触角θ大于大约90°表明液体倾向于在固体表面上成珠或收缩。在某些实施方案中，可能希望同时进行电化学和接触角测量。为此目的，在本技术领域中已知有所谓的威廉米平衡(Wilhelmy balance)，它记录了当表面被垂直移动时作用于表面上的总力(进一步的细节参见例如Wang，X.等，Langmuir(2006)22，9287-9294)。
两种其它的测定表面能的方法是原子力显微镜和一种振动光谱学方法——和频产生(参见例如Opdahl，A.等，The Chemical Record(2001)1，101-122)。
液滴可以包含例如溶解、乳化或悬浮于其中的其它物质。作为说明性的例子，当使用水性液体时，它可以包含一种或多种缓冲化合物。在本技术领域中使用许多缓冲化合物，它们可用于执行本文描述的各种不同的过程。缓冲剂的例子包括但不限于下列的盐的溶液：磷酸盐、碳酸盐、琥珀酸盐、柠檬酸盐、乙酸盐、甲酸盐、巴比妥酸盐、草酸盐、乳酸盐、邻苯二甲酸盐、马来酸盐、二甲胂酸、硼酸盐、N-(2-乙酰胺基)-2-氨基-乙烷磺酸盐(也称为ACES)、N-(2-羟乙基)-哌嗪-N′-2-乙烷磺酸(也称为HEPES)、4-(2-羟乙基)-1-哌嗪-丙烷磺酸(也称为HEPPS)、哌嗪-1，4-双(2-乙烷磺酸)(也称为PIPES)、(2-[三(羟甲基)-甲基氨基]-1-乙烷磺酸(也称为TES)、2-环己氨基-乙烷磺酸(也称为CHES)和N-(2-乙酰胺基)-亚氨基二乙酸盐(也称为ADA)。在这些盐中也可以使用任何反离子；铵、钠和钾可以作为说明性例子。缓冲剂的其它例子包括但不限于三乙醇胺、二乙醇胺、乙胺、三乙胺、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、组氨酸、三(羟甲基)氨基甲烷(也称为TRIS)、双-(2-羟乙基)-亚氨基-三(羟甲基)甲烷(也称为BIS-TRIS)和N-[三(羟甲基)-甲基]-甘氨酸(也称为TRICINE)，仅举数例。缓冲剂可以是这些缓冲化合物的水溶液，或在适合的极性有机溶剂中的溶液。作为说明性的例子，缓冲剂可以以固体形式存放，例如冷冻干燥的形式。在这种情况下，固体缓冲剂例如粉末，可以通过合并和/或混合而溶解在水相中，例如通过超声来帮助或进行。在这样的情况下，使用的相应水相的体积量可用于例如获得所需的最终缓冲剂浓度。
包含在液滴中的物质的其它例子包括但不限于用于执行化学或生物学过程的试剂、催化剂和反应物。作为说明性的例子，可以加入盐、底物或去污剂，以维持细胞或蛋白处于完整状态。作为另一个说明性的例子，可能需要螯合化合物来例如保护生物体不受痕量的其它有毒盐类的影响，或增加化学反应的产率。作为其它说明性的例子，可以加入蛋白酶、RNase或DNase抑制剂，以维持蛋白、RNA或DNA处于完整状态。液滴相中可能的添加剂的其它例子包括可磁性吸引的颗粒(参见上文)。
作为另一个说明性的例子，在液滴中可以包含可磁性吸引的颗粒。这样的颗粒可能能够吸引靶物质。在某些实施方案中，磁性颗粒可以被功能化，以对靶物质具有特异性亲合力并捕获靶物质，因此可以用作结合手段(参见下文)。
液滴可以具有任何所需的体积。其体积可以在例如大约0.1nl到大约50μl的范围内，例如大约1nl到大约200nl。在典型的实施方案中，液滴的体积在大约10μl以下。专业技术人员将会意识到，当使用大体积(例如10μl或50μl)的液滴时，在与介质接触时相应的液滴可能分散成较小的液滴。当不需要这样的分散时，对于选定的液体的液滴来说，适合的体积可以容易地通过实验确定。
在本发明的某些实施方案中，液滴的液体密度比与液滴不混溶的介质低。在这些实施方案中，相应的液滴一旦被放在介质中，将漂浮在介质表面上。在本发明的其它实施方案中，液滴的液体密度高于相应的介质，在这些实施方案中，相应的液滴一旦放在介质中，将沉到其中。
本发明的仪器还包含处理室。处理室由储液器和固定构件限定。固定构件被设计成固定处理室中的液滴(参见下文，参见例如图1加以说明)。储液器由周壁和底部限定。周壁与底部一起还限定了储液器的形状(参见，例如图2A-2C)。在某些实施方案中，固定构件与储液器的周壁相连，限定了其中可以储存不混溶的液体以及样品液滴的槽(pocket)。
储液器的周壁和底部可以包括任何所需的物质或由其构成。典型情况下，周壁和底部是固体的，并且不干扰在其中进行或想要进行的生物和/或化学样品的处理。储液器的周壁和底部可以包含例如有机、无机或金属物质，例如塑料--如全氟碳聚合物、氢代全氟碳(hydroperfluorocarbon)聚合物、玻璃、石英、硅、阳级氧化铝或不锈钢。处理室的周壁和底部的内表面在下文中也通常称为“内壁”，在某些实施方案中由完全相同的材料构成。它们也可以由与固定构件相同的材料构成，或至少包含该材料。在其它实施方案中，周壁的相应材料包括与底部和/或固定构件相同或至少相似的成分，但是例如量或比例不同。在其它实施方案中，周壁、底部和固定构件中的至少一个含有其它的或完全不同的材料。在其它实施方案中，周壁和底部是完全不同的材料。在这些实施方案之一中，固定构件又是另一种完全不同的材料。
处理室的内壁可以具有任何内表面特性，只要它们可以容纳与液滴不混溶的所需介质即可。本文中使用的术语“容纳”是指接纳物质并拥有、包容或包藏物质，并包括允许物质的相应存在的能力。因此，内壁可以例如具有任何表面能。它们可以是例如亲水性的或疏水性的。此外，处理室的内壁可以提供不同的表面特性。因此，某些内壁或壁部分可以是例如亲水性的，而其它可以是疏水性的。
储液器内壁的任何部分也可以被处理，使得它们提供所需的表面能，从而使它们例如提供相应的亲水或疏水表面特性。为了例如提供与选定的液滴的液体具有改变的、例如减小的或可忽略的相互作用的表面，可能需要进行相应的处理。例如，储液器的底部区域可以进行相应处理。此外，在某些实施方案中，储液器的内壁对于需要被容纳在其中的介质是惰性的。这样的实施方案允许装置的多次重复使用。对于大多数腐蚀性介质来说是惰性的材料的说明性例子是含氟结合物，例如氟代乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PFTE，特氟龙)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚(MFA)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯共聚物、全氟烷氧基共聚物(PFA)、聚(氟乙烯)、聚氯三氟乙烯、含氟有机硅或氟代磷腈。
处理室可以具有任何所需的形式和体积。在某些实施方案中，它可以例如被设计成或适合于提供限制其中放置的液滴自由运动的体积。在这样的实施方案中，储液器的体积可以为例如大约1nl到大约500ml，或大约100nl到大约10μl的体积。在其它实施方案中，储液器可以被设计成或适合于能够在同时容纳大量液滴。在这样的实施方案中，储液器的体积可以是例如大约0.1ml到大约500ml，或大约1ml到大约100ml的体积。当介质被装入储液器时，仅有一部分储液器的体积可以被相应的介质填充。储液器的其余部分可以被例如其它介质、例如流体如空气或惰性气体所占据。
处理室可以是可拆卸的，或包括在需要时能够被组装以形成处理室的部件或由其构成。在某些实施方案中，如同例如图17所示，底部与周壁是可拆式连接的。在某些实施方案中，托架和底部可以装配起来限定处理室。相应的托架被设计成与底部匹配，使得可以形成储液器，即使得处理室被设计成能够容纳介质。托架具有由周壁限定的中央通道。一旦装配成处理室，该周壁就变成了处理室的周壁。在某些实施方案中，装配后，底部可以粘着或胶粘到托架上。底部可以是具有适合的几何形状和大小以覆盖托架的中央通道并限定如上解释的储液器的任何元件或装置。在某些实施方案中，底部可以与固定构件相同。在这样的实施方案中，固定构件可以被例如可拆卸地连接到托架上。
在某些实施方案中，本发明的仪器也可以采取包含固定构件以及托架，其中托架含有由周壁限定的中央通道。按照这种概念，在某些这样的实施方案中，固定构件被可拆卸地安排在托架的中央通道的第一个面上。在某些实施方案中，托架的中央通道的第二个面可以限定开口。在其它实施方案中，其它的元件或装置、例如入口构件，可以——例如可拆卸地——安排在托架的中央通道的第二个面上。因此，托架和固定构件的安排限定了处理室。
正如上面已经指出的，除了储液器之外，处理室还包含固定构件。安排在储液器内的固定构件，可以位于储液器内的任何位置。固定构件在储液器内也可以具有任何所需的方向。它可以例如被安排成相对介质表面成任何角度插入到处理室中。它可以例如相对于介质表面倾斜所需的角度。在某些实施方案中，固定构件的一部分也可以从储液器突出，只要在其有图案的表面(参见下文)中包含的预定的固定区域被安排在储液器内即可。在其它实施方案中，仪器的处理室能够完整接纳相应的固定构件(参见例如图2C)。当例如需要处理室接受或容纳液体时，可以选择这样的实施方案。因此，在这样的实施方案中，一旦处理室接受和容纳了介质后，固定构件将被完全浸泡在介质中。在某些这样的实施方案中，处理室为将要放置到处理室中的相应固定构件提供了独立的入口。某些实施方案通过例如在每个储液器/仪器中提供相应的可密封开口，可以允许相应的固定构件同时浸泡在几个储液器或仪器中。在一个实施方案中，相应的固定构件可以从一个储液器/仪器移动到另一个。在这种情况下，应该理解，本发明的仪器和方法一般不需要将样品从一个储液器转移到另一个。
固定构件可以例如安排在储液器底部的顶部，或者作为该底部的整合部分。在某些实施方案中，固定构件是仪器的整合部分。它可以例如从处理室的周壁或底部伸出。在其它实施方案中，固定构件可拆卸地安排在仪器中。在这样的实施方案中，固定构件也可以被设计成与框架匹配。这样的框架可以例如帮助将固定构件固定或紧固在储液器中。在某些实施方案中，固定构件可以从提供储液器的装置中拆除。在这样的实施方案中，提供仪器可以包括提供包含能够接纳固定构件的储液器的装置，提供相应的固定构件，以及将固定构件放置到储液器中，从而形成仪器的处理室。
本文使用的术语“在顶部”和“在……的顶部”，是指本发明的仪器被放置成使得底部朝向重力方向时的位置。在这种位置中，仪器在重力的影响下将向底部所取向的方向下落。在某些实施方案中，该位置反映了仪器的取向，其中任何入口构件或盖子的取向远离重力的方向，和/或其中仪器可以放置在平坦的表面上。
储液器的周壁，一旦在其中设有固定构件后将形成处理室，在某些实施方案中，其被设计成或适合于支持固定构件。在这样的实施方案中，固定构件的位置可以由相应的周壁设计来决定。周壁可以包含例如适合支撑固定构件的支撑凹口或承接凹槽。作为进一步的例子，储液器的周壁可以延伸到处理室的内部，从而形成阶梯，可支持固定构件。在这样的实施方案中，阶梯可以被设计或定位，以提供与底部的距离，防止底部和固定构件的直接接触。在这样的实施方案中，处理室在底部和至少一部分固定构件之间含有空间。
图2A描绘了相应的周壁的例子，它被设计成或适合于利用阶梯来支持作为固定构件的生物芯片(也参见图2B和参考图1C)。一旦将生物芯片插入到储液器中(参考例如图2G)并由周壁支持，处理室就装配好了(参见图2C)。在其它实施方案中，储液器的周壁被设计成或适合于支持固定构件，但是不在底部和固定构件之间提供距离。在某些这样的实施方案中，处理室内的空间或处理室的一部分可以与其余的处理室分开。作为说明性的例子，固定构件在其下端可以含有中空的空间。在某些这样的实施方案中，固定构件可以提供至少一部分处理室的周壁。在某些这样的实施方案中，物理分隔可以允许在同一个仪器内存在几个处理室(参见例如图4F)。在某些实施方案中，本发明的仪器包含或适合于包含多个例如两个、三个或更多的固定构件。相应的固定构件可以以相同、相似或不同的方式形成图案，并含有具有相同、相似或不同的表面能的(固定)表面区域。储液器可以被例如设计成能够接纳多个固定构件。
固定构件可以具有任何形状和任何材料。它可以是例如板、砖或碟形的(也参见下文)。可以包含在这样的固定构件中的材料例子包括但不限于金属、石英、玻璃、有机硅、塑料、聚合物、陶瓷、绝缘体、半导体、有机材料、无机材料及其复合材料。象仪器的底部一样，固定构件的表面可以包含与固定构件的其余部分相同和/或不同的材料。此外，固定构件的表面可以拥有任何表面特性，只要它们允许在所需介质中接纳或容纳固定构件即可(参见上文)。固定构件的表面或其一部分，可以是例如凹的或凸的圆弧形或其组合。固定构件的有图案的表面(参见下文)、包括其中包含的预定的固定区域，在某些实施方案中至少是基本上平的。在一个实施方案中，整个固定构件的所有表面至少是基本上平的。此外，固定构件的表面的不同区域可以提供不同的表面特性。作为说明性的例子，表面上的某些区域可以制成粗糙的，而其它区域可以制成至少基本上是光滑的。
正如在下面详细解释的那样，固定构件包含表面，例如但不限于疏水性表面，包括例如，例如与水的接触角大于150°的超疏水表面。超疏水表面的制造已经由例如Ma & Hill(Current Opinion in Colloid &Interface Science[2007]11，193-202)或Li等(Chem.Soc.Rev.[2007]36，1350-1368)综述。在该综述中列出的化合物和其它物质一般是本发明仪器的固定构件的选定表面区域的合适材料。该表面被形成图案，使得它包含至少一个预定的固定区域，例如亲水性固定区域。这样的表面图案可以通过例如表面处理来获得。可以执行用来改变表面特性的处理可以包括各种手段，例如机械、热、电或化学手段。在本技术领域中常用的方法是用对液体样品具有不同亲合力水平的化学物质进行处理。例如，塑料材料的表面(或其一部分)可以通过用稀盐酸或稀硝酸处理来赋予亲水性。另一个例子，聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面可以通过用氧或空气等离子体氧化来赋予亲水性。再一个例子，任何疏水表面的表面性质可以通过用亲水聚合物包被或用表面活性剂处理来提供更多的亲水性。化学表面处理的例子包括但不限于暴露于六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、丙基三氯硅烷、四乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、γ-(3，4-环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基丙烯酸酯共聚物、氨基甲酸乙酯、聚氨酯、氟代聚丙烯酸酯、聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)、聚(二甲基丙烯酰胺)、聚[N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺](PHPMA)、α-磷酰胆碱-邻-(N，N-二乙基二硫氨甲酰基)十一烷基寡聚DMAAm-寡聚-ST嵌段共聚物(参见Matsuda，T等，Biomaterials(2003)，24，4517-4527)、聚(3，4-环氧基-1-丁烯)、3，4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯、2，2-双[4-(2，3-环氧丙氧基)苯基]丙烷、3，4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、(3′，4′-环氧环己基甲基)3，4-环氧环己基羧酸酯、二-(3，4-环氧环己基甲基)己二酸酯、双酚A(2，2-双-(对-(2，3-环氧丙氧基)苯基)丙烷)或2，3-环氧基-1-丙醇。低和高表面能的两种表面区域，例如其中包含的疏水性表面和亲水性表面区域，可以通过用不同涂层剂对表面进行形成图案来获得。
作为说明性的例子，欧洲专利申请EP 1683571公开了含有疏水性基团的硅烷化合物和含有亲水性基团的硅烷化合物的使用。可用于本发明的亲水-疏水微图案的其它说明性例子是在氧化钛表面上的二氧化硅图案，它是通过按照Kanta等描述的照相平板印刷(Langmuir[2005]21，5790-5794)，然后进行二氧化硅包被，随后暴露于热而获得的。其它说明性的例子包括按照日本专利申请2005-003803中的描述，通过在存在另一块氧化钛包被的玻璃板的情况下，辐照氟代烷基硅烷包被的玻璃而制造疏水性差异图案的方法。适合的微图案的另一个说明性例子描述在国际专利申请WO 2006/046699中。在该参考文献中，产生了具有硅-氢键的表面，然后在所需的区域中与拒水化合物在氢化硅烷化反应中进行反应，同时在其它区域中，该表面进行反应，形成亲水性区域。
固定构件的有图案表面的任何部分都可以被选择为相应的预定表面区域。预定的固定区域的表面能比与液滴的液体不混溶的介质更高。作为说明性的例子，预定的固定区域的特征可以是与水的前进接触角比相应介质与水的前进接触角小至少大约5°到大约10°。此外，相应的预定表面区域的表面能比其余的表面更高。预定的固定表面区域的特征可以是例如与水的前进接触角比其余表面与水的前进接触角小至少5°，例如10°。与此相反，固定构件的其余表面与介质相比，表面能大致相同或更低。此外，其余表面区域比预定的固定表面区域的表面能低。因此，表面能与其余表面区域相比大约相同或更高的介质，又比液滴的液体的表面能低(也参见上文和下文)。
有图案的表面的其余区域可以具有任何所需的维度，其与所述介质的表面能最多大致相同或表面能较低。因此，有图案的表面的其余区域的表面能一般比液滴的液体低。作为说明性的例子，有图案的表面的其余区域可以是疏水性表面区域。在某些实施方案中，有图案的表面的其余(即剩余)区域是拒水的。
例如，固定构件的表面可以被处理，使得它提供相应的润湿性表面特征(参见上文)。固定构件的其余表面，即不对应于固定构件的预定固定区域的表面区域，是固定构件的有图案的表面区域，其同不与液滴的液体混溶的介质相比，具有最多相当的表面能的。在这些情况下，该表面区域通常最多具有与相应的介质大致相同的表面能。在准备填充在储液器(参见下文)中的不混溶介质是疏水性介质的实施方案中，在这些情况下相应的表面至少与疏水性介质具有大致相同的疏水性。其余的表面区域可以是例如疏水性表面区域。正如上面提到的，相应的其余表面区域一般来说比液滴的液体的表面能更低。
在典型的实施方案中，其余的表面区域、即与有图案的表面上的预定固定区域不同的区域，对于液滴的液体具有非常低的润湿性，从而导致对液滴液体的低亲合力。液滴的液体对其余表面区域的相应低亲合力，发生在下述介质的存在下：所述介质的表面能(i)近似或高于亲水固定区域的表面能，并且(ii)低于液滴的表面能(同上)。这种对液滴液体的低亲合力的特点在于，不会发生液滴的永久性固定，如图1A所示。表面可以例如具有对液滴的液体非常低的亲合力，使得材料的亲合力能够施加到在仪器储液器的介质中的液滴上的最大力(参见下文)，低于由浮力或重力所施加的力。因此，在其余的(不同于预定的)固定表面区域和相应的液滴之间几乎检测不到或没有相互作用。在某些实施方案中，液滴可以被固定构件有图案的表面的其余表面区域排斥开。
当需要时，固定构件的其余表面可以含有对大多数腐蚀性介质是惰性的、同时对液滴的液体具有非常低的亲合力的材料，这种非常低的亲合力使得材料的亲合力能够施加于所述介质的液滴上的最大力，低于浮力或相应的重力。这样的实施方案允许固定构件多次重复使用。这样的材料的说明性例子是氟代聚合物，例如氟代乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PFTE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、四氟乙烯-全氟代甲基乙烯基醚(MFA)或全氟代烷氧基共聚物(PFA)。
作为说明性的例子，提供具有有图案的表面的固定构件的方法简述如下。在该实施例中，可以提供具有任何所需性质的表面的固定构件。表面可以是例如任何形状或材料的，只要能够容纳光催化物质和可氧化物质即可，并且只要它与选定的沉积和辐照条件(参见下文)相容即可。光催化物质例如氧化钛可用于形成图案，在下文中也缩写成TiOx(其中x典型为1或2)，例如二氧化钛TiO2(以例如锐钛矿或金红石的形式)。这样的光催化物质可以通过任何方法沉积在固定构件的表面上。它可以例如通过火焰水解沉积(FHD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、感应偶联等离子体增强的化学气相沉积(ICP-CVD)、溶胶-凝胶法或溅镀法进行沉积。在某些实施方案中，光催化物质通过溶胶-凝胶法进行沉积。作为说明性的例子，钛酸酯溶胶可以通过水解钛酸四丁基酯或钛酸四丙基酯来产生。可以依照任何使用酸催化、碱催化和两步酸-碱催化程序的适当方案、例如溶胶-凝胶方案。作为另一个例子，光催化物质可以通过化学气相分解方法进行沉积。
然后可以将可氧化的物质沉积在固定构件的表面上，例如以薄膜的形式。相应的薄膜可以是例如单层的。用于沉积的适当方法包括但不限于微接触印刷、微流体图案形成、微流体平板印刷、切边过度生长(cleaved edge overgrowth)，或者可以使用遮蔽蒸发法(shadowedevaporation)。
在这些情况下使用的可氧化的物质具有的表面能与光催化物质的表面能不同。因此，这两种物质的可润湿性不同。作为说明性的例子，可氧化物质的特征可以是对水的前进接触角(参见下文)比光催化物质对水的前进接触角高至少5°或低至少5°。例如，可氧化物质对水的前进接触角可以比光催化物质对水的前进接触角高10°。另一个例子，可氧化物质对水的前进接触角可以比光催化物质对水的前进接触角低10°。可氧化物质可以是例如疏水性的。适合的可氧化物质的例子包括但不限于蜡、脂肪、油、脂肪酸、硅烷、硅氧烷、全氟烷烃、硅氮烷、锡烷、聚合物，以及聚合物和无机颗粒的复合材料。
在另一个例子中，当对基底表面形成图案时和/或当通过例如溅镀(参见上文)来沉积光催化物质时，均可以使用掩膜，例如光掩膜。相应的掩膜可以覆盖基低的其余表面，从而防止光催化物质沉积在其上。这种实施方案的方法可以包括首先用掩膜覆盖基底的其余表面，然后在表面上沉积光催化物质。由此，光催化物质仅仅沉积在固定构件的预定的固定表面区域上。
此外，在该例子中，固定构件的整个表面、或至少是有图案的表面，可以暴露于电磁辐射。电磁辐射可以是任何强度的和任何暴露长度，只要足够使光催化物质能够催化选定的可氧化物质的氧化即可。所需的暴露时间一般取决于所用的电磁辐射的功率。在使用紫外光作为电磁辐射的典型实施方案中，能量密度为至少50mJ/cm2，例如至少100mJ/cm2。因此，光催化物质催化与其接触的这种可氧化物质的氧化。
结果，与光催化物质接触的可氧化物质从至少一个预定的固定表面区域被除去。因此，只有表面的其余区域才保留了、至少基本上保留了可氧化物质提供的可湿润性。作为说明性的例子，在使用疏水性可氧化物质的实施方案中，表面的其余区域保留了疏水性。与此相反，多个表面区域中的光催化物质被暴露。这是由于事实上将表面暴露于电磁辐射，显示出对没有与光催化物质接触的可氧化物质的影响很少或没有。在不存在具有上述催化性质的物质的情况下，氧化、包括可氧化物质被电磁辐照引起的降解非常低，因此，即使有的话，也只能观察到对可氧化物质的少量的或不显著的影响。
作为另一个例子，直接写入可用于形成有图案的表面，例如以微米或纳米电化学反应的形式在金属表面上形成氧化物点(Mardare，A.I.，等，Electrochimica Acta[2007]52，7865-7869)。另一个例子，固定构件的表面可以用涂层、例如官能化聚合物的涂层进行覆盖，在其上可以通过纳米压印平板印刷形成图案。在蚀刻掉剩余的聚合物后，可以在其上形成具有所需可湿润性的聚合物刷(例如亲水或疏水刷)，如Genua等所述(Nanotechnology[2007]18，215301)。作为另一个例子，可以使用West等描述的电介质阻挡放电微型等离子体喷射(Lab on aChip[2007]7，981-983)进行写入，在固定构件的疏水性表面上形成亲水性图案。作为另一个例子，使用微接触印刷技术，用带有溶剂中的十八烷基三氯硅烷薄膜的印模对固定构件上的聚二甲基硅氧烷薄膜反润湿(Benor，A.，等，Journal of Vacuum Science & Technology B[2007]25，4，1321-1326)，可用于获得有图案的表面。
通过避免液滴与表面能最多与介质大致相同的固定构件的其余表面之间显著的相互作用，促进了液滴在固定构件表面的选定固定区域上的固定。选定的固定区域被设计成固着和固定处理室中的液滴。该选定的固定区域由固定构件的有图案的表面提供，其中表面被形成图案，使得它包含至少一个预定的固定区域、例如亲水性区域。正如下面解释的，液滴的液体和预定区域的表面之间通常发生吸引，这是因为后者的表面能一般比其余表面更高。
应该理解，任何所需的手段和方法都可用于在本发明仪器的固定构件上获得上述有图案的表面。当需要时，其它物质也可以沉积在有图案的表面的选定区域上，例如预定的固定区域上。作为说明性的例子，可以通过按照Jakobs和Hanein的描述(Colloids & Surfaces A：Physiochem.Eng.Aspects(2006)290，33-40)，放置预凝胶溶液并然后进行旋涂，在预定的固定区域上形成水凝胶。
该预定的固定区域可以具有任何形状、尺寸和几何构造，只要其质地例如粗糙和起伏使得液滴在与其接触后保持完整，并能够固定在固定构件上即可。术语“完整”是指所定义的液滴的存在，所述液滴根据预定区域的表面特性可以采取各种形状(参见例如图1B)。因此，当例如液滴铺展到所需的程度、或与另一个液滴合并时，可以被理解为保持完整。预定的固定表面区域可以例如是平的或至少基本上平的、凹的或凸的圆弧(参见图3右手边)，或其组合。疏水性表面区域的相应形状的例子包括但不限于圆形、卵形、字母X或Y形、三角形、长方形、正方形或任何多边形(oligoedron)的形状。作为说明性的例子，预定的表面区域可以是圆形。在这样的实施方案中，相应的圆形区域的直径可以例如选自大约1μm到大约10mm的范围，例如大约10μm到大约8mm、或大约100μm到大约5mm的范围。
在将液滴放置在预定的固定表面区域上之前、期间或之后，固定构件可以相对于地面具有任何取向。在提供有基本上平的表面并且液滴在气体例如空气中操作的实施方案中，为了方便，可能希望将液滴放置在相应表面的顶部。作为另一个例子，在提供了具有凹或凸表面的固定构件并且液滴在气体例如空气中操作的实施方案中，为了方便，可能希望例如对其表面形成图案，使得液滴相对于重力作用的方向，被放置在凹口顶部或底部位置上。
预定的固定区域具有足够的可润湿性并在表面的平面上具有足够的宽度，允许至少当与液滴不混溶的介质被填充到储液器中之后，液滴通过界面相互作用固定到预定的固定区域上。相应的界面相互作用可以是或包含任何形式的相互作用。这样的相互作用可以例如是或包含吸引力，例如导致液滴的液体与相应表面区域的整体吸引的非共价力。相应的界面相互作用的例子包括但不限于亲水-亲水(例如极性)、疏水-疏水、亲油-亲油和疏全氟-疏全氟相互作用。不同表面之间的非共价短程到长程宏观尺度相互作用包括但不限于Lifshiz-van der Waals吸引力、双电层排斥力和电子受体/电子供体相互作用(概述参见例如van Oss，C.J.，J.Mol.Recognit.(2003)16，177-190)。
因此，一旦接触预定的固定区域后，液滴被固定在固定构件上，如图1B中所示。因此，预定的固定区域防止了液滴从固定构件上自发脱离，并例如漂过储液器、沉到其底部或上升到其中包含的相应介质的表面上。在某些实施方案中，预定的固定(表面)区域对于液滴的液体具有非常高的可湿润性，并且在固定构件表面的平面上具有非常大的宽度，使得在与液滴不混溶的介质中界面相互作用能够施加到液滴上的最大力大于浮力。在某些实施方案中，预定的固定(表面)区域对于液滴的液体的可湿润性、以及它在固定构件表面的平面中的宽度非常高，使得相应的最大力高于介质施加的液动力(Bernoulli force)(流动力)。液动力可以在例如移动固定构件、移动储液器或移动整个仪器后产生。在某些实施方案中，预定固定(表面)区域具有非常高的相应可湿润性和宽度，使得在相应介质中界面相互作用能够施加到液滴上的最大力，大于用介质清洗固定构件时介质所施加的力。因此，在这样的实施方案中，固定区域的相应可润湿性和维度，强于由清洗过程中介质的运动所引起的作用于固定液滴上的力(例如剪切力、流动力)。
有图案的表面中除了包含预定的固定区域之外，固定构件还可以包含其它装置或组件，例如条形码区域或把手。
在本发明的某些实施方案中，仪器提供了例如如上所述的多个预定的固定区域。在这样的实施方案中，可以选择预定的固定区域在有图案的表面中的任何排列。在一个实施方案中，所有预定的固定区域是相同的(参见，例如图1C或图2D-2F)。在这样的实施方案中，几个同样直径并且例如也是同样液体的液滴可以同时用于仪器中。在另一个实施方案中，可以在固定构件表面的平面内，提供几个形状和宽度不同的预定固定区域。相应的多个预定固定区域在它们的表面性质上也可以不同，例如它们的亲水性。
已经提到，如上所述的本发明仪器还适合容纳介质。介质与液滴不混溶(如上)。此外，它的表面能与液滴的液体相比较低(参见上文)。作为说明性的例子，介质可以是疏水性介质。介质可以是例如流体，例如液体。作为相应液体的说明性的例子，当液滴中包含的液体是水时，适当的不混溶液体时辛烷。因此，如果将液滴放置在相应的液体中，液滴在其中不溶解。因此，一旦插入到相应的介质中，液滴保持完整。在某些实施方案中，在将相应的介质放置到处理室中之后，或将介质从处理室中取出之后，固定构件的位置保持不变。在某些实施方案中，介质中的重力或浮力可以帮助将固定构件定位在储液器中，或帮助将固定构件固定在其位置上。
在液滴的液体是或包含水的实施方案中，适合的介质包括液体的其它例子包括但不限于矿物油、硅油、碳酸(例如油酸)、三油精、大豆油、烃化合物(例如十六烷或十四烷)、氢全氟碳化合物、全氟碳化合物或离子性液体，例如1-正丁基-3-甲基咪唑鎓四氟磷酸盐[BMIM][PF6](参见，例如Wang，W.-H.，Langmuir(2007)23，11924-11931)。全氟碳(PFC)化合物是全氟化的，即完全氟取代的碳化合物。氢全氟碳化合物是部分氟化的烃化合物，即氟和氢取代的碳化合物。全氟碳和氢全氟碳化合物由直链或支链烷基链和/或可以包含一个或多个不饱和碳-碳键以及芳香部分的环构成。全氟碳化合物的链/环可以包含杂原子，即不同于碳的原子。这样的杂原子的例子包括但不限于O、N、S和Si。
在本技术领域已知有许多全氟碳和氢全氟碳化合物。全氟碳化合物的例子包括但不限于，二十二氟癸烷[化学文摘编号No 307-45-9]、十二氟庚烷[CAS No 678-26-2]、1，1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8-十七氟-辛烷[CAS No 335-65-9]、全氟代十氢化萘[CAS No 306-94-5]、三十四氟十六烷[CAS No 355-49-7]、正全氟己烷、1，1，1，2，2，3，3，6，6，7，7，8，8，8-十四氟-4-辛烯[CAS No 3910-82-5]、1，1，2-三氢-全氟-1-癸烯[CAS No21652-58-4]、1，1，2-三氢全氟-1-辛烯[CAS No 25291-17-2]、1，1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8-十七氟-癸烷[CAS No 77117-48-7]、1，1，1，2，2，3，3，4，4-九氟-6-十五碳烯[CAS No  118202-35-0]、8，8，9，9，10，10，11，11，12，12，13，13，14，14，15，15，15-十七氟-5-十五碳烯[CASNo 118642-83-4]、2，2，3，3，4，4，5-七氟四氢-5-(九氟丁基)-呋喃[CAS No335-36-4]和4-[二氟(十一氟环己基)甲基]-2，2，3，3，5，5，6，6-八氟-吗啉[CAS No 132252-23-4]、1，1，2，2，3，3，3-七氟-N，N-双(七氟丙基)-1-丙胺[CAS No 338-83-0]，仅举数例。氢全氟碳化合物的例子包括但不限于，2，2，3，3-四氟己烷[CAS No 83225-48-3]、1，1，1，2，2，3，3-七氟戊烷[CAS No754-68-7]、1，1，1，2，2，3，3-七氟壬烷[CAS No 755-89-5]、1，2，3，4，5，6-六氟环己烷[CAS No 22060-80-6]、三氟甲基苯[CAS-No 98-08-8]、1，2，3，4-四氟萘[CAS No 711-55-7]、1，1′-氧双[3，3，4，4，5，6，6，6-八氟-5-(三氟甲基)-己烷[CAS No 220469-12-5]，仅举数例。
此外，特别是当液滴的液体是水时，液滴的液体或与其不混溶的介质可以含有离子性或非离子性表面活性剂，例如全氟碳表面活性剂。典型情况下，适当时，表面活性剂主要吸附在固-液和液-液以及液-汽界面靠近接触线的区域。作为说明性的例子，可能希望使用表面活性剂以降低包含在流体滴内部相中的样品与表面之间的非特异性相互作用。就此而言，值得注意的是非离子性表面活性剂通常会改变接触角，大于90°的高接触角通常会被减小(参见例如Churaev & Sobolev，2007，同上)。在本技术领域中使用了部分亲水性和部分疏水性的许多表面活性剂，例如烷基苯磺酸盐、烷基苯氧基聚乙氧基乙醇、烷基葡萄糖苷、仲胺和叔胺例如二乙醇胺、Tween、Triton 100和三乙醇胺，或例如含氟表面活性剂例如ZONYLFSO-100(DuPont)。
因此，本发明的方法可以包括例如提供表面活性剂，将表面活性剂放置在储液器中使得它能够接触介质并溶解在其中。可以使用任何表面活性剂。典型情况下将根据处理室中的介质和液滴的液体选择表面活性剂，因为表面活性剂聚集在表面。表面活性剂可以选择用来例如降低液滴的液体的表面张力，和/或当介质也是液体时，降低处理室中相应液体的表面张力。也可以选择它用来降低或最小化处理室中的介质与其内壁例如底部或周壁之间的相互作用。典型情况下，表面活性剂是两亲性有机化合物，包括阴离子性、阳离子性、两性离子性或非离子性化合物。
表面活性剂可以是例如烃化合物、氢全氟碳化合物或全氟碳化合物(同上)，它被选自下列的部分所取代：磺酸、磺酰胺、羧酸、羧酸酰胺、磷酸酯或羟基基团。在例如本技术领域中，已知有众多全氟碳表面活性剂。例子包括但不限于十五氟辛酸、十七氟壬酸、十三氟庚酸、十一氟己酸、1，1，1，2，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，11-二十一氟-3-氧基-2-十一烷磺酸、1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，6-十三氟-1-己烷磺酸、2，2，3，3，4，4，5，5-八氟-5-[(十三氟己基)氧]戊酸[化学文摘编号No174767-00-1]、2，2，3，3-四氟-3-[(十三氟己基)氧]-丙酸][CAS No376-39-6]、N，N′-[磷酸亚基双(氧-2，1-乙烷二基)]双[1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十七氟-N-丙基-1-辛磺酰胺[钠盐的CASNo 82393-02-0]、1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十七氟-1-辛烷磺酸、1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十七氟-1-辛磺酰氟[CAS No190002-24-5]、2-[(β-D-吡喃半乳糖基-氧)甲基]-2-[(1-氧-2-丙烯基)氨基]-1，3-丙二基氨基甲酸(3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基)-酯[CASNo 190002-24-5]、6-(3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛基氢磷酸酯)-D-葡萄糖[单钠盐的CAS No 142740-63-4]、3-(3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-十七氟癸基氢磷酸酯)-D-葡萄糖[单钠盐为CAS No 142740-66-7]、2-(全氟己基)己基异氰酸酯[CAS No142010-49-9]、2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟-N-苯基-辛酰胺[CASNo 3316-17-4]、1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，12，12，12-二十五氟-N-(2-羟基乙基)-N-丙基-1-十二烷磺酰胺[CAS No 84002-45-9]、2-甲基-2-[[(十七氟辛基)磺酰基]甲基氨基]-2-丙烯酸乙基酯[CAS No14650-24-9]、3-(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟-1-氧辛基)-苯磺酸[钠盐的CAS No 131666-65-4]、3-(十七氟辛基)-苯磺酸[钠盐的CAS No146444-79-3]、4-[(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟-1-氧辛基)氨基]-苯磺酸[单钠盐的CAS No 176515-54-1]、3-[(o-全氟辛酰基)苯氧基]丙磺酸[钠盐的CAS No 176515-56-3]、N-乙基-1，1，2，2，2-五氟-N-(26-羟基-3，6，9，12，15，18，21，24-八氧二十六-1-基)-乙磺酰胺[CAS No173219-11-9]、3-[乙基[(十七氟辛基)磺酰基]氨基]-1-丙磺酸[钠盐的CAS No 75032-81-4]、1，2，2，3，3，4，5，5，6，6-十氟-4-(五氟乙基)-环己磺酸[钠盐的CAS No 151017-94-6]、2-[1-[二氟(五氟乙氧基)甲基]-1，2，2，2-四氟乙氧基]-1，1，2，2-四氟-乙磺酸[钾盐的CAS No 70755-50-9]、N-[3-(二甲基氧桥-氨基)丙基]-2，2，3，3，4，4-六氟-4-(七氟丙氧基)-丁酰胺[CAS No87112-48-9]、N-乙基-N-[(十七氟辛基)磺酰基]-甘氨酸[钾盐的CAS No2991-51-7]、或2，3，3，3-四氟-2-[1，1，2，3，3，3-六氟-2-[(十三氟己基)氧]丙氧基]-1-丙醇[CAS No 484001-47-0]，仅举数例。
全氟碳表面活性剂的例子还包括聚合的化合物，例如α-[2-[双(七氟丙基)氨基]-2-氟-1-(三氟甲基)乙烯基]-ω-[[2-[双(七氟丙基)氨基]-2-氟-1-(三氟甲基)乙烯基]氧]-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 135089-94-0]、α-[2-[[(二十九氟十四基)磺酰基]丙基氨基]乙基]-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 83995-63-5]、聚乙二醇二全氟癸基醚[CAS No 37382-58-4]、α-[2-[乙基[(十七氟辛基)磺酰基]氨基]乙基]-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 29117-08-6]、α-[2-[乙基[(二十五氟十二烷基)磺酰基]氨基]乙基]-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 82397-47-5]、α-[2-[[(十七氟辛基)磺酰基]丙基氨基]乙基]-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No52550-45-5]、N-(2，3-二羟基丙基)-2，2-二氟-2-[1，1，2，2-四氟-2-[(十三氟己基)氧]乙氧基]-乙酰胺[CAS No 141483-28-5]、α-(2-羧乙基)-ω-[[(十三氟己基)氧]甲氧基]-聚(氧-1，2-乙二基)[锂盐的CAS No 496850-57-8]、α-[2，3，3，3-四氟-2-[1，1，2，3，3，3-六氟-2-(七氟丙氧基)丙氧基]-1-氧基丙基]-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 37541-12-1]和2，3，3，3-四氟-2-(七氟丙氧基)-丙酸聚合物[CAS No 26099-32-1]。
在一个实施方案中，表面活性剂具有CF3(CF2)m-(CH2)n-(OCH2CH2)k-OH的结构，其中m是从3到100的整数，n是从0到10的整数，k是从0到200、例如从1到200的整数。相应的表面活性剂的说明性例子是α-(2，2，3，3，4，4，5，5，5-九氟戊基)-ω-羟基-聚(氧-1，2-乙二基)[CAS No 82397-48-6]。氢全氟表面活性剂的说明性例子是1-脱氧-1-[(4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，9-十三氟-1-氧壬基)氨基]-木糖醇[CAS-No 487027-48-5]。
典型情况下，仪器包括上部入口，它例如可以是或者包含开口。该上部入口能够提供处理室和仪器的环境之间的流体连通。这样的入口可以用于将物质导入处理室，或从其中取出物质，例如介质、液滴或固定构件。因此，它可以用作装载口，例如用于固定构件。因此，在某些实施方案中，限定了入口或其中包含了入口的开口的尺寸，足以允许固定构件的插入和/或取出。相应的入口可以位于处理室的顶部，至少基本上与底部相对。在一个实施方案中，在将液滴放置到处理室中时，入口的位置和形状帮助液滴的定位。在该实施方案中，入口也可以帮助防止液滴在与处理室中的介质接触时分散成小的液滴。在某些实施方案中，相应的入口可以是可密封的，例如通过盖子或以阀门的形式。从下文将明显看出，在处理室不带有密封入口的情况下，本发明的装置和方法也能方便地使用。
在某些实施方案中，上部入口包括导向装置，例如用于定位、移动或取出物质。本文中使用的术语“定位”广义涉及了将物质放置在某个位置和将物质从某个位置取出。因此，它包括将物质带到或带入所需位置，以及从其中取出物质，即从某个位置带走物质。
相应的导向装置可以例如为将物质插入处理室中或从其中取出、例如插入储液器中或从其中取出，提供引导。在典型的实施方案中，导向装置被设计成允许将物质定位在储液器上和/或处理室的储液器中。在某些实施方案中，导向装置为将液滴分配到固定构件表面中的预定固定区域上提供引导。仪器可以被设计成例如引导一个或多个分配装置的定位。在某些实施方案中，导向装置为将固定构件插入到储液器中和/或将固定构件从储液器中取出提供引导。导向装置可以具有任何所需的几何形状和取向，并可以包含任何所需的帮助或用于物质定位的定位工具。适合的定位工具的例子包括但不限于钻孔、支架、轨、滑块、沟槽、切口、孔洞、通道或其任何组合。孔洞可以包括例如通孔，它被安排在固定构件的预定固定区域的顶部。在一个实施方案中，相应的孔洞被设计成避免用于分配或插入物质的装置例如喷嘴或移液器头、与固定构件的预定固定区域之间直接接触。为此，孔洞可以例如包含在倾斜的通道中，或孔洞可以被定位成稍微偏离固定构件的预定固定区域(图27)。在某些实施方案中，导向装置具有一对相互作用的定位工具。这对相互作用的定位工具可以被设计成相对于固定构件表面内的预定固定区域，来定位分配装置。分配装置的定位可以例如通过这样的方式实现，其使得成对的相互作用定位工具中的一个或两个元件被设计成承接相应的分配装置。在某些实施方案中，成对的相互作用定位工具可以被设计成用于定位、包括接纳多个分配装置。
成对的相互作用定位工具可以例如包括钻孔和支架。在这样的实施方案中，钻孔可以被设计成承接托架。支架可以被设计成例如承接其它物质。作为说明性的例子，被设计成承接喷嘴或移液管头的支架可以由钻孔或一对钻孔承接(参见例如图28)。因此，在某些实施方案中，钻孔和支架的相应相互作用组合被设计成引导分配装置的定位。在某些实施方案中，支架被设计成引导分配装置的定位。在某些实施方案中，支架被设计成承接定位装置。支架可以包含例如孔洞，用于例如承接分配装置例如移液管头。在某些实施方案中，支架包括多个孔洞，用于例如承接多个分配装置。
就此而言，本发明还提供了用于将分配器引导和/或定位在本发明仪器的储液器顶部的器件，仪器具有上部开口。引导和/或定位装置被设计成使得它可以被仪器的上部开口承接。它可以例如具有与仪器的开口尺寸相匹配的尺寸，或者它可以装备有适配器，该适配器允许仪器承接引导和/或定位装置。在某些实施方案中，引导和/或定位装置被设计成承接分配器，例如移液器头。引导和/或定位装置可以例如包含上面描述的定位工具，即包含或是钻孔、支架、轨、滑块、沟槽、切口、孔洞、通道或其任何组合。引导和/或定位装置也可以包含上面描述的成对的相互作用定位工具。
在某些实施方案中，本发明的仪器的上部入口包含在入口构件中。在这样的实施方案中，入口构件被安排在处理室的储液器顶部。入口构件包含一个或多个入口。入口构件可以具有任何所需的几何形状、尺寸或表面特征。它可以例如具有面向处理室的储液器的亲水或疏水表面。入口构件可以被固定或可拆卸地安排在处理室上，或形成其一部分。在某些实施方案中，由处理室周壁和底部限定的储液器，可以通过入口构件与环境密封分离。相应的密封体可以基于任何所需的机制，例如通过机械力、电磁力或压力差。
相应的密封体可以施加到入口构件、处理室或二者上，以便允许储液器与盖子或入口构件完全和紧密地连接。因此，在典型的实施方案中，密封体被设计成将入口构件与处理室无渗透地连接。相应的密封体可以同样用于将盖子与处理室无渗透地连接。在某些实施方案中，一旦入口构件被安置在储液器的顶部，密封体就被安排在入口构件上对应于储液器的周壁位置的位置中。在某些实施方案中，在定位到储液器上之后，密封体被安排在处理室的储液器周壁上对应于盖子或入口构件的接触表面位置的位置中。
密封体可以是密封材料例如密封流体。这样的密封材料的例子包括但不限于凝胶或液体。相应的密封体可以是例如胶。可以使用任何与反应器组件中样品流体的所需测量相容的胶。密封材料也可以包括源自于光敏和/或热敏感聚合物前体的聚合物。因此，密封材料可以在相应的前体分配到储液器(例如其周壁)和盖子或入口构件之间的接触表面后，通过聚合作用而形成。或者，隔离介质一旦分配到相应的接触表面后，就可能能够通过例如固化而改变其聚集状态。最后，相应的密封材料也可以是固态的，但是具有被机械、电和/或磁性活化的性质。在密封材料是聚合物的实施方案中，在经过这样的活化后它可以改变其聚集状态，使得它可以分配在相应的接触表面上。相应的材料经聚合、固化或“钝化”后，相应的接触表面上的流体固化，从而提供了刚性或半刚性的封闭表面。目前使用的密封材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷(PDMS)和“室温硫化的”(RTV)硅。
此外，本技术领域的专业人员将会认识到，密封过程可以具有可逆或不可逆的性质。例如，不经过氧化处理，PDMS形成具有光滑表面的非共价的可逆密封体。在某些实施方案中，可能希望在经过选定的时间段后，从储液器上取下盖子或入口构件。在这种情况下可能希望使用可逆的密封。PDMS与例如玻璃、硅、聚苯乙烯、聚乙烯或氮化硅相接触的不可逆密封可以通过暴露于空气或氧气等离子体来实现。
在某些实施方案中，密封体是弹性接触器件，例如衬垫、例如O型环。在某些实施方案中，密封体是入口构件、盖子或处理室(例如周壁)的弹性接触构件。可以回忆起，本发明的仪器的密封也可以使用入口构件之外的另一种装置、例如盖子来实现。相应的盖子可以同样可拆卸地安装在储液器的顶部。
在典型的实施方案中，可以将盖子设计成盖住和/或封闭仪器的上部开口(参见上文)。在某些实施方案中，盖子可以与处理室物理相连。由此，盖子和处理室可以限定一个封闭的空间。盖子与处理室之间的接触可以包括例如上述的密封体，以防止储液器与环境之间流体连通。在其它实施方案中，盖子可以允许储液器与环境之间流体连通。作为说明性的例子，它可以被设计成防止某些物质、例如某些尺寸的物质例如通过上部开口落入而进入储液器，同时允许流体例如空气经过盖子和处理室的周壁之间的缝隙通过。
可能希望这样安排密封体，使得在邻近密封体的位置仅形成最小的死空间，如果不是完全没有的话。这样的死空间可以在例如盖子(或入口构件)与处理室的周壁之间的O型环附近形成(参见图21)。可以通过将密封体安置在靠近储液器内表面(例如图21的下部)，来避免这样的死空间。也可以通过使密封体的尺寸与盖子或入口构件的接触面积相匹配来避免它，特别是在密封体是凝胶或液体、例如胶的实施方案中。
正如上面指出的，在某些实施方案中，周壁、底部和入口构件或盖子限定了一个封闭的空间。当使用密封工具将入口构件与处理室相连时，该空间可以是例如气密性的。盖子以及入口构件可以包含空隙，它可以被设计成任何形式，例如凹槽。在某些实施方案中，盖子可以具有类似瓮或碗的形状(参考图18、图19)。一旦安置在处理室的储液器上，盖子或入口构件的这个空隙、包括凹槽，可以面向处理室的储液器。由此可以在处理室的顶部提供另一个空间。在某些实施方案中，可以形成由相应的空隙包括凹槽与处理室的储液器提供的连续空间。
入口构件可以例如可拆卸地安置在处理室的储液器顶部，或者以固定的方式安置。在入口构件被可拆卸地安装的实施方案中，它可以被其它装置或元件例如盖子代替。在某些实施方案中，入口构件含有上述的导向装置。在入口构件包含多个入口的实施方案中，可以设计相应的导向装置，为每个相应的入口提供引导。在某些实施方案中，导向装置可以设计成仅仅为选定的入口、例如单一入口提供引导。在某些实施方案中，为多个入口中的每个入口提供了导向装置。
在某些实施方案中，相应的导向装置，一般包含在入口构件中，包括钻孔和支架，例如它们的组合(参见上文)。在这样的实施方案中，钻孔可以被设计成承接支架。支架可以被设计成引导液体、特别是液滴分配到储液器中。支架可以例如被设计成引导分配装置，例如移液器或移液器头。作为说明性的例子，可以设计一对或多对钻孔用于定位支架。支架可以与喷嘴或移液器头的尺寸相匹配。它可以是例如图28和图29中描绘的移液导向装置。
在某些实施方案中，本发明的仪器包括入口构件定位器。入口构件定位器与入口构件偶联，例如相通、连接或可连接。在某些实施方案中，入口构件定位器与入口构件可拆卸地偶联(例如连接)。入口构件定位器还与储液器偶联，例如相通、连接或可连接。在某些实施方案中，入口构件定位器与储液器可拆卸地偶联(例如连接)。在某些实施方案中，储液器和入口构件都与入口构件定位器偶联。在某些实施方案中，储液器和入口构件都与入口构件定位器可拆卸地偶联。入口构件定位器被设计成将入口构件定位于储液器的顶部。在某些实施方案中，入口构件定位器被设计成帮助将入口构件连接到处理室的顶部上，从而连接到其储液器的顶部上。在某些实施方案中，入口构件定位器还被设计成通过密封入口构件在处理室储液器的顶部上的连接，来密封处理室。作为说明性的例子，入口构件定位器可以在入口构件上施加机械力来致动锁闭或用于在入口构件和处理室储液器的顶部之间安置的衬垫上施加压力。在某些实施方案中，入口构件定位器包含枢转工具，例如在途20中描绘的。入口构件定位器可以是例如回转装置。在相应的装置带有枢转工具的仪器中，入口构件可以被枢转安装在储液器的顶部，例如当与入口构件定位器偶联或相连时。由此可以允许入口构件相对于储液器枢转。
就此而言，本发明还涉及用于将入口构件和/或盖子与本发明仪器的储液器相连的装置。该装置一般被设计成允许入口构件和/或盖子被定位在储液器的顶部，并允许入口构件/盖子一旦进入相应位置后的连接。装置含有第一个和第二个座。第一个座被设计成接纳本发明仪器的储液器。第二个座被设计成接纳入口构件和/或盖子。第一个和第二个座是相配的，使得第二个座可以定位在第一个座的顶部。由此由第二个构件接纳的入口构件/盖子可以被定位在第一个构件所接纳的储液器的顶部。术语“相配的”广义指称几何形状和/或功能上的匹配，即包含了“备好的”、“合适的”、“到位的”、“取向适当的”、“尺寸适当的”、“适配的”和“有资质的”的意思。在某些实施方案中，装置包含枢转工具(同上，图20)。通过这样的枢转工具，第一个支架和第二个支架可以枢转相连，例如回转安装。在某些实施方案中，装置包含了用于将第二个座安放于第一个座顶部位置中的操纵杆(参见图20)。由此，在一个实施方案中，两个座可以被手动定位。在某些实施方案中，操纵杆与第一个座偶联。在某些实施方案中，操纵杆与第二个座偶联。在某些实施方案中，操纵杆与两个座都偶联。在某些实施方案中，操作杆可以包含锁定工具，用于锁住操纵杆，以例如防止它被意外启动。
正如上面解释的，固定构件包含预定的固定区域。在某些实施方案中，该预定的固定区域可以含有具有连接部分的分子。相应的分子可以是基于烃的(包括聚合物)，并包含氮-、磷-、硫-、carben-、卤素-或拟卤素基团。作为说明性的例子。固定构件表面的固定区域可以包含，例如包被有，刷状聚合物，例如具有短侧链的刷状聚合物。固定表面也可以例如通过接枝而包括含有刷状结构的聚合物。它可以包含例如允许靶物质共价结合的官能团，例如分子如蛋白或核酸分子。相应的连接部分的例子包括但不限于氨基基团、醛基团、硫醇基团、羧基基团、酯、酸酐、磺酸根、磺酸酯、亚胺酯、甲硅烷基卤化物、环氧化物、氮丙啶、亚磷酰胺和重氮烷烃。关于通过连接部分进行共价固定方面的全面介绍，已经由例如Goddard & Hotchkiss给出(Progress in Polymer Science(2007)32，7，698-725)。就此应该提到的是，非共价固定也同样适合于本发明的方法。
在某些实施方案中，连接部分是靶分子例如蛋白、核酸、多糖或其任何组合的受体分子。在这样的实施方案中，连接部分和靶分子可以限定特定的结合对。相应的受体分子的例子包括但不限于免疫球蛋白、基于脂笼蛋白家族多肽的突变蛋白、glubody、基于锚蛋白或晶体支架的蛋白、高亲和性多聚体(avimer)、T7表位、麦芽糖结合蛋白、单纯性疱疹病毒糖蛋白D的HSV表位、血凝素表位，以及转录因子c-myc的myc表位、寡核苷酸、寡糖、寡肽、生物素、二硝基苯酚、洋地黄毒甙和金属螯合剂(也参见下文)。作为说明性的例子，在靶分子是金属离子的情况下，可以使用相应的金属螯合剂，例如乙二胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇四乙酸(EGTA)、二乙三胺五乙酸(DTPA)、N，N-双(羧甲基)甘氨酸(也被称为氨三乙酸，NTA)、1，2-双(邻-氨基苯氧基)乙烷-N，N，N′，N′-四乙酸(BAPTA)、2，3-二巯基-1-丙醇(二巯基丙醇)、卟吩或血红素。例如，EDTA与大多数一价、二价、三价和四价金属离子、例如银(Ag+)、钙(Ca2+)、锰(Mn2+)、铜(Cu2+)、铁(Fe2+)、钴(Co3+)和锆(Zr4+)形成复合物，而BAPTA特异性针对Ca2+。在某些实施方案中，与相应的金属离子复合的相应金属螯合剂限定了连接部分。这样的复合物是例如所定义序列的肽的受体分子，该序列也可包含在蛋白中。作为说明性的例子，在本技术领域中使用的标准方法是在寡聚组氨酸标签与铜(Cu2+)、镍(Ni2+)、钴(Co2+)或锌(Zn2+)离子之间形成复合物，它通过螯合剂氨三乙酸(NTA)表现出来。
作为说明性的例子，聚电解质例如聚(3-8(S)-5-氨基-5-甲氧基羧基-3-氧杂戊基]2，5-硫代亚苯基盐酸盐)和肽(例如合成的肽或从天然来源分离的肽)的混合物，或聚(3-[(S)-5-氨基-5-羧基-3-氧杂戊基]-2，5-硫代亚苯基盐酸盐)和钙调蛋白的混合物，可以按照等的描述(Langmuir(2006)22，5，2205-2211)，通过在聚(二甲基硅氧烷)的表面区域上温育相应的缓冲水溶液，然后将其干燥，来固定在该表面区域上。
在某些实施方案中，通过将第一个连接部分的官能团与第二个连接部分进行反应，来获得相应的连接部分。这可能是例如获得对选定的靶物质具有选定的特异性程度的连接部分所需要的。连接部分可以例如与靶分子的受体分子反应。受体分子和靶分子定义了特异性结合对(参见上文和下文)。通过相应的反应，可以形成复合物例如配位复合物，或共价键。通过形成这样的复合物或键，原先的连接部分被转化成另一个连接部分。作为说明性的例子，本发明的相应的方法可以包括将基底的表面与靶分子的受体分子相接触(也参见上文)。受体分子能够与连接部分相互作用，使得在受体分子和连接部分之间形成复合物。在某些实施方案中，该复合物的形成可以导致或部分导致了共价键的形成。结果，受体分子通过连接部分被固定在多个表面区域上。连接部分又被转变成另一种连接部分。
醛、氨基或巯基基团可以与例如肽、蛋白、寡糖、寡核苷酸或任何其它对选定的靶分子具有所需特异性的分子进行反应(具体的例子，参见例如Sanghvi等，2005，同上)。得到的部分可以是例如在本技术领域中被称为“亲和标签”的部分。这样的部分的例子包括但不限于生物素、二硝基苯酚、洋地黄毒甙、寡聚组氨酸、多聚组氨酸、免疫球蛋白结构域、麦芽糖结合蛋白、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、钙调蛋白结合肽(CBP)、FLAG’-肽、T7表位(Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly)、麦芽糖结合蛋白(MBP)、单纯性疱疹病毒糖蛋白D的Gln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Asp序列的HSV表位、Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Ala序列的血凝素(HA)表位，以及Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu序列的转录因子c-myc的“myc”表位。
作为另一个说明性的例子，相应的部分也可以是抗体、其片段或具有抗体样功能的蛋白类结合分子。(重组)抗体片段的例子是Fab片段、Fv片段、单链Fv片段(scFv)、双抗体、三抗体(Iliades，P.，等，FEBS Lett(1997)409，437-441)、十抗体(Stone，E.，等，Journal ofImmunological Methods(2007)318，88-94)以及其它结构域抗体(Holt，L.J.，等，Trends Biotechnol.(2003)，21，11，484-490)。具有抗体样功能的蛋白类结合分子的例子是基于脂笼蛋白家族多肽的突变蛋白(WO2003/029462；WO 2005/019254；WO 2005/019255；WO 2005/019256；Beste等，Proc.Natl Acad Sci.USA(1999)96，1898-1903)。脂笼蛋白，例如后胆色素结合蛋白、人类嗜中性细胞明胶酶相关的脂笼蛋白、人类载脂蛋白D、人类眼泪脂笼蛋白或生殖糖蛋白，拥有天然的配体结合位点，这些位点可以被修饰，使得它们与被称为半抗原的选定小蛋白区域结合。其它蛋白类结合分子的其它非限制性例子是所谓的glubodies(参见WO 96/23879)，基于锚蛋白支架的蛋白(Mosavi，L.K.，等，Protein Science(2004)13，6，1435-1448)或晶体支架的蛋白(WO2001/04144)、Skerra描述的蛋白(J.Mol.Recognit.(2000)13，167-187)、AdNectins、四连接素、高亲合性多聚体和类肽。高亲合性多聚体含有所谓的A-结构域，在几种细胞表面受体上作为成串的多个结构域出现(Silverman，J，等，Nature Biotechnology(2005)23，1556-1561)。Adnectins，源自于人类纤连蛋白的结构域，含有三个环，它们可以被工程化，类似免疫球蛋白与靶结合(Gill，D.S.& Damle，N.K.，CurrentOpinion in Biotechnology(2006)17，653-658)。四连接素，源自于相应的人类同三聚体蛋白，同样在C型凝集素结构域中含有环状区域，可以被工程化进行所需的结合(如上)。类肽，可以像蛋白配体一样起作用，是寡聚的(N-烷基)甘氨酸，它们与肽的差别在于侧链连接到酰胺的氮而不是α-碳原子上。类肽一般对蛋白酶和其它修饰酶有抗性，可以具有比肽高得多的细胞穿透性(参见例如Kwon，Y.-U.和Kodadek，T.，J.Am.Chem.Soc.(2007)129，1508-1509)。当需要时，可以使用修饰剂，以进一步增加相应的部分对任何或某些形式、类别的靶物质的亲合力。
在某些实施方案中，仪器包含电极、磁铁(例如条形磁铁)、电磁铁、磁铁或电磁铁的阵列，或其任何组合。相应的电极、磁铁或电磁铁可以定位在仪器中的任何位置，分别能够提供电场、磁场或电磁场。作为说明性的例子，它可以包含在储液器的底部中。作为另一个说明性的例子，电极可以包含在固定构件中，例如以电子芯片的形式(例如图4F)。
在某些实施方案中，仪器含有一个或多个用于将多个相同的或类似的仪器堆放起来的装置。这样的装置可以被设计成用于将一个仪器固定在另一个仪器的顶部。说明性的例子是图16B和图17中描绘的圆形凹入。相应的凹入可以例如与本发明的另一个仪器的相应突出相匹配。在某些实施方案中，仪器含有一个或多个装置，用于将仪器连接和/或固定到另一个仪器例如检测器(参见例如图15)上、或提供所需的环境例如所需的温度或气氛的仪器上。
在某些实施方案中，仪器还包含进料组件。进料组件与处理室流体连通。一般情况下，它允许流体流入和/或流出处理室，特别是流入或流出储液器。进料组件可以例如与储液器物理相连，例如通过端口。相应的端口可以安置在处理室中的任何地方，例如底部、周壁或盖子或入口构件中。在某些实施方案中，进料组件包含入口通道。相应的入口通道被设计成允许介质流入储液器。在某些实施方案中，进料组件含有出口通道。相应的出口通道被设计成允许介质流出储液器。在某些实施方案中，进料组件含有多用途的通道，它既可以用作入口通道也可以用作出口通道。在某些实施方案中，进料组件包含入口通道和出口通道。可以例如通过进料组件，允许与液滴的液体混溶的液体流入储液器和/或流出储液器。通过进料组件，也可以允许与液滴的液体不混溶的介质流入储液器和/或流出储液器。
在某些实施方案中，进料组件也包含加压装置，用于对与加压装置流体连通的仪器的任何元件或部分施加压力。加压装置可以例如被设计成对进料组件的入口通道中存在的介质例如液体施加压力。由此，压力可以导致介质流入与相应的入口通道流体连通的储液器。在某些实施方案中，由加压装置施加的压力可以啮合密封装置例如阀门。在某些实施方案中，由加压装置施加的压力作用于储液器中存在的介质上，由此例如导致介质流出储液器。在某些实施方案中，加压装置被设计成用于施加负压，由此导致介质、例如流体流入加压装置的方向。被设计用于施加负压的加压装置可以例如与进料组件的出口通道流体连通，由此导致与其流体连通的储液器中的介质流出储液器。相应的加压装置可以例如包含或是泵、注射器或其组合。
在某些实施方案中，进料组件与处理室可拆式连接。进料组件可以例如包含连接/拆开工具，以允许或便于将进料组件与处理室的连接和/或拆开或移除。
在某些实施方案中，本发明的仪器包括储液器座，例如枢转式储液器座。枢转式储液器座可以设计成接纳并枢转储液器。枢转储液器可以便于介质流入和/或流出储液室(也参见下文)。仪器也可以包含用于机械移动或搅拌(特别是摇晃)储液器和/或处理室的工具。这样的工具的说明性例子是搅拌装置，它被设计成接纳并搅拌储液器。搅拌装置由此可以促进或引起储液器中存在的物质的搅拌、混合和/或过滤。
本发明处理生物和/或化学样品的方法包括提供上述的仪器。上面已经指出，提供仪器可以包括提供含有储液器的装置。相应装置的储液器由周壁和底部限定。此外，储液器还能够接纳固定构件(参见上文)。提供仪器还可以包括提供固定构件，以及将固定构件放置在储液器中。由此形成了仪器的处理室。
本发明的方法还包括将与液滴的液体不混溶的介质放置在仪器中。作为说明性的例子，仪器可以含有入口例如阀，通过它可以允许介质进入。作为另一个说明性的例子，仪器可以包含上面描述过的上部开口。通过该开口可以例如将介质倒入储液器。在储液器中倒入的介质的量，足以达到使预定的固定区域完全被介质覆盖。在固定构件被放置到储液器中的方法的实施方案中，可以在固定构件被放置到储液器中之前、同时或之后，将介质放置到储液器中。作为说明性的例子，在一个实施方案中，首先提供带有储液器的装置，然后将介质放置到装置的储液器中，然后将入口构件放置到储液器中。选择例如后一种实施方案，是为了在提供仪器和将液体填充到其处理室中时，避免形成有害的空气泡。
典型情况下，填充在储液器中的介质的量足以完全覆盖固定构件的有图案的表面。在某些实施方案中，介质的量还足以完全覆盖固定在相应的有图案的表面的预定固定表面区域上的液滴。在某些实施方案中，介质的量足以覆盖固定构件，但仅仅足够部分容纳液滴而不能将其完全覆盖。例如，当需要使用本发明的方法和/或仪器来操控液滴蒸发时，可以选择这样的实施方案(例子参见Rastogi，V.，&Velev，O.D.，Biomicrofluidics[2007]1，014107-1-014107-17)。
当需要时，可以在处理室中加入与介质不混溶的其它介质，只要它不阻止或干扰在其中分配所需的液滴即可。例如，可以在处理室的介质中加入另一种密度较低的液体，以例如覆盖处理室中的介质表面，例如以层的形式。在这样的实施方案中，相应的另一种液体通常选择与处理室中的介质不混溶，并可能比处理室中的介质密度低。例如，为了防止处理室中介质的蒸发，可能需要这样。作为说明性的例子，处理室中的介质可以是氢全氟碳化合物或全氟碳化合物，而液体可以是一层水。因此，在这样的实施方案中，本发明的方法包括提供与介质(它可以例如已经放置在处理室中)不混溶、并且比介质的密度低的液体，以及将该液体放置在仪器的处理室中。相应液体的放置可以在本发明方法过程中的任何时间点进行。在某些实施方案中，避免液滴与这样的另一种介质之间接触可能是有利的。在这样的情况下，可能希望只在液滴已经固定在仪器的固定构件上、并且介质已经放置在仪器的储液器中之后，才加入这另外一种介质。
本发明的方法还包括提供液滴(参见上文)。液滴可以具有任何所需的体积。例如，它可以具有大约1pl到大约1ml范围内的体积，大约0.1nl到大约500μl，范围内的体积，或大约100nl到100μl范围内的体积。在某些实施方案中，在空气中操作体积大于1ml的液滴可能需要进一步适应液滴的环境。就此而言，专业技术人员将会认识到，在使用大体积(例如2ml)的液滴时，相应的液滴当与表面接触时可能分裂成较小的液滴。当执行本发明的方法时，在不想这种分裂的情况下，可以通过实验容易地确定选定液体的液滴的合适体积。
此外，本发明的方法包括将液滴放置在预定的固定区域上。将液滴放置在预定的固定区域上可以包括将液滴放置在本发明的仪器或其一部分之中或之上的任何位置，包括处理室以及储液器或固定构件之中或之上的任何位置。在某些实施方案中，在通过将固定构件插入到储液器中以装配相应的处理室之前，将液滴放置在储液器中或固定构件上。
在某些实施方案中，通过将液体放置在固定构件上，使得它被放置在被形成图案以含有至少一个预定固定区域的表面上，进而接触或覆盖相应的表面，来形成液滴。结果，液体可以在至少一个预定的固定区域上形成液滴。液滴可以在每个被液体覆盖或接触的预定固定区域上形成。在某些实施方案中，与液滴的液体不混溶的介质(参见上文)，可以在按照上述将液体放置在固定构件上之前、一起或之后，放置在有图案的表面上。由此，液体可以在至少一个预定的固定区域上形成液滴。
在某些实施方案中，第一个液滴被放置在有图案的表面的至少一个预定固定区域上。在某些实施方案中，该第一个液滴与用于本发明方法的后续阶段的第二个液滴不同。该第一个液滴的放置可以在例如将任何介质放置在仪器包括储液器中之前进行。该第一个液滴的液体可以是例如水性的细胞培养基。在某些实施方案中，将第一个液滴放置在至少一个预定固定区域上，还包括将至少一种或多种微生物加入到仪器中。微生物、例如细胞，可以例如包含在液滴中。此外，相应的微生物能够粘附到预定的固定表面区域上。
此外，通常是此后，与液滴的液体不混溶的介质被放置在其余表面上(参见例如图13A，步骤I)。正如上面解释的，其余表面是表面能比液滴的液体低、并且表面能最多与介质大致相同的的表面区域。在某些实施方案中，只放置了足以覆盖其余表面的量。在其它实施方案中，加入了大量不混溶的介质。在这样的实施方案中，随后将介质排出，在表面上留下一薄层不混溶的介质。将另外量的液滴的液体放置到储液器中(参见例如图13A，步骤II)。使用的液体量足以覆盖不混溶的介质。由此，防止了液体与其余表面、即表面能最多与所述介质大致相同的表面之间接触。
在部分这些实施方案中，在将另外量的液体放置到储液器中(参见例如图13A，步骤II)之后，加入至少一种或多种微生物。微生物，例如细胞，可以例如包含在另外量的液体中。此外，微生物能够粘附到预定的固定表面区域上。因此，这样的实施方案在图13描绘的微阵列格式中，可以用作大量细胞的培养。微生物沉降到不混溶的介质和液体之间的界面上，以及有图案的表面的至少一个预定固定区域上。在该阶段，微生物可以被培养，使得液体可以在储液器中长时间保留。
在第一个液滴被放置到预定固定区域，并加入另外量的液体以覆盖其余表面区域的方法的这些实施方案中，液体被进一步从仪器的储液器中取出。这可以在例如微生物的培养完成之后进行。在除去液体之后，液体的液滴保留在有图案的表面的至少一个预定固定区域上。由此在至少一个预定区域上形成了第二个液滴。在某些实施方案中，第一个液滴的液体和第二个液滴的液体是相同的。在其它实施方案中，两种液体彼此不同。
因此，本技术领域的专业人员将会认识到，本发明可以提供多个微米规模以下的组织培养容器，其中每个细胞培养容器被不混溶的介质分离开。以前使用有图案的表面的实验已经显示，细胞，例如铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，优选粘附到亲水性表面区域，尽管也会粘附到疏水性表面区域(Satriano，C，等，Materials Science &Engineering C(2006)26，942-946)。
将液滴放置在预定的、例如亲水的固定区域上，也可以包括通过分配形成液滴。例如，液滴可以分配在预定的固定区域上，例如在其中央或侧边上。在本发明方法的某些实施方案中，液滴被滴在和/或导入已经放置在仪器的处理室中的介质上/中。在其它实施方案中，液滴和与液滴的液体不混溶的相应介质一起形成。在本发明方法的所有实施方案的过程中，致使液滴浸泡在介质中。如果液滴的液体比不混溶介质密度高，随后它将沉没到介质中。当它密度较低时，它漂浮在介质的表面上，或朝向介质表面的方向上升。
在分配液滴的情况下，它可以通过任何方式来进行。例如，可以提供分配器。分配器可以使用任何适合的装置或机构，以提供和分配具有所需大小的液滴。例子包括但不限于压电移液器、压电激活的移液器、基于注射器泵的移液器、蠕动泵、触发分配、喷墨分配(包括注射器螺线管分配)和针转移法(综述参考Rose，D，Drug DiscoveryToday(1999)，4，411-419)。在一个实施方案中，利用分配器，可以将液滴在不与不混溶的介质接触的情况下，放置在不混溶的介质的表面上，位于固定构件的亲水性表面区域上方。在另一个实施方案中，例如在液滴液体的密度低于处理室中介质的密度的情况下，液滴可以分配在不混溶的介质表面上的任何地方(不与其相接触)，随后通过磁场或电场(包括静电场)定位到亲水性表面区域的上方。在另一个实施方案中，液滴可以通过接触分配直接分配在处理室中介质的表面上。当需要时，分配的量可以被测量，例如通过在美国专利申请2003/0209560中公开的照相机。
正如在上面指出的，在某些实施方案中，将液滴放置在至少一个预定的固定区域上包括将液体分配在处理室中。液滴可以从处理室中的任何位置分配，包括侧壁或插入到处理室中的装置。它可以被直接分配在预定固定区域上，或者它可以首先被分配在上面限定的任何其它位置上，随后被引导到预定区域。在某些实施方案中，液滴被分配在介质中。在某些实施方案中，在存在或不存在任何介质的情况下，液滴被分配在固定构件的表面上。在某些实施方案中，分配器的喷嘴可以插入到处理室中介质内的任何地方。在液滴的密度比不混溶的液体低的情况下，喷嘴可以例如放置在固定构件下，使得形成的液滴被浮力驱动向上，到达其表面内预定固定区域的之下或其上。在某些实施方案中，分配管、例如分配器的喷嘴，被定位在紧挨图4C中所示的预定固定区域的上方，或紧挨图4D中所示的预定固定区域的下方。作为分配管的另外两个说明性的例子，液滴可以通过移液器头或毛细管分配。相应的分配器可以含有液滴的液体，并被设计成或适合于在出口处例如尖头的末端产生和打断滴落物，以在介质中形成液滴。为了便于打断从分配器的出口出来的滴落物，分配器的表面可以涂有疏水性的和/或疏油性的涂层，例如全氟碳薄膜如特氟龙(也参见上文)。在某些实施方案中，液体的分配器可以简单地搅动以打断尖头末端出来的滴落物。这样释放液滴的方法可以单独或组合使用。
正如上面提到的，在其它实施方案中，液滴可以分配在距预定固定区域上任何所需距离处，然后被导向预定固定区域。作为说明性的例子，液滴可以分配在储液器中包含的介质上。然后可以允许或迫使液滴与介质相接触并进入它。此外，然后可以允许或迫使液滴通过介质到达固定构件的有图案的表面中包含的亲水性表面区域。当需要时，可以引导或迫使液滴朝向某些方向，例如朝向侧面或向上等，使得它能够到达固定构件。然后可以允许液滴与预定固定区域接触。
在某些实施方案中，液滴或多个液滴，可以在另一个有图案的表面上形成。在这些实施方案中，液滴的形成可以例如通过与相应的液体相接触、由此产生单分散的液滴来进行(参见Kusumaatmaja，H.，&Yeomans，J.M.，Langmuir[2007]23，956-959)。然后可以将其上形成有液滴的另一个有图案的表面放置在靠近固定构件的位置上。一旦液滴与固定构件的有图案的表面接触后，液滴可以放置在其上。在某些实施方案中，在固定构件的表面上，可以以相应的方式直接形成一个或多个液滴。
引导液滴、包括允许它进入与液滴的液体不混溶的介质，可以例如通过施加机械力例如正压力来实现。作为说明性的例子，液滴可以分配在处理室上方或其中包含的介质上方。当需要时，它可以例如从与预定固定区域的位置上方相垂直的位置进行分配，例如沿着重力方向看去垂直。通过压力分配液滴可以在液滴上施加力，提供了速度，该速度首先足以使液滴进入介质，由此它也可以进入处理室。在这些实施方案中，响应液滴的动力学能量高于介质的阻力和液滴在收缩时的变形。一旦液滴通过处理室中介质的表面，它进一步暴露于同样的力。其次，该力然后足以将液滴加速到某个速度，使得液滴穿过该介质到达固定构件的有图案的表面区域。由此，使得液滴与预定的固定区域相接触。
在某些实施方案中，方法还包括使液滴带电，例如通过电离空气(参见例如图3)。在这样的实施方案中，液滴一般在与处理室中的介质接触之前带电。在某些实施方案中，液滴在进入储液器之前带电。这一个这样的实施方案中，液体在被分配之前在喷嘴中带电。在另一个实施方案中，首先分配液滴、例如从分配器的喷嘴，然后使形成的液滴带电，例如通过电离空气。在使用不同液体的多个液滴的实施方案中，一个或多个这些液体可以被选择性带电，例如在被分配之前。液体可以例如不论在分配之前还是之后，使用可商购的充电器，例如Simco′s V-Block静电充电器，通过电晕充电来带电。应该理解，对于充电来说，只有来自正极或负极的一个电极的带电离子从充电器中释放。许多充电设备是可商购的，如果需要，它们可以容易地适合为分配器提供所需的修改。
在某些实施方案中，方法包括将液滴暴露于电场、包括静电场，使得允许或迫使液滴进入介质，并穿过它朝向固定构件。在该实施方案中，典型情况下，液滴在较早的阶段被充电(同上)。在另一个实施方案中，方法包括将液滴暴露于磁场。在另一个实施方案中，方法包括将液滴同时暴露于磁场和电场，使得允许或迫使液滴进入介质，并穿过它朝向固定构件。在另一个实施方案中，液滴被允许通过重力进入介质。在该实施方案中，典型情况下，液滴比包含在处理室中的介质重。在另一个实施方案中，允许液滴进入介质并穿过它朝向固定构件，包括将液滴暴露于电场、静电场、磁场和重力的任何组合。
在某些实施方案中，通过电/磁场允许或迫使液滴通过介质并与固定构件相接触。在方法的某些实施方案中，当液滴固定在固定构件的预定固定区域上之后，电/磁场终止。当需要时，液滴在充电后可以被中和。这对于例如增强将液滴固定在固定构件的预定固定区域上的界面相互作用的稳定性，可能是需要的。放电可以通过可商购的装置来进行，例如Simco′s V-Block静电充电器。为了放电，正和负离子发生器都被激活，并产生两种符号的充足的电荷用于中和。应该提到，对于中和目的来说，应该为靶物体提供足够量的正和负电荷。根据所选的电荷发生器和芯片仪器的构造，中和可以发生在整个芯片仪器局部或全部中。
在典型的实施方案中，只有在液滴一旦已经被固定在固定构件的预定固定区域上之后才进行该过程(也参见下文)。但是，在某些实施方案中，该过程可以在较早的时间点开始或进行，例如一旦液滴已经进入与液滴的液体不混溶的介质中之后。
在本发明方法的某些实施方案中，将液滴暴露于电/磁场包括排斥液滴。在某些这样的以及其它的实施方案中，将液滴暴露于电/磁场包括吸引液滴。通过电场吸引和/或排斥液滴，可以例如通过电极来实现。在某些实施方案中，相应的电极包含在本发明的装置中(同上)，例如以电子芯片的形式(例如图4F)。
在施加磁场的实施方案中，液滴可以包含可磁性吸引的物质，例如颗粒。在这样的情况下，将液滴暴露于磁场，在可磁性吸引的物质上施加了力，使得液滴作为整体被迫使进入介质，并通过它朝向固定构件。液滴被磁场吸引或排斥的方式可以与带电荷的液滴在电场(包括静电场)中相似。在某些实施方案中，在液滴进入介质之前施加磁场。在其它方法中，通过不同于磁场的力使液滴到达介质，在某些实施方案中包括进入它。在这样的实施方案中，除了这些其它的力之外使用磁场，仅仅是为了帮助将液滴导向固定构件的有图案表面上的预定固定区域。在其它实施方案中，允许液滴进入介质并通过它朝向固定构件，是通过磁场来实现的。在某些实施方案中，一旦界面例如亲水-亲水相互作用将液滴固定在固定构件的预定固定区域上之后，磁场终止。液滴保持固定在预定固定区域上，因为液滴上的浮力强度不足以释放液滴。在这样的实施方案中使用的可磁性吸引的物质可以是提供表面对某些物质具有亲合力的磁性颗粒，这样的亲合力允许例如吸附/吸引蛋白、肽、核酸和其它化合物(参见下文)。
如上所述，在某些实施方案中，本发明的仪器的固定构件提供了上面限定的多个预定的固定表面区域，例如多个亲水性表面区域。因此，相应的仪器可用于本发明的方法中。本发明的方法的这类实施方案可以包括将多个液滴放置在预定的、例如亲水性的固定表面区域上。多个液滴可以例如以上面描述的机械方式分配到多个预定的固定表面区域的下方或上方。如上所述，固定构件可以从储液器中取出，并且只有在液滴已经放置在固定构件上之后，才被插入到其中。单个分配器可以例如连续地将液滴分配在处理室中选定的位置上，或者可以同时使用多个分配器。作为说明性的例子，可以使用一个或多个分配器的一个或多个喷嘴，将多个液滴直接分配在具有相对高表面能的多个预定的固定表面区域上。当需要时，液滴的放置可以平行进行。相应的多个液滴的每个液滴可以包含生物和/或化学样品，例如来自不同来源的样品。可以在所述多个液滴中的任何数量样品上进行处理。在某些实施方案中，对不同的样品进行不同的处理；在某些实施方案中，在不同的样品上进行同样的处理。在一个这样的实施方案中，所有的样品同时进行平行处理，使得处理、包括多种处理，在多个液滴中平行地进行。
在某些实施方案中，特别是在固定构件上的预定表面区域含有具有连接部分的分子的情况下，方法还包括将靶物质例如靶分子固定在多个固定表面区域上。这可以例如通过连接部分来实现，不论是通过形成复合物或通过共价键。任何物质都可以是靶物质，任何分子同样也可以被选作靶分子。作为说明性的例子，靶物质可以是包含在样品中的分析物，例如源自人类或非人类动物、植物、细菌、病毒、孢子、真菌或原生动物的样品，或来自合成的或生物来源的有机或无机材料。相应的分析物可以是例如蛋白、核酸分子、溶剂分子、杀虫剂分子、糖类分子、过敏原、激素、病毒或细胞。
在某些实施方案中，在具有连接部分的分子中可以连接或包含可检测的标志物(例如在蛋白/肽链中掺入标志物，参见例如Popp，M.W.，等，Nature Chemical Biology(2007)3，11，707-708)。这可以例如监测带有连接部分的相应分子的沉积来进行。可用的连接部分可以反应到任何程度。使用低浓度或量的相应标志物，可以保留例如选定百分率的连接部分来用于与靶分子反应或转化成另一种连接部分(参见上文)。相应的标志化合物也可以包含在用于将连接部分转化成另一种连接部分的试剂中。这样的标志物可以是可光学检测的标记、荧光团或发色团。适合的标记的例子包括但不限于有机分子、酶、放射活性、荧光和/或生色基团发光基团、半抗原、洋地黄毒甙、生物素、金属复合物、金属和胶体金。因此，放射活性氨基酸、荧光素异硫氰酸酯、5，6-羧基-甲基荧光素、德克萨斯红、硝基苯-2-氧杂-1，3-重氮-4-基、香豆素、丹磺酰氯、罗丹明、氨基甲基香豆素、曙红、赤藓红、BODIPYCascadeBlue、Oregon Green、芘、丽丝胺、呫吨、吖啶、噁嗪、藻红蛋白、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5和Cy7酶、碱性磷酸酶、大豆过氧化物酶或辣根过氧化物酶，可以用作几个说明性的例子。
正如上面指出的，液滴可以含有可磁性吸引的颗粒。为了方便起见，在本文中，可磁性吸引的颗粒被称为“磁性颗粒”或“磁性珠”。磁性颗粒可以包含抗磁性的、铁磁性的、顺磁性的或超顺磁性的材料。超顺磁性材料对磁场应答产生感应磁场，但是不导致永久性磁化。基于氧化铁的磁性颗粒是例如可商购的来自Dynal Biotech的Dynabeads、来自Miltenyi Biotec的磁性微珠、来自CPG Inc.的磁性多孔玻璃珠，以及可以来自其它来源，例如Roche Applied Science、BIOCLON、BioSource International Inc.、micromod、AMBION、Merck、Bangs Laboratories、Polysciences或Novagen Inc.，仅举数例。基于超顺磁性Co和FeCo的磁性纳米颗粒以及铁磁性Co纳米晶体，已经由例如Hütten，A.等描述(J.Biotech.(2004)，112，47-63)。
通过例如包含在磁性颗粒中的配体，磁性颗粒可能能够结合被怀疑或已知包含在生物和/或化学样品中的靶物质。磁性颗粒可以被设计成通过化学吸附例如共价键、或物理吸附例如静电吸引来行使吸引靶物质的功能。在这样的实施方案中使用的磁性颗粒可以提供对某些物质具有亲合力的表面，允许例如吸附/吸引蛋白、肽、核酸和其它化合物。例子包括但不限于通过物理方式吸引，例如π-叠加、偶极-偶极、感应偶极-偶极、范德华力、相反电荷或氢键，例如抗体-抗原结合吸引，以及在对靶物质具有结合活性性的配体和靶之间例如配体和金属之间形成的亲和吸引。作为两种其它的说明性例子，也可以凭借物理化学键例如金和巯醇之间的键，或几何方法例如体积排阻。同一个或几个磁性颗粒的不同区域也可以被设计成吸引或“捕获”靶物质。
在磁性颗粒含有能够与怀疑或已知包含在生物和/或化学样品中的靶物质结合的配体的实施方案中，相应的配体可以单独地或与其余颗粒一起结合靶物质。在某些实施方案中，这样的配体能够选择性结合这样的靶物质，例如但不限于离子、聚离子、金属、DNA、RNA、蛋白(包括其合成类似物)、细菌细胞、孢子、病毒、低分子量有机分子或无机化合物。相应的配体可以固定在可磁性吸引颗粒的表面上。
相应的配体可以是例如基于烃的(包括聚合物的)，并包括含有氮-、磷-、硫-、carben-、卤素-或拟卤素的基团。它可以是醇、有机酸、无机酸、胺、膦、硫醇、二硫化物、烷烃、氨基酸、肽、寡肽、多肽、蛋白、核酸、脂类、糖类、寡糖或多糖。作为其它例子，它也可以是阳离子、阴离子、聚阳离子、聚阴离子、聚阳离子、电解质、聚电解质、碳纳米管、碳纳米泡沫、二氧化硅颗粒、玻璃颗粒或铝硅酸盐。一般来说，这样的配体对靶物质的亲合力比对其它物质更高。相应的配体的例子包括但不限于冠醚、抗体、其片段和具有抗体样功能的蛋白类结合分子(例子参见上文)。这样的配体可以包括其它成分例如核酸，特别是在配体是或包含抗体、抗体片段或具有抗体样功能的蛋白类结合分子的实施方案中。作为说明性的例子，可以使用抗体-DNA嵌合体(参见Burbulis，L，等，Nature Methods(2007DOI：10.1038/NMETH1127)。例如，出于定量的目的，可能需要使用这样的抗体-DNA嵌合体(同上)。
适合的配体的其它例子包括但不限于分子印记的结构、细胞外基质、凝集素、蛋白A、蛋白G、金属、金属离子、氨三乙酸衍生物(NTA)、RGD-基序、葡聚糖、聚乙烯亚胺(PEI)、聚电解质、氧化还原聚合物、糖蛋白、适配体、酶、染料、链亲和素、直链淀粉、麦芽糖、纤维素、几丁质、谷胱甘肽、钙调蛋白、明胶、多粘菌素、肝素、NAD、NADP、赖氨酸、精氨酸、苯甲脒、多聚U或寡聚-dT。凝集素例如刀豆蛋白A已知能够结合多糖和糖基化蛋白。染料的说明性的例子是三嗪染料，例如Cibacron blue F3G-A(CB)或Red HE-3B，它们特异性结合NADH依赖性酶。Green A与CoA蛋白、人血清白蛋白和脱氢酶结合。染料7-氨基放线菌素D和4′，6-二咪基-2-苯基吲哚与DNA结合。金属阳离子例如Ni、Cd、Zn、Co或Cu通常用于结合亲和标签，例如含有寡聚组氨酸的序列，包括六聚组氨酸或His-Asn-His-Arg-His-Lys-His-Gly-Gly-Gly-Cys标签(MAT标签)、六肽His-Ser-Gln-Lys-Val-Phe(结合镉)和N-甲基丙烯酰基-(L)-半胱氨酸甲酯。此外，磁性颗粒可以包被有改性剂，用于进一步增加基底对任何或某些形式、类别等的靶物质的亲和性。
在某些实施方案中，靶物质是被怀疑或已知存在于其它(不需要的)物质中的分子，它需要从其中被提取出来。从生物体、生物体的一部分或胚胎提取分子，可以包括例如使用便于所需分子从生物体或其部分转移到液体中的化合物。从生物体的一部分提取分子的说明性例子是提取(完全或部分)整合在细胞膜中的蛋白。通常希望将这样的蛋白转移到水性溶液中进行进一步加工。便于将这样的蛋白转移到水性溶液中的化合物是去污剂。将相应的细胞膜与添加了去污剂的水性溶液相接触，通常将导致膜蛋白的提取。
当使用磁性颗粒时，它们同时可以用作靶物质的载体，或者作为其备选，它们本身用作传感器技术环境中的标签或放大器。例子包括但不限于巨磁电阻(GMR)[Chiriac，H，等，Journal of Magnetism andMagnetic Materials(2005)293，671-676]、表面加强的拉曼光谱(SERS)、加强的表面等离子体共振(eSPR)和二维毛细管电泳。作为说明性的例子，可以将靶物质与固定在本发明液滴中的不同磁性颗粒上的配体相结合。通过其它不论是结合在固定相、溶液中还是其它部分的亲和性配体，可以将靶物质和与其结合的磁性颗粒一起分离。当磁性颗粒被暴露于磁场时，它们产生偶极场。该偶极场可以通过偶极传感器检测。通过对传感器阻抗的幅度进行定量，能够对靶物质的量进行定量。
当本发明的方法与另一种方法例如分析或制备方法(也参见下文)相组合时，可能希望提供能够或有利于同时执行这种另外的方法和本发明的方法的表面。适合于本发明中使用的液滴的各种液体的实用性通常允许对化学表面处理包括涂层进行灵活的选择。因此，在本发明的方法和后续方法的过程中，通常可以使用同样的表面。
作为说明性的例子，可能希望进行电泳分离或等电聚焦，例如对不论是否包含在本发明使用的液滴中的磁性颗粒来进行。可能例如希望提供对存在的、可以通过选定的方法检测的任何物质具有最小相互作用的表面。当例如希望通过施加电磁场(例如电泳方法)来分析被分离蛋白的纯度时，由于表面与蛋白发生显著相互作用，有可能导致分析结果错误。两种具有最小蛋白相互作用的合适表面涂层的说明性例子是极性聚合物聚-N-羟基乙基丙烯酰胺和以聚(乙二醇)封端的烷基三氯硅烷。同样已知，用于等点聚焦的装置表面的性质影响在聚焦和泳动过程中获得狭窄的分离区的效率。可用于在等点聚焦中使用pH梯度获得高度分离的表面处理的例子，包括但不限于高极性聚合物涂层，例如聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚(乙烯基)醇或氟碳化合物涂层。
在某些实施方案中，当提供至少两个带有有图案的表面的固定构件时，其中表面形成图案使其包含至少一个预定的固定区域时，液滴可以从一个固定构件转移到另一个。一个固定构件的可以是例如亲水性的固定表面区域，可以例如比另一个固定构件的其余表面区域具有更高的表面能和例如更高的亲水性，而所述其余区域最多与介质具有大致相同的表面能。在这样的实施方案中，液滴可以例如通过磁场或电磁场，在两个表面之间移动。一旦这样做之后，液滴可以分裂开，使得其一部分保留在第一个固定构件的预定表面区域上，而另一部分转移到第二个固定构件的预定固定表面区域。
上面已经解释，在某些实施方案中，本发明的方法包括将入口构件或盖子安排在储液器的顶部。在这样的安排后，仪器在储液器的顶部包含可拆式安装的入口构件或盖子。入口构件包含上部入口(同上)，并可以包含导向装置(同上)。在某些实施方案中，本发明的方法可以包括将分配器(例如其喷嘴)定位在导向装置中，或驱使分配器通过导向装置，由此例如将分配器或其喷嘴定位在所需位置中。作为说明性的例子，入口构件可以是移液导向装置。在这样的实施方案中，方法可以包括将一个或多个移液器头定位在导向元件上或其中，例如移液导向装置的沟槽、钻孔或轨上(也参见上文)。相应的移液导向装置也可用于其中运用了移液工作站、例如高通量筛选工作站的自动移液器的本发明方法的实施方案中。在对液滴进行处理时，也可以使用相应的入口构件。入口构件可以例如使入口定位于液滴的顶部。入口可以是其尺寸足以允许例如源自于处理室底部的辐射、例如光通过的开口。该尺寸可以适合于小得使从处理室底部发出的、其路径没有通过液滴的光不能通过。因此，这样的开口可以适合于只让已经通过了液滴的辐射通过。这样的安排可能适合帮助或改进检测，例如光学测量。
在某些实施方案中，由处理室的周壁和底部限定的储液器，可以例如通过入口构件和密封体或通过盖子和密封体(同上)与环境密封分开。在某些实施方案中，入口构件或盖子包括相应的密封体。在其它实施方案中，处理室包含这样的密封体。在某些实施方案中，处理室和入口构件或盖子都包含密封体，它们可以是例如相同的、相似的或不同的。密封体一般被设计成将入口构件与处理室无渗透地连接。在某些实施方案中，将入口构件或盖子安排在储液器的顶部包括将处理室与环境密封分开。在某些实施方案中，进行了密封处理，将处理室与环境密封分开(同上)。
本发明的方法还包括对液滴中的生物和/或化学样品进行处理。可以执行任何可以在液滴上执行的处理。在某些实施方案中，当固定构件被放置在与液滴不混溶的介质中并且液滴被相应的介质包围时，对生物和/或化学样品进行处理。在某些实施方案中，在对生物和/或化学样品执行处理之前，将固定构件从储液器中取出。在这样的实施方案中，当希望防止蒸发时，固定构件可以浸泡在任何含有相应介质的容器中，例如皮氏培养皿。一般来说，可以在液滴上进行同样的分析，不论它们是否浸泡在相应的介质中。上面已经指出，相应的处理可以包括漂洗或混合液滴、将液体过滤通过另一个液滴、在液滴中加入液体或从液滴中除去液体。
将液滴过滤通过另一个液滴，可以通过例如将含有带有固定靶物质的功能化超顺磁性颗粒的较小液滴移过较大的液滴来进行。典型情况下，该过程在固定构件的预定表面区域上进行。通过这种方式，不想要的成分例如副产物、杂质、底物、试剂、溶剂或溶剂组分、盐、酶、废物或缓冲液，可以在较大的液滴中稀释。在进一步将磁性颗粒移动出较大的液滴后，基本上只有含有固定靶物质的的超顺磁性颗粒从较大的液滴中移出，而大部分不想要的物质被留在后面。通过这种方式，将没有被磁珠固定的物质从液滴中基本上除去是可能的。潜在的纯化作用类似于从亲和层析已知的机制，在亲和层析中，靶物质被形成固定相的功能化柱材料留下，并用清洗溶液漂洗/清洗几次，形成流动相。与亲和层析相反，在本发明的方法中，清洗溶液是固定相，而功能化的材料是流动相。此外，应该指出，使用本发明的方法时没有死体积出现。此外，与亲和层析相反，使用本发明的方法过滤允许洗脱纳升体积的靶物质。在例如生物感应这样的应用中，当例如在微小的体积中存在高浓度的靶物质时、或要分析快速动力学时，这个优点是非常重要的。
对液滴中的生物和/或化学样品进行处理，还可以包括将仅仅部分被介质覆盖的液滴暴露于环境空气中一段预定的时间。由此可以允许发生液滴的部分蒸发。作为说明性的例子，可以允许固定在金属颗粒上的抗体与分析物分子发生凝集，例如在存在乳胶颗粒的情况下。如Rastogi & Velev所述(2007，同上)，液滴的体积通过蒸发而发生减小则可以导致可检测的簇状构造。
此外，相应的处理可以包括例如暴露于改变的温度、(改变的)磁场、(改变的)电场(包括静电场)、(改变的)电磁场、改变的压力、(改变的)波长、(改变的)频率、(改变的)振幅、(改变的)化学物质浓度、以及(改变的)化学组成(包括处理室中改变的介质)。
可以进行的处理的例子包括但不限于被怀疑或已知包含在样品中的靶物质的物理检测、化学反应、细胞裂解、从生物体或生物体的一部分提取分子、从生物体释放分子，及其任何组合。物理检测的例子包括但不限于光谱、光化学、光度学、荧光、放射学、声学、电化学、比色、衍射、干涉测量、椭偏光谱学和热力学检测，包括例如使用光活性、荧光、放射活性、酶或电化学活性标记。光谱方法的两个说明性例子是拉曼(Raman)显微术和相干反斯托克斯拉曼散射(coherentanti-Stokes Raman scattering，CARS)显微术。后一种技术适合于例如对特定的目标分子进行选择性成像。化学反应的例子包括但不限于化学合成、化学降解、酶法合成、酶法降解、化学修饰、酶法修饰、与结合分子的相互作用，及其任何组合。酶法合成的例子包括但不限于蛋白合成、核酸合成、肽合成、药物化合物合成及其任何组合。本发明的方法与例如任何生化转化或分析格式相容，例如酵母双杂交系统、小干扰RNA(siRNA)、转染、连接等。
正如上面提到的，进行处理可以包括暴露于能量，以用于例如起始或催化过程。可以施加的能量的例子包括但不限于红外辐射、微波辐射或光解能量。作为说明性的例子，表面与液滴一起可以放置在薄膜冷却器/加热器上的生物芯片。因此，升高温度驱动的或需要降低温度的化学合成，分别可以通过例如调节液滴的环境温度来进行。作为另一个例子，可以进行大约在4℃和大约100℃之间的温控生化反应。因此，温度敏感性生物样品可以例如被储存。其它例子包括但不限于细胞分离、细胞孵育、细胞裂解、反转录、聚合酶链反应和焦磷酸测序。焦磷酸测序是一种实时核酸测序技术，它是基于检测核酸聚合反应过程中释放的焦磷酸盐(关于综述，参考例如Ronaghi，M，GenomeResearch(2001)，11，3-11)。此外，多种光学检测系统例如发光二极管(PD)、光电倍增管(PMT)、光子计数组件(PCM)、分光计和电荷耦合装置(CCDs)的使用，允许平行和实时地监测这些生化反应。
作为说明性的例子，可以使用本发明检测病原体、细菌、病毒或DNA序列，以鉴定疾病状态。可以被检测的疾病包括但不限于传染性疾病例如严重急性呼吸道综合症(SARS)、甲、乙、丙型肝炎、HIV/AIDS、登革热、猪瘟、口足病、禽流感、炭疽热、沙门氏菌病、疟疾、脊髓灰质炎、结核病和流感；可以在出生前检测的先天性病症(例如通过检测染色体异常)例如镰刀状细胞贫血症、心脏畸形例如房间隔缺损、瓣上型主动脉狭窄、心肌病、唐氏综合症、足内翻、多趾症、并趾症、手指萎缩、螯状手和脚等。本发明的方法还适合于检测和筛选癌症、用于通过例如DNA-标签鉴定动物的血统、或检测和分析血液中的物质，例如掺杂。
在其它实施方案中，本发明的方法可用于一种或多种药物化合物例如药物的检测、反应(包括与生物细胞或其一部分的结合反应)、合成或其任何组合。化合物、例如药物化合物的合成，可以例如作为固相反应在衍生的珠子上进行。药物化合物可以以例如文库的形式使用。这样的文库的例子是作为模型化合物而化学合成的各种小有机分子、或含有大量序列变异体的核酸分子的总汇。例如，可以将这种文库的每种化合物放置到一个液滴中。这样的液滴可以通过本技术领域的专业人员熟知的可商购机器，以自动化的方式提供。本发明的方法可以例如用于药物筛选或用于确定尿液或血液样品中药物的存在。
作为另一个例子，可能怀疑细胞培养基被污染了(同上)。在这种情况下，可能希望鉴定污染物的类型，并出于该目的使用本发明的装置。在这样的实施方案中，可磁性吸引的物质可以是例如可磁性吸引的颗粒，携带有对污染物具有亲和性、或对其它对污染物具有亲和性的物质具有亲和性的配体。
在希望除去样品中的物质例如副产物或不想要的物质的实施方案中，处理可以包括清洗或漂洗。通过这种方式洗掉任何这种不想要的物质，而靶物质保持固定在固定构件的表面上。作为说明性的例子，可以从细胞中提取核酸并通过连接在磁性颗粒上的配体而结合，而细胞碎片和试剂将被丢弃。图6显示了漂洗/清洗的例子。在某些进行清洗/漂洗的实施方案中，在漂洗液滴之前，将与液滴的液体不混溶的介质(例如疏水性介质，参见上文)从储液器中除去，和/或更换成稀薄的流体介质。相应的稀薄流体介质与液滴的液体不混溶。此外，稀薄的流体介质具有比液滴的液体低的表面能。作为说明性的例子，稀薄的流体介质可以具有比液滴的液体高的疏水性。在某些实施方案中，与液滴的液体不混溶的介质和稀薄的流体介质是互溶的。稀薄的流体介质的粘度可以比已经放置在仪器中的介质低。为了便于漂洗过程，可能希望这样。作为说明性的例子，稀薄的流体介质的粘度可以低于大约40厘斯，例如低于大约20厘斯。在某些实施方案中，稀薄的流体介质的沸点选择在大约25℃到大约600℃之间，例如在大约40℃和大约400℃之间。
在某些实施方案中，清洗或漂洗固定构件的相应的表面或表面区域，包括倾斜固定构件。也可以在漂洗/清洗液滴之前将固定构件倾斜。由此，使得与液滴的液体不混溶的介质、或稀薄的流体介质至少基本上从固定构件排出。此外，由此，液滴保持固定在固定构件的亲水表面区域上。在某些实施方案中，允许与液滴的液体不混溶的介质例如疏水性介质或稀薄的流体介质的层例如薄膜，保留在固定构件上，如图6所示。由此使得介质的层覆盖最多与介质的表面能大致相同的固定构件的表面区域。
如图4B中所示，可以使用另一个液滴代替整相进行漂洗/清洗。另一个液滴可以包含任何所需的液体。可能希望使用与液滴的液体混溶的液体。当在存在介质、例如疏水性介质的情况下进行清洗/漂洗时，使用与相应的介质不混溶的液体可能更加有利。将已经固定在亲水性固定表面区域上的液滴与另一个液滴合并，也可用于将液体加入到液滴中。
在某些实施方案中，这样的另一个液滴可以固定在另一个装置的表面上，它被带到与固定构件紧密相邻。这样的另一个装置的表面可以含有几何元素或湿润性图案形式的引导提示，可用于固定任何固定在相应表面上的液滴，或提供用于移动合并的液滴的预定逃逸途径。
也可以使用本发明的方法对液滴进行混合。例如，可以对固定构件进行机械摇动。作为另一个例子，在液滴含有磁性颗粒以进行或帮助混合的实施方案中，可以施加例如足以在液滴中提升这些磁性颗粒的弱磁力。作为另一个例子，可以通过超声进行混合。在其它实施方案中，微流体装置可用于清洗或混合，或仪器可以装备有这样的微流体装置。然而，应该理解，本发明的方法不需要使用任何微流体装置或机构。
在本发明的方法中，在仪器包括进料组件(同上)的实施方案中，该进料组件可用于允许流体流入或流出储液器。这可以通过通道、包括端口来进行，它们可以安排在处理室中。例如，进料组件可用于移除与液滴的液体不混溶的介质。它也可以用于将与液滴的液体不混溶的介质加入到储液器中。在某些实施方案中，允许与液滴的液体互溶的液体经过进料组件流入储液器。也可以允许这种与液体的液体互溶的液体经过进料组件流出储液器。由此可以对固定在固定构件上的液滴进行例如漂洗，或向其中加入液体。在方法的某些实施方案中，允许与液滴的液体互溶的液体经过进料组件连续地流入储液器。液体可以例如经过进料组件连续地循环，或者它可以被新鲜的液体部分或完全地连续替换。
执行物质转移例如清洗和漂洗的可能性，使得复杂的处理得以进行。因为所需的靶物质可以与固定在亲水性表面区域上或磁性颗粒上的配体结合，添加、除去或更换液体的可能性，使得在任何所需的阶段或步骤的任何物质例如肽、蛋白、DNA、RNA、小有机分子、金属离子等(同上)能够分离，并且能够顺次进行复杂的生化转化。此外，在需要时可以改变液滴的体积。
当需要时，可以按照本技术领域众所周知的技术，例如凝胶过滤、超滤或透析，通过减小体积来增加样品中靶物质的浓度。在本发明的方法中使用的小体积，特别是与高浓度的靶物质相结合时，使得生物传感绝对数量低的生物分子成为可能。
作为另外两个说明性而非限制性的例子，本发明的方法可用于执行聚合酶链反应或免疫分析，例如酶联免疫吸附(ELISA)分析(例如夹心型ELISA或竞争性ELISA)。其它的免疫分析方法包括但不限于基于颗粒的多重免疫分析。这些分析的使用和能力对于本技术领域的专业人员来说是熟知的。
本发明的方法的任何部分可以以手动或自动的方式进行。化合物、液体和试剂的自动分配、自动化培养箱和高效荧光读数器包括读板器，在本技术领域已经建立。典型情况下，这样的设备可以直接用于本发明的仪器。当需要时，针对具体应用改造这样的设备或本发明的仪器，可以由本技术领域的专业人员容易地进行。
实时检测可以提供描绘荧光信号相对于表示为循环数的反应时间的扩增图。基线之上的荧光增加，表明检测到了积累的扩增产物。当在基线之上设置固定的荧光阈值时，荧光信号进而在某个时间点通过该阈值。因为根据循环数表示时间，从而获得了所谓的阈值循环数(或值)或Ct值。该数越小，位于扩增图中的相应荧光曲线越靠左，扩增发生得越快。该数越高，扩增发生得越慢，它与非特异性背景反应的可区分性变得越小。使用本发明的方法获得荧光信号的图示并描绘在图11中(图11A和图11B)。
本发明的方法可以与所述分析和制备方法组合，例如表面等离子体共振、共振镜、反射干涉、巨磁电阻、质谱、椭偏光谱法、等点聚焦、层析方法、电色谱、动电色谱、和电泳方法。电泳方法的例子是例如自由流电泳(FFE)、脉冲场凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)、毛细管区带电泳或毛细管凝胶电泳。例如，已知磁性颗粒被带电荷蛋白的表面固定是将它们的电泳迁移率改变多达几倍。与这些方法的组合可以包括共同的步骤或共同的装置。例如，可以在微型芯片上通过例如等点聚焦进行蛋白的分离。然后可以将已知或怀疑含有目标物质例如蛋白的分离介质、例如两性电解质的水溶液的样品，用作本发明的液滴的内部相。在分离介质是凝胶的情况下，目标物质可能需要提取。适合用于本发明的流体滴的液体的多样性，通常使得可以选择非常适合用作等点聚焦表面的表面材料。因此，在需要的情况下，共同的表面可以两种方法所公用。层析方法的例子包括例如凝胶过滤、体积排阻层析、离子交换层析、亲和层析、疏水相互作用层析或疏水电荷感应层析。作为说明性的例子，在使用本发明的方法处理样品之前或之后，可以进行相应的分析或制备方法。
为了容易地理解本发明并将其付诸实施，现在将通过下面的非限制性实施例描述具体的实施方案。
本发明的示例性实施方案
本发明的仪器和方法的示例性实施方案显示在附图中。
图1描绘了与本发明仪器的固定构件接触的液滴的实施方案。如果亲水性液体的液滴(1)浸泡在介质中，并与固定构件的其余的、即非预定的疏水性表面(4)接触，它通常将从表面漂离开(图1A)。但是，如果液滴与形成图案的表面(4)中包含的预定亲水性固定区域(2)接触，它将固定在其上(图1B)。在固定构件(4)的有图案表面(带有疏水性区域)内的多个亲水固定区域上，可以固定多个液滴。这可以在疏水性介质(8)中利用移液器作为分配器(9)来进行(图1C)。
图2A是横截面图，描绘了能够组装成处理液滴中样品的本发明仪器的装置的实施方案。装置(20)包括储液器，它由作为透明底部(6)的透明玻璃片和周壁(25)限定。装置适合接纳芯片，芯片可以提供有多个亲水性区域作为固定构件。为此目的，周壁(25)延伸到储液器的内部，从而形成可以支持固定构件的台阶。图2B描绘了同样装置的顶视图。
图2C描绘了带有插入的芯片(7)并因此带有处理室、以及疏水性介质(8)的装配后的仪器。图2D图示了可以选择固定构件(7)匹配常规96孔板(5)的尺寸。但是，应该提到的是，本发明仪器的固定构件的亲水性固定区域(2)的尺寸可以与多孔板的孔的尺寸不同。然而，在本发明仪器中使用的固定构件的亲水固定区域的排列可以对应于96孔板的孔的排列。此外，可以理解，在固定构件是本发明仪器的一部分的某些实施方案中，它不需要具有表面形态差异，例如常规的多孔板那样的有底的孔，而是可以提供平坦表面。
图2E和图2F显示了可用于形成本发明仪器处理室的相应芯片的其它实施方案。描绘的芯片的所有亲水性(固定)区域都是具有同样尺寸和亲水性的圆形。图2F的芯片含有15×6个直径为500μm的亲水性区域。此外，芯片具有37.8mm×17.8mm的尺寸。图2E的芯片含有13×5个直径为2mm的亲水性区域。芯片的尺寸为75mm×25mm。图2G和图2H显示了可用于将固定构件固定在本发明仪器中的芯片座。。图2G的芯片座的外部尺寸为75mm×25mm×5mm，卡槽尺寸为38mm×18mm。图2H的芯片座的外部尺寸也是75mm×25mm×5mm。它的卡槽尺寸为60mm×21mm。
图3显示了使用电力放置液滴的方法。分配器(9)可以放置在包含于本发明仪器的处理室中的疏水介质顶部。右边第三个图显示了示例性分配器(9)的喷嘴放大图。喷嘴位于固定构件(4)的疏水表面内的亲水固定区域(2)的上方，固定构件浸泡在疏水介质(8)中。在本实施例中，亲水区域(2)略微凹陷形成凹进。电离空气(用电荷“+”和“-”象征)可用于使液滴带电，例如一旦它们从喷嘴喷出后。然后，液滴在进入包含在本发明仪器的处理室中的疏水介质(8)以前带电。作为另一个例子，喷嘴中的液体可以在它从其中、例如通过喷嘴释放之前带电。分配后，从分配器出来的液滴保留了电荷，即使是在进入疏水介质后。
图4A描绘了放置在预定亲水固定区域(2)上的液滴(1)，该预定亲水固定区域包含在本发明仪器处理室底部(6)的有图案的表面中。在显示的实施例中，固定构件(7)是包含在仪器中的储液器底部的整合部分(用标记“6＝7”表示)。液滴从分配器(9)分配出来，定位于不混溶介质(8)的顶部，并固定在储液器的底部上。
图4B示出了图4A中描绘的固定在固定构件的亲水性固定区域(2)上的液滴，也可以通过合并原来的液滴来获得(由指向图4A的箭头表示)。可以将另一个液滴(11)放置到其上已经固定了液滴(1)的亲水固定区域(2)上。液滴(11)的液体与液滴(1)的液体具有相似的亲水性。一旦与液滴(1)接触，液滴(11)与液滴(1)合并。
图4C和4D描绘了示例性的流程，通过浸泡在不混溶介质(8)中的分配器(9)，将液滴分配在定位于有图案的表面的其余疏水区域(4)中的亲水区域(2)上。在图4C中描绘的实施例中，液滴被固定在固定构件的顶部，而在图4D描绘的实施例中，它被固定在固定构件的底部。
图4E描绘了通过压力将液滴(1)放置在亲水性固定区域(2)上的另一个示例性流程。
图4F描绘了一个示例性流程，其通过电场将液滴(1)放置在固定构件的有图案的表面的预定亲水固定区域(2)上，其中有图案的表面还包含其余的疏水区域。电场通过电子芯片(11)和平面电极(10)产生。在希望施加磁场时，可以使用磁铁代替电极。
图4G描绘了通过电场将液滴(1)放置在预定亲水固定区域(2)上的另一个示例性流程。电场通过外部电极(12)和平面电极(10)产生。
图4H描绘了通过电场将液滴(1)放置在预定亲水固定区域(2)上的另一个示例性流程。电场通过绕在分配器尖头上的线圈(18)和平面电极(10)产生。
图4I描绘了通过电场将液滴(1)放置在预定亲水固定区域(2)上的另一个示例性流程。电场通过被适合移动的点电极(29)产生。在将点电极(29)移动并定位于漂浮在预定亲水固定区域(2)上的液滴上方后，激活电极从而提供电场。这迫使液滴进入不混溶的介质(8)，浸泡在其中，并通过不混溶的介质直到与亲水性区域(2)接触。一旦液滴与亲水区域(2)接触后，它就被固定在其上。
图5描绘了使用本发明的方法固定液滴、温育、以及漂洗试剂和样品的示例性顺序。(I)：通过分配器(9)，在不存在(或存在)不混溶的介质(8)的情况下，将试剂或样品分配在固定构件(7)的预定固定区域(2)上。在不存在不混溶介质的情况下，一旦完成带有试剂或样品的液滴的分配后，随后加入介质。将一个或多个液滴温育一段预先选定的时间，其间液滴保持浸泡在不混溶的液体中，以最小化蒸发。(II)：在排出不混溶液体后，将载玻片浸泡在水性漂洗溶液(3)中并摇动，由此使液滴与漂洗溶液(3)合并，而在排出时留下一薄层液体，防止漂洗溶液润湿疏水性表面。(III)：一旦除去漂洗溶液(3)后，一薄层均匀的漂洗溶液保留在预定亲水固定区域上。然后，将不混溶的液体(88)加入到载玻片的顶部，以防止留在每个亲水点上的液体的蒸发。(IV)：通过分配器(9)将新鲜溶液(111、112、113)的液滴分配在亲水固定区域上。
图6描绘了漂洗靶物质的通用流程。使用漂洗溶液。当疏水介质容纳固定构件时，每个亲水固定区域上保留了一薄层漂洗溶液。通过将疏水介质从仪器中释放，或通过从本发明仪器的储液器中取出固定构件(7)——包括固定在其上的靶物质，从而除去了疏水介质。为了确保完全除去疏水性介质，将固定构件(7)倾斜。从而排出疏水介质(8)。可以允许一层疏水介质(8)保留在固定构件上，从而覆盖其疏水表面。留在表面上的液滴同样可以被一薄层疏水介质覆盖。然后将固定构件浸泡在或暴露于漂洗溶液(3)，使得在本实施例中所有液滴的成分被漂洗。在除去漂洗溶液(3)后，可以允许一层漂洗溶液保留在固定构件上，从而作为薄膜覆盖在亲水区域的表面上。现在，可以将固定构件再次浸泡在疏水介质中。最后，通过将亲水性液体例如样品放置在固定构件的亲水固定表面区域上，对每个亲水区域上的液滴进行补充。
图7描绘了在本发明仪器的固定构件上截留的液滴中的NIH3T3细胞培养生长两天的照片。指示条(左下)的长度对应100μm。
图8描绘了图7中NIH3T3细胞的照片，其中细胞用活细胞染色剂进行染色。荧光活细胞染色的信号显示出细胞是活的，因此仪器适合于操作活细胞。指示条(左下)的长度对应100μm。
图9描绘了图7中的NIH3T3细胞的照片，其中细胞用检测死细胞的染色剂进行染色。指示条(左下)的长度对应100μm。
图11A描绘了表达绿色荧光蛋白的HepG2-GFP细胞。指示条(右下)的长度对应200μm。图11B描绘了使用Ki67第一抗体、然后使用Alexa-633第二结合抗体对HepG2-GFP细胞进行的免疫荧光染色。指示条(右下)的长度对应200μm。
图12描绘了带有500-mm部件的有图案玻璃载玻片的荧光照片：(1)分配50nl罗丹明染料，(2)用PBS缓冲液清洗，以及(3)分配50nl荧光素染料。指示条(右下)的长度对应500μm。
图13A描绘了在微阵列格式中进行的大量细胞培养。出于简化的目的，流程只显示了固定构件(7)。在本实施方案中，放置细胞培养基的液滴包括在亲水性固定表面区域(2)上形成细胞培养基的第一个液滴(16)。将疏水性介质(8)放置在有图案的表面的其余的、即剩余的疏水性区域上(I)。或者，可以将大量PFCL加入芯片并排出，在表面上留下一薄层PFCL。然后加入更多的液滴液体(13)以覆盖疏水介质(8)。该液体还含有细胞(II)。细胞沉下到PFCL和介质之间的界面处以及固体表面的亲水区域上。为了进行培养，液体可以保留在储液器中，以便在该实施方案中液滴的形成需要更长的时间。如果需要，液体也可以用新鲜的液体替换，例如通过用移液管简单地移除和添加。然后，通过例如倾斜或用移液管吸取，可以将液体排出(III)。为了防止疏水表面被溶液例如液滴的液体润湿，可能希望在其余的、即剩余的疏水表面上存在一薄层疏水介质。然后将漂洗溶液(3)装入储液器(IV)，再次放出，并用新鲜的第一种液体(3)替换(V)。当需要时，在该阶段可以继续细胞培养。然后，例如一旦细胞培养完成后，可以将液体再次排出，例如通过倾斜或用移液管吸取(VI)。由此形成第二个液滴(1)。然后可以补充疏水介质(8)，从而覆盖整个液滴(1)(VII)。使用这种方法，只有与固体表面结合的细胞在放置液滴后保留。图13B描绘了在用聚四氟乙烯(特氟龙)形成图案的玻璃载玻片上培养的、表达绿色荧光蛋白的HepG2细胞(HepG2-GFP)。该细胞在Dulbecco修改的Eagle′s培养基(DMEM)中，该培养基含有1000mg/L葡萄糖、10％FBS、1％青霉素/链霉素、0.4mg/mL氨基糖苷类抗生素G418和1mM二肽L-丙氨酰-L-谷氨酰胺(GlutamaxTM)。细胞被培养4天。指示条(右下)的长度对应1mm。图13C是图13B的一部分的放大图。指示条(右下)的长度对应500μm。
图14A显示了使用大鼠IgG的酶联免疫吸附分析(ELISA)。ELISA在100ml的96孔Greiner黑色多孔板中运行。在加入酶底物荧光素二磷酸(FDP)后15分钟测量荧光强度。
图14B显示了在2ml体积中在有图案的固定构件上运行的大鼠IgG ELISA。在加入FDP底物后11分钟测量荧光强度。
图15描绘了批式震荡自动漂洗工作站。该漂洗工作站能够执行一系列批式震荡漂洗方法所需的步骤：倾斜，加入和排出介质例如液体，以及震荡。漂洗工作站由三个主要部件组成：控制器，带有枢转储液器座的样品台，以及注射泵形式的加压装置。计算机控制器指导每个动作和动作的顺序。计算机可以用带有按钮、开关和/或显示屏的简单组合的微处理器代替。在描述的实施例中，枢转储液器座(41)具有马达，其轴用于将包含储液器(以载玻片座的形式)和仓盖(盖玻片)的处理室倾斜所需的角度。在样品台下方，提供了另一个马达的形式的搅拌装置，以便以所需的速度和速率、例如通过线性运动来摇动样品台以及任何被储液器座接纳的储液器/处理室。储液器座可以容易地更换，以接纳另一个例如具有不同的固定构件(或样品载玻片)尺寸的处理室。例如，对于作为75mm×25mm和75mm×43mm的载玻片的固定构件来说，可以互换使用不同的样品台。注射泵被用于在需要时将介质例如液体加入到装配的仓室中。
动作的示例性顺序如下：
(1)将处理室(载玻片仓)放置在储液器座中，并通过不透水的密封体与仓盖手动装配。
(2)打开排水阀，将组合件以120°倾斜10-20秒。该步骤排出了组合件中的不混溶流体。
(3)将组件倾斜在90°，然后加入新鲜的漂洗溶液。
(4)将组件水平放置在样品台上，震荡30-60秒。
(5)打开排水阀，将组合件以120°倾斜20-40秒。该步骤排出了组合件中的溶液。
(6)将组合件水平放置在储液器座上。
动作的准确顺序可以根据在载玻片上进行的分析的性质和要求进行改变。
图16显示了本发明的其它仪器，其中使用了可拆卸的芯片(描述在图16C中)，所述芯片在有图案的表面中含有多个预定的固定区域。图16A从正面显示仪器(即从上方看到的)，而图16B从背面显示仪器(即倒置的)。图13C描绘了正面的仪器，带有插入的、可拆卸的芯片(7)形式的固定构件。
有图案的载玻片可以胶粘在仪器仓室的底部。所描绘的仓室在仓室中央具有两层通孔槽(pocket)，内层和外层。在装配了仪器后，将有图案的载玻片连接到容器的底部，产生储液器。内部储液器被用于容纳用于温育的不混溶液体例如PFCL。外部储液器用于防止不混溶液体的任何泄漏。所描绘的仪器限定了为大约75mm×25mm的载玻片所设计的载玻片仓室。在图16B中可以看到，载玻片仓室具有长方形的凹陷(51，52)，被设计用于将载玻片仓室固定在容纳设备中。此外，仓室具有四个圆形的凹陷(53)，被设计用于在存在仓室盖子的情况下，便于将仓室堆叠在彼此的顶部。
图17显示的仪器类似图16中描绘的仪器，其中使用仓室盖代替图16中显示的载玻片进行装配。仓室盖具有突出(54)，与仪器的仓室的圆形凹限(53)相匹配。
图18描绘了为大约75mm×25mm的载玻片设计的仓室盖的实施例。图18A从顶部显示了第一种仓室盖，而图18B显示了从底部观看的同样仓室盖。仓室盖具有开口(38)。将仓室盖放置在储液器上之后，该开口可以与储液器形成连续的空间。为了密封不透水，盖子具有胶合的O型环(33)，O型环在装配后与载玻片座相接触。图19描绘了同样为大约75mm×25mm的载玻片设计的入口构件的实施例。图19显示了从高处透视的入口构件，其中可以看见顶部和两个侧面。两个用于转移漂洗溶液的开口(31)安排在入口构件的顶部，沿着长轴每边一个。图19B显示了同样的入口构件的透视图，其中可以看见底部。可以看见开口(38)，它可以与储液器形成连续的空间。在槽口(32)中，可以放置O型环。
入口构件以及仓室盖可以具有其它的特点，以便与用于连接入口构件和/或盖子的装置相连，这使得能够自由地上下移动，以进行可逆的不透水密封和开封。图20描绘了用于将入口构件(34)(在描述的实施例中包含了两个入口(31))和/或盖子与本发明仪器的储液器(35)相连的装置(36)。入口构件和储液器都可具有元件和/或装置，允许与相应的装置(36)连接、固定和/或拆除。装置(36)具有第一个座(45)，它被设计成接纳储液器(43)，以及第二个座(46)，它被设计成接纳入口构件(34)或盖子。装置还具有用于将入口构件(34)定位在储液器(35)上的枢转点(43)。使用带有手柄(47)的操纵杆(39)，可以将第二个座(46)枢转到第一个座(45)上，由此将入口构件(34)枢转安装在储液器(35)上。
用于可逆锁住/解锁载玻片仓的机制是载玻片仓室和入口构件的设计特点，在其它实施方案中，是载玻片仓和盖子的设计特点，这在某些实施方案中具有很高的实践相关性。最低要求一般包括当载玻片仓室与入口构件锁住时，接触应该是不透水的，以避免漂洗溶液的任何泄漏。此外，通常希望提供简单直接的锁住和解锁手段，以便于容易和方便地操作。典型情况下，入口构件(或盖子，分别地)将被设计成当系统被解锁时，它不会阻碍或干扰将试剂和样品通过手动或自动分配加入到载玻片上。也可能希望将仪器设计成当排出不混溶的液体和/或漂洗溶液后，载玻片仓室能够将少量剩余液体留在表面上。此外，可能希望在装配后为仓室和入口构件之间的接触区域提供最小的死体积。这有可能是最小化截留在死空间中的静态液体量所希望的，这些静态液体可能增加以前漂洗步骤带出污染物的机会。图21描绘了仓室(35)和入口构件(34)彼此通过O型环(61)相接触的实施例。带有静态液体的死空间(60)受到O型环(61)的位置和大小的限制。
下面图示了几种用于载玻片仓室和入口构件的锁住/解锁的机制。同样的机制普遍应用于载玻片仓和盖子的锁住/解锁。
借助弹性接触通过机械力进行密封
在该实施方案中，不透水密封所需的力通过机械施加，而载玻片仓与入口构件之间的接触通过弹性部件例如O型环进行。该方法包括在图20中使用的机械触发器设计。O型环可以存在于载玻片仓上或入口构件上。图22C显示了装配好的载玻片仓和盖子，它们通过同样的方式用O型环密封。图22A描绘了装配前的带有O型环(33)和开口(38)的仓室盖子(49)。图22B描绘了含有固定构件(7)的处理室(50)，其上装配有仓室盖。
借助弹性接触通过电磁力进行密封
在该实施方案中，不透水密封所需的力通过电磁吸引施加。例如，载玻片仓室被包埋或与金属条相连，而入口构件如图23所示带有电磁铁。当盖子中的电磁铁激活或关闭后，载玻片仓和入口构件分别是不透水密封的和解放的。电磁铁和金属条的位置可以转换，即磁铁可以位于载玻片仓室中，金属条可以包埋在盖子中。同样地，O型环可以放置在载玻片仓上或入口构件上。
通过压力差进行密封
在本实施方案中，不透水密封所需的力通过压力差施加。例如，载玻片仓具有包埋在与入口构件接触的区域中的开放通道(参见图24)。开放通道的一部分与真空通道流体连通。当载玻片仓与入口构件之间建立起接触后，通过真空通道施加真空。这沿着开放通道导致了负压，在仓室与入口构件之间产生了强密封。开放通道和O型环的位置可以转换，即通道可以包埋在入口构件中，O型环可以放置在载玻片仓中。
在某些实施方案中，入口构件是移液导向装置，一种帮助手动移液到载玻片表面的孔阵列上的部件。它被放置在载玻片座的顶部，用于通过多道移液器或单道移液器进行分配。导向装置具有多个倾斜的通孔，在分配过程中多达8或12个移液器头可以通过它搁置，用于方便可靠的移液操作。在图示的实施方案中，移液导向装置没有装备O型环。但是，当需要时，可以使用密封机构例如相应的O型环。
移液导向装置
图25显示了移液导向装置形式的入口构件的实施方案。它具有框架(83)，允许堆叠在载玻片仓的顶部。图25B中描绘的移液导向装置包含多个通孔(81)形式的定位工具，用于引导和通过移液器头。图25A中描绘的移液导向装置在中间还具有大的通孔(82)，用于可视性更好。为了提高可视性，导向装置可以由透明材料制成，使得用户可以看到移液器头的位置。图25C描绘了图25B中显示的移液导向装置，位于载玻片仓室形式的处理室(50)顶部。
图26显示了移液导向装置形式的入口构件的另一个实施方案。入口构件具有图25中描绘的框架，多个为了可见性更好的大通孔(82)，以及通孔(81)形式的定位工具阵列，当入口构件被放置在处理室(50)上时，用于将移液器头引导并定位于稍微偏离载玻片表面上的孔中心(图27)。这种偏离防止孔的涂层被移液器头刮擦。但是，尽管偏离，分配的试剂仍然能够到达亲水孔的表面，并通过液体的表面张力移动到其中心上。将每一行的孔切通成一个狭缝。这些缝用于将移液器头从一个分配位置移动到另一个位置。此外，在阵列的第一列(A列)中的通孔直径大于其余的孔(B、C、D和E列)。这些大孔便于将移液器头插入到导向装置中。在分配过程中，一列8或12个移液器头可以通过狭缝，一个接一个搁在定位孔中，用于方便和可靠的移液操作。导向装置具有框架，允许堆叠在载玻片仓室的顶部上。它在中间可以具有大的通透窗口，使可见性更好。此外，为了提高可见性，导向装置优选由透明材料制成，使得用户可以看见移液器头的位置。
图28显示了移液引导组合件形式的入口构件的另一个实施例。该入口构件含有一对相互作用的定位工具(23、24)。一个定位工具是带有大开口(87)的框架(23)。框架也描绘在图29A中。它还具有多个钻孔(62)，限定了四对，被设计用于接纳支架(24)。每对钻孔可用于将支架与一行固定构件上的预定固定区域对齐。支架被设计成接纳并定位移液器头(86)(图29B，图29C)，由此可以引导分配装置的定位。大的开口(87)被设计成框架(23)中间的通透窗口，允许移液器头(86)的末端(25)(参见图29C)进入处理室，并且当需要时，接近其中固定构件的表面。支架(24)能够容纳排成直线的移液器头(86)，孔距与固定构件上的固定区域完全相同和均匀，例如对应于常规的384孔板、96孔板或48孔板的孔(参考图2D)。除了用于插入移液器头的一排通孔(89)之外，支架在通孔阵列的两端附近还具有小圆丘形式的齿(90)。两个齿(90)将分别配合框架(23)上的每对钻孔，以确保在移液前移液器头与固定构件上的固定区域对齐。当入口构件(被设计成移液器导向组合件)吻合到储液器中的芯片座中时，移液器头与孔之间的空气间隙被控制在0.1mm到1.0mm——取决于被分配的液滴大小。通过这种方式，从移液器头分配的液滴阵列可以容易和方便地转移并结合到亲水性固定区域上。
连续流动方法
图30显示了连续流动方法，其中使用了连续流动的新鲜漂洗溶液通过载玻片的表面。它使用了与批式震荡方法类似的载玻片仓和移液导向装置，改动很少。但是，入口构件的设计与批式震荡方法有显著的不同。在批式震荡方法中，入口构件典型具有长方形的设计，内部体积相对较大。在连续流动方法中，入口构件被设计成薄的，因此从载玻片表面到入口构件的距离仅仅为0.2-5mm。此外，。可能需要在装配好的储液器中获得均匀遍布暴露的载玻片表面的液流，以便对固定构件(“孔”)的所有预定表面区域保持相似的漂洗效果。这可以通过所描绘的实施方案来实现。
仓室盖的例子按照图案为12×4个表面区域阵列的载玻片进行设计。盖子的形状和几何构型可根据表面区域的排列而变化。
在一个实施方案中，入口构件具有一个入口和一个出口，并包含有包埋的部件和分流器(图31)。在每个末端的分流器将来自入口的漂洗溶液流分成四股相同的液流。每个液流被设计成沿着载玻片上的每行12个玻璃孔流过。分流器的两个例子显示在图31中。在设计中，O型环与载玻片仓的槽的边缘接触，以便如批式震荡方法中描绘的那样不透水密封。分流器与有图案的载玻片的表面接触，在载玻片表面和分流器的表面之间具有最小的空间。这是为了最小化死空间，死空间在新鲜的漂洗溶液流动过程中能够截留漂洗溶液。为了载玻片和分流器之间的更好接触，分流器可以由弹性材料制成。
在另一个实施方案中，盖子具有四个入口和四个出口，并含有如图32中所示的物理分隔物。一旦盖子与载玻片仓装配后，沿着载玻片上每行12个玻璃孔产生了四个分离的通道。个体入口、出口和物理分隔的通道的存在，将确保均匀的液流通过载玻片上阵列的每一行。盖子中的O型环与载玻片仓的槽边缘接触，三个隔板与载玻片表面和仓接触，以最小化任何死体积。为了隔板与载玻片和仓之间的更好密封，隔板可以由弹性材料制成。
在另一个实施方案中，入口构件可以从图32中的设计进行修改，以包含仅仅一个入口和一个出口。在这种情况下，盖子可以具有分流器，用于将进入和出去的液流分成四股。这样的设计可以减少在盖子和外部液体操作系统之间所需的连接数量。
实施例
使用的仪器
在下面的实施例中使用的仪器由图2E和图2F中描绘的芯片形式的固定构件和图2G和2H中显示的芯片座形式的储液器组成。芯片可以定位于座的槽中或连接到座上。在大多数实验中，芯片由玻璃制成，因为易于进行表面修饰并且透明。芯片的表面具有疏水性涂层包围的相对亲水图案。疏水性涂层可以由全氟代硅烷例如十七氟-1，1，2，2-四氢癸基三甲氧基硅烷、或烷基硅烷例如十八烷基三乙氧基硅烷形成。在用于疏水性涂层的硅烷之中，在本说明性的实验中最适合的一种是由十七氟-1，1，2，2-四氢癸基三甲氧基硅烷形成的全氟代硅烷涂层。在用Piranha溶液，V(H2SO4)/V(H2O2)＝7/3，在110℃清洁0.5小时后，将芯片用Milli-Q H2O漂洗，并用N2干燥。将玻璃芯片在室温或500℃下使用自制的溅镀器，通过带有100-2000μm直径的通孔的掩模进行TiOx涂层(图2A流程1中的步骤II)。该步骤在玻璃表面上产生了无定形TiOx或锐钛矿-无定形TiOx的混合物的有图案涂层(Luca，D.J.，Optoelectron.Adv.Mater.(2005)7，62511)。钛源的功率是200W。氩气和氧气的流速分别为25.2和10.8sccm。用于溅镀的仓室压力是2mTorr。在从溅镀器室中取出后，将TiOx涂层的玻璃芯片使用十七氟-1，1，2，2-四氢癸基三乙氧基硅烷(FTES，(Gelest，Inc.，Morrisville，PA)在115℃、1mTorr的压力下蒸汽涂布2小时，以形成疏水性涂层(图2A流程1中的步骤II、IV；Beck，M.，等，Microelectron.Eng.(2002)61-62，441)。
为了产生亲水-疏水微图案，将FTES涂层的、有TiOx图案的玻璃芯片在UV下辐照2小时(波长＝254nm，120mJ/cm2，XL-1500UV交联仪，Krackeler Scientific，Inc.，Albany，NY)。这使得疏水图案区域上暴露出新鲜的TiOx，同时对疏水图案区域的影响最小。前进接触角从119±2°变成0°，表明从表面上完全除去了疏水性的FTES涂层。在UV辐照过程中，前进和后退接触角之间的差别在两个角达到0°之前急剧增加。
或者，用聚四氟乙烯(PTFE)树脂印刷的玻璃载玻片从ElectronMicroscopy Sciences(Hatfield，PA，USA)和Tekdon(Myakka City，FL，USA)购买。载玻片具有未涂层的、裸露的玻璃图案，直径在1.5mm到3mm之间变化。总的来说，在这些说明性的实验中，使用PTFE印刷的载玻片多于自产的全氟代硅烷涂层的载玻片，因为PTFE表现出更好的表面疏水性。
开发和测试主要在两种不同的尺度上进行——用于直径为500μm和直径为1.2mm的亲水点的亚微升水平，以及用于直径为2mm的亲水点的1-5μL的水平。有500μm点或1.2mm点图案的芯片的尺寸为37.8mm×17.8mm，和15×6个部件的阵列(图2A)。芯片按照在另一个应用中描述的方法来制造。将玻璃载玻片用TiOx形成图案，然后在piranha溶液中充分清洗，在120-150℃下暴露在十七氟-1，1，2，2-四氢癸基三甲氧基硅烷的蒸汽中2小时。在用全氟代硅烷涂层后，将芯片暴露于UV辐照1-2小时，然后用流动的DI水剧烈漂洗，以除去TiOx图案区域上的全氟代硅烷薄膜。然后，通过将芯片暴露于1M KOH或NaOH溶液中10-30秒，除去TiOx薄膜。由全氟代硅烷涂层包围的新鲜暴露的玻璃区域可以用另一种硅烷膜进一步修饰，以便于在区域中执行的生物分析。有2-mm点图案的芯片的尺寸为75mm×25mm，并根据供应商而有12×3、12×4或13×5个部件的阵列(图2B)。芯片的疏水性表面暴露出印刷的PTFE树脂，亲水性表面暴露出裸露的玻璃表面。芯片从Electron Microscopy Sciences(Hatfield，PA，USA)和Tekdon(Myakka City，FL，USA)购买。在某些实验中，实际上用于相应分析的芯片的区域小于芯片的尺寸。
芯片座由有机、无机或金属基质制成，例如塑料、玻璃、硅、阳极氧化铝或不锈钢，在其中心具有用于接受芯片的槽。一般来说，芯片由聚碳酸酯、(阳极氧化)铝或不锈钢制成。用于500mm和1.2mm有图案的芯片的示范芯片座的尺寸为75mm×25mm，高度为5mm。在中心有38mm×18mm的槽(图2A)。该槽的底部用盖玻片盖住，芯片放置在顶部。为了容纳可商购的2mm图案芯片，芯片座的尺寸为75mm×25mm×5mm，槽的大小为60mm×21mm(图2B)。2mm图案芯片具有与芯片座相同的尺寸，被粘附在芯片座的底部，而槽中暴露出那些在实验中使用的点。
液体操作
PFCL被用作与液滴不混溶的疏水性介质。将PFCL分配在芯片座中，以完全覆盖放置在其槽内的芯片表面。在PFCL中加入0-40％全氟碳-乙二醇表面活性剂。具体来说，使用了一系列从3M来的、被称为FluorinertTM的PFCL。在下述的试验中，单独或作为混合物使用FC-70、FC-40和FC-3283。对于表面活性剂来说，对于选定的实验使用10％的CF3(CF2)6-CH2CH2OH或CF3(CF2)8-CH2CH2OH。
用于分配和控制液滴的方法依赖于分析的规模。对于1μL以上体积来说，如图1C所示，使用移液器手动分配或采用移液机械装置机械分配。例如，使用EppendorfTM移液器来分配等于或大于1μL的液体。对于小于1μL的体积来说，使用EppendorfTM移液器或亚微升分配器——来自Biodot，Inc.(USA)的BioJet PlusTM来分配液体。将试剂溶液直接放置到表面的亲水性点上(图4C)，和/或以一定的速度分配到表面上，通过惯性到达和粘附在亲水性点上。
对于小于1mL的体积来说，使用机械分配，因为典型情况下，它在这种规模下为获得流体学控制所必需的精确性提供了较大的便利。通常使用基于螺线管的或压电分配。在分配时，试剂溶液的液滴对抗PFCL的浮力被吸引到芯片的表面上。当液滴与表面上的亲水性点接触时，它通过亲水-亲水吸引被固定。
吸引液滴通过PFCL层
为了将液滴吸引向下到达芯片的表面，大多采用加压分配。将液滴以足以穿透PFCL层并粘附在亲水性区域上的速度分配在表面的亲水区域上。在这种构造中，液滴的动力学能量大于不混溶液体的阻力。为了帮助每个分配的液滴的定位，将特氟龙芯片放置在有图案的芯片的顶部(图4E中的“3”)。
在某些实验中，使用了高压电离器，以便使PFCL上的液滴带电，并通过静电排斥将它向下移到芯片。芯片座放置在平的接地电极上，电极是通过电子束蒸发顺序包被了Cr和Au薄膜的玻璃片，其中Au薄膜起电极的作用，将高压电离器——SIMCO的带有V-block电离器的Pulse Flow ControllerTM，放置在芯片上方。液滴被来自电离器的正或负电荷充电，通过静电排斥向远离电离器的方向运动。芯片座下的接地电极一般被用于帮助液滴的这种朝下运动。一旦使用这种方法使液滴向下移动后，芯片和芯片座的整个系统，包括分配的液滴，被正和负电荷流所中和(图4G)。
分析程序
在典型的液体操作过程中，根据分配的液滴的体积和蒸发速度，在第一次分配之前或之后，加入不混溶的液体以覆盖芯片表面。一旦所有样品液体被分配后，将它们在所需条件下温育一段所需的时间。在温育完成后，或者将样品直接读数，或者在经过一系列处理后再读取信号。适用于广泛的分析方法的代表性处理步骤在下文描述。
在除去现有溶液后加入新的溶液
图6显示了用于漂洗现有样品以及添加新样品的通用流程。通过将芯片或芯片座保持一定的角度、或通过从芯片座中取出芯片并将芯片保持一定的角度，将PFCL排掉。在某些情况下，用于温育的PFCL是高度粘性的，使得通过在排干现有液体后在芯片上加入低粘度PFCL或将芯片/芯片座在低粘度PFCL中漂洗，将它替换成低粘度的PFCL。一旦低粘度的PFCL从芯片表面排掉后，将芯片(带有或不带有芯片座)浸泡在漂洗溶液中，震荡5-300秒。使用尽可能少的PFCL，并且不使裸露的芯片表面干燥或暴露。干燥和暴露的芯片表面能导致干燥区域的润湿并破坏分离的亲水性点的图案。表面上太多的PFCL可抑制液滴与漂洗溶液的自由混合。在有正确量的PFCL保留在表面上并具有适当的粘度(可以通过实验容易地确定)的情况下，液滴可以容易地与漂洗溶液混合，同时疏水性表面通过一层PFCL与漂洗溶液保持分离。
就此应该提到，除了本实施例之外，还试验了其它的实施方案。在这样的实施方案中，对没有连接到芯片座上的芯片进行了处理。在温育过程中，将芯片浸泡在皮氏培养皿中的PFCL中以避免蒸发。然后在漂洗过程中，将芯片放置在装有漂洗溶液的试管中。
当漂洗完成并将芯片从溶液中取出时，亲水性区域上留下了仅仅少量的漂洗溶液，形成了一个薄层。留下来覆盖亲水区域的漂洗溶液的量可以忽略不计，相当于在多孔板中的相应情况。应该提到，如果需要，可以将芯片在漂洗溶液中暴露较长的时间而不会润湿疏水性区域，这是由于存在一薄层PDCL。当整个芯片阵列需要在某种溶液中温育较长时间时，这种能力可能是有用的。在进一步加入新溶液之前，一般将芯片浸泡在PFCL中以避免任何蒸发。
按照同样的方案，通常重复地进行漂洗。除了上面描述的步骤之外，在第二次漂洗之前，必需加入溶液以形成液滴。这是为了确保每个亲水区域与漂洗溶液良好地接触。没有加入步骤的话，在第一次漂洗后，亲水性区域非常薄，某些点可能隐藏在PFCL的薄层下，而不与第二次漂洗的溶液混合。
信号检测
对于大多数生物学应用来说，光学检测是目前用于本技术领域中分析液滴中发生的反应的优选方法。因此，同样的方法被用在本发明的本实施例中。芯片座被定位在倒置荧光显微镜Fluoview IX 71FV5-PSV(Olympus，日本)，或一种高级的倒置共焦荧光显微镜“Insight3D Cell”显微镜(Evotec Technologies，Hamburg，德国)上。液滴中的信号可以从下面检查。
NIH3T3细胞的生长和细胞存活性检测
(a)创建细胞友好的表面
将胎牛血清(FBS)点在特氟龙或特氟龙涂层的芯片上，然后在加热板上于200℃加热2小时，用UV辐照30分钟。该处理在特氟龙表面上产生了亲水性的“粘性”蛋白薄膜。
(b)细胞制备和接种
将在表面积为75cm2并带有过滤盖子的四苯基卟啉(TPP)组织培养瓶(本技术领域的专业人员称之为“T75瓶”)中生长至满底的NIH3T3细胞用磷酸盐缓冲盐水漂洗两次。然后，加入1mL 0.25％胰蛋白酶和0.2g/l EDTA以分开细胞。在细胞分开后，加入9mL DMEM培养基(含有10％胎牛血清和1％青霉素/链霉素)来中和胰蛋白酶。然后，使用红细胞计数器对细胞进行计数，800rpm离心5分钟进行沉淀，并以大约100个细胞/μl的浓度重新悬浮在DMEM培养基中(含有10％胎牛血清和1％青霉素/链霉素)。
(c)细胞分配
使用来自德国柏林的Scienion的压电分配器SciflexArrayer，将细胞分配在细胞友好的表面上。
(d)细胞生长和活/死细胞分析
细胞接种后，将芯片用PFCL覆盖，并放置在细胞培养箱中(37℃，5％CO2)。
使细胞在芯片上生长3天。3天后，使用来自Molecular Probes(Invitrogen)的活/死细胞分析试剂盒进行细胞存活性分析。将钙荧光素AM和溴乙锭同二聚体-1加入到细胞液滴中至终浓度为2μM。使用Olympus IX71显微镜，在汞灯照明下利用适当的滤光片的帮助来观察活的和死的细胞(蓝色荧光方块表示活细胞，绿色荧光方块表示死细胞)。
细胞染色分析
(a)制备
根据表面上的亲水图案的尺寸，可以在20nL-10μL上进行基于细胞的分析。在本实施例中，以0.8μL运行了基于细胞的分析，使用了被形成带有1.2-mm亲水性部件图案的载玻片。
在每次实验之前，将所有要使用的工具完全清洁和消毒。通过将特氟龙芯片在RBS 50浓缩液中浸泡1小时，然后用流水漂洗，来除去芯片上的油脂和其它有机沉积物。然后将芯片在105℃高压蒸汽灭菌30分钟。选择性的有图案芯片在整个制造过程中保持洁净；它们只在100％乙醇中漂洗、风干并用紫外线灭菌。将芯片座在异丙醇中清洁以除去残余的碎屑；对它们进行剂量为25kGy的γ-辐照进行灭菌。
通过将900ml PFCL与50ml水在瓶子(1升)中于105℃高压蒸汽灭菌30分钟，来制备水饱和的PFCL。高压蒸汽灭菌后，将它通过0.2μm的滤器进行过滤。
(b)在有图案的载玻片和60-mm培养皿上比较细胞培养
使用Amaxa(Cologne，德国)的Nucleofactor试剂盒V，将HepG2细胞用绿色荧光蛋白(GFP)maxGFPTM进行转染。使用G418化学筛选转基因稳定整合的细胞。将稳定转染的HepG2-maxGFP细胞接种在亲水区域上。将液滴用PFCL覆盖，并将整个载玻片放置在细胞培养箱中(37℃，5％CO2)。为了比较，将同样的细胞体积接种在PFCL覆盖的、处理过的60-mm组织培养皮氏培养皿上。将培养皿在细胞培养箱中放置30分钟，使细胞附着。然后除去PFCL，并用5mL细胞培养基替换(DMEM，含有1000mg/L葡萄糖、10％胎牛血清(FBS)、1％青霉素/链霉素)。每天使用倒置荧光显微镜对培养皿和有图案的载玻片上生长的细胞数量进行计数。
在3天的监测时间内，在有图案的载玻片上的液滴和处理过的60-mm组织培养皿上的大量细胞培养基中，细胞被证明具有非常相似的增殖模式(图10)。
液滴中生长的细胞的免疫荧光染色
将maxGFPTM转导的HepG2细胞生长在用PFCL覆盖的有图案的载玻片上的液滴中(图11A)。为了开始染色，通过在漂洗仓中用磷酸盐缓冲盐水(PBS)进行漂洗，除去液滴中的细胞培养基(DMEM，含有1000mg/L葡萄糖、10％胎牛血清(FBS)、1％青霉素/链霉素)。然后使用3.7％甲醛将细胞固定2分钟，或用冰冷的乙醇固定1分钟。为了使细胞通透化，使用PBS中的0.1％Triton。接下来，将细胞在含有1％牛血清白蛋白(BSA)、10％FBS的PBS中阻断5分钟。然后将细胞与0.8μL兔抗Ki67多克隆抗体温育15分钟，然后在漂洗仓中用含有0.1％Tween 20的PBS漂洗三次，每次10秒。在漂洗步骤之间，将0.8μL PBS分配在“细胞生长区域”上，使得在漂洗仓的漂洗过程中混合得更有效。接下来，将细胞与0.8μL与Alexa 633染料偶联的山羊抗兔IgG第二抗体(Molecular Probes)温育10分钟。然后将有图案的载玻片再次放置在装有含0.1％Tween 20的PBS的漂洗仓中，漂洗三次，每次10秒。荧光标记的细胞在荧光显微镜下可见。
在96孔板的孔中对仅仅在30分钟与2小时以上完成的细胞染色分析进行了比较。漂洗方法允许有图案载玻片上的多个“细胞生长区域”被平行地漂洗，导致了更均匀、有效和快速的漂洗。微型化格式导致所需的抗体量节省了至少大约10-20倍(当在50-100nL体积中进行染色时，节省1000倍)。荧光染色的细胞显示在图11B中。生长在有图案的载玻片上的细胞表达细胞增殖标志物Ki67，进一步证明了它们能够在小液滴中增殖。
大鼠IgG ELISA
(a)在50-nL体积中的有效漂洗和添加
运行使用两种不同的染料罗丹明110和荧光素的简单试验，以证实在微阵列格式中的有效漂洗和添加。将玻璃芯片形成图案，以在表面上产生被疏水性全氟代硅烷涂层包围的500-mm的亲水性点。将芯片与芯片座相连，通过中间的槽暴露出阵列区域。加入PFCL覆盖表面后，分配罗丹明110的PBS溶液。将分配过的芯片倾斜至与底面垂直，以便排掉PFCL。然后将芯片在连续的PBS缓冲液流下漂洗。然后，在加入PFCL覆盖芯片表面后，分配荧光素溶液。
在每次分配和漂洗后，芯片的荧光照片显示出了这种新漂洗方法的有效性(图12)。在漂洗了罗丹明溶液后，亲水性区域的荧光与背景一样低，表明在每个亲水性区域上留下的染料量可以忽略。在分配了荧光素溶液后，溶液的荧光与分配前本体溶液的荧光相同。这表明留在亲水性区域上的、来自以前分配和/或漂洗溶液的溶液对荧光素溶液的稀释是极小的。此外，根据所获得的亲水性点的同样图案，疏水性表面没有润湿。
(b)在96孔微量滴定板中的大鼠IgG ELISA
为了比较，按照ELISA定量试剂盒的标准方案在96孔微孔板中进行了分析，只是分别使用secAb-HRP(辣根过氧化物酶)和TMB过氧化物酶代替sec Ab-AP和FDP。
图13A显示按照标准方案在100mL的Greiner黑色96孔微量滴定板中运行的参比ELISA图。来自分析的荧光信号随着大鼠血清浓度的增加而增加。分析可以检测到低至1.95ng/mL的血清。
(c)在有2-mm亲水性区域图案的显微镜载玻片上的大鼠IgGELISA
根据固定构件的疏水表面上的亲水性图案的大小，ELISA分析可以在例如20nL-10mL中进行。在本实施例中，使用有2-mm亲水部件图案的玻璃载玻片，在3-6mL进行ELISA。
除了与碱性磷酸酶偶联的第二抗体(secAb-AP)和荧光素二磷酸(FDP)之外，所有的试剂都按照ELISA定量试剂盒的供应商(BethylLaboratories Inc.，Montgomery，目录号E110-128)提供的标准方案制备。通过将0.1mg/mL secAb-AP储存溶液以1∶500的比率稀释到含有50mM Tris、0.14M NaCl、1％BSA、0.05％Tween 20的pH 8.0的样品稀释液中，制备了secAb-AP结合物。FDP溶液制备在含有50mMTris、0.14M NaCl、0.05％Tween 20的pH8.0的清洗缓冲液中，为10mM。带有2-mm亲水性部件图案的显微镜载玻片被连接到芯片座上，在槽中暴露阵列区域。
按照修改的步骤，在带有2-mm部件的有图案载玻片上进行分析。在每个亲水区域分配3mL第一抗体溶液，然后加入PFCL(通常为FC-3283)以充分覆盖液滴。在30分钟的温育过程中，将芯片座用显微镜载玻片盖住。将芯片/芯片座插入到含有45mL清洗缓冲液的50-mL falcon管中。将管在线性运动摇床上以90rpm震荡30秒。完成漂洗后，将芯片/芯片座从管中取出，在芯片上加入PFCL以覆盖表面。在每个孔中加入4mL后包被溶液，加入PFCL以完全覆盖分配的液滴。随后以同样的方式进行漂洗和添加，在每步温育30分钟。制备一系列大鼠血清溶液，取3mL双份分配在亲水区域上：0ng/mL、0.46ng/mL、1.85ng/mL、7.8ng/mL、15.625ng/mL、31.25ng/mL、62.5ng/mL和500ng/mL。在每个点上都分配3mL的secAb-AP和FDP溶液。值得注意的是，在加入FDP溶液之前，将芯片漂洗两次。在该漂洗步骤中，在第一次和第二次漂洗之间，在每个亲水区域上分配3mL清洗缓冲液。作为最后的步骤，将3mL FDP溶液加到每个亲水区域上，在擦拭芯片的底面后，将芯片放置在Evotec’s Insight共聚焦读取器上。测量溶液中的FDP和表面固定的secAb-AP之间的反应产生的荧光素发出的荧光。
图13B显示了在有2-mm亲水部件图案的芯片上运行3-4mL的ELISA图。与微量滴定板中的分析相似，来自分析的荧光信号随着血清浓度的增加而增加。但是，分析的灵敏度增加了，使得可以检测到0.46ng/mL的血清。应该理解，ELISA分析还没有针对本发明的方法进行优化，从而描绘的结果可能没有显示出本发明方法的全部潜力。然而，目前处于进一步研究的较低的试剂消耗和较高的检测灵敏度，无疑是明显的。此外，3-4mL的分析所需的温育时间与常规的大量分析相比，时间缩短了至少一半。分析的持续时间预计将随着分析体积的减小而减少；这目前正在研究中。
蛋白(绿色荧光蛋白)的亲和纯化
本实施例描述了使用本发明的方法如何能够纯化蛋白。上述的生物芯片可以用作本发明仪器的固定构件。
在用0.01M磷酸盐缓冲盐水(PBS)清洗带标签的琼脂糖珠后，可以制备1μl含有50mM Tris-HCl pH 7.7、200mM NaCl、5mM EDTA和链亲和素修饰的磁性琼脂糖珠(QIAGEN，相当于4％(w/v)的悬浮液)的水性液滴。超滤过的矿物油(Fluka)可以用作不混溶的介质，按照上面的描述填充在储液器中。可以在上述缓冲液(50mM Tris-HClpH 7.7，200mM NaCl，5mM EDTA)中加入含有1μl含生物素化重组绿色荧光蛋白(GFP)的细菌粗裂解物(大肠杆菌(E.coli))的液滴(参见例如图4B)，并与含有磁性琼脂糖珠的液滴合并。获得的液滴可以在室温温育45分钟。然后，从仪器的储液器中取出固定构件，并将磁铁放置在其后面，即固定构件上与被形成图案以含有亲水性区域的疏水表面一面相反的面上。然后按照上面的描述和图6中的图示，通过用上述缓冲液(50mM Tris-HCl pH 7.7，200mM NaCl，5mMEDTA)漂洗三次，对液滴进行连续清洗。洗脱液滴中纯化的GFP可以通过用25μl含有10mM生物素的上述缓冲液补充相应亲水区域上的液滴(参见上文)，并通过暴露于超声来混合而进行。然后可以通过改变放置在固定构件后面的磁铁的位置，然后在仍然吸引着磁性珠子同时除去磁铁，来除去磁性琼脂糖珠。定量可以通过任何标准方法来进行，例如按照Layne，在280和260nm处紫外吸收值的比率，通过在参比液滴中进行颜色反应，例如按照Bradford，通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离并然后染色，或通过使用已知浓度的GFP参比溶液进行荧光检测。
在本说明书中以前发表的文献的列出和讨论，并不一定被当作是承认该文献是现有的部分，或是通用的一般性知识。所有列出的文献，不论在本文中经引用后明确合并与否，在此出于所有目的以其全文引为参考。
在这里说明性地描述的发明，在缺少本文没有特别公开的任何要素或限制的情况下，可能被适当实施。因此，例如，术语“包含”、“包括”、“含有”等，应该被广义和非限制性地理解，不仅仅限于它们所直接指称的列出的成分，而是还包括其它非特指的成分或要素。此外，本文中使用的术语和表述被用作描述性而不是限制性的术语，并不打算在使用这些术语和表述时排除显示和描述的特征或其一部分的任何等价物，而是应该意识到，在所主张的本发明范围内，各种不同的修改都是可能的。因此，应该理解，尽管本发明已经通过示例性的实施方案和任选的特征进行了具体的公开，但本技术领域的专业人员可以对其采取其中体现了本文公开内容的本发明的修改和改变，并且这样的修改和改变被认为是在本发明的范围之内。
在本文中，对本发明进行了宽泛而一般性的描述。每个属于一般性公开内容内的较狭窄品类和和下级组也形成了本发明的部分。这包括本发明的一般性描述，限制性条件或否定性限制是从一般中排除任何主题描绘，不论被删除的物质在本文中是否被具体列举了。
其它实施方案在下面的权利要求书中。此外，当根据马库什组描述本发明的特点或方面时，本技术领域的专业人员将会认识到，本发明因此也可以根据马库什组的任何个体成员或成员的亚组进行描述。
与相关申请的交叉引用
本申请引用并要求2006年11月24日提交给新加坡知识产权办公室(Intellectual Property Office of Singapore)的题为“用于处理液滴中样品的仪器及其使用方法”的国际专利申请PCT/SG2006/000363的优先权益。所述2006年11月24日提交的申请的内容在此出于所有目的在此合并引为参考，包括没有包含在本文中并涉及PCT的20.5(a)条、根据PCT的4.18条的说明书、权利要求书或附图的任何要素或部分的合并。