DE102019112254A1 - Microfluidic arrangement, method for its production and measuring system comprising the microfluidic arrangement and use - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrofluidische Anordnung, ein Verfahren zu dessen Herstellung, ein Messsystem umfassend die mikrofluidische Anordnung sowie eine Verwendung.The present invention relates to a microfluidic arrangement, a method for its production, a measuring system comprising the microfluidic arrangement and a use.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrofluidische Anordnung, ein Verfahren zu deren Herstellung, ein Messsystem umfassend die mikrofluidische Anordnung sowie eine Verwendung.The present invention relates to a microfluidic arrangement, a method for its production, a measuring system comprising the microfluidic arrangement and a use.
In der chemischen Analyse, wie auch in der medizinischen Diagnostik, werden immer mehr Systeme entwickelt, die die klassische Laboranalyse durch Integration der einzelnen Prozessschritte in mikrofluidische Systeme ersetzen und erweitern.In chemical analysis as well as in medical diagnostics, more and more systems are being developed that replace and expand classic laboratory analysis by integrating the individual process steps in microfluidic systems.
Diese Entwicklung wird insbesondere gefördert durch die Entwicklung vieler neuer Herstellungsprozesse, wie z.B. Dicklackprozesse oder LIGA (Lithographie und Galvanische Abformung), die neue Möglichkeiten der Kombination von mikrofluidischen Strukturen eröffnet.This development is particularly encouraged by the development of many new manufacturing processes, such as Thick lacquer processes or LIGA (lithography and galvanic molding), which opens up new possibilities for combining microfluidic structures.
Mikrofluidische Systeme werden als Lab-chips, Lab-on-Chip oder µTAS (µicro-Total-Analysis-Systems) bezeichnet. Durch eine Verkleinerung der Analysesysteme kann z.B. eine Vor-Ort-Anwendung realisiert werden, wobei beispielsweise die Durchführung biochemischer Analysen wie Immunoassays, molekular-diagnostische Assays oder zelluläre Analysen oder Ähnliches in Form eines mikrofluidischen Systems eine breite und kostengünstige Anwendung ermöglichen. Insbesondere die vor Ort durchzuführende Analyse direkt aus Vollblut erweitert die Anwendung solcher Analysen und bietet große Vorteile für den Patienten sowie Möglichkeiten der Kostensenkung.Microfluidic systems are called lab-chips, lab-on-chip or µTAS (µicro-Total-Analysis-Systems). By reducing the size of the analysis systems, e.g. an on-site application can be realized, whereby, for example, the implementation of biochemical analyzes such as immunoassays, molecular diagnostic assays or cellular analyzes or the like in the form of a microfluidic system enable broad and inexpensive application. In particular, the analysis to be carried out directly from whole blood on site expands the application of such analyzes and offers great advantages for the patient as well as possibilities for reducing costs.
Bei einem Immunoassay handelt es sich um eine in der medizinischen Diagnostik häufig gebrauchte Nachweismethode für biologisch aktive Substanzen (Antigene / Antikörper); bei molekular diagnostischen Nachweisverfahren werden Nukleinsäuren nachgewiesen; bei cytometrischen Verfahren die Zellen in einer Probe charakterisiert.An immunoassay is a detection method for biologically active substances (antigens / antibodies) that is frequently used in medical diagnostics; in molecular diagnostic detection methods, nucleic acids are detected; characterizes the cells in a sample in cytometric methods.
Bekannte mikrofluidische Systeme umfassen oft Kammersysteme mit Pumpen- und/oder Kapillarwirkung, die aus einem im Wesentlichen zweiteiligen Laminat bestehen.Known microfluidic systems often include chamber systems with pump and / or capillary action, which consist of an essentially two-part laminate.
In einer bekannten Ausführungsform weist ein „steifes“, oft spritzgegossenes Unterteil Trägerstrukturen auf, die die Untersuchung von Flüssigkeiten und deren Bestandteile ermöglichen. Darauf ist ein Oberteil angeordnet, welches z.B. ein ebenfalls „steifes“ spritzgegossenes Oberteil oder alternativ eine flexible Folie sein kann. Die Folie oder das steife Oberteil weist dabei keine Strukturen auf und wirkt im Wesentlichen als Abdeckung. Die Trägerstrukturen dienen vor allem als Abstandhalter, damit die Untersuchungskammer eine exakt definierte Höhe aufweist, was beispielsweise zum nicht überlappenden Einbringen von Blutkörperchen in eine mikrofluidische Kammer notwendig ist. Im Falle der Verwendung einer flexiblen Folie als Oberteil können aufgrund der Flexibilität der verwendeten Folie außerdem mögliche Ebenheitsunterschiede des Unterteils ausgeglichen werden.In a known embodiment, a “rigid”, often injection-molded lower part has support structures which enable liquids and their constituents to be examined. An upper part is arranged thereon, which e.g. a likewise “rigid” injection-molded upper part or, alternatively, a flexible film. The film or the rigid upper part does not have any structures and essentially acts as a cover. The carrier structures serve primarily as spacers so that the examination chamber has an exactly defined height, which is necessary, for example, for the non-overlapping introduction of blood cells into a microfluidic chamber. If a flexible film is used as the upper part, possible differences in flatness of the lower part can also be compensated for due to the flexibility of the film used.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von mikrofluidischen Anordnungen können mittels Spritzguss zwar beliebige Strukturen hoher Aspekt-Verhältnisse hergestellt werden, allerdings gibt es neben den stark prozess-abhängigen Kosten auch weitere technische Nachteile.With the methods known from the prior art for the production of microfluidic arrangements, any desired structures with high aspect ratios can be produced by injection molding, but there are also other technical disadvantages in addition to the highly process-dependent costs.
Beispielsweise sind Bauteile mit einer Wandstärke von kleiner 500 µm nur sehr schwierig zu realisieren, was die Anwendung z.B. von konfokaler Auslesung limitiert, da hierfür die Verwendung von Standard-Optik eine optische Dicke von kleiner 175 µm Voraussetzung ist. Neuere optische Verfahren zielen auf noch geringeren Abstand zwischen Optik und Probe ab, um auch Phänomene aus dem optischen Nahfeld zu erfassen. Dafür sind Wandstärken von kleiner 10 µm vorteilhaft. For example, components with a wall thickness of less than 500 µm are very difficult to produce, which makes the application e.g. limited by confocal readout, since the use of standard optics with an optical thickness of less than 175 µm is a prerequisite. Newer optical methods aim at an even smaller distance between the optics and the sample in order to also detect phenomena from the optical near field. Wall thicknesses of less than 10 µm are advantageous for this.
Weiterhin erzeugt die flächige Entformung eines Spritzgussteils aus der Spritzgussform über größere Flächen hohe Kräfte, welche schwierig kontrolliert werden können, besonders wenn anspruchsvolle Ebenheit des Spritzgussteils gewährleistet werden soll.Furthermore, the two-dimensional demolding of an injection molded part from the injection mold over larger areas generates high forces which are difficult to control, especially when demanding flatness of the injection molded part is to be guaranteed.
Modifikationen der Spritzgussteile, wie beispielsweise zusätzliche Bedampfung, Bedruckung, Aufbringen von Reagenzien usw. müssen immer an Einzelteilen durchgeführt werden, was nur durch aufwändige, kostenintensive und langsame Prozesse erreicht werden kann.Modifications to the injection molded parts, such as additional vapor deposition, printing, application of reagents, etc., always have to be carried out on individual parts, which can only be achieved through complex, cost-intensive and slow processes.
Zudem zeigen dünnwandige Spritzgussteile oftmals nicht die gewünschte Dimensionsstabilität, sondern neigen zu nicht ausreichender Planlage, zu Verdrillungen und/oder zu Verzug.In addition, thin-walled injection-molded parts often do not have the desired dimensional stability, but tend to be flat, twisted and / or distorted.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Anordnung bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstige Bereitstellung eines mikrofluidischen Systems ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide an improved method for producing a microfluidic arrangement which enables a microfluidic system to be provided in a simple and cost-effective manner.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung einer mikrofluidischen Anordnung umfassend wenigstens einen, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanal in Fluidverbindung mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einem Auslass, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen wenigstens einer Basislage,
- b) Bereitstellen wenigstens einer flexiblen Decklage, die wenigstens ein Strukturelement, das an einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Decklage angeordnet ist, umfasst, und
- c) Anordnen der wenigstens einen flexiblen Decklage auf zumindest einem Teilbereich der wenigstens einen Basislage, so dass auf zumindest einem Teilbereich des, an der Oberfläche wenigstens einer Seite der Decklage angeordneten wenigstens einen Strukturelements zumindest ein Teilbereich der wenigstens einen Basislage unter wenigstens teilweiser Ausbildung wenigstens eines, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanals angeordnet ist.
- a) providing at least one base layer,
- b) providing at least one flexible cover layer which comprises at least one structural element which is arranged on a surface of at least one side of the cover layer, and
- c) Arranging the at least one flexible cover layer on at least a portion of the at least one base layer, so that on at least a portion of the at least one structural element arranged on the surface of at least one side of the cover layer at least a portion of the at least one base layer with at least partial formation of at least one , is arranged at least partially completely covered flow channel.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 33 offenbart.Preferred embodiments of the method according to the invention are disclosed in the
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin gelöst durch die Bereitstellung einer mikrofluidischen Anordnung gemäß Anspruch 34 umfassend wenigstens einen, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanal in Fluidverbindung mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einem Auslass, vorzugsweise hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei die mikrofluidische Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass die mikrofluidische Anordnung wenigstens eine Basislage und wenigstens eine flexible Decklage umfassend wenigstens ein, an einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Decklage angeordnetes Strukturelement umfasst, wobei auf zumindest einem Teilbereich des, an der Oberfläche wenigstens einer Seite der Decklage angeordneten wenigstens einen Strukturelements zumindest ein Teilbereich der wenigstens einen Basislage unter wenigstens teilweiser Ausbildung des wenigstens einen, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckte Durchflusskanals angeordnet ist.The object of the present invention is further achieved by providing a microfluidic arrangement according to claim 34 comprising at least one, at least partially completely covered flow channel in fluid connection with at least one inlet and at least one outlet, preferably produced by a method according to one of
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung werden in den abhängigen Ansprüchen 35 bis 63 offenbart.Preferred embodiments of the microfluidic arrangement according to the invention are disclosed in the dependent claims 35 to 63.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin gelöst durch die Bereitstellung eines Messsystems gemäß Anspruch 64 umfassend wenigstens eine mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 34 bis 63 und wenigstens einen Detektor.The object of the present invention is further achieved by providing a measuring system according to claim 64 comprising at least one microfluidic arrangement according to one of claims 34 to 63 and at least one detector.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messsystems werden im abhängigen Anspruch 65 offenbart.Preferred embodiments of the measuring system according to the invention are disclosed in the dependent claim 65.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin gelöst durch die Bereitstellung einer Verwendung nach Anspruch 66 einer mikrofluidischen Anordnung nach einem der Ansprüche 34 bis 63 oder eines Messsystems nach einem der Ansprüche 65 oder 66 bei der in-vitro Untersuchung von menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten, insbesondere bei der in-vitro Blutanalyse.The object of the present invention is further achieved by providing a use according to claim 66 of a microfluidic arrangement according to one of claims 34 to 63 or of a measuring system according to one of claims 65 or 66 in the in-vitro examination of human or animal body fluids, in particular in in-vitro blood analysis.
Eine erfindungsgemäße mikrofluidische Anordnung umfasst wenigstens einen, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanal in Fluidverbindung mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einem Auslass, wobei der Durchflusskanal vorzugsweise eine Kapillarwirkung auf aufgebrachte und/oder eingebrachte Flüssigkeiten aufweist.A microfluidic arrangement according to the invention comprises at least one, at least partially completely covered flow channel in fluid connection with at least one inlet and at least one outlet, the flow channel preferably having a capillary effect on applied and / or introduced liquids.
Der Durchflusskanal weist somit vorzugsweise eine Kapillaraktivität auf, die weiter bevorzugt für den Transport von Flüssigkeiten innerhalb der mikrofluidischen Anordnung verwendet werden kann.The flow channel thus preferably has a capillary activity which can more preferably be used for the transport of liquids within the microfluidic arrangement.
Der wenigstens eine Durchflusskanal steht in Fluidverbindung mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einem Auslass, wobei vorzugsweise eine zu untersuchende Flüssigkeit über wenigstens einen Einlass in die erfindungsgemäße mikrofluidische Anordnung appliziert bzw. eingebracht wird und wobei vorzugsweise Luft, die während des Transports der zu untersuchenden Flüssigkeit durch den wenigstens einen Durchflusskanal verdrängt wird, über den wenigstens einen Auslass entweichen kann.The at least one flow channel is in fluid connection with at least one inlet and at least one outlet, wherein a liquid to be examined is preferably applied or introduced into the microfluidic arrangement according to the invention via at least one inlet and wherein preferably air that flows through during the transport of the liquid to be examined the at least one flow channel is displaced, via which at least one outlet can escape.
Vorzugsweise weist der, weiter bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte, wenigstens eine Durchflusskanal einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung eine Höhe von höchstens 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,1 µm bis 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,15 µm bis 270 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,2 µm bis 170 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,65 µm bis 75 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,75 µm bis 55 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,85 µm bis 35 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,95 µm bis 20 µm, insbesondere aus einem Bereich von 1 µm bis 10 µm auf. Ein solcher Durchflusskanal ist vorzugsweise ein kapillaraktiver Durchflusskanal.The at least one flow channel of a microfluidic arrangement according to the invention preferably produced by the method according to the invention has a height of at most 500 μm, preferably from a range from 0.1 μm to 500 μm, preferably from a range from 0.15 μm to 270 µm, preferably from a range from 0.2 µm to 170 µm, preferably from a range from 0.5 µm to 100 µm, more preferably from a range from 0.65 µm to 75 µm, more preferably from a range from 0, 75 µm to 55 µm, more preferably from a range from 0.85 µm to 35 µm, more preferably from a range from 0.95 µm to 20 µm, in particular from a range from 1 µm to 10 µm. Such a flow channel is preferably a capillary-active flow channel.
Die Erfinder haben festgestellt, dass es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich ist, eine mikrofluidische Anordnung bereitzustellen, die eine geringe Wandstärke aufweist und trotzdem eine ausreichende Stabilität der bereitgestellten kapillaraktiven Strukturen der mikrofluiden Anordnung aufweist.The inventors have found that the method according to the invention makes it possible to provide a microfluidic arrangement which has a small wall thickness and nevertheless has sufficient stability of the capillary-active structures provided in the microfluidic arrangement.
Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße mikrofluidische Anordnung wenigstens eine Basislage und wenigstens eine darauf angeordnete Decklage auf, wobei weiter bevorzugt die wenigstens eine Basislage keine Strukturelemente, vorzugsweise aus Strukturelementen zumindest zum Teil gebildete kapillaraktive Kanäle und Kammern, aufweist.A microfluidic arrangement according to the invention preferably has at least one base layer and at least one cover layer arranged thereon, the at least one base layer further preferably not having any structural elements, preferably capillary-active channels and chambers formed at least in part from structural elements.
Die in einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung enthaltenen Strukturelemente, wie beispielsweise aus Strukturelementen zumindest zum Teil gebildete kapillaraktive Kanäle und/oder kapillaraktive Kammern und/oder Abstandhalter und/oder Einlasselemente und/oder Auslasselemente, sind vorzugsweise zumindest zum Teil in und/oder an der wenigstens einen Decklage und/oder an einer Oberfläche der wenigstens einen Decklage angeordnet. Insbesondere die kapillaraktiven Kanäle und/oder kapillaraktive Kammern entstehen bevorzugt erst durch Zusammenführen von Basislage und Decklage.The structural elements contained in a microfluidic arrangement according to the invention, such as capillary-active channels and / or capillary-active chambers and / or spacers and / or inlet elements and / or outlet elements, for example, at least partially formed from structural elements, are preferably at least partially in and / or on the at least one Cover layer and / or arranged on a surface of the at least one cover layer. In particular, the capillary-active channels and / or capillary-active chambers are preferably only created when the base layer and cover layer are brought together.
Die wenigstens eine Decklage, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, umfasst wenigstens ein Strukturelement, das an einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Decklage angeordnet ist.The at least one cover layer which is used to produce a microfluidic arrangement according to the invention in the method according to the invention comprises at least one structural element which is arranged on a surface of at least one side of the cover layer.
Vorzugsweise wird unter dem Begriff „wenigstens ein Strukturelement“ wenigstens eine Vertiefung und/oder wenigstens ein erhabenes Element verstanden, das an einer Oberfläche einer Seite der Decklage, vorzugsweise der Deckschicht, angeordnet ist.The term “at least one structural element” is preferably understood to mean at least one depression and / or at least one raised element which is arranged on a surface of one side of the cover layer, preferably the cover layer.
Eine Vertiefung kann als Kanal und/oder als Kammer ausgebildet sein.A recess can be designed as a channel and / or as a chamber.
Ein erhabenes Element weist vorzugsweise eine, auf der Oberfläche einer Seite der Decklage, vorzugsweise der Deckschicht, angeordnete, vorzugsweise planare, Grundfläche auf, die vorzugsweise oval oder eckig ausgebildet ist. Ein erhabenes Element kann beispielsweise als konvexer Körper oder als Teil davon ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein erhabenes Element jeweils unabhängig voneinander als Kugelsegment, Pyramide, Kegel, Zylinder, Prisma, Prismatoid, Kugelschicht, Kegelstumpf, unregelmäßig gestaltete Körper oder Kombinationen davon ausgebildet sein.A raised element preferably has a, preferably planar, base area which is arranged on the surface of one side of the cover layer, preferably the cover layer, and which is preferably oval or angular. A raised element can, for example, be designed as a convex body or as part of it. For example, a raised element can be designed independently of one another as a spherical segment, pyramid, cone, cylinder, prism, prismatoid, spherical layer, truncated cone, irregularly shaped body or combinations thereof.
Vorzugsweise weist ein erhabenes Element eine der Grundfläche gegenüberliegend angeordnete, vorzugsweise zur Grundfläche parallel angeordnete, Deckfläche auf, die kongruent oder inkongruent zur Grundfläche ist.A raised element preferably has a top surface which is arranged opposite the base area, preferably parallel to the base area and which is congruent or incongruent to the base area.
Nach Anordnen der wenigstens einen flexiblen Decklage auf zumindest einem Teilbereich der wenigstens einen Basislage beabstandet das wenigstens eine Strukturelement vorzugsweise die wenigstens eine flexible Decklage und die wenigstens eine Basislage unter Ausbildung wenigstens eines, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanals. Der Abstand der Basis- und Decklage kann im nicht gefüllten Zustand, ggf. auch nur lokal, größer als die Höhe des Strukturelements sein.After arranging the at least one flexible cover layer on at least a partial area of the at least one base layer, the at least one structural element preferably separates the at least one flexible cover layer and the at least one base layer to form at least one, at least partially completely covered flow channel. The distance between the base and top layers can be greater than the height of the structural element in the unfilled state, possibly also only locally.
Beim Füllen des Durchflusskanals mit wenigstens einer Flüssigkeit und/oder Dispersion, vorzugsweise Suspension und/oder Emulsion, die jeweils wenigstens eine bei Standardbedingungen (beispielsweise Druck 1013 mbar, Temperatur: 25°C) und/oder auch bei erhöhten Temperaturen und/oder erhöhtem oder niedrigeren Druck (beispielsweise Druck zwischen 900 mbar und 1100 mbar, Temperatur: 50°C) flüssige Phase aufweist, wird die wenigstens eine flexible Decklage, vorzugsweise durch die entstehenden Kapillarkräfte, insbesondere durch Sogkräfte und/oder durch Druckkräfte an die wenigstens eine Basislage herangezogen bzw. angedrückt, so dass sich vorzugsweise die Höhe des wenigstens eine Durchflusskanals entsprechend der jeweiligen Höhe des wenigstens eine Strukturelement einstellt. Dieses bietet auch den Vorteil, dass vorzugsweise die genaue Höhe des wenigstens einen Durchflusskanals, bei Kenntnis der Dimensionen der Strukturelemente, welche direkten Kontakt mit der gegenüberliegenden Lage haben, ermittelt werden kann. When filling the flow channel with at least one liquid and / or dispersion, preferably suspension and / or emulsion, each at least one under standard conditions (for example pressure 1013 mbar, temperature: 25 ° C) and / or also at elevated temperatures and / or elevated or If the liquid phase has a lower pressure (for example pressure between 900 mbar and 1100 mbar, temperature: 50 ° C), the at least one flexible cover layer is drawn onto the at least one base layer, preferably by the resulting capillary forces, in particular by suction forces and / or by compressive forces pressed so that the height of the at least one throughflow channel is preferably adjusted according to the respective height of the at least one structural element. This also offers the advantage that preferably the exact Height of the at least one flow channel can be determined with knowledge of the dimensions of the structural elements which are in direct contact with the opposite layer.
Unter Flüssigkeit und/oder Dispersion, vorzugsweise Suspension und/oder Emulsion, wird vorzugsweise ein fließfähiges Medium mit einer dynamischen Viskosität von kleiner als 1000 mPas, bevorzugt kleiner als 100 mPas, besonders bevorzugt kleiner als 50 mPas, verstanden. Die Viskositätsangaben beziehen sich dabei vorzugsweise auf einen Temperaturbereich zwischen ca. 20°C und ca. 50°C. Gemessen wird die die dynamische Viskosität jeweils vorzugsweise bei Standardbedingungen mit einem Rotationsviskosimeter gemäß der in
Derartige Flüssigkeiten und/oder Dispersionen können beispielsweise menschliche oder tierische Körperflüssigkeiten wie Blut, Schweiß, Tränen, Lymphe, Speichel, Sputum, Magensaft, Sekretionen des Pankreas, Gallensaft, Urin, Sperma, Fruchtwasser, Kammerwasser, Muttermilch, Synovialflüssigkeit, Cerospinalflüssigkeit, Knochenmark-Aspirat, oder Mischungen davon sein.Such liquids and / or dispersions can be, for example, human or animal body fluids such as blood, sweat, tears, lymph, saliva, sputum, gastric juice, secretions of the pancreas, bile juice, urine, sperm, amniotic fluid, aqueous humor, breast milk, synovial fluid, cerospinal fluid, bone marrow aspirate , or mixtures thereof.
Derartige Flüssigkeiten können beispielsweise auch Dispersionen oder Suspensionen oder Lösungen sein.Such liquids can, for example, also be dispersions or suspensions or solutions.
Vorzugsweise wird die Höhe des wenigstens eine Durchflusskanals einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung von höchstens 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,1 µm bis 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,15 µm bis 270 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,2 µm bis 170 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,65 µm bis 75 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,75 µm bis 55 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,85 µm bis 35 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,95 µm bis 20 µm, insbesondere aus einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, zumindest teilweise von dem wenigstens einen Strukturelement bereitgestellt.The height of the at least one flow channel of a microfluidic arrangement according to the invention is preferably at most 500 µm, preferably from a range from 0.1 µm to 500 µm, preferably from a range from 0.15 µm to 270 µm, preferably from a range from 0, 2 µm to 170 µm, preferably from a range from 0.5 µm to 100 µm, more preferably from a range from 0.65 µm to 75 µm, more preferably from a range from 0.75 µm to 55 µm, more preferably from a range from 0.85 µm to 35 µm, more preferably from a range from 0.95 µm to 20 µm, in particular from a range from 1 µm to 10 µm, at least partially provided by the at least one structural element.
Beim Befüllen der Kammer wird die wenigstens eine flexible Decklage durch den Kapillardruck an die wenigstens eine Basislage „angesaugt“. Hierbei kommt das wenigstens eine Strukturelemente in direkten Kontakt zur Basislage. Dies führt weiter bevorzugt zu einer geänderten Helligkeit des wenigstens einen Strukturelement im Durchlicht. Vor einem direkten Kontakt befand sich Luft oder ein anderes Medium mit zum Material des wenigstens einen Strukturelementes unterschiedlichen Brechungsindeces zwischen dem wenigstens einen Strukturelement und der Basislage, wodurch das wenigstens eine Strukturelement im Durchlicht als helle Fläche in Form des Querschnitts des wenigstens eine Strukturelement erscheint. Bei direktem Kontakt mit der Basislage erscheint das wenigstens eine Strukturelement im Durchlicht vorzugsweise dunkler als ohne diesen Kontakt, weil weiter bevorzugt eine optisch wirksame Grenzfläche nun nicht mehr oder nur unwesentlich vorhanden ist.When the chamber is filled, the at least one flexible cover layer is “sucked” onto the at least one base layer by the capillary pressure. Here, the at least one structural element comes into direct contact with the base layer. This furthermore preferably leads to a changed brightness of the at least one structural element in transmitted light. Before direct contact, there was air or another medium with a different refractive index than the material of the at least one structural element between the at least one structural element and the base layer, whereby the at least one structural element appears in transmitted light as a bright area in the form of the cross section of the at least one structural element. In the case of direct contact with the base layer, the at least one structural element preferably appears darker in transmitted light than without this contact, because more preferably an optically effective interface is now no longer present or only insignificantly present.
Unter dem Begriff „im Durchlicht“ wird vorzugsweise ein Hindurchleiten von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise mit einer Wellenlänge aus einem Bereich von 300 nm bis 800 nm, vorzugsweise 380 nm bis 750 nm, durch zumindest Teilbereiche der mikrofluidischen Anordnung, vorzugsweise durch zumindest Teilbereichen der wenigstens einen Basislage und einer darauf angeordneten Decklage, verstanden. Möglich ist auch die Verwendung von UV-Licht (UV = ultraviolett) und IR-Licht (IR = Infrarot), weiter bevorzugt in Kombination mit Up- und/oder Downconvertern (Lumineszenz, Phosphoreszenz usw.) bzw. Kamerasystemen (UV-IR empfindlich).The term “in transmitted light” preferably means passing electromagnetic radiation, preferably with a wavelength from a range of 300 nm to 800 nm, preferably 380 nm to 750 nm, through at least subregions of the microfluidic arrangement, preferably through at least subregions of the at least one Base layer and a top layer arranged thereon, understood. It is also possible to use UV light (UV = ultraviolet) and IR light (IR = infrared), more preferably in combination with upconverters and / or downconverters (luminescence, phosphorescence, etc.) or camera systems (UV-IR sensitive ).
Dieser Wechsel der Helligkeit des wenigstens eine Strukturelement im Durchlicht kann als Referenz bzw. als Messelement dienen, ob sich der gewünschte Abstand zwischen der wenigstens eine flexiblen Decklage und der wenigstens einen Basislage, der vorzugsweise der Höhe des wenigstens einen Strukturelementes entspricht, eingestellt hat.This change in the brightness of the at least one structural element in transmitted light can serve as a reference or as a measuring element as to whether the desired distance between the at least one flexible cover layer and the at least one base layer, which preferably corresponds to the height of the at least one structural element, has been set.
Für eine vorteilhafte entsprechende optische Messung oder Detektion dieses Helligkeitswechsels bzw. dieses gewünschten Abstands kann wenigstens ein speziell ausgeformtes Strukturelement vorgesehen sein, mit dem diese optische Messung oder Detektion besonders einfach und/oder sicher vorgenommen werden kann. Möglich ist beispielsweise wenigstens eine besondere Querschnittsform und/oder wenigstens eine besondere Querschnittsgröße. Möglich ist auch wenigstens ein in der Höhe fein abgestuftes Strukturelement, sodass vorzugsweise messtechnisch eine abgestufte Veränderung der Helligkeit optisch bzw. messtechnisch erfasst werden kann, beispielsweise durch wenigstens einen entsprechend angeordneten Sensor. Ebenso können die Positionen der Strukturelemente bestimmt werden, so dass diese in die Bildauswertung einfließen können.For an advantageous corresponding optical measurement or detection of this change in brightness or this desired distance, at least one specially shaped structural element can be provided with which this optical measurement or detection can be carried out particularly easily and / or reliably. For example, at least one particular cross-sectional shape and / or at least one particular cross-sectional size is possible. At least one structural element finely graduated in height is also possible, so that a graduated change in brightness can be detected optically or metrologically, for example by means of at least one correspondingly arranged sensor. The positions of the structural elements can also be determined so that they can be incorporated into the image evaluation.
Das wenigstens eine Strukturelement kann unter Verwendung von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch thermische Replikation, d.h. Einbringen der Strukturen in einen thermoplastischen Lack mittels beheiztem Prägewerkzeug, und/oder UV-Replikation, d.h. Einbringen der Strukturen in einen flüssigen oder gelartigen Lack unter Bestrahlung mit UV-Strahlung während des Kontaktes des Lackes mit einem Prägewerkzeug, und/oder Laserstrukturierung, d.h. Ablation der Strukturen in einem Kunststoff, und/oder Photolithografie, d.h. Belichtung eines Photoresists mittels Strahlung durch eine Maske, anschließendes Entwickeln und Waschen des Photoresists unter Ausbildung der Strukturen, und/oder mechanische Strukturierung bzw. Bearbeitung.The at least one structural element can be produced using methods known from the prior art, for example by thermal replication, i. E. Introduction of the structures into a thermoplastic lacquer by means of a heated embossing tool and / or UV replication, i.e. Introducing the structures into a liquid or gel-like lacquer under irradiation with UV radiation while the lacquer is in contact with an embossing tool, and / or laser structuring, i.e. Ablation of the structures in a plastic, and / or photolithography, i.e. Exposure of a photoresist by means of radiation through a mask, subsequent development and washing of the photoresist with formation of the structures, and / or mechanical structuring or processing.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Deckschicht, vorzugsweise Decklage, wenigstens ein Analyseelement auf.The at least one cover layer, preferably cover layer, preferably has at least one analysis element.
Das wenigstens eine Analyseelement weist vorzugsweise sämtliche für die spätere Verwendung benötigten Strukturelemente, beispielsweise wenigstens Teile eines aus wenigstens einem Strukturelement gebildeten Durchflusskanals und/oder aus wenigstens einem Strukturelement gebildeten Kammer, auf, die jeweils vorzugsweise in der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung in Fluidverbindung mit wenigstens einem Einlass und wenigstens einem Auslass stehen können.The at least one analysis element preferably has all the structural elements required for later use, for example at least parts of a flow channel formed from at least one structural element and / or chamber formed from at least one structural element, each of which is preferably in fluid communication with at least one inlet in the microfluidic arrangement according to the invention and can stand at least one outlet.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Decklage zumindest im Bereich des wenigstens einen Analyseelements definierte optische und/oder mechanische Eigenschaften auf, beispielsweise hinsichtlich der Dicke der wenigstens einen Decklage und/oder der Höhe des wenigstens einen Durchflusskanals und/oder seiner Breite. Vorzugsweise weisen die in dem wenigstens einen Analyseelement vorhandenen geometrischen Strukturen eine definierte Höhe auf, die vorzugsweise gemeinsam mit der Basislage ein definiertes Volumen ausbilden, das in der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung zur Analyse und/oder Quantifizierung insbesondere von Bestandteilen einer zu untersuchenden Flüssigkeit und/oder Dispersion, vorzugsweise menschliche oder tierische Körperflüssigkeit, beispielsweise von Blutzellen in Blut, verwendet werden kann.The at least one cover layer preferably has defined optical and / or mechanical properties at least in the area of the at least one analysis element, for example with regard to the thickness of the at least one cover layer and / or the height of the at least one flow channel and / or its width. The geometric structures present in the at least one analysis element preferably have a defined height, which preferably together with the base layer form a defined volume that is used in the microfluidic arrangement according to the invention for analysis and / or quantification, in particular of components of a liquid and / or dispersion to be examined , preferably human or animal body fluid, for example from blood cells in blood, can be used.
Das wenigstens eine Analyseelement kann vorzugsweise wenigstens einen Einlass und/oder wenigstens einen Auslass umfassen, die jeweils in Fluidverbindung mit dem wenigstens einen Durchflusskanal stehen. Alternativ kann der wenigstens eine Durchflusskanal des wenigstens einen Analyseelements auch über wenigstens einen weiteren Durchflusskanal in Fluidverbindung mit dem wenigstens einen Einlass und/oder dem wenigstens einen Auslass der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung stehen.The at least one analysis element can preferably comprise at least one inlet and / or at least one outlet, each of which is in fluid connection with the at least one flow channel. Alternatively, the at least one flow channel of the at least one analysis element can also be in fluid connection with the at least one inlet and / or the at least one outlet of the microfluidic arrangement according to the invention via at least one further flow channel.
Vorzugsweise wird die Fluidverbindung zwischen dem wenigstens einen Einlass und/oder dem wenigstens Auslass in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt.The fluid connection between the at least one inlet and / or the at least outlet is preferably provided in step c) of the method according to the invention.
Beispielsweise kann die wenigstens eine Basislage wenigstens einen Einlass und/oder wenigstens einen Auslass aufweisen, der/die jeweils nach dem Anordnen der wenigstens einen Basislage auf der wenigstens einen Decklage mit dem wenigstens einen Durchflusskanal in Fluidverbindung gebracht werden.For example, the at least one base layer can have at least one inlet and / or at least one outlet which are brought into fluid connection with the at least one flow channel after the at least one base layer has been arranged on the at least one cover layer.
Durch das Anordnen der wenigstens einen Decklage mit den Strukturen des wenigstens einen Analyseelements auf zumindest einem Teilbereich der wenigstens einen Basislage wird vorzugsweise wenigstens ein, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckter Durchflusskanal gebildet.By arranging the at least one cover layer with the structures of the at least one analysis element on at least a partial area of the at least one base layer, at least one flow channel that is completely covered at least in areas is preferably formed.
Das wenigstens eine Analyseelement, vorzugsweise der wenigstens eine Durchflusskanal des wenigstens eine Analyseelements, weist vorzugsweise wenigstens ein Strukturelement auf, und optional beispielsweise wenigstens eine Oberflächentextur und/oder wenigstens eine Außenkante.The at least one analysis element, preferably the at least one flow channel of the at least one analysis element, preferably has at least one structural element, and optionally, for example, at least one surface texture and / or at least one outer edge.
Ein Strukturelement des wenigstens einen Durchflusskanals kann beispielsweise in Form einer Erhebung ausgebildet sein, beispielsweise als eine am Ende des wenigstens einen Durchflusskanals quer zur Durchflussrichtung angeordneten Stoppkante. Eine Stoppkante kann beispielsweise eine Höhe von 10 nm bis 500 nm, bevorzugt 10 nm bis 200 nm, aufweisen und dazu führen, dass die Flüssigkeit nicht über den Rand der Stoppkante läuft. Dies hat den Vorteil, dass aus dem Durchflusskanal die Flüssigkeit nicht unkontrolliert austreten kann, was Vorteile in der praktischen Handhabung der Anordnung mit sich bringt.A structural element of the at least one flow channel can for example be designed in the form of an elevation, for example as a stop edge arranged at the end of the at least one flow channel transversely to the flow direction. A stop edge can, for example, have a height of 10 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 200 nm, and result in the liquid not running over the edge of the stop edge. This has the advantage that the liquid cannot escape in an uncontrolled manner from the flow channel, which brings advantages in the practical handling of the arrangement.
Eine Oberflächentextur kann beispielsweise eine Rauigkeit wenigstens einer Oberfläche des wenigstens einen Durchflusskanals sein, insbesondere eine Rauigkeit von Ra kleiner als 1 µm, bevorzugt Ra kleiner als 0,1 µm, besonders bevorzugt Ra kleiner als 0,05 µm. Diese Rauigkeit ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Durchflusskanal eine Höhe von kleiner als 500 µm, vorzugsweise kleiner als 20 µm aufweist.A surface texture can be, for example, a roughness of at least one surface of the at least one flow channel, in particular a roughness of Ra less than 1 μm, preferably Ra less than 0.1 μm, particularly preferably Ra less than 0.05 μm. This roughness is particularly advantageous when the at least one flow channel has a height of less than 500 μm, preferably less than 20 μm.
Beispielsweise können im erfindungsgemäßen Verfahren durch Auswahl einer geeigneten Breite und/oder Höhe und/oder Länge des wenigstens einen Strukturelements die Breite und/oder Höhe und/oder Länge des wenigstens einen Durchflusskanals der mikrofluidischen Anordnung bestimmt werden.For example, the width and / or height and / or length of the at least one flow channel of the microfluidic arrangement can be determined in the method according to the invention by selecting a suitable width and / or height and / or length of the at least one structural element.
Vorzugsweise weist das wenigstens eine Strukturelement, vorzugsweise wenigstens einer Vertiefung, beispielsweise wenigstens ein Kanal und/oder die wenigstens eine Kammer, und/oder wenigstens eine Erhöhung, eine Höhe von höchstens 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,1 µm bis 500 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,15 µm bis 270 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,2 µm bis 170 µm, vorzugsweise aus einem Bereich von 0,5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,65 µm bis 75 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,75 µm bis 55 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,85 µm bis 35 µm, weiter bevorzugt aus einem Bereich von 0,95 µm bis 20 µm, insbesondere aus einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, auf.The at least one structural element, preferably at least one depression, for example at least one channel and / or the at least one chamber and / or at least one elevation, preferably has a height of at most 500 μm, preferably from a range from 0.1 μm to 500 μm , preferably from a range from 0.15 µm to 270 µm, preferably from a range from 0.2 µm to 170 µm, preferably from a range from 0.5 µm to 100 µm, more preferably from a range from 0.65 µm to 75 µm, more preferably from a range from 0.75 µm to 55 µm, more preferably from a range from 0.85 µm to 35 µm, more preferably from a range from 0.95 µm to 20 µm, in particular from a range from 1 µm to 10 µm.
Ein erhabenes Element kann beispielsweise als konvexer Körper oder Teil davon ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein erhabenes Element jeweils unabhängig voneinander als Kugelsegment, Pyramide, Kegel, Zylinder, Prisma, Prismatoid, Kugelschicht, Kegelstupf, unregelmäßiger Körper oder Kombination davon ausgebildet sein.A raised element can for example be designed as a convex body or part thereof. For example, a raised element can be designed independently of one another as a spherical segment, pyramid, cone, cylinder, prism, prismatoid, spherical layer, tapered cone, irregular body or a combination thereof.
Vorzugsweise weist ein erhabenes Element eine der Grundfläche gegenüberliegend angeordnete, vorzugsweise zur Grundfläche parallel angeordnete, Deckfläche auf, die kongruent oder inkongruent zur Grundfläche ist.A raised element preferably has a top surface which is arranged opposite the base area, preferably parallel to the base area and which is congruent or incongruent to the base area.
Innerhalb des wenigstens einen Durchflusskanals kann weiterhin wenigstens ein Strukturelement angeordnet sein, das vorzugsweise in Form eines erhabenen Elements ausgebildet ist und weiter bevorzugt eine, auf der Oberfläche einer Seite des wenigstens einen Durchflusskanals angeordnete, vorzugsweise planare Grundfläche aufweist, die vorzugsweise oval oder eckig ausgebildet ist.Within the at least one flow channel, at least one structural element can furthermore be arranged, which is preferably designed in the form of a raised element and further preferably has a preferably planar base area arranged on the surface of one side of the at least one flow channel, which is preferably oval or angular .
Weiter bevorzugt wird das wenigstens eine in dem Durchflusskanal angeordnete Strukturelement ausgewählt aus Säulen, Halbkugeln und Kombinationen davon. In der Aufsicht, d.h. im Querschnitt des Strukturelements, kann die wenigstens eine Säule folgende Formen zeigen: Rund, oval, eckig, weiter bevorzugt drei oder mehr Ecken, mit gleich langen oder unterschiedlichen Seitenlängen, sternförmig, usw. sowie unregelmäßige Formen.The at least one structural element arranged in the flow channel is furthermore preferably selected from columns, hemispheres and combinations thereof. In supervision, i.e. In the cross-section of the structural element, the at least one column can have the following shapes: round, oval, angular, more preferably three or more corners, with sides of the same length or different lengths, star-shaped, etc., as well as irregular shapes.
Die Seitenflächen des wenigstens einen Strukturelements können unabhängig voneinander flach und/oder gebogen und/oder senkrecht und/oder geneigt sein und/oder eine Kombination davon.The side surfaces of the at least one structural element can be flat and / or curved and / or perpendicular and / or inclined and / or a combination thereof, independently of one another.
Das wenigstens eine Strukturelement kann unterschiedlich zur Flussrichtung ausgerichtet sein. Beispielsweise kann ein Strukturelement als längliche Säule (in Aufsicht) ausgebildet sein, vorzugsweise ausgerichtet in Flussrichtung des zu untersuchenden Fluids durch das wenigstens eine Analyseelement. Innerhalb wenigstens eines Durchflusskanals können weiterhin mehrere Strukturelemente als Abstandshalter mit unterschiedlicher Form ausgebildet sein.The at least one structural element can be oriented differently to the flow direction. For example, a structural element can be designed as an elongated column (in plan view), preferably oriented in the direction of flow of the fluid to be examined through the at least one analysis element. Within at least one flow channel, several structural elements can also be designed as spacers with different shapes.
Ein geeignetes Strukturelement trägt vorzugsweise als Abstandshalter zur Aufrechterhaltung der Höhe des wenigstens einen Durchflusskanals bei. Zusätzlich kann durch Wahl eines geeigneten Strukturelements die Entstehung von Strömungen und/oder Verwirbelungen innerhalb des wenigstens einen Durchflusskanals kontrolliert, beispielsweise begünstigt oder unterdrückt werden.A suitable structural element, as a spacer, preferably contributes to maintaining the height of the at least one flow channel. In addition, by choosing a suitable structural element, the formation of flows and / or turbulence within the at least one flow channel can be controlled, for example, favored or suppressed.
Alternativ oder zusätzlich kann ein geeignetes Strukturelement als Filterelement ausgebildet sein, beispielsweise zur Filterung zu großer Partikel. Zudem können auch Strukturen einen Filterbereich ausbilden, in dem z.B. größere Zellen vor der Analyse abgetrennt werden oder Zellen unterschiedlicher Größe in unterschiedlichen lokalen Bereichen detektiert und/oder analysiert werden.Alternatively or additionally, a suitable structural element can be designed as a filter element, for example for filtering particles that are too large. In addition, structures can also form a filter area in which e.g. larger cells are separated off before the analysis or cells of different sizes are detected and / or analyzed in different local areas.
Ein als Filterelement ausgebildetes Strukturelement weist vorzugsweise in wenigstens einer Seitenfläche wenigstens einen Durchgang, wenigstens eine Pore oder eine Kombination davon auf, die jeweils den Durchtritt von Fluid, vorzugsweise Flüssigkeit, und/oder von Partikeln durch das Filterelement ausgebildetes Strukturelement erlauben.A structural element designed as a filter element preferably has at least one passage, at least one pore or a combination thereof in at least one side surface, each of which has the Allow passage of fluid, preferably liquid, and / or of particles through the structural element formed by the filter element.
Beispielsweise kann wenigstens ein geeignetes Strukturelement ebenfalls als Träger für ein oder mehrere geeignete Nachweismoleküle, beispielsweise Antikörper, dienen, die an zumindest Teilbereichen der Oberfläche des entsprechenden Strukturelements angeordnet werden könnenFor example, at least one suitable structural element can also serve as a carrier for one or more suitable detection molecules, for example antibodies, which can be arranged on at least partial areas of the surface of the corresponding structural element
Vorzugsweise weist daher das wenigstens eine Analyseelement das entsprechende wenigstens eine geometrische Strukturelement auf.The at least one analysis element therefore preferably has the corresponding at least one geometric structure element.
Das entsprechende wenigstens eine geometrische Strukturelement des Analyseelements kann beispielsweise vor dem Aufbringen der wenigstens einen Deckschicht auf der wenigstens einen Basisschicht in zumindest Teilbereichen des wenigstens einen Analyseelements angeordnet werden.The corresponding at least one geometric structural element of the analysis element can, for example, be arranged in at least partial areas of the at least one analysis element before the at least one cover layer is applied to the at least one base layer.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es mithin auf einfache Weise möglich, spezifische Teilbereiche des wenigstens einen Analyseelements durch geeignete Maßnahmen, vorzugsweise durch Aufbringen wenigstens eines geeigneten Modifizierungselements, beispielsweise in Form einer Schicht, auf wenigstens ein Teilbereich der Oberfläche des wenigstens einen Analyseelements zu modifizieren.The method according to the invention therefore makes it possible in a simple manner to modify specific partial areas of the at least one analysis element by suitable measures, preferably by applying at least one suitable modification element, for example in the form of a layer, to at least a partial area of the surface of the at least one analysis element.
Je nach Ausgestaltung des wenigstens einen Modifizierungselements können die physikalischen Eigenschaften, vorzugsweise die optischen und/oder die elektrischen und/oder die mechanischen Eigenschaften, und/oder die chemischen Eigenschaften der Oberfläche des wenigstens einen Strukturelements und/oder Durchflusskanals beeinflusst werden.Depending on the configuration of the at least one modification element, the physical properties, preferably the optical and / or the electrical and / or the mechanical properties, and / or the chemical properties of the surface of the at least one structural element and / or flow channel can be influenced.
Beispielsweise kann durch Wahl geeigneter Modifizierungselemente die Bindungsfähigkeit von zumindest Teilbereichen der Oberfläche des wenigstens einen Kanals beeinflusst werden, beispielsweise durch Aufbringen geeigneter Antikörper, Antigene und/oder jeweils biologisch aktiven Fragmente davon.For example, by choosing suitable modifying elements, the binding ability of at least partial areas of the surface of the at least one channel can be influenced, for example by applying suitable antibodies, antigens and / or each biologically active fragments thereof.
Es ist auch möglich, beispielsweise die hydrophobe und/oder hydrophile Eigenschaft durch Aufbringen geeigneter Moleküle, beispielsweise Hydrophobierungsmittel, zu modifizieren.It is also possible, for example, to modify the hydrophobic and / or hydrophilic property by applying suitable molecules, for example water repellants.
Das Aufbringen der Modifizierungselemente kann durch zumindest teilweises Bedampfen und/oder Sputtern und/oder Sprühen und/oder Druckverfahren und/oder Tauchverfahren erfolgen. Dabei können sowohl anorganische Materialien oder organische Materialien oder Kombinationen davon in einer oder mehreren Schichten ausgebracht werden, wobei die einzelnen Schichten voneinander verschiedene oder auch gleiche Materialien aufweisen können. Lokales Besprühen kann z.B. durch vorheriges Abdecken mit einer Maskenschicht erfolgen. Hierzu wird eine Maske mit Öffnungen passgenau auf Teile des Analyseelements aufgebracht und anschließend durch Besprühen mit einem Reagenz die nicht abgedeckten Teile modifiziert.The modification elements can be applied by at least partial vapor deposition and / or sputtering and / or spraying and / or printing processes and / or immersion processes. Both inorganic materials or organic materials or combinations thereof can be applied in one or more layers, it being possible for the individual layers to have materials that are different from one another or else the same. Local spraying can e.g. be done by previously covering with a mask layer. For this purpose, a mask with openings is applied precisely to parts of the analysis element and the parts that are not covered are then modified by spraying with a reagent.
Der wenigstens eine Durchflusskanal kann beispielsweise weiterhin Verengungen und/oder Verbreiterungen des Querschnitts aufweisen, um beispielsweise die Flussgeschwindigkeit einer zu analysierenden Flüssigkeit zu steuern.The at least one flow channel can, for example, also have constrictions and / or widenings of the cross section in order, for example, to control the flow rate of a liquid to be analyzed.
Geeignete Modifizierungselemente können beispielsweise als Additiv in der wenigstens einen Deckschicht angeordnet sein. Geeignete Additive können vorzugsweise aus der wenigstens einen Deckschicht beispielsweise durch Diffusion und/oder Migration austreten.Suitable modification elements can be arranged, for example, as an additive in the at least one cover layer. Suitable additives can preferably emerge from the at least one cover layer, for example by diffusion and / or migration.
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine flexible Decklage, vorzugsweise Deckschicht, wenigstens ein Additiv, das vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Farbstoffen und/oder aus Reagenzien, die mit weiteren Komponenten zu Farbstoffen reagieren bzw. mit anderen schon vorhandenen Farbstoffe so reagieren, dass die Farbigkeit verringert wird, Kontrastmitteln, Stabilisatoren, Lichtschutzmittel, Antioxidantien, biologische Hilfsstoffen, Tensiden, und Mischungen davon besteht. Unter Farbstoffen werden insbesondere solche Substanzen verstanden, die im Bereich von UV-Strahlung, sichtbarem Licht und IR-Strahlung eine optisch wahrnehmbare Wirkung entfalten.The at least one flexible top layer, preferably top layer, preferably comprises at least one additive, which is preferably selected from the group consisting of dyes and / or reagents that react with other components to form dyes or react with other dyes already present in such a way that the color is reduced, contrast agents, stabilizers, light stabilizers, antioxidants, biological auxiliaries, surfactants, and mixtures thereof. Dyes are understood to mean in particular those substances which develop an optically perceptible effect in the range of UV radiation, visible light and IR radiation.
Werden mehrere Additive in einer mikrofluidischen Anordnung verwendet, so können diese in mehreren Schichten übereinander überlappend und/oder benachbart nebeneinander und/oder auch als einschichtige oder mehrschichtige Gemische aufgebracht werden. Die Flächenbereiche mit nebeneinander aufgebrachten Additiven können insbesondere mit jeweils unterschiedlich ausgeformten Strukturelementen kombiniert werden, die insbesondere für die unterschiedlichen Additive unterschiedliche Volumina bereitstellen. Beispielsweise können für unterschiedliche Additive unterschiedlich ausgeformte Vertiefungen angeordnet sein, in die dann die Additive eingebracht werden. Je nach Art des Additivs können die Volumina der Vertiefungen dann unterschiedlich groß sein.If several additives are used in a microfluidic arrangement, then these can be applied in several layers overlapping one another and / or adjacent to one another and / or also as single-layer or multi-layer mixtures. The surface areas with additives applied next to one another can in particular be combined with differently shaped structural elements which in particular provide different volumes for the different additives. For example, differently shaped depressions can be arranged for different additives, into which the additives are then introduced. Depending on the type of additive, the volumes of the depressions can then be of different sizes.
Weiter bevorzugt ist das wenigstens ein Additiv lösbar in und/oder auf der Decklage, vorzugsweise Deckschicht, angeordnet, vorzugsweise an oder auf zumindest Teilbereichen wenigstens einer Oberfläche des wenigstens einen Strukturelements und/oder Deckschicht.The at least one additive is further preferably arranged in a releasable manner in and / or on the cover layer, preferably cover layer, preferably on or on at least partial areas of at least one surface of the at least one structural element and / or cover layer.
Weiter bevorzugt ist das wenigstens ein Additiv mikroverkapselt in Partikeln, die in und/oder auf der Decklage, vorzugsweise Deckschicht, angeordnet, vorzugsweise an oder auf zumindest Teilbereichen wenigstens einer Oberfläche des wenigstens einen Strukturelements und/oder Deckschicht.More preferably, the at least one additive is microencapsulated in particles which are arranged in and / or on the top layer, preferably top layer, preferably on or on at least partial areas of at least one surface of the at least one structural element and / or top layer.
Ist das wenigstens eine Additiv in der Decklage angeordnet, kann das wenigstens eine Additiv insbesondere durch einen Extrusionsvorgang eingebracht werden. Mittels Extrusion können auch ansonsten schwer lösliche Additive in die Decklage eingebracht werden.If the at least one additive is arranged in the cover layer, the at least one additive can in particular be introduced by an extrusion process. Additives that are otherwise difficult to dissolve can also be introduced into the top layer by means of extrusion.
Das wenigstens ein Additiv kann in wenigstens einer Kammer, die vorzugsweise in Fluidverbindung mit dem wenigstens einen Kanal steht, und/oder in wenigstens einer Lackschicht angeordnet sein, wobei die wenigstens eine Lackschicht vorzugsweise auf zumindest Teilbereichen wenigstens einer Oberfläche des wenigstens einen Kanals angeordnet ist.The at least one additive can be arranged in at least one chamber, which is preferably in fluid communication with the at least one channel, and / or in at least one lacquer layer, the at least one lacquer layer preferably being arranged on at least partial areas of at least one surface of the at least one channel.
Das wenigstens ein Additiv kann in wenigstens einer Vertiefung, die vorzugsweise in Fluidverbindung mit dem wenigstens einen Kanal steht, und/oder in wenigstens einer Lackschicht angeordnet sein, wobei die wenigstens eine Lackschicht vorzugsweise auf zumindest Teilbereichen wenigstens einer Oberfläche des wenigstens einen Kanals angeordnet ist.The at least one additive can be arranged in at least one depression, which is preferably in fluid connection with the at least one channel, and / or in at least one lacquer layer, the at least one lacquer layer preferably being arranged on at least partial areas of at least one surface of the at least one channel.
Vorzugsweise werden vorgenannte Additive zumindest teilweise in die zu untersuchende Flüssigkeit abgegeben, beispielsweise um in der Flüssigkeit enthaltenen Partikel, beispielsweise Zellen, zu modifizieren, beispielsweise anzufärben, und/oder um eine spezifische Nachweisreaktion zu ermöglichen.Preferably, the aforementioned additives are at least partially released into the liquid to be examined, for example in order to modify particles contained in the liquid, for example cells, for example to color them, and / or to enable a specific detection reaction.
Vorzugsweise bleiben vorgenannte Modifizierungselemente, beispielsweise Schichten, auf der aufgebrachten Oberfläche gebunden.The aforementioned modification elements, for example layers, preferably remain bound on the applied surface.
Vorzugsweise können vorgenannte Additive in das zu untersuchende Fluid, vorzugsweise Flüssigkeit, diffundieren.The aforementioned additives can preferably diffuse into the fluid to be examined, preferably liquid.
Vorzugsweise kann der die geometrische Ausgestaltung des wenigstens einen Strukturelements und somit des gebildeten Durchflusskanals, beispielsweise durch Wahl geeigneter Schrägen, beeinflusst werden.The geometric configuration of the at least one structural element and thus of the flow channel formed can preferably be influenced, for example by choosing suitable slopes.
Vorzugsweise umfasst wenigstens ein Strukturelement jeweils wenigstens eine Grundfläche und jeweils wenigstens eine erste, mit der Grundfläche direkt verbundene Seitenfläche, wobei der Winkel zwischen der wenigstens einen Grundfläche und der wenigstens einen ersten Seitenfläche von 30° bis 90°, vorzugsweise von 45° bis 90°, besonders bevorzugt von 70° bis 90° beträgt.Preferably, at least one structural element each comprises at least one base and at least one first side surface directly connected to the base, the angle between the at least one base and the at least one first side surface being from 30 ° to 90 °, preferably from 45 ° to 90 ° , particularly preferably from 70 ° to 90 °.
Beispielsweise kann der wenigstens eine Durchflusskanal zumindest bereichsweise als wenigstens eine Kammer ausgebildet sein.For example, the at least one flow channel can be designed as at least one chamber, at least in some areas.
Eine Kammer weist vorzugsweise ein definiertes Volumen auf, das zu einer Speicherung einer definierten Flüssigkeitsmenge über einen definierten Zeitraum geeignet ist. Durch das definierte Volumen der Kammer ist damit auch das Volumen der darin befindlichen Flüssigkeitsmenge relativ genau bekannt, wenn die Kammer weitestgehend vollständig gefüllt ist. Beispielsweise kann eine Kammer als Vorratsbehälter für Reagenzien, beispielsweise vorgenannte Additive, ausgebildet sein.A chamber preferably has a defined volume which is suitable for storing a defined amount of liquid over a defined period of time. Due to the defined volume of the chamber, the volume of the amount of liquid contained therein is known relatively precisely when the chamber is largely completely filled. For example, a chamber can be designed as a storage container for reagents, for example the aforementioned additives.
Bei einem teilweisen Befüllen der Kammer in Flussrichtung kann die Flüssigkeitsmenge in der Kammer durch Bestimmen des befüllten Bereichs, z.B. durch eine Bildaufnahme mit anschließender Auswertung, bestimmt werden.When the chamber is partially filled in the direction of flow, the amount of liquid in the chamber can be determined by determining the filled area, e.g. by taking an image with subsequent evaluation.
Vorzugsweise kann das wenigstens eine Analyseelement weiterhin wenigstens ein Funktionselement umfassen, das zumindest in Fluidkommunikation mit dem wenigstens einen Kanal angeordnet ist und vorzugsweise aus der Gruppe, die aus mikrofluidischen Separatoren, mikrofluidischen Mischern, mikrofluidischen Pumpen, mikrofluidischen Ventilen, und Kombinationen davon besteht, ausgewählt wird.The at least one analysis element can preferably further comprise at least one functional element which is arranged at least in fluid communication with the at least one channel and is preferably selected from the group consisting of microfluidic separators, microfluidic mixers, microfluidic pumps, microfluidic valves, and combinations thereof.
Vorzugsweise kann das wenigstens eine Analyseelement weiterhin wenigstens ein optisches Element umfassen, vorzugsweise aus der Gruppe von optischen Linsen, bevorzugt Mikrolinsen, diffraktiven Elementen, Moire-Elementen, Passermarken und Kombinationen aus den vorgenannten Elementen.The at least one analysis element can preferably further comprise at least one optical element, preferably from the group of optical lenses, preferably microlenses, diffractive elements, moiré elements, registration marks and combinations of the aforementioned elements.
Der Durchflusskanal kann eine oder mehrere Kammern aufweisen, wobei insbesondere eine Vorkammer und eine Hauptkammer vorgesehen ist, bei der die Vorkammer als Mischkammer dienen kann, in welcher beispielsweise Modifizierungselemente gemischt werden können.The flow channel can have one or more chambers, in particular an antechamber and a main chamber being provided, in which the antechamber can serve as a mixing chamber in which, for example, modification elements can be mixed.
Weiterhin können wenigstens eine Vorkammer und/oder wenigstens eine Nachkammer in dem wenigstens einen Analyseelement angeordnet sein, die vorzugsweise in Fluidkommunikation mit der wenigstens einen Hauptkammer stehen.Furthermore, at least one pre-chamber and / or at least one post-chamber can be arranged in the at least one analysis element, which are preferably in fluid communication with the at least one main chamber.
Vorzugsweise kann durch vorgenannte Funktionselemente ebenfalls eine Steuerung der Bewegung, Mischung, Trennung und/oder anderer Prozessschritte innerhalb des wenigstens einen Durchflusskanals der mikrofluidischen Anordnung erfolgen.The aforementioned functional elements can preferably also be used to control the movement, mixing, separation and / or other process steps within the at least one flow channel of the microfluidic arrangement.
Vorzugsweise kann in wenigstens einem, weiter bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, Durchflusskanal wenigstens eine Flüssigkeit bewegt, gemischt, getrennt und/oder anderweitig prozessiert werden.Preferably, at least one liquid can be moved, mixed, separated and / or otherwise processed in at least one flow channel produced by the method according to the invention.
Vorzugsweise können in wenigstens einem, weiter bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, Durchflusskanal Flüssigkeiten und/oder Dispersionen, vorzugsweise Suspensionen und/oder Emulsionen, die jeweils wenigstens eine bei Standardbedingungen (beispielsweise Druck 1013 mbar, Temperatur: 25°C) und/oder auch bei erhöhten Temperaturen und/oder erhöhtem oder niedrigeren Druck (beispielsweise Druck zwischen 900 mbar und 1100 mbar, Temperatur: 50°C) flüssige Phase aufweisen, bewegt, gemischt, getrennt und/oder anderweitig prozessiert werden.Liquids and / or dispersions, preferably suspensions and / or emulsions, which in each case at least one under standard conditions (for example pressure 1013 mbar, temperature: 25 ° C.) and / or also, can preferably be in at least one flow channel produced by the method according to the invention have liquid phase at elevated temperatures and / or elevated or lower pressure (for example pressure between 900 mbar and 1100 mbar, temperature: 50 ° C.), are moved, mixed, separated and / or otherwise processed.
Geeignete Suspensionen sind beispielsweise biologische Flüssigkeiten, die Zellen verschiedenster Herkunft enthalten können. Die in einer biologischen Flüssigkeit enthaltenen Zellen sind beispielsweise nicht nur auf körpereigene Zellen, wie Erythrozyten, Leukozyten oder Thrombozyten, beschränkt, sondern umfassen auch körperfremde Zellen, beispielsweise Krankheitserreger wie Bakterien, Viren, Algen, Parasiten, Pilze, oder Protozoen.Suitable suspensions are, for example, biological fluids which can contain cells of various origins. The cells contained in a biological fluid are, for example, not only limited to the body's own cells, such as erythrocytes, leukocytes or platelets, but also include cells foreign to the body, for example pathogens such as bacteria, viruses, algae, parasites, fungi or protozoa.
Vorzugsweise kann in wenigstens einem, weiter bevorzugt durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, Durchflusskanal wenigstens eine Flüssigkeit und/oder Dispersion, vorzugsweise Suspension und/oder Emulsion, die wenigstens eine bei Standardbedingungen (Druck 1013 mbar, Temperatur: 25°C) flüssige Phase aufweist, mit wenigstens einem Additiv, das beispielsweise einen spezifischen Nachweis erlaubt, beispielsweise eines spezifischen Erregers, kontaktiert werden und anschließend durch vorzugsweise ein optisches Auswerteverfahren, vorzugsweise in einem erfindungsgemäßen Messsystem, analysiert und/oder quantifiziert werden.
Vorzugsweise kann das Funktionselement ein Flüssigkeiten aufsaugendes Material, z.B. Zellulosefasern, enthalten, um z.B. das ungewollte Austreten von Flüssigkeiten zu vermeiden.Preferably, in at least one flow channel produced by the method according to the invention, at least one liquid and / or dispersion, preferably suspension and / or emulsion, which has at least one phase that is liquid under standard conditions (pressure 1013 mbar, temperature: 25 ° C), with at least one additive, which for example allows a specific detection, for example a specific pathogen, and then analyzed and / or quantified by preferably an optical evaluation method, preferably in a measuring system according to the invention.
The functional element can preferably contain a material that absorbs liquids, for example cellulose fibers, in order, for example, to prevent liquids from escaping unintentionally.
Eine Quantifizierung kann beispielsweise durch Auszählen einer Partikelzahl, z.B. Zellzahl, und/oder durch Vergleich einer Färbung mit einer aus einer Verdünnungsreihe erhaltenen Kalibrierungskurve nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Die Färbung kann dabei jeweils lokal ermittelt werden oder integral über die gesamte Probe bestimmt werden. Dadurch kann ein interner Standard nahezu ohne zusätzliche Kosten mit aufgebracht werden.A quantification can be done, for example, by counting a number of particles, e.g. Cell count and / or by comparing a coloration with a calibration curve obtained from a dilution series according to methods known to the person skilled in the art. The coloration can be determined locally or it can be determined integrally over the entire sample. This means that an internal standard can be applied with almost no additional costs.
Ein erfindungsgemäßes Messsystem umfassend wenigstens eine mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 35 bis 62 und wenigstens einen Detektor, beispielsweise wenigstens einen flächenhaften Strahlungsdetektor, wie zum Beispiel einer Photozelle, ein Bildchip oder einem Photomultiplier.A measuring system according to the invention comprising at least one microfluidic arrangement according to one of claims 35 to 62 and at least one detector, for example at least one planar radiation detector, such as a photocell, an image chip or a photomultiplier.
Zusätzlich kann das Messsystem auch optische Mikroskope oder Lupen aufweisen, um z.B. die Befüllung der Zellen durch Bedienpersonal kontrollieren zu können und/oder um auch bestimmte Auswertungen durch Bedienpersonal zu ermöglichen.In addition, the measuring system can also have optical microscopes or magnifying glasses, e.g. to be able to control the filling of the cells by operating personnel and / or also to enable certain evaluations by operating personnel.
Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Messsystem weiterhin wenigstens eine Strahlenquelle. Unter einer Strahlungsquelle versteht man eine Emissionsquelle, die elektromagnetische Strahlung bei einer oder mehreren diskreten Wellenlängen oder über ein bestimmtes Spektrum mit einer bestimmten, ggf. wellenlängenabhängigen Intensität erzeugt. Umfasst sind die Bereiche der elektromagnetischen Strahlung UV, visueller Bereich; IR. Bevorzugt kommen auch mehrere, gleiche oder unterschiedliche Strahlungsquellen zum Einsatz.A measuring system according to the invention preferably further comprises at least one radiation source. A radiation source is understood to be an emission source that generates electromagnetic radiation at one or more discrete wavelengths or over a specific spectrum with a specific, possibly wavelength-dependent intensity. It includes the areas of electromagnetic radiation UV, visual area; IR. Several, identical or different radiation sources are also preferably used.
Die wenigstens eine mikrofluidische Anordnung kann in einem erfindungsgemäßen Messsystem zur einmaligen und oder mehrmaligen Verwendung angeordnet sein. The at least one microfluidic arrangement can be arranged in a measuring system according to the invention for single and / or multiple use.
Bevorzugt werden unterschiedliche Analysen durch ein Messsystem durchgeführt. Beispielsweise kann ein Messsystem verwendet werden, um die Anzahl von Zellen und/oder deren Form in einer Probe zu bestimmen, oder um eine quantitative Fluoreszenzmessung durchzuführen und/oder zur Charakterisierung von Zellen, beispielsweise zur Unterscheidung verschiedener Zelltypen, deren Zellzyklus und etwaiger Entartungen.Different analyzes are preferably carried out by a measuring system. For example, a measuring system can be used to determine the number of cells and / or their shape in a sample, or to carry out a quantitative fluorescence measurement and / or to characterize cells, for example to differentiate between different cell types, their cell cycle and any degeneracies.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die wenigstens eine flexible Decklage eine maximale Dicke von höchsten 250 µm, vorzugsweise von höchstens 100 µm, aus.In a preferred embodiment, the at least one flexible cover layer has a maximum thickness of at most 250 μm, preferably at most 100 μm.
Weiter bevorzugt umfasst die wenigstens eine flexible Decklage wenigstens ein Polymer, das vorzugsweise aus der Gruppe, die aus Thermoplasten, Duroplasten und thermoplastische Elastomere (TPE) besteht, bevorzugt aus PET, PMMA, ABS, PEN, BOPP, PVC, PA, besonders bevorzugt aus PET oder PEN und Mischungen davon besteht, ausgewählt ist.More preferably, the at least one flexible cover layer comprises at least one polymer, which is preferably selected from the group consisting of thermoplastics, thermosets and thermoplastic elastomers (TPE), preferably PET, PMMA, ABS, PEN, BOPP, PVC, PA, particularly preferably PET or PEN and mixtures thereof is selected.
Durch Auswahl geeigneter Bestandteile der flexiblen Decklage und ihrer Dicke können insbesondere die optischen Eigenschaften der Decklage auf einen beabsichtigten Einsatzzweck abgestimmt werden, indem beispielsweise die optischen Eigenschaften, wie Transparenz und/oder Absorption der Decklage beispielsweise an das zu verwendende Analysesystem angepasst werden kann.By selecting suitable components of the flexible cover layer and its thickness, in particular the optical properties of the cover layer can be matched to an intended use, for example by adapting the optical properties such as transparency and / or absorption of the cover layer to the analysis system to be used, for example.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine flexible Decklage zumindest bereichsweise, vorzugsweise in einem, das wenigstens ein Analyseelement umfassenden Bereich, für elektromagnetische Strahlung transparent, vorzugsweise mit einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von mindestens 200 nm, weiter bevorzugt in einem Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von 200 nm bis 1000 nm. Dieser Bereich umfasst insbesondere den Bereich der ultravioletten Strahlung (ca. 200 nm bis ca. 400 nm Wellenlänge), den Bereich der für das menschliche Auge sichtbaren Strahlung (ca. 400 nm bis ca. 800 nm Wellenlänge) und den infraroten Bereich (ab ca. 800 nm Wellenlänge).Preferably, the at least one flexible cover layer is at least regionally, preferably in an area comprising the at least one analysis element, transparent to electromagnetic radiation, preferably with a wavelength of the electromagnetic radiation of at least 200 nm, more preferably in a range of the wavelength of the electromagnetic radiation of 200 nm to 1000 nm. This range includes in particular the range of ultraviolet radiation (approx. 200 nm to approx. 400 nm wavelength), the range of radiation visible to the human eye (approx. 400 nm to approx. 800 nm wavelength) and the infrared range (from approx. 800 nm wavelength).
Vorzugsweise weist die wenigstens eine flexible Decklage ein Elastizitätsmodul - Zug von 100 MPa bis 4000 MPa, bevorzugt 1500 MPa bis 3000 MPa, jeweils bestimmt gemäß
Vorzugsweise weist die wenigstens eine flexible Decklage im mikroskopischen Maßstab stabile Strukturen auf und kann gleichzeitig im makroskopischen Maßstab eine sehr dünne Schicht darstellen, die eine im makroskopischen Maßstab geringe Wandstärke des Analyseelements sowie eine leichte Herstellung der Strukturelemente über bekannte Verfahren, beispielsweise Rolle-zu-Rolle-Replikation, ermöglichen.The at least one flexible cover layer preferably has stable structures on a microscopic scale and at the same time can be a very thin layer on a macroscopic scale, which has a small wall thickness of the analysis element on a macroscopic scale and easy production of the structural elements using known processes, for example roll-to-roll Replication, enable.
Beispielsweise kann eine thermoplastische Folie, beispielsweise PET-Folie, als Trägerlage eine Beschichtung aus einem aufgedruckten und/oder aufgegossenen und/oder aufgerakelten und/oder aufgesprühten, vorzugsweise strahlenhärtenden, Lack aufweisen. Auf oder in eine Oberfläche dieser Lackschicht, vorzugsweise der Oberfläche der Trägerlage abgewandten Seite der Lackschicht, ist wenigstens ein Strukturelement angeordnet, das weiter bevorzugt in jeder Richtung einen Abstand von ca. 10 µm bis 200 µm, vorzugsweise 15 µm bis 90 µm, zum jeweils nächsten Strukturelement aufweisen. Die Abstände in unterschiedlichen Richtungen können auch unterschiedlich sein. Zum Beispiel können die Abstände quer zur Flussrichtung größer und in Flussrichtung kleiner ausgeführt sein. Die Abstände können auch lokal variieren. Zum Beispiel können die Abstände in eine Richtung linear oder nichtlinear zunehmend größer werden. Die Abstände können auch gleichzeitig in zwei Richtungen entsprechend variieren oder die Abstände können auch ein Muster oder ein Motiv ausbilden. Vorzugsweise ist es ausreichend, wenn der minimale Abstand zwischen zwei oder mehr angeordneten Strukturelementen ca. das Zweifache bis Vierfache der Dicke der insbesondere mehrschichtigen flexiblen Decklage entspricht.For example, a thermoplastic film, for example PET film, can have a coating of a printed and / or poured and / or knife-coated and / or sprayed, preferably radiation-curing, lacquer as the carrier layer. On or in a surface of this lacquer layer, preferably the side of the lacquer layer facing away from the surface of the carrier layer, at least one structural element is arranged, which is further preferably in each direction a distance of approximately 10 μm to 200 μm, preferably 15 μm to 90 μm, to the respective have next structural element. The distances in different directions can also be different. For example, the distances across the flow direction can be larger and smaller in the flow direction. The distances can also vary locally. For example, the distances in one direction can become increasingly linear or non-linear. The distances can also vary accordingly in two directions at the same time or the distances can also form a pattern or a motif. It is preferably sufficient if the minimum distance between two or more arranged structural elements corresponds to approximately two to four times the thickness of the, in particular, multilayer, flexible cover layer.
Die Strukturelemente können direkt in das Trägermaterial der flexiblen Decklage eingebracht, insbesondere repliziert werden. Deren geordnete Position erlaubt insbesondere auch die Bestimmung von Teilvolumina und erleichtert die schnelle Ermittlung der funktionalen Fokusebene. Darüber hinaus können Unregelmäßigkeiten der Abbildung dieser geordneten Position der Strukturelemente zur Fehlerkorrektur verwendet werden.The structural elements can be introduced, in particular replicated, directly into the carrier material of the flexible cover layer. Their ordered position allows in particular the determination of partial volumes and facilitates the quick determination of the functional focal plane. In addition, irregularities in the mapping of this ordered position of the structural elements can be used for error correction.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wenigstens eine flexible Decklage auf einer Trägerlage eine Deckschicht aus wenigstens einem Replizierlack, wobei die Strukturen des wenigstens einen Analyseelements an einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Deckschicht angeordnet ist.In a preferred embodiment, the at least one flexible cover layer on a carrier layer comprises a cover layer composed of at least one replication lacquer, the structures of the at least one analysis element being arranged on a surface of at least one side of the cover layer.
Dabei kann die Flexibilität der Trägerlage und der Deckschicht voneinander abweichen oder auch ähnlich sein. Beispielsweise können die Trägerlage und auch die Deckschicht aus thermoplastischen Polymeren aufgebaut sein, die ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen, insbesondere ähnliche e-Module. Alternativ kann die Trägerlage aus thermoplastischen Polymeren aufgebaut sein und die Deckschicht dagegen aus vernetzenden und duroplastischen, insbesondere strahlenhärtenden Polymeren aufgebaut sein, wobei die Trägerlage und die Deckschicht jeweils unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen, insbesondere unterschiedliche e-Module. Insbesondere kann die thermoplastische Deckschicht ein e-Modul von beispielsweise 2000 MPa aufweisen und die vernetzte Deckschicht ein e-Modul von beispielsweise 9000 MPa. Die Deckschicht kann dabei eine Dicke von kleiner als 30 µm, bevorzugt von kleiner als 10 µm und besonders bevorzugt von kleiner als 5 µm aufweisen.The flexibility of the carrier layer and the cover layer can differ from one another or also be similar. For example, the carrier layer and also the cover layer can be composed of thermoplastic polymers which have similar mechanical properties, in particular similar e-modules. Alternatively, the carrier layer can be made up of thermoplastic polymers and the cover layer, on the other hand, can be made up of crosslinking and thermosetting, in particular radiation-curing, polymers, the carrier layer and the cover layer each having different mechanical properties, in particular different e-modules. In particular, the thermoplastic cover layer can have an e-modulus of, for example, 2000 MPa and the crosslinked cover layer can have an e-modulus of, for example, 9000 MPa. The cover layer can have a thickness of less than 30 μm, preferably less than 10 μm and particularly preferably less than 5 μm.
Die Strukturen des wenigstens einen Analyseelements können beispielsweise in Form einer Positivstruktur oder Negativstruktur ausgebildet sein. Insbesondere kann eine Positivstruktur durch überwiegend relativ zu der umgebenden Oberfläche konvexe bzw. erhabene Strukturen gebildet sein, eine Negativstruktur hingegen insbesondere durch überwiegend relativ zu der umgebenden Oberfläche konkave bzw. versenkte Strukturen.The structures of the at least one analysis element can be designed, for example, in the form of a positive structure or a negative structure. In particular, a positive structure can be formed by structures that are predominantly convex or raised relative to the surrounding surface, whereas a negative structure can in particular be formed by structures that are predominantly concave or sunk in relation to the surrounding surface.
Weiter bevorzugt umfasst der wenigstens eine Replizierlack wenigstens ein Polymer, das vorzugsweise aus der Gruppe, die aus Thermoplaste, Duroplaste, thermoplastische Elastomere (TPE) besteht, bevorzugt aus PET, PMMA, ABS, PEN, BOPP, PVC, PA, besonders bevorzugt aus PET oder PEN und Mischungen davon besteht, ausgewählt istMore preferably, the at least one replication lacquer comprises at least one polymer, which is preferably from the group consisting of thermoplastics, thermosets, thermoplastic elastomers (TPE), preferably PET, PMMA, ABS, PEN, BOPP, PVC, PA, particularly preferably PET or PEN and mixtures thereof
Vorzugsweise weist die wenigstens einen flexible Decklage, weiterhin wenigstens ein Dekorelement auf, wobei das wenigstens eine Dekorelement die Oberflächentextur, und/oder die Farbe der Oberfläche, der wenigstens einen flexible Decklage, vorzugsweise Deckschicht, beeinflusst, wobei das wenigstens eine Dekorelement vorzugsweise als Motiv, als Dekor, beispielsweise Einzelbilddekor oder Endlosdekor, als Muster, oder einer Kombination davon ausgebildet ist.Preferably, the at least one flexible top layer furthermore has at least one decorative element, the at least one decorative element influencing the surface texture and / or the color of the surface of the at least one flexible top layer, preferably the top layer, the at least one decorative element preferably being a motif, is designed as a decor, for example single image decor or endless decor, as a pattern, or a combination thereof.
Weiter bevorzugt ist das wenigstens eine Dekorelement zumindest bereichsweise als Dekorschicht ausgebildet, die vorzugsweise aus der Gruppe, die aus transparenten und/oder farbigen Lackschichten, insbesondere umfassend ein oder mehrere Farbstoffe und/oder Pigmente, Replizierschichten mit abgeformter optisch und/oder funktional aktiver Oberflächenstruktur, Reflexionsschichten, insbesondere opaken Reflexionsschichten, transparenten Reflexionsschichten, metallischen Reflexionsschichten oder dielektrischen Reflexionsschichten, optisch variablen Schichten, optisch aktiven Schichten, Interferenz-Mehrschichtsystemen, Volumenhologrammschichten, Flüssigkristallschichten, insbesondere cholesterischen Flüssigkristallschichten, elektrisch leitfähigen Schichten, Antennenschichten, Elektrodenschichten, magnetische Schichten, Magnetspeicherschichten und Kombinationen davon besteht, ausgewählt wird.More preferably, the at least one decorative element is at least partially designed as a decorative layer, which is preferably selected from the group consisting of transparent and / or colored lacquer layers, in particular comprising one or more dyes and / or pigments, replication layers with a molded optically and / or functionally active surface structure, Reflective layers, in particular opaque reflective layers, transparent reflective layers, metallic reflective layers or dielectric reflective layers, optically variable layers, optically active layers, multilayer interference systems, volume hologram layers, liquid crystal layers, in particular cholesteric liquid crystal layers, electrically conductive layers, antenna layers, electrode layers, magnetic layers, magnetic layers is selected.
Weiter bevorzugt weist die wenigstens eine flexible Decklage und/oder das wenigstens eine Dekorelement weitere Replikationsschichten, Beschichtungen, Lichteinkoppelelemente, Einfärbungen, Registermarken, Beschriftungen, Positionsmarken, Referenzmarken, Einstellhilfen/Fokussierhilfen für Mikroskop, Kennzeichnungen (Nummern, Barcodes), Qualitätsmarken, Mikrolinsen und/oder partielle Metallschichten auf.The at least one flexible cover layer and / or the at least one decorative element further preferably has further replication layers, coatings, light coupling elements, coloring, register marks, lettering, position marks, reference marks, setting aids / focusing aids for microscope, markings (numbers, barcodes), quality marks, microlenses and / or partial metal layers.
Unter Register oder Passer bzw. Registergenauigkeit oder Passergenauigkeit ist vorzugsweise eine Lagegenauigkeit zweier oder mehrerer Elemente und/oder Schichten und/oder Lagen, hier insbesondere einer Spenderfolie und/oder eines Folienelements, beispielsweise Decklage, zur Empfängerfolie, beispielsweise Basislage, zu verstehen.Register or register or register accuracy or register accuracy is preferably a positional accuracy of two or more elements and / or layers and / or positions, here in particular a donor foil and / or a foil element, for example a cover layer, to the recipient foil, for example a base layer.
Dabei soll sich die Registergenauigkeit innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bewegen und dabei möglichst gering sein. Gleichzeitig ist die Registergenauigkeit von mehreren Elementen, Teilbereichen, insbesondere ein oder mehreren Folienelementen, Folien, Lagen und/oder Schichten zueinander ein wichtiges Merkmal, um die Prozesssicherheit zu erhöhen.The register accuracy should move within a specified tolerance and be as low as possible. At the same time, the registration accuracy of several elements, partial areas, in particular one or more foil elements, foils, layers and / or layers with respect to one another is an important feature in order to increase process reliability.
Die lagegenaue Positionierung erfolgt dabei insbesondere mittels Markierungen, insbesondere mittels sensorisch, vorzugsweise optisch detektierbarer Passermarken oder Registermarken. Diese Markierungen, insbesondere Passermarken oder Registermarken, stellen dabei vorzugsweise entweder spezielle separate Elemente oder Bereiche oder Schichten dar oder sind vorzugsweise selbst Teil der zu positionierenden Elemente oder Bereiche oder Schichten.The precise positioning takes place in particular by means of markings, in particular by means of sensor marks, preferably optically detectable registration marks or register marks. These markings, in particular registration marks or register marks, preferably represent either special separate elements or areas or layers or are preferably themselves part of the elements or areas or layers to be positioned.
Die wenigstens eine flexible Decklage kann lokal verdickt, beispielsweise mit Verstärkungsrippen oder ähnlichem versehen sein, bzw. verdünnt sein. Zusätzlich können auf der Strukturseite oder auf der der Struktur abgewandten Seite weitere dekorative oder funktionale Schichten bzw. Elemente angeordnet sein. Solche Anordnungen können zu einer schnellen gerichteten Ausbildung der Sogwirkung und damit der Füllgeschwindigkeit führen.The at least one flexible cover layer can be locally thickened, for example provided with reinforcing ribs or the like, or thinned. In addition, further decorative or functional layers or elements can be arranged on the structure side or on the side facing away from the structure. Such arrangements can lead to a rapid, directed development of the suction effect and thus the filling speed.
Weiter bevorzugt ist auf der, den wenigstens einen Kanal aufweisenden Seite der Decklage, vorzugsweise Deckschicht, wenigstens eine Kleberlage angeordnet, die vorzugsweise wenigstens thermoplastische Komponenten, vernetzende Komponenten oder Kombinationen davon umfasst.Further preferably, on the side of the cover layer, preferably cover layer, having the at least one channel, at least one adhesive layer is arranged, which preferably comprises at least thermoplastic components, crosslinking components or combinations thereof.
Typische thermoplastische Kleberkomponenten sind beispielsweise Polyethylen; Polyvinylacetat und dessen Copolymere; Acrylharze und dessen Copolymere; Methacrylharze und dessen Copolymere, Polyvinylbutyral, Polyamide, Polyester, Chloroprenharze, Polypropylene, Polyvinylalkohol, Polycarbonate, Polyurethane.Typical thermoplastic adhesive components are, for example, polyethylene; Polyvinyl acetate and its copolymers; Acrylic resins and their copolymers; Methacrylic resins and their copolymers, polyvinyl butyral, polyamides, polyesters, chloroprene resins, polypropylenes, polyvinyl alcohol, polycarbonates, polyurethanes.
Typische vernetzende Kleberkomponenten sind beispielsweise Melaminharze, Phenolharze; Polyurethanharze, UV-vernetzende Harze, kationisch vernetzende Harze, elektronenstrahl vernetzende Harze.Typical crosslinking adhesive components are, for example, melamine resins and phenolic resins; Polyurethane resins, UV crosslinking resins, cationic crosslinking resins, electron beam crosslinking resins.
Thermoplastische Komponenten und vernetzende Komponenten können auch in einer Kleberlage kombiniert werden. Es ist auch möglich, flächenbereichsweise thermoplastische Kleberlagen und vernetzende Kleberlage benachbart zueinander anzuordnen. Es ist auch möglich, in mehreren Schichten übereinander thermoplastische Kleberlagen und vernetzende Kleberlage benachbart zueinander anzuordnen.Thermoplastic components and cross-linking components can also be combined in one adhesive layer. It is also possible to arrange thermoplastic adhesive layers and crosslinking adhesive layers adjacent to one another in area-specific areas. It is also possible to arrange thermoplastic adhesive layers and crosslinking adhesive layers next to one another in several layers one above the other.
Der Kleberlage kann zusätzlich Weichmacher und/oder Benetzungsmittel zugesetzt werden.Plasticizers and / or wetting agents can also be added to the adhesive layer.
Die Kleberlage kann als flächige Kleberschicht oder als Kleberteilbereich auf der Decklage angeordnet sein.The adhesive layer can be arranged as a flat adhesive layer or as a partial adhesive area on the cover layer.
Durch Anordnen der Kleberlage auf der, das wenigstens eine Analyseelement aufweisenden Seite der Decklage, vorzugsweise Deckschicht, wird vorzugsweise die Haftung der Basislage auf der Decklage verbessert. Zusätzlich kann die Kleberlage als Kleberteilbereich zumindest abschnittweise Seitenränder oder Seitenwände des Durchflusskanals bilden.By arranging the adhesive layer on the side of the cover layer, preferably the cover layer, having the at least one analysis element, the adhesion of the base layer to the cover layer is preferably improved. In addition, the adhesive layer can form side edges or side walls of the flow channel, at least in sections, as a partial adhesive area.
Vorzugsweise kann die wenigstens eine Decklage, vorzugsweise Deckschicht, Zusatzstrukturen aufweisen, innerhalb derer wenigstens ein Kleber aufgebracht werden kann bzw. die nach Aufbringen von Kleber und Aufbringen der Basislage auf die Decklage überdeckt werden und optisch nicht oder nur reduziert wahrnehmbar sind.The at least one top layer, preferably top layer, can preferably have additional structures within which at least one adhesive can be applied or which are covered after the application of adhesive and application of the base layer to the top layer and are optically not perceptible or only to a reduced extent.
Eine erfindungsgemäße mikrofluidische Anordnung umfasst wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basisschicht, die weiter bevorzugt eine Dicke von mindestens 200 µm, vorzugsweise von mindestens 600 µm, ausweist.A microfluidic arrangement according to the invention comprises at least one, preferably rigid, base layer, which more preferably has a thickness of at least 200 μm, preferably of at least 600 μm.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage aus wenigstens einem Polymer, wenigstens einem Glas, wenigstens einem Metall, wenigstens einem Halbleitermaterial oder einer Kombination davon aufgebaut.The at least one, preferably rigid, base layer is preferably constructed from at least one polymer, at least one glass, at least one metal, at least one semiconductor material or a combination thereof.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage ein Elastizitätsmodul von größer als 1000 MPa, bevorzugt größer als 2000 MPa, besonders bevorzugt größer als 2500 MPa auf, jeweils ermittelt nach
Vorzugsweise ist die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage zumindest bereichsweise für elektromagnetische Strahlung transparent, vorzugsweise mit einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von mindestens 200 nm. Dieser Bereich umfasst insbesondere den Bereich der ultravioletten Strahlung (ca. 200 nm bis ca. 400 nm Wellenlänge), den Bereich der für das menschliche Auge sichtbaren Strahlung (ca. 400 nm bis ca. 800 nm Wellenlänge) und den infraroten Bereich (ab ca. 800 nm Wellenlänge). Weiter bevorzugt ist wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage zumindest bereichsweise für elektromagnetische Strahlung transparent, vorzugsweise mit einer Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung von mindestens 200 nm bis 1000 nm.The at least one, preferably rigid, base layer is at least partially transparent to electromagnetic radiation, preferably with a wavelength of the electromagnetic radiation of at least 200 nm. This range includes in particular the range of ultraviolet radiation (approx. 200 nm to approx. 400 nm wavelength) , the range of radiation visible to the human eye (approx. 400 nm to approx. 800 nm wavelength) and the infrared range (from approx. 800 nm wavelength). More preferably, at least one, preferably rigid, base layer is at least partially transparent to electromagnetic radiation, preferably with a wavelength of the electromagnetic radiation of at least 200 nm to 1000 nm.
Dadurch kann beispielsweise eine optische Auswertung einer zu untersuchenden Flüssigkeit in einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung beispielsweise durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung durch die Basislage erfolgen.In this way, for example, an optical evaluation of a liquid to be examined can take place in a microfluidic arrangement according to the invention, for example by irradiating electromagnetic radiation through the base layer.
Die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage kann weiterhin beispielsweise ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor umfassen oder daraus bestehen.The at least one, preferably rigid, base layer can furthermore comprise or consist of a CCD sensor or a CMOS sensor, for example.
Alternativ dazu, dass die Basislage einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor umfasst oder daraus besteht ist es möglich, dass ein solcher CCD-Sensor oder CMOS-Sensor als separates Element, insbesondere als Bestandteile eines Messgerätes oder Analysegerätes bevorzugt unmittelbar benachbart zu der Basislage angeordnet ist. Dabei kann dieser separate Sensor direkt an der Basislage anliegen oder es sind zwischen Basislage und Sensor noch optisch wirksame Strukturen, beispielsweise Mikrolinsen oder andere mikrooptische Anordnungen vorgesehen, um den Sensor optisch an die mikrofluidische Anordnung anzupassen und so eine Abbildung der Bestandteile in der Probe, beispielsweise Zellen auf dem Sensor zu ermöglichen. Die Mikrolinsen oder andere mikrooptische Anordnungen können Bestandteil der Basislage oder als separate Lage vorgesehen sein.Alternatively to the fact that the base layer comprises or consists of a CCD sensor or a CMOS sensor, it is possible that such a CCD sensor or CMOS sensor as a separate element, in particular as a component of a measuring device or analysis device, preferably directly adjacent to the base layer is arranged. This separate sensor can be in direct contact with the base layer or optically effective structures, for example microlenses or other micro-optical arrangements, are provided between the base layer and the sensor in order to adapt the sensor optically to the microfluidic arrangement and thus an image of the components in the sample, for example Allow cells on the sensor. The microlenses or other micro-optical arrangements can be part of the base layer or be provided as a separate layer.
Weiter bevorzugt weist die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage makroskopische Strukturen, mit einer minimalen Strukturgröße von größer als 10 µm auf, vorzugsweise wenigstens einen oder mehrere der folgenden Funktionselemente: Einlass, Auslass, Durchbrechung, Vertiefung, Ausbuchtung, Wandelement, Kanalelement, Vorkammer, Mischkammer, Auffangkammer, Analysekammer oder Kombinationen davon. Bevorzugt ist eine Auffangkammer in Durchflussrichtung hinter einer Analysekammer angeordnet.The at least one, preferably rigid, base layer further preferably has macroscopic structures with a minimum structure size of greater than 10 µm, preferably at least one or more of the following functional elements: inlet, outlet, opening, depression, bulge, wall element, channel element, antechamber, Mixing chamber, collecting chamber, analysis chamber or combinations thereof. A collecting chamber is preferably arranged behind an analysis chamber in the flow direction.
Die Funktionselemente können „leer“ sein, teilweise gefüllt oder vollständig gefüllt sein. Beispielsweise kann eine Auffangkammer zu 50% mit einem absorbierenden Mittel gefüllt sein, um Flüssigkeiten, die in die Auffangkammer gelangen, daran zu hindern, dass sie unkontrolliert herauslaufen. Beispiele für Füllungen sind Zellulosefasern, die Flüssigkeiten aufsaugen, Aktivkohle zur Absorption von Flüssig- und/oder Feststoffen usw.The functional elements can be “empty”, partially filled or completely filled. For example, a collecting chamber can be filled to 50% with an absorbent agent in order to prevent liquids that get into the collecting chamber from running out in an uncontrolled manner. Examples of fillings are cellulose fibers that absorb liquids, activated carbon to absorb liquids and / or solids, etc.
Möglich ist auch, dass eine Einlass- oder Auslasskammer auch mit Filtrationselementen ausgestattet ist, so dass im Falle der Einlasskammer bestimmte Anteile der zu untersuchenden Flüssigkeit abgetrennt werden.It is also possible that an inlet or outlet chamber is also equipped with filtration elements, so that in the case of the inlet chamber certain portions of the liquid to be examined are separated off.
Die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage kann weiterhin wenigstens ein Dekorelement aufweisen, wobei das wenigstens eine Dekorelement die Oberflächentextur, und/oder die Farbe der Oberfläche, der wenigstens einen, vorzugsweise starren, Basislage beeinflusst, wobei das wenigstens eine Dekorelement vorzugsweise als Motiv, als Dekor, beispielsweise Einzelbilddekor oder Endlosdekor, als Muster, oder einer Kombination davon ausgebildet ist. The at least one, preferably rigid, base layer can furthermore have at least one decorative element, the at least one decorative element influencing the surface texture and / or the color of the surface of the at least one, preferably rigid, base layer, the at least one decorative element preferably as a motif, is designed as a decor, for example single image decor or endless decor, as a pattern, or a combination thereof.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Dekorelement zumindest bereichsweise als Dekorschicht ausgebildet, die vorzugsweise aus der Gruppe, die aus transparenten und/oder farbigen Lackschichten, insbesondere umfassend ein oder mehrere Farbstoffe und/oder Pigmente, Replizierschichten mit abgeformter optisch aktiver Oberflächenstruktur, Reflexionsschichten, insbesondere opaken Reflexionsschichten, transparenten Reflexionsschichten, metallischen Reflexionsschichten oder dielektrischen Reflexionsschichten, optisch variablen Schichten, optisch aktiven Schichten, Interferenz-Mehrschichtsystemen, Volumenhologrammschichten, Flüssigkristallschichten, insbesondere cholesterischen Flüssigkristallschichten, elektrisch leitfähigen Schichten, Antennenschichten, Elektrodenschichten, magnetische Schichten, Magnetspeicherschichten und Kombinationen davon besteht, ausgewählt wird.The at least one decorative element is preferably designed at least in some areas as a decorative layer, which is preferably selected from the group consisting of transparent and / or colored lacquer layers, in particular comprising one or more dyes and / or pigments, replication layers with a molded optically active surface structure, reflective layers, in particular opaque reflective layers , transparent reflective layers, metallic reflective layers or dielectric reflective layers, optically variable layers, optically active layers, multilayer interference systems, volume hologram layers, liquid crystal layers, in particular cholesteric liquid crystal layers, electrically conductive layers, antenna layers, electrode layers, magnetic layers, magnetic storage layers and combinations thereof.
Weiter bevorzugt weist die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage weitere Beschichtungen, Lichteinkoppelelemente, Einfärbungen, Registermarken, Beschriftungen, Positionsmarken, Einstellhilfen/Fokussierhilfen für Mikroskop, Kennzeichnungen (Nummern, Barcodes), Qualitätsmarken, Beschriftungsfelder, Logos und/oder partielle Metallschichten auf.More preferably, the at least one, preferably rigid, base layer has further coatings, light coupling elements, coloring, register marks, lettering, position marks, setting aids / focusing aids for microscope, markings (numbers, barcodes), quality marks, inscription fields, logos and / or partial metal layers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die wenigstens eine Decklage in Form einer Transferfolie bereitgestellt, wobei die Transferfolie weiterhin wenigstens eine Trägerlage aufweist, die auf der dem wenigstens einen Analyseelement gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Decklage lösbar angeordnet ist.In a preferred embodiment, the at least one cover layer is provided in the form of a transfer film, the transfer film furthermore having at least one carrier layer which is detachably arranged on the side of the at least one cover layer opposite the at least one analysis element.
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Trägerlage wenigstens eine Trägerschicht aus einem Polyester, einem Polyolefin oder einer Kombination davon, insbesondere aus PET, die vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 4 µm und 150 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 50 µm, aufweist.The at least one carrier layer preferably comprises at least one carrier layer made of a polyester, a polyolefin or a combination thereof, in particular of PET, which preferably has a layer thickness between 4 μm and 150 μm, preferably between 10 μm and 50 μm.
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Trägerlage weiterhin wenigstens eine Ablöseschicht, die auf der der Decklage zugewandten Seite der Trägerlage angeordnet ist.Preferably, the at least one carrier layer further comprises at least one release layer which is arranged on the side of the carrier layer facing the cover layer.
Die wenigstens eine Ablöseschicht umfasst vorzugsweise wenigstens ein Wachs, vorzugsweise Montanesterwachs, wenigstens ein Silikon, wenigstens ein Polyurethan oder Acrylat oder eine Kombination davon, vorzugsweise in einer Schichtdicke von 0,1 nm bis 100 nm.The at least one release layer preferably comprises at least one wax, preferably montan ester wax, at least one silicone, at least one polyurethane or acrylate or a combination thereof, preferably in a layer thickness of 0.1 nm to 100 nm.
Alternativ kann die wenigstens eine Decklage in Form einer Laminierfolie bereitgestellt werden, wobei die Laminierfolie weiterhin wenigstens eine Trägerlage aufweist, die auf der dem wenigstens einen Kanal gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Decklage, vorzugsweise nicht lösbar, angeordnet ist.Alternatively, the at least one cover layer can be provided in the form of a laminating film, the laminating film furthermore having at least one carrier layer which is preferably non-detachably arranged on the side of the at least one cover layer opposite the at least one channel.
Die Laminierfolie umfasst vorzugsweise weiterhin wenigstens eine Kleberschicht, die auf der der Decklage zugewandten Seite der Trägerlage angeordnet ist. Die Trägerfolie kann nach dem Aufbringen der Decklage von dieser abgezogen werden.The laminating film preferably further comprises at least one adhesive layer, which is arranged on the side of the carrier layer facing the cover layer. The carrier film can be peeled off from the top layer after it has been applied.
Vorzugsweise ist auf der das wenigstens eine Analyseelement enthaltenden Seite der Decklage weiterhin lösbar eine Schutzlage angeordnet, die vorzugsweise vor dem Anordnen der der wenigstens einen Decklage auf der Basislage von der Decklage entfernt wird.A protective layer is preferably also detachably arranged on the side of the cover layer containing the at least one analysis element, which is preferably removed from the cover layer before the at least one cover layer is arranged on the base layer.
Weiter bevorzugt wird in Schritt c) die wenigstens eine, vorzugsweise starre, Basislage unlösbar auf der Deckschicht angeordnet.In step c) it is further preferred that the at least one, preferably rigid, base layer is permanently arranged on the cover layer.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete wenigstens eine Decklage kann beispielsweise in Form wenigstens einer Transferfolie bereitgestellt werden, die wenigstens eine auf einer Trägerlage lösbar angeordnete Übertragungslage aufweist. An der wenigstens einen Decklage ist insbesondere die das wenigstens eine Strukturelement aufweisende Oberfläche der wenigstens einen Decklage an der der Trägerlage gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Übertragungslage angeordnet.The at least one cover layer used in the method according to the invention can be provided, for example, in the form of at least one transfer film which has at least one transfer layer detachably arranged on a carrier layer. On the at least one cover layer, in particular the surface of the at least one cover layer having the at least one structural element is arranged on the side of the at least one transfer layer opposite the carrier layer.
Eine im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Transferfolie wird zur Übertragung wenigstens einer Übertragungslage auf die wenigstens eine Basislage verwendet, wobei auf wenigstens eine Oberfläche wenigstens einer Seite der Basislage zumindest teilweise die der Trägerlage gegenüberliegende Seite der wenigstens einen Übertragungslage, vorzugsweise nichtlösbar, angeordnet wird.A transfer film used in the method according to the invention is used to transfer at least one transfer layer to the at least one base layer, with the side of the at least one transfer layer opposite the carrier layer being at least partially arranged, preferably non-detachably, on at least one surface of at least one side of the base layer.
Mit der Übertragungslage wird die wenigstens eine Decklage und das wenigstens eine Analyseelement auf die wenigstens eine Basislage übertragen.With the transfer layer, the at least one cover layer and the at least one analysis element are transferred to the at least one base layer.
Insbesondere wird dabei das wenigstens eine Strukturelement, das zumindest an einer Oberfläche der, der Trägerlage gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Übertragungslage angeordnet ist, auf der wenigstens einen Oberfläche der wenigstens einen Seite der Basislage, vorzugsweise nichtlösbar, unter Erhalt wenigstens eines, zumindest bereichsweise vollständig abgedeckten Durchflusskanals angeordnet.In particular, the at least one structural element, which is arranged at least on one surface of the side of the at least one transfer layer opposite the carrier layer, is preferably non-detachable on the at least one surface of the at least one side of the base layer, while maintaining at least one, at least partially completely covered Arranged flow channel.
Nach dem Anordnen der Übertragungslage auf zumindest Teilbereichen der wenigstens einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Basislage wird die Trägerlage von der Übertragungslage, vorzugsweise vollständig, entfernt, so dass lediglich die Übertragungslage auf zumindest Teilbereichen wenigstens einer Oberfläche wenigstens einer Seite der Basislage unter Erhalt einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung verbleibt.After arranging the transfer layer on at least partial areas of the at least one surface of at least one side of the base layer, the carrier layer is removed from the transfer layer, preferably completely, so that only the transfer layer is removed from at least partial areas of at least one surface of at least one side of the base layer while obtaining a microfluidic fluidic according to the invention Arrangement remains.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Trägerlage wenigstens eine Trägerschicht, vorzugsweise Trägerfolie, aus einem Polyester, einem Polyolefin oder einer Kombination davon, insbesondere aus PET, umfasst, die vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 4 µm und 100 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 50 µm, aufweist.It can be provided that the at least one carrier layer comprises at least one carrier layer, preferably carrier film, made of a polyester, a polyolefin or a combination thereof, in particular of PET, which preferably has a layer thickness between 4 μm and 100 μm, preferably between 10 μm and 50 µm.
Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Trägerlage weiterhin wenigstens eine Ablöseschicht umfasst, die auf der der Decklage zugewandten Seite der Trägerlage angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Ablöseschicht wenigstens ein Wachs, vorzugsweise Montanesterwachs, wenigstens ein Silikon, wenigstens ein Polyurethan, wenigstens ein Acrylat oder eine Kombination davon, vorzugsweise in einer Schichtdicke von 0,1 nm bis 100 nm.It can be provided that the at least one carrier layer further comprises at least one release layer, which is arranged on the side of the carrier layer facing the cover layer. The at least one release layer preferably comprises at least one wax, preferably montan ester wax, at least one silicone, at least one polyurethane, at least one acrylate or a combination thereof, preferably in a layer thickness of 0.1 nm to 100 nm.
Vorzugsweise verbleibt die Ablöseschicht nach dem Ablösen auf der Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie.The release layer preferably remains on the carrier layer, preferably carrier film, after the release.
Es kann vorgesehen sein, dass die Transferfolie auf ihrer Übertragungslage, insbesondere der, das wenigstens ein Strukturelement aufweisenden Oberfläche der Decklage zugewandten Seite der Übertragungslage eine zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufweist.It can be provided that the transfer film has a second carrier layer, preferably carrier film, on its transfer layer, in particular that side of the transfer layer facing the surface of the cover layer which has at least one structural element.
Die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, kann als Schutzschicht für die, das wenigstens eine Strukturelement aufweisende Oberfläche der Decklage ausgebildet sein.The second carrier layer, preferably carrier film, can be designed as a protective layer for the surface of the cover layer having the at least one structural element.
Vorzugsweise kann die zweite Transferfolie auf ihrer der Übertragungslage zugewandten Seite eine Master-Reliefstruktur aufweisen, wobei vorzugsweise die das wenigstens eine Strukturelement aufweisende Oberfläche der Decklage eine zur Master-Reliefstruktur der zweiten Trägerfolie komplementäre Reliefstruktur aufweist.The second transfer film can preferably have a master relief structure on its side facing the transfer layer, the surface of the cover layer having the at least one structural element preferably having a relief structure complementary to the master relief structure of the second carrier film.
Vorzugsweise wird die Master-Reliefstruktur in die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, eingebracht und/oder auf die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht, vorzugsweise durch in der Praxis bewährte und für eine Massenproduktion geeignete Verfahrensschritte und Vorrichtungen, beispielsweise durch einen Rolle-zu-Rolle-Prozess.The master relief structure is preferably introduced into the second carrier layer, preferably carrier film, and / or applied to the second carrier layer, preferably carrier film, preferably by method steps and devices that have proven themselves in practice and suitable for mass production, for example by roll-to-roll Role process.
Vorzugsweise kann die Master-Reliefstruktur durch eine Prägung in der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, gebildet sein. Es können Prägeverfahren vorgesehen sein, die bei der Herstellung von Folienkörpern angewendet werden. Wenn es sich bei der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, um eine thermoplastische Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, handelt, kann die Master-Reliefstruktur mit einem thermischen Prägeverfahren durch eine Prägewalze unter Druck und Temperatur eingebracht werden. Eine derart geprägte zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, ist hinreichend stabil, um die Deformation der Strukturschicht beim Warmprägen der zweiten Reliefstruktur auszuschließen.The master relief structure can preferably be formed by an embossing in the second carrier layer, preferably carrier film. Embossing processes can be provided which are used in the production of film bodies. If the second carrier layer, preferably carrier film, is a thermoplastic carrier layer, preferably carrier film, the master relief structure can be introduced with a thermal embossing process using an embossing roller under pressure and temperature. A second carrier layer, preferably carrier film, embossed in this way is sufficiently stable to exclude the deformation of the structural layer when the second relief structure is hot-stamped.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, eine Schicht aufweist, in die die Master-Reliefstruktur abgeformt ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, auf die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, eine thermoplastische Replizier-Lackschicht aufzubringen, die Lackschicht zu trocknen und danach in diese Lackschicht die Master-Reliefstruktur abzuformen.However, it can also be provided that the second carrier layer, preferably carrier film, has a layer in which the master relief structure is molded. It can be provided, for example, to apply a thermoplastic replication lacquer layer to the second carrier layer, preferably carrier film, to dry the lacquer layer and then to mold the master relief structure in this lacquer layer.
Weiter kann vorgesehen sein, auf die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, einen UV-härtbaren Replizierlack aufzubringen, und während des Aufbringens mit einer Prägewalze die Master-Reliefstruktur einzubringen. Die zum Aushärten des UV-Lacks benötigte UV-Quelle kann entweder in der transparenten Prägewalze oder unter der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, angeordnet sein. In einer abgewandelten Ausbildung kann vorgesehen sein, die Master-Reliefstruktur durch partielle Bestrahlung der UV-härtbaren Replizierlackschicht der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, abzuformen und die nicht gehärteten Bereiche anschließend durch Waschen zu entfernen.It can further be provided to apply a UV-curable replication lacquer to the second carrier layer, preferably carrier film, and to introduce the master relief structure during the application using an embossing roller. The UV source required for curing the UV lacquer can either be arranged in the transparent embossing roller or under the second carrier layer, preferably carrier film. In a modified embodiment, it can be provided that the master relief structure is molded by partial irradiation of the UV-curable replication lacquer layer of the second carrier layer, preferably carrier film, and the non-cured areas are then removed by washing.
Zur Ausbildung des wenigstens einen Strukturelements kann es vorgesehen sein, die wenigstens eine flexible Decklage auf die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, in Form eines Replizier-Lacks, beispielsweise eines thermoplastischen Replizier-Lacks und/oder UV-härtbaren Replizier-Lacks, aufzubringen und das wenigstens eine Strukturelement abzuformen, vorzugsweise unter Verwendung wenigstens einer Prägewalze.To form the at least one structural element, provision can be made for the at least one flexible cover layer to be applied to the second carrier layer, preferably carrier film, in the form of a replication lacquer, for example a thermoplastic replication lacquer and / or UV-curable replication lacquer, and that to mold at least one structural element, preferably using at least one embossing roller.
Die Verwendung eines UV-härtbaren Replizier-Lacks ist vorteilhaft, weil der UVhärtbare Lack besonders fließfähig ausgebildet werden kann und so kleinste Kavitäten der Master-Reliefstruktur vollständig auszufüllen vermag.The use of a UV-curable replication lacquer is advantageous because the UV-curable lacquer can be made particularly flowable and can thus completely fill the smallest cavities of the master relief structure.
Von Vorteil ist, dass UV-härtbarer Lack eine besonders temperaturstabile Schicht ausbildet. Es kann deshalb auch vorgesehen sein, das wenigstens eine Strukturelement aus zwei Schichten auszubilden, wobei vorteilhafterweise die erste Schicht aus UV-härtbarem Lack und die zweite Schicht aus thermoplastischem Lack ausgebildet sein kann. Beide Schichten sollten vorteilhafterweise mit gleicher optischer Brechzahl ausgebildet sein, so dass der Schichtaufbau optisch nicht wahrnehmbar ist.The advantage is that UV-curable lacquer forms a particularly temperature-stable layer. It can therefore also be provided that the at least one structural element is formed from two layers, with the first layer advantageously being formed from UV-curable lacquer and the second layer from thermoplastic lacquer. Both layers should advantageously be designed with the same optical refractive index, so that the layer structure is optically imperceptible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, eine partielle Bedruckung aufweist. Die partielle Bedruckung kann besonders vorteilhaft sein, um Master-Reliefstrukturen mit kleinem Tiefen-zu-Breiten-Verhältnis besonders einfach auszubilden.In a further advantageous embodiment it can be provided that the second carrier layer, preferably carrier film, has partial printing. The partial printing can be particularly advantageous in order to form master relief structures with a small depth-to-width ratio in a particularly simple manner.
Die Dicke der aufgedruckten Schicht kann unterschiedlich eingestellt sein, beispielsweise zwischen 2 µm und 5 µm. Die partielle Bedruckung kann auch ergänzend zu dem vorstehend beschriebenen Prägen der Master-Reliefstruktur vorgesehen sein, beispielsweise um die Master-Reliefstruktur zu individualisieren.The thickness of the printed layer can be set differently, for example between 2 μm and 5 μm. The partial printing can also be provided in addition to the embossing of the master relief structure described above, for example in order to individualize the master relief structure.
Vorzugsweise umfasst die zweite Trägerlage wenigstens eine Trägerschicht, vorzugsweise Trägerfolie, aus einem Polyester, einem Polyolefin oder einer Kombination davon, insbesondere aus PET, umfasst, die vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 4 µm und 150 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 50 µm, aufweist.The second carrier layer preferably comprises at least one carrier layer, preferably carrier film, made of a polyester, a polyolefin or a combination thereof, in particular of PET, which preferably has a layer thickness between 4 μm and 150 μm, preferably between 10 μm and 50 μm.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Trägerlage weiterhin wenigstens eine Ablöseschicht umfasst, die auf der, der Decklage zugewandten Seite der zweiten Trägerlage angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Ablöseschicht wenigstens ein Wachs, vorzugsweise Montanesterwachs, wenigstens ein Silikon, wenigstens ein Polyurethan, wenigstens ein Acrylat oder eine Kombination davon, vorzugsweise in einer Schichtdicke von 0,1 nm bis 100 nm.It can be provided that the second carrier layer further comprises at least one release layer which is arranged on the side of the second carrier layer facing the cover layer. The at least one release layer preferably comprises at least one wax, preferably montan ester wax, at least one silicone, at least one polyurethane, at least one acrylate or a combination thereof, preferably in a layer thickness of 0.1 nm to 100 nm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Transferfolie ein oder mehrere voneinander getrennte, nebeneinander angeordnete Übertragungslagen auf, die jeweils eine voneinander getrennte, nebeneinander angeordnete Decklage bzw. Decklagen-Bereiche umfasst, wobei jeweils eine Decklage, insbesondere die das wenigstens eine Strukturelement aufweisende Oberfläche der Decklage, an der, der ersten Trägerlage gegenüberliegenden Seite jeder Übertragungslage angeordnet ist.In a preferred embodiment, a transfer film used in the method according to the invention has one or more separate, juxtaposed transfer layers, each of which comprises a separate, juxtaposed cover layer or cover layer areas, with one cover layer, in particular the at least one structural element having surface of the cover layer, on the opposite side of the first carrier layer of each transfer layer is arranged.
Vorzugsweise wird die Transferfolie als kontinuierliche, mehrlagige Grundfolie bereitgestellt, wobei vorzugsweise entlang wenigstens einer Grenzlinie, die mindestens einen ersten Teilbereich definiert und den mindestens einen ersten Teilbereich von einem zweiten Teilbereich trennt, durchtrennt.The transfer film is preferably provided as a continuous, multi-layer base film, preferably severing along at least one boundary line that defines at least one first sub-area and separates the at least one first sub-area from a second sub-area.
Weiter bevorzugt umfasst die Transferfolie eine zweite Trägerlage, die auf der der Übertragungslage gegenüberliegenden Seite der ersten Trägerlage angeordnet ist.The transfer film further preferably comprises a second carrier layer, which is arranged on the side of the first carrier layer opposite the transfer layer.
Weiter bevorzugt weist die Transferfolie eine zweite Trägerlage und eine auf die von der Übertragungslage abgewandten Oberfläche der ersten Trägerlage aufgebrachte erste Kleberschicht auf, wobei die erste Kleberschicht zwischen der ersten Trägerlage und der zweiten Trägerlage angeordnet ist und die erste Kleberschicht in einem mindestens einen ersten Teilbereich der Grundfolie zumindest teilweise überdeckenden ersten Bereich aktiviert ist, so dass die Grundfolie in dem mindestens einen ersten Teilbereich an der zweiten Trägerfolie haftet und in einem an den mindestens einen ersten Teilbereich angrenzenden zweiten Teil jedoch nicht aktiviert, nicht vorgesehen, lediglich teilweise vorgesehen oder deaktiviert ist, und wobei die erste Trägerfolie entlang der den mindestens einen ersten Teilbereich definierenden und den mindestens einen ersten Teilbereich von einem zweiten Teilbereich der Grundfolie trennenden Grenzlinien durchtrennt und ein den zweiten Teilbereich umfassender Teil der Grundfolie von der zweiten Trägerfolie abgezogen ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sowohl optische als auch andere Defekte der ersten und/oder zweiten Trägerfolie (z.B. Hintergrundfluoreszenz) sich nicht auf die Funktionalität der mikrofluidischen Anordnung auswirken.The transfer film further preferably has a second carrier layer and a first adhesive layer applied to the surface of the first carrier layer facing away from the transfer layer, the first adhesive layer being arranged between the first carrier layer and the second carrier layer and the first adhesive layer in an at least one first sub-area of the The first region which at least partially covers the base film is activated, so that the base film adheres to the second carrier film in the at least one first partial region and is not activated, not provided, only partially provided or deactivated in a second part adjoining the at least one first partial region, and wherein the first carrier film along the border lines defining the at least one first sub-area and separating the at least one first sub-area from a second sub-area of the base film and a part comprising the second sub-area of the green The film is peeled from the second carrier film. This configuration is particularly advantageous because both optical and other defects in the first and / or second carrier film (e.g. background fluorescence) do not affect the functionality of the microfluidic arrangement.
Vorzugsweise weist die Grundfolie eine zwischen der ersten Trägerlage und der Übertragungslage angeordnete Ablöseschicht auf. Weiter ist es auch möglich, dass das Material bzw. die Oberflächenbeschaffenheit der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und der der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, zugewandten Schicht der Übertragungslage so gewählt sind, dass die Übertragungslage von der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, ablösbar ist. The base film preferably has a release layer arranged between the first carrier layer and the transfer layer. Furthermore, it is also possible that the material or the surface properties of the first carrier layer, preferably carrier film, and the layer of the transfer layer facing the first carrier layer, preferably carrier film, are selected such that the transfer layer can be detached from the first carrier layer, preferably carrier film .
Weiter bevorzugt ist zwischen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und der Übertragungslage keine Ablöseschicht enthalten. Gemäß dieser Ausführungsform wird die erste Kleberschicht und eine zwischen der Übertragungslage und dem Zielsubstrat angeordnete zweite Kleberschicht so gewählt, dass die durch die aktivierte erste Kleberschicht zwischen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, bewirkte Klebekraft geringer als die zwischen der Übertragungslage und dem Zielsubstrat durch die aktivierte zweite Kleberschicht bewirkte Klebekraft ist. Hierdurch ist es möglich, nach Aktivieren der zweiten Kleberschicht die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, von dem ersten Teilbereich der Grundfolie abzuziehen und damit den gesamten ersten Teilbereich der Grundfolie, d.h. Übertragungslage und erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerschicht, auf das Zielsubstrat mittels eines Transferprozesses zu applizieren.It is further preferred that no release layer is contained between the first carrier layer, preferably carrier film, and the transfer layer. According to this embodiment, the first adhesive layer and a second adhesive layer arranged between the transfer layer and the target substrate is selected such that the adhesive force caused by the activated first adhesive layer between the first carrier layer, preferably carrier film, and the second carrier layer, preferably carrier film, is less than that between the transfer layer and the target substrate by the activated second Adhesive layer caused adhesive force. This makes it possible, after activating the second adhesive layer, to peel off the second carrier layer, preferably carrier film, from the first sub-area of the base film and thus apply the entire first sub-area of the base film, i.e. transfer layer and first carrier layer, preferably carrier layer, to the target substrate by means of a transfer process .
Es hat sich bewährt, dass die erste Kleberschicht auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht wird und sodann die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, auf die erste Kleberschicht aufgebracht wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Kleberschicht auf die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht wird und sodann der Folienkörper umfassend die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und die erste Kleberschicht auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht wird und so die erste Kleberschicht unter Zuhilfenahme der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht wird.It has proven useful that the first adhesive layer is applied to the first carrier layer, preferably carrier film, and then the second carrier layer, preferably carrier film, is applied to the first adhesive layer. However, it is also possible that the first adhesive layer is applied to the second carrier layer, preferably carrier film, and then the film body comprising the second carrier layer, preferably carrier film, and the first adhesive layer is applied to the first carrier layer, preferably carrier film, and thus the first Adhesive layer is applied to the first carrier layer, preferably carrier film, with the aid of the second carrier layer, preferably carrier film.
Vorzugsweise wird als erste Kleberschicht eine durch elektromagnetische Strahlung aktivierbare Kleberschicht, insbesondere eine Kleberschicht bestehend aus einem UV-aktivierbaren Kleber verwendet, der durch Bestrahlung mit UV-Licht aktiviert werden kann. Hierdurch wird zum einen der Vorteil erzielt, dass die Aktivierung der ersten Kleberschicht in dem ersten Bereich zielgenau gesteuert werden kann. Weiter hat sich gezeigt, dass bei Verwendung einer derartigen Kleberschicht ein Ablösen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie von der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, während eines nachfolgenden Transfer-Prozesses sicher verhindert werden kann und auch so das Transferergebnis weiter verbessert werden kann.The first adhesive layer used is preferably an adhesive layer that can be activated by electromagnetic radiation, in particular an adhesive layer consisting of a UV-activatable adhesive that can be activated by irradiation with UV light. In this way, on the one hand, the advantage is achieved that the activation of the first adhesive layer in the first area can be precisely controlled. It has also been shown that when using such an adhesive layer, detachment of the first carrier layer, preferably carrier film, from the second carrier layer, preferably carrier film, can be reliably prevented during a subsequent transfer process and the transfer result can also be further improved in this way.
Vorzugsweise wird die erste Kleberschicht vollflächig sowohl im mindestens einen ersten Teilbereich als auch im zweiten Teilbereich auf die der Übertragungslage abgewandten Oberfläche der Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht. Die Aktivierung der ersten Kleberschicht im ersten Bereich erfolgt hierbei im Folgenden dann vor Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie. Die erste Kleberschicht kann hierbei beispielsweise mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise Tiefdruck oder Siebdruck, aber auch mittels Aufgießen, Aufsprühen oder Aufrakeln auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht werden.The first adhesive layer is preferably applied over the full area both in at least one first partial area and in the second partial area on the surface of the carrier layer, preferably carrier film, facing away from the transfer layer. The activation of the first adhesive layer in the first area then takes place in the following before the second part of the base film is peeled off. The first adhesive layer can be applied to the first carrier layer, preferably carrier film, for example by means of a printing process, for example gravure printing or screen printing, but also by means of pouring, spraying or knife-coating.
Die erste Kleberschicht wird vorzugsweise nach Aufbringen der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, durch Bestrahlung im ersten Bereich aktiviert, so dass die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im ersten Bereich an der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, haftet. Das Material der ersten Kleberschicht wird hierbei in Bezug auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, weiter bevorzugt so gewählt, dass die Haftung zwischen erster Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und zweiter Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, nach Aktivierung der ersten Kleberschicht auch bei Raumtemperatur (20°C) höher als die durch die Ablöseschicht vermittelte Haftung zwischen Übertragungslage und erster Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, ist. Weiter ist das Material der ersten Kleberschicht in Bezug auf die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, vorzugsweise so gewählt, dass die Haftung zwischen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, bei nicht aktivierter erster Kleberschicht geringer als die durch die Ablöseschicht vermittelte Haftung zwischen erster Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und Übertragungslage sowohl bei Zimmertemperatur (20°C) als bei Prägetemperatur (180°C) ist.The first adhesive layer is preferably activated by irradiation in the first area after application of the second carrier layer, preferably carrier film, so that the second carrier layer, preferably carrier film, adheres to the first carrier layer, preferably carrier film, in the first region. The material of the first adhesive layer is here in relation to the first carrier layer, preferably carrier film, and the second carrier layer, preferably carrier film, more preferably selected so that the adhesion between the first carrier layer, preferably carrier film, and second carrier layer, preferably carrier film, after activation of the The first adhesive layer, even at room temperature (20 ° C.), is higher than the adhesion mediated by the release layer between the transfer layer and the first carrier layer, preferably carrier film. Furthermore, the material of the first adhesive layer in relation to the first carrier layer, preferably carrier film, and the second carrier layer, preferably carrier film, is preferably chosen so that the adhesion between the first carrier layer, preferably carrier film, and the second carrier layer, preferably carrier film, is not activated first adhesive layer is lower than the adhesion mediated by the release layer between the first carrier layer, preferably carrier film, and transfer layer both at room temperature (20 ° C.) and at embossing temperature (180 ° C.).
Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Haftungseigenschaften zwischen der ersten Kleberschicht und erster und/oder zweiter Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, durch Aufbringen von Primern, Haftvermittlern oder durch Corona-, Flamm-, oder Plasmabehandlung der ersten bzw. zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, angepasst werden.Furthermore, it has proven advantageous that the adhesion properties between the first adhesive layer and the first and / or second carrier layer, preferably carrier film, are achieved by applying primers, adhesion promoters or by corona, flame or plasma treatment of the first or second carrier layer, preferably Carrier film.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die erste Kleberschicht von einer in Richtung der von der Übertragungslage abgewandten Seite der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, beabstandet angeordneten Strahlungsquelle bestrahlt. Die Strahlungsquelle ist hierbei vorzugsweise mehr als .10 mm von der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, beabstandet angeordnet. Als Strahlungsquelle wird vorzugsweise eine UV-Strahlungsquelle verwendet, welche die erste Kleberschicht mit kolliminiertem Licht, vorzugsweise mit UV-Licht, belichtet. Als Strahlungsquelle eignen sich so beispielsweise UV-Lampen mit einem nachgeschalteten Kollimator oder auch ein Laser.According to a preferred embodiment of the invention, the first adhesive layer is irradiated by a radiation source arranged at a distance in the direction of the side of the second carrier layer, preferably carrier film, which is remote from the transfer layer. The radiation source is preferably arranged at a distance of more than 10 mm from the second carrier layer, preferably carrier film. The radiation source used is preferably a UV radiation source which exposes the first adhesive layer to collimated light, preferably UV light. For example, UV lamps with a downstream collimator or a laser are suitable as the radiation source.
Durch eine derartige Belichtung der ersten Kleberschicht ist es möglich, die Belichtung der ersten Kleberschicht unabhängig von der Ausgestaltung der Übertragungslage der Grundfolie zu wählen. Vorzugsweise besteht die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, hierbei aus einem Material, welches für den Wellenlängenbereich der für die Belichtung verwendeten Strahlungsquelle weitgehend transparent ist.By exposing the first adhesive layer in this way, it is possible to select the exposure of the first adhesive layer independently of the configuration of the transfer layer of the base film. The second carrier layer, preferably carrier film, preferably consists of a material which is largely transparent for the wavelength range of the radiation source used for the exposure.
Eine selektive Belichtung der ersten Kleberschicht in den gewünschten Bereichen, beispielsweise die selektive Bestrahlung der ersten Kleberschicht in dem ersten Bereich zur Aktivierung der ersten Kleberschicht in dem ersten Bereich, kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Strahlungsquelle oder durch Anordnung einer Belichtungsmaske in dem Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und der ersten Kleberschicht erzielt werden.A selective exposure of the first adhesive layer in the desired areas, for example the selective irradiation of the first adhesive layer in the first area to activate the first adhesive layer in the first area, can be achieved by appropriate control of the radiation source or by arranging an exposure mask in the beam path between the radiation source and the first adhesive layer.
Weiter ist es auch möglich, die erste Kleberschicht durch Belichtung im zweiten Bereich zu deaktivieren. So ist es beispielsweise möglich, einen entsprechenden Kleber für die erste Kleberschicht zu verwenden, der beispielsweise mittels UV-Strahlung deaktivierbar ist. Weiter ist es auch möglich, einen UV-aktivierbaren Kleber für die erste Kleberschicht zu verwenden, der bei Bestrahlung mit UV-Licht aushärtet und die erste Kleberschicht vor Aufbringen der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im zweiten Bereich zu bestrahlen. Die erste Kleberschicht wird somit vor Aufbringung der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im zweiten Bereich ausgehärtet, so dass nach Aufbringen der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, ein Anhaften der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im zweiten Bereich nicht mehr möglich, da die erste Kleberschicht in diesem Bereich bereits ausgehärtet und damit deaktiviert wurde.It is also possible to deactivate the first adhesive layer by exposure in the second area. For example, it is possible to use a corresponding adhesive for the first adhesive layer that can be deactivated, for example, by means of UV radiation. Furthermore, it is also possible to use a UV-activatable adhesive for the first adhesive layer, which cures when irradiated with UV light and to irradiate the first adhesive layer in the second area before applying the second carrier layer, preferably carrier film. The first adhesive layer is thus cured in the second area before the second carrier layer, preferably carrier film, is applied, so that after the second carrier layer, preferably carrier film has been applied, the second carrier layer, preferably carrier film, can no longer adhere in the second region because the first adhesive layer has already hardened and thus deactivated in this area.
Vorzugsweise wird als Strahlungsquelle ein Laser verwendet, der so gesteuert wird, dass die erste Kleberschicht im ersten Bereich, nicht jedoch im zweiten Bereich bestrahlt wird und/oder im zweiten, nicht jedoch im ersten Bereich bestrahlt wird. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Ansteuerung eines die Position des Lasers oder den Ablenkwinkel des Laserstrahls bestimmenden Stellglieds erzielt werden.A laser is preferably used as the radiation source which is controlled in such a way that the first adhesive layer is irradiated in the first area but not in the second area and / or is irradiated in the second but not in the first area. This can be achieved, for example, by appropriate control of an actuator which determines the position of the laser or the deflection angle of the laser beam.
Weiter bevorzugt wird in dem Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und erster Kleberschicht eine Belichtungsmaske angeordnet, welche so ausgeformt und angeordnet ist, dass die erste Kleberschicht im ersten Bereich, nicht jedoch im zweiten Bereich bestrahlt wird oder die erste Kleberschicht im zweiten Bereich, nicht jedoch im ersten Bereich bestrahlt wird. Die Belichtungsmaske kann hierbei beispielsweise Teil eines Trommel- oder Bandbelichters sein.More preferably, an exposure mask is arranged in the beam path between the radiation source and the first adhesive layer, which is shaped and arranged such that the first adhesive layer is irradiated in the first area, but not in the second area, or the first adhesive layer in the second area, but not in the first area is irradiated. The exposure mask can be part of a drum or belt exposure unit.
Vorzugsweise wird die Übertragungslage zur Steuerung der Bestrahlung der ersten Kleberschicht verwendet.The transfer layer is preferably used to control the irradiation of the first adhesive layer.
Hierzu wird vorzugsweise die erste Kleberschicht von einer in Richtung der von der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, abgewandten Seite der Übertragungslage angeordneten und von der Übertragungslage beabstandet angeordneten Strahlungsquelle bestrahlt. Die Übertragungslage ist damit im Strahlengang zwischen Strahlungsquelle und erster Kleberschicht angeordnet.For this purpose, the first adhesive layer is preferably irradiated by a radiation source arranged in the direction of the side of the transfer layer facing away from the first carrier layer, preferably carrier film, and arranged at a distance from the transfer layer. The transfer layer is thus arranged in the beam path between the radiation source and the first adhesive layer.
Vorzugsweise weist die Übertragungslage eine opake, im ersten oder zweiten Bereich vorgesehene und in dem zweiten bzw. dem ersten Bereich nicht vorgesehene Schicht auf, welche als Maskierungsschicht zur Steuerung der Bestrahlung der ersten Kleberschicht verwendet wird. So ist es beispielsweise möglich, eine metallische Reflexionsschicht der Übertragungslage als Maskierungsschicht zur Steuerung der Bestrahlung der ersten Kleberschicht zu verwenden. Hierdurch ist es möglich, die Belichtung der ersten Kleberschicht passergenau zum Design der Dekorschicht zu steuern.The transfer layer preferably has an opaque layer provided in the first or second area and not provided in the second or first area, which is used as a masking layer for controlling the irradiation of the first adhesive layer. For example, it is possible to use a metallic reflection layer of the transfer layer as a masking layer for controlling the irradiation of the first adhesive layer. This makes it possible to control the exposure of the first adhesive layer in register with the design of the decorative layer.
Bei der metallischen Reflexionsschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Metallschicht aus Chrom, Kupfer, Silber oder Gold oder einer Legierung solcher Metalle, die beispielsweise im Vakuum in einer Schichtdicke von 0,01 µm bis 0,04 µm aufgedampft werden kann.The metallic reflective layer is preferably a metal layer made of chromium, copper, silver or gold or an alloy of such metals, which can be vapor-deposited in a vacuum in a layer thickness of 0.01 μm to 0.04 μm, for example.
Vorzugsweise wird in einem ersten Bestrahlungsschritt die erste Kleberschicht vor Aufbringen der zweiten Trägerfolie von einer in Richtung der von der ersten Trägerfolie abgewandten Seite der Übertragungslage angeordneten und von der Übertragungslage beabstandet angeordneten Strahlungsquelle durch die als Maskierungsschicht wirkende Lage bestrahlt und in dem zweiten Bereich deaktiviert. In einem zweiten Bestrahlungsschritt wird die erste Kleberschicht sodann nach Aufbringen der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, von einer in Richtung der von der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, abgewandten Seite der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, angeordneten und von der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, beabstandet angeordneten Strahlungsquelle bestrahlt und in dem ersten Bereich aktiviert.In a first irradiation step, the first adhesive layer is preferably irradiated through the layer acting as a masking layer and deactivated in the second area from a radiation source arranged in the direction of the side of the transfer layer facing away from the first carrier foil and arranged at a distance from the transfer layer. In a second irradiation step, after the application of the second carrier layer, preferably carrier film, the first adhesive layer is then arranged from a side of the second carrier layer, preferably carrier film, facing away from the first carrier layer, preferably carrier film, and from the second carrier layer, preferably carrier film, spaced apart radiation source irradiated and activated in the first area.
Die Belichtung der ersten Kleberschicht kann - wie oben beschrieben - einstufig erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Belichtung mehrstufig erfolgt. So ist es beispielsweise möglich, dass in einem ersten Belichtungsschritt die Kleberschicht zwar aktiviert wird, aber noch kein vollständiges Aushärten des Klebers erfolgt. Nach Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie wird die verbleibende Folie mit der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und dem ersten Teil der Grundfolie sodann nachbestrahlt, wobei die erste Kleberschicht vollständig aushärtet.The exposure of the first adhesive layer can - as described above - take place in one step. However, it is also possible for the exposure to take place in several stages. It is thus possible, for example, that the adhesive layer is activated in a first exposure step, but the adhesive does not yet fully cure. After the second part of the base film has been peeled off, the remaining film with the second carrier layer, preferably carrier film, and the first part of the base film is then irradiated, the first adhesive layer hardening completely.
Die Übertragungslage kann vorzugsweise Marken aufweisen, die zur Bestimmung des ersten und zweiten Bereiches der ersten Kleberschicht und/oder zur Bestimmung der ersten und zweiten Teilbereiche der Grundfolie verwendet werden können. Diese Marken stellen somit Registermarken dar. Die Marken können aus einem Druckstoff, aus einem Oberflächenrelief, aus einem magnetischen oder einem elektrisch leitfähigen Stoff ausgeformt sein. Es kann sich bei den Marken so beispielsweise um optisch auslesbare Registermarken handeln, die sich durch ihren Farbwert, ihre Opazität oder ihre Reflexionseigenschaften von dem Hintergrund unterscheiden. Es kann sich bei den Marken auch um eine makroskopische oder diffraktive Reliefstruktur handeln, die das einfallende Licht in einem vorgegebenen Winkelbereich ablenkt und sich durch diese Eigenschaften von dem Hintergrundbereich optisch unterscheiden. Es kann sich bei den Registermarken aber auch um mittels eines magnetischen oder eines die elektrische Leitfähigkeit erfassenden Sensors erfassbare Registermarken handeln. Die Marken werden erfasst, beispielsweise mittels eines optischen Sensors und mittels der Marken wird sodann die Durchtrennung der Trägerlage, vorzugsweise Trägerlage, die Aktivierung der ersten Kleberschicht, die Deaktivierung der ersten Kleberschicht und/oder das Aufbringen der ersten Kleberschicht gesteuert. So weist die Übertragungslage beispielsweise optisch auslesbare Registermarken auf, welche die Bestrahlung der ersten Kleberschicht und vorzugsweise auch das Durchtrennen der ersten Trägerlage entlang der Grenzlinie zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich steuert. Auch hierdurch ist eine registergenaue Aktivierung sowohl der ersten Kleberschicht als auch eine registergenaue Durchtrennung der Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, zum Design der Übertragungslage möglich.The transfer layer can preferably have marks which can be used to determine the first and second areas of the first adhesive layer and / or to determine the first and second partial areas of the base film. These marks thus represent register marks. The marks can be formed from a printing material, from a surface relief, from a magnetic or an electrically conductive material. For example, the marks can be optically readable register marks which differ from the background in terms of their color value, their opacity or their reflective properties. The marks can also be a macroscopic or diffractive relief structure which deflects the incident light in a predetermined angular range and which differs optically from the background area through these properties. However, the register marks can also be register marks which can be detected by means of a magnetic sensor or a sensor which detects the electrical conductivity. The marks are detected, for example by means of an optical sensor, and the marks are then used to control the severing of the carrier layer, preferably the carrier layer, the activation of the first adhesive layer, the deactivation of the first adhesive layer and / or the application of the first adhesive layer. For example, the transfer layer has optically readable register marks which control the irradiation of the first adhesive layer and preferably also the severing of the first carrier layer along the boundary line between the at least one first sub-area and the second sub-area. This also enables both the first adhesive layer to be activated in exact register and the carrier layer, preferably the carrier film, to be severed in perfect register for the design of the transfer layer.
Die Marken sind vorzugsweise im zweiten Teilbereich der Grundfolie angeordnet. Die Marken können hierbei beispielsweise als Linien oder Streifen ausgeformt sein, welche vorzugsweise quer zur Längsrichtung der Folienbahn verlaufen, welche die Grundfolie ausbildet. Die Marken sind hierbei vorzugsweise zwischen zwei ersten Bereichen der Grundfolie angeordnet.The marks are preferably arranged in the second partial area of the base film. The marks can be formed here, for example, as lines or stripes, which preferably run transversely to the longitudinal direction of the film web that forms the base film. The marks are preferably arranged between two first areas of the base film.
Vorzugsweise sind weiter jedem ersten Teil der Grundfolie ein oder mehrere Registermarken zugeordnet.One or more register marks are preferably also assigned to each first part of the base film.
Weiter ist es auch möglich, dass die erste Kleberschicht von einer Heißkleberschicht oder von einer durch Druck aktivierbaren Kleberschicht gebildet wird.Furthermore, it is also possible for the first adhesive layer to be formed by a hot-melt adhesive layer or by an adhesive layer that can be activated by pressure.
Weiter ist es auch möglich, dass die erste Kleberschicht von einer latent reaktiven Kleberschicht, vorzugsweise von einer latent reaktiven Heißkleberschicht gebildet wird. Bei einer latent reaktiven Kleberschicht handelt es sich um eine Kleberschicht, die nach Aktivierung noch nicht vollständig ausgehärtet ist und deren vollständige Aushärtung und damit Entwicklung der vollen Klebekraft erst nach einer vordefinierten Zeitdauer ab Aktivierung unter vordefinierten Umweltbedingungen erreicht wird. Handelt es sich beispielsweise um eine latent reaktive Heißkleberschicht oder um einen latent reaktive Kaltkleberschicht, so wird die Kleberschicht in einem ersten Schritt durch Temperatur und/oder Druck aktiviert und erzielt hierbei zwischen 10% und 90% der maximalen Klebekraft. Nach einer von der Kleberzusammensetzung abhängigen, vorbestimmten Zeit, beispielsweise 10 Minuten bis 72 Stunden härtet die Kleberschicht dann vollständig aus und entwickelt ihre volle Klebekraft. So wird beispielsweise nach Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie die verbleibende Folie mit der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und dem ersten Teil der Grundfolie über eine vordefinierte Zeit bei Raumtemperatur und gegebenenfalls erhöhter Temperatur zur Aushärtung der latenten reaktiven Kleberschicht gelagert und so ein vollständiges Aushärten der latent reaktiven Kleberschicht erzielt. Unter Aktivierung der ersten Kleberschicht ist insbesondere in diesem Zusammenhang eine Einwirkung auf die Kleberschicht zu verstehen, die die Kleberschicht veranlasst, eine chemische Reaktion auszulösen, die zu einer mindestens 10%-igen Erhöhung der Klebekraft nach weitgehendem Abschluss der chemischen Reaktion führt.Furthermore, it is also possible for the first adhesive layer to be formed by a latently reactive adhesive layer, preferably by a latently reactive hot-melt adhesive layer. A latently reactive adhesive layer is an adhesive layer that has not yet fully hardened after activation and whose complete hardening and thus development of full adhesive force is only achieved after a predefined period of time from activation under predefined environmental conditions. If, for example, it is a latently reactive hot-melt adhesive layer or a latently reactive cold-adhesive layer, the adhesive layer is activated in a first step by temperature and / or pressure and achieves between 10% and 90% of the maximum adhesive force. After a predetermined time dependent on the adhesive composition, for example 10 minutes to 72 hours, the adhesive layer then cures completely and develops its full adhesive strength. For example, after the second part of the base film has been peeled off, the remaining film with the second carrier layer, preferably carrier film, and the first part of the base film is stored for a predefined time at room temperature and optionally at an elevated temperature to cure the latent reactive adhesive layer and thus complete curing of the latently reactive adhesive layer achieved. In this context, activation of the first adhesive layer is understood to mean, in particular, an action on the adhesive layer which causes the adhesive layer to trigger a chemical reaction which leads to an at least 10% increase in the adhesive force after the chemical reaction has largely ended.
Als latent reaktiver Klebstoff kann auch ein mikroverkapselter Reaktivklebstoff eingesetzt werden, wie er z.B. unter der Bezeichnung Purbond HCMO von der Firma Ebnöther AG, Sempach, Schweiz erhältlich ist. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise in einem Pulverbeschichtungsverfahren bei Temperaturen zwischen etwa 60°C bis 70C° auf die erste oder zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, aufgebracht werden, wobei durch die bei dieser Temperatur stattfindende Fixierung eine lackähnliche Kleberschicht gebildet wird, die noch nicht aktiviert ist. Durch Ausübung von Hitze und/oder Druck werden die Mikrokapseln aufgebrochen und der Kleber härtet in diesem Bereich aus.A microencapsulated reactive adhesive can also be used as the latently reactive adhesive, as is available, for example, under the name Purbond HCMO from Ebnöther AG, Sempach, Switzerland. Such an adhesive can, for example, be applied to the first or second carrier layer, preferably carrier film, in a powder coating process at temperatures between about 60 ° C. to 70 ° C., with the fixing taking place at this temperature forming a lacquer-like adhesive layer which is still is not activated. By applying heat and / or pressure, the microcapsules are broken open and the adhesive hardens in this area.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht die erste Kleberschicht aus einem Heißkleber und die erste Kleberschicht wird mittels eines beheizten Prägestempels im ersten, jedoch nicht im zweiten Bereich vor dem Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie aktiviert.According to a preferred exemplary embodiment of the invention, the first adhesive layer consists of a hot-melt adhesive and the first adhesive layer is activated by means of a heated embossing stamp in the first, but not in the second area, before the second part of the base film is peeled off.
Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn die erste Kleberschicht im zweiten Bereich mittels Überdrucken mit einer Deaktivierungsschicht deaktiviert wird oder die erste Kleberschicht auf die erste und/oder zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im ersten Bereich, nicht jedoch im zweiten Bereich, aufgedruckt wird. Weiter ist es auch möglich, dass die erste Kleberschicht im ersten Bereich und im zweiten Bereich mit unterschiedlicher Flächendichte aufgebracht wird, sodass sich die mittlere Klebekraft pro Flächeneinheit, insbesondere pro cm2 im ersten und zweiten Bereich unterscheidet.Furthermore, it is also advantageous if the first adhesive layer in the second area is deactivated by means of overprinting with a deactivation layer or the first adhesive layer is printed onto the first and / or second carrier layer, preferably carrier film, in the first area, but not in the second area. Furthermore, it is also possible for the first adhesive layer to be applied in the first area and in the second area with different surface densities, so that the average adhesive force per unit area, in particular per cm 2, differs in the first and second area.
Weiter ist es auch vorteilhaft, wenn die erste Klebstoffschicht im zweiten Bereich mittels Überdrucken mit einer Deaktivierungsschicht deaktiviert wird oder die erste Klebstoffschicht auf die erste und/oder zweite Trägerfolie im ersten Bereich, nicht jedoch im zweiten Bereich, aufgedruckt wird. Die Deaktivierungsschicht kann beispielsweise aus Silikon oder silikonhaltigen Stoffen oder aus Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon®) sein.It is also advantageous if the first adhesive layer in the second area is deactivated by means of overprinting with a deactivation layer or if the first adhesive layer is printed onto the first and / or second carrier film in the first area, but not in the second area. The deactivation layer can be made, for example, of silicone or silicone-containing substances or of polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon® ).
Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform die erste Kleberschicht in einem punktförmigen Muster im ersten und/oder zweiten Flächenbereich aufgedruckt, wobei der Unterschied in der Flächendichte durch Variation der Punktgrößen und/oder der Rasterweiten zwischen den Klebepunkten erzielt werden kann. Weiter ist es auch möglich, hierzu im ersten Bereich die Kleberschicht vollflächig aufzubringen und im zweiten Bereich die Kleberschicht lediglich in Form eines punktförmigen Rasters aufzubringen oder im zweiten Bereich die erste Kleberschicht nicht aufzubringen und im ersten Bereich die Kleberschicht in einem punktförmigen Raster aufzubringen. Die mittlere Flächenbelegung der ersten und/oder zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, mit der ersten Kleberschicht unterscheidet sich im ersten Bereich von der im zweiten Bereich hierbei um mindestens 15%.In this embodiment, the first adhesive layer is preferably printed in a dot-like pattern in the first and / or second surface area, the difference in surface density being able to be achieved by varying the dot sizes and / or the grid widths between the adhesive dots. Furthermore, it is also possible to apply the adhesive layer over the entire surface in the first area and to apply the adhesive layer only in the form of a punctiform grid in the second area or not to apply the first adhesive layer in the second area and to apply the adhesive layer in a punctiform grid in the first area. The mean surface coverage of the first and / or second carrier layer, preferably carrier film, with the first adhesive layer differs in the first area from that in the second area by at least 15%.
Vorzugsweise wird die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, mittels zweier gegenüberliegender Rollen auf die Grundfolie auflaminiert.The second carrier layer, preferably carrier film, is preferably laminated onto the base film by means of two opposing rollers.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird die Übertragungslage, die Ablöseschicht und die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, entlang der den mindestens einen ersten Teilbereich definierenden Grenzlinie vollständig durchtrennt. Hierbei ist es auch möglich, dass auch die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, teilweise mit durchtrennt wird. Vorzugsweise ist hierbei jedoch Sorge dafür zu tragen, dass die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, weniger als zu 50 %, vorzugsweise weniger als zu 90 %, durchtrennt wird.According to a preferred exemplary embodiment of the invention, the transfer layer, the release layer and the first carrier layer, preferably carrier film, are completely severed along the boundary line defining the at least one first partial area. It is also possible here that the second carrier layer, preferably carrier film, is also partially cut through. In this case, however, it is preferable to ensure that the second carrier layer, preferably carrier film, is severed less than 50%, preferably less than 90%.
Die Durchtrennung der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, erfolgt vorzugsweise mittels Stanzens, beispielsweise mittels einer Rotationsstanze oder mittels eines Lasers.The first carrier layer, preferably carrier film, is preferably severed by means of punching, for example by means of a rotary punch or by means of a laser.
Vorzugsweise erfolgt das Durchtrennen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, im Register zu der Grenzlinie zwischen dem ersten und zweiten Bereich. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert andererseits keine hohe Registergenauigkeit zwischen dem die erste Kleberschicht strukturierenden Prozess (Belichtung, Bedrucken, Beprägen) und dem Durchtrennungs-Prozess (Stanzen), so dass kostengünstige, großindustrielle Prozesse eingesetzt werden können.The first carrier layer, preferably carrier film, is preferably severed in register with the boundary line between the first and second area. On the other hand, the method according to the invention does not require high register accuracy between the process structuring the first adhesive layer (exposure, printing, embossing) and the severing process (punching), so that inexpensive, large-scale industrial processes can be used.
Weiter ist es vorteilhaft, dass der von der Grundfolie, der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und der ersten Kleberschicht gebildete Folienkörper mittels eines Heißprägestempels bearbeitet wird, der gleichzeitig die erste Kleberschicht im ersten Teilbereich aktiviert und die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, entlang der dem mindestens einen ersten Teilbereich definierenden Grenzlinie mindestens teilweise durchstanzt. Hierdurch wird eine sehr hohe Registergenauigkeit zwischen diesen beiden Prozessen erzielt und im Weiteren die Anzahl der Bearbeitungsschritte reduziert.It is also advantageous that the film body formed by the base film, the second carrier layer, preferably the carrier film, and the first adhesive layer is processed by means of a hot stamping stamp which simultaneously activates the first adhesive layer in the first sub-area and the first carrier layer, preferably the carrier film, along the at least partially punched through at least one boundary line defining a first partial area. This achieves a very high register accuracy between these two processes and also reduces the number of processing steps.
Vorzugsweise wird nach Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie die verbleibende Folie mit der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und dem ersten Teil der Grundfolie als Transferfolie, insbesondere Heißprägefolie, zur Herstellung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Anordnung verwendet.Preferably, after peeling off the second part of the base film, the remaining film with the second carrier layer, preferably carrier film, and the first part of the base film is used as a transfer film, in particular hot stamping film, for producing the microfluidic arrangement according to the invention.
Weiter ist es möglich, dass diese Transferfolie eine Vielzahl von ersten Teilbereichen aufweist, die jeweils ein wenigstens Analyseelement umfassen, das jeweils mittels Transfer auf eine Basislage verwendet wird.It is also possible for this transfer film to have a multiplicity of first partial areas, each of which includes at least one analysis element that is used in each case by means of transfer to a base layer.
Beispielsweise können ein oder mehr Analyseelemente, die nach dem Transfer beispielsweise in Fluidverbindung miteinander stehen, auf eine Basislage übertragen werden.For example, one or more analysis elements, which are in fluid connection with one another after the transfer, for example, can be transferred to a base layer.
Hierzu kann vorzugsweise nach Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie die verbleibende Folie mit der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und dem ersten Teil der Grundfolie auf ein Zielsubstrat aufgelegt, ein oder mehrere erste Teilbereiche der Grundfolie auf das Zielsubstrat durch Aktivierung einer zwischen der Dekorlage und dem Zielsubstrat angeordneten Kleberschicht appliziert und der Mehrschichtkörper umfassend die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, die erste Kleberschicht und die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, von der Übertragungslage der applizierten ein oder mehreren ersten Teilbereiche der Grundfolie abgezogen werden.For this purpose, after peeling off the second part of the base film, the remaining film with the second carrier layer, preferably carrier film, and the first part of the base film can be placed on a target substrate, one or more first partial areas of the base film can be placed on the target substrate by activating one between the decorative layer and the The adhesive layer arranged on the target substrate is applied and the multilayer body comprising the first carrier layer, preferably carrier film, the first adhesive layer and the second carrier layer, preferably carrier film, are peeled off from the transfer layer of the applied one or more first partial areas of the base film.
Hierzu ist auf der der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, abgewandten Seite der Übertragungslage eine zweite Kleberschicht aufgebracht, bei der es sich vorzugsweise um eine Heißkleberschicht handelt. Weiter ist es auch möglich, dass es sich bei der zweiten Kleberschicht um eine Kaltkleberschicht oder um eine latent reaktive Heißkleberschicht handelt.For this purpose, a second adhesive layer, which is preferably a hot-melt adhesive layer, is applied to the side of the transfer layer facing away from the first carrier layer, preferably carrier film. Furthermore, it is also possible for the second adhesive layer to be a cold adhesive layer or a latently reactive hot melt adhesive layer.
Vorzugsweise werden für die erste Kleberschicht und für die zweite Kleberschicht unterschiedliche Kleber verwendet. So ist es beispielsweise möglich, für die erste Kleberschicht einen Kaltkleber und für die zweite Kleberschicht einen Heißkleber zu verwenden. Falls als erste und als zweite Kleberschicht Heißkleberschichten verwendet werden, ist es vorteilhaft, Heißkleberschichten zu wählen, die unterschiedliche Aktivierungstemperaturen besitzen, wobei die Aktivierungstemperatur der ersten Kleberschicht höher als die der zweiten Kleberschicht ist. Hierdurch wird das Transferergebnis verbessert.Different adhesives are preferably used for the first adhesive layer and for the second adhesive layer. For example, it is possible to use a cold adhesive for the first adhesive layer and a hot melt adhesive for the second adhesive layer. If hot-melt adhesive layers are used as the first and second adhesive layers, it is advantageous to choose hot-melt adhesive layers which have different activation temperatures, the activation temperature of the first adhesive layer being higher than that of the second adhesive layer. This improves the transfer result.
Als zweite Trägerfolie wird vorzugsweise eine transparente Kunststofffolie einer Dicke von mehr als 6 µm, vorzugsweise einer Dicke zwischen 6 µm und 250 µm verwendet. Es ist jedoch auch möglich, als zweite Trägerfolie ein Papiersubstrat oder Teslin® (matte, weiße, ungestrichene einlagige Polyethylenfolie) zu verwenden. Als erste Trägerfolie wird vorzugsweise eine Kunststofffolie einer Dicke zwischen 4 µm und 75 µm verwendet.A transparent plastic film with a thickness of more than 6 μm, preferably a thickness between 6 μm and 250 μm, is preferably used as the second carrier film. However, it is also possible to use a paper substrate or Teslin® (matt, white, uncoated, single-layer polyethylene film) as the second carrier film. A plastic film with a thickness between 4 μm and 75 μm is preferably used as the first carrier film.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind zwei oder mehr erste Teilbereiche vorgesehen und jeder der ersten Teilbereiche ist von dem als zusammenhängender Bereich ausgeformten zweiten Teilbereich umschlossen. Hierdurch wird ein Abziehen des zweiten Bereichs der Grundfolie erleichtert.According to a preferred exemplary embodiment of the invention, two or more first partial areas are provided and each of the first partial areas is enclosed by the second partial area formed as a coherent area. This makes it easier to pull off the second area of the base film.
Vorzugsweise überdeckt der erste Bereich mindestens 50% jedes ersten Teilbereichs, weiter bevorzugt mehr als 70% jedes ersten Teilbereichs. Es ist weiter auch möglich, dass der erste Bereich jeden ersten Teilbereich vollständig überdeckt. Weiter überdeckt der zweite Teilbereich den ersten Bereich bevorzugt um weniger als 5%. Durch diese Maßnahme wird weiter sichergestellt, dass das Abziehen des zweiten Teils der Grundfolie mit hoher Zuverlässigkeit erfolgen kann.The first area preferably covers at least 50% of each first sub-area, more preferably more than 70% of each first sub-area. It is furthermore also possible for the first area to completely cover each first partial area. Furthermore, the second sub-area preferably covers the first area by less than 5%. This measure further ensures that the second part of the base film can be pulled off with high reliability.
Die zuvor beschriebene Grundfolie kann im erfindungsgemäßen Verfahren sowohl als Transferfolie wie auch als Laminierfolie ausgebildet sein. Ist die Grundfolie als Transferfolie ausgebildet, dann wird insbesondere die Übertragungslage der Grundfolie auf ein Substrat übertragen und im Anschluss wird die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, davon abgezogen und verbleibt bevorzugt auf der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie. Hierbei ist besonders bevorzugt eine Ablöseschicht zwischen Übertragungslage und erster Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie angeordnet.In the method according to the invention, the base film described above can be designed both as a transfer film and as a laminating film. If the base film is designed as a transfer film, then in particular the transfer layer of the base film is transferred to a substrate and then the first carrier layer, preferably carrier film, is removed therefrom and preferably remains on the second carrier layer, preferably carrier film. Here, a release layer is particularly preferably arranged between the transfer layer and the first carrier layer, preferably carrier film.
Ist die Grundfolie als Laminierfolie ausgebildet, dann werden insbesondere die Übertragungslage und die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, der Grundfolie auf ein Substrat übertragen und im Anschluss wird die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, davon abgezogen. Hierbei ist besonders bevorzugt ein Ablösesystem zwischen der ersten und der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie angeordnet.If the base film is designed as a laminating film, then in particular the transfer layer and the first carrier layer, preferably carrier film, of the base film are transferred to a substrate and then the second carrier layer, preferably carrier film, is peeled off therefrom. Here, a release system is particularly preferably arranged between the first and the second carrier layer, preferably carrier film.
Zudem können unterschiedliche Formen der Transferfolie mit einer gleichbleibenden Stempelform übertragen werden. Es ist auch möglich, mehrere, benachbarte, isolierte Patches mittels eines einzigen Stempels zu übertragen. Die äußere Form des Patches muss nicht mit der äußeren Form des Heißprägestempels übereinstimmen. Vorzugsweise wird hierbei der Heißprägestempel größer als der zu transferierende Teil der Grundfolie gewählt.In addition, different shapes of the transfer film can be transferred with a constant stamp shape. It is also possible to transfer several, adjacent, isolated patches using a single stamp. The external shape of the patch does not have to match the external shape of the hot stamping stamp. The hot stamping die is preferably selected to be larger than the part of the base film to be transferred.
Neben einem Heißprägestempel, mit dem eine Heißprägung mittels Prägedruck und Wärme durchgeführt wird, kann auch eine Ultraschallprägestempel mit entsprechend gestaltetem Gegendrucklager Anwendung finden, mit dem eine Heißprägung mittels Prägedruck und Ultraschall als alternative Energieform durchgeführt wird. Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines Rollenlaminators, insbesondere eines semirotativen Laminators und/oder Mehrrollenlaminators (beispielsweise sind für Banknotenanwendungen mehrere Laminationsrollen in Reihe hintereinander angeordnet). Weiterhin ist es möglich, die erste Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, mit Hilfe einer Umlenkwalze nahe an die mit UV-Klebstoff bedruckte zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, heranzuführen, ohne beide Trägerlagen, vorzugsweise Trägerfolien, aneinanderzupressen. Zusätzliche, nachfolgende Umlenkwalzen sorgen dann für den nötigen Kontakt beider Trägerlagen, vorzugsweise Trägerfolien, vor der Aushärtung mit UV-Licht.In addition to a hot stamping stamp, with which hot stamping is carried out by means of stamping pressure and heat, an ultrasonic stamping stamp with a correspondingly designed counter pressure bearing can also be used, with which hot stamping is carried out using stamping pressure and ultrasound as an alternative form of energy. It is also possible to use a roll laminator, in particular a semi-rotary laminator and / or multiple roll laminator (for example, several lamination rolls are arranged one behind the other for bank note applications). It is also possible to bring the first carrier layer, preferably carrier film, close to the UV adhesive printed second carrier layer, preferably carrier film, with the aid of a deflecting roller, without pressing both carrier layers, preferably carrier films, together. Additional, subsequent deflection rollers then ensure the necessary contact between the two carrier layers, preferably carrier films, before curing with UV light.
Es ist dabei auch möglich, dass der zweite Teilbereich nicht zusammenhängend ist oder auch Unterbereiche aufweist, in denen der gesamte Folienverbund entfernt wird. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform jeder Patch zumindest einen umschlossenen Freiraum aufweisen, beispielsweise einen Einlass und/oder Auslass. Der Einlass und/oder Auslass kann beispielsweise ebenso während des Stanzvorgangs erzeugt werden. Der Einlass und/oder Auslass und/oder auch andere Durchbrechungen oder Aussparungen können beispielsweise ebenso in einem separaten Arbeitsgang, beispielsweise in einem separaten Stanzvorgang und/oder in einem separaten Laservorgang und/oder in einem separaten Fräsdurchgang erzeugt werden.It is also possible that the second partial area is not contiguous or also has sub-areas in which the entire film composite is removed. For example, in one embodiment each patch can have at least one enclosed free space, for example an inlet and / or outlet. The inlet and / or outlet can, for example, also be generated during the punching process. The inlet and / or outlet and / or also other openings or recesses can, for example, also be produced in a separate operation, for example in a separate punching process and / or in a separate laser process and / or in a separate milling pass.
Dabei besitzt das verwendete Stanzblech beispielsweise zwei Stanzhöhen; eine, um nur die Übertragungslage für die Freistellung von ersten Bereiche und den ggf. vorhandenen beizubehaltenden Markenbereich zu durchtrennen und eine weitere, höhere um den gesamten Folienverbund zu durchtrennen und damit ein Loch zu erzeugen. Auch Lasern mit verschiedenen Einstellungen für Kiss-Cut und Durchstanzen ist prinzipiell möglich. Die dabei entstehenden Folienbruchstücke werden meist aus dem Folienverbund herausgedrückt oder ausgeblasen. In diesem Teilbereich wird also der gesamte Folienverbund entfernt.The punching sheet used has, for example, two punching heights; one to cut through only the transfer layer for the release of the first areas and the possibly existing mark area to be retained and another, higher one to cut through the entire film composite and thus create a hole. Lasers with different settings for kiss-cut and punching are also possible in principle. The resulting film fragments are usually pressed or blown out of the film composite. The entire film composite is removed in this sub-area.
Die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, kann sowohl einlagig als auch mehrlagig sein. Die Lagen können aus unterschiedlichen oder gleichen Materialien bestehen, beispielsweise aus Papier und/oder Gewebe und/oder Teslin® und/oder gleichen oder unterschiedlichen Kunststoffschichten. Sie können miteinander verklebt sein oder zum Beispiel durch Koextrusion oder durch Mehrfachbeschichtungen hergestellt sein.The second carrier layer, preferably carrier film, can be single-layer or multi-layer. The layers can consist of different or the same materials, for example paper and / or fabric and / or Teslin® and / or the same or different plastic layers. They can be glued to one another or produced, for example, by coextrusion or by multiple coatings.
Bevorzugt werden also für die erste und zweite Klebstoffschicht unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich aktivierbare Klebstoffe verwendet. Insbesondere ist es vorteilhaft, für die erste Klebstoffschicht einen strahlungsaktivierbaren Klebstoff und für die zweite Klebstoffschicht einen thermisch aktivierbaren Klebstoff zu verwenden. Ein thermisch aktivierbarer Klebstoff kann sowohl reaktiv als auch nicht reaktiv sein. Zudem sind mehrschichtige Aufbauten möglich. Neben strahlungsaktivierbaren Klebstoffen sind auch andere reaktive Arten von Klebstoffen, wie zum Beispiel Ein- und Zwei-Komponentensysteme (Epoxysysteme und/oder beispielsweise mit Isocyanaten als Initiator für eine Polymerisation bzw. Vernetzung) möglich.Different adhesives, in particular adhesives that can be activated differently, are therefore preferably used for the first and second adhesive layers. In particular, it is advantageous to use a radiation-activatable adhesive for the first adhesive layer and a thermally activated adhesive for the second adhesive layer. A thermally activated adhesive can be both reactive and non-reactive. Multi-layer structures are also possible. In addition to adhesives that can be activated by radiation, other reactive types of adhesives, such as one- and two-component systems (epoxy systems and / or, for example, with isocyanates as initiators for polymerization or crosslinking), are also possible.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die zweite Klebstoffschicht beim Heißprägen des ersten Teils der Grundfolie auf ein Substrat aktiviert wird. Vor dem Heißprägen weist die zweite Klebstoffschicht also bevorzugt keine Klebrigkeit auf. Beim Heißprägen und der Aktivierung erhöht sich dann die Zwischenschichthaftung zwischen den Trägerlagen, bevorzugt um mehr als 50%, bevorzugt mehr als 100%, besonders bevorzugt mehr als 200%.It is advantageous here if the second adhesive layer is activated when the first part of the base film is hot-stamped onto a substrate. Before the hot stamping, the second adhesive layer therefore preferably has no tack. During hot stamping and activation, the interlayer adhesion between the carrier layers then increases, preferably by more than 50%, preferably more than 100%, particularly preferably more than 200%.
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Heißprägen bei einer Temperatur von 80°C bis 300°C, bevorzugt von 100°C bis 240°C, besonders bevorzugt von 100°C bis 180°C und/oder mit einem Prägedruck von 10 N/cm2 bis 10000 N/cm2, bevorzugt von 100 N/cm2 bis 5000 N/cm2 und/oder mit einer Prägezeit von 0,01 s bis 2s, bevorzugt von 0,01s bis 1s, erfolgt.It is preferred if the hot stamping is carried out at a temperature of 80 ° C to 300 ° C, preferably from 100 ° C to 240 ° C, particularly preferably from 100 ° C to 180 ° C and / or with an embossing pressure of 10 N / cm 2 to 10,000 N / cm 2 , preferably from 100 N / cm 2 to 5000 N / cm2 and / or with an embossing time of 0.01 s to 2 s, preferably from 0.01 s to 1 s.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zweite Klebstoffschicht vor dem Aufbringen der zweiten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, auf die Grundfolie getrocknet wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die zweite Klebstoffschicht vor dem Heißprägen keine Klebrigkeit aufweist. Es können auch variierende Flächenbelegungen der zweiten Klebstoffschicht (zum Beispiel im ersten Teilbereich unterschiedliche Flächenbelegungen im Innen- oder Außenbereich) zum Einsatz kommen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die zweite Klebstoffschicht in einem Raster, insbesondere einem Linienraster oder Punktraster mit einer Rasterdichte von 40 Linien pro cm bis 80 Linien pro cm aufgebracht wird.It is also advantageous if the second adhesive layer is dried before the second carrier layer, preferably carrier film, is applied to the base film. This ensures that the second adhesive layer does not have any tackiness before the hot stamping. It is also possible to use varying surface assignments of the second adhesive layer (for example different surface assignments in the inner or outer area in the first partial area). It is also advantageous if the second adhesive layer is applied in a grid, in particular a line grid or point grid with a grid density of 40 lines per cm to 80 lines per cm.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die zweite Klebstoffschicht aus einem thermoplastischen Klebstoff mit einer Glasübergangstemperatur von 50°C bis 150°C, bevorzugt von 100°C bis 120°C gebildet wird. Die zweite Klebstoffschicht kann mehrschichtig aufgebaut sein.It is particularly preferred if the second adhesive layer is formed from a thermoplastic adhesive with a glass transition temperature of 50 ° C to 150 ° C, preferably 100 ° C to 120 ° C. The second adhesive layer can have a multilayer structure.
Es ist zweckmäßig, wenn die zweite Klebstoffschicht mit einem Flächengewicht von 0,1 g/m2 bis 10 g/m2, bevorzugt von 2 g/m2 bis 5 g/m2 aufgetragen wird.It is useful if the second adhesive layer is applied with a weight per unit area of 0.1 g / m 2 to 10 g / m 2 , preferably of 2 g / m 2 to 5 g / m 2 .
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die erste Klebstoffschicht in einem Raster, insbesondere einem Linienraster oder Punktraster mit einer Rasterdichte von 40 Linien pro cm bis 80 Linien pro cm aufgebracht wird. Es können auch variierende Flächenbelegungen der ersten Klebstoffschicht (zum Beispiel im ersten Teilbereich unterschiedliche Flächenbelegungen im Innen- oder Außenbereich) zum Einsatz kommen.It is also advantageous if the first adhesive layer is applied in a grid, in particular a line grid or point grid with a grid density of 40 lines per cm to 80 lines per cm. Varying surface assignments of the first adhesive layer (for example different surface assignments in the inner or outer area in the first partial area) can also be used.
Es ist dabei zweckmäßig, wenn die erste Klebstoffschicht im Bereich des gedruckten Rasters mit einer Schichtdicke von 0,01 µm bis 10 µm, bevorzugt von 2 µm bis 5 µm aufgetragen wird.It is useful if the first adhesive layer is applied in the area of the printed grid with a layer thickness of 0.01 μm to 10 μm, preferably 2 μm to 5 μm.
Durch die nur partielle Applikation der ersten Klebstoffschicht wird sichergestellt, dass die zweite Klebstoffschicht direkten Kontakt zu beiden Transferlagen hat und so auf die gewünschte Art die Haftung erhöhen kann.The only partial application of the first adhesive layer ensures that the second adhesive layer has direct contact with both transfer layers and can thus increase the adhesion in the desired way.
Das Ablösesystem besteht vorzugsweise aus einem wachsartigen Material, welches insbesondere durch die bei einem Heißprägevorgang auftretende Wärme erweicht. Die Gesamtdicke des Ablösesystems beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 µm bis 4 µm. erweicht wird und ein sicheres Trennen der zweiten Trägerfolie ermöglicht.The release system preferably consists of a waxy material which softens in particular due to the heat occurring during a hot stamping process. The total thickness of the release system is preferably between 0.01 µm and 4 µm. is softened and enables a reliable separation of the second carrier film.
Das Ablösesystem kann mehrschichtig aufgebaut sein. Es umfasst beispielsweise eine Schicht aus Wachs und eine Schicht aus einem Lack. Als Lacke können Acrylaten, Polyurethanen oder Zellulosederivaten zum Einsatz kommen. Bevorzugt weist die Lackschickt eine Dicke im Bereich von 0,1 µm bis 3 µm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 µm bis 1,5 µm, auf.The release system can be constructed in several layers. It comprises, for example, a layer of wax and a layer of a lacquer. Acrylates, polyurethanes or cellulose derivatives can be used as coatings. The lacquer layer preferably has a thickness in the range from 0.1 μm to 3 μm, preferably in the range from 0.2 μm to 1.5 μm.
Die Schichten des Ablösesystems auf dem Mehrschichtkörper bzw. auf dem Sicherheitselement weisen nach der Applikation auf das Zielsubstrat bevorzugt im Wesentlichen dieselbe Flächengröße wie das Sicherheitselement bzw. wie die ersten Teilbereiche auf. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass bei der Applikation das Ablösesystem nur innerhalb des ersten Teilbereichs aktiviert wird und im benachbarten zweiten Teilbereich nicht aktiviert wird und deshalb in dem zweiten Teilbereich das Ablöseschichtsystem auf der zweiten Trägerfolie verbleibt. Durch die geringe Dicke des Ablösesystems ist eine randscharfe Abtrennung des Ablöseschichtsystems an den Außenrändern des ersten Teilbereichs möglich.The layers of the release system on the multilayer body or on the security element, after application to the target substrate, preferably have essentially the same area size as the security element or as the first partial areas. This is made possible in particular by the fact that during the application the release system is activated only within the first sub-area and is not activated in the adjacent second sub-area and therefore the release layer system remains on the second carrier film in the second sub-area. Due to the small thickness of the release system, the release layer system can be separated with sharp edges at the outer edges of the first partial area.
Bevorzugt verbleiben eine oder mehrere Schichten des Ablösesystems auf dem Sicherheitselement nach Applikation auf das Zielsubstrat. Dies ist bevorzugt dann der Fall, wenn das Ablösesystem zwischen der zweiten Trägerfolie und den Klebstoffschichten angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, mit Hilfe dieser Schichten die äußere Oberfläche des Mehrschichtkörpers bzw. Sicherheitselements mit zusätzlichen Funktionen auszurüsten. Beispiele sind eine bessere Benetzbarkeit oder Überdruckbarkeit mit weiteren funktionalen Schichten oder dazu gegenteilig eine hydrophobe Funktion oder andere Flüssigkeiten abweisende Funktionen oder auch die Erzeugung einer optischen Mattierung und/oder eines optischen Glanzes und/oder die Erzeugung besonderer taktiler Eigenschaften. Es ist auch möglich, zusätzliche Sicherheitsdrucke im sichtbaren Wellenlängenbereich, UV-Bereich, IR-Bereich zu ergänzen. Einzelne oder alle Schichten des Ablöseschichtsystems können vollflächig oder nur in partiellen Flächenbereichen vorgesehen sein.One or more layers of the release system preferably remain on the security element after application to the target substrate. This is preferably the case when the release system is arranged between the second carrier film and the adhesive layers. This makes it possible to use these layers to equip the outer surface of the multilayer body or security element with additional functions. Examples are better wettability or overprintability with further functional layers or, on the contrary, a hydrophobic function or other liquid-repellent functions or also the generation of an optical matt finish and / or an optical gloss and / or the generation of special tactile properties. It is also possible to add additional security prints in the visible wavelength range, UV range, IR range. Individual or all layers of the release layer system can be provided over the entire surface or only in partial surface areas.
Ferner ist möglich, dass vor Aufbringen des Ablösesystems eine oder mehrere Hilfsschichten auf die von der Übertragungslage abgewandte Seite der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, der Grundfolie aufgebracht werden. Die Hilfsschichten sind dann also zwischen der ersten Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, und dem Ablösesystem angeordnet.It is also possible that, before the release system is applied, one or more auxiliary layers are applied to the side of the first carrier layer, preferably carrier film, of the base film facing away from the transfer layer. The auxiliary layers are then arranged between the first carrier layer, preferably carrier film, and the release system.
Beispiele sind bessere Benetzbarkeit oder Überdruckbarkeit mit weiteren funktionalen Schichten oder dazu gegenteilig eine hydrophobe Funktion oder andere Flüssigkeiten abweisende Funktionen oder auch die Erzeugung einer optischen Mattierung und/oder eines optischen Glanzes und/oder die Erzeugung besonderer taktiler Eigenschaften.Examples are better wettability or overprintability with further functional layers or, on the contrary, a hydrophobic function or other liquid-repellent functions or the generation of an optical matting and / or an optical gloss and / or the generation of special tactile properties.
Einzelne oder alle Schichten des Ablöseschichtsystems können vollflächig oder nur in partiellen Flächenbereichen vorgesehen sein.Individual or all layers of the release layer system can be provided over the entire surface or only in partial surface areas.
Bevorzugt werden die eine oder mehrere Schichten des Ablösesystems von dem Übertragungslage nach Applikation auf das Basissubstrat abgelöst und die Hilfsschichten bilden die äußere, freie Oberfläche der Decklage.The one or more layers of the release system are preferably detached from the transfer layer after application to the base substrate and the auxiliary layers form the outer, free surface of the cover layer.
Vorzugsweise wird die zweite Trägerlage, vorzugsweise Trägerfolie, mittels zweier gegenüberliegender Rollen auf die Grundfolie kaschiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine mikrofluidische Anordnung der vorliegenden Erfindung als Küvette ausgebildet.The second carrier layer, preferably carrier film, is preferably laminated onto the base film by means of two opposite rollers.
In a preferred embodiment, a microfluidic arrangement of the present invention is designed as a cuvette.
Eine mikrofluidische Anordnung nach einem der Ansprüche 34 bis 63 oder eines Messsystems nach einem der Ansprüche 65 oder 66 kann insbesondere bei der in-vitro Untersuchung von menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten, insbesondere bei der in-vitro Blutanalyse verwendet werden.A microfluidic arrangement according to one of Claims 34 to 63 or a measuring system according to one of Claims 65 or 66 can be used in particular in the in-vitro examination of human or animal body fluids, in particular in the in-vitro blood analysis.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Draufsicht einer mikrofluidischen Anordnung. -
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer mikrofluidischen Anordnung. -
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer mikrofluidischen Anordnung. -
4a zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer mikrofluidischen Anordnung. -
4b zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer mikrofluidischen Anordnung im gefüllten Zustand. -
5a und5b zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Transferfolie. -
6a bis6c zeigen schematische Schnittdarstellungen zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 shows a schematic top view of a microfluidic arrangement. -
2 shows a schematic sectional illustration of an embodiment of a microfluidic arrangement. -
3 shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a microfluidic arrangement. -
4a shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a microfluidic arrangement. -
4b shows a schematic sectional illustration of a further embodiment of a microfluidic arrangement in the filled state. -
5a and5b each show a schematic sectional illustration of a further embodiment of a transfer film. -
6a to6c show schematic sectional views to illustrate the method steps of the method according to the invention.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.In the figures, elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols, unless otherwise stated.
Wie in
Die Kleberschicht
Wie zuvor beschrieben, führt dieser direkte Kontakt weiter bevorzugt zu einer geänderten Helligkeit des wenigstens einen Strukturelements
Die Basislage 2, vorzugsweise die Basisschicht
Vorzugsweise umfasst die Trägerlage
Vorzugsweise weist die Übertragungslage
Die in
Beispielsweise kann die Deckschicht
Auf einer Oberfläche der, der ersten Trägerlage
Vorzugsweise erfolgt eine Anordnen von wenigstens einem Strukturelement
Ein UV-härtbarer Lack kann besonders fließfähig eingestellt werden, so dass er auch engste Kavitäten der Druckwalze oder Prägewalze oder Replikationswerkzeug vollständig auszufüllen vermag. Der UV-härtbare Lack kann unmittelbar durch UV-Licht, das beispielsweise durch die Rückseite der Deckschicht
Bei dem UV-härtbaren Lack kann es sich beispielsweise um einen der folgenden Lacke handeln: Monomere oder oligomere Polyesteracrylate, Polyetheracrylate, Urethanacrylate oder Epoxyacrylate sowie aminmodifizierte Polyesteracrylate, aminmodifizierte Polyetheracrylate oder aminmodifizierte Urethanacrylate.The UV-curable lacquer can be, for example, one of the following lacquers: Monomers or oligomeric polyester acrylates, polyether acrylates, urethane acrylates or epoxy acrylates and amine-modified polyester acrylates, amine-modified polyether acrylates or amine-modified urethane acrylates.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass es sich bei dem Lack der ersten Lackschicht
Vorzugsweise nach Aushärten von Lackschicht
Die in
Beispielsweise kann Deckschicht
Vorzugsweise nach Anordnen des wenigstens einen Strukturelements
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Deckschicht
Die Deckschicht
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Deckschicht
Es ist weiterhin möglich, die Deckschicht
Im Allgemeinen kann vorgesehen sein, den aufgebrachten Lack zu trocknen oder auszuhärten, beispielsweise durch thermische Strahlung oder durch Kontakt mit einem beheizten Körper, beispielsweise einer rotierenden Walze oder durch energiereiche Strahlung, insbesondere UV-Strahlung. Eine Trockenwalze kann vorgesehen sein, um die Deckschicht
Es kann auch vorgesehen sein, durch UV-Härten die Deckschicht
Weiter kann die Deckschicht
Weiterhin kann es vorgesehen sein, die Deckschicht
Ein besonders mechanisch widerstandsfähiger UV-härtender Lack kann folgende Zusammensetzung aufweisen:
Mit folgender Zusammensetzung wird ein UV-härtender hydrophober Lack erhalten:
Bei der in
Die Ablöseschicht
Vorzugsweise wird zuerst auf die erste Trägerlage
Nachfolgend wird in die Oberfläche der, der Ablöseschicht
In einer alternativen Ausführungsform wird zuerst auf die Deckschicht
Die Transferfolie
Bei der ersten Trägerfolie
Anschließend kann eine Schutzlackschicht in einer Schichtdicke zwischen 0,5 µm und 1,5 µm aufgebracht werden. Es ist hierbei auch möglich, dass die Schutzlackschicht die Funktion der Ablöseschicht
Die Deckschicht
Wie oben beschrieben kann Deckschicht
Die Deckschicht
Vorzugsweise nach Aushärten der Deckschicht
Anschließend wird ein erster Bereich der Ablöseschicht
In dem Bereich
Anschließend wird die Übertragungslage
Es ist es hierbei auch möglich, dass die Stanztiefe so gewählt wird, dass auch die erste Trägerfolie
Nach dem Durchtrennen, wird der den zweiten Teilbereich
Hierbei können, wie in
Nach Anziehen der nicht zu übertragenden Teilbereiche ergibt sich damit die in
Anschließend wird die modifizierte Transferfolie
Typischerweise erfolgt unter Laborbedingungen die Entnahme von ca. 2 ml bis 50 ml venösen bzw. arteriellen Blutes. Hieraus wird ein aliquoter respektive aliquanter Teil, ggf. nach Verdünnen und/oder Zugabe von Reagenzien oder Abtrennen von Bestandteilen, z.B. durch Zentrifugieren, in den Einlassbereich der mikrofluidischen Anordnung eingefüllt.Typically, about 2 ml to 50 ml of venous or arterial blood are taken under laboratory conditions. From this an aliquot or aliquant part, possibly after dilution and / or addition of reagents or separation of components, e.g. by centrifugation, filled into the inlet area of the microfluidic arrangement.
Die Menge des eingefüllten Blutes richtet sich nach dem Volumen des Ein- und ggf. der Auslassbereichs sowie der eigentlichen Untersuchungskammer. Ein typischer Wert für eine 4 µm hohe Untersuchungskammer mit einer Grundfläche von 200 mm2 (10 mm x 20 mm) liegt bei ca. 0,8 µl (µl = Mikroliter). Ein typischer Wert für die Einlasskammer liegt z.B. bei 0,5 µl bis 10 µl, so dass im diesem Beispiel ca. 1,3 µl bis 10,8 µl eingefüllt wurden.The amount of filled blood depends on the volume of the inlet and, if applicable, the outlet area and the actual examination chamber. A typical value for a 4 µm high examination chamber with a base area of 200 mm 2 (10 mm x 20 mm) is approx. 0.8 µl (µl = microliter). A typical value for the inlet chamber is, for example, 0.5 µl to 10 µl, so that in this example approx. 1.3 µl to 10.8 µl were filled.
Nach dem Einfüllen wartete man ca. 10 Sekunden bis 300 Sekunden, bis die Untersuchungskammer infolge der Kapillarwirkung mit dem zu untersuchenden Blut gefüllt bzw. weitgehend gefüllt war. Der Befüllvorgang sowie das Fließverhalten des Blutes in der Kammer wurde dabei visuell verfolgt. Möglich ist auch eine Kontrolle des Befüllvorgangs mittels Kamera, ggf. mit Abspeichern der elektronischen Bildinformation in einer Speichervorrichtung oder auf einem Speichermedium.After filling, one waited about 10 seconds to 300 seconds until the examination chamber was filled or largely filled with the blood to be examined due to the capillary action. The filling process and the flow behavior of the blood in the chamber were followed visually. It is also possible to monitor the filling process by means of a camera, possibly with the storage of the electronic image information in a storage device or on a storage medium.
Die mikrofluidische Anordnung kann zusätzlich zur eindeutigen Zuordnung und/oder Identifikation und/oder Nachverfolgung ein oder mehrere Barcodes und/oder Beschriftungen und/oder RFID-Elemente aufweisen.The microfluidic arrangement can additionally have one or more barcodes and / or labels and / or RFID elements for unambiguous assignment and / or identification and / or tracking.
Bei der Kontrolle des Befüllvorgangs wurde in der Regel ebenfalls bestimmt, ob der Befüllvorgang vorbestimmten Kriterien entsprach, beispielsweise ob ein blasenfreies Befüllen, bzw. nur Blasen unterhalb einer definierten Menge und/oder Anzahl, bestimmte Ausbildung der Flüssigkeitsfront, Geschwindigkeit der Flüssigkeitsfront, z.B. homogene Verteilung der Fluoreszenzsignale bzw. Fluoreszenzsignale im erwarteten lokalen Bereich, Fluoreszenzintensität, Fluoreszenzspektrum usw. erfolgte.When checking the filling process, it was usually also determined whether the filling process corresponded to predetermined criteria, for example whether a bubble-free filling, or only bubbles below a defined amount and / or number, certain formation of the liquid front, speed of the liquid front, e.g. homogeneous distribution of the fluorescence signals or fluorescence signals in the expected local area, fluorescence intensity, fluorescence spectrum, etc. took place.
Die Auswertung wurde zunächst visuell durchgeführt. Alternativ kann eine Auswertung mittels automatisierter Bildauswertungseinrichtungen erfolgen. Dabei können auch maschinelle Algorithmen, insbesondere selbstlernende maschinelle Algorithmen, welche Algorithmen sich insbesondere durch Rekursion selbst verbessern und/oder in ihrer Funktion erweitern, zum Einsatz kommen.The evaluation was initially carried out visually. Alternatively, an evaluation can be carried out using automated image evaluation devices. Machine algorithms, in particular self-learning machine algorithms, which algorithms improve themselves in particular through recursion and / or expand their function, can also be used.
Die Beobachtung, Bilderfassung und/oder die Auswertung kann sowohl außerhalb des Messgerätes bzw. der Messanordnung als auch innerhalb der Messanordnung erfolgen. Das Ergebnis der Auswertung wurde jeweils dokumentiert. Bei Nichterfüllen der Kriterien wurde manuell oder automatisch die Messung abgebrochen.The observation, image acquisition and / or evaluation can take place outside of the measuring device or the measuring arrangement as well as within the measuring arrangement. The result of the evaluation was documented in each case. If the criteria were not met, the measurement was canceled manually or automatically.
Im Anschluss daran erfolgte die eigentliche Bilderfassung der Probe innerhalb der Probenkammer zur Untersuchung beispielsweise der spezifischen Anzahl und/oder der Form der Blutkomponenten, beispielsweise die spezifische Form von Sichelzellen und/oder das Vorhandensein von DNA in Zellen und/oder die Abwesenheit von bestimmten Blutkomponenten und/oder das Verhältnis der Anzahl unterschiedlicher Blutkomponenten zueinander, insbesondere von Blutzellen, in der Probenkammer.This was followed by the actual image acquisition of the sample within the sample chamber to examine, for example, the specific number and / or the shape of the blood components, for example the specific shape of sickle cells and / or the presence of DNA in cells and / or the absence of certain blood components and / or the ratio of the number of different blood components to one another, in particular of blood cells, in the sample chamber.
Des Weiteren können auch spezifische Anfärbemethoden verwendet werden, wie beispielsweise die dem Fachmann bekannte Giemsa-Färbung, die dazu dient, verschiedene Zelltypen voneinander zu unterscheiden. Die dazu verwendete Giemsa-Lösung besteht aus einer Mischung der Farbstoffe Azur A-Eosinat, Azur B-Eosinat, Methylenblau-Eosinat und Methylenblauchlorid in Methanol mit Glycerin als Stabilisator.Furthermore, specific staining methods can also be used, such as, for example, the Giemsa staining known to the person skilled in the art, which serves to differentiate between different cell types. The Giemsa solution used for this consists of a mixture of the dyes azure A eosinate, azure B eosinate, methylene blue eosinate and methylene blue chloride in methanol with glycerine as a stabilizer.
Weitere histologische Färbungen und/oder Reaktionen sind dem Fachmann bekannt.Further histological stains and / or reactions are known to the person skilled in the art.
Hierbei können je nach Aufgabenstellung weiterhin spezifische Beleuchtungsverfahren zum Einsatz kommen. Möglich sind Beleuchtungen mittels monochromatischem Licht bzw. Licht eines speziellen Spektralbereichs bzw. Kombinationen davon.Depending on the task at hand, specific lighting methods can still be used. Illumination by means of monochromatic light or light from a special spectral range or combinations thereof are possible.
Die Beleuchtung kann im Auflicht und/oder im Durchlicht erfolgen. Möglich ist auch das Ein-und Ausschalten diverser Beleuchtungen an unterschiedlichen Positionen und/oder die Variation der Beleuchtungspositionen (Bewegen der Beleuchtung, Hellfeld, Dunkelfeld). Auch das Beleuchten aus einer seitlichen Position (flacher Winkel zwischen 60° und 0° in Bezug auf die Waagerechte oder waagerecht) z.B. zur Erzeugung von Schattenbildern usw. sind möglich. Die Bilderfassung kann mittels hochauflösender Kameras, Mikroskopen mit eingebauten/aufgesetzten Kameras oder auch durch direkten Kontakt mit einem Bildchip erfolgen (Bilderfassung ohne abbildende Komponenten). Die Bilderfassung erfolgt im Bereich der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts und/oder falls das emittierte Licht eine andere Wellenlänge als das eingestrahlte Licht hat (z.B. durch Einsatz von Materialien als Upconverter und/oder Downconverter), bei der Wellenlänge bzw. den Wellenlängen des emittierten Lichts.The illumination can take place in incident light and / or in transmitted light. It is also possible to switch various lights on and off at different positions and / or to vary the lighting positions (moving the lighting, bright field, dark field). Illumination from a lateral position (flat angle between 60 ° and 0 ° with respect to the horizontal or horizontal) e.g. for creating shadow images etc. are possible. The image acquisition can take place by means of high-resolution cameras, microscopes with built-in / attached cameras or also through direct contact with an image chip (image acquisition without imaging components). The image acquisition takes place in the range of the wavelength of the incident light and / or, if the emitted light has a different wavelength than the incident light (e.g. by using materials as upconverter and / or downconverter), at the wavelength or the wavelengths of the emitted light.
Bei Mikroskopen wird bevorzugt eine Technik angewandt, bei der zunächst Teilbilder der Probenkammer erfasst werden, die anschließend über Bildbearbeitungsprogramme zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Die Beobachtung und/oder die Auswertung kann auch durch geschultes Personal mittels Betrachtung der Mikroskopie erfolgen.In the case of microscopes, a technique is preferably used in which partial images of the sample chamber are first recorded, which are then combined to form an overall image using image processing programs. The observation and / or the evaluation can also be carried out by trained personnel using microscopy.
Bei der Blutanalyse werden beispielsweise die spezifische Anzahl und/oder die Form der Blutkomponenten, beispielsweise die spezifische Form von Sichelzellen und/oder das Vorhandensein von DNA in Zellen und/oder die Abwesenheit von bestimmten Blutkomponenten und/oder das Verhältnis der Anzahl unterschiedlicher Blutkomponenten zueinander, insbesondere von Blutzellen erfasst. Die Blutkomponenten können beispielsweise mit Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sein.In the blood analysis, for example, the specific number and / or the shape of the blood components, for example the specific shape of sickle cells and / or the presence of DNA in cells and / or the absence of certain blood components and / or the ratio of the number of different blood components to one another, recorded in particular by blood cells. The blood components can be stained, for example, with fluorescent dyes.
Anschließend erfolgt eine Bildauswertung, ggf. unter Vergleich von Bildern unterschiedlicher Aufnahmetechniken/Beleuchtungen nach dem Fachmann bekannten Methoden.An image evaluation then takes place, possibly with a comparison of images from different recording techniques / illuminations using methods known to those skilled in the art.
Das Ergebnis der Auswertung wurde dokumentiert und als Analyseergebnis in analoger oder digitaler Form ausgegeben. Ggf. werden die Ergebnisse auch verschlüsselt oder unverschlüsselt auf lokal vorhandene oder entfernte Anzeigegeräte, insbesondere über Netzwerke (drahtlos, drahtgebunden) übermittelt.The result of the evaluation was documented and output as an analysis result in analog or digital form. Possibly. the results are also transmitted encrypted or unencrypted to locally available or remote display devices, in particular via networks (wireless, wired).
Nicht vollständig gefüllte Analysekammern, Stellen mit Mikrostrukturen, Luftblasen können in entsprechenden Auswerteverfahren erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt werden.Analysis chambers that are not completely filled, areas with microstructures, air bubbles can be recorded in appropriate evaluation processes and taken into account in the evaluation.
Nach erfolgter Analyse wurde die mikrofluidische Anordnung, zusammen mit der darin enthaltenen Probe, fachgerecht entsorgt.After the analysis, the microfluidic arrangement, together with the sample contained therein, was properly disposed of.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- FF.
- zu untersuchendes Fluidfluid to be examined
- 11
- mikrofluidische Anordnungmicrofluidic arrangement
- 22
- BasislageBase position
- 33
- BasisschichtBase layer
- 44th
- Durchflusskanal Flow channel
- 99
- DecklageTop layer
- 10, 10'10, 10 '
- DeckschichtTop layer
- 11, 11'11, 11 '
- erste Kleberschichtfirst layer of adhesive
- 13e, 13e'13e, 13e '
- Strukturelement (Erhebung)Structural element (elevation)
- 13v13v
- Strukturelement (Vertiefung)Structural element (recess)
- 14, 14', 14"14, 14 ', 14 "
- erste Lackschicht first coat of paint
- 15, 15', 15"15, 15 ', 15 "
- Transferfolie Transfer film
- 17, 17'17, 17 '
- ÜbertragungslageTransfer situation
- 20, 20'20, 20 '
- erste Trägerlagefirst carrier layer
- 2121st
- erste Trägerfoliefirst carrier film
- 2222nd
- erste Ablöseschichtfirst release layer
- 3030th
- erster Bereichfirst area
- 3131
- zweiter Bereichsecond area
- 4141
- Einlassinlet
- 4242
- AuslassOutlet
- 7171
- HeißprägestempelHot stamping stamp
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
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