微流體表面處理裝置和方法
【專利摘要】一種微流體表面處理裝置(10a-10h)，包括：微流體探針頭(16)，在其面(17)上具有至少一個(gè)孔(11)，所述至少一個(gè)孔(11)至少包括出口孔(11)；以及表面處理結(jié)構(gòu)(21，21a，22)，相對(duì)于所述面(17)垂直地并且向外延伸，所述處理結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述出口孔(11)被進(jìn)一步確定尺寸和定位為使得它能夠在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體(15)的流路。提供了有關(guān)的設(shè)備和方法。
【專利說(shuō)明】微流體表面處理裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及微流體表面處理裝置以及有關(guān)方法的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]微流體裝置通常指的是用于泵送、取樣、混合、分析和定量供給液體的微制造裝置。其突出特征來(lái)源于液體在微米長(zhǎng)度尺度處表現(xiàn)出的特有的性質(zhì)。微流體裝置中的液體的流動(dòng)典型地是層狀的。能夠通過(guò)制造具有微米范圍中的橫向尺寸的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到充分低于一納升的體積。能夠加速在大尺度處受限的反應(yīng)(通過(guò)反應(yīng)物擴(kuò)散)。最終，可能能夠精確地和可再現(xiàn)地控制液體的平行流，允許在液體/液體和液體/固體界面處產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和梯度。微流體裝置因此被用于生命科學(xué)中的各種應(yīng)用。
[0003]例如噴墨被設(shè)計(jì)為能夠以非接觸模式而不是在存在液體的情況下傳遞墨水。其它技術(shù)能夠進(jìn)一步以更高分辨率對(duì)表面進(jìn)行圖案化但是它們的在液體環(huán)境中操作的能力受限制。液體環(huán)境使干燥偽跡(artifact)、生物分子的變性最小化，并且使得能夠操作作為細(xì)胞或組織的生物標(biāo)本。
[0004]為了在存在液體環(huán)境的情況下使表面圖案化和分析表面上的樣本，開(kāi)發(fā)了若干策略來(lái)克服閉合的微流體裝置的限制。一些策略依賴將液體限制在表面附近或仍然在液體的良好限定的區(qū)域中傳遞精確量的生物分子。掃描納移液管(nanopipette)和空心的探針(在原子力顯微鏡學(xué)中使用的類似探針)也被開(kāi)發(fā)用于利用微米精度在表面上使生物分子圖案化。
[0005]作為其它示例，開(kāi)發(fā)了非接觸微流體探針技術(shù)(或“MFP”)(參見(jiàn)例如US2005/0247673)，其除了其它應(yīng)用之外還允許通過(guò)添加或移除生物分子來(lái)使表面圖案化，創(chuàng)建表面上沉積的蛋白質(zhì)的表面密度梯度，使反應(yīng)局部化在接近于表面的液體界面處，染色和移除表面上的粘附細(xì)胞。
[0006]在其它【技術(shù)領(lǐng)域】中，掃描探針顯微鏡學(xué)(或SPM)生而具有掃描隧道和原子力顯微鏡的發(fā)明。簡(jiǎn)言之，它旨在使用物理探針形成樣本表面的圖像。掃描探針顯微鏡學(xué)技術(shù)依賴緊鄰樣本表面上方或與樣本表面接觸地掃描這種探針(例如尖銳的尖端(tip))，同時(shí)監(jiān)視探針和表面之間的相互作用。由此能夠獲得樣本表面的圖像。典型地，執(zhí)行樣本的光柵掃描并且記錄探針-表面間相互作用作為位置的函數(shù)。因此典型地獲得數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)點(diǎn)的二維網(wǎng)格。實(shí)現(xiàn)的分辨率隨基礎(chǔ)的技術(shù)而變化:在一些情況下能夠?qū)崿F(xiàn)原子分辨率。典型地，壓電致動(dòng)器或靜電致動(dòng)被用來(lái)執(zhí)行探針的精確的運(yùn)動(dòng)。
[0007]兩種主要類型的SPM是掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)。STM的發(fā)明快速地跟隨有其它類似的技術(shù)(包括AFM)的家族的開(kāi)發(fā)，其與STM —起形成SPM技術(shù)。順便提及，在SPM技術(shù)中使用的“探針”或“探針尖端”應(yīng)該不同于MFP中意指的“探針”;這兩種類型的探針在功能上、結(jié)構(gòu)上和尺寸上彼此不同。
[0008]在SPM技術(shù)之中，已知基于熱探針的技術(shù)，其在空氣中操作但是不宜在液體中操作。它們進(jìn)一步被限制到經(jīng)處理表面處的現(xiàn)有功能單元的熱激活。在AFM技術(shù)之中，一種技術(shù)可以例如引用:
[0009]- “Dip-pen nanolithography，，(K.Salaita 等人，NatureNanotech.，2007，2，145-155);以及
[0010]-“Nanofountain probe”(Loh, 0.等人，Small, 2009.5:pp 1667-1674)。
[0011]蘸筆(dip-pen)在空氣中操作并且產(chǎn)生干燥偽跡。納米噴泉(nanofountain)探針在液體中操作。它能夠基本上被認(rèn)為是微尺度移液管。處理液體能夠擴(kuò)散離開(kāi)所關(guān)心的點(diǎn)并且可能污染周圍的液體。因此，能夠認(rèn)識(shí)到，利用上述技術(shù)，具有亞微米精度的緩沖溶液中的原位(in situ)操作是不可能的。因此存在對(duì)能夠容易地在液體環(huán)境中操作的高分辨率表面處理裝置的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)第一方面，本發(fā)明被具體實(shí)現(xiàn)為一種微流體表面處理裝置，其包括:
[0013]微流體探針頭，在所述微流體探針頭的面上具有至少一個(gè)孔，所述至少一個(gè)孔至少包括出口孔；以及
[0014]表面處理結(jié)構(gòu)，相對(duì)于所述面垂直地并且向外地延伸，所述處理結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述出口孔被進(jìn)一步確定尺寸和定位為使得所述處理結(jié)構(gòu)能夠在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體的流路。
[0015]在實(shí)施例中，所述微流體探針頭在所述面上至少進(jìn)一步包括進(jìn)口孔，其中:所述出口孔和所述進(jìn)口孔被確定尺寸和放置為使得允許經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集經(jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體；以及處理結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述進(jìn)口孔和所述出口孔被確定尺寸和定位以便在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)和經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集的液體的流路。
[0016]在變型中，所述微流體表面處理裝置進(jìn)一步包括:電路，被配置為測(cè)量電氣響應(yīng)，諸如經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集的液體的電化學(xué)電位、電氣電容或者導(dǎo)電性；以及，優(yōu)選地，反饋控制裝置，耦接到所述電路，優(yōu)選地被配置為在操作中基于經(jīng)由所述電路測(cè)量的電氣響應(yīng)來(lái)控制經(jīng)由所述出口孔分發(fā)的處理液體的速率。這種反饋控制裝置還可以被用來(lái)確定裝置與表面之間的距離。此外，如果需要的話，可以同時(shí)測(cè)量不同類型的電氣響應(yīng)的組合。
[0017]優(yōu)選地，出口孔在所述面的水平處的平均直徑在0.5到1000微米之間；處理結(jié)構(gòu)和出口孔之間的距離在5到2000微米之間；并且，優(yōu)選地，在有進(jìn)口孔的情況下，微流體探針頭的進(jìn)口孔和出口孔之間的距離在5到2000微米之間。
[0018]根據(jù)實(shí)施例，所述裝置進(jìn)一步包括機(jī)械地連接到所述頭的懸臂，并且其中所述處理結(jié)構(gòu)是探針尖端，所述探針尖端在所述懸臂的終端上。
[0019]優(yōu)選地，所述懸臂是掃描探針顯微鏡懸臂，并且其中優(yōu)選地，所述懸臂被錨定到所述頭，并且更優(yōu)選地僅在一個(gè)點(diǎn)處被錨定到所述頭。所述懸臂例如是AFM懸臂。它例如還可以被安裝到至少部分獨(dú)立于MFP頭的某一其它支持物。
[0020]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述懸臂經(jīng)由固定部分固定在所述面處，所述固定部分遠(yuǎn)離探針尖端，并且所述懸臂進(jìn)一步包括自由部分，所述自由部分相對(duì)于所述懸臂的主軸而與探針尖端相反地延伸并且被配置為在被促使緊靠孔中的一個(gè)孔時(shí)密封孔中的所述一個(gè)孔。
[0021]在實(shí)施例中:所述固定部分相對(duì)于所述自由部分而與探針尖端相對(duì)；或者所述自由部分相對(duì)于所述固定部分而與探針尖端相對(duì)。
[0022]根據(jù)另一方面，本發(fā)明被具體實(shí)現(xiàn)為一種表面處理的方法，包括如下步驟:提供上述實(shí)施例中的任何一個(gè)的裝置，其中處理結(jié)構(gòu)面對(duì)待處理表面；經(jīng)由出口孔分發(fā)處理液體，由此處理結(jié)構(gòu)截?cái)喾职l(fā)的處理液體的流路；通過(guò)使處理結(jié)構(gòu)與表面接觸來(lái)經(jīng)由所述處理結(jié)構(gòu)將液體中的粒子轉(zhuǎn)移到表面，并且其中，優(yōu)選地，所述處理結(jié)構(gòu)的表面被功能化以使得能夠?qū)⒘Ｗ觽鬏數(shù)剿鎏幚斫Y(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)。所述粒子可以小至分子。處理液體不需要與表面接觸，使得能夠提高分辨率。
[0023]優(yōu)選地，進(jìn)一步使處理結(jié)構(gòu)不與所述表面接觸，以便在所述表面上創(chuàng)建圖案。
[0024]在實(shí)施例中，所提供的裝置的微流體探針頭在所述面上進(jìn)一步包括進(jìn)口孔，所述出口孔和所述進(jìn)口孔被確定尺寸和放置為使得允許經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集經(jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體，所述處理結(jié)構(gòu)被定位為截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)和經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集的液體的流路，所述方法進(jìn)一步包括:經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集經(jīng)由所述出口孔分發(fā)的處理液體。
[0025]可以進(jìn)一步在所述面和所述表面之間提供沉浸液體，所述處理液體被分發(fā)在所述沉浸液體內(nèi)，并且優(yōu)選地使得形成限制在所述沉浸液體中的處理液體的層流。
[0026]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括測(cè)量經(jīng)由所述進(jìn)口孔收集的液體的導(dǎo)電性，并且優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括基于所測(cè)量的導(dǎo)電性控制經(jīng)由所述出口孔分發(fā)的處理液體的速率。
[0027]根據(jù)實(shí)施例，轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括在所述處理結(jié)構(gòu)的表面處產(chǎn)生脂質(zhì)雙層，并且其中，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括經(jīng)由所述脂質(zhì)雙層傳輸分子種類以便將所述分子種類轉(zhuǎn)移到所述表面。注意，更一般地，可以使用“運(yùn)輸帶系統(tǒng)”來(lái)代替脂質(zhì)雙層。
[0028]優(yōu)選地，提供的裝置進(jìn)一步包括機(jī)械地連接到所述頭的懸臂，并且所述處理結(jié)構(gòu)是探針尖端，所述探針尖端在所述懸臂的終端上，并且轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括對(duì)所述處理結(jié)構(gòu)優(yōu)選地?zé)峄蛘唠姎獾毓┠芤员闶沟媚軌蛟谒霰砻嫣幇l(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)也可以是利用例如鉬或其它金屬的催化反應(yīng)。
[0029]在優(yōu)選的實(shí)施例中，提供的裝置的懸臂經(jīng)由固定部分固定在所述面處，所述固定部分遠(yuǎn)離探針尖端，并且所述懸臂進(jìn)一步包括自由部分，所述自由部分相對(duì)于所述懸臂的主軸而與探針尖端相反地延伸并且被配置為在被促使緊靠出口孔時(shí)密封出口孔，并且分發(fā)步驟進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)朝向所述自由部分的處理液體的速率以便轉(zhuǎn)動(dòng)或者偏轉(zhuǎn)所述部分并且讓液體流通過(guò)出口孔。
[0030]現(xiàn)在將通過(guò)非限制性示例并且參考附圖描述具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置、設(shè)備和方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]-圖1是根據(jù)實(shí)施例的微流體表面處理裝置的簡(jiǎn)化表示的3D視圖；
[0032]-圖2是根據(jù)實(shí)施例的圖1的裝置在操作中的另一個(gè)3D視圖:所述裝置包括探針尖端，其截?cái)嘟?jīng)由出口孔分發(fā)并且經(jīng)由進(jìn)口孔收集的液體的流路；
[0033]-圖3-4.B示出對(duì)于圖1的變型；
[0034]-圖5-6分別是圖1的裝置的前視圖和側(cè)視圖(簡(jiǎn)化表示);
[0035]-圖7是根據(jù)實(shí)施例的對(duì)于圖1和圖5裝置的變型的側(cè)視圖(簡(jiǎn)化表不)，其中圓形的(rounded)處理結(jié)構(gòu)被使用來(lái)代替探針尖端；
[0036]-圖8-13是對(duì)于圖1的裝置的變型的側(cè)視圖，其包括具有一個(gè)自由部分的懸臂，該自由部分能夠被促使緊靠(urge against)出口孔。圖10-11的裝置如在實(shí)施例中一樣進(jìn)一步包括用于測(cè)量進(jìn)口管路(conduit)中的電氣響應(yīng)(例如，導(dǎo)電性、電氣電容、電化學(xué)電位)的電路和反饋控制裝置；
[0037]-圖14示出根據(jù)實(shí)施例的表面處理的方法的步驟，其中使由處理液體連續(xù)涂墨(ink)的探針尖端與待處理的表面接觸；
[0038]-圖15-19中的每一個(gè)示出另外根據(jù)其它實(shí)施例的類似的步驟。即:
[0039]-在圖15中:處理液體被進(jìn)一步限制在沉浸液體中。液體的粒子(particle)經(jīng)由探針尖端被轉(zhuǎn)移到表面；
[0040]-在圖16中:在處理結(jié)構(gòu)的表面(探針尖端)處產(chǎn)生脂質(zhì)雙層；
[0041]-在圖17中:經(jīng)由這種脂質(zhì)雙層進(jìn)一步傳輸分子種類(molecularspecies)；
[0042]-在圖18中:探針尖端被供能(energize)以使得能夠在經(jīng)處理表面處發(fā)生催化或化學(xué)反應(yīng)；以及
[0043]-在圖19中:圓形的處理結(jié)構(gòu)被使用來(lái)代替探針尖端，如圖7中一樣。

【具體實(shí)施方式】
[0044]下面的描述被如下構(gòu)造。首先，描述一般方面、本發(fā)明的主要實(shí)施例以及變型(第一節(jié))。下一節(jié)專注于更具體的實(shí)施例和技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)(第二節(jié))。
[0045]1、一般方面、主要實(shí)施例以及變型
[0046]作為本發(fā)明基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單的概念是將表面處理結(jié)構(gòu)(諸如SPM類探針尖端)連接到微流體探針頭(或MFP頭)，便利地相對(duì)于MFP頭的液體出口 /入口孔定位，使得緩沖溶液中的原位操作變得可能。處理結(jié)構(gòu)不必被MFP傳遞的處理溶液完全濕潤(rùn):分子沿著處理結(jié)構(gòu)移動(dòng)/擴(kuò)散，使得能夠在不污染周圍區(qū)域的情況下實(shí)現(xiàn)SPM類圖案化分辨率。
[0047]現(xiàn)在參考圖1-19 一般描述本發(fā)明的主要方面。這些圖中的每一個(gè)描繪微流體表面處理裝置1a-1Oh或其部分。在每個(gè)情況中，這個(gè)裝置包括MFP頭16，其在MFP頭的面17上至少呈現(xiàn)出口孔11。典型地，所述面17是表面處理面，S卩，意圖面對(duì)待處理表面40。然而，可以設(shè)想其它配置，如在圖4A中看到的。表面處理裝置1a-1Oh進(jìn)一步包括處理結(jié)構(gòu)21、21a、22。該處理結(jié)構(gòu)優(yōu)選地是終端上有探針尖端的SPM類探針(如在例如圖1、2、4_6中一樣)。另外它能夠被具體實(shí)現(xiàn)為圓形的結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)例如圖7)，或仍然突出的尖端形狀的結(jié)構(gòu)(圖3)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)明白的，能夠設(shè)想適合于如下所述的目的的其它合適的形狀和尺寸。在所有情況下，這個(gè)處理結(jié)構(gòu)必須相對(duì)于MFP頭的一個(gè)面17垂直地和向外地延伸。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這意指這個(gè)處理結(jié)構(gòu)的到與面17垂直的軸上的投影不是零。此外處理結(jié)構(gòu)相對(duì)于出口孔11被確定尺寸(dimens1n)和定位，以使得它能夠在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體15的流路(例如，層狀)。因此，處理結(jié)構(gòu)的到與面17垂直的軸上的投影必須充分地大于零，以便處理結(jié)構(gòu)能夠在操作中截?cái)嘁后w的傳遞的流路。
[0048]這種裝置顯著地簡(jiǎn)化在液體下的表面納米處理。在操作中，這個(gè)裝置被提供為接近待處理表面40，并且被取向?yàn)槭沟锰幚斫Y(jié)構(gòu)21、21a面對(duì)所述表面40。然后，處理液體15經(jīng)由出口孔11被分發(fā)，參見(jiàn)例如圖2、5或6 ;處理結(jié)構(gòu)21、21a截?cái)喾职l(fā)的液體15的流路。液體15中的粒子151、153、155因此可以通過(guò)使處理結(jié)構(gòu)與表面40接觸而經(jīng)由處理結(jié)構(gòu)21、21a容易地引導(dǎo)到表面40。使處理結(jié)構(gòu)21、21a與表面40接觸和不接觸允許創(chuàng)建特定圖案，如圖15-19中所示出的。后面的步驟根據(jù)需要被重復(fù)以便在表面上創(chuàng)建復(fù)雜的圖案，這有利地發(fā)現(xiàn)了許多應(yīng)用，如表面納米處理的領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)明白的。
[0049]優(yōu)選地，MFP頭16在所述面上至少進(jìn)一步包括進(jìn)口孔12，如圖1-4.A中描繪的。所述出口孔11和所述進(jìn)口孔12被確定尺寸和放置為使得允許典型地以層狀方式(如本身已知的)經(jīng)由進(jìn)口孔收集經(jīng)由出口孔11分發(fā)的液體15。處理結(jié)構(gòu)21、21a被定位在進(jìn)口孔和出口孔之間并且被確定尺寸為使得在操作中截?cái)嘟?jīng)由孔11分發(fā)和經(jīng)由孔12收集的液體15的流路。在操作中，在孔11處分發(fā)的液體經(jīng)由進(jìn)口孔12被(至少部分地)收集。另外所述孔能夠被定義為作為各個(gè)管路/通道的終端的孔，其適當(dāng)?shù)夭贾迷贛FP頭中并且此外借助于泵和/或任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)適當(dāng)?shù)胤职l(fā)和抽吸液體。裝備有進(jìn)口/出口孔、管路、泵等的MFP頭本身已知。
[0050]在使用出口 /進(jìn)口孔的組合時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的對(duì)粒子沉積的控制，這是因?yàn)橐晦D(zhuǎn)移到表面的粒子保持限制在液體15中(小體積的處理溶液能夠由MFP頭分發(fā)，如圖2中所示出的)。更一般地說(shuō)，可以由MFP提供良好限定的體積的處理溶液。表面處理結(jié)構(gòu)(諸如AFM類懸臂的探針尖端)因此可以被放置在液體包封(envelope) 15中并且被連續(xù)地涂墨有液體15中存在的化學(xué)物。化學(xué)物應(yīng)該例如沿著表面處理結(jié)構(gòu)例如朝向AFM探針的頂點(diǎn)擴(kuò)散，并且因此被沉積到襯底表面40上。如果必要的話可以實(shí)現(xiàn)表面處理結(jié)構(gòu)的適當(dāng)?shù)谋砻婀δ芑员愦_?；瘜W(xué)物有效傳輸?shù)浇Y(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)。
[0051]在實(shí)踐中，在所述面17的水平處的出口孔11 (以及如果有的話進(jìn)口孔)的平均直徑典型地在0.5到1000微米之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的，出口孔應(yīng)該優(yōu)選地足夠小以便實(shí)現(xiàn)局部限制，例如，稍微大于尖端。例如150微米的這種限制能夠利用約20到50微米的出口孔被實(shí)現(xiàn)。然而它能夠更小，例如，能夠容易地制造0.5微米。進(jìn)口孔在一些情況下、尤其在尋求防止被粒子/灰塵堵塞的情況下非常大。這強(qiáng)烈地依賴于所尋求的應(yīng)用?？?1、12中的每一個(gè)作為優(yōu)選地具有與對(duì)應(yīng)孔相同的直徑的各自的出口 /進(jìn)口管路的終端。另外，進(jìn)口和出口的尺寸可以基本上不同，例如，“小”出口，“大”進(jìn)口。由這種尺寸實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)特性典型地適合于如在這里設(shè)想的許多應(yīng)用。另外，處理結(jié)構(gòu)21、21a與出口孔11之間的距離優(yōu)選地被設(shè)定在5到2000微米之間。這個(gè)距離應(yīng)該顯著地依賴于處理結(jié)構(gòu)(例如，AFM懸臂)的尺寸、偏轉(zhuǎn)、和工作距離。MFP能夠容易地提供500微米厚的流動(dòng)限制。如果AFM要遠(yuǎn)離，其釋放與限制的接觸。所述處理結(jié)構(gòu)典型地在所述進(jìn)口孔和出口孔“之間”(即，它的到面17上的投影典型地在所述孔中間)，但是能夠設(shè)想微小的偏移。因此，出口孔11和進(jìn)口孔12之間的距離典型地多于5微米，而且小于2000微米。利用這種尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的限制。更小的尺寸就制造而言是不切實(shí)際的，而更大的尺寸可能引起不穩(wěn)定的限制。如前所述，優(yōu)選地設(shè)想液體15的層狀的流動(dòng)。
[0052]優(yōu)選的材料典型地是用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的那些、硅、玻璃、陶瓷、聚合物、金屬涂層、以及當(dāng)然化學(xué)表面功能化的材料。依賴于應(yīng)用，它們應(yīng)該是生物相容的和/或耐所使用的溶劑/溶液的。流速將優(yōu)選地在每分鐘0.01到100微升之間。
[0053]如上面提到的，處理結(jié)構(gòu)優(yōu)選地被成形和確定尺寸為探針尖端21，如圖1-4.B中描繪的。表面處理裝置可以還包括懸臂22，其機(jī)械地連接到MFP頭16，例如，垂直地突出或與其面17(例如，處理面)平行地延伸。探針尖端21在那種情況下在懸臂22的終端上，像通常在SPM探針中一樣，如在圖1、2、4.A-B中描繪的。這種實(shí)施例結(jié)合能由探針尖端21實(shí)現(xiàn)的分辨率能力以及MFP頭的靈活的液體操縱。
[0054]注意，在圖3的情況中，處理結(jié)構(gòu)21被直接提供在面17上，即，從所述面突出，而在圖1、2、4.A-B的實(shí)施例中，探針尖端21在懸臂22的終端上。另外，在圖1、2中，探針20(21-23)經(jīng)由固定點(diǎn)23間接地連接到MFP頭16。在圖4.A-B中，懸臂直接從MFP頭的端面突出。由于圖4.A-B中的尖端21的取向，處理面保持與示出的MFP頭的平均平面平行并且處理面不同于呈現(xiàn)孔11、12的面。圖4.B的裝置10c2包括僅僅一個(gè)出口孔12(沒(méi)有進(jìn)口孔)，如根據(jù)實(shí)施例的表面處理裝置的最小配置中所要求的。與圖1-3的裝置相比，圖4.A-B的結(jié)構(gòu)提供了對(duì)于探針21、22的更大的物理保護(hù)但是可能更難以制造。
[0055]在這方面，可以使用在MFP領(lǐng)域中已知的常用制造技術(shù)來(lái)單件地或非單件地制造圖4.A-B的裝置1cl和10c2的部分。作為替代，圖1、2的裝置可以受益于MFP和SPM兩個(gè)領(lǐng)域已知的制造技術(shù):MFP頭16可以使用典型的MFP制造技術(shù)，而探針尖端和懸臂可以使用任何合適的SPM制造技術(shù)來(lái)制造。懸臂22能夠使用SPM裝置制造已知的技術(shù)例如在一個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)23處被錨定到MFP頭16，例如，被錨定到與包括孔11、12的臺(tái)地(mesa) 16a鄰接的表面16b或部分。注意，雖然對(duì)于設(shè)定MFP孔和探針尖端之間的距離以便提供適當(dāng)?shù)囊后w-尖端間相互作用是有幫助的，但是所述臺(tái)地16a不是必不可少的；它能夠例如被省略，如在圖5-13中描繪的。實(shí)際上，臺(tái)地的必要性依賴于SPM到MFP頭的安裝幾何形狀。
[0056]然而本發(fā)明的范圍不限于使用SPM類探針尖端的裝置。出于轉(zhuǎn)移目的，例如，反應(yīng)物的局部分發(fā)，能夠使用從面17突出的任何幾何形狀的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)21a (例如，圓形的或尖端形狀的結(jié)構(gòu))，如在圖3、7或19中描繪的。當(dāng)然，處理結(jié)構(gòu)需要相對(duì)于孔11、12和結(jié)果得到的液體流被適當(dāng)?shù)卮_定尺寸和定位。如所述，流速能夠在每分鐘0.01到100微升之間。限制的體積(除去管道和頭中的體積)典型地在200微微升到I微升之間。
[0057]諸如圖7或19中表示的裝置可以另外包括與處理結(jié)構(gòu)21a的表面流體連通的儲(chǔ)存器20a，例如以便相對(duì)于包含在液體15中的化學(xué)物適當(dāng)?shù)毓δ芑@個(gè)表面，如稍后要討論的。
[0058]參考回圖1-2，這里SPM探針20在一個(gè)點(diǎn)23處被錨定到MFP頭16。相反，MFP頭可以被安裝在整個(gè)SPM設(shè)備(未示出)上，其中MFP頭與SPM探針尖端一體地安裝。因此本實(shí)施例延伸到相對(duì)于探針尖端適當(dāng)?shù)夭贾玫难b備有MFP頭的SPM設(shè)備。這種設(shè)備受益于精確的SPM定位裝置(未示出)，其能夠有利地被用在在此設(shè)想的應(yīng)用中。稍后將參考圖14-19描述示例。
[0059]參考圖8到13:在實(shí)施例中，探針20b經(jīng)由在與包括孔11、12的面17那側(cè)相同的一側(cè)上的固定部分23、23a被固定到MFP頭上。固定部分遠(yuǎn)離探針尖端21。探針20b進(jìn)一步包括自由部分24、24a，其相對(duì)于懸臂22的主軸(即，平均方向)而與探針尖端21相反地延伸。換句話說(shuō)，在操作中，自由部分朝向MFP頭的處理面突出，而尖端朝向待處理表面突出。如在圖8-13中進(jìn)一步看到的，所述自由部分(更一般地說(shuō)，和懸臂)能夠被配置為使得在被促使緊靠孔11、12中的一個(gè)孔時(shí)密封孔11、12中的所述一個(gè)孔(典型地，出口孔11)。因此，能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)各種方式的流控制機(jī)構(gòu)，如現(xiàn)在要討論的。
[0060]可能展望不同情況。第一種情況涉及“常”打開(kāi)的閥，即，默認(rèn)打開(kāi)，如在圖8中描繪的。這里固定部分23相對(duì)于自由部分24而與探針尖端21相對(duì)。由于獲得的懸臂配置:如果尖端接觸表面(圖9)，則作用于尖端的力推動(dòng)支撐的懸臂，并且又使自由部分24與出口孔11接觸。這個(gè)機(jī)構(gòu)允許控制經(jīng)由MFP頭分發(fā)的處理液體的流動(dòng)。
[0061]第二種情況是“常”閉合的閥的情況，如在圖12-13中描繪的。這里自由部分24a相對(duì)于固定部分23a而與尖端相對(duì)。當(dāng)尖端接觸表面(圖13)時(shí)，懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，其使自由部分24不與出口孔11接觸，使得能夠釋放處理液體15。
[0062]此外，MFP頭可以包括許多附加的特征，設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)胤职l(fā)和收集液體15，如本身已知的。這能夠例如是一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器(未示出)、流體通道和線路(未示出)、泵(未示出)、電路等，如在MFP的領(lǐng)域中已知的。
[0063]接下來(lái)，參考圖10-11:在實(shí)施例中，微流體表面處理裝置1f-1Og可以進(jìn)一步包括電路70、70a，該電路70、70a被配置為測(cè)量經(jīng)由進(jìn)口孔12收集的液體的導(dǎo)電性。典型地在進(jìn)口孔12上方的管路(或通道)的水平處執(zhí)行測(cè)量。這能夠被用來(lái)監(jiān)視經(jīng)由孔12收集的液體的量。
[0064]這進(jìn)一步提供用于感測(cè)處理液體的傳遞的手段。在那方面，這個(gè)電路70、70a能夠還耦接到反饋控制裝置72、72a。該反饋控制裝置72、72a能夠例如在操作中命令閥(未示出)以基于電氣響應(yīng)(例如經(jīng)由電路70、70a測(cè)量的電化學(xué)電位、電氣電容、導(dǎo)電性)來(lái)控制經(jīng)由出口孔11分發(fā)的液體15的速率。在電路70中，在通道中的抽吸液體和沉浸液體之間測(cè)量導(dǎo)電性。電路70a直接測(cè)量在通道中的液體的成分。兩個(gè)電路使得了解液體的成分。根據(jù)這個(gè)能夠確定閥位置以及間隙高度。因此它們能夠被用于距離或流體控制。因此，測(cè)量抽吸管路中的電氣響應(yīng)提供了用于感測(cè)處理液體的傳遞的手段，其能夠與閥控制機(jī)構(gòu)結(jié)合。這使得又可以感測(cè)尖端-樣本間相互作用。
[0065]如上面已經(jīng)提到的，本發(fā)明的其它方面涉及表面處理的方法?，F(xiàn)在將參考圖14 -19描述這種方法的示例。如已經(jīng)說(shuō)明的,這種方法基本上分解成三個(gè)步驟:
[0066]-第一，提供諸如上面描述的表面處理裝置，其中處理結(jié)構(gòu)21、21a面對(duì)待處理表面40 (或以某種方式相對(duì)于表面便利地取向以便使得能夠進(jìn)行表面處理/圖案化)；
[0067]-第二，經(jīng)由出口孔11分發(fā)處理液體，由此處理結(jié)構(gòu)21、21a截?cái)喾职l(fā)的處理液體15的流路；以及
[0068]-第三，液體15中的粒子/分子種類151、153、155能夠通過(guò)使處理結(jié)構(gòu)與表面40接觸(和不接觸)來(lái)經(jīng)由處理結(jié)構(gòu)21、21a被轉(zhuǎn)移到表面40。
[0069]參考圖14(以及也參考圖5-6):由MFP頭16提供良好限定的體積的處理溶液。AFM探針20的探針尖端21 (以及還有部分地懸臂22)橫斷結(jié)果得到的液體包封15。因此探針尖端被連續(xù)地“涂墨”有液體15中包含的化學(xué)物?；瘜W(xué)物沿著AFM探針的尖端朝向頂點(diǎn)擴(kuò)散(爬行)并且被沉積到襯底上?？赡苄枰舛说倪m當(dāng)?shù)谋砻婀δ芑员愦_?；瘜W(xué)物有效的傳輸?shù)郊舛说捻旤c(diǎn)。
[0070]另外，該方法可以進(jìn)一步包括在所述面17和表面40之間提供沉浸液體50，如在圖15中描繪的。因此處理液體15被分發(fā)在沉浸液體50內(nèi)，并且優(yōu)選地形成限制在沉浸液體50中的處理液體的層流?；瘜W(xué)物151保持限制在由MFP頭分發(fā)的小體積的處理液體15中。因此探針尖端被連續(xù)地“涂墨”有液體15中包含的化學(xué)物，否則該化學(xué)物保持在處理液體中(因此優(yōu)選的是小心選擇處理液體與沉浸液體:能夠設(shè)想許多組合，其中選擇的分子“喜歡”在尖端材料上爬行并且一旦它們面對(duì)沉浸液體環(huán)境也不與尖端材料分開(kāi)。此外，化學(xué)物151朝向探針的頂點(diǎn)擴(kuò)散并且被沉積到襯底上，還更好地控制擴(kuò)散體積。在表面40上形成圖案155。此外，可能需要適當(dāng)?shù)募舛吮砻婀δ芑?。注意，在圖15中，尖端不完全沉浸在限制的液體15內(nèi)。尖銳的端部?jī)H僅通過(guò)分子在尖端的表面上的爬行而被“涂墨”，其提供了高分辨率。這不是圖14中的情況，其中尖端完全由限制的液體15包圍。
[0071]另外，可以包含化學(xué)反應(yīng)，其通過(guò)使尖端與襯底的表面40接觸和不接觸來(lái)被局部地控制。然而這里討論的方法不限于化學(xué)反應(yīng)。材料還能夠經(jīng)由特定的表面間相互作用(諸如范德瓦耳斯(Van der Waals)、氫鍵和/或空間(steric)相互作用)被轉(zhuǎn)移到襯底。
[0072]在圖18的示例中:AFM尖端完全被處理溶液15包圍。由于AFM尖端(例如經(jīng)由電氣、機(jī)械或熱刺激)提供的激活能而在表面處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，表面處理的方法可以進(jìn)一步包括對(duì)處理結(jié)構(gòu)21優(yōu)選地?zé)峄螂姎獾毓┠芤员闶沟没瘜W(xué)反應(yīng)能夠在表面40處發(fā)生。在變型中，適當(dāng)?shù)刂苽涞睦玢f、酶的尖端的催化作用可以用于這個(gè)目的。
[0073]現(xiàn)在參考圖16、17和19:粒子轉(zhuǎn)移的步驟可以特別包括在處理結(jié)構(gòu)的表面(即，探針尖端21的表面(圖16-17)或圓形的處理結(jié)構(gòu)21a的表面(圖19))處產(chǎn)生脂質(zhì)雙層(或類似物)154。如圖16-17中所示出的，可以通過(guò)處理液體15提供兩親的分子151。在沉浸液體50中，圍繞尖端21形成脂質(zhì)雙層154。這種雙層功能就像運(yùn)輸帶，這是因?yàn)殡p層中的兩親的分子的高遷移率。因此，通過(guò)使尖端21與襯底表面40接觸，由此親水的端基與表面40相互作用，脂質(zhì)串(strands)能夠在襯底表面40上被圖案化161。
[0074]接下來(lái)，該方法可以進(jìn)一步包括經(jīng)由在尖端表面上形成的脂質(zhì)雙層154傳輸分子種類153以便將所述分子種類153轉(zhuǎn)移到表面40，如圖17中所示出的。這里運(yùn)輸帶被用來(lái)傳輸分子種類153，其從MFP頭的流動(dòng)限制集成到脂質(zhì)雙層中。經(jīng)由特定的表面間相互作用(例如細(xì)胞膜受體綁定)在尖端的頂點(diǎn)處將分子種類153轉(zhuǎn)移到襯底，以便在其上形成特定的圖案163。
[0075]在圖19的示例中，使用涂敷有試劑的移動(dòng)層的突出特征21a(例如圓形的尖端/凸塊)。這例如能夠是脂質(zhì)雙層(如在圖16或17中)，包括膜蛋白質(zhì)153以便掃描細(xì)胞上的受體。
[0076]上述實(shí)施例已經(jīng)被參考附圖簡(jiǎn)潔地描述，并且可以適應(yīng)許多變型。在實(shí)施例中，可以設(shè)想上述特征(如關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)或其它方面敘述的)的若干組合。在下一個(gè)節(jié)中給出詳細(xì)的示例。
[0077]2、特定的實(shí)施例/技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
[0078]優(yōu)選實(shí)施例基本上利用多層的MFP和AFM類懸臂。
[0079]如通常在微流體裝置中一樣，本表面處理裝置可以裝備有用戶芯片界面和閉合的流路。閉合的流路便于可以集成到本表面處理裝置的功能元件(例如加熱器、混合器、泵、UV檢測(cè)器、閥等)的集成，而使與泄漏和蒸發(fā)有關(guān)的問(wèn)題最小化。
[0080]在圖1或圖3中描繪MFP頭組件的示例。這個(gè)MFP頭優(yōu)選地制造為多層裝置，以便便于內(nèi)部的微通道llc、12c的制造(如在圖3中可見(jiàn)的)。這種MFP頭能夠使用Si晶片來(lái)微制造，而且能夠使用其它材料。例如，可以在HFC芯片上提供上層(Si)，g卩，Si蓋子(lid)。單側(cè)和雙側(cè)拋光的Si晶片可以分別用于Si和HFC芯片。例如兩個(gè)晶片的直徑為4英寸并且厚度為400 μ m(Siltronix,日內(nèi)瓦,瑞士)。能夠使用標(biāo)準(zhǔn)光刻、光繪制的(photoplotted)聚合物掩模(Zitzmann GmbH, Eching,德國(guó))和 DRIE(參見(jiàn)例如 STS ICP,Surface Technology Systems,新港,英國(guó))制作微結(jié)構(gòu)。HFC芯片的微通道能夠被刻蝕到HFC晶片的頂面中50 μ m深。晶片的底側(cè)能夠被處理以便形成臺(tái)地和柱子(如果必要的話)到50 μ m的高度。能夠使用從HFC晶片的底側(cè)進(jìn)行的DRIE刻蝕來(lái)執(zhí)行開(kāi)孔。由此能夠獲得具有小于1ym的橫向尺寸的良好限定的孔。當(dāng)薄的Si晶片被用于HFC芯片時(shí)能夠更精確地制造孔，而同時(shí)蓋子晶片能夠保持較厚以便為頭提供機(jī)械強(qiáng)度。
[0081]能夠通過(guò)刻蝕穿過(guò)一側(cè)拋光的晶片的具有800 μ m的直徑的通孔來(lái)制作Si蓋子。接下來(lái)，通過(guò)將?3 μ m的聚酰亞胺粘合劑(HD Microsystems GmbH, Neu-1senburg,德國(guó))旋涂到蓋子晶片的拋光側(cè)上并且隨后對(duì)準(zhǔn)和接合兩個(gè)晶片來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)晶片的組裝?？梢栽?20°C處利用2個(gè)大氣壓強(qiáng)進(jìn)行接合持續(xù)10分鐘(PRESSYS LE, Paul-Otto WeberGmbH, Remshalden,德國(guó))。如果必要的話，能夠用用于使得能夠進(jìn)行感測(cè)的任何適當(dāng)?shù)膶幼鳛樯仙w子的終端。然后能夠?qū)FP頭進(jìn)行切塊(dice)和存儲(chǔ)。能夠使用環(huán)氧粘合劑環(huán)(Nanoport? Assemblies,來(lái)自 Upchurch Scientific, Ercatech, Bern,瑞士，供應(yīng)環(huán)氧粘合劑環(huán))執(zhí)行安裝端口。代替例如模制塊的PDMS的裝配和標(biāo)準(zhǔn)端口的使用減少了組裝頭所需要的勞動(dòng)。MFP頭在實(shí)際安裝端口之前優(yōu)選地針對(duì)泄漏和堵塞進(jìn)行測(cè)試，這是因?yàn)椴荒芘懦澈蟿┑轿⑼ǖ乐械那秩?。在那方面，一次性的移液管尖端能夠被切割以便匹配通孔的尺寸，并且液體能夠被推動(dòng)通過(guò)通道而同時(shí)利用放大鏡觀察液滴是否能夠在其它地方不泄漏的情況下從孔離開(kāi)。最終能夠手動(dòng)地進(jìn)行端口與通孔的對(duì)準(zhǔn)。例如在140°C處在熱板上或在烘箱中進(jìn)行后續(xù)的接合持續(xù)?I小時(shí)。
[0082]諸如上面討論的MFP頭尤其對(duì)于表面處理應(yīng)用特別有用。不同于生物應(yīng)用，表面處理應(yīng)用可能處理更小的圖案和更寬范圍的液體和化學(xué)物。通過(guò)采用薄的Si晶片(例如100 μ m厚)來(lái)制造HFC芯片，可以使用傳統(tǒng)的DRIE或聚焦離子束來(lái)制造具有小于10 μ m的橫向尺寸的良好限定的孔。Si蓋子僅僅提供頭的機(jī)械強(qiáng)度。
[0083]順便提及，諸如上面討論的多層的頭也更適應(yīng)于使用許多處理液體，這是因?yàn)榭啄軌蜉^小并且彼此接近，其中水平微通道足夠地分散以便留下足夠的空間以用于在Si蓋子上添加許多端口。因此本發(fā)明的實(shí)施例延伸到復(fù)數(shù)種處理液體15，結(jié)合一個(gè)或更多個(gè)處理結(jié)構(gòu)21使用(每個(gè)流可能具有若干處理結(jié)構(gòu)或者每個(gè)液體流具有一個(gè)或更多個(gè)處理結(jié)構(gòu))。
[0084]現(xiàn)在考慮AFM組件:如在此設(shè)想的表面處理裝置的精確定位能夠通過(guò)任何適當(dāng)?shù)亩ㄎ幌到y(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如與MFP或者SPM —起通常使用的一樣。通過(guò)使用SPM類定位系統(tǒng)，相對(duì)于表面的添加的尖端的位置因此能夠通過(guò)移動(dòng)樣本或者裝置10a-h來(lái)利用改善的精度(例如，到約0.1nm內(nèi))進(jìn)行控制。
[0085]尖端優(yōu)選地非常尖銳；在納米尺度量級(jí)。對(duì)于一些應(yīng)用，可以使用典型地由鉬/銥或者金制成的金屬探針尖端。另外懸臂典型地由硅或者硅氮化物制成，具有納米量級(jí)的尖端曲率半徑。更一般地說(shuō)，如典型地用于非導(dǎo)電AFM測(cè)量的硅探針尖端是優(yōu)選的，其能夠例如通過(guò)各向同性地刻蝕硅柱狀結(jié)構(gòu)直到達(dá)到要求的尖銳度來(lái)獲得。
[0086]AFM類懸臂能夠被固定到、一體地安裝或者仍然膠合到MFP頭的下側(cè)。在圖1中，懸臂在一個(gè)端點(diǎn)23處被簡(jiǎn)單地膠合到MFP的處理側(cè)17。
[0087]雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變并且可以用等同物替代。另外，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行許多修改以使特別的情形或者材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意圖本發(fā)明不被限制在公開(kāi)的特別的實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。在那方面，依賴于選擇的實(shí)施例，不需要包含附圖中描繪的所有組件/步驟。另外，能夠設(shè)想除上面明確提到的變型外的許多其它變型。例如，可以使用典型的SPM附件，諸如用于使處理特征件與經(jīng)處理表面接觸的粗糙和精細(xì)定位系統(tǒng)。最終，除了上述的應(yīng)用外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)本發(fā)明還可以找到在下面【技術(shù)領(lǐng)域】中的其它應(yīng)用:
[0088]-用于掩模修復(fù)和互連件的直接寫(xiě)的金屬的電沉積；
[0089]-生物圖案化；
[0090]-活細(xì)胞刺激和感測(cè)；
[0091]-生物庫(kù)的篩選(screening)(綁定相互作用的感測(cè))；
[0092]-多路復(fù)用的局部化學(xué)；
[0093]-多路復(fù)用的化學(xué)的對(duì)比度成像；
[0094]-化學(xué)誘導(dǎo)的平版印刷(lithography)，例如用于觸發(fā)化學(xué)的抗蝕劑中的分解反應(yīng)的質(zhì)子傳遞；以及
[0095]-通過(guò)提供催化的試劑的交聯(lián)反應(yīng)的局部激活。
[0096]附圖標(biāo)記列表
[0097]1a-1Oh微流體表面處理裝置
[0098]11 出口孔
[0099]12 進(jìn)口孔
[0100]15處理液體
[0101]151、153、155液體15中包含的粒子
[0102]153分子種類
[0103]154脂質(zhì)雙層
[0104]16微流體探針頭(或者M(jìn)FP頭)
[0105]16a 臺(tái)地
[0106]16b與臺(tái)地16a鄰接的或者相鄰的MFP部/部分
[0107]17微流體探針頭的處理面(或側(cè))
[0108]20 探針
[0109]21、21a處理結(jié)構(gòu)
[0110]21探針尖端
[0111]21a圓形的處理結(jié)構(gòu)
[0112]22 懸臂
[0113]23、23a 錨定點(diǎn)
[0114]23、23a懸臂的固定部分
[0115]24、24a懸臂的自由部分
[0116]40待處理的(襯底)表面
[0117]50沉浸液體
[0118]70、70a 電路
[0119]72,72a反饋控制裝置
【權(quán)利要求】
1.一種微流體表面處理裝置(1a-1Oh)，包括: 微流體探針頭(16)，在所述微流體探針頭的面(17)上具有至少一個(gè)孔(11)，所述至少一個(gè)孔至少包括出口孔(11);以及 表面處理結(jié)構(gòu)(21，21a，22)，相對(duì)于所述面(17)垂直地并且向外地延伸，所述處理結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述出口孔(11)被進(jìn)一步確定尺寸和定位為使得所述處理結(jié)構(gòu)能夠在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔分發(fā)的液體(15)的流路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體表面處理裝置，其中所述微流體探針頭(16)在所述面上至少進(jìn)一步包括進(jìn)口孔(12)，其中: 所述出口孔和所述進(jìn)口孔被確定尺寸和放置為使得允許經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集經(jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)的液體(15);以及 處理結(jié)構(gòu)(21、21a)相對(duì)于所述進(jìn)口孔和所述出口孔被確定尺寸和定位以便在操作中截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)和經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集的液體(15)的流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微流體表面處理裝置(1f-1Og)，進(jìn)一步包括: 電路(70，70a)，被配置為測(cè)量電氣響應(yīng)，諸如經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集的液體的電化學(xué)電位、電氣電容或者導(dǎo)電性；以及，優(yōu)選地， 反饋控制裝置(72，72a)，耦接到所述電路(70，70a)，優(yōu)選地被配置為在操作中基于經(jīng)由所述電路(70，70a)測(cè)量的電氣響應(yīng)來(lái)控制經(jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)的處理液體的速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任何一個(gè)所述的微流體表面處理裝置(1a-1Oh)，其中: 出口孔(11)在所述面(17)的水平處的平均直徑在0.5到1000微米之間； 處理結(jié)構(gòu)(21，21a)和出口孔(11)之間的距離在5到2000微米之間；并且，優(yōu)選地，在有進(jìn)口孔(12)的情況下，微流體探針頭(16)的進(jìn)口孔(12)和出口孔(11)之間的距離在5到2000微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一個(gè)所述的微流體表面處理裝置，其中所述裝置進(jìn)一步包括機(jī)械地連接到所述頭的懸臂(22)，并且其中所述處理結(jié)構(gòu)是探針尖端(21)，所述探針尖端在所述懸臂(22)的終端上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流體表面處理裝置(1a-1Oh)，其中所述懸臂是掃描探針顯微鏡懸臂(22)，并且其中優(yōu)選地，所述懸臂被錨定到所述頭，并且更優(yōu)選地僅在一個(gè)點(diǎn)(23，23a)處被錨定到所述頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的微流體表面處理裝置(1a-1Oh)，其中所述懸臂經(jīng)由固定部分(23，23a)固定在所述面(17)處，所述固定部分遠(yuǎn)離探針尖端，并且所述懸臂進(jìn)一步包括自由部分(24，24a)，所述自由部分相對(duì)于所述懸臂的主軸而與探針尖端相反地延伸并且被配置為在被促使緊靠孔(11，12)中的一個(gè)孔時(shí)密封孔(11，12)中的所述一個(gè)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流體表面處理裝置(1a-1Oh)，其中: 所述固定部分(23)相對(duì)于所述自由部分(24)而與探針尖端相對(duì)；或者 所述自由部分(24a)相對(duì)于所述固定部分(23a)而與探針尖端相對(duì)。
9.一種表面處理的方法，包括如下步驟: 提供根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任何一個(gè)所述的裝置，其中處理結(jié)構(gòu)(21，21a)面對(duì)待處理表面(40)； 經(jīng)由出口孔(11)分發(fā)處理液體，由此處理結(jié)構(gòu)(21、21a)截?cái)喾职l(fā)的處理液體(15)的流路； 通過(guò)使處理結(jié)構(gòu)與表面(40)接觸來(lái)經(jīng)由所述處理結(jié)構(gòu)(21，21a)將液體(15)中的粒子(151，153，155)轉(zhuǎn)移到表面(40)，并且其中，優(yōu)選地，所述處理結(jié)構(gòu)的表面被功能化以使得能夠?qū)⒘Ｗ觽鬏數(shù)剿鎏幚斫Y(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)；以及 優(yōu)選地，使處理結(jié)構(gòu)不與所述表面(40)接觸，以便在所述表面上創(chuàng)建圖案(161，163，165)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表面處理的方法，其中所提供的裝置的微流體探針頭(16)在所述面上進(jìn)一步包括進(jìn)口孔(12)，所述出口孔和所述進(jìn)口孔被確定尺寸和放置為使得允許經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集經(jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)的液體，所述處理結(jié)構(gòu)(21，21a)被定位為截?cái)嘟?jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)和經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集的液體(15)的流路， 并且其中所述方法進(jìn)一步包括:經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集經(jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)的處理液體(15)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面處理的方法，其中提供步驟進(jìn)一步包括在所述面(17)和所述表面(40)之間提供沉浸液體(50)，所述處理液體被分發(fā)在所述沉浸液體(50)內(nèi)，并且優(yōu)選地使得形成限制在所述沉浸液體(50)中的處理液體的層流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的表面處理的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括: 測(cè)量經(jīng)由所述進(jìn)口孔(12)收集的液體的導(dǎo)電性；并且優(yōu)選地， 基于所測(cè)量的導(dǎo)電性控制經(jīng)由所述出口孔(11)分發(fā)的處理液體的速率。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12中的任何一個(gè)所述的表面處理的方法，其中轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括在所述處理結(jié)構(gòu)(21，21a)的表面處產(chǎn)生脂質(zhì)雙層(154)，并且其中，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括經(jīng)由所述脂質(zhì)雙層傳輸分子種類(153)以便將所述分子種類(153)轉(zhuǎn)移到所述表面(40)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到13中的任何一個(gè)所述的表面處理的方法，其中提供步驟優(yōu)選地包括提供根據(jù)權(quán)利要求5到8中的任何一個(gè)所述的裝置，并且其中轉(zhuǎn)移粒子的步驟進(jìn)一步包括對(duì)所述處理結(jié)構(gòu)(21)優(yōu)選地?zé)峄蛘唠姎獾毓┠芤员闶沟媚軌蛟谒霰砻?40)處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9到14中的任何一個(gè)所述的表面處理的方法，其中提供步驟包括:提供根據(jù)權(quán)利要求7或8中的任何一個(gè)所述的裝置，所述懸臂包括被促使緊靠所述出口孔(11)的自由部分(24，24a)，并且其中分發(fā)步驟進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)朝向所述自由部分(24，24a)的處理液體的速率以便轉(zhuǎn)動(dòng)或者偏轉(zhuǎn)所述部分(24a)并且讓液體流通過(guò)出口孔(11)。
【文檔編號(hào)】B81B5/00GK104321271SQ201380027002
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】U·T·迪瑞格, R·洛芙奇克 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司