CN114901395A - 用于产生液滴的装置、***和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于产生液滴的装置、***及其使用方法。装置、***和方法可以包括将第一液体输送通过通道的出口，并引起出口和第二液体的界面的相对运动，以在第二液体中产生第一液体的液滴。装置、***和方法还可以包括当液体从出口离开时照射液体的一部分。本发明还提供了用于改变液滴的尺寸和用于从多个液滴中消除液滴的方法、装置和***。

Description

用于产生液滴的装置、***和方法

发明背景

许多生物医学应用依赖于对液滴中与一种或更多种试剂组合的样品的高通量测定。例如，在研究和临床应用两者中，使用靶特异性试剂的高通量遗传测试能够在药物发现、生物标志物发现和临床诊断等方面提供关于样品的信息。此外，流体驱动的液滴产生的使用对传统液滴产生方法的通量造成了限制，并且在液滴产生之后缺乏对液滴的控制。

用于产生液滴的改进的装置和方法将是有益的。

发明概述

在一方面，本发明的特征在于一种产生第一液体和第三液体的组合的液滴的方法。该方法包括提供包括第一通道和第二通道的装置，所述第一通道具有第一近端和第一远端，其中第一远端向装置外部开放；所述第二通道具有第二近端和第二远端，其中第一通道和第二通道在第一近端和第一远端之间相交；将第一液体从第一近端输送到相交处，并将第三液体从第二近端输送到相交处，以形成组合流体；以及当组合液体离开装置时，将组合流体输送到第一远端并振动该装置以形成液滴。

在一些实施方案中，该方法还包括使用压电致动器或声学致动器来振动该装置。该振动振幅可以是第一远端宽度的至多两倍，例如，约等于第一远端的宽度。

在一些实施方案中，第一液体和第三液体是水性的或可与水混溶的。

在一些实施方案中，第一液体或第三液体可以包含颗粒。这些颗粒可以是珠(例如，凝胶珠)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。在其他实施方案中，第一液体包含第一颗粒，并且第三液体包含第二颗粒。在一些实施方案中，液滴的一部分包含一个第一颗粒和一个第二颗粒，例如，单个第一颗粒和单个第二颗粒。在一些实施方案中，第一颗粒和第二颗粒中的一个是珠(例如，凝胶珠)，并且另一个是生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。

在该方法的一些实施方案中，装置还包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中第一通道和第三通道在第一近端和第一远端之间相交。在一些实施方案中，第二通道和第三通道在相同位置与第一通道相交。在一些实施方案中，第二通道和第三通道的近端被连接，例如，经由储器连接。第三通道中的液体可以在相交处与其他液体组合。第三通道中的液体可以是第二液体或不同的液体。

在一些实施方案中，在液滴形成之前，流体以高于液滴形成的速率通过第一通道和第二通道。

在一些实施方案中，装置的围绕第一远端的外部包含组合流体不润湿的材料，例如，该材料是疏水的。

在一些实施方案中，在液滴形成期间，第一远端浸没在不混溶的流体中。

在一些实施方案中，装置还包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中第四通道不与第一通道或第二通道相交，并且第四通道的远端向装置的外部开放。与第一液体不混溶的第二液体从第四通道的近端输送到远端，在远端处液体接触液滴。

在一些实施方案中，装置的围绕第四远端的外部包含第二液体不润湿的材料，例如，该材料是亲水性或疏氟性的。

在一方面，本发明的特征在于一种产生液滴的方法。液滴可以包含颗粒，例如非生物颗粒，诸如珠，生物颗粒，诸如细胞或者它们的组合。方法可以包括提供包括第一通道的装置和包括第二液体的储器(reservoir)，所述第一通道具有出口，例如通向装置的外部，并且具有第一液体，所述第二液体具有与流体的界面(interface)。第一液体可以包含颗粒(例如，非生物颗粒、生物颗粒或其组合)。该方法可以包括输送第一液体通过出口，并引起出口和界面的相对运动，以在第二液体中产生第一液体和颗粒的液滴。如果第一液体包含颗粒，则形成的液滴可以包含颗粒。

在一些实施方案中，该方法产生液滴，其中多于一个液滴包含恰好一个颗粒(例如，非生物颗粒)。例如，该方法可以产生液滴群体，其中液滴的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或100％包含恰好一个颗粒。该方法可以产生液滴，其中多于一个液滴包含恰好一个生物颗粒和恰好一个非生物颗粒。

在一些实施方案中，储器包括分流器(shunt)，该分流器被配置成在液滴形成时保持界面的大体上恒定的垂直位置。

在一些实施方案中，相对运动包括引起界面移动而出口是静止的。在一些实施方案中，相对运动包括移动储器。在一些实施方案中，移动界面而不移动储器。在一些实施方案中，相对运动包括激活可操作地耦合到第二液体的致动器(actuator)，从而导致界面的运动。在一些实施方案中，相对运动包括引起出口移动。

在一些实施方案中，装置还包括与第一通道在出口上游相交的第二通道。在一些实施方案中，第二通道包括第三液体，并且产生的液滴包含第一液体、第三液体和非生物颗粒。在一些实施方案中，第三液体包含生物颗粒。

在一些实施方案中，流体是与第二液体不混溶的第四液体。

在一些实施方案中，装置包括多于一个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或更多个)第一通道。第一液体可以输送通过多于一个第一通道中的每一个的出口，并且相对运动是相对于多于一个第一通道中的每一个的出口和界面。

在另一方面，本发明的特征在于用于在第二液体中产生第一液体的液滴的***。该***包括：包括具有出口的第一通道的装置和包括具有与流体的界面的第二液体的储器。该***被配置成引起出口相对于界面的相对运动，以便出口穿过界面。储器可以包括分流器，该分流器被配置成在液滴形成时保持界面的大体上恒定的垂直位置。

在另一方面，本发明的特征在于用于在第二液体中产生第一液体的液滴的***。该***包括：包括具有出口的第一通道的装置，包括具有与流体的界面的第二液体的储器，以及可操作地耦合到第二液体以相对于出口移动界面的致动器。该***被配置成引起出口相对于界面的相对运动，以便出口穿过界面。

在一些实施方案中，储器包括分流器，该分流器被配置成在液滴形成时保持界面的大体上恒定的垂直位置。

在一些实施方案中，装置还包括与第一通道在出口上游相交的第二通道。在一些实施方案中，第二通道包括第三液体。

在一些实施方案中，流体是与第二液体不混溶的第四液体。

在一些实施方案中，***包括多于一个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或更多个)第一通道。

在一些实施方案中，致动器产生声波或机械波。

在一些实施方案中，***还包括传感器(sensor)，该传感器被配置成检测第二液体中界面的垂直位置。

在另一方面，本发明的特征在于一种在第二液体中产生第一液体的液滴的方法。该方法可以包括提供任何上述实施方案的***，以及输送第一液体通过出口，并引起出口和界面的相对运动，以在第二液体中产生第一液体的液滴。

在另一方面，本发明的特征在于一种装置，该装置包括第一通道和第二通道，所述第一通道具有第一近端和第一远端，其中第一远端向装置外部开放；所述第二通道具有第二近端和第二远端，其中第一通道和第二通道在第一近端和第一远端之间相交。

在一些实施方案中，装置还包括振动源(vibration source)。在一些实施方案中，振动源是压电致动器或声学致动器。

在一些实施方案中，装置还可以包括与第一近端流体连通的第一储器。在其他实施方案中，装置还可以包括与第二近端流体连通的第二储器。

在一些实施方案中，装置还包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中第一通道和第三通道在第一近端和第一远端之间相交。在一些实施方案中，第二通道和第三通道可以在相同位置与第一通道相交。在其他实施方案中，第二通道和第三通道的近端可以被连接，例如，经由第二储器连接。第三通道中的液体可以在相交处与其他液体组合。第三通道中的液体可以是第二液体或不同的液体。

在一些实施方案中，装置还可以包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中第四通道不与第一通道或第二通道相交，第四通道的远端向装置的外部开放，并定位成允许通过其的第二液体接触在第一通道远端形成的液滴。在一些实施方案中，装置的围绕第四远端的外部包含第二液体不润湿的材料，例如，该材料是亲水性或疏氟性的。

在另一方面，本发明的特征在于用于产生液滴的***，该***包括本发明的装置和可操作地耦合到该装置的振动源。

在一些实施方案中，***还可以包括第一通道中的第一液体和第二通道中的第三液体。在另外的实施方案中，第一液体可以包含第一颗粒，并且第三液体可以包含第二颗粒。在一些实施方案中，第一颗粒和第二颗粒中的一个是珠(例如，凝胶珠)，并且另一个是生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。

在一些实施方案中，***还可以包括控制器(controller)，该控制器可操作地耦合以将第一液体和第三液体输送到相交处以形成组合液体并将组合液体输送到第一远端。

在该***的一些实施方案中，振动源是压电致动器或声学致动器。

在一些实施方案中，***还可以包括与第一近端流体连通的第一储器。在其他实施方案中，***还可以包括与第二近端流体连通的第二储器。

在一些实施方案中，***还可以包括设置为收集从第一远端离开的液滴的收集储器。在其他实施方案中，收集储器可以包括第二液体，液滴与第二液体不混溶。在一些实施方案中，第一远端可浸没在第二液体中。

在一些实施方案中，装置还可以包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中第一通道和第三通道在第一近端和第一远端之间相交。在其他实施方案中，第二通道和第三通道可以在相同位置与第一通道相交。在其他实施方案中，第二通道和第三通道的近端被连接，例如，经由第二储器连接。第三通道中的液体可以在相交处与其他液体组合。第三通道中的液体可以是第二液体或不同的液体。

在一些实施方案中，振动源可以可操作地连接到收集储器。

在***的一些实施方案中，装置还包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中第四通道不与所述第一通道或第二通道相交，并且第四通道的远端向装置的外部开放，并被定位为允许通过其的液体例如第二液体接触在第一通道的远端形成的液滴。

在一些实施方案中，装置的围绕第一远端的外部包含组合流体不润湿的材料，例如，该材料是疏水的。在一些实施方案中，装置的围绕第四远端的外部包含第二液体不润湿的材料，例如，该材料是亲水性或疏氟性的。

在另一方面，本发明的特征在于通过以下收集液滴的方法：(a)提供具有槽(trough)的装置，槽具有入口和出口并包括第二液体；(b)当第二液体从入口流向出口时，允许第一液体的液滴进入槽，其中第一液体和第二液体彼此不混溶。在一些实施方案中，槽具有从入口到出口的下降角。下降角可以是约1°至约89°(例如，约10°至约80°、约20°至约70°、约30°至约60°、约40°至约50°、约10°至约20°、约20°至约30°、约30°至约40°、约40°至约50°、约50°至约60°、约60°至约70°、约70°至约80°、约80°至约89°)。

在一些实施方案中，第二液体的流量为约150μL/min至约115L/min(例如，约250μL/min至约115L/min、约500μL/min至约115L/min、约750μL/min至约115L/min、约1000μL/min至约115L/min、约5mL/min至约115L/min、约10mL/min至约115L/min、约50mL/min至约115L/min、约100mL/min至约115L/min、约250mL/min至约115L/min、约500mL/min至约115L/min、约1L/min至约115L/min、约5L/min至约115L/min、约10L/min至约115L/min、约50L/min至约115L/min、约100L/min至约115L/min、约150μL/min至约100L/min、约150μL/min至约50L/min、约150μL/min至约10L/min、约150μL/min至约1L/min、约150μL/min至约500mL/min、约150μL/min至约100mL/min、约150μL/min至约1mL/min、约150μL/min至约500μL/min、约150μL/min至约250μL/min、约250μL/min至约100L/min、约500μL/min至约50L/min、约1000μL/min至约1L/min、约5mL/min至约500mL/min或约100mL/min至约250mL/min)。

在一些实施方案中，第一液体比第二液体密度小。

在一些实施方案中，第一液体包含颗粒。颗粒可以是珠(例如，凝胶珠)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。

在另一方面，本发明的特征在于通过以下收集液滴的方法：(a)提供包括第二液体的移动板(plate)；以及(b)当板移动时，允许第一液体的液滴接触第二液体，其中液滴被输送离开接触点，并且第一液体和第二液体彼此不混溶。

在一些实施方案中，步骤(a)中板的运动是旋转的。板的旋转速度(speed ofrotation)可以是约0.05MHz至约150MHz(例如，约0.1MHz至约150MHz、约0.5MHz至约150MHz、约1MHz至约150MHz、约5MHz至约150MHz、约10MHz至约150MHz、约50MHz至约150MHz、约100MHz至约150MHz、约0.05MHz至约100MHz、约0.05MHz至约50MHz、约0.05MHz至约10MHz、约0.05MHz至约1MHz、约0.05MHz至约0.1MHz、约0.1MHz至约100MHz、约1MHz至约50MHz、约5MHz至约50MHz、约10MHz至约20MHz)。在一些实施方案中，步骤(a)中板的运动是振荡的。振荡频率可以是约0.05MHz至约150MHz(例如，约0.1MHz至约150MHz、约0.5MHz至约150MHz、约1MHz至约150MHz、约5MHz至约150MHz、约10MHz至约150MHz、约50MHz至约150MHz、约100MHz至约150MHz、约0.05MHz至约100MHz、约0.05MHz至约50MHz、约0.05MHz至约10MHz、约0.05MHz至约1MHz、约0.05MHz至约0.1MHz、约0.1MHz至约100MHz、约1MHz至约50MHz、约5MHz至约50MHz、约10MHz至约20MHz)。

在一些实施方案中，在板移动的同时添加第二液体。添加第二液体的速率可以是约150μL/min至约115L/min(例如，约250μL/min至约115L/min、约500μL/min至约115L/min、约750μL/min至约115L/min、约1000μL/min至约115L/min、约5mL/min至约115L/min、约10mL/min至约115L/min、约50mL/min至约115L/min、约100mL/min至约115L/min、约250mL/min至约115L/min、约500mL/min至约115L/min、约1L/min至约115L/min、约5L/min至约115L/min、约10L/min至约115L/min、约50L/min至约115L/min、约100L/min至约115L/min、约150μL/min至约100L/min、约150μL/min至约50L/min、约150μL/min至约10L/min、约150μL/min至约1L/min、约150μL/min至约500mL/min、约150μL/min至约100mL/min、约150μL/min至约1mL/min、约150μL/min至约500μL/min、约150μL/min至约250μL/min、约250μL/min至约100L/min、约500μL/min至约50L/min、约1000μL/min至约1L/min、约5mL/min至约500mL/min、约100mL/min至约250mL/min)。

在一些实施方案中，板包括容纳第二液体的储器。在一些实施方案中，第一液体比第二液体密度小。在一些实施方案中，第一液体包含颗粒。颗粒可以是珠(例如，凝胶珠)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。

在另一方面，本发明的特征在于通过以下收集液滴的方法：(a)提供储器，其包括部分地填充储器的第二液体；以及(b)当第二液体移动例如旋转时，允许第一液体的液滴接触第二液体，其中液滴从接触点输送，例如径向地向外输送，并且第一液体和第二液体彼此不混溶。

在一些实施方案中，储器是旋转的。储器的旋转速率(rate)可以是约0.05MHz至约150MHz(例如，约0.1MHz至约150MHz、约0.5MHz至约150MHz、约1MHz至约150MHz、约5MHz至约150MHz、约10MHz至约150MHz、约50MHz至约150MHz、约100MHz至约150MHz、约0.05MHz至约100MHz、约0.05MHz至约50MHz、约0.05MHz至约10MHz、约0.05MHz至约1MHz、约0.05MHz至约0.1MHz、约0.1MHz至约100MHz、约1MHz至约50MHz、约5MHz至约50MHz、约10MHz至约20MHz)。在一些实施方案中，步骤(a)中板的运动是振荡的。振荡频率可以是约0.05MHz至约150MHz(例如，约0.1MHz至约150MHz、约0.5MHz至约150MHz、约1MHz至约150MHz、约5MHz至约150MHz、约10MHz至约150MHz、约50MHz至约150MHz、约100MHz至约150MHz、约0.05MHz至约100MHz、约0.05MHz至约50MHz、约0.05MHz至约10MHz、约0.05MHz至约1MHz、约0.05MHz至约0.1MHz、约0.1MHz至约100MHz、约1MHz至约50MHz、约5MHz至约50MHz、约10MHz至约20MHz)。

在一些实施方案中，储器包括入口和出口，并且第二液体从入口流向出口。第二液体的流量可以是约150μL/min至约115L/min(例如，约250μL/min至约115L/min、约500μL/min至约115L/min、约750μL/min至约115L/min、约1000μL/min至约115L/min、约5mL/min至约115L/min、约10mL/min至约115L/min、约50mL/min至约115L/min、约100mL/min至约115L/min、约250mL/min至约115L/min、约500mL/min至约115L/min、约1L/min至约115L/min、约5L/min至约115L/min、约10L/min至约115L/min、约50L/min至约115L/min、约100L/min至约115L/min、约150μL/min至约100L/min、约150μL/min至约50L/min、约150μL/min至约10L/min、约150μL/min至约1L/min、约150μL/min至约500mL/min、约150μL/min至约100mL/min、约150μL/min至约1mL/min、约150μL/min至约500μL/min、约150μL/min至约250μL/min、约250μL/min至约100L/min、约500μL/min至约50L/min、约1000μL/min至约1L/min、约5mL/min至约500mL/min、约100mL/min至约250mL/min)。

在一些实施方案中，第一液体比第二液体密度小。在一些实施方案中，第一液体包含颗粒。颗粒可以是珠(例如，凝胶珠)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。

在一些实施方案中，储器包括锥形槽。在一些实施方案中，第二液体旋转成涡旋。

在另一方面，本发明的特征在于包括第一通道和非相交通道的装置，所述第一通道具有第一近端和第一远端，其中第一远端向装置的外部开放；所述非相交通道具有近端和远端，其中非相交通道不与第一通道相交，并且非相交通道的远端向装置的外部开放，并定位成允许通过其的液体例如第二液体接触在第一通道远端形成的液滴。本发明的特征还在于该装置与收集储器组合的***以及用其形成液滴的方法。

在本文所述的任何装置、***和方法的实施方案中，装置的围绕出口(或远端)的外部包含离开出口的流体不润湿的材料。对于包括水性液体或亲水液体的通道，围绕出口的材料可以是疏水的。对于包括疏水液体或亲氟液体的通道，围绕出口的材料可以是亲水或疏氟的。

在另一方面，本发明的特征在于一种通过以下来产生液滴的方法：提供具有具有出口的第一通道的装置，输送液体通过出口，并脉冲电磁能量以蒸发液体的一部分以产生液滴。

在一些实施方案中，电磁能量来自包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源的源。在一些实施方案中，电磁能量源具有约100nm至约1mm(例如，约100nm至约1,000nm，例如，约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm或约1000nm)、或(例如，约1,000nm至约10,000nm，例如，约1,050nm、约1,100nm、约1,150nm、约1,200nm、约1,250nm、约1,300nm、约1,350nm、约1,400nm、约1,450nm、约1,500nm、约1,550nm、约1,600nm、约1,650nm、约1,700nm、约1,750nm、约1,800nm、约1,850nm、约1,900nm、约2,000nm、约3,000nm、约4,000nm、约5,000nm、约6,000nm、约7,000nm、约8,000nm、约9,000nm或约10,000nm)、或(例如，约10,000nm至约100,000nm，例如，约20,000nm、约30,000nm、约40,000nm、约50,000nm、约60,000nm、约70,000nm、约80,000nm、约90,000nm或约100,000nm)、或(例如，约100,000nm至约1,000,000nm，例如，约200,000nm、约300,000nm、约400,000nm、约500,000nm、约600,000nm、约700,000nm、约800,000nm、约900,000nm或约1,000,000nm)的输出波长。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约1W/mm²至约1,000W/mm²(例如，约1W/mm²至约10W/mm²，例如，约1.5W/mm²、约2.0W/mm²、约2.5W/mm²、约3.0W/mm²、约3.5W/mm²、约4.0W/mm²、约4.5W/mm²、约5.0W/mm²、约5.5W/mm²、约6.0W/mm²、约6.5W/mm²、约7.0W/mm²、约7.5W/mm²、约8.0W/mm²、约8.5W/mm²、约9.0W/mm²、约9.5W/mm²或约10.0W/mm²)、或(例如，约10W/mm²至约100W/mm²，例如，约15W/mm²、约20W/mm²、约25W/mm²、约30W/mm²、约35W/mm²、约40W/mm²、约45W/mm²、约50W/mm²、约55W/mm²、约60W/mm²、约65W/mm²、约70W/mm²、约75W/mm²、约80W/mm²、约85W/mm²、约90W/mm²、约95W/mm²或约100W/mm²)、或(例如，约100W/mm²至约1,000W/mm²，例如，约150W/mm²、约200W/mm²、约250W/mm²、约300W/mm²、约350W/mm²、约400W/mm²、约450W/mm²、约500W/mm²、约550W/mm²、约600W/mm²、约650W/mm²、约700W/mm²、约750W/mm²、约800W/mm²、约850W/mm²、约900W/mm²、约950W/mm²或约1,000W/mm²)的输出功率密度。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约0.1Hz至约1,000,000Hz(例如，约0.1Hz至约1.0Hz，例如，约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约0.6Hz、约0.7Hz、约0.8Hz、约0.9Hz或约1.0Hz)、或(例如，约1.0Hz至约10Hz，例如，约1.5Hz、约2.0Hz、约2.5Hz、约3.0Hz、约3.5Hz、约4.0Hz、约4.5Hz、约5.0Hz、约5.5Hz、约6.0Hz、约6.5Hz、约7.0Hz、约7.5Hz、约8.0Hz、约8.5Hz、约9.0Hz、约9.5Hz或约10Hz)、或(例如，约10Hz至约100Hz，例如，约15Hz、约20Hz、约25Hz、约30Hz、约35Hz、约40Hz、约45Hz、约50Hz、约55Hz、约60Hz、约65Hz、约70Hz、约75Hz、约80Hz、约85Hz、约90Hz、约95Hz或约100Hz)、或(例如，约100Hz至约1,000Hz，例如，约150Hz、约200Hz、约250Hz、约300Hz、约350Hz、约400Hz、约450Hz、约500Hz、约550Hz、约600Hz、约650Hz、约700Hz、约750Hz、约800Hz、约850Hz、约900Hz、约950Hz或约1,000Hz)、或(例如，约1,000Hz至约10,000Hz，例如，约1,500Hz、约2,000Hz、约2,500Hz、约3,000Hz、约3,500Hz、约4,000Hz、约4,500Hz、约5,000Hz、约5,500Hz、约6,000Hz、约6,500Hz、约7,000Hz、约7,500Hz、约8,000Hz、约8,500Hz、约9,000Hz、约9,500Hz或约10,000Hz)、(例如，约10,000Hz至约100,000Hz，例如，约15,000Hz、约20,000Hz、约25,000Hz、约30,000Hz、约35,000Hz、约40,000Hz、约45,000Hz、约50,000Hz、约55,000Hz、约60,000Hz、约65,000Hz、约70,000Hz、约75,000Hz、约80,000Hz、约85,000Hz、约90,000Hz、约95,000Hz或约100,000Hz)、或(例如，约100,000Hz至约1,000,000Hz，例如，约150,000Hz、约200,000Hz、约250,000Hz、约300,000Hz、约350,000Hz、约400,000Hz、约450,000Hz、约500,000Hz、约550,000Hz、约600,000Hz、约650,000Hz、约700,000Hz、约750,000Hz、约800,000Hz、约850,000Hz、约900,000Hz、约950,000Hz或约1,000,000Hz)的输出脉冲频率。

在一些实施方案中，液滴以每秒至少10个(例如，至少约20个、约30个、约40个、约50个、约60个、约70个、约80个、约90个、约100个或更多个)液滴的频率(rate)产生。在另外的实施方案中，装置包括多于一个第一通道，每个第一通道具有出口，并且方法包括输送液体通过多于一个第一通道中的每一个的出口。在一些实施方案中，多于一个第一通道包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个第一通道。

在一些实施方案中，液体包含电磁能量吸收材料。在一些实施方案中，电磁能量吸收材料通过吸收电磁能量产生热量。

在另外的实施方案中，装置包括围绕第一通道的包层(cladding)，以将电磁能量引导到出口。

在另一方面，本发明提供了一种通过以下减小液滴尺寸的方法：提供具有流速的液滴，使电磁能量源与流速同步，以及从该源脉冲电磁能量以蒸发液滴的至少一部分，从而减小液滴尺寸。

在一些实施方案中，使用本文描述的方法生成液滴。在一些实施方案中，流速为约0.01m/s至约10m/s(例如，约0.01m/s至约0.1m/s，例如，约0.02m/s、约0.03m/s、约0.04m/s、约0.05m/s、约0.06m/s、约0.07m/s、约0.08m/s、约0.09m/s或约0.1m/s)、或(例如，约0.1m/s至约1.0m/s，例如，约0.2m/s、约0.3m/s、约0.4m/s、约0.5m/s、约0.6m/s、约0.7m/s、约0.8m/s、约0.9m/s或约1.0m/s)、或(例如，约1.0m/s至约10.0m/s，例如，约1.5m/s、约2.0m/s、约2.5m/s、约3.0m/s、约3.5m/s、约4.0m/s、约4.5m/s、约5.0m/s、约5.5m/s、约6.0m/s、约6.5m/s、约7.0m/s、约7.5m/s、约8.0m/s、约8.5m/s、约9.0m/s、约9.5m/s或约10.0m/s)。

在一些实施方案中，电磁能量源包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源。在一些实施方案中，电磁能量源具有约100nm至约1,000,000nm(例如，约100nm至约1,000nm，例如，约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm或约1000nm)、或(例如，约1,000nm至约10,000nm，例如，约1,050nm、约1,100nm、约1,150nm、约1,200nm、约1,250nm、约1,300nm、约1,350nm、约1,400nm、约1,450nm、约1,500nm、约1,550nm、约1,600nm、约1,650nm、约1,700nm、约1,750nm、约1,800nm、约1,850nm、约1,900nm、约2,000nm、约3,000nm、约4,000nm、约5,000nm、约6,000nm、约7,000nm、约8,000nm、约9,000nm或约10,000nm)、或(例如，约10,000nm至约100,000nm，例如，约20,000nm、约30,000nm、约40,000nm、约50,000nm、约60,000nm、约70,000nm、约80,000nm、约90,000nm或约100,000nm)、或(例如，约100,000nm至约1,000,000nm，例如，约200,000nm、约300,000nm、约400,000nm、约500,000nm、约600,000nm、约700,000nm、约800,000nm、约900,000nm或约1,000,000nm)的输出波长。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约1W/mm²至约1,000W/mm²(例如，约1W/mm²至约10W/mm²，例如，约1.5W/mm²、约2.0W/mm²、约2.5W/mm²、约3.0W/mm²、约3.5W/mm²、约4.0W/mm²、约4.5W/mm²、约5.0W/mm²、约5.5W/mm²、约6.0W/mm²、约6.5W/mm²、约7.0W/mm²、约7.5W/mm²、约8.0W/mm²、约8.5W/mm²、约9.0W/mm²、约9.5W/mm²或约10.0W/mm²)、或(例如，约10W/mm²至约100W/mm²，例如，约15W/mm²、约20W/mm²、约25W/mm²、约30W/mm²、约35W/mm²、约40W/mm²、约45W/mm²、约50W/mm²、约55W/mm²、约60W/mm²、约65W/mm²、约70W/mm²、约75W/mm²、约80W/mm²、约85W/mm²、约90W/mm²、约95W/mm²或约100W/mm²)、或(例如，约100W/mm²至约1,000W/mm²，例如，约150W/mm²、约200W/mm²、约250W/mm²、约300W/mm²、约350W/mm²、约400W/mm²、约450W/mm²、约500W/mm²、约550W/mm²、约600W/mm²、约650W/mm²、约700W/mm²、约750W/mm²、约800W/mm²、约850W/mm²、约900W/mm²、约950W/mm²或约1,000W/mm²)的输出功率密度。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约0.1Hz至约1,000,000Hz(例如，约0.1Hz至约1.0Hz，例如，约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约0.6Hz、约0.7Hz、约0.8Hz、约0.9Hz或约1.0Hz)、或(例如，约1.0Hz至约10Hz，例如，约1.5Hz、约2.0Hz、约2.5Hz、约3.0Hz、约3.5Hz、约4.0Hz、约4.5Hz、约5.0Hz、约5.5Hz、约6.0Hz、约6.5Hz、约7.0Hz、约7.5Hz、约8.0Hz、约8.5Hz、约9.0Hz、约9.5Hz或约10Hz)、或(例如，约10Hz至约100Hz，例如，约15Hz、约20Hz、约25Hz、约30Hz、约35Hz、约40Hz、约45Hz、约50Hz、约55Hz、约60Hz、约65Hz、约70Hz、约75Hz、约80Hz、约85Hz、约90Hz、约95Hz或约100Hz)、或(例如，约100Hz至约1,000Hz，例如，约150Hz、约200Hz、约250Hz、约300Hz、约350Hz、约400Hz、约450Hz、约500Hz、约550Hz、约600Hz、约650Hz、约700Hz、约750Hz、约800Hz、约850Hz、约900Hz、约950Hz或约1,000Hz)、或(例如，约1,000Hz至约10,000Hz，例如，约1,500Hz、约2,000Hz、约2,500Hz、约3,000Hz、约3,500Hz、约4,000Hz、约4,500Hz、约5,000Hz、约5,500Hz、约6,000Hz、约6,500Hz、约7,000Hz、约7,500Hz、约8,000Hz、约8,500Hz、约9,000Hz、约9,500Hz或约10,000Hz)、(例如，约10,000Hz至约100,000Hz，例如，约15,000Hz、约20,000Hz、约25,000Hz、约30,000Hz、约35,000Hz、约40,000Hz、约45,000Hz、约50,000Hz、约55,000Hz、约60,000Hz、约65,000Hz、约70,000Hz、约75,000Hz、约80,000Hz、约85,000Hz、约90,000Hz、约95,000Hz或约100,000Hz)、或(例如，约100,000Hz至约1,000,000Hz，例如，约150,000Hz、约200,000Hz、约250,000Hz、约300,000Hz、约350,000Hz、约400,000Hz、约450,000Hz、约500,000Hz、约550,000Hz、约600,000Hz、约650,000Hz、约700,000Hz、约750,000Hz、约800,000Hz、约850,000Hz、约900,000Hz、约950,000Hz或约1,000,000Hz)的输出脉冲频率。

在一些实施方案中，液滴包含电磁能量吸收材料。

在一些实施方案中，电磁能量吸收材料通过吸收电磁能量产生热量。

在一些实施方案中，液滴包含溶剂和溶质，并且减小液滴的尺寸导致溶质浓度的增加。在一些实施方案中，本文描述的方法还包括识别待去除的液滴。在一些实施方案中，液滴中的液体大体上蒸发。

在另一方面，本发明提供了用于产生液滴或减小液滴尺寸的***。***包括装置，该装置包括第一通道和电磁能量源，该第一通道具有入口和出口，该电磁能量源被设置为照射离开出口的液体或液滴。

在一些实施方案中，电磁能量源被设置为将电磁能量脉冲到输送通过出口的液体上，以产生液体的液滴。在一些实施方案中，装置还包括围绕第一通道的包层，以将电磁能量引导到出口。

在一些实施方案中，电磁能量源包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源。在一些实施方案中，电磁能量源具有约100nm至约1,000,000mm(例如，约100nm至约1,000nm，例如，约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm或约1000nm)、或(例如，约1,000nm至约10,000nm，例如，约1,050nm、约1,100nm、约1,150nm、约1,200nm、约1,250nm、约1,300nm、约1,350nm、约1,400nm、约1,450nm、约1,500nm、约1,550nm、约1,600nm、约1,650nm、约1,700nm、约1,750nm、约1,800nm、约1,850nm、约1,900nm、约2,000nm、约3,000nm、约4,000nm、约5,000nm、约6,000nm、约7,000nm、约8,000nm、约9,000nm或约10,000nm)、或(例如，约10,000nm至约100,000nm，例如，约20,000nm、约30,000nm、约40,000nm、约50,000nm、约60,000nm、约70,000nm、约80,000nm、约90,000nm或约100,000nm)或(例如，约100,000nm至约1,000,000nm，例如，约200,000nm、约300,000nm、约400,000nm、约500,000nm、约600,000nm、约700,000nm、约800,000nm、约900,000nm或约1,000,000nm)的输出波长。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约1W/mm²至约1,000W/mm²(例如，约1W/mm²至约10W/mm²，例如，约1.5W/mm²、约2.0W/mm²、约2.5W/mm²、约3.0W/mm²、约3.5W/mm²、约4.0W/mm²、约4.5W/mm²、约5.0W/mm²、约5.5W/mm²、约6.0W/mm²、约6.5W/mm²、约7.0W/mm²、约7.5W/mm²、约8.0W/mm²、约8.5W/mm²、约9.0W/mm²、约9.5W/mm²、约10.0W/mm²)、或(例如，约10W/mm²至约100W/mm²，例如，约15W/mm²、约20W/mm²、约25W/mm²、约30W/mm²、约35W/mm²、约40W/mm²、约45W/mm²、约50W/mm²、约55W/mm²、约60W/mm²、约65W/mm²、约70W/mm²、约75W/mm²、约80W/mm²、约85W/mm²、约90W/mm²、约95W/mm²或约100W/mm²)、或(例如，约100W/mm²至约1,000W/mm²，例如，约150W/mm²、约200W/mm²、约250W/mm²、约300W/mm²、约350W/mm²、约400W/mm²、约450W/mm²、约500W/mm²、约550W/mm²、约600W/mm²、约650W/mm²、约700W/mm²、约750W/mm²、约800W/mm²、约850W/mm²、约900W/mm²、约950W/mm²或约1,000W/mm²)的输出功率密度。

在一些实施方案中，电磁能量源具有约0.1Hz至约1,000,000Hz(例如，约0.1Hz至约1.0Hz，例如，约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约0.6Hz、约0.7Hz、约0.8Hz、约0.9Hz或约1.0Hz)、或(例如，约1.0Hz至约10Hz，例如，约1.5Hz、约2.0Hz、约2.5Hz、约3.0Hz、约3.5Hz、约4.0Hz、约4.5Hz、约5.0Hz、约5.5Hz、约6.0Hz、约6.5Hz、约7.0Hz、约7.5Hz、约8.0Hz、约8.5Hz、约9.0Hz、约9.5Hz或约10Hz)、或(例如，约10Hz至约100Hz，例如，约15Hz、约20Hz、约25Hz、约30Hz、约35Hz、约40Hz、约45Hz、约50Hz、约55Hz、约60Hz、约65Hz、约70Hz、约75Hz、约80Hz、约85Hz、约90Hz、约95Hz或约100Hz)、或(例如，约100Hz至约1,000Hz，例如，约150Hz、约200Hz、约250Hz、约300Hz、约350Hz、约400Hz、约450Hz、约500Hz、约550Hz、约600Hz、约650Hz、约700Hz、约750Hz、约800Hz、约850Hz、约900Hz、约950Hz或约1,000Hz)、或(例如，约1,000Hz至约10,000Hz，例如，约1,500Hz、约2,000Hz、约2,500Hz、约3,000Hz、约3,500Hz、约4,000Hz、约4,500Hz、约5,000Hz、约5,500Hz、约6,000Hz、约6,500Hz、约7,000Hz、约7,500Hz、约8,000Hz、约8,500Hz、约9,000Hz、约9,500Hz或约10,000Hz)、(例如，约10,000Hz至约100,000Hz，例如，约15,000Hz、约20,000Hz、约25,000Hz、约30,000Hz、约35,000Hz、约40,000Hz、约45,000Hz、约50,000Hz、约55,000Hz、约60,000Hz、约65,000Hz、约70,000Hz、约75,000Hz、约80,000Hz、约85,000Hz、约90,000Hz、约95,000Hz或约100,000Hz)、或(例如，约100,000Hz至约1,000,000Hz，例如，约150,000Hz、约200,000Hz、约250,000Hz、约300,000Hz、约350,000Hz、约400,000Hz、约450,000Hz、约500,000Hz、约550,000Hz、约600,000Hz、约650,000Hz、约700,000Hz、约750,000Hz、约800,000Hz、约850,000Hz、约900,000Hz、约950,000Hz或约1,000,000Hz)的输出脉冲频率。

在一些实施方案中，***还包括设置为检测液滴的检测器(detector)。在另外的实施方案中，电磁能量源被设置为脉冲电磁能量以减小液滴的尺寸。

定义

在值被描述为范围的情况下，应当理解，这样的公开内容包括在这样的范围内的所有可能的子范围的公开内容，以及落入这样的范围内的特定数值，而不管是否明确说明了特定数值或特定子范围。

如本文使用的术语“约”是指所述值的±10％。

术语“衔接子(adaptor)”、“衔接子(adapter)”和“标签”可以同义使用。衔接子或标签可以通过任何方法(包括连接、杂交或其他方法)与待“加标签”的多核苷酸序列偶联。

如本文使用的术语“条形码”通常指传达或能够传达关于分析物的信息的标记或标识物(identifier)。条形码可以是分析物的一部分。条形码可以是除了分析物(例如，核酸分子)的内源性特征(例如，分析物的尺寸或末端序列)之外附接到分析物的标签或者标签的组合。条形码可以是独特的。条形码可以具有各种不同的形式。例如，条形码可以包括多核苷酸条形码、随机核酸和/或氨基酸序列、和合成的核酸和/或氨基酸序列。条形码可以以可逆或不可逆的方式附接到分析物。条形码可以在样品测序之前、期间和/或之后添加到例如脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)样品的片段。条形码可以允许实时鉴定和/或定量个体测序读段。

如本文使用的术语“珠”通常是指不是生物颗粒的颗粒。珠可以是固体或半固体颗粒。珠可以是凝胶珠。凝胶珠可以包含聚合物基质(例如，通过聚合或交联形成的基质)。聚合物基质可以包括一种或更多种聚合物(例如，具有不同官能团或重复单元的聚合物)。聚合物基质中的聚合物可以无规排列，诸如无规共聚物，和/或具有有序结构，诸如嵌段共聚物。交联可以经由共价、离子、或诱导、相互作用、或物理缠结。珠可以是大分子。珠可以由结合在一起的核酸分子形成。珠可以经由分子(例如，大分子)诸如单体或聚合物的共价或非共价组装形成。这样的聚合物或单体可以是天然的或合成的。这样的聚合物或单体可以是以下或可以包括以下：例如，核酸分子(例如，DNA或RNA)。珠可以由聚合材料形成。珠可以是磁性或非磁性的。珠可以是刚性的。珠可以是柔性和/或可压缩的。珠可以是可破坏的(disruptable)或可溶解的。珠可以是由包含一种或更多种聚合物的涂层包覆的固体颗粒(例如，包括但不限于氧化铁、金或银的金属基颗粒)。这样的涂层可以是可破坏的或可溶解的。

如本文使用的术语“生物颗粒”通常指源自生物样品的离散的生物***。生物颗粒可以是病毒。生物颗粒可以是细胞或细胞衍生物。生物颗粒可以是来自细胞的细胞器。来自细胞的细胞器的实例包括但不限于，细胞核、内质网、核糖体、高尔基体、内质网、叶绿体、内吞囊泡、外排囊泡、液泡和溶酶体。生物颗粒可以是来自细胞群体的罕见细胞。生物颗粒可以是任何类型的细胞，包括但不限于原核细胞、真核细胞、细菌、真菌、植物、哺乳动物或其他动物细胞类型、支原体、正常组织细胞、肿瘤细胞或任何其他细胞类型，无论源自单细胞还是多细胞生物。生物颗粒可以是细胞的组成部分。生物颗粒可以是以下或可以包括以下：DNA、RNA、细胞器、蛋白质或其任何组合。生物颗粒可以是以下或可以包括以下：基质(例如，凝胶或聚合物基质)，包括细胞或来自细胞的一种或更多种组成部分(例如，细胞珠)，诸如来自细胞的DNA、RNA、细胞器、蛋白质或其任何组合。生物颗粒可以从受试者的组织获得。生物颗粒可以是硬化细胞(hardened cell)。这样的硬化细胞可以包含细胞壁或细胞膜或者可以不包含细胞壁或细胞膜。生物颗粒可以包括细胞的一种或更多种组成部分，但可以不包括细胞的其他组成部分。这样的组成部分的实例是细胞核或细胞的其他细胞器。细胞可以是活细胞。活细胞能够被培养，例如，当包封在凝胶或聚合物基质中时被培养，或者当包括凝胶或聚合物基质时被培养。

如本文使用的术语“宽带(broadband)”是指发射具有宽波长范围(诸如例如，跨越50nm或更多、诸如100nm或更多、诸如150nm或更多、诸如200nm或更多、诸如250nm或更多、诸如300nm或更多、诸如350nm或更多、诸如400nm或更多、并包括跨越500nm或更多)的光的光源。例如，一种合适的宽带光源发射具有400nm至700nm的波长的光。合适的宽带光源的另一实例包括发射具有500nm至700nm的波长的光的光源。实例包括卤素灯、氘弧灯、氙弧灯、稳定光纤耦合宽带光源、具有连续光谱的宽带LED、超发光发射二极管、半导体发光二极管、宽光谱LED白光源和多LED集成白光源。

如本文使用的术语“包层(cladding)”是指围绕通道的光学材料的一个或更多个层，被设计成限制和引导光的传播。

如本文使用的术语“不润湿(do not wet)”是指液体与材料具有70°或更大(例如，至少90°)的接触角的可润湿度程度。对接触角的测量不需要在本发明的装置或***中进行，而是可以在单独的测定中使用相同的材料和液体进行。

如本文使用的术语“流体连接(fluidically connected)”是指允许流体在不通过中间元件的情况下在至少两个装置元件(例如，通道、储器等)之间移动的这样的装置元件之间的直接连接。

如本文使用的术语“基因组”通常指来自受试者的基因组信息，基因组信息可以是，例如，受试者的遗传信息的至少一部分或全部。基因组可以以DNA或RNA编码。基因组可以包括编码蛋白质的编码区以及非编码区。基因组可以包括生物体中所有染色体的序列。例如，人类基因组具有总共46条染色体。所有这些的序列一起可以构成人类基因组。

如本文使用的术语“与…流体连通(in fluid communication with)”是指允许流体在通过或不通过一个或更多个中间装置元件的情况下在至少两个装置元件(例如，通道、储器等)之间移动的这样的装置元件之间的连接。

如本文使用的术语“大分子成分”通常指包含在生物颗粒内或来自生物颗粒的大分子。大分子成分可以包括核酸。在一些情况下，生物颗粒可以是大分子。大分子成分可以包括DNA或DNA分子。大分子成分可以包括RNA或RNA分子。RNA可以是编码的或非编码的。例如，RNA可以是信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)或转移RNA(tRNA)。RNA可以是转录物。RNA分子可以是(i)成簇规律间隔短回文(CRISPR)RNA分子(crRNA)或(ii)单个引导RNA(sgRNA)分子。RNA可以是长度小于200个核酸碱基的小RNA或长度大于200个核酸碱基的大RNA。小RNA可以包括5.8S核糖体RNA(rRNA)、5S rRNA、转移RNA(tRNA)、微RNA(miRNA)、小干扰RNA(siRNA)、小核仁RNA(snoRNA)、Piwi相互作用RNA(piRNA)、tRNA衍生的小RNA(tsRNA)和小rDNA衍生的RNA(srRNA)。RNA可以是双链RNA或单链RNA。RNA可以是环状RNA。大分子成分可以包括蛋白质。大分子成分可以包括肽。大分子成分可以包括多肽或蛋白质。多肽或蛋白质可以是细胞外的或细胞内的多肽或蛋白质。大分子成分也可以包括代谢物。本领域技术人员将理解这些和其他合适的大分子成分(也称为分析物)(参见美国专利第10,011,872号和第10,323,278号和PCT公布第WO 2019/157529号，其中每一项通过引用以其整体并入本文)。

如本文使用的术语“分子标签”通常指能够与大分子成分结合的分子。分子标签可以以高亲和力与大分子成分结合。分子标签可以以高特异性与大分子成分结合。分子标签可以包括核苷酸序列。分子标签可以包括寡核苷酸或多肽序列。分子标签可以包括DNA适体。分子标签可以是引物或包含引物。分子标签可以是蛋白质或包含蛋白质。分子标签可以包括多肽。

分子标签可以是条形码。

如本文使用的术语“非生物颗粒”是指不是如本文所述的生物颗粒的颗粒。

如本文使用的术语“油”通常指与水不混溶的液体。油可以具有高于或低于水的密度和/或高于或低于水的粘度。

如本文使用的术语“样品”通常指受试者的生物样品。生物样品可以是核酸样品或蛋白质样品。生物样品可以源自另一样品。样品可以是组织样品，诸如活检、芯活检、针抽吸物或细针抽吸物。样品可以是液体样品，诸如血液样品、尿液样品或唾液样品。样品可以是皮肤样品。样品可以是颊拭子。样品可以是血浆或血清样品。样品可以包括生物颗粒，例如细胞或病毒或其群体，或者样品可以可选地不含生物颗粒。无细胞样品可以包括多核苷酸。多核苷酸可以从身体样品中分离，身体样品可以选自由以下组成的组：血液、血浆、血清、尿液、唾液、粘膜***物、痰、粪便和眼泪。

如本文使用的术语“测序”通常指用于确定一个或更多个多核苷酸中核苷酸碱基的序列的方法和技术。多核苷酸可以是例如核酸分子，诸如脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)，包括其变体或衍生物(例如，单链DNA)。测序可以通过目前可用的各种***进行，诸如但不限于

Pacific Biosciences

Oxford

或Life Technologies(ION

)的测序***。可选或另外地，测序可以使用核酸扩增、聚合酶链式反应(PCR)(例如，数字PCR、定量PCR或实时PCR)或等温扩增来进行。这样的***可以提供对应于受试者(例如，人类)的遗传信息的多个原始遗传数据，这些数据由***从受试者提供的样品生成。在一些实例中，这样的***提供测序读段(本文中也称为“读段”)。读段可以包括对应于已测序的核酸分子序列的核酸碱基串。在一些情况下，本文提供的***和方法可以用于蛋白质组信息。

如本文使用的术语“受试者”通常指动物，诸如哺乳动物(例如，人类)、或鸟类(例如，鸟)或其他生物(诸如，植物)。受试者可以是脊椎动物、哺乳动物、小鼠、灵长类动物、猿或人类。动物可以包括但不限于农场动物、运动动物和宠物。受试者可以是健康或无症状的个体，患病或怀疑患病(例如，癌症)或易患病的个体、或需要治疗或怀疑需要治疗的个体。受试者可以是患者。

如本文中关于分流器的垂直位置所使用的术语“大体上恒定”通常指从分流器到界面的距离在平均水平的±10％内时的状态。

如本文中关于液滴形成所使用的术语“大体上静止”通常指当连续相中形成的液滴的运动是被动的(例如，由分散相和连续相之间的密度差异引起)时的状态。

附图简述

图1是一种微流体装置的方案，该微流体装置包括可操作地耦合到致动器的通道和位于装置下方的储器。装置的出口穿过储器中的液体和第二流体(例如，空气)的界面。

图2是示出使用本文所述装置的液滴形成的时间过程的方案。

图3是示出本文所述的***的方案。该***包括装置、位于该装置下方的储器以及两个注射器泵。装置连接到放置在移动平台上的致动器。***还包括液位传感器，用于确定储器中的液位。

图4是示出其中储器中的界面在两种不混溶液体之间的装置的方案。

图5是示出其中两种液体在出口上游混合从而允许更长的混合时间的装置的方案。

图6是示出其中相被切换的装置的方案。装置包含油，并且储器包含水相。

图7是示出其中液滴密度小于连续相并且液滴产生后上升的装置的方案。

图8是示出其中储器移动而装置保持静止的装置的方案。

图9是示出具有致动器诸如超声波换能器的装置的方案，该致动器振动储器中液体的界面而装置和储器保持静止。

图10是示出其中储器包含分流器的装置的方案，该分流器在液滴形成时保持界面的恒定垂直位置。

图11是示出具有多于一个通道的微流体装置的方案。每个通道包含出口，以同时从每个通道形成液滴。右侧的插图示出了任选的特征，其中芯片在通道的开口处包括喷嘴。

图12A是示出其中微流体装置在槽上产生液滴的***的实施方案的方案。第二流体(在该情况下是油)从入口流向出口。流动的油使液滴移动离开接触点。

图12B是示出不使用槽和使用槽的情况下液滴形成的结果的一系列显微照片。图12B突出了通过使用槽，液滴尺寸的优越的均匀性。

图13是示出其中微流体装置在板上产生液滴的***的实施方案的方案。板和它上面的流体旋转以使进入的液滴移动离开接触点。

图14A是示出其中微流体装置在储器上产生液滴的***的实施方案的方案。储器中的流体被旋转以使进入的液滴移动离开接触点。

图14B是示出其中微流体装置在锥形储器上产生液滴的***的实施方案的方案。储器中的流体在其从入口移动到出口的过程中旋转，并使进入的液滴移动离开接触点。

图15A是示出其中微流体装置连接到两个储器并配备有压电元件以振动该装置的***的实施方案的方案。当液体离开装置并落入含有液体的第三储器时形成液滴，在所述液体中液滴是不混溶的。

图15B是示出其中微流体装置连接到两个储器并配备有压电元件以振动该装置的***的实施方案的方案。当液体离开装置并进入含有液体的第三储器时形成液滴，在所述液体中液滴是不混溶的。在该实施方案中，装置的出口浸没在不混溶液体中。

图15C是在空气中产生液滴和直接在不混溶流体中产生液滴的图15A和图15B的装置的一系列照片。

图16是示出本发明的说明产生包含单个珠的液滴的方法的实施方案的方案。

图17是示出其中微流体装置连接到三个储器并配备有压电元件以振动该装置的***的实施方案的方案。微流体装置将形成液滴的两种液体组合。当液滴形成时，液滴被不混溶的液体包覆。然后，允许这些液滴落入储器中。

图18是示出具有出口的通道和在通道内朝向出口流动并离开出口的液体的方案。光源被激活并照射离开出口的液体的一部分。

图19是示出具有出口的通道和在通道内朝向出口流动并离开出口的液体的方案。按照脉冲模式激活和调节光源以照射离开出口的液体的一部分。引导向离开通道的液体的脉冲光产生局部加热，导致液体蒸发并产生液滴。

图20是示出具有出口的通道和在通道内朝向出口流动并离开出口的液体的方案。通道被包层包围，所述包层在出口上游的位置处接受光，限制光，并将光的传播引导到离开出口的液体的一部分。对离开出口的液体的照射导致局部加热、蒸发和液滴的产生。

图21是示出减小液滴尺寸的方案。通道具有出口，在出口处形成液滴。光被引导向液滴，并且部分地蒸发液滴中的液体，产生尺寸减小的液滴。

图22是示出具有出口的通道和液滴的方案。传感器识别感兴趣的液滴并激活光源以照射感兴趣的液滴。来自光源的光蒸发液滴中的液体，从将被收集在液滴储器中的一批液滴中去除感兴趣的液滴。

发明详述

本发明提供了用于形成液滴的装置、套件和***及其使用方法。装置可以用于形成尺寸适于用作微型化学反应器(例如，用于遗传测序)的液滴。通常，液滴通过使第一液体流经装置外部的出口而形成。本发明还提供了用于改变液滴的尺寸或用于从多于一个液滴中消除液滴的方法、装置和***。可以形成单一液体(例如，水相)或多于一种(例如，2种、3种、4种、5种或更多种)液体(例如，水相)的液滴。

本发明提供了用于由从装置外部的出口离开的液体形成液滴的装置、***和方法，例如，通过移动包含第一液体的通道的出口穿过第二液体和流体的界面以在第二液体中形成第一液体的液滴，通过当液体输送通过出口时振动该装置，或者通过当液体从出口离开时照射液体的一部分。通过控制一个或更多个指定的液滴产生参数，装置和方法可以提供具有期望特性的液滴或液滴群体。本文所述的装置、***和方法提供了具有一致特征(诸如所产生的液滴的数量、所产生的液滴的尺寸和液滴填充比(例如，包括指定数量的颗粒的液滴的数量对比不包括指定数量的颗粒的液滴的数量))的液滴群体。

不像其他***，本文所述的液滴形成可以在连续相不流动的情况下发生。应理解，在液滴形成期间，连续相将移动，例如，通过出口的相对运动。本发明还提供了储器和/或槽，其提供连续相的移动以输送液滴离开接触点。这种移动可以通过防止液滴形成时彼此接触来增强液滴的均匀性。例如，随着接触点处(例如，两个或更多个液滴之间)的聚结(coalescence)程度的降低，液滴均匀性增加。在第二液滴到达接触点之前，第一液滴离开接触点的移动可以降低或防止第一液滴和第二液滴的聚结。在一种实施方案中，防止液滴之间的接触可以降低液滴变形的程度。

装置和***

本发明的装置包括具有深度、宽度、近端和远端的第一通道。近端(即，入口)与液体源流体连通或被配置成与液体源流体连通，所述液体源为例如储器，储器例如通过管道与装置集成或与装置耦合。通道还包括离开装置的远端(即，出口)。

在一种实施方案中，第一通道具有出口，该出口被配置成接触包含在储器中的第二液体。第二液体具有与流体诸如空气的界面。在一些实施方案中，界面是两种液体(即，两种不混溶的液体)的界面。第二液体可以是例如油。出口相对于储器中液体的界面移动。第一液体(即，分散相)输送通过通道，并且当通道的出口穿过储器中的液体(即，连续相，例如，油)的界面时，在第二液体中形成第一液体的液滴。

***中的装置的一般方案在图1中示出。该***包括具有具有出口的通道和包含第二液体(例如，油)的储器的装置，第二液体(例如，油)具有与流体(例如，空气)的界面。在该实施方案中，装置包括出口上游的两个入口，并且每个入口连接到包含液体的通道。然而，本领域技术人员将理解，通道可以仅包含单个入口。可选地，通道可以包括多于一个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)入口。在具有两种液体的实施方案中，一种液体可以包含颗粒(例如，生物颗粒、非生物颗粒或其组合)，并且另一种液体可以不包含颗粒或包含不同类型的颗粒(例如，一种生物颗粒和一种非生物颗粒)。两种液体可以在通过入口进入通道时混合，例如，如图1所示，或者液体可以在入口处混合，如图5所示。

相对运动改变装置相对于界面的垂直位置。致动器可以引起装置、储器或界面本身的运动，从而引起出口和界面之间的相对运动。当液体输送通过出口时，出口和界面的相对运动引起液滴形成。每次出口穿过储器中液体的界面时，可以形成液滴。如果液滴密度大于储器中的液体，那么液滴沉到储器的底部。然而，如果液滴密度小于储器中的液体，那么液滴上升到储器的顶部(图7)。这些液滴可以被收集在储器中。

致动器可以可操作地耦合到装置或储器，以引起出口和储器中液体的界面之间的相对运动。致动器(例如，机械振荡器)可以可操作地耦合到装置的出口(图3)。在该实施方案中，致动器引起出口的相对运动，而储器保持大体上静止。在可选的实施方案中，致动器可操作地耦合到储器(图8)。在该实施方案中，致动器引起储器的相对运动，而出口保持大体上静止。在又另一实施方案中，致动器(例如，超声波换能器)可操作地耦合到储器中的液体(图9)。在该实施方案中，致动器移动界面，而储器和出口大体上静止。

任何合适的致动器可以用于引起相对运动，诸如机械振荡器、振动器、换能器(例如，超声波换能器)等。可以使用任何引起机械运动的致动器。致动器可以可操作地耦合到出口、储器、储器中的液体或其组合。致动器可以包括压电元件，下文更详细地描述了压电元件。在一些实施方案中，例如当耦合到储器中的液体时，致动器产生声波或机械波。

在液滴形成期间，储器中液体的垂直水平可以在液滴形成期间增加。传感器(例如，光学传感器)可以用于感测储器中液位的垂直位置。该传感器可以向致动器提供反馈，例如，以校准致动器的垂直位置(图3)。

储器可以包括分流器(图10)。分流器被配置成保持储器中的液体体积大体上恒定或界面的垂直位置大体上恒定。例如，当液滴形成并收集在储器中时，储器中的液体体积可以增加，从而改变界面的垂直位置。分流器可以将液体移出储器，并保持储器中的液体体积大体上恒定，从而提供界面的大体上恒定的垂直位置。

在另一种实施方案中，装置被振动以产生液滴。在该实施方案中，装置不需要穿过与第二液体的界面。当液体离开装置时，随着装置振动形成液滴。装置的出口可以浸没在不混溶的液体中或可以不浸没在其中(图15A-图15B)。

第一通道的深度和宽度可以相同，或者一个可以大于另一个，例如，宽度大于深度，或者第一深度大于宽度。在一些实施方案中，深度和/或宽度在约0.1μm和1000μm之间。在一些实施方案中，第一通道的深度和/或宽度为1μm至750μm、1μm至500μm、1μm至250μm、1μm至100μm、1μm至50μm或3μm至40μm。在一些情况下，当宽度和长度不同时，宽度与深度的比率为例如0.1至10，例如0.5至2或大于3，诸如3至10、3至7或3至5。第一通道在其长度上的宽度和深度可以是恒定的或者可以不是恒定的。特别地，宽度可以在邻近远端处增加或减少。通常，通道可以具有任何合适的横截面，诸如矩形、三角形、或圆形或其组合。在特定实施方案中，通道可以包括沿着底部表面的凹槽(groove)。通道的宽度或深度也可以增加或减少(例如，在不同的部分中)，以改变液体或颗粒的流量或颗粒的对齐。

在另一实施方案中，装置包含具有入口和出口的第一通道。在一种实施方案中，第一通道包含液体，并且液体输送通过出口，在出口处光与液体相互作用，例如引起蒸发。当离开第一通道出口的液体穿过照射区域时，对液体的局部加热和蒸发导致液滴形成。然后可以将液滴收集到液滴储器中。

本发明的装置还可以包括与第一通道在其近端和远端之间相交的另外的通道，例如，具有第二深度、第二宽度、第二近端和第二远端的一个或更多个第二通道，或具有第三深度、宽度、近端和远端的第三通道。第一近端和第二近端中的每一个与液体源流体连通(例如，流体连接)或被配置成与液体源流体连通(例如，流体连接)，液体源例如是例如通过管道与装置集成或与装置耦合的储器。包括一个或更多个相交通道允许从第一通道分开液体或将液体引入第一通道中，例如，与第一通道中的液体组合或不与第一通道中的液体组合，例如，以形成鞘流(sheath flow)。通道可以以任何合适的角度与第一通道相交，例如相对于第一通道的中心线约5°至约135°，诸如约75°至约115°或约85°至约95°。可以类似地存在另外的通道，以允许引入另外的液体或相同液体的另外的流动。多于一个通道可以在第一通道的同一侧或不同侧与第一通道相交。当多于一个通道在不同侧相交时，通道可以沿着第一通道的长度相交，以允许液体在同一点或不同点引入。可以选择来自相交通道的液体的流量来控制液滴形成。例如，可以选择含有珠的液体的流量和另一液体(例如，含有细胞的液体)的流量，以产生含有单个珠(和任选地单个细胞)的液滴。该过程允许液滴的超泊松装载。装置可以包括不与第一通道(或存在的第二通道或第三通道)相交的一个或更多个另外的通道。这些通道可以在装置的外部具有出口，所述出口被定位为在液滴形成时将液体递送到液滴(图17)。该液体可以与液滴不混溶，并在液滴在气体环境中例如在空气中形成时包覆液滴。可选地，通道可以沿着第一通道的长度在不同的点相交。在一些情况下，被配置为引导包含多于一个颗粒的液体的通道可以在通道的一个或更多个表面中具有一个或更多个凹槽，以将颗粒向相交处引导。例如，这样的凹槽可以增加所产生的液滴的单一占据率。另外的通道可以具有上文对第一通道所讨论的任何结构特征。

装置可以包括多于一个第一通道，例如，以增加液滴形成的频率。通常，通量可以通过增加装置的通道或出口的数量而显著增加。在一些实施方案中，装置可以包括多于一个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或更多个)通道和/或出口(图11)。第一液体(或两个或更多个出口的不同液体)可以输送通过多于一个通道中的每一个的出口。多于一个通道中的每一个的出口和界面的相对运动从每个通道产生液滴。这可以提供比具有单个通道的装置更高通量的液滴形成。例如，如果液体流量大体上相同，则具有五个出口的装置可以同时产生相对于具有一个出口的装置的五倍的液滴。根据实际情况和液体源(例如储器)的尺寸所允许的，装置可以具有尽可能多的出口。例如，该装置可以具有至少约2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个、150个、200个、250个、300个、350个、400个、450个、500个、600个、700个、800个、900个、1000个、1500个、2000个或更多个出口。包括多于一个出口可能需要包括横越而不相交的通道，例如，流动路径在不同的平面中。多于一个第一通道可以与单独的源储器和/或单独的出口流体连通，例如流体连接。在其他实施方案中，两个或更多个第一通道与同一流体源流体连通，例如流体连接，例如在多于一个第一通道从单个、上游通道分叉处。

出口可以包含任选的设计特征，其中喷嘴被添加到通道的出口。喷嘴可以是装置的一部分或是单独的特征。可以调整喷嘴的几何形状和表面特性以确保稳健的液滴产生(图11)。

***可以包括用于第二液体的储器。另外的储器可以存在于例如装置中，以容纳其他液体，例如第一液体，或在装置中组合的液体或在液滴形成时包覆液滴的液体。在一些实施方案中，另外的储器是装置的一部分，例如，与装置集成。在其他实施方案中，另外的储器作为单独的部件提供。储器可以具有任何合适的几何形状以容纳液体。储器可以容纳连续相，并且可以是任何合适的结构(例如，板(图13)或锥(图14A和图14B)。可以存在用于在另外通道(诸如与第一通道相交的那些通道)中流动的液体的储器。单个储器也可以连接到装置中的多于一个通道，例如，当相同的液体待被引入装置中的两个或更多个不同位置时。还可以包括废物储器或分流器，以便在形成液滴时收集废物或溢流。如上所述，储器可以包括分流器，例如当形成液滴时，分流器保持储器中液体的大体上恒定的垂直位置。可选地，装置可以被配置成与液体源配合(mate)，该液体源可以是外部储器，诸如小瓶(vial)、管或袋(pouch)。类似地，装置可以被配置成与容纳储器的单独部件配合。储器可以具有任何合适的尺寸，例如，以便容纳10μL至500mL，例如，10μL至300mL、25μL至10mL、l00μL至1mL、40μL至300μL、1mL至10mL或10mL至50mL。当存在多于一个储器时，每个储器可以具有相同或不同的尺寸。

在一些实施方案中，储器包括以下或与以下流体连通：具有入口和出口的槽(图12A-图12C)。槽可以具有流经槽的连续相，以将液滴向收集储器移动。槽可以向储器倾斜。槽也可以是锥形或类似形状，以允许第二液体旋转运动。在其他实施方案中，储器包括以下或与以下流体连通：移动(例如，旋转或振荡)的板。第二液体被递送到板(图13)。

除了以上讨论的部件，本发明的装置可以包括另外的部件。例如，通道可以包括过滤器(filter)，以防止将碎片引入装置。在一些情况下，本文描述的微流体***可以包括一个或更多个液体流动单元(liquid flow unit)，以引导一种或更多种液体诸如水性液体的流动。在一些情况下，液体流动单元可以包括压缩器(compressor)，以在上游位置处提供正压，从而引导来自上游位置的液体流向下游位置。在一些情况下，液体流动单元可以包括泵(pump)，以在下游位置处提供负压，从而引导来自上游位置的液体流向下游位置。在一些情况下，液体流动单元可以包括压缩器和泵两者，压缩器和泵各自位于不同的位置。在一些情况下，液体流动单元可以在不同的位置处包括不同的装置。液体流动单元可以包括致动器。在一些情况下，在第二液体大体上静止的情况下，储器可以在每个出口处或每个出口附近保持恒定的压力场。装置还可以包括各种阀(valve)，以控制液体沿通道的流动，或者允许液体或液滴引入装置中或从装置取出。合适的阀是本领域已知的。可用于本发明的装置的阀包括隔膜阀、电磁阀、夹管阀或其组合。阀可以手动、电动、磁力、液压、气动或通过其组合来控制。装置还可以包括集成液体泵或可连接到泵，以允许在第一通道和任何其他需要流动的通道中进行泵送。压力泵的实例包括注射器、蠕动泵、隔膜泵和真空源。其他泵可以使用离心力或电动力。可选地，液体运动可以通过重力、毛细作用或表面处理来控制。可以在单个装置中使用多于一个泵和机制用于液体运动。装置还可以包括一个或更多个允许压力均衡的排气口(vent)，以及一个或更多个从液体中去除微粒或其他不期望的组分的过滤器。装置还可以包括另外的入口和/或出口，例如用于引导液体。这样的另外的部件可以由可操作地耦合到装置(例如，通过与装置集成、物理连接到装置(机械地或电气地)、或通过有线或无线连接)的一个或更多个控制器或计算机来致动或监控。

可以使用一个或更多个引起出口和界面之间的相对运动的压电元件来控制液滴形成。压电元件可以在液滴形成期间对装置或***的一个或更多个部分的增量运动给予精确控制。压电元件可以可操作地连接到出口、储器和/或储器中的液体。压电元件可以位于通道内部(即，与通道中的流体接触)、通道外部(即，与流体隔离开)或其组合。例如，压电元件可以与装置集成，或者耦合到装置或以其他方式紧固到装置。紧固件的实例包括但不限于互补螺纹、形状配合对(form-fitting pair)、钩和环、插销(latch)、螺纹、螺钉、卡钉(staple)、夹子(clip)、夹具(clamp)、插齿(prong)、环、角钉(brad)、橡皮圈、铆钉、垫圈(grommet)、销、系带(tie)、按扣(snap)、粘合剂(例如，胶)、胶带、真空、密封件、磁体或其组合。在一些情况下，压电元件可以内置到通道中。可选或另外地，压电元件可以连接到储器或通道，或者可以是储器或装置的部件，诸如壁。

压电元件可以具有各种形状和尺寸。压电元件可以具有圆形、三角形、正方形、矩形、或其部分形状或组合形状的形状或横截面。压电元件可以具有约100微米(μm)至约100毫米(mm)的厚度。压电元件可以具有至少约1mm的尺寸(例如，横截面)。压电元件可以由例如锆钛酸铅、氧化锌、钛酸钡、铌酸钾、钨酸钠、Ba₂NaNb₅O₅和Pb₂KNb₅O₁₅形成。例如，压电元件可以是压电晶体。当施加电压时，压电元件可以收缩，并且当不施加电压时，压电元件可以恢复到其初始状态。可选地，当施加电压时，压电元件可以扩展，并且在未施加电压时恢复到其初始状态。可选或另外地，向压电元件施加电压可以在其结构上引起机械应力、振动、弯曲、变形、压缩、减压、扩展和/或其组合，且反之亦然(例如，对压电元件施加一些形式的机械应力或压力可以产生电压)。在一些情况下，压电元件可以包含压电材料和非压电材料两者的复合材料。

在一些情况下，装置或***可以包括多于一个独立或协同工作的压电元件，以实现期望的液滴形成。例如，装置的第一通道可以耦合到至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个、200个、300个、400个或500个压电元件。例如，多于一个压电元件可以各自与同一控制器或者一个或更多个不同的控制器电连通。

可以调节向压电元件施加电荷的频率，以控制液滴产生的速度。例如，液滴产生的频率可以随着交变电荷的频率而增加。

驱动施加到压电元件的电压的频率可以是约5兆赫(MHz)至约300MHz。例如，约5MHz、约6MHz、约7MHz、约MHz、约9MHz、约10MHz、约20MHz、约30MHz、约40MHz、约50MHz、约60MHz、约70MHz、约80MHz、约90MHz、约100MHz、约110MHz、约120MHz、约130MHz、约140MHz、约150MHz、约160MHz、约170MHz、约180MHz、约190MHz、约200MHz、约210MHz、约220MHz、约230MHz、约240MHz、约250MHz、约260MHz、约270MHz、约280MHz、约290MHz或约300MHz。可选地，RF能量可以具有小于约5MHz或大于约300MHz的频率范围。如将理解的，驱动电压的必要电压和/或RF频率可以随着压电元件的特性(例如，效率)而变化。

在非限制性实例中，第一通道可以携带第一流体(例如，水性的)，并且储器可以携带与第一流体不混溶的第二流体(例如，油)。这两种流体可以在界面处连通。在一些情况下，第一通道中的第一流体可以包含悬浮颗粒。颗粒可以是非生物颗粒(例如珠)、生物颗粒、细胞、细胞珠或其任何组合(例如，珠和细胞的组合或珠和细胞珠的组合等)。所产生的离散液滴可以包含颗粒，诸如当一个或更多个颗粒悬浮在被推进到第二流体中的第一流体的体积中时。可选地，所产生的离散液滴可以包含多于一个颗粒。可选地，所产生的离散液滴可以不包含任何颗粒。在一些情况下，所产生的离散液滴可以包含一个或更多个生物颗粒，其中第一通道中的第一流体包含多于一个生物颗粒。

本发明还提供了增强储器收集液滴的能力的元件。例如，储器可以被配置成随着液滴在储器中积聚，将连续相分流至不同的储器(即，连续相储器)。分流器可以特征在于一个或更多个开口(例如，一个、两个、三个、四个或更多个开口)，所述开口使储器与连续相储器流体连通。一个或更多个开口可以定位成防止液滴流入连续相储器中，同时允许连续相自由进出。例如，一个或更多个开口可以设置在储器的底部附近。另外或可选地，一个或更多个开口可以定位在液滴出现的出口的任一侧。

本发明的装置可以与各种外部部件组合，例如泵、储器、传感器(例如，温度传感器、压力传感器、光学传感器，诸如液位传感器)、控制器(例如，流量控制器)、致动器(例如，机械振荡器、振动器、换能器，例如，超声波换能器)、平台、振荡器(shaker)、试剂(例如，分析物部分)、液体、颗粒(例如，珠)、和/或套件形式的样品以及***。

本文所述的***可以包括，例如，如本文所述的装置和致动器，所述致动器引起出口和界面的相对运动。***可以包括装置、致动器和包含用于液滴形成的连续相(例如，油)的储器。***可以包括多于一个(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个)致动器。例如，***可以包括可操作地耦合到第一通道、储器、和/或储器中液体的界面或它们的组合的致动器。***可以包括支撑储器的平台。平台可以连接到致动器以上下移动平台，从而引起储器中液体界面的相对运动。

本文描述的装置和/或***可以包括电磁能量源(例如，光源)。在一些实施方案中，来自光源(例如，激光器、发光二极管(LED)、宽带光源、卤素灯)的光聚焦在离开装置出口的液体区域。电磁能量源可以具有约100nm至约1mm(例如，约100nm至约1,000nm，例如，约150nm、约200nm、约250nm、约300nm、约350nm、约400nm、约450nm、约500nm、约550nm、约600nm、约650nm、约700nm、约750nm、约800nm、约850nm、约900nm、约950nm或约1000nm)、或(例如，约1,000nm至约10,000nm，例如，约1,050nm、约1,100nm、约1,150nm、约1,200nm、约1,250nm、约1,300nm、约1,350nm、约1,400nm、约1,450nm、约1,500nm、约1,550nm、约1,600nm、约1,650nm、约1,700nm、约1,750nm、约1,800nm、约1,850nm、约1,900nm、约2,000nm、约3,000nm、约4,000nm、约5,000nm、约6,000nm、约7,000nm、约8,000nm、约9,000nm或约10,000nm)、或(例如，约10,000nm至约100,000nm，例如，约20,000nm、约30,000nm、约40,000nm、约50,000nm、约60,000nm、约70,000nm、约80,000nm、约90,000nm或约100,000nm)、或(例如，约100,000nm至约1,000,000nm，例如，约200,000nm、约300,000nm、约400,000nm、约500,000nm、约600,000nm、约700,000nm、约800,000nm、约900,000nm或约1,000,000nm)的输出波长。单一的电磁能量源可以照射装置外的液体或液滴的一个或更多个流。多于一个源也可用于液体或液滴的多于一个流。在一些实施方案中，源提供连续照射。照射的功率密度可以是约1W/mm²至约1,000W/mm²(例如，约1W/mm²至约10W/mm²，例如，约1.5W/mm²、约2.0W/mm²、约2.5W/mm²、约3.0W/mm²、约3.5W/mm²、约4.0W/mm²、约4.5W/mm²、约5.0W/mm²、约5.5W/mm²、约6.0W/mm²、约6.5W/mm²、约7.0W/mm²、约7.5W/mm²、约8.0W/mm²、约8.5W/mm²、约9.0W/mm²、约9.5W/mm²、约10.0W/mm²)、或(例如，约10W/mm²至约100W/mm²，例如，约15W/mm²、约20W/mm²、约25W/mm²、约30W/mm²、约35W/mm²、约40W/mm²、约45W/mm²、约50W/mm²、约55W/mm²、约60W/mm²、约65W/mm²、约70W/mm²、约75W/mm²、约80W/mm²、约85W/mm²、约90W/mm²、约95W/mm²或约100W/mm²)、或(例如，约100W/mm²至约1,000W/mm²，例如，约150W/mm²、约200W/mm²、约250W/mm²、约300W/mm²、约350W/mm²、约400W/mm²、约450W/mm²、约500W/mm²、约550W/mm²、约600W/mm²、约650W/mm²、约700W/mm²、约750W/mm²、约800W/mm²、约850W/mm²、约900W/mm²、约950W/mm²或约1,000W/mm²)。在一些实施方案中，电磁能量源提供脉冲照射，例如，以约0.1Hz至约1,000,000Hz(例如，约0.1Hz至约1.0Hz，例如，约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约0.6Hz、约0.7Hz、约0.8Hz、约0.9Hz或约1.0Hz)、或(例如，约1.0Hz至约10Hz，例如，约1.5Hz、约2.0Hz、约2.5Hz、约3.0Hz、约3.5Hz、约4.0Hz、约4.5Hz、约5.0Hz、约5.5Hz、约6.0Hz、约6.5Hz、约7.0Hz、约7.5Hz、约8.0Hz、约8.5Hz、约9.0Hz、约9.5Hz或约10Hz)、或(例如，约10Hz至约100Hz，例如，约15Hz、约20Hz、约25Hz、约30Hz、约35Hz、约40Hz、约45Hz、约50Hz、约55Hz、约60Hz、约65Hz、约70Hz、约75Hz、约80Hz、约85Hz、约90Hz、约95Hz或约100Hz)、或(例如，约100Hz至约1,000Hz，例如，约150Hz、约200Hz、约250Hz、约300Hz、约350Hz、约400Hz、约450Hz、约500Hz、约550Hz、约600Hz、约650Hz、约700Hz、约750Hz、约800Hz、约850Hz、约900Hz、约950Hz或约1,000Hz)、或(例如，约1,000Hz至约10,000Hz，例如，约1,500Hz、约2,000Hz、约2,500Hz、约3,000Hz、约3,500Hz、约4,000Hz、约4,500Hz、约5,000Hz、约5,500Hz、约6,000Hz、约6,500Hz、约7,000Hz、约7,500Hz、约8,000Hz、约8,500Hz、约9,000Hz、约9,500Hz或约10,000Hz)、(例如，约10,000Hz至约100,000Hz，例如，约15,000Hz、约20,000Hz、约25,000Hz、约30,000Hz、约35,000Hz、约40,000Hz、约45,000Hz、约50,000Hz、约55,000Hz、约60,000Hz、约65,000Hz、约70,000Hz、约75,000Hz、约80,000Hz、约85,000Hz、约90,000Hz、约95,000Hz或约100,000Hz)、或(例如，约100,000Hz至约1,000,000Hz，例如，约150,000Hz、约200,000Hz、约250,000Hz、约300,000Hz、约350,000Hz、约400,000Hz、约450,000Hz、约500,000Hz、约550,000Hz、约600,000Hz、约650,000Hz、约700,000Hz、约750,000Hz、约800,000Hz、约850,000Hz、约900,000Hz、约950,000Hz或约1,000,000Hz)的频率。

另外或替代地，电磁能量通过光导(例如，围绕第一通道的包层)引导通过流体装置，该包层将能量传递到第一通道的出口(图20)。能量可以来自外部源或来自装置内部的源。在一些实施方案中，能量可以由光导在装置中分开并被引导到多于一个出口。

在一些实施方案中，传感器，例如，光学传感器，可以连接到***和装置以检测和/或识别感兴趣的液滴。在一些实施方案中，感兴趣的液滴可以是待从多于一个液滴中蒸发的液滴，例如，不包含一个或更多个感兴趣的颗粒、分子或溶质的液滴。

表面特性

装置的表面，诸如微流体芯片的围绕出口的外部表面，可以包含决定装置物理特性的材料，例如，具有或不具有表面纹理的散料(bulk material)或涂层。特别地，通过本发明装置的液体流动可受装置表面特性(例如，接触液体的表面的润湿性)控制。在一些情况下，装置部分(例如，通道或出口)可以具有润湿性适于促进液体流动(例如，在通道中)或帮助第二液体中的第一液体的液滴形成(例如，在出口处)的表面。

润湿是液体与固体表面保持接触的能力，其可以测量为水接触角的函数。材料的水接触角可以通过本领域已知的任何合适的方法来测量，诸如静态座滴法(staticsessile drop method)、悬滴法、动态座滴法、动态Wilhelmy法、单纤维Wilhelmy法、单纤维弯月面法(single-fiber meniscus method)和沃什伯恩方程毛细管上升法(Washburn’sequation capillary rise method)。装置可以包括通道或储器，所述通道与微流体芯片的围绕出口的外部流体连通(例如，流体连接)，所述通道具有具有第一润湿性的表面，所述储器具有具有第二润湿性的表面。每个表面的润湿性可以适于产生液滴(例如，第二液体中第一液体的液滴)。在该非限制性实例中，携带第一液体的通道可以具有具有第一润湿性的表面，该第一润湿性适于第一液体润湿通道表面。例如，当第一液体与水大体上可混溶(例如，第一液体是水性液体)时，表面材料或涂层可具有约95°或更小(例如，90°或更小)的水接触角。另外，在该非限制性实例中，装置的外部或储器可以具有具有第二润湿性的表面，以便第一液体从装置的外部退润湿(dewet)。例如，当第二液体与水大体上不混溶(例如，第二液体是油)时，在出口周围使用的材料或涂层可以具有约70°或更大(例如，90°或更大、95°或更大、或100°或更大)的水接触角。通常，在该非限制性实例中，装置的围绕出口的外部将比通道更疏水。例如，通道中使用的材料或涂层与围绕出口外部的水接触角将相差5°至100°。

例如，装置的携带水相的部分(例如，通道)可以具有亲水性或者比装置的外部更亲水性的表面材料或涂层，例如，包含具有小于或等于约90°的水接触角的材料或涂层。可选或另外地，装置的围绕出口的外部可以具有液滴中的液体不润湿的表面材料或涂层，例如，包含具有大于70°(例如，大于90°、大于95°、大于100°、大于110°，(例如，95°-180°或100°-120°))的接触角的材料或涂层。在某些实施方案中，装置的围绕出口的外部可以包含减少或防止被水相例如水润湿的材料或表面涂层。装置可以设计成自始至终具有单一类型的材料或涂层。可选地，装置可以具有具有不同材料或涂层的不同区域。表面纹理也可以用于控制流体流动。当在出口周围应用不同的材料或涂层时，材料或涂层可以延伸至少0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、1mm、5mm、1cm，或延伸到围绕出口的装置范围。在其他实施方案中，材料或涂层延伸出口横截面的至少两倍。

另外或替代地，装置的携带或接触油相的部分(例如，通道或外部)可以具有疏水性、亲氟性或比装置的接触水相的部分更疏水性或亲氟性的表面材料或涂层，例如，包含具有大于或等于约90°的水接触角的材料或涂层。可选或另外地，装置的围绕分配连续相的出口的外部可以具有连续相不润湿的表面材料或涂层，例如，包含具有大于70°(例如，大于90°、大于95°、大于100°、大于110°，(例如，95°-180°或100°-120°))的接触角的材料或涂层。在某些实施方案中，装置的围绕出口的外部可以包含减少或防止被油相例如亲氟性油润湿的材料或表面涂层。装置可以设计成自始至终具有单一类型的材料或涂层。可选地，装置可以具有具有不同材料或涂层的不同区域。表面纹理也可以用于控制流体流动。当在出口周围应用不同的材料或涂层时，材料或涂层可以延伸至少0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm、1mm、5mm、1cm，或延伸到围绕出口的装置范围。在其他实施方案中，材料或涂层延伸出口横截面的至少两倍。

装置表面特性可以是天然表面的特性(即，用于装置制造的散料的表面特性)或表面处理的特性。表面处理的非限制性实例包括例如表面涂层和表面纹理。在一种方法中，装置表面特性可归因于存在于装置部分中的一个或更多个表面涂层。疏水涂层可以包括含氟聚合物(例如，

玻璃处理)、硅烷、硅氧烷、硅酮或本领域已知的其他涂层。其他涂层包括由以下前体气相沉积的涂层：诸如二十一烷基-1,1,2,2-四氢十二烷基二甲基三(二甲氨基硅烷)、二十一烷基-1,1,2,2-四氢十二烷基三氯硅烷(C12)、十七氟-1,1,2,2-四氢癸基三氯硅烷(C10)、九氟-1,1,2,2-四氢己基三(二甲氨基)硅烷、3,3,3,4,4,5,5,6,6-九氟己基三氯硅烷、十三氟-1,1,2,2-四氢辛基三氯硅烷(C8)、双(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)二甲基甲硅烷氧基甲基氯硅烷、九氟己基三乙氧基硅烷(C6)、十二烷基三氯硅烷(DTS)、二甲基二氯硅烷(DDMS)、或10-十一碳烯基三氯硅烷(V11)、五氟苯丙基三氯硅烷(C5)。亲水涂层包括聚合物诸如多糖、聚乙二醇、多胺和多羧酸。亲水表面也可以通过对某些材料进行氧等离子体处理来产生。

可以通过将金属氧化物沉积到装置表面上来形成涂覆表面。可用于涂覆表面的实例金属氧化物包括但不限于Al₂O₃、TiO₂、SiO₂或其组合。可用于表面改性的其他金属氧化物是本领域已知的。金属氧化物可以通过标准沉积技术沉积到表面上，包括但不限于原子层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)例如溅射、化学气相沉积(CVD)或激光沉积。用于涂覆表面的其他沉积技术(例如，基于液体的沉积)是本领域已知的。例如，Al₂O₃的原子层可以通过表面与三甲基铝(TMA)和水接触而沉积在表面上。

在另一种方法中，装置表面特性可以归因于表面纹理。例如，表面可以具有纳米纹理，例如，具有改变表面润湿性的具有纳米表面特征(例如，圆锥或圆柱)的表面。纳米纹理表面可以是亲水、疏水或超疏水的，例如，具有大于150°的水接触角。示例性超疏水材料包括氧化锰聚苯乙烯(MnO₂/PS)纳米复合物、氧化锌聚苯乙烯(ZnO/PS)纳米复合物、沉淀碳酸钙、碳纳米管结构和二氧化硅纳米涂层。超疏水涂层还可以包括低表面能材料(例如，固有疏水材料)和表面粗糙度(例如，使用激光烧蚀技术、等离子蚀刻技术、或通过图案化掩模中的孔对材料进行蚀刻的光刻技术(lithographic technique))。低表面能材料的实例包括碳氟化合物材料，例如，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯((FEP)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯氯-三氟乙烯(ECTFE)、全氟-烷氧基烷烃(PFA)、聚(氯三氟乙烯)(CTFE)、全氟-烷氧基烷烃(PFA)和聚(偏二氟乙烯)(PVDF)。其他超疏水表面在本领域是已知的。

在一些情况下，亲水或更亲水的材料或涂层的水接触角小于或等于约90°，例如小于80°、70°、60°、50°、40°、30°、20°或约10°，例如，90°、85°、80°、75°、70°、65°、60°、55°、50°、45°、40°、35°、30°、25°、20°、15°、10°、9°、8°、7°、6°、5°、4°、3°、2°、1°或0°。在一些情况下，疏水或更疏水的材料或涂层的水接触角为至少70°，例如，至少80°、至少85°、至少90°、至少95°、或至少100°(例如，约100°、101°、102°、103°、104°、105°、106°、107°、108°、109°、110°、115°、120°、125°、130°、135°、140°、145°或约150°)。

亲水或更亲水的材料或涂层与疏水或更疏水的材料或涂层的水接触角之间的水接触角差异可以是5°至100°，例如，5°至80°、5°至60°、5°至50°、5°至40°、5°至30°、5°至20°、10°至75°、15°至70°、20°至65°、25°至60°、30至50°、35°至45°，例如，5°、6°、7°、8°、9°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°或100°。

以上讨论集中于水接触角。应当理解，本发明的装置和方法中使用的液体可以不是水，甚至不是水性的。因此，液体在装置表面上的实际接触角可以不同于水接触角。此外，对材料或涂层的水接触角的确定可以在该材料或涂层未结合到本发明的装置或***中时在该材料或涂层上进行。

颗粒

本发明包括具有例如用于分析的颗粒的装置、***和套件。例如，配置有分析物部分(例如，条形码、核酸、结合分子(例如，蛋白质、肽、适体、抗体或抗体片段)、酶、底物、细胞或其颗粒组分等)的颗粒可以包含在含有分析物的液滴中，以修饰分析物和/或检测分析物的存在或浓度。在一些实施方案中，颗粒是合成颗粒(例如，珠，例如，凝胶珠)。

例如，液滴可以包含一个或更多个分析物部分，例如，独特标识物，诸如条形码。分析物部分(例如，条形码)可以在液滴形成之前、之后或同时引入到液滴中。将分析物部分(例如，条形码)递送至特定液滴允许之后将个体样品(例如，生物颗粒)的特征归于特定液滴。分析物部分(例如，条形码)可以经由任何合适的机制例如在核酸(例如，寡核苷酸)上递送至液滴。分析物部分(例如，条形码化核酸(例如，寡核苷酸))可以经由颗粒(诸如微囊)引入到液滴中。在一些情况下，分析物部分(例如，条形码化核酸(例如，寡核苷酸))可以最初与颗粒(例如，微囊)缔合，并且然后在施加刺激后释放，该刺激允许分析物部分(例如，核酸(例如，寡核苷酸))从颗粒解离或释放。

颗粒(例如，珠)可以是多孔的、无孔的、中空的(例如，微囊)、固体的、半固体的、半流体的、流体的和/或其组合。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是可溶解的、可破坏的和/或可降解的。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是不可降解的。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是凝胶珠。凝胶珠可以是水凝胶珠。凝胶珠可以由分子前体(诸如聚合物或单体种类)形成。半固体颗粒(例如，珠)可以是脂质体珠。固体颗粒(例如，珠)可以包含金属，包括氧化铁、金和银。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是二氧化硅珠。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是刚性的。在其他情况下，颗粒(例如，珠)可以是柔性的和/或可压缩的。

颗粒(例如，珠)可以包含天然材料和/或合成材料。例如，颗粒(例如，珠)可以包含天然聚合物、合成聚合物或天然聚合物和合成聚合物两者。天然聚合物的实例包括蛋白质和糖，诸如脱氧核糖核酸、橡胶、纤维素、淀粉(例如，直链淀粉、支链淀粉)、蛋白质、酶、多糖、丝(silk)、聚羟基烷酸酯、壳聚糖、葡聚糖、胶原蛋白、卡拉胶、车前子胶(ispaghula)、***胶、琼脂、明胶、虫胶、梧桐胶、黄原胶、玉米糖胶、瓜尔胶、刺梧桐胶、琼脂糖、藻酸、藻酸盐或其天然聚合物。合成聚合物的实例包括丙烯酸类、尼龙、硅酮、氨纶(spandex)、粘胶纤维、聚羧酸、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、聚氨酯、聚乳酸、二氧化硅、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚(氯三氟乙烯)、聚(环氧乙烷)、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯、聚异丁烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(氧亚甲基)、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(四氟乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、聚(氟乙烯)和/或它们的组合(例如，共聚物)。珠还可以由除聚合物以外的材料形成，这些材料包括脂质、胶束、陶瓷、玻璃陶瓷、材料复合物、金属、其他无机材料等。

在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以包含分子前体(例如，单体或聚合物)，其可以经由分子前体的聚合形成聚合物网络。在一些情况下，前体可以是能够经由例如化学交联进行进一步聚合的已经聚合的种类。在一些情况下，前体可以包含丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺单体、低聚物或聚合物中的一种或更多种。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以包含预聚物，预聚物是能够进一步聚合的低聚物。例如，聚氨酯珠可以使用预聚物制备。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以包含可以进一步聚合在一起的个体聚合物。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以经由不同前体的聚合产生，使得颗粒(例如，珠)包含混合的聚合物、共聚物和/或嵌段共聚物。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以包含聚合物前体(例如，单体、低聚物、线性聚合物)、寡核苷酸、引物和其他实体之间的共价键或离子键。在一些情况下，共价键可以是碳-碳键或硫醚键。

交联可以是永久性的或可逆的，这取决于所使用的特定交联剂。可逆的交联可以允许聚合物在适当的条件下线性化或解离。在一些情况下，可逆交联也可以允许结合到珠表面的材料可逆附接。在一些情况下，交联剂可以形成二硫键。在一些情况下，形成二硫键的化学交联剂可以是胱胺或改性胱胺。

颗粒(例如，珠)可以具有均匀的尺寸或不均匀的尺寸。在一些情况下，颗粒(例如，珠)的直径可以是至少约1微米(μm)、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、250μm、500μm、1mm或更大。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以具有小于约1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、250μm、500μm、1mm或更小的直径。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以具有在约40-75μm、30-75μm、20-75μm、40-85μm、40-95μm、20-100μm、10-100μm、1-100μm、20-250μm或20-500μm范围内的直径。用于产生液滴的颗粒(例如珠，例如凝胶珠)的尺寸通常近似于第一通道的横截面(宽度或深度)。在一些情况下，凝胶珠大于第一通道和/或架子(shelf)的宽度和/或深度，例如，第一通道和/或架子的宽度和/或深度的至少1.5x、2x、3x或4x大。

在某些实施方案中，颗粒(例如，珠)可以以具有相对单分散尺寸分布的一群或多于一个颗粒(例如，珠)来提供。在可能期望在液滴内提供相对一致量的试剂的情况下，保持相对一致的颗粒(例如，珠)特征(诸如尺寸)可以有助于整体一致性。具体地，本文所述的颗粒(例如，珠)可以具有其横截面尺寸的变异系数小于50％、小于40％、小于30％、小于20％、并且在一些情况下小于15％、小于10％、小于5％或更小的尺寸分布。

颗粒可以是任何合适的形状。颗粒(例如，珠)形状的实例包括但不限于球形、非球形、椭圆形、长方形(oblong)、无定形、圆形、圆柱形及其变化形式。

注射或以其他方式引入到液滴中的颗粒(例如，珠)可以包括可释放地、可裂解地或可逆附接的分析物部分(例如，条形码)。注射或以其他方式引入到液滴中的颗粒(例如，珠)可以包括可激活的分析物部分(例如，条形码)。注射或以其他方式引入到液滴中的颗粒(例如，珠)可以是可降解的、可破坏的或可溶解的颗粒(例如，可溶解的珠)。

第一通道内的颗粒(例如，珠)可以以大体上规则的流动谱(flow profile)(例如，以规则的流量)流动。这样的规则的流动谱可以允许液滴在形成时包含单个颗粒(例如，珠)和单个细胞或其他生物颗粒。这样的规则的流动谱可以允许液滴具有大于群体的5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的双重占据率(例如，液滴具有至少一个珠和至少一个细胞或其他生物颗粒)。在一些实施方案中，液滴具有大于群体的5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的1:1的双重占据率(即，液滴具有恰好一个颗粒(例如，珠)和恰好一个细胞或其他生物颗粒)。这样的规则的流动谱和可以用于提供这样的规则的流动谱的装置在，例如，美国专利公布第2015/0292988号中提供，该专利公布通过引用整体并入本文。

如上文讨论的，分析物部分(例如，条形码)可以可释放地、可裂解地或可逆地附接到颗粒(例如，珠)，使得分析物部分(例如，条形码)可以通过条形码分子和颗粒(例如，珠)之间的键的裂解而释放或可释放，或者通过颗粒(例如，珠)本身的降解而释放，从而允许条形码被其他试剂接近或可接近，或者两者兼有。可释放的分析物部分(例如，条形码)有时可以称为可激活的分析物部分(例如，可激活的条形码)，因为它们被释放后可用于反应。因此，例如，可激活的分析物部分(例如，可激活的条形码)可以通过从颗粒(例如，珠(或本文所述的其他合适类型的液滴))释放分析物部分(例如，条形码)来激活。在所描述的方法和***的上下文中，还设想了其他可激活的配置。

除了颗粒(例如，珠)和相关部分(诸如包含核酸(例如寡核苷酸)的条形码)之间的可裂解键之外，或者作为其替代，颗粒(例如，珠)可以是自发地可降解的、可破坏的或可溶解的，或者在暴露于一种或更多种刺激(例如，温度变化，pH变化，暴露于特定化学种类或相，暴露于光、还原剂等)时是可降解的、可破坏的或可溶解的。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可以是可溶解的，使得颗粒(例如，珠)的材料组分在暴露于特定化学种类或环境变化(诸如温度变化或pH变化)时降解或溶解。在一些情况下，凝胶珠可以在升高的温度和/或在碱性条件下降解或溶解。在一些情况下，颗粒(例如，珠)可热降解，使得当颗粒(例如，珠)暴露于适当的温度变化(例如，热)时，颗粒(例如，珠)降解。结合到种类(例如核酸，例如寡核苷酸，例如条形码化寡核苷酸)的颗粒(例如，珠)的降解或溶解可以导致种类从颗粒(例如，珠)释放。如根据以上公开内容将理解的，颗粒(例如，珠)的降解可以指结合的或携带的种类从颗粒(例如，珠)解离，无论是否在结构上降解物理颗粒(例如，珠)本身。例如，携带的种类可以通过由于例如变化的化学环境引起的渗透压差从颗粒(例如，珠)释放。例如，由于渗透压差引起的颗粒(例如，珠)孔径的改变通常可以在颗粒(例如，珠)本身没有结构降解的情况下发生。在一些情况下，由于颗粒(例如，珠或微囊(例如，脂质体))的渗透溶胀引起的孔径增加可以允许颗粒内携带的种类的释放。在其他情况下，颗粒的渗透收缩可以由于孔径收缩而导致颗粒(例如，珠)更好地保留携带的种类。

可降解颗粒(例如，珠)可以被引入到液滴(诸如乳液或孔的液滴)中，使得颗粒(例如，珠)在液滴内降解，并且当施加适当的刺激时，任何缔合的种类(例如，核酸、寡核苷酸或其片段)在液滴内释放。游离种类(例如，核酸、寡核苷酸或其片段)可以与液滴中包含的其他试剂相互作用。例如，包含胱胺并经由二硫键连接到条形码序列的聚丙烯酰胺珠可以在油包水乳液的液滴内与还原剂组合。在液滴内，还原剂可以破坏各种二硫键，导致颗粒(例如，珠)降解并将条形码序列释放到液滴的水性内部环境中。在另一实例中，在碱性溶液中加热包含颗粒(例如，珠)结合的分析物部分(例如，条形码)的液滴也可以导致颗粒(例如，珠)降解并将附接的条形码序列释放到液滴的水性内部环境中。

任何合适数量的分析物部分(例如，分子标签分子(例如引物、条形码化寡核苷酸等))可以与颗粒(例如，珠)缔合，使得在从颗粒释放时，分析物部分(例如，分子标签分子(例如引物，例如条形码化寡核苷酸等))以预定浓度存在于液滴中。这样的预定浓度可以选择成便于在液滴内进行用于生成测序文库的某些反应，例如扩增。在一些情况下，引物的预定浓度可以受产生带有寡核苷酸的颗粒(例如，珠)的过程的限制。

另外的试剂可以作为颗粒的一部分(例如，分析物部分)被包含和/或被包含在溶液中或分散在液滴中，例如，以激活、介导或以其他方式参与反应，例如分析物和分析物部分之间的反应。

生物样品

本公开内容的液滴可以包含一个或更多个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和/或其大分子成分(例如，细胞组分(例如，细胞内或细胞外蛋白质、核酸、聚糖或脂质)或细胞产物(例如，分泌产物))。来自生物颗粒的分析物(例如，生物颗粒的组分或产物)可以被认为是生物分析物。在一些实施方案中，在液滴中包含生物颗粒(例如，细胞或细胞核或其产物)，例如，该液滴具有一个或更多个具有分析物部分的颗粒(例如，珠)。在一些实施方案中，生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和/或其组分或产物可以被包封在凝胶内，诸如经由包含生物颗粒和能够聚合或凝胶化的前体的液滴的聚合。

在包封生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的情况下，可以在包含裂解试剂的液滴中包含生物颗粒，以便释放液滴内的生物颗粒的内容物(例如，包含一种或更多种分析物(例如，生物分析物)的内容物)。在这样的情况下，裂解剂可以在将生物颗粒引入出口(例如，通过第二通道上游或近端的另外的一个或多于一个通道或者第二出口上游或近端的第三通道)的同时或紧接在其之前与生物颗粒悬浮液接触。裂解剂的实例包括生物活性试剂，诸如用于裂解不同细胞类型(例如，革兰氏阳性或阴性细菌、植物、酵母、哺乳动物等)的裂解酶，诸如溶菌酶、无色肽酶(achromopeptidase)、溶葡萄球菌酶、labiase、kitalase、lyticase，以及可从例如Sigma-Aldrich,Inc.(St Louis,MO)获得的各种其他裂解酶，以及其他商业上可获得的裂解酶。其他裂解剂可以另外或可选地包含在具有生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的液滴中，以引起生物颗粒的内容物释放到液滴中。例如，在一些情况下，基于表面活性剂的裂解溶液可以用于裂解生物颗粒(例如，细胞或细胞核)，尽管这些对于基于乳液的***可能不太理想，其中表面活性剂会干扰稳定的乳液。在一些情况下，裂解溶液可以包含非离子表面活性剂，诸如，例如TRITON X-100^TM和TWEEN 20^TM。在一些情况下，裂解溶液可以包含离子表面活性剂，诸如，例如十二烷基肌氨酸钠和十二烷基硫酸钠(SDS)。在一些实施方案中，裂解溶液是低渗的，从而通过渗透压冲击裂解生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。电穿孔、热、声或机械细胞破碎也可以用于某些情况，例如，基于非乳液的液滴形成，诸如可以除了液滴形成之外或可代替液滴形成的生物颗粒的包封，其中包封的任何孔径都足够小，以便在细胞破碎后保留期望尺寸的核酸片段。

除了裂解剂之外，其他试剂也可以包含在具有生物颗粒的液滴中，包括例如DNA酶和RNA酶失活剂或抑制剂，诸如蛋白酶K、鳌合剂诸如EDTA，以及用于去除或以其他方式减少不同细胞裂解物组分对后续核酸处理的负面活性或影响的其他试剂。此外，在包封的生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的情况下，生物颗粒可以暴露于适当的刺激，以从液滴内的微囊中释放生物颗粒或其内容物。例如，在一些情况下，化学刺激可以与包封的生物颗粒一起包括在液滴中，以允许包封基质的降解和细胞或其内容物释放到较大的液滴中。在一些情况下，该刺激可以与本文别处描述的用于从其相应的颗粒(例如，珠)释放分析物部分(例如，寡核苷酸)的刺激相同。在可选的方面，其可以是不同且不重叠的刺激，以便允许包封的生物颗粒在不同于分析物部分(例如，寡核苷酸)释放到液滴中的时间释放到同一液滴中。

另外的试剂也可以与生物颗粒一起包含在液滴中，诸如用于将生物颗粒的DNA片段化的内切核酸酶、用于扩增生物颗粒的核酸片段并将条形码分子标签附接到扩增片段的DNA聚合酶和dNTP。其他试剂还可以包括逆转录酶(包括具有末端转移酶活性的酶)、引物和寡核苷酸、以及可以用于模板转换的转换寡核苷酸(本文也称为“转换寡核苷酸”或“模板转换寡核苷酸”)。在一些情况下，模板转换可以用来增加cDNA的长度。在一些情况下，模板转换可以用于将预定的核酸序列附加到cDNA。在模板转换的实例中，cDNA可以由模板(例如，细胞mRNA)的逆转录生成，其中具有末端转移酶活性的逆转录酶可以以不依赖模板的方式向cDNA添加另外的核苷酸(例如，polyC)。转换寡核苷酸可以包含与另外的核苷酸互补的序列，例如，polyG。cDNA上的另外的核苷酸(例如，polyC)可以与转换寡核苷酸上的另外的核苷酸(例如，polyG)杂交，由此转换寡核苷酸可以被逆转录酶用作模板来进一步延伸cDNA。模板转换寡核苷酸可以包含杂交区和模板区。杂交区可以包含能够与靶杂交的任何序列。在一些情况下，如前所述，杂交区包含G碱基系列，以与cDNA分子的3’末端处的突出C碱基互补。G碱基系列可以包含1个G碱基、2个G碱基、3个G碱基、4个G碱基、5个G碱基或多于5个G碱基。模板序列可以包含任何待掺入cDNA中的序列。在一些情况下，模板区包含至少1个(例如，至少2个、3个、4个、5个或更多个)标签序列和/或功能序列。转换寡核苷酸可以包括脱氧核糖核酸；核糖核酸；修饰的核酸，包括2-氨基嘌呤、2,6-二氨基嘌呤(2-氨基-dA)、反向dT、5-甲基dC、2’-脱氧肌苷、Super T(5-羟基丁炔-2’-脱氧尿苷)、Super G(8-氮杂-7-脱氮鸟苷)、锁核酸(LNA)、解锁核酸(unlocked nucleic acid，UNA，例如UNA-A、UNA-U、UNA-C、UNA-G)、Iso-dG、Iso-dC、2’氟代碱基(例如，氟代C、氟代U、氟代A和氟代G)或任何组合。

在一些情况下，转换寡核苷酸的长度可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、30个、31个、32个、33个、34个、35个、36个、37个、38个、39个、40个、41个、42个、43个、44个、45个、46个、47个、48个、49个、50个、51个、52个、53个、54个、55个、56个、57个、58个、59个、60个、61个、62个、63个、64个、65个、66个、67个、68个、69个、70个、71个、72个、73个、74个、75个、76个、77个、78个、79个、80个、81个、82个、83个、84个、85个、86个、87个、88个、89个、90个、91个、92个、93个、94个、95个、96个、97个、98个、99个、100个、101个、102个、103个、104个、105个、106个、107个、108个、109个、110个、111个、112个、113个、114个、115个、116个、117个、118个、119个、120个、121个、122个、123个、124个、125个、126个、127个、128个、129个、130个、131个、132个、133个、134个、135个、136个、137个、138个、139个、140个、141个、142个、143个、144个、145个、146个、147个、148个、149个、150个、151个、152个、153个、154个、155个、156个、157个、158个、159个、160个、161个、162个、163个、164个、165个、166个、167个、168个、169个、170个、171个、172个、173个、174个、175个、176个、177个、178个、179个、180个、181个、182个、183个、184个、185个、186个、187个、188个、189个、190个、191个、192个、193个、194个、195个、196个、197个、198个、199个、200个、201个、202个、203个、204个、205个、206个、207个、208个、209个、210个、211个、212个、213个、214个、215个、216个、217个、218个、219个、220个、221个、222个、223个、224个、225个、226个、227个、228个、229个、230个、231个、232个、233个、234个、235个、236个、237个、238个、239个、240个、241个、242个、243个、244个、245个、246个、247个、248个、249个、250个核苷酸或更长。

在一些情况下，转换寡核苷酸的长度可以是至少2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、30个、31个、32个、33个、34个、35个、36个、37个、38个、39个、40个、41个、42个、43个、44个、45个、46个、47个、48个、49个、50个、51个、52个、53个、54个、55个、56个、57个、58个、59个、60个、61个、62个、63个、64个、65个、66个、67个、68个、69个、70个、71个、72个、73个、74个、75个、76个、77个、78个、79个、80个、81个、82个、83个、84个、85个、86个、87个、88个、89个、90个、91个、92个、93个、94个、95个、96个、97个、98个、99个、100个、101个、102个、103个、104个、105个、106个、107个、108个、109个、110个、111个、112个、113个、114个、115个、116个、117个、118个、119个、120个、121个、122个、123个、124个、125个、126个、127个、128个、129个、130个、131个、132个、133个、134个、135个、136个、137个、138个、139个、140个、141个、142个、143个、144个、145个、146个、147个、148个、149个、150个、151个、152个、153个、154个、155个、156个、157个、158个、159个、160个、161个、162个、163个、164个、165个、166个、167个、168个、169个、170个、171个、172个、173个、174个、175个、176个、177个、178个、179个、180个、181个、182个、183个、184个、185个、186个、187个、188个、189个、190个、191个、192个、193个、194个、195个、196个、197个、198个、199个、200个、201个、202个、203个、204个、205个、206个、207个、208个、209个、210个、211个、212个、213个、214个、215个、216个、217个、218个、219个、220个、221个、222个、223个、224个、225个、226个、227个、228个、229个、230个、231个、232个、233个、234个、235个、236个、237个、238个、239个、240个、241个、242个、243个、244个、245个、246个、247个、248个、249个或250个核苷酸或更长。

在一些情况下，转换寡核苷酸的长度可以是至多2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、30个、31个、32个、33个、34个、35个、36个、37个、38个、39个、40个、41个、42个、43个、44个、45个、46个、47个、48个、49个、50个、51个、52个、53个、54个、55个、56个、57个、58个、59个、60个、61个、62个、63个、64个、65个、66个、67个、68个、69个、70个、71个、72个、73个、74个、75个、76个、77个、78个、79个、80个、81个、82个、83个、84个、85个、86个、87个、88个、89个、90个、91个、92个、93个、94个、95个、96个、97个、98个、99个、100个、101个、102个、103个、104个、105个、106个、107个、108个、109个、110个、111个、112个、113个、114个、115个、116个、117个、118个、119个、120个、121个、122个、123个、124个、125个、126个、127个、128个、129个、130个、131个、132个、133个、134个、135个、136个、137个、138个、139个、140个、141个、142个、143个、144个、145个、146个、147个、148个、149个、150个、151个、152个、153个、154个、155个、156个、157个、158个、159个、160个、161个、162个、163个、164个、165个、166个、167个、168个、169个、170个、171个、172个、173个、174个、175个、176个、177个、178个、179个、180个、181个、182个、183个、184个、185个、186个、187个、188个、189个、190个、191个、192个、193个、194个、195个、196个、197个、198个、199个、200个、201个、202个、203个、204个、205个、206个、207个、208个、209个、210个、211个、212个、213个、214个、215个、216个、217个、218个、219个、220个、221个、222个、223个、224个、225个、226个、227个、228个、229个、230个、231个、232个、233个、234个、235个、236个、237个、238个、239个、240个、241个、242个、243个、244个、245个、246个、247个、248个、249个或250个核苷酸。

在细胞的内容物被释放到其相应的液滴中之后，内容物中包含的大分子组分(例如，生物颗粒的大分子成分，诸如RNA、DNA或蛋白质)可以在液滴内被进一步处理。

如上所述，个体生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的大分子组分(例如，生物分析物)可以被提供独特标识物(例如，条形码)，使得在表征这些大分子组分时(此时来自异质性生物颗粒(例如，细胞或细胞核)群体的组分可以已经被混合并散布或溶解在共同液体中)，任何特定组分(例如，生物分析物)可以被追溯到获得它的生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。将特征归于个体生物颗粒或生物颗粒组的能力通过将独特标识物特异性地分配至个体生物颗粒或生物颗粒组来提供。独特标识物(例如，核酸条形码形式的独特标识物)可以被分配至个体生物颗粒(例如，细胞或细胞核)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的群体或与个体生物颗粒(例如，细胞或细胞核)或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的群体缔合，以便用独特标识物对生物颗粒的大分子组分(并因此对其特征)进行加标签或标记。然后，这些独特标识物可以用于将生物颗粒的组分和特征归于个体生物颗粒或生物颗粒组。这可以通过形成包含具有独特标识物的个体生物颗粒或生物颗粒组的液滴(经由颗粒，例如珠)来进行，如本文的***和方法中所述。

本发明提供了分子标记与生物颗粒(例如，细胞或细胞核或细胞的细胞器包括细胞核)的用途。分子标记可以包括条形码(例如，核酸条形码)。分子标记可以基于许多不同的方法提供给生物颗粒，包括但不限于显微注射、电穿孔、基于脂质体的方法、基于纳米颗粒的方法和亲脂部分-条形码缀合方法。例如，缀合至核酸条形码的亲脂部分可以与生物颗粒接触。在细胞的情况下，亲脂部分可以***到细胞的质膜中，从而用条形码标记细胞。本发明的方法可以导致分子标记存在于(i)细胞或细胞的细胞器的内部和/或(ii)细胞或细胞的细胞器的外部(例如，细胞膜上或细胞膜内)。本领域技术人员将理解这些和其他合适的方法(参见美国公布的专利申请第2019-0177800号、第2019-0323088号和第2019-0338353号以及美国专利申请第16/439,675号，其中每一项通过引用以其整体并入本文)。

在一些方面，独特标识物以包含核酸条形码序列的寡核苷酸的形式提供，该核酸条形码序列可以附接至以下或以其他方式与以下缔合：个体生物颗粒的核酸内容物或或生物颗粒的其他组分，并且特别是那些核酸的片段。寡核苷酸被分区，使得特定液滴中的寡核苷酸之间，其中包含的核酸条形码序列是相同的，但是不同液滴之间，寡核苷酸可以和确实具有不同的条形码序列，或者至少代表特定分析中遍及所有液滴的大量不同条形码序列。在一些方面，只有一个核酸条形码序列可以与特定液滴缔合，尽管在一些情况下，可以存在两个或更多个不同的条形码序列。

核酸条形码序列可以在寡核苷酸序列中包含6个至约20个或更多个核苷酸。在一些情况下，条形码序列的长度可以是6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个核苷酸或更长。在一些情况下，条形码序列的长度可以是至少6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个核苷酸或更长。在一些情况下，条形码序列的长度可以是至多6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个核苷酸或更短。这些核苷酸可以是完全连续的，即，呈单段相邻核苷酸，或者它们可以分成由1个或更多个核苷酸分隔的两个或更多个单独的子序列。在一些情况下，分隔的条形码子序列的长度可以是约4个至约16个核苷酸。在一些情况下，条形码子序列可以是4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个核苷酸或更长。在一些情况下，条形码子序列可以是至少4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个核苷酸或更长。在一些情况下，条形码子序列可以是至多4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个核苷酸或更短。

液滴中的分析物部分(例如，寡核苷酸)还可以包含可用于处理来自液滴中包含的生物颗粒的核酸的其他功能序列。这些序列包括，例如，靶向或随机/通用扩增引物序列(用于扩增来自液滴内的个体生物颗粒的基因组DNA，同时附接缔合的条形码序列)、测序引物或引物识别位点、杂交或探测序列(例如，用于鉴定序列的存在或用于拉下(pull down)条形码化核酸)、或许多其他潜在功能序列中的任何一种。

也可以采用形成包含寡核苷酸的液滴的其他机制，包括例如两个或更多个液滴的聚结，其中一个液滴包含寡核苷酸，或者将寡核苷酸微分散至液滴(例如，微流体***内的液滴)中。

在实例中，提供了各自包含大量可释放地附接到珠的上述条形码化寡核苷酸的颗粒(例如，珠)，其中附接到特定珠的所有寡核苷酸将包含相同的核酸条形码序列，但是其中遍及所使用的珠群体展示大量不同的条形码序列。在一些实施方案中，水凝胶珠(例如，具有聚丙烯酰胺聚合物基质的珠)被用作寡核苷酸进入液滴中的固体支持物和递送媒介物，因为它们能够携带大量寡核苷酸分子，并且可以被配置成在暴露于特定刺激时释放这些寡核苷酸，例如，如本文别处所述的。在一些情况下，珠群体将提供多样的条形码序列文库，其包括至少约1,000种不同的条形码序列、至少约5,000种不同的条形码序列、至少约10,000种不同的条形码序列、至少约50,000种不同的条形码序列、至少约100,000种不同的条形码序列、至少约1,000,000种不同的条形码序列、至少约5,000,000种不同的条形码序列、或至少约10,000,000种不同的条形码序列或更多。另外，每个珠可以提供附接的大量寡核苷酸分子。特别地，在个体珠上包含条形码序列的寡核苷酸分子的数量可以是至少约1,000个寡核苷酸分子、至少约5,000个寡核苷酸分子、至少约10,000个寡核苷酸分子、至少约50,000个寡核苷酸分子、至少约100,000个寡核苷酸分子、至少约500,000个寡核苷酸、至少约1,000,000个寡核苷酸分子、至少约5,000,000个寡核苷酸分子、至少约10,000,000个寡核苷酸分子、至少约50,000,000个寡核苷酸分子、至少约100,000,000个寡核苷酸分子、和在一些情况下至少约10亿个寡核苷酸分子或更多。

此外，当珠群体包含在液滴中时，所得的液滴群体也可以包含多样的条形码文库，该条形码文库包括至少约1,000种不同的条形码序列、至少约5,000种不同的条形码序、至少约10,000种不同的条形码序列、至少约50,000种不同的条形码序列、至少约100,000种不同的条形码序列、至少约1,000,000种不同的条形码序列、至少约5,000,000种不同的条形码序列，或者至少约10,000,000种不同的条形码序列。另外，群体的每个液滴可以包含至少约1,000个寡核苷酸分子、至少约5,000个寡核苷酸分子、至少约10,000个寡核苷酸分子、至少约50,000个寡核苷酸分子、至少约100,000个寡核苷酸分子、至少约500,000个寡核苷酸、至少约1,000,000个寡核苷酸分子、至少约5,000,000个寡核苷酸分子、至少约10,000,000个寡核苷酸分子、至少约50,000,000个寡核苷酸分子、至少约100,000,000个寡核苷酸分子和在一些情况下至少约10亿个寡核苷酸分子。

在一些情况下，可能期望在特定液滴内掺入多于一个不同的条形码，所述条形码附接到液滴内的单个颗粒或多于一个颗粒，例如珠。例如，在一些情况下，混合的但已知的条形码序列组可以为后续处理中的鉴定提供更大的保证，例如，通过向特定液滴提供更强的条形码地址或属性，作为对来自特定液滴的输出的重复或独立确认。

在施加特定刺激时，寡核苷酸可以从颗粒(例如，珠)释放。在一些情况下，刺激可以是光刺激，例如，通过裂解光不稳定的连接来释放寡核苷酸。在其他情况下，可以使用热刺激，其中颗粒(例如，珠)环境温度的升高将导致连接的裂解或寡核苷酸从颗粒(例如，珠)的其他释放。在其他情况下，使用化学刺激，其使寡核苷酸与珠的连接裂解，或者以其他方式导致寡核苷酸从颗粒(例如，珠)释放。在一种情况下，这样的组合物包含上述用于包封生物颗粒的聚丙烯酰胺基质，并且可以通过暴露于还原剂诸如二硫苏糖醇(DTT)而降解以释放附接的寡核苷酸。

本文所述的液滴可以包含一个或更多个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)，或者一个或更多个携带条形码的颗粒(例如，珠)，或者至少一个生物颗粒和至少一个携带条形码的颗粒(例如，珠)两者。在一些情况下，液滴可以未被占据，并且既不包含生物颗粒，也不包含携带条形码的颗粒(例如，珠)。可以控制液滴形成，以在所产生的液滴内实现期望的颗粒(例如，珠、生物颗粒或两者)的占据水平。

方法

本文所述的产生液滴(例如，具有均匀和可预测的尺寸，并以高通量产生)的方法可以用于大大提高单细胞应用和/或接收基于液滴的输入的其他应用的效率。这样的单细胞应用和其他应用通常可以能够处理一定范围的液滴尺寸。这些方法可以用于产生用作微型化学反应器的液滴，其中化学反应物的体积很小(～pL)。

本文公开的方法通常可以产生乳液，即，在连续相中的分散相的液滴。例如，液滴可以包含第一液体，并且另一液体可以是第二液体。第一液体可与第二液体大体上不混溶。在一些情况下，第一液体可以是水性液体或者可以与水大体上混溶。根据本文公开的方法产生的液滴可以组合多于一种液体。例如，液滴可以组合第一液体和第三液体。第一液体可以与第三液体大体上混溶。如本文所述，第二液体可以是油。

多种应用需要评估生物颗粒群体中不同生物颗粒或生物类型的存在和量化，包括例如微生物组分析和表征、环境测试、食品安全测试、流行病学分析(例如，在追溯污染方面)等。

本文所述的方法可以允许产生一个或更多个包含单个颗粒(例如，珠)和/或单个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的具有均匀且可预测的尺寸的液滴。该方法还允许产生包含单个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和多于一个颗粒(例如，珠)的一个或更多个液滴、包含多于一个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和单个颗粒(例如，珠)的一个或更多个液滴和/或包含多于一个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和多于一个颗粒(例如，珠)的一个或更多个液滴。这些方法还可以允许增加液滴形成的通量。

通常，通过提供如本文所述的装置或***来产生液滴。装置至少包含具有入口和出口的第一通道。在一种实施方案中，第一通道包含第一液体，并且储器包含第二液体，所述第二液体包含与流体(例如，空气)的界面。液体输送通过出口，并且装置或***引起出口和界面的相对运动。当出口穿过界面时，在第二液体中产生第一液体的液滴。出口和界面的相对运动可以通过移动第一通道、储器或界面(或其组合)引起。例如，致动器可以改变出口的相对垂直位置，而储器保持在大体上恒定的垂直位置(图1和图3)。致动器可以改变储器的相对垂直位置，而第一通道保持在大体上恒定的垂直位置(图8)。在又另一实施方案中，致动器可以致动(例如，振动)储器中液体的界面，而第一通道和储器保持在大体上恒定的垂直位置(图9)。

在一些实施方案中，当液体离开正在振动的装置时形成液滴。在这些实施方案中，液体输送通过装置并经由第一远端离开装置(图12A-图17)。在液滴形成期间，第一远端可以浸没在第二液体中或不浸没在第二液体中。在实施方案中，装置包括远端向装置外部开放的非相交通道。第二液体输送通过这个通道，并在液滴形成时包覆它们(图17)。

液体可以通过任何合适的方式(诸如通过重力、毛细管作用或经由提供预定流量的泵)输送通过第一通道。致动器引起第一通道的出口顺序地定位在储器中液体(例如，油)的界面上方和下方。每次出口移动到界面上方，产生液滴。

图2示出了用本文描述的装置形成液滴的时间过程。装置包含具有出口和两个入口的第一通道。每种液体可以经由注射器泵(例如，提供预定的、恒定的流量)引入第一通道。致动器引起第一通道的出口在储器中液体(例如，油)与空气的界面上方和下方移动。每次出口移动到界面的下方和上方，产生液滴。在1中，第一通道的出口在储器中液体的界面上方，有一定量的液体开始离开出口。在2中，第一通道达到其在储器中的液体中的最低点，在出口处有更大量的液体。在3中，第一通道朝向储器中液体的界面向上移动，新生的液滴附着在出口。在4中，第一通道相对于储器中液体的界面继续向上移动，并且在第一通道出口处的液滴脱离。在5中，新形成的液滴沉到储器底部。

致动器可以具有指定的频率。例如，致动器可以约0.1Hz、约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约1.0Hz、约2.0Hz、约3.0Hz、约4.0Hz、约5.0Hz、约6.0Hz、约7.0Hz、约8.0Hz、约9.0Hz、约10.0Hz、约15Hz、约20Hz、约30Hz、约40Hz、约50Hz、约60Hz、约70Hz、约80Hz、约90Hz、约100Hz、约200Hz、约300Hz、约400Hz、约500Hz、约600Hz、约700Hz、约800Hz、约900Hz、约1,000Hz、约2,000Hz、约3,000Hz、约4,000Hz、约5,000Hz、约6,000Hz、约7,000Hz、约8,000Hz、约9,000Hz、或约10,000Hz、或更快、例如约1-20kHz、约1-10kHz或约2-8kHz移动。在液滴形成的时间段期间，致动器的频率可以保持在例如大体上恒定的频率，或者频率可以被配置成响应于反馈刺激而变化，例如增加或降低。

在液滴形成期间，储器中液体的垂直水平可以增加。传感器(例如，光学传感器)可以用于感测储器中液位的垂直位置。该传感器可向致动器提供反馈，例如，以校准致动器的垂直位置(图3)。在其中储器包括分流器的实施方案中，分流器可通过允许液体流出储器来保持储器中液体的大体上恒定的体积或界面的大体上恒定的垂直位置(图10)。

液滴可以包含在非水性连续相例如油相中的水性液体分散相。液滴可以收集在大体上静态体积的液体中，例如，形成的液滴的浮力使它们移出新生液滴的路径(取决于液滴和连续相的相对密度而向上或向下)。可选或另外地，形成的液滴可以主动移出新生液滴的路径，例如使用连续相的平缓流动，例如液体流或平缓搅拌的液体。

在实施方案中，液滴收集在具有移动的第二液体的储器中。例如，储器可以包括具有入口和出口的槽或与该槽流体连通。流经槽的第二液体用于将液滴从接触点移走(图12A和图14B)。槽可以是矩形或倾斜的，或可以不是矩形或倾斜的。在一种实施方案中，槽被成形为例如锥形，以允许旋转运动。收集还可以使用移动(例如，旋转或振荡)的板，以便将液滴从接触点移走(图13)。储器中的第二液体也可以移动，例如旋转，以便将液滴从接触点移走，例如收集在板的边缘。例如，第二流体可以旋转，例如，通过旋转储器或搅拌第二液体，以产生涡旋(图14A)。

每个出口可以与同一储器相互作用，或者每个出口可以具有其自身对应的储器。在其他实施方案中，多于一个出口的子集与单个储器相互作用。例如，装置具有四个通道，其中两个出口与一个储器相互作用，并且两个出口与第二储器相互作用。

在一些实施方案中，液体输送通过出口，并且电磁能量源照射液体以引起局部加热和蒸发以产生液滴(图18-图19)。在一些实施方案中，液体包含吸收能量并产生热量的光吸收材料(例如，有机染料、无机颜料、纳米颗粒或量子点)。光源可以传递脉冲照射(图19)。在另一实施方案中，可以通过光导(例如围绕第一通道的包层)来引导能量在装置内传播(图20)。

在一些实施方案中，在第一通道中流动的液体具有从约0.01m/s至约10m/s(例如，约0.01m/s至约0.1m/s，例如，约0.02m/s、约0.03m/s、约0.04m/s、约0.05m/s、约0.06m/s、约0.07m/s、约0.08m/s、约0.09m/s、或约0.1m/s)、或(例如，约0.1m/s至约1.0m/s，例如，约0.2m/s、约0.3m/s、约0.4m/s、约0.5m/s、约0.6m/s、约0.7m/s、约0.8m/s、约0.9m/s、或约1.0m/s)、或(例如，约1.0m/s至约10.0m/s，例如，约1.5m/s、约2.0m/s、约2.5m/s、约3.0m/s、约3.5m/s、约4.0m/s、约4.5m/s、约5.0m/s、约5.5m/s、约6.0m/s、约6.5m/s、约7.0m/s、约7.5m/s、约8.0m/s、约8.5m/s、约9.0m/s、约9.5m/s或约10.0m/s)的流速。

将颗粒(例如，珠(例如，携带条形码化寡核苷酸的微囊))或生物颗粒(例如，细胞或细胞核)分配到离散的液滴中可以通过在液体例如水性液体中从颗粒(例如，珠)的流动流如本文描述地形成液体来实现。在一些情况下，所得液滴的占据率(例如，每个液滴的颗粒(例如，珠)的数量)可以通过以一定浓度或频率的颗粒(例如，珠)提供液体流来控制。在一些情况下，所得液滴的占据率也可以通过调节出口处的一个或更多个几何特征来控制，所述几何特征诸如携带颗粒(例如，珠)的流体通道相对于特定颗粒(例如，珠)直径的宽度。

当需要含单个颗粒(例如，珠)的液滴时，可以选择液体的相对流量，使得液滴包含平均每个液滴少于一个颗粒(例如，珠)，以确保那些被占据的液滴主要被单一占据。在一些实施方案中，可以选择液体的相对流量，使得大部分(例如，至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或大体上全部)液滴被占据，例如，仅允许小百分比的未被占据的液滴。可以控制流动和通道结构，以确保期望数量的单一占据的液滴、少于一定水平的未被占据的液滴和/或少于一定水平的多重占据的液滴。

本文描述的方法可以***作，使得大多数被占据的液滴包含不多于一个特定类型的颗粒/被占据的液滴。在一些情况下，进行液滴形成过程，使得少于25％的被占据的液滴包含多于一个特定类型的颗粒，并且在许多情况下，少于20％的被占据的液滴具有多于一个特定类型的颗粒。在一些情况下，少于10％或甚至少于5％的被占据的液滴包含多于一个特定类型的颗粒/液滴。

可能期望避免产生过多数量的空液滴，例如，从成本的角度和/或效率的角度来看。然而，虽然这可以通过向第一通道中提供足够数量的颗粒(例如，珠)来实现，但是泊松分布可以预期地增加可能包含多于一个生物颗粒的液滴的数量。因此，至多约95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％或更少的生成液滴可以是未被占据的。在一些情况下，可以进行将一个或更多个颗粒或液体引导流入第一通道，使得在许多情况下，不多于约50％的生成液滴、不多于约25％的生成液滴或不多于约10％的生成液滴未被占据。这些流动可以被控制，以便呈现单一占据的液滴的非泊松分布，同时提供较低水平的未被占据的液滴。上述未被占据的液滴的范围可以实现，同时仍然提供任何上述的单一占据率。例如，在许多情况下，使用本文所述的***和方法产生的所得液滴具有小于约25％、小于约20％、小于约15％、小于约10％、以及在许多情况下小于约5％的多重占据率，同时具有小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、小于约10％、小于约5％或更小的未被占据的液滴。

第一流体的流动可以使得液滴包含单个颗粒，例如珠。在某些实施方案中，含有单个颗粒的液滴的产率为至少80％，例如至少85％、至少86％、至少87％、至少88％、至少89％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％。

如将理解的，上述占据率也适用于包含生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和珠两者的液滴。被占据的液滴(例如，被占据的液滴的至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％)可以包含非生物颗粒(例如，珠)和生物颗粒两者。通道(例如，颗粒通道)内的颗粒(例如，珠)可以以大体上规则的流动谱(例如，以规则的流量)流动，以便在形成液滴时提供具有单个颗粒(例如，珠)和单个细胞或其他生物颗粒的液滴。这样的规则的流动谱可以允许液滴具有大于5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的双重占据率(例如，液滴具有至少一个珠和至少一个细胞或生物颗粒)。。在一些实施方案中，液滴具有大于5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的1:1的双重占据率(即，液滴具有恰好一个颗粒(例如，珠)和恰好一个细胞或生物颗粒)。

在一些情况下，另外的颗粒可以用于向液滴递送另外的试剂。在这样的情况下，从不同的珠源(例如，包含不同的相关试剂)将不同的颗粒(例如，珠)通过进入公共通道(例如，在出口近端或在出口的上游)的不同通道入口引入这样的公共通道可以是有利的。在这样的情况下，可以控制每种不同颗粒(例如，珠)源进入通道或流体连接部的流动和/或频率，以提供来自每种源的颗粒(例如，珠)的期望比例，同时任选地确保这些颗粒(例如，珠)的期望配对或组合形成具有期望数量的生物颗粒的液滴。

本文所述的液滴可以包括小体积，例如小于约10微升(μL)、5μL、1μL、900皮升(pL)、800pL、700pL、600pL、500pL、400pL、300pL、200pL、100pL、50pL、20pL、10pL、1pL、500纳升(nL)、100nL、50nL或更小。例如，液滴可以具有小于约1000pL、900pL、800pL、700pL、600pL、500pL、400pL、300pL、200pL、100pL、50pL、20pL、10pL、1pL或更小的总体积。在液滴还包含颗粒(例如，珠或微囊)的情况下，应当理解，液滴内的样品液体体积可以小于上述体积的约90％，小于约80％、小于约70％、小于约60％、小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、或小于约10％的上述体积(例如，分区液体)，例如，上述体积的1％至99％、5％至95％、10％至90％、20％至80％、30％至70％、或40％至60％，例如，1％至5％、5％至10％、10％至15％、15％至20％、20％至25％、25％至30％、30％至35％、35％至40％、40％至45％、45％至50％、50％至55％、55％至60％、60％至65％、65％至70％、70％至75％、75％至80％、80％至85％、85％至90％、90％至95％或95％至100％。

可以产生任何合适数量的液滴。例如，在本文所述的方法中，可以产生多于一个液滴，其包括至少约1,000个液滴、至少约5,000个液滴、至少约10,000个液滴、至少约50,000个液滴、至少约100,000个液滴、至少约500,000个液滴、至少约1,000,000个液滴、至少约5,000,000个液滴、至少约10,000,000个液滴、至少约50,000,000个液滴、至少约100,000,000个液滴、至少约500,000,000个液滴、至少约1,000,000,000个液滴或更多。此外，多于一个液滴可以包括未被占据的液滴(例如，空液滴)和被占据的液滴(例如，包含单个颗粒的液滴，诸如非生物颗粒、生物颗粒或其组合)。

待分散成液滴的流体可以从储器输送到出口。可选地，待分散成液滴的流体通过在装置中组合两种或更多种流体而原位形成。例如，待分散的流体可以通过将包含一种或更多种试剂的一种流体与包含一种或更多种试剂的一种或更多种其他流体组合而形成。在这些实施方案中，流体流的混合可以导致化学反应。例如，当使用颗粒时，具有使颗粒崩解的试剂的流体可以与颗粒组合，例如，紧邻出口的上游。在这些实施方案中，颗粒可以是生物颗粒(例如，细胞或细胞核)，其可以与裂解试剂诸如表面活性剂组合。当使用颗粒(例如，珠)时，颗粒(例如，珠)可以溶解或化学降解，例如，通过改变pH(酸或碱)、氧化还原电位(例如，添加氧化剂或还原剂)、酶活性、盐或离子浓度的改变或其他机制。

流体(例如，第一流体)以足以在出口处产生液滴的流量输送通过第一通道。流体的更快的流量通常会增加液滴产生的频率；然而，在足够高的速率，流体将形成射流，射流可能不会***成液滴。通常，流体通过第一通道的流量可以是约0.01μL/min至约100μL/min，例如0.1μL/min至50μL/min、0.1μL/min至10μL/min或1μL/min至5μL/min。在一些情况下，流体的流量可以是约0.04μL/min至约40μL/min。在一些情况下，流体的流量可以是约0.01μL/min至约100μL/min。可选地，流体的流量可以小于约0.01μL/min。可选地，流体的流量可以大于约40μL/min，例如，约45μL/min、约50μL/min、约55μL/min、约60μL/min、约65μL/min、约70μL/min、约75μL/min、约80μL/min、约85μL/min、约90μL/min、约95μL/min、约100μL/min、约110μL/min、约120μL/min、约130μL/min、约140μL/min、约150μL/min或更大。在较低的流量(诸如约小于或等于10μL/min的流量)，液滴半径可能不取决于流体的流量。可选地或者另外，对于任何以上提及的流量，液滴半径可以独立于流体的流量。在一些实施方案中，流体流量可以与用于液滴产生、修改或检测的照射频率同步。

在一些实施方案中，本发明装置中的单个通道的液滴形成频率为约0.1Hz至约10,000Hz，例如，约1Hz至约1000Hz或约1Hz至约500Hz。使用多于一个通道(例如，多于一个第一通道)或多于一个出口可以通过增加形成位置的数量来增加液滴形成的频率。

在一些实施方案中，在本发明的装置中，单个通道的典型液滴形成频率为约0.1Hz至约1,000,000Hz(例如，约0.1Hz至约1.0Hz，例如，约0.2Hz、约0.3Hz、约0.4Hz、约0.5Hz、约0.6Hz、约0.7Hz、约0.8Hz、约0.9Hz或约1.0Hz)、或(例如，约1.0Hz至约10Hz，例如，约1.5Hz、约2.0Hz、约2.5Hz、约3.0Hz、约3.5Hz、约4.0Hz、约4.5Hz、约5.0Hz、约5.5Hz、约6.0Hz、约6.5Hz、约7.0Hz、约7.5Hz、约8.0Hz、约8.5Hz、约9.0Hz、约9.5Hz或约10Hz)、或(例如，约10Hz至约100Hz，例如，约15Hz、约20Hz、约25Hz、约30Hz、约35Hz、约40Hz、约45Hz、约50Hz、约55Hz、约60Hz、约65Hz、约70Hz、约75Hz、约80Hz、约85Hz、约90Hz、约95Hz或约100Hz)、或(例如，约100Hz至约1,000Hz，例如，约150Hz、约200Hz、约250Hz、约300Hz、约350Hz、约400Hz、约450Hz、约500Hz、约550Hz、约600Hz、约650Hz、约700Hz、约750Hz、约800Hz、约850Hz、约900Hz、约950Hz或约1,000Hz)、或(例如，约1,000Hz至约10,000Hz，例如，约1,500Hz、约2,000Hz、约2,500Hz、约3,000Hz、约3,500Hz、约4,000Hz、约4,500Hz、约5,000Hz、约5,500Hz、约6,000Hz、约6,500Hz、约7,000Hz、约7,500Hz、约8,000Hz、约8,500Hz、约9,000Hz、约9,500Hz或约10,000Hz)、(例如，约10,000Hz至约100,000Hz，例如，约15,000Hz、约20,000Hz、约25,000Hz、约30,000Hz、约35,000Hz、约40,000Hz、约45,000Hz、约50,000Hz、约55,000Hz、约60,000Hz、约65,000Hz、约70,000Hz、约75,000Hz、约80,000Hz、约85,000Hz、约90,000Hz、约95,000Hz或约100,000Hz)、或(例如，约100,000Hz至约1,000,000Hz，例如，约150,000Hz、约200,000Hz、约250,000Hz、约300,000Hz、约350,000Hz、约400,000Hz、约450,000Hz、约500,000Hz、约550,000Hz、约600,000Hz、约650,000Hz、约700,000Hz、约750,000Hz、约800,000Hz、约850,000Hz、约900,000Hz、约950,000Hz或约1,000,000Hz)。使用多于一个通道或多于一个出口，以及相应的光源，可以通过增加形成位置的数量来增加液滴形成的频率。

本公开内容的方法可以用于使用电磁能量减小至少一个液滴的尺寸和/或体积。装置或***还可以包括至少一个传感器以检测一个或更多个感兴趣的液滴。在一些实施方案中，一个或更多个感兴趣的液滴将被减小尺寸，例如用于去除。例如，可以消除不包含期望颗粒的液滴。电磁能量源可以以足够的能量密度照射感兴趣的一个或更多个液滴以蒸发液体的至少一部分(例如，液体初始体积的约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或甚至100％)来减小液滴尺寸(图21)。在一些实施方案中，液滴的尺寸被充分减小，使得液体被完全蒸发并从多于一个液滴中消除(图22)。如将理解的，溶解或悬浮在液体中的残余固体可能残留。可选地，本公开内容的方法可以用于通过如所述地减少液体体积来增加液滴中的溶质浓度。

这些方法可以用于产生直径在1μm至500μm范围内的液滴，例如1μm至250μm、5μm至200μm、5μm至150μm或12μm至125μm。影响液滴尺寸的因素包括形成频率、第一通道远端(例如，出口)的横截面尺寸、以及流体特性和动力学效应(诸如，界面张力、粘度和流量)。

第一液体可以是水性的，并且第二液体可以是油(或者反之亦然)。油的实例包括全氟化油、矿物油和硅油。例如，氟化油可以包括用于稳定所得液滴(例如，抑制所得液滴的随后聚结)的含氟表面活性剂。特别有用的液体和含氟表面活性剂的实例在例如美国专利第9,012,390号中描述，出于所有目的，该专利通过引用整体并入本文。特定实例包括氢氟醚，诸如HFE 7500、7300、7200或7100。合适的液体为美国公布第2015/0224466号和美国申请第62/522,292号中描述的那些，其中的液体在此通过引用并入。在一些情况下，液体包含另外的组分，诸如颗粒，例如细胞或凝胶珠。如上文所讨论的，第一流体或连续相可以包含用于进行各种反应(诸如核酸扩增、裂解或珠溶解)的试剂。在一些实施方案中，液体(例如，第一液体)或连续相可以包含稳定或以其他方式影响液滴或液滴内的组分的另外的组分。这样的另外的组分包括表面活性剂、抗氧化剂、防腐剂、缓冲剂、抗生素剂、盐、离液剂、酶、纳米颗粒和糖。第一液体还可以包含吸收电磁能量的试剂。

本公开内容的装置、***、组合物和方法可以用于各种应用，诸如，例如处理来自单个细胞的单一分析物(例如，生物分析物，例如，RNA、DNA或蛋白质)或多于一种分析物(例如，生物分析物，例如，DNA和RNA、DNA和蛋白质、RNA和蛋白质、或RNA、DNA和蛋白质)。例如，生物颗粒(例如，细胞或病毒)可以形成在液滴中，并且来自生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的一种或更多种分析物(例如，生物分析物)可以被修饰或检测(例如，被分析物部分结合、标记或以其他方式修饰)以用于后续处理。多于一种分析物可以来自单个细胞。该过程可以允许例如对细胞或其群体进行蛋白质组学、转录组学和/或基因组分析(例如，对细胞或其群体同时进行蛋白质组学、转录组学和/或基因组分析)。

修饰分析物的方法包括在液体载体(例如，水性载体)中提供多于一个颗粒(例如，珠)；提供样品液体中包含分析物(例如，作为细胞的一部分、或其组分或产物)的样品；以及使用装置来组合液体并形成包含一个或更多个颗粒和一种或更多种分析物(例如，作为一个或更多个细胞的一部分、或其组分或产物)的分析物液滴。一个或更多个具有分析物(例如，与细胞相关的生物分析物)的颗粒在液滴中这样的隔离允许标记大的异质性样品的离散部分(例如，异质性群体中的单个细胞)。在被标记或以其他方式被修饰后，则液滴可以被组合(例如，通过破坏乳液)，并且所得液体可以被分析以确定与众多单细胞中的每一个相关的各种特性。

在特定实施方案中，本发明的特征在于使用装置产生分析物液滴的方法，该装置具有在出口上游相交的颗粒通道和样品通道。在液体载体中具有分析物部分的颗粒从近端到远端(例如，朝向出口)流经颗粒通道，并且包含分析物的样品液体从近端到远端(例如，朝向出口)流经样品通道，直到两种液体在样品通道和颗粒通道的出口上游(和/或近端)的相交处相遇并组合。液体载体与样品液体的组合产生分析物液体。在一些实施方案中，这两种液体是可混溶的(例如，它们都包含在水或水性缓冲液中的溶质)。两种液体的组合可以以受控的相对速率发生，使得分析物液体具有期望的颗粒液体与样品液体的体积比、期望的颗粒与生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的数值比或其组合(例如，每50pL每个细胞一个颗粒)。当分析物液体流经出口进入分区液体(例如，与分析物液体不混溶的液体，诸如油)时，分析物液滴形成。可选或另外地地，分析物液滴可以在储器中积累(例如，作为大体上静止的群体)。在一些情况下，液滴群体的积累可以通过储器内流体的平缓流动(例如，将形成的液滴移出新生液滴的路径)来发生。

可用于液滴形成(例如，分析物)的装置的特征可以在于多于一个出口(例如，彼此流体连通或彼此不流体连通(例如，作为独立的、平行的回路))。例如，这样的装置可以具有2-100、3-50、4-40、5-30、6-24、8-18、或9-12，例如，2-6、6-12、12-18、18-24、24-36、36-48、或48-96，例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48或更多个配置成产生分析物液滴的出口。在此上下文中，如本文所述的装置可以包括多于一个通道，每个通道包含出口。每个通道可以接触储器中液体的界面。每个出口可以与同一储器相互作用，或者每个出口可以具有其自身对应的储器。在其他实施方案中，多于一个出口的每个子集与对应的储器相互作用。例如，具有四个通道的装置，其中具有两个出口的两个通道的第一子集与一个储器相互作用，并且具有两个出口的两个通道的第二子集与第二储器相互作用。

源储器可以在液滴形成之前和期间储存液体。在一些实施方案中，可用于分析物液滴形成的装置包括一个或更多个颗粒储器，该一个或更多个颗粒储器连接到一个或更多个颗粒通道的近端。在分析物液滴形成之前，颗粒悬浮液可以储存在颗粒储器中。颗粒储器可以被配置成储存包含分析物部分的颗粒。例如，颗粒储器可以包括例如涂层，以防止颗粒或分析物部分的吸附或结合(例如，特异性或非特异性结合)。另外或可选地，相应地，颗粒储器可以被配制成使分析物部分(例如，通过包含核酸酶(例如，DNA酶或RNA酶))或颗粒基质本身的降解最小化。

另外或可选地，装置包括一个或更多个样品储器，该一个或更多个样品储器连接到一个或更多个样品通道的近端。在分析物液滴形成之前，可以将包含生物颗粒(例如，细胞或细胞核)和/或其他可用于分析物和/或液滴形成的试剂的样品储存在样品储器中。样品储器可以被配置成减少样品组分的降解，例如通过包含核酸酶(例如，DNA酶或RNA酶)。

本发明的方法包括将样品和/或颗粒提供到装置中，例如，(a)通过将样品液体或其组分或浓缩物移液到样品储器中和/或(b)通过将液体载体(例如，水性载体)和/或颗粒移液至颗粒储器中。在一些实施方案中，该方法包括首先将液体载体(例如，水性载体)和/或颗粒移液到颗粒储器中，然后将样品液体或其组分或浓缩物移液到样品储器中。

样品储器和/或颗粒储器可以在适于保存或促进其内容物活性的条件下孵育，直到液滴形成启动或开始。

如本文提供的生物分析物液滴的形成可以用于各种应用。特别地，通过使用本文的方法、装置、***和套件形成生物分析物液滴，用户可以进行标准的下游处理方法来将异质性生物颗粒(例如，细胞或细胞核)群体条形码化或进行单细胞核酸测序。

在将生物颗粒(例如，细胞或细胞核)群体条形码化的方法中，在样品通道和颗粒通道的相交处，具有生物颗粒(例如，细胞或细胞核)群体的水性样品与水性载体中具有核酸引物序列和条形码的生物分析物颗粒组合，以形成反应液体。当通过出口时，反应液体在液滴形成条件下遇到分区液体(例如，分区油)以形成多于一个反应液滴，每个反应液滴在反应液体中具有一个或更多个颗粒和一个或更多个生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。反应液滴在足以允许将反应液滴中的生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的核酸条形码化的条件下孵育。在一些实施方案中，为了核酸复制、转录和/或扩增，对足以进行条形码化的条件进行热优化。例如，反应液滴可以在配置成允许使用逆转录酶将液滴中细胞产生的RNA逆转录成DNA的温度孵育。另外或可选地，反应液滴可以循环通过一系列温度以促进扩增，例如，如在聚合酶链式反应(PCR)中。相应地，在一些实施方案中，一种或更多种核苷酸扩增试剂(例如，PCR试剂)被包含在反应液滴中(例如，引物、核苷酸和/或聚合酶)。任何一种或更多种用于核酸复制、转录和/或扩增的试剂可以通过水性样品、液体载体或两者提供至反应液滴。在一些实施方案中，一种或更多种用于核酸复制、转录和/或扩增的试剂在水性样品中。

本文还提供了单细胞核酸测序的方法，其中异质性生物颗粒(例如，细胞或细胞核)群体的特征可以在于它们的个体基因表达，例如，相对于该群体中其他生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。上文讨论的和本领域已知的将生物颗粒(例如，细胞或细胞核)条形码化的方法可以是本文提供的单细胞核酸测序方法的一部分。在条形码化之后，已经条形码化的核酸转录物被测序，并且序列可以根据已知的方法进行处理、分析和存储。在一些实施方案中，这些方法使得能够产生包含异质性群体内任何单个细胞的基因表达数据的基因组文库。

可选地，本文的方法提供的将单个细胞隔离在反应液滴中的能力允许用于基因组表征以外的应用。例如，包含单个细胞和能够结合不同蛋白质的多种分析物部分的反应液滴可以允许单个细胞被可检测地标记，以提供相对蛋白质表达数据。在一些实施方案中，分析物部分是抗原结合分子(例如，抗体或其片段)，其中每个抗体克隆是可检测地标记的(例如，标记有不同发射波长的荧光标志物)。抗体与蛋白质的结合可发生在反应液滴内，并且随后可根据已知方法分析生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的结合抗体，以产生蛋白质表达的文库。在使用本文提供的方法检测分析物之后，可以采用本领域已知的其他方法来表征异质性群体内的生物颗粒(例如，细胞或细胞核)。在一种实例中，在形成液滴之后，可以进行的后续操作可以包括扩增产物的形成、纯化(例如，经由固相可逆固定(SPRI))、进一步处理(例如，剪切、功能序列的连接，和后续扩增(例如，经由PCR))。这些操作可以批量(inbulk)发生(例如，在液滴外)。使用本发明的方法形成的液滴的示例性用途是进行核酸扩增，例如聚合酶链式反应(PCR)，其中进行扩增所需的试剂被包含在第一流体内。在液滴是乳液中的液滴的情况下，乳液可以被破坏，并且液滴的内容物被汇集用于另外的操作。可以与带有条形码的珠一起包含在液滴中的另外的试剂可以包括封闭核糖体RNA(rRNA)的寡核苷酸和消化来自生物颗粒(例如，细胞或细胞核)的基因组DNA的核酸酶。可选地，可以在另外的处理操作期间施加rRNA去除剂。通过这样的方法产生的构建体的构造可以有助于在测序期间最小化(或避免)对poly-T序列测序和/或有助于对多核苷酸序列的5’末端测序。扩增产物，例如第一扩增产物和/或第二扩增产物可以经历测序以用于序列分析。在一些情况下，可以使用部分发夹扩增测序(PHASE)方法进行扩增。

装置制造方法

本公开内容的微流体装置可以用多种常规方法中的任何一种制造。例如，在一些情况下，装置包括分层结构，其中第一层包括平坦表面，具有出口的至少第一通道布置到该平坦表面中。装置还可以包括一系列通道或凹槽，这些通道或凹槽对应于在成品装置中出口上游相交的通道网络。第二层包括在一侧上的平坦表面，以及限定在相对表面上的一个或更多个储器的系列，其中储器作为通向平坦层的通路连通，使得当第二层的平坦表面与第一层的平坦表面配合时，限定在第二层中的一个或更多个储器被定位成与第一层上的一个或更多个通道的末端液体连通。可选地，储器和连接的通道可以被制造成单个零件，其中储器被设置在结构的第一表面上，储器的孔延伸穿过结构的相对表面。通道网络被制造为在该第二表面中的一系列凹槽和特征。然后薄的层压层(laminating layer)被设置在第二表面上以密封并提供通道网络的最终壁和储器的底部表面。

这些层状结构可以全部或部分地由聚合材料(诸如聚乙烯或聚乙烯衍生物，诸如环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚苯乙烯等)制成，或者它们可以全部或部分地由无机材料(诸如硅或其他基于硅的材料，例如玻璃、石英、熔融硅、硼硅酸盐玻璃、金属、陶瓷及其组合)制成。聚合物装置部件可以使用多种工艺中的任何一种来制造，这些工艺包括软光刻、压花技术、微机械加工，例如激光加工，或者在一些方面，对包括限定的通道以及其他结构(例如，储器、集成功能部件等)的层部件的注射成型。在一些方面，包括储器和通道的结构可以使用例如注射成型技术来制造，以产生聚合物结构。在这样的情况下，层压层可以通过容易获得的方法(包括热层压、基于溶剂的层压、声波焊接等)粘附到模制结构零件。

如将理解的，包括无机材料的结构也可以使用已知技术制造。例如，可以使用标准光刻技术将通道和其他结构微加工到表面中或蚀刻到表面中。在一些方面，可以使用三维打印技术制造微流体装置或其部件，以制造装置和/或其分立部件(discrete components)的通道或其他结构。

实施例

提出以下实施例以便为本领域普通技术人员提供可以如何使用、制备和评价本文描述的组合物和方法的描述，并且意图对本发明仅仅是示例性的，而不意图限制本发明人认为是其发明的范围。

实施例1

图1示出了根据本发明的一种装置的实施方案，该装置包括具有出口的通道。储器包含第二液体(例如，连续相，例如，油)，该第二液体具有与流体(例如，空气)的界面。在该实施方案中，该装置包括出口上游的两个入口，并且每个入口连接到包含液体的管。一种液体含有颗粒，并且第二液体不含颗粒。两种液体在进入通道时混合。该装置连接到致动器，致动器引起通道出口和储器中液体表面之间的相对运动。当液体输送通过出口时，出口和界面的相对运动导致液滴形成。每次出口通过储器中液体的界面时可以形成液滴。如果液滴密度大于储器中的液体，那么液滴沉到储器的底部。

实施例2

图3示出了本文描述的***的实施方案，其中通道的两个入口中的每一个连接到注射器泵，注射器泵在液滴产生期间驱动液体通过通道。装置连接到位于上下移动的平台上的致动器。液位传感器检测储器中的液位。随着液滴产生并且储器中的液体体积增加，液位传感器可以向致动器提供反馈以移动平台并适应储器中增加的体积。

实施例3

图4示出了如本文所述的装置的实施方案，其中通道的出口穿过储器中两种不混溶液体之间的界面。在其最高垂直位置处，通道的出口位于上部液体内，并且在其最低垂直位置处，通道的出口位于下部液体内。当出口穿过两种液体之间的界面时，液滴在下部液体中产生。通过在上部液体和下部液体之间的界面处添加表面活性剂分子可以修改液滴产生。

实施例4

图5示出了其中两种液体在通道的入口处混合的装置的实施方案。该配置可以允许更长的混合时间并增加所产生的液滴的稳定性。

实施例5

图6示出了其中油是分散相并且水性液体是连续相的装置的实施方案。当出口移动穿过储器中液体的界面时，装置在形成水包油液滴。

实施例6

图7示出了其中分散相比连续相密度小的装置的实施方案。这导致当液滴产生时，液滴上升到界面的垂直高度以上。局部弯月面可用于在液滴产生时储存液滴。

实施例7

图8示出了其中储器连接到致动器的装置的实施方案。在该实施方案中，储器上下移动，并且装置保持大体上静止。

实施例8

图9示出了其中致动器是可操作地耦合到储器中的液体的超声波换能器的装置的实施方案。换能器振动界面的表面，同时装置和储器保持大体上静止。在该实施方案中，换能器可以创建高强度非均匀场以在界面处创建节点(node)的模式。液滴随着节点上下移动而形成，并且界面与通道的出***叉。

实施例9

图10示出了其中储器包含分流器的装置的实施方案。分流器被配置成保持液体的预定体积，并且因此，随着液滴形成，保持界面的垂直位置大体上恒定。随着更多的液滴形成，储器顶部的液体将通过分流器离开。通过保持界面的大体上恒定的垂直位置，在液滴产生期间装置可以不需要任何调整。

实施例10

图11示出了微流体装置的实施方案，其中该装置包括多于一个通道。在该实施方案中，该装置包括八个通道，并且每个通道被配置成在界面处产生液滴。整个装置连接到致动器，并且每次通道的出口移动穿过储器中液体的界面时，形成八个液滴。该设计提供了比单通道更高的液滴产生通量。右侧的插图是任选的设计特征，其中向通道的出口添加了喷嘴。喷嘴可以是装置的一部分或者可以是单独的特征。可以调整喷嘴的几何形状和表面特性以确保稳健的液滴产生。

实施例11

图12A示出了其中微流体装置在倾斜槽上产生液滴的***的实施方案。第二流体(在这种情况下是油)从入口流向出口。流动的油使进入的液滴移动离开接触点。可以调整流量和液滴形成，以最大化液滴产生、最小化液滴变形和/或提高液滴均匀性。

图12B是使用和不使用槽产生的液滴的照片。使用槽导致更大的液滴均匀性。

实施例12

图13示出了其中微流体装置在板上产生液滴的***的实施方案。板和它上面的流体移动，以使进入的液滴移动离开接触点。可以调整运动例如旋转速率和液滴形成，以最大化液滴产生、最小化液滴变形和/或提高液滴均匀性。

实施例13

图14A示出了其中微流体装置在储器上产生液滴的***的实施方案。储器中的流体被移动，例如旋转，以使进入的液滴移动离开接触点。可以调整运动例如旋转的速率和液滴形成，以最大化液滴产生、最小化液滴变形和/或提高液滴均匀性。

图14B示出了其中微流体装置在储器的锥形槽上产生液滴的***的实施方案。储器中的液体从入口移动到出口，例如旋转地移动，以使进入的液滴移动离开接触点。可以调整流量和液滴形成，以最大化液滴产生、最小化液滴变形和/或提高液滴均匀性。

实施例14

图15A示出了其中连接到两个储器并配备有压电元件的微流体装置在振动时产生液滴的***的实施方案。所产生的液滴在它们离开装置时形成，并被允许落入含有油的第三储器中，在所述油中液滴是不混溶的。

图15B示出了其中连接到两个储器并配备有压电元件的微流体装置在振动时产生液滴的***的实施方案。所产生的液滴在它们离开装置进入含有油的第三储器时形成，在所述油中液滴是不混溶的。在该实施方案中，装置的出口浸没在不混溶的流体中。

图15C是在空气中产生液滴和直接在油中产生液滴的图15A和图15B的装置的照片。

实施例15

图16示出了本发明的说明产生含有单个珠的液滴的方法的实施方案。在步骤1中，选择珠通道和缓冲液通道的流量来使珠单个化。在步骤2中，振动该装置，并且新生的液滴在装置外部的通道出口处形成。在步骤3中，反方向的运动使液滴从装置释放。

实施例16

图17示出了其中连接到三个储器并配备有压电元件的微流体装置在振动时产生液滴的***的实施方案。微流体装置将两种液体(描绘为1和2)组合以形成液滴。当液滴形成时，它们被来自储器的描绘为3的液体(例如油)包覆，液滴与该液体不混溶。然后，允许包覆的液滴落入储器中。在一种实施方案中，该***可以包括有助于包覆的液滴移动离开接触点的组成部分，如本文进一步描述的。

实施例17

图18示出了根据本发明包括具有出口的通道和离开出口的液体的装置的实施方案。当液体输送通过出口时，来自激光器的光聚焦到液体上，以加热并蒸发液体以产生液滴。

实施例18

图19示出了根据本发明包括具有出口的通道和离开出口的液体的装置的实施方案。液体连续输送通过出口，并且来自LED的光聚焦到液体上。按照脉冲模式调节LED光。来自LED的光加热并蒸发离开出口的液体的部分，从而产生液滴。

实施例19

图20示出了根据本发明包括具有出口的通道、离开出口的液体和围绕通道的包层的装置的实施方案。液体输送通过出口。来自激光器的光进入包层，并在出口附近离开包层，以便被引导到离开出口的液体上。光蒸发离开出口的液体的部分，从而产生液滴。

实施例20

图21示出了根据本发明包括具有出口的通道和离开出口的液滴流的装置的实施方案。离开出口的液滴被光源瞬时照射，以部分地蒸发液滴并产生尺寸减小的液滴。

实施例21

图22示出了根据本发明包括具有出口的通道、液滴流和液滴储器的装置的实施方案。感兴趣的液滴被传感器识别，该传感器激活光源以照射感兴趣的液滴，以蒸发液体并去除感兴趣的液滴。

其他实施方案

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员将明显的是，这样的实施方案只是以实例的方式提供的。并不意图本发明受限于说明书中提供的特定实例。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但本文的实施方案的描述和说明不应以限制性的意义来解释。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将会想到许多变化、改变和替换。此外，应当理解，本发明的所有方面并不限于本文阐述的特定描绘、配置或相对比例，这些取决于各种条件和变量。应当理解，在实践本发明时可以采用对本文描述的本发明实施方案的各种替代。因此设想本发明还应当涵盖任何这样的替代、修改、变化或等效物。意图所附权利要求书限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等效物。

其他实施方案在权利要求中。

Claims (134)

1.一种产生液滴的方法，所述方法包括：

(a)提供装置，所述装置包括：

i)第一通道，所述第一通道具有第一近端和第一远端，其中所述第一远端向所述装置的外部开放；和

ii)第二通道，所述第二通道具有第二近端和第二远端，其中所述第一通道和所述第二通道在所述第一近端和所述第一远端之间相交；

(b)将第一液体从所述第一近端输送到相交处，并将第三液体从所述第二近端输送到所述相交处，以形成组合液体；和

(c)将所述组合液体输送到所述第一远端并当所述组合液体离开所述装置时振动所述装置以形成液滴。

2.根据权利要求1所述的方法，其中压电致动器或声学致动器振动所述装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述振动振幅为所述第一远端的宽度的至多两倍。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述振动振幅约等于所述第一远端的宽度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一液体和所述第三液体是水性的或可与水混溶。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一液体包含颗粒。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述颗粒包括珠或生物颗粒。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三液体包含颗粒。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一液体包含第一颗粒，并且所述第三液体包含第二颗粒。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述液滴的一部分包含一个第一颗粒和一个第二颗粒。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述液滴的一部分包含单个第一颗粒和单个第二颗粒。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒中的一个是珠，并且另一个是生物颗粒。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置还包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中所述第一通道和所述第三通道在所述第一近端和所述第一远端之间相交。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二通道和所述第三通道在相同位置与所述第一通道相交。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二通道和所述第三通道的近端被连接。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)之前，所述第一流体和所述第三流体以高于步骤(b)的速率通过所述第一通道和所述第二通道。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置的围绕所述第一远端的外部包含所述组合流体不润湿的材料。

18.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)期间，所述第一远端浸没在第二、不混溶流体中。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置还包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中所述第四通道不与所述第一通道或所述第二通道相交，并且所述第四通道的远端向所述装置的外部开放，并且第二液体从所述第四通道的近端输送到远端，其中所述第二液体接触所述液滴。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述装置的围绕所述第四远端的外部具有所述第二液体不润湿的材料。

21.一种产生包含非生物颗粒的液滴的方法，所述方法包括：

(a)提供装置和储器，所述装置包括第一通道，所述第一通道具有出口并包括第一液体，所述第一液体包含非生物颗粒，所述储器包括第二液体，所述第二液体具有与流体的界面；和

(b)输送所述第一液体通过所述出口，并引起所述出口和所述界面的相对运动，以在所述第二液体中产生所述第一液体和所述非生物颗粒的液滴。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述储器包括分流器，所述分流器被配置成在液滴形成时保持所述界面的大体上恒定的垂直位置。

23.根据权利要求21所述的方法，其中步骤(b)包括引起所述界面移动而所述出口是静止的。

24.根据权利要求23所述的方法，其中步骤(b)包括移动所述储器。

25.根据权利要求23所述的方法，其中移动所述界面而不移动所述储器。

26.根据权利要求23所述的方法，其中步骤(b)包括激活可操作地耦合到所述第二液体的致动器，从而导致所述界面的移动。

27.根据权利要求21所述的方法，其中步骤(b)包括引起所述出口移动。

28.根据权利要求21所述的方法，其中所述装置还包括与所述第一通道在所述出口上游相交的第二通道。

29.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二通道包括第三液体，并且所产生的液滴包含所述第一液体、所述第三液体和所述非生物颗粒。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第三液体包含生物颗粒。

31.根据权利要求21所述的方法，其中所述流体是与所述第二液体不混溶的第四液体。

32.根据权利要求21所述的方法，其中所述装置包括多于一个第一通道，并且步骤(b)包括输送所述第一液体通过所述多于一个第一通道中的每一个的出口，并引起所述多于一个第一通道中的每一个的出口和所述界面的相对运动。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述多于一个包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个所述第一通道。

34.一种用于在第二液体中产生第一液体的液滴的***，所述***包括：包括具有出口的第一通道的装置和包括具有与流体的界面的第二液体的储器；

其中所述***被配置成引起所述出口相对于所述界面的相对运动，以便所述出口穿过所述界面；和

其中所述储器包括分流器，所述分流器被配置成在液滴形成时保持所述界面的大体上恒定的垂直位置。

35.一种用于在第二液体中产生第一液体的液滴的***，所述***包括：包括具有出口的第一通道的装置，包括具有与流体的界面的第二液体的储器，以及可操作地耦合到所述第二液体以相对于所述出口移动所述界面的致动器；

其中所述***被配置成引起所述出口相对于所述界面的相对运动，以便所述出口穿过所述界面。

36.根据权利要求35所述的***，其中所述储器包括分流器，所述分流器被配置成在液滴形成时保持所述界面的大体上恒定的垂直位置。

37.根据权利要求34或35所述的***，其中所述装置还包括与所述第一通道在所述出口上游相交的第二通道。

38.根据权利要求37所述的***，其中所述第二通道包括第三液体。

39.根据权利要求34或35所述的***，其中所述流体是与所述第二液体不混溶的第四液体。

40.根据权利要求34或35所述的***，其中所述***包括多于一个所述第一通道。

41.根据权利要求40所述的***，其中所述多于一个包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个所述第一通道。

42.根据权利要求35所述的***，其中所述致动器产生声波或机械波。

43.根据权利要求34或35所述的***，所述***还包括配置成检测所述第二液体中界面的垂直位置的传感器。

44.一种在第二液体中产生第一液体的液滴的方法：

(a)提供权利要求34-43中任一项所述的***；和

(b)输送所述第一液体通过所述出口，并引起所述出口和所述界面的相对运动，以在所述第二液体中产生所述第一液体的液滴。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述方法产生液滴，其中所述液滴的至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或100％包含恰好一个颗粒。

46.一种用于产生液滴的装置，所述装置包括：

i)第一通道，所述第一通道具有第一近端和第一远端，其中所述第一远端向所述装置的外部开放；和

ii)第二通道，所述第二通道具有第二近端和第二远端，其中所述第一通道和所述第二通道在所述第一近端和所述第一远端之间相交。

47.根据权利要求46所述的装置，其中所述装置还包括振动源。

48.根据权利要求47所述的装置，其中所述振动源是压电致动器或声学致动器。

49.根据权利要求46所述的装置，其中所述装置还包括与所述第一近端流体连通的第一储器。

50.根据权利要求49所述的装置，其中所述装置还包括与所述第二近端流体连通的第二储器。

51.根据权利要求46所述的装置，其中所述装置还包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中所述第一通道和所述第三通道在所述第一近端和所述第一远端之间相交。

52.根据权利要求51所述的装置，其中所述第二通道和所述第三通道在相同位置与所述第一通道相交。

53.根据权利要求52所述的装置，其中所述第二通道和所述第三通道的近端被连接。

54.根据权利要求46所述的装置，其中所述装置还包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中所述第四通道不与所述第一通道或所述第二通道相交，所述第四通道的远端向所述装置的外部开放，并定位成允许通过其的液体接触在所述第一通道的远端形成的液滴。

55.根据权利要求54所述的装置，其中所述装置的围绕所述第四远端的外部具有亲水性或疏氟性的材料。

56.根据权利要求46所述的装置，其中所述装置的围绕所述第一远端的外部包含疏水性材料。

57.一种用于产生液滴的***，所述***包括

i)根据权利要求46所述的装置；和

ii)可操作地耦合到所述装置的振动源。

58.根据权利要求57所述的***，所述***还包括所述第一通道中的第一液体和所述第二通道中的第三液体。

59.根据权利要求58所述的***，其中所述第一液体包含第一颗粒，并且所述第三液体包含第二颗粒。

60.根据权利要求59所述的***，其中所述第一颗粒和所述第二颗粒中的一个是珠，并且另一个是生物颗粒。

61.根据权利要求57所述的***，所述***还包括控制器，所述控制器可操作地耦合以将所述第一液体和所述第三液体输送到相交处以形成组合液体并将所述组合液体输送到所述第一远端。

62.根据权利要求57所述的***，其中所述振动源是压电致动器或声学致动器。

63.根据权利要求57所述的***，所述***还包括与所述第一近端流体连通的第一储器。

64.根据权利要求57所述的***，所述***还包括与所述第二近端流体连通的第二储器。

65.根据权利要求57所述的***，所述***还包括设置为收集从所述第一远端离开的液滴的收集储器。

66.根据权利要求65所述的***，其中所述收集储器包括第二液体，所述液滴与所述第二液体不混溶。

67.根据权利要求66所述的***，其中所述第一远端浸没在所述第二液体中。

68.根据权利要求57所述的***，其中所述装置还包括具有第三近端和第三远端的第三通道，其中所述第一通道和所述第三通道在所述第一近端和所述第一远端之间相交。

69.根据权利要求68所述的***，其中所述第二通道和所述第三通道在相同位置与所述第一通道相交。

70.根据权利要求68所述的***，其中所述第二通道和所述第三通道的近端被连接。

71.根据权利要求68所述的***，其中所述第三通道中的液体是所述第二液体或不同的液体。

72.根据权利要求68所述的***，其中所述振动源可操作地连接到所述收集储器。

73.根据权利要求57所述的***，其中所述装置还包括至少一个具有近端和远端的第四通道，其中所述第四通道不与所述第一通道或所述第二通道相交，所述第四通道的远端向所述装置的外部开放，并定位成允许通过其的第二液体接触在所述第一通道的远端形成的液滴。

74.根据权利要求73所述的***，其中所述装置的围绕所述第四远端的外部具有所述第二液体不润湿的材料。

75.根据权利要求58所述的***，其中所述装置的围绕所述第一远端的外部包含所述第一液体不润湿的材料。

76.一种收集液滴的方法，所述方法包括：

a)提供包括槽的装置，所述槽具有入口和出口并且包含第二液体；

b)当所述第二液体从所述入口流向所述出口时，允许第一液体的液滴进入所述槽，其中所述第一液体和所述第二液体彼此不混溶。

77.根据权利要求76所述的方法，其中所述槽具有从入口到出口的下降角。

78.根据权利要求77所述的方法，其中所述角为约1°至约89°。

79.根据权利要求77的方法，其中所述第二液体的流量为约150μL/min至约115L/min。

80.根据权利要求77所述的方法，其中所述第一液体的密度小于所述第二液体。

81.根据权利要求77所述的方法，其中所述第一液体包含颗粒。

82.根据权利要求81所述的方法，其中所述颗粒包括珠或生物颗粒。

83.一种收集液滴的方法，所述方法包括：

a)提供包括第二液体的移动板；和

b)当所述板移动时，允许第一液体的液滴接触所述第二液体，其中所述液滴被输送离开接触点，并且所述第一液体和所述第二液体彼此不混溶。

84.根据权利要求83所述的方法，其中步骤(a)中所述板的运动是旋转的。

85.根据权利要求84所述的方法，其中所述旋转的速度是约0.05MHz至约150MHz。

86.根据权利要求83所述的方法，其中步骤(a)中所述板的运动是振荡的。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述振荡的频率是约0.05MHz至约150MHz。

88.根据权利要求83所述的方法，其中在所述板移动时添加所述第二液体。

89.根据权利要求88所述的方法，其中添加第二液体的速率为约150μL/min至约115L/min。

90.根据权利要求83所述的方法，其中所述板包括包含第二液体的储器。

91.根据权利要求83所述的方法，其中所述第一液体的密度小于所述第二液体。

92.根据权利要求83所述的方法，其中所述第一液体包含颗粒。

93.根据权利要求83所述的方法，其中所述颗粒包括珠或生物颗粒。

94.一种收集液滴的方法，所述方法包括：

a)提供储器，所述储器包括部分地填充所述储器的第二液体；和

b)当所述第二液体移动时，允许第一液体的液滴接触所述第二液体，其中所述液滴从所述第二液体移动，并且所述第一液体和所述第二液体彼此不混溶。

95.根据权利要求94所述的方法，其中所述储器被旋转。

96.根据权利要求94所述的方法，其中所述储器包括具有入口和出口的槽，并且所述第二液体从所述入口流向所述出口。

97.根据权利要求96所述的方法，其中所述第二液体的流量为约150μL/min至约115L/min。

98.根据权利要求94所述的方法，其中所述储器的旋转速率为约0.05MHz至约150MHz。

99.根据权利要求94所述的方法，其中所述第一液体的密度小于所述第二液体。

100.根据权利要求94所述的方法，其中所述第一液体包含颗粒。

101.根据权利要求100所述的方法，其中所述颗粒包括珠或生物颗粒。

102.根据权利要求94所述的方法，其中所述储器包括锥形槽。

103.根据权利要求94所述的方法，其中所述第二液体旋转成涡旋。

104.根据权利要求94所述的方法，其中所述液滴径向地向外移动。

105.一种产生液滴的方法，所述方法包括：

(a)提供包括具有出口的第一通道的装置；

(b)输送液体通过所述出口；和

(c)脉冲电磁能量以蒸发所述液体的一部分以产生液滴。

106.根据权利要求105所述的方法，其中电磁能量来自包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源的源。

107.根据权利要求105和106中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有在约100nm和约1,000,000nm之间的输出波长。

108.根据权利要求105-107中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有约1W/mm²至约1,000W/mm²的输出功率密度。

109.根据权利要求105-108中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有约0.1Hz至约1,000,000Hz的输出脉冲频率。

110.根据权利要求105-109中任一项所述的方法，其中所述液滴以每秒至少10个液滴的频率产生。

111.根据权利要求105所述的方法，其中所述装置包括多于一个第一通道，每个第一通道具有出口，并且步骤b)包括输送液体通过所述多于一个通道中的每一个的出口。

112.根据权利要求111所述的方法，其中所述多于一个包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个通道。

113.根据权利要求105-112中任一项所述的方法，其中所述液体包含电磁能量吸收材料。

114.根据权利要求113所述的方法，其中所述电磁能量吸收材料通过吸收电磁能量产生热量。

115.根据权利要求105-114中任一项所述的方法，其中所述装置还包括围绕所述通道的包层，以将所述电磁能量引导到所述出口。

116.一种降低液滴尺寸的方法，所述方法包括：

(a)提供具有流速的液滴；

(b)使电磁能量源与所述流速同步；和

(c)从所述源脉冲电磁能量以蒸发所述液滴的至少一部分，从而减小所述液滴的尺寸。

117.根据权利要求116所述的方法，其中所述液滴使用权利要求1-11中任一项所述的方法产生。

118.根据权利要求116和117中任一项所述的方法，其中所述流速为约0.01m/s至约10m/s。

119.根据权利要求116-118中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源。

120.根据权利要求116-119中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有约100nm至约1,000,000nm的输出波长。

121.根据权利要求116-120中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有约1W/mm²至约1,000W/mm²的输出功率密度。

122.根据权利要求116-121中任一项所述的方法，其中所述电磁能量源具有约0.1Hz至约1,000,000Hz的输出脉冲频率。

123.根据权利要求116-122中任一项所述的方法，其中所述液滴包含电磁能量吸收材料。

124.根据权利要求123所述的方法，其中所述电磁能量吸收材料通过吸收电磁能量产生热量。

125.根据权利要求116-124中任一项所述的方法，其中所述液滴包含溶剂和溶质，并且降低所述液滴的尺寸导致所述溶质的浓度增加。

126.根据权利要求116-125中任一项所述的方法，所述方法还包括识别待去除的液滴。

127.根据权利要求116-126中任一项所述的方法，其中将所述液滴中的液体大体上蒸发。

128.一种***，所述***用于产生液滴或减小液滴尺寸，所述***包括装置和电磁能量源，所述装置包括具有入口和出口的第一通道，所述电磁能量源被设置为照射离开所述出口的液体或液滴。

129.根据权利要求128所述的***，其中所述电磁能量源被设置为将电磁能量脉冲到输送通过所述出口的液体上，以产生所述液体的液滴。

130.根据权利要求128和129所述的***，其中所述装置还包括围绕所述第一通道的包层，以将所述电磁能量引导到所述出口。

131.根据权利要求128-130中任一项所述的***，其中所述电磁能量源包括激光器、发光二极管(LED)或宽带光源。

132.根据权利要求128-131中任一项所述的***，其中所述电磁能量源具有约100nm至约1,000,000nm的输出波长、约1W/mm²至约1,000W/mm²的输出功率密度和/或约0.1Hz至约1,000,000Hz的输出脉冲频率。

133.根据权利要求128-132中任一项所述的***，所述***还包括设置为检测液滴的检测器。

134.根据权利要求128和130-133中任一项所述的***，其中所述电磁能量源被设置为脉冲电磁能量以减小液滴的尺寸。

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