有多种期望在表面上流动液体的应用。这种应用的一个示例在于表面 的构图或其它处理。利用液体的表面构图或处理在包括化学、生物学、生 物技术、材料科学、电子学和光学在内的领域范围内正在变得越来越重要。 通过向表面应用液体构图表面通常包括对表面限定区域的液体限制。
若液滴与表面之间的接触角小于90度，则表面通常可以为该液体浸润。 若通道在部分填充时在液体上作用负压，则用于载运液体的通道通常可以 浸润。这种负压促进了通道由该液体的填充。在具有均匀表面的通道中， 若液体与表面之间的接触角小于90度，则负压升高。若表面与液体之间的 接触角更小，则表面通常视作更易浸润，若表面与液体之间的接触角更高， 则更不易浸润。
一种传统的表面图案化技术为光刻。在光刻中，掩模通常应用于待构 图的表面。在掩模中形成开口，从而限定待暴露用于处理的表面区域。表 面保留由掩模覆盖的区域被保护免受处理。掩模通常由抗蚀剂材料的图案 层形成。载有掩模的表面随后通常浸入化学试剂槽中，用于处理表面的暴 露区域。光刻是一种执行起来相对昂贵的工艺，包括多个步骤。除了可能 的短DNA串的原位合成外，光刻通常不适用于处理和构图表面上的生物分 子。光刻还不适于并行同时处理具有不同化学成份的表面，如Whitesides， Annu.Rev.Biomed.3(2001)，335至373所述。不同工艺步骤或用于光刻的 化学试剂之间和通过光刻处理的各表面层之间可以存在不兼容性。
另一种传统的表面构图技术为滴输送(drop delivey)。滴输送系统，诸如 针点标系统(pin spotting system)、喷墨系统等，通常将相对小体积的液体投 射到表面上的特定位置。见Shena，M.，“Microarray biochip technology”， Eaton Publishing 2000。然而，这些系统具有有限的分辨率，因为表面上分 散液滴的扩散。另外，通过这种系统形成的图案的质量受到输送液体干燥 的有力限制，如Smith，J.T.，“Spreading Diagrams for the Optimization of Quill Pin Printed Microarray Density”，Langmuir，18(2000)，p6289至6293。这些 系统一般不利于溶解或从表面析取材料。另外，这些系统不便于表面上液 体的流动。另外，这些系统不适于利用几种液体顺序处理表面。
PCT WO01/63241A2介绍了一种表面构图技术，包括具有带放电孔的 通道的装置。匹配柱与放电孔结合从而促进柱顶面上分子的沉积。此装置 的缺点在于无法对不同的柱独立地改变构图条件。另一缺点在于无法在表 面上建立液流。表面对液体的暴露需要充分的长，从而允许试剂通过扩散 到达表面。该方法还要求柱与孔匹配的表面。这种表面的制造要求昂贵的 无尘室装置和蚀刻工具。这可以增大每个构图表面的成本。结合前装置与 柱精确的对准是要求的。另外，柱需要预处理从而确保液体的限制。放电 孔与柱之间的间隔需要外部控制。
再一种传统表面构图技术包括对表面应用微流(microfluidic)。这种装置 的示例在美国专利6,089,853中介绍。其中介绍的装置可以在表面上建立液 体流。液流可以经装置中的毛细作用建立。该装置可以以多种不同的液体 同时处理表面，然而，该装置必须密封于表面，为了限制液体到表面待处 理的区域。这种限制允许图案以相对较高的对比度和分辨率形成。这在用 于生物筛和诊断目的的表面上构图生物分子的情况下是令人期望的性质。 另外，该装置必须置于待处理的表面上并在其可以利用处理液填充以前在 处理区域周围密封。若通过毛细作用形成液流，则会出现其它问题。例如， 装置的工作端口对于每次构图操作都必须以处理液填充。另外，仅一种液 体可以输送至装置中的每个通道。在装置从表面分开前，液体无法清洁出 该或每个通道。另外，处理液易于在从表面移开装置期间扩散出表面待处 理的区域以外。另外，该装置不适于利用几种液体顺序处理表面。若通过 外部驱动如压力，电场，等等形成液流，则可以出现其它问题。例如，必 须为装置的每个通道形成来自驱动器的单个连接。这种与外设的连接限制 了可以集成到装置中且独立定位的通道的密度。泵送、阀门调节、以及控 制的复杂性随着通道数增加而增加。由于介于期间的导管，外部连接形成 了装置与外部驱动器之间的无效体积。
用于表面局部处理的另一种微流装置在IBM Technical Disclosure Bulletin reference RD n446 Article 165第1046页中介绍。此装置与美国专利 6,089,853介绍的类似。该装置允许几种液体顺序在相同的表面区域上流动， 而无需从表面上分开装置。这种装置因此有益于包括顺序输送几种液体的 化学和生物反应。然而，与此装置相关的缺点在于此其必须在填充前在表 面待处理的区域周围密封。另一缺点在于在将装置应用于表面前无法填充 液体。每个额外的步骤都需要辅助的相关液体的填充。另一缺点在于该装 置无法在工作端口中包括液体的同时不是液体在表面上扩散超出待暴露区 域的情况下从表面上移开。
另一种用于在顶面与底面之间限制液体成为预定图案而无需引入密封 的传统装置在欧洲专利0075605中介绍。此装置有益于在进行顶面与底面 之间截流液体的光学分析。然而，该装置要求在顶面和底面上都预先进行 形貌或化学成份构图。另外，不具有入口或出口的该装置不适于输运液体。
用于沿预定路径引导液体的另一种装置在WO99/56878中介绍。此装 置可以在表面上同时流出几种液体而无需引入密封来限定液体。然而，此 装置的缺点在于路径之间的分隔间隙必须无毛细作用的。这限制了路径尺 寸为大于1mm。否则弯曲液面压强会产生无法控制的液体扩散。此装置的 另一缺点在于液体无法在分开后保留，而是会扩散在表面上。此装置的另 一缺点在于液体输送需要外部连接到每个路径。还需要繁琐的外围流量控 制装置。
用于沿表面引导液体而无需引入密封的另一种方法在Zhao等人的 Science，Vol.291(2001)，第1023至1026页中介绍。此处，该表面利用可 浸润性图案构图。具体而言，彼此成镜像的两个可浸润路径限定在不可浸 润的顶面和底面上。这产生了“虚”通道而无需横向侧壁，其可以具有微 米的宽度。此方法的缺点在于要求在顶面和底面上都有可浸润性的图案。 另外，两图案之间的可浸润性对比度需要非常高，且要求顶面和底面上的 非浸润区域以及虚通道内的高度可浸润区域两者。另外，两个图案必须彼 此形状和对准精确的匹配。毛细作用可用于填充通道，但液体无法去除或 替换。这种方法还可以产生液体不受控制的扩散，因为其相对难以产生足 够的不可浸润表面。可以使用外部泵输运液体，但若泵压超出相对较低的 水平，液体将溢出限定的流路。另外，外部泵送要求到每个流路的外部连 接，由此限制了集成度。如前所述，外部连接在泵连接导管中产生了无效 体积。
期望提供一种用于以更通用和方便的方式在表面上流动液体的技术。

根据本发明，现提供一种用于在表面上流动液体的装置，该装置包括： 流路；第一端口，用于向流路的一端供给液体并用于提供用于在流路远离 表面时保持液体的第一端口压强；第二端口，用于接收来自流路的另一端 的液体并用于提供第二端口压强从而取向第一与第二负端口压强之间的 差，从而响应靠近表面设置的流路和装置中的液体与表面接触而促进液体 从第一端口经流路向第二端口的流动；以及，第一和第二端口压强，使得 响应流路从表面的拖开，液体朝向至少第二端口抽取。
该装置优选包括延伸到邻近第一端口的流路中的凸起，用于引导来自 第一端口的液体朝向表面。该凸起可以为弹性材料形成的，从而防止对装 置和/或表面的损伤。该装置可以包括围绕流路的外周缘，用于在装置接近 表面时，密封流路于表面。在本发明的优选实施例中，该装置包括：第一 开口，连通于第一端口与流路之间，用于向第一端口中的液体提供第一开 口压强，第一开口压强比第一端口压强更加负；以及，第二开口，连通在 流路与第二端口之间，用于向流路中的液体提供第二开口压强，第二开口 压强比第一端口压强更负。优选地，该装置包括较不易由液体浸润的侧面 和较易由液体浸润的侧面，其中流路设置在较不易浸润侧面包围的较易浸 润侧面上。在本发明的特定优选实施例中，该装置包括容纳第一端口和第 二端口的主体，以及从主体延伸而形成流路的延伸突出，第一和第二开口 设置在延伸的相对端部。延伸围绕流路的侧面与流路相比优选较不易由液 体浸润。流路由此延伸部分限定且设置在延伸部分末端。邻近末端设置且 面对末端的表面可以在中间的间隙内形成表面通道。液体可以经界面张力 无物理密封地限制和引导在该表面通道内。这有效防止流路内俘获气泡。 气泡的俘获可以不利地影响液体的流速。流路可以是直的或弯曲的。
第一端口可以包括第一毛细网络，用于提供第一端口压强。第一毛细 网络可以包括多个平行毛细部件、筛、多孔材料、以及纤维材料中的至少 一种。第二端口可以包括第二毛细网络，用于提供第二端口压强。第二毛 细网络可以包括多个平行毛细部件、筛、多孔材料、以及纤维材料中的至 少一种。该装置可以包括多个第一端口，每个都连接于该流路。类似的， 该装置包括多个第二端口，每个都连接于该流路。流路可以具有弯曲的截 面。或者，流路可以具有矩形截面。体现本发明的装置可以具有整体的构 造。并且可以由人造橡胶、硅、SU-8、光致抗蚀剂、热塑塑料、陶瓷、以 及金属中任何一种形成。或者，体现本发明的装置可以具有分层构造，其 中每层由人造橡胶、硅、SU-8、光致抗蚀剂、热塑塑料、金属、以及陶瓷 中一种形成。
在本发明的特定优选实施例中，流路约100微米长且约100微米宽， 第一和第二端口的容积每个为500×10-9升，且在使用中，凸起限定装置与 表面之间的间隔在5与10微米之间的范围内。第一和第二端口压强使得液 体响应流路从表面离开而朝向第一端口和第二端口抽取。本发明还扩展到 一种每个都是此前所述的涂抹器装置的阵列。
考虑本发明的另一方面，现提供一种方法，用于在表面上流动液体， 该方法包括：从涂抹器装置的第一端口供给液体到装置流路的一端；经第 一端口为液体提供第一端口压强；在装置的第二端口中接收来自流路另一 端的液体；经第二端口为液体提供与第一端口压强不同的第二端口压强； 经第一与第二端口压强之间的差异促进液体响应设置在表面附近的流路而 从第一端口经流路至第二端口的流动，其中的液体接触表面；以及，经第 一和第二端口压强，响应流路从表面分开而至少朝向第二端口抽取液体。
该方法可以包括在流路从表面分开后，在表面的另一位置处再设置该 装置。同样，该方法可以包括在流路从表面分开后，在另一表面上再设置 该装置。在本发明的优选实施例中，该方法包括表面与装置接触，其后从 表面分开装置，从而限定表面与流路之间的表面通道，用作从第一端口到 第二端口的液体通道。该方法可以包括在湿润环境下设置装置从而开始从 第一端口到第二端口的液体流动。该方法还可以包括冷却装置和/或表面中 之一或两者，从而经凝结开始液体的流动。或者，该方法可以包括在装置 与表面之间施加电场，从而开始从第一端口到第二端口的液体流动。同样， 该方法可以包括向液体施加压强脉冲，从而开始从第一端口到第二端口的 液体流动。或者，该方法可以包括向液体施加热脉冲，从而经液体蒸发开 始从第一端口到第二端口的液体流动。
在本发明的优选实施例中，该方法通过反向第一端口与第二端口之间 的压强差反向液体流动的方向。该方法还可以包括经第一和第二端口压强 响应流路从表面分开朝向第一和第二端口抽取液体。
在本发明的特定优选实施例中，现提供一种用于在表面上流动液体的 装置，该装置包括：流路；第一端口，用于向流路供给液体；第一开口， 连通于第一端口与流路的一端之间；第二端口，用于接收来自流路的另一 端的液体；以及，第二开口，连通于流路另一端与第二端口之间。工作中， 装置与表面的结合开始了液体从第一端口经流路到第二端口的流动。液体 的流动通过从表面分开装置而减小。由此，液体从第一端口到第二端口的 流动可以通过将装置与表面结合和分开而开始或停止。流路在装置与表面 结合时起工作流通道的作用。此技术以下称做表面辅助传输技术或SALT 技术。因此，基于此技术的装置和模块以下可以称作SALT装置。通过结合 装置与表面形成的工作流通道将在下面称作表面通道。
在体现本发明的SALT装置中，第一和第二端口中的压强无需在装置 工作期间改变。这是因为装置与表面的结合产生了其中液体在第一与第二 端口之间自动流动的条件。此条件可以通过从表面分开装置而自由中断， 同样无需在第一或第二端口中额外控制压强。
表面通道开始提供从第一开口到第二开口输运液体的毛细作用。其后， 第一与第二端口之间的压强差产生了从第一端口到第二端口的液体流动。 这种现象在装置从表面分开时抑制。由此减小第一与第二端口之间的液体 流动。在本发明的优选实施例中，第一端口向液体施加负压强P1＜0。类似 地，第二端口向液体施加负压强P2＜0，P2＜P1。该压强由此使得液体在表 面通道有效时从第一端口向第二端口流动。在本发明的特别优选实施例中， P1和P2通过毛细促进结构或“毛细泵”产生。毛细泵可以包括如前所述的 毛细网络。第一和第二端口的容积可以相当。
与SALT装置相关的优点在于其可以以处理液预填充，用于后续重复 应用和从待处理表面区域移开。表面处理可以从相同的SALT装置重复多次 而无需再填充和由此导致延迟。与SALT装置相关的另一优点在于其可以传 输一系列不同的液体和控制其中的每一个的流动比传统的传输技术更加容 易。与SALT装置相关的再一优点在于，其可以经传统的微制造技术迅速大 量生产。SALT装置的又一优点在于其可以在处理区域中包括浅导管，从而 提速传输量限制的化学反应。SALT装置的额外优点在于其可以应用微量处 理剂而无需排空，因为液流可以相互控制从而根据需要更新试剂。在典型 应用中，SALT装置可以设置在表面上的任意位置，且处理参数可以经通道 尺寸和接触时间控制。SALT装置阵列相对容易制造。在本发明的优选实施 例中，流量控制集成在每个SALT装置中。这种阵列可以包括多个独立的流 动区域，从而便于以不同液体并行处理多个表面区域。
SALT可以在多种应用中采用。例如，SALT装置可以应用于在表面的 选定区域沉积生物分子从而形成生物阵列，由此便于大量制造生物芯片。 SALT装置可以同样用于对表面的选定区域进行其它处理，这种处理包括： 在表面上修复构图的缺陷；蚀刻表面的具体区域；在表面上沉积金属；在 表面上局部化电化学反应；沉积用于金属的无电沉积的催化颗粒，在表面 上沉积玻璃或橡胶豆或其它颗粒；钝化表面的具体区域；在表面上构图蛋 白质、DNA、细胞或其它生物实体；进行化验；着色细胞；从表面选择细 胞、蛋白质或其它颗粒；从表面上的阵列中找回分析物或特定结合生物分 子；从胶体中提取DAN、蛋白质、或其它分子；以及将收集的细胞或分子 与分析系统结合。这种分析系统的示例包括液体套色或电泳系统。体现本 发明的装置可以用于在表面的一个或多个区域上流动该分析系统的产物。 在其它应用中，表面和/或装置可以是透明的，从而允许液流的光学监测和/ 或分子的光学监测。在另一应用中，表面可以包括感应系统，诸如电极、 薄膜、波导、以及相关的传感器，从而允许在表面上流动的液体的分子检 测。从SALT技术获得的其它工艺优点是显而易见的。SALT装置还可以用 于将小量样品输运到表面中形成的检验区域。因此将可以理解，SALT技术 可以通过处理表面的特定区域而应用于疾病和/或污染物检测。
根据本发明的另一方面，现提供一种用于向表面施加液体的装置，该 装置包括用于载运液体的井、在井中用于从井到表面经导管连通液体的开 口，该导管具有对液体具有限定的可浸润性的外侧。
附图说明
现在，将参照附图仅以示例的方式介绍本发明的优选实施例，附图中：
图1为加载液体时体现本发明的SALT涂抹器装置的侧截面图；
图2为液体开始流出时装置与表面接触的例截面图；
图3为液体流出期间装置的侧截面图；
图4为液体流出期间装置的端截面图；
图5为从表面上移开时装置的侧截面图；
图6为用于体现本发明的SALT装置的第一端口的示例的端截面图；
图7为体现本发明的SALT装置的另一示例的平面图；
图8为用于体现本发明的SALT装置的流路的端截面图；
图9为用于体现本发明的另一SALT装置的流路的端截面图；
图10为体现本发明的另一SALT装置的侧截面图；
图11为用于与图案化表面组合的体现本发明的SALT装置的侧截面 图；
图12为用于与图案化表面组合的装置的端截面图；
图13为体现本发明的另一SALT装置的侧截面图；
图14为图13所示装置在工作中的侧截面图；
图15为图13所示装置在工作中的端截面图；
图16为体现本发明的另一SALT装置的侧截面图；
图17为体现本发明的SALT阵列的侧截面图；
图18为SALT阵列的端截面图；以及
图19为体现本发明的互连SALT阵列的侧截面图。

参照图1，体现本发明的SALT涂抹器装置的示例包括由诸如PDMS、 硅、SU-8、光致抗蚀剂、塑料、以及金属的材料形成的主体10。第一端口 20和第二段口30形成在主体10的一侧。在主体10的另一侧为较窄的延伸 部分。流路40通过延伸部分的基部130限定。流路可以是直的或弯曲的。 第一开口50连通于第一端口20与流路40的一端之间，类似地，第二开口 60连通于第二端口30与流路40的另一端之间。流路40由此延伸于第一端 口20与第二端口30之间。工作中，第一端口20起填料口作用，而第二端 口30起促流口作用。液体70最初引入到第一端口20。
第一端口20保持液体70在第一压强P1。P1优选为负的。P1＜0。这有 益于将液体70保持在第一端口20中。第一开口50可由液体浸润，且提供 了毛细或弯液面压强。此压强在第一开口20中的液体70上作用了负的第 一开口压强OP1＜0。OP1＜P1。由此，OP1朝向流路40从第一端口20吸取 液体到第一开口50中。第一开口50在其与流路40交叉处展宽。由第一开 口50提供的毛细压强由此在此点被抑制。凸起90延伸出主体10到流路40 中邻近第一开口50。凸起90可由液体70浸润。在操作中，凸起通过毛细 力细起液体70到其顶端。凸起可以是弹性的从而防止损伤装置或表面80。 在本发明的其它实施例中，可以有沿流路40间隔的多个凸起90，从而确保 表面通道100沿其长度具有均匀的深度。
在某些情况下，P1可以改变且可以大于或等于0。这可以出现，例如 在第一端口20利用液体70装得溢出的时候。这导致液体70具有突出的表 面。这种表面是正压强产生的原因，虽然大小相对较低。在这种情况下， 开口50由液体70填充达到流路40与凸起90的交叉。对于形成液体70的 相对高曲率的表面，期望开口50和凸起90的尺寸都相对较小。利用液体 与周围介质之间的张力，这种曲率产生相对较高的压强，其限定液体70在 第一端口20和开口50内，而不考虑正压强头。
从第一端口20到第二端口30的流动的开始将参照图2介绍。装置与 表面80的结合形成与流路40相对应的表面通道100。凸起90邻接表面80 从而与流路40一同限定表面通道100的尺寸。表面通道100提供了毛细压 强，CP，其推动液体70从第一开口50到第二开口60。CP＜P1且CP＜0。 CP的大小由液体79的表面张力、液体70与流路40和表面80的接触角、 以及形成在流路40与表面80之间的间隙的尺寸确定。因此，可以通过改 变表面80与装置之间的间隙的尺寸调整CP。间隙越小，CP的大小越高。 间隙越大，CP的大小越小。
表面80不必完全平坦，而可以是粗糙、起皱、多孔、纤维状和/或化学 性质不匀质的。还应理解的是，流路40可以由液体70填充，即使装置相 对于表面80稍微倾斜。可以朝向面向下的表面操作面向上的装置。这特别 是在装置的工作尺寸非常小的情况下是可以的，使得液体界面中的力超出 内部的力。重力不会影响该装置的工作。因此可以在降低的重力环境下使 用该装置。
液体70在表面80上的限制经装置的几何形状和可浸润性来实现。面 对表面80的延伸部分的基部130形成得更能够由液体70所浸润。然而， 延伸部分的侧壁110至120形成得较不易由液体70所浸润。液体70不会扩 散出去，因为侧壁110至120与表面80的直角，以及因为侧壁110至120 较不易被浸润的性质。这限制了表面80上的液体70到大致与流路40的区 域相对应的区域。基部130的表面200和210优选制成得尽量小，从而最 小化未经过液体70流经的表面通道100的面积。
液体70在高可浸润性表面上的限制通过使流路40在来自主体10的延 伸部分上定位而加强。对液体限制进一步的加强通过最大化装置的较易浸 润与较不易浸润侧之间的可浸润性的对比度来实现。对于仅采用中等可浸 润性表面的应用，延伸部分单独可以实现液体的限制且因此上述可浸润性 对比度可以降低或省略。或者，在某些应用中，来自主体10的延伸部分可 以省略，而液体限制通过可浸润性对比度单独实现。
参照图3，第二开口60提供了毛细或弯液面压强。此压强在流路40 中的液体70上作用了负的第二开口压强OP2＜0。OP2＜OP1。由此，在液体 70到达第二开口60时，其进入第二开口60中且朝向第二端口30推进。接 着，第二端口30在液体70上作用负压强P2＜0。P2＜P1。由此，P2支持液 体70从第一端口20到第二端口30的流动。流速是比例(P1-P2)/Fr的函数， 其中Fr为从第一端口20流向第二端口30的液体70的流阻。
图4示出了沿正交于流路40的方向通过装置的截面图。与侧壁110至 120类似，侧壁140至150较不易浸润，从而防止液体70扩散超出表面通 道100。毛细压强将液体70保留在表面通道100内。
参照图5，若间隙增大，CP的大小减小。最终，CP达到阈值。在该阈 值以下，表面通道100中的液体首先排出到第二端口30中，且因为P1＜0 而在其后紧接着到第一端口20中。该排泄导致液体70从第一端口20到第 二端口30的流动的中断。液体70从第一端口20到第二端口30的流动可 以通过将装置从表面80上分开而简单地减小。因此可以通过使装置与表面 80结合而开始液体70从第一端口20到第二端口30的流动，以及通过将装 置从表面80分开而停止流动。
在本发明特别优选的实施例中，流路40大约为100微米长和100微米 宽，且限定表面通道的凸起90从装置的基部延伸1至10微米之间。第一 端口20和第二端口30的容积每个为500×10-9升。表面通道100的深度无 法超出表面通道100的宽度。表面通道100的最大深度等于表面通道100 的宽度。可以理解，在本发明的其它实施例中，SALT装置可以具有不同的 尺寸。
液体70可以包括用于处理表面80特定区域的处理剂。装置与表面80 的结合导致处理剂在表面80面对流路40的区域上从第一端口20至第二端 口30流动。表面80面对流路40的区域由此暴露于处理剂。
此上参照图1至5介绍的工艺可以重复几次，从而处理表面100不同 的区域或不同的表面。液体70流在每次装置与表面80结合时开始，在每 次装置从表面80上分开时停止。液体70的供给可以经第一端口20根据需 要补充。
上述处理剂可以是分子。体现本发明的SALT装置因此可用于表面的 生物构图。然而，体现本发明的SALT装置不限于传送分子等到表面限定区 域的应用。其它类型的液体可以根据期望处理的表面而采用。SALT装置可 以用于顺序传送不同的处理至表面的限定区域。可能的液体的示例包括蚀 刻剂等，用于在表面上产生局部化学反应。这种SALT装置可以重复使用， 根据需要补充液体源。与表面处理相关的工艺参数可以通过压强差、液体 黏度、开口50和60的尺寸、表面通道尺寸、以及接触时间来控制。
参照图6，在本发明的优选实施例中，第一流速控制器190设置在第一 端口20中。工作中，第一流速控制器190有助于建立P1。第一流速控制器 可以具有多种形式。然而，在本发明的特别优选实施例中，第一流速控制 器190包括多个延伸至第一端口20中的毛细部件。工作中，毛细部件形成 毛细网，通过在液体70上作用毛细作用而有助于P1。
形式与第一流速控制器190类似的第二流速控制器类似地可以设置在 第二端口30中。工作中，第二流速控制器有助于建立P2。第二流速控制器 可以具有多种形式。然而，在本发明的特别优选实施例中，第二流速控制 器也包括多个延伸至第二端口30中的毛细部件。上述毛细部件可以具有圆 形、六边形、正方形或矩形截面。其它截面形状是同样可以的。
在此前介绍的本发明的实施例中，第一和第二流速控制器每个都包括 毛细部件。然而，在本发明的其它实施例中，第一和第二流速控制器每个 可以包括不同形式的毛细网，诸如由筛、多孔或纤维材料形成的网络。替 换地真空泵可以用于分别在第一端口20和第二端口30其一或两者中产生 P1和P2。泵还可以允许液体70在单一SALT装置或集合、单个、成组的 SALT装置阵列中的流动的相互调整。然而，这种泵增加了装置的复杂性。
在本发明的优选实施例中，液体70的流动方向可以通过选择性地反向 第一端口20与第二端口30之间的压强差而选择性地反向。具体而言，可 以选择性地使P1的大小比P2大。这可以通过例如通过在第一端口20中增 加额外的毛细部件或压缩第一端口20而选择性地增大第一端口20中的毛 细部件的密度来实现。或者，在P1和P2经泵产生时，泵压可以选择性的 反向。其它用于反向第一端口20与第二端口30之间压强差的技术对于本 领域技术人员而言将是显而易见的。
在此前介绍的本发明的优选实施例中，具有单个的第一端口20和单个 的第二端口30。然而，参照图7，在本发明的其它实施例中，可以有经公 共流路40结合于单个第二端口30的多个第一端口160-170。不同的反应剂 可以引入到每个第一端口160至170用于流路中的反应。流路40因此可以 起反应室的作用，由表面80的接近而起效。类似的，可以有经公共流路40 与多个第二端口结合的单个第一端口20。同样，可以有经公共流路40与多 个第二端口结合的多个第一端口。
参照图8，在本发明的特定优选实施例中，流路40具有弯曲的截面， 从而防止不期望的液体保留、以及第一端口20与第二端口30之间的残留 液流。
参照图9，在本发明的另一优选实施例中，流路40具有矩形截面。这 可以导致在从表面80分开时沿流路40的角落的残留液流。这种残留液流 可以防止反应剂由于液体70从开口50蒸发而浓缩。流路40的毛细压强在 远离表面80时可以通过调整可浸润性和几何形状以及P1和P2来优化，从 而防止不期望的液体残留和限制残留液流为期望值。
现在参照图10，在此前参照1介绍的本发明的优选实施例的改动中， 流路40由外周缘180构成边界。工作中，缘180密封于表面，从而进一步 防止液体从流路40扩散。缘180还起到限制在装置与表面80结合时形成 的表面通道100的厚度的作用。缘180的内部可以是可浸润的从而便于第 一开口50中的液体70与表面80的接触，由此开始第一端口20与第二端 口30之间液体70的流动。在此环境下，缘180起着由图1实施例中的凸 起90起到的作用。凸起90因此可以保留或从图9的实施例中略去。或者， 例如一旦建立了液流，缘180可以保持在距表面80较小的距离。
在此前介绍的本发明的优选实施例中，限定表面通道100的部件，诸 如凸起90和凸缘180集成在装置中。然而，可以理解的是，在本发明的其 它实施例中，限定表面通道的部件可以通过表面80的形成来提供。
结合参照图11和12，在本发明的优选实施例中，如此前介绍的装置可 以与通过由较不易浸润区域85至88包围的较易浸润区域81构图的表面80 对准。流路40和较易浸润区域81彼此尺寸匹配且对准，从而限定表面通 道100。较不易浸润区域85至88有助于限定液体70在表面通道100中， 即垂直于流路40的区域。可以理解，通过匹配且可以与流路40对准的较 易浸润区域81限定表面通道100增加了器件设计的灵活性，且缓解了可浸 润性对比度水平的限制。
在此前介绍的本发明的优选实施例中，液流启动由凸起90或凸缘180 产生。然而，在本发明的其它实施例中，液体70沿流路40的流动可以通 过其它技术开始。例如，在本发明的另一实施例中，装置不具有邻近第一 开口40的凸起90或凸缘180。为开始液体70的流动，装置基部首先与表 面80接触，使得第一开口中的液体70接触并润湿表面80。随后从表面移 开装置到与表面通道100的期望深度相等的距离。表面通道100中的毛细 压强随后从第一端口20输运液体到第二端口30，直到液体到达第二端口 30，于是第一端口20与第二端口30之间的压强差保持液流。
参照图13，此技术对于在表面80的升高区域上流动也特别有用。
结合参照图14和15，在本发明的此实施例中，升高区域的侧壁220 至230和260至280以及表面80的周围区域240至250不可由液体70浸 润。由此，表面通道80的升高区域与装置的流路40一同限定了表面通道 100。可以理解，可以在表面80的升高区域上设置凸起帮助开始液流。将 本发明的此实施例与此前参照图1介绍的相比，可以理解，经表面的升高 区域限定表面通道增加了装置设计的灵活性。
现在参照图16，在本发明的优选实施例中，装置的第一端口20和/或 第二端口30可以从下面经开口50和60加载和/或卸载液体70。可以设置 盖子从而封闭第一端口20和第二端口30。盖子可以永久密封使得液体可以 单独经开口50和60引入装置。开口50和60可以类似地设置有盖子，从 而防止在非使用期间蒸发。可以设置包括用于液体70的贮液器520的贮存 装置510，用于填充、再填充和排空涂抹器装置。贮存装置便于涂抹器装置 的第一端口20和第二端口30独立的加载和卸载，而无需移开盖子。工作 中，根据贮存装置510相对于涂抹器装置的位置，贮存装置510在贮液体 520与第一端口20或第二端口30之间形成流路101。
本发明的实施例已在此参照具有不易浸润和较易浸润表面的SALT涂 抹器装置介绍。液体70液流的开始和限制经在不同位置作用在液体70上 的压强的同步来实现和控制，诸如在第一和第二端口20至30中、在开口 50至60中、以及沿流路40。通过界面张力的液体70的限制是表面可浸润 性和几何参数结合的函数。引入的限制压强可以仅通过装置面之间较小的 可浸润性差异，或在某些情况下，利用零可浸润性差异来实现。这是可以 的，因为可以应用装置和/或表面的几何形状限定液体70。优选的限制条件 可以通过在几何形状顶上重叠可浸润性图案来获得。限制条件可以通过考 虑液体70与面的接触角、液体的表面张力、压强和流速来解析计算。
在本发明的另一实施例中，液流开始通过在湿润环境下靠近表面80设 置装置来实现。在此设置中，装置和/或表面可以开始冷却下来，从而促进 凝结，由此进一步刺激液流。或者，可以在装置与表面之间施加电场，从 而刺激第一开口50中的液体与表面80接触。类似地，可以类似地向第一 开口50中的液体70施加压强脉冲，从而刺激与表面80接触。或者，可以 向液体70施加热脉冲，从而经液体70的蒸发而开始液体从第一端口20到 第二端口30的液流。
此处已经参照单个SALT装置介绍了本发明的优选实施例。然而，可 以理解的是，多个这种装置可以集成起来形成SALT阵列。例如，参照图 17和18，12个这种SALT装置可以集成为装置的单个3×4SALT阵列。可 以理解，包括不同SALT装置数量的多种不同的SALT阵列构造是可以的。
现在参照图19，在本发明的再一实施例中，几个SALT装置370至390 的端口互连起来从而形成级联SALT装置。通过在端口420中产生较小的负 压强，在端口432中产生最大的负压强，液体从端口420经第一表面通道 流向端口421，并从端口421经互连流向端口430。从端口430，液体经第 二表面通道流向端口431，并从端口431，液体经第三表面通道流向端口432。 在本发明的特定优选实施例中，每个端口420至432形成其中液体起反应 的反应室。这种反应的产物可以在每个端口421至431中分析，或者在完 成反应后在最终端口432中分析。或者，这种反应的产物可以在表面370 至390上分析。在另一种替代情况下，这种反应的产物可以用于处理或与 表面370至390再反应。
此处已经参照具有从弹性或刚性材料形成的主体10的SALT装置介绍 了本发明的优选实施例。这种材料可以通过熟知的微制造技术成形，诸如 光刻、蚀刻、喷射模塑等。基于这种材料的本发明实施例可以单一的构造。 然而，还可以理解，本发明可以通过组装多个部件来实施。例如，本发明 实施例还可以是分层组件。每层可以从不同的材料形成，诸如人造橡胶、 硅、SU-8、光致抗蚀剂、热塑塑料、陶瓷、以及金属。
体现本发明的装置相对于表面的设置可以经操纵器来实现。这种操纵 器可以手动控制或经可编程计算机或类似的电子控制系统自动控制。这种 操纵器可以在装置、表面或两者上起效，提供平面内和/或平面外的平移和/ 或旋转运动的控制。同时地，这种操纵器可以允许增加体现本发明的一个 或多个涂抹器装置可以与表面结合的频率。