BE1029189B1

BE1029189B1 - Microfluïdisch apparaat

Info

Publication number: BE1029189B1
Application number: BE20215188A
Authority: BE
Inventors: Paul Jacobs; Bo Claerebout; Gert Desmet; De Beeck Jeff Op
Original assignee: Pharmafluidics
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-10-10
Also published as: US20240157361A1; EP4304779A1; BE1029189A1; CN116997415A; WO2022190056A1; JP2024512907A

Abstract

Een microfluïdisch apparaat (100) bevattend: een substraat (110) met een vloeistofkanaal (120), een geordende set pilaren (130) gepositioneerd in het kanaal (120), waarbij de individuele pilaren (130) ten minste één paar vinnen bevat die een chevronvormige dwarsdoorsnede met het substraat vormen, en in paren van rijen zijn opgesteld, waarbij naast elkaar liggende rijen ten opzichte van elkaar over een halve pilaarlengte lateraal verschoven zijn opgesteld, waarbij de pilaarlengte gemeten wordt loodrecht op de gemiddelde vloeistofrichting, waardoor microkanalen tussen de pilaren worden gevormd, en waarbij de rijen geschrankt zijn, zodat de microkanalen gevormd tussen pilaren van opeenvolgende rijen op elke positie langsheen de langste pilaarzijde substantieel dezelfde breedte hebben.

Description

Microfluïdisch apparaat Toepassingsgebied van de uitvinding Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op microfluïdische inrichtingen voor chemische reactoren.

Meer specifiek heeft de uitvinding betrekking op het pilarenbed van een microfluïdisch apparaat.

Achtergrond van de uitvinding Microfluïdische apparaten die gebruik maken van vloeistof-propagatie daarin hebben een groot aantal toepassingen.

Voorbeelden hiervan zijn: de productie van chemische componenten, de synthese van nanopartikels, de separatie en/of extractie van componenten, enz.

Een specifiek voorbeeld van een scheidingstechniek voor het scheiden van mengsels, om deze bijvoorbeeld op een accurate manier te kunnen analyseren, is chromatografie.

Er bestaat een variatie aan vormen van chromatografie zoals gaschromatografie, gel chromatografie, dunne laag chromatografie, adsorptiechromatografie, affiniteitschromatografie, vloeistofchromatografie, enz.

Vloeistofchromatografie wordt typisch gebruikt in farmacie en chemie, zowel voor analytische als voor productietoepassingen.

Bij vloeistofchromatografie wordt gebruik gemaakt van het verschil in affiniteit van verschillende stoffen met een mobiele fase en een stationaire fase.

Doordat elke stof zijn eigen "aanhechtingskracht" heeft tot de stationaire fase worden ze sneller of langzamer meegevoerd met de mobiele fase en op die manier kunnen bepaalde stoffen van andere gescheiden worden.

Het is in principe toepasbaar op om het even welke verbinding, het heeft het voordeel dat er geen verdamping van het materiaal nodig is en het heeft het voordeel dat variaties in temperatuur slechts een verwaarloosbaar effect hebben.

Een efficiënte vorm van vloeistofchromatografie is hoge druk vloeistofchromatografie (ook gekend als hoge performantie vloeistofchromatografie) HPLC waarbij hoge druk wordt gebruikt in het scheidingsproces.

Een specifiek voorbeeld van een techniek om HPLC uit te voeren is gebaseerd op chromatografische kolommen op basis van pilaren. Sinds hun introductie in vloeistofchromatografie hebben chromatografische kolommen op basis van pilaren bewezen een waardig alternatief te vormen voor systemen gebaseerd op gepakte bed structuren en monolithische systemen. Door de mogelijkheid om de pilaren met een hoge graad van uniformiteit aan te brengen en perfect te ordenen kan de dispersie afkomstig van verschillen in stroompaden of "Eddy - dispersie" vrijwel volledig voorkomen worden. Dit principe is meer algemeen toepasbaar in chemische reactoren die gebaseerd zijn op vloeistof plug propagatie.

Uit de theorie van chromatografie is het ook gekend dat, naast de uniformiteit van het scheidingsbed, het ook belangrijk is dat de afstanden die de molecules door diffusie afleggen zo klein mogelijk moeten zijn. Vertaald naar een pilaarbed vergt dit ontwerpen met smalle pilaren die dicht bij mekaar staan opgesteld. Verder leren stromingssimulaties ook dat de zones tussen de pilaren, de microkanalen, best een zo uniform mogelijke breedte hebben.

Om voldoende hoge vloeistofdebieten mogelijk te maken moeten de pilaarbedden voldoende diep zijn (aangezien de breedte van de pilaarbedden gelimiteerd wordt door de bruikbare oppervlakte van de silicium wafers). In combinatie met de vraag naar smalle pilaren leidt dit tot pilaren met een hoge aspect ratio.

Hierdoor vergroot echter het risico dat de pilaren tegen elkaar klappen (stiction) tijdens de verschillende natte verwerkeringsprocessen die nodig zijn tijdens de productie. Er is bijgevolg ruimte voor verbeteringen in microfluïdische apparaten die opgebouwd zijn uit een kanaal met daarin een geordende set pilaren.

Samenvatting van de uitvinding Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om een goed microfluïdisch apparaat met pilaren te voorzien.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat pilaren voorzien zijn die een goede aspect ratio en een goede pilaardensiteit mogelijk maken en tegelijkertijd het risico op het instorten/tegen elkaar klappen van pilaren tijdens het productieproces beperken.

De bovengenoemde doelstelling wordt verwezenlijkt door een apparaat, inrichting en/of methode volgens de onderhavige uitvinding.

In een eerste aspect betreft de huidige uitvinding een microfluïdisch apparaat gebaseerd op een vloeistofstroom.

Het microfluïdische apparaat bevat: - Een substraat met een vloeistofkanaal gedefinieerd door kanaalwanden, waarbij het kanaal een inlaat en een uitlaat heeft en waarbij het kanaal een lengteas heeft in overeenstemming met de gemiddelde vloeistofstroomrichting van een vloeistof wanneer deze in het kanaal van de inlaat naar de uitlaat stroomt; - Een geordende set pilaren gepositioneerd in het kanaal op het substraat, waarbij de individuele pilaren ten minste één paar vinnen bevat waarbij de vinnen een chevronvormige dwarsdoorsnede met het substraat vormen.

De pilaren zijn in paren van rijen opgesteld.

Tussen de pilaren van een zelfde rij zijn doorstoomopeningen aanwezig ook wel knooppunten genoemd.

De rijen staan geschrankt opgesteld ten opzichte van elkaar en zijn evenwijdig met elkaar zodat microkanalen tussen de pilaren van twee opeenvolgende rijen substantieel dezelfde breedte hebben.

Bovendien zijn naast elkaar liggende rijen lateraal verschoven ten opzichte van elkaar over een halve pilaarlengte, waarbij de pilaarlengte gemeten wordt loodrecht op de gemiddelde vloeistofrichting en evenwijdig met het substraat.

De knooppunten van naast elkaar liggende rijen zijn bijgevolg ook over een halve pilaarlengte verschoven ten opzichte van elkaar.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de pilaren gemiddeld dichter bij elkaar kunnen geplaatst worden, en dat uniforme doorstroomporiën kunnen gerealiseerd worden die smaller en/of hoger zijn dan bij bestaande pilaren.

Dit wordt in de huidige uitvinding gerealiseerd door gebruik te maken van pilaren met een chevronvormige dwarsdoorsnede.

Bij voorkeur zijn, in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, de doorstroomporiën (de microkanalen tussen de pilaren) overal even breed.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de chevronvorm zodanig dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen twee naast elkaar liggende pilaren van eenzelfde rij.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de verhouding van een totale breedte Bt van een pilaar, gemeten in de gemiddelde vloeistofstroomrichting, en een gemiddelde breedte B; van de pilaar, gemeten loodrecht op een wand van een vin, groter dan 1,05.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de structurele rigiditeit vergroot is ten opzichte van bijvoorbeeld een pilaarvorm met een rechthoekige dwarsdoorsnede met dezelfde breedte B, lengte en hoogte. Dit laat toe om structuren met een grotere aspect ratio te bekomen.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevatten de pilaren die de kanaalwanden raken, slechts de helft van de vinnen van een pilaar die de kanaalwand niet raakt.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, raken de buitenste pilaren de kanaalwanden in één rij van een paar rijen en zijn er doorstroomopeningen tussen de buitenste pilaren en de kanaalwanden voor de andere rij van het paar. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de vinnen die de kanaalwanden raken in dezelfde richting georiënteerd. Dit wil zeggen dat de hoek gevormd tussen de kanaalwand en de vin, bijvoorbeeld gemeten aan de zijde die de vloeistofstroom het eerst bereikt, dezelfde is voor de vinnen aan beide kanaalwanden.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, is er voor een rij van een paar rijen een doorstroomopening tussen een uiterste pilaar en een eerste kanaalwand en raakt een pilaar aan de andere zijde een tweede kanaalwand tegenover de eerste kanaalwand, en is er voor de andere rij van het paar rijen een doorstroomopening tussen een uiterste pilaar en de tweede kanaalwand, en raakt een pilaar aan de andere zijde de eerste kanaalwand.

Zoals reeds eerder besproken zijn, in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, doorstromingsopeningen aanwezig tussen naast elkaar liggende pilaren van 5 eenzelfde rij. Deze worden ook dubbele knooppunten genoemd.

Tussen de kanaalwand en een pilaar kan ook een opening aanwezig zijn. Dit wordt een enkelvoudig knooppunt genoemd.

Voorbeelden waarbij er per paar rijen een rij een rij aanwezig is met aan beide zijden een enkelvoudig knooppunt, en een rij waarbij geen opening is tussen de uiterste pilaren en de kanaalwanden zijn te zien in FIG. 2, tot en met FIG. 6.

Een voorbeeld waarbij in iedere rij één en slechts één enkelvoudig knooppunt per rij aan een kanaalwand aanwezig is en geen aan de andere kanaalwand, en waarbij in een rij van het paar rijen het enkelvoudig knooppunt zich aan een bepaalde kanaalwand van het kanaal bevindt en in de andere rij van het paar rijen het enkelvoudig knooppunt zich aan de andere kanaalwand bevindt is geïllustreerd in FIG.

7.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de aansluitingen tussen twee vinnen en de uiteinden van de pilaren afgerond.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is een verhouding van een hoogte van de pilaren en een breedte van de pilaren groter dan 3. De hoogte van de pilaren wordt gemeten in een richting orthogonaal op het substraat.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding hebben de vinnen van de pilaren een breedte (B) in de richting van de longitudinale as van het kanaal en hebben de chevronvormen een lengte (Le) in een richting loodrecht op de longitudinale as en evenwijdig met het substraat, en hebben de individuele chevronvormen een lengte- breedte verhouding van ten minste 3.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de uiteinden van de vinnen evenwijdig aan de kanaalwanden.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevat de microfluïdische inrichting een bovenplaat bovenop de set pilaren, waarbij de bovenplaat tegenover het substraat gepositioneerd is.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de pilaren, micro- gefabriceerde pilaren.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de kleinste afstand (Wo) tussen twee naburige pilaren tussen 0,5 keer en 0,8 keer de kleinste afstand (d1) tussen de kanaalwand en een aangrenzende, niet-aanrakende pilaar.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de microfluïdische inrichting een vloeistofchromatografie scheidingsinrichting.

In een tweede aspect betreft de huidige uitvinding een masker voor het lithografisch aanbrengen van een structuur in een substraat voor de vervaardiging van een microfluïdisch apparaat.

Het masker bevat ontwerpelementen voor het definiëren van een geordende set pilaren die in het kanaal op het substraat zijn gepositioneerd, waarbij de individuele pilaren ten minste één paar vinnen hebben die een chevronvormige dwarsdoorsnede vormen met het substraat.

De pilaren zijn in paren van rijen georganiseerd.

In een derde aspect betreft de huidige uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een microfluïdische inrichting, waarbij de werkwijze de lithografische implementatie bevat van een kanaal met pilaren met behulp van een masker volgens de huidige uitvinding. Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht. Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen duidelijk zijn van en verhelderd worden met verwijzing naar de hiernavolgende beschreven uitvoeringsvorm(en). Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 toont een bovenaanzicht van een chromatografische kolom met pilaren volgens de stand der techniek.

FIG. 2 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met één chevronvorm per pilaar.

FIG. 3 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met twee chevronvormen per pilaar. FIG. 4 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met vier chevronvormen per pilaar.

FIG. 5 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met pilaren met afgeronde hoeken.

FIG. 6 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met golvende pilaren.

FIG. 7 toont een bovenaanzicht van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding met enkelvoudige knooppunten aansluitend bij alternerende zijwand.

FIG. 8 toont een chevronstructuur met een gearceerd gedeelte dat, wanneer het een deel is van de chevronstructuur, zorgt voor een uniformere doorstroombreedte ter hoogte van de knooppunten, in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.

FIG. 9 illustreert stappen om een microfluïdisch apparaat, in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, te produceren.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal zijn voorgesteld voor illustratieve doeleinden.

Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken. In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of gelijkaardige elementen. Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies. De beschreven tekeningen zijn slechts schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kunnen voor illustratieve doeleinden de afmetingen van sommige elementen vergroot en niet op schaal getekend zijn. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen soms niet overeen met de actuele praktische uitvoering van de uitvinding.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, noch in rangorde of op enige andere wijze. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven.

Bovendien worden de termen bovenste, onderste, boven, voor en dergelijke in de beschrijving en de conclusies aangewend voor beschrijvingsdoeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities te beschrijven. Het dient te worden begrepen dat de termen die zo aangewend worden onder gegeven omstandigheden onderling kunnen gewisseld worden en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven ook geschikt zijn om te werken volgens andere oriëntaties dan hierin beschreven of weergegeven.

Het dient opgemerkt te worden dat de term "bevat", zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit.

Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit.

Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting bevattende middelen A en B" dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan.

Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar “één uitvoeringsvorm” of “een uitvoeringsvorm” betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Dus, het voorkomen van de uitdrukkingen “in één uitvoeringsvorm” of “in een uitvoeringsvorm” op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeft niet noodzakelijk telkens aan dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kan dit wel doen.

Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen.

Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten.

Deze werkwijze van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, liggen inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Het is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie gemaakt wordt naar microkanalen tussen de pilaren, wordt verwezen naar kanalen waarin minstens een van de afmetingen in het interval 10 um tot 0.1 um ligt.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie gemaakt wordt naar een geordende set, wordt verwezen naar een set van elementen die niet willekeurig zijn gepositioneerd, maar waarbij een specifieke relatie bestaat tussen de afstanden van de elementen tot elkaar.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie wordt gemaakt naar distributie of dispersie, wordt verwezen naar de ruimtelijke spreiding over een gebied of volume.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie wordt gemaakt naar de doorlaatbaarheid, wordt verwezen naar de stroomsnelheid waarmee een vloeistof doorheen het vloeistofkanaal met pilaren kan stromen voor een gegeven drukgradient en kanaal-lengte.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie wordt gemaakt naar de aspect ratio van een pilaar, wordt verwezen naar de verhouding tussen de hoogte en de kleinste afmeting van de pilaar. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is deze kleinste afmeting de breedte van de pilaar, waarbij de breedte gemeten wordt in de gemiddelde vloeistofstroomrichting.

Waar in de huidige beschrijving en conclusies referentie wordt gemaakt naar de vormfactor van een pilaar, wordt verwezen naar de lengte/breedte verhouding, waarbij de lengte van de pilaar dwars op de gemiddelde vloeistofrichting gemeten wordt.

In een eerste aspect betreft de huidige uitvinding een microfluïdisch apparaat 100 gebaseerd op een vloeistofstroom. Het microfluïdisch apparaat is typisch geschikt voor de propagatie van een vloeistof-plug. Het microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kan een vloeistof chromatografie inrichting zijn, hoewel uitvoeringsvormen hiertoe niet zijn beperkt. Een ander specifiek voorbeeld is een gas chromatografie inrichting. Het microfluïdisch apparaat kan meer algemeen geschikt zijn voor het produceren van bepaalde componenten, zoals intermediairen, voor synthese van componenten zoals synthese van nanopartikels, voor het scheiden en/of extraheren van componenten, enzovoort.

Voorbeelden van een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding worden getoond in FIG. 2 tot FIG. 6. Dezelfde referentienummers worden gebruikt per onderdeel doorheen de verschillende figuren.

Volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevat het microfluïdisch apparaat 100 een substraat 110 met een vloeistofkanaal 120 ook fluïdumkanaal genoemd. Het kanaal 120 heeft een inlaat 123 en een uitlaat 124 voor de toevoer en het verwijderen van het fluïdum. Een lengteas van het kanaal 120 is in overeenstemming met de gemiddelde vloeistofstroomrichting van een vloeistof wanneer deze in het kanaal 120 van de inlaat 123 naar de uitlaat 124 stroomt.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevat het microfluïdisch apparaat een geordende set pilaren 130 gepositioneerd in het kanaal 120 op het substraat 110, waarbij de individuele pilaren 130 ten minste één paar vinnen bevat waarbij de vinnen een chevronvormige dwarsdoorsnede met het substraat vormen. In een chevronvormige pilaar is een paar vinnen in een hoek ten opzichte van elkaar opgesteld.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de pilaren 130 in paren van rijen opgesteld (zie bijvoorbeeld de voorbeelden in FIG. 2 tot FIG. 6). Naast elkaar liggende rijen zijn lateraal verschoven ten opzichte van elkaar opgesteld. De verschuiving is over een halve pilaarlengte. De pilaren zijn zodanig opgesteld dat microkanalen tussen de pilaren worden gevormd en zodat deze microkanalen tussen pilaren van opeenvolgende rijen substantieel dezelfde breedte Bc hebben (bv. met een afwijking kleiner dan 10%, of zelfs kleiner dat 5%, of zelfs kleiner dan 1%, of zelfs kleiner dan

0.1%, en in een preferentiële uitvoeringsvorm zelfs 0%).

Wanneer in FIG. 2 de vloeistofstroom van links naar rechts is, dan zijn de chevronparen van rij A met de concave zijde gericht naar de gemiddelde vloeistofstroom en de chevronparen van rij B met de convexe zijde gericht naar de gemiddelde vloeistofstroom.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de pilaren zo opgesteld en is de chevronvorm zodanig dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen twee naast elkaar liggende pilaren van eenzelfde rij.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat een grotere aspect ratio van de pilaren kan worden verkregen in vergelijking met pilaren die een cirkelvormige of andere regelmatige doorsnede hebben. De chevronvormige doorsnede vermindert het risico van omklappende pilaren.

Bovendien is het een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat, voor een gegeven minimale inter-pilaarafstand, een hogere pilaardichtheid kan worden verkregen in vergelijking met een geordende structuur van pilaren met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding hebben de pilaren een grotere vormfactor dan bijvoorbeeld een pilaar met een cirkelvormige, vierkante, driehoekige, of gelijkzijdige veelhoek, doorsnede. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kunnen de structuren isomorf groter gemaakt worden tot op het punt waar de volledige doorstroomporie (i.e. het microkanaal tussen pilaren van naast elkaar liggende rijen) overal breedte nul krijgt (behalve in de gedeelten die gericht zijn volgens de hoofdstroomrichting).

Het is bovendien een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de gemiddelde afstand tussen de pilaren altijd zo dicht mogelijk is bij de minimale afstand tussen de pilaren zodat doorstroompaden met een zo uniform mogelijke breedte worden bekomen.

In uitvoeringvormen van de huidige uitvinding krijgen alle segmenten van doorstroompaden gelijke debieten te verwerken. Hiertoe worden de pilaren symmetrisch opgesteld t.o.v. deze knooppunten, waarbij de benaming symmetrisch uitdrukt dat pilaren zodanig zijn opgesteld dat in ieder knooppunt waar twee vertakkingen toekomen en waar twee vertakkingen vertrekken substantieel een zelfde debiet stroomt door elk van de 4 takken. Een dergelijk knooppunt waar twee vertakkingen toekomen en waar twee vertakkingen vertrekken wordt een dubbel knooppunt genoemd.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat pilaren meteen voldoend hoge vormfactor kunnen gerealiseerd worden, om wandeffecten op de vloeistofstroom te verminderen.

Het is bovendien een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de verspreiding van de monsterplug terwijl deze door de kolom migreert, kan worden verminderd door rijen van chevronvormige pilaren te verschaffen die zodanig zijn geordend dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen naast elkaar liggende pilaren van eenzelfde rij. De rijen zijn lateraal verschoven ten opzichte van elkaar over een halve pilaarlengte. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de chevronvormige pilaren zo geordend dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen de pilaren. De rijen zijn versprongen ten opzichte van elkaar zodat het convexe deel van één rij uitgelijnd is met het concave deel van een andere rij en vice-versa, zodat tussen de rijen microkanalen met gelijke breedte aanwezig zijn. De openingen (knooppunten) in derijen zijn zodanig aangebracht dat de microkanalen van die in een dubbel knooppunt toekomen symmetrisch zijn en dat de microkanalen die in een dubbel knooppunt vertrekken symmetrisch zijn.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding hebben de pilaren (behalve deze aan de zijkant, waar ze half zo lang zijn) dezelfde vorm en zijn ze even groot. In sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is een hoek tussen de vinnen van een individuele pilaar substantieel hetzelfde voor alle pilaren.

Het substraat kan om het even welk geschikt substraat zijn, zoals bijvoorbeeld een polymeer substraat, halfgeleider substraat, een metalen substraat, een keramisch substraat of een glas of glasachtig substraat. Het substraat kan bijvoorbeeld een typisch microfluïdisch substraat zijn. Het fluïdumkanaal kan een kanaal zijn dat is gevormd in het substraat of kan een kanaal zijn dat is gevormd op het substraat.

In uitvoeringsvormen volgens de huidige uitvinding bevat de microfluïdische inrichting een bovenplaat bovenop de set pilaren, waarbij de bovenplaat tegenover het substraat 110 is. In een specifieke uitvoeringsvorm, de uitvinding hierdoor niet gelimiteerd, is het fluïdum kanaal voorzien als een uitdieping in het substraat en wordt een tweede substraat (de bovenplaat) voorzien boven op het eerste substraat om zo een fluïdumkanaal te bekomen dat aan boven-, zij- en onderkant gesloten is. Het kanaal kan een rechthoekige doorsnede hebben.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding waarbij het kanaal voorzien is als een uitdieping in een eerste substraat en afgedekt is door een tweede substraat kan de inlaat en de uitlaat voorzien worden door perforaties in het eerste en/of tweede substraat.

Het fluïdumkanaal kan een lengte hebben afhankelijk van de toepassing. Door het gebruik van specifieke inlaatstructuren en/of uitlaatstructuren, bijvoorbeeld distributors, kan de noodzakelijke lengte bovendien beïnvloed worden. Een typische breedte van het vloeistofkanaal kan gekozen worden zoals noodzakelijk. De nodige breedte zal typisch afhangen van de gekozen lengte en vice versa. In een set van voorbeelden kan de breedte van het fluïidumkanaal Bi gekozen worden in het interval

0.02 mm tot 250 mm.

Voor het vloeistofkanaal 120 kan typisch een longitudinale as gedefinieerd worden, waarbij de longitudinale as gelegen is volgens de richting van de gemiddelde stroomrichting van het fluïdum in het kanaal, van inlaat naar uitlaat. Bij wijze van illustratie is de longitudinale as in het schematisch voorbeeld van het microfluïdisch apparaat 100 getoond in FIG. 2 als de x-as. Deze x-as is ook getoond in FIG. 3 tot en met FIG. 5. Verder is in FIG. 2 ook het substraat 110, het kanaal 120 zelf en de kanaalwand 122 aangeduid. De kanaalwand 122 definieert het vloeistofkanaal 120. Het dient te worden opgemerkt dat de kanaalwand 122 kan gedefinieerd zijn door substraatmateriaal.

De pilaren kunnen micro-gefabriceerde pilaren zijn, hoewel uitvoeringsvormen hierdoor niet beperkt zijn. De pilaren kunnen gebaseerd zijn op precisie vervaardigingstechnieken. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben de pilaren 130 een chevronvormige dwarsdoorsnede met het substraat.

In sommige uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de pilaren overal even breed. In de voorbeelden geïllustreerd in de figuren wordt deze breedte aangeduid met Bp. Waar in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding verwezen wordt naar de breedte B, wordt verwezen naar de breedte gemeten na projectie van een sectie van een vin op de x-as. In de figuren 2, 3, en 4 zijn de pillaren overal even breed. In FIG. 5 varieert de breedte B, van de pillaren. Deze breedte B komt overeen met de gemiddelde breedte van een pilaar gemeten loodrecht op de wand. Deze kan bijvoorbeeld variëren tussen 0.5 um tot 5 um, of tot 10 um, of tot 50 um.

Waar in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding wordt verwezen naar de hoogte van een pilaar wordt deze gemeten loodrecht op het substraat. Waar in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding wordt verwezen naar de lengte Le van een chevronvorm wordt er verwezen naar de afstand gemeten in een richting evenwijdig met het substraat en loodrecht op de longitudinale as. De lengte van een pilaar Lp is de totale lengte van de pilaar gemeten in de richting evenwijdig met het substraat en loodrecht op de longitudinale as.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de verhouding van een hoogte van de pilaren en een breedte B, van de pilaren groter dan 8 of zelfs groter dan 10. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat een grotere hoogte/breedte verhouding kan verkregen worden door pilaren met een chevronvormige dwarsdoorsnede te gebruiken dan door gebruik te maken van cilindervormige pilaren. Deze verhouding wordt ook de aspect ratio genoemd. Om stiction (het tegen elkaar klappen van pilaren) te vermijden worden de chevronstructuren geïntroduceerd en deze maken een hogere aspect ratio mogelijk.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de lengte Le, breedte Bp verhouding van een chevron-structuur groter dan 6, of groter dan 7, of zelfs groter dan

8. Deze lengte-breedte verhouding wordt ook de vormfactor genoemd. De vormfactor kan bijvoorbeeld tussen 6 en 9 gelegen zijn, maar kan bijvoorbeeld ook zo groot als 20 of 30 zijn.

+Tegelijkertijd zijn de uiteinden van de vinnen zodanig gevormd dat de breedte Wo van het kanaal tussen twee vinnen van dezelfde rij nagenoeg constant is (zie bijvoorbeeld FIG. 2,3 en 4). In sommige uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding (zie bijvoorbeeld FIG. 4) kan er toch variatie in de breedte Wo van het kanaal tussen twee vinnen van dezelfde rij zijn. De variatie van de breedte kan bijvoorbeeld kleiner zijn dan 20% of zelfs kleiner dan 10%. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kan de hoek tussen de vinnen van een chevronstructuur bijvoorbeeld gelegen zijn tussen 5° en 175°.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de uiteinden van de vinnen evenwijdig aan de kanaalwanden. Het is daarbij een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de microkanalen die zijn gevormd tussen de uiteinden van aangrenzende vinnen evenwijdig zijn aan de gemiddelde vloeistofstroomrichting.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de kanalen gevormd tussen 2 pilaren van opeenvolgende rijen substantieel even breed op de plekken waar deze breedte gemeten kan worden. In de figuren wordt deze breedte aangeduid met Bc en is gemeten na projectie van een kanaalsectie op de x-as. Deze kan bijvoorbeeld variëren tussen 0.1 en 10 um.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de totale breedte Bt van een pilaar in axiale richting groter dan x keer de gemiddelde breedte B; van de pilaar. De breedte B; wordt gemeten in een richting loodrecht op de wand van de vin. De breedte kan op verschillende plaatsen gemeten worden, en het gemiddelde berekend. De verhouding x kan bijvoorbeeld groter dan of gelijk zijn aan 1,05.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kan de breedte Wo in de y- richting (dit is loodrecht op de x-richting en evenwijdig aan het substraat) van de doorstroomopening in de knooppunten vrij gekozen worden. In voorkeursuitvoeringen van de huidige uitvinding is deze breedte kleiner dan of gelijk aan 2*B.. Deze breedte kan bijvoorbeeld gekozen worden in een interval tussen 0.5 um en 5 um. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, zoals deze in de figuren 2 tot 4 is deze breedte Wo nagenoeg constant.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kan een porositeit = nul bereikt worden in het speciale geval waarbij de doorstroomopening Wo = B. Zoals reeds eerder beschreven wordt dit bekomen met isomorfe pilaren.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding dat de kleinste afstand tussen twee naburige pilaren kleiner kan gekozen worden dan de kleinste afstand tussen de kanaalwand en een aangrenzende niet-aanrakende pilaar, zonder dat randeffecten optreden. In sommige uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de kleinste afstand (Wo) tussen twee naburige pilaren 130 tussen 0,5 keer en 2 keer, of zelfs tussen 0,5 keer en 1,5 keer, of zelfs tussen 0,5 keer en 1,1 keer de kleinste afstand (d1) tussen de kanaalwand 122 en een aangrenzende, niet-aanrakende pilaar.

In een uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de microfluïdische inrichting een vloeistofchromatografische scheidingsinrichting. In deze microfluïdische inrichtingen is het vloeistofkanaal een separatie kolom. Het is daarbij een voordeel dat de scheidingsefficiëntie van het systeem hoog kan zijn door de grote laterale migratie die optreedt, terwijl bovendien geen randeffecten optreden of dat deze verwaarloosbaar zijn.

Het aantal pilaren dat in het kanaal wordt voorzien kan gekozen worden in functie van de doelstelling (bijvoorbeeld het scheidingsvermogen) die behaald moet worden. Het aantal pilaren dat op een bepaalde rij in het vloeistofkanaal kan voorzien worden is afhankelijk van de breedte van het kanaal. Er kunnen bijvoorbeeld tussen 2 en 1000 pilaren per mm breedte van het kanaal voorzien worden.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevatten de individuele pilaren exact één paar vinnen. In andere uitvoeringsvormen kan een pilaar twee paar vinnen bevatten. In FIG. 2 is het aantal chevronstructuren binnen één pilaar gelijk aan twee. In FIG. 3 zijn er twee chevronstructuren per pilaar. In dit voorbeeld zijn er vier pilaren in een rij. Het kunnen er echter ook meer of minder zijn.

Er kunnen ook meer chevronstructuren per pilaar zijn. Een voorbeeld hiervan wordt getoond in FIG. 4 met 3 chevronstructuren (6 paar vinnen) per pilaar. Ook in dit geval kunnen, in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, meer pilaren aanwezig zijn in een rij.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding bevatten de pilaren 132 die de kanaalwanden 122 raken, de helft van de vinnen van een pilaar die de wand niet raakt (bv. slechts één vin van de chevronvorm in het geval de pilaar die de wand niet raakt uit twee vinnen bestaat).

In sommige uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de vinnen die de kanaalwanden raken enkel in de eerst rij van de rijenparen aanwezig. In sommige uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn ze dan weer enkel in de tweede rij van de rijenparen aanwezig. In deze gevallen zijn er ofwel 2 aan de wand rakende pilaren in de oneven rijen (en geen aan de wand rakende pilaren in de even rijen) ofwel 2 aan de wand rakende pilaren in de even rijen (en geen aan de wand rakende pilaren in de oneven rijen).

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de vinnen die de kanaalwanden raken in dezelfde richting georiënteerd. Dit kan bijvoorbeeld deze van de gemiddelde vloeistofrichting zijn. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de aansluitingen tussen twee vinnen en de uiteinden van de vinnen afgerond. Een voorbeeld hiervan is te zien in FIG. 5. De chevronstructuren in FIG. 5 zijn, gelijkaardig aan de voorbeelden in FIG. 2, 3 en FIG. 4, ook opgebouwd uit vinnen die onder een bepaalde hoek met elkaar staan. De hoeken van de chevronstructuur zijn in dit voorbeeld afgerond. Bovendien zijn er centraal, zowel aan de concave zijde als aan de convexe zijde, van de pilaren uitstulpingen aangebracht. Deze uitstulpingen zorgen er voor dat een uniformere doorstroombreedte bekomen wordt. Dit wordt verder geïllustreerd in FIG. 8. Het gearceerde gedeelte geeft de pilaar een vorm waardoor een uniformere doorstroombreedte bekomen wordt ter hoogte van de knooppunten. Dit gedeelte kan gezien worden als een overgang naar de chevronstructuren van FIG. 5.

Zoals reeds eerder besproken zijn, in uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, de vinnen aan de kanaalwanden in dezelfde richting georiënteerd als de stroomrichting. Dit wil zeggen dat de hoek gevormd tussen de kanaalwand en de vin, gemeten aan de zijde die de vloeistofstroom het eerst bereikt, groter is dan 90°. In uitvoeringsvormen kan deze hoek bijvoorbeeld liggen tussen 91° en 179°, bijvoorbeeld tussen 100° en 170°, of bijvoorbeeld tussen 100° en 140°. In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de vinnen 132, in contact met de kanaalwand evenwijdig met de naastliggende vinnen.

Ook in FIG. 6 zijn de hoeken op het raakvlak van twee vinnen afgerond. Bovendien zijn de vinnen gekromd zodat de dwarsdoorsnede van de pilaar met het substraat een golvende vorm heeft en zodat de breedte B, van de doorstroomporieën tussen twee rijen pillaren substantieel overal even breed is. In dit voorbeeld zijn de laterale uiteinden van de vinnen vlak en evenwijdig met de kanaalzijwand. De bekomen vorm wordt in de huidige uitvinding ook wel een ondulerende chevronstructuur genoemd.

In uitvoeringsvormen volgens de huidige uitvinding zijn de pilaren 130 micro- gefabriceerde pilaren.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kunnen een of meerdere additionele componenten verder eveneens aanwezig zijn in een microfluïdisch apparaat volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, afhankelijk van de functionaliteit van microfluïdisch apparaat, zoals gekend bij de vakman. In sommige uitvoeringsvormen kunnen bijvoorbeeld een of meerdere distributoren aanwezig zijn, een detector kan aanwezig zijn, al dan niet geïntegreerd in een van de substraten van het microfluïdisch apparaat, een verder microfluïdisch netwerk kan aanwezig zijn, elektrodes kunnen aanwezig zijn (bijvoorbeeld in een microfluïdisch apparaat, zoals een chemische reactor, gebaseerd op elektroforese of een elektrochemische reactor), een membraan of een filter, een katalysatorbed, een warmtewisselaar, een stralingsbron, enz.

Het masker bevat ontwerpelementen voor het definiëren van een geordende set pilaren 130 die in het kanaal 120 op het substraat 110 zijn gepositioneerd. De pilaren 130 hebben ten minste één paar vinnen die een chevronvormige dwarsdoorsnede vormen met het substraat.

De pilaren 130 zijn in paren van rijen georganiseerd. Elk paar bevat een rij met een concave zijde van een paar vinnen gericht naar de gemiddelde vloeistofstroom en een andere rij met een convexe zijde van een paar vinnen gericht naar de gemiddelde vloeistofstroom. Tussen de pilaren worden microkanalen gevormd.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de rijen geschrankt, hebben de microkanalen tussen pilaren van opeenvolgende rijen substantieel dezelfde breedte In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding is de chevronvorm zodanig dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen twee naast elkaar gelegen pilaren van eenzelfde rij.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding zijn de ontwerpelementen zo gedefinieerd dat de resulterende pilaren die de wand raken slechts één vin bevatten. Deze vin is bij voorkeur gericht in de richting van de vloeistofstroom.

In uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding kunnen de vinnen tegen de kanaalwand bijvoorbeeld deel uitmaken van de eerste rijen. In andere uitvoeringsvormen maken ze dan weer deel uit van de tweede rijen.

In het algemeen kan het masker volgens het tweede aspect van de huidige uitvinding, voor het lithografisch aanbrengen van de pilarenstructuur zo gevormd zijn dat het geschikt is voor het aanbrengen van een pilarenstructuur volgens het eerste aspect van de huidige uitvinding.

In een derde aspect betreft de huidige uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een microfluïdische inrichting. De werkwijze bevat de lithografische implementatie van een kanaal met pilaren met behulp van een masker volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding. De methode kan daarvoor de stap bevatten van het lithografisch overbrengen van het patroon van een masker op een substraat om substraatfeatures te genereren, en het etsen van de substraatfeatures om pilaren te genereren. Andere kenmerken van het vervaardigingsproces van de microfluïdische inrichting kunnen zijn zoals gekend door de vakman en zijn bijgevolg hier niet verder in detail beschreven.

In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding worden de pilaren, de inlaat en de uitlaat vervaardigd door het ontwerp over te dragen op een silicium substraat met behulp van diepe-UV fotolithografie.

Een voorbeeld hiervan wordt getoond in FIG. 9. Hiertoe wordt bijvoorbeeld eerst (stap 210) een laag siliciumoxide 12 van 1 um dikte aangebracht op een silicium substraat 11. Deze laag zal dienst doen als hard masker voor het scheidingsbed nadat de in- en uitlaatkanalen na een tweede belichting gevormd zijn.

Vervolgens (stap 220) wordt fotogevoelige lak 13 aangebracht op het hard masker 12.

In een eerste belichting wordt het patroon van het pilarenbed overgebracht in deze harde masker laag door een eerste droge etsstap (230, 240).

Daarna wordt er een tweede fotolithografische cyclus doorlopen die start (stap 250) met het aanbrengen van een nieuwe laag fotogevoelige lak (13), een belichting die de in- en uitlaatkanalen definieert in de lak, gevolgd door een reeks droge diepe estsstappen om de in- en uitlaatkanalen bijvoorbeeld tot een diepte van 100 um te vormen (stap 260).

Door het wegnemen van de fotolak 13 in komt het patroon van het pilarenbed dat gevormd werd in de harde masker laag vrij, en kan door een volgende reeks drie stappen het pilarenbed tot een diepte van bijvoorbeeld 30 um gevormd worden, daarbij de in- en uitlaatkanalen verder uitdiepend tot 130 um (stap 270).

Als laatste stap 280 kan de harde masker laag 12 verwijderd worden door een aangepaste natte etsstap. Om een gesloten reactor te bekomen kan het geëtste siliciumsubstraat aan een borosilicaatglas substraat verankerd worden door bijvoorbeeld een anodische bondingstap.

De verschillende aspecten kunnen eenvoudig met elkaar worden gecombineerd, en de combinaties corresponderen aldus eveneens met uitvoeringsvormen volgens de huidige uitvinding.

Claims

Conclusies

1.- Een microfluïdisch apparaat (100) gebaseerd op een vloeistofstroom, het microfluïdische apparaat (100) bevattend: een substraat (110) met een vloeistofkanaal (120) gedefinieerd door kanaalwanden (122), waarbij het kanaal (120) een inlaat (123) en een uitlaat (124) heeft en waarbij het kanaal (120) een lengteas heeft in overeenstemming met de gemiddelde vloeistofstroomrichting van een vloeistof wanneer deze in het kanaal (120) van de inlaat (123) naar de uitlaat (124) stroomt, een geordende set pilaren (130) gepositioneerd in het kanaal (120) op het substraat (110), waarbij de individuele pilaren (130) ten minste één paar vinnen bevat waarbij de vinnen een chevronvormige dwarsdoorsnede met het substraat vormen, en waarbij de pilaren (130) in paren van rijen zijn opgesteld, waarbij naast elkaar liggende rijen lateraal verschoven ten opzichte van elkaar over een halve pilaarlengte zijn opgesteld, waarbij de pilaarlengte gemeten wordt loodrecht op de gemiddelde vloeistofrichting , en waarbij de rijen geschrankt zijn, zodat de microkanalen gevormd tussen pilaren van opeenvolgende rijen op elke positie langsheen de langste pilaarzijde substantieel dezelfde breedte hebben.

2.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens conclusie 1, waarbij de chevronvorm zodanig is dat een substantieel constante microkanaalbreedte wordt verkregen tussen twee naast elkaar liggende pilaren van eenzelfde rij.

3.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de verhouding van een totale breedte Bt van een pilaar gemeten in de gemiddelde vloeistofstroomrichting en een gemiddelde breedte Bi van de pilaar gemeten loodrecht op een wand van een vin, groter is dan 1,05.

4.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de pilaren die de kanaalwanden (122) raken, slechts de helft van de vinnen, van een pilaar die de kanaalwand niet raakt, bevatten.

5.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij in een rij van een paar rijen de buitenste pilaren de kanaalwanden raken en waarbij er doorstroomopeningen zijn tussen de buitenste pilaren en de kanaalwanden voor de andere rij van het paar rijen.

6.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de conclusies 1 tot 4, waarbij voor een rij van een paar rijen een doorstroomopening aanwezig is tussen een uiterste pilaar en een eerste kanaalwand en een pilaar aan de andere zijde een tweede kanaalwand tegenover de eerste kanaalwand raakt, en waarbij er voor een andere rij van het paar rijen een doorstroomopening aanwezig is tussen een uiterste pilaar en de tweede kanaalwand, en een pilaar aan de andere zijde de eerste kanaalwand raakt.

7.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij aansluitingen tussen twee vinnen en uiteinden van vinnen afgerond zijn.

8.- Microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een verhouding van een hoogte van de pilaren en een breedte van de pilaren groter is dan 3 waarbij de hoogte van de pilaren wordt gemeten in een richting orthogonaal op het substraat (110).

9.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de vinnen van de pilaren (130) een breedte (B,) hebben in de richting van de longitudinale as van het kanaal (120) en waarbij de chevronvormen een lengte (Le) in een richting loodrecht op de longitudinale as en evenwijdig met het substraat hebben, en waarin de individuele chevronvormen een lengte-breedte verhouding hebben van tenminste 3.

10.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de uiteinden van de vinnen evenwijdig zijn aan de kanaalwanden (122).

11.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de pilaren (130) micro-gefabriceerde pilaren zijn.

12.- Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de kleinste afstand (Wo) tussen twee naburige pilaren (130) tussen 0,5 keer en 1,1 keer de kleinste afstand (d1) tussen de kanaalwand (122) en een aangrenzende, niet-aanrakende pilaar, is.

13. Een microfluïdische inrichting (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de microfluïdische inrichting een vloeistofchromatografie scheidingsinrichting is.

14.- Een masker voor het lithografisch aanbrengen van een structuur in een substraat voor de vervaardiging van een microfluïdisch apparaat (100), het masker bevattend: ontwerpelementen voor het definiëren van een geordende set pilaren (130) die in het kanaal (120) op het substraat (110) zijn gepositioneerd, waarbij de individuele pilaren (130) ten minste één paar vinnen hebben die een chevronvormige dwarsdoorsnede vormen met het substraat, en waarbij de pilaren (130) in paren van rijen zijn georganiseerd, naast elkaar liggende rijen ten opzichte van elkaar over een halve pilaarlengte lateraal verschoven zijn georganiseerd, waarbij de pilaarlengte gemeten wordt loodrecht op de gemiddelde vloeistofrichting, waardoor microkanalen tussen de pilaren worden gevormd, en waarbij de rijen geschrankt zijn, zodat de microkanalen gevormd tussen pilaren van opeenvolgende rijen substantieel dezelfde breedte hebben.

15.- Werkwijze voor het vervaardigen van een microfluïdische inrichting, waarbij de werkwijze de lithografische implementatie bevat van een kanaal met pilaren met behulp van een masker volgens conclusie 14.