装置、表面以及生物传感器

1.本发明一般涉及含水的液滴的操纵，且更具体地涉及包含水和生物组分的液滴的操纵。


背景技术：

2.液态水样品的操纵是各种传感器(例如生物传感器)中的常见任务。通过操纵液态水样品，它可以被移动、混合、分离或被迫与其他液态水样品或试剂发生反应。可能需要操纵小体积的液态水样品，例如以提高反应速度和/或降低试剂成本和功耗。
3.操纵小液态水样品的一种方式是通过使用微流体装置，其中液态水样品流过微型通道。
4.处理小液体水样品的另一方式是通过电润湿装置的使用。电润湿装置可以将液滴夹在电极的底部阵列和公共顶部触点之间。通过经由顶部触点和电极阵列的一电极在液滴上施加电势差，液滴可以从一个电极移动到另一电极。为了处理非常小的液滴，电润湿装置的电极的底部阵列与顶部触点之间的间隔可能需要非常小。
5.微流体装置的微型通道和电润湿装置的电极阵列与顶部触点之间的间隔可能是难以制造的受限空间，特别是在大面积上。这种受限空间可进一步产生毛细作用和层流，这可阻止液滴的混合。因此，各装置仍有替代和/或改进的空间。


技术实现要素：

6.本发明的目的是使得能够操纵微小含水样品。本发明的另一目的是能够精确地操纵含水样品。本发明的又一目的是能够在大面积上操纵含水样品。本发明的又一目的是被操纵的含水样品的污染很低。本发明的又一目的是操纵含水样品的成本很低。本发明的这些目的和其他目的至少部分地由独立权利要求中限定的本发明来满足。优选实施例在从属权利要求中陈述。
7.根据本发明的第一方面，提供了一种用于操纵含水的液滴的装置，该装置包括：
8.被配置成支撑液滴的表面，该表面包括疏水区；
9.超声换能器阵列，该超声换能器阵列被布置在表面上方并与表面分隔开；其中超声换能器阵列被配置成发射超声，以通过使液滴经受由所发射的超声引起的声学辐射力来致动液滴沿表面的运动。
10.该装置可以被配置成致动液滴沿表面跨疏水区运动。然后，疏水性可确保液滴与疏水区的疏水表面之间的接触角很大。因此，归因于大的接触角，液滴可以更容易地沿表面移动，例如沿表面滚动。或者，疏水区可以充当液滴的屏障，从而阻止液滴的不希望的移动。
11.表面的疏水区可以是其中纯水滴与表面形成大于90度的接触角的区域。
12.被操纵的液滴可能不是纯水液滴。液滴还可包括溶解、悬浮或浸入水中的物质。液滴中包含的其他物质可以是生物组分(例如细胞)或与生物组分发生反应的试剂(例如抗体)。因此，除了水之外，液滴还可以是其他物质的运输体。
13.超声换能器阵列可以是微机械加工的超声换能器阵列。微机械加工的超声换能器可以是压电微机械加工的超声换能器或电容式微机械加工的超声波换能器。超声换能器阵列与表面之间的间隔可以大于液滴的高度，该间隔可以例如是10mm或50mm。超声换能器阵列可以是超声换能器相控阵列，其中超声换能器的至少一个子集的相位是可调节的。通过设置不同超声换能器的相位，控制由不同超声换能器发射的超声信号的干涉方式是可能的。由此，从超声换能器阵列发射的超声可以被聚焦和/或操控(steer)。例如，超声束(例如聚焦束)可以在装置的表面上被操控，同时致动液滴沿表面的运动，例如沿表面推动液滴。应当理解，超声换能器阵列不一定必须是超声换能器相控阵。超声换能器可以例如具有固定相位，使得波束相对于超声换能器阵列的焦点和方向是固定的。在这一情形中，整个超声换能器阵列可以相对于表面移动，从而沿表面移动超声束。
14.声学辐射力可以是由超声散射离开液滴而产生的力。
15.该装置可以被配置成通过将来自超声换能器阵列的超声场聚焦在液滴上来向液滴施加声学辐射力从而致动液滴的运动。超声场可被聚焦在液滴的一侧，由此液滴可以被推离聚焦超声场。该装置可以被配置成连续地发射超声。超声束在此可被聚焦在液滴的一侧并被操控以与液滴一起移动，由此液滴在移动焦点的前方被推动。另选地，该装置可以被配置成发射脉冲超声，由此响应于每一脉冲将液滴向前推一段距离。
16.作为通过聚焦超声场致动运动的替换方案，该装置可以被配置成通过将微滴捕获在由超声换能器阵列产生的声学捕获电势中并移动声学捕获电势来向液滴施加声学辐射力来致动液滴的运动。声学捕获电势可以表示使液滴移动通过超声场所需的能量。声学捕获电势可以具有液滴优先地停留的局部最小值，即液滴被捕获的位置。当声学捕获电势移动时，液滴可以随之移动，从而保持在移动的局部最小值处。
17.超声换能器阵列可以发射频率范围为40khz至2mhz或40khz至20mhz内的超声。因此，空气中的超声波长可以小到20μm，从而使得操纵非常小的液滴成为可能。在一些实施例中，液滴可以小于超声波长，在其他实施例中，液滴可以大于超声波长。在此，液滴的大小可对应于1飞升至1毫升的体积，例如1-1000fl、1-1000pl、1-1000nl或1-1000μl。该装置可以被配置成具有可调节频率或固定频率。
18.根据以上内容，使用超声来致动液滴的运动可以使得能够操纵非常小的液滴。此外，可以非常精确地操纵液滴。移动的分辨率可以至少与超声波长一样小。
19.此外，根据本发明构思的装置可以在大面积上操纵液滴。超声换能器阵列可能非常大，例如至少5
×
5cm。在其上操纵液滴的面积不一定受超声换能器阵列尺寸的限制。例如，可以机械地移动超声换能器阵列以覆盖更大的面积。当液滴被移动到接近超声换能器阵列边缘的位置时，液滴可以被停放，然后超声换能器阵列可以被移动到新位置，之后它可以继续操纵液滴。
20.此外，由于根据本发明构思的装置不需要限制液滴，因此该装置可能不会产生可能会阻止液滴的混合的毛细管作用和层流。
21.此外，根据本发明构思的装置可以操纵液滴而不污染它。这可以被促进，因为致动器(超声换能器阵列)可不需要与液滴接触。这与例如液滴与电极接触的电润湿装置形成对比。
22.此外，操纵液滴的成本可以很低。超声换能器阵列当然可以在样品之间重复使用，
因为它可永远不会与样品接触。该表面可以以低成本制造，因为它可以具有低复杂性。制造表面的成本可低于制造电润湿装置的电极阵列的成本或制造微流体通道的成本。因此，在使用一次后，可以丢弃该表面并用新表面替换。如果在两次使用之间清洁表面，这可以以低成本完成，因为不需要任何难以进入的密闭空间。该装置的表面还可包括至少一个引导区，其中该至少一个引导区具有比疏水区更低的疏水性，使得液滴对该至少一个引导区的亲和力大于对疏水区的亲和力，由此疏水区和该至少一个引导区形成表面的引导图案，其中表面被配置成通过引导图案引导液滴沿表面的运动。
23.疏水区因此可以充当液滴的屏障，从而阻止液滴的不希望的移动。引导区可以具有比疏水区更低的疏水性，但仍然是疏水的。因此，液滴可以在引导区中容易地移动，例如滚动，同时仍然被阻碍以免移动到疏水区中。或者，引导区可以是亲水的。在此类亲水区中，液滴可以滑动而不是滚动。
24.表面的亲水区可以是其中纯水滴与表面形成小于90度的接触角的区域。
25.引导图案可以帮助对液滴的操纵。由此，可以放松对超声换能器阵列的要求，并且可以更便宜地制造。如果引导图案有助于引导液滴的运动，那么以粗糙方式对超声束进行整形和/或操控的超声换能器阵列就足够了。例如，如果液滴被聚焦超声束在均匀表面上向前推动，则液滴可具有向侧面滑动的趋势。这可以通过调节超声焦点的移动以避免这种不希望的移动的反馈系统来抵消。如果表面包括引导图案，则图案本身可以被配置成阻止这种不希望的移动并且对该装置的其余部分的要求可被放松。
26.该引导图案可以包括轨，该轨具有宽度和长度，该长度基本上大于该宽度，该轨是该表面的至少一个引导区之一，其中该表面的疏水区沿轨的长度在轨的两侧上界定该轨，
27.由此引导图案被配置成通过有利于液滴沿轨的移动来引导液滴的运动。
28.因此，轨可以引导液滴沿轨的长度的运动。因此，轨可以引导液滴沿轨的长度的向前或向后运动。轨由此可以引导液滴的运动，从而阻止液滴在宽度方向上移动离开轨。因此，液滴对在轨上移动的亲和力可大于对离开轨道的亲和力。因此，轨可以形成液滴的路径。轨可以被配置成具有与装置被配置为操纵的液滴的尺寸相同尺寸级的宽度。例如，如果该装置被配置成操纵直径为d的液滴，则该轨的宽度可以在0.01d至4d的范围内，或者在0.1d至0.5d的范围内。该轨可以是疏水性的，但其疏水性小于边界疏水区。
29.轨可以通过沿轨的长度周期性地重复轨的第一部分和轨的第二部分而被形成，
30.其中，在沿轨的长度的方向上，轨的宽度在轨的第一部分中从最大宽度变窄到最小宽度，此后，轨的宽度在轨第二部分中从最小宽度变宽到最大宽度，
31.其中在该周期性重复中，轨的第二部分短于轨的第一部分。
32.因此，引导图案可以被配置成通过向液滴呈现优先的移动方向来引导液滴的运动。
33.在一实施例中，轨可看起来像图3所示的轨，这将在接下来的讨论中提及。当轨40在沿轨40的长度的方向45上在轨40的第一部分41中从最大宽度43缓慢变窄到最小宽度44，然后在第二部分42中从最小宽度44突然变宽到最大宽度43时；液滴2可以优先地在所述方向45上移动。因此，轨40可以用作棘轮。当克服宽度突变的势能势垒高时，可以阻止液滴2在与方向45相反的方向上移动。因此，轨40可以被配置成使得在与方向45相反的方向上移动液滴2所需的力大于在方向45上移动液滴2所需要的力。因此，液滴2的优先移动方向可以是
沿轨的长度的方向45。然而，应当理解，在一些实施例中，液滴2的优先移动方向可以是与图3所示的沿轨的长度的方向45相反的方向。例如，当最大宽度43和最小宽度44之间的差很小时，液滴2的优先移动方向可以是与沿轨的长度的方向45相反的方向。因此，轨40可被配置成利用归因于由亲水楔提供的表面张力而产生的净力。
34.最小宽度44可以小于装置1被配置成操纵的液滴2的尺寸。最大宽度43也可以小于装置1被配置成操纵的液滴2的尺寸。例如，如果装置1被配置成操纵直径为d的液滴，则轨的最小宽度44可以小于0.7d，例如小于0.3d，并且轨的最大宽度43可以小于1d，例如小于0.6d。在另一示例中，轨的最小宽度44可以小于0.5d，例如小于0.1d，并且轨的最大宽度43可以小于1d，例如小于0.5d。
35.轨的第二部分可以比轨的第一部分短至少10倍，例如比轨的第一部分短至少100倍。
36.作为替换或补充，引导图案可包括第一和第二单独贴片，第一和第二单独贴片是表面的至少一个引导区中的引导区，第一和第二单独贴片由疏水区彼此分隔开，
37.其中超声换能器阵列被配置成致动液滴从第一单独贴片经由疏水区到第二单独贴片的运动，
38.由此引导图案被配置成通过有利于液滴朝向第二单独贴片上的中心位置移动来引导液滴运动。
39.引导图案可以例如包括贴片的矩阵，贴片的矩阵是表面的至少一个引导区中的引导区，贴片的矩阵中的每一贴片通过疏水区与其他贴片分隔开，第一和第二单独贴片被包括在贴片的矩阵中。
40.引导图案因此可看起来像图5所示的轨，这将在接下来的讨论中提及。第一贴片51’和第二贴片51”可以是由疏水区12包围的贴片51，从而被疏水区12分隔开。第一51’和第二51’贴片51可以是疏水性的引导区14，但其疏水性小于边界疏水区12。或者，第一51’和第二51”贴片51可以是亲水的引导区14。引导图案30中的贴片51的尺寸可以小于装置被配置成操纵的液滴的尺寸。例如，如果该装置被配置成操纵直径为d的液滴，则引导图案30中的贴片51的尺寸可以小于0.7d，例如小于0.3d。根据另一示例，引导图案30中的贴片51的尺寸可以小于0.5d，例如小于0.2d。术语“贴片的尺寸”在此可以指贴片51的直径或贴片51的最大横向延伸。
41.当引导图案有利于液滴朝向第二单独贴片上的中心位置移动时，引导图案可以校正液滴的移动。归因于贴片和周围疏水区之间的疏水性差异，液滴可能优先停留在贴片中心上。如果超声换能器阵列使液滴稍微移离贴片的中心，贴片可将液滴拉向中心，因为液滴对贴片的亲和力可大于对周围疏水区的亲和力。因此，一系列贴片可以形成液滴的路径。超声换能器阵列可以将液滴从一个贴片移动到另一贴片，并且对于每一贴片而言，液滴的移动可被校正以使得它保持在路径上。因此，当贴片有助于校正移动时，可以放松对超声换能器阵列独自可实现的移动分辨率的要求。如上所述，引导图案可以包括贴片的矩阵。因此，取决于超声换能器阵列如何操控液滴，液滴可以有沿其移动的若干备选路径。然而，贴片可以确保存在有限数量的路径，这是由移动的不同组合给出的，其中液滴只被允许移动到相邻贴片。有限数量的路径可以简化控制超声换能器阵列所需的计算，并从而节省成本和计算能力。
42.疏水区可以是超疏水的。至少一个引导区中的至少一者可以是疏水的。至少一个引导区中的至少一者可以是超疏水的。如前所述，液滴可以更容易地沿疏水表面移动，例如沿疏水表面滚动。液滴可以特别容易地沿超疏水表面移动。同时，在疏水性更强的表面和疏水性较弱的表面之间的界面处，液滴可被阻碍或阻止移动到疏水性更强的区域。至少一个引导区中的至少一者可以是亲水的。亲水表面可便于液滴中的物质与表面上的物质之间的相互作用，例如便于悬浮在液滴中的细胞与附着到亲水表面上的抗体之间的相互作用。此外，亲水表面可便于诸液滴的混合。亲水贴片，例如大的亲水贴片，可被用作固定的流体井，使得脉动声学辐射力可以直接施加在经合并液滴的顶部，以引起经合并液滴内部的流体的声学流或湍流并加速混合而不仅仅是被动扩散。亲水表面的定义可以是：纯水滴与表面形成小于90度接触角的表面。疏水表面的定义可以是：纯水滴与表面形成大于90度接触角的表面。超疏水表面的定义可以是：纯水滴与表面形成大于150度接触角的表面。
43.疏水区域和至少一个引导区中的至少一者可包括亚毫米尺寸的柱。柱可以是微米柱或纳米线，例如直径小于100μm、小于10μm或小于1μm的柱。柱可以形成至少部分地限定表面的疏水性的表面结构。在此，疏水性可取决于柱的长度。作为替换或补充，疏水性可取决于柱的宽度。作为替换或补充，疏水性可取决于柱的表面密度。因此，通过从一个区域到另一区域(例如从引导区到疏水区)改变柱长度和/或柱宽度和/或柱表面密度，可以定义区域的疏水性。因此，该表面可以由廉价的基材(例如玻璃)制造，并且该表面的各区域的疏水性可以通过在不同区域中蚀刻不同长度和/或表面密度的柱来限定。
44.当然，疏水性可不仅取决于表面形态，还可以附加地或替代地取决于表面的化学成分。氟化表面处理可使区域更疏水。柱可以与表面的化学处理(例如氟化表面处理)结合，以设置疏水性。表面可能需要是非平坦的，例如包括柱，以变得超疏水。
45.装置的表面的引导图案可以包括液滴的沿装置的表面的多个备选路径，该装置还可包括路径选择器，路径选择器被配置成接收指示多个备选路径中的所选路径的输入信号，
46.其中该装置被配置成及时修改由超声换能器阵列施加到液滴的声学辐射力，以沿多个备选路径中的所选路径输送液滴。
47.因此，该装置可以是可编程的。路径选择器可以例如是处理器，其接收以微滴应该如何移动的指令的形式的输入信号，例如在第一轨、第二轨和第三轨之间的交叉处将液滴从第一轨移动到第三轨，从而选择该路径。路径选择器然后可以控制超声换能器阵列，使得其相应地输送液滴。
48.根据本发明构思的第二方面，提供了一种表面，该表面被配置成布置在超声换能器阵列下方并与超声换能器阵列分隔开，该表面被配置成支撑包含水的液滴，该表面包括疏水区和至少一个引导区，其中该至少一个引导区具有比疏水区更低的疏水性，使得液滴对该至少一个引导区的亲和力大于对疏水区的亲和力，由此疏水区和该至少一个引导区形成表面的引导图案，其中该表面被配置成通过引导图案来引导液滴沿表面的运动，液滴的运动是由从超声换能器阵列发射的超声来致动的运动。
49.根据本发明构思的第三方面，提供了一种被配置成识别生物组分的生物传感器，该生物传感器包括：
50.试剂，该试剂被配置成与生物组分发生反应；以及
51.根据第一方面所述的装置，该装置被配置成将包含水和生物组分的液滴操纵到试剂的位置，或者将试剂操纵到生物组分的位置，由此生物组分和试剂发生反应并且生物组分被识别。
52.生物组分可以是例如细胞、生物分子、dna、rna或抗原。试剂可以是例如抗体或纳米颗粒。生物传感器可以是例如酶联免疫吸附测定(elisa)、表面等离子体共振生物传感器或定量聚合酶链式反应(qpcr)生物传感器。
53.根据第二方面的表面和根据第三方面的生物传感器可以具有与根据第一方面的装置相同的优点或类似的优点。
附图说明
54.通过参考附图的说明性和非限制性的以下详细描述，将更好地理解本发明构思的以上以及其他目的、特征和优点。在附图中，除非另有说明，否则相似的附图标记将用于相似的元件。
55.图1解说了生物传感器形式的装置。
56.图2解说了轨。图3解说了轨。
57.图4解说了轨。
58.图5解说了贴片的矩阵。
59.图6解说了表面的截面。
60.图7解说了液滴上的聚焦超声场。
61.图8解说了液滴上的聚焦超声场。
62.图9解说了处于捕获电势的液滴。
具体实施方式
63.结合附图，以下根据优选实施例描述本发明的技术内容和详细描述，不用于限制所要求保护的范围。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并向本领域技术人员充分传达本发明构思的范围。
64.图1解说了用于操纵包含水的液滴2的装置1。装置1包括配置成支撑液滴2的表面10和超声换能器阵列20。超声换能器阵列20包括超声换能器21，例如微机械加工的超声换能器21(诸如压电式微机械加工的超声换能器21或电容式微机械加工的超声换能器21)。超声换能器阵列20被布置在表面上方并与表面分隔开。因此，在超声换能器21中的至少一些和表面10之间可以存在自由空间。超声换能器阵列20当然可以连接到侧壁，侧壁进而连接到表面10。侧壁在此可以被布置成使得其不阻碍超声换能器阵列20和表面10之间的自由视线。
65.在图1的装置中，表面10包括疏水区12和疏水性较低的若干引导区14。所示的引导区14形成引导图案30，该引导图案30包括第一轨40’和第二轨40”以及贴片51的矩阵50。在附图中，表面10还包括若干贮存区60。因此，液滴2可以经由引导区14在贮存区60之间移动。引导图案30在此包括供液滴2在装置1的表面10上移动的多个备选路径。液滴可以例如从第一贮存区60’沿第一轨40’移动。在第一轨40’和第二轨40”之间的交叉处，液滴可以在第一
轨40’上继续或转入第二轨40”。路径选择器80可以接收液滴应该如何在交叉处移动的指令的形式的输入信号，并控制超声换能器阵列20以使得它迫使液滴2相应地移动。路径选择器80可以是例如处理器或专用集成电路。
66.在图1的装置1中，液滴2可以从第一贮存区60’移动到第二贮存区60”或第三贮存区60
”’
。在图1所示的装置中，第二贮存区60”和第三贮存区60
”’
各包含试剂110，试剂110彼此不同。在此，试剂110可以是在第二贮存区60”和第三贮存区60
”’
中附着到表面10的抗体。当包含水和生物组分(例如细胞或蛋白质)的液滴2被输送到第二贮存区60”或第三贮存区60
”’
时，生物组分可以与试剂发生反应，并且生物组分可被检测。例如，液滴2可以携带用荧光标记物标记的生物细胞。如果当液滴在涂有抗体的区域上被操纵时细胞变得固定，则细胞可以被识别成与所述抗体相对应的类型的细胞。
67.包括用于识别生物组分的试剂110的装置1可以被认为是生物传感器100。应当理解，在生物传感器100中，试剂110不需要像上述实施例中的抗体那样附着到贮存区60的表面10。试剂110可替代地附着到引导区14的表面10或根本不附着到表面10。试剂110可被包含在液滴中，例如包含在含水的液滴2中。作为将包含水和生物组分的液滴2操纵到试剂110的位置的替代方案，可以将包含水的液滴和试剂110操纵到生物组分的位置。
68.应当理解，根据本发明构思的装置1不一定需要是生物传感器100，它可以是例如操纵包含水和化学组分的液滴2的化学传感器，由此可以识别化学组分。该装置根本不需要是传感器，它可以被配置成输送和/或混合包含水的液滴2。装置1不一定需要包括贮存区60。装置1不一定需要包括试剂110。
69.图2解说了轨40，其中液滴2可以同样容易地沿轨40向前和向后移动。液滴2的当前位置用实线示出，而未来可能的位置用虚线示出。所示的轨40具有均匀的宽度，在这种情况下小于液滴2的直径。轨40具有比周围疏水区12更低的疏水性。轨道40可以例如是超疏水的，与水的接触角是150度或更大。疏水区12例如可以是超疏水的，其与水的接触角比轨40的接触角大至少1度，或至少5度。或者，轨40可以是疏水的，与水的接触角低于150度，例如100度，而疏水区12可以是超疏水的。图3和图4解说了轨40，轨40被配置成有利于液滴2沿轨40的长度在一个方向45上移动。液滴2的当前位置用实线示出，而未来可能的位置用虚线示出。因此，图3和4中的液滴2优先向右移动。在图3中，轨40在沿轨40的长度的方向45上在轨40的第一部分41中从最大宽度43缓慢变窄到最小宽度44，然后在第二部分42中从最小宽度44突然变宽到最大宽度43。因此，液滴2可以优先地在所述方向45上移动。应当理解，轨40的第二部分42可以无限小，如图4所示。配置成有利于液滴2在一个方向45上移动的轨40具有比周围疏水区12更低的疏水性。轨道40可以例如是超疏水的，与水的接触角是150度或更大。疏水区12例如可以是超疏水的，其与水的接触角比轨40的接触角大至少1度，或至少5度。或者，轨40可以是疏水的，与水的接触角低于150度，例如100度，而疏水区12可以是超疏水的。
70.图5解说了贴片51的矩阵50，其中每一贴片51是由疏水区12包围的引导区14。任何两个相邻的贴片51可被视为第一贴片51’和第二贴片51”。超声换能器阵列20被配置成致动液滴2从第一单独贴片51’经由疏水区12到第二单独贴片51”的运动，因此，液滴2可以在不同的贴片51之间移动，如该附图中所示，其中液滴2的当前位置用实线示出，而未来可能的位置用虚线示出。贴片51具有比周围疏水区12更低的疏水性。贴片51可以例如是超疏水的，
与水的接触角是150度或更大。疏水区12例如可以是超疏水的，其与水的接触角比贴片51的接触角大至少1度，或至少5度。或者，贴片51可以是疏水的，与水的接触角低于150度，例如100度，而疏水区12可以是超疏水的。或者，贴片51可以是亲水的，而疏水区12可以是超疏水的。
71.在任何上述示例中，表面10可以是玻璃。疏水区12和引导区14中的表面的疏水性可以至少部分地由表面形态限定。例如，疏水区12和至少一个引导区14可以包括亚毫米尺寸的柱16，形成在基板18上，如图6中的表面截面所示。该附图解说了在引导区14中的液滴2，该引导区14包括具有低柱表面密度的短宽柱16。所示的引导区14在左侧和右侧各有一个疏水区12，其中这两个疏水区都12包括具有高柱表面密度的细长柱16。因此，表面的疏水性可取决于柱尺寸和柱表面密度。较细的柱16可导致较高的疏水性。较长的柱16可导致较高的疏水性。较高的柱表面密度可导致较高的疏水性。所示引导区14的疏水性可对应于150度或更大的与水的接触角。所示疏水区12的疏水性可对应于与水的接触角，该接触角比引导区14与水的接触角大至少1度，或至少5度。作为替换或补充，疏水性可取决于柱的化学组成。柱16可以被蚀刻成表面上的涂层，其中涂层具有由化学组成引起的疏水性。涂层可以通过玻璃表面的氟化表面处理而形成。
72.超声换能器阵列20可以是超声换能器相控阵，其中超声换能器的至少一个子集的相位是可调节的。因此，可以对超声束进行整形和/或操控。超声换能器阵列20可以通过聚焦超声场70来致动液滴2沿表面10的运动。例如，如图7所示，超声场70可被聚焦在液滴2的一侧，由此液滴2可以经受声学辐射力，该声学辐射力在相对侧的方向上推动液滴2。如图8所示，超声场70可以通过表面10上的反射来被聚焦在液滴2上，由此液滴被从下方推动。超声换能器阵列20可以通过将液滴2捕获在由超声换能器阵列10产生的声学捕获电势71中并移动声学捕获电势来向液滴施加声学辐射力，从而致动液滴2沿表面10的运动。图9解说了处于捕获电势71的液滴。所示的捕获电势71是环形电势，其中超声场具有形成围绕液滴2的环的最大压力区域。因此，电势增加的环形壁可以包围环内部的较低电势。当壁移动时，内部的液滴2可被随之推动。捕获电势71的形状不一定必须是环形的，它可以是例如二次电势或高斯电势。声学捕获电势可以是声学电势中的最小值，例如局部最小值。声学捕获电势71可以根据声镊的原理由超声换能器阵列20形成。声学捕获电势位71可以由超声波换能器阵列20和表面10之间的驻波形成。
73.在上文中，主要参考有限数量的示例描述了本发明构思。然而，如本领域技术人员容易理解的，在由所附权利要求书限定的本发明构思的范围内，除了上面公开的示例以外的其他示例同样是可能的。