DE102014207238A1

DE102014207238A1 - Device for liquid transport through a microfluidic channel

Info

Publication number: DE102014207238A1
Application number: DE102014207238.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Bonk
Original assignee: Universitaet Rostock
Current assignee: Universitaet Rostock
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-15

Abstract

Einrichtung zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal, aufweisend – ein Substrat (21; 68), in dem zumindest ein Mikrofluidikkanal (22) angeordnet ist, welcher zumindest eine verformbare Kanalwand (23) aufweist – zumindest ein Anpresselement, mit dem ein Druck auf das Substrat (21; 68) und die verformbare Kanalwand (23) ausübbar ist und das entlang einer Oberfläche (10) des Substrats (21; 68) in Verlaufsrichtung des Kanals (22) bewegbar ist, wobei durch den Druck des Anpresselements (11–16; 61–63) die Kanalwand (23) in einem Bereich eindrückbar ist und eine Verengungsstelle V in dem Kanal (22) erzeugbar ist, und durch die Bewegung des Anpresselements (11–16; 61–63) in Verlaufsrichtung des Kanals (22) die Verengungsstelle V entlang der Verlaufsrichtung des Kanals (22) bewegbar ist, sodass eine in dem Kanal befindliche Flüssigkeit vorantreibbar ist.Device for liquid transport through a microfluidic channel, comprising - a substrate (21; 68) in which at least one microfluidic channel (22) is arranged, which has at least one deformable channel wall (23) - at least one pressing element with which a pressure on the substrate ( 21, 68) and the deformable channel wall (23) is exercisable and which is movable along a surface (10) of the substrate (21, 68) in the direction of passage of the channel (22), wherein the pressure of the pressing element (11-16; -63) the channel wall (23) can be pressed in a region and a constriction V in the channel (22) can be generated, and by the movement of the pressing member (11-16; 61-63) in the direction of the channel (22) the constriction V along the running direction of the channel (22) is movable, so that a liquid located in the channel is vorreibreibbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal, ein Mikrofluidiksystem, das diese Einrichtung aufweist, und ein Verfahren zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal. The present invention relates to a device for transporting fluid through a microfluidic channel, a microfluidic system comprising this device, and a method for transporting fluid through a microfluidic channel.

Die Mikrofluidik beschäftigt sich mit dem Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen auf kleinstem Raum. In der Mikrofluidik eingesetzte Grundstrukturen sind Kanäle, Ventile, Reservoirs, Reaktionsräume (Mischbereiche) und Pumpen. Kanäle dienen dem Transport, der Separation und der Speicherung von Fluiden. Ventile dienen der Steuerung des Flusses von Fluiden. Pumpen dienen der Erzwingung des Flusses von Fluiden. Weitere bekannte Strukturen sind Düsen, Flusssensoren, Verdampfer und Reaktoren. Microfluidics deals with the behavior of liquids and gases in a small space. Basic structures used in microfluidics are channels, valves, reservoirs, reaction spaces (mixing areas) and pumps. Channels are used for the transport, separation and storage of fluids. Valves are used to control the flow of fluids. Pumps serve to force the flow of fluids. Other well-known structures include nozzles, flow sensors, evaporators and reactors.

Beispiele für Mikrofluidik finden sich in vielen Gebieten der Biologie und Medizin. Technische Anwendungen gibt es in der Biotechnologie, Medizintechnik, Prozesstechnik, Sensortechnik und neuerdings auch bei Konsumgütern. Dabei kommen unterschiedliche Technologien und Materialgruppen zum Einsatz, wie beispielsweise Glas, Kunststoff oder Silizium. Fluide werden bewegt, gemischt, getrennt oder anderweitig prozessiert. Dies kann rein passiv, beispielsweise über kapillare Fluidstrukturen gelöst werden. Hier kommen unter anderem zusätzliche externe Antriebsmechanismen wie z.B. CD-Playerähnliche Systeme zum Einsatz. Examples of microfluidics can be found in many fields of biology and medicine. There are technical applications in biotechnology, medical technology, process technology, sensor technology and more recently also in consumer goods. Different technologies and material groups are used, such as glass, plastic or silicon. Fluids are agitated, mixed, separated or otherwise processed. This can be achieved purely passively, for example via capillary fluid structures. Among other things, additional external drive mechanisms such as e.g. CD player-like systems are used.

Mit einer Mikrofluidik sollen Verfahren, die sonst in einem Labor durchgeführt werden, zur Steigerung der Effizienz und der Mobilität oder zur Verringerung der benötigten Substanzen auf einem einzelnen Chip, dem sogenannten Chiplabor, durchgeführt werden. With a microfluidics, procedures that would otherwise be performed in a laboratory to increase the efficiency and mobility or to reduce the required substances on a single chip, the so-called chip laboratory, are performed.

Ein bekannter Typ Pumpen in einer Mikrofluidik sind Membranpumpen, die in verschiedenen Variationen realisiert wurden. Membranpumpen ist gemein, dass das Fluid durch eine Membran von den Funktionselementen des Ventils getrennt ist. Die Membran wird entweder durch eine Art Zylinder oder durch hydraulische, pneumatische oder elektrostatische Kräfte bewegt, wodurch ein Fluid bewegt wird. A well-known type of pumps in microfluidics are diaphragm pumps, which have been realized in various variations. Membrane pumps have in common that the fluid is separated by a membrane from the functional elements of the valve. The membrane is moved either by a kind of cylinder or by hydraulic, pneumatic or electrostatic forces, thereby moving a fluid.

Bekannte auf Druck oder Vakuum basierende Pumpen benötige eine Druckquelle oder Vakuumquelle und eine Steuereinrichtung dafür. Für die Pumpfunktion werden allerdings schon drei Kanäle belegt. Außerdem muss der Druck aufrechterhalten werden wenn der Kanal gesperrt bleiben soll. Auch benötigen auf Druck basierte Systeme eine druckfeste Verbindung, wodurch ein festes Gehäuse notwendig wird. Known pressure or vacuum based pumps require a pressure source or vacuum source and control means therefor. For the pumping function, however, already three channels are occupied. In addition, the pressure must be maintained if the channel should remain locked. Pressure-based systems also require a pressure-resistant connection, which requires a solid housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zum Flüssigkeitstransport für ein mikrofluidisches System zur Verfügung zu stellen, die keine oder möglichst wenige der o.g. Nachteile aufweist. The invention has for its object to provide an improved means for liquid transport for a microfluidic system available that no or as few of the o.g. Disadvantages.

Nach einer grundlegenden Idee der Erfindung wird ein Fluss in einem Mikrofluidikkanal mittels eines Steuerelements, nachfolgend auch als Anpresselement bezeichnet, erzeugt, das keinen direkten Kontakt zur Flüssigkeit aufweist. Durch das Steuerelement wird ein Mikrofluidikkanal durch Krafteinwirkung von außen verformt und dabei der Querschnitt verringert. Insbesondere wird der Kanal stellenweise zusammengepresst. Durch die Bewegung des Steuerelements entlang des Kanals wird ein Fluss einer Flüssigkeit innerhalb des Kanals bzw. ein Flüssigkeitstransport realisiert. Bewegt sich das Steuerelement, so wird in dem Kanal eine laufende Welle generiert und die Flüssigkeit transportiert, indem das Steuerelement die Flüssigkeit vor sich verdrängt und in einem Bereich des Kanals hinter sich, wo der Kanal wieder den Ursprungsquerschnitt bzw. das Ursprungsvolumen erreicht, durch den entstehenden Unterdruck Flüssigkeit nachzieht. Mehrere Steuerelemente können eingesetzt werden. Dieses Transportsystem funktioniert analog zu einer Peristaltikpumpe. In der vorliegenden Erfindung wirken die Steuerelemente im Gegensatz dazu auf eine Oberfläche eines Substrats, unter der ein Mikrofluidikkanal angeordnet bzw. eingebettet ist, insbesondere auch eine plane oder im Wesentlichen plane Oberfläche. According to a basic idea of the invention, a flow in a microfluidic channel is generated by means of a control element, also referred to below as a contact pressure element, which does not have direct contact with the liquid. By the control element a microfluidic channel is deformed by the action of force from the outside and thereby reduces the cross section. In particular, the channel is compressed in places. The movement of the control element along the channel realizes a flow of a liquid within the channel or a liquid transport. If the control moves, a running wave is generated in the channel and the liquid transported by the control displaces the liquid in front of him and in a region of the channel behind, where the channel again reaches the original cross-section or the original volume, through the resulting negative pressure liquid draws. Several controls can be used. This transport system works analogous to a peristaltic pump. In contrast, in the present invention, the control elements act on a surface of a substrate under which a microfluidic channel is arranged or embedded, in particular also a plane or substantially planar surface.

Bei der vorliegenden Erfindung wirkt ein Steuerelement auf einen Mikrofluidikkanal oder ein komplexeres Mikrofluidikkanalsystem, ohne untrennbarer Teil davon zu sein. Dies ermöglicht die Verwendung von Fluidiksystemen, welche als Einweg- oder Wegwerfartikel ausgeführt sind, da das Fluidiksystem, beispielsweise ein Mikrofluidikchip, der mehrere Kanäle aufweist, leicht ausgetauscht werden kann, ohne dass Pumpenverbindungen manuell angeschlossen oder entfernt werden müssen. Gleichzeitig kann die Einrichtung der vorliegenden Erfindung wieder verwendet werden, wodurch Kosten für die Fertigung eines vollständigen Fluidiksystems mit Ansteuerung reduziert werden können. In the present invention, a control acts on a microfluidic channel or a more complex microfluidic channel system without being an integral part thereof. This allows the use of fluidic systems designed as disposable or disposable, since the fluidic system, such as a microfluidic chip having multiple channels, can be easily replaced without having to manually connect or remove pump connections. At the same time, the apparatus of the present invention can be reused, thereby reducing the cost of manufacturing a complete fluidic control system.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt das erfindungsgemäße Steuerelement (Anpresselement) auf ein Mikrofluidiksystem oder auf einen Mikrofluidikkanal, ohne mit dem Fluid selbst in Kontakt zu kommen. Daher kann die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhaft insbesondere bei aggressiven Lösungen verwendet werden. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein Fluid somit nicht durch eine Pumpe hindurchbewegt. Stattdessen ist der Kontakt indirekt, das Fluid fließt an beweglichen Teilen der Einrichtung vorbei. Daher können Anschlüsse zu Fluidtransfer vermieden werden, d.h. die erfindungsgemäße Einrichtung weist keine Anschlüsse für ein Fluid auf, wie dies beispielsweise bei bekannten Membranpumpen der Fall ist. In the device according to the invention, the control element (pressing element) according to the invention acts on a microfluidic system or on a microfluidic channel, without coming into contact with the fluid itself. Therefore, the device according to the invention can be advantageously used in particular in aggressive solutions. In the device according to the invention, a fluid is thus not moved through a pump. Instead, the contact is indirect, the fluid flows past moving parts of the device. Therefore, connections to fluid transfer can be avoided, ie Inventive device has no connections for a fluid, as is the case for example with known diaphragm pumps.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist außerdem, je nach Ausgestaltung, die folgenden Vorteile auf:

– Es werden keine Schläuche benötigt, welche über Verbindungen an die Fluidik angeschlossen werden müssen. Dadurch entfällt eine Anschlussproblematik durch variierende Durchmesser von Pumpenschläuchen.
– Mögliche Miniaturisierung, beispielsweise durch nachfolgend noch beschriebene Servomotoren oder Getriebemotoren, dadurch kostensparende Bauweise.
– Insbesondere bei kleiner Bauweise kann das Anpresselement mit einer entsprechenden Einrichtung von dem Substrat abgehoben werden, sodass der Kanal gespült werden kann.
– Es ist ein weitgehend pulsationsfreier Flüssigkeitstransport in beide Richtungen eines Kanals ermöglicht, im Gegensatz beispielsweise zu Membranpumpen.

The device according to the invention also has, depending on the configuration, the following advantages:

- No hoses are needed, which must be connected via connections to the fluidics. This eliminates a connection problem by varying diameter of pump tubing.
- Possible miniaturization, for example, by servo motors or geared motors described below, thereby cost-saving design.
- Especially with small construction, the pressing element can be lifted with a corresponding device from the substrate, so that the channel can be rinsed.
- It allows a largely pulsation-free liquid transport in both directions of a channel, in contrast, for example, to diaphragm pumps.

Die oben gestellte Aufgabe der Erfindung wird insbesondere gelöst durch eine Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch. The above object of the invention is achieved in particular by a device according to claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims. Furthermore, the object is achieved by a method for liquid transport through a microfluidic channel according to the independent method claim.

Angegeben wird in der Erfindung insbesondere eine Einrichtung zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal, aufweisend

– ein Substrat, in dem zumindest ein Mikrofluidikkanal angeordnet ist, welcher zumindest eine verformbare Kanalwand aufweist,
– zumindest ein Anpresselement, mit dem ein Druck auf das Substrat und die verformbare Kanalwand ausübbar ist und das entlang einer Oberfläche des Substrats in Verlaufsrichtung des Kanals bewegbar ist,

wobei durch den Druck des Anpresselements die Kanalwand in einem Bereich eindrückbar ist und eine Verengungsstelle in dem Kanal erzeugbar ist, und durch die Bewegung des Anpresselements in Verlaufsrichtung des Kanals die Verengungsstelle entlang der Verlaufsrichtung des Kanals bewegbar ist, sodass eine in dem Kanal befindliche Flüssigkeit vorantreibbar ist. Specified in the invention in particular a device for liquid transport through a microfluidic channel, comprising

A substrate in which at least one microfluidic channel is arranged, which has at least one deformable channel wall,
At least one pressing element, with which a pressure on the substrate and the deformable channel wall can be exerted and which is movable along a surface of the substrate in the direction of passage of the channel,

wherein the pressure of the pressure element, the channel wall is pressed in a range and a constriction in the channel can be generated, and by the movement of the pressing in the direction of the channel, the constriction is movable along the direction of passage of the channel, so that a fluid in the channel vorzreibbar is.

Im Betrieb der Einrichtung ist das Anpresselement vorzugsweise dauernd in Kontakt mit dem Substrat. During operation of the device, the pressing element is preferably in permanent contact with the substrate.

Bei einer Bewegung des Anpresselements entlang der Oberfläche des Substrats ist die Bewegung vorzugsweise parallel zur Oberfläche, wobei die Oberfläche eingedrückt wird. Unter der Oberfläche ist die verformbare Kanalwand angeordnet, die ihrerseits eingedrückt wird, wodurch der Kanal eingedrückt, bzw. verengt, oder abgeklemmt wird. In a movement of the pressing member along the surface of the substrate, the movement is preferably parallel to the surface, wherein the surface is pressed. Under the surface of the deformable channel wall is arranged, which in turn is pressed, whereby the channel is pressed, or narrowed, or clamped.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kanalwand in einem Abschnitt oder Bereich eingedrückt wird, nämlich dort, wo das Anpresselement temporär im Betrieb der Einrichtung angeordnet ist. Die Verengungsstelle kann eine Abklemmstelle sein, wenn der Kanal an dieser Stelle durch Abklemmen geschlossen wird. It is inventively provided that the channel wall is pressed in a section or area, namely where the pressing member is temporarily arranged during operation of the device. The throat may be a pinch point when the channel is closed at this point by disconnecting.

Ein Mikrofluidikkanal gemäß dieser Erfindung ist insbesondere ein Kanal mit einem Durchmesser (im Querschnitt) im Bereich von 0,1–1000 Mikrometer. In particular, a microfluidic channel according to this invention is a channel with a diameter (in cross section) in the range of 0.1-1000 microns.

Der Mikrofluidikkanal ist vorzugsweise in das sogenannte Substrat eingebettet. Der Mikrofluidikkanal kann ein oder mehrere verformbare Kanalwände aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat als solches aus einem flexiblen, elastischen Material gefertigt sein, beispielsweise Polydimethylsiloxan, das aus der Mikrofluidtechnik bekannt ist. Wenn ein Mikrofluidikkanal nur eine verformbare Kanalwand aufweist, kann diese beispielsweise in Form einer Membran ausgebildet sein, die definitionsgemäß Teil des Substrats ist. Andere Teile des Substrats, die nicht verformbare Kanalwände bilden, können beispielsweise aus einem starren nicht elastischen Material geformt sein. Beispielsweise ist ein Mikrofluidikkanal in einem nicht von einem erfindungsgemäßen Anpresselement verformbaren Material eingelassen, wobei eine Kanalwand offen bleibt, welche mit einer flexiblen Membran abgedeckt ist. Von dem Anpresselement kann die Membran eingedrückt werden. The microfluidic channel is preferably embedded in the so-called substrate. The microfluidic channel may have one or more deformable channel walls. For example, the substrate as such may be made of a flexible, resilient material, such as polydimethylsiloxane, known in the microfluidic art. If a microfluidic channel has only one deformable channel wall, it may be formed, for example, in the form of a membrane, which by definition is part of the substrate. Other parts of the substrate which form non-deformable channel walls may for example be formed of a rigid non-elastic material. For example, a microfluidic channel is embedded in a material which can not be deformed by a pressing element according to the invention, leaving a channel wall open, which is covered with a flexible membrane. From the pressure element, the membrane can be pressed.

Bei einer Bewegung des Anpresselements entlang der Oberfläche des Substrats wird das Anpresselement parallel zur Oberfläche des Substrats bewegt und parallel zu einer Wand des Mikrofluidikkanals bewegt, wobei die Wand punktuell oder in einem Bereich eingedrückt wird, wodurch der Kanal verengbar oder verschließbar ist. Die Kanalwand liegt unterhalb der Oberfläche des Substrats. Das Substrat kann Oberflächenbereiche aufweisen, wo unter der Oberfläche kein Kanal angerordnet ist. During a movement of the pressing element along the surface of the substrate, the pressing element is moved parallel to the surface of the substrate and moved parallel to a wall of the microfluidic channel, wherein the wall is punctured or pressed in a region, whereby the channel is constricted or closable. The channel wall is below the surface of the substrate. The substrate may have surface areas where no channel is located below the surface.

Das in der erfindungsgemäßen Einrichtung eingesetzte Substrat ist insbesondere ein Mikrofluidikchip, der einen oder mehrere Mikrofluidikkanäle aufweist, die miteinander verbunden sein können, oder ein Mikrofuidikarray, aufweisend einen oder mehrere Mikrofluidikkanäle, die verbunden sein können. Geeignete, beispielhafte sind Glas und Kunststoff, das Substrat kann somit Glas oder Kunststoff aufweisen. Glas kann beispielsweise als Boden des Chips verwendet werden. Substrate, insbesondere Chips, die Glas aufweisen, sind insbesondere geeignet für mit Sensoren ausgestattete Systeme, insbesondere Flusssensoren oder elektrochemische Sensoren. Substrate, insbesondere Chips, aus Kunststoff sind insbesondere geeignet für die Verwendung reaktiver Substanzen. Beispielhafte Kunststoffe sind Polymethylmethacrylat oder Polydimethylsiloxan. The substrate used in the device according to the invention is in particular a microfluidic chip which has one or more microfluidic channels which can be connected to one another, or a microfluidic array comprising one or more microfluidic channels which can be connected. Suitable, exemplary are glass and Plastic, the substrate may thus have glass or plastic. For example, glass can be used as the bottom of the chip. Substrates, in particular chips having glass, are particularly suitable for systems equipped with sensors, in particular flow sensors or electrochemical sensors. Substrates, in particular chips, made of plastic are particularly suitable for the use of reactive substances. Exemplary plastics are polymethylmethacrylate or polydimethylsiloxane.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung einen Antrieb auf, durch den das Anpresselement entlang der Oberfläche des Substrats bewegbar ist. Der Antrieb weist insbesondere einen Motor und ein Getriebe auf. Ein besonders bevorzugter, in der erfindungsgemäßen Einrichtung einsetzbarer Motor ist ein Servomotor. Servomotoren sind preisgünstig und durch eine digitale Steuerung sehr fein ansteuerbar. Möglich ist die Steuerung durch PWM Signale, die durch verfügbare Mikrocontrollerplatine generierbar sind. Servomotoren sind an sich bekannt, beispielsweise aus dem Modellbau für ferngesteuerte Funktionsmodelle, wie Modellflugzeuge. Servomotoren erfüllen hohe Ansprüche an Drehmoment, Drehgeschwindigkeit und Steuergenauigkeit. Servomotoren sind insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn ein Anpresselement auf einer Kreisbahn oder auf einer kreissegmentförmigen Bahn entlang der Oberfläche des Substrats bewegt werden sollen. Servomotoren sind mit hochwertigen Getrieben aus Metall oder glasfaserverstärkten Materialien erhältlich und kostengünstig, in großen Stückzahlen und mit reproduzierbaren technischen Charakteristika verfügbar. Hierdurch sind Servomotoren schnell ersetzbar. Ferner sind Servomotoren in feuchten oder heißen Umgebungen, in denen eine Mikrofluidik eingesetzt werden soll, beispielsweise in Zellkulturschränken oder in mediterranen oder tropischen Umgebungen, nutzbar. Ferner sind Servomotoren sehr klein, wodurch eine sehr gute Miniaturisierung eines Mikrofluidiksystems erreichbar ist. In one embodiment of the invention, the device has a drive, by means of which the pressing element is movable along the surface of the substrate. The drive has in particular a motor and a transmission. A particularly preferred motor which can be used in the device according to the invention is a servomotor. Servo motors are inexpensive and very finely controlled by a digital control. Control is possible through PWM signals, which can be generated by available microcontroller boards. Servo motors are known per se, for example from the model for remote-controlled function models, such as model airplanes. Servo motors meet high demands on torque, rotational speed and control accuracy. Servo motors are particularly advantageously used when a pressing member to be moved on a circular path or on a circular segment-shaped path along the surface of the substrate. Servo motors are available with high-quality gearboxes made of metal or glass-fiber reinforced materials and are available at low cost, in large quantities and with reproducible technical characteristics. As a result, servomotors are quickly replaceable. Furthermore, servomotors can be used in humid or hot environments in which microfluidics is to be used, for example in cell culture cabinets or in Mediterranean or tropical environments. Furthermore, servomotors are very small, whereby a very good miniaturization of a microfluidic system can be achieved.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Anpresselement ein Rollelement, das auf der Oberfläche des Substrats bzw. entlang der Oberfläche des Substrats rollbar ist. Das Rollelement kann kugelförmig, kugelsegmentförmig oder zylindrisch, beispielsweise in Form einer Rolle oder Walze, ausgebildet sein. Durch die Rollbewegung eines Rollelements wird ein Reibungswiderstand zwischen Substratoberfläche und Anpresselement verringert. In one embodiment of the invention, the pressing element is a rolling element, which is rollable on the surface of the substrate or along the surface of the substrate. The rolling element can be spherical, spherical segment-shaped or cylindrical, for example in the form of a roll or roller. The rolling movement of a rolling element reduces a frictional resistance between the substrate surface and the pressing element.

Insbesondere ist ein Rollelement durch einen vorangehend bereits genannten Antrieb in einer Rotationsbewegung versetzbar. Dies bedeutet insbesondere, dass die Rolle mit dem Antrieb gekoppelt ist, sodass der Antrieb die Rolle in eine Rotation versetzt, beispielsweise über ein Getriebe. Es findet eine Übertragung oder Einleitung einer Bewegung, Energie und/oder Kraft, insbesondere eines Drehmoments, von dem Antrieb in, auf oder an die Rolle statt, wodurch die Rolle in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Bei diesem Prinzip wird durch den Antrieb das Rollelement in eine Rotation versetzt, die unabhängig von einem Kontakt des Rollelements mit einem Substrat oder dessen Oberfläche ist. Der Antrieb eines Rollelements zu einer Rotationsbewegung weist mehrere Vorteile auf:

– Durch den Antrieb des Rollelements sinken Schwerkräfte auf die Oberfläche eines Substrats. Flexibles Substratmaterial wird beispielsweise weniger gestaucht.
– Es kann eine Untersetzung geschaffen werden, wodurch der Kraftaufwand für einen Motor verringert werden kann.

In particular, a rolling element by a previously mentioned drive in a rotational movement can be displaced. This means, in particular, that the roller is coupled to the drive, so that the drive sets the roller in rotation, for example via a transmission. There is a transmission or initiation of a movement, energy and / or force, in particular a torque, of the drive in, on or to the role instead, whereby the roller is set in a rotational movement. In this principle, the drive causes the rolling element to rotate, which is independent of contact of the rolling element with a substrate or its surface. The drive of a rolling element to a rotational movement has several advantages:

- By the drive of the rolling element gravitational forces sink to the surface of a substrate. For example, flexible substrate material is less compressed.
- It can be created a reduction, whereby the effort for a motor can be reduced.

In einer Ausführungsform weist der Kanal einen kreisförmigen oder teilkreisförmigen Verlaufsabschnitt auf. Ein teilkreisförmiger Verlauf kann auch als Schleife oder Loop bezeichnet werden. In one embodiment, the channel has a circular or part-circular course section. A part-circular course can also be referred to as a loop or loop.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Anpresselement in einer Kreisbewegung oder einer Teilkreisbewegung entlang der Oberfläche des Substrats bewegbar. Anders ausgedrückt beschreibt das Anpresselement entlang der Oberfläche des Substrats eine Kreisbewegung oder Teilkreisbewegung. Beispielsweise weist die Einrichtung einen Rotor auf, an welchem das Anpresselement oder mehrere Anpresselemente angebracht ist/sind. Der Rotor ist vorzugsweise mit einem Antrieb gekoppelt, welcher einen Motor und ein Getriebe aufweisen kann. Bei dieser Ausführungsform kann der Motor insbesondere ein bereits beschriebener Servomotor sein, mit dem eine Kreisbewegung oder Teilkreisbewegung erzeugt werden kann. In a further embodiment of the invention, the pressing element is movable in a circular movement or a pitch circle movement along the surface of the substrate. In other words, the pressing element describes a circular motion or pitch circle movement along the surface of the substrate. For example, the device has a rotor on which the pressing element or several pressing elements is / are attached. The rotor is preferably coupled to a drive, which may comprise a motor and a transmission. In this embodiment, the motor may in particular be an already described servomotor with which a circular motion or pitch circle movement can be generated.

Diese Ausführungsform kann besonders vorteilhaft kombiniert werden mit der vorangehen beschriebenen Ausführungsform, in welcher der Mikrofluidikkanal einen kreisförmigen oder teilkreisförmigen Verlaufsabschnitt aufweist. Der Radius einer (Teil)kreisbewegung des Anpresselements kann auf den Radius eines kreisförmigen oder teilkreisförmigen Verlaufabschnitts des Kanals abgestimmt sein. Infolgedessen kann das Anpresselement entlang des Kanals in einer (Teil)kreisbewegung bewegt werden. Der Radius der Bewegung des Anpresselements entspricht insbesondere dem Radius des Kanalverlaufs. This embodiment can be combined particularly advantageously with the previously described embodiment, in which the microfluidic channel has a circular or part-circular course section. The radius of a (partial) circular movement of the pressing element can be matched to the radius of a circular or part-circular course section of the channel. As a result, the pressing member can be moved along the channel in a (partial) circular motion. The radius of movement of the pressing element corresponds in particular to the radius of the channel course.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die erfindungsgemäße Einrichtung eine Anpresseinrichtung auf, mit welcher das Anpresselement auf das Substrat pressbar ist. Der Druck des Anpresselements auf das Substrat wird hierbei durch die Anpresseinrichtung erzeugt. Mit dem Anpresselement kann ein Druck auf die verformbare Kanalwand ausgeübt werden. Die Anpresseinrichtung weist beispielsweise mechanische und/oder elektrische Komponenten auf, mit denen eine Anpresskraft und ein Anpressdruck auf die Oberfläche erzeugt werden kann. Die Anpresseinrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, das damit eine konstante Anpresskraft erzeugbar ist. Beispielsweise kann die Anpresseinrichtung eine Feder aufweisen. Über die Wirkung der Feder kann eine, vorzugsweise konstante, Anpresskraft erzeugt werden. In one embodiment of the invention, the device according to the invention has a pressing device with which the pressing element can be pressed onto the substrate. The pressure of the pressing element on the substrate is generated by the pressing device. With the pressure element, a pressure on the deformable channel wall can be exercised. The pressing device has, for example, mechanical and / or electrical Components with which a contact pressure and a contact pressure on the surface can be generated. The pressing device is preferably configured so that a constant contact pressure force can be generated. For example, the pressing device may comprise a spring. About the action of the spring can be generated, preferably constant, contact pressure.

In einer Variante der Erfindung weist die erfindungsgemäße Einrichtung eine Hebe-Senk-Einrichtung auf, durch welche das Anpresselement von der Oberfläche des Substrats abhebbar ist oder durch welche das Anpresselement auf die Oberfläche des Substrats aufsetzbar ist. Diese Hebe-Senk-Einrichtung kann auch die Eigenschaft der vorangehend erwähnten Anpresseinrichtung aufweisen, wenn das Anpresselement auf die Oberfläche des Substrats aufgesetzt wird, sodass beim Aufsetzen auf die Oberfläche des Substrats gleichzeitig ein Anpressdruck erzeugt wird. Zum Austausch des Substrats kann mit der Hebe-Senk-Einrichtung das Anpresselement von der Oberfläche des Substrats abgehoben werden. Mit der Hebe-Senk-Einrichtung kann neben dem Anpresselement auch ein bereits zuvor erwähnter Antrieb, der einen Motor und eine Übersetzung aufweisen kann, angehoben bzw. abgesenkt werden. Das Anheben mit der Hebe-Senk-Einrichtung kann auch dazu dienen, einen Mikrofluidikkanal zu spülen, wodurch die Aufhebung der Kontaktierung mit dem Anpresselement vorteilhaft ist. In a variant of the invention, the device according to the invention has a lifting-lowering device, by means of which the contact pressure element can be lifted off the surface of the substrate or by which the contact pressure element can be placed on the surface of the substrate. This raising and lowering device may also have the property of the abovementioned pressing device, when the pressing element is placed on the surface of the substrate, so that at the same time a contact pressure is generated when placed on the surface of the substrate. To replace the substrate can be lifted off the surface of the substrate with the lifting-lowering device, the contact pressure. With the lifting-lowering device, in addition to the contact pressure element, an already mentioned drive, which can have a motor and a gear ratio, can also be raised or lowered. The lifting with the lifting-lowering device can also serve to rinse a microfluidic channel, whereby the lifting of the contact with the pressing member is advantageous.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Mikrofluidiksystem, das eine vorangehend beschriebene Einrichtung zum Flüssigkeitstransport aufweist. Das Mikrofluidiksystem kann neben der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Flüssigkeitstransport eine oder mehrere der folgenden Komponenten aufweisen: Ventile, Pumpen, Düsen, Flusssensoren, Verdampfer und/oder Reaktoren. Weitere mögliche Komponenten sind: Reservoirs für Reaktionskomponenten, Abfall, oder Fluide. Kulturflächen für Zellkultursysteme, Filter, z.B. für Blutdiagnostik zur Zurückhaltung von Blutkörperchen, Weichen, beispielsweise als Form von Ventilen (siehe auch Beispiele). Anschlüsse für Schläuche, beispielsweise zum Anschließen von Injektoren Spritzen etc., sensorische Komponenten, wie elektrochemische, optische Sensoren oder Antikörper bzw. Fängermoleküle. Die genannten Komponenten können einzeln oder in Mehrzahl eingesetzt werden. In another aspect, the present invention relates to a microfluidic system having a liquid transport device as described above. The microfluidic system, in addition to the device according to the invention for liquid transport one or more of the following components include: valves, pumps, nozzles, flow sensors, evaporators and / or reactors. Other possible components include: Reservoirs for reaction components, waste, or fluids. Culture surfaces for cell culture systems, filters, e.g. for blood diagnostics for the retention of blood corpuscles, switches, for example as a form of valves (see also examples). Connections for hoses, for example for connection of injectors syringes etc., sensory components, such as electrochemical, optical sensors or antibodies or catcher molecules. The components mentioned can be used individually or in plurality.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Flüssigkeitstransport durch einen Mikrofluidikkanal, aufweisend die Schritte:

– Bereitstellen eines Substrats, in dem zumindest ein Mikrofluidikkanal angeordnet ist, welcher zumindest eine verformbare Kanalwand aufweist, die unter einer Oberfläche des Substrats angeordnet ist
– Ausüben eines Drucks auf eine Oberfläche des Substrats und die verformbare Kanalwand mit einem Anpresselement,
– Eindrücken der verformbaren Kanalwand und Bildung einer Verengungsstelle in dem Kanal,
– Bewegen eines Anpresselements entlang der Oberfläche des Substrats ist, in Verlaufsrichtung des Kanals, und dadurch Bewegen der Verengungsstelle in Verlaufsrichtung des Kanals,
– Vorantreiben einer in dem Kanal befindlichen Flüssigkeit durch Bewegen der Verengungsstelle in Verlaufsrichtung des Kanals.

In a further aspect, the invention relates to a method for liquid transport through a microfluidic channel, comprising the steps:

- Providing a substrate in which at least one microfluidic channel is arranged, which has at least one deformable channel wall, which is arranged below a surface of the substrate
Exerting a pressure on a surface of the substrate and the deformable channel wall with a pressure element,
Impressing the deformable channel wall and forming a constriction in the channel,
Moving a pressing element along the surface of the substrate, in the running direction of the channel, and thereby moving the narrowing point in the running direction of the channel,
- Advancing a liquid in the channel by moving the constriction in the direction of the channel.

In dem Verfahren kann eine vorangehend beschriebene Einrichtung zum Flüssigkeitstransport eingesetzt werden, wofür auf die gesamte vorangehende Offenbarung Bezug genommen wird. In the method, a liquid transport device as described above can be used, for which reference is made to the entire preceding disclosure.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: The invention will be described below with reference to exemplary embodiments. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Flüssigkeitstransport in einer Draufsicht, 1 an inventive device for liquid transport in a plan view,

2a–c eine erfindungsgemäße Einrichtung aus 1 und einer seitlichen Ansicht und Varianten davon und 2a C a device according to the invention 1 and a side view and variants of it and

3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem alternativen Antrieb. 3 a further embodiment of a device according to the invention with an alternative drive.

Die Einrichtung 20 zum Flüssigkeitstransport nach 1 weist ein Substrat 21 auf, in dem ein Mikrofluidikkanal 22 angeordnet ist. Der Kanal 22 ist durch die Kanalwand 23 nach obenhin verschlossen. Die Wand liegt unterhalb der Oberfläche 10. Das Substrat 21 und auch die obere Wand 23 des Kanals sind aus flexiblem Material. Das Substrat 21 ist nur Ausschnittweise dargestellt und der Kanal 22 tritt am linken Bildrand in den gezeigten Ausschnitt des Substrats 21 ein und dort auch wieder aus. Im rechten Bereich des gezeigten Ausschnitts setzt der Kanal einen teilkreisförmigen Verlaufsabschnitt in Form einer Schleife. Der Blick des Betrachters fällt auf die Oberfläche 10 des Substrats. Der Kanal ist im Querschnitt (in 1 nicht gezeigt) in etwa rechteckig. Andere Kanalformen sind möglich, wie in 2b und 2c gezeigt, um den Verschluss oder den Kraftaufwand je nach Problemstellung zu optimieren. Auch nach unten und zur Seite hin, insgesamt also nach allen Seiten, ist der Kanal 22 durch das Substrat 21 bzw. das Material des Substrats, das beispielsweise ein elastischer Kunststoff ist, begrenzt. Es kann alternativ nur die Kanalwand 23 elastisch sein und weitere Bestandteile des Substrats können unelastisch sein, da nur die Kanalwand zwingend elastisch sein muss, um das Wirkprinzip der Einrichtung zu ermöglichen. The device 20 for liquid transport to 1 has a substrate 21 in which a microfluidic channel 22 is arranged. The channel 22 is through the canal wall 23 closed at the top. The wall is below the surface 10 , The substrate 21 and also the upper wall 23 of the channel are made of flexible material. The substrate 21 is only shown in detail and the channel 22 occurs at the left edge of the picture in the section of the substrate shown 21 one and there again. In the right area of the section shown, the channel is a part-circular course section in the form of a loop. The viewer's gaze falls on the surface 10 of the substrate. The channel is in cross section (in 1 not shown) is approximately rectangular. Other channel shapes are possible, as in 2 B and 2c shown to optimize the closure or the effort depending on the problem. Also down and to the side, in total on all sides, is the channel 22 through the substrate 21 or the material of the substrate, which is for example an elastic plastic, limited. It can alternatively only the channel wall 23 be elastic and other components of the substrate may be inelastic, since only the channel wall must be resilient to allow the operating principle of the device.

Anpresselemente 11, 12, 13, 14, 15, 16 sind in Form einer zylindrischen Rolle gestaltet, wobei der Blick des Betrachters auf die Seitenwand der Rollen fällt. Die Anpresselemente 11–16 sind auf der Oberfläche 10 des Substrats rollbar. Die Anpressrollen sind jeweils auf einem Zapfen 80–85 gelagert und über diese Zapfen an dem Rotor 40 befestigt. Verdickungen 86–91 sind an den Enden der jeweiligen Zapfen angebracht und hindern die Anpressrollen 11–16 am Abrutschen. pressers 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 are designed in the form of a cylindrical roller, the viewer's gaze falling on the side wall of the rollers. The pressing elements 11 - 16 are on the surface 10 of the substrate rollable. The pressure rollers are each on a pin 80 - 85 stored and about these pins on the rotor 40 attached. thickening 86 - 91 are attached to the ends of the respective pins and prevent the pressure rollers 11 - 16 on slipping.

Der Rotor 40 ist um die Achse D, die senkrecht zur Zeichnungsebene in Blickrichtung des Betrachters verläuft, drehbar. Durch die Drehung des Rotors 40 werden die Anpresselemente 11–16 auf der Substratoberfläche 10 gerollt. Wie erwähnt, weist der Kanal 22 im Bereich des Rotors 40 und der Anpressrollen 11–16 einen teilkreisförmigen Verlaufsabschnitt auf. Durch Drehung des Rotors 40 werden die Anpresselemente 11–16 ebenfalls auf einer Kreisbahn bewegt und werden in Verlaufsrichtung des Kanals 22 bewegt, wobei sie die Kanalwand 23 nach unten, in Blickrichtung des Betrachters eindrücken, wie näher anhand 2 ausgeführt. Zumindest eines der Anpresselemente befindet sich in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel immer außerhalb des Kanals 22, hier das Anpresselement 16, wobei natürlich jedes der Anpresselemente im Verlauf der Bewegung des Rotors 40 aus dem Bereich des Kanals 22 für eine gewisse Zeit herausbewegt bzw. herausgerollt wird. Durch eine Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn wird Flüssigkeit durch den Kanal 22 in Richtung der dargestellten Pfeile befördert. Bei einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn wäre die Förderrichtung entsprechend umgekehrt. The rotor 40 is rotatable about the axis D, which is perpendicular to the plane of the drawing in the direction of the viewer. By the rotation of the rotor 40 become the contact elements 11 - 16 on the substrate surface 10 rolled. As mentioned, the channel points 22 in the area of the rotor 40 and the pressure rollers 11 - 16 a part-circular course section. By rotation of the rotor 40 become the contact elements 11 - 16 also moved on a circular path and are in the direction of the channel 22 moves, taking the channel wall 23 down, in the direction of the viewer press, as more closely 2 executed. At least one of the pressing elements is always outside the channel in the embodiment shown here 22 , here the pressing element 16 Of course, each of the pressing elements in the course of movement of the rotor 40 from the area of the canal 22 is moved out or rolled out for a certain time. Turning the rotor clockwise will cause fluid to flow through the channel 22 transported in the direction of the arrows shown. In a counterclockwise rotation, the conveying direction would be reversed accordingly.

In 2a ist die erfindungsgemäße Einrichtung aus 1 in einer seitlichen Ansicht gezeigt. Der Rotor 40 kann um die Achse D rotiert werden. Infolgedessen werden die Rollen 11–16, von denen hier nur die Rollen 13–15 dargestellt sind, in einer erwähnten Kreisform oder Kreissegmentform auf dem Substrat 21 bzw. dessen Oberfläche bewegt. In dem Gehäuse 56 sind nicht näher dargestellte Antriebskomponenten für den Rotor 40 untergebracht, beispielsweise ein Motor. Die Antriebsbewegung wird über eine Welle 57 auf den Rotor 40 übertragen. In dem Gehäuse 56 kann auch eine nicht näher dargestellte Anpresseinrichtung untergebracht sein, welche beispielsweise die Welle 57 mit samt dem Rotor 40 und den Anpressrollen 11–16 nach unten in Richtung des Substrats 21 absenkt. Alternativ kann das Gehäuse 56 von einer Anpresseinrichtung, die nicht näher dargestellt ist, gehalten werden oder mit einer Anpresseinrichtung gekoppelt sein, die eine Kraft nach unten in Richtung des Substrats 21 ausübt. Die Kraft einer Anpresseinrichtung zeigt in Richtung des Pfeiles U nach unten. Weiterhin kann die Einrichtung 20 eine Hebe-Senk-Einrichtung aufweisen, die nicht näher dargestellt ist, durch welche die Rollen 11–16, mitsamt Rotor, von der Oberfläche des Substrats 21 abhebbar sind, in Richtung des Pfeiles O oder mit dem die Rollen 11–16 mit samt dem Rotor 40 auf die Oberfläche des Substrats 21 aufsetzbar sind, in Richtung des Pfeiles U. Die zuvor erwähnte Anpresseinrichtung ist vorzugsweise in die Hebe-Senk-Einrichtung integriert. D.h. im Zustand der Absenkung wird auch ein Anpressdruck in Richtung des Pfeiles U auf die Oberfläche des Substrats 21 aufgebracht. In 2a is the inventive device from 1 shown in a side view. The rotor 40 can be rotated about the axis D. As a result, the roles become 11 - 16 of which only the roles here 13 - 15 are shown in a mentioned circular or circular segment shape on the substrate 21 or its surface moves. In the case 56 are not shown in detail drive components for the rotor 40 housed, for example, a motor. The drive movement is via a shaft 57 on the rotor 40 transfer. In the case 56 can also be housed a pressing device not shown, which, for example, the shaft 57 with velvet the rotor 40 and the pressure rollers 11 - 16 down towards the substrate 21 lowers. Alternatively, the housing 56 held by a pressing device, which is not shown in detail, or be coupled to a pressing device, which is a force downward in the direction of the substrate 21 exercises. The force of a pressing device points in the direction of arrow U down. Furthermore, the device 20 have a lifting-lowering device, which is not shown in detail, through which the rollers 11 - 16 , including rotor, from the surface of the substrate 21 can be lifted, in the direction of the arrow O or with the rollers 11 - 16 with velvet the rotor 40 on the surface of the substrate 21 be placed, in the direction of arrow U. The aforementioned pressing device is preferably integrated in the lifting-lowering device. That is, in the state of lowering also a contact pressure in the direction of arrow U on the surface of the substrate 21 applied.

Beim Absenken der Anpressrollen 11–16 und Ausüben eines Anpressdrucks auf das Substrat 21 bzw. die Substratoberfläche 10 wird die Kanalwand 23 des Kanals 22 durch den Anpressdruck der Rollen 11–16 (aber nur von maximal fünf davon gleichzeitig, s. 1) eingedrückt, wie in der 2a zu sehen. Dadurch wird der Kanal 22 stellenweise, nämlich an den Stellen V, verengt oder verschlossen. Durch eine Bewegung der Rollen 36–38 entlang des Kanals 22 können die Verengungsstellen V, hier in Form von Verschließungsstellen, entlang des Kanals 22 bewegt werden. Dadurch wird ein Fluss einer in dem Kanal 22 enthaltenen Flüssigkeit erzeugt. When lowering the pressure rollers 11 - 16 and applying a pressure to the substrate 21 or the substrate surface 10 becomes the channel wall 23 of the canal 22 by the contact pressure of the rollers 11 - 16 (but only from a maximum of five at a time, s. 1 ), as in the 2a to see. This will be the channel 22 in places, namely at the points V, narrowed or closed. By a movement of the rollers 36 - 38 along the canal 22 The constrictions V, here in the form of closure sites, along the channel 22 to be moved. This will cause a flow in the channel 22 generated liquid generated.

In den Beispielen der 1 und 2a sind die Anpressrollen zylindrisch ausgebildet. Generell sind von dieser Erfindung alle möglichen Formen eines Anpresselements umfasst. In 2b und 2c sind weitere Beispiele gezeigt. In 2b ist der Rand einer Anpressrolle 36‘ im Querschnitt bogenförmig gestaltet, beispielsweise kreisbogenförmig. Der Verlauf des Randes der Rolle 36‘ ist komplementär zum Querschnitt des Bodens des Kanals 22‘, der in das Substrat 21‘ eingebettet ist. Beim Absenken der Rolle 36‘ in Richtung des Pfeiles U wird die verformbare Kanalwand 23‘ nach unten gedrückt, bis auf den Boden des Kanals 22‘. Durch die komplementären Formen von Rolle 36‘ bzw. deren Rand und Boden des Kanals 22‘ wird der Kanal wirksam verschlossen. Die 2c zeigt eine weitere Formgestaltung, wobei der Boden des Kanals 22‘‘ und der Rand der Anpressrolle 36‘‘ im Querschnitt V-förmig gestaltet sind. In the examples of 1 and 2a the pressure rollers are cylindrical. In general, all possible forms of a pressing element are encompassed by this invention. In 2 B and 2c Further examples are shown. In 2 B is the edge of a pressure roller 36 ' designed arcuately in cross section, for example circular arc. The course of the edge of the roll 36 ' is complementary to the cross section of the bottom of the channel 22 ' that is in the substrate 21 ' is embedded. When lowering the roller 36 ' in the direction of arrow U, the deformable channel wall 23 ' pressed down to the bottom of the channel 22 ' , By the complementary forms of role 36 ' or its edge and bottom of the channel 22 ' the channel is effectively closed. The 2c shows another shape design, the bottom of the channel 22 '' and the edge of the pressure roller 36 '' are designed in cross-section V-shaped.

In 3 ist eine alternative Einrichtung 60 gezeigt, die einen anderen Antrieb für die Anpresselemente aufweist. Der Aufbau ist in etwa vergleichbar mit dem Aufbau nach 2a, Auch in diesem Fall sind dann im Rotor sechs Anpressrollen angebracht, von denen drei Rollen 61, 62, 63 zu sehen sind. Die weiteren Rollen liegen dahinter und werden in dieser Ansicht verdeckt. Beispielsweise ist eine weitere Rolle in Blickrichtung des Betrachters hinter der Rolle 62 auf der anderen Seite des Rotors 40 angebracht. Wie in der Einrichtung nach 2a sind die Rollen jeweils auf Zapfen 64, 65, 66 gelagert, wobei hier die äußeren Begrenzungen 88–90 aus 2a nicht dargestellt sind. Nicht genauer dargestellt ist in 3 der Kanal innerhalb des Substrats 68 und die durch die Rollen 61, 62 und 63 eingedrückte Kanalwand. Das Eindrücken der Kanalwand ist lediglich dadurch dargestellt, dass die Rollen ein Stück weit in das Substrat 68 versenkt sind. In 3 is an alternative device 60 shown having a different drive for the pressing elements. The structure is roughly comparable to the structure after 2a Also in this case, six pressure rollers are mounted in the rotor, of which three rollers 61 . 62 . 63 you can see. The other roles lie behind and are hidden in this view. For example, another role in the direction of the viewer behind the role 62 on the other side of the rotor 40 appropriate. As in the device 2a the rollers are each on pins 64 . 65 . 66 stored, in which case the outer boundaries 88 - 90 out 2a are not shown. Not shown in detail in 3 the channel within the substrate 68 and those by the rollers 61 . 62 and 63 indented canal wall. The impressions of the channel wall is only shown by the fact that the rollers are a little way into the substrate 68 sunk.

Ferner ist in der 3 ein Gehäuse 67 gezeigt, das einen nicht näher dargestellten Antriebsmotor beinhaltet sowie eine Antriebswelle 68. Furthermore, in the 3 a housing 67 shown, which includes a non-illustrated drive motor and a drive shaft 68 ,

Wie erwähnt ist in 3 ein alternativer Antrieb für die Anpressrollen 61, 62, 63 dargestellt. In dieser Ausführungsform eine Antriebsscheibe 70 oberhalb der Rollen positioniert und mit den Rollen in Kontakt. Die Antriebsscheibe 70 wird durch die Welle 68 rotierend angetrieben und treibt ihrerseits die Rollen 61, 62, 63 zu einer Drehbewegung an. Die Antriebsscheibe 70 versetzt die Anpressrollen 61, 62, 63 in eine Rotation, die unabhängig von einem Kontakt der die Anpressrollen 61, 62, 63 mit dem Substrat 68 oder dessen Oberfläche ist. Wenn die Anpressrollen 61, 62, 63 von dem Substrat 68 entfernt würden, z.B. durch eine Hebe-Senk-Einrichtung, würden die Rollen durch die Antriebsscheibe 70 dennoch in Rotation versetzt, solange die Welle 68 dreht. Der Rotor 40‘ wird nicht durch die Welle 68 angetrieben, sondern ist frei drehend. As mentioned in 3 an alternative drive for the pressure rollers 61 . 62 . 63 shown. In this embodiment, a drive pulley 70 positioned above the rollers and in contact with the rollers. The drive pulley 70 gets through the shaft 68 driven in rotation and in turn drives the roles 61 . 62 . 63 to a rotary motion. The drive pulley 70 puts the pressure rollers 61 . 62 . 63 in a rotation that is independent of a contact of the pressure rollers 61 . 62 . 63 with the substrate 68 or whose surface is. When the pressure rollers 61 . 62 . 63 from the substrate 68 would be removed, for example, by a lifting-lowering device, the rollers through the drive pulley 70 still set in rotation as long as the shaft 68 rotates. The rotor 40 ' will not be through the shaft 68 driven, but is free to turn.

Sowohl die Bewegung der Antriebsscheibe 70 als auch die Bewegung einer beispielhaften Rolle 62 sind durch Pfeile dargestellt. Die Bewegungsrichtung ist ebenfalls durch einen Pfeil, der nach rechts von der Rolle 62 weg zeigt, dargestellt. Both the movement of the drive pulley 70 as well as the movement of an exemplary role 62 are represented by arrows. The direction of movement is also indicated by an arrow pointing to the right of the roll 62 shows away, shown.

Vorteil der Ausführungsform der 3 ist ein leichter Austausch der Antriebsscheibe 70, falls erforderlich. Ferner kann die Rollenanordnung durch einen nach unten gerichteten Druck auf die Antriebsscheibe auf dem Substrat fixiert werden und auf das Substrat gepresst werden. In diesem Sinne ist die Antriebsscheibe 70 auch eine Anpressscheibe. In diesem Sinne ist die in allgemeiner, von diesem Beispiel losgelöster Betrachtungsweise, der Antrieb auch eine Anpresseinrichtung. Advantage of the embodiment of 3 is an easy replacement of the drive pulley 70 if necessary. Further, the roller assembly can be fixed on the substrate by a downward pressure on the drive disc and pressed onto the substrate. In this sense, the drive pulley 70 also a pressure washer. In this sense, in general, detached from this example, the drive is also a pressing device.

In der 2a ist das Antriebsprinzip anders. Dort wird der Rotor 40 durch die Antriebswelle 57 in Rotation versetzt, aber nicht die Rollen 11–16. Die Rollen rotieren lediglich dann, wenn sie auf die Oberfläche 10 des Substrates 21 aufgesetzt werden. Dann werden sie von dem Rotor 40 angeschoben und durch die Reibung zwischen der jeweiligen Rolle und der Oberfläche 10 des Substrates 21. In the 2a the drive principle is different. There is the rotor 40 through the drive shaft 57 set in rotation, but not the roles 11 - 16 , The rollers rotate only when they touch the surface 10 of the substrate 21 be put on. Then they get off the rotor 40 pushed and by the friction between the respective roller and the surface 10 of the substrate 21 ,

3 stellt ein Beispiel für das allgemeine erfinderische Prinzip dar, dass ein Anpresselement in Form eines Rollelements durch einen Antrieb in eine Rotationsbewegung versetzbar ist, wobei von dem Antrieb Kraft von dem Antrieb an die Rolle derart geleitet wird, dass diese in Rotation versetzt wird. Dieses Prinzip des Antriebs zu einer Rotationsbewegung hat mehrere Vorteile: Erstens das Material wird weniger beansprucht, da der Anpressdruck nicht über den Rotor 40 erfolgt, wie in 2a, und zweitens wird eine Untersetzung geschaffen, in diesem Fall 1:2, wodurch der Kraftaufwand für den Antriebsmotor sinkt. Die Untersetzung erfolgt durch den Umlauf der Rollen, vergleichbar einem Planetengetriebe. Bei einer vollen Umdrehung der Antriebsscheibe 70 laufen die Rollen 61, 62, 63 nur eine halbe Umdrehung mit. Werden die Rollen direkt angetrieben läuft der Zapfen 65 denselben Weg über der Oberfläche wie die Rolle, die Antriebsscheibe 70 würde aber den doppelten Weg laufen da auf der Oberseite die Rotationsrichtung in Vorschubrichtung liegt, das heißt mit jeder Umdrehung der einzelnen Rolle, legt die Rolle 1x den Umfangweg zurück, die Oberseite aber den Umfangweg mal 2, da sich die Rolle ja den Umfangweg entlang bewegt. 3 illustrates an example of the general inventive principle that a pressing element in the form of a rolling element by a drive in a rotational movement is displaceable, being guided by the drive force from the drive to the roller so that it is set in rotation. This principle of driving to a rotary motion has several advantages: First, the material is less stressed because the contact pressure is not over the rotor 40 done as in 2a and secondly, a reduction ratio is created, in this case 1: 2, which reduces the effort required for the drive motor. The reduction takes place by the circulation of the rollers, comparable to a planetary gear. At one full turn of the drive pulley 70 the rollers are running 61 . 62 . 63 only half a turn with. If the rollers are driven directly, the pin runs 65 same way over the surface as the roller, the drive pulley 70 But would run the double way because on the top of the rotation direction is in the feed direction, that is, with each revolution of each role, the role sets 1x the Umfangsweg back, the top but the Umfangsweg times 2, since the role moves along the circumference along ,

Diese Vorteile sind allgemein in der Erfindung erreichbar, wenn eine Anpressrolle direkt angetrieben wird. Die Rollen 61, 62, 63 schieben die Kanalwand (Nr. 23 in 2a) weniger zusammen, da sie selbst angetrieben werden. Dadurch werden Scherkräfte vermindert. Weiterhin wird der Rollwiederstand der Anpressrolle vermindert. These advantages are generally achievable in the invention when a pressure roller is driven directly. The roles 61 . 62 . 63 push the channel wall (No. 23 in 2a ) less together, since they are driven by themselves. This shearing forces are reduced. Furthermore, the rolling resistance of the pressure roller is reduced.

Claims

Facility ( 20 ) for liquid transport through a microfluidic channel, comprising - a substrate ( 21 ; 68 ), in which at least one microfluidic channel ( 22 ) is arranged, which at least one deformable channel wall ( 23 ) - at least one pressing element with which a pressure on the substrate ( 21 ; 68 ) and the deformable channel wall ( 23 ) is exercisable and that along a surface ( 10 ) of the substrate ( 21 ; 68 ) in the direction of the channel ( 22 ) is movable, whereby by the pressure of the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) the channel wall ( 23 ) is depressible in a region and a constriction V in the channel ( 22 ) is generated, and by the movement of the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) in the direction of the channel ( 22 ) the constriction V along the direction of the channel ( 22 ) is movable, so that a liquid in the channel is vorreibreibbar.

Device according to claim 1, comprising a drive ( 40 . 57 ; 40 ' . 68 . 70 ) by which the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) along the surface ( 10 ) of the substrate ( 21 ; 68 ) is movable.

Device according to one of the preceding claims, wherein the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) is a rolling element on the surface ( 10 ) of the substrate ( 21 ; 68 ) is rollable.

Device according to claim 3 and 2, wherein the rolling element ( 61 - 63 ) by the drive ( 70 ) is displaceable in a rotational movement.

Device according to one of the preceding claims, wherein the channel ( 22 ) has a circular or part-circular course section.

Device according to claim 5, wherein the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) in a circular motion or a pitch circle movement along the surface ( 10 ) of the substrate ( 21 ; 68 ) is movable and the radius of the (part) circular motion is matched to the radius of the circular or part-circular course section of the channel ( 22 ).

Device according to one of the preceding claims, comprising a pressing device ( 70 ), with which the pressing element ( 11 - 16 ; 61 - 63 ) on the substrate ( 21 ; 68 ) is pressable.

Device according to one of the preceding claims, comprising a lifting-lowering device, by which the pressing element ( 11 - 16 ) from the surface ( 10 ) of the substrate ( 21 ; 68 ) is lifted off or can be placed on the surface of the substrate.

Device according to one of the preceding claims, wherein the substrate is a Mikrofluidkchip or a Mikrofuidikarray.

Microfluidic system comprising a device according to any one of claims 1-9.

Method for transporting liquids through a microfluidic channel, comprising the steps: - Providing a substrate in which at least one microfluidic channel is arranged, which has at least one deformable channel wall, which is arranged below a surface of the substrate Exerting a pressure on a surface of the substrate and the deformable channel wall with a pressure element, Impressing the deformable channel wall and forming a constriction in the channel, Moving a pressing element along the surface of the substrate, in the running direction of the channel, and thereby moving the narrowing point in the running direction of the channel, - Advancing a liquid in the channel by moving the constriction in the direction of the channel.